JP4270380B2 - 木造軸組住宅の耐震補強構造及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、木造軸組住宅の耐震補強構造及び方法に関する。

木造住宅のうち、在来軸組工法においては、柱、梁、胴差し、土台といった軸組に構造用合板や筋かいを取り付けることによって住宅全体の水平剛性と水平耐力を高め、耐震性を向上させている。

ここで、住宅を新築してから年月が経つと、耐震部材としての構造用合板や筋かいの機能が低下したり、建築基準法に定める耐震規準が厳しくなったりといった理由により、新築時には問題がなかった住宅であっても、その後に耐震補強する必要が生じることがある。

特開平９−８８２１１ 特開平１０−２３８１３６ 特開２００２−８１１３３

このような場合、上述した軸組に構造用合板をあらたに取り付けたり、筋かいを交換ないしは新設したりといった耐震補強を行うことになるが、かかる耐震補強を屋外から行おうとすると、外壁材をいったん取り外さねばならないため、室内側から行うことが多い。

しかしながら、構造用合板にしろ、筋かいにしろ、これらを軸組である横架材、すなわち梁や胴差しあるいは土台に取り付けるためには、天井や床をいったん撤去して横架材を露出させ、該横架材に構造用合板や筋かいを取り付けた後、天井や床をあらたに設置するという手順を踏まねばならず、家具等の搬出や工事期間中の仮住まいを余儀なくされるという問題を生じていた。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、木造軸組工法の住宅を耐震補強するにあたって別宅での仮住まいはもちろん家具の搬出も不要にすることが可能な木造軸組住宅の耐震補強構造及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る木造軸組住宅の耐震補強構造は請求項１に記載したように、対向する一対の柱と該柱に接合された上段横架材と下段横架材とからなる壁構面内において前記上段横架材の下方と前記下段横架材の上方にのみ補助横架材をそれぞれ配置して（前記補助横架材が前記下段横架材で支持される床材に当接される場合を除く）該各補助横架材を前記柱にそれぞれ接合するとともに、前記一対の柱及び前記補助横架材に周縁を留め付けるようにして所定の面材を室内側から取り付けたものである。

また、本発明に係る木造軸組住宅の耐震補強構造は、前記補助横架材を複数片からなる補助横架材とし、該補助横架材をそれらの両端が前記一対の柱の間に立設された間柱の側面に当接されるようにかつ設置高さがすべて同一となるように前記柱又は前記間柱にそれぞれ接合したものである。

また、本発明に係る木造軸組住宅の耐震補強構造は、前記一対の柱の間に立設された間柱の室内側側面を切り欠いて嵌合凹部とし、該嵌合凹部に前記補助横架材を嵌め込むようにしたものである。

また、本発明に係る木造軸組住宅の耐震補強方法は請求項４に記載したように、対向する一対の柱と該柱に接合された上段横架材と下段横架材とからなる壁構面内において前記上段横架材の下方と前記下段横架材の上方に複数片からなる補助横架材をそれらの両端が前記一対の柱の間に立設された間柱の側面に当接されるようにかつ設置高さがすべて同一となるように前記柱又は前記間柱にそれぞれ接合し（前記補助横架材が前記下段横架材で支持される床材に当接される場合を除く）、次いで、前記一対の柱及び前記補助横架材に周縁を留め付けるようにして所定の面材を室内側から取り付けるものである。

木造軸組構造は、柱、梁、胴差し、土台といった軸組が住宅の骨組となっており、それゆえ、該住宅の耐震性を高めるための耐震部材は、原則としてこれらの軸組に取り付けなければならない。

それゆえ、上述したような問題が生じるのであるが、本出願人らは、構造の骨組のうち、横架材に耐震部材を取り付けることなく住宅の耐震補強を行うことはできないだろうかという点に着眼し、さまざまな研究を重ねた結果、横架材に耐震部材を取り付けることなく、住宅の耐震補強を行うことに成功した。

すなわち、請求項１に係る木造軸組住宅の耐震補強構造においては、梁、胴差しなどの上段横架材の下方と、土台、梁、胴差しなどの下段横架材の上方に補助横架材をそれぞれ配置し、これらの補助横架材と一対の柱に周縁を留め付けるようにして所定の面材を室内側から取り付けてある。

そのため、面材は、横架材には取り付けられていないものの、両側方は一対の柱にビス等で留め付けられ、上方及び下方は補助横架材にビス等で留め付けられているため、柱及び補助横架材とともに強固な耐震壁を構成することとなる。

そして、面材を留め付けるための補助横架材は、上段横架材の下方と下段横架材の上方に配置すれば足りるため、面材を取り付けるために天井や床を撤去する必要がなくなる。

補助横架材や面材は、柱とともに耐震壁を構成することができるようにその断面の大きさや厚みあるいは材質を適宜選択すればよい。

ここで、壁断面内には通常、荷重を負担しないが内壁材を取り付けるための間柱を上段横架材と下段横架材の間に所定の水平距離をおきながら並設してある場合がほとんどである。

かかる場合、間柱をそのまま残すのであれば、補助横架材と干渉するため、単体の補助横架材を対向する一対の柱間にそのまま架け渡すことはできないが、前記補助横架材を複数片からなる補助横架材とし、該補助横架材をそれらの両端が前記一対の柱の間に立設された間柱の側面に当接されるようにかつ設置高さがすべて同一となるように前記柱又は前記間柱にそれぞれ接合するようにすれば、単体の補助横架材を対向する一対の柱間に架け渡したのと同様の構造が得られる。

すなわち、上述の構成においては、補助横架材は、間柱の間に挟まれるようにして設置されるが、複数片からなる補助横架材は、柱や間柱の側面に接合されかつすべて同一の高さに設置されるため、見かけ上では間柱に分断されるものの、構造上はそれらに挟まれる間柱と一体化する。そのため、水平剛性や地震時水平力という面では、単体の補助横架材と同等の機能を果たし得る。

一方、間柱をそのまま残すのであれば、補助横架材と干渉するため、単体の補助横架材を対向する一対の柱間にそのまま架け渡すことはできないが、前記一対の柱の間に立設された間柱の室内側側面を切り欠いて嵌合凹部とし、該嵌合凹部に前記補助横架材を嵌め込むようにすれば、単体の補助横架材を一対の柱間に架け渡すことができる。

ちなみに、間柱は、荷重を伝達する部材ではないので、補助横架材を設けるために切り欠きを設けたとしても何ら不都合はない。

本発明に係る木造軸組住宅の耐震補強方法においては、まず、対向する一対の柱と該柱に接合された上段横架材と下段横架材からなる壁構面内において、前記上段横架材の下方と前記下段横架材の上方に複数片からなる補助横架材をそれらの両端が前記一対の柱の間に立設された間柱の側面に当接されるようにかつ設置高さがすべて同一となるように前記柱又は前記間柱にそれぞれ接合する。

次に、前記一対の柱及び前記補助横架材に周縁をビス等で留め付けるようにして所定の面材を室内側から取り付ける。必要に応じて間柱にも留め付けてもかまわない。

このようにすると、面材は、横架材には取り付けられていないものの、両側方は一対の柱にビス等で留め付けられ、上方及び下方は補助横架材にビス等で留め付けられているため、柱及び補助横架材とともに強固な耐震壁を構成することとなる。

そして、面材を留め付けるための補助横架材は、上段横架材の下方と下段横架材の上方に配置すれば足りるため、面材を取り付けるために天井や床を撤去する必要がなくなる。

以下、本発明に係る木造軸組住宅の耐震補強構造及び方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
（第１実施形態）

図１は、本実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強構造を示した分解斜視図である。同図に示すように、本実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強構造１は、対向する一対の柱２，２と該柱に接合された上段横架材としての胴差し３と下段横架材としての土台４からなる壁構面内において、胴差し３の下方と土台４の上方に補助横架材５，６をそれぞれ配置して両端を柱２，２に接合するとともに、一対の柱２，２及び補助横架材５，６に周縁を留め付けるようにして面材７を室内側から取り付けてなる。

面材７は、耐力面材として市販されているものから適宜選択することが可能であり、例えば大建工業株式会社から「ダイライト」という名で市販されている面材を使用することができる。

いずれにしろ、補助横架材５，６や面材７は、柱２とともに耐震壁を構成することができるよう、その断面の大きさや厚みあるいは材質を適宜選択すればよい。

図２は、本実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強構造を鉛直断面図で示したものであり、土台４の上には根太１１が架け渡されその上に床材１２が敷設されているが、補助横架材６は、この床材１２の縁部近傍、すなわち土台４の上方位置にて設置されその両端を柱２，２の側面に釘止めによって接合してあり、補助横架材５は、軒桁３の下方位置にて設置された天井材１３の縁部近傍に配置されその両端を柱２，２の側面に釘止めによって接合してある。

そして、面材７は、上述したようにその周縁を一対の柱２，２及び補助横架材５，６にビス８で留め付けてあり、特に図２でよくわかるように、その上縁を補助横架材５に留め付け、下縁を補助横架材６に留め付けてある。

本実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強方法を用いて耐震補強工事を行うには、まず、対向する一対の柱２，２と該柱に接合された胴差し３と土台４とからなる壁構面内において、胴差し３の下方と土台４の上方に補助横架材５，６をそれらの両端が一対の柱２，２の側面に当接されるように柱２，２にそれぞれ接合する。

ここで、断熱材が壁構面内に充填ないしは配置されている場合には、補助横架材５，６を押し込むように配置し、あるいは適宜切り欠くようにすればよい。なお、かかる耐震補強工事を行うに先立ち、既設の内壁材については、予めすべて撤去しておく。

次に、一対の柱２，２及び補助横架材５，６に面材７を室内側からあてがい、その周縁を該柱や補助横架材にビス８で留め付ける。

次に、必要に応じて面材７に内装仕上げ材を施工するとともに、面材７と床材１２との取合い箇所には巾木を、天井材１３との取合い箇所には天井回り縁を取り付ける。

このようにすると、面材７は、横架材である胴差し３や土台４には取り付けられていないものの、両側方は一対の柱２，２にビス止めされ、上方及び下方は補助横架材５，６にビス止めされているため、柱２，２及び補助横架材５，６とともに強固な耐震壁を構成することとなる。

以上説明したように、本実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強構造及び方法によれば、面材７は、両側方縁部が一対の柱２，２に、上縁が補助横架材５に、下縁が補助横架材６にそれぞれ固定され、柱２，２及び補助横架材５，６とともに強固な耐震壁を構成することとなる。

そして、面材７を留め付けるための補助横架材５，６は、図２でよくわかるように上段横架材である胴差し３の下方と下段横架材である土台４の上方に配置すれば足りる。

したがって、面材７を取り付けるために天井材１３や床材１２を撤去する必要がなくなり、別宅での仮住まいはもちろん家具の搬出も不要となる。

本実施形態では特に言及しなかったが、柱２，２間のスパン（水平距離）が大きくて一枚の面材７では取付けが困難な場合もある。かかる場合には、図３に示すように補助縦架材２１を補助横架材５，６間に予め接合しておき、二枚の面材７，７を、それらの周縁が柱２，補助横架材５，６及び補助縦架材２１に留め付けられるようにしてそれぞれ設置すればよい。この場合、面材７，７の突き合わせ箇所、すなわち面材７，７の各側方縁部を補助縦架材２１の中心線にほぼ一致させるようにして面材７，７を取り付けるのがよい。

ここで、補助縦架材２１は、荷重を負担する構造部材ではないものの、互いに突き合わせて設置する二枚の面材７，７の縁部の留付けを行う部材として共通に用いることになる。

すなわち、補助縦架材２１は、面材７，７、柱２，２及び補助横架材５，６をパネル状に一体化させて水平剛性を高めるいわば接合部材としての役目を担うことになる。
（第２実施形態）

耐震補強工事の際、断熱工事も併せてやり直す等の理由で間柱を撤去する場合には、面材７を柱２，２及び補助横架材５，６に取り付ける以上、間柱を再度建て込む必要がなくなる。

上述の第１実施形態では、このような状況を想定したものであって、柱２，２間に間柱がない場合の実施形態であったが、本実施形態では、間柱を残して本発明の耐震補強を行う例を説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

図４は、本実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強構造を示した分解斜視図である。同図に示すように、本実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強構造３１は、第１実施形態と同様、対向する一対の柱２，２と該柱に接合された上段横架材としての胴差し３と下段横架材としての土台４からなる壁構面内において、胴差し３の下方と土台４の上方に補助横架材５ａ，６ａをそれぞれ配置し、一対の柱２，２及び補助横架材５ａ，６ａに周縁を留め付けるようにして面材７を室内側から取り付けてなるが、本実施形態では、補助横架材５ａを複数片で構成し、それらの両端が一対の柱２，２の間に立設された間柱３２の側面に当接されるようにかつ設置高さがすべて同一となるように柱２又は間柱３２にそれぞれ接合してある。補助横架材６ａについても全く同様であり、該補助横架材を構成する複数片の両端が一対の柱２，２の間に立設された間柱３２の側面に当接されるようにかつ設置高さがすべて同一となるように柱２又は間柱３２にそれぞれ接合してある。

面材７についての説明は省略するが、補助横架材５ａ，６ａや柱２とともに耐震壁を構成することができるよう、その厚みや断面の大きさあるいは材質を適宜選択する。

ここで、補助横架材６ａは、補助横架材６と同様、床材１２の縁部近傍、すなわち土台４の上方位置に配置されその両端を柱２又は間柱３２の側面に釘止めによって接合してある。また、補助横架材５ａは、補助横架材５と同様、軒桁３の下方位置にて設置された天井材１３の縁部近傍に配置されその両端を柱２又は間柱３２の側面に釘止めによって接合してある。

そして、面材７は、上述したようにその周縁を一対の柱２，２及び補助横架材５ａ，６ａにビス８で留め付けてあり、特に、その上縁を補助横架材５ａに留め付け、下縁を補助横架材６ａに留め付けてある。

すなわち、上述の構成においては、補助横架材５ａ，６ａは、間柱３２の間に挟まれるようにして設置されるが、複数片からなる補助横架材５ａ，６ａは、柱２や間柱３２の側面に接合されかつすべて同一の高さに設置されるため、見かけ上では間柱３２に分断されるものの、間柱３２は、面材７，７、柱２，２及び補助横架材５ａ，６ａをパネル状に一体化させて水平剛性を高めるいわば接合部材としての役目を担うことになり、水平剛性や地震時水平力という面では、補助横架材５，６と同等の機能を果たし得る。

本実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強方法を用いて耐震補強工事を行うには、まず、対向する一対の柱２，２と該柱に接合された胴差し３と土台４とからなる壁構面内において、胴差し３の下方と土台４の上方に複数片からなる補助横架材５ａ，６ａをそれらの両端が一対の柱２，２の間に立設された間柱３２の側面に当接されるようにかつ設置高さがすべて同一となるように柱２又は間柱３２にそれぞれ接合する。

ここで、断熱材が壁構面内に充填ないしは配置されている場合には、補助横架材５ａ，６ａを押し込むように配置し、あるいは適宜切り欠くようにすればよい。なお、かかる耐震補強工事を行うに先立ち、既設の内壁材については、予めすべて撤去しておく。

次に、一対の柱２，２及び補助横架材５ａ，６ａに二枚の面材７，７を室内側からあてがい、その周縁を該柱や補助横架材にビス８で留め付ける。

次に、必要に応じて面材７，７に内装仕上げ材を施工するとともに、面材７と床材１２との取合い箇所には巾木を、天井材１３との取合い箇所には天井回り縁を取り付ける。

このようにすると、面材７は、横架材である胴差し３や土台４には取り付けられていないものの、両側方は柱２と間柱３２にビス止めされ、上方及び下方は補助横架材５ａ，６ａにビス止めされているため、柱２，２及び補助横架材５ａ，６ａとともに強固な耐震壁を構成することとなる。

以上説明したように、本実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強構造及び方法によれば、面材７は、両側方縁部が柱２と間柱３２に、上縁が補助横架材５ａに、下縁が補助横架材６ａにそれぞれ固定され、柱２，２及び補助横架材５ａ，６ａとともに強固な耐震壁を構成することとなる。

そして、面材７を留め付けるための補助横架材５ａ，６ａは、上段横架材である胴差し３の下方と下段横架材である土台４の上方に配置すれば足りる。

したがって、面材７を取り付けるために天井材１３や床材１２を撤去する必要がなくなり、別宅での仮住まいはもちろん家具の搬出も不要となる。

本実施形態では、補助横架材５ａ，６ａを複数片で構成し、それらの両端が一対の柱２，２の間に立設された間柱３２の側面に当接されるようにかつ設置高さがすべて同一となるように柱２又は間柱３２にそれぞれ接合したが、かかる構成に代えて、図５及び図６に示すように間柱３２の室内側側面を切り欠いて嵌合凹部４１とし、該嵌合凹部に第１実施形態で説明した補助横架材５，６を嵌め込むようにすれば、単体の補助横架材を一対の柱２，２間に架け渡すことができる。

ちなみに、間柱３２は荷重を伝達する部材ではないので、補助横架材５，６を嵌め込むために嵌合凹部４１を設けたとしても何ら不都合はない。

次に、本発明の作用効果を実証する実証試験を行ったので、以下にその概要と結果を説明する。

実証試験では、補助横架材の作用効果を確かめるべく、補助横架材がない試験体と補助横架材を設けた試験体とをそれぞれ製作し、該各試験体に水平交番荷重を作用させることで荷重―変形関係を調べた。

試験体の仕様を表１に示す。

ここで、上段に記載したDmk-UNは補助横架材がない試験体、下段に記載したDmk-UAは補助横架材がある試験体の仕様を示す。なお、同表中に記載された受け材は、本発明の補助横架材に相当する。

また、試験体の正面図、水平断面図及び右側面図を図７に示す。同図のうち、図７(a)は補助横架材がない試験体、図７(b)は補助横架材がある試験体である。

このような試験体に実際の建物の積載荷重を模して２０００Ｎ／ｍ（合計３６４０Ｎ）の錘を載せ、かかる状態で図８(a)に示す加力サイクル（正負交番同一履歴三回繰り返し加力サイクル）で水平荷重を試験体の梁に作用させた（図７参照）。

図８(b)は、載荷試験の結果を横軸に変形角（mrad）、縦軸に荷重（ｋＮ）をとって示したものであり、同グラフ中に記載された受け材は、本発明の補助横架材に相当する。なお、同図は、試験体３体ずつの載荷試験の結果を、補助横架材があるものとないものでそれぞれ平均し、それらをプロットしたものである。

かかる載荷試験の結果から、補助横架材を設けた場合には、水平剛性が大きくなるとともに水平耐力も１２．５ｋＮと、補助横架材を設けないときの水平耐力７．５ｋＮよりも約１．６倍と大幅に増加することがわかった。

また、建築基準法施工令第４６条第４項表１（ハ）に従って壁倍率を算出したところ、補助横架材なしの場合が１．１であったのに対し、補助横架材を設けた場合には１．６となり、補助横架材がない場合に比べて約１．５倍と大幅に増加することもわかった。

第１実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強構造の分解斜視図。 第１実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強構造の鉛直詳細断面図。 変形例に係る木造軸組住宅の耐震補強構造の分解斜視図。 第２実施形態に係る木造軸組住宅の耐震補強構造の分解斜視図。 変形例に係る木造軸組住宅の耐震補強構造の分解斜視図。 同じく詳細斜視図。 試験体の正面図、水平断面図及び右側面図を示した図であり、(a)は補助横架材を設けていない試験体、(b)は補助横架材を設けた試験体の図。 載荷試験の結果を示した図。

符号の説明

１，３１ 木造軸組住宅の耐震補強構造
２ 柱
３ 胴差し（上段横架材）
４ 土台（下段横架材）
５，６，５ａ，６ａ 補助横架材
７ 面材

Claims (4)

1. 対向する一対の柱と該柱に接合された上段横架材と下段横架材とからなる壁構面内において前記上段横架材の下方と前記下段横架材の上方にのみ補助横架材をそれぞれ配置して（前記補助横架材が前記下段横架材で支持される床材に当接される場合を除く）該各補助横架材を前記柱にそれぞれ接合するとともに、前記一対の柱及び前記補助横架材に周縁を留め付けるようにして所定の面材を室内側から取り付けたことを特徴とする木造軸組住宅の耐震補強構造。
2. 前記補助横架材を複数片からなる補助横架材とし、該補助横架材をそれらの両端が前記一対の柱の間に立設された間柱の側面に当接されるようにかつ設置高さがすべて同一となるように前記柱又は前記間柱にそれぞれ接合した請求項１記載の木造軸組住宅の耐震補強構造。
3. 前記一対の柱の間に立設された間柱の室内側側面を切り欠いて嵌合凹部とし、該嵌合凹部に前記補助横架材を嵌め込むようにした請求項１記載の木造軸組住宅の耐震補強構造。
4. 対向する一対の柱と該柱に接合された上段横架材と下段横架材とからなる壁構面内において前記上段横架材の下方と前記下段横架材の上方に複数片からなる補助横架材をそれらの両端が前記一対の柱の間に立設された間柱の側面に当接されるようにかつ設置高さがすべて同一となるように前記柱又は前記間柱にそれぞれ接合し（前記補助横架材が前記下段横架材で支持される床材に当接される場合を除く）、次いで、前記一対の柱及び前記補助横架材に周縁を留め付けるようにして所定の面材を室内側から取り付けることを特徴とする木造軸組住宅の耐震補強方法。

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