JP3623208B2 - 木造建築物における補強金物およびこれを用いた木造軸組構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は木造建築物の土台、柱、桁、梁などの部材が相互に交差して接合される部分の耐震性を高めるための補強金物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
木造軸組工法は、日本の伝統的な木造建築の流れを汲んでおり、構造的には柱や梁のような軸組材が基本になっている。柱や桁、梁の接合部は主にほぞ加工による接合が行われ、筋交いは釘接合で行われている。そして、土台と柱の接合部、柱や桁と梁との接合部などにおいては補強金物が使用されており、この補強金物について従来種々の改良案が提案されている。
【０００３】
図５は特許第２８９６９９１号公報に記載の補強金物のうち、土台や横架などの横材と柱、通し柱などの縦材の接合部に使用する補強金物であり、（ａ）の補強金物は、Ｔ字形の平板状部材１０１が横材Ｈを、脚部部材１０２が縦材Ｖをそれぞれ被うようにした第１のユニット１００と、コ字状断面の両側の壁部材１１１の間に縦材Ｖが挿入されるように嵌め込まれ、背中の平面部材１１３が第１のユニット１００の脚部分１０２に重ね合わされて縦材Ｖに固定される第２のユニット１１０からなる補強金物である。なお図においてＣは筋交いを示す。（ｂ）の補強金物は、Ｔ字形の平板状部材１２１と脚部材１２２と壁部材１２３，１２４からなる補強金物である。これらの補強金物によれば、木造住宅における横材と縦材の接合部を強固に固定することによって、接合部に十分な耐震強度を付与し、木造住宅の耐震性を向上させることができる、とされている。
【０００４】
図６は特開平１１−７１８１８号公報に記載の補強金物であり、横材Ｈと縦材ＶがＶ字形に交差する部材面に跨がってそれぞれ係合するように相互にＶ字状に配置された２つの係合板部２０１，２０２と、この係合板部２０１，２０２の一方の側縁に設けられている三角形状の側板部２０３と、係合板部２０１，２０２の縁部に沿って折り曲げ形成された補強部２０４，２０５をからなる補強金物であり、同図の（ａ）は横材Ｈ（土台）と縦材Ｖ（柱）の接合部、（ｂ）は縦材Ｖ（柱）と横材Ｈ（桁）の接合部に取り付け状態を示す。なお図においてＣは筋交いを示す。この補強金物によれば、建築物に縦横の大きな揺れを受けても、建築物の部材面から離反するように撓むことがなく、接合部の耐震補強金物の信頼性を向上させることができる、とされている。
【０００５】
図７は特許第３１２４７５２号公報に記載の補強金物であり、同図（ａ）に示す補強金物は、従来のホールダウン金物と筋交い金物とを一体化した補強金物であり、横部材である本体３０１と縦部材である左右の柱とめプレート３０２，３０３を一体化したものである。使用する際には、同図（ｂ）に示すように、木造軸組において上下一対で使用し、横材Ｈ（梁や土台）の内側について左右の縦材Ｖ（柱）間にそれぞれ固定する。本体３０１には筋交いとめボルト・ナット３０４，３０５を備え、筋交いＣの上下部を本体３０１の左右に筋交いボルト・ナット３０４，３０５により固定する。この補強金物によれば、従来のように取り付け技術による強度に差が出たり、取り付けに際して位置的に一方が他方の邪魔となって取り付けにくかったりすることが解消される、とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、先の阪神・淡路大震災時において多数の鉄筋鉄骨コンクリート建築物や木造家屋が倒壊して多くの被害が出た。これらの倒壊原因およびその対策について多方面からの検討が行われているが、倒壊原因の一つとして地震発生時に建築物に作用する水平力の問題がある。建築物の耐震構造としては、水平力が比較的小さな場合は骨組みの振動特性から要求される剛性を保って骨組みの層間変位を抑制すると同時に、大地震の発生時など過度な水平力が作用する場合には、安定して振動エネルギーを吸収することが要求される。
【０００７】
木造軸組構造においても、上記のような補強金物を使用することによって耐震性を向上させることはできるが、これらの補強金物にもまだ改良すべき問題点がある。それは、地震発生時に強大な水平力が作用したときに、補強金物の軸方向による座屈によって耐力低下をもたらし、安定した復元力が得られないことであり、また、補強金物の剛性が大き過ぎる場合は補強金物の周辺の柱などが破壊されるということである。
【０００８】
本発明が解決すべき課題は、木造軸組の各部材の接合部に使用される補強金物において、地震による強大な水平力が作用したときでも、剪断力に対して座屈を起こすことなく安定した復元力を維持でき、かつ周辺の軸組部材の破壊が生じることのない補強金物の構造を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の木造建築物における補強金物は、木造軸組の縦材と横材の接合部に取り付けて使用される補強金物であって、概略矩形状の板材の縦方向に複数列のスリットが設けられ、前記板材の上辺または下辺にこの板材を前記横材に固定して取り付けるための複数の貫通孔が設けられるとともに板材の上辺または下辺の両側に張り出し部が形成され、この両張り出し部の端部に両張り出し部を前記縦材または前記横材に回動可能に取り付けるための貫通孔が形成された補強金物である。さらにこの補強金物に、この補強金物を木造軸組の縦材と横材に取り付けるための取り付け補助具を付属させることができる。
【００１０】
本発明の補強金物は、補強金物の板材の上辺または下辺を木造軸組の横材にビスまたはボルトにより固定して取り付け、取り付け補助具を介して板材の張り出し部を木造軸組の縦材または横材に回動可能に取り付けることにより、木造軸組の補強効果を発揮する。地震などにより木造軸組に水平力が作用したときに補強金物は、横材に固着した板材の一辺は横材とともに水平方向に移動し、板材の他辺は張り出し部が回動可能に縦材または横材に取り付けられているので板材の一辺の移動方向とは逆方向に回動する。しかも板材には縦方向のスリットが設けられて板材の上下方向における中間部分が水平方向に複数に分割されているので、スリットが設けられていない場合に比べて剪断座屈耐力に対して曲げ耐力が大きくなり、板材の剪断座屈を防止できる。さらに、スリットが設けられていることによって、スリットどうしの間の部分や板材の側縁部分が柱状となり、この柱状部に大きな変形能力が生じるため、安定した復元能力が得られる。また、スリットの配置や幅、長さ、数、間隔を変更することで板材の剛性や耐力を調整することができる。
【００１１】
補強金物の板材の上辺と下辺のいずれを横材に固定して取り付けるかは、補強金物を横材の上側に取り付けるか、下側に取り付けるかによって決まる。張り出し部の長さは縦材の配置間隔によって決まる。ここで、両張り出し部のうちいずれか一方の張り出し部は、取り付け補助具としての別部材を介して横材に回動可能に取り付けることもできる。張り出し部または取り付け補助具を縦材または横材に取り付ける位置に、張り出し部または取り付け補助具の回動によって縦材または横材が損傷しないように保護板を取り付けることが望ましい。また、板材や取り付け補助具に補強リブを形成することもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態の補強金物の使用状態を示す正面図であり、図２は図１の補強金物の各部材を示す図である。
【００１３】
図１は、補強金物１０の主要部である板材１の上辺２を木造軸組の横材Ｈに固定して取り付け、板材１の下辺３の一方の張り出し部４を木造軸組の縦材Ｖに回動可能に取り付け、他方の張り出し部５を横材Ｈに回動可能に取り付けた状態を示す。
【００１４】
図２の（ａ）は補強金物１０の正面図、（ｂ）は左側面図であり、板材１は厚さ２．３ｍｍの鋼板製で、上辺２の幅は１８０ｍｍ、下辺３の張り出し部４，５を含む幅は４００ｍｍ、全体高さは２５０ｍｍ、スリット６の幅は２５ｍｍである。補強金物１０は、概略矩形状の板材１の縦方向に３列のスリット６が設けられ、上辺２には上辺２を横材Ｈに固定して取り付けるための複数の貫通孔（ビス孔）１１ａが設けられるとともに、板材１の下辺の両側に張り出し部４，５が形成され、この両張り出し部４，５の端部に張り出し部４，５を縦材Ｖまたは横材Ｈに取り付けるための貫通孔（ボルト孔）１５ａ，１６ａが形成されている。
【００１５】
板材１の上辺２の横材Ｈへの取り付けはビス１１によって固定化され、下辺３の張り出し部４の縦材Ｖへの取り付けは、保護板１２を介してボルト１５によって回動可能に取り付けられる。下辺３の張り出し部５の横材Ｈへの取り付けは、取り付け補助部材１３および保護板１４を介してボルト１６，１７によって回動可能に取り付けられる。保護板１２，１４はビス１８によって固定化される。
【００１６】
図２の（ｃ）は取り付け部材補助１３の正面図、（ｄ）は底面図であり、取り付け補助部材１３は厚さ２．３ｍｍ、辺の幅４０ｍｍ、長さ２９０ｍｍの山形鋼である。取り付け補助部材１３の両端部には補強金物１０の張り出し部５を横材Ｈに取り付けるための貫通孔（ボルト孔）１６ｂ，１７ａが形成されている。図２の（ｅ）は保護板１２，１４の正面図であり、保護板１２，１４は厚さ２．３ｍｍで一辺が１００ｍｍの正方形の鋼板である。保護板１２，１４の中央部には補強金物１０の張り出し部４，５を縦材Ｖまたは横材Ｈに取り付けるための貫通孔（ボルト孔）１５ｂが形成されており、縁部には保護板１２，１４自体を縦材Ｖまたは横材Ｈに取り付けるための貫通孔（ビス孔）１１ｂが形成されている。なお、保護板１２，１４の使用時の方向は、補強金物１０および取り付け補助部材１３の縦材Ｖまたは横材Ｈへの取り付け方向によって異なる。
【００１７】
補強金物１０を図１に示すように木造軸組の縦材Ｖおよび横材Ｈに取り付けることによって、木造軸組の補強効果を発揮する。地震などにより木造軸組に水平力が作用したときに補強金物１０は、横材Ｈに固着した板材１の上辺２は横材Ｈとともに水平方向に移動し、板材１の下辺３は張り出し部４，５が回動可能に縦材Ｖと横材Ｈに取り付けられているので、上辺２の移動方向とは逆方向に回動する。さらに板材１にはスリット６が設けられているので剪断座屈耐力に対して曲げ耐力が大きくなり、板材１の剪断座屈を防止できる。
【００１８】
図３は本発明の第２実施形態の補強金物の使用状態を示す正面図である。図３は、補強金物２０の板材２１の上辺２２を木造軸組の横材Ｈに固定して取り付け、板材２１の下辺２３の両端部の張り出し部２４と２５を木造軸組の２本の縦材Ｖ１，Ｖ２にそれぞれ回動可能に取り付け、他方の張り出し部５を横材Ｈに回動可能に取り付けた状態を示すものである。
【００１９】
本実施形態の補強金物２０と第１の実施形態の補強金物１０との相違点は、本実施形態の補強金物２０の、板材２１の張り出し部２４，２５の長さを長くして、木造軸組の２本の縦材Ｖ１，Ｖ２にわたって補強金物２０を取り付け可能としたことである。２本の縦材Ｖ１，Ｖ２の間隔がそれほど広くない場合は、本実施形態のように補強金物２０の張り出し部２４，２５を長くすることによって、２本の縦材Ｖ１，Ｖ２に回動可能に取り付けることができる。これによって、第１の実施形態の場合と同様に、木造軸組に水平力が作用したときに補強金物２０は、横材Ｈに固着した板材２１の上辺２２は横材Ｈとともに水平方向に移動し、板材２１の下辺２３は張り出し部２４，２５が回動可能に２本の縦材Ｖ１，Ｖ２に取り付けられているので、上辺２２の移動方向とは逆方向に回動し、さらに板材２１に形成したスリット２６の作用により、板材２１の剪断座屈を防止できる。
【００２０】
図４は本発明の第１実施形態の補強金物と第２実施形態の補強金物の同時使用状態を示す正面図である。この実施態様においては、木造軸組の横材Ｈおよび縦材Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対して第１の実施形態の補強金物１０を２個取り付け、第２の実施形態の補強金物２０を１個取り付けている。補強金物１０，２０の取り付け態様は図１および図３に示した取り付け態様と同じであり、これによる木造軸組の補強効果はきわめて高いものとなる。
【００２１】
なお以上の実施形態は、木造軸組の横材の下側に補強金物を取り付けた場合の例であるが、横材の上側に補強金物を取り付ける場合も同様な態様で補強金物を取り付けることができ、同様な効果を発揮させることができる。
【００２２】
【発明の効果】
縦方向に複数列のスリットを設けた矩形状の板材の上辺または下辺にこの板材を木造軸組の横材に固定して取り付けるための複数の貫通孔を設けるとともに板材の上辺または下辺の両側に張り出し部を形成して、この両張り出し部の端部に両張り出し部を木造軸組の縦材または横材に回動可能に取り付けるための貫通孔を形成した補強金物の、板材の上辺または下辺を木造軸組の横材にビスまたはボルトにより固定して取り付け、取り付け補助具を介して板材の張り出し部を木造軸組の縦材または横材に回動可能に取り付けることにより、地震などによって木造軸組に水平力が作用したときに補強金物は、剪断座屈耐力に対して曲げ耐力が大きくなり、板材の剪断座屈を防止できる。さらに、スリットが設けられていることによって、スリットどうしの間の柱状部に大きな変形能力が生じるため、安定した復元能力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の補強金物の使用状態を示す正面図である。
【図２】図１の補強金物の各部材を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の補強金物の使用状態を示す正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の補強金物と第２実施形態の補強金物の同時使用状態を示す正面図である。
【図５】従来の補強金物の例を示す図である。
【図６】従来の補強金物の例を示す図である。
【図７】従来の補強金物の例を示す図である。
【符号の説明】
１，２１ 板材
２，２２ 上辺
３，２３ 下辺
４，５，２４，２５ 張り出し部
６，２６ スリット
１０，２０ 補強金物
１１，１８ ビス
１１ａ，１１ｂ 貫通孔（ビス孔）
１２，１４ 保護板
１３ 取り付け補助部材
１５，１６，１７ ボルト
１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ 貫通孔（ボルト孔）
Ｖ，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 縦材
Ｈ 横材

Claims (2)

1. 木造軸組の縦材と横材の接合部に取り付けて使用される補強金物であって、概略矩形状の板材の縦方向に複数列のスリットが設けられ、前記板材の上辺または下辺にこの板材を前記横材に固定して取り付けるための複数の貫通孔が設けられるとともに板材の上辺または下辺の両側に張り出し部が形成され、この両張り出し部の端部に両張り出し部を前記縦材または前記横材に回動可能に取り付けるための貫通孔が形成された木造建築物における補強金物。
2. 請求項１記載の補強金物の板材の上辺または下辺を木造軸組の横材に固定して取り付け、取り付け補助具を介して前記板材に形成された張り出し部を木造軸組の縦材または横材に回動可能に取り付けた木造軸組構造。

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