JP5603530B2 - 既存外壁の改修構造 - Google Patents

Description

本発明は、古くなった木造建物の既存外壁を改修するための構造に関するものである。

従来より、古くなった木造建物の外壁を耐震補強することが行われている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された発明では、既存外壁であるモルタル仕上げ壁の土台及び柱の柱脚部を補強してモルタル下地を形成し、このモルタル下地の表面に横桟、縦桟、斜桟を配設し、この横桟等の表面に新規の外装仕上げ材を取り付けて新規外壁を形成するようにしている。

しかし、上記の方法では、新規の外装仕上げ材を取り付けるための横桟等が別途必要となり、また、横桟等を柱などに固定するためにモルタル下地に下孔を開けるなどの施工も必要となり、部材点数や施工手間が増加してコスト高になるという問題があった。
特開２００５−２３２８８０号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、部材点数や施工手間の増加を抑えて耐震性能の高い外壁を形成することができる既存外壁の改修構造を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る既存外壁の改修構造は、木造軸組３と、木造軸組３に取り付けた外装下地材４０と、外装下地材４０の表面に設けた外装仕上げ材４１であるモルタル２とを備えた既存外壁１の改修構造であって、構造用面材４２として、二枚の金属外皮４、５の間に断熱材６を充填して形成したサンドイッチパネル７を用い、外装仕上げ材４１を除去した後の外装下地材４０の表面に構造用面材４２を配置することによって、木造軸組３に対してその屋外側に構造用面材４２を配置し、この構造用面材４２に打入した固定具１０を木造軸組３に打ち込むことによって、構造用面材４２を木造軸組３に固定して成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る既存外壁の改修構造は、請求項１に加えて、外装下地材４０が複数枚の木ずり９、９…で形成されており、固定具１０を構造用面材４２の表面から木ずり９に貫通させて木造軸組３にまで打入することによって、構造用面材４２を木造軸組３に固定して成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る既存外壁の改修構造は、請求項１に加えて、外装下地材４０が複数枚の木ずり９、９…で形成されており、固定具１０を構造用面材４２の表面から隣り合う木ずり９、９の間隙３６に通して木造軸組３にまで打入することによって、構造用面材４２を木造軸組３に固定して成ることを特徴とするものである。

請求項１の発明では、構造用面材４２を木造軸組３に直接固定しているために、構造用面材４２を取り付けるための横桟などが不要であり、また、横桟などを取り付けるための施工も不要となり、部材点数や施工手間の増加を抑えてコスト高にならないようにしながら、構造用面材４２により耐震性能の高い外壁を形成することができるものである。また、既存外壁１に外装下地材４０を残す場合は、既存外壁１の改修にあたって廃棄物の発生を少なくすることができるものであり、しかも、既存外壁１を一度に解体して改修する場合のように、外装仕上げ材４１と外装下地材４０とが混在することもなく、外装仕上げ材４１のみからなる廃棄物を再利用しやすくなるものである。さらに、既存外壁１のみの改修であるために、木造軸組３内の間柱などの建物内部側の壁（内壁）に手を加える必要が無く、建物内で生活しながら簡単に既存外壁１の改修を行うことができるものである。また、サンドイッチパネル７の耐震要素としての性能に加えて、サンドイッチパネル７としての耐火・防火性能や断熱材６による断熱性能も得ることができ、既存外壁１に比べて耐震性能と断熱性能及び耐火・防火性能を向上させることができるものである。

請求項２の発明では、木ずり９によって固定具１０を補強することができ、耐震性能を向上させることができるものである。

請求項３の発明では、木ずり９が経年劣化している場合でも構造用面材４２を木造軸組３に固定することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明は、木造軸組３と、木造軸組３に取り付けた外装下地材４０と、外装下地材４０の表面に設けた外装仕上げ材４１とからなる既存外壁１を、構造用面材４２を用いて改修するものである。

構造用面材４２としては、パーティクルボード、構造用パネル（ＯＳＢ）、せっこうボードあるいは公知の無機系外装材などを用いることができるが、耐震性能や耐火・防火性能や断熱性能などを考慮して、構造用面材４２としてはサンドイッチパネル７を用いるのが好ましい。図２に示すように、サンドイッチパネル７は、二枚の金属外皮４，５の間に断熱材６を充填して形成したものであり、従来から壁の外装仕上げ材や構造用面材として用いられている断熱パネルである。金属外皮４，５は金属板にロール成形や折り曲げ成形を施して形成するものであって、この金属板としてはステンレス鋼板、亜鉛めっき鋼板、アルミニウム亜鉛合金めっき鋼板（商品名「ガルバリウム鋼板」）、塗装鋼板、塩化ビニル樹脂被覆鋼板などの各種のものを用いることができる。また、金属外皮４、５の金属板の厚みは例えば、０．２〜１．５ｍｍのものを用いることができるが、金属外皮４、５の金属板の厚みは同じであってもよいし、異なっていてもよく、例えば、屋内側（外装下地材４０側又は木造軸組３側）の金属外皮５を屋外側の金属外皮４よりも厚くすることができる。断熱材６としては、例えば、厚み２０〜１２０ｍｍ程度のもので、無機質断熱材であるロックウールやグラスウールなどを用いたり、樹脂断熱材であるウレタンフォームやスチレンフォームやフェノールフォームやポリイソシアヌレートフォームなどを用いたりすることができる。断熱材６は金属外皮４，５に接着されたりあるいは断熱材６が樹脂発泡体の場合はその自己接着性により金属外皮４，５に接着したりして金属外皮４，５に一体的に設けられるものである。また、サンドイッチパネル７の下端部には嵌合凸部２０が横方向の全長に亘って形成されていると共にサンドイッチパネル７の上端部には嵌合凹部２１が横方向の全長に亘って形成されている。

そして、構造用面材４２であるサンドイッチパネル７を用いて既存の木造建物における既存外壁１の改修を行うにあたっては、以下のようにする。まず、図１（ａ）に示すような既存外壁１の外装仕上げ材４１を除去することによって、外装下地材４０を露出させる。ここで、既存外壁１が木ずり壁（木摺ラスモルタル仕上げ外壁）の場合は、その既存の外装仕上げ材４１であるモルタル２などの塗り壁材をラス下地８と共に除去することによって、図１（ｂ）のように外装下地材４０である複数枚の木ずり９、９…を露出させる。木造軸組３とは土台、梁、柱３ａ、間柱３ｂ、胴縁などからなる建物の骨組みであり、木ずり９は柱や間柱や胴縁の屋外面に取り付けられている短冊状の木板である。木ずり９は縦方向に長くても横方向に長くてもどちらでもよい。ラス下地８はメタルラス、ワイヤーラス、シートラス、裏紙張りワイヤーメッシュラスなどである。このようにモルタル２とラス下地８とを除去するときには、建物内部の壁（間仕切り壁などの内壁）や内装材２２はそのまま残すようにする。尚、モルタル２及びラス下地８の除去は、既存外壁１の全体で行ってもよいし、改修の必要な箇所のみに部分的に行ってもよい。

次に、上記のサンドイッチパネル７の金属外皮５を木ずり９の屋外側面に接触させて配置し、サンドイッチパネル７の屋外側面（金属外皮４側）からビスやテクスや釘などの固定具１０を打入し、サンドイッチパネル７を貫通して複数本の固定具１０を木造軸組３の柱３ａや間柱３ｂや胴縁に打ち込むことによって、サンドイッチパネル７を木造軸組３に固定する。この場合、サンドイッチパネル７と木造軸組３との間には木ずり９が介在する。尚、本発明では、固定具１０は釘よりもビスやテクスのようにネジ部分を有してねじ込むものが好ましく、これにより、構造用面材４２の固定強度が高まって新規な外壁の耐震性能を高くすることができる。

図３（ａ）に示すように、複数本の固定具１０のうち、その全てが木ずり９を貫通するように打ち込んでもよいし、図３（ｂ）に示すように、全ての固定具１０が木ずり９を貫通しないように打ち込んでもよいし、図３（ｃ）に示すように、一部（６〜８割）の固定具１０が木ずり９を貫通し、残りの固定具１０が木ずり９を貫通しないように打ち込んでもよい。木ずり９を貫通しない固定具１０は隣り合う木ずり９，９の間隙３６を通して木造軸組３に打入する。そして、全ての固定具１０が木ずり９を貫通するように打ち込んだ場合が最もサンドイッチパネル７の固定強度が高くなり外壁としての面内せん断耐力が大きくなる。一部（６〜８割）の固定具１０が木ずり９を貫通するように打ち込んだ場合は、全ての固定具１０が木ずり９を貫通しないように打ち込んだ場合よりも、サンドイッチパネル７の固定強度が高くなり外壁としての面内せん断耐力が大きくなる。従って、木ずり９による固定具１０の補強効果によりサンドイッチパネル７の固定強度が高くなると考えられる。

そして、上記のようにして複数枚のサンドイッチパネル７，７…を固定具１０で木造軸組３に固定することによって、既存外壁１の改修を行って図１（ｃ）に示すような新規な外壁を形成することができる。ここで、複数枚のサンドイッチパネル７、７…は縦方向に並べて配設するが、上下に隣接するサンドイッチパネル７，７は嵌合凸部２０と嵌合凹部２１との嵌合により接続する。尚、サンドイッチパネル７の側端部に嵌合凸部２０と嵌合凹部２１とを設け、左右に隣接するサンドイッチパネル７，７の嵌合凸部２０と嵌合凹部２１とを嵌合しながら複数枚のサンドイッチパネル７、７…を横方向に並べて配設してもよい。また、上記のようにして固定したサンドイッチパネル７をそのまま新規な外壁の外装仕上げ材としてもよいし、あるいは上記のようにして固定したサンドイッチパネル７の屋外面に外装用の塗装を施したり外装仕上げ材を取り付けたりすることができる。

上記のような改修工法により形成される新規な外壁では、建物の構造耐力上主要な部分に使用する板材である構造用面材４２を耐震要素として用いることにより、耐震性能の低い古い木造建物の耐震性能を高くすることができるものである。また、サンドイッチパネル７の金属外皮４，５による耐火・防火性能や断熱材６による断熱性能も得ることができ、既存外壁１に比べて断熱性能及び耐火・防火性能を向上させることができるものである。

図７に他の形態を示す。この形態では、図１（ａ）に示す既存外壁１から外装仕上げ材４１であるモルタル２などの塗り壁材をラス下地８と共に除去し、さらに外装下地材４０である木ずり９、９…も除去して木造軸組３を露出させた後、この木造軸組３の屋外側面に直に構造用面材４２であるサンドイッチパネル７を接触させて配置し、サンドイッチパネル７の屋外側面から固定具１０を打入し、サンドイッチパネル７を貫通して複数本の固定具１０を木造軸組３の柱や間柱や胴縁に打ち込むことによって、サンドイッチパネル７を木造軸組３に固定するようにしたものである。その他の構成は上記と同様である。

この形態においては、木ずり９が経年劣化により腐食などしている場合に、改修後の新規な外壁の内部に木ずり９が残存しないようにすることができ、新規な外壁の耐久性が損なわれないようにすることができる。

以下本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
図４（ａ）〜（ｅ）に示すような試験体Ａを本発明の外壁の改修構造として作成した。

木造軸組３は、梁３０、柱３１、土台３２、間柱３３で形成した。梁３０は１８０×１０５ｍｍの米松製材を用いた。柱３１及び土台３２は１０５×１０５ｍｍの杉製材を用いた。間柱３３は３０×１０５ｍｍの杉製材を用いた。柱３１は土台３２の上に立設し、一対の柱３１，３１が所定の間隔を介して左右に対向するように配置した。柱３１と土台３２とは連結具（ホールダウン金物（２０ｋＮ用））３４で連結した。梁３０は土台３２上に立設した柱３１、３１の上端間に架設した。柱３１と梁３０とは連結具（羽子板ボルト）３５で連結した。尚、土台３２と柱３１及び梁３０と柱３１との仕口はほぞ加工とした。間柱３３は一対の柱３１、３１の間に等間隔（４５５ｍｍ）で三本配置し、梁３０と土台３２とに二本の固定具（コーススレッド）で接合した。上記の木造軸組３に複数本の木ずり９を取り付けた。木ずり９は１２×７５ｍｍの杉製材であって、その強度負担を少なくするために、端部をそれぞれＮ５０釘１本で柱３１と間柱３３に留め付けた。ここで、上下に隣り合って配設した木ずり９、９の間には３１ｍｍの間隙３６を設けた。尚、図４には試験体Ａの各部の寸法（単位はｍｍ）も記載した。

サンドイッチパネル７としては日鉄鋼板株式会社製のニスクボードＷを用いた。このサンドイッチパネル７は厚み３５ｍｍであって、屋外側の金属外皮４を厚み０．３５ｍｍのガルバリウム鋼板で、屋内側（木ずり９側）の金属外皮５を厚み０．５ｍｍのガルバリウム鋼板でそれぞれ形成し、断熱材６をポリイソシアヌレートフォームで形成したものである。固定具１０としては図５（ａ）（ｂ）に示すような鋼製のビスを用いた。図５（ａ）（ｂ）に固定具１０の各部の寸法を示す。

そして、三枚のサンドイッチパネル７を上下に並べて木造軸組３及び木ずり９の表面側（屋外側）に配置し、木ずり９の表面にサンドイッチパネル７の金属外皮５を接触した状態でサンドイッチパネル７の金属外皮４の表面から固定具１０を打入して木造軸組３に打ち込むことによって、サンドイッチパネル７を木造軸組３に固定した。この時、全ての固定具１０は木ずり９を貫通しないようにし、図４（ｅ）に示すように、間隙３６を通して木造軸組３に固定具１０を打ち込むようにした。使用した固定具１０の総数は８１本であった。また、上下に隣接するサンドイッチパネル７は嵌合凸部２０と嵌合凹部２１との嵌合により接続した。

（実施例２）
全ての固定具１０が木ずり９を貫通するように打入した以外は実施例１と同様にして試験体Ａを作成した。

（実施例３）
図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、固定具１０を柱３１に対しては上下方向で１０６ｍｍの間隔で打入し、間柱３３に対しては上下方向で４５５ｍｍの間隔で打入した以外は実施例１と同様にして試験体Ａを作成した。この場合、使用した固定具１０の総数に対して木ずり９を貫通する固定具１０の総数の割合は約７０％となった。

（参考例）
木ずり９を用いないようにした以外は実施例１と同様にして試験体Ａを作成した。この場合、サンドイッチパネル７の金属外皮５を木造軸組３に接触させた状態で直に固定した。また、固定具１０の打ち込み間隔は実施例３と同様にした。

そして、上記の実施例１〜３及び参考例で得られた試験体Ａについて耐震性能を評価するために、壁倍率を測定する実験を行った。この実験は、財団法人／日本住宅・木材技術センター「木造軸組工法住宅の許容応力度設計」の１．２面内せん断試験方法に準じて行ったが、無載荷柱脚固定式、正負交番繰り返し加力とし、１／１５ｒａｄ．以上では、正加力方向に単調漸増載荷として行った。

上記の実験の結果、実施例１〜３及び参考例の全ての試験体Ａにおいて、１／１５ｒａｄ．（変位１８２ｍｍ）を超えても荷重が８割低下若しくは最大耐力にならないものもあり、非常に変形性能に優れているものであった。また、実施例１〜３及び参考例の全ての試験体Ａにおいて、加力に従って三枚のサンドイッチパネル７のずれが見られるが、固定具１０の剛性が大きくて木ずり９の部分（サンドイッチパネル７と木造軸組３との隙間）での固定具１０の曲げ変形はほとんど確認されなかった。サンドイッチパネル７と木造軸組３とのずれは、主としてサンドイッチパネル７の屋外側（木造軸組３と反対側）の金属外皮４への固定具１０の頭部のめりこみと、サンドイッチパネル７の屋内側（木造軸組３側）の金属外皮５のせん断方向への固定具１０による割裂とが生じるために、固定具１０の木造軸組３からの抜けは少なかった。また、サンドイッチパネル７の屋外側の金属外皮４への固定具１０の頭部のめりこみが発生し、さらに貫通してサンドイッチパネル７の屋内側の金属外皮５で固定具１０の頭が引っ掛かっているものもあったが、固定具１０の破断やせん断破壊は皆無であった。

また、以下の表１に示すように、壁倍率の数値は、実施例１、実施例３、参考例、実施例２の順で値が上がっている。固定具１０の変形に対する拘束力が最も高い参考例が最も高い値を示すと考えられるが、実際には参考例は実施例２よりも壁倍率が小さくなった。これは、参考例のものでは間柱３３の部分のサンドイッチパネル７、７間のせん断力の伝達が、間柱３３の割裂により低下するが、実施例２のものでは、サンドイッチパネル７、７の接続部分に沿って位置する木ずり９があるために、間柱３３が割裂した後でも木ずり９により、サンドイッチパネル７、７間のせん断力の伝達が行われていたためと考えられる。

尚、以下に各種の壁倍率を示すが、実施例１〜３及び参考例はこれらと遜色のない壁倍率を有し、耐震性能が高いものである。

１．建築基準法施行令に掲げる軸組から抜粋したもの
・土塗壁又は木ずりその他これに類するものを柱及び間柱の片面に打ち付けた壁を設けた軸組…０．５
・木ずりその他これに類するものを柱及び間柱の「両面」に打ち付けた壁を設けた軸組…１．０
２．上記１．と同等以上の耐力を有する軸組及び当該軸組に係る壁倍率の数値（建築基準法関連告示の抜粋）
（１）以下の材料を以下のくぎで＠１５ｃｍ以下のピッチで柱及びはり並びにはり、けた、土台その他の横架材の片面に打ち付けた壁を設けた軸組
（ａ）Ｎ５０くぎ
・構造用合板（日本農林規格に規定するもので、厚さが５ｍｍ以上のもの）…２．５
・パーティクルボード（ＪＩＳに適合するもので厚さが１２ｍｍ以上のもの）…２．５
・硬質木片セメント板（ＪＩＳに適合するもので厚さが１２ｍｍ以上のもの）…２．０
（ｂ）Ｎ３８くぎ
・ラスシート（角波亜鉛鉄板ラス）（ＪＩＳに定めるもののうち角波亜鉛鉄板の厚さが０．４ｍｍ以上、メタルラスの厚さが０．６ｍｍ以上のもの）…１．０
（２）厚さ１．５ｃｍ以上で幅４．５ｃｍ以上の木材を３１ｃｍ以下の間隔で柱及び間柱並びにはり、けた、土台その他の横架材にくぎ（ＪＩＳに定めるＮ５０又はこれと同等以上の品質を有するもの）で打ち付けた胴縁に、上記材料をくぎ（ＪＩＳに定めるＮ３２又はこれと同等以上の品質を有するもの）で打ち付けた壁（くぎ間隔：１５ｃｍ以下）を設けた軸組…０．５

本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）〜（ｃ）は断面図である。 同上のサンドイッチパネルを示す斜視図である。 （ａ）乃至（ｃ）は同上の断面図である。 同上の実施例１における試験体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、 （ｃ）は側面図、（ｄ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｅ）は一部の断面図であ る。 同上の固定具の一例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。 同上の実施例３における試験体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、 （ｃ）は側面図、（ｄ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 他の形態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 既存外壁
３ 木造軸組
４ 金属外皮
５ 金属外皮
６ 断熱材
７ サンドイッチパネル
９ 木ずり
１０ 固定具
３６ 間隙
４０ 外装下地材
４１ 外装仕上げ材
４２ 構造用面材

Claims (3)

1. 木造軸組と、木造軸組に取り付けた外装下地材と、外装下地材の表面に設けた外装仕上げ材であるモルタルとを備えた既存外壁の改修構造であって、構造用面材として、二枚の金属外皮の間に断熱材を充填して形成したサンドイッチパネルを用い、外装仕上げ材を除去した後の外装下地材の表面に構造用面材を配置することによって、木造軸組に対してその屋外側に構造用面材を配置し、この構造用面材に打入した固定具を木造軸組に打ち込むことによって、構造用面材を木造軸組に固定して成ることを特徴とする既存外壁の改修構造。
2. 外装下地材が複数枚の木ずりで形成されており、固定具を構造用面材の表面から木ずりに貫通させて木造軸組にまで打入することによって、構造用面材を木造軸組に固定して成ることを特徴とする請求項１に記載の既存外壁の改修構造。
3. 外装下地材が複数枚の木ずりで形成されており、固定具を構造用面材の表面から隣り合う木ずりの間隙に通して木造軸組にまで打入することによって、構造用面材を木造軸組に固定して成ることを特徴とする請求項１に記載の既存外壁の改修構造。

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