JP6612014B2 - 耐震補強装置、耐震補強構造、耐震建家、耐震補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸組構造建家の耐震補強構造等に関するものであり、特に比較的低層の建物の耐震補強構造等に関するものである。

我が国は地形的に地震多発地帯に位置しており、歴史的にも各地方で繰り返し大きな地震災害に見舞われている。特に、現在は地殻の変動期に入っていると言われており、地震災害の危険性が高まっている。

我が国の住宅のストック数は２３００万棟以上あり、このうち耐震不適格住宅や建築年度が古く損傷が危惧されている住宅が多数存在する。
また、これら住宅の殆どは木造軸組構造の建物であり、耐震性が不足しているものが多く、耐震補強が必要とされている。
しかし、現実には耐震補強への歩みは遅く、耐震補強が必要な住宅が１５００万棟以上あるにもかかわらず、その対策が進んでいないのが現状である。

特開２００９−２７５４７３ 特開２０１３−１９２３３

このような現状に鑑み、耐震補強を促進するため、いくつかの技術が開発されている。
例えば、特許文献１では、特殊な形状の制震素子を有する制震デバイスが提供されている。これは制震素子の塑性曲げ変形によって、建物構造枠に作用する地震力を吸収し、建物の変形を防止するものであり、これにより耐震補強を行うことができる。しかし、この制震デバイスを既存の建物に設置するには、天井や床の一部を取り外すなど工事が比較的大掛かりになり、居住者にとって負担が大きいという問題がある。

また、上記のような大掛かりな工事を避けるため、特許文献２のような技術も提案されている。これは簡便な工事により耐震補強を行う技術であり、この工事は天井の下から床上までの既存内外壁を取り除いて耐震壁を装着するだけで足りる工事である。しかし、このように簡便な工事であっても、建築年度の古い建物には負担が大きく、工事が簡易な反面、耐震認定強度の確保に限界がある、という問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、建家の外部から耐震壁の取付け部材を兼ねた水平繋梁を介して新たに耐震壁構面を取り付けるので、たとえ昭和５５年改正の新耐震基準以前の物件であっても簡便に取り付けることが可能で、居住者に大きな負担を与えずに耐震強度の高い耐震補強構造を提供するものである。

上記問題を解決するため、本発明では、地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段とを備えることを特徴とする耐震補強構造が提供される。

また、上記問題を解決するため、本発明では、地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段とを備えることを特徴とする耐震補強装置が提供される。

更に、上記問題を解決するため、本発明では、地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段とを備えることを特徴とする耐震建家が提供される。

更に、上記問題を解決するため、本発明では、地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段とを備える耐震補強装置を用いた耐震補強方法であって、建家外壁に、前記取付手段を取り付けるための切欠きを設け、切欠きで露出した部分に前記取付手段を取り付け、前記取付手段と前記水平支持手段により前記制震手段を支持することを特徴とする耐震補強方法が提供される。
また、本発明の外付け耐震壁構面は、補強を要する既存建家壁面に並行に外壁から若干のクリアランスをとって所要数だけ取り付ければよいので、設置スペースが節約できるというメリットがある。

本発明を利用すれば、既存建家の強度補強と共に建家の耐震補強を簡便に行うことができる。また、本発明は、外側からの工事だけで耐力ブラケットおよび水平繋梁の取り付けや耐震壁構面による耐震補強ができるので、居住者に大きな負担を与えることを回避できる。
具体的には、本発明の外付け耐震壁構造には次のような効果がある。
（１）既設建家の構造種別を問わず、木造でも鋼構造でも適用できる耐震補強構造を提供できる。
（２）既存建家を壊さずに外壁の外側からワンサイドで耐震ブラケットと耐震壁構面の取り付けが可能で、設置場所をとらずに済む。
（３）後述するように、設置が非常に簡便で、居住者の煩わしさを軽減する。
（４）既設建家の桁梁にワンサイドで直接耐力ブラケットを介して耐震壁構面を設置するので、地震力をダイレクトに吸収し、高性能が期待できる。
（５）温度依存性がなく、屋外でも性能に変化がない。
（６）繰り返しの余震にも耐え得る靱性ある構造である。
（７）簡単構造で施工性が良く、耐久性のある金属製でローコストである。また、従来の技術よりも更に簡便な工事で済むので、建築年度の経った建家であっても大掛かりな工事を行うことなく耐震補強を行うことができる。

第１の実施例を表す斜視図（概略図）である。 耐震壁構面及び制震素子を表す図である。 耐震壁構面の下部を表す図である。 既存建家に耐震壁構面を取り付けた状態の側面縦断面図である。 第２の実施例を表す斜視図（概略図）である。 第３の実施例を表す木造軸組構造の上部斜視図（概略図）である。 第４の実施例を表す鋼構造の上部斜視図（概略図）である。 耐震壁構面上部の連結構造を表す図である。

本発明は、新耐震基準以前の物件であっても簡便に取り付けることが可能で、居住者に大きな負担を与えることがない耐震補強構造を提供するものである。以下、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る耐震補強構造の概略を示す斜視図である。
本発明は、既存建家１に制震機能を備えた耐震壁構面１１（制震手段としての耐震壁構面１１）を外壁の外側に取り付けて、既存建家の耐震補強をするものである。なお、本発明は、木造構造の建家に対しても、鉄骨構造（非木造）の建家に対しても耐震補強できるものであるが、ここでは鉄骨構造の建家を例に説明する。また本発明は新築建家の耐震補強にも利用できる構造であるが、主に既存建家を補強するものであるので、ここでは既存建家を例に説明する。なお、「建家」とは既に建っている家屋だけでなく、新築の家も含む場合があるものとする。さらに本明細書において「耐震壁構面」とは「耐力耐震壁構面」の略称であるが、これに限らず制震機能を伴わない耐力壁構面をも含む場合があるものとする。

既存建家１は、建家１の基礎２、桁梁３、主柱４（主柱４ａと主柱４ｂ）とからなる。なお、既存建家１の構造は（桁梁３及び主柱４は）、木造でもあっても、非木造（鉄骨等）であってもよい。

耐震壁構面１１は、支柱１２（支柱１２ａと支柱１２ｂ）、連結部材としての鋼管ブレース１３（鋼管ブレース１３ａから鋼管ブレース１３ｄ）とからなる。

支柱１２ａは、内側側面の上段部に止め金具１５ａを備え、内側側面の下段部に止め金具１５ｃを備え、内側側面の中段部に制震素子１４ａを備える。
支柱１２ｂは、内側側面の上段部に止め金具１５ｂを備え、内側側面の下段部に止め金具１５ｄを備え、内側側面の中段部に制震素子１４ｂを備える。
制震素子１４とは、例えば、特願２００８−１３０３００号に記載された略Ω状の形状をした素子(図２)であり、制震素子の塑性曲げ変形により建家に作用する地震の力を吸収するものである。なお、制震機能のない耐力壁構面にあっては制震素子に変えて止め金具１５はこれと同構の固定金具を転用する。

支柱１２ａと支柱１２ｂとは、対角線上に交叉した上下二段の鋼管ブレース１３により連結される。即ち、鋼管ブレース１３ａの上端を止め金具１５ａに固定し、鋼管ブレース１３ｂの下端を制震素子１４ｂに固定する。また、鋼管ブレース１３ｂの上端を止め金具１５ｂに固定し、鋼管ブレース１３ｂの下端を制震素子１４ａに固定する。さらに、鋼管ブレース１３ｃの上端を制震素子１４ａに固定し、鋼管ブレース１３ｃの下端を止め金具１５ｄに固定する。さらに、鋼管ブレース１３ｄの上端を制震素子１４ｂに固定し、鋼管ブレース１３ｄの下端を止め金具１５ｃに固定する。このようにして支柱１２ａと支柱１２ｂとをハイテンションボルトを用いて強固に連結して、耐震壁構面１１を構成する。

既存建家１の外壁１６は様々な材種と形状寸法を有している。この外側に若干のクリアランスをとって上記のように構成した耐震壁構面１１を設置する（詳しくは後述する）。

耐震壁構面１１の柱頭部１７は、取付手段としての耐震ブラケット２１と水平支持手段としての水平繋梁２２により支持し、耐震壁構面１１の柱脚部１８は補強基礎２３により支持して既存建家１に取り付ける。
まず、柱頭部１７の固定方法について説明する。柱頭部１７を固定するためには、耐力ブラケット２１を取り付ける部分の外壁１６を必要範囲だけ切欠き、既設構造体である建家の桁梁を露出させたうえ、桁梁３側面に上端設置手段を設ける。この上端設置手段は、先ず耐力ブラケット２１をワンサイドから桁梁３に螺接したのち、耐力ブラケット２１のアームの先端部分に、桁梁３に沿って水平に水平繋梁２２を設置する。
耐力ブラケット２１は、四角形の底面板２７と２枚の対向する三角形のアーム板２６とからなる。アーム板２６の桁梁３側の切断面には連結穴が設けられ、２枚のアーム板２６同士が主柱１２を挟むようにして、ボルトとナットあるいはワンサイドボルト等で強固に連結されている。また、アーム板２６の底辺と底面板２７の上面とは溶着されている。また、底面板２７には水平繋梁２２を緊結するための連結穴が設けられている。

水平繋梁２２は、Ｌ字型鋼材製で断面が下向きになるように耐力ブラケット２１に取り付けられるが、鋼材の種類や取り付ける断面の向きおよび鋼材長さは選択事項である。水平繋梁２２は、所定の箇所に連結穴が設けられており、水平繋梁２２と複数の耐力ブラケット２１とは連結穴に既知の連結手段（例えばボルト等）を通して連結する。以上により支柱１２の柱頭部分の設置手段が設けられる。

次に、柱脚部１８の固定方法について説明する。柱脚部分を固定するには、例えば湿式工法では既存布基礎２に沿ってコンクリートを後打ちした補強基礎２３などの柱脚設置手段を用いる。これは既存建屋の布基礎２の一部または全部に沿うように設けられる。補強基礎２３の上面の所定箇所に柱脚固定用のアンカーボルト２５が設けられており、柱脚部１８はこのアンカーボルト２５により固定される。

なお、支柱１２の柱脚部は、図３（ａ）のように湿式工法としては既存布基礎（基礎２）に沿わせてコンクリートを打設した補強鉄筋コンクリート基礎（補強基礎２３）に埋め込まれたアンカーボルト４４と支柱１２の柱脚部に溶着あるいは螺接したホールダウン金物４１を併用して固定する。これにより、支柱１２は基礎２により強固に固定される。なお、図３（ｂ）のように乾式工法としては補強基礎２３の代わりに基礎２側面に固定されたチャンネル材４３を用いてアンカーボルト４４と支柱１２の柱脚部に溶着あるいは螺接されたホールダウン金物４１を用いて固定してもよい。

図４は、既存軽量鉄骨造建家１及び耐震壁構造１１の側面縦断面図である。
耐震壁構面１１は、既存建家１の外壁１６との間に若干の空間３１が生じるように取り付けることが好ましい。即ち、耐震壁構面１１の支柱中心と既存建家１の外壁中心との間には約１００ｍｍ程度の間隔を設け、耐震壁構面１１と既存建家１とが地震加振時に接触しないようにする。これにより地震が生じた際に、耐震壁構面１１と既存建家１とが干渉して、取り付け部分が破損したり、外壁１６に傷がつくことを防止できるからである。なお、両者の間隔は選択事項であり１００ｍｍに限らない。

なお、本実施例において、耐力ブラケット２１は主柱１２と桁梁３の取付け仕口に設けられる（図１）。即ち、耐力ブラケット２１は桁梁３に沿って帯状に設けられるのではなく、主柱１２と桁梁３とが交差する位置に点状（水平格子梁の接点に相当）に設けられるのである。
耐力ブラケット２１は既存建家１の外壁に切欠きを設けて設置するのであるが、帯状の連続切欠き部を設けると既存建家１に何らかの耐力欠損をもたらすことになるが、ここでは点状に耐力ブラケット２１を設けるので既存建家１への負担を最小限にできるのである。
また、既存建屋の桁梁３と水平繋梁２２が一体となってより強固に耐震補強され、既存建家１に作用する地震力を耐震壁構面に確実に伝達することになり、既存建家への地震力の負担を最小限にすることができる。

更に、図１のように複数の耐力ブラケット２１を水平繋梁２２により連結することにより、この水平繋梁２２が一種の風受梁に相当する水平繋梁の役目を持つことになる。よって、既存建家１の外壁の桁梁３と協働して、既存建家１に作用する地震水平力を受け止めることが可能になり、作用力を殆どロスすることなく外付けの耐震壁構面１１に伝達できる。なお、この効果は耐力ブラケット２１だけでは十分な効果を発揮できず、耐力ブラケット２１と水平繋梁２２とが結合してはじめて十分な効果を発揮できるものである。なお、この水平繋梁２２は既存建家１の規模或いは耐震壁構面１１の数量により長さを増減して工期・工費の節減・短縮を実現できる。また、水平繋梁２２を設けることにより、建家そのものの補強も可能になる。

図５は、本発明に係る耐震構造の他の実施例である。耐力ブラケット２１は、四角形の底面板６１並びに背面板６２と、対向する２枚の三角形のアーム板６３とからなる。
アーム板６３と背面板６１はコの字型に折り曲げられ、底面板２７に溶着されている。背面板６２には既存建家１の桁梁３との連結穴が設けられている。
耐力ブラケット２１は、既存建家１の桁梁３への取り付けに際して、既存建家１の主柱４の位置に関係なく、桁梁３へのウェブに外側からワンサイドボルトで緊結される。
また、底面板６１には桁梁３の下フランジと水平繋梁２２を緊結するための連結穴が設けられている。
本実施例の場合、外付け耐震壁構面１１を既存建家１（外壁１６）の任意の位置に設置することができ、非常に有効である。

図６と図７は、本発明に係る耐震構造の他の実施例であり、図６は既存の木造軸組構造の建屋に耐力ブラケット２１を取り付ける場合の例であり、図７は鋼構造の建屋に耐力ブラケット２１を取り付ける場合の例である。
図６および図７の耐力ブラケット２１の詳細を図８に示す。図８で図示した通り、耐力ブラケット２１は、既存建家１の桁梁３の外部に面する側面に取り付けるための四角形の背面板７１と、この中央部に垂直に取り付けられるほぼ三角形状のアーム板７２（アーム部）および背面板７１とアーム板７２を水平に接続する水平振れ止め板７３（アーム板７２が水平方向に振れることを防止する水平振れ止め手段）とからなり、水平振れ止め板７３の外側には水平繋梁２２を取り付けるアングル７４が溶着されている。この構造の耐力ブラケット２１と水平繋梁２２とを木造の既存建家１に装着することによって確実に地震水平力を外付け耐震壁構面１１に伝達することができる。また、水平振れ止め板７３を設けることにより耐力ブラケット２１の数を少なくすることができる。

次に、耐力ブラケット２１を既存建家１に取り付ける方法について説明する。
まず、耐力ブラケット２１を取り付けるため、既存建家１の外壁に複数の切欠きを点状に設ける。切り欠く部分は耐力ブラケット２１を取り付ける部分のみであり、切欠く大きさは耐力ブラケット２１の背面（取り付け部分）とほぼ同じ大きさを切り欠く。このように切欠く部分を最小限にすることにより、既存建家１の耐力の欠損を最小限にすることができる。

１ 既存建家
２ 基礎
３ 桁梁
４ 主柱
１１ 耐震壁構面
１６ 外壁
２１ 耐力ブラケット
２２ 水平繋梁

Claims (6)

1. 軸組構造建家の耐震補強構造において、
   前記軸組構造建家の桁梁の外側の任意の位置に所定の間隔で取付け可能な複数のブラケットのみを介して水平に固定されて前記桁梁に伝わった地震力を受けるための水平繋梁と、
   前記水平繋梁の任意の位置の下部と基礎とのみに取付可能であり、かつ前記水平繋梁が受けた地震力を受けるための一対の縦材と、前記一対の縦材を繋いで設けられて前記一対の縦材が受けた地震力を受ける耐震手段または制震手段と、を備えた耐震壁構面と、
   を備えることを特徴とする耐震補強構造。
2. 前記耐震壁構面は、前記軸組構造建家の外壁との間に所定の空間が生じるよう設置されていることを特徴とする請求項１記載の耐震補強構造。
3. 前記ブラケットは、前記ブラケットのアーム部が水平方向に振れることを防止するための水平振れ止め手段を備えることを特徴とする請求項１乃至２記載の耐震補強構造。
4. 軸組構造建家の耐震補強装置において、
   前記軸組構造建家の桁梁の外側の任意の位置に所定の間隔で取付け可能な複数のブラケットのみを介して水平に固定されて前記桁梁に伝わった地震力を受けるための水平繋梁と、
   前記水平繋梁の任意の位置の下部と基礎とのみに取付可能であり、かつ前記水平繋梁が受けた地震力を受けるための一対の縦材と、前記一対の縦材を繋いで設けられて前記一対の縦材が受けた地震力を受ける耐震手段または制震手段と、を備えた耐震壁構面と、
   を備えることを特徴とする耐震補強装置。
5. 軸組構造建家の耐震建家において、
   前記軸組構造建家の桁梁の外側の任意の位置に所定の間隔で取付け可能な複数のブラケットのみを介して水平に固定されて前記桁梁に伝わった地震力を受けるための水平繋梁と、
   前記水平繋梁の任意の位置の下部と基礎とのみに取付可能であり、かつ前記水平繋梁が受けた地震力を受けるための一対の縦材と、前記一対の縦材を繋いで設けられて前記一対の縦材が受けた地震力を受ける耐震手段または制震手段と、を備えた耐震壁構面と、
   を備えることを特徴とする耐震建家。
6. 軸組構造建家の桁梁の外側に所定の間隔で取付け可能な複数のブラケットのみを介して水平に固定される水平繋梁と、前記水平繋梁の下部と基礎とのみに繋がれて固定される耐震機能または制震機能のうち少なくとも一方を備えた耐震壁構面とを備える耐震補強装置を用いた耐震補強方法であって、
   前記桁梁の外側の任意の位置に前記複数のブラケットを所定の間隔で取付ける工程と、
   前記複数のブラケットを繋いで前記桁梁に伝わった地震力を受けるための前記水平繋梁を水平に固定する工程と、
   前記水平繋梁の任意の位置の下部と前記基礎とのみに取付可能であり、かつ前記水平繋梁が受けた地震力を受けるための一対の縦材と、前記一対の縦材を繋いで設けられて前記一対の縦材が受けた地震力を受ける耐震手段または制震手段と、を備えた耐震壁構面を固定する工程と、
   を備えることを特徴とする耐震補強方法。

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