JP6454045B1 - 耐力壁およびその施工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の耐力壁は、土台と、梁に間隔をあけて立てられた左右一対の柱と、一対の柱上部で一対の柱間に横架させた梁とで囲まれる矩形状の開口に面材が取り付けられてなる、木造軸組建築物の耐力壁であって、面材は、梁に釘またはビスにより固定された補強部分と、補強部分の下側に補強部分と一体的に配され、開口を塞ぐように、土台、梁および一対の柱に釘により固定された構面部分とを有し、補強部分と構面部分との間に、割れ誘発目地として溝が設けられている。
【選択図】図1
Description
[1]
土台と、該土台に間隔をあけて立てられた左右一対の柱と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁とで囲まれる矩形状の開口に面材が取り付けられてなる、木造軸組建築物の耐力壁であって、
前記面材は、前記梁に釘またはビスにより固定された補強部分と、該補強部分の下側に該補強部分と一体的に配され、前記開口を塞ぐように、前記土台、前記梁および前記一対の柱に釘により固定された構面部分とを有し、前記補強部分と前記構面部分との間に、割れ誘発目地として溝が設けられていることを特徴とする、耐力壁。
[2]
前記溝の幅が3mm以下である、[1]に記載の耐力壁。
[3]
前記面材は室外側に取り付けられる、[1]または[2]に記載の耐力壁。
[4]
前記溝の深さが、前記面材厚みの1/3以上である、[1]〜[3]のいずれかに記載の耐力壁。
[5]
下記式(1):
固定度=釘またはビス1本あたりの1面せん断降伏耐力(Py)×接合に要する釘またはビスの本数 (1)
で規定される固定度において、
前記補強部分と梁との固定度は、前記構面部分と柱との固定度よりも大きい、[1]〜[4]のいずれかに記載の耐力壁。
[6]
前記補強部分は、さらに接着剤により前記梁に固定されている、[1]〜[5]のいずれかに記載の耐力壁。
[7]
前記一対の柱の間に、該柱と略平行に設けられた1本または複数本の間柱を有し、前記構面部分は、該間柱に釘により固定されている、[1]〜[6]のいずれかに記載の耐力壁。
[8]
土台と、該土台に間隔をあけて立てられた左右一対の柱と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁とで囲まれる矩形状の開口に面材を取り付ける、木造軸組建築物の耐力壁の施工方法であって、
前記面材の補強部分と該補強部分と一体的に配された構面部分との間に面材割れ誘発目地として溝加工を施す工程と、
前記補強部分を前記梁に少なくとも釘またはビスにより固定する工程と、
前記開口を塞ぐように、前記構面部分を前記土台、前記梁および前記一対の柱に釘により固定する工程と、を有することを特徴とする、耐力壁の施工方法。
[9]
左右一対の柱と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁とで囲まれる矩形状の開口に面材が取り付けられてなる耐力壁構成パネルを、土台上に取り付ける、木造軸組建築物の耐力壁の施工方法であって、
前記柱と前記梁とを固定する工程と、
前記面材を、固定された前記柱および前記梁とで囲まれる矩形状の開口に、少なくとも釘またはビスで取り付ける工程と、
前記面材の補強部分と該補強部分と一体的に配された構面部分との間に面材割れ誘発目地として溝加工を施す工程と、
前記土台に、前記柱の下端部を取り付け、前記面材の構面部分を少なくとも釘またはビスで取り付ける工程と、
を有することを特徴とする、耐力壁の施工方法。
[10]
前記耐力壁構成パネルの製造を工場で行い、前記土台に前記パネルを取り付ける工程を現場で行うことを特徴とする、[9]に記載の耐力壁の施工方法。
[11]
[10]に記載の施工方法に用いられる前記耐力壁構成パネルであって、左右一対の柱と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁とで三方が囲まれた矩形状の開口に、面材が少なくとも釘またはビスで取り付けられてなる、耐力壁構成パネル。
図1は、本発明の耐力壁の一構成例を模式的に示す図である。図1(a)は立面図、図1(b)は断面図、図1(c)は、梁の近傍を拡大して示す断面図である。
本発明の耐力壁1は、土台2と、土台2に間隔をあけて立てられた左右一対の柱3,4と、一対の柱3,4の上部で一対の柱3,4間に横架させた梁5とで囲まれる矩形状の開口6(図2参照)に面材10が取り付けられてなる、木造軸組建築物の耐力壁であって、面材10は、一枚の面材を、梁5の表面のみにそれぞれ少なくとも釘またはビス21により固定された補強部分11と、開口6を塞ぐように、土台2、梁5および左右一対の柱3,4に釘20により固定された、構面部分12との間に面材割れ誘発目地として溝13を設けて区分していることを特徴とする。
本発明では、大壁方式による耐力壁1において、面材10を、梁5の表面まで貼り伸ばし、構面部分12と補強部分11とを、割れ誘発目地の溝13を介して区分し、補強部分11を、構面部分12より多くの釘20またはビス21で固定する。
面材10は、縦方向の上端が梁5の上端よりも下げた位置(上層にも耐力壁を配置する場合は上層の面材を梁5に釘で固定する為、例えば梁5の天端から30mm下げる)とし、梁5の下端から30mm上げた位置に割れ誘発目地(溝13)を有し、その周囲が梁5の室外側面に多数の釘またはビス21で固定されている。
また、割れ誘発目地(溝13)の深さは、面材10の厚みの1/3以上であることが好ましい。溝13の深さを、面材10の厚みの1/3以上とすることにより、金物耐力以下で面材が割れる。1/3未満では割れ誘発目地で面材に亀裂が入りづらい。
具体的には後述するように、補強部分11と梁5との固定度が、構面部分12と柱3,4との固定度よりも大きくなるように固定されていることが好ましい。なお、本明細書では、固定度の決定において、他の条件が同一であれば単純に釘20またはビス21の本数で決まる値とする。
すなわち、補強部分11を梁5に固定する釘またはビス21の本数は、構面部分12を柱3,4に固定する釘20の本数よりも多いことが好ましい。補強部分11は、釘またはビス21に加えて、さらに接着剤を用いて梁5に強固に緊結されていることが好ましい。
まず図2に示すように、水平力を受けた柱3,4は水平力を受けた方向に傾き、梁5は水平移動する。
上述したように、従来の耐力壁では、柱が傾くことにより面材も回転する(図10参照)。地震等により正負交番の繰り返しの水平力を受けると、面材も反転を繰り返し、面材と釘の接合部の緩みを増大させ、耐力壁としての機能が低下してしまう。
一方、柱3,4に釘で固定された構面部分12は、柱3,4の傾きが大きくなることで面内で回転するが、補強部分11は回転しない梁5にのみ多数の釘またはビス21で固定されている為、一定量回転すると割れ誘発目地としての溝13に亀裂が入り、面材10が補強部分11と構面部分12にと完全に分離され補強部分11の釘またはビス21のせん断耐力が構面部分12に直接伝わらなくなる為、耐力壁1の変位増加に伴う耐力上昇が止まる。図3中、囲みAに示すように、面材10が分離した後も、構面部分12が補強部分11の小口に接触することにより回転が抑えられる。これにより構面部分12と釘20の接合部の緩みが抑制され、耐力壁1としての機能を維持することができる。すなわち、本発明の耐力壁1は、従来の耐力壁に比べて早期にせん断耐力を向上することができ、壁の最大耐力を接合部の許容耐力以下に抑えることで靱性の高い理想的な破壊形式となる。
本発明における固定度とは、下記式(1)
固定度=釘またはビス1本あたりの1面せん断降伏耐力(Py)×接合に要する釘またはビスの本数 (1)
により算出することができる。
釘またはビスの1本あたりの1面せん断降伏耐力(Py)は、式(2):
1面せん断降伏耐力Py=N×C×Fe1×d×t (2)
で計算することができる。ここで、
N:釘またはビスの打ち方に応じた低減係数(平打ちである場合、N=1)
Fel:側材(面材)のめりこみの終局強度(N/mm2)
d:釘またはビスの径(mm)
t:側材の厚さ(mm)
C:式(3)による数値
β:主材と側材の比(Fe2/Fe1)、ただしFe2は主材のめり込みの終局強度(N/mm2)
My:釘またはビスの曲げ降伏モーメント(N/mm)
である。
すなわち、上述したように、補強部分11を梁5に固定する釘20またはビス21の本数は、構面部分12を柱3,4に固定する釘20の本数よりも多いことが好ましい。
面材の補強部分11と構面部分12との間に面材割れ誘発目地として溝加工を施す工程と、
前記補強部分11を前記梁5に少なくとも釘またはビス21により固定する工程と、
前記開口6を塞ぐように、前記構面部分12を前記土台2、前記梁5および前記一対の柱3,4に釘20により固定する工程と、により施工される。
先に面材を打ち付けた後に、溝加工をしても構わない。
すなわち、左右一対の柱3,4と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁5とで三方が囲まれた矩形状の開口6に面材10が取り付けられた耐力壁構成パネル30を、土台2上に取り付ける、木造軸組建築物の耐力壁の施工方法であって、
柱3,4と梁5を固定する工程と、
面材10を、固定された柱3,4および梁5とで三方が囲まれた矩形状の開口6に、少なくとも釘20またはビス21で取り付ける工程と、
面材10の補強部分11と構面部分12との間に面材割れ誘発目地として溝加工を施す工程と、
土台2に、柱3,4の下端部を取り付け、面材10の構面部分12を少なくとも釘20またはビス21で取り付ける工程と、
を有する。
具体的には、柱3,4と梁5を固定する工程と、面材10を、固定された柱3,4および梁5とで囲まれる矩形状の開口6に、少なくとも釘20またはビス21で取り付ける工程と、面材10の補強部分11と構面部分12との間に面材割れ誘発目地として溝加工を施す工程とを、工場で行い耐力壁構成パネル30を製造する。
そして耐力壁構成パネル30は、左右一対の柱3,4と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁5とで三方を囲まれた矩形状の開口6に、釘20またはビス21で面材10が取り付けられてなる。
現場では、土台2に、耐力壁構成パネル30の柱3,4の下端部を取り付け、面材10の構面部分12を釘20またはビス21で取り付ける。
面材10を打ち付ける前に、溝加工をしても構わない。
先行文献記載の壁構造に対し、本発明の耐力壁では、土台部分に複数列の釘またはビスを留めていない。すなわち面材の一体化を狙ったものではない。本発明の耐力壁では、溝破壊前は補強した釘またはビスのせん断耐力が耐力向上に寄与した強度型の耐力壁であるが、溝が破壊した後は、構面材の回転を補強材の小口の圧縮で回転を拘束する、靭性型の耐力壁となる。強度型と靭性型両方の性能を持ち合わせた耐力壁であるところが文献2,3に記載の耐力壁とは異なる。
溝を設けることで、意図的に破壊場所を指定しているところは文献4と同じであるが、文献4に記載の構造は、鉄筋(RC)造でのみ利用できる工法であり、木造では不可能である。切り込み部が破壊された後、残った壁鉄筋が水平方向のせん断変形することで力を逃がす効果を狙っているが、開発品は補強部の面材が構面面材の回転を面材小口の圧縮で回転を拘束する。
実施例として、図1に示したような本発明の耐力壁と、比較例として、図9および特願2016‐134940号に示したような従来の耐力壁について、鉛直構面の面内せん断試験を行い、せん断変位とせん断力との関係について測定し評価した。
面内せん断試験は「木造軸組工法住宅の許容応力度設計2008年版」および「木造耐力壁およびその倍率の試験・評価業務方法書」における試験体の設置方法(図5)に準拠して行った。
本試験で行った面内せん断試験における試験体の設置方法を図6に示す。
試験体の構成:柱、土台、間柱および梁の軸組並びに面材を想定した部材で構成する。
試験体の寸法:幅 柱芯〜柱芯の寸法で1,82m、高さ 土台下端〜梁上端の寸法で2.77m
梁の断面寸法は105×240mm、柱および土台の断面寸法は105×105mm、継手間柱の断面寸法は45×90mm
木材の樹種:梁に赤松集成、柱に杉集成、土台に米ヒバ集成、間柱は米松
面材の種類:構造用合板12mm
試験体数:3体以上
試験体は柱脚固定式により設置し、柱頭・柱脚の仕口は以下のとおりとした。
(株)カネシン製 プレセッターSU PZ−HDP20で緊結した(短ほぞ差し十N90釘2本打ち、引き寄せ金物締めと同等)。
耐力壁の設置においては、図4に示すように、柱と梁を固定する工程と、面材を、固定された柱および梁とで三方が囲まれた矩形状の開口に、少なくとも釘またはビスで取り付ける工程と、面材の補強部分と構面部分との間に面材割れ誘発目地として溝加工を施す工程とを、あらかじめ工場で行い、耐力壁構成パネルを製造した。
耐力壁構成パネルは、左右一対の柱と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁とで三方が囲まれた矩形状の開口に面材が取り付けられてなる。
この耐力壁構成パネルの柱の下端部を土台に取り付け、面材の構面部分を少なくとも釘またはビスで取り付けた。
また、比較例2として、特願2016‐134940号に記載の耐力壁を試験体とし試験台に設置した。すなわち、比較例2の耐力壁では、補強材が上下に配され、構面材とは別体をなす面材で構成されている。上部補強材と構面材との隙間は1mmとした。
初期の段階では、水平力を受けると実施例、比較例とも構面材を固定している釘のせん断耐力で水平力を負担し、せん断変位の増加に比例して、耐力壁のせん断耐力も増加していく。
層間変形角1/150radまでの比較例(図8)では、比較例2では、材と構面材との間に隙間があるため、補強効果発揮までにブランクがあり、せん断変位が18mm(層間変形角1/150rad)を過ぎたところで、初めて補強効果が発揮されている。これに対し、本発明では変位発生開始から補強効果が発揮されていることがわかる。
破壊までの比較例(図7)では、本発明はせん断変位が75mmを超えるとせん断変位に対するせん断耐力が徐々に低下している。これは、せん断変位が増えるにつれて構面部分が回転を始め、面材が割れ誘発目地で亀裂が入り、補強部分と構面部分に分かれ、補強部分に打たれた多数の釘のせん断耐力が直接構面部分に伝わらなくなり、構面部分の釘の接合部の緩みが発生し始めているためと考えられる。
例えば上述した説明では、面材を柱および横架材の室外側に取り付けた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、面材を室内側に取り付けた場合であっても適用可能である。
2 土台
3,4 柱
5 梁
6 開口
8 間柱
10 面材
11 補強部分
12 構面部分
13 溝(割れ誘発目地)
20 釘
21 釘またはビス
30 耐力壁構成パネル
Claims (11)
- 土台と、該土台に間隔をあけて立てられた左右一対の柱と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁とで囲まれる矩形状の開口に面材が取り付けられてなる、木造軸組建築物の耐力壁であって、
前記面材は、前記梁に釘またはビスにより固定された補強部分と、該補強部分の下側に該補強部分と一体的に配され、前記開口を塞ぐように、前記土台、前記梁および前記一対の柱に釘により固定された構面部分とを有し、
前記補強部分と前記構面部分との間に、割れ誘発目地として溝が設けられていることを特徴とする、耐力壁。 - 前記溝の幅が3mm以下である、請求項1に記載の耐力壁。
- 前記面材は室外側に取り付けられる、請求項1または2に記載の耐力壁。
- 前記溝の深さが、前記面材厚みの1/3以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の耐力壁。
- 下記式(1):
固定度=釘またはビス1本あたりの1面せん断降伏耐力(Py)×接合に要する釘またはビスの本数 (1)
で規定される固定度において、
前記補強部分と梁との固定度は、前記構面部分と柱との固定度よりも大きい、請求項1〜4のいずれか一項に記載の耐力壁。 - 前記補強部分は、さらに接着剤により前記梁に固定されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の耐力壁。
- 前記一対の柱の間に、該柱と略平行に設けられた1本または複数本の間柱を有し、前記構面部分は、該間柱に釘により固定されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の耐力壁。
- 土台と、該土台に間隔をあけて立てられた左右一対の柱と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁とで囲まれる矩形状の開口に面材を取り付ける、木造軸組建築物の耐力壁の施工方法であって、
前記面材の補強部分と該補強部分と一体的に配された構面部分との間に面材割れ誘発目地として溝加工を施す工程と、
前記補強部分を前記梁に少なくとも釘またはビスにより固定する工程と、
前記開口を塞ぐように、前記構面部分を前記土台、前記梁および前記一対の柱に釘により固定する工程と、
を有することを特徴とする、耐力壁の施工方法。 - 左右一対の柱と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁とで囲まれる矩形状の開口に面材が取り付けられてなる耐力壁構成パネルを、土台上に取り付ける、木造軸組建築物の耐力壁の施工方法であって、
前記柱と前記梁とを固定する工程と、
前記面材を、固定された前記柱および前記梁とで囲まれる矩形状の開口に、少なくとも釘またはビスで取り付ける工程と、
前記面材の補強部分と該補強部分と一体的に配された構面部分との間に面材割れ誘発目地として溝加工を施す工程と、
前記土台に、前記柱の下端部を取り付け、前記面材の構面部分を少なくとも釘またはビスで取り付ける工程と、
を有することを特徴とする、耐力壁の施工方法。 - 前記耐力壁構成パネルの製造を工場で行い、前記土台に前記パネルを取り付ける工程を現場で行うことを特徴とする、請求項9に記載の耐力壁の施工方法。
- 請求項10に記載の施工方法に用いられる前記耐力壁構成パネルであって、左右一対の柱と、該一対の柱上部で該一対の柱間に横架させた梁とで三方が囲まれた矩形状の開口に、面材が釘またはビスで取り付けられてなる、耐力壁構成パネル。
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