JP3559018B2 - 既設木造住宅の後付け用耐震補強金物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，既設木造住宅の後付けすることによって既設木造住宅の耐震性を向上確保するようにした既設木造住宅の後付け用耐震補強金物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既設木造住宅の躯体とそのコンクリート基礎とを金物によって上下に結合することによって，ほぞ継ぎ（ほぞ接合ということもある）した土台から柱が抜けることによる住宅の倒壊を回避するようにして，既設木造住宅の耐震性を向上確保し得ることが知られており，この種の耐震補強用の金物として，例えば上下に分離形成しそれぞれ水平突片を突設具備した躯体固定金物及び基礎固定金物を一対とし，上記躯体固定金物の水平突片上位に線径を太くしたコイルスプリングを並置するように複数配置し，該コイルスプリングにボルト頭を係止するようにそれぞれボルトを挿通して，これら金物の水平突片をコイルスプリングの高さに応じて数ｃｍ程度上下に離隔した状態として幅方向に複数のボルトナットで締着一体化するようにしたものが提案され，これによれば幅方向一対のボルトを地震振動時の抜止め兼ガイドとしてこれら金物を振動に応じてボルトの揺動範囲で上下動させるとともにコイルスプリングにより地震振動の吸収を行うことを意図したものとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし乍ら直下型地震におけるほぞ抜けの引抜力は４トン程度と想定されているところ，複数のコイルスプリングを用いても，これによってほぞ抜けに対する耐引抜力を確保することは一般に容易ではなく，相当程度に太径の線形を用い且つ径を相当程度に大きくしたコイルスプリングとする必要性が生じる結果，実用化に際しては，コイルスプリングによる耐引抜力が期待し得ないものとして，ボルトの衝接に依存して耐引抜性を確保するように耐震補強金物を比較的小型化したものとするか，コイルスプリングの耐引抜力を確保するように耐震補強金物を極めて大型化したものとするかのいずれかを選択せざるを得ないという問題点がある。
【０００４】
またコイルスプリングの上記配置によれば，理論的にはコイルスプリングが上下に縮小することによって耐引抜性を確保し得るとしても，耐圧縮性を殆ど期待することが出来ず，地震に際してほぞ抜けを防止し得たとしてもその落下時の柱の土台に対する直接の荷重負荷によって柱が土台にめり込む可能性が残るとともに衝撃による住宅各部位の損傷を防止し難いという問題点がある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので，その解決課題とするところは，第１に，地震振動に対する耐引抜性と耐圧縮性の双方を可及的に簡易な構造によって長期に亘り安定して確実に確保して高度な耐震性を確保し得るとともに可及的に小型化と軽量化を実現することによって既設木造住宅に後付けしても外観を損なったり違和感を招いたりすることなくまた後付けの作業性を高度に確保し得るようにした既設木造住宅の後付け用耐震補強金物を提供するにあり，第２に，これに加えて，例えば重車両の通過等の生活振動に対する耐振動性をも併せて確保することによって地震及び生活振動双方に対する幅広い耐振動性を確保し得るようにした後付け用耐震補強金物とするにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の課題に沿って本発明は，基礎固定金物と躯体固定金物の水平突片に地震振動の耐引抜用と耐圧縮用の双方を吸収し得る各高剛性ばね体を介設する一方，これら高剛性ばね体を多数の皿ばねを並列乃至並列を主体に重合配置するとともにして上下にワッシャーを配置して外周を皿ばねの作動を確保するように弾性体で被覆した皿ばねユニットによるものとし，これらを上下直列に介設配置し，水平突片の面内単一のボルトナットで上記金物の水平突片と皿ばねユニットとを強固に締着一体化するものとし，これによって耐引抜性及び耐圧縮性の確保を行ない，極めて高度な耐震性とこれによるほぞ抜け防止作用を確保し，また例えば皿ばねユニットの径を５ｃｍ程度とすることによって，耐震補強金物を１０ｃｍ程度以下の，例えば６〜７ｃｍ程度の幅のものとして，その可及的な小型化と軽量化を実現し得るようにしたものであって，即ち請求項１に記載の発明を，上下に分離形成しそれぞれ水平突片を突設具備した基礎固定金物及び躯体固定金物を一対とし，上記基礎固定金物の水平突片下位に耐引抜力用，上記基礎固定金物と躯体固定金物の水平突片間に耐圧縮力用の各皿ばねユニットを上下方向直列に配置しこれら水平突片と皿ばねユニットを水平突片の面方向中間の単一箇所で上下に貫通するボルトにナットを装着することによって締着一体化して耐引抜性と耐圧縮性の双方を確保し，上記皿ばねユニットをそれぞれ上下方向に多数枚の皿ばねを並列に重合し下端部を部分的に直列に重合した撓み性付与の配置とするとともにその上下に重荷重用ワッシャーを配置し周囲を弾性体で被覆することによって形成した並列主体にして下端部直列配置の円筒ブロック状のユニットとし，これら皿ばねユニットをその各皿ばねの隆起面を上向きに配置することによって耐引抜力用と耐圧縮力用の共通部材とし且つ上記皿ばねユニットに付与した撓み性の撓み寸法を既設木造住宅の土台と柱のほぞ継ぎにおける柱のほぞ高さより小さい寸法とすることによって地震振動の柱浮上り最大高さを規制して該柱のほぞ抜けを防止してなることを特徴とする既設木造住宅の後付け用耐震補強金物としたものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は，上記第２の課題に沿って，同じく上記に加えて，同様の皿ばねユニットを用いてこれを更に直列に配置することによって上記小型化，軽量化を阻害することなく，併せて生活振動を吸収し得るものとするように，これを，上記躯体固定金物の水平突片上位に，上記耐引抜力用の皿ばねユニットより重合枚数を減少することによって同様に形成した生活振動用の皿ばねユニットを上記上下方向直列配置の皿ばねユニットと直列に配置し上記ボルトとナットによって該生活振動用の皿ばねユニットを含めて上記締着一体化を行なってなることを特徴とする請求項１に記載の既設木造住宅の後付け用耐震補強金物としたものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は，上記に加えて，上記基礎固定金物と躯体固定金物の可及的高度な強度と耐久性を確保して，長期に亘り安定した耐震性を確保したものとし得るように，これを，上記基礎固定金物及び躯体固定金物の各水平突片を，これら金物の基板端部又はその近傍から突設した補強リブを延設することによって該水平突片両端を一体に支持する補強壁を備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の既設木造住宅の後付け用耐震補強金物としたものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は，同じく上記躯体固定金物を固定する対象が一般に木質の柱であることから，多数の釘又はネジを使用してその確実な固定を簡易になし得るようにするとともに多数の釘を木質の柱に用いることによって柱の割れ等の既設木造住宅に対する損傷を招いたりする可能性を解消するように，これを，上記躯体固定金物を，その外壁を介してこれに対接する基板に多数の金具孔を上下方向千鳥状に配置することによって千鳥状の釘又はネジ止めによる躯体固定を行なうようにしてなることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の既設木造住宅の後付け用耐震補強金物としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面の例に従って本発明を更に具体的に説明すれば，Ａは，既設木造住宅Ｂの後付け用耐震補強金物であり，該耐震補強金物Ａは，上下に分離形成しそれぞれ水平突片１７を突設具備した基礎固定金物１０及び躯体固定金物１１を一対とし，上記基礎固定金物１０の水平突片１７下位に耐引抜力用，上記基礎固定金物１０と躯体固定金物１１の水平突片１７間に耐圧縮力用の各皿ばねユニット２１を上下方向直列に配置しこれら水平突片１７と皿ばねユニット２１を水平突片の面方向中間の単一箇所で上下に貫通するボルト２８にナットを装着することによって締着一体化して耐引抜性と耐圧縮性の双方を確保し，上記皿ばねユニット２１をそれぞれ上下方向に多数枚の皿ばね２３を並列に重合し下端部を部分的に直列に重合した撓み性付与の配置とするとともにその上下に重荷重用ワッシャー２５を配置し周囲を弾性体２６で被覆することによって形成した並列主体にして下端部直列配置の円筒ブロック状のユニットとし，これら皿ばねユニット２１は，これをその各皿ばね２３の隆起面を上向きに配置することによって耐引抜力用と耐圧縮力用の共通部材とし且つ上記皿ばねユニット２１に付与した撓み性の撓み寸法を既設木造住宅の土台と柱４のほぞ継ぎにおける柱４のほぞ高さより小さい寸法とすることによって地震振動の柱４浮上り最大高さを規制して該柱４のほぞ抜けを防止したものとしてあり，本例にあって該耐震補強金物Ａは，上記躯体固定金物１１の水平突片１７上位に，上記耐引抜力用の皿ばねユニット２１より重合枚数を減少することによって同様に形成した生活振動用の皿ばねユニット２２を上記上下方向直列配置の皿ばねユニット２１と直列に配置し上記ボルト２８とナットによって該生活振動用の皿ばねユニット２２を含めて上記締着一体化を行なったものとしてある。
【００１１】
本例の耐震補強金物Ａは，上記基礎固定金物１０を，布基礎等コンクリート製の基礎１に後付け固定し，躯体固定金物１１を該基礎１上に築造した既設木造住宅Ｂの柱４，特に通し柱の下端に同じく後付け固定して，耐引抜力用及び耐圧縮力用の皿ばねユニット２１の緩衝作用とこれらのボルトナット２８による締着一体化によって，基礎１上に載置固定した土台３から柱４が地震振動によって浮き上るのを可及的に防止するとともに，特にそのほぞ接合における土台３側のほぞ穴から柱４下端のほぞが引抜力によって浮き上ってほぞ抜けが生じるのを確実に防止するようにして，既設木造住宅Ｂの倒壊可能性を解消し，その耐震性を高度に確保したものとしてあり，また上記生活振動用の皿ばねユニット２２を配置したことによって，例えばトラック，列車等の重車両の通過，建築工事等に伴う，上記耐震金物Ａの地震振動用とした皿ばねユニット２１が作動しないような，住宅倒壊可能性のある地震に比較して振幅の小さな各種生活振動に対する耐振動性を確保したものとしてある。
【００１２】
基礎固定金物１０及び躯体固定金物１１は，それぞれ厚肉鋼製にして高剛性のものとして構成してあり，それぞれアンカー孔１５又は金具孔１６を透設した基板１２と該基板１２から突設した，本例において基礎固定金物１０と躯体固定金物１１の位置ずれ調整用に前後に長孔としたボルト貫通孔１８を面内中間位置に透設具備した水平突片１７，上記基板１２端部又はその近傍から突設した補強リブ１３とを備えたものとしてあり，本例にあって上記基礎固定金物１０における基板１２のアンカー孔１５はこれを，例えば上下に複数とし，上記躯体固定金物１１における金具孔１６は，これを多数とするとともに上下方向千鳥状に配置したものとしてあり，水平突片１７は上記補強リブ１３を延設することによって該水平突片１７両端を一体に支持する補強壁１４を備えたものとしてある。
【００１３】
地震振動用の皿ばねユニット２１は，多数枚の皿ばね２３と，上下端部に配置した上下のワッシャー２５と，これら皿ばね２３及びワッシャー２５被覆用の弾性体２６とを備えた高剛性のばね体として可及的にコンパクトに形成するとともにその基礎固定金物１０，躯体固定金物１１に対する配置を容易になし得るようにしてあり，本例にあって該皿ばねユニット２１は，後述の耐震補強金物Ａにおける配置を行なうことを前提にして，例えば耐引抜力用と耐圧縮力用に共通部材とするとともに，例えば径を５ｃｍ程度，高さを２．５ｃｍ程度とした単一にして円筒ブロック状のものとしてあり，このとき皿ばね２３は，例えば直径を３２ｍｍとした３ｃｍ程度径にして中央にボルト貫通孔２４を備えた炭素鋼製にしてリング状同一の皿ばね２３を多数枚，本例にあっては１０枚程度を積層するように重合して使用するようにしてあり，このとき皿ばね２３の重合配置は，これを本例において並列主体に行うようにして，単体の皿ばね２３に対して荷重を枚数の倍数，撓みを枚数の逆数とする高度な荷重特性を確保し，耐引抜力性及び耐圧縮力性を高度に確保し得るようにするとともに皿ばねユニット２１に撓み性を付与するように下端部に部分的に直列の配置を備えたものとしてあり，本例にあって，皿ばね２３は８枚を上記並列の重合配置とし，最も下位の１枚を逆向きにした直列の重合配置とすることによって，例えば合計９枚の皿ばね２３を用いて構成してあり，このとき直列配置の部分による上記撓み性を付与する撓み代を所定寸法，特に土台３と柱４のほぞ継ぎにおける図示省略のほぞの長さより小さい撓み寸法とすることによってが地震振動を受けた際に土台３からの柱４の浮き上りを許容するも，浮き上りの最大高さをほぞ抜けに至る前に規制し該ほぞ抜けの可能性を解消したものとしてある。
【００１４】
皿ばねユニット２１のワッシャー２５は，上記皿ばね２３と同一径の厚肉鋼製にしてリング状の重荷重用のものを一対用いて，上記重合配置した多数枚の皿ばね２３の上下に同じく重合配置してあり，これによって上記ボルトナット２８による締着一体化を確実に行なうとともに皿ばね２３に対する引抜力及び耐圧縮力を均一化して負荷するようにしてある。
【００１５】
被覆用の弾性体２４は，上記皿ばね２３の作動を阻害することなくその引張及び圧縮をなし得るようにこれら多数枚の皿ばね２３と上下のワッシャー２５をユニット化するようにこれらを弾発的に保持するものとし，本例にあって該弾性体２６は，例えば１ｃｍ程度の厚さを有する，例えばＥＰＤＭ等の厚肉の樹脂やゴム等の円筒材によるものとしてある。
【００１６】
一方本例において使用した生活振動用の皿ばねユニット２２は，本例において耐引抜力用及び耐圧縮力用とした上記皿ばねユニット２１より重合枚数を減少し，その余を同様な構成としたことによって，地震振動より弱い生活振動に対して反応し，これを吸収するようにしてあり，本例の該生活振動用の皿ばねユニット２２は，皿ばね２３を５枚程度とし，４枚を並列の重合配置に，１枚を逆向きの直列の重合配置としてあり，その余は同一の皿ばね２３，ワッシャー２５及び弾性体２６を使用して，高さを２ｃｍ程度とする以外は，これを上記地震振動用の皿ばねユニット２２と同一の構成によって形成したものとしてある。
【００１７】
皿ばねユニット２１は，上記基礎固定金物１０の水平突片１７下位に耐引抜力用を，該基礎固定金物１０と躯体固定金物１１の水平突片１７間に耐圧縮力用を，本例にあっては更に躯体固定金物１１の水平突片１７上位に上記生活振動用の皿ばねユニット２２を，これらが上下に一直線状をなすように直列に配置し，これら水平突片１７及び皿ばねユニット２１の各ボルト貫通孔１８，２４に下側からボルトを挿通するとともにナットを装着してボルトナット２８により水平突片１７の面方向中間単一箇所において強固に締着一体化することによって耐震補強金物Ａを構成するものとしてあり，このとき本例の上記共通部材とした皿ばねユニット２１の配置は，皿ばね２３の隆起面を共に上向きとすることによって上記それぞれの配置位置によって耐引抜力用と耐圧縮力用として地震振動吸収を自在としたものとしてあり，また生活振動用の皿ばねユニット２２は，上記耐引抜力用の皿ばねユニット２１と同様な構成としたことによってこれと同じく皿ばね２３の隆起面を上向きとして同じく水平突片１７の面方向中間単一箇所で直列配置とするようにこれを配置したものとしてある。
【００１８】
このように形成した耐震補強金物Ａは，その基礎固定金物１０を布基礎等のコンクリートの基礎１の外側に，躯体固定金物１１を該基礎１上に土台３を介して載置固定した既設木造住宅Ｂの躯体にそれぞれ固定金具を用いて固定することによって，これを既設木造住宅Ｂの耐震用に設置するものとしてあり，これにより上記地震振動を吸収して，そのほぞ抜けを完全に防止するとともに既設木造住宅Ｂの倒壊可能性を解消し且つ生活振動を吸収してその耐振動性を確保し得るようにしてある。
【００１９】
このとき本例に上記固定金具は，基礎固定金物１０においてそのアンカー孔１５を介して基礎１に打込んだ複数のアンカー１９とし，躯体固定金物１１において多数の金具孔１６を介して柱４に打込み又は螺装した多数の釘又はネジ，本例にあってはネジ２０として，これらによって基礎固定及び躯体固定をそれぞれ行なうものとしてある。
【００２０】
基礎固定金物１０の基礎固定は，その基板１７を基礎１に対接した状態でアンカー１９による固定を行なうようにし，躯体固定金物１１の躯体固定は，その基板１７を既設木造住宅Ｂの，例えばモルタル，金属サイディング等の外装材による外壁２に対接した状態で，該外壁２を介して躯体をなす柱４，好ましくは通し柱及び本例にあっては更に土台３に対してネジ２０による固定を行なうようにすればよく，本例にあって上記躯体固定金物１１の金具孔１６を上記千鳥状に配置したことにより該ネジ２０による躯体固定は，これを千鳥状のネジ止めによるものとしてあり，これによって多数の釘を木質の柱に打込むことによって柱４の割れ等の既設木造住宅Ｂに対する損傷を招いたりする可能性を解消するものとしてある。
【００２１】
図中２７は躯体固定金物１１の水平突片１７と皿ばねユニット２１との間に介設した締着を強固にするためのワッシャーである。
【００２２】
図示した例は以上のとおりとしたが，本発明の実施に当って，耐震補強金物，その躯体固定金物，基礎固定金物，水平突片，皿ばねユニット，その皿ばね，ワッシャー，弾性体，ボルトナット，必要に応じて用いる補強リブ，生活振動用の皿ばねユニット等の各具体的形状，構造，材質，数，大きさ，これらの関係，これらに対する付加等は上記発明の要旨に反しない限り様々の形態とすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は以上のとおりに構成したから，請求項１に記載の発明は，地震振動に対する耐引抜性と耐圧縮性の双方を可及的に簡易な構造によって長期に亘り安定して確実に確保して高度な耐震性を確保し得るとともに可及的に小型化と軽量化を実現することによって既設木造住宅に後付けしても外観を損なったり違和感を招いたりすることなくまた後付けの作業性を高度に確保し得るようにした既設木造住宅の後付け用耐震補強金物を提供することができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明は，上記に加えて，例えば重車両の通過等の生活振動に対する耐振動性をも併せて確保することによって地震及び生活振動双方に対する幅広い耐振動性を確保し得るようにした後付け用耐震金物とすることができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明は，同じく上記に加えて，上記躯体固定金物と基礎固定金物の可及的高度な強度と耐久性を確保して，長期に亘り安定した耐震性を確保したものとすることができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明は，同じく上記に加えて，上記躯体固定金物を固定する対象が一般に木質の柱であることから，多数の釘又はネジを使用してその確実な固定を簡易になし得るようにするとともに多数の釘又はネジを木質の柱に用いることによって柱の割れ等の既設木造住宅に対する損傷を招いたりする可能性を解消したものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐震補強金物の設置状態を示す正面図である。
【図２】耐震補強金物の設置状態を示す側面図である。
【図３】皿ばねユニットの縦断面図である。
【図４】生活振動用の皿ばねユニットの縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ 耐震補強金物
Ｂ 既設木造住宅
１ 基礎
４ 柱
１０ 基礎固定金物
１１ 躯体固定金物
１７ 水平突片
２１ 皿ばねユニット
２２ 生活振動用の皿ばねユニット
２８ ボルトナット

Claims (4)

1. 上下に分離形成しそれぞれ水平突片を突設具備した基礎固定金物及び躯体固定金物を一対とし，上記基礎固定金物の水平突片下位に耐引抜力用，上記基礎固定金物と躯体固定金物の水平突片間に耐圧縮力用の各皿ばねユニットを上下方向直列に配置しこれら水平突片と皿ばねユニットを水平突片の面方向中間の単一箇所で上下に貫通するボルトにナットを装着することによって締着一体化して耐引抜性と耐圧縮性の双方を確保し，上記皿ばねユニットをそれぞれ上下方向に多数枚の皿ばねを並列に重合し下端部を部分的に直列に重合した撓み性付与の配置とするとともにその上下に重荷重用ワッシャーを配置し周囲を弾性体で被覆することによって形成した並列主体にして下端部直列配置の円筒ブロック状のユニットとし，これら皿ばねユニットをその各皿ばねの隆起面を上向きに配置することによって耐引抜力用と耐圧縮力用の共通部材とし且つ上記皿ばねユニットに付与した撓み性の撓み寸法を既設木造住宅の土台と柱のほぞ継ぎにおける柱のほぞ高さより小さい寸法とすることによって地震振動の柱浮上り最大高さを規制して該柱のほぞ抜けを防止してなることを特徴とする既設木造住宅の後付け用耐震補強金物。
2. 上記躯体固定金物の水平突片上位に，上記耐引抜力用の皿ばねユニットより重合枚数を減少することによって同様に形成した生活振動用の皿ばねユニットを上記上下方向直列配置の皿ばねユニットと直列に配置し上記ボルトとナットによって該生活振動用の皿ばねユニットを含めて上記締着一体化を行なってなることを特徴とする請求項１に記載の既設木造住宅の後付け用耐震補強金物。
3. 上記基礎固定金物及び躯体固定金物の各水平突片を，これら金物の基板端部又はその近傍から突設した補強リブを延設することによって該水平突片両端を一体に支持する補強壁を備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の既設木造住宅の後付け用耐震補強金物。
4. 上記躯体固定金物を，その外壁を介してこれに対接する基板に多数の金具孔を上下方向千鳥状に配置することによって千鳥状の釘又はネジ止めによる躯体固定を行なうようにしてなることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の既設木造住宅の後付け用耐震補強金物。

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