JP6348085B2

JP6348085B2 - 木造建物の制震構造

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Publication number: JP6348085B2
Application number: JP2015108166A
Authority: JP
Inventors: 純人西塔
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2035-05-28
Also published as: JP2016070049A

Description

この発明は、木造建物における矩形の木造軸組み体に適用される制震構造に関する。

軸組み構造の木造建物の制震構造としては、大きく分けて、柱・横架材接合部にエネルギー吸収機構を設けた仕口タイプと、耐力壁と同様に柱および横架材間のスペースを使ったパネルタイプの２種類がある。仕口タイプは、柱や梁の曲げにより剛性が低下する上に、軸組みに曲げを負担させるために、好ましくない。パネルタイプには、面材等で隙間を作り、そこに制震部材を挟み込んだものと、フレームを組み、柱・横架材接合部との隙間に制震部材を取り付けたものとがある。前記面材等で隙間を作るものは、壁面の占有面積が大きくなるという問題がある。前記フレームを組み、柱・横架材接合部との隙間に制震部材を取り付けたものは、フレーム端部に大きな引き抜き力がかかるというという問題がある。

上記各タイプのものとは別に、ブレースを用いた耐力壁において、ブレースに制震部材を組み込む（例えば特許文献１）、または軸材とブレースの接合部に制震部材を設ける（例えば特許文献２）ことによっても、制震性能を持たせることができる。

特開２００９−２２８２７６号公報特許第５２６９４７５号実用新案登録第３１３０９７１号

ブレースを用いた耐力壁の制震構造では、制震部材に対して効率的に力を加えることが必要である。しかし、図１９〜図２１に示すようなブレース５０と制震部材５１を用いた耐力壁の場合、ブレース５０から柱２や横架材３，４に、引張・圧縮力の他にせん断力も伝達される構造である。このため、柱２等に余計な曲げ力やせん断力が入ってしまい、制震壁としても剛性が低下してしまう。

他に、図２２に示すように、ブレース５０を菱形状に配置した壁面構造用枠体が提案されている（特許文献３）。この壁面構造用枠体は、ブレース５０の長さを短くできる等の利点はあるものの、ブレース５０が柱２や横架材３，４に直接に連結されているため、ブレース５０から柱２や横架材３，４に曲げ力が伝達され、柱２と横架材３，４の接合部にせん断力が生じると考えられる。

この発明の目的は、木造軸組み体における柱や横架材にかかる曲げの力を極力小さくすることができ、かつ柱と横架材の接合部にせん断力が入らず、制震性能に優れた木造建物の制震構造を提供することである。

この発明の木造建物の制震構造は、木造建物における隣合う２本の柱およびこれら柱に繋がる上下の横架材である４本の軸材からなる木造軸組み体に適用される制震構造であって、縦横の前記軸材の長手方向の中間位置間にそれぞれ連結されて互いに菱形状を成し、それぞれ圧縮力を負担可能な４本の圧縮ブレースを備える。前記縦横の軸材のうちの長い方の２本の軸材の中間位置にそれぞれ連結される各一対の圧縮ブレースの端部は、前記軸材に接合された連結部材に連結されて前記軸材には直接連結されない。前記縦横の軸材のうちの短い方の２本の軸材のうち、少なくとも１本の軸材の中間位置に連結される一対の圧縮ブレースの端部は、これら圧縮ブレースから前記軸材に作用するせん断力を吸収するせん断ダンパーを介して前記軸材に連結される。

例えば、前記柱が前記横架材よりも長い場合、前記各柱に接合される各一対の前記圧縮ブレースの端部が、前記連結部材を介して前記柱に連結され、前記上下２本の横架材の中間位置とこれら中間位置に連結される各一対の前記圧縮ブレースの端部との間に前記せん断ダンパーが介在する。

この構成の作用を、柱が横架材よりも長い場合を例にとって説明する。
木造軸組み体が地震による横揺れを受けた場合、各圧縮ブレースに荷重がかかるが、４本の圧縮ブレースを菱形状に配置したことにより、連結部材を挟んで並ぶ上下一対の圧縮ブレースにそれぞれかかる荷重の水平成分が互いに逆向きとなる。このため、両荷重の水平成分が相殺され、柱に水平方向の力がかからず、鉛直方向の軸力のみがかかる。その結果、柱と横架材の接合部にせん断力がほとんど作用しない。木造軸組み体にかかるせん断力は、せん断ダンパーで負担される。地震の力がせん断ダンパーで吸収されることで、制震作用が得られる。上下一対の圧縮ブレースが連結部材を介して連結されているため、上下の横架材間の内法高さに応じて連結部材の上下長さを適正に決めることにより、圧縮ブレースの角度を、せん断ダンパーにせん断力が効率良く伝達される適正な角度にすることができる。

この発明において、前記せん断ダンパーは、前記短い方の軸材に接合される柱・横架材接合部と、前記圧縮ブレースに接合されるブレース接合部と、これら柱・横架材接合部およびブレース接合部の間に介在するエネルギー吸収部とを有し、このエネルギー吸収部は複数のエネルギー吸収子からなり、これら複数のエネルギー吸収子は、一端が前記柱・横架材接合部に続き他端が前記ブレース接合部に続き、前記複数のエネルギー吸収子はそれぞれが弓状に屈曲し、かつ屈曲の中心部がくびれる形状であり、屈曲の突出側が対向するように前記相対移動の方向に対称配置で並ぶ構成とすると良い。また、前記エネルギー吸収部における前記相対移動の方向の両端に、前記柱・横架材接合部から立ち上がる一対のリブが設けられていても良い。
この構成によると、柱または横架材と圧縮ブレースとの間に相対移動が発生すると、エネルギー吸収部の各エネルギー吸収子が変形することでエネルギーを吸収する。各エネルギー吸収子はそれぞれが弓状に屈曲し、かつ屈曲の中心部がくびれる形状であるため、屈曲の中心部で屈曲が大きくなる側に確実に変形する。各エネルギー吸収子が、屈曲の突出側が対向するように相対移動の方向に対称配置で並んでいるため、柱または横架材と圧縮ブレースとが正逆いずれの方向に相対移動するときも同じように変形して同等のエネルギー吸収能力が得られる。

この発明において、前記圧縮ブレースは、両端に互いにねじ溝の向きが逆の雌ねじ部を有するパイプ材からなるブレース本体と、このブレース本体の前記雌ねじ部にねじ込み深さ調節可能にねじ込まれた雄ねじ部を有する継手部材とでなっていても良い。
この構成であると、ブレース本体の雌ねじ部に対する継手部材の雄ねじ部のねじ込み量を調節することで、この圧縮ブレースが設けられる木造軸組み体のサイズ等に応じて、圧縮ブレースの長さを任意に変更することができる。また、ブレース本体がパイプ材からなるため、圧縮力に対して十分な剛性を有する。

この発明において、前記連結部材は、前記長い方の軸における前記木造軸組み体の内側の面に接合される平板状のベース部と、このベース部から前記木造軸組み体の内側へ突出する突出部とを有し、この突出部に前記圧縮ブレースの端部を連結すると良い。
連結部材と圧縮ブレースの連結部が軸材と干渉しないように、連結部材と圧縮ブレースの連結部は軸材に対して木造軸組み体の内側に位置する。このため、軸材と連結部材の接合面に、圧縮ブレースから伝達されて連結部材にかかる荷重と、この荷重の中心から前記接合面までの距離とを掛けた大きさの曲げモーメントが生じる。この曲げモーメントは、連結部材を接合面から引き離そうとする作用を及ぼす。連結部材に平板状のベース部が設けられているので、前記曲げモーメントをベース部の広い面で受けることができ、十分な接合強度が得られる。

また、前記連結部材は、前記長い方の軸材における前記木造軸組み体の内側の面に接合される基部と、この基部から前記木造軸組み体の内側へ突出する突出片部とを有し、前記各一対の圧縮ブレースは、前記長い方の軸材に連結される端部に、前記突出片部における前記長い方の軸材の長手方向の任意の位置を挟み込む一対の挟み込み片を有し、前記突出片部および挟み込み片は、前記長い方の軸材の長手方向につき、前記突出片部の方が長く、前記一対の挟み込み片とこれら一対の挟み込み片に挟み込まれた前記突出片部とが結合具により互いに結合されていても良い。
この構成であると、各一対の圧縮ブレースが、長い方の軸材に連結される端部に、連結部材の突出片部における長い方の軸材の長手方向の任意の位置を挟み込む一対の挟み込み片を有し、突出片部および挟み込み片は、長い方の軸材の長手方向につき、突出片部の方が長いため、各一対の圧縮ブレースの端部を連結部材の突出片部における長い方の軸材の長手方向の任意の位置に連結することができる。これにより、上下の横架材間の内法高さが異なる場合でも、圧縮ブレースの角度をせん断ダンパーにせん断力が効率良く伝達される適正な角度にすることができる。

上記構成において、前記一対の挟み込み片間の挟み込み隙間の奥側の部位に、前記突出片部に当接することで前記圧縮ブレースの前記長い方の軸材に連結される端部を位置決めする位置決め用当接部が設けられていると良い。
この場合、圧縮ブレースの端部を正確に位置決めすることができる。

前記圧縮ブレースは、鋼板を断面溝形に折り曲げてなる細長形状の一対の溝状部材がウェブで向き合って配置され、これら一対の溝状部材間に複数のスペーサが介在するものであり、前記複数のスペーサのうちの最も前記長い方の軸材に連結される端部側のスペーサが前記位置決め用当接部であっても良い。
このように、圧縮ブレースが一対の溝状部材と複数のスペーサとを組み合わせた構成とすると、圧縮ブレースを容易に製作することができる。また、複数のスペーサのうちの一つを位置決め用当接部に兼用することにより、部品点数を削減することができる。

この発明の木造建物の制震構造は、木造建物における隣合う２本の柱およびこれら柱に繋がる上下の横架材である４本の軸材からなる木造軸組み体に適用される制震構造であって、縦横の前記軸材の長手方向の中間位置間にそれぞれ連結されて互いに菱形状を成し、それぞれ圧縮力を負担可能な４本の圧縮ブレースを備え、前記縦横の軸材のうちの長い方の２本の軸材の中間位置にそれぞれ連結される各一対の圧縮ブレースの端部は、前記軸材に接合された連結部材に連結されて前記軸材には直接連結されず、前記縦横の軸材のうちの短い方の２本の軸材のうち、少なくとも１本の軸材の中間位置に連結される一対の圧縮ブレースの端部は、これら圧縮ブレースから前記軸材に作用するせん断力を吸収するせん断ダンパーを介して前記軸材に連結され、前記連結部材は、前記長い方の軸材における前記木造軸組み体の内側の面に接合される基部と、この基部から前記木造軸組み体の内側へ突出する突出片部とを有し、前記各一対の圧縮ブレースは、前記長い方の軸材に連結される端部に、前記突出片部における前記長い方の軸材の長手方向の任意の位置を挟み込む一対の挟み込み片を有し、前記突出片部および挟み込み片は、前記長い方の軸材の長手方向につき、前記突出片部の方が長く、前記一対の挟み込み片とこれら一対の挟み込み片に挟み込まれた前記突出片部とが結合具により互いに結合され、前記一対の挟み込み片間の挟み込み隙間の奥側の部位に、前記突出片部に当接することで前記圧縮ブレースの前記長い方の軸材に連結される端部を位置決めする位置決め用当接部が設けられたため、木造軸組み体における柱や横架材にかかる曲げの力を極力小さくすることができ、かつ柱と横架材の接合部にせん断力が入らず、制震性能に優れる。

この発明の一実施形態にかかる木造建物の制震構造の一適用例の正面図である。同木造建物の制震構造の異なる適用例の正面図である。同木造建物の制震構造の圧縮ブレースの分解図である。（Ａ）は同木造建物の制震構造における連結部材とその周辺部の正面図、（Ｂ）その側面図である。（Ａ）は同木造建物の制震構造におけるせん断ダンパーの正面図、（Ｂ）はそのVB−VB断面図、（Ｃ）はその側面図である。図５（Ａ）のVI部拡大図である。同せん断ダンパーのエネルギー吸収子およびリブの変形の様子を示す説明図である。エネルギー吸収子およびリブのそれぞれの変形量と荷重との関係を示すグラフである。せん断ダンパーの変形量と荷重との関係を示すグラフである。同木造建物の制震構造に作用する力の説明図である。同木造建物の制震構造の連結部材と柱の接合部に作用する力の説明図である。この発明の異なる実施形態にかかる木造建物の制震構造の一適用例の正面図である。同木造建物の制震構造の異なる適用例の正面図である。同木造建物の制震構造の圧縮ブレースの（Ａ）正面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）XIVＣ矢視図、（Ｄ）底面図、（Ｅ）XIVＥ−XIVＥ断面図、（Ｆ）XIVＦ−XIVＦ断面図である。同木造建物の制震構造の連結部材の（Ａ）正面図、（Ｂ）左側面図、（Ｃ）右側面図、（Ｄ）平面図である。同木造建物の制震構造のせん断ダンパーの（Ａ）正面図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）XVIＣ−XVIＣ断面図、（Ｄ）XVIＤ矢視図である。同木造建物の制震構造のせん断ダンパーと連結部材の結合部の（Ａ）正面図、（Ｂ）側面図である。この発明のさらに異なる実施形態にかかる木造建物の制震構造の正面図である。ブレースを用いた耐力壁の一例の概略構成図である。ブレースを用いた耐力壁の他の例の概略構成図である。ブレースを用いた耐力壁のさらに他の例の概略構成図である。ブレースを用いた耐力壁のさらに他の例の概略構成図である。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１、図２に示すように、この木造建物の制震構造は、木造建物における矩形の木造軸組み体１に適用される。木造軸組み体１は、隣合う２本の柱２とこれら柱２に繋がる上下の横架材３，４とからなる。例えば、上側の横架材３は梁であり、下側の横架材４は梁または土台である。これら柱２および横架材３，４は木造軸組み体１を構成する軸材であり、この実施形態の場合、柱２が長い方の軸材であり、横架材３，４が短い方の軸材である。ここで言う軸材の長短は、木造軸組み体１を構成する部分の長さを言う。具体的には、柱２の長さは上下の横架材３，４間の長さＨであり、横架材３，４の長さは隣合う２本の柱２間の長さＷである。

この木造建物の制震構造は、隣合う縦横の軸材の長手方向の中間位置間に両端がそれぞれ連結された４本の圧縮ブレース５を備える。具体的には、４本の圧縮ブレース５は、左側の柱２の上下中間位置と上側の横架材３の左右中間位置間、左側の柱２の上下中間位置と下側の横架材４の左右中間位置間、右の柱２の上下中間位置と上側の横架材３の左右中間位置間、および右側の柱２の上下中間位置と下側の横架材４の左右中間位置間にそれぞれ配置されている。つまり、これら４本の圧縮ブレース５は、互いに菱形状を成す。

左右各２本の圧縮ブレース５における柱２に連結される側の端部は、柱２に接合された連結部材６に連結されており、柱２には直接連結されていない。連結部材６はある程度の上下長さを有し、その上下端に圧縮ブレース５の端部が連結されるため、４本の圧縮ブレース５の配置は厳密な意味での菱形ではなく、概略菱形状である。また、上下各２本の圧縮ブレース５における横架材３，４に連結される側の端部は、せん断ダンパー７を介して横架材３，４にそれぞれ連結される。せん断ダンパー７は、圧縮ブレース５と横架材３，４間に生じるせん断力を吸収する。

圧縮ブレース５は、圧縮力を負担可能なブレースであって、図３に示すように、主にパイプ材からなるブレース本体１１と、このブレース本体１１の両端に継がれる一対の継手部材１２とでなる。ブレース本体１１は両端に、互いにねじ溝の向きが逆の雌ねじ部１１ａを有する。この例の場合、ブレース本体１１のパイプ材部分１１ｂの両端に固定したナットを前記雌ねじ部１１ａとしている。継手部材１２は、ブレース本体１１の雌ねじ部１１ａにねじ込まれる雄ねじ部１２ａと、前記連結部材６に連結するための貫通孔１３を有する平板状の取付部１２ｂとでなる。ブレース本体１１の雌ねじ部１１ａに対する継手部材１２の雄ねじ部１２ａのねじ込み量を調節することで、圧縮ブレース５の全体長さを任意に変えられる。圧縮ブレース５は、いわゆるターンバックル方式の構成である。この圧縮ブレース５は、ブレース本体１１が主にパイプ材からなるため、圧縮力に対して十分な剛性を有する。

図４に示すように、連結部材６は、柱２における木造軸組み体１の内側の面に接合される平板状のベース部６ａと、このベース部６ａから木造軸組み体１の内側へ突出する２枚の平板状の突出部６ｂとからなる。ベース部６ａを木造軸組み体１の内側の面に当接させ、木造軸組み体１の内側からベース部６ａおよび柱２に複数本のビス１４をねじ込んで、連結部材６を柱２に接合する。突出部６ｂの上下両端には、圧縮ブレース５を連結するため貫通孔１５が設けられている。２枚の突出部６ｂの上端部間または下端部間に圧縮ブレース５の継手部材１２の取付部１２ｂを挿入し、継手部材１２の貫通孔１３（図３）および突出部６ｂの貫通孔１５に連結ピン１６を挿通することで、連結部材６に圧縮ブレース５の端部が連結される。２枚の突出部６ｂの間に圧縮ブレース５の端部を挟み込むので、圧縮ブレース５が芯出しされる。

図５に示すように、せん断ダンパー７は、横架材３，４に接合される柱・横架材接合部２１と、圧縮ブレース５に接合されるブレース接合部２２と、これら柱・横架材接合部２１およびブレース接合部２２の間に介在するエネルギー吸収部２３と、このエネルギー吸収部２３の図５における左右外側位置にそれぞれ設けられた左右一対のリブ２４とを有する。この実施形態の場合、柱・横架材接合部２１は横架材３，４に接合されるが、後で示すように柱・横架材接合部２１は柱２に接合されることもある。

前記柱・横架材接合部２１、ブレース接合部２２、およびエネルギー吸収部２３の区分は機能面から見た区分であり、実際には、ブレース接合部２２およびエネルギー吸収部２３の全体、並びに柱・横架材接合部２１の一部は同じ平板状のエネルギー吸収部形成板材２５の各部で構成されている。具体的には、打抜き加工等によって鋼板に複数の開口部２６および切欠き部２７を設けることで、エネルギー吸収部２３が形成されている。エネルギー吸収部２３の形状については、後で説明する。このようなエネルギー吸収部形成板材２５が互いに平行に２枚並んでいる。つまり、柱・横架材接合部２１およびブレース接合部２２は共に、２枚のエネルギー吸収部形成板材２５の一部分からなる。

柱・横架材接合部２１は、前記２枚のエネルギー吸収部形成板材２５の一部からなる部分２５ａと、両エネルギー吸収部形成板材２５に対して垂直な板状部材２８とからなる。そして、板状部材２８とブレース接合部２２とに亘り、前記２枚のリブ２４が、各エネルギー吸収部形成板材２５の左右両端縁に沿って設けられている。換言すると、板状部材２８から２枚のエネルギー吸収部形成板材２５と２枚のリブ２４とが立ち上がっている。板状部材２８は、エネルギー吸収部形成板材２５の左右両端よりも左右外側へ延び、そのリブ２４よりも外側へ延びた部分のリブ２４が立ち上がる面に、延び方向に沿う補強用の凸条２９が設けられている。

柱・横架材接合部２１は、板状部材２８を横架材３，４における木造軸組み体１の内側の面に当接させ、木造軸組み体１の内側から板状部材２８および横架材３，４に複数本のビス３０をねじ込んで、横架材３，４に接合される。ブレース接合部２２には、圧縮ブレース５を連結するための貫通孔３１が２つ設けられている。２枚のエネルギー吸収部形成板材２５の間に圧縮ブレース５の継手部材１２の取付部１２ｂを挿入し、この取付部１２ｂの貫通孔１３（図３）およびブレース接合部２２の貫通孔３１に連結ピン３２を挿通することで、ブレース接合部２２に圧縮ブレース５の端部が連結される。

図５（Ｃ）に示すように、リブ２４は、鋼板等からなる長方形の板材であって、同図における上下両端が柱・横架材接合部２１およびブレース接合部２２にそれぞれ溶接等により固定されている。リブ２４の上端位置は、前記貫通孔３１の位置と比べて同じかまたは高くしてある。換言すると、リブ２４におけるブレース接合部２２側の先端位置は、柱・横架材接合部２１側から見て、前記貫通孔３１の位置と同じ距離かまたは遠い側にある。これは、圧縮ブレース５からブレース接合部２２に面外方向の力が作用しても、その力をリブ２４で受けることで、エネルギー吸収部２３が面外方向に変形することを防止するためである。

エネルギー吸収部２３は、両端が柱・横架材接合部２１およびブレース接合部２２にそれぞれ続く複数のエネルギー吸収子４０からなる。換言すると、各エネルギー吸収子４０の一端が柱・横架材接合部２１に続き、他端がブレース接合部２２に続いている。これら複数のエネルギー吸収子４０は等間隔で並んでいる。各エネルギー吸収子４０はそれぞれが弓状に屈曲し、かつ屈曲の中心部がくびれる形状である。この実施形態の場合、エネルギー吸収子４０の数は各エネルギー吸収部形成板材２５につき６つであり、左右各３つのエネルギー吸収子４０が互いに屈曲の突出側が対向するように左右対称配置で並んでいる。

さらに詳しくは、図５のVI部拡大図である図６に示すように、エネルギー吸収子４０は、屈曲の中心部であるくびれ部分４１の両側縁が円弧状であり、このくびれ部分４１から柱・横架材接合部２１（図示せず）およびブレース接合部２２に向けてそれぞれ直線部分４２が斜めに延びている。直線部分４２の傾斜角度θは、例えば６０°である。直線部分４２の両側縁は直線である。また、直線部分４２は、柱・横架材接合部２１およびブレース接合部２２に近づくに従い幅が広くなる形状である。直線部分４２の最小幅ａと最大幅ｂの比は、例えばａ：ｂ＝１．５：２である。直線部分４２と柱・横架材接合部２１およびブレース接合部２２との接続部４３の側縁は円弧状である。このように、各エネルギー吸収子４０の側縁は、直線と円弧とが切れ目なく繋がった滑らかな形状とされている。

上記構成のせん断ダンパー７の作用を説明する。
このせん断ダンパー７が設けられる２つの部材、すなわち横架材３，４と圧縮ブレース５間に、横架材３，４の長手方向となる水平方向の相対移動が発生すると、エネルギー吸収部２３の各エネルギー吸収子４０が変形することでエネルギーを吸収する。複数のエネルギー吸収子４０が等間隔で並んでいるため、力が各エネルギー吸収子４０に均等に流れる。

各エネルギー吸収子４０はそれぞれが弓状に屈曲し、かつ屈曲の中心部でくびれる形状であるため、屈曲の中心部で屈曲が大きくなる側に確実に変形する。エネルギー吸収子４０が滑らかな形状であるため、応力の負担を分散できる。それにより、大変形領域まで変形させることが可能である。

各エネルギー吸収子４０が、屈曲の突出側が対向するように左右対称の配置で並んでいるため、横架材３，４と圧縮ブレース５とが正逆いずれの方向に相対移動するときも同じように変形して同等のエネルギー吸収能力が得られる。つまり、せん断ダンパー４の左右の不釣り合いがない。

エネルギー吸収部２３の両側にリブ２４が設けられているため、エネルギー吸収子４０が損傷しても、リブ２４が引張力を負担する部材として機能することで、荷重低下を防ぐことができる。例えば、せん断力によりエネルギー吸収子４０が図７（Ａ）から図７（Ｂ）のように変形すると、エネルギー吸収子４０と柱・横架材接合部２１またはブレース接合部２２との境界部に割れ４５が生じる。これにより、図８のグラフに実線Ａで示すように、エネルギー吸収子４０が負担する荷重は低下する。しかし、リブ２４が引っ張られて（または押されて）リブ２４の長さが伸びることにより、図８のグラフに点線Ｂで示すように、リブ２４が負担する荷重が直線的に増加する。エネルギー吸収子４０の荷重低下とリブ２４の荷重増加とが相殺されるため、全体として負担する荷重はほとんど変わらない。エネルギー吸収部２３の両端に切欠き部２７が設けられているため、リブ２４が変形してもエネルギー吸収子４０と干渉しない。

図９は、このせん断ダンパー７の一例の載荷試験結果を示すグラフである。この試験結果から、変形が大きくなっても全体で負担する荷重がほとんど変わらないことが分かる。また、正逆いずれの方向の荷重に対しても同じ挙動をすることが見て取れる。エネルギー吸収子４０の数、厚み、傾斜角度θ、直線部分４２の最小幅ａと最大幅ｂの比等を変えることで、変形量・荷重の特性を任意に変えることができる。

また、エネルギー吸収部２３の両側に設けられた一対のリブ２４が、このせん断ダンパー７に入る回転力を受けることで、エネルギー吸収子４０が面外方向に変形することを防止する。リブ２４はエネルギー吸収部２３の左右外側位置にあるため、各エネルギー吸収子４０がせん断力を吸収する変形の障害とはならない。

このせん断ダンパー７は、各部が鋼板でできているため、加工が容易で、安価に製作することができる。また、特殊な素材を必要としない。各部が鋼板からなっていても、板状部材２８から２枚のエネルギー吸収部形成板材２５と２枚のリブ２４とが立ち上がる形状に組むことで、必要な強度は確保しつつ、エネルギー吸収部２３の各エネルギー吸収子４０が効果的に変形するという機能を得ることができる。また、２枚のエネルギー吸収部形成板材２５の間に圧縮ブレース５の端部を挟み込むので、容易に圧縮ブレース５の芯出しができる。強度が必要な場合は、３枚以上のエネルギー吸収部形成板材２５を互いに離して、または互いに重ね合わせて設けても良い。

この木造建物の制震構造は、上下の横架材３，４間の内法高さに応じて圧縮ブレース５の全体長さを調整する。図１は内法高さが低い場合を示し、図２は内法高さが高い場合を示す。但し、圧縮ブレース５は、せん断ダンパー７にせん断力を効率良く伝達する適正な角度で使用する必要がある。例えば、内法高さが極端に高い場合、圧縮ブレース５の長さを伸ばして調整しようとすると、圧縮ブレース５の角度が立ち過ぎとなり、せん断ダンパー７にせん断力を効率良く伝達できなくなる。このように、圧縮ブレース５の長さで調整することが不適切な場合は、連結部材６として上下長さの長いものを用いることにより、圧縮ブレース５の角度を適正角度内に保ちつつ、内法高さに対応させる。

この木造建物の制震構造は、地震による横揺れを受けたとき以下の挙動を示す。
例えば、図１０に示すように、建物に図の右向きの力Ｆが作用すると、各圧縮ブレース５に矢印で示す方向に荷重Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４がかかる。４本の圧縮ブレース５を菱形に配置したことにより、連結部材６を挟んで並ぶ一対の圧縮ブレース５の各荷重Ｐ１，Ｐ２（Ｐ３，Ｐ４）における水平成分は互いに逆向きとなる。このため、両荷重Ｐ１，Ｐ２（Ｐ３，Ｐ４）の水平成分が相殺され、柱２には水平方向の力がかからず、鉛直方向の軸力Ｎ１，Ｎ２のみがかかる。その結果、柱２と横架材３，４の接合部８にせん断力がほとんど作用しない。木造軸組み体１にかかる水平方向のせん断力は、その上下のせん断ダンパー７で負担される。地震力がせん断ダンパー７で吸収されることで、制震作用が得られる。

木造軸組み体１の右側部分について見た場合、図１１に示すように、連結部材６には下向きの荷重Ｐがかかっている。この荷重Ｐの中心は、柱２と連結部材６との接合面１７から距離ｈだけ離れているので、接合面１７に（ｈ×Ｐ）の大きさの曲げモーメントＭがかかる。この曲げモーメントＭは、荷重Ｐが下向きである場合、連結部材６の上部を接合面１７から引き離そうとする作用を及ぼす。この実施形態の連結部材６は、平板状のベース部６ａを柱２に当接させ、複数本のビス１４により柱２に接合してあるため、前記曲げモーメントＭをベース部６ａの広い面で受けることができ、十分な接合強度が得られる。また、ベース部６ａを平板状とすることで、多数本のビス１４で連結部材６を柱２に固定することができ、１本当たりのビス１４の負担を軽減できる。

この木造建物の制震構造による作用・効果をまとめると次のようになる。
・連結部材６の２枚の突出部６ｂ間に圧縮ブレース５の一端を挟み込んで連結し、かつせん断ダンパー７の２枚のエネルギー吸収部形成板材２５間に圧縮ブレース５の他端を挟み込んで連結するため、構造芯で部材を接合することができる。
・４本の圧縮ブレース５を菱形に配置したことにより、柱２や横架材３，４にかかる曲げモーメントの力を極力小さくすることができる。
・せん断ダンパー７にリブ２４を設けたため、装置部分の面外方向へ変形に対する補剛ができる。
・圧縮ブレース５をターンバックル方式としたため、上下の横架材３，４間の内法高さが違っても対応可能である。
・圧縮ブレース５から柱２や横架材３，４へ軸力した伝達しない構成であるので、柱２と横架材３，４の接合部８にせん断力がほとんどかからない。

図１２ないし図１７は、この発明の異なる実施形態を示す。この木造建物の制震構造も、前記実施形態と同様に、隣合う２本の柱２とこれら柱２に繋がる上下の横架材３，４とからなる木造軸組み体１に適用される。前記実施形態と異なる点は、図１２、図１３のように、上下の横架材３，４間の内法高さＨ_Ｉ１，Ｈ_Ｉ２が異なっていても、各圧縮ブレース５の角度α（圧縮ブレース５と横架材３，４との成す角度）が一定となるようにしたことである。この圧縮ブレース５の角度αは、せん断ダンパー７にせん断力が効率良く伝達される適正な角度である。図１２、図１３の各木造軸組み体１において、隣合う２本の柱２間の横架材３，４の長さＷは同じである。以下、この木造建物の制震構造の各部の構成について説明する。

図１４に示すように、圧縮ブレース５は、細長形状の一対の溝状部材５０，５０がウェブで向き合って配置され、これら一対の溝状部材５０，５０間に溝状部材５０，５０の長手方向に沿って並ぶ複数（例えば４つ）の板状のスペーサ５１，５２，５２，５２が介在している。各溝状部材５０は、鋼板を断面溝形に折り曲げ加工したものである。溝状部材５０，５０と各スペーサ５１，５２，５２，５２とは、リベット等の固定具５３により、互いに固定されている。

圧縮ブレース５における柱２に連結される端部には、連結部材６の後述する突出片部６２を挟み込む一対の挟み込み片５５，５５が設けられている。挟み込み片５５は、前記溝状部材５０のウェブの一部からなる。挟み込み片５５の端縁５５ａは、圧縮ブレース５の長手方向に対して所定の角度βを成している。この端縁５５ａの角度βと圧縮ブレース５の角度αとは、α＋β＝９０°の関係である。挟み込み片５５には、連結部材６の後述する突出片部６２と結合するための結合具８８（図１７）を挿通するための貫通孔５６が複数設けられている。

図１４において、各スペーサ５１，５２，５２，５２のうちの最も柱２に連結される端部側のスペーサ５１は、前記一対の挟み込み片５５，５５間の挟み込み隙間５７の奥側の部位に位置しており、図１４（Ａ）に示す正面形状が直角三角形をしている。前記直角三角形の斜辺５１ａは、挟み込み片５５の端縁５５ａと平行である。このスペーサ５１は、斜辺５１ａが連結部材６の後述する突出片部６２に当接することで圧縮ブレース５の柱２に連結される端部を位置決めする位置決め用当接部として機能する。他のスペーサ５２は、いずれも正面形状が矩形である。なお、スペーサ５１の斜辺５１ａが挟み込み片５５の端縁５５ａと平行であれば良く、スペーサ５１は直角三角形以外の形状であっても良い。

圧縮ブレース５におけるせん断ダンパー７に連結される端部は、一対の溝状部材５０，５０のウェブに矩形状に切欠き部５８が形成されている。そして、両溝状部材５０，５０のフランジの端面に連結板５９が溶接等により固定されている。この連結板５９には、せん断ダンパー７に設けられたブレース結合ボルト８４（図１６）のボルト挿通孔６０が開けられている。

図１５に示すように、連結部材６は、柱２における木造軸組み体１（図１２、図１３）の内側の面に接合される基部６１と、この基部６１から木造軸組み体１の内側へ突出する突出片部６２とを有する。これら基部６１および突出片部６２は、１枚の鋼板から折り曲げ加工により成形されている。よって、突出片部６２は鋼板が２重に重なった状態となっている。基部６１の突出片部６２を挟んだ両側部には、複数のビス孔６３が長手方向に並んで設けられている。図１５（Ａ）に示すように、基部６１を木造軸組み体１の内側の面に当接させ、前記ビス孔６３に挿通したビス６４を柱２にねじ込んで、連結部材６を柱２に接合する。

図１６に示すように、せん断ダンパー７は、横架材３，４に接合される柱・横架材接合部７１と、圧縮ブレース５に接合されるブレース接合部７２と、これら柱・横架材接合部７１およびブレース接合部７２の間に介在するエネルギー吸収部７３と、このエネルギー吸収部７３の図１６における左右外側位置にそれぞれ設けられた左右一対のリブ７４とを有する。この実施形態の場合、柱・横架材接合部７１は横架材３，４に接合されるが、後で示すように柱・横架材接合部７１は柱２に接合されることもある。

ここまでは、図１６のせん断ダンパー７も、図５の前記せん断ダンパー７と同じであるが、以下の構成が図５のせん断ダンパー７と異なっている。
すなわち、図１６のせん断ダンパー７は、エネルギー吸収部７３が１枚のエネルギー吸収部形成板材７５からなる。エネルギー吸収部形成板材７５は、前記同様に、打抜き加工等によって鋼板に複数の開口部７６および切欠き部７７を設けることで、エネルギー吸収部７３が形成されている。エネルギー吸収部７３は、図１６（Ａ）の左右方向に並ぶ複数のエネルギー吸収子７８からなる。前記実施形態と同様に、各エネルギー吸収子７８はそれぞれが弓状に屈曲し、かつ屈曲の中心部がくびれる形状である。この実施形態の場合、４つのエネルギー吸収子７８を有し、左右各２つのエネルギー吸収子７８が互いに屈曲の突出側が対向するように左右対称配置で並んでいる。

エネルギー吸収部形成板材７５のエネルギー吸収部７３を除く部分は、柱・横架材接合部７１およびブレース接合部７２の一部を構成している。
柱・横架材接合部７１は、エネルギー吸収部形成板材７５の一部からなる部分７５ａと、エネルギー吸収部形成板材７５に垂直に固定された板状部材７９とからなる。板状部材７９のエネルギー吸収部形成板材７５の面に垂直な方向の両端７９ａは、補強のためにブレース接合部７２の側に折り曲げられている。板状部材７９は、エネルギー吸収部形成板材７５の左右両端よりも左右外側へ延びている。板状部材７９には、複数のビス孔８０が設けられている。

ブレース接合部７２は、エネルギー吸収部形成板材７５の一部からなる山形部分７５ｂと、この山形部分７５ｂの左右の上端斜辺に被さるように溶接等で固定された山形板材８２とで構成される。山形板材８２は、エネルギー吸収部形成板材７５の面に垂直な方向に一定の幅を有している。山形板材８２は前記リブ７４と一体である。つまり、１枚の鋼板を折り曲げて、山形板材８２およびリブ７４が形成されている。エネルギー吸収部形成板材７５の山形部分７５ｂの左右の上端斜辺ごとに切欠き８３が設けられ、この切欠き８３に頭部８４ａが位置するように山形部材８２を貫通してブレース結合ボルト８４が固定状態で設けられている。

リブ７４は、前記山形板材８２と一体の長方形の板材であって、エネルギー吸収部形成板材７５の左右両端縁に沿って板状部材７９まで延びている。そして、溶接等により、エネルギー吸収部形成板材７５の左右両端縁および板状部材７９の上面に固定されている。図１６（Ｄ）に示すように、リブ７４には、荷重コントロールのために長方形の開口８５が設けられている。

このせん断ダンパー７は、図１６（Ａ）に示すように、板状部材７９を横架材３，４における木造軸組み体１の内側の面に当接させ、前記ビス孔８０に挿通したビス８６を横架材３，４にねじ込んで、横架材３，４に接合される。また、前記ブレース結合ボルト８４を圧縮ブレース５の前記ボルト挿通孔６０（図１４）に挿通し、ブレース結合ボルト８４にナット８７を螺着することで、せん断ダンパー７に圧縮ブレース５の一端が結合される。ブレース結合ボルト８４への座金８８の取付けやナット８７の螺着作業は、圧縮ブレース５の切欠き部５８に指先や工具を入れて行うことができる。

図１７は、圧縮ブレース５と連結部材６の結合部の正面図および側面図である。圧縮ブレース５と連結部材６の結合は、次のように行う。
先ず、一端がせん断ダンパー７に結合された圧縮ブレース５の他端に設けられた一対の挟み込み片５５，５５で、連結部材６の突出片部６２を挟み込む。一対の挟み込み片５５，５５は、上下の横架材３，４間の内法高さＨ_Ｉ１，Ｈ_Ｉ２（図１２、図１３）に応じて、突出片部６２における上下の任意の位置を挟み込むことができる。このとき、圧縮ブレース５の位置決め用当接部であるスペーサ５１の斜辺５１ａが突出片部６２に当接することで、圧縮ブレース５の他端が正確に位置決めされる。

この位置決めされた状態で、挟み込み片５５の貫通孔５６に結合具８８を挿通し、突出片部６２に締結する。結合具８８は、例えばドリル付きタッピングねじである。これにより、圧縮ブレース５の他端と連結部材６が結合される。このように組み付けられた圧縮ブレース５の角度α（図１２、図１３）は、上下の横架材３，４間の内法高さＨ_Ｉ１，Ｈ_Ｉ２に関係なく、常にせん断ダンパー７にせん断力を効率良く伝達することができる最適の角度となる。

この実施形態の圧縮ブレース５は、鋼板を断面溝形に折り曲げてなる細長形状の一対の溝状部材５０，５０と複数のスペーサ５１，５２，５２，５２とを組み合わせた構成としたため、容易に製作することができる。また、複数のスペーサ５１，５２，５２，５２のうちの一つのスペーサ５１が位置決め用当接部に兼用するため、部品点数を削減することができる。

上記各実施形態は、長い方の軸材が柱２であり、短い方の軸材が横架材３，４である木造軸組み体１に適用した例であるが、この発明は、図１８のように、長い方の軸材が横架材３，４であり、短い方の軸材が柱２である木造軸組み体１にも適用できる。この場合も、長い方の軸材である上下の横架材３，４と圧縮ブレース５との接合部に連結部材６を介在させ、短い方の軸材である柱２と圧縮ブレース５との接合部にせん断ダンパー７を介在させる。

１…木造軸組み体
２…柱（長い方の軸材）
３，４…横架材（短い方の軸材）
５…圧縮ブレース
６…連結部材
６ａ…ベース部
６ｂ…突出部
７…せん断ダンパー
１１…ブレース本体
１１ａ…雌ねじ部
１２…継手部材
１２ａ…雄ねじ部
２１，７１…柱・横架材接合部
２２，７２…ブレース接合部
２３，７３…エネルギー吸収部
４０，７８…エネルギー吸収子
５０…溝状部材
５１…スペーサ（位置決め用当接部）
５２…スペーサ
５５…挟み込み片
５７…挟み込み隙間
６１…基部
６２…突出片部
８８…結合具

Claims

木造建物における隣合う２本の柱およびこれら柱に繋がる上下の横架材である４本の軸材からなる木造軸組み体に適用される制震構造であって、
縦横の前記軸材の長手方向の中間位置間にそれぞれ連結されて互いに菱形状を成し、それぞれ圧縮力を負担可能な４本の圧縮ブレースを備え、
前記縦横の軸材のうちの長い方の２本の軸材の中間位置にそれぞれ連結される各一対の圧縮ブレースの端部は、前記軸材に接合された連結部材に連結されて前記軸材には直接連結されず、
前記縦横の軸材のうちの短い方の２本の軸材のうち、少なくとも１本の軸材の中間位置に連結される一対の圧縮ブレースの端部は、これら圧縮ブレースから前記軸材に作用するせん断力を吸収するせん断ダンパーを介して前記軸材に連結され、
前記連結部材は、前記長い方の軸材における前記木造軸組み体の内側の面に接合される基部と、この基部から前記木造軸組み体の内側へ突出する突出片部とを有し、前記各一対の圧縮ブレースは、前記長い方の軸材に連結される端部に、前記突出片部における前記長い方の軸材の長手方向の任意の位置を挟み込む一対の挟み込み片を有し、前記突出片部および挟み込み片は、前記長い方の軸材の長手方向につき、前記突出片部の方が長く、前記一対の挟み込み片とこれら一対の挟み込み片に挟み込まれた前記突出片部とが結合具により互いに結合され、
前記一対の挟み込み片間の挟み込み隙間の奥側の部位に、前記突出片部に当接することで前記圧縮ブレースの前記長い方の軸材に連結される端部を位置決めする位置決め用当接部が設けられた
ことを特徴とする木造建物の制震構造。
請求項１に記載の木造建物の制震構造において、前記柱が前記横架材よりも長く、前記各柱に接合される各一対の前記圧縮ブレースの端部が、前記連結部材を介して前記柱に連結され、前記上下２本の横架材の中間位置とこれら中間位置に連結される各一対の前記圧縮ブレースの端部との間に前記せん断ダンパーが介在する木造建物の制震構造。
請求項１または請求項２に記載の木造建物の制震構造において、前記せん断ダンパーは、前記短い方の軸材に接合される柱・横架材接合部と、前記圧縮ブレースに接合されるブレース接合部と、これら柱・横架材接合部およびブレース接合部の間に介在するエネルギー吸収部とを有し、このエネルギー吸収部は複数のエネルギー吸収子からなり、これら複数のエネルギー吸収子は、一端が前記柱・横架材接合部に続き他端が前記ブレース接合部に続き、前記複数のエネルギー吸収子はそれぞれが弓状に屈曲し、かつ屈曲の中心部がくびれる形状であり、屈曲の突出側が対向するように前記相対移動の方向に対称配置で並ぶ木造建物の制震構造。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の木造建物の制震構造において、前記連結部材は、前記長い方の軸材における前記木造軸組み体の内側の面に接合される平板状のベース部と、このベース部から前記木造軸組み体の内側へ突出する突出部とを有し、この突出部に前記圧縮ブレースの端部が連結される木造建物の制震構造。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の木造建物の制震構造において、前記圧縮ブレースは、鋼板を断面溝形に折り曲げてなる細長形状の一対の溝状部材がウェブで向き合って配置され、これら一対の溝状部材間に複数のスペーサが介在するものであり、前記複数のスペーサのうちの最も前記長い方の軸材に連結される端部側のスペーサが前記位置決め用当接部である木造建物の制震構造。