JP4875721B2 - 耐震補強した木造建築物 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板を利用した耐力壁を使用して耐震補強した木造建築物に関する。

建築物の耐震性を大きなものとするための基本は、耐力壁の量とそのバランスの取れた配置が重要である。耐力壁が建築物全体から見て偏在していると、地震力等が作用したときに壁の少ない部分が捩れて建築物が破壊されるという現象が起きる。また、２階建において、２階と１階の耐力壁の連続性についても考慮する必要がある。

在来工法において柱、梁の断面を大きくしたり、２×４工法で耐力壁量を多くしたり、２×６工法として耐震性能を増強すると、構造材が多くなって材料を多く使用することになり、コストがかかる。そこで、最小の耐力壁量で建築物の耐震性を高めるため、建物の角部をＬ字型の耐力壁で重点的に補強することによって木造建築物の捩れ剛性を高め、経済的に耐震補強できることを特許文献１（特開２００３−１９３５６１号公報）で提案した。

特開２００３−１９３５６１号公報 特許第３８７５６８０号公報

特許文献1で提案した方法では、角部の壁厚を厚くすることによって木造建築物の耐震性を向上させるものであり、木造建築物の角が突出しており、意匠的に問題があるため、建築物の角部の補強を壁厚を厚くすることなく、また、鋼板で補強した耐力壁の幅を可能な限り小さくして経済的に木造建築物の耐震性の向上を図るものである。

木造建築物の角部に木製枠材の枠内に鋼板を折り曲げ加工した鋼製箱が固定してあると共に木製枠材の外面側に構造用板材が固定してあり、鋼製箱の内側の縦枠に縦枠の長さとほぼ等しい鋼製アングルが設けてあると共に、少なくとも縦枠の下側には鋼製アングルを介在させてホールダウン金物が枠材に固定してあり、鋼製箱の壁板の中央部に間隔をおいて通気穴が形成してあり、鋼製箱の内側に断熱材が充填してあり、耐力壁が基礎にホールダウン金物によって固定されており、かつ、高さ・アンカー間隔比が７〜１０としてある木造建築物であって、木造建築物の捩れ剛性が高めてあり、耐震性を従来の２×４工法や２×６工法に勝る耐震性を得られるようにしたものである。

箱状の鋼板で補強した耐力壁の幅を狭くして耐力壁の高さ・アンカー間隔比を７〜１０としたことから、鋼製箱の壁板に生じる応力は通常の耐力壁よりも曲げ成分が大きくなる。縦枠に固定した鋼製アングルは耐力壁に作用する引き抜き力（浮き上がり力）を確実にホールダウン金物に伝達するものである。
従来の木造建築物の耐力壁の幅は９１０ｍｍが一般的であり、高さは２．４ｍ程度であり、高くても２．７ｍ程度であり、耐力壁の縦横比は３弱である。
一方、本発明の鋼製箱を使用した耐力壁は、幅が従来の耐力壁の幅の半分以下としてあり、ホールダウン金物によって基礎に固定するアンカーボルトの間隔は３００ｍｍ弱であり耐力壁の高さ（ｈ）と、それを基礎等に固定する耐力壁の両側に設けたアンカー間の距離（ｗ）の比（高さ・アンカー間隔比）は７〜１０となる。

耐力壁を固定しているアンカーボルトに生じる引き抜き力の大きさは、（水平荷重×高さ・アンカー間隔比で算出されるが、同じ荷重を負担する場合、壁の高さ・アンカー間隔比（大まかには耐力壁の縦横比）に比例して引抜力が大きくなる。本発明の耐力壁の高さ・アンカー間隔比は、従来の耐力壁の高さ・アンカー間隔比に比較して倍以上であり、従ってアンカーボルトに作用する引抜力も大きくなるので、大きな引抜力を確実に基礎または土台等に伝達するためには、ホールダウン金物を鋼製アングルを介して木製の枠に取り付ける必要がある。

本願発明は、耐力壁の幅を小さくすることによって補強に使用する鋼材量を少なくして経済的に耐震補強を達成すると共に、縦横比が大きくなったことによって耐力壁に作用する大きな引抜力を木製枠に鋼製アングルを介してホールダウンアンカーを取り付けることによって耐力壁の固定を確実として耐震性を確保するものである。

本発明の角部における耐力壁の横断面図。 ホールダウン金物の取付詳細図。 耐力壁の配置を示す平面図。 鋼製箱の正面図及び平面図。 耐力壁の取付状態の縦断面図。

１ 耐力壁
１０ 枠材
２ 鋼製箱
３ 構造用板体
４ アングル
４１ ホールダウン金物
５ 基礎
５１ アンカーボルト
６ 断熱材
６１ 断熱板
７ 外壁材
７１ スペーサ
８ 通気層

実施例
２×４工法に適用した場合の実施例について説明する。
図１の角部の断面図及び図２の斜視図及び図３（１）の配置図に示すように木造建築物の角部にＬ字型に耐力壁１を設けたものである。耐力壁１は、木材からなる枠材１０の内側に厚さ２．３ｍｍの鋼板の縁を折り曲げ加工した鋼製箱２をビス等で固定してあり、枠材１０の外側にはＭＤＦ、構造用合板等の構造用板体３が固定してあるものであり、高さ２４５０ｍｍ、幅４５５ｍｍであり、従来の耐力壁より幅を小さくして鋼材の使用量を節約し、コストの低減を図っている。鋼製箱２の縁部同士は、溶接などの処理をしてもよく、溶接処理をせずに折り曲げ加工しただけでもよい。

鋼製箱２の下及び左右の縁辺が枠材１０の内側にビスで固定してある。鋼製箱２の高さを枠の高さよりも小さくして上側の縁辺を枠材１０に固定しない場合もある。更に、縦方向の枠材１０には、縦枠の長さにほぼ等しい長さの鋼製アングル（５０×５０×４）４が固定してあり、この鋼製のアングル４には耐力壁１を基礎５に固定して浮き上がりを防止するホールダウン金物４１が固定してあり、ホールダウン金物４１には基礎５に埋設してあるアンカーボルト５１が固定される。鋼材量を節約するため耐力壁の幅は４５５ｍｍと従来の一般的な耐力壁の約半分としてあり、従来の耐力壁の縦横比に比較して２倍程度大きくなっている。

地震時の水平力による耐力壁に作用する引き抜き力は、耐力壁の縦横比に比例して大きくなるので、この大きな引抜力を確実に基礎に伝達して耐力壁の浮き上がりを防止するためには、ホールダウン金物４１を縦枠１０を構成する木材に直接固定したのでは木材が引き抜き力に耐えることができない可能性があり、鋼製アングル４を縦枠の内側に固定し、この鋼製アングル４にホールダウン金物４１を固定して大きな引抜力に耐えることができるようにしてある。鋼製アングル４に作用する引き抜き力を木製の縦枠に分散して伝達するため、鋼製アングル４の長さをほぼ縦枠と等しい長さとしてある。
ホールダウン金物４１は、縦枠の下部に設けるだけでなく上部にも設ける場合があり、耐力壁１は基礎５と連結されて浮き上がりを阻止するだけでなく、上の階の床または耐力壁と連結することによって更に木造建築物の耐震性を高めることができる。

鋼製箱２は図４に示すように、鋼板の縁を折り曲げ加工して箱状としたものであり、枠材１０の内側に嵌めこみ設置できるものであり、幅３５０ｍｍの壁板部２１と長さ５３ｍｍの側縁２２からなり、壁板部２１中幅方向の中央部に、上下方向に間隔をおいてφ２０ｍｍの通気穴２３が３個づつ設けてある。更に、壁板部２１の縦方向の中央に２個の通気穴２３が横に並べて設けてある。鋼製箱２は、耐力壁に作用する水平力に対抗するためのものであり、通気穴２３をあけると断面が減少して耐力を減少させるので、結露防止に必要な最小限の数とし、耐力に影響を与えない配列とする。
上下の縁辺２２には、ホールダウン金物４１に連結するアンカーボルトを通すための長穴２４が設けてある。

鋼製箱２の内部には、グラスウール製の断熱材６を充填し、枠材１０に固定された構造用板材３の内側には発泡樹脂製の断熱板６１を設けて断熱する。構造用板材３の外側には、スペーサ７１を介して外壁材７を設置し、耐力壁１と外壁材７の間に空気層８を形成し、断熱効果を高め、耐力壁内部に結露が生じないようする。

木造建築物が矩形である場合には図３（１）に示すように、鋼製箱２を設けた耐力壁１を木造建築物の角の両側にＬ字型に配置するが、建築物の平面が雁行形の場合で図３（２）に示すように全ての出隅の両側に設ける。また、木造建築物の面積が大きい場合は、壁の中間部にも設けるのが耐震性を高めるうえで好ましい。 図３（４）の耐力壁の配列は、角部に開口を設けた場合であり、開口を設けた部分では鋼製箱にも開口を形成しなければならず十分な耐力が得られないので、このような場合は、角から離れた位置に鋼製箱２で補強した耐力壁１を設けて木造建築物の耐震性を高める。
本発明の耐力壁は、２×４工法のみならず、在来工法にも適宜の取り付け金具等の補助具を使用することによって適用することが可能である。

Claims (4)

1. 木造建築物の角部に木製枠材の枠内に鋼板を折り曲げ加工した鋼製箱が固定してあると共に木製枠材の外面側に構造用板材が固定してあり、鋼製箱の内側の縦枠に鋼製アングルが設けてあると共に、少なくとも縦枠の下側には鋼製アングルを介在させてホールダウン金物が枠材に固定してあり、鋼製箱の壁板の中央部に間隔をおいて通気穴が形成してあり、鋼製箱の内側に断熱材が充填してあり、耐力壁がホールダウン金物によって基礎に固定してあり、かつ、耐力壁の高さ・アンカー間隔比が７〜１０である木造建築物。
2. 請求項１において、耐力壁が角部の両側にＬ字型に配列してある木造建築物。
3. 請求項１または２のいずれかにおいて、木造建築物の角部以外の壁に木製枠材の内側に鋼板を折り曲げ加工した鋼製箱が固定してあると共に枠材外面側に構造用板材が固定してあり、鋼製箱の内側の縦枠には縦枠の長さとほぼ等しい鋼製アングルが設けてあると共に、少なくとも縦枠の下側には鋼製アングルを介してホールダウン金物が設けてあり、鋼製箱の壁板の中央部に間隔をおいて通気穴が形成してあると共に鋼製箱の内側に断熱材が充填してあり、耐力壁が基礎にホールダウン金物によって固定してある木造建築物。
4. 木造建築物の耐力壁であって、木製枠材の枠内に鋼板を折り曲げ加工した鋼製箱が固定してあると共に木製枠材の外面側に構造用板材が固定してあり、鋼製箱の内側の縦枠に縦枠の長さとほぼ等しい鋼製アングルが設けてあると共に、少なくとも縦枠の下側には鋼製アングルを介在させてホールダウン金物が縦枠に固定してあり、鋼製箱の中央部に間隔をおいて通気穴が形成してあり、鋼製箱の内側に断熱材が充填してあり、かつ、耐力壁の高さ・アンカー間隔比が７〜１０である耐力壁。