JP7061774B2

JP7061774B2 - 高強度耐力壁

Info

Publication number: JP7061774B2
Application number: JP2020100021A
Authority: JP
Inventors: 弘昭小松; 亮太金井
Original assignee: 三井ホーム株式会社; 株式会社カナイ
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2022-05-02
Anticipated expiration: 2040-06-09
Also published as: JP2021195722A

Description

本発明は、高強度耐力壁に関する。

枠組壁工法（ツーバイフォー工法）で用いられる耐力壁は、縦材と横材を枠状に組み合わせたフレームに、板材を貼り付けて形成されている。１，２層の住宅において使用される耐力壁は、壁倍率が３～５のものが採用されており、一般的には壁倍率が４の耐力壁が採用されている。３層の住宅においては、さらに大きい壁倍率が必要となるが、従来は、壁倍率が１０相当の耐力壁（以下、「１０倍壁」という場合がある）が用いられる場合があった。このように壁倍率が大きい耐力壁では、縦材と横材との接合は、通常の耐力壁よりも強固にする必要がある。そこで、１０倍壁の縦材と横材との接合は、特許文献１に示すような釘を用いて行われていた。特許文献１の釘は、先端部にスクリュー部が形成され、基端部にはスクリュー形状ではないリング部が形成されている。リング部は、釘の軸部の周方向に沿ったテーパ状の傾斜面を備えた複数の環状態を備えている。テーパ状の傾斜面は、釘の基端側が大径になるように広がっており、釘の抜け止め効果を奏する。リング部は横材に嵌挿され、スクリュー部は縦材に嵌挿される。

特開２０００－２８３１３１号公報

ところで、枠組壁工法で４層以上の建物を建築する場合があるが、ここで既存の１０倍壁を使用すると、用いる耐力壁の量が多くなり、窓などの開口部が小さくなってしまう等の意匠上の制限が大きくなる問題があった。そのため、さらに壁倍率が大きい耐力壁が必要となるが、一般的に使用できる高強度の耐力壁はないため、１０倍壁を厚さ方向に２枚重ねて使用する場合がある。しかしながら、その場合は、壁厚が大きくなるとともに施工が大変であるという問題があった。

そこで、近年では、壁倍率が３０相当の高強度耐力壁（以下、「３０倍壁」という場合がある）の開発が進められている。このような３０倍壁では、意匠上の制限が小さくなるとともに、施工も容易になる。しかしながら、３０倍壁は、強度が非常に大きいが故に、地震により上側の横材と下側の横材がズレようとした場合に、フレームは平行四辺形に変形せずに、回転しようとする。そのため、縦材の端部が横材の表面にめり込んでしまう問題がある。また、３０倍壁では、縦材と横材とを固定する固定部材に大きい引抜き力が作用し、固定部材が縦材または横材から引き抜かれてしまう虞があった。

そこで、本発明は、縦材の横材へのめり込みと、固定部材の引き抜けを抑制できる高強度耐力壁を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明は、横材と縦材とを枠状に組み合わせてなるフレーム
と、前記フレームに敷設される板材とを備えた高強度耐力壁であって、前記縦材と前記横
材とは、胴部の全長に亘ってスクリューネジが形成された全ネジタイプの木ねじにて接続
されており、前記木ねじの長さは、横材の高さ寸法である８９ｍｍの２倍以上であり、前記縦材の上端面が上側の前記横材の下面に当接し、前記縦材の下端面が下側の前記横材の上面に当接しており、上部の前記木ねじが、上側の前記横材の上面から下方に向かって螺入され、下部の前記木ねじが、下側の前記横材の下面から上方に向かって螺入されており、前記板材は、パーティクルボードにて構成され、前記フレームの両面に敷設され、前記フレームに釘を介して固定されており、前記釘の頭部は平頭フラット形状であり、前記頭部の径は、７．９ｍｍ以上で且つ８．７ｍｍより小さく、前記釘の軸部は、先端側から基端側に向かってスクリューネジ部と円柱部と段状テーパ部とを備えており、一方の板材は、前記フレームの外周縁から内側にオフセットした二重の外側周縁線および内側周縁線上に千鳥状に配置された前記釘にて前記フレームに固定され、他方の板材は、前記フレームの外周縁から内側にオフセットした一重の周縁線上に配置された前記釘にて前記フレームに固定されていることを特徴とする高強度耐力壁。

このような構成の高強度耐力壁によれば、縦材と横材の両方にスクリューネジが螺合しているので、高強度耐力壁が回転しようとしても、縦材が横材を押圧しようとする応力は、縦材から先端側のスクリューネジ、木ねじの本体部、基端側のスクリューネジを介して横材に伝達される。すなわち、縦材からの応力は、縦材の端面（木口）から横材の表面へ伝達されるだけでなく、木ねじの挿通部分で分散されて横材に伝わるので、横材の高さ全体で受けることができ、横材の表面に局所的に集中しない。したがって、縦材の端部が横材の表面にめり込むのを抑制できる。また、全ネジタイプの木ねじを用いているので、木ねじが胴部の全長に亘って、縦材および横材と螺合する。よって、固定部材である木ねじの引き抜けを抑制できる。さらに、木ねじの長さは、横材の高さ寸法の２倍以上であるので縦材からの応力を木ねじで多く伝達させることができる。また、板材は、フレームに釘を介して固定されており、釘の頭部は平頭フラット形状であり、釘の軸部は、先端側から基端側に向かってスクリューネジ部と円柱部と段状テーパ部とを備えているので、板材とフレームとを強固に結合して、板材がフレームから外れるのを抑制できる。さらに、釘の頭部の径は、７．９ｍｍ以上で且つ８．７ｍｍより小さいので、板材を大きい面積で押さえられる。したがって、板材が釘から外れるのを抑制できる。また、板材は、パーティクルボードにて構成されているので、高強度耐力壁の強度を大きくできるとともに、板材の厚さを変えることで、強度の調整が可能である。

本発明によれば、縦材の横材へのめり込みと、固定部材の引き抜けを抑制することができる、といった優れた効果を奏する。

本発明の実施形態に係る高強度耐力壁を示した側面図である。本発明の実施形態に係る高強度耐力壁を示した水平方向断面図である。本発明の実施形態に係る高強度耐力壁を示した側断面図である。縦材と横材とを接続する全ネジタイプの木ねじを示した側面図である。板材をフレームに接続する釘を示した側面図である。厚い板材をフレームに接続した状態を示した側面図である。薄い板材をフレームに接続した状態を示した側面図である。

本発明の実施形態に係る高強度耐力壁について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の高強度耐力壁は、高い強度を有し、主に４層以上の木造建築物に適用される。図１に示すように、かかる高強度耐力壁１は、基礎２の上に設置された土台３と上層の梁４との間に設置されている。本実施形態に高強度耐力壁１は、２枚が左右に連接している。高強度耐力壁１は、後記する板材２０の左右幅が耐力壁１枚分の幅である。なお、高強度耐力壁１の接続構成は、２枚が左右に連接するものに限定されるものではなく、単数であってもよいし、３枚以上が連接されるものであってもよい。

図１乃至図３に示すように、かかる高強度耐力壁１は、フレーム１０と板材２０とを備えている。なお、図２は、図１のＡ－Ａ線で切った断面図であり、図３は、図１のＢ－Ｂ線で切った断面図である。

本実施形態のフレーム１０は、２枚の高強度耐力壁１，１分がまとめて形成されている。フレーム１０は、横材１１と縦材１２とを枠状に組み合わせて構成されている。フレーム１０は、土台３の上に載置され、上端面が梁４の下部に設けられた通し材５の下面に当接している。横材１１は、上梁材１３と下梁材１４とで構成されている。上梁材１３は、厚さ８９ｍｍ×幅１４０ｍｍのベイマツ構造用集成材からなり、通し材５の下面に固定されている。下梁材１４は、厚さ８９ｍｍ×幅１４０ｍｍのベイマツ構造用集成材からなり、土台３の上面に固定されている。

縦材１２は、柱材１５と間柱材１６とで構成されている。柱材１５は、例えば１４０ｍｍ角のベイマツ構造用集成材からなる。柱材１５は、板材２０の左右両端部の二か所に設けられている。２枚の板材２０，２０の連接部に設けられる部分では、１本の柱材１５が左右両側の板材２０，２０の固定に共有されている。間柱材１６は、厚さ３８ｍｍ×幅１４０ｍｍの枠組壁工法構造用製材からなる。間柱材１６は、隣り合う柱材１５，１５の間に設けられている。

柱材１５の上端面は、上梁材１３の下面に当接している。一方、柱材１５の下端面は、下梁材１４の上面に当接している。柱材１５は、木ねじ３０を介して上梁材１３および下梁材１４に固定されている。上部の木ねじ３０は、上梁材１３の上面から下方に向かって螺入されて貫通し、先端部が柱材１５の上端部に螺入される。下部の木ねじ３０は、下梁材１４の下面から上方に向かって螺入されて貫通し、先端部が柱材１５の下端部に螺入される。

木ねじ３０は、図４に示すように、胴部３１の全長に亘ってスクリューネジ３２が形成された全ネジタイプのものである。木ねじ３０は、胴部３１と頭部３３とを備えている。頭部３３には、工具が嵌合する工具穴３４が形成されている。木ねじ３０の長さは、例えば略１８０ｍｍであり、横材１１の高さ寸法（厚さ８９ｍｍ）の２倍以上となっている。これによって、縦材１２に螺入されるねじ長さは、横材１１に螺入されるねじ長さより長くなっている。なお、木ねじ３０の長さは、１８０ｍｍより長くてもよい。木ねじ３０の呼び径（スクリューネジ３２のネジ山の先端部の外径）は略８ｍｍであり、谷径（ネジ山の谷部の外径）は略５ｍｍである。

間柱材１６は、通常の釘（図示せず）を介して上梁材１３および下梁材１４に固定されている。

板材２０は、木材のチップを加熱圧縮して形成されたパーティクルボードにて構成されている。板材２０は、フレーム１０の外壁側と室内側の両面に設けられている。外壁側の板材２１の厚さは例えば２０ｍｍで、室内側の板材２２の厚さは例えば１２ｍｍである。板材２０は、釘４０を介してフレーム１０に固定されている。なお、板材の厚さは一例であって、要求される強度に応じて適宜設定される。

釘４０は、図５に示すように、頭部４１と軸部４３とを備えている。頭部４１は、平頭フラット形状を呈している。頭部４１の径は、例えば７．９ｍｍである。なお、頭部４１の径は、７．９ｍｍ以上であればよく、８．７ｍｍまでが望ましい。軸部４３は、スクリューネジ部４４と円柱部４５と段状テーパ部４６とを備えている。スクリューネジ部４４は、軸部４３の先端部に設けられている。スクリューネジ部４４の先端部は尖っている。スクリューネジ部４４があることで、釘４０を打ち込むと、釘４０が回転しながらフレーム１０に没入される。円柱部４５は、表面が平坦な円柱形状を呈しており、スクリューネジ部４４の基端側に隣接して設けられている。円柱部４５の径（軸部４３の代表的な径）は３．７２ｍｍであり、一般的な耐力壁に用いられる板材取付用の釘よりも太くなっている。頭部４１の径は、円柱部４５の径の２倍以上である。段状テーパ部４６は、基端側に向かうに連れて拡径するスカート状のテーパ部が複数段形成されて構成されており、釘４０の挿入を許容しつつ、釘４０の抜出しを抑制する構造となっている。段状テーパ部４６は、円柱部４５の基端側に隣接して設けられている。

外壁側の板材２１をフレーム１０に固定するには、図６に示すように、フレーム１０の外周縁（上梁材１３の上縁と左右両端の柱材１５の外側縁と下梁材１４の下縁とを結んだ外周線）に沿った外側周縁線４７ａおよび内側周縁線４７ｂ（ともに図６中、二点鎖線にて示す）の上で釘４０を打ち込んでいる。外側周縁線４７ａは、フレーム１０の外周縁から内側に１５ｍｍオフセットした場所に配置されている。また、内側周縁線４７ｂは、外側周縁線４７ａから内側に１５ｍｍオフセットした場所に配置されている。釘４０は、外側周縁線４７ａ上で、８０ｍｍピッチで配置されている。また、釘４０は、内側周縁線４７ｂ上でも、８０ｍｍピッチで配置されている。外側周縁線４７ａ上の釘４０，４０・・と内側周縁線４７ｂ上の釘４０，４０・・とは、千鳥状の関係になるように配置されている。さらに、釘４０は、間柱材１６の中心を通過する中心線４８上にも配置される。釘４０は、中心線４８上で、２００ｍｍピッチで配置されている。

室内側の板材２２をフレーム１０に固定するには、図７に示すように、フレーム１０の外周縁に沿った周縁線４７（図７中、二点鎖線にて示す）の上で釘４０を打ち込んでいる。室内側の板材２２は、二重ではなく一重の周縁線４７上で釘４０が撃ち込まれている。周縁線４７は、フレーム１０の外周縁から内側に１５ｍｍオフセットした場所に配置されている。釘４０は、周縁線４７上で、５０ｍｍピッチで配置されている。さらに、釘４０は、間柱材１６の中心を通過する中心線４８上にも配置される。釘４０は、中心線４８上で、２００ｍｍピッチで配置されている。

なお、以上説明した板材２１，２２を固定する釘４０の配置位置と配置ピッチは、一例であって、板材２１，２２の板厚や要求される高強度耐力壁１の強度に応じて適宜設定される。

本実施形態の高強度耐力壁１によれば、横材１１と縦材１２との両方に全ネジタイプの木ねじ３０のスクリューネジ３２が螺合しているので、木ねじ３０は、横材１１と縦材１２の両方に隙間なく密着している。したがって、地震の応力等によって高強度耐力壁１が回転しようとしても、縦材１２が横材１１を押圧しようとする応力は、縦材１２からスクリューネジ３２の先端部、木ねじ３０の胴部３１の本体部、スクリューネジ３２の基端側を介して横材１１に伝達される。すなわち、縦材１２からの応力は、縦材１２の端面（木口）から横材１１の表面へ伝達されるだけでなく、木ねじ３０の挿通部分で分散されて横材１１に伝わるので、横材１１の高さ（板厚）全体で受けることができ、横材１１の表面に局所的に集中しない。したがって、横材１１の表面が集中的に押圧されないので、縦材１２の端部が横材１１の表面にめり込むのを抑制できる。また、全ネジタイプの木ねじ３０を用いているので、木ねじ３０が胴部３１の全長に亘って、縦材１２および横材１１と螺合する。よって、固定部材である木ねじ３０の引き抜けを抑制できる。
防止できる。

特に、本実施形態では、木ねじ３０の長さは、横材１１の高さ寸法の２倍以上であるので、縦材１２からの応力を木ねじ３０で受けて、その多くを横材１１に伝達させることができる。

また、本発明の高強度耐力壁においては、板材２０は、頭部４１が、７．９ｍｍ径の面積の大きい平頭フラット形状の釘４０にてフレーム１０に固定されているので、釘４０によって板材２０が広い面積で押さえられる。よって、板材２０が釘４０の頭部４１から抜け出して離間するのを抑制できる。したがって、板材２０とフレーム１０とを強固に結合して、板材２０がフレーム１０から外れるのを抑制できる。さらに、釘４０の軸部４３のスクリューネジ部４４がフレーム１０に密着するとともに、段状テーパ部４６がフレーム１０からの釘４０の抜出しを抑制しているので、板材２０とフレーム１０との固定強度が大幅に大きくなる。また、釘４０の軸部４３の径が大きいので、大きいせん断力に対抗することができる。
なお、釘４０は施工本数が多いため、頭部の寸法について釘打ち機で施工可能な大きさを上限とするのが好ましい。

外壁側の板材２１を、二重の外側周縁線４７ａと内側周縁線４７ｂ上の釘４０，４０・・でフレーム１０に固定しているので、強固に固定できる。また、釘４０は、千鳥配置されているので、外側周縁線４７ａと内側周縁線４７ｂとで応力をバランス良く分散できる。

一方、板材２０は、パーティクルボードにて構成されているので、高強度耐力壁１の強度を大きくできるとともに、板材２０の板厚さを変えることで、強度の調整が可能となる。また、板材２０をフレーム１０の両面に敷設したことで、高強度耐力壁１の強度をより一層大きくすることができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。たとえば、前記実施形態では、木ねじ３０は、柱材１５と横材１１との接続のみに用いているが、間柱材１６と横材１１との接続に用いてもよい。また、木ねじ３０の長さを長くして、木ねじ３０のスクリューネジ３２と縦材１２との螺合長さを長くしてもよい。このようにすれば、高強度耐力壁１の強度をより一層大きくすることができる。

また、前記実施形態では、板材２０はフレーム１０の両面に設けられているがこれに限定されるものではない。要求される強度が小さい場合には、フレーム１０の片面に板材２０を設ければよい。このように構成すれば、高強度耐力壁１の強度を適宜調整することができる。

１高強度耐力壁
１０フレーム
１１横材
１２縦材
２０板材
２１（外壁側の）板材
２２（室内側の）板材
３０木ねじ
３１胴部
３２スクリューネジ
３３頭部
４０釘
４１頭部
４３軸部
４４スクリューネジ部
４５円柱部
４６段状テーパ部

Claims

横材と縦材とを枠状に組み合わせてなるフレームと、前記フレームに敷設される板材と
を備えた高強度耐力壁であって、
前記縦材と前記横材とは、胴部の全長に亘ってスクリューネジが形成された全ネジタイ
プの木ねじにて接続されており、
前記木ねじの長さは、横材の高さ寸法である８９ｍｍの２倍以上であり、
前記縦材の上端面が上側の前記横材の下面に当接し、前記縦材の下端面が下側の前記横材の上面に当接しており、
上部の前記木ねじが、上側の前記横材の上面から下方に向かって螺入され、下部の前記木ねじが、下側の前記横材の下面から上方に向かって螺入されており、
前記板材は、パーティクルボードにて構成され、前記フレームの両面に敷設され、前記フレームに釘を介して固定されており、
前記釘の頭部は平頭フラット形状であり、前記頭部の径は、７．９ｍｍ以上で且つ８．７ｍｍより小さく、
前記釘の軸部は、先端側から基端側に向かってスクリューネジ部と円柱部と段状テーパ部とを備えており、
一方の板材は、前記フレームの外周縁から内側にオフセットした二重の外側周縁線および内側周縁線上に千鳥状に配置された前記釘にて前記フレームに固定され、
他方の板材は、前記フレームの外周縁から内側にオフセットした一重の周縁線上に配置された前記釘にて前記フレームに固定されている
ことを特徴とする高強度耐力壁。