JP4029937B2 - 木造建築物の耐震補強方法 - Google Patents

Description

本発明は耐震用補強体を用いて既存の木造建築物などの大開口部の補強が簡単に行える建築物の耐震補強方法であり、特には商店の入口が接近して並ぶ商店街などの木造建築物の耐震補強方法に関する。

従来、木造建築物の耐震補強方法（工事）としては、既存の壁面を補強し、壁の少ない広い空間などに壁を新たに設けて間仕切りし、或いは柱の接合箇所を補強する工事が通常の方法であった。しかしながら、既存の壁面を補強する際には外壁を解体しなければならず且つ工事終了後に外壁を作り直さなければならなかった。また壁を新たに設ける際には、室内で工事が行える状態に準備しなければならず、日常生活に支障を来たすと共に日数が掛かり、その工事費が高価であったので、昭和５６年以前の住宅の補強工事の着手が進まず、耐震補強工事が完了した住宅はまだ少ないのが現状である。尚、木造建築物の在来軸組工法は、壁の組み合せと比べて骨組同士の接合で成り立っているため、地震に対して弱いものであった。このため、阪神大震災の被害状況をチェックすると、倒壊した木造住宅の殆どで１階の外周部が潰れ、２階はそのままの形で地面に叩きつけられる状態のものが多く見受けられた。

近年に於いては、限定した部分を補強することにより、建築物全体としての耐震性能を向上させる木造建築物の耐震補強方法が特開２００３−１９３５６１で提案されている。この耐震補強方法は、建築物の四隅のみで且つ軒高の途中までの高さに、角材を枠状にした耐震エレメントを設けるものであった。しかしながら特開２００３−１９３５６１は、既存の木造建築物の耐震補強工事を行う場合、耐震エレメントを既存物の外周にそのまま設けることは難しく、設置部分の付近を解体しなければならず且つ工事終了後に元のように作り直さなければならないため、手間と費用が掛かるものであった。更に商店の入口が接近して並ぶ商店街などのように、隣地との隙間が殆どない建築物に対しては、外壁などを壊さずに既存の状態で耐震補強工事を行うことは不可能であった。
特開２００３−１９３５６１号公報

本発明方法は隣地との隙間が殆どない既存の木造建築物等であっても施工が可能であり、且つ既存の木造建築物等を解体することなく、既存の入口或いは出口の大開口部へ直接に取付けて工事することが出来ると共に安価で且つ短い工期で補強工事が行える木造建築物の耐震補強方法を提供することを目的とする。

本発明は上記現状に鑑み成されたものであり、既存の建築物を解体せずに、建築物の強度不足となっている大開口部を補強体で補強する単純な付加工法で効果を上げるものである。つまり、既存の木造建築物の１階の大開口部の外側に、Ｌ形鋼などの単一部材で門型ラーメン構造に組んだ第１補強体を取付け、且つ該第１補強体の外側に、単一部材で門型ラーメン構造に組んだ第２補強体又は第２補強体と第３補強体が組み重ね可能に取付けられる耐震補強方法と成す。また補強体の断面形状としてクランク状のものを用い、第１補強体のコーナー部表側にＬ形の補強プレートで補強し、第２補強体又は第２補強体と第３補強体のコーナー部裏側に補強アングルやコーナー補強プレートなどで補強するのが好ましく、更に前記補強体の下部が固定される基礎部を形成させると良い。尚、本発明で言う大開口部とは、窓などの開口部ではなく、出入り可能な開口部を指し、本発明で言うクランク状とは、図６（ａ）に示す階段状の１段部分の形状を指す。

請求項１のように木造建築物の１階の大開口部（12）の外側に、形鋼の単一部材で門型ラーメン構造に組んだ第１補強体（１）を取付け、且つ該第１補強体（１）の外側に、単一部材で門型ラーメン構造に組んだ第２補強体（２）或いは第２補強体（２）と第３補強体（３）が組み重ね可能に取付けられる木造建築物の耐震補強方法と成すことにより、隣地との隙間が殆どない既存の木造建築物等であっても施工が行え、既存の木造建築物等を解体することなく、既存の入口或いは出口の大開口部（12）へ直接に補強体（１），（２），（３）を取付けて施工することが出来ると共に安価で且つ短い工期で補強作業が行えるものとなる。特に商店などの通りに面した部分が全て開口部と言った建築物であっても、本発明方法で施工すれば、耐震補強が簡単に行え、倒壊の可能性を低くすることが可能となる。又、路地に面した建築物の大開口部（12）や、建築物の裏庭側の大開口部（12）などを施工する際には重機機械が入らないが、本発明方法は形鋼の単一部材を人手によって門型ラーメン構造に組むため、重機機械の助けがなくても手作業で施工が出来るものとなる。

請求項２のように補強体（１），（２），（３）の断面形状がクランク状であり、その組み重ね方向を開口広さが狭まる方向で行うことにより、特に隣地との隙間が殆どない既存の木造建築物等であっても施工でき、内側に向かって補強されるため、屋根の重量や大開口部（12）の大きさに対応して、補強体（１），（２），（３）の重ね具合、つまり、Ｌ形鋼などの単一部材の重ねる本数の調整が図６に示す中から簡単に選択でき、充分な強度を得ることが可能となる。

請求項３に示すように補強体（１），（２），（３）の断面形状がクランク状であり、その組み重ね方向を開口広さが広がる方向で行うことにより、請求項２と同様な効果が得られると共に隣地との隙間が多少ある場合に適し、建築物に加えられる外力を広げられた状態で受け止めることが出来るため、強度がより向上するものとなる。また出入口にシャッターが取付けられた大開口部（12）であっても、シャッターの開閉に補強体（１），（２），（３）が邪魔にならずにそのまま使用出来るものとなる。

請求項４に示すように第１補強体（１）のコーナー部をクランク状の補強プレート（６）で補強することにより、コーナー部の強度が向上するため、第１補強体（１）の全体の強度が増すものとなり、既存の木造建築物等が頑強になる。

請求項５のように第２補強体（２）又は第２補強体（２）と第３補強体（３）のコーナー部裏側を補強アングル（７）又はコーナー補強プレート（８）或いは補強アングル（７）とコーナー補強プレート（８）で補強することにより、請求項４と同様な効果が得られると共に補強体（１），（２），（３）がより強く一体化された状態となるので、木造建築物全体の強度がより増すものとなる。またコーナー補強された部材が表から見えないため、デザインを気にせずに自由で有効な補強方法を施し易いものとなる。

請求項６のように補強体（１），（２），（３）の下部を固定するための基礎部（11）が形成されることにより、重ね合された補強体（１），（２），（３）の下部を基礎部（11）にしっかりと固定することができ、上方或いは横方向からの外力を下部で確実に受け止めることが可能となり、より一層強度が増すものとなる。

図１〜図４は本発明の実施形態を示す図であり、これについて説明する。（１），（２），（３）は木造建築物の１階の入口や裏口などの大開口部（12）の外側に、形鋼の単一部材で門型ラーメン構造に組まれると共に開口広さが狭められる方向へ組み重ねて取付けられた補強体であり、該補強体（１），（２），（３）の断面形状は図６に示すようにクランク状或いは連続するクランク状である。前記形鋼としては等辺山形鋼又は不等辺山形鋼などの形鋼の単一部材を用いるが、これに限定されるものではない。また前記単一部材を連続的に連結して門型ラーメン構造に形成する際、コーナー部の接合を図４に示すように４５度で行うと良い。更に前記等辺山形鋼（Ｌ形鋼）としては、呼称９０×９０×７のサイズを用いるのが好ましいが、この寸法に限定されるものではなく、且つ２人の作業員が手作業で充分に組み付け作業が行える長さ及び重量であれば良い。又、前記第１補強体（１）は、図２に示す柱（13）や図３に示す梁（14）に直接に取付けられている。前記第２補強体（２）は第１補強体（１）の上に取付けると、開口広さが狭められる方向に取付けられ、前記第３補強体（３）は第２補強体（２）の上に取付けると、開口広さが更に狭められる方向に取付けられる（図２、図３参照）。尚、前記補強体（１），（２），（３）の組み重ね方向としては、狭まる方向と広がる方向とがあるが、本発明で言う狭まる方向とは、図４のように第１補強体（１）よりも第２補強体（２）及び第３補強体（３）が順に開口広さが狭くなる状態を言い、他方、広まる方向とは、図２、図３に示す重ね方向と１８０度変更し、第１補強体（１）よりも第２補強体（２）及び第３補強体（３）が順に開口広さが広くなる状態を言うものとする。

（４）は等辺山形鋼（Ｌ形鋼）を連続的に連結して門型ラーメン構造に組み上げる際や、補強体（１），（２），（３）を重ね合せて結合する際に使用するトルシア形高力ボルトであり、該高力ボルト（４）としてはＭ１６×４０ｍｍを用いると良いが、これに限定されるものではない。（５）は第１補強体（１）を柱（13）や梁（14）に取付ける際に使用するフリップアンカーであり、該フリップアンカー（５）としては呼称ＦＡ―Ｍ１０Ｎ Ｍ１０×１５０ｍｍを用いると良いが、これに限定されるものではない。（６）は第１補強体（１）のコーナー部の表側に取付けるための金属板で図４に示すＬ形の補強プレートであり、（７）は第２補強体（２）と第３補強体（３）のコーナー部の裏側に取付けるための金属板の補強アングルであり、（８）は第２補強体（２）と第３補強体（３）のコーナー部の裏側に取付けるための金属板のコーナー補強プレートである。（９）は補強体（１），（２），（３）の下端と固着させる金属板のベースプレートであり、（11）はケミカルアンカー（10）の上方が突出して取付けられたコンクリート製の基礎部である（図７参照）。

次に本発明の耐震補強方法を図２〜図４を参考にして説明する。予めＬ形鋼，高力ボルト（４），フリップアンカー（５），補強プレート（６），補強アングル（７），コーナー補強プレート（８）など必要な部品や工具を用意しておく。先ず始めに１階の大開口部（12）の外側に、Ｌ形鋼の単一部材で門型ラーメン構造に組んで第１補強体（１）を取付ける場合について説明する。先ず予め所定の取付穴が図４に示すピッチＰの間隔で多数穿設されたＬ形鋼を、柱（13）の外側に当接させると共に、前記Ｌ形鋼の突出した辺（取付辺の他の辺）が開口側に来るように配置させる。その後、取付穴からハンドドリル等で柱（13）に穴を所定数穿設させ、フリップアンカー（５）を取付ける。そして大開口部（12）両側の柱（13）の下から梁（14）までの間にＬ形鋼をフリップアンカー（５）で取付け、フリップアンカー（５）が取付けられていない取付穴に図示しない六角コーチスクリューを取付け、Ｌ形鋼を柱（13）に確実に固定させるのである。この時の梁（14）側のＬ形鋼の先端は図４のように４５度に切断されている。次にＬ形鋼を梁（14）の外側に当接させ、上記要領でＬ形鋼をフリップアンカー（５）と前記六角コーチスクリューで梁（14）に固定すると、大開口部（12）はＬ形鋼で門状に囲まれて形成される。この時、前記柱（13）に取付けられたＬ形鋼の接合箇所は、先端を４５度に切断して梁（14）に取付ける際に、４５度の先端同士が合せられて直角になるように接合されると共にＬ形鋼の突出辺が開口側に来るように配置される。その後、Ｌ形鋼の突出辺に、新たなＬ形鋼の一辺を合せると共にＬ形鋼の突出辺が開口側に来るように配置させ、且つ予め所定の取付穴が多数穿設された取付穴に高力ボルト（４）でＬ形鋼同士を固着する。そして全てのＬ形鋼同士を固着させて門状に形成すると、その断面形状は図６（ａ）のようにクランク状になり、第１補強体（１）が門型ラーメン構造に仕上げられるのである。尚、Ｌ形鋼同士を固着する際には、高力ボルト（４）で固定する方法に限定されるものではなく、他の方法、例えば、溶接で固定させても良い。又、予め工場等で断面形状を図６（ａ）に示すようにクランク状に形成したもの、或いは略同一肉厚で一体に形成させたものなどを用意しても良い。更に第１補強体（１）が門状に形成して柱（13）と梁（14）に取付ける場合、柱（13）と梁（14）に所定ピッチＰの間隔で固定するのが好ましいが、梁（14）が丸桁の時やシャッターボックスが配置されている時には、両側の柱（13）だけに第１補強体（１）を固定する。又、施工状況によって柱（13）に第１補強体（１）を固定することが出来ない時には、梁（14）だけに固定すると共に基礎部（11）を併設して３点支持する状態にさせると良く、また片側の柱（13）と梁（14）だけに固定する場合も考えられるが、上記のものであっても耐震補強効果は得られる。

次に第２補強体（２）を取付ける場合について説明する。先ず第１補強体（１）に新たなＬ形鋼の一辺を上記同様にして辺同士を合せると共に各取付穴に高力ボルト（４）でＬ形鋼同士を固着する。そして、更に新たなＬ形鋼を用意し、第１補強体（１）に取付けたＬ形鋼の一辺に、新たなＬ形鋼を上記同様に辺同士が合されると共に各取付穴に高力ボルト（４）でＬ形鋼同士が固着されることにより、門状に形成し、その断面形状は図６（ｂ）のようにクランク状にＬ字が追加された形状となり、第２補強体（２）が単一部材で門型ラーメン構造に組み重ねて出来上がるのである。更に第３補強体（３）を取付ける場合について説明する。先ず第２補強体（２）に新たなＬ形鋼の一辺を上記同様にして辺同士を合せると共に各取付穴に高力ボルト（４）でＬ形鋼同士を固着して門状に形成させ、更にその周囲に新たなＬ形鋼を固着させることにより、その断面形状は図６（ｃ）のようにクランク形状が連なる形状になり、第３補強体（３）が単一部材で門型ラーメン構造に組み重ねて出来上がるのである（図１、図２、図３参照）。尚、前記補強体（１），（２），（３）を組み重ねる際に、Ｌ形鋼同士を予め取付けた部品或いは断面形状がクランク状に成形された部品を順次組み重ねて取付けるようにしても良い。

その後、Ｌ形鋼の先端が４５度で接合された箇所（コーナー部）を補強する。この時のコーナー補強方法について説明する。先ず始めに第１補強体（１）の表側のコーナー部に、Ｌ形の補強プレート（６）を取付ける（図４参照）。この補強プレート（６）は第２補強体（２）を重ね合せる前に取付けても良く、更にはＬ形鋼の４５度の先端同士を合せて直角になるように接合すると共に柱（13）と梁（14）に固定する際に補強プレート（６）も一緒に取付けておくのが好ましい。次に第２補強体（２）と第３補強体（３）のコーナー部の裏側を補強する。この時のコーナー補強方法について説明する。先ず第２補強体（２）と第３補強体（３）のコーナー部裏側の起立辺に補強アングル（７）を図４（ａ）のように当接させて高力ボルト（４）で固定する。更に第２補強体（２）と第３補強体（３）のコーナー部裏側にコーナー補強プレート（８）を図４（ｂ）に示すように配置させて高力ボルト（４）で固定すれば良い。尚、この時のコーナー部の補強は、必ずしも両方つける必要はなく、必要に応じて補強アングル（７）或いはコーナー補強プレート（８）の一方だけとしても良い。又、前記補強アングル（７）とコーナー補強プレート（８）を取付ける順序は、施工のし易い順序で行えば良い。更に前記補強プレート（６）や補強アングル（７）及びコーナー補強プレート（８）を固着する際は、高力ボルト（４）などで固定する方法に限定されるものではなく、溶接などの他の方法で固定させても良い。

本発明は、このように第１補強体（１）の上に第２補強体（２）を、更に第３補強体（３）を重ね合せて取付けることにより、大開口部（12）の強度が大幅に向上すると共に柱（13）や梁（14）の接合部の強度も向上可能な耐震補強方法となるのである。尚、前記大開口部（12）の耐震補強工事としては、既存建築物の階数，大開口部（12）の広さ，屋根の重量などに応じて、形鋼の枚数を調整する。つまり、第１補強体（１）だけを取付けるのか、第２補強体（２）までを取付けるのか、或いは第３補強体（３）までを取付けるのかを予め決めておく。この時、第２補強体（２）と第３補強体（３）はＬ形鋼を２枚重ね合せてクランク状にして使用するが、Ｌ形鋼を１枚ずつ追加し、耐震条件に対し、より細かく合うように組み合せても良い。またＬ形鋼同士を固着する際には、高力ボルト（４）で固定する方法に限定されるものではなく、溶接などの他の方法で固定させても良い。更に、予め工場等で断面形状を図６（ａ）に示すようにクランク状に形成したもの、或いは同一肉厚で一体に形成させたものなどを用意しても良い。隣地との間に余裕がある場合には、第１補強体（１）の上に第２補強体（２）を、更に第３補強体（３）を重ね合せて取付ける際に、大開口部（12）から広がる（遠ざかる）ように組み合わせて取付けても良い。又、Ｌ形鋼のコーナー部の組み重ねは建築物に対し斜め４５度方向にすることにより、建築物の水平方向と垂直方向に対して効率良く常に同等の耐圧強度が得られるため、地震等の外力に充分耐え得るものとなる。しかも補強体（１），（２），（３）は小さな部材の集合体なので、外観上に武骨さがなく、デザイン性が高いものとなる。更に本発明方法は、大開口部（12）の広さが１．８ｍまでは４日以内、３．６ｍまでは６日以内の短い工期で耐震補強工事が完了可能なものとなる。

図７は補強体（１），（２），（３）の下部を固定するための基礎部（11）が形成された耐震補強方法であり、これについて説明する。予め補強体（１），（２），（３）の所要枚数が載置可能な広さを有した図７（ｂ）に示すベースプレート（９）を用意しておくと共にケミカルアンカー（10）の上方を突出させて取付けた図８（ｃ）に示す基礎（11）を柱（13）の外側に設けておく。先ず始めにベースプレート（９）の穴をケミカルアンカー（10）に挿入し、基礎部（11）の上にベースプレート（９）を載置させ、図示しない六角ナットなどで締付けて固定させる。次に補強体（１），（２），（３）を上記要領で大開口部（12）の外側に門型ラーメン構造に組み重ねて取付ける。そして前記補強体（１），（２），（３）の下部を、ベースプレート（９）と溶接等で固定すると良い。この時、前記基礎部（11）の形成は、補強体（１），（２），（３）の下部の接地部が固い場合には不要である。尚、図７（ａ）は柱（13）に取付けた要部状態を上方から見た説明図であり、図７（ｂ）はベースプレート（９）の平面図であり、図７（ｃ）は基礎部（11）の要部断面を示す説明図である。またＧＬはグランドラインを示す。

本発明方法は既存の建築物が木造だけでなく、鉄骨造建築物など補強体（１），（２），（３）が確実に固定できる箇所がある建築物であれば、耐震補強工事を行うことが可能なものとなる。

本発明の実施形態を示す説明図である。 図１のＡ―Ａ断面図である。 図１のＢ―Ｂ断面図である。 本実施形態のコーナー部表側の補強状態を示す説明図である。 本実施形態のコーナー部裏側の補強状態を示す説明図である。 本実施形態の補強体の重ね具合の選択状態を示す説明図である。 別実施形態の要部を示す説明図である。

符号の説明

１ 第１補強体
２ 第２補強体
３ 第３補強体
６ 補強プレート
７ 補強アングル
８ コーナー補強プレート
11 基礎部
12 大開口部

Claims (6)

1. 木造建築物の１階の大開口部（12）の外側に、形鋼の単一部材で門型ラーメン構造に組んだ第１補強体（１）を取付け、且つ該第１補強体（１）の外側に、前記単一部材で門型ラーメン構造に組んだ第２補強体（２）或いは第２補強体（２）と第３補強体（３）が組み重ね可能に取付けられることを特徴とする木造建築物の耐震補強方法。
2. 前記補強体（１），（２），（３）の断面形状がクランク状であり、その組み重ね方向を開口広さが狭まる方向とした請求項１記載の木造建築物の耐震補強方法。
3. 前記補強体（１），（２），（３）の断面形状がクランク状であり、その組み重ね方向を開口広さが広がる方向とした請求項１記載の木造建築物の耐震補強方法。
4. 前記第１補強体（１）のコーナー部の表側が、Ｌ形の補強プレート（６）で補強された請求項１、２又は３記載の木造建築物の耐震補強方法。
5. 前記第２補強体（２）と第３補強体（３）のコーナー部の裏側が、補強アングル（７）又はコーナー補強プレート（８）或いは補強アングル（７）とコーナー補強プレート（８）で補強された請求項１、２又は３記載の木造建築物の耐震補強方法。
6. 前記補強体（１），（２），（３）の下部を固定するための基礎部（11）が形成された請求項１、２又は３記載の木造建築物の耐震補強方法。