JP4402129B2 - 耐力壁の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、土台、一対の柱、及び梁からなる壁枠に、四角形の面材の各辺部を釘にて固定した耐力壁の補強構造に関する。

今後に起こるであろう大きな地震に対して、建物は耐震性能をより向上させる必要がある。木造建物は、架構の全体で外力を分散・吸収できる構造であることが望ましく、架構を構成する個々の耐力要素においても所定の強度が要求される。木造建物において地震や風による水平力に対して抵抗する耐力要素の一つに耐力壁がある。耐力壁は、筋交いを挿入し、トラス構造で軸組みを固める構造が一般的である。例えば、土台上に基端を固定した離間する一対の柱の上端に、梁を横架して四角形の壁枠を形成し、この壁枠の対角線方向に筋交いを挿入する。筋交いは引っ張り・圧縮が作用しても脱落しないように、好ましくは上下端部が金物によって固定される。

一方、耐力壁には、軸組の片面或いは両面に合板などの構造用面材を釘打ちし、その剪断力で外力に対し抵抗するよう構成されるものもある。例えば、図６に示すように、この種の耐力壁は、土台１上に基端を固定した離間する一対の柱３ａ，３ｂの上端に、梁５を横架して四角形の壁枠７を形成し、この壁枠７の土台１、一対の柱３ａ，３ｂ、及び梁５に、四角形の面材９の各辺部を複数の釘１１にて固定してなる。面材９を用いた耐力壁は、施工が釘打ちのみで行えるために簡単であり、しかも、大きな壁倍率が得られることから、特に木造住宅等においては有用な耐力要素となる。なお、耐力壁には筋交いのみ、或いは筋交いと面材とが併設される場合もある。

しかしながら、面材９を用いた耐力壁は、外力により壁枠７と面材９との間に引っ張り力が作用すると、図７に示すように、面材９の表面９ａに当接する釘頭部１１ａが、穿孔１３から貫通して抜け、面材９が壁枠７から外れて耐力が激減する問題があった。これに対し、面材９の外周縁に沿って釘１１の打ち増しを行えば、釘１本当たりの荷重が低減されるため、穿孔１３は生じ難くなるが、既存の住宅などに対し補強として施工を行う場合では、面材９を覆う外装材の大部分を剥がして施工を行わなければならず、主目的の耐力壁の補強以外の施工費用（内装壁に加え天井部分や床部分の施工費用）が嵩む問題があった。このため、簡単且つ安価な施工で既存耐力壁に、補強を施すことができる構造の要請があった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、容易に耐力壁の強度を高めることができる耐力壁の補強構造を提供し、もって、簡単且つ安価に耐力壁の強度向上を図ることを目的とする。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明の請求項１記載の耐力壁の補強構造は、土台１上に基端を固定した離間する一対の柱３ａ，３ｂの上端に、梁５を横架して四角形の壁枠７を形成し、該壁枠７の前記土台１、前記一対の柱３ａ，３ｂ、及び前記梁５に、四角形の面材９の各辺部を複数の釘１１にて固定した耐力壁の補強構造であって、
金属帯板の長手方向に複数の固定穴２９を穿設して補強プレート２７を形成し、
一対の該補強プレート２７を、前記面材９の平行な二辺部９Ａの長手方向一部分に、釘頭部１１ａの少なくとも一部分に重ね、前記固定穴２９に挿通して前記面材９を貫通し前記壁枠７に到達させた線状固定部材３１にて固定したことを特徴とする。

この耐力壁の補強構造では、面材９の所定位置、例えば平行な二辺部９Ａの長手方向一部分に小さな、すなわち辺部の長さより短い補強プレート２７を取付けるのみで、この補強プレート２７によって、釘頭部１１ａの浮き上がりが阻止される。その結果、外力が耐力壁２１に作用しても、釘頭部１１ａが浮上することによる強度低下が生じ難くなり、耐力壁２１の強度が、面材９や筋交いを１セット追加したのと同等（１３０〜２００％増）程度に高められる。

請求項２記載の耐力壁の補強構造は、前記補強プレート２７が、前記辺部９Ａの略中央部に配設されたことを特徴とする。

この耐力壁の補強構造では、補強プレート２７を辺部９Ａの長手方向の端部側に片寄せて固定した場合よりも、補強プレート２７によって頭部の押さえられていない釘列の長さが２分割されて短くなる。すなわち、釘頭部１１ａの押さえられない低強度部の長さが短くなって分散され、他の部分より極端に強度の低下する脆弱部が形成されなくなる。

請求項３記載の耐力壁の補強構造は、前記補強プレート２７が、前記一対の柱３ａ，３ｂに応じた前記面材９の平行な二辺部９Ａに固定されたことを特徴とする。

この耐力壁の補強構造では、一般に上下方向に長い矩形状となる耐力壁２１に対して、一対の柱３ａ，３ｂに応じた長辺側となる面材の平行二辺部９Ａ，９Ａに補強プレート２７が固定される。これにより、短辺９ｂ側に補強プレート２７が固定される場合に比べ、耐力壁２１が効率よく補強（強度アップ）可能になる。

請求項４記載の耐力壁の補強構造は、前記補強プレート２７が、前記釘１１を挟んで前記面材端部９ａの反対側に配設されたことを特徴とする。

この耐力壁の補強構造では、面材端部９ａと柱３との重ね代を利用し、取付代を別途確保することなく補強プレート２７が取り付け可能となる。例えば、補強プレート２７を、釘１１を挟んで面材端部９ａ側に配設した場合、釘１１の打ち付け部位と面材端部９ａとの間に、補強プレート２７を配置する縁部を確保しなければならなくなる。これに対し、本構成は、面材縁部に補強プレート配置スペースが確保されていない場合であっても、釘頭部１１ａを補強プレート２７によって覆うことが可能となる。

請求項５記載の耐力壁の補強構造は、直交する２つの前記金属帯板の片端部同士を連設してＬ字形補強プレートを形成し、
該Ｌ字形補強プレートを、釘頭部１１ａの少なくとも一部分に重ね、前記面材９の隅部に配設したことを特徴とする。

この耐力壁の補強構造では、Ｌ字形補強プレートの一方の金属帯板が梁５に固定され、他方の金属帯板が柱３ａ，３ｂに固定されることで、釘頭部１１ａの抜けが阻止されることによる耐力壁２１の強度向上に加え、Ｌ字形補強プレートによって面材９、梁５、及び柱３ａ，３ｂが一体的に固定される。

本発明に係る請求項１記載の耐力壁の補強構造によれば、四角形の壁枠に、四角形の面材を複数の釘にて固定し、一対の補強プレートを、面材の平行な二辺部に、釘頭部の少なくとも一部分に重ね、固定穴に挿通して面材を貫通し壁枠に到達させた線状固定部材にて固定したので、面材の所定位置に小さなプレートを取付けるのみで、耐力壁の強度を、面材や筋交いを１セット追加したのと同等（１３０〜２００％増）に高めることができる。すなわち、プレートの取付ける範囲が少なく、施工部分を露出させるための改修施工を省力化できる。この結果、既存耐力壁に、簡単且つ安価な施工で高強度な補強を施すことができる。

請求項２記載の耐力壁の補強構造によれば、補強プレートを、辺部の略中央部に配設したので、同一長さの補強プレートを、辺部の長手方向の端部側に片寄せて固定した場合よりも、補強プレートによって頭部の押さえられない釘列の長さが２分割されて短くなる。これにより、頭部の押さえられていない釘列が長くなることによる強度の低下を防止できる。また、辺部の長手方向に対する略中央部の位置のみ外装等を開放して補強施工が可能であり、既存の木造建物に対する補強工事を大掛かりなものにせず、行うことが可能となる。

請求項３記載の耐力壁の補強構造によれば、補強プレートを、一対の柱に応じた面材の平行な二辺部に固定したので、一般に上下方向に長い矩形状となる耐力壁に対して、一対の柱に応じた長辺側となる面材の平行二辺部に補強プレートが固定できる。これにより、短辺側に補強プレートを固定する場合に比べ、耐力壁を効率よく補強（強度アップ）でき、しかも、短辺側に補強プレートを取付施工する場合の天井材及び床材の改修を無くして、施工を容易にできる。

請求項４記載の耐力壁の補強構造によれば、補強プレートを、釘を挟んで面材端部の反対側に配設したので、面材端部と柱との重ね代を利用し、取付代を別途確保することなく補強プレートを取り付けできる。

請求項５記載の耐力壁の補強構造によれば、直交する２つの金属帯板の片端部同士を連設してＬ字形補強プレートを形成し、このＬ字形補強プレートを、釘頭部の少なくとも一部分に重ね、面材の隅部に配設したので、Ｌ字形補強プレートの一方の金属帯板を梁に固定し、他方の金属帯板を柱に固定することで、釘頭部の抜けを阻止することによる耐力壁の強度向上に加え、Ｌ字形補強プレートによって面材、梁、及び柱を一体的に固定して、耐力壁の強度を一層向上させることができる。

以下、本発明に係る耐力壁の補強構造の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る補強構造を有する耐力壁の斜視図、図２は図１の分解斜視図、図３は図１に示した補強プレート固定部分の水平断面図である。なお、図６，図７に示した部材又は部位と同一の部材又は部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施の形態による耐力壁の補強構造は、土台１上に基端を固定した離間する一対の柱３ａ，３ｂの上端に、梁５を横架して四角形の壁枠７を形成し、この壁枠７の土台１、一対の柱３ａ，３ｂ、及び梁５に、四角形の面材９の各辺部を複数の釘１１にて固定した耐力壁２１に好適に用いられる。

柱３ａ，３ｂの間には図２に示す間柱２３が設けられ、間柱２３は下端が土台１に固定されるとともに上端が梁５に固定される。柱３ａと間柱２３との間、及び間柱２３と柱３ｂとの間には断熱材２５，２５が挿入され、断熱材２５，２５は面材９が貼られることにより隠蔽される。

本耐力壁の補強構造では、面材９の表面に一対の補強プレート２７，２７が固定される。補強プレート２７，２７は、金属帯板の長手方向に複数の固定穴２９を穿設してなる。一対の補強プレート２７，２７は、面材９の平行な二辺部９Ａ，９Ａの長手方向一部分に固定される。その際、補強プレート２７，２７は、図３に示すように、釘頭部１１ａの少なくとも一部分に縁部２７ａが重ねられ、固定穴２９に挿通して面材９を貫通し、壁枠７を構成する柱３ａ，３ｂに到達させた線状固定部材、例えば木ねじ、ビス、釘、特殊釘などにて、本実施の形態では木ねじ３１を用いて固定される。すなわち、木ねじ３１の頭部３１ａは、固定穴２９の内径より大外径となっている。

補強プレート２７，２７は、辺部９Ａの略中央部に配設されることが好ましい。これにより、補強プレート２７，２７を辺部９Ａの長手方向の端部側（上端側又は下端側）に片寄せて固定した場合よりも、補強プレート２７，２７によって釘頭部１１ａの押さえられていない釘列の長さが２分割されて短くなる。すなわち、釘頭部１１ａの押さえられない低強度部の長さが短くなって分散され、他の部分より極端に強度の低下する脆弱部が形成されなくなる。この結果、釘頭部１１ａの押さえられていない釘列が長くなることによる強度の低下を防止している。

また、補強プレート２７，２７は、図１に示したように一対の柱３ａ，３ｂに応じた面材９の平行な二辺部９Ａ，９Ａに固定されることが好ましい。一般に上下方向に長い矩形状となる耐力壁２１に対して、一対の柱３ａ，３ｂに応じた長辺側となる面材９の平行二辺部９Ａ，９Ａに補強プレート２７，２７が固定されることになる。これにより、短辺９Ｂ，９Ｂ側に補強プレート２７，２７が固定される場合に比べ、耐力壁２１が効率よく補強（強度アップ）可能になる。また、短辺９Ｂ，９Ｂ側に補強プレート２７，２７を取付施工する場合の天井材及び床材の改修を無くして、施工を容易にできる。

さらに、補強プレート２７は、図３に示すように、釘１１を挟んで面材端部９ａの反対側に配設されることが好ましい。これにより、面材端部９ａと柱３ａ（又は柱３ｂ）との重ね代を利用し、取付代を別途確保することなく補強プレート２７が取り付け可能となる。例えば、補強プレート２７を、釘１１を挟んで面材端部９ａ側に配設した場合、釘１１の打ち付け部位と面材端部９ａとの間に、補強プレート２７を配置する縁部を確保しなければならなくなる。これに対し、本構成は、面材縁部に補強プレート配置スペースが確保されていない場合であっても、釘頭部１１ａを補強プレート２７によって覆うことが可能となる。この結果、取付代を別途確保することなく補強プレート２７を取り付けできるようになっている。

このように、上記のように構成される耐力壁の補強構造では、面材９の所定位置、例えば平行な二辺部９Ａ，９Ａの長手方向一部分に、小さな、辺部９Ａの長さより短い補強プレート２７，２７を取付けるのみで、この補強プレート２７，２７によって、釘頭部１１ａの浮き上がりが阻止される。その結果、外力が耐力壁２１に作用しても、釘頭部１１ａが浮上することによる強度低下が生じ難くなり、耐力壁２１の強度が、面材９や筋交いを１セット追加したのと同等（１３０〜２００％増）程度に高められる。

また、釘１１に加え、補強プレート２７，２７に挿通された木ねじ３１が柱３ａ，３ｂに固定されることで、面材９の固定強度がさらに向上することは言うまでもない。本構成では、その際の補強プレート２７，２７が、釘頭部１１ａに当接されていることで、釘抜けが阻止され、外力が作用した際の耐力が一層高められるようになっている。仮に補強プレート２７，２７が釘頭部１１ａに当接してない構成の場合では、外力により柱３ａ，３ｂと面材９とに引っ張り力が作用すると、釘頭部１１ａが浮き上がり、釘１１による固定力が徐々に低下する。また、面材９が補強プレート２７，２７を介して木ねじ３１で柱３ａ，３ｂに固定されることで、固定強度が大きくなり、従来と同程度の引っ張り力では、面材９が柱３ａ，３ｂから離反しなくなり、その結果、釘頭部１１ａによる貫通穿孔１３（図７参照）も防止されることとなる。

なお、本耐力壁の補強構造は、あくまでも少ない範囲で効果を得るためのものであるので、辺部９Ａの全長に亘って補強プレート２７を留めつける必要はない（全長に留めつけても得られる効果に対し、改修作業が増えて不経済となるためである）。

したがって、上記の耐力壁の補強構造によれば、四角形の壁枠７に、四角形の面材９を複数の釘１１にて固定し、一対の補強プレート２７，２７を、面材９の平行な二辺部９Ａ，９Ａに、釘頭部１１ａの少なくとも一部分に重ね、固定穴２９に挿通して面材９を貫通し柱３ａ，３ｂに到達させた木ねじ３１にて固定したので、面材９の所定位置に小さなプレートを取付けるのみで、耐力壁２１の強度を、面材９や筋交いを１セット追加したのと同等（１３０〜２００％増）に高めることができる。すなわち、プレートの取付ける範囲が少なく、施工部分を露出させるための改修施工を省力化できる。この結果、既存耐力壁２１に、簡単且つ安価な施工で高強度な補強を施すことができるようになる。

次に、上記構成と同一の構成で製作した耐力壁と、従来の耐力壁とに、水平荷重を加えてその変位を比較した実施例を説明する。
図４は耐力壁を取り付けた荷重発生装置の正面図、図５は耐力壁における荷重と変位との相関を補強プレートの有無で比較したグラフである。なお、図１〜図３に示した部材又は部位と同等の部材又は部位には同一の符号を付すものとする。
図４に示すように、実施例の耐力壁２１は、土台１上に基端を固定した離間する一対の柱３ａ，３ｂの上端に、梁５を横架して四角形の壁枠７を形成し、この壁枠７の土台１、一対の柱３ａ，３ｂ、及び梁５に、四角形の面材９の各辺部を複数の釘１１にて固定した。また、面材９の平行な二辺部９Ａ，９Ａの長手方向一部分（略中央部分）に、釘頭部１１ａの略半分に重なるようにして、一対の補強プレート２７，２７を固定した。

土台１は、基礎となる装置ベース４１に立設したアンカーボルト４３を貫通させ、その上端に螺合したプレートナット４５で固定した。また、一対の柱３ａ，３ｂは、下部に羽子板ボルト４７，４７を固定し、その先端を装置ベース４１に固定して土台１からの抜けを防止した。また、一対の柱３ａ，３ｂの上部にも羽子板ボルト４７，４７を固定し、梁５を貫通させた先端にプレートナット４５を螺合することで、梁５からの抜けを防止した。梁５の一端（図４の左柱）には連結金具５１を介して水平荷重発生装置５３を連結した。これにより、土台１が装置ベース４１に固定された耐力壁２１の梁５に、水平荷重が矢印Ｘ方向に加わるようにした。

＜使用部材の材質及び寸法＞
［梁］ 樹種 おうしゅうあかまつ
等級 対称異等級構成集成材（Ｅ１２０−Ｆ３３０）
断面寸法 １０５×１８０ｍｍ
［柱］ 樹種 おうしゅうあかまつ
等級 同一等級構成集成材（Ｅ９５−Ｆ３１５）
断面寸法 １０５×１０５ｍｍ
［土台］ 樹種 からまつ
等級 同一等級構成集成材（Ｅ１０５−Ｆ３００）
断面寸法 １０５×１０５ｍｍ
［間柱］ 樹種 ＳＰＦ集成
等級 なし
断面寸法 ２７×１０５ｍｍ
［面材］ 種類 ＭＤＦ ＪＩＳ Ａ ５９０５
曲げ強さ ３０タイプ
寸法 厚み９ｍｍ ９１０×２７３０ｍｍ
［補強プレート］ 材質 溶融亜鉛めっき鋼板 ＳＧＨＣ
厚み１．２ｍｍ ＪＩＳ Ｇ ３３０２
めっき 溶融亜鉛
付着量 非合金化 Ｚ２７ ２３４−２７５ｇ／ｍ²
寸法 ２５×９００ｍｍ
［釘（間柱）］ Ｎ５０ ＪＩＳ Ａ ５５０８
留付け ピッチ ２００ｍｍ
長さ ５０ｍｍ
胴径 ２．７５ｍｍ
頭部径 ６．６０ｍｍ
［釘（柱他）］ Ｎ６５ ＪＩＳ Ａ ５５０８
留付け ピッチ ７５ｍｍ
長さ ６５ｍｍ
胴径 ３．０５ｍｍ
頭部径 ７．３０ｍｍ
［木ねじ］ ＣＰＱ５５
留付け ピッチ １５０ｍｍ
長さ ５５ｍｍ
胴径 ５．４ｍｍ
頭部径 ８．４ｍｍ
［面材と柱の重ね代］ ５２．５ｍｍ
［釘位置］ 面材端より２５ｍｍ
［木ねじ位置］ 面材端より４０ｍｍ

水平荷重発生装置５３により、耐力壁２１の梁５に水平荷重を加えて、その変位との相関を調べた結果、図５に示すように、補強プレートを固定した耐力壁は、補強プレートのない耐力壁に比べ、例えば変位１００ｍｍで荷重が略１５０％増となり、その他の変位値においても強度の高まることが知見できた。

なお、上記の実施の形態では、補強プレート２７が直線形状である場合を例に説明したが、本発明に係る耐力壁の補強構造は、直交する２つの金属帯板の片端部同士を連設してＬ字形補強プレートを形成し、Ｌ字形補強プレートを、釘頭部１１ａの少なくとも一部分に重ね、面材９の隅部に配設してもよい。このようなＬ字形補強プレートを用いた構成では、Ｌ字形補強プレートの一方の金属帯板が梁５に固定され、他方の金属帯板が柱３ａ（又は３ｂ）に固定されることで、釘頭部１１ａの抜けが阻止されることによる耐力壁２１の強度向上に加え、Ｌ字形補強プレートによって面材９、梁５、及び柱３ａ，３ｂが一体的に固定される。これにより、耐力壁２１の強度を一層向上させることができる。

本発明に係る補強構造を有する耐力壁の斜視図である。 図１の分解斜視図である。 図１に示した補強プレート固定部分の水平断面図である。 耐力壁を取り付けた荷重発生装置の正面図である。 耐力壁における荷重と変位との相関を補強プレートの有無で比較したグラフである。 従来の面材を固定した耐力壁の斜視図である。 面材の穿孔から釘頭部が抜けた従来の耐力壁の要部斜視図である。

符号の説明

１…土台
３ａ，３ｂ…一対の柱
５…梁
７…壁枠
９…面材
９Ａ…柱に応じた面材の平行な二辺部
９ａ…面材端部
１１…釘
１１ａ…釘頭部
２１…耐力壁
２７…補強プレート
２９…固定穴
３１…線状固定部材（木ねじ）

Claims (5)

1. 土台上に基端を固定した離間する一対の柱の上端に、梁を横架して四角形の壁枠を形成し、該壁枠の前記土台、前記一対の柱、及び前記梁に、四角形の面材の各辺部を複数の釘にて固定した耐力壁の補強構造であって、
   金属帯板の長手方向に複数の固定穴を穿設して補強プレートを形成し、
   一対の該補強プレートを、前記面材の平行な二辺部の長手方向一部分に、釘頭部の少なくとも一部分に重ね、前記固定穴に挿通して前記面材を貫通し前記壁枠に到達させた線状固定部材にて固定したことを特徴とする耐力壁の補強構造。
2. 前記補強プレートが、前記辺部の略中央部に配設されたことを特徴とする請求項１記載の耐力壁の補強構造。
3. 前記補強プレートが、前記一対の柱に応じた前記面材の平行な二辺部に固定されたことを特徴とする請求項１又は２記載の耐力壁の補強構造
4. 前記補強プレートが、前記釘を挟んで前記面材端部の反対側に配設されたことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の耐力壁の補強構造。
5. 直交する２つの前記金属帯板の片端部同士を連設してＬ字形補強プレートを形成し、
   該Ｌ字形補強プレートを、釘頭部の少なくとも一部分に重ね、前記面材の隅部に配設したことを特徴とする請求項１，２，３，４のいずれか１つに記載の耐力壁の補強構造。

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