JP6989909B2 - Bearing structure of wooden building - Google Patents
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Description
本発明は木造建築物の耐力構造に関し、特に例えば壁耐力構造と断熱性能を兼ね備えた木造建築物の耐力構造に関するものである。 The present invention relates to a load-bearing structure of a wooden building, and more particularly to, for example, a load-bearing structure of a wooden building having both a wall-bearing structure and a heat insulating performance.
図12は従来の木造建築物の一部の立面図であり、平常時の場合(左図)と、地震による水平力が加わって変形した場合(右図)を示す。
木造建築物は、一対の柱1a,1bと一対の横架材2a,2bからなる矩形の構造部材3を、建物のけた行方向(建物の平面から見て横方向)および張り間方向(建物の平面から見て奥行方向又は縦方向)に、それぞれの方向に複数組み合わせて構造材としている。
そして、木造建築物は、柱1a,1bと横架材2a,2bからなる矩形の構造部材3の空間部4に必要十分な壁又は筋かい等の耐力壁がないと、平常時では水平力(又は水平荷重)が加わらないので問題ないが、地震や台風の発生により一定値以上の水平力が加わると、建物が倒壊してしまう危険性がある。
FIG. 12 is an elevation view of a part of a conventional wooden building, and shows a case of normal times (left figure) and a case of deformation due to a horizontal force due to an earthquake (right figure).
In a wooden building, a rectangular
In a wooden building, if the
地震や台風などの大きな力(水平力)を受けたときに建物の倒壊を防止するために、木造建築物では耐力壁とした耐力構造が必要である。
わが国の木造建築物の耐震設計は、関東大地震を契機にして、震度5程度の中規模の地震に対しては建物が損傷しないものとし、震度6~7の稀に起こる大地震の場合においても、ある程度の損傷があっても倒壊又は崩壊せず、人命を守るという考え方に基づく。
また、台風や積雪においても、この考え方に基づいて材料や壁量が定められている。
従来の木造建築物の耐力構造は、剛性だけで評価するものであったが、1995年の阪神大地震を契機として、粘りである靭性も考慮されるようになった。
In order to prevent the building from collapsing when it receives a large force (horizontal force) such as an earthquake or typhoon, a wooden building needs a bearing structure with a bearing wall.
The seismic design of wooden buildings in Japan is based on the assumption that the building will not be damaged by a medium-scale earthquake with a seismic intensity of about 5 triggered by the Great Kanto Earthquake, and in the case of a rare large earthquake with a seismic intensity of 6 to 7. However, it is based on the idea of protecting human life without collapsing or collapsing even if there is some damage.
In addition, even in the case of typhoons and snow cover, the materials and wall amount are determined based on this idea.
The load-bearing structure of conventional wooden buildings was evaluated only by rigidity, but with the 1995 Great Hanshin Earthquake, toughness, which is tenacity, has also been taken into consideration.
建築基準法では、構造耐力上主要な部分である壁、柱及び横架材を木造とした建築物においては、全ての方向の水平力(又は水平荷重)に対して安全であるように、各階の張り間方向およびけた行方向に、それぞれ壁を設け又は筋かい等を入れた軸組を釣り合い良く配置しなければならないと定めている。 According to the Building Standards Law, in buildings where walls, pillars and horizontal members, which are the main parts of structural strength, are made of wood, each floor is safe against horizontal force (or horizontal load) in all directions. It is stipulated that a wall should be provided or a frame with braces should be arranged in a well-balanced manner in the direction of the tension and the direction of the girder.
従来、木造建築物の壁耐力構造としては、筋かい,合板,土壁および貫(ぬき)等が知れている。合板や土壁は面で耐力を有するものである。
これらの耐力構造は、柱と梁又は土台(以下、梁・土台を総称して「横架材」という)に対して次の何れかの構造が採用される。すなわち、筋かいは両端を釘付け等で固定(又は緊結)され、合板は1対の柱と1対の横架材の四辺に所定間隔で釘付け等により固定され、貫は1対の柱に固定される。
Conventionally, as the wall bearing structure of a wooden building, braces, plywood, earthen walls and nuki are known. Plywood and earthen walls are surface resistant.
As these load-bearing structures, any of the following structures is adopted for columns and beams or bases (hereinafter, beams and bases are collectively referred to as "horizontal materials"). That is, the brace is fixed (or tied) at both ends by nailing, etc., the plywood is fixed to the four sides of the pair of pillars and the pair of horizontal lumbers by nailing, etc. at predetermined intervals, and the kan is fixed to the pair of pillars. Will be done.
これらの既存の耐力構造は、地震等による一定荷重を超えると、破断して耐力を無くし、木造建築物が崩れることになる。具体的には、一対の横架材の間隔をHとし、水平力を受けたときの一対の柱の傾きによる水平変位をδとすれば、一対の柱の傾きによる角度を表す層間変形角はδ/H(単位;ラジアン、略記号「rad」)で表される。この層間変形角(δ/H)が1/15radを著しく超える(例えば1/8radを超える)と、上部の荷重等も加わるため、木造建築物が倒壊し始めることになる。
そこで、木造建築物が変形後も倒壊することなく、粘りのある耐力を有することが求められる。換言すると、粘り強い耐力構造を有する木造建築物は、建物が一気に倒壊を起こし難いものであって、災害時における居住者の生存率を高めることに貢献できる。そのため、木造建築物は、粘り強い耐力構造であることが求められる。
If these existing load-bearing structures exceed a certain load due to an earthquake or the like, they will break and lose their yield strength, and the wooden building will collapse. Specifically, if the distance between the pair of horizontal members is H and the horizontal displacement due to the inclination of the pair of columns when receiving a horizontal force is δ, the interlayer deformation representing the angle due to the inclination of the pair of columns is assumed. The angle is represented by δ / H (unit; radian, abbreviation "rad"). When this interlayer deformation angle (δ / H) remarkably exceeds 1/15 rad (for example, more than 1/8 rad), a load or the like on the upper part is also applied, so that the wooden building starts to collapse.
Therefore, it is required that the wooden building does not collapse even after being deformed and has a tenacious proof stress. In other words, a wooden building with a tenacious load-bearing structure is unlikely to collapse at once, and can contribute to increasing the survival rate of residents in the event of a disaster. Therefore, wooden buildings are required to have a tenacious load-bearing structure.
一方、木造建築物では、省エネルギーのため、全ての外壁面に断熱材が施されている。断熱材としては、発泡樹脂製断熱材(具体的には押出法ポリスチレン保温材;一般に「XPS」と略称される)や、グラスファイバー保温材(グラスウール)等が用いられる。
従来、押出法ポリスチレンフォーム保温材(XPS)は、保温材又は断熱材としてのみ用いられ、木造建築物の構造材として用いられることが殆んど無かった。
On the other hand, in wooden buildings, heat insulating materials are applied to all outer walls to save energy. As the heat insulating material, a foamed resin heat insulating material (specifically, an extruded polystyrene heat insulating material; generally abbreviated as “XPS”), a glass fiber heat insulating material (glass wool), or the like is used.
Conventionally, extruded polystyrene foam heat insulating material (XPS) has been used only as a heat insulating material or a heat insulating material, and has hardly been used as a structural material of a wooden building.
押出法ポリスチレンフォーム保温材を構造材として用いた従来技術として、特許文献1がある。
特許文献1は、筋かいの代わりに、帯部4と固定金物5と長さ調整手段6とからなる補強構造1を2つの構造材(柱及び梁)8,9に固定するとともに、補強部材3を取付けた木造建築物の補強構造を開示している。補強部材3は、柱及び梁等の構造材8,9の角に固定的に取り付けられるもので、小さな三角形の合成樹脂発泡体14を含む。この合成樹脂発泡体14の素材として、押出法ポリスチレンフォーム保温材を用いている。
すなわち、特許文献1は、主たる耐力構造材として補強構造1を設けるとともに、圧縮力の減衰のために従たる構造材として補強部材3を設けた技術である。
In
That is,
従来の耐震構造である筋かい,合板または土壁は、何れも大地震のような一定強度を超える水平力(または水平荷重)を受けると破断もしくは耐力をなくし、建物を倒壊させる問題があった。
例えば、合板を用いた耐力壁構造は、柱に対して合板を所定間隔で釘打ちしたものであり、釘によって止められているだけなので、釘耐力が壁耐力となる。そのため、大地震のような一定強度を超える水平力を受けると、4隅付近の釘が抜けて破損し、その周辺部分の釘抜けが徐々に拡大し、やがて合板の耐力が大きく低下してしまう。
また、筋かいも、大地震のような一定強度を超える水平力を受けた場合に、柱と梁の留め金具にネジ止めしている部分のネジが柱や梁から抜けて、筋かいの耐力が大きく低下してしまう。
合板や筋かいの耐力が大きく低下すると、木造建築物が一気に倒壊し、居住者の生命に重大な危害を及ぼすこともある。
そのため、木造建築物は粘り強い耐力構造であることが求められる。
The conventional seismic structures such as braces, plywood, and earthen walls all have the problem of breaking or losing their strength when subjected to horizontal force (or horizontal load) exceeding a certain strength such as a large earthquake, causing the building to collapse. ..
For example, in a load-bearing wall structure using plywood, plywood is nailed to a pillar at predetermined intervals and is only fixed by nails, so that the load-bearing wall is the load-bearing wall. Therefore, if a horizontal force exceeding a certain strength such as a large earthquake is applied, the nails near the four corners will come off and be damaged, and the nails in the surrounding area will gradually expand, and eventually the yield strength of the plywood will drop significantly. ..
In addition, when the brace receives a horizontal force exceeding a certain strength such as a large earthquake, the screw of the part screwed to the fastener of the column and the beam comes off from the column or the beam, and the bearing capacity of the brace. Will drop significantly.
If the bearing capacity of plywood or braces is significantly reduced, wooden buildings can collapse at once, which can be seriously harmful to the lives of residents.
Therefore, wooden buildings are required to have a tenacious load-bearing structure.
特許文献1は、補強構造1と補強部材3を取付けているので、取付け作業に多大な時間と労力を要し、高価となる。また、補強部材3が圧縮力を減衰するとしても、大地震の際には、留め金具が貫通している合成樹脂発泡体14の孔を広げるように破壊するか、留め金具を取り付けているネジ・ボルトが構造材から抜けるので、合成樹脂発泡体14の主たる使用目的としている圧縮力を発揮できない場合もある。
In
建築基準法に基づく木造耐力壁の性能評価試験では、一対の柱と一対の横架材で囲まれる開口部(例えば、高さ2730mm×幅910mm又は1820mm)に、上側の横架材(梁)の水平方向から水平力を加えて、筋かいや合板等の構造材が構造材としての機能を発揮できなくなるか、試験体の層間変形角が1/15rad以上に達するまで加力して、建築基準法の安全率を満たす耐力のあることを試験している。
In the performance evaluation test of a wooden bearing wall based on the Building Standards Act, an opening (for example,
(背景技術)
本願発明者は、XPS等の発泡樹脂板状部材が幅方向(すなわち平面)に平行な方向に対して大きな耐力を有することに着目し、発泡樹脂板状部材を耐力構造材として用いることを着想し、発泡樹脂板状部材を構造材として実用化するための研究を重ね、種々の実験をしたところ、次のような問題点が分かった。
図13はこの発明の背景技術を説明するための立面図であり、特に木造建築物の構造部材で囲まれる空間部に発泡樹脂板状部材を嵌め込んだ状態を示す。なお、図13に示す木造建築物は、発泡樹脂板状部材5を断熱材として用いた内断熱(充填断熱)の構造でもある。
図12において、一対の柱1a,1bと一対の横架材2a,2bからなる構造材3は、空間部4を有する。この空間部4には、断熱材としても用いられる材質と同じ発泡樹脂板状部材5が嵌め込まれる。空間部4に嵌め込まれる発泡樹脂板状部材5は、当該空間部4の平面形状(又は立面形状)と略同等か若干(例えば数mm)小さな平面形状を有するものであって、断熱材としても用いられる材質と同じ材質であり、最適な圧縮強度に選定される。
ここで、発泡樹脂板状部材5を断熱材としてのみ用いる場合は、断熱性能をできる限り高めるため、発泡樹脂板状部材5の平面形状を空間部4の平面形状と全く同一寸法とするのが好ましい。しかし、実際には、同一寸法だと、嵌め込み作業が容易でないので、嵌め込み作業を効率よく行うことができず、若干(例えば数mm)小さな平面形状に選ばれることもある。発泡樹脂板状部材5の平面形状を空間部4の平面形状より若干小さくすれば、高さ方向と幅方向のそれぞれに僅かの隙間が生じる。この隙間は、高い断熱性能を確保する上ではない方が好ましいが、発泡樹脂板状部材5の嵌め込み作業を容易にするために施工上やむを得ず設けることになる。
(Background technology)
The inventor of the present application has focused on the fact that a foamed resin plate-shaped member such as XPS has a large yield strength in a direction parallel to the width direction (that is, a plane), and has conceived of using the foamed resin plate-shaped member as a load-bearing structural material. However, after repeated research to put the foamed resin plate-shaped member into practical use as a structural material and conducting various experiments, the following problems were found.
FIG. 13 is an elevational view for explaining the background technique of the present invention, and shows a state in which a foamed resin plate-shaped member is fitted in a space surrounded by structural members of a wooden building. The wooden building shown in FIG. 13 also has an internal heat insulating (filled heat insulating) structure using the foamed resin plate-
In FIG. 12, the
Here, when the foamed resin plate-
この状態において、図13の右図に示すように、上側の横架材2bに右向きの水平力を徐々に加えると、一対の柱1a,1bが徐々に傾き、空間部4が変形する。一対の柱1a,1bの傾きに伴って、上側の横架材(梁)2bが徐々に下り、空間部4が菱形に変形する。
このとき、一対の柱1a,1bが長さδだけ水平変位するので、上側の横架材2bは水平力を加える前の状態に比べて長さt1だけ下へ移動し、発泡樹脂板状部材5の上辺の一方側(左から右に水平力を加えたときは図示の左上角)が長さt2だけ見かけ上押し上げられた(実質的には圧縮された)状態となる。同時に、発泡樹脂板状部材5の下辺の他方側(左から右に水平力を加えたときは、図示の右下角)は、長さt2だけ見かけ上押し下げられた(実質的には圧縮された)状態となる。そのため、高さ方向の上下から強い力が発泡樹脂板状部材5に加わるが、その高さHが幅Wに比べて何倍も大きいので、発泡樹脂板状部材5を湾曲させる強い力が上下方向(または発泡樹脂板状部材5の対角線の方向)に加わる。
なお、左向きの水平力を加えた場合は、発泡樹脂板状部材5の角に加わる力が上辺と下辺で左右逆となる。
また、一対の柱1a,1bの間の幅は、水平力を加えたとき、水平力を加えない状態に比べて、狭まってw1(狭まる長さをxとすれば、w1=W-x)になることも分かった。
すなわち、強い水平力が加えられたとき、発泡樹脂板状部材5は、両側面が一対の柱1a,1bの内側に接した状態で斜めに傾く(回動する)ため、水平力の加わる上辺の一方側(図示の左上角)の斜線部分が横架材2bによって強い力で押し下げられる(圧縮される)とともに、下辺の他方側(図示の右下角)が横架材2aによって強い力で押し上げられる。その結果として、発泡樹脂板状部材5は、上下に強い圧縮力を受けて、高さ方向の中央部分で座屈を起こし湾曲してしまう。座屈が生じると、発泡樹脂板状部材5は、一対の柱1a,1bに接している両側面が柱1a,1bに対して十分な接触面積を確保できず、必要とする耐力を発揮する前に空間部4から外れてしまう。
このような現象のため、発泡樹脂板状部材を木造建築物の構造材として用いる場合は座屈による耐力の減少を防止する必要性が判明した。発泡樹脂板状部材の座屈による耐力の減少(換言すれば、発泡樹脂板状部材の離脱)を防止又は回避できれば、発泡樹脂板状部材が耐力構造材として十分に使用できることが分かった。
In this state, as shown in the right figure of FIG. 13, when a horizontal force pointing to the right is gradually applied to the upper
At this time, since the pair of
When a horizontal force pointing to the left is applied, the force applied to the corners of the foamed resin plate-shaped
Further, the width between the pair of
That is, when a strong horizontal force is applied, the foamed resin plate-shaped
Due to such a phenomenon, it has become clear that when a foamed resin plate-shaped member is used as a structural material for a wooden building, it is necessary to prevent a decrease in yield strength due to buckling. It was found that the foamed resin plate-shaped member can be sufficiently used as a load-bearing structural material if the decrease in yield strength due to buckling of the foamed resin plate-shaped member (in other words, detachment of the foamed resin plate-shaped member) can be prevented or avoided.
それゆえに、この発明の主たる目的は、大地震のような強い水平荷重を受けても一気に破損することなく、粘り強い耐力構造を有し、座屈による耐力の減少を回避し得る、木造建築物の耐力構造を提供することである。 Therefore, the main object of the present invention is to have a tenacious bearing structure without being damaged at once even under a strong horizontal load such as a large earthquake, and to avoid a decrease in bearing capacity due to buckling. It is to provide a load-bearing structure.
この発明の他の目的は、水平力が所定範囲内の間は既存の耐力壁によって、既存耐力壁ではカバーできないさらに大きな水平力が加わったときには発泡樹脂板状部材の耐力によって、木造建築物が一気に倒壊することを回避し得る、木造建築物の耐力構造を提供することである。 Another object of the present invention is a wooden building by the existing bearing wall while the horizontal force is within a predetermined range, and by the bearing capacity of the foamed resin plate-like member when a larger horizontal force that cannot be covered by the existing bearing wall is applied. It is to provide a bearing structure for a wooden building that can prevent objects from collapsing at once.
第1の発明は、一対の柱と一対の横架材によって囲まれた空間部を有する構造部材を組み合わせて構成される木造建築物において、複数の発泡樹脂板状部材を備える。
複数の発泡樹脂板状部材は、各構造部材に固定されることなく、当該構造部材に対応する空間部にそれぞれ嵌め込まれる。
この発泡樹脂板状部材は、幅方向の側面による圧縮力が5ニュートン/平方センチメートル以上の発泡プラスチック系フォームであって、その立面形状の幅が空間部の幅よりも第1の長さである0.5mm~3.5mmだけ小さく選ばれることにより、空間部に嵌め込まれて水平力を加えられない状態のときに、当該第1の長さの部分が側面クリアランスとなる。
また、発泡樹脂板状部材は、水平力を加えられたときに、層間変形角が既存の耐力壁では対応しない1/15ラジアンから木造建築物が倒壊し始めるとされる1/8ラジアンの範囲において耐力を発揮し、それによって、一対の柱が傾いてその幅が狭まった際に、その両側面が構造部材に含まれる一対の柱に密接することによって、その両側面で水平力を受けて、耐力壁として作用する。
また、発泡樹脂板状部材は、層間変形角が1/15ラジアンから1/8ラジアンの範囲において耐力を発揮する際に、その上辺と下辺が一対の横架材によって圧縮されて生じる座屈を回避するために、その立面形状の高さが空間部の高さよりも第2の長さである25mm~50mmだけ小さくなるような切欠部を形成することにより、当該切欠部が水平力を加えられない状態において上部クリアランスとなる。
The first invention comprises a plurality of foamed resin plate-shaped members in a wooden building configured by combining a pair of pillars and a structural member having a space surrounded by a pair of horizontal members.
The plurality of foamed resin plate-shaped members are not fixed to each structural member, but are fitted into the space corresponding to the structural member.
This foamed resin plate-like member is a foamed plastic foam having a compressive force of 5 Newtons / square centimeter or more due to the side surface in the width direction, and the width of the elevation shape is the first length of the width of the space portion. By being selected as small as 0.5 mm to 3.5 mm, the portion of the first length becomes the side clearance when it is fitted in the space and the horizontal force cannot be applied.
In addition, the foamed resin plate-like member has a 1/8 radian that the wooden building starts to collapse from 1/15 radian whose interlayer deformation angle does not correspond to the existing bearing wall when a horizontal force is applied. It exerts bearing capacity in the range, so that when a pair of columns tilts and their width narrows, both sides of the column are in close contact with the pair of columns contained in the structural member, thereby receiving horizontal force on both sides. It acts as a bearing wall.
Further, the foamed resin plate-shaped member exhibits buckling caused by compression of the upper side and the lower side by a pair of horizontal members when the proof stress is exhibited in the range of 1/15 radian to 1/8 radian of the interlayer deformation angle . In order to avoid this, the notch is formed so that the height of the elevation is smaller than the height of the space by 25 mm to 50 mm, which is the second length, so that the notch applies a horizontal force. It becomes the upper clearance in the state where it is not possible.
第1の発明によれば、大地震のような強い水平荷重を受けても、発泡樹脂板状部材が空間部の詰め物(又はクッション)となっているので、木造建築物が一気に倒壊又は破損することなく、粘り強い耐力構造を有し、座屈による耐力の減少を回避できる、木造建築物の耐力構造が得られる。 According to the first invention, even if a strong horizontal load such as a large earthquake is applied, the foamed resin plate-like member is a filling (or cushion) in the space, so that the wooden building collapses or breaks at once. It is possible to obtain a load-bearing structure of a wooden building which has a tenacious load-bearing structure and can avoid a decrease in load-bearing due to buckling.
第2の発明は、一対の柱と一対の横架材によって囲まれた空間部を有する構造部材を組み合わせて構成される木造建築物において、複数の発泡樹脂板状部材を備える。
複数の発泡樹脂板状部材は、各構造部材に固定されることなく、当該構造部材に対応する空間部にそれぞれ嵌め込まれる。
この発泡樹脂板状部材は、幅方向の側面による圧縮力が5ニュートン/平方センチメートル以上の発泡プラスチック系フォームであって、その立面形状の幅が空間部の幅よりも側面クリアランスだけ小さく選ばれ、かつその立面形状の高さが空間部の高さよりも上部クリアランスだけ小さく選ばれることによって、空間部に嵌め込まれたときに一対の柱に対して幅方向に側面クリアランスを有するとともに、一対の柱が水平力を受けて傾いたときに、その上辺および下辺が横架材に接触しないようにするための切欠部を形成している。
また、発泡樹脂板状部材は、層間変形角が既存の耐力壁では対応しない1/15ラジアンから木造建築物が倒壊し始めるとされる1/8ラジアンの範囲において耐力を発揮するように、側面クリアランスが0.5mm~3.5mmに選ばれ、かつ前記切欠部が25mm~50mmに選ばれる。
それによって、発泡樹脂板状部材は、水平力が加わることにより、一対の柱が傾いてその幅が狭まったときに、その両側面が構造部材に含まれる一対の柱に密接することによって、その両側面で水平力を受けて、耐力壁として作用することを特徴とする。
The second invention includes a plurality of foamed resin plate-shaped members in a wooden building configured by combining a pair of pillars and a structural member having a space surrounded by a pair of horizontal members.
The plurality of foamed resin plate-shaped members are not fixed to each structural member, but are fitted into the space corresponding to the structural member.
This foamed resin plate-like member is a foamed plastic foam having a compressive force of 5 Newtons / square centimeter or more due to the side surface in the width direction, and the width of the elevation shape is selected to be smaller than the width of the space by the side clearance. Moreover, by selecting the height of the elevation shape to be smaller than the height of the space portion by the upper clearance, it has side clearance in the width direction with respect to the pair of pillars when fitted in the space portion, and also has a pair of pillars. It forms a notch to prevent the upper and lower sides from coming into contact with the cross member when it is tilted by receiving a horizontal force.
In addition, the foamed resin plate-like member exhibits bearing capacity in the range of 1/15 radians where the interlayer deformation angle does not correspond to the existing bearing wall to 1/8 radians where the wooden building starts to collapse. The side clearance is selected from 0.5 mm to 3.5 mm, and the notch is selected from 25 mm to 50 mm.
As a result, the foamed resin plate-shaped member is brought into close contact with the pair of columns included in the structural member on both side surfaces when the pair of columns is tilted and the width is narrowed due to the application of a horizontal force. It is characterized in that it receives horizontal force on both sides and acts as a bearing wall.
第2の発明によれば、大地震のような強い水平荷重を受けても、木造建築物が一気に倒壊又は破損することなく、粘り強い耐力構造を有し、座屈による耐力の減少を回避できる。 According to the second invention, even if a strong horizontal load such as a large earthquake is applied, the wooden building does not collapse or break at once, has a tenacious proof stress structure, and can avoid a decrease in proof stress due to buckling.
第3の発明は、第1の発明または第2の発明において、切欠部の形状が矩形(又は平行四辺形)であって、その上辺が横架材に対して平行に形成されることによって、水平力が加えられない状態において、幅方向に均等な上部クリアランスを確保することを特徴とする。 The third invention is based on the first invention or the second invention, in which the shape of the notch is rectangular (or parallelogram) and the upper side thereof is formed parallel to the horizontal member. It is characterized by ensuring an even upper clearance in the width direction in a state where no horizontal force is applied.
第4の発明は、第1の発明または第2の発明において、発泡樹脂板状部材の上辺が幅方向の中央部から両側面に向かって傾斜を有する山形に形成されることによって、左右両端部で最大値となる上部クリアランスを確保することを特徴とする。 The fourth invention is the left and right end portions by forming the upper side of the foamed resin plate-shaped member in a chevron shape having an inclination from the central portion in the width direction toward both side surfaces in the first invention or the second invention. It is characterized by securing the upper clearance which is the maximum value in.
第5の発明は、第1の発明または第2の発明において、発泡樹脂板状部材の上辺より上の上部クリアランスには、発泡樹脂板状部材とは異なる耐力を有しない断熱材を充填することを特徴とする。
第5の発明によれば、上部クリアランスの部分による断熱性能の低下を防止できる。
In the fifth aspect of the invention, in the first invention or the second invention, the upper clearance above the upper side of the foamed resin plate-shaped member is filled with a heat insulating material which does not have a proof stress different from that of the foamed resin plate-shaped member. It is characterized by.
According to the fifth invention, it is possible to prevent deterioration of the heat insulating performance due to the portion of the upper clearance.
第6の発明は、第1の発明または第2の発明において、空間部を有する複数の構造部材に筋交いや合板等の耐力壁要素が形成されて、発泡樹脂板状部材と併用される。
筋交いや合板等の耐力壁要素は1/15ラジアンまでの範囲で耐力を発揮し、発泡樹脂板状部材は1/15ラジアン~1/8ラジアンの範囲で耐力を発揮することにより、広範囲で耐力を発揮することを特徴とする。
第6の発明によれば、筋交いや合板等の耐力壁要素と発泡樹脂板状部材を併用しているので、耐力壁要素が耐力を発揮できない範囲又は耐力を減少して木造建築物の倒壊に近づきつつある範囲を発泡樹脂板状部材の側面の圧縮力で補うことにより、木造建築物の倒壊をさらに遅らせることができる。
In the first invention or the second invention, the sixth invention is used in combination with a foamed resin plate-like member in which bearing wall elements such as braces and plywood are formed in a plurality of structural members having a space portion.
Bearing wall elements such as braces and plywood exhibit bearing capacity in the range of 1/15 radians, and foamed resin plate-like members exhibit bearing capacity in the range of 1/15 radians to 1/8 radians. It is characterized by demonstrating.
According to the sixth invention, since the bearing wall element such as the brace or plywood is used in combination with the foamed resin plate-like member, the range where the bearing wall element cannot exert the bearing capacity or the bearing capacity is reduced and the wooden building collapses. By supplementing the approaching range with the compressive force on the side surface of the foamed resin plate-like member, the collapse of the wooden building can be further delayed.
この発明によれば、大地震のような強い水平力を受けても、発泡樹脂板状部材が空間部の詰め物(又はクッション)となっているので、一気に破断することのない、粘り強い耐力構造を有し、座屈による耐力の減少を回避することができる、木造建築物の耐力構造が得られる。
また、取付け作業に多大な時間と労力を要することなく、安価にして必要な耐力と断熱性を発揮できる、木造建築物の耐力構造が得られる。
According to the present invention, even if a strong horizontal force such as a large earthquake is received, the foamed resin plate-like member is a filling (or cushion) in the space, so that a tenacious load-bearing structure that does not break at once can be obtained. It is possible to obtain a proof stress structure of a wooden building which has and can avoid a decrease in proof stress due to buckling.
In addition, it is possible to obtain a proof stress structure of a wooden building that can exhibit the required proof stress and heat insulating property at a low cost without requiring a great deal of time and labor for the installation work.
(本願発明の原理説明)
図1はこの発明の木造建築物の耐力構造の原理を説明するための立面図であり、特に図1(a)は水平力を加えない状態の耐力構造を示し、図1(b)は強い水平力を加えた状態を示す。
この発明の木造建築物10(詳細は後述の図7,図8参照)は、1対の柱11a,11bと1対の横架材12a,12bからなる矩形又は枠状の構造部材13を、建物のけた行方向(建物の平面から見て横方向又は「X方向」)および張り間方向(平面から見て奥行方向又は「Y方向」)に、それぞれ複数組み合わせて構成される。
構造部材13で囲まれる空間部14には、発泡樹脂板状部材21が嵌め込まれる。この発泡樹脂板状部材21は、材質的には、幅方向に大きな圧縮強度を有し、幅方向(又は水平方向)から大きな力が加わっても一気に破断又は破損しない弾性力を有する材料、例えば押出法ポリスチレンフォーム等が用いられる。
(Explanation of the principle of the present invention)
FIG. 1 is an elevation view for explaining the principle of the load-bearing structure of the wooden building of the present invention. In particular, FIG. 1 (a) shows the load-bearing structure in a state where no horizontal force is applied, and FIG. 1 (b) shows the load-bearing structure. Indicates a state in which a strong horizontal force is applied.
The
The foamed resin plate-shaped
発泡樹脂板状部材21は、サイズ的に短辺方向の幅Dが1対の柱11a,11bの間隔Wよりも第1の長さ(又は隙間;側面クリアランスともいう)t3だけ短く選ばれ、長辺方向の長さL(高さ)が1対の横架材12a,12bの間隔Hよりも第2の長さ(又は上部クリアランス)t4だけ短く選ばれる。すなわち、発泡樹脂板状部材21は、幅がD(D=W-t3)、縦方向長さがL(L=H-t4-t1)に選ばれることにより、その上辺が横架材12a,12bに平行に形成され、上部クリアランスがその上辺の全域に渡って均一に確保される。
ここで、発泡樹脂板状部材21の幅Dは、発泡樹脂板状部材21を空間部14へ嵌め込む際に嵌め込み作業が容易となるように、空間部14の幅Wよりも若干小さく、水平力が構造部材13に加えられたときに一対の柱11a,11bの間隔がw1に縮小しても、直ちに圧縮力として加わらない程度の隙間t3を有するように選ばれる(D=W-t3)。この隙間t3は、一対の柱11a,11bの傾きが1/15ラジアン(以下、略記号「rad」で示す)を超えたときから1/8radまでの範囲において、幅方向に圧縮力を発揮できるような第1の長さ、例えば0.5mm~3.5mm程度に選ばれる。この隙間t3が側面クリアランスとなる。
The foamed resin plate-shaped
Here, the width D of the foamed resin plate-shaped
また、高さ方向の隙間(又は第2の長さ)t4は、従来例の図13と比較すれば、図13の右図に示すt2の2倍(すなわち、(t2)×2の長さ)となる。
ここで、隙間t4は、一対の柱11a,11bの傾きが1/15radを超えたときから1/8radの範囲において、発泡樹脂板状部材21の上辺が見かけ上押し上げられる(実際には圧縮される)長さであり、上部クリアランスとなる。
言い換えると、発泡樹脂板状部材21は、幅D×高さLの平面形状を有するが、その幅Dが一対の柱11a,11bの幅Wよりも第1の長さt3(側面クリアランス)だけ小さくなり、その高さLが一対の横架材12a,12bの高さHから第2の長さt4だけ差し引いた長さ(L=H-t4)となる。そのため、一対の横架材12a,12b(高さH)と一対の柱11a,11b(幅W)で囲まれる空間部14の面積(W×H)に対して、長さt4×幅Dからなる形状の切欠部21aを形成したことと略同等の面積(平面形状)の上部クリアランスを確保することになる。
この切欠部21aは、地震等による大きな水平力を受けたとき、上側の横架材12bが発泡樹脂板状部材21を押し下げて座屈を生じさせるのを回避する際に重要な、上部クリアランスとなる。
側面クリアランスの第1の長さt3と、上部クリアランスの第2の長さt4は、大きな水平力を受けて一対の柱11a,11bが傾いたときの層間変形角(δ/H)の1/15radから1/8radにおける変形寸法(狭まる寸法)となるように選定される。その第1の長さ(側面クリアランス)t3及び第2の長さ(上部クリアランス)t4の最適値の選定の仕方は、本願発明者による実験結果および計算結果に基づいて、次の図2~図4を参照して詳細に説明する方法で決められる。
Further, the gap (or the second length) t4 in the height direction is twice the length of t2 shown in the right figure of FIG. 13 (that is, the length of (t2) × 2) as compared with FIG. 13 of the conventional example. ).
Here, in the gap t4, the upper side of the foamed resin plate-
In other words, the foamed resin plate-shaped
This
The first length t3 of the side clearance and the second length t4 of the upper clearance are 1 / of the interlayer deformation angle (δ / H) when the pair of
(実施例1)
図2ないし図4は、この発明の一実施例の木造建築物の耐力構造として、一対の柱の間に間柱17を入れた場合における層間変形角別の側面クリアランスと上部クリアランスの関係を説明するための立面図である。特に、図2は層間変形角(δ/H)が1/15radの場合、図3は層間変形角が1/10radの場合、図4は層間変形角(δ/H)が1/8radの場合を示し、図2~図4のそれぞれの左図が水平力を加えられる前の状態、右図が水平力を加えられた後の状態を示す。
図2~図4の実施例では、一般的な木造建築物に準じて、外装材および/または内装材(図示せず)を取り付けるために、一対の柱11a,11bの間に間柱17が追加されて、柱11aと柱11bの間(W)が805mm、間柱17が30mm幅の例を説明する。この場合、柱11aと間柱17の間隔、および柱11bと間柱17の間隔は387.5mmとなる。発泡樹脂板状部材21の幅は、387.5mm-t3となる。このような条件に選ばれた発泡樹脂板状部材21が2枚準備されて、柱11aと間柱17の間、および柱11bと間柱17の間にそれぞれ嵌め込まれる。
(Example 1)
2 to 4 show the relationship between the side clearance and the upper clearance for each interlayer deformation angle when a
In the embodiments of FIGS. 2 to 4,
次に、図2を参照して、層間変形角(δ/H)が1/15radに変化した場合を説明する。柱11a(又は柱11b)と間柱17との間隔は、水平力の加わらない状態の387.5mmから386.5mmに変化し、1.0mm狭くなる。このときの水平変位δは182mmであり、上部クリアランスは26mmであり、側面クリアランス(t3)は1.0mmに選ぶことになる。この場合、上部クリアランスを26mm以上に選定していれば、座屈を生じる可能性が全くない。
Next, a case where the interlayer deformation angle (δ / H) changes to 1/15 rad will be described with reference to FIG. The distance between the
図3を参照して、層間変形角(δ/H)が1/10radの場合は、柱11a(又は柱11b)と間柱17との間隔が水平力の加わらない状態の387.5mmから385.2mmに変化し、2.3mm狭くなる。このときの水平変位δは273mmであり、上部クリアランスは40mmであり、側面クリアランスは2.3mmである。この場合、上部クリアランスを40mm以上に選定していれば、座屈を生じないことが確認された。
With reference to FIG. 3, when the interlayer deformation angle (δ / H) is 1/10 rad, the distance between the
図4を参照して、層間変形角(δ/H)が1/8radの場合は、柱11a(又は柱11b)と間柱17との間隔が387.5mmから384mmに変化し、3.5mm狭くなる。このときの水平変位δは341.3mmであり、上部クリアランスは48mmであり、側面クリアランスは3.5mmである。この場合、上部クリアランスを48mm以上に選定していれば、座屈を生じないことが確認された。
With reference to FIG. 4, when the interlayer deformation angle (δ / H) is 1/8 rad, the distance between the
以上の計算結果に基づいて、側面クリアランスを0.5mm~3.5mmに選定し、上部クリアランスを25mm~50mmに選定すれば、1/15rad~1/8radの傾きが生じる程度に強い水平力を受けたとしても、発泡樹脂板状部材21が座屈を起さず、柱11a(又は柱11b)と間柱17による幅方向の圧縮力をその両側面で受け止めて、圧縮力を分散することにより、木造建築物が一気に倒壊するのを回避できる。
ところで、実際の木造建築物では、設計段階で上部クリアランスを選定しておく必要があるので、上部クリアランスについては柱の傾きの一番大きな1/8radの場合の値(48mm)以上に選定しておけば、柱の傾きがそれよりも小さな1/10radや1/15radの場合でも座屈を起こさない範囲としてカバーされることになる。
但し、上部クリアランスを必要以上に大きな値に選定すると、後述の第式(1)~第式(4)を参照して説明する理由により、発泡樹脂板状部材21の側面の面積が小さくなり、柱の変形に抵抗できる力Pが小さくなるので、適度の値を選定することが望ましい。
Based on the above calculation results, if the side clearance is selected from 0.5 mm to 3.5 mm and the upper clearance is selected from 25 mm to 50 mm, the horizontal force is strong enough to cause a tilt of 1/15 rad to 1/8 rad. Even if the foam resin plate-
By the way, in an actual wooden building, it is necessary to select the upper clearance at the design stage, so select the upper clearance to the value (48 mm) or more in the case of 1/8 rad where the inclination of the column is the largest. If this is done, even if the inclination of the column is smaller than that, 1/10 rad or 1/15 rad, it will be covered as a range that does not cause buckling.
However, if the upper clearance is selected to a value larger than necessary, the area of the side surface of the foamed resin plate-shaped
なお、側面クリアランスは、座屈による弊害の問題と関係なく、図2の層間変形角(δ/H)を1/15radに変化させた場合にt3=1.0mmであるが、これを0.5mm~1.7mmの範囲に選んでも、発泡樹脂板状部材21の幅方向の圧縮強度を発揮する傾き角の小さな段階(又は早い段階)から壁耐力を発揮することになるので、1.0mmよりも小さな範囲に選んでも何ら問題ない。
また、実際には、座屈が生じたとしても、発泡樹脂板状部材21が空間部(柱11a又は柱11bと間柱17のそれぞれの面)からはみ出すまでに十分な余裕があるので、上部クリアランスの最小値を25mmに選んでも問題ない。
The lateral clearance is t3 = 1.0 mm when the interlayer deformation angle (δ / H) in FIG. 2 is changed to 1/15 rad, regardless of the problem of harmful effects due to buckling. Even if it is selected in the range of 5 mm to 1.7 mm, the wall strength will be exhibited from the stage where the tilt angle is small (or the early stage) where the compressive strength in the width direction of the foamed resin plate-
Further, in reality, even if buckling occurs, there is sufficient margin for the foamed resin plate-
図2~図4を参照して、上部クリアランスとなる切欠部21aおよび側面クリアランスを形成した発泡樹脂板状部材21は、水平力が徐々に加わり増大しても、側部クリアランスによる遊びがあるため右に回動し、さらに水平力が増大して、t3が側面クリアランスよりも大きくなると、両側面が柱11a(又は柱11b)と間柱17に密接することによって、両側面で圧縮力を受けて、耐力壁として作用する。
そして、柱11a(又は柱11b)と間柱17がさらに傾き、水平変位がδ=182mmになる程の水平力(1/15rad)が加わったとき、柱11a(又は柱11b)と間柱17の間の幅が1.0mm縮まり、柱11a(又は柱11b)と間柱17による圧縮力を発泡樹脂板状部材21のそれぞれの側面の全面で受け止めて、壁耐力を発揮する。
しかし、発泡樹脂板状部材21は、弾性力を有するとともに、側面で受ける幅方向の圧縮強度が一対の柱11a(又は柱11b)と間柱17から受ける圧縮力に比べて大きいので、破損することもなく、壁耐力を維持する。このとき、上部クリアランスを有しているので、発泡樹脂板状部材21の高さ方向の圧縮力が座屈を起こす程度にまで増大せず、座屈を起こさない。
With reference to FIGS. 2 to 4, the notched
Then, when the
However, the foamed resin plate-shaped
水平力が増大して、柱11a(柱11b)と間柱17の傾きが1/15radを超えて、水平変位がδ=273mmに達する1/10radになり、上部クリアランスがt4=40mmとなっても、発泡樹脂板状部材21の両側面が柱11a(又は柱11b)と間柱17に密接した状態で、柱11a(又は柱11b)と間柱17から強い圧縮力を受けている。そのため、一対の横架材12a,12bから上下に圧縮力を受けても、上部クリアランスがあるため、座屈を生じることなく、壁耐力を発揮し続ける。
水平力がさらに増大して、柱11a(又は柱11b)と間柱17の傾きが1/10radを超えて、水平変位がδ=341.3mmに達する1/8radになり、上部クリアランスがt4=48mmとなっても、発泡樹脂板状部材21の両側面が柱11a(又は柱11b)と間柱17に密接した状態で、柱11a(又は柱11b)と間柱17から強い圧縮力を受けている。そのため、一対の横架材12a,12bから上下に圧縮力を受けても、上部クリアランスがあるため、座屈を起こすことなく、壁耐力を発揮し続ける。
Even if the horizontal force increases, the inclination of the
The horizontal force is further increased, the tilt of the
柱11a(又は柱11b)と間柱17の傾きが1/8radまでの範囲内では、発泡樹脂板状部材21が土壁,筋かいや合板等の既存の耐力壁要素以上の壁耐力を発揮するので、木造建築物の倒壊を防止できる。
なお、柱11a(又は柱11b)と間柱17の傾きが1/8radを超える強い水平力が加わると、一対の横架材12a,12bによる上下方向の圧縮力に加えて、横架材12bの上部の荷重が下向きの大きな力として加わることになる。そのため、構造部材13が耐えきれなくなり、木造建築物が倒壊し始める。
Within the range where the inclination of the
When a strong horizontal force is applied in which the inclination of the
上述のような理由により、本願発明では、柱11a(又は柱11b)と間柱17の傾きを1/15radから1/8radの範囲に対応して耐力を発揮するように、上部クリアランスの範囲を選定したものである。
For the reasons described above, in the present invention, the range of the upper clearance is selected so that the inclination of the
なお、上述の実施例1では、木造建築物の階高の一例として、横架材12a,12b間の寸法を2730mmとしたが、階高の異なる木造建築物では上部クリアランスと側面クリアランスの値が階高に関連して変化することは言うまでもない。
In the above-mentioned Example 1, as an example of the floor height of the wooden building, the dimension between the
次に、実施例1の図3の例において、柱11a(又は11b)と間柱17の傾きが1/10radの場合の耐力を検討する。
横架材12aと横架材12bの間(高さH)を273cmとし、柱11aと間柱17(又は柱11bと間柱17)との間隔Wを38.75cmとする。
そして、発泡樹脂板状部材21は、その厚さを6.5cm、側面の圧縮強度を11N/cm2とし、短期許容応力度を2/3、低減係数を0.75と仮定すると、その短期許容せん断耐力Paは第(1)式で表すことができる。
Pa=11N/cm2×2/3×0.75=5.49N/cm2 ・・・(1)
ここで、圧縮強度が11N/cm2以上の発泡樹脂板状部材21の発泡プラスチック系フォームとしては、押出法ポリスチレンフォームがある。この押出法ポリスチレンフォームでは、その製造方法から、側面の圧縮強度が平面圧縮強度よりも低減されるので、上記(1)式では11N/cm2としている。
発泡樹脂板状部材21が柱の変形に抵抗できる力Pは、第(2)式で表される。
P=269cm×6.5cm×5.49N/cm2
=9599N≒9.59kN ・・・(2)
9.59kN/1.96kN=4.89
これは、壁倍率の基準となる水平力が1.96kNの約5倍の強さとなる。
そして、発泡樹脂板状部材21は、具体的には圧縮強度が11N/cm2(約1kgf/cm2)以上の発泡プラスチック系フォームとして、押出法ポリスチレンフォームが知られている。
なお、同等の圧縮強度を有する押出法ポリスチレンフォーム(A種押出法ポリスチレンフォーム3種)を用いてもよいことは勿論である。
Next, in the example of FIG. 3 of Example 1, the proof stress when the inclination of the
The distance between the
Assuming that the thickness of the foamed resin plate-shaped
Pa = 11N / cm 2 x 2/3 x 0.75 = 5.49N / cm 2 ... (1)
Here, as the foamed plastic foam of the foamed resin plate-shaped
The force P that the foamed resin plate-shaped
P = 269 cm x 6.5 cm x 5.49 N / cm 2
= 9599N ≒ 9.59kN ・ ・ ・ (2)
9.59kN / 1.96kN = 4.89
This means that the horizontal force, which is the reference for the wall magnification, is about 5 times stronger than 1.96 kN .
As the foamed resin plate-shaped
Of course, extruded polystyrene foam having the same compressive strength (type A extruded
そして、発泡樹脂板状部材21が空間部14の詰め物(又はクッション)となっているので、既存の木造建築物が倒壊すると言われている程度(1/8radを超える程度)の水平力を受けたとしても、木造建築物が倒壊するまでに時間的余裕を確保でき、居住者が逃げ出すことのできる可能性を高めることができる。
また、発泡樹脂板状部材21は、断熱材として使用される押出法ポリスチレンフォームを用いているので、充填断熱(又は内断熱)を兼ねることができ、断熱性能が高く、省エネルギー化を図れる。
Since the foamed resin plate-shaped
Further, since the foamed resin plate-shaped
(実施例1の変形例)
ところで、上述の段落番号[0041]の例では、発泡樹脂板状部材21の具体的な材料の一例として、押出法ポリスチレンフォームの場合を説明したが、この発明の技術思想は側面の圧縮強度が5N/cm2以上のその他の材質からなる発泡プラスチック系フォームを用いることもできる。
例えば、その他の発泡プラスチック系フォームとしては、ビーズ法ポリスチレンフォーム,硬質ウレタンフォーム,フェノールフォーム等を使用することができる。
以下に、発泡樹脂板状部材21の他の材料例として、ビーズ法ポリスチレンフォームを用いた場合に、どの程度の耐力を有するかを考察する。
(Variation example of Example 1)
By the way, in the example of the above-mentioned paragraph number [0041], the case of the extruded polystyrene foam has been described as an example of the specific material of the foamed resin plate-shaped
For example, as other foamed plastic foam, bead method polystyrene foam, rigid urethane foam, phenol foam and the like can be used.
Below, as another material example of the foamed resin plate-shaped
ビーズ法ポリスチレンフォームを用いた発泡樹脂板状部材21は、その厚さを6.5cm、側面の圧縮強度を5N/cm2とし、短期許容応力度を2/3、低減係数を0.75と仮定すると、その短期許容せん断耐力Paは第(3)式で表すことができる。
Pa=5N/cm2×2/3×0.75=2.49N/cm2 ・・・(3)
発泡樹脂板状部材21が柱の変形に抵抗できる力Pは、第(4)式で表される。
P=269cm×6.5cm×2.49N/cm2
=4353N≒4.35kN ・・・(4)
4.35kN/1.96kN=2.21
これは、壁倍率の基準となる水平力が1.96kNの約2倍の強さとなる。
The foamed resin plate-shaped
Pa = 5N / cm 2 x 2/3 x 0.75 = 2.49N / cm 2 ... (3)
The force P that the foamed resin plate-shaped
P = 269 cm x 6.5 cm x 2.49 N / cm 2
= 4353N ≒ 4.35kN ... (4)
4.35kN / 1.96kN = 2.21
This means that the horizontal force, which is the reference for the wall magnification, is about twice as strong as 1.96 kN .
従って、ビーズ法ポリスチレンフォームを素材とする発泡樹脂板状部材21であっても、空間部14の詰め物(又はクッション)となっているので、木造建築物が倒壊する程度の水平力を受けたとしても、耐力となり得ることが分かる。
Therefore, even if the foamed resin plate-shaped
上記第(1)式および第(3)式の短期許容せん断耐力Paの条件を満たす発泡プラスチック系フォームの具体例(市販されている製品)の一例として、その種類と各種類別の圧縮強度を下記表に示す。
As an example of specific examples (commercially available products) of foamed plastic foams satisfying the short-term allowable shear strength Pa of the above equations (1) and (3), the types and compressive strengths of each type are described below. Shown in the table.
(実施例2)
図5は第1図に示す発明原理を応用した他の実施例の木造建築物の耐力構造を説明するための立面斜視図であり、図6は図5に示す実施例の木造建築物の平面図である。
図5および図6の例では、一対の柱11a,11bの間に、間柱17を入れない場合を示している。
次に、図5および図6を参照して、実施例2の木造建築物の耐力構造を説明する。
(Example 2)
FIG. 5 is an elevation perspective view for explaining the load-bearing structure of another embodiment of the wooden building to which the principle of invention shown in FIG. 1 is applied, and FIG. 6 is a vertical perspective view of the wooden building of the embodiment shown in FIG. It is a plan view.
The examples of FIGS. 5 and 6 show a case where the
Next, the load-bearing structure of the wooden building of Example 2 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
木造建築物10は、1対の柱11(11は柱の総称であり、それぞれの配置位置別の柱を区別する場合は11a,11bで示す)と1対の横架材12(12は横架材の総称であり、それぞれの配置位置別の横架材を区別する場合は12a,12bで示す)からなる矩形又は枠状の構造部材13(13は構造部材の総称であり、それぞれの配置位置別の構造部材を区別する場合は13a,13bで示す)を、建物のけた行方向(建物の平面から見て横方向又は「X方向」)および張り間方向(平面から見て奥行方向又は「Y方向」)に、それぞれ複数組み合わせて構成される。
In the
図5,図6では、1つの方向(例えばX方向)における2つの構造部材13a,13bと他の方向(Y方向)における1つの構造部材13nの例を示す。但し、図5では、作図上の簡易化のため、Y方向における構造部材13nを省略している。
より具体的には、1つの構造部材13aは、1対の柱11a,11bと1対の横架材12a,12bによって構成されて、これらの1対の柱11a,11bと1対の横架材12a,12bの4辺によって囲まれる空間部14aを有する。また、構造部材13bは、1対の柱11b,11cと1対の横架材12a,12bによって構成されて、これらの1対の柱11b,11cと1対の横架材12a,12bの4辺によって囲まれる空間部14bを有する。
この場合、隣接する構造部材13aおよび構造部材13bでは、柱11bと横架材12a,12bが共通となる。
また、構造部材13aに直交する方向(Y方向)には、構造部材13nが柱11aに隣接して設けられる。構造部材13nは、1対の柱11a,11nと1対の横架材12n,12mによって構成され、これらの1対の柱11a,11nと1対の横架材12n,12mの4辺によって囲まれる空間部14nを有する。
5 and 6 show examples of two
More specifically, one
In this case, in the adjacent
Further, in the direction orthogonal to the
横架材12aは、布基礎(又はコンクリート基礎)15の上に水平に載置され、布基礎15に固定されて、土台となる。換言すると、木造建築物10の1階の場合は、横架材12aが土台で、横架材12bが梁であり、1対の横架材12a,12bが土台と梁から構成されことになる。また、木造建築物10の2階(又は2階以上)の場合は、横架材12aが1階の梁で、横架材12bが2階の梁である。すなわち、水平方向に載置又は設置された土台12aと梁12bを総称して横架材12という。
The
図5,図6の実施例では、構造部材13a,13bが耐力を有する壁(耐力壁)を必要とする構造材の例を示す。
そして、この実施例では、所定の圧縮強度を有する発泡樹脂板状部材21が準備される。
なお、1対の柱11a,11bの間に間柱17を入れることもあるが、間柱17を入れた場合の実施例は前述の図2~図4に示す通りである。その場合でも発泡樹脂板状部材21の左右側面の耐力となる部分は1対の柱11aと間柱17、間柱17と柱11bで受けるものである。
In the examples of FIGS. 5 and 6, an example of a structural material in which the
Then, in this embodiment, the foamed resin plate-shaped
The
発泡樹脂板状部材21は、材質的に、幅方向に大きな圧縮強度を有し、幅方向(又は水平方向)から大きな力が加わっても一気に破断又は破損しない弾性力を有する材料、例えば押出法ポリスチレンフォーム等が用いられる。
発泡樹脂板状部材21は、サイズ的に、短辺方向の幅dが1対の柱11a,11bの間隔Wよりもt3(0.5~3.5mm)だけ短く、長辺方向の長さ(高さ)Hが1対の横架材12a,12bの間隔よりもt4(25~50mm)だけ短く選ばれる。
発泡樹脂板状部材21の圧縮強度は、短辺方向の側面の圧縮力が5ニュートン/平方センチメートル以上のものに選ばれる。
これによって、発泡樹脂板状部材21を1対の柱11a,11bと1対の横架材12a,12bによって囲まれる構造部材13aに嵌め込むとき、空間部14aの幅よりも若干小さくかつ高さ方向には大きな隙間(上部クリアランス)を確保しているので、発泡樹脂板状部材21の嵌め込み作業が同一寸法の場合よりも容易かつ迅速に行えることに加えて、発泡樹脂板状部材21が座屈を起こすことを回避できる利点がある。
The foamed resin plate-shaped
In terms of size, the foamed resin plate-shaped
The compressive strength of the foamed resin plate-shaped
As a result, when the foamed resin plate-shaped
(実施例3)
図7はこの発明の他の実施例の木造建築物の耐力構造において、耐力となる発泡樹脂板状部材21と耐力にならない開口部(窓又はドア等)を配置した一例を示す平面図であり、図8は図7の例における木造建築物の外観斜視図である。
図7及び図8の例では、横方向(X方向)と奥行方向(Y方向)にそれぞれ複数の構造部材13があり、X方向の両外側(左右外側)に複数の構造部材13が配置されるとともに、Y方向の両外側(上下外側)に複数の構造部材13が配置され、それ以外の部分には窓16又は入口が形成されるか、耐力を必要としない部材(耐力のない断熱材の一例のグラスウール)が配置される。
なお、耐力を必要としない部分には、窓16又は出入り口等の開口部とされる。
(Example 3)
FIG. 7 is a plan view showing an example in which a proof stress foam resin plate-
In the examples of FIGS. 7 and 8, there are a plurality of
The portion that does not require proof stress is an opening such as a
(実施例4)
図9はこの発明の他の実施例の木造建築物の耐力構造を説明するための図であり、発泡樹脂板状部材21と筋かいを併用した場合を示す。
この実施例では、図9(a)の平面図及び図9(b)の立面図に示すように、1対の柱11a,11bが筋かい18によって緊結され、筋かい18を除く空間部14aに発泡樹脂板状部材21が嵌め込まれる。例えば、1対の柱11a,11bが10.5cm角の角材を用いた場合、厚みが3cmの筋かいであれば、発泡樹脂板状部材21(6.5cm以下)と併用しても、柱11a,11bの厚みの範囲であり、発泡樹脂板状部材21が柱11a,11bの面より突出することもない。
この実施例によれば、筋かい18や合板等の既存の耐力壁要素が1/15radまでの範囲で耐力を発揮し、発泡樹脂板状部材21が1/15rad~1/8radの範囲で耐力を発揮することにより、広範囲で耐力を発揮できる利点がある。
すなわち、筋かいや合板等の既存の耐力壁要素と発泡樹脂板状部材21を併用しているので、耐力壁要素が耐力を発揮できない範囲又は耐力を減少して木造建築物の倒壊に近づきつつある範囲(1/15rad~1/8radまでの範囲)を発泡樹脂板状部材の側面の圧縮力で補うことにより、既存の耐力壁要素である筋かい18単独よりも広範囲で耐力を有し、木造建築物の倒壊を大幅に遅らせることができる。これは、既存の耐力壁要素である筋かい18入りの木造建築物に、従来の充填断熱を組み合わせた場合に比べて、発泡樹脂板状部材が座屈による耐力の減少を招くことなく、1/15rad~1/8radまでの範囲で広範囲に耐力を発揮でき、従来の充填断熱にない効果を発揮することができる。
また、発泡樹脂板状部材21の上部クリアランス(t4)の部分には、断熱性を高めるために、耐力を有しない断熱材、例えばグラスウール19を充填してもよい。
(Example 4)
FIG. 9 is a diagram for explaining a load-bearing structure of a wooden building according to another embodiment of the present invention, and shows a case where a foamed resin plate-shaped
In this embodiment, as shown in the plan view of FIG. 9 (a) and the elevation view of FIG. 9 (b), the pair of
According to this embodiment , the existing load-bearing wall elements such as the
That is, since the existing bearing wall elements such as stakes and plywood and the foamed resin plate-
Further, the portion of the upper clearance (t4) of the foamed resin plate-shaped
(実施例5)
図10は、この発明のその他の実施例の木造建築物の耐力構造の立面図であり、特に発泡樹脂板状部材の上辺を山形にした例を示す。
この実施例が図1の原理図と異なる点は、発泡樹脂板状部材22の上辺を山形にしたことである。具体的には、この実施例の発泡樹脂板状部材22は、その上辺が幅方向の中央部から両側面に向かって下向きの傾斜部を有する山形に形成される。すなわち、上辺に左傾斜部22aと右傾斜部22bを形成して、第2の左右両端部で最大値となるような上部クリアランス(t4)を確保したものである。幅方向中央部の山形の頂点は、上部クリアランスの値が最も小さな値となるが、少なくとも長さt1だけ確保すれば足りる。
このように、発泡樹脂板状部材22の上辺を山形にすれば、グラスウール19を充填する部分の面積が図1の例よりも少なくなり、図1~図4の発泡樹脂板状部材21よりも断熱欠損部分を少なくできる利点がある。これは、発泡樹脂板状部材21の断熱性能がグラスウール19よりも高い場合、建物全体の断熱性能を一層高めることができる。
(Example 5)
FIG. 10 is an elevational view of a load-bearing structure of a wooden building according to another embodiment of the present invention, and particularly shows an example in which the upper side of a foamed resin plate-like member is formed into a chevron shape.
The difference between this embodiment and the principle diagram of FIG. 1 is that the upper side of the foamed resin plate-shaped
In this way, if the upper side of the foamed resin plate-shaped
(実施例6)
図11はこの発明のさらにその他の実施例の木造建築物の耐力構造の立面図であり、特に発泡樹脂板状部材の上辺を台形状にした例を示す。
この実施例が図1の原理図と異なる点は、発泡樹脂板状部材23の上辺を台形にしたことである。具体的には、この実施例の発泡樹脂板状部材23は、その上辺が幅方向の中央部分23aで横架材12bと平行となり、平行な上辺の中央部分23aの両端部から両側面に向かって下向きの傾斜部23b,23cを有するような台形状に形成される。中央部の平行部分の頂点は、上部クリアランスとして少なくとも長さt1だけ確保すれば足りる。
このように、発泡樹脂板状部材23の上辺を台形にすれば、グラスウール19を充填する部分の面積が図1の例よりも少なくて済み、断熱欠損部分を少なくできる利点がある。
(Example 6)
FIG. 11 is an elevational view of a load-bearing structure of a wooden building according to still another embodiment of the present invention, and particularly shows an example in which the upper side of a foamed resin plate-like member is trapezoidal.
The difference between this embodiment and the principle diagram of FIG. 1 is that the upper side of the foamed resin plate-shaped
As described above, if the upper side of the foamed resin plate-shaped
この発明は、木造建築物の耐力構造として木造建築物に利用でき、産業上の利用可能性が高い。 The present invention can be used for wooden buildings as a load-bearing structure for wooden buildings, and has high industrial applicability.
10:木造建築物の耐力構造
11,11a,11b:柱
12,12a,12b:横架材
13:構造部材
14:空間部
15:布基礎
16:窓
17;間柱
18;筋かい
19;グラスウール
21,22,23:発泡樹脂板状部材
21a;切欠部
10: Load-bearing structure of
Claims (6)
前記各構造部材に固定されることなく、当該構造部材に対応する空間部にそれぞれ嵌め込まれる、複数の発泡樹脂板状部材を備え、
前記発泡樹脂板状部材は、
幅方向の側面による圧縮力が5ニュートン/平方センチメートル以上の発泡プラスチック系フォームであって、
その立面形状の幅が前記空間部の幅よりも第1の長さである0.5mm~3.5mmだけ小さく選ばれることにより、前記空間部に嵌め込まれて水平力を加えられない状態のときに、当該第1の長さの部分が側面クリアランスとなり、
水平力を加えられたときに、層間変形角が既存の耐力壁では対応しない1/15ラジアンから木造建築物が倒壊し始めるとされる1/8ラジアンの範囲において耐力を発揮し、それによって、一対の柱が傾いてその幅が狭まった際に、その両側面が前記構造部材に含まれる一対の柱に密接することによって、その両側面で水平力を受けて、耐力壁として作用し、
層間変形角が前記1/15ラジアンから1/8ラジアンの範囲において耐力を発揮する際に、発泡樹脂板状部材の上辺と下辺が一対の横架材によって圧縮されて生じる座屈を回避するために、その立面形状の高さが前記空間部の高さよりも第2の長さである25mm~50mmだけ小さくなるような切欠部を形成することにより、当該切欠部が水平力を加えられない状態において上部クリアランスとなることを特徴とする、木造建築物の耐力構造。 In a wooden building composed of a combination of structural members having a space surrounded by a pair of columns and a pair of horizontal members.
A plurality of foamed resin plate-shaped members are provided, which are not fixed to the structural members but are fitted into the spaces corresponding to the structural members.
The foamed resin plate-shaped member is
A foamed plastic foam with a compressive force of 5 Newtons / square centimeter or more due to the lateral side surface.
By selecting the width of the elevation shape to be smaller than the width of the space portion by 0.5 mm to 3.5 mm, which is the first length, the width of the elevation is fitted into the space portion and no horizontal force can be applied. Sometimes the first length part becomes the side clearance,
When a horizontal force is applied , the interlayer deformation angle exerts strength in the range of 1/15 radians, which is not supported by existing bearing walls, to 1/8 radians, where wooden buildings are said to begin to collapse, thereby exerting strength. When a pair of pillars are tilted and their width is narrowed, both side surfaces thereof come into close contact with the pair of pillars included in the structural member, so that the pair of pillars receive horizontal force on both side surfaces and act as a bearing wall.
When the proof stress is exhibited in the range of 1/15 radian to 1/8 radian of the interlayer deformation angle , buckling caused by compression of the upper side and the lower side of the foamed resin plate-like member by the pair of horizontal members is avoided. Therefore, a horizontal force is applied to the notch by forming a notch such that the height of the elevation shape is smaller than the height of the space by 25 mm to 50 mm, which is the second length. A load-bearing structure of a wooden building, characterized by an upper clearance in the absence.
前記各構造部材に固定されることなく、当該構造部材に対応する空間部にそれぞれ嵌め込まれる、複数の発泡樹脂板状部材を備え、
前記発泡樹脂板状部材は、
幅方向の側面による圧縮力が5ニュートン/平方センチメートル以上の発泡プラスチック系フォームであって、
その立面形状の幅が前記空間部の幅よりも側面クリアランスだけ小さく選ばれ、かつその立面形状の高さが空間部の高さよりも上部クリアランスだけ小さく選ばれることによって、前記空間部に嵌め込まれたときに前記一対の柱に対して幅方向に側面クリアランスを有するとともに、前記一対の柱が水平力を受けて傾いたときに、その上辺および下辺が横架材に接触しないようにするための切欠部を形成し、
さらに、層間変形角が既存の耐力壁では対応しない1/15ラジアンから木造建築物が倒壊し始めるとされる1/8ラジアンの範囲において耐力を発揮するように、前記側面クリアランスが0.5mm~3.5mmに選ばれ、かつ前記切欠部が25mm~50mmに選ばれ、
それによって、前記発泡樹脂板状部材は、水平力が加わることにより、一対の柱が傾いてその幅が狭まったときに、その両側面が前記構造部材に含まれる一対の柱に密接することによって、その両側面で水平力を受けて、耐力壁として作用することを特徴とする、木造建築物の耐力構造。 In a wooden building composed of a combination of structural members having a space surrounded by a pair of columns and a pair of horizontal members.
A plurality of foamed resin plate-shaped members are provided, which are not fixed to the structural members but are fitted into the spaces corresponding to the structural members.
The foamed resin plate-shaped member is
A foamed plastic foam with a compressive force of 5 Newtons / square centimeter or more due to the lateral side surface.
The width of the elevation is selected to be smaller than the width of the space by the side clearance, and the height of the elevation is selected to be smaller than the height of the space by the upper clearance, so that the space is fitted into the space. In order to have a side clearance in the width direction with respect to the pair of columns and to prevent the upper and lower sides of the pair of columns from coming into contact with the horizontal member when the pair of columns are tilted by a horizontal force. Form a notch in the
Furthermore, the side clearance is 0. The notch is selected from 5 mm to 3.5 mm and the notch is selected from 25 mm to 50 mm.
As a result, when the pair of pillars is tilted and the width of the foamed resin plate-like member is narrowed due to the application of a horizontal force, both side surfaces thereof come into close contact with the pair of pillars included in the structural member. By doing so, it receives horizontal force on both sides and acts as a bearing wall, which is a bearing structure of a wooden building.
前記筋かいや合板等の耐力壁要素は層間変形角が少なくとも1/15ラジアンまでの範囲で耐力を発揮し、前記発泡樹脂板状部材は層間変形角が1/15ラジアン~1/8ラジアンの範囲で耐力を発揮することにより、広範囲で耐力を発揮することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の木造建築物の耐力構造。 In the wooden building , bearing wall elements such as streaks and plywood are formed on a plurality of structural members having the space portion, and the wooden building is used in combination with the foamed resin plate-like member.
The load-bearing wall elements such as streaks and plywood exhibit proof stress in a range where the interlayer deformation angle is at least 1/15 radian, and the foamed resin plate-like member has an interlayer deformation angle of 1/15 radian to 1/8 radian. The bearing structure of a wooden building according to claim 1 or 2, wherein the bearing is exhibited in a wide range by exhibiting the bearing in the range of.
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