JP5596990B2 - 木造建物の耐力壁構造 - Google Patents

Description

本発明は、木造建物の耐力壁構造に関する。

木造建物において、耐震等級を高めるためには耐力壁の数量を多くすることが必要となる。しかし、耐力壁を多く配置すると、プラン上の制約を受けてしまう。

耐力を保持しつつ必要な耐力壁の数量を少なくするためには、耐力壁自身の壁倍率を高くすることが必要となる。

特開２００６−２０７２９２号公報

しかし、片筋交いやＫ型の筋交いにおいて、耐力壁の壁倍率を高めるために、部材や部材同士の接合箇所の剛性を高めても、水平力が加わった場合、筋交い自体が座屈により破壊したり、接合箇所にエネルギーが集中するとエネルギーを吸収することができず、接合箇所が破壊したりしていた。

このような脆性的破壊では、壁倍率が低くなるため、必要な性能を満たせないという問題があった。

本発明は、以上のような問題点に鑑み、高い壁倍率を確保することができる木造建物の耐力壁構造を提供することを課題とする。

上記の課題は、平行する２本の柱材と平行する２本の横架材で構成される木造建物の骨組内に、一方の柱材の中央部に取り付けられるエネルギー吸収体と、一方の端部を該エネルギー吸収体に取り付けられ、他端を他方の柱材若しくは横架材にそれぞれ取り付けられた略Ｖ字型の筋交いが設けられ、水平力により該エネルギー吸収体が変形し、エネルギーの吸収を行うようになされていることを特徴とする木造建物の耐力壁構造により解決される。

この木造建物の耐力壁構造では、平行する２本の柱材と平行する２本の横架材で構成される木造建物の骨組み内に、筋交いの一方の端部が、柱材の中央部に取り付けられたエネルギー吸収体に取り付けられ、筋交いの他端が、他方の柱材若しくは横架材にそれぞれ取り付けられた略Ｖ字型の筋交いからなっているため、耐力壁に水平力が加わったとき、略Ｖ字型の筋交いのそれぞれに加わる力は水平方向と垂直方向に分解され、水平方向の力はそれぞれ打ち消しあい、垂直方向の合成された力が、柱材と略Ｖ字型の筋交いとの間に取り付けられているエネルギー吸収体にせん断変形を生じさせる。このせん断変形のエネルギーを柱材に取り付けられたエネルギー吸収体が吸収することで、耐力壁に加わった水平力のエネルギーを吸収することができる。そしてエネルギー吸収体がエネルギーを吸収するようになされているので、筋交い自体が座屈により破壊したり、接合箇所にエネルギーが集中し接合箇所が破壊したりすることなく、耐力壁に加わったエネルギーを吸収することができるので、壁倍率の高い耐力壁とすることができる。

また、エネルギー吸収体が角型鋼管からなっていると、既存の角型鋼管のなかから、エネルギー吸収体として適切な鋼管を、安価に調達することができる。

また、本発明の課題は、平行する２本の柱材と平行する２本の横架材で構成される木造建物の骨組内に、エネルギー吸収体と、該エネルギー吸収体に対しそれぞれ一端部を該エネルギー吸収体に取り付けられ、他端を他方の柱材若しくは横架材にそれぞれ取り付けられた略Ｖ字型の筋交いが対向して設けられ、水平力により前記エネルギー吸収体が変形し、エネルギーの吸収を行うようになされていることを特徴とする木造建物の耐力壁構造によっても解決される。

本発明は以上のとおりであるから、高い壁倍率を確保することができる木造建物の耐力壁構造を実現することができる。

図（イ）は本発明の第１の実施形態の耐力壁構造を示す一部断面側面図、図（ロ）はエネルギー吸収体を示す斜視図、図（ハ）は筋交いの端部を示す斜視図、図（ニ）は筋交固定金物を示す斜視図である。 図（イ）乃至（ハ）は、骨組みへのエネルギー吸収体及び筋交いの取り付けを順に示す一部断面側面図である。 図（イ）は耐力壁構造に力が加わったときの力の伝わり方を示す側面図、図（ロ）は同一部拡大側面図、図（ハ）は耐力壁構造に力が加わったときのせん断変形の状態を示す一部拡大側面図である。 図（イ）は本発明の第２の実施形態の耐力壁構造を示す一部断面側面図、図（ロ）はエネルギー吸収体を示す斜視図である。 図（イ）は耐力壁構造に力が加わったときの力の伝わり方を示す側面図、図（ロ）は同一部拡大側面図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１（イ）に示す本発明の実施形態である木造建物の耐力壁構造１において、２はエネルギー吸収体、３，３は筋交い、４はスペーサー、５，５は柱、６，６は横架材であり、平行する２本の柱材５，５と平行する２本の横架材６，６で木造建物の骨組が構成されている。

エネルギー吸収体２は、図１（ロ）に示すように断面視方形の角型鋼管２ａと、角型鋼管２ａの一つの面に固定される柱側取付片２ｂと、角型鋼管２ａの柱側取付片２ｂが固定される面と反対の面に固定される略Ｖ字型の筋交取付片２ｃと、筋交取付片２ｃが固定される面剛性を補強する剛性補強材２ｄ，２ｄからなる。エネルギー吸収体２は、柱側取付片２ｂと剛性補強材２ｄ，２ｄとにより、角型鋼管２ａの対向する２面が補強され、後述するように、エネルギー吸収体２にせん断力が加わったときに、角型鋼管２ａが１方向に変形し、エネルギーを吸収することができる。また、エネルギー吸収体２が角型鋼管２ａからなっているので、既存の角型鋼管の中からエネルギー吸収体として適切な鋼管を安価に調達することができる。

エネルギー吸収体２は、木造建物の骨組を構成する一方の柱材５の中央部に柱側取付片２ｂに設けられた貫通孔を介してボルト等により固定される。一方２本の筋交い３は、図１（ハ）に示すように、両端部にそれぞれスリット３ａが設けられ、一方の端部のスリット３ａにエネルギー吸収体２の筋交取付片２ｃが差し込まれ、もう一方の端部のスリット３ａには、横架材６に固定された筋交固定金物７に差し込まれて固定される。２本の筋交い３，３はそれぞれが、一方の端部を柱材の中央部に取り付けられたエネルギー吸収体２に固定され、もう一方の端部が上下の横架材における、エネルギー吸収体２が固定される柱材と相対する柱材と横架材の接合部若しくはその近傍付近にそれぞれ固定された筋交固定金物７，７に固定され、エネルギー吸収体２に固定された端部を頂点とする略Ｖ字型の筋交いを構成する。また、筋交い３，３のもう一方の端部は、エネルギー吸収体２が固定される柱材と相対する柱材に固定されてもよい。なお４は、エネルギー吸収体２側での、２本の筋交い３，３の間にできる空隙を埋めるために設けられるスペーサーである。

この木造建物の骨組みへのエネルギー吸収体２及び筋交い３，３の取り付けは次のようにして行う。図２（イ）に示すように、平行する２本の柱材５，５と平行する２本の横架材６，６で構成される木造建物の骨組内において、一方の柱材５の中央部にエネルギー吸収体２を固定し、上下の横架材６，６のもう一方の柱材５側には筋交固定金物７，７を固定する。エネルギー吸収体２の筋交取付片２ｃ中央には、スペーサー４を取り付ける。

次に図２（ロ）、（ハ）に示すように、２本の筋交い３，３の両端部がそれぞれ、スペーサー４と隣接する角型鋼管２ａ、筋交固定金物７，７の隣接部に位置するように仮置きしたのち、筋交い３，３をスライドさせることで、筋交い３，３を所定の位置に固定する。特に、エネルギー吸収体２の筋交取付片２ｃ及び筋交固定金物７，７がプレート状になっており、筋交い３，３の端部のスリット３ａ，３ａに嵌め込まれて固定されるため、筋交い３，３をスライドさせることでしっかりと固定することができる。

建物に水平力が加わった場合、本発明の木造建物の耐力壁構造では、次のようにしてエネルギーを吸収する。図３（イ）に示すように、例えば、上側の横架材６に対して水平力が加わったとき、略Ｖ字型の２本の筋交い３，３の一方の筋交いには圧縮が、もう一方の筋交いには引張りの力が加わる。２本の筋交い３，３は略Ｖ字型に構成されているので、２本の筋交い３，３の略Ｖ字型の頂点部においてそれぞれの力１０，１１は、それぞれの力１０，１１の水平成分１０ａと１１ａは、相反する方向への力に分解されるが、筋交い３，３に伝わる力１０，１１は等しいため、互いに打ち消しあう。一方、それぞれの力１０，１１の垂直成分１０ｂ，１１ｂは共に同方向への力に分解されるため、それら分解された力１０ｂ，１１ｂは合成され略Ｖ字型の筋交い３，３には垂直方向の力１２が発生する。

図３（ロ）、（ハ）に示すように、垂直方向の合成された力１２が、エネルギー吸収体２が取り付けられている柱材５との間でせん断力を発生させ、エネルギー吸収体２にせん断変形を生じさせる。エネルギー吸収体１は変形し、エネルギーの吸収を行うようになされているので、このせん断変形のエネルギーを柱材５に取り付けられたエネルギー吸収体２により吸収することで、耐力壁１に加わった水平力のエネルギーを吸収することができる。そしてエネルギー吸収体２がエネルギーを吸収するようになされているので、筋交い３，３自体が座屈により破壊したり、接合箇所にエネルギーが集中し接合箇所が破壊したりすることなく、エネルギーを吸収することができるので、耐力壁１の壁倍率を高くすることができる。

図４に示す本発明の第２実施形態において、平行する２本の柱材５，５と平行する２本の横架材６，６で構成された木造建物の骨組内に、筋交い２３ａ，２３ａで構成される上側略Ｖ字型筋交い２３と、筋交い２４ａ，２４ａで構成される下側略Ｖ字型筋交い２４がそれぞれ、開口側を横架材６，６側に向けて横架材６，６に取り付けられ、上側略Ｖ字型筋交い２３と下側略Ｖ字型筋かい２４のＶ字頂点側はエネルギー吸収体２２により連結されている。

エネルギー吸収体２２は、図４（ロ）に示すように断面視方形の角型鋼管２２ａと、角型鋼管２２ａの対向する面にそれぞれ固定される略Ｖ字型の筋交取付片２２ｂ，２２ｂと、筋交取付片２２ｂが固定される面剛性を補強する剛性補強材２２ｃ，２２ｃ，２２ｃ，２２ｃからなる。エネルギー吸収体２２は、剛性補強材２２ｃ，２２ｃ，２２ｃ，２２ｃにより、角型鋼管２２ａの対向する２面が補強され、後述するように、エネルギー吸収体２にせん断力が加わったときに、角型鋼管２２ａが１方向に変形し、エネルギーを吸収することができる。

建物に水平力が加わった場合、本発明の木造建物の耐力壁構造では、次のようにしてエネルギーを吸収する。図５（イ）、(ロ)に示すように、例えば、上側の横架材６に対して水平力が加わったとき、上側略Ｖ字型筋交い２３の２本の筋交い２３ａ，２３ａの一方の筋交いには圧縮が、もう一方の筋交いには引張りの力が加わる。２本の筋交い２３ａ，２３ａは略Ｖ字型に構成されているので、２本の筋交い２３ａ，２３ａの略Ｖ字型の頂点部においてそれぞれの力２５，２６は、それぞれの力２５，２６の垂直成分２５ａと２６ａは、相反する方向への力に分解されるが、筋交い２３ａ，２３ａに伝わる力２５ａと２６ａは等しいため、互いに打ち消しあう。一方、それぞれの力２５，２６の水平成分２５ｂ，２６ｂは共に水平方向への力に分解されるため、それら分解された力２５ｂ，２６ｂは合成され上側略Ｖ字型筋交い２３，２３には水平方向の力２７が発生する。

同様に、下側略Ｖ字型筋交い２４，２４には水平方向の力２８が発生する。

水平方向に合成されたそれぞれの力２７，２８が、エネルギー吸収体２２にせん断力を発生させ、エネルギー吸収体２２にせん断変形を生じさせる。エネルギー吸収体２２は変形し、エネルギーの吸収を行うようになされているので、このせん断変形のエネルギーをエネルギー吸収体２２により吸収することで、耐力壁に加わった水平力のエネルギーを吸収することができる。そしてエネルギー吸収体２２がエネルギーを吸収するようになされているので、筋交い２３，２３，２４，２４自体が座屈により破壊したり、接合箇所にエネルギーが集中し接合箇所が破壊したりすることなく、エネルギーを吸収することができるので、耐力壁の壁倍率を高くすることができる。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、エネルギー吸収体に角型鋼管を使用した場合について示したが、エネルギー吸収体の構造、材料に制限はなく、筋交いにより伝わるせん断力によるエネルギーを吸収できるものであればよい。また、形状についても制限はない。

１・・・木造建物の耐力壁構造
２・・・エネルギー吸収体
３・・・筋交い
４・・・スペーサー
５・・・柱
６・・・横架材

Claims (2)

1. 平行する２本の柱材と平行する２本の横架材で構成される木造建物の骨組内に、
   一方の柱材の中央部に取り付けられるエネルギー吸収体と、
   一方の端部を該エネルギー吸収体に取り付けられ、他端を他方の柱材若しくは横架材にそれぞれ取り付けられた木造の略Ｖ字型の筋交いが、筋交い間にスペーサーを介して設けられ、
   該エネルギー吸収体は、角型鋼管と、該角型鋼管の一つの面に固定されかつ柱材に固定される柱側取付片と、角型鋼管の柱側取付片が固定される面と反対の面に固定される略Ｖ字型の筋交取付片と、筋交取付片が固定される面を補強する剛性補強材とからなり、
   水平力により該エネルギー吸収体が変形し、エネルギーの吸収を行うようになされていることを特徴とする木造建物の耐力壁構造。
2. 平行する２本の柱材と平行する２本の横架材で構成される木造建物の骨組内に、
   エネルギー吸収体と、
   該エネルギー吸収体に対しそれぞれ一端部を該エネルギー吸収体に取り付けられ、他端を柱材若しくは横架材にそれぞれ取り付けられた略Ｖ字型の木造の筋交いが対向して設けられ、
   該エネルギー吸収体は、角型鋼管と、角型鋼管の対向する面にそれぞれ固定される略Ｖ字型の筋交取付片と、筋交取付片が固定される面を補強する剛性補強材とからなり、
   水平力により前記エネルギー吸収体が変形し、エネルギーの吸収を行うようになされていることを特徴とする木造建物の耐力壁構造。

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