JP4755853B2 - 制振金物および木造住宅の接合部の構造 - Google Patents

Description

本発明は制振金物およびそれを用いた接合構造に関するものである。木造住宅の振動対策のほか、ずれ（相対変形／せん断変形）が生じる構造の防振・制振構造に用いられる。

従来より、大型建築物において、耐震性能を確保するために、鋼板などの硬質板とゴム状弾性板とを交互に積層した構造体を用いることは知られている（例えば、特許文献１参照）。

これに対し、一般の戸建て木造住宅は、金物を使用して基礎・土台・柱フレームをできるだけ一体化を図ることで、耐震性能を確保している。そのような一体化のための、木造住宅における接合部は、従来より、金物継ぎ手が主流となっている。
特開平２−４９８３４号公報（第３頁及び図１，２）

木造住宅においては、前述したように金物継ぎ手を使用して基礎・土台・柱フレームをできるだけ一体化させることで耐震性能を確保しているが、そのような金物継ぎ手を、高減衰ゴムなどの減衰材を用いて構成して、地震などによる振動が作用するときに生じるせん断変形によるズレ(相対変位）を吸収できる構造を付加し、地震の接合部(柱と梁、柱と土台など）の変形を利用して、制振効果を得る制振金物を考案した。

本発明は、高減衰ゴムなどの減衰材を利用して、制振効果が得られる制振金物および木造住宅の接合部の構造を提供する。

請求項１の発明は、鉛直方向に延びる柱と水平方向に延びる土台または梁とが突き合わされて接合され、その接合部分に前記柱及び土台または梁に傾斜する方向に延びる筋交いが配置されている木造住宅の接合部の構造であって、前記柱及び筋交いに対し第１の高剛性部材が、第１の固定具にて一面が接触するように固定され、前記第１の高剛性部材の他面に高減衰ゴムの一面が接着固定され、前記高減衰ゴムの他面に第２の高剛性部材の一面が接着固定され、前記第２の高剛性部材が前記土台または梁に対し第２の固定具にて固定されており、前記第２の高剛性部材は、前記第１の高剛性部材に前記高減衰ゴムを介して設けられる薄板部と、この薄板部に連続して設けられ前記高減衰ゴム及び前記第１の高剛性部材の厚さの和に等しい厚さを有し前記土台または梁に固定される厚板部とを有し、前記薄板部に、前記第２の高剛性部材の他面側から前記第１の高剛性部材の他面まで延びる、前記第１の固定具の取付孔が設けられていることを特徴とする。ここで、高剛性部材としては鋼板など金属板やＦＲＰなどの合成樹脂板などが、固定具としては釘、木ねじなどが、減衰材としては高減衰ゴム、ポリウレタンゴム、ブチルゴムなどがそれぞれ用いられる。

このようにすれば、柱と土台または梁とが突き合わされて接合され、その接合部分に前記柱及び土台または梁に傾斜する方向に延びる筋交いが配置されている接合部において、地震などの振動により、例えば柱や筋交いが土台に対して回転するときに、第１の高剛性部材と第２の高剛性部材とのズレ(相対変位)が生じる部分に減衰材を配置されているので、柱や筋交いが変位すると、その変位により高減衰ゴムがせん断変形し、接合部に入力された振動エネルギが高減衰ゴムの変形により消費(吸収)される。

また、第２の高剛性部材の、第１の高剛性部材に対向する部分を有効に利用して、２つの高剛性部材（第１及び第２の高剛性部材）の間に高減衰ゴムを挟み込んだ、制振機能を有するサンドイッチ構造体を簡単に構成することができる。

以上のように構成したから、本発明は、柱と土台または梁とが突き合わされて接合され、その接合部分に前記柱及び土台または梁に傾斜する方向に延びる筋交いが配置されているの接合部において、地震などの振動により、例えば柱や筋交いが土台に対して回転するときに、柱や筋交い（第１の高剛性部材）と土台または梁（第２の高剛性部材）とのズレ(相対変位)が生じる部分に高減衰ゴムを配置しているので、柱や筋交いが変位すると、その変位により第１及び第２の高剛性部材の間に配置(接着)した高減衰ゴムがせん断変形し、接合部に入力された振動エネルギが高減衰ゴムの変形により消費(吸収)することができる。よって、安価で施工の容易な制振構造をつくることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。なお、以下の説明における木造住宅は、従来と同様に金物継ぎ手を使用して基礎・土台・柱フレームを一体化させ、一定の強度・剛性が確保された建造物となっていることを前提とする。
（実施例１）
本例はＴ字型の金物を用いる場合の例である。

図１（ａ）（ｂ）はそれぞれ木造住宅において第１の部材と第２の部材とが突き合わされて接合される接合部に制振金物を用いた状態を示す正面図及び側面図、図１（ｃ）は制振金物の側面図である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、制振金物１は、鉛直方向に延びる第１の部材である柱１０１と、水平方向に延びる第２の部材である土台１０２とを逆Ｔ字形状に突き合わせて接合する木造住宅の接合部に用いられるものである。この金物１は、柱１０１に複数の釘７Ａ（固定具）にて固定される第１の高剛性部材２（例えば鋼板）と、この第１の高剛性部材２より大きく土台１０２に釘７Ｂにて固定される第２の高剛性部材３（例えば鋼板）と、それらの間に接着固定される減衰材４（例えば高減衰ゴム）とを備える。これらは接着により一体化されている。

具体的には、第１の高剛性部材２は、長方形の板形状で、その一面が柱１０１に接触するように固定される。第１の高剛性部材２の他面に、第１の接着剤層５Ａを介して、ほぼ同じ大きさの長方形シート状の減衰材４の一面が接着固定されている。そして、減衰材４の他面に、第２の接着剤層５Ｂを介して、第２の高剛性部材３の薄板部３ａ（第１の高剛性部材２に対向する部分）の一面が接着固定されている。この薄板部３ａには、薄板部３ａ、減衰材４及び第１の高剛性部材２の厚さの和に等しい厚さを有するブロック状の厚板部３ｂが連続して設けられている。第２の高剛性部材３の他面側から第１の高剛性部材２の他面付近まで延びる釘打ち用の複数の取付孔６が設けられている。

そして、制振金物１を前記接合部に取り付けるには、まず、取付孔６を通じて釘７Ａを適用して、第１の高剛性部材２を柱１０１に固定する一方、第２の高剛性部材３に下孔７（取付用の孔）を通じて釘７Ｂを適用して、第２の高剛性部材３を土台１０２に固定する。これにより、第１の部材である柱１０１（第１の高剛性部材２）と第２の部材である土台１０２（第２の高剛性部材３）とが減衰材４を介して結合される。

このようにすれば、地震などの振動により、図１（ａ）において鎖線で示すように柱１０１が土台１０２に対し回転するときに、それらにそれぞれ独立に固定される第１及び第２の高剛性部材２，３の間にズレ(相対変位）が生じるが、それらの間には減衰材４を配置しているので、柱１０１の回転と共に減衰材４がせん断変形し、住宅に入力されたエネルギを減衰材４で消費(吸収)することができる。このようにして、常時の振動障害から大地震時の振動までの広範囲の振動にわたって、制振効果が得られる。しかも、前述したような制振金物１を使用することにより、安価で施工の容易な木造住宅の接合部の構造を得ることができる。

なお、第２の高剛性部材３は、薄板部３ａと厚板部３ｂとを有する一体構造である必要はなく、例えば図１（ｂ）に鎖線で示すように、２つの部材、つまり板状の部材３Ａとブロック状の部材３Ｂとを結合して構成することも可能である。

また、基本的には図１に示す構造と同様な構造の制振金物は、例えば図２に示すように、柱１０１に第２の高剛性部材３’を、土台１０２に第１の高剛性部材２’をそれぞれ固定する構成とすることも可能である。この場合の正面図は、図１（ａ）に示すものと同じである。
（実施例２）
本例はＬ字型の金物を用いる場合の例である。

本例の場合は、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、金物１１は、柱１０１に固定される長方形板形状の第１の高剛性部材１２と、土台１０２（又は梁）に固定される断面Ｌ字形状の第２の高剛性部材１３と、それらの間に接着固定される減衰材１４とを有する。第２の高剛性部材１３は、互いに直交する第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂとを有し、第１の部分１３ａが前記減衰材１４を介して第１の高剛性部材１２に接着固定され、第２の部分１３ｂが土台１０２（第２の部材）に釘７Ｂにて直接に固定されている。この場合には、柱１０１に第２の高剛性部材１３（第２の部分１３ｂ）を固定すると、減衰材１４に回転（剥離）が生じてせん断変形が生じなくなるため、外側に位置する第２の高剛性部材１３（第２の部分１３ｂ）を柱１０１に釘にて固定することはできない。
（実施例３）
本例は、柱と筋交い（ブレース）とを併用する場合である。

本例の場合は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、金物２１は、柱１０１及び筋交い１０３に固定される板状の第１の高剛性部材２２と、土台１０２（又は梁）に固定される第２の高剛性部材２３と、それらの間に接着固定される減衰材２４とを有する。

このようにすれば、柱１０１の変形と筋交い１０３の変形との両方について、減衰効果が得られる。
（実施例４）
本例は、ホールダウン金物に適用する場合である。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、（第２の高剛性部材として機能する）ホールダウン金物３１は、柱１０１にボルト１０８にて取り付けられる板状の第１の部分３１ａと、土台１０２を介して基礎１０４にボルト１０９にて固定される第２の部分３１ｂとを有し、少なくとも前記第１の部分３１ａに対向して金属製の取付部材３２（第１の高剛性部材）が柱１０１に固定される。この取付部材３２に減衰材３３を介してホールダウン金物３１が接着により固定されている。これにより、このホールダウン金物３１，取付部材３２及び減衰材３３によって、柱１０１の変形に対して減衰効果が得られる制振金物３４が構成される。また、この柱１０１と土台１０２との接合部の構造が、振動に対して減衰効果が得られる構造となっている。

また、図５（ｂ）に示すように、横架材１０５の上下の柱を、上下のホールダウン金物３１を用いてボルト１１０にて緊結する場合にも同様に適用することができる。

本発明は、前記実施例に制限されるものではなく、次のように変更することも可能である。
(i)前記実施例１〜４においては、いずれも、２つの部材にそれぞれ固定具にて固定される２つの高剛性部材を、減衰材を介して接着により結合した金物を用いることで、あるいはそのような接合構造を構成することで、振動に対する減衰効果を得るようにしているが、図６〜図８に示すように、所定形状の高剛性部材に減衰材を接着した金物が、前記２つの部材に固定されるような接合部の構造を形成するだけでも、減衰材全体で微小な振動に対する減衰効果を得ることができる。

すなわち、図６（ａ）（ｂ）に示す場合には、Ｔ字型金物４１に、その形状に対応するＴ字形状の減衰材４２が接着固定されており、第１の部材である柱１０１及び第２の部材である土台１０２などに、減衰材４２が接着固定される。それと共に金物４１は柱１０１及び土台１０２に釘７Ｂにても固定される。相互に接着された金物４１と減衰材４２とで、制振金物４３が形成される。

図７は、断面Ｌ字形状の金物（かど金物）を用いた場合を示し、金物５１にそれに対応する断面Ｌ字形状の減衰材５２が接着固定され、その減衰材５２が第１の部材（柱１０１）と第２の部材（梁、桁あるいは土台１０２など）とに接着固定されると共に釘にて固定される。なお、金物５１と減衰材５２とで、制振金物５３が形成される。

図８（ａ）（ｂ）は、筋交い金物を用いた場合を示し、柱１０１、筋交い１０３及び土台１０２に対応する部分を有する減衰材６１が、それに対応する形状を有する金物６２に接着固定されたもので、柱１０１及び筋交い１０３、土台１０２に対し減衰材６１を接着固定するとともに金物６２が釘にて固定される。金物６２と減衰材６１とで、制振金物６３が形成される。
(ii) 図９に示すように、柱１０１と土台１０２とに釘１０７を用いて固定されそれらを結合する既存のＴ字型金物１０６（金物継ぎ手）の外側に、制振金物７１を設けることも可能である。つまり、金物１０６に近接して柱１０１に第１の高剛性部材７２が釘７Ａにて固定されている。第２の高剛性部材７３は、それの薄肉部分７３ａが金物１０６および第１の高剛性部材７２を覆うようにそれらの外側に配置される。第２の高剛性部材７３の厚肉部分７３ｂが土台１０２に釘７Ｂにて固定される。第２の高剛性部材７３の薄肉部分７３ａが減衰材７４を介して第１の高剛性部材７２に接着固定されている。このようにすれば、既存の金物１０６の外側に制振金物７１を簡単に設けることができる。

（ａ）（ｂ）はそれぞれ木造住宅において第１の部材と第２の部材とが突き合わされて接合される接合部に制振金物を用いた実施例１を示す正面図及び側面図、（ｃ）は制振金物の側面図である。 実施例１の変形例を示す図１（ｂ）と同様の側面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ実施例２を示す平面図及び側面図、正面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ実施例３を示す側面図及び正面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ実施例４を示す斜視図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ他の実施例を示す正面図及び側面図である。 さらに他の実施例を示す正面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ別の実施例を示す側面図及び正面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれさらに別の実施例を示す正面図及び側面図である。

符号の説明

１ 制振金物
２、２’ 第１の高剛性部材
３、３’ 第２の高剛性部材
４ 減衰材
５Ａ，５Ｂ 接着剤層
１１ 制振金物
１２ 第１の高剛性部材
１３ 第２の高剛性部材
１４ 減衰材
２１ 制振金物
２２ 第１の高剛性部材
２３ 第２の高剛性部材
２４ 減衰材
３１ ホールダウン金物（第２の高剛性部材）
３２ 取付部材（第１の高剛性部材）
３３ 減衰材
３４ 制振金物
４１ Ｔ字型金物
４２ 減衰材
４３ 制振金物
５１ Ｌ字型金物
５２ 減衰材
５３ 制振金物
６１ 減衰材
６２ 金物
６３ 制振金物
７１ 制振金物
７２ 第１の高剛性部材
７３ 第２の高剛性部材
７３ａ 薄肉部分
７３ｂ 厚肉部分
７４ 減衰材
１０１ 柱
１０２ 土台
１０３ 筋交い
１０４ 基礎

Claims (1)

1. 鉛直方向に延びる柱と水平方向に延びる土台または梁とが突き合わされて接合され、その接合部分に前記柱及び土台または梁に傾斜する方向に延びる筋交いが配置されている木造住宅の接合部の構造であって、
   前記柱及び筋交いに対し第１の高剛性部材が、第１の固定具にて一面が接触するように固定され、
   前記第１の高剛性部材の他面に高減衰ゴムの一面が接着固定され、前記高減衰ゴムの他面に第２の高剛性部材の一面が接着固定され、
   前記第２の高剛性部材が前記土台または梁に対し第２の固定具にて固定されており、
   前記第２の高剛性部材は、前記第１の高剛性部材に前記高減衰ゴムを介して設けられる薄板部と、この薄板部に連続して設けられ前記高減衰ゴム及び前記第１の高剛性部材の厚さの和に等しい厚さを有し前記土台または梁に固定される厚板部とを有し、
   前記薄板部に、前記第２の高剛性部材の他面側から前記第１の高剛性部材の他面まで延びる、前記第１の固定具の取付孔が設けられていることを特徴とする木造住宅の接合部の構造。

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