JP6802086B2 - 耐力壁およびその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、大壁方式の耐力壁およびその施工方法に関する。

一般に、木造住宅においては、必要壁量を満たすように耐力壁を適宜配置して、耐震性を確保している。耐力壁としては、例えば図８に示すように、２本の柱材１０１，１０２と上下の土台１０３，梁１０４とが組み付けられてなる、矩形の軸組開口に、方形状の構造用合板１０５の四周を、室外側から釘打ちによって止め付けた、大壁方式の耐力壁１００が広く知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１５−１２１０４７号公報

図９は、従来の耐力壁１００が、地震等により水平力を受けた場合に、柱および面材が変形する様子を模式的に示す図である。水平力を受けた柱は水平力を受けた方向に傾き、梁は水平移動する。このとき、図９に示すように従来の耐力壁１００では、建物が水平力を受け柱が傾いた際に、柱１０１、１０２と土台１０３，梁１０４に打たれた面材と釘の接合部が緩み始め、面材１０５も面内で回転する。繰り返し水平力を受け、柱の傾き、ひいては面材の回転が大きくなると、面材と釘の接合部の緩みを増大させ、せん断耐力性能が低下し、耐力壁としての機能が低下してしまう。面材１０５の回転を抑える為に、柱１０１、１０２と土台１０３、梁１０４に打つ釘の本数を増やし過ぎると、壁の最大耐力が増加し接合金物の許容耐力を超えることで、終局時に接合部金物で破壊を起こす脆性的な破壊形状となってしまう。

本発明は、上述した従来の実情に鑑みてなされたものであり、壁構面の面材回転による面材と釘の接合部の緩みを抑制し、接合部の許容耐力以下の範囲で壁のせん断耐力を向上させた耐力壁およびその施工方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、一枚の面材を、壁構面に釘打ちする構面部分と、梁表面に釘打ちをする補強部分とに区分する為、割れ誘発目地として溝を施工することで、建物が水平力を受け柱が傾いた際に補強部分に打たれた多数の釘のせん断耐力が構面部分の回転を抑え早期に補強効果を発揮し、変位の増加に伴い徐々に壁構面部分に回転が生じると、面材の溝に亀裂が入り、構面部分と補強部分に分かれ、補強部分の釘のせん断耐力が構面部分に直接伝わらなくなることで、壁の最大耐力を接合部金物の許容耐力以下に抑えることができる。面材が分かれ構面部分は回転を始めるが、補強部分の小口に接触して構面部分の回転変形が抑えられることにより構面部分と釘の接合部の緩みを抑えることができ、せん断耐力を維持・向上することができることに想到し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は以下のとおりである。
［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、前記梁及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］
前記補強部分を固定する釘またはビスの本数は、前記構面部分を前記柱に固定する釘の本数よりも多い、［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本又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、前記梁及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。

本発明では、大壁耐力壁に貼る面材を、梁表面のみに少なくとも釘またはビスにより固定された補強部分と、左右の柱と上下の横架材（梁および土台）とで囲まれた壁構面に少なくとも釘により固定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ことで、建物が水平力を受け柱が傾いた際に、補強部分に打たれた多数の釘のせん断耐力が構面部分の回転を抑え、変位の増加に伴い壁の耐力も上昇するが、ある一定の変位に達すると割れ誘発目地で面材が割れ、構面部分と補強部分に分かれることで補強部分の釘のせん断耐力が構面部分に直接伝わらなくなり、壁の最大耐力を接合部金物の許容耐力以下に抑えることでき接合部の脆性破壊を回避できる。面材が分かれた後、構面部分は回転しても、梁表面の補強部分は回転しない為、双方の合板小口が接触する。その結果、梁に貼られた補強部分が構面部分の回転を抑え、構面部分の回転による面材と釘の接合部の緩みを抑制する。これにより本発明では、せん断耐力を向上させた耐力壁およびその施工方法を提供することができる。

本発明の耐力壁の一構成例を模式的に示す図。 本発明の耐力壁が水平力を受けた場合に、柱が変形する様子を模式的に示す図。 本発明の耐力壁が水平力を受けた場合に、柱および面材が変形する様子を模式的に示す図。 「木造軸組工法住宅の許容応力度設計２００８年版」に記載されている試験体の設置方法を示す図。 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示す図。 実施例および比較例１，２の耐力壁について、せん断変位とせん断力との関係を示す図。 実施例および比較例１，２の耐力壁について、せん断変位とせん断力との関係を示す図。（層間変形角１／１５０ｒａｄまでの拡大図） 従来の耐力壁の一構成例を模式的に示す図。 従来の耐力壁が水平力を受けた場合に、柱および面材が変形する様子を模式的に示す図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
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）は平面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は、梁の近傍を拡大して示す図である。
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及び左右一対の柱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。

左右一対の柱３，４は、図１に示すように、柱脚が土台２に固定されており、柱頭が梁５に固定されている。左右一対の柱３，４の間に、柱３，４と略平行に設けられた１本又は複数本の間柱８を４５５ｍｍ間隔以下で配置する（図２参照）。

面材１０は、土台２と、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を塞ぐように、大壁方式で釘２０，少なくとも釘又はビス２１により固定されることにより、柱や梁と一体となり、水平せん断力を負担する耐力壁１を構成する。
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、少なくとも釘又はビス２１で固定する。

面材１０としては、昭５６建告１１００号第１第一号で壁倍率が指定されている面材、構造用合板、パーティクルボード、構造用パネル（ＯＳＢ）等が用いられる。例えば構造用合板については、合板の日本農林規格（平成２６年２月２５日農林水産省告示第３０３号）において、定義（第３条）、合板の接着の程度の基準（第３条）などが定められており、構造用合板とは、合板のうち、化粧ばり構造用合板以外の合板で建築物の構造耐力上主要な部分に使用するもの（さね加工を施したものを含む。）をいう。構造用合板の厚みは７．５ｍｍ以上であり、例えば９ｍｍ厚みのものが広く用いられている。

構面部分１２は、軸組開口６よりも大きい寸法を有し、両側端の近傍が柱３，４の室外側面に多数の釘２０で固定され、割れ誘発目地（溝１３）の近傍が梁５の室外側面に多数の釘２０で固定されている。また、構面部分１２の下端近傍は、土台２に多数の釘２０で固定されている。間柱８を有する場合には、構面部分１２は間柱８にも多数の釘２０で固定されている。

補強部分１１は、構面部分１２と同じ一枚の面材が用いられる。補強部分１１と構面部分１２とは、割れ誘発目地としての溝１３を介して繋がっている。
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。

補強部分１１，構面部分１２の間にある割れ誘発目地（溝１３）の幅は、狭くすることが好ましく、３ｍｍ以下であることが好ましい。溝１３の幅を狭くすることで、具体的には後述するように、面材１０の溝１３に亀裂が入り、補強部分１１と構面部分１２に分離し、構面部分１２が回転したときに補強部分１１と構面部分１２とが接触する小口の面積が増え、小口の圧縮破壊による耐力低下を防ぎ構面部分１２の回転をより確実に抑えることができ、面材１０に亀裂が入り分離した後にも補強効果を得られる。
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。

また、構面部分１２の回転をより確実に抑えるために、補強部分１１は梁５に強固に留め付けられていなければならない。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。

図２〜図３は、地震等により水平力を受けた場合に、柱３，４および面材１０が変形する様子を模式的に示す図である。
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９参照）。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。

これに対し、図３に示すように本発明の耐力壁１では、柱３，４が傾いても補強部分１１に打たれた多数の釘のせん断耐力が構面部分１２の回転を抑える。
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と補強部分１２にと完全に分離され補強部分１１の釘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。

このように、本発明の耐力壁１では、面材１０を壁構面に固定する構面部分１２と、梁表面のみに固定する補強部分１１とに区分する割れ誘発目地（溝１３）を施工することで、建物が水平力を受け柱が傾いた際は、補強部分１１に固定した多数の釘またはビス２１のせん断耐力で構面部分１２の回転を抑え、変位増加に伴い構面部分１２は回転を始めるが、補強部分１１は回転しない為、溝に亀裂が入り、面材１０が完全に分離し、最大耐力の上昇を抑える。その後構面部分１２が補強部分１１の小口に接触して構面部分１２の回転変形が抑えられる。これにより釘の抜けを防ぎ、せん断耐力を維持することができる。

そして、このような耐力壁１は、
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及び前記一対の柱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。

以下、本発明の効果を確認するために行った実施例および比較例について説明する。
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８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「木造耐力壁及びその倍率の試験・評価業務方法書」における試験体の設置方法（図４）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５に示す。
試験体の構成：柱、土台、間柱及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、柱及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）。

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１として、図８に示したような従来の耐力壁とを試験体とし試験台に設置した。なお、実施例において、割れ誘発目地の溝幅は３ｍｍとした。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。

下部の土台を固定し、上部の梁を横に押し引きして耐力を求めた。初めは押し引き（３回ずつ繰返し）の幅を小さく、徐々に幅を大きくして行き、所定の所まで行くと最後は大きく引っ張って終了する。変位（動く幅）はせん断変形角で決められており、ｒａｄ（ラジアン）で表される。柱脚固定式の場合、繰返しは１／４５０、１／３００、１／２００、１／１５０、１／１００、１／７５、１／５０ｒａｄの正負交換時に行うこととされている。その後は、繰り返しはせずに引き続け、荷重が最大荷重の８割まで低下するか、しない場合は１／１５ｒａｄに達するまで変形させて試験を終了した。

実施例の耐力壁と、比較例１，２の耐力壁について、試験結果からせん断変位とせん断力との関係を単位長さ（１Ｐ＝９１０ｍｍ）あたりの骨格曲線にモデル化したものをそれぞれ図６、図７に示す。
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７）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。

層間変形角１／１５０ｒａｄのせん断耐力を比較すると、比較例１は１２．０ｋＮ、比較例２は１２．３ｋＮであるのに対し、本発明の実施例は１５．６６ｋＮと、比較例１の１．３０倍、比較例２の１．２７倍の耐力を有することがわかる。
破壊までの比較例（図６）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。

比較例２はせん断変位が約１２５ｍｍのところで耐力壁のせん断耐力が最大となり、その後は構面材が補強部分の小口に押され面外座屈し耐力が急激に低下している。比較例２は構面部分を上下に挟むように補強材を配している為、構面材の変形が面外方向に向かって起こりやすく、面外座屈のような急激な耐力低下を起こす脆性的な破壊を起こすが、本発明の補強部分は構面部分の上部にしか配されていない為、変形が面内方向（下部）に起こりやすく、徐々に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。

このように、本発明の耐力壁では、従来の耐力壁よりも初期のせん断耐力が向上し、最大耐力を接合部の許容耐力以下に抑えることが確認された。高耐力の壁が実現されることで、短い壁の長さで大開口の間取りを演出できるようになる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば上述した説明では、面材を柱及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。

本発明による耐力壁を用いることで、壁構面の合板回転による釘抜けを抑制し、せん断耐力が向上したものとなり、木造建築物における合板張り大壁耐力壁として広く利用することができる。

１ 耐力壁
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 釘又はビス

Claims (10)

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、前記梁及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おり、
   前記溝の幅が３ｍｍ以下であることを特徴とする、耐力壁。
2. 前記面材は室外側に取り付けられる、請求項１に記載の耐力壁。
3. 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または２に記載の耐力壁。
4. 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１〜３のいずれか一項に記載の耐力壁。
5. 前記一対の柱の間に、該柱と略平行に設けられた１本又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１〜４のいずれか一項に記載の耐力壁。
6. 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、前記梁及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おり、
   前記補強部分を固定する釘またはビスの本数は、前記構面部分を前記柱に固定する釘の本数よりも多いことを特徴とする、耐力壁。
7. 前記面材は室外側に取り付けられる、請求項６に記載の耐力壁。
8. 前記溝の深さが、前記面材厚みの１／３以上である、請求項６または７に記載の耐力壁。
9. 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６〜８のいずれか一項に記載の耐力壁。
10. 前記一対の柱の間に、該柱と略平行に設けられた１本又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６〜９のいずれか一項に記載の耐力壁。

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