JP3559261B2 - 木造建築物の水平耐力補強支柱の基礎締結構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既築の木造建築物の変形剛性を増強して、構造水平耐力を向上させる補強構造に関わるものであり、特に、既存の軸組木造建築物において、建物の補強箇所の外壁を大きく壊すことなく、建物の外部と内部より補強材を容易に取付可能とした木造建築物の水平耐力補強支柱の基礎締結技術に関するものである。
なお、本発明の説明で、屋内と屋外の区別は、家の外壁を境界として、その内側を屋内、その外側を屋外とする。
【０００２】
【従来の技術】
「軸組木造建築物の地震被害が接合部の強度に大きく左右される」という見解が、多くの木造建築研究者の一致した意見であり、接合部の最も信頼性の高い強度向上の手段として、通称「Ｚマーク表示金物」と呼ばれる（財）日本住宅・木材技術センターが、１９７８年に定めた「軸組工法用金物規格」で規定された金物や、それに類似の火打ち金物や、筋交いプレート、山形プレート、かどプレート等の種々の金物が提供され、また、土台と柱に取り付けるホールダウン金物が提供されていることは良く知られている。
【０００３】
また、特開平８−３０２８３４号公報や特開平８−３３８０７０号公報や特開平１０−１３１２９５号公報のように改良された補強金具が提案されている。
しかし、木造の在来の軸組工法による既存の多くの家屋において、前述の補強金具の取付が不十分であったり、垂直構面の剛性を増すための筋交いが、形状寸法の厚い部材は望めず、壁量率の不足している建築物が多いばかりでなく、配置も不適切になりがちであり、これらの課題を解決するために、本発明者がした特願２００１−０２８７６３号（以下、先行技術１）が既に提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の問題を解決する既存の木造建築物の補強構造として、先行技術１が提案されているが、屋外補強支柱の基礎部に生じるモーメントの積極的な減少策が考慮されていない問題がある。
もちろん、十分な基礎工事を行い、門型ラーメンの支柱支持を固定支持とすることが、最も水平耐力を大きくし、補強としては理想的であるが、金額的にもスペース的にも困難であることが多い。
門型ラーメン構造においては、基礎部にモーメントを生じない支持法（柱の基礎部の回転を拘束しない支持−以後「単純支持」と称す）としても水平耐力を生じさせ得る。つまり、門型ラーメン構造で屋外補強支柱を単純支持する構造を積極的に取り入れれば、水平耐力を持ちながら、基礎にモーメントを負担させない構造とできるが、先行技術１では屋外補強支柱の基礎締結部を回転支持構造としていないので、基礎部へのモーメント負担が生じるという問題が残る。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、既築の軸組木造建築物において、屋外補強支柱を用いて補強し、当該屋外補強支柱に上架されている梁に補強の金物を取り付けて、柱−梁からなる門型構造にて家屋における水平耐力を向上させる場合において、屋外補強支柱の基礎部への締結を単純支持として、基礎へのモーメント発生を低減することを可能にし、建物を地震力から守ることができるようにした木造建築物の水平耐力補強支柱の基礎締結構造を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の木造建築物の水平耐力補強支柱の基礎締結構造（請求項１）は、
骨組構造の木造建築において、屋外に水平耐力補強支柱としての屋外補強支柱を設け、該屋外補強支柱と屋内梁を締結して、骨組みとしてこれらの柱と梁で半門型構造又は門型構造を形成した補強構造とし、前記屋外補強支柱の基礎部への締結を回転自在な接合とした構成とした。
【０００７】
又、本発明の木造建築物の水平耐力補強支柱の基礎締結構造（請求項２）は、
骨組構造の木造建築において、妻壁両端部の屋外に外壁に沿って水平耐力補強支柱としての屋外補強支柱を設けると共に、この屋外補強支柱に上架するように屋外梁を設け、前記屋外補強支柱と屋外梁とを接合して、骨組みとして屋外補強支柱と屋外梁とで門型構造を形成した補強構造とし、前記屋外補強支柱の基礎部への締結を回転自在な接合とした構成とした。
【０００８】
又、前記請求項１又は２記載の木造建築物の水平耐力補強支柱の基礎締結構造において、１本の屋外補強支柱に対して、複数の基礎締結具を用いて、屋外補強支柱と基礎とを締結するようにした態様（請求項３）がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下説明を容易にするために、図を用いて実施例を示す。
図１は水平耐力補強支柱としての屋外補強支柱の基礎締結構造の代表例を示す断面図、図２〜図５は骨組みとしての屋外補強支柱と梁で門型構造を形成した補強構造の例を示す図、図６は構造力学モデル例を示す図である。
【００１０】
図２は、二階建ての家屋において、左半分に補強構造を適用し、右半分は補強構造を適用しない状態の骨組み例を示す模式正面図である。
図２において地震等による水平力は図の左右方向に生じるが、例えば１階１Ｆの水平耐力を検討すると、力学モデルとしては図６のようになり、２階以上の慣性力が図６の重心相当位置Ｇにかかると考えて良く、図６に示す点線の如き変形を生じる。
この時の水平変位が小さいほど水平耐力が高いといえる。この水平耐力を高める良い方法は、図６の点ａと点ｄ及び点ｂと点ｃを結ぶ部材（筋交い）を入れ、その接合部を金具（補強材）等でしっかり締結したり、この面に構造合板などを貼って耐力壁を作ることである。既築の家でこういう改造を行うのは内部の通路（開口部）やコストの面で困難なことが多い。
【００１１】
次の方法としては、図６の点ａと点ｂのモーメント剛性を高める（金属製の締結具を取り付ける）方法があるが、図６の点ａと点ｂは、図２の２階床Ｆ２と１階天井Ｔ１間の隙間であって、俗に中天４と称する部分で、人が入る程の隙間がないことが多く、金具の取付け施工ができないことが少なくない。
【００１２】
そこで補強構造として、屋外に補強のための屋外補強支柱１（図２の右半分については図示省略している）を屋内に既設された屋内柱２の位置に相対して外壁２２に沿って建て、この屋外補強支柱１を、既存の屋内柱２に締結具３（コーチスクリューやネジなど）で締結し、かつ土台２０、胴縁２１ａ、軒桁２１ｂに対しても締結具３で締結し、同時に基礎８に対しても締結具３ａで締結して、屋内柱２の曲げ剛性を高めると共に、人が入ることが中天４よりはるかに容易な、上天５（図６の点ｅや点ｆ）に、屋内柱２に上架されている屋内梁としての上天梁７と屋内柱２との接合部（仕口部）を補強材６で補強することで、中天４に生じる水平力を、屋外補強支柱１で補強された屋内柱２と上天梁７とで構成する門型で受けるようにしたものである。
この場合、左右の屋外補強支柱１，１と上天梁７とで門型構成となる補強が最も好ましいが、屋外補強支柱１が片方にしか立たないような場所では、一方の屋外補強支柱１と上天梁７とで半門型構成にしても有効であることはいうまでもない。
【００１３】
尚、図６のＧ点に１００ｋｇの水平力を負荷させた計算結果として、中天梁４０に補強金具（図示せず）を取り付けた場合の水平変位が４．４ｃｍであったのに対し、この補強構造では、基礎締結部（図のｃ点及びｄ点）を単純支持としても水平変位が２．０ｃｍと、約２倍を上回る水平剛性を得ることができた。
【００１４】
上天梁７を補強する補強材６としては、長い金属トラス材を用いるのが好ましい。上天梁７に曲げ耐力が集中するので、梁の剛性と耐力の増強を目的とした補強が重要である。このためにはトラス部材として、図２に示すように、上天梁７の垂直構面の三角形を形作る補強材６を取り付けるのが最も合理的な補強法であり効率がよい。
また、屋外補強支柱１と屋内柱２との締結は外壁２２を締結具３が貫通するので、雨に対するシーリングを行う必要がある。
【００１５】
次に、図３は、二階建ての家屋における補強構造の例を示す模式斜視図である。
この補強構造は、木造建築の骨組構造において、屋内に既設された屋内柱２に相対しない位置、即ち、屋内柱２からズレた位置に外壁に沿って屋外補強支柱１，１を対となるように設け、この屋外補強支柱１，１と既存屋内梁（既存上天梁７ａ）との接合部（仕口部）を補強材６ａで補強し、骨組みとして屋外補強支柱１，１と既存上天梁７ａで門型構造を形成したものになっている。この場合も屋外補強支柱１は、土台２０、胴縁２１ａ、軒桁２１ｂに締結具３で締結され、同時に基礎８に対して基礎締結具３ａで締結されている。
又、この図３の例で示すように、もともと屋内柱２に上架されている上天梁７と屋内柱２との接合部についても補強材６で補強するのが好ましい。
【００１６】
次に、図４は、二階建ての家屋における補強構造の例を示す模式斜視図である。
この補強構造は、木造建築の骨組構造において、屋内に既設された屋内柱２に相対しない位置、即ち、屋内柱２からズレた位置に外壁に沿って屋外補強支柱１，１を対となるように設け、この屋外補強支柱１，１に上架するように新たに新規屋内梁（新規上天梁７ｂ）を設け、この屋外補強支柱１，１と新規上天梁７ｂとの接合部（仕口部）を補強材６ｂで補強し、骨組みとして屋外補強支柱１，１と新規上天梁７ｂで門型構造を形成したものになっている。尚、屋外補強支柱１は、土台２０、胴縁２１ａ、軒桁２１ｂに締結具３で締結され、同時に基礎８に対して基礎締結具３ａで締結されている。
【００１７】
次に、図５は、二階建ての家屋における補強構造の例を示す模式斜視図である。
この補強構造は、木造建築の骨組構造において、妻壁８０の両端部の屋外に外壁に沿って屋外補強支柱１，１を設けると共に、この屋外補強支柱１，１に上架するように屋外梁７ｃを設け、この屋外梁７ｃと前記屋外補強支柱１，１とを接合すると共に、その接合部（仕口部）を補強材６ｃで補強し、骨組みとして屋外補強支柱１，１と屋外梁７ｃとで門型構造を形成したものになっている。
この場合、屋外補強支柱１，１間の下側部分（高さ方向途中）にも中間屋外梁７ｄを設けて、水平耐力を更に強固にしている。又、図示省略したが、屋外補強支柱１は、土台、胴縁等に締結具で締結され、同時に基礎に対して締結具で締結されている。
【００１８】
尚、前記図１〜図５で示した各補強構造を組み合わせた補強構造にすることができるのは勿論である。
【００１９】
又、図５により屋外補強支柱１が並ぶ方向面の水平耐力の補強構造を説明する。
図５では、屋外補強支柱１が並ぶ方向面の水平耐力の補強もなされており、この場合、隣り合う屋外補強支柱１，１同士を補強材でたすき状に繋ぐことで、屋外補強支柱１が並ぶ方向面（矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向）の水平剛性を持たせるようにしている。
この場合、屋外補強支柱１，１が複数本並んだ方向の補強となり、補強材としての筋交い金具９ａ及び水平金具９ｂで三角形を形作るように締結することが重要で、好ましくはたすき掛けに繋ぐと最も好ましい。尚、水平金具９ｂについては、必ずしも必要でないが、三角形を形作る上で水平金具９ｂを設けるのが好ましい。
この金具９ａ，９ｂを用いた補強により、垂直構面の剛性、つまり、耐力壁としての剛性が増すので、地震などの水平力に対する強度を増すことが可能である。
又、この屋外補強支柱１が並ぶ方向面の補強構造を図２〜図５の補強構造に適用できるのは勿論である。
【００２０】
そして、前記屋外補強支柱１の基礎８に対する締結構造は、単純支持によってなされており、その代表例を図１に示す。
この締結構造は、基礎部まで伸ばした屋外補強支柱１に孔１５をあけ、この部分に基礎締結具３ａの引っかけ部３５を引っかけ、反対側を基礎ボルト３６で基礎８に締結する。この構成により、引っかけ部３５は、屋外補強支柱１の引き抜き力は伝達するが、モーメントは伝達しない接合となり、いわゆる補強支柱の単純支持が行える。
なお、屋外補強支柱１の孔１５に基礎締結具３ａの引っかけ部３５を通した後に、外れ防止のため、孔１５の上部隙間に止め栓を取り付けることも、確実な基礎締結を行う上で有効である。
【００２１】
図７は、基礎締結構造の他例を示す正面図で、この図示例では基礎締結具３ａを２個使用している。この基礎締結具３ａの個数については、これが制限されるものではないし、また、屋外補強支柱１側に設けた孔１５も複数として、個々の孔１５に基礎締結具３ａを取り付けてもよい。
【００２２】
図８は、基礎締結構造の他例を示す正面図で、この図示例では、門型ラーメンの構面は紙面に垂直の方向であり、基礎へのモーメント解放に必要な回転自由度方向は図のＸ軸回転方向である。このため、Ｘ軸方向にピン１６（ボルト）を通し、これにひねり金物状の基礎締結具３ａを取り付けることで、屋外補強支柱１の単純支持を行わせている。
【００２３】
以上の例では、説明の便宜上、基礎締結具３ａは平板状のものの加工品例を示しているが、図９で示すように、丸棒金属の加工品としてもよい。また、基礎締結具３ａの長さ調節、および／または基礎締結具３ａの取り付け位置調節のために、図１０に示すように、ターンバックル３６や図示しないスライド機構など、一般によく知られた長さ調節機構を用いることができるもので、本発明の根幹との関わりは少ないので、詳細な説明は省く。
【００２４】
基礎締結具３ａは、屋外での重要構造物部品として、素材としては防錆や耐候性に充分配慮してメッキ材やステンレス鋼を用いることが好ましい。
なお、屋外補強支柱の形状は本図示例に限定されるものではない。
以上のように、本発明で垂直構面の剛性、つまり、耐力壁としての剛性が増し、かつ、水平力が家屋に生じても、基礎へのモーメント負荷が激減するので、基礎に無理がかからず、地震などの水平力に対する強度を増すことが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によると、屋外に屋外補強支柱を設けて、その基礎への取り付けを単純支持とするので、弱い木造骨組構造に対して補強が可能で、特に総２階建ての１階の水平耐力増大に効果を発揮でき、かつ、基礎への負担が少ない補強が達成できる。
【００２６】
又、２階建ての１階の中天は狭くて補強の金物取付が困難であり、特に既築の家では、天井や床、又は壁などを大きく破り、補強工事後、修復することが必要で無駄な経費が多い。
【００２７】
これに対し、本発明の補強構造は、上記のような構成で、水平耐力補強構造として提供され、地震力や風力などによる水平力が建築物に加わった時に、軸組の水平耐力を増す構造とすることができ、建築基準法に定める壁量相当で大きな水平力に耐える剛性を発揮し、また、基礎への負担を少なくできる。
このように、筋交いの不足している箇所や筋交いの取り付け困難な場所、補強金物の取り付けが困難な構造の木造骨組家屋において、木造建築物の仕口部を固め、水平耐力を持たせ、既存建築物の鉛直構面内においては補強材（筋交い）を補って、耐力壁の量と配置の不均衡を是正して、堅固な建築物に転換して家屋の倒壊を防ぎ、既築の建築物の補強構造としての適用が容易で、その補強工事において、外壁を外したりすることなく、また、基礎の補強工事も軽減して施工できるので、工事費用が安く、更には、部分的な補強も可能である等の利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水平耐力補強支柱の基礎締結構造の例を示す断面図である。
【図２】本発明の基礎締結構造を適用した補強構造を示す模式正面図である。
【図３】本発明の基礎締結構造を適用した補強構造の例を示す模式斜視図である。
【図４】本発明の基礎締結構造を適用した補強構造の例を示す模式斜視図である。
【図５】本発明の基礎締結構造を適用した補強構造の例を示す模式斜視図である。
【図６】構造力学モデル例を示す図である
【図７】基礎締結構造の他例を示す正面図である。
【図８】基礎締結構造の他例を示す正面図である。
【図９】基礎締結構造に用いる基礎締結具の他例を示す正面図である。
【図１０】基礎締結構造に用いる基礎締結具の他例を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 屋外補強支柱
１５ 孔
２ 室内柱
３ 締結具
３５ 引っかけ部
３ａ 基礎締結具
６ 補強材
７ 上天梁（屋内梁）
８ 基礎

Claims (3)

1. 骨組構造の木造建築において、屋外に水平耐力補強支柱としての屋外補強支柱を設け、該屋外補強支柱と屋内梁を締結して、骨組みとしてこれらの柱と梁で半門型構造又は門型構造を形成した補強構造とし、前記屋外補強支柱の基礎部への締結を回転自在な接合としたことを特徴とする木造建築物の水平耐力補強支柱の基礎締結構造。
2. 骨組構造の木造建築において、妻壁両端部の屋外に外壁に沿って水平耐力補強支柱としての屋外補強支柱を設けると共に、この屋外補強支柱に上架するように屋外梁を設け、前記屋外補強支柱と屋外梁とを接合して、骨組みとして屋外補強支柱と屋外梁とで門型構造を形成した補強構造とし、前記屋外補強支柱の基礎部への締結を回転自在な接合としたことを特徴とする木造建築物の水平耐力補強支柱の基礎締結構造。
3. １本の屋外補強支柱に対して、複数の基礎締結具を用いて、屋外補強支柱と基礎とを締結するようにした請求項１又は２記載の木造建築物の水平耐力補強支柱の基礎締結構造。

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