JP5432326B2 - 木造建築物用補強金具、補強構造及び補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、柱と、土台や胴差し、桁などの横架材との仕口部の補強を行うための木造建築物用補強金具、補強構造及びリフォーム補強方法に関するものである。

木工軸組構造の建物躯体を構成する木材同士の接合は、伝統工法として一般にほぞ組などに代表される仕口構造が用いられていたが、現在では耐震強度を増すために、これら仕口部に跨って補強金具を配置し、釘やボルトなどを介して結合することによって、仕口部を剛結合構造とする補助工法が一般に採用されている。

この補助工法に用いる補強金具として下記特許文献１に示すホールダウン金物（引寄せ金物）がある。このホールダウン金物は、柱に対する左右の固定板部の中央に、プレス成形により断面略Ｕ字形の貫通係合部を突出形成し、この貫通係合部の内側を横架材から突出する引寄せボルトの外周に位置させ、貫通係合部からのボルト突出端をナットで締上げることにより、柱と横架材を緊結する。

一般的な従来のホールダウン金物は、柱に固定する固定板と引寄せボルトを通すリング状の部品の２物品で構成されているが、特許文献１のホールダウン金物は、１枚の金属板を折り曲げて作ることで、上記従来の固定板に相当する部品が不要となる。また、上記従来のホールダウン金物では、ホールダウン金物のリング状部品に引寄せボルトを通してから柱にホールダウン金物を固定するが、特許文献１では、引寄せボルトを先に通す必要がなく、また引寄せボルトの外側から柱に取付け出来る利点がある。

また、通し柱の補強構造と補強金具の一例として、下記特許文献２に示すものがある。この補強構造における補強金具も、前記と同じくプレス成形体から構成され、前記と同様な利点を有する。またこの補強金具を用いた補強構造は、胴差しを通し柱の上下側面に対向して一対の補強金具を固定しておき、湾曲抵抗部材としての鋼棒を胴差しを貫通させてそれぞれの補強金具の貫通係合部からの突出端にナットを介してボルト結合により鋼棒を緊結するもので、主として通し柱と胴差しとの仕口部における通し柱の補強を行うものである。

特許第３８８１８９９号公報 特開２００６−２４１７４５公報

ところで、既存建築物の耐震リフォーム工事などで強度を増すためには、要求強度に応じた形状、大きさの補強金具に交換する必要があり、強度的にも問題があり、材料費、交換の手数により、施工費用が高価となっていた。

そこで本発明は、以上の課題を達成するためになされたものであって、特許文献１又は２の補強金具の構造を一部利用し、同一仕様の補強金具を追加取付けすることにより、強度を単純加算でき、補強金具の取付け個数に応じて目標強度を得られるようにした木造建築物用補強金具、補強構造及びリフォーム補強方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成する手段を、本発明の実施形態を示す図面を参照して説明する。
請求項１に記載の本発明では、柱１０の一側面にその長手方向に沿って固定される長尺状かつ平坦な左右一対の固定板部２，２と、両固定板部２の中央に所定の突出量で断面略Ｕ字形に一体的屈曲状に形成され、その内側に引寄せボルト５が長手方向に沿って配置される貫通係合部３と、を備えた補強金具１において、
前記固定板部２の長手方向一端部を、前記貫通係合部３の長手方向一端面から突出させる一方、前記貫通係合部３の長手方向他端部を、前記固定板部２の長手方向他端面から突出させ、
前記固定板部２の前記貫通係合部３からの突出長さ（Ｌ１）と、貫通係合部３の固定板部２からの突出長さ（Ｌ２）を略同一として、長手方向両端部を凹凸状に係合可能に形成したことを特徴とする。

請求項２に記載の本発明では、前記貫通係合部３の長手方向他端部の、前記固定板部２からの突出部分の底面と固定板部の底面の延長面との間には、前記左右一対の固定板部２，２の長手方向一端部の、前記貫通係合部３からの突出部の対向内側部２ａ，２ａが挿入可能な間隙（ｘ）が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明では、上記請求項１又は２に記載の補強金具を用い、木造軸組構造による建築物の躯体を構成する柱と横架材との仕口部において、柱の側面に設けた前記補強金具の前記貫通係合部の内側に、横架材から端部が突出する引寄せボルトを配置し、貫通係合部からの引寄せボルトの突出端にナットを緊結した木造建築物における補強構造において、
前記補強金具を２個以上の複数個長手方向に沿って連接して用いてなり、複数個連接された補強金具のうち一方の補強金具１を、その長手方向に沿って柱１０の側面に取付けた状態で、該一方の補強金具１の貫通係合部３及び固定板部２と、連接する他方の補強金具１’の貫通係合部３及び固定板部２と、の端面同士が互いに凹凸状をなして係合した状態で連接されていることを特徴とする。

請求項４に記載の本発明では、上記請求項２に記載の補強金具を用い、上記の木造建築物における補強構造において、
前記補強金具を２個以上の複数個長手方向に沿って連接して用いてなり、複数個連接された補強金具のうち上記一方の補強金具１の上記貫通係合部３の長手方向他端部の、前記固定板部２からの突出部分の底面の前記間隙（ｘ）内に、上記他方の補強金具１’上記左右一対の固定板部２，２の長手方向一端部の、前記貫通係合部３からの突出部の対向内側部２ａ，２ａが挿入されていることを特徴とする。

本発明に係る補強金具又は該補強金具を用いた木造建築物の補強構造は、既存建築物の耐震リフォーム工事などに適応することができるが、新築工事に適応することも有効である。
また、請求項３又は４の補強構造において、柱１０に対し、一方の補強金具１を先付けし、他方の補強金具１’を後から接合して連接することもできるが、一方の補強金具１と他方の補強金具１’を、同時に接合して引寄せボルトの外側から連接固定することもできる。
補強金具は、２個連接して使用することもできるが、引寄せ強度を増すために、３個以上の複数個連接して使用することもできる。

請求項５に記載の本発明では、木造軸組構造による建築物の躯体を構成する柱と横架材との仕口部において、柱の側面に設けた既設補強金具３０の縦方向の貫通係合部３３の内側に、横架材から突出する引寄せボルトを貫通し、貫通係合部からの突出端にナットを緊結した木造建築物における補強構造のリフォーム補強方法ににおいて、
請求項１又は２に記載の補強金具１を、前記既設補強金具３０に対する後付補強金具１として用い、既設補強金具３０の前記貫通係合部３３の基端部に、後付補強金具１の前記貫通係合部３の先端部を当接させるようにして、前記引寄せボルトの外周に後付補強金具１の貫通係合部３を配置し、前記両固定板部２，２を柱の側面に固定することで、既設補強金具３０に後付補強金具１を連続させることを特徴とする。

本発明の補強金具によれば、１つの補強金具を単位ユニットして、これを複数用いる場合に補強金具同士を凹凸係合により一直線状に連結して配列でき、個々の補強金具が引寄せボルトの緊結圧力を分担するとともに、固定板部から突出した貫通係合部同士が付当てられるため、単に板厚によるものと比べて接合箇所の曲げモーメントに対する耐力も高く、このため配列個数に応じてその強度を単純加算でき、要求される強度に応じて単独ないし複数連結して用いることで、その強度を満足させることが出来る。

従来では、要求される強度毎に、金物の形状、大きさを変更しており、現場での対応が困難若しくは適切でない場合があったが、本発明では、補強金具の上下でオスメスの形状をしており、同一形状の単位金物を、要求強度に応じて複数個積み上げて使用することができ、１段で２０ＫＮ，２段で４０ＫＮ，３段で６０ＫＮというように、現場での要求強度への対応が容易で確実である。

本発明では、耐震リフォーム工事などで後から補強金具を追加取付けする場合には、既存の引寄せボルトの外周に貫通係合部の内周を位置させた上で、貫通係合部および固定板部の端面同士を凹凸係合により連続して柱の側面に取付ければよいため、追加の補強金具の費用だけで良く、取付け作業も簡単であり、安価に施工できる。

このように、本発明では、既存建物の既存の補強金具（ホールダウン金物）の下部に本発明に係る補強金具（ホールダウン金物）を設置することが可能となる。リフォーム工事の時などに金物の強度を大きくする際に、一般的には金物本体を交換するが、本発明では、既存金物の下部に本金具（金物）を容易に追加することで強度が加算でき、全体の強度アップを容易に図ることができる。

請求項２又は４の構成では、複数の補強金具の連接状態の使用時に、一方の補強金具１の貫通係合部３の突出部分の底面の間隙（ｘ）内に、他方の補強金具１’の固定板部２，２の突出部の対向内側部２ａ，２ａが挿入されるとことから、上下方向での凹凸係合のみならず、前後方向でも係合され、使用する複数の補強金具の係合位置決め作業が確実となり、係合強度も向上する。

本発明に係る補強金具の正面図、Ａ矢視図、Ｂ−Ｂ線断面図およびＣ矢視図である。 （ａ），（ｂ）は同補強金具および補強金具同士の結合状態と、引寄せボルトとの関係を分解して示す斜視図および組立状態の斜視図である。 （ａ），（ｂ）は柱と土台における仕口部の補強に適用した場合の補強金具の追加前後を示す一部拡大部分を含む斜視図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ通し柱と胴差し、および柱と桁における仕口部の補強に適用した場合の斜視図である。 （ａ），（ｂ）は柱と土台における仕口部の補強に適用した場合の既設補強金具に対する本発明の補強金具の追加前後を示す一部拡大部分を含む斜視図である。

以下、本発明を適用した各実施の形態例を図１〜図４を参照して説明する。
図１、図２において、補強金具１の単体は、厚板の鋼板のプレス成形体からなるものであって、柱１０の一側面にその長手方向に沿って固定される長尺状かつ平坦な左右一対の固定板部２と、両固定板部２の中央に形所定の突出量で断面略Ｕ字形に一体的に屈曲形成され、その内側に引寄せボルト５が長手方向に沿って配置される長尺状の貫通係合部３とからなるものである。両固定板部２には、それぞれその長手方向に沿って３つの取付け用孔４が板厚方向に打抜き形成されている。

上記補強金具１は、両固定板部２の長手方向一端部（図の上部側）を、前記貫通係合部３の一端面から突出させる一方、前記貫通係合部３の長手方向他端面側（図の下部側）を前両記固定板部２の長手方向他端部から突出させ、前記固定板部２の貫通係合部３からの突出長さＬ１と、前記貫通係合部３の他端面側の両固定板部２からの突出長さＬ２を略同一（Ｌ１＝Ｌ２）として、長手方向両端部を凹凸に形成したものである。

貫通係合部３は、左右の矩形状の固定板部２の直線状の内側縁が内側に切り込まれて立ち上げ状に一体的に折曲形成されている。これにより、貫通係合部３の長手方向他端部の、固定板部２からの突出部分の底面と固定板部の底面の延長面との間には、左右一対の固定板部２，２の長手方向一端部の、前記貫通係合部３からの突出部の対向内側部２ａ，２ａが挿入可能な間隙（ｘ）が形成されている。

以上の補強金具１を二つ連結する場合には、図２（ａ）に示すように、前記凹凸を向合わせて直線状に配列して連結することにより、図２（ｂ）に示すように、上下の固定板部２および貫通係合部３の端面同士が突き合わされた状態で連続する。
図２（ａ），（ｂ）において、貫通係合部３の固定板部２からの突出部を上向きとし、固定板部２の突出部を下向きとして連接させて取付け固定させるようにしても良い。

この状態で引寄せボルト５を両貫通係合部３の内側に配置し、上部側補強金具１の貫通係合部２の上端面に突出するボルト部５ａにワッシャ６を介してナット７をねじ込んで緊結すれば、その緊結力は上部側補強金具１のみならず、下部側補強金具１にも伝達され、下部側補強金具１もその荷重を分担する。これにより、支持力は個々の補強金具１自体の強度が単純に加算されるものとなり、図示のごとく２つ連結した場合には２倍の強度、３つ連結した場合には３倍の強度となる。また、曲げ強度に関しては各補強金具１の貫通係合部３の突出量に応じて十分な耐力を有するものとなる。

図３（ａ），（ｂ）は以上の補強金具１を用いて、柱−土台における仕口部の耐震改修する場合の実施の形態を示すものであり、図３（ａ）において、コンクリート基礎８上には土台９が横設され、土台９上には柱１０が立設され、だぼとだぼ穴などの木工継手構造により、土台９上に柱１０が結合している。

コンクリート基礎８にはアンカーボルト１１の下部が埋設されている。このアンカーボルト１１は前述の引寄せボルトを兼用したものであり、基礎８および土台９を貫通して柱１０の側面近傍に平行となるよう鉛直に突設され、上端は柱１０に固定された前記補強金具１の貫通係合部３を貫通し、その突出端のボルト部１１ａにワッシャ６を介してナット７をねじ込んで緊結することにより、所要の支持剛性を得られている。

本実施の形態では、現状の補強金具１単独では耐震強度が不足すると判定されたか、あるいはさらに耐震強度を高めるために、既設の補強金具１に後付の補強金具１’を連結する場合を示している。なお、補強金具１，１’は同一仕様であって、図１，２に示した長手方向両側を凹凸形状としたものが用いられることは勿論である。

この場合の施工手順としては、既設の補強金具１の下部にこれと後付の補強金具１’を凹凸状に単に突き当てた状態で柱１０の側面に両側の固定板部２を当て、各取付孔４を通じて木ねじ１２をねじ込めば、図３（ｂ）に示すように取付が完了する。

取付け完了後は、既設の補強金具１に加え、後付の補強金具１’もアンカーボルト１１による引張り荷重を分担するため、単純に２倍の強度を得ることになる。また曲げ強度も貫通係合部３の突出量に応じて十分に高い値を示す。

図４（ａ）は前記既存の補強金具１に、同一の補強金具１を追加して、通し柱１０と胴差し２０の仕口部における耐震補強を実施した場合を示し、（ｂ）は柱１０と桁材２１との仕口部における耐震補強を実施した場合を示している。

なお、図４（ａ）においては胴差し２０を挟む柱１０の上下に固定された既設の補強金具１に両端緊結され、胴差し２０を貫通する引寄せボルト５を設けたものである。また、図４（ｂ）は桁材２１を貫通して柱１０の一側部に平行に垂設し、この垂設端を柱１０の側面に固定された既設の補強金具１に緊結したものである。

いずれも図示のごとく前記柱１０−土台１１と同一要領で既設の補強金具１の上部または下部に連続させて後付の補強金具１’凹凸状に係合するとともに、後付の補強金具１’を柱１０に取付けることにより耐震施工を完了することになり、耐震リフォーム前に比べて２倍の強度を得ることになる。

以上の各実施形態において、後付の補強金具１’を取付けるに当っては、既設の補強金具１を取外すことなく、凹凸係合した状態でそのまま柱１０に取付ければよいため、施工そのものは極めて簡単である。

なお、前記各実施形態によれば、既設の補強金具１に、後付の補強金具１’を１つだけ付加した場合を示したが、要求強度に応じて２個以上複数個付加すれば、各仕口部の耐久性はその個数に応じて単純加算されることになるので、前記各実施形態よりもさらに高い耐震強度を得ることが出来る。

次に本発明を既設補強金具３０で補強された柱１０−土台１１の仕口構造における耐震リフォーム方法に適用した場合の実施形態を説明する。
図５（ａ）において、既設補強金具３０は、柱１０の垂直方向に沿って取付けられる一枚の長尺状の固定板部３１と、固定板部３１の下部中央に左右複数のスポット溶接３２ａを介して一体に固定され、外方に向けて突出する平面視略Ｕ字形の貫通係合部３２とを有する。貫通係合部３２と固定板部３１との間に前記アンカーボルト１１を挿通し、アンカーボルト１１の貫通係合部３２からの突出端にワッシャ６を介してナット７をねじ込んで締上げることにより、所要の耐震強度を得ている。

固定板部３１には、厚み方向を貫通し、かつ長手方向に千鳥状をなして多数の取付孔３３が開口され、前記取付けねじ１２を介して柱１０の一側面に固定されている。また固定板部３１の下部側において、貫通係合部３２の取付け位置近傍の中央には、固定板部３１の屈曲防止用の凸条よりなるリブ３４がその上下方向に突設されている。なお、貫通係合部３２の下端は固定板部３１の下縁より上部側に位置し、貫通係合部３２の下端から固定板部３１の下縁までの突出長さＬ３が、本発明の補強金具１の凸部側の突出長さＬ２（＝Ｌ１）に等しく、入れ子状の凹凸係合により貫通係合部３２，３同士が上下に接合可能となっている。

本実施の形態では、以上の耐震補強構造が強度不足と判定された結果を踏まえて、本発明に係る補強金具１を追加する場合を示している。この実施例では、前記第１の実施の形態とは天地逆にして補強金具１を従来の補強金具３０の下部に位置させ、貫通係合部３２，３同士を一致させた状態で、左右の固定板部２の取付孔４にねじ１２を差込んでねじ込めば、図５（ｂ）に示すように、本発明による後付の補強金具１の取付を完了する。この場合においても後付の補強金具１がアンカーボルト１１の引張り荷重を支持して分担するため、従来の補強金具３０の強度に補強金具１の強度を単純加算することが出来、貫通係合部３２，３同士の接合部の曲げモーメントに対する耐力も高いものとなる。

本実施形態においても後付の補強金具１を取付けるに当っては、従来の既設補強金具３０を取外すことなく、入れ子状に凹凸係合した状態でそのまま柱１０に取付ければよいため、施工そのものは極めて簡単である。但し、リフォーム現場において、既存の補強金具３０の固定板部３１の突出長さＬ３が本発明による補強金具１の凸部側突出長さＬ２（＝Ｌ３）に等しくない場合もある。このような場合にはスペーサを介在させるなど、貫通係合部３２，３同士を連続性をもって接合させるための何等かの補助手段を付加すれば、本発明と同様な効果を得ることが出来る。

なお、前記実施形態によれば、従来の既設の補強金具３０に、本発明による後付の補強金具１を１つだけ付加した場合を示したが、要求強度に応じて２個以上複数個付加すれば、各仕口部の耐久性はその個数に応じて単純加算されることになるので、前記実施形態よりもさらに高い耐震強度を得ることが出来ることも勿論である。

１，１’補強金具
２ 固定板部、２ａ 内側部
３ 貫通係合部
４ 取付孔
５，１１ 引寄せボルト（１１ アンカーボルト）
６ ワッシャ
７ ナット
８ 基礎
９，２０，２１ 横架材（９ 土台、２０ 柱、２１ 桁材）
１０ 柱
３０ 既設補強金具
３１ 固定板部
３２ 貫通係合部
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 突出長さ（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３）

Claims (5)

1. 柱の一側面にその長手方向に沿って固定される長尺状かつ平坦な左右一対の固定板部（２，２）と、両固定板部（２）の中央に所定の突出量で断面略Ｕ字形に一体的屈曲状に形成され、その内側に引寄せボルトが長手方向に沿って配置される貫通係合部（３）と、を備えた補強金具において、
   前記固定板部（２）の長手方向一端部を、前記貫通係合部（３）の長手方向一端面から突出させる一方、前記貫通係合部（３）の長手方向他端部を、前記固定板部（２）の長手方向他端面から突出させ、
   前記固定板部（２）の前記貫通係合部（３）からの突出長さ（Ｌ１）と、貫通係合部（３）の固定板部（２）からの突出長さ（Ｌ２）を略同一として、長手方向両端部を凹凸状に係合可能に形成したことを特徴とする木造建築物用補強金具。
2. 前記貫通係合部（３）の長手方向他端部の、前記固定板部（２）からの突出部分の底面と固定板部の底面の延長面との間には、前記左右一対の固定板部（２，２）の長手方向一端部の、前記貫通係合部（３）からの突出部の対向内側部（２ａ，２ａ）が挿入可能な間隙（ｘ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の木造建築物用補強金具。
3. 請求項１又は２に記載の補強金具を用い、木造軸組構造による建築物の躯体を構成する柱と横架材との仕口部において、柱の側面に設けた前記補強金具の前記貫通係合部の内側に、横架材から端部が突出する引寄せボルトを配置し、貫通係合部からの引寄せボルトの突出端にナットを緊結した木造建築物における補強構造において、
   前記補強金具を２個以上の複数個長手方向に沿って連接して用いてなり、複数個連接された補強金具のうち一方の補強金具（１）を、その長手方向に沿って柱の側面に取付けた状態で、該一方の補強金具（１）の貫通係合部（３）及び固定板部（２）と、連接する他方の補強金具（１’）の貫通係合部（３）及び固定板部（２）と、の端面同士が互いに凹凸状をなして係合した状態で連接されていることを特徴とする木造建築物における補強構造。
4. 請求項２に記載の補強金具を用い、木造軸組構造による建築物の躯体を構成する柱と横架材との仕口部において、柱の側面に設けた前記補強金具の前記貫通係合部の内側に、横架材から端部が突出する引寄せボルトを配置し、貫通係合部からの引寄せボルトの突出端にナットを緊結した木造建築物における補強構造において、
   前記補強金具を２個以上の複数個長手方向に沿って連接して用いてなり、複数個連接された補強金具のうち一方の補強金具（１）を、その長手方向に沿って柱の側面に取付けた状態で、該一方の補強金具（１）の貫通係合部（３）及び固定板部（２）と、連接する他方の補強金具（１’）の貫通係合部（３）及び固定板部（２）と、の端面同士が互いに凹凸状をなして係合した状態で連接し、該連接状態において、前記貫通係合部（３）の長手方向他端部の、前記固定板部（２）からの突出部分の底面の前記間隙（ｘ）内に、前記左右一対の固定板部（２，２）の長手方向一端部の、前記貫通係合部（３）からの突出部の対向内側部（２ａ，２ａ）が挿入されていることを特徴とする木造建築物における補強構造。
5. 木造軸組構造による建築物の躯体を構成する柱と横架材との仕口部において、柱の側面に設けた既設補強金具（３０）の縦方向の貫通係合部（３３）の内側に、横架材から突出する引寄せボルトを貫通し、貫通係合部からの突出端にナットを緊結した木造建築物における補強構造の補強方法ににおいて、
   請求項１又は２に記載の補強金具を、前記既設補強金具に対する後付補強金具として用い、既設補強金具（３０）の前記貫通係合部（３３）の基端部に、後付補強金具の前記貫通係合部（３）の先端部を当接させるようにして、前記引寄せボルトの外周に後付補強金具の貫通係合部（３）を配置し、前記両固定板部（２）を柱の側面に固定することで、既設補強金具（３０）に後付補強金具を連続させることを特徴とする木造建築物における補強方法。

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