JP3664611B2

JP3664611B2 - 木造建築物の耐震構造

Info

Publication number: JP3664611B2
Application number: JP16695499A
Authority: JP
Inventors: 健一町田
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2019-06-14
Also published as: JP2000352218A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、施工が容易で、プランの自由度を損なうことなく、木造建築物の耐震性能を向上させることができる木造建築物の耐震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、木造建築物においては、筋交いの座屈長さを短縮して、筋交いの耐力を向上させるために、筋交いの中間部を間柱等に固定することが行われている。しかし、掛かる従来の方法では、筋交いの座屈前に、間柱等に、折れや割れが生じ、あるいは固定用の釘が抜けたりすることによって、間柱等が筋交いの座屈防止材として機能しない恐れがある。
また、特開平９−２１２００号公報には、補強板を、外壁面に沿うように一対の柱間に掛け渡して固定し、該補強板に筋交いの側面部を固定する技術が提案されている。しかし、該公報に記載の技術においても同様に、筋交いと補強板との固定部や該補強板と柱との固定部に、割れや釘の抜け等が生じる恐れがあり、充分な耐震性能が得られない。
【０００３】
また、近年、エネルギー吸収型のダンパーを用いた制震ビルでの制震化工事が提案されている。しかし、これを木造建築物に導入するには、耐力壁とは別に、制震装置を設置するための耐震パネル等の無開口壁が必要となり、住宅等のプランの自由度が大きく制限されることになる。また、従来工法の延長線上での実施が困難であり、施工が容易ではないという問題がある。
【０００４】
従って、本発明の目的は、施工が容易で、プランの自由度を損なうことなく、木造建築物の耐震性能を向上させることができる木造建築物の耐震構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、相対向配置され、他の一対の構造材と組み合わされて矩形状の枠体を形成する一対の構造材間に、筋交い及び耐震補強具が配設されてなる木造建築物の耐震構造であって、前記耐震補強具は、一対の前記構造材間に亘って配される棒状の座屈防止部材と、該座屈防止部材の両端部それぞれを、一対の該構造材それぞれに連結する一対の連結部材と、振動エネルギーを吸収する制震装置とからなり、前記連結部材は、前記構造材に固定され、前記座屈防止部材は、その中間部において前記筋交いに固定されると共にその両端部において前記連結部材に前記制震装置を介して連結されていることを特徴とする木造建築物の耐震構造を提供することにより、上記の目的を達成したものである（以下、この発明を第１発明という）。
【０００６】
また、本発明は、相対向配置され、他の一対の構造材と組み合わされて矩形状の枠体を形成する一対の構造材間に、筋交い及び耐震補強具が配設されてなる木造建築物の耐震構造であって、前記耐震補強具は、一対の前記構造材間に亘って配される棒状の座屈防止部材と、該座屈防止部材の両端部それぞれを、一対の該構造材それぞれに連結する一対の連結部材と、振動エネルギーを吸収する少なくとも一つの制震装置とからなり、前記連結部材は、前記構造材に固定され、前記座屈防止部材は、その中間部において前記筋交いに固定されると共にその両端部において前記連結部材に連結され、前記制震装置は、該座屈防止部材と該連結部材との間に掛け渡されていることを特徴とする木造建築物の耐震構造を提供することにより、上記の目的を達成したものである（以下、この発明を第２発明という）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて説明する。
第１実施形態の木造建築物の耐震構造は、第１発明の一実施形態であり、木造住宅の耐震構造であって、相対向配置され、他の一対の構造材２，２と組み合わされて矩形状の枠体を形成する一対の構造材１，１間に、筋交い３，３及び耐震補強具５が配設されてなる。
一対の前記構造材１，１は、一対の鉛直材であり、他の一対の構造材としての横架材２，２間に互いに平行に配されて、該横架材２，２と共に耐力壁形成用の矩形状の枠体（周囲を四本の構造材に囲まれた枠状の構造）を形成している。
【０００８】
両鉛直材１，１間には、一対の筋交い３，３が、Ｘ字状に配設されている。各筋交い３，３は、各々の中央部において交叉されており、その交叉部における両筋交い３，３間には、耐震補強具５介装用の所定の隙間が形成されている。各筋交い３，３の両端部は、鉛直材１と横架材２との接合部に、それぞれ筋交い固定用の金具４，４・を用いて固定されている。尚、筋交い固定用の金具４，４としては、従来公知の各種の金具を特に制限なく用いることができる。
【０００９】
耐震補強具５は、一対の鉛直材１，１間に亘って配される棒状の座屈防止部材６と、該座屈防止部材６の両端部それぞれを、一対の該鉛直材１，１それぞれに連結する一対の連結部材７，７と、振動エネルギーを吸収する一対の制震装置８，８とからなる。
【００１０】
前記座屈防止部材６は、棒状の剛性部材であり、その長手方向の中間部、好ましくは中央部に筋交い３，３を固定する筋交い固定部を有し且つその両端部それぞれに制震装置８，８に結合される結合部を有する。
具体的には、座屈防止部材６は、図２に示すように、断面矩形の鋼製の棒状体６１と、該棒状体６１の両端に一体的に結合された断面Ｔ字型の鋼製の連結体６２とからなり、該棒状体６１の長手方向の中央部に、筋交い固定用のボルト孔６３を有し、各連結体６２に、制震装置結合用のボルト孔（図示せず）を有している。尚、座屈防止部材６の長手方向の中間部とは、長手方向の両端部間に位置する任意の部分をいい、長手方向の中央部とは、長手方向の両端部間を二分する位置及びその近傍をいう。
【００１１】
前記連結部材７は、鉛直材１の側面部にボルトを介して当接固定される縦長矩形状の固定板部７１と、該固定板部７１に直角をなす板状の制震装置固定部７２とからなる。制震装置固定部７２は、制震装置の一端部を固定するためのボルト孔（図示せず）を一対有している。
【００１２】
前記制震装置８は、弾性体又は粘弾性体を介して振動エネルギーを吸収する装置である。具体的には、相対向配置され互いに相対変位可能に連結された、それぞれ鋼板からなる一対の板状部８１，８１と、両板状部８１，８１間に介在され、両板状部８１，８１間の相対変位によりひずみ変形する弾性体又は粘弾性体８２とからなる。本実施形態においては、ゴム状弾性体が用いられ、具体的には、高減衰ゴムが好ましい。
両板状部８１，８１は、弾性体又は粘弾性体８２を介して互いに重ね合わされた重合部と、座屈防止部材６の端部又は連結部材７に結合固定される結合部とからなり、両板状部８１，８１の重合部それぞれに形成されたルーズホール８１ａ，８１ａを貫通するボルト９１及び該ボルト９１に螺合されたナット９８により、互いに相対変位可能に連結されている。
【００１３】
ここで、粘弾性体とは、弾性及び粘性を示す物質をいい、固体でありながら測定にかかる粘性を示すものや液体でありながら弾性を示すものである。又、変形ひずみに対しては、急には戻らず弾性余効を示し、有限時間の緩和現象が見られる。
前記粘弾性体８２は、その両側に位置する両板状部８１，８１間に生じる相対変位によりひずみ変形し、そのひずみ変形によって、地震時における運動エネルギーを吸収する。粘弾性体８２としては、シリコン系、ゴム系、ジエン系、アクリル系、エポキシ系等の高分子材料からなるものが好ましい。
制震装置８における一対の前記板状部８１，８１は、図４に示すように、互いの連結状態を維持しながら、互いに逆方向（図４の左右方向）にスライド移動可能である。また、ボルト９１を回転軸として、該ボルト９１の回りを逆方向に回転するような変位も可能である。
【００１４】
次に、第１実施形態の木造建築物の耐震構造の構築方法について一例を示して説明する。
先ず、木造住宅における一対の鉛直材１，１間に、一対の筋交い３，３をＸ字状に交叉させて配設する。そして、各筋交い３の端部を、それぞれ筋交い固定用の金具４を用いて固定する。各筋交い３，３としては、三つ割の筋交いを用い、両筋交い３，３間に、座屈防止部材６を介在させる所定の隙間を形成しておく。
【００１５】
次いで、両鉛直材１，１それぞれにおける両筋交い３，３の交叉部と同じ高さ位置に、各々連結部材７を、一対のボルト９２，９２を用いて固定する。
各連結部材７の鉛直材１への固定に際しては、予め制震装置８を、ボルト９３，９３を介して制震装置固定部７２に固定しておく。
【００１６】
次いで、一対の筋交い３，３間に、座屈防止部材６を挿入し、棒状体６１に形成されたボルト孔６３及び両筋交い３，３に形成したボルト挿通孔３１，３１にボルト９４を挿通する。そして、該ボルト９４に反対側よりナット９５を螺合して共締めする。また、座屈防止部材６の両端部をそれぞれ、鉛直材１に固定された制震装置８に、一対のボルト９６を介して固定する。
【００１７】
このようにして、第１実施形態の木造建築物の耐震構造は容易に完成させることができる。
第１実施形態の耐震構造の構築の順序は、上述した順序に制限されず、例えば、一方の筋交い３を固定した後、耐震補強具５の両端部を構造材１，１に固定し、次いで、他方の筋交い３を固定し、最後に、耐震補強具５及び両筋交い３，３間を相互に固定しても良い。また、一対の構造材１，１間に耐震補強具５を最初に固定し、その後、該耐震補強具５の両側に一対の筋交い３，３を配設して、最後に耐震補強具５及び両筋交い３，３間を相互に固定しても良い。尚、本発明の木造建築物の耐震構造は、木造建築物の耐力壁部分に形成される構造であり、木造建築物における総ての耐力壁部分に形成しても、一部の耐力壁部分にのみ形成しても良い。
【００１８】
第１実施形態の木造建築物の耐震構造によれば、木造建築物に優れた耐震性能を付与することができる。即ち、前記耐震補強具５が一対の筋交い３，３それぞれに固定されているため、両筋交い３，３の座屈長さが短縮され、地震時に筋交い３に圧縮力が加わった際における該筋交い３の座屈折れが効果的に防止される。
また、制震装置８における一対の板状部８１，８１間が相対変位可能に連結されているため、鉛直材１，１が左右に大きく揺れても、耐震補強具５の両端部が鉛直材１，１から外れたりすることがなく、筋交い３，３の座屈防止機能が、従来の間柱等のように損なわれることがない。
【００１９】
更に、制震装置８の一対の板状部８１，８１間に、弾性体又は粘弾性体８２が、両板状部８１，８１の相対変位に伴ってひずみ変形するように介在しているため、地震時の振動エネルギー８１が該弾性体又は粘弾性体８２のひずみ変形により熱エネルギーに変換される。これによって、地震時の揺れが効果的に減衰される。
【００２０】
次に、本発明の第２実施形態の木造建築物の耐震構造について説明する。
第２実施形態の木造建築物の耐震構造は、第２発明の一実施形態であり、両鉛直材１，１間に配設されている耐震補強具５’の構成が第１実施形態におけるのと相違する点を除き、他の基本的な構成は第１実施形態におけるのと同様である。従って、以下、第１実施形態と異なる点について特に説明し、同様の構成については説明を省略する。尚、特に説明しない第１実施形態と同様の点については、第１実施形態に関し上述した各説明が適宜適用される。
【００２１】
図５に示す第２実施形態においては、耐震補強具５’は、一対の鉛直材１，１間に亘って配される棒状の座屈防止部材６’と、該座屈防止部材６’の両端部それぞれを、一対の該構造材１，１それぞれに連結する一対の連結部材７’（一方のみ図示）と、振動エネルギーを吸収する二対の制震装置８’，８’（一対のみ図示）とからなる。
【００２２】
座屈防止部材６’は、棒状の剛性部材であり、その長手方向の中間部、好ましくは中央部に筋交い３，３を固定する筋交い固定部を有し且つその両端部それぞれに連結部材７’（一方のみ図示）との連結部を有する。
具体的には、座屈防止部材６’は、図５に示すように、断面矩形の鋼製の棒状体６１’と、該棒状体６１’の両端に一体的に結合された断面Ｔ字型の鋼製の連結体６２’とからなり、該棒状体６１’の長手方向の中央部に、筋交い固定用のボルト孔を有し、各連結体６２’に、連結部材７’に連結するためのボルト孔（図示せず）を有している。
【００２３】
前記連結部材７’は、構造材１の側面部にボルト９２，９２を介して当接固定される縦長矩形状の固定板部７１’と、該固定板部７１’の長手方向に亘って形成され、該固定板部７１’に直角をなす板状の突出固定部７２’とからなる。突出固定部７２’は、その中央部に座屈防止部材６’の端部を連結するための貫通孔（図示せず）を有し、該貫通孔が形成された部位の両側に、制震装置８’の端部を固定するためのボルト孔（図示せず）を有している。尚、座屈防止部材６’の端部は、該座屈防止部材６’と連結部材７’との角度が容易に変わり得るように該連結部材７’に結合されている。
【００２４】
前記制震装置８’は、液状の粘弾性体が円筒体等の内部に封入され、軸長方向に伸縮し、伸縮の際の流体抵抗によって減衰力を生じる粘弾性ダンパーであり、各制震装置８’は、伸長及び圧縮の何れの際においても、エネルギーを吸収し得るように構成されている。
各制震装置８’は、座屈防止部材６’と連結部材７’との双方に掛け渡されて三角形を形成するように固定されている。より具体的には、座屈防止部材６’の各端部毎に一対配されており、該各端部の一対の制震装置８’，８’は、連結部材７’における、座屈防止部材６’が連結される連結部Ｐの離れた両側と、該座屈防止部材６’における、該連結部材７’が連結される連結部Ｐよりも中央寄り位置Ｑとの間に、掛け渡されて固定されている。尚、座屈防止部材６’の前記中央寄り位置Ｑには、制震装置８’，８’の端部を固定するためのボルト孔を備えた板状の突出部６３が両側に一対形成されている。
【００２５】
第２実施形態の木造建築物の耐震構造は、第１実施形態の耐震構造の構築方法と同様にして構築することができる。尚、座屈防止部材６’、連結部材７’及び制震装置８’の取付の順序は特に制限されるものではない。
【００２６】
第２実施形態の木造建築物の耐震構造によれば、第１実施形態と同様に木造建築物に優れた耐震性能を付与することができる。即ち、前記耐震補強具５’が一対の筋交い３，３それぞれに固定されているため、両筋交い３，３の座屈長さが短縮され、地震時に筋交い３に圧縮力が加わった際における該筋交い３の座屈折れが効果的に防止される。また、座屈防止部材６’の端部が、該座屈防止部材６’と連結部材７’との角度が容易に変わり得るように該連結部材７’に結合されているので、鉛直材１，１が左右に大きく揺れても、耐震補強具の両端部が鉛直材１，１から外れたりすることがなく、筋交い３，３の座屈防止機能が、従来の間柱等のように損なわれることがない。
【００２７】
また、第２実施形態においては、該座屈防止部材６’と連結部材７’との角度が容易に変わり得るように該連結部材７’に結合されているので、地震時の揺れに伴って、図５に示した鉛直材１が図中左方向に傾斜する際、上側に配された制震装置８’は軸長方向に圧縮され、下側に配された制震装置８’は軸長方向に伸長される。逆に、図５に示した鉛直材１が図中右方向に傾斜する際、上側に配された制震装置８’は軸長方向に伸長され、下側に配された制震装置８’は軸長方向に圧縮される。
【００２８】
そして、各制震装置８’が、伸長及び圧縮の何れの変位の際においても、エネルギーを吸収するようになっているため、第２実施形態の耐震構造においては、地震時における振動エネルギーを効率的に制震装置８’に吸収させることができ、優れた揺れの減衰効果が得られる。
【００２９】
以上、本発明（第１発明及び第２発明）の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。
例えば、耐震補強具５は、一対の横架材２，２間に掛け渡しても良い。即ち、本発明における一対の構造材は、土台と梁、梁と梁等の一対の横架材２，２であっても良い。また、一対の構造材間に、筋交いを一本のみ配設し、該筋交いに耐震補強具を固定しても良い。また、耐震補強具と筋交いとの固定は、ボルトに代えて、図６に示すような固定用のプレート９７を用いて行っても良い。また、制震装置は、座屈防止部材又は連結部材と一体的に形成されているものであっても良い。
【００３０】
また、第２実施形態における制震装置８’は、座屈防止部材６’の各端部毎に一対設けることが好ましいが、一方の端部のみに一対設けても良く、両方の端部にそれぞれ一つずつ設けても良い。また、制震装置８’は、座屈防止部材６’と構造材１との間に掛け渡して固定しても良い。
【００３１】
また、本発明における制震装置として、公知のオイルダンパーや、弾性体を用いずに、摩擦材の滑りによる摩擦減衰でエネルギー吸収を行う摩擦ダンパー、図７に示すような、長手方向に伸縮し、その伸縮に伴い粘弾性体８２が２層にわたってひずみ変形する固体状の粘弾性ダンパー８”等を用いることもできる。
更に、耐震補強具の各部の寸法、形状及び材質等は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜に変更することができる。例えば、座屈防止部材６は、木製であっても良いし、プレート状のものであっても良い。また、制震装置８に形成されたルーズホール８１ａ及びそれに挿通螺合されたボルトナットはなくても良い。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、施工が容易で、プランの自由度を損なうことなく、木造建築物の耐震性能を効率的に向上させることができる木造建築物の耐震構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る木造建築物の耐震構造を示す斜視図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す拡大斜視図である。
【図３】一対の筋交い及び耐震補強具の筋交いの交叉部における断面を示す断面図である。
【図４】図２に示される構造の、ボルト９１を通る水平面による横断面を示す断面図であり、制震装置８における一対の板状部８１，８１間に相対変位が生じている状態を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る木造建築物の耐震構造を示す図で、耐震補強具と構造材との結合部を示す拡大図である。
【図６】本発明の他の実施形態における要部を示す正面図である。
【図７】本発明の他の実施形態における制震装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１構造材（鉛直材, 柱）
３筋交い
５，５’ 耐震補強具
６，６’ 座屈防止部材
７，７’ 連結部材
８，８’ 制震装置
８２弾性体又は粘弾性体

Claims

相対向配置され、他の一対の構造材と組み合わされて矩形状の枠体を形成する一対の構造材間に、筋交い及び耐震補強具が配設されてなる木造建築物の耐震構造であって、
前記耐震補強具は、一対の前記構造材間に亘って配される棒状の座屈防止部材と、該座屈防止部材の両端部それぞれを、一対の該構造材それぞれに連結する一対の連結部材と、振動エネルギーを吸収する制震装置とからなり、
前記連結部材は、前記構造材に固定され、前記座屈防止部材は、その中間部において前記筋交いに固定されると共にその両端部において前記連結部材に前記制震装置を介して連結されていることを特徴とする木造建築物の耐震構造。
相対向配置され、他の一対の構造材と組み合わされて矩形状の枠体を形成する一対の構造材間に、筋交い及び耐震補強具が配設されてなる木造建築物の耐震構造であって、
前記耐震補強具は、一対の前記構造材間に亘って配される棒状の座屈防止部材と、該座屈防止部材の両端部それぞれを、一対の該構造材それぞれに連結する一対の連結部材と、振動エネルギーを吸収する少なくとも一つの制震装置とからなり、
前記連結部材は、前記構造材に固定され、前記座屈防止部材は、その中間部において前記筋交いに固定されると共にその両端部において前記連結部材に連結され、前記制震装置は、該座屈防止部材と該連結部材との間に掛け渡されていることを特徴とする木造建築物の耐震構造。
前記制震装置は、前記座屈防止部材の端部毎に一対配されており、各端部の一対の制震装置は、前記連結部材における、前記座屈防止部材が連結される連結部から両側に離れた部位のそれぞれと、該座屈防止部材における、該連結部材が連結される連結部よりも中央寄りに位置する部位との間に、各々掛け渡されている請求項２記載の木造建築物の耐震構造。
前記制震装置は、相対向配置され相対変位可能に互いに連結された一対の板状部と、両板状部間に介在され、両板状部間の相対変位によりひずみ変形する弾性体又は粘弾性体とからなる請求項１〜３の何れかに記載の木造建築物の耐震構造。