JP7084028B2 - 制震構造体および制震構造体の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、木造建築物に取り付けることで地震による振動を抑えることができる制震構造体およびその施工方法に関する。

木造建築物において、地震に対する耐力を高めるための種々の工夫がなされている。たとえば、特許文献１に示すのは、木製の柱および間柱に対して、取付金具を介して金属製の角パイプからなる筋交いを取り付けたものである。

特開２０１２－２２９５９２号公報

しかしながら、特許文献１の発明では、筋交いと取付金具の連結部分において、角パイプを取付金具の支持部で前後から挟み、さらにその前後からボルトおよびナットで締め付けていたので、当該部分の見込幅が厚くなっていた（特許文献１の図３（ｂ））。そのため、たとえばこの筋交いを大壁構造の柱間に取り付ける場合において、柱間に断熱パネルなどが設けてあって残りの空間の見込幅が薄い場合、当該部分が柱の見込幅内に納まらないおそれがあった。

本発明は、このような事情を鑑みたものであり、筋交材を備えるものであって、見込幅を薄くできる制震構造体を提供することを目的とする。

本発明のうち請求項１の発明は、左右の縦枠材と上下の横枠材を四周枠組みした枠体と、前記枠体の左右方向中心に設けた間柱と、前記枠体および前記間柱の後側面に取り付けた面材と、前記の左右の縦枠材の上部および下部から上下方向中央側へ向けて前記間柱まで延びる４本の筋交材と、取付具を備え、前記枠体は、木造建築物の構造材である左右の柱材および上下の横材の内周面に当接して固定されるものであって、前記面材が、前記柱材および前記横材の前後方向の略中心に位置しかつ前記枠体および前記間柱の屋外側に位置するものであり、前記筋交材は、断面コ字形の前側材と後側材を前後に重ね合わせて断面略Ｈ字形に形成したものであり、前記取付具は、前記筋交材に連結する連結部と、前記縦枠材または前記間柱に固定する固定部を備えており、前記筋交材の両端部において、前記前側材と前記後側材で前記連結部を前後から挟み、ボルトおよびナットで前記筋交材と前記取付具を連結してあって、前記ボルトの頭部と前記ナットは断面コ字形の前記前側材および前記後側材の内側に納まっており、前記の各筋交材の両端部に連結した一方の前記取付具の固定部を、前記間柱の左右面に固定してあり、他方の前記取付具の固定部を、前記縦枠材の内周面に固定してあることを特徴とする。

本発明のうち請求項２の発明は、左右の縦枠材と上下の横枠材を四周枠組みした枠体と、前記枠体の左右方向中心に設けた間柱と、前記の左右の縦枠材の上部および下部から上下方向中央側へ向けて前記間柱まで延びる４本の筋交材と、取付具を備え、前記枠体は、木造建築物の構造材である左右の柱材および上下の横材の内周面に当接して固定されるものであり、前記筋交材は、断面コ字形の前側材と後側材を前後に重ね合わせて断面略Ｈ字形に形成したものであり、前記取付具は、前記筋交材に連結する連結部と、前記縦枠材または前記間柱に固定する固定部を備えており、前記筋交材の両端部において、前記前側材と前記後側材で前記連結部を前後から挟み、ボルトおよびナットで前記筋交材と前記取付具を連結してあって、前記ボルトの頭部と前記ナットは断面コ字形の前記前側材および前記後側材の内側に納まっており、前記の各筋交材の両端部に連結した一方の前記取付具の固定部を、前記間柱の左右面に固定してあり、他方の前記取付具の固定部を、前記縦枠材の内周面にビスによって固定してあり、前記ビスは前記縦枠材を貫通して前記柱材に打ち込まれていることを特徴とする。

本発明のうち請求項３の発明は、左右の縦枠材と上下の横枠材を四周枠組みした枠体と、前記枠体の左右方向中心に設けた間柱と、断面コ字形の前側材と後側材を前後に重ね合わせて断面略Ｈ字形に形成した４本の筋交材と、前記筋交材に連結する連結部と前記縦枠材または前記間柱に固定する固定部を有する取付具を備え、前記筋交材の両端部において、前記前側材と前記後側材で前記連結部を前後から挟み、ボルトおよびナットで前記筋交材と前記取付具を連結してあって、前記ボルトの頭部と前記ナットは断面コ字形の前記前側材および前記後側材の内側に納まっている制震構造体の施工方法であって、前記の各筋交材を前記間柱の左右面の上部および下部にそれぞれ沿わせて、各筋交材の上下方向中央側の一端に連結した前記取付具の固定部を、前記間柱の左右面に固定する間柱側取付工程と、前記枠体を、木造建築物の構造材である左右の柱材および上下の横材の内周面に当接させて固定する枠体固定工程と、前記の各筋交材の他端を、前記間柱から離隔させて、他端に連結した前記取付具の固定部を、前記の左右の縦枠材の上部または下部に固定する縦枠材側取付工程を備えることを特徴とする。

本発明のうち請求項１～３の発明によれば、筋交材と取付具の連結部分において、筋交材を構成する前側材と後側材により取付具の連結部を挟んでおり、両者を連結するボルトの頭部とナットが断面コ字形の前側材および後側材の内側に納まっているので、連結部分の見込幅が筋交材の見込幅よりも厚くなることはなく、全体の見込幅を薄くできる。よって、たとえばこの制震構造体を大壁構造の柱間に取り付ける場合において、柱間に断熱パネルなどが設けてあって残りの空間の見込幅が薄い場合であっても、柱の見込幅内に納めることができる。

また、特に本発明のうち請求項３の発明によれば、筋交材を間柱に取り付ける間柱側取付工程は、予め工場で行うことが可能であり、間柱側取付工程によって間柱に４本の筋交材を取り付けた状態においては、筋交材が枠体の左右方向中心に位置する間柱に沿っており、重量が制震構造体の左右方向中心に集中しているので、搬送が容易である。

木造建築物に取り付けた制震構造体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は横断面図（Ａ－Ａ線断面図）である。 筋交材および取付具の拡大図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は横断面図（Ｂ－Ｂ線断面図）である。 筋交材の短手方向断面図である。 取付具を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 筋交材と間柱の固定部分の拡大図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は横断面図（Ｃ－Ｃ線断面図）である。 筋交材と縦枠材の固定部分の拡大図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は横断面図（Ｄ－Ｄ線断面図）である。 （ａ）～（ｄ）は、制震構造体の施工方法の説明図である。

以下、本発明の制震構造体の具体的な内容について説明する。この制震構造体は、木造建築物に設置されるものであり、より詳しくは、大壁構造の木造建築物の構造材である、左右の柱材１０１および上下の横材１０２の内周側に納めて取り付けられるものである。なお、図１（ａ）における手前側を前側、奥側を後側とする。図１（ｂ）に示すように、柱材１０１および横材１０２の内周側には、後側（屋外側）寄りの部分に断熱パネル１０３を取り付けてあり、前側（屋内側）寄りの残りの空間の見込幅が、柱材１０１および横材１０２の見込幅の略１／２となっており、この残りの空間部分に制震構造体が納められる。また、１棟の建築物に対する設置箇所や設置数量は、定まったものではなく、建築物の構造や大きさに応じて、適宜決定される。なお、建築物の１階に設置される場合には、上側の横材１０２が梁となり、下側の横材１０２が土台となる。

まず、制震構造体の全体構成について説明する。図１に示すように、この制震構造体は、左右の縦枠材１１と上下の横枠材１２を四周枠組みした枠体１と、間柱２と、面材３と、筋交材４と、取付具５を備える。間柱２は、枠体１の左右方向中心に設けてあり、枠体１および間柱２の後側面に、面材３を取り付けてある。そして、４本の筋交材４が、それぞれ左右の縦枠材１１の上部および下部から、上下方向中央側へ向けて間柱２まで延びており、各端部が、取付具５を介して、縦枠材１１または間柱２に固定されている。

続いて、制震構造体の各構成部材について説明する。枠体１は、図１に示すように、左右の縦枠材１１と上下の横枠材１２を四周枠組みしたものであって、縦枠材１１の上端面に上側の横枠材１２の下面を当接させてあり、縦枠材１１の下端面に下側の横枠材１２の上面を当接させてある。縦枠材１１と横枠材１２は、何れも木製の角材からなり、断面形状は同じであって、その見込幅は、この制震構造体を取り付ける柱材１０１の見込幅の略１／２であり、見付幅は、見込幅よりも短いものである。そして、枠体１の大きさは、この制震構造体を取り付ける左右の柱材１０１および上下の横材１０２の内周側に丁度納まるものである。すなわち、縦枠材１１の外周面が、柱材１０１の内周面に当接し、横枠材１２の外周面が、横材１０２の内周面に当接するものであり、その状態で、内周側から釘打ちして固定してある（釘は図示省略）。また、枠体１の左右方向中心に、上側の横枠材１２から下枠の横枠材１２まで延びる間柱２を設けてある。間柱２も、木製の角材からなり、その見込幅は、縦枠材１１の見込幅と同じであり、見付幅は、縦枠材１１の見付幅よりも長いが、見込幅よりは短いものである。さらに、枠体１および間柱２の後側面には、矩形の面材３を取り付けてある。面材３は、木製の合板からなり、前側から見て枠体１の外形と同じ大きさのものであり、縦枠材１１、横枠材１２および間柱２に対して、後側から釘打ちして固定してある（釘は図示省略）。

筋交材４は、図１～図３に示すように、前側材４１と後側材４２を組み合わせたものであり、前側材４１と後側材４２は、何れも鋼製で断面コ字形の形材からなる。前側材４１は、底面部４１１と、底面部４１１の短手方向両端から前側に向けて延びる側面部４１２を有し、底面部４１１と側面部４１２に囲まれた空間が、前側に向けて開口し長手方向に延びる溝部４１３となっている。また、後側材４２は、底面部４２１と、底面部４２１の短手方向両端から後側に向けて延びる側面部４２２を有し、底面部４２１と側面部４２２に囲まれた空間が、後側に向けて開口し長手方向に延びる溝部４２３となっている。前側材４１と後側材４２の底面部４１１，４２１には、長手方向両端部と中間部２箇所の計４箇所に、等間隔でボルト孔を形成してある。そして、前側材４１の底面部４１１と後側材４２の底面部４２１を対向させ、スペーサ４３を挟んで前側材４１と後側材４２を前後に重ね合わせて断面略Ｈ字形に形成してある。スペーサ４３は、円板状で中心にボルト孔を有するものであり、前側材４１と後側材４２の中間部２箇所のボルト孔の位置に設けてあって、前側材４１および後側材４２のボルト孔と、スペーサ４３のボルト孔が連通している。よって、筋交材４の両端部においては、前側材４１と後側材４２の間に隙間が形成される。そして、この２箇所のボルト孔に、前側から固定ボルト４４を挿入し、後側から固定ナット４５を螺合してあり、前側材４１と後側材４２がスペーサ４３を挟んで一体となっている。この際、固定ボルト４４の頭部は、前側材４１の溝部４１３の内側に納まり、固定ナット４５は、後側材４２の溝部４２３の内側に納まっている。また、固定ナット４５は、固定ボルト４４に螺合した状態で、後側材４２に溶接してある。なお、前側材４１と後側材４２を、スペーサ４３を挟んで重ね合わせた筋交材４の見込幅は、縦枠材１１および横枠材１２の見込幅よりも短く、見付幅は、縦枠材１１および横枠材１２の見込幅と略同じである。

取付具５は、図１、図２および図４に示すように、見付面に平行な平板状の連結部５１と、見込面に平行な平板状の当接部５３を備える。なお、本段落の説明は、図４に示す姿勢に基づく。当接部５３は、矩形であって、その略下側半分の領域に、ビス孔５２１を形成してあり、この領域が固定部５２となっている。ビス孔５２１は、上下に等間隔で３つ設けてあり、これが前後に２列並んでいる。ただし、前後においてビス孔５２１は上下にずれている。また、連結部５１は、当接部５３の上部の前後方向中央から、当接部５３に対して垂直向きに突出しており、先端部が半円形になっていて、１つのボルト孔５１１を形成してある。よって、連結部５１と固定部５２とは、上下にずれている。そして、連結部５１の厚さは、筋交材４のスペーサ４３の厚さ、すなわち、前側材４１と後側材４２の間の隙間の幅と同じである。なお、この取付具５は、２枚の略Ｐ字形の鋼板からなるもので、鋼板を折り曲げて連結部相当部を形成し、２枚の鋼板の連結部相当部を重ね合わせて溶接し、連結部５１を形成したものである。

そして、このように構成した取付具５の連結部５１を、筋交材４の両端部に連結してある。図２、図５および図６に示すように、筋交材４の両端部においては、前側材４１と後側材４２の間に隙間が形成されており、この隙間に取付具５の連結部５１を挿入することで、前側材４１と後側材４２で連結部５１を前後から挟む。そして、前側材４１および後側材４２の長手方向端部のボルト孔と、連結部５１のボルト孔５１１を連通させ、前側からボルト５４を挿入し、後側からナット５５を螺合して、筋交材４と取付具５を連結してある。この際、ボルト５４の頭部は、前側材４１の溝部４１３の内側に納まり、ナット５５は、後側材４２の溝部４２３の内側に納まっている。なお、筋交材４の両端に取り付けられる取付具５は、筋交材４の短手方向に対して相互の当接部５３（固定部５２）の位置が逆になる。

また、図１に示すように、４本の筋交材４は、それぞれ左右の縦枠材１１の上部および下部から、上下方向中央側へ向けて間柱２まで延びていて、略Ｘ字状になっており、各筋交材４の両端部に連結した取付具５のうち、一方の取付具５の当接部５３を、間柱２の左右面に当接させて、固定部５２を間柱２に固定してあり、他方の取付具５の当接部５３を、縦枠材１１の内周面に当接させて、固定部５２を縦枠材１１に固定してある。より詳しくは、図１および図５に示すように、筋交材４と間柱２との固定部分において、上側の２本の筋交材４の取付具５と、下側の２本の筋交材４の取付具５は、間柱２の上下方向中心から同じだけ離れて位置しており、両者の間隔は、間柱２の全長の略１／４であって、各取付具５の固定部５２が、連結部５１よりも上下方向中心側に位置している。また、図１および図６に示すように、筋交材４と縦枠材１１との固定部分において、上側の２本の筋交材４の取付具５は、縦枠材１１の上端よりやや下側の位置に固定してあり、下側の２本の筋交材４の取付具５は、縦枠材１１の下端よりやや上側の位置に固定してあって、各取付具５の固定部５２が、連結部５１よりも上下方向端部側に位置している。そして、各取付具５の固定部５２は、間柱２または縦枠材１１に対して、ビス孔５２１を通してビス５２２を打って固定してある。なお、間柱２において、左右の取付具５が同じ高さ位置に固定されるが、固定部５２の前後のビス孔５２１が上下にずれているので、左右の取付具５を固定するビス５２２の高さもずれ、相互に干渉することはない。

このように構成した制震構造体は、断面略Ｈ字形で剛性が高い筋交材４を、枠体１に対して略Ｘ字形に配置してあるので、枠体１（建築物）が地震動を受けた場合でも、初期変形を起こしにくい構造となっている。そして、枠体１が変形するほどの大きな荷重を受けた際には、取付具５において、固定部５２は間柱２または縦枠材１１に固定された状態のまま、連結部５１が間柱２または縦枠材１１から離隔するように当接部５３が変形することで、地震のエネルギーを吸収する。このようにして、地震による振動を抑え、建築物の損傷を防ぐことができる。

次に、図７に基づき、本発明の制震構造体の施工方法について説明する。この制震構造体は、間柱２、面材３、筋交材４および取付具５を取り付けた１つの枠体１を、１つのユニットとして、建築物に取り付けられるものである。ここでは、１つのユニットについて、縦枠材１１と横枠材１２を四周枠組みした枠体１に、間柱２と面材３が取り付けられており、また各筋交材４の両端に、取付具５がボルト５４とナット５５で連結されていることを前提として、それ以後の手順について説明する。

第１の工程は、間柱側取付工程である。間柱側取付工程は、工場にて行われる。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、各筋交材４を間柱２の左右面の上部および下部にそれぞれ沿わせて、各筋交材４の上下方向中央側の一端に連結した取付具５の固定部５２を、間柱２の左右面に当接させる。そして、各固定部５２のビス孔５２１にビス５２２を打って間柱２に固定する。各筋交材４は、一端のみが取付具５を介して間柱２に固定され、他端はどこにも固定されない状態であって、間柱２に平行な向きとなっている。一端側の取付具５の連結部５１のボルト５４およびナット５５は、仮締めして筋交材４が不意に動かないようにしておく。

第２の工程は、枠体固定工程である。枠体固定工程以降は、現場にて行われる。図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、前工程で間柱２に筋交材４が固定されたユニットを現場に搬送し、枠体１を、木造建築物の構造材である左右の柱材１０１および上下の横材１０２の内周面に当接させて固定する。枠体１の大きさは、左右の柱材１０１および上下の横材１０２の内周側に丁度納まるものであり、内周側から釘打ちして固定する（釘は図示省略）。

第３の工程は、縦枠材側取付工程である。図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、各筋交材４の他端を、間柱２から離隔させて、他端に連結した取付具５の固定部５２を、左右の縦枠材１１の上部または下部に固定する。この際、仮締めしてあった一端側の取付具５の連結部５１のボルト５４およびナット５５を緩めることで、筋交材４を、その一端を中心として回動させることが可能となる。上側および下側それぞれにおいて、左右の筋交材４を開くようにして回動させ、各筋交材４の他端側の取付具５の固定部５２を、縦枠材１１の内周面に当接させる。そして、各固定部５２のビス孔５２１にビス５２２を打って縦枠材１１に固定する。その後、各筋交材４の両端部の計８箇所において、筋交材４と取付具５を連結しているボルト５４とナット５５を本締めして、筋交材４と、間柱２および縦枠材１１が、取付具５を介して完全に固定される。以上で施工が完了する。

このような本発明の制震構造体によれば、筋交材４と取付具５の連結部分において、筋交材４を構成する前側材４１と後側材４２により取付具５の連結部５１を挟んでおり、両者を連結するボルト５４の頭部とナット５５が断面コ字形の前側材４１および後側材４２の溝部４１３，４２３の内側に納まっているので、連結部分の見込幅が筋交材４の見込幅よりも厚くなることはなく、全体の見込幅を薄くできる。よって、この制震構造体を大壁構造の柱材１０１と横材１０２の内周側に取り付ける場合において、そこに断熱パネル１０３などが設けてあって残りの空間の見込幅が薄い場合であっても、柱材１０１および横材１０２の見込幅内に納めることができる。

また、本発明の制震構造体の施工方法によれば、前記のとおり、見込幅の薄い制震構造体を施工できるものである。そして、筋交材４を間柱２に取り付ける間柱側取付工程は、予め工場で行うことが可能であり、間柱側取付工程によって間柱２に４本の筋交材４を取り付けた状態においては、筋交材４が枠体１の左右方向中心に位置する間柱２に沿っており、重量が制震構造体の左右方向中心に集中しているので、搬送が容易である。さらに、このようにして、間柱側取付工程まで完了した状態の制震構造体を建築現場に搬送し、現場で残りの工程を行えば、改めて現場で筋交材４の取付位置などを計測する必要がないので、施工が容易である。

本発明は、前記の実施形態に限定されない。たとえば、各部材の長さや太さなどは、設置対象の建築物の構造や大きさなどに応じて、適宜設定できる。また、この制震構造体は、真壁構造の建築物に取り付けることもできる。なお、本発明の制震構造体の施工方法における前記の第１～第３の工程は、前記の構成以外の制震構造体にも適用し得るものである。

１ 枠体
２ 間柱
４ 筋交材
５ 取付具
１１ 縦枠材
１２ 横枠材
４１ 前側材
４２ 後側材
５１ 連結部
５２ 固定部
５４ ボルト
５５ ナット
１０１ 柱材
１０２ 横材

Claims (3)

1. 左右の縦枠材と上下の横枠材を四周枠組みした枠体と、前記枠体の左右方向中心に設けた間柱と、前記枠体および前記間柱の後側面に取り付けた面材と、前記の左右の縦枠材の上部および下部から上下方向中央側へ向けて前記間柱まで延びる４本の筋交材と、取付具を備え、
   前記枠体は、木造建築物の構造材である左右の柱材および上下の横材の内周面に当接して固定されるものであって、前記面材が、前記柱材および前記横材の前後方向の略中心に位置しかつ前記枠体および前記間柱の屋外側に位置するものであり、
   前記筋交材は、断面コ字形の前側材と後側材を前後に重ね合わせて断面略Ｈ字形に形成したものであり、
   前記取付具は、前記筋交材に連結する連結部と、前記縦枠材または前記間柱に固定する固定部を備えており、
   前記筋交材の両端部において、前記前側材と前記後側材で前記連結部を前後から挟み、ボルトおよびナットで前記筋交材と前記取付具を連結してあって、前記ボルトの頭部と前記ナットは断面コ字形の前記前側材および前記後側材の内側に納まっており、
   前記の各筋交材の両端部に連結した一方の前記取付具の固定部を、前記間柱の左右面に固定してあり、他方の前記取付具の固定部を、前記縦枠材の内周面に固定してあることを特徴とする制震構造体。
2. 左右の縦枠材と上下の横枠材を四周枠組みした枠体と、前記枠体の左右方向中心に設けた間柱と、前記の左右の縦枠材の上部および下部から上下方向中央側へ向けて前記間柱まで延びる４本の筋交材と、取付具を備え、
   前記枠体は、木造建築物の構造材である左右の柱材および上下の横材の内周面に当接して固定されるものであり、
   前記筋交材は、断面コ字形の前側材と後側材を前後に重ね合わせて断面略Ｈ字形に形成したものであり、
   前記取付具は、前記筋交材に連結する連結部と、前記縦枠材または前記間柱に固定する固定部を備えており、
   前記筋交材の両端部において、前記前側材と前記後側材で前記連結部を前後から挟み、ボルトおよびナットで前記筋交材と前記取付具を連結してあって、前記ボルトの頭部と前記ナットは断面コ字形の前記前側材および前記後側材の内側に納まっており、
   前記の各筋交材の両端部に連結した一方の前記取付具の固定部を、前記間柱の左右面に固定してあり、他方の前記取付具の固定部を、前記縦枠材の内周面にビスによって固定してあり、前記ビスは前記縦枠材を貫通して前記柱材に打ち込まれていることを特徴とする制震構造体。
3. 左右の縦枠材と上下の横枠材を四周枠組みした枠体と、前記枠体の左右方向中心に設けた間柱と、断面コ字形の前側材と後側材を前後に重ね合わせて断面略Ｈ字形に形成した４本の筋交材と、前記筋交材に連結する連結部と前記縦枠材または前記間柱に固定する固定部を有する取付具を備え、前記筋交材の両端部において、前記前側材と前記後側材で前記連結部を前後から挟み、ボルトおよびナットで前記筋交材と前記取付具を連結してあって、前記ボルトの頭部と前記ナットは断面コ字形の前記前側材および前記後側材の内側に納まっている制震構造体の施工方法であって、
   前記の各筋交材を前記間柱の左右面の上部および下部にそれぞれ沿わせて、各筋交材の上下方向中央側の一端に連結した前記取付具の固定部を、前記間柱の左右面に固定する間柱側取付工程と、
   前記枠体を、木造建築物の構造材である左右の柱材および上下の横材の内周面に当接させて固定する枠体固定工程と、
   前記の各筋交材の他端を、前記間柱から離隔させて、他端に連結した前記取付具の固定部を、前記の左右の縦枠材の上部または下部に固定する縦枠材側取付工程を備えることを特徴とする制震構造体の施工方法。

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