JP7449254B2 - 耐震壁の構築方法 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 ２０２０年７月２０日に一般社団法人日本建築学会が発行した刊行物である「２０２０年度大会（関東）学術講演梗概集 構造ＩＩＩ」にて発表。

本発明は、柱梁架構の構面内に設ける、鋼板からなるフレームと木製の補剛材とを備える耐震壁を構築する方法に関する。

従来より、鋼板が組み合わされて複数の開口部が形成されたフレームと、この複数の開口部のうちの少なくとも１つに取り付けられた補剛材と、を備える耐震壁が知られている（特許文献１～３参照）。
特許文献１には、交差する第一斜材と第二斜材とによって複数の開口部が形成された格子と、格子の周囲を囲う枠材と、複数の開口部の少なくとも一部に配設された補剛材とを備える耐力壁が示されている。

特許文献２には、木造制振筋交が示されている。すなわち、木造筋交の木口に雌ネジラグが埋め込まれ、この雌ネジラグにはボルトがねじ込まれている。ボルトの基端部は木造筋交の木口から突き出され、このボルトには、コネクタの端板がナットで固定されている。建物の柱と梁又は土台が形成する軸組み架構面内の内隅には、接合金物が固定され、この接合金物とコネクタとは、ピンボルトにより接合されている。
特許文献３には、耐震補強構造が示されている。すなわち、既存柱の柱脚部には、耐震補強材である火打ち部が設けられており、この火打ち部および既存柱の柱脚部には、繊維シートが巻かれている。既存柱の柱脚部は、既存基礎に後施工アンカーで固着されている。

特開２０２０－１４３５０２号公報 特開２００８－１５０８９３号公報 特開２０１５－８６６８５号公報

本発明は、フレームおよび補剛材を備える耐震壁について、補剛材を開口部に容易に取り付けることができる耐震壁の構築方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、フレームおよび補剛材を備える耐震壁の構築方法として、まず、柱梁架構の構面内に、複数の開口部が形成されたフレームを構築して、このフレームを柱梁架構に固定し、次に、複数の開口部のうちの少なくとも１つに挿入穴が形成された補剛材を配置するとともに、挿入穴に接着剤を充填し、その挿入穴に構造用ビスを挿入し、接着剤を硬化させて構造用ビスを補剛材に固定することで、インパクトレンチや低速ドリルなどの締め付け工具を使用しないで、フレームに補剛材を固定できる点に着眼して、本発明に至った。
第１の発明の耐震壁の構築方法は、複数の開口部（例えば、後述の開口部２１）が形成されたフレーム（例えば、後述のフレーム２０）と、前記複数の開口部のうちの少なくとも１つを塞ぐ木製の補剛材（例えば、後述の補剛材３０）と、を備える耐震壁（例えば、後述の耐震壁１）を構築する方法であって、柱梁架構（例えば、後述の既存の柱梁架構１０）の構面内に、鋼板を組み合わせて複数の開口部が形成されたフレームを構築し、前記フレームを前記柱梁架構に接合する工程（例えば、後述のステップＳ１）と、挿入穴（例えば、後述の挿入穴３１）が形成された補剛材を用意し、前記複数の開口部のうちの少なくとも１つに前記補剛材を配置するとともに、前記挿入穴に接着剤（例えば、後述の接着剤３２）を充填する工程（例えば、後述のステップＳ２）と、先端から頭部までの外周面全面にねじ（例えば、後述のねじ５３）が刻設された固定部材（例えば、後述のビス５０）を用意し、前記開口部の外側の空間から前記鋼板の貫通孔（例えば、後述の貫通孔２５）を通して、前記固定部材を前記補剛材の挿入穴に挿入することで、前記接着剤が硬化して前記固定部材を前記補剛材に固定する工程（例えば、後述のステップＳ３）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、固定部材を補剛材の挿入穴に挿入することで、挿入穴内の接着剤が硬化して、固定部材が補剛材に固定される。よって、インパクトドライバや低速ドリルのような締め付け工具を用いることなく、固定部材を木製の補剛材の挿入穴に取り付けることができる。よって、補剛材の所定の取付け箇所の外側に狭隘な空間しか確保できない場合であっても、補剛材を所定の取付け箇所に容易に取り付けることができる。したがって、狭隘な施工スペースであっても、鋼板からなるフレームと木製の補剛材とを備える耐震壁を構築できる。
また、インパクトレンチや低速ドリルなどの締め付け工具を使用しないので、騒音の発生を抑制でき、工事中の周囲の環境を良好にできる。

第２の発明の耐震壁の構築方法は、前記開口部の外側の空間において、前記鋼板の貫通孔から前記貫通孔に対向する鋼板までの寸法（例えば、後述の寸法Ｗ）は、前記固定部材の全長（例えば、後述の全長Ｌ）よりも長く、前記固定部材の全長と締め付け工具の全長との和よりも短いことを特徴とする。

この発明によれば、開口部の外側の空間から、固定部材を鋼板の貫通孔に挿通し、さらに補剛材の挿入穴に挿入すればよい。よって、開口部の外側の空間において、鋼板の貫通孔からこの貫通孔に対向する鋼板までの寸法が、固定部材の全長と締め付け工具の全長との和よりも短い場合であっても、所定の開口部に補剛材を容易に取り付けることができる。

第３の発明の耐震壁の構築方法は、前記補剛材は、並べたひき板を繊維方向が直交するように積層して接着したものであることを特徴とする。

この発明によれば、補剛材を、並べたひき板を繊維方向が直交するように積層して接着したもの、つまりＣＬＴ（Ｃｒｏｓｓ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｔｉｍｂｅｒ）とした。このＣＬＴでは、ひき板を繊維方向が直交するように積層されているため、寸法が安定しており、取り扱い性が高い。よって、耐震壁を容易に構築できる。

第４の発明の耐震壁の構築方法は、前記固定部材は、構造用ビスであることを特徴とする。
この発明によれば、固定部材を、構造材同士を接合するための構造用ビスとしたので、補剛材をフレームに強固に固定できる。

本発明によれば、フレームおよび補剛材を備える耐震壁について、補剛材を開口部に容易に取り付けることができる耐震壁の構築方法を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る耐震壁の構築方法により構築される耐震壁の正面図である。 耐震壁の補剛材を固定するビスの配置を示す図である。 図２の耐震壁の破線Ａで囲んだ部分の拡大図である。 図２の耐震壁の破線Ａで囲んだ部分の拡大分解図である。 耐震壁を構築する手順のフローチャートである。 引き抜き強度確認試験の試験体および試験条件を示す図である。 引き抜き強度確認試験の試験体として用いるビスの仕様を示す図である。 引き抜き強度確認試験の試験状況を示す断面図である。 引き抜き強度確認試験の試験結果（引き抜き強度および初期剛性）を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る耐震壁の正面図である。 図１０の耐震壁のＢ－Ｂ断面図である。

本発明は、柱梁架構の構面内に狭隘な空間しか確保できない場合であっても構築可能な、フレームおよび補剛材を備える耐震壁の構築方法である。具体的には、フレーム間に補剛材が設置される耐震壁にあって、フレームの開口部に挿入穴が形成された補剛材を配置するとともに、その挿入穴に接着剤を充填し、その後、挿入穴に構造用ビスを挿入し、接着剤を硬化させて構造用ビスを補剛材に固定する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る耐震壁の構築方法により構築される耐震壁１の正面図である。
耐震壁１は、既存の鉄筋コンクリート造の柱梁架構１０の構面内に構築されている。柱梁架構１０は、一対の鉄筋コンクリート造の既存柱１１と、この既存柱１１同士を連結する上下一対の鉄筋コンクリート造の既存梁１２と、を備える。
耐震壁１は、鋼板を組み合わせて形成されて複数の略三角形状または略平行四辺形状の開口部２１が形成されたフレーム２０と、開口部２１に設けられた木製の略三角形状の補剛材３０と、フレーム２０と柱梁架構１０とを接合する接合部４０と、を備える。
補剛材３０は、並べたひき板を繊維方向が直交するように積層して接着したＣＬＴ（Ｃｒｏｓｓ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｔｉｍｂｅｒ）である。

フレーム２０は、矩形枠状の外周フレーム２２と、この外周フレーム２２の内側に設けられて水平に対して斜め方向に延びる斜材２３と、を備える。
外周フレーム２２および斜材２３により、略三角形状または略平行四辺形状の開口部２１が形成されている。補剛材３０は、略平行四辺形状の開口部２１の下側半分、あるいは、略三角形状の開口部２１全体を塞ぐように設けられている。

図２は、耐震壁１の補剛材３０を固定する固定部材としてのビス５０の配置を示す図である。補剛材３０は、ビス５０により斜材２３に固定されている。ビス５０のうち所定のもの（図２中破線で囲んで示す）については、狭隘な空間で取り付けを行う必要がある。
外周フレーム２２の外周面には、全周に亘って所定間隔おきにスタッドボルト２４が設けられている。既存柱１１および既存梁１２の耐震壁１に接合される部分には、所定間隔おきにあと施工アンカー１３が設けられている。
接合部４０は、セメント系結合材であるコンクリートを打設して形成されており、この接合部４０には、外周フレーム２２のスタッドボルト２４と、柱梁架構１０のあと施工アンカー１３とが、埋設されている。

図３は、図２の耐震壁１の破線で囲んだ部分の拡大図である。図４は、図２の耐震壁１の破線で囲んだ部分の拡大分解図である。なお、図３および図４は、理解を容易にするため、斜材２３が水平となるように向きを変えている。
ビス５０は、構造材同士を接合するための構造用ビスであり、例えば、シネジック株式会社製のパネリードＸである。このビス５０は、棒状のねじ部５１と、このねじ部５１の基端側に設けられてねじ部５１よりも外径が大きい頭部５２と、を備える。ねじ部５１の全部つまりねじ部５１の先端から頭部５２までの部分には、外周面全面にねじ５３が刻設されている。このビス５０の全長はＬとなっている。
斜材２３の鋼板の所定位置には、ビス５０のねじ部５１が挿通可能でかつ頭部５２が係止可能な大きさの貫通孔２５が形成されている。斜材２３の貫通孔２５からこの貫通孔２５に対向する補剛材３０または外周フレーム２２までの寸法Ｗは、ビス５０の全長Ｌよりも長く、ビス５０の全長Ｌとインパクトレンチ５４の全長Ｔとの和よりも短くなっている。
例えば、インパクトレンチの長さ寸法が１６０ｍｍ、ビスの全長が１１０ｍｍである場合には、開口部２１の外側の空間において、斜材２３の貫通孔２５からこの貫通孔２５に対向する補剛材３０または外周フレーム２２までの寸法は、１１０ｍｍよりも長く、２７０ｍｍよりも短くなっている。

また、補剛材３０の所定位置つまり貫通孔２５の直下には、ビス５０のねじ部５１の外径よりも僅かに大きな挿入穴３１が形成されている。そして、挿入穴３１には、エポキシ樹脂接着剤である接着剤３２が充填されており、この接着剤３２が充填された状態で、斜材２３の外側つまり開口部２１の外側の空間から、ビス５０のねじ部５１を斜材２３の貫通孔２５に挿通し、さらに、補剛材３０の挿入穴３１に挿入する。これにより、ビス５０の頭部５２は、斜材２３の貫通孔２５に係止される。なお、このとき、ビス５０は、挿入穴３１に挿入するのみであり、締め付けは行わない。その後、接着剤３２が硬化することにより、ビス５０を介して、補剛材３０が斜材２３に固定される。

以下、耐震壁１を構築する手順について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１では、鋼板を組み合わせて複数の開口部２１を有するフレーム２０を構築し、フレーム２０と柱梁架構１０との隙間にコンクリートを打設して接合部４０を形成し、この接合部４０を介してフレーム２０と柱梁架構１０とを接合する。
ステップＳ２では、挿入穴３１が形成された補剛材３０を用意し、所定の開口部２１に補剛材３０を配置して、この補剛材３０の挿入穴３１に接着剤３２を充填する。
ステップＳ３では、ビス５０を用意し、開口部２１の外側の空間から斜材２３を貫通して、ビス５０を補剛材３０の挿入穴３１に挿入することで、接着剤３２が硬化してビス５０を補剛材３０に固定する。

［引き抜き強度確認試験］
以下、本発明に使用可能なビスを選定するため、種々のビスを試験体として、引き抜き強度および初期剛性を確認する試験を行った。
図６は、試験体および試験条件を示す図である。図７は、試験体として用いるビスの仕様を示す図である。試験体のうち、パネリードＸは、シネジック株式会社製である。
図８は、試験状況を示す断面図である。図９は、試験結果（引き抜き強度および初期剛性）を示す図である。図６および図９に枠で囲んで示すように、ビスとしてパネリードＸ、接着剤としてエポキシ樹脂接着剤であるＥ２３０Ｇ（コニシ株式会社製）あるいは配管補強パワー６６（株式会社染めＱテクノロジィ製）を用いることで、ビスを締め付けなくても、十分な引き抜き強度および初期剛性を確保できることが判った。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ビス５０を補剛材３０の挿入穴３１に挿入することで、挿入穴３１内の接着剤３２が硬化して、ビス５０が補剛材３０に固定される。よって、インパクトドライバや低速ドリルのような締め付け工具を用いることなく、ビス５０を木製の補剛材３０の挿入穴３１に取り付けることができる。したがって、補剛材３０の所定の取付け箇所の外側に狭隘な空間しか確保できない場合であっても、補剛材３０を所定の取付け箇所に容易に取り付けることができる。
また、インパクトレンチや低速ドリルなどの締め付け工具を使用しないので、騒音の発生を抑制でき、工事中の周囲の環境を良好にできる。

（２）開口部２１の外側の空間から、ビス５０を斜材２３の貫通孔２５に挿通し、さらに補剛材３０の挿入穴３１に挿入する。よって、開口部２１の外側の空間において、斜材２３の貫通孔２５からこの貫通孔２５に対向する補剛材３０または外周フレーム２２までの寸法Ｗが、ビス５０の全長Ｌとインパクトレンチ５４の全長Ｔとの和よりも短い場合であっても、所定の開口部２１に補剛材３０を容易に取り付けることができる。
（３）補剛材３０を、並べたひき板を繊維方向が直交するように積層して接着したもの、つまりＣＬＴ（Ｃｒｏｓｓ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｔｉｍｂｅｒ）とした。このＣＬＴでは、ひき板を繊維方向が直交するように積層されているため、寸法が安定しており、取り扱い性が高い。よって、耐震壁１を容易に構築できる。
（４）ビス５０を、構造材同士を接合するための構造用ビスとしたので、補剛材３０をフレーム２０に強固に固定できる。

〔第２実施形態〕
図１０は、本発明の第２実施形態に係る耐震壁の構築方法により構築される耐震壁１Ａの正面図である。図１１は、図１０の耐震壁１ＡのＢ－Ｂ断面図である。
本実施形態では、耐震壁１Ａが既存の鉄骨造の柱梁架構１０Ａの構面内に構築されている点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、既存の柱梁架構１０Ａは、一対の既存の鉄骨柱１１Ａと、この鉄骨柱１１Ａ同士を連結する上下一対の既存の鉄骨梁１２Ａと、を備える。
外周フレーム２２の外周面には、全周に亘って板状のフレーム側接合プレート６０が設けられている。一方、柱梁架構１０Ａを構成する鉄骨柱１１Ａおよび鉄骨梁１２Ａの耐震壁１Ａに接合される部分には、外周フレーム２２のフレーム側接合プレート６０に対向して、板状の躯体側接合プレート６１が設けられている。
外周フレーム２２のフレーム側接合プレート６０と、柱梁架構１０Ａの躯体側接合プレート６１とを、一対のプレート６２で挟み込んで、ボルト６３およびナット６４で締結することにより、耐震壁１Ａが既存の鉄骨造の柱梁架構１０Ａに固定されている。
本実施形態によれば、上述の（１）～（４）と同様の効果がある。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上述の実施形態では、耐震壁１、１Ａを、既存の柱梁架構１０、１０Ａの構面内に構築したが、これに限らず、新設の柱梁架構の構面内に構築してもよい。
また、上述の各実施形態では、所定の開口部２１に補剛材３０を配置した後、この補剛材３０の挿入穴３１に接着剤３２を充填したが、これに限らず、補剛材３０の挿入穴３１に接着剤３２を充填しておき、この状態で、この補剛材３０を所定の開口部２１に配置してもよい。

１、１Ａ…耐震壁 １０、１０Ａ…既存の柱梁架構 １１…既存柱 １１Ａ…鉄骨柱
１２…既存梁 １２Ａ…鉄骨梁 １３…あと施工アンカー
２０…フレーム ２１…開口部 ２２…外周フレーム
２３…斜材 ２４…スタッドボルト ２５…貫通孔
３０…補剛材 ３１…挿入穴 ３２…接着剤 ４０…接合部
５０…ビス（固定部材） ５１…ねじ部 ５２…頭部 ５３…ねじ
５４…インパクトレンチ
６０…フレーム側接合プレート ６１…躯体側接合プレート
６２…プレート ６３…ボルト ６４…ナット

Claims (4)

1. 複数の開口部が形成されたフレームと、前記複数の開口部のうちの少なくとも１つに設けられた木製の補剛材と、を備える耐震壁の構築方法であって、
   柱梁架構の構面内に、鋼板を組み合わせて複数の開口部が形成されたフレームを構築し、前記フレームを前記柱梁架構に接合する工程と、
   挿入穴が形成された補剛材を用意し、前記複数の開口部のうちの少なくとも１つに前記補剛材を配置するとともに、前記挿入穴に接着剤を充填する工程と、
   先端から頭部までの外周面全面にねじが刻設された固定部材を用意し、前記開口部の外側の空間から前記鋼板の貫通孔を通して、前記固定部材を前記補剛材の挿入穴に挿入することで、前記接着剤が硬化して前記固定部材を前記補剛材に固定する工程と、を備えることを特徴とする耐震壁の構築方法。
2. 前記開口部の外側の空間において、前記鋼板の貫通孔から前記貫通孔に対向する鋼板までの寸法は、前記固定部材の全長よりも長く、前記固定部材の全長と締め付け工具の全長との和よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の耐震壁の構築方法。
3. 前記補剛材は、並べたひき板を繊維方向が直交するように積層して接着したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の耐震壁の構築方法。
4. 前記固定部材は、構造用ビスであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の耐震壁の構築方法。

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