JP3866256B2

JP3866256B2 - 既存住宅の補強構造・工法とこれに用いるコーナー金物

Info

Publication number: JP3866256B2
Application number: JP2004213405A
Authority: JP
Inventors: 建二金井
Original assignee: 株式会社住宅構造研究所
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: JP2006029017A

Description

本発明は、コンクリート基礎上に土台が載置され、コンクリート基礎に植設したアンカーボルトで土台が基礎に固定され、さらに土台の上面に柱を立設してある既存住宅の補強構造・工法とこれに用いるコーナー金物に関する。

一般的な木造住宅は、コンクリート基礎にアンカーボルトを植設し、このアンカーボルトによって土台を基礎に固定し、さらに、土台の上に柱を起立させ、かど金物等を用いて土台と柱とを接合してある。
しかし、既存の住宅では、コンクリート基礎の幅が狭く、アンカーボルトもＭ１２程度の比較的細いものを用いていることが多いので、地震等によって柱を引抜こうとする強い力が働くと、柱が倒れて家屋が完全に倒壊する虞がある。
このような既存住宅を補強するために種々提案されているが、例えば、筋交いを増設する施工では、外壁まで取り壊す大がかりな工事となり、施工コストが高騰する。

また、柱へ固定したホールダウン金物をアンカーボルトにより基礎へ固定して、引抜力に抵抗する補強技術が知られている（特許文献１参照）。
しかし、既存住宅においては、ホールダウン用にアンカーボルトを柱に近接して植設していないので、ホールダウン金物を基礎へ固定するには、新たなアンカーボルトを設置しなければならない。このとき、いわゆるホールダウン金物は、柱側面から僅かに３０ｍｍ程度の距離に埋設したアンカーボルトで基礎と緊結するため、既存住宅の補強には使い辛い。すなわち、振動ドリル等の工具を利用して新たにアンカーボルトを埋設する孔を基礎に穿設しようとしても、穿設しようとする孔の位置が柱側面に近いため工具頭が柱の側面に接触するなどの支障が生じて、充分に用いることができない（図７）。

また、ホールダウン金物は、１本のアンカーボルトでもって柱へ加わる引抜力に対抗する技術思想のもので、必要な耐力を得るにはＭ１６以上の太いアンカーボルトを使用せざるを得ない。
しかし、前記のように、Ｍ１２などの細いアンカーボルトの使用を前提に構築されている既存住宅のコンクリート基礎に、新たにＭ１６用の太い孔を穿設しようとすると、基礎の幅が小さいとかコンクリートが劣化しているとかで基礎に亀裂が入ったり、破壊されることがある。また、仮に太いアンカーボルトの埋設に成功したとしても従来のホールダウン方式では、既存のコンクリート基礎では１本のアンカーボルトに加わる引抜力に対抗できず、破壊されてしまうことも考えられる。さらに、アンカーボルトが太くなると、新たにアンカーボルトを取り付けるとき、既存のコンクリート基礎中に埋設されている横鉄筋と干渉してしまうことも考えられる。

特開２００１−２１４９１４号公報

コンクリート基礎が貧弱で土台と基礎を結合しているアンカーボルトも細く、また、柱と土台との接合強度も低い既存住宅を、比較的簡単な工事で地震に対して補強する既存住宅補強構造・工法及びこれに用いるコーナー金物の提供。

コーナー金物で柱と土台を緊結し、また、コーナー金物を通じて土台を既存のコンクリート基礎に結合する。工事は、コーナー金物を柱と土台に固定し、さらに、新たに配設するアンカーボルトを利用してコーナー金物を基礎と連結することを主とし、外壁を取り壊すことなく屋内側からの工事により施工可能なものとする。
コーナー金物による土台と既存のコンクリート基礎との連結は、新たに配設するアンカーボルトと既に土台とコンクリート基礎を連結している既存のアンカーボルトによる対抗力（引抜き力に対する）を利用する。すなわち、コーナー金物を柱と土台にねじにより結合しておきその上で新たに配設したアンカーボルトによりコーナー金物を既存のコンクリート基礎に連結する。引抜き力はコーナー金物を通じて新たに配設したアンカーボルトにより直接に基礎に伝達されると共に、コーナー金物のねじを介して土台に伝わり、さらに既存のアンカーボルトにより基礎に伝達されるので、新たに配設したアンカーボルトと土台を介した既存のアンカーボルトとの共同作用で引抜き力に対抗できる。

新たに配設するアンカーボルトは既存のものと同じ細いものとし、施工時に既存のコンクリート基礎を破壊しないようにする。新たなアンカーボルトを配設する施工を行い易いように、コーナー金物に設けるアンカーボルト用の挿通孔を柱側面から、工具を使用するのに支障がない程度に離した位置に配置する。
コーナー金物は、コーナー金具と突張り金具の組合せとする。コーナー金具は、概略でコーナー部を直角とした直角三角形のボックス型であり、柱側取付け壁と土台側取付け壁を両側の補強壁で結合してある。柱側取付け壁と土台側取付け壁に柱及び土台へ固定するためのねじ孔を設けると共に土台側取付け壁にはアンカーボルトの挿通孔も設ける。前記のねじ孔をアンカーボルト挿通孔の近辺に設ける。突張り金具は、天板とその両側に下垂させた脚板を備えた断面コ字形の頑丈な金具であり、天板にアンカーボルトの挿通孔を有している。コーナー金具の土台側取付け壁の上面に突張り金具を載せ、この金具の両端をコーナー金具の補強壁内面に当接させて使用する。

コーナー金物を基礎へ連結するアンカーボルトと、コーナー金物を土台へ固定するねじを通じて引抜き力を負担する既存のアンカーボルトとが、柱へ加わる引抜力を分散して受けるので、細いアンカーボルトを利用しても十分な引抜き耐力が得られる。なお、前記引抜き力の分散により、新設アンカーボルトの埋め込み深さは基本的に既存のアンカーボルトほど深くする必要がない。
新たなアンカーボルトは細いので、既存のコンクリート基礎の横鉄筋と干渉したり、基礎を破損してしまうことがない。
施工に際して、外壁材を取り壊す必要がなく、また、屋内側からの施工に際して内壁は、壁板が床板から天井板までの間に張り付けられているだけなので、床部分、天井部分で土台や梁との間に間隔があり、床板を剥がしたり、天井板を剥がすだけの小規模な取り壊しで補強が必要な個所を施工することができるから、施工が簡単であり、施工コストを低く抑えることができる。また、施工中であっても居住することが可能であり、工事が悪天候の影響を受けにくい。

コーナー金物は、コーナー金具がボックス型であることにより頑丈であり、大きな引抜き力に耐えることができる。さらに、柱側取付け壁と土台側取付け壁の角度が広がる方向に変形を受け、両側の補強壁が近接してくるような場合でも土台側取り付け壁に配置した突張り金具が補強壁の近接に抵抗し、コーナー金具の形態を維持するので、引抜き力に対する耐力が高い。

コーナー金具はボックス型とし、柱側取付け壁と土台側取付け壁を補強壁で結合する。柱側取付け壁と土台側取付け壁にこれらを柱と土台に固定するためのねじ孔を設ける。土台側取付け壁には、さらにアンカーボルトの挿通孔を設ける。アンカーボルト挿通孔の位置は、柱の側面が取付けに際して利用する工具の利用に支障を生じない位置とする。
コーナー金具には突張り金具を組み合わせる。突張り金具は天板とその両側に下垂させた脚板を備えた断面コ字形とする。この金具の両端をコーナー金具の両側補強壁の内面に当て付けて補強壁が近接するようなコーナー金具の変形を防止する。

補強を必要とする既存住宅の柱と土台の接合個所にコーナー金物を固定する。まず、柱に近接した土台端部であって、柱側面からコーナー金具のアンカーボルト挿通孔の位置（工具を使用するのに支障のない個所）に合わせて新たにアンカーボルトを配設する。このアンカーボルトは土台を固定している他の既存のアンカーボルトと同じ太さにするのが基本である。しかし、引抜き耐力の増強は、コーナー金具とアンカーボルトとの協働で発揮されるので、例えばＭ１２以下のアンカーボルトであっても充分なことがある。
新たに配設したアンカーボルトにコーナー金具を挿通してコーナー金物を土台上に配置し、ねじ孔を利用してコーナー金具を柱と土台に固定する。ついで、新たなアンカーボルトとコーナー金具をナットで緊結する。
なお、既存住宅がコンクリート基礎と土台とをアンカーボルトで固定していない場合にも新たなアンカーボルトを使用し、コーナー金具と基礎とを直結する。新たなアンカーボルトを使用することにより、土台とコンクリート基礎とが確実に固定される。

図１乃至図３は、既存住宅の補強構造を示す。
補強しようとする既存住宅は、コンクリート製の基礎１上に土台２を載置し、基礎１に植設したアンカーボルト３（既存のアンカーボルト）を土台２に通し、アンカーボルト３の上端にナット４を螺装して、土台２を基礎１に固定してある。既存のアンカーボルト３は柱５の位置から離れた中央寄りにあり、柱５の基部に近接した位置とはいえない。そして、土台２に柱５を立設し、柱５の上端に梁、胴差し等の横架材６を架設してある。また、室内側の壁材７は天井や床を構成するために柱５の上端あるいは下端までの長さはなく、天井材や床材を剥がすと、柱５と横架材６との接合個所や柱５と土台２との接合個所が屋内側に露出する。既存のアンカーボルト３はＭ１２である。

図１において、符号８は土台側のコーナー金物、符号９は横架材側のコーナー金物である。
土台側のコーナー金物８は、コーナー金具１０と突張り金具１１から成る（図２）。コーナー金具１０は、展開すると図３に示す形状となる厚さ３．２ｍｍの金属板１２を折り曲げて形成してある。すなわち、展開状態において柱側取付け壁１３とその左右両側に連続した直角三角形状の補強壁１４，１５及び補強壁１４，１５それぞれの底辺に連続し柱側取付け壁１３とほぼ同じ幅とした左右の土台側取付け壁１６，１７とからなり、柱側取付け壁１３とその左右両側の補強壁１４，１５との境界Ｐ及び補強壁１４，１５と土台側取付け壁１６，１７との境界Ｑをいずれも谷折りにして、左右補強壁１４，１５を柱側取付け壁１３の幅と同じ間隔で平行に折り上げ、かつ左右の土台側取付け壁１６，１７を重ね、重合部分を溶接で固定してある。

そして、柱側取り付け壁１３と土台側取り付け壁１６，１７にこれらを柱５及び土台２へ固定するためのねじ孔１８，１９を設けると共に、土台側取付け壁１６，１７にはアンカーボルト挿通用の長孔２０（挿通孔）を設けてある。長孔２０は、土台の長手方向に長く、その中央が柱側取付け壁１３から約６０ｍｍ離れた位置となる個所に形成してある。
以上から、コーナー金具１０は、柱側取付け壁１３と土台側取付け壁１６，１７とが直角にコーナー部を形成し、これらの両側が補強壁１４，１５で補強されたボックス形の金具となる。実施例では、コーナー金具の幅は約５０ｍｍ、奥行きを約１２０ｍｍ、高さ約２４０ｍｍである。
突張り金具１１は、天板２１とその両側から下垂させた脚板２２，２３を備えた、断面コ字形の部材であり、頑丈に作られている。天板にはアンカーボルトを通す挿通孔２４が形成され、また、突張り金具１１の両端間隔は、コーナー金具１０の補強壁１４，１５の内面間隔とほぼ同じにされている。実施例では、突張り金具１１の幅は約４３．２ｍｍ、高さ約１５ｍｍ、長さ約４３ｍｍである。

横架材側のコーナー金物９（図４）は、加わる引張力が土台側のコーナー金物８よりも小さいので、この実施例において、使用する金属板の厚さは約２．３ｍｍ、幅は約３５ｍｍ、奥行きは約７７ｍｍ、高さは約１２０ｍｍとしてある。また、前記の突張り金具１１に相当する部材を備えていない。横架材側のコーナー金物９は、前記した土台側のコーナー金物８と同様に厚手の金属板を折り曲げて成り、柱側取付け壁２５、横架材側取付け壁２６，２７及び両側の補強壁２８，２９を備えたボックス型である。横架材側取付け壁２６，２７は重合され、この部分で溶接により固定されている。
柱側取付け壁２５と横架材側取付け壁２６，２７にそれぞれ柱５と横架材６へ固定するためのねじ孔３０が形成されている。ただし、横架材側取付け壁２６，２７にアンカーボルトの挿通孔は形成されていない。
。

さて、既存住宅を補強するには、施工を屋内側から行うこととし、内壁材７に沿ってその上部と下部の床及び天井を剥がす。すると、土台２と柱５の接合個所及び柱５と上部の横架材６との接合個所が屋内側に露出する（図１）。
まず、柱５の側面から約６０ｍｍの位置において、振動ドリルなどを用いて土台２の上方から既存のコンクリート基礎１へ食い込む孔を穿設する。この孔は新たなアンカーボルト３１を埋設するためのもので、その直径は既存のアンカーボルト３と同じアンカーボルトを差込んで固定できる大きさとし、できるだけ大きくしないようにする。この時、柱５の側面から６０ｍｍの距離があるので、振動ドリルを垂直に立てて孔を形成でき施工に支障を生じない。

既存のアンカーボルト３と同じ直径の新たなアンカーボルト３１（Ｍ１２）を穿設した孔へ差し込み、基部を既存のコンクリート基礎１へ埋め込むようにして接着材で固定する。その上端は土台２の上方へ突出させておく。
柱５と土台２の接合個所に土台側コーナー金具１０をその土台側取付け壁１６の長孔２０に新たなアンカーボルト３１を挿し通して設置し、柱５と土台２をねじ３２（図２）で固定し、ついで、アンカーボルト３１の土台２から突出している部分に突張り金具１１を差し込んで土台側取付け壁１６の両側に立ち上がっている補強壁１４，１５間に納め、その両端面を補強壁１４，１５の内面に当接させる。そして、アンカーボルト３１にナット４を螺合して突張り金具１１の天板２１当て、ナット４を緊締して土台２を既存のコンクリート基礎１へ固定する（図５）。

横架材側のコーナー金物９についても同様であり、横架材６が接合する個所にこのコーナー金物９を当て付けて、柱側取付け壁２５と横架材側取付け壁２６を柱５と横架材６へねじ３２を用いて固定する。アンカーボルトは存在しないから、ナットは不要である。

実施例の構造において、図６の破線で示すように、土台側コーナー金物８における柱側取付け壁１３と土台側取付け壁１６，１７の角度を拡大する方向に力が作用したとき、柱５は土台から引抜かれるような力を受けるが、その力は土台側コーナー金物８を通じて、新たなアンカーボルト３１により直接に既存のコンクリート基礎１に支持されると同時に、このコーナー金物８を土台２ヘ固定している複数本のねじ３２により、さらに土台２を介して既存のアンカーボルト３によっても負担される。このため、新たに設けたアンカーボルト３１に負担が集中しないので、引抜き力によって直径の細いアンカーボルトが破損したり、新たなアンカーボルト３１を埋設した付近の既存コンクリート基礎が破壊されたりすることがない。しかも、引抜き力に対する耐力は新たなアンカーボルト３１と土台２を介しての既存アンカーボルト３による負担とで充分に得られる。
また、土台側コーナー金物８や横架材側コーナー金物９は、両側に補強壁１４，１５を備えたボックス型なので、変形に対する強度が高い。さらに、土台側コーナー金物８では突張り金具１１で補強壁１４，１５が潰れるのを防止するので、変形に対する強度がさらに高い。

１つの実施例について説明したが、新たなアンカーボルト３１の太さは、既存のコンクリート基礎の強度と引抜き力に応じて対処されるべきもので、一律に既存のアンカーボルトと同じにする必要はない。
実施例では、既存住宅として土台２がコンクリート基礎１にアンカーボルト３で固定されている構造のものを取り上げたが、既存の住宅には土台２の固定にアンカーボルトを使用していないものもある。本発明は、この場合にも新たなアンカーボルト３０を新設し、コーナー金具１１及び土台２とコンクリート基礎１とを固定して既存住宅を補強する。
また、新たなアンカーボルト３１と共に使用するねじは、本数と共に必要な強度を発揮する種々のものから選択できる。
できる。

既存住宅の補強構造を示す概略図。土台側コーナー金物の斜視図。土台側コーナー金具の展開図。横架材側コーナー金物の使用状態を示す斜視図。土台側コーナー金物の使用状態を示す斜視図。土台と柱の接合個所における引抜き状態を説明するための正面図。工具位置を説明するための平面図

符号の説明

１基礎
２土台
３アンカーボルト
４ナット
５柱
６横架材
７壁材
８土台側のコーナー金物
９横架材側のコーナー金物
１０土台側のコーナー金具
１１突張り金具
１２金属板
１３柱側取付け壁
１４補強壁
１５補強壁
１６土台側取付け壁
１７土台側取付け壁
１８ねじ孔（柱側取付け壁）
１９ねじ孔（土台側取付け壁）
２０長孔
２１天板
２２脚板
２３脚板
２４挿通孔
２５柱側取付け壁（横架材側コーナー金物）
２６横架材側取付け壁（横架材側コーナー金物）
２７横架材側取付け壁（横架材側コーナー金物）
２８補強壁
２９補強壁
３０ねじ孔
３１新たなアンカーボルト
３２コーチねじ

Claims

基礎上に土台が載置され、基礎に植設したアンカーボルトで土台が基礎に固定され、さらに土台の上面に柱を立設した既存住宅の補強構造であって、コーナー金物を土台と柱との接合部入隅に設置して、コーナー金物を柱及び土台へねじにより固定すると共に新たに配置したアンカーボルトにより基礎に固定してあり、新たなアンカーボルトはこの既存住宅に使用されているアンカーボルトと同じ太さとしてあることを特徴とした既存住宅補強構造。
基礎上に土台が載置され、基礎に植設したアンカーボルトで土台が基礎に固定され、さらに土台の上面に柱を立設した既存住宅の補強工法であって、この既存住宅に使用されているアンカーボルトと同じ太さの新たなアンカーボルトを、柱から距離をおいた位置において土台を貫通させて基礎に固定した後、屋内側からコーナー金物を土台と柱との接合個所に設置し、コーナー金物を柱及び土台へねじにより固定すると共に前記の新たに配置したアンカーボルトによっても基礎に固定する方法であり、柱と新たなアンカーボルトの位置との距離は新たなアンカーボルトを既存コンクリート基礎へ固定する際に使用する工具の使用に支障を生じない距離であることを特徴とした既存住宅補強工法。