JP2021055465A - 水平構面補強プレートおよび水平構面補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】火打ち材を用いることなく水平耐力を確保しつつ、美観に優れた開放的な吹き抜けを実現する新規な構成を提供する。【解決手段】上補強プレート１Ａは、互いに突き合わされるように配置された二本の梁８ａ，８ｂの上面と、上柱９ａの下端との間に介在し、梁８ａ，８ｂの上面に固定されている。下補強プレートは、梁８ａ，８ｂの下面と、下柱９ｂの上端との間に介在し、梁８ａ，８ｂの下面に固定されている。上固定金物１０は、上補強プレート１Ａを貫通して、梁８ａ，８ｂの突合せ部に上柱９ａを固定する。下固定金物１１は、下補強プレート１Ｂを貫通して、上記突合せ部に下柱９ｂを固定する。補強金物１２は、上下の補強プレート１Ａ，１Ｂを貫通して、上下の柱９ａ，９ｂを補強的に固定する。【選択図】図３

Description

本発明は、水平構面補強プレート、および、これを用いた水平構面補強構造に関する。

近年、地価の高騰により土地が細分化され、狭小住宅（都市型住宅）の供給量が年々増えている。限られた敷地の中で最大限の空間と採光を確保するため、都市型木造在来工法の住宅において吹き抜けは必要不可欠になっている。吹き抜けにおいて、構造計算を省略する場合、火打ち材、すなわち、地震や台風時に発生する水平力による変形を防止するための斜材が必要となる。例えば、特許文献１〜３には、一対の梁における角部の内側に、斜め方向に延在する火打ち材を取り付けた建築構造が開示されており、特に、特許文献３には、木造建物に火打ち材を用いた部屋構造が開示されている。

なお、特許文献４には、既存の木造建築物に吹き抜けを新たに設ける場合において、火打ち材を用いることなく、吹き抜けまわりの剛性を高める補強構造が開示されている。この補強構造では、補強部材として、４つのコーナーフレームと、４つのジョイントフレームとが用いられる。コーナーフレームは、２つの真っ直ぐな鉄骨のそれぞれの一端が直角に連結されたＬ字状の形状を有し、直交する鉄骨のそれぞれが梁に沿うように、かつ、隣り合う２つコーナーフレームに隙間を生じさせて梁における吹き抜けの四隅に固定される。そして、隣り合うコーナーフレームに生じた隙間に真っ直ぐな鉄骨を備えたジョイントフレームを嵌め入れることによって、隣り合うコーナーフレームが互いに連結される。

特開平９−２７３２２４号公報 特開平１１−２００５０９号公報 特開平１１−１１７４３４号公報 特開２０１４−５８７８４号公報

しかしながら、吹き抜けに火打ち材を使用する場合、図７に示すように、室内の壁部より露出・突出した火打ち材Ａが限られた区間を圧迫するばかりか、火打ち材Ａの存在によって、採光が遮られたり、埃が溜まり易くなるといった不都合がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、火打ち材を用いることなく水平耐力を確保しつつ、美観に優れた開放的な吹き抜けを実現する新規な構成を提供することである。

かかる課題を解決すべく、第１の発明は、プレート本体と、複数の第１の取付孔と、複数の第２の取付孔と、第１の貫通孔と、第２の貫通孔とを有する水平構面補強プレートを提供する。プレート本体部は、直線状に延在する第１のストレート部と、直線状に延在する第２のストレート部とを有する。第１のストレート部および第２のストレート部の端部同士は、屈曲して連結されている。複数の第１の取付孔は、第１の梁にプレート本体を取り付けるために、第１のストレート部に設けられている。複数の第２の取付孔は、第１の梁と互いに角度をなして突き合わされるように配置された第２の梁にプレート本体を取り付けるために、第２のストレート部に設けられている。第１の貫通孔は、第１の連結部材を貫通させるために、プレート本体の屈曲部位に設けられている。第１の連結部材は、第１の梁および第２の梁が突き合わされる突合せ部と、柱とを連結する。第２の貫通孔は、第２の連結部材を貫通させるために、第１のストレート部における屈曲部位の近傍に設けられている。第２の連結部材は、突合せ部の上下に配置された柱を互いに連結する。

ここで、第１の発明において、上記第２の貫通孔は、プレート本体の幅方向の開口長よりも、プレート本体の延在方向の開口長の方が大きいことが好ましい。

第１の発明において、第３の貫通孔を設けてもよい。第３の貫通孔は、第２の連結部材を貫通させるために、第２のストレート部における屈曲部位の近傍に設けられ、第２の貫通孔と同一の形状を有する。この場合、第１の貫通孔から第３の貫通孔までの距離は、第１の貫通孔から第２の貫通孔までの距離と同一であることが好ましい。

第２の発明は、第１および第２の梁と、上下の柱と、上下の補強プレートと、上下の固定金物と、補強金物１２とを有する水平構面補強構造を提供する。第２の梁は、第１の梁と互いに角度をなして突き合わされるように配置されている。上柱は、第１の梁および第２の梁が突き合わされた突合せ部の上方に配置されている。下柱は、突合せ部の下方に配置されている。上補強プレートは、第１の梁および第２の梁の上面と、上柱の下端との間に介在し、突合せ部周りの上面に沿って屈曲して延在しており、かつ、この上面に固定されている。下補強プレートは、第１の梁および第２の梁の下面と、下柱の上端との間に介在し、突合せ部周りの下面に沿って屈曲して延在しており、かつ、この下面に固定されている。上固定金物は、上補強プレートを貫通して、突合せ部に上柱を固定する。下固定金物は、下補強プレートを貫通して、突合せ部に下柱を固定する。補強金物は、上補強プレートおよび下補強プレートを貫通して、上柱と下柱とを補強的に固定する。

ここで、第２の発明において、上記上下の補強プレートは、第１の発明に係る水平構面補強プレートであることが好ましい。

本発明によれば、互いに角度をなして突き合わされるように配置された第１および第２の梁の突合せ部周りに補強プレートを取り付け、これに加えて、固定金物および補強金物を併用する。補強プレートには、固定金物および補強金物の取り付けに支障がないように、第１の貫通孔および第２の貫通孔が予め設けられている。このように、火打ち材の代替として補強プレートを用いることで、実用上必要な水平耐力を確保しつつ、美観に優れた開放的な吹き抜けを実現できる。

補強プレートの平面図 楕円状の貫通孔の説明図 補強プレートを用いた水平構面補強構造の外観斜視図 上下の補強プレートの要部説明図 上下の固定金物の要部説明図 補強金物の要部説明図 室内に露出した火打ち材を示す図

図１は、本実施形態に係る補強プレートの平面図である。この補強プレート１は、吹き抜けに用いられる火打ち材の代替として、複数の梁を組み合わせることによって構成された水平構面、すなわち、床や屋根などの面を補強する用途で用いられる。水平構面には、地震時や暴風時に加わる水平力に耐えるべく、十分な強度や剛性が要求される。補強プレート１は、プレート本体２を主体に構成され、複数の取付孔３，４と、複数の貫通孔５〜７とを有する。

プレート本体２は、平板状の金属材によって一体成形された高剛性の部材であって、Ｌ字状に屈曲した形状を有する。具体的には、プレート本体２は、図の縦方向に直線状に延在するストレート部２ａと、図の横方向に直線状に延在するストレート部２ｂとを有し、これらのストレート部２ａ，２ｂの端部同士は、屈曲部位２ｃにおいて屈曲して連結されている。プレート本体２の幅は、これが取り付けられる梁の幅に応じて適宜設定され、少なくとも梁からはみ出さないようなサイズを有する。

複数の取付孔３は、縦方向に延在するストレート部２ａにおける適宜の箇所に設けられており、複数の取付孔４は、横方向に延在するストレート部２ｂにおける適宜の箇所に設けられている。なお、プレート本体２の幅、板厚、取付孔３，４の個数、取付孔３，４の配置等については、補強プレート１の曲げ変形に対する耐力に大きく影響するため、実験やシミュレーションを通じて最適化されている。

貫通孔５は、プレート本体２における屈曲部位２ｃの略中央に設けられており、プレート本体２の表裏を貫通している。この貫通孔５は、後述する連結部材（シャフト１０ａ，１１ａ）の断面形状に対応すべく、円状の開口形状を有している。

貫通孔６は、縦方向に延在するストレート部２ａにおける屈曲部位２ｃの近傍に設けられており、プレート本体の表裏を貫通している。この貫通孔６は、後述する連結部材（ボルト１２ａ）の断面形状に対応すべく、かつ、この連結部材の位置的なバラツキにも対応すべく、楕円状の開口形状を有している。具体的には、図２に示すように、貫通孔６は、プレート本体２の幅方向の開口長ｒ１よりも延在方向の開口長ｒ２の方が大きく設定されている。

貫通孔７は、横方向に延在するストレート部２ｂにおける屈曲部位２ｃの近傍に設けられており、プレート本体の表裏を貫通している。この貫通孔７は、貫通孔６と同一の形状（開口形状を含む。）を有している。また、図１に示したように、貫通孔５から貫通孔７までの距離Ｌ２は、貫通孔５から貫通孔６までの距離Ｌ１と同一に設定されており、貫通孔５を基準として２つの貫通孔６，７は、点対称に配置されている。

なお、本実施形態では、補強プレート１に２つの貫通孔６，７を設けているが、これらの役割（詳細について後述する。）に照らせば、最低限、いずれか一方のみを有していれば足りる。

図３は、補強プレート１を用いた水平構面補強構造の外観斜視図である。木造在来工法による建築物（構造体）において、互いに角度をなして突き合わされるように配置された複数の梁によって水平構面が構成される。同図に示した構造において、二本の梁８ａ，８ｂは、水平方向に延在しており、Ｌ字状に屈曲するように端部同士が接合されている。上下の柱９ａ，９ｂは、二本の梁８ａ，８ｂによって構成される突合せ部の上下にそれぞれが位置している。上下の補強プレート１Ａ，１Ｂは、図１に示した構成を有している。上補強プレート１Ａは、二本の梁８ａ，８ｂの上面と、上柱９ａの下端との間に介在している。この上補強プレート１Ａは、二本の梁８ａ，８ｂの突合せ部周りの上面に沿って屈曲して延在し、二本の梁８ａ，８ｂの上面に固定されている。一方、下補強プレート１Ｂは、二本の梁８ａ，８ｂの下面と、下柱９ｂの上端との間に介在している。この下補強プレート１Ｂは、二本の梁８ａ，８ｂの突合せ部周りの下面に沿って屈曲して延在し、二本の梁８ａ，８ｂの下面に固定されている。

また、この補強構造では、上下の補強プレート１Ａ，１Ｂに加えて、上下の固定金物１０，１１と、補強金物１２とが併用されている。上固定金物１０は、上補強プレート１Ａを貫通して、二本の梁８ａ，８ｂの突合せ部に上柱９ａを連結して固定する。また、下固定金物１１は、下補強プレート１Ｂを貫通して、二本の梁８ａ，８ｂの突合せ部に下柱９ｂを連結して固定する。さらに、補強金物１２は、上下の補強プレート１０，１１を貫通して、上下の柱９ａ，９ｂを連結し、これらを補強的に固定する。

図４は、上下の補強プレート１Ａ，１Ｂの要部説明図である。二本の梁８ａ，８ｂの端部同士の接合は、その内部に埋設された金物を用いた金物工法によって行うことができ、これ以外にも、例えば、「ホゾ」と呼ばれる凸部と、「ホゾ溝」と呼ばれる凹部とを係合することで、二本の梁８ａ，８ｂを接合してもよい。また、梁８ａ，８ｂの上面には、複数の取付穴３，４のそれぞれに挿入された取付ビス１３を梁８ａ，８ｂの内部に至るまで圧入することによって、上補強プレート１Ａが取り付けられている。同様に、梁８ａ，８ｂの下面には、複数の取付穴３，４のそれぞれに挿入された取付ビス１３を梁８ａ，８ｂの内部に至るまで圧入することによって、下補強プレート１Ｂが取り付けられている。

図５は、上下の固定金物１０，１１の要部説明図である。上固定金物１０は、二本の梁８ａ，８ｂの突合せ部と上柱９ａとを連結する連結部材としてのシャフト１０ａと、複数のピン１０ｂ，１０ｃとを有する。

シャフト１０ａは、梁８ａの内部を垂直方向に延在する取付孔（図示せず）と、上柱９ａの下端から内部を向かって垂直方向に延在する取付孔（図示せず）とに挿入されている。ここで、上補強プレート１Ａの屈曲部位には、シャフト１０ａと位置的に対応した貫通孔５が設けられており、この貫通孔５にシャフト１０ａが挿入される。これにより、シャフト１０ａは、上補強プレート１Ａが介在しても挿入が規制されることなく、貫通孔５を介して、梁８ｂおよび上柱９ａの双方の内部に圧入される。

ピン１０ｂは、梁８ａの側面に露出した取付孔（図示せず）より挿入され、シャフト１０ａの下端側と係合するように圧入される。また、ピン１０ｃは、上柱９ａの側面に露出した取付孔より挿入され、シャフト１０ａの上端側と係合するように圧入される。その結果、上下のピン１０ｂ，１０ｃによって固定されたシャフト１０ａによって、二本の梁８ａ，８ｂの突合せ部に上柱９ａが強固に固定される。

一方、下固定金物１１は、二本の梁８ａ，８ｂの突合せ部と下柱９ｂとを連結する連結部材としてのシャフト１１ａと、複数のピン１１ｂ，１１ｃとを有する。シャフト１１ａは、梁８ａの内部を垂直方向に延在する取付孔（図示せず）と、下柱９ｂの上端から内部を向かって垂直方向に延在する取付孔（図示せず）とに挿入されている。ここで、下補強プレート１Ｂの屈曲部位には、シャフト１１ａと位置的に対応した貫通孔５が設けられており、この貫通孔５にシャフト１１ａが挿入される。これにより、シャフト１１ａは、下補強プレート１Ｂが介在しても挿入が規制されることなく、貫通孔５を介して、梁８ｂおよび下柱９ｂの双方の内部に圧入される。

ピン１１ｂは、梁８ｂの側面に露出した取付孔（図示せず）より挿入され、シャフト１１ａの上端側と係合するように圧入される。また、ピン１１ｃは、下柱９ａの側面に露出した取付孔より挿入され、シャフト１１ａの下端側と係合するように圧入される。その結果、上下のピン１１ｂ，１１ｃによって固定されたシャフト１１ａによって、二本の梁８ａ，８ｂの突合せ部に下柱９ｂが強固に固定される。

図６は、補強金物１２の要部説明図である。この補強金物１２は、一般に、ホールダウン金物や引き寄せ金物などと称され、上下の柱９ａ，９ｂを連結する連結部材としてのボルト１２ａと、上下の保持部１２ｂ，１２ｃとを有する。ボルト１２ａは、梁８ａの内部を垂直方向に延在する取付孔（図示せず）に挿入されている。ここで、上下の補強プレート１Ａ，１Ｂの屈曲部位の近傍には、ボルト１２ａと位置的に対応した貫通孔６が設けられており、この貫通孔６にボルト１２ａが挿入される。これにより、ボルト１２ａは、上下の補強プレート１Ａ，１Ｂが介在しても挿入が規制されることなく、貫通孔６を介して、梁８ａの上下を貫通する。

ボルト１２ａは、上下の柱９ａ，９ｂの側面に取り付けられた保持部１２ｂ，１２ｃに挿通され、これによって、ボルト１２ａによって連結された上下の柱９ａ，９ｂの固定が強化される。保持部１２ｂ，１２によるボルト１２ａの固定は、ボルト１２ａの両端にナットを螺合することによって行われる。

補強金物１２の市販品の寸法は様々であり、柱９ａ，９ｂの側面に対してボルト１２ａが比較的近接しているものも存在すれば、比較的離れているものも存在する。また、上柱９ａや下柱９ｂの寸法の変更にも対応できることが望ましい。このようなボルト１２ａの遠近のバラツキや柱の寸法の変更に鑑み、本実施形態では、補強プレート１Ａ，１Ｂの貫通孔６，７として、上述した楕円状の開口形状としている。これにより、ボルト１２ａの遠近に関わりなく、各種の市販品に柔軟に対応することが可能になる。また、柱の寸法の変更に関わりなく柔軟に対応することが可能になる。

なお、図６の例では、貫通孔６に補強金物１２を貫通させるケースを示しているが、状況に応じて、貫通孔６ではなく、貫通孔７に補強金物１２を貫通させてもよい。また、より高い強度が要求される場合には、貫通孔６，７を併用して２組の補強金物１２を取り付けてもよい。

このように、本実施形態によれば、火打ち材の代替として、互いに角度をなして突き合わされるように配置された二本の梁８ａ，８ｂの突合せ部周りに補強プレート１を取り付け、これに固定金物１０，１１と、補強金物１２とを併用する。補強プレート１には、固定金物１０，１１および補強金物１２の取り付けに支障がないように、貫通孔５および貫通孔６，７が予め設けられている。これにより、実用上必要な水平耐力を確保しつつ、美観に優れた開放的な吹き抜けを実現できる。

また、本実施形態によれば、火打ち材の使用を省くことで、吹き抜けにおける美観の向上を図ることができ、火打ち材により採光が遮られたり、火打ち材に埃が溜まることを防止することができる。それとともに、現場での施工を簡素化、標準化できるので、水平耐力の平準化（均質化）が可能となる他、火打ち材の耐火被覆施工が不要になるなど、施工作業の効率化を図ることも可能になる。

なお、上述した実施形態では、補強プレート１として、２つのストレート部２ａ，２ｂを有するＬ字状の補強プレートを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも２つのストレート部２ａ，２ｂを有していれば足りる。したがって、例えば、３つのストレート部によって構成されたＴ字状の補強プレートや、４つのストレート部によって構成された十字状の補強プレートであってもよい。Ｔ字状の補強プレートは、互いに角度をなして突き合わされた３本の柱を補強するために用いられ、十字状の補強プレートは、互いに角度をなして突き合わされた４本の柱を補強するために用いられる。

１，１Ａ，１Ｂ 補強プレート
２ プレート本体
２ａ，２ｂ ストレート部
２ｃ 屈曲部位
３，４ 取付孔
５〜７ 貫通孔
８ａ，８ｂ 梁
９ａ，９ｂ 柱
１０，１１ 固定金物
１０ａ，１１ａ シャフト
１０ｂ，１０ｃ，１１ｂ，１１ｃ ピン
１２ 補強金物
１２ａ シャフト
１２ｂ，１２ｃ 保持部
１３ 取付ビス

Claims (6)

1. 水平構面補強プレートにおいて、
   直線状に延在する第１のストレート部と、直線状に延在する第２のストレート部とを有し、前記第１のストレート部および前記第２のストレート部の端部同士が屈曲して連結されたプレート本体と、
   第１の梁に前記プレート本体を取り付けるために、前記第１のストレート部に設けられた複数の第１の取付孔と、
   前記第１の梁と互いに角度をなして突き合わされるように配置された第２の梁に前記プレート本体を取り付けるために、前記第２のストレート部に設けられた複数の第２の取付孔と、
   前記第１の梁および前記第２の梁が突き合わされる突合せ部と、柱とを連結する第１の連結部材を貫通させるために、前記プレート本体の屈曲部位に設けられた第１の貫通孔と、
   前記突合せ部の上下に配置された柱を互いに連結する第２の連結部材を貫通させるために、前記第１のストレート部における前記屈曲部位の近傍に設けられた第２の貫通孔と
   を有することを特徴とする水平構面補強プレート。
2. 前記第２の貫通孔は、前記プレート本体の幅方向の開口長よりも、前記プレート本体の延在方向の開口長の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載された水平構面補強プレート。
3. 前記第２の連結部材を貫通させるために、前記第２のストレート部における前記屈曲部位の近傍に設けられ、前記第２の貫通孔と同一の形状を有する第３の貫通孔をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載された水平構面補強プレート。
4. 前記第１の貫通孔から前記第３の貫通孔までの距離は、前記第１の貫通孔から前記第２の貫通孔までの距離と同一であることを特徴とする請求項３に記載された水平構面補強プレート。
5. 水平構面補強構造において、
   第１の梁と、
   前記第１の梁と互いに角度をなして突き合わされるように配置された第２の梁と、
   前記第１の梁および前記第２の梁が突き合わされた突合せ部の上方に配置された上柱と、
   前記突合せ部の下方に配置された下柱と、
   前記第１の梁および前記第２の梁の上面と、前記上柱の下端との間に介在し、前記突合せ部周りの上面に沿って屈曲して延在しており、かつ、当該上面に固定される上補強プレートと、
   前記第１の梁および前記第２の梁の下面と、前記下柱の上端との間に介在し、前記突合せ部周りの下面に沿って屈曲して延在しており、かつ、当該下面に固定される下補強プレートと、
   前記上補強プレートを貫通して、前記突合せ部に前記上柱を固定する上固定金物と、
   前記下補強プレートを貫通して、前記突合せ部に前記下柱を固定する下固定金物と、
   前記上補強プレートおよび前記下補強プレートを貫通して、前記上柱と前記下柱とを補強的に固定する補強金物と
   を有することを特徴とする水平構面補強構造。
6. 前記上補強プレートおよび前記下補強プレートは、請求項１から４のいずれかに記載された水平構面補強プレートであることを特徴とする請求項５に記載された水平構面補強構造。
   
   

Images