JP3219953U - 建物補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間に亘って強度を保持できる建物補強構造を少ない施工手間と施工時間で提供する。【解決手段】縦方向に延在する複数の縦弦材１１と、縦弦材間に架け渡される複数の斜材１２とを備える金属製の柱構造体１０を、木造建築物の壁内に設置して柱として使用した建物補強構造１であって、柱構造体１０とその上方に位置する梁部材３とが、縦弦材の上端に設けられた頂部水平板１９に直交し梁部材の側面に当接する接続プレート３０を介して接続されている。接続プレートは、梁部材の外側と内側の両方にそれぞれ設けられ、二枚の接続プレートおよび梁部材に長尺ボルト２２を挿通させてナットで締め付けることで、梁部材を挟持している。【選択図】図２

Description

本考案は、建物補強構造に関する。

従来、木造の建築物における壁の補強構造としては、柱や梁に構造用合板を固定する構造（例えば特許文献１参照）や、柱や梁の外側に鋼製筋交いフレームを固定する構造（例えば特許文献２参照）などがあった。その他の補強構造としては、トラス状の柱構造体を、木造建築物の壁内に設置して柱として使用した構造（例えば特許文献３参照）があった。柱構造体は、本考案者が考案したものであって、縦方向に延在する複数の縦弦材と、これら縦弦材間に架け渡される複数の斜材とを備えてなる金属製の構造体である。

特開２０１１−２２６１６６号公報 特許第３３４３６４７号公報 特開２０１５−４５１９０号公報

特許文献１，２のような補強構造では、構造用合板や鋼製筋交いフレームなどの補強部材は、木製の柱や梁の表面に固定されているので、柱や梁から外れ易い。さらに、補強部材は、釘やラグスクリューなどの固定治具によって木製の柱や梁の表面に固定されているので、完成から長年経過すると、柱や梁の材木が乾いた状態となり、材木と固定治具との摩擦力が極度に低下する場合がある。このような状態で大地震が発生すると固定部材が材木から外れ易くなり、耐力壁としての強度を喪失してしまう虞があるという問題があった。

特許文献３の補強構造では、柱構造体の上部と梁との取合いは、以下のような構成である。木製梁を切断して木製梁間に隙間を形成し、この隙間に柱構造体の上端部設けられた金属製の連結梁を挿入して、連結梁と木製梁とを長尺ボルトとナットで連結していた。このように木製梁を切断して柱構造体を固定しているので、施工に多くの手間と時間を要する問題があった。

そこで、本考案は、前記の問題を解決するためになされたものであり、長期間に亘って強度を保持できる建物補強構造を少ない施工手間と施工時間で提供することを課題とする。

前記課題を解決するための本考案は、縦方向に延在する複数の縦弦材と、これら縦弦材間に架け渡される複数の斜材とを備えてなる金属製の柱構造体を、木造建築物の壁内に設置して柱として使用した建物補強構造である。前記柱構造体とその上方に位置する梁部材とが、前記縦弦材の上端に設けられた頂部水平板に直交し前記梁部材の側面に当接する接続プレートを介して接続されていることを特徴とする。

このような構成によれば、梁部材を切断せずに、梁部材の側面に当接する接続プレートを介して柱構造体を建物の構造体に固定しているので、施工手間と施工時間の軽減を達成できる。接続プレートをボルトとナットで梁部材に固定することで、長時間に亘って強度を保持することができる。

本考案の建物補強構造においては、前記接続プレートは、前記梁部材の外側と内側の両方にそれぞれ設けられており、二枚の前記接続プレートおよび前記梁部材に長尺ボルトを挿通させてナットで締め付けることで、前記接続プレートで前記梁部材を挟持しているものが好ましい。このような構成によれば、柱構造体と梁部材との固定強度を高めることができる。

また、本考案の建物補強構造においては、前記柱構造体が複数階に設けられており、前記接続プレートは、前記梁部材の外側と内側の両方にそれぞれ設けられている。下階の前記柱構造体の上端に設けられた前記頂部水平板と、上階の前記柱構造体の下端に設けられた底部水平板と、二枚の前記接続プレートとで、前記梁部材を囲繞しているものが好ましい。このような構成によれば、上階の柱構造体と下階の柱構造体とを連結できるとともに、梁部材も固定できるので、建物の補強強度を高めることができる。

本考案に係る建物補強構造によれば、長期間に亘って建物の強度を保持できるとともに、施工手間と施工時間とを軽減することができる。

本考案の第一実施形態に係る建物補強構造を示した斜視図である。 本考案の第一実施形態に係る建物補強構造を示した側面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 縦弦材と斜材との取合いを示した側面図である。 縦弦材の下端部と斜材との取合いを示した側面図である。 斜材とガセットプレートを示した分解斜視図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 本考案の第二実施形態に係る建物補強構造を示した断面図である。

本考案の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る建物補強構造１は、木造建築物の壁部を補強する構造であって、壁２内に金属製の柱構造体１０を設けてなる。柱構造体１０は、縦方向に延在する一対の縦弦材１１と、これら縦弦材間に架け渡される複数の斜材１２と水平材１３とを備えてなり、壁２内の柱として使用されている。柱構造体１０の上端は、梁部材３に連結され、柱構造体１０の下端は、基礎４に連結されている。本実施形態では、柱構造体１０は、壁２内で所定間隔（たとえば、柱構造体１０の芯で略３６００ｍｍピッチ）をあけて配置されている。なお、柱構造体１０の配置間隔は、一例であって、建築物に応じて適宜設定されるものである。

図２乃至図４に示すように、縦弦材１１は、Ｈ形鋼にて構成されている。なお、縦弦材の構成は、Ｈ形鋼に限定されるものではなく、例えば、一対のリップみぞ型鋼の背面同士を接合して断面Ｈ形状としてもよいし、鋼管等にて構成して断面円形状としてもよい。縦弦材１１は、垂直に配置され、一対の縦弦材１１，１１は、互いに平行に配置されている（図２参照）。縦弦材１１は、Ｈ形鋼のウェブ１１ａが壁２の長手方向に沿うように配置されており、一方のフランジ１１ｂが隣り合う縦弦材１１に対向するように配置されている（図３および図４参照）。縦弦材１１の下端には、基礎４に連結するためのベースプレート状の底部水平板１８が溶接されている。なお、基礎４と縦弦材１１との連結構造は後記する。縦弦材１１の上端には、梁部材３に連結するための頂部水平板１９が溶接されている。なお、梁部材３と縦弦材１１との連結構造は後記する。

図２に示すように、斜材１２および水平材１３は、縦弦材１１，１１を連結する連結材である。水平材１３は、縦弦材１１の上端部および下端部にそれぞれ配置されており、水平方向に延在している。斜材１２は、上下の水平材１３，１３間に配置されており、水平材１３，１３と同じ構面に配置されている。斜材１２および水平材１３は、ともに鋼製の丸型パイプにて構成されている。斜材１２の傾斜角度は、本実施形態では、４５°となっている。なお、斜材１２の傾斜角度は、柱構造体１０の高さ寸法や縦弦材１１，１１間の離間寸法に応じて適宜決定されるものであるが、４５°が最も好ましい。

図２、図５および図６に示すように、互いに対向するフランジ１１ｂには、斜材１２を接合するためのガセットプレート１５が溶接されている。ガセットプレート１５は、複数設けられており、斜材１２の取付位置にそれぞれ設けられている。複数のガセットプレート１５のうち、下端に配置されるガセットプレート１５には、最下に位置する斜材１２の下端部と、下側の水平材１３の一端部（図２中、左側）の外周面が接合される（図２および図６参照）。水平材１３の一端は、一方の縦弦材（図２中、左側）１１のフランジ１１ｂに溶接されている。水平材１３の他端（図２中、右側）は、他方の縦弦材１１のフランジ１１ｂのみに直接溶接されている。複数のガセットプレート１５のうち、上端に配置されるガセットプレート１５には、最上に位置する斜材１２の上端部と、上側の水平材１３の他端部（図２中、右側）の外周面が接合される（図２および図６参照）。水平材１３の他端は、他方の縦弦材（図２中、右側）１１のフランジ１１ｂに溶接されている。水平材１３の一端は、一方の縦弦材（図２中、左側）１１のフランジ１１ｂに直接溶接されている。

上端と下端のガセットプレート１５，１５以外の中間部に設けられるガセットプレート１５には、二本の斜材１２が接合される。ガセットプレート１５は、縦弦材１１の長手方向に沿うとともに、外周面の法線方向に延出している。ガセットプレート１５は、矩形形状を呈しており、取り付けられる斜材１２および水平材１３を接合可能な高さ寸法（縦長さ）と突出寸法（横長さ）を有している。

図７に示すように、斜材１２および水平材１３の両端部には、スリット１６が形成されている（図７では、斜材１２の一端部のみ図示）。スリット１６は、ガセットプレート１５が挿通される部分であって、ガセットプレート１５が挿通可能な幅寸法（ガセットプレート１５の厚さ寸法より若干大きい寸法）を有している。スリット１６は、丸型パイプの端部の外周縁部で、互いに対向する二箇所に形成されている。スリット１６は、斜材１２および水平材１３をガセットプレート１５に取り付けた状態で、外周縁部の上側と下側に位置する。斜材１２および水平材１３は、スリット１６，１６にガセットプレート１５を挿通させて、スリット１６の内周面とガセットプレート１５の表面とが付き合わされた部分を溶接することで、ガセットプレート１５に接合されている。溶接は、スリット１６の内周面の全周に渡って施されている。

図１、図２および図８に示すように、柱構造体１０と梁部材３との接続部分には、接続プレート３０が設けられている。接続プレート３０は、鉄板にて構成されており、頂部水平板１９に直交している。頂部水平板１９は、梁部材３と同等の幅寸法を備えており、梁部材３の底面に当接している（図８参照）。頂部水平板１９は、ボルト挿通孔１９ａを備えており、梁部材３を上下方向に貫通する長尺ボルト２０が挿通される。長尺ボルト２０の先端部は、梁部材３の上面から上方に突出しており、長尺ボルト２０の先端部には、ナット２１が螺合されている。

接続プレート３０は、梁部材３の側面に当接しており、接続プレート３０の下端部は、頂部水平板１９の側面に溶接されている。接続プレート３０は、梁部材３の外側と内側の両側方にそれぞれ設けられている。接続プレート３０には、ボルト挿通孔３１（図８参照）が複数形成されている。ボルト挿通孔３１は、側面視で、左右二列で上下に三つずつ配列されている。ボルト挿通孔３１には、梁部材３を水平方向に貫通する長尺ボルト２２が挿通される。ボルト挿通孔３１は、長尺ボルト２２が長尺ボルト２０に干渉しないように配置されている。ボルト挿通孔３１の個数および位置は、梁部材３の寸法や柱構造体１０の強度に応じて適宜設定される。

長尺ボルト２２は、外側から内側に向かって、外側の接続プレート３０、梁部材３、内側の接続プレート３０の順に挿通される。長尺ボルト２２の先端部は、内側の接続プレート３０の側面から内側に突出しており、長尺ボルト２２の先端部には、ナット２３が螺合されている。このナット２３の締付けによって、二枚の接続プレート３０，３０が梁部材３を挟持することとなる。

図１および図２に示すように、柱構造体１０と基礎４との接続部分は、土台５が切り欠かれており、柱構造体１０が基礎４の立上り部６に直接載置されている。具体的には、底部水平板１８は、立上り部６の上端面に当接している。底部水平板１８には、ボルト挿通孔（図示せず）が形成されており、基礎４に埋設されたアンカーボルト２４が挿通する。アンカーボルト２４の上端部は、底部水平板１８から上方に突出しており、その上端部にナット２５を螺合することで、柱構造体１０が基礎４に固定されている。なお、立上り部６の高さ調整が必要な場合は、調整モルタルを介して柱構造体１０を設置する。

以上のような構成の建物補強構造１によれば、強度が大きいトラス状の金属製の柱構造体１０が、木造建築物の構造材の一部として壁２内に一体化されることとなるので、完成から長年経過した後に地震が発生したとしても柱構造体１０が木製構造材から外れ難く、柱構造体１０自体の強度も大きいので、長期間に亘って耐力壁としての強度を保持できる。

特に本実施形態では、従来切断していた梁部材３を切断せずに、梁部材３の側面に当接する接続プレート３０を介して、柱構造体１０を梁部材３に固定しているので、施工手間と施工時間の軽減を達成できる。

接続プレート３０を長尺ボルト２２とナット２３で梁部材３に固定しているので、柱構造体１０と梁部材３との固定強度を高めることができる。さらに、二枚の接続プレート３０，３０で梁部材３を挟持しているので、柱構造体１０と梁部材３との固定強度をより一層高めることができる。また、頂部水平板１９を、長尺ボルト２０を介して梁部材３に固定しているので、柱構造体１０と梁部材３との固定強度をさらに高めることができる。

さらに、接続プレート３０が梁部材３の側面に当接して複数の長尺ボルト２２およびナット２３で固定しているので、柱構造体１０から作用する応力を分散させつつ梁部材３に伝達することができる。

さらに、斜材１２および水平材１３が丸型パイプにて構成されているので、角パイプやＨ型鋼などのように応力が局所的に作用せず、また外周面のどの方向から応力が作用しても剛性が一定であるので、板厚が必要以上に厚くなる部分がない。したがって、斜材１２および水平材１３を必要最小限の板厚にすることができ、柱構造体１０の軽量化と高剛性化を同時に図れる。

また、斜材１２の端部には、スリット１６が形成され、縦弦材１１に取り付けられたガセットプレート１５をスリット１６に挿入して溶接するようにしたことで、溶接長を確保することができる。これによって、斜材１２と縦弦材１１との固定強度を高めることができる。

次に、本考案の第二実施形態について図９を参照して詳細に説明する。図９に示すように、第二実施形態に係る建物補強構造は、複数の階層（例えば一階と二階）に亘って柱構造体１１０，１０が設けられており、上下の柱構造体１１０，１０が一体化されている。具体的には、梁部材３との接合部分において、上下の柱構造体１１０，１０が接続プレート３０を介して連結されている。

下階の柱構造体１０と接続プレート３０との取合いは、図９に示した第一実施形態と同様に、頂部水平板１９の側面に接続プレート３０の下端部が溶接されている。接続プレート３０の上端部は、梁部材３の上端より上方に突出しており、上階の柱構造体１１０の縦弦材１１１の下端部に設けられた底部水平板１１８の側面に溶接されている。接続プレート３０は、梁部材３の外側と内側の両側方にそれぞれ設けられている。長尺ボルト２２が、外側から内側に向かって、外側の接続プレート３０、梁部材３、内側の接続プレート３０の順に挿通されている。長尺ボルト２２の先端部は、内側の接続プレート３０の側面から内側に突出しており、長尺ボルト２２の先端部には、ナット２３が螺合されている。このナット２３の締付けによって、二枚の接続プレート３０，３０が梁部材３を挟持している。また、上階の柱構造体１１０の底部水平板１１８と下階の頂部水平板１９は、一対の接続プレート３０，３０とで筒形に接続され、梁部材３を囲っているので、上下の柱構造体１１０，１０と梁部材３との固定強度が大きくなる。さらに、上下の一対の柱構造体１１０，１０は、接続プレート３０，３０を介して接続されている。

上階の柱構造体１１０の底部水平板１１８は、梁部材３と同等の幅寸法を備えており、梁部材３の上面に載置されている。底部水平板１１８は、ボルト挿通孔１１８ａを備えており、梁部材３を上下方向に貫通する長尺ボルト２０が挿通される。長尺ボルト２０の先端部は、ボルト挿通孔１１８ａの上面から上方に突出しており、長尺ボルト２０の先端部には、ナット２１が螺合されている。このナット２１の締付けによって、底部水平板１１８と頂部水平板１９とで梁部材３を挟持するとともに、上下の柱構造体１１０，１０が接続される。

以上のような構成の建物補強構造によれば、上下の柱構造体１１０，１０を一体化できるので、柱構造体１０の幅を備えた大きな通し柱とすることができるので、壁２の耐力をより一層大きくすることができるとともに、建物全体の剛性を大きくすることができる。特に、本実施形態では、接続プレート３０，３０と長尺ボルト２０，２０の両方によって、上下の柱構造体１１０，１０が接続されているので、柱構造体１１０，１０を強固に連結できる。

以上、本考案を実施するための形態について説明したが、本考案は前記実施の形態に限定されず、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記実施形態では、接続プレート３０は、頂部水平板１９に溶接しているが、これに限定されるものではない。接続プレート３０と頂部水平板１９とを、予め一体形成して、断面Ｌ字形状や断面門型形状にしてもよい。

また、前記実施形態では、斜材１２を鋼製の丸型パイプにて構成しているが、これに限定されるものではなく、必要な剛性を有していれば、例えばＨ形鋼やアングル材などの他の形状の形鋼にて構成してもよい。

また、前記実施形態では、柱構造体１０の下端部は、基礎４の立上り部６に載置しているが、これに限定されるものではない。土台５を切り欠かずに、柱構造体１０の下端部を土台５の上に直接載置するようにしてもよい。このような構成によれば、土台５を加工する手間が省略される。

１ 建物補強構造
３ 梁部材
１０ 柱構造体
１１ 縦弦材
１２ 斜材
１３ 水平材
１８ 底部水平板
１９ 頂部水平板
３０ 接続プレート

Claims (3)

1. 縦方向に延在する複数の縦弦材と、これら縦弦材間に架け渡される複数の斜材とを備えてなる金属製の柱構造体を、木造建築物の壁内に設置して柱として使用した建物補強構造であって、
   前記柱構造体とその上方に位置する梁部材とが、前記縦弦材の上端に設けられた頂部水平板に直交し前記梁部材の側面に当接する接続プレートを介して接続されている
   ことを特徴とする建物補強構造。
2. 前記接続プレートは、前記梁部材の外側と内側の両方にそれぞれ設けられており、
   二枚の前記接続プレートおよび前記梁部材に長尺ボルトを挿通させてナットで締め付けることで、前記接続プレートで前記梁部材を挟持している
   ことを特徴とする請求項１に記載の建物補強構造。
3. 前記柱構造体が複数階に設けられており、
   前記接続プレートは、前記梁部材の外側と内側の両方にそれぞれ設けられており、
   下階の前記柱構造体の上端に設けられた前記頂部水平板と、上階の前記柱構造体の下端に設けられた底部水平板と、二枚の前記接続プレートとで、前記梁部材を囲繞している
   ことを特徴とする請求項１に記載の建物補強構造。

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