JP5244942B2 - 筋交い取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、木造建築物における筋交い取付構造に関するものである。

木造建築物は、柱、梁、土台等で骨組が構成され、地震や台風等の外力に対し耐力を高めるため、筋交いや方丈あるいは隅金物等が使用され、柱と梁により作られている短形状の枠体の剛性を高めている。又、柱と柱の中間に間柱を用いる場合もあるが、間柱は、内外の仕上材の固定に使用されている場合が多く、剛性をあげる使い方は無かった。

特許文献１は、斜めの１つの筋交いと間柱を用いた先行技術で、この発明は、鉛直材（４）と横架材（２、３）とで構成される短形状の枠体の接合部に１本の斜めの筋交い（７）を設け、鉛直材の高さ方向中途部分に鉛直材に両端が固定されている筋交い支持体（１１）を設けたことを特徴とし、間柱（８）は鉛直材の中途位置に設け、筋交い支持体（１１）を挟持状態に配設する構造としても良いと記載され、間柱（８）は補助的な使い方であり、直接に剛性を高めることはない。特許文献２は、間柱（５１２）は使用されているが、隅金物（５２０、５２２、５２４、５２６）を用いた筋交い（５３０、５３２）による木造軸組耐力壁、木造軸組建築物及びその施工方法に関するものであり、筋交い（５３０、５３２）の交差部分を間柱（５１２）の凹部（５３４）に設置しているが、間柱（５１２）は凹部（５３４）の切欠きにより、損傷される原因となり、剛性を高めることにはならない。特許文献３は、上下に離れた水平な上、下梁（２２、２３）がある場合に、上限梁のほぼ中間位置に受け梁（３５）を配置し、上下の２つの空間を作り、く字状となる上下梁（４０、４１）を新たに設けることにより、主柱（３１）に対し、梁の傾斜角を、上下の空間に、共に４５度近くになり、く字状に設けた梁（４０、４１）により、補強効果の高いトラス構造を作ることを目的とし、間柱（５０）は既存柱として図３にあり、新たに設けた梁（４０、４１）により、結果として間柱（５０）の構造となることが、図３、図１により理解され、間柱（５０）としての効果は、特に記載されていない。

特開２００５−３０１４５ 特開２０１０−３１４７４ 特開平７−３２４４０２

地震、台風のような大きい外力に対し、鉛直材と横架材により構成される短形状の枠体の空間を利用して、いろいろな筋交いや隅金物が開発され、提案されている。本発明では、間柱を利用し、建築物の耐力向上を提案するものである。そこで本発明では、以上の引例のような使用方法ではなく、新しい使い方として、間柱には軸力を受けない構造として、横力専用の機能を持たせるように、筋交いとその取付方法を提案しようとするものである。

課題を解決しようとするための手段

上記目的を達成するため、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。

以下、この発明において、部材とは構造物の所定部分を構成する材料をいう。また、以下の説明の図において、同一符号で示す場合は、いずれの図において説明する同一符号の部分と同一機能を持つ部分であり、更に図４と図７においては、同一符号の後のハイフンの後ろに付けた番号は、同一形状、同一機能を持つが、外力が加わった時の力の伝達を伝える説明上付したものである。

解決手段の第１は、鉛直材および横架材により構築された短形状の枠組みにおいて、鉛直材である柱と柱の間に設けた間柱と、柱と間柱に筋交いを取付ける取付金具と筋交いより成り、筋交いは、取付金具をボルト、ナットを用いて組付け、間柱は、軸力を受けない構造であり、取付金具は、柱あるいは間柱に取付ける平面部と、この平面部より立ち上げた２壁面を有し、一端部側となる２壁面部に筋交いを取付ける支持部を設け、他端部側は、２壁面部の高さが、筋交いを取付ける一端部側の支持部側より低い構造であり、筋交いは、一端部側を前記取付金具を用いて前記柱の上の隅部に前記横架材に傾斜して取付け、他端部側を前記取付金具を用いて前記間柱に取り付ける上側の筋交いと、一端部側を前記取付金具を用いて前記柱の下の隅部に前記横架材に傾斜して取付け、他端部側を前記取付金具を用いて前記間柱に取り付ける下側の筋交いと、を有し、前記間柱に対して前記上側の筋交いを取り付ける前記取付金具の支持部は、該間柱の高さ方向中央よりも上方に位置し、前記間柱に対して前記下側の筋交いを取り付ける前記取付金具の支持部は、該間柱の高さ方向中央よりも下方に位置し、これら上下の取付金具が互いに所定距離だけ上下に離隔して設けられ、前記枠組みに作用する水平力に対し、前記離隔した上下の取付金具間に位置する前記間柱の中間部と、上側の取付金具から上側に位置する前記間柱の上部と、下側の取付金具から下側に位置する前記間柱の下部と、がそれぞれ曲げモーメント及びせん断力を負担可能に構成されていることを特徴とする。

以上のような構成の木造建築物における筋交い取付構造は、図４において、梁３の左方向から右方向へ外力Ｆが加わると、梁３と間柱５の頂部は、鉛直軸力が加わらないようにスキマを設けているので、枠組１には、各取付金具７と各筋交い６を介し、間柱５へ力が作用し、間柱５へ取付けた取付金具７−２の支持部８−１には分力として下向きの力１２が作用し、間柱５の反対側の取付金具７−３の支持部８−２には分力として、上向きの力１３が作用する。この結果、取付金具７−２、７−３の支持部８−１、８−２を結ぶ線上にある間柱の幅の中央部Ｃ１を中心として、左回転のモーメントが作用し、間柱５の上部には、左方向の矢印で示す力ｆ１が働く。一方、取付金具７−５の支持部８−３には、分力として下向きの力１４が作用し、反対側の取付金具７−６の支持部８−４には、分力として上向きの力１５が働き、前記したＣ１と同様、間柱５のＣ２を中心として左回転のモーメントが作用し、間柱５の下部には、左方向の矢印で示す力ｆ２が働く。このような力の作用で、間柱５には曲げモーメントを受けることで、作用する力が大きくなればなるほど大きな復元力を発揮する。間柱５への取付金具７の支持部８の位置は、間柱５の長さを略３等分した２ヶ所に設けているので、間柱５で受ける力を分散している。各支持部８に作用する力、１２、１３、１４、１５については、実験上から説明できるので、実施例のところで説明する。

解決手段の第２は、解決手段１の筋交い取付構造において、前記上側の筋交いの他端部側を支持する前記支持部は、前記間柱の長さの略３等分した前記間柱の頂部から１／３の位置に設けられ、前記下側の筋交いの他端部側を支持する前記支持部は、前記間柱の長さの略３等分した前記間柱の頂部から２／３の位置に設けられることを特徴とする。

図の枠組１において、柱２が短い場合や逆に長くなる場合があり、このような場合でも間柱５の全長で分散して力を吸収する方が良く、力の分散は間柱５の全長を略３等分し、間柱５の頂部より長さ１／３、２／３の位置に支持部８がくるように取付ける。

解決手段の第３は、解決手段１又は２において、前記筋交いの材質は、材質は金属製と木材製であり、前記筋交いの形状は、金属製の場合は、角パイプ、丸パイプ、Ｕ字形状とし、該筋交いが木材製の場合は角形状であることを特徴とする。

筋交いは、圧縮、引張り、座屈、これらの複合力を受けるので、確実に力を伝えることが要求され、長期に亘り安定した品質が求められ、又、使い易く、入手しやすいことも必要となる。そこで、以上のような要求を満たすものとして、金属製の場合は、角パイプ、丸パイプ、Ｕ字形状が好ましく、丸パイプの場合は、全長の両端に二面巾をプレス加工等により成型した方が、取付金具７を取付け易く安定する。一方、木材の場合は、加工し易く、軽く、取り扱い易いが、金属製に比べ性質が異なるので、一定の品質を有する角材を使用することとなり、断面も大きく太くなる。

解決手段の第４は、解決手段１から３のいずれかにおいて、前記間柱は、該間柱の頂部と前記横架材である前記梁との間にスキマがあることを特徴とする。

図４において、梁３の左方向から右方向へ外力Ｆが加わり、枠組１に力が加わった時、枠組１の柱２、横架材である梁３、土台４から直接、間柱５へ鉛直軸力が加わらないように梁３と間柱５の頂部にはスキマＳを設け、間柱５には、各取付金具の支持部８を介し、力が伝達し、間柱５には、分力から横力が加わり、間柱５全体で左回転のモーメントを受ける構造としている。間柱５の頂部は、Ｌ型金物により梁３にスクリューネジで取付けられている。

解決手段の第５は、解決手段１から４のいずれかにおいて、一端部側の取付金具の支持部から、他端部側に２壁面部の高さが低くなり、該２壁面部と接する部分に切欠き部を設けたことを特徴とする。

図４、図５において梁３に本方向から右方向へ外力Ｆが加わると、間柱５で力を吸収するが、外力Ｆが大きくなると、間柱５と同様に取付金具７に設けた切欠き１１で、力の一部を吸収させるために設けたものである。切欠き１１の変形により力を吸収することについては、後記する実施の形態のところにおいても説明する。

解決手段の第６は、解決手段の第１から５のいずれかにおいて、前記取付金具は、前記支持部が中央部に設けられ、前記支持部が設けられる前記２壁面部の高さより、前記支持部の両側の前記２壁面部の高さが低いことを特徴とする。

図６（ａ）は筋交い一部を取り付いた取付金具１の一例を示すものである。この形状は、支持部を中央にすることで、柱と梁のいろいろな組合せに対し、間柱の長さを３等分した位置に支持部８を置く調整が可能となる。

発明の効果

本発明によれば、次のような効果がある。

（１）柱と横架材で構成する枠組の柱の中間に頂部が梁との間にスキマを設けた間柱を設けることにより、外力が枠組みの梁に加えられても、間柱には、鉛直軸力が加わらず、外力を取付金具、筋交いを介し、間柱で分力として横力を受けることにより、間柱の上下で曲げモーメントとして働き、復元力を発揮する。
（２）間柱の長さを略３等分し、略３等分した長さの位置に支持部を取付けているので、間柱の２ヶ所で力を受けるので、効率よく外力より受ける力を吸収している。

（３）筋交いの材質と形状は、加えられる外力を確実に、効率よく伝える必要から、品質は安定し、又、使い易く、入手し易い等から、材質が金属製の場合は、角パイプ、丸パイプ、Ｕ字形状が最も良く、材質が木材の場合は、金属と性質が異なり、引張り強さ、圧縮強さが低くなるので断面形状は大きく、太くなるが、角材が適している。

（４）間柱の頂部は、横架材である梁との間にスキマを設けている。枠組に外力が加わった時、鉛直軸力が作用しないためで、間柱を横力専用としての新しい使い方である。

（５）取付金具に切欠きを設けたことにより、間柱で力を吸収すると同時に取付金具の切欠き部でも、取付金具が変形することで力の一部を吸収する効果がある。

（６）取付金具の支持部を中央にすることで、柱と梁のいろいろな長さの組合せにも間柱の長さを３等分した２ヶ所の位置に支持部を置く調整が可能となる。

本発明による木造建築物における筋交い取付構造の第１の実施の形態を示す概略斜視図である。 図１の筋交い取付構造の正面図である。 （ａ）は筋交いの一部を含む取付金具である。（ｂ）は同右側面図である。（ｃ）は取付金具単体の斜視図である。 本発明による木造建築物における筋交い取付構造の第２の実施の形態において、切欠きを設けた取付金具を用い、更に外力が作用した時の力の伝達を示す正面図である。 （ａ）は筋交いの一部を含む切欠きを付けた取付金具である。（ｂ）は同右側面図である。（ｃ）は切欠きの付いた取付金具の単体の斜視図である。 （ａ）取付金具に筋交いの一部を含む一例を示す図である。（ｂ）同右側面図である。 図５の取付金具７−２、７−３の実験結果の変形状態を示す図である。 本発明による木造建築物における筋交い取付構造における基準耐力−変形図である。

本発明の実施例１の形態について、図に基いて説明する。
図１は、本発明による木造建築物の筋交い取付構造の実施例１の形態を示す概略斜視図、図２は図１の正面図、図３（ａ）は、筋交いの一部を含む取付金具、同（ｂ）は（ａ）の右側面図、同（ｃ）は取付金具の筋交いを含まない単体の斜視図である。

図１、図２、図３に示すように鉛直材としての柱２、この柱２の上と下に対となる横架材として梁３と土台４により枠組１が構築され、柱２と柱２の中間には、間柱５がその頂部と下部は、Ｌ型金具により図示しないスクリューネジにより梁３と土台４により取付けられ、短形状の枠組１が構成されている。間柱５の頂部と梁３の間にはスキマＳがあり、この実施例では１０ミリである。この枠組１には、間柱５の両側の柱２の上と下の隅部より、防錆処理された金属製の取付金具７を介して、金属製の角パイプの筋交い６の一端部が取付けられ、筋交い６の他端部は、梁３、土台４に同じ角度で傾斜して取付金具７により間柱５に取付けられている。取付金具７は、スクリューネジにより柱２、間柱５にコードレスドライバー等により取付けられる。取付金具７と筋交い６は、ボルト、ナット、平座金により組立てられている。取付金具７には、図５の切欠き１１が設けられている。取付金具７は、筋交いの両端にボルト、座金、ナットで組立て後、柱２、間柱５にスクリューネジにより取付けも良いし、現場の状況に応じて、取付金具７は柱２あるいは間柱５に取付け、後から筋交いをボルト、座金、ナットで組み立てても良い。各柱２、間柱５に取付けられている取付金具７は全て同一形状のもので、取付の向きが異なるだけである。

図４は、本発明の実施例２の形態を示す正面図で、図２との違いは、切欠き１１を設けた取付金具７を使用し、外部よりの力Ｆが加わった時の力の伝達を説明している。

実施例２における各部材の寸法は次の通りである。
柱２は、一辺が１０５ミリメートル（以下、単位は全てミリメートルで表わすので、単位のみ省略する）の正方形の木材製の角材で、長さは２６００である。間柱５は、柱２と同じ寸法で一辺が１０５の角材であるが、長さは柱２より１０短く、梁３と間柱５の頂部は１０のスキマがある。間柱５は上下ともＬ型の金物でスクリューネジにより、梁３と土台４に固定されている。２本の柱２の間は、柱２の芯と芯との間で９１０である。梁３は巾１０５、高さ２４０であり、土台４は一辺が１０５の正方形である。筋交い６は、金属製の角パイプで巾３０、横６０、肉厚１．６で、取付金具７の芯から芯までの長さは９００であり、防錆の点から、防錆処理されている。取付金具７は全長で、柱５あるいは間柱５への取付面の平面部９は、長さ２００巾３５で平面部９から支持部８の中心までは６０で、切欠き１１を設けている。以上のような構成寸法で、梁３の左方向から右方向へ外力Ｆが加わると梁３と間柱５の頂部は軸力が加わらないように１０のスキマを設けているので、枠組１には、各取付金具７と各筋交い６を介し、間柱５の力が作用し、間柱５へ取付けた取付金具７−２の支持部８−１には分力として下向きの力１２が作用し、間柱５の反対側の取付金具７−３の支持部８−２には分力として上向きの力１３が作用する。この結果、取付金具７−２、７−３の支持部８−１、８−２を結ぶ線上にある間柱５の巾の中央部Ｃ１を中心として、左回転のモーメントが作用し、間柱５の上部には左方向の矢印で示す力ｆ１が働く。一方、取付金具７−５の支持部８−３には、分力として下向きの力１４が作用し、反対側の取付金具７−６の支持部８−４には、分力として上向きの力１５が働き、前記したＣ１と同様、間柱５のＣ２を中心として、左回転のモーメントが作用し、間柱５の下部には、左方向の矢印で示す力ｆ２が働く。このような力の作用で、間柱５には曲げモーメントを受けることで、作用する力が大きくなればなるほど大きな復元力を発揮する。間柱５への取付金具７の支持部８の位置は、間柱５の長さを略３等分した２ヶ所に設けているので、間柱５で受ける力を分散している。

図８は、たて軸に基準耐力ＫＮ／ｍ、よこ軸に変形ｍｍとした時の本発明による木造建築物における筋交い取付構造の実施例２の性能評価試験で得られた骨格曲線で、比較上、略同一条件のタスキ掛け筋交い、構造用合板のデータをプロットしたもので、従来のタスキ掛け筋交いおよび構造用合板壁と比べ、変形が大きくなっても基準耐力は高いという性能の特性を示している。

図７は、図４において梁３に外力Ｆが高くなると、間柱５で外力を吸収するが、取付金具７−２、７−３も切欠部１１で、筋交い６−１、６−２より加わる力を吸収している様子を実験上示している。取付金具７−２には、筋交い６−１より圧縮力が作用し、切欠部１１−１は開口部が狭くなり、一方、取付金具７−３には筋交い７−２より引張力が作用し、切欠き部１１−２の開口部は拡がることを示している。この結果、梁３に外力Ｆが加わると、取付金具７と間柱５の両方で力を吸収していることを示している。

１、枠組
２、柱
３、梁
４、土台
５、間柱
６、６−１、６−２、６−３、６−４ 筋交い
７、７−１、７−２、７−３、７−４、７−５，７−６ 取付金具
８、８−１、８−２、８−３、８−４ 支持部
９、平面部
１０、２壁面部
１１、切欠き
１２、１４、下向きの力
１３、１５、上向きの力
Ｃ１、Ｃ２、間柱の巾の中心
Ｆ，梁３に加わる外力
ｆ１、ｆ２、間柱の上と下に働く力

Claims (6)

1. 鉛直材および横架材により構築された短形状の枠組みにおいて、鉛直材である柱と前記柱の間に設けた間柱と、前記柱と間柱に筋交いを取付ける取付金具と筋交いより成り、
   前記筋交いは、取付金具をボルト、ナットを用いて組付け、前記間柱は、鉛直軸力を受けない構造であり、
   前記取付金具は、前記柱あるいは前記間柱に取付ける平面部と、この平面部より立ち上げた２壁面を有し、一端部側となる前記２壁面部に前記筋交いを取付ける支持部を設け、他端部側は、前記２壁面部の高さが、前記筋交いを取付ける前記支持部の前記一端部側より低い構造であり、
   前記筋交いは、
   一端部側を前記取付金具を用いて前記柱の上の隅部に前記横架材に傾斜して取付け、他端部側を前記取付金具を用いて前記間柱に取り付ける上側の筋交いと、
   一端部側を前記取付金具を用いて前記柱の下の隅部に前記横架材に傾斜して取付け、他端部側を前記取付金具を用いて前記間柱に取り付ける下側の筋交いと、を有し、
   前記間柱に対して前記上側の筋交いを取り付ける前記取付金具の支持部は、該間柱の高さ方向中央よりも上方に位置し、前記間柱に対して前記下側の筋交いを取り付ける前記取付金具の支持部は、該間柱の高さ方向中央よりも下方に位置し、これら上下の取付金具が互いに所定距離だけ上下に離隔して設けられ、
   前記枠組みに作用する水平力に対し、前記離隔した上下の取付金具間に位置する前記間柱の中間部と、上側の取付金具から上側に位置する前記間柱の上部と、下側の取付金具から下側に位置する前記間柱の下部と、がそれぞれ曲げモーメント及びせん断力を負担可能に構成されていることを特徴とする木造建築物における筋交い取付構造。
2. 請求項１に記載の筋交い取付構造において、
   前記上側の筋交いの他端部側を支持する前記支持部は、前記間柱の長さの略３等分した前記間柱の頂部から１／３の位置に設けられ、前記下側の筋交いの他端部側を支持する前記支持部は、前記間柱の長さの略３等分した前記間柱の頂部から２／３の位置に設けられることを特徴とする木造建築物における筋交い取付構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の筋交い取付構造において、
   前記筋交いの材質は、材質は金属製と木材製であり、前記筋交いの形状は、金属製の場合は、角パイプ、丸パイプ、Ｕ字形状とし、該筋交いが木材製の場合は角形状であることを特徴とする木造建築物における筋交い取付構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の筋交い取付構造において、
   前記間柱は、該間柱の頂部と前記横架材である前記梁との間にスキマがあることを特徴とする木造建築物における筋交い取付構造。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の筋交い取付構造において、
   一端部側の前記取付金具の前記支持部から、他端部側に前記２壁面部の高さが低くなり、該２壁面部と接する部分に切欠き部を設けたことを特徴とする木造建築物における筋交い取付構造。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の筋交い取付構造において、
   前記取付金具は、前記支持部が中央部に設けられ、前記支持部が設けられる前記２壁面部の高さより、前記支持部の両側の前記２壁面部の高さが低いことを特徴とする木造建築物における筋交い取付構造。

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