アンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該引き寄せ金物を使用した大規模木造建物の耐震補強方法
【課題】大規模木造建物で用いられる耐力壁（柱同寸筋かい壁）が、十分な水平耐力を発揮しつつ、靭性を確保するようにする。
【解決手段】引き寄せ金物本体２を耐力壁２５の柱３に固定し、アンカーボルト７を、鉄筋コンクリート基礎５に埋め込んで固定するとともに、その上端部を引き寄せ金物本体２に締め付けて締着することにより、柱３を土台６に引き寄せて接合し、アンカーボルト７は、地震により耐力壁２５に強大な水平力Ｐが加わった際に、固定具４による引き寄せ金物本体２と柱３の固定部３０、アンカーボルト７の鉄筋コンクリート基礎５の埋め込み部３３及び耐力壁２５の上部横架材３２のいずれかが破壊するよりも先行して降伏し、その後に所定の強度を保ちながら伸び続ける。
【解決手段】引き寄せ金物本体２を耐力壁２５の柱３に固定し、アンカーボルト７を、鉄筋コンクリート基礎５に埋め込んで固定するとともに、その上端部を引き寄せ金物本体２に締め付けて締着することにより、柱３を土台６に引き寄せて接合し、アンカーボルト７は、地震により耐力壁２５に強大な水平力Ｐが加わった際に、固定具４による引き寄せ金物本体２と柱３の固定部３０、アンカーボルト７の鉄筋コンクリート基礎５の埋め込み部３３及び耐力壁２５の上部横架材３２のいずれかが破壊するよりも先行して降伏し、その後に所定の強度を保ちながら伸び続ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造軸組耐力壁の耐震補強を行う引き寄せ金物及び該引き寄せ金物を使用した耐震補強方法に関し、特に、大規模木造建物の耐震補強方法アンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該引き寄せ金物を使用した大規模木造建物の耐震補強方法に関する。ここで、大規模木造建物とは、一般住宅用の木造建物に対して、例えば、学校校舎等の大規模な木造建物を言う。
【背景技術】
【０００２】
近年、木造住宅の耐震性の向上させるために、耐震金具についてはいろいろな開発が行われている。例えば、柱にねじ止めする背部と底部とから全体的にＬ字形に形成されており、背部と底部を結合して補強する側部を有し、ボルトを底部を通し土台に固定することで、柱を土台に固設する金具は、すでに公知である（特許文献１〜４参照）。
【０００３】
ところで、従来の木造住宅の柱と土台の接合部は、耐震要素である耐力壁が十分に性能を発揮するまで破壊しないことを必須としている。一方、既存の大規模木造建築で多く用いられている耐力壁である柱同寸筋かい壁（筋かいの断面が柱と同寸法：最大１５０ｍｍ×１５０ｍｍ)では、住宅用の耐力壁よりも最大耐力が２倍程度大きい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１９８８４号公報
【特許文献２】特開２００７−１７００４９号公報
【特許文献３】特開２００３−２７８２８１号公報
【特許文献４】特開２０１０−２４８８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような大規模木造建築において、耐力壁の柱と土台（横架材）との接合部の性能を、木造住宅と同じように確保しようとした場合、耐震要素である木造軸組耐力壁（以下、単に「耐力壁」という）として、柱同寸筋かい壁を用いるとともに、耐力壁の柱と土台との接合部に補強用の金物を用いて強度を高めても、これら耐力壁が十分に性能を発揮する前に、構架材等の他の軸組が脆性的に破壊してしまうことがある。
【０００６】
本発明は、大規模木造建物において、構架材等の他の軸組が脆性的に破壊することなく、大規模木造建物の耐震要素である耐力壁が十分に性能を発揮するような、大規模木造耐震補強に用いる耐力壁を補強する金物及び該金物を使用して大規模木造建物の木造軸組耐力壁の補強方法を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、引き寄せ金物本体と、上端部にねじ部が形成されたアンカーボルトと、引き寄せ金物本体を柱同寸筋かいを有する耐力壁の柱に固定する固定具とを備えており、引き寄せ金物本体は、背部と底部を有し、背部には固定具を通す固定具孔が形成され、底部にはアンカーボルトを通すボルト孔が形成されており、引き寄せ金物本体を固定具で耐力壁の柱に固定し、アンカーボルトを、その下部においてコンクリート基礎に埋め込んで固定するとともに、その上端部のねじ部に螺合したナットで前記底部に対して締め付けることにより、耐力壁の柱をコンクリート基礎側に引き込んで接合して木造建物の耐震補強に使用するアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物であって、アンカーボルトは、耐力壁に外力が加わった際に、前記固定具による引き寄せ金物本体と柱の固定部、アンカーボルトのコンクリート基礎への埋め込み部及び耐力壁の上部横架材のいずれかが破壊するよりも先行して降伏する強度を有する構成であることを特徴とするアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を提供する。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために、引き寄せ金物本体と、上端部にねじ部が形成されたアンカーボルトと、引き寄せ金物本体を柱同寸筋かいを有する耐力壁の柱に固定する固定具とを備えたアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法であって、引き寄せ金物本体は、背部と底部を有し、背部には固定具を通す固定具孔が形成され、底部にはアンカーボルトを通すボルト孔形成された構成のものを使用し、 引き寄せ金物本体を固定具で耐力壁の柱に固定し、アンカーボルトを、その下部においてコンクリート基礎に埋め込んで固定するとともに、その上端部のねじ部に螺合したナットで前記底部に対して締め付けることにより、耐力壁の柱をコンクリート基礎側に引き込んで接合することで、耐力壁を補強し、アンカーボルトは、耐力壁に外力が加わった際に、前記固定具による引き寄せ金物本体と柱の固定部、アンカーボルトのコンクリート基礎への埋め込み部及び耐力壁の上部横架材のいずれかが破壊するよりも先行して降伏する強度を有するものを使用することを特徴とするアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法を提供する。
【０００９】
前記アンカーボルトは、降伏した後に所定の強度を保ちながら伸び続けるものを使用する。
【００１０】
前記アンカーボルトは、ＳＮＲ鋼材を素材とした建築構造用転造ねじアンカーボルト、又は同等以上の変形能力（伸び能力）を有するアンカーボルトを使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該金物を使用して大規模木造建物の耐力壁の補強方法によれば、大規模木造建築において、地震の際に、大規模木造建築の軸組構造に強大な外力が加えられた場合、耐力壁の柱と土台の接合部を接合する引き寄せ金物のアンカーが先に破断するから、構架材等の他の軸組が脆性的に破壊することなく、耐震要素である耐力壁が十分にその性能を発揮する。
【００１２】
即ち、従来の引き寄せ金物及びそれを使用した補強方法では、耐力は上昇するが靭性に乏しく、また横架材が脆性的に破壊してしまう。しかし、本発明により、柱と土台の接合部のアンカーボルトが降伏しても、その降伏後の靭性を確保することで、耐力壁は一定水平力を保持したまま変形することが可能となる。これにより、既存大規模木造建物で耐力壁として用いられる柱同寸筋かい壁が、十分な水平耐力を発揮しつつ、靭性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該金物を使用した新築の大規模木造建物の補強方法の実施例を説明する斜視図であり、（ａ）はアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物による柱と土台の接合部の構成を示し、（ｂ）はアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を示す。
【図２】本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を適用した接合部を備えた耐力壁を模式的に示す図である。
【図３】実証試験１の試験体名と各種仕様を示す表１である。
【図４】実証試験１の結果得られた荷重−変位関係を示すグラフである。
【図５】実証試験１の結果得られた荷重−変位関係を示すグラフである。
【図６】実証試験１の荷重−変位関係の評価結果を示す表２と、許容値の検討結果を示す表３である。
【図７】実証試験２において、本発明において使用するアンカーボルト（ＳＮ４００）と通常のボルト（ＳＳ４００）の比較実験の結果得られた荷重−変位関係を示すグラフである。
【図８】本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該金物を使用した既存の大規模木造建物の補強方法の実施例を説明する図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部の拡大図であり、（ｃ）は（ａ）の要部を拡大した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該金物を使用した大規模木造建物の補強方法を実施するための最良の形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。
【実施例】
【００１５】
本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物（以下、「引き寄せ金物」という）の実施例を説明するとともに、この引き寄せ金物を使用して、大規模木造建物における耐力壁の耐震補強を行う補強方法の実施例を、図１、２を参照して説明する。
【００１６】
（引き寄せ金物）
本発明の実施例の引き寄せ金物１は、図１（ａ）に示すように、主に、引き寄せ金物本体２と、引き寄せ金物本体２を柱３に固定する固定具４と、引き寄せ金物本体２を鉄筋コンクリート基礎５上の土台６に引き寄せて接合するアンカーボルト７と、を備えている。
【００１７】
図１（ｂ）は、引き寄せ金物本体２を示す斜視図である。引き寄せ金物本体２は、例えば、ＳＮＲ鋼材（建築構造用圧延鋼材）で形成されており、柱３にねじ止めする背部１０と、背部１０に対して直交する底部１１と、背部１０と底部１１を結合して補強する補強用側部１２とを備えている。
【００１８】
背部１０には、固定具４（例．ビス）を通す複数の固定具孔１４（例．ビス孔）が貫通して形成されている。底部１１には、アンカーボルト７を通すボルト孔１５が貫通して形成されている。このボルト孔１５は、アンカーボルト７の固定位置の微調整を考慮し、底部１１の横幅方向又は奥行き方向に沿って若干長い長孔としてもよい。
【００１９】
なお、引き寄せ金物本体２は、特に上記のような構成でなくても、少なくとも、背部１０及び底部１１を有し、強度のある構成であれば、他の構成でもよい。
【００２０】
引き寄せ金物本体２を柱３に固定する固定具４は、例えば、施工しやすいドリルビスを使用するとよい。このようなドリルビスは、例えば、ＳＮＲ鋼材で製造されたものが好ましい。
【００２１】
アンカーボルト７は、その上端部には、金物本体を固定するために、ねじ部１７が形成されている。また、アンカーボルト７の下端部には、フック部１８が形成されており、後記するが、使用時には、このフック部１８を含めアンカーボルト７の下部は、鉄筋コンクリート基礎５に埋め込まれて固定されるように構成されている。
【００２２】
通常、アンカーボルトの素材としては、構造用鋼材を使用するが、これには、ＳＮＲ鋼材、ＳＳ鋼材（一般構造用圧延鋼材）等がある。また、アンカーボルトのねじ部については、転造して製造するＡＢＲタイプのねじ（転造ねじ）と、ねじ切り（切削）して製造するＡＢＭタイプ（切削ねじ）がある。
【００２３】
ＳＮＲ鋼材は、Ｃ（炭素）、Ｓｉ（シリコン）をおさえ、溶接性が良くなるＭｎ（マンガン）をやや多くし、不純物のＰ（リン）とＳ（イオウ）をかなり少なくして、衝撃に強く伸びやすくした建築構造用の鋼である。ＳＮＲのＲは「Ｒｏｄ（丸鋼）」の略である。ＳＳ材は不純物であるＰ（リン）とＳ（イオウ）をおさえ、引張強さを決めただけの最も一般的に使用されている鋼である。
【００２４】
転造ねじは、ダイスのねじ山部が丸鋼を圧縮してねじの谷部を作り、押して盛り上げた部分でねじの山部を作るから、金属組織の流れが山から谷へと連続してつながっているので強度が強くなる。その特長は、切削ねじと比べ強度が強く（５〜２０％）、伸びが大きい（降伏前の長さに対して約２０％の伸び能力）。強度はねじの有効径で決まるので、ねじ部と、軸部の強度がほぼ等しく、アンカーボルトに適用した場合、全体として充分に伸びる。
【００２５】
本発明に係る引き寄せ金物に使用するアンカーボルト７としては、降伏した後に、所定の引っ張り力を加え続けても、強度を保ちながら伸び続けるＳＮＲ鋼材を素材として使用し、ねじ部は転造して形成されたＡＢＲタイプの建築構造用転造ねじアンカーボルトが適している。転造ねじの場合は、引っ張り力に対しても粘りがある。アンカーボルト７としては、ＳＮＲ鋼材を素材として使用した建築構造用転造ねじアンカーボルトと同等以上の変形能力を有するアンカーボルトを使用してもよい。
【００２６】
本発明に係る引き寄せ金物に使用するアンカーボルト７は、その伸び能力の観点から見ると、２０％以上の伸び能力を有することが好ましい。この２０％は、ＳＮＲ鋼材の伸び能力が降伏前の長さに対して約２０％であることに基づく値である。このように、２０％以上の伸び能力を有することが好ましいが、伸びることで柱３が浮き上がった場合の建物全体の変形状態を考慮すると、伸び能力の上限は３０％に抑えることが、より好ましい。
【００２７】
以上整理すると、本発明に係る引き寄せ金物に使用するアンカーボルト７は、ＳＮＲ鋼材を素材とした建築構造用転造ねじアンカーボルト、又は同等以上の変形能力（伸び能力）を有するアンカーボルトを使用することが好ましい。そして、その伸び能力は、２０％以上であることが好ましく、２０〜３０％であれば、より好ましい。
【００２８】
（補強方法）
本発明の引き寄せ金物１を使用した柱３と土台５の接合部の施工方法、及び大規模木造建物における耐力壁の構造等の説明を通して、本発明に係る引き寄せ金物及びこの引き寄せ金物を使用した大規模木造建物の補強方法を、建物を新築する場合について説明する。
【００２９】
本発明の引き寄せ金物１を使用して、大規模木造建物における耐力壁（後記する図２参照）において、柱３を土台６に引き寄せて接合した接合部２０の構造を図１（ａ）に示す。このような接合部２０の施工を行う場合は、予め、補強する耐力壁における柱３と土台６の接合部の施工予定箇所において、鉄筋コンクリート基礎５に、フック部１８を含めアンカーボルト７の下部を埋め込んで固定し、アンカーボルト７の上部を、土台６の挿通孔２１から上方に突き出しておく。
【００３０】
補強する柱３は、土台６上に載置され垂直に立てられるが、引き寄せ金物１を、この柱３の側面に沿うようにして下降させて、そのボルト孔１５にアンカーボルト７の上端を挿通させる。
【００３１】
そして、アンカーボルト７の上端がボルト孔１５を通して底部１１から上方に突出させた状態において、引き寄せ金物１を柱３の側面に固定する。この固定は、複数の固定具４をそれぞれ固定具孔１４を通して柱３に固定することで行われる。
【００３２】
次に、アンカーボルト７の上端に座金２２を挿通させ、アンカーボルト７のねじ部１７にナット２３を螺合し、座金２２を介して底部１１に対して締め付ける。これにより、柱３を土台６上に引き寄せて接合し、図１（ａ）に示すような接合部２０を形成する。
【００３３】
図８は、既存の大規模建物を補強する場合の接合部２０の構成及びその施工方法を示す図である。既存の大規模建物を補強する場合は、図８（ａ）に示すように、既存の鉄筋コンクリート基礎５の外側に、後施工で増し打ち鉄筋コンクリート基礎８を形成する。そして、その軸部３１の途中に屈曲部３４を有するアンカーボルト７を使用する。
【００３４】
そして、施工に際しては、増し打ち鉄筋コンクリート基礎８に、新築の場合と同様に、アンカーボルト７のフック部を含め下部を埋め込めばよい。図８（ｂ）、（ｃ）は、図８（ａ）の引き寄せ金物１の部分を拡大した側面図及び正面図であるが、この部分については、新築の場合と同じである。図８（ｃ）に示すように、耐力壁を構成する隣接する２本の柱同寸筋かい２７の下端部は、柱３を両側から狭持するようにして、ボルト３５及びナット３６で固定される。
【００３５】
（本発明の引き寄せ金物及び補強方法の特徴）
以上の大規模木造建物における耐力壁の柱３と土台６の接合部２０の構成、及びこれによる耐力壁の補強方法において、本発明の特徴を以下説明する。図２は、本発明の引き寄せ金物１を適用した接合部２０を備えた耐力壁２５を模式的に示す図である。
【００３６】
この耐力壁２５は、柱同寸筋かい壁の構造である。即ち、鉄筋コンクリート基礎２の上に配置された土台６の上に、２本の柱３、３’が立てられ、それら柱３、３’の上部の間には上部横架材２６が設けられている。そして、柱同寸筋かい（柱と同寸角の筋かい）２７が、柱３の下部と柱３’の上部の間に斜めに配設されている。
【００３７】
耐力壁２５に、地震によって図２に示すように、水平力Ｐが加えられると、柱３、３’及び柱同寸筋かい２７に対して、それぞれ矢印のような力が発生する。柱３には、上方に向かう引っ張り力（引抜力）Ｆが生じる。
【００３８】
この引っ張り力Ｆは耐力壁の壁長さＬと壁高さＨの比Ｈ／Ｌに比例し、大規模木造建物ではＨ／Ｌが大きいところでは３〜４であることから、水平力Ｐの３〜４倍程度の大きさである。この引っ張り力Ｆにより、背部１０が柱３に固定されている固定部３０の固定具４には剪断力が生じ、アンカーボルト７の軸部３１に軸方向の引っ張り力（軸応力）が生じ、鉄筋コンクリート基礎５とアンカーボルト７の間には引抜力が生じる。
【００３９】
今、引っ張り力Ｆが加わっても、柱３と土台６の接合部２０では破壊されないための、接合部２０のそれぞれの箇所における必要な耐力は次のとおりとする。
【００４０】
背部１０が柱３に固定されている固定部３０の固定具４にかかる剪断力が大きいと、固定具４が破断して固定部３０が破損したり、或いは柱３の材質によっては許容耐力が低いために固定具４が引き抜かれ固定部３０が破損したりする（後記するスギとヒノキの例参照）。このように固定部３０が破損しないために必要な剪断耐力をＡとする。アンカーボルト７に引っ張り力が加わっても降伏しない軸部の軸耐力をＢとする。鉄筋コンクリート基礎５とアンカーボルト７間にかかる引抜力に対してアンカーボルトの引き抜き又はコンクリートのコーン破壊若しくは付着破壊が生じないための引き抜き耐力をＣとする。
【００４１】
柱３と土台６の接合部２０において、剪断耐力Ａ、軸耐力Ｂ及び引き抜き耐力Ｃを全て満たしている場合は、強大な水平力Ｐが加わっても、柱３と土台６の接合部２０の破損は生じない。
【００４２】
しかしながら、このような場合、図２において、上部横架材２６と柱同寸筋かい２７の接合部３２において、上部横架材２６に曲げ応力が発生し、上部横架材２６等に曲げ破壊が生じる可能性がある。このように、上部横架材２６等に曲げ破壊が生じると、柱同寸筋かい２７がその機能を発揮することなく耐力壁２５が破壊してしまう。
【００４３】
そこで、上部横架材２６等が曲げ破壊するが、柱３と土台６の接合部２０ではいずれの箇所も破損しないため、上記剪断耐力をＡ、軸耐力をＢ及び引き抜き耐力をＣとした場合、本発明では、アンカーボルト７の軸耐力をＢより小さいＢ’として、地震の際に耐力壁２５に水平力Ｐが加わり、柱３に引っ張り力Ｆが生じた際に、上部横架材２６等が曲げ破壊することに先行して、アンカーボルト７にかかる引っ張り力によって、その軸部３１が降伏するようにした。
【００４４】
そして、アンカーボルト７は、降伏した後に、所定の引っ張り力を加え続けても、強度を保ちながら伸び続けるＳＮＲ鋼材を素材として使用することで、アンカーボルト７の軸部３１が降伏した後において、アンカーボルト７にかかる引っ張り力が加わっていても、アンカーボルト７所定の強度を保ちながら伸び続けるので、柱３と土台６の接合部２０に靭性（粘り）を確保し、耐力壁２５は一定水平力を保持したまま変形することが可能となる。
【００４５】
従って、地震の際に耐力壁２５に水平力Ｐが加わっても、上部横架材２６は、曲げ応力で曲げ破壊することがなくなるので、柱同寸筋かいはその機能を発揮するから、耐力壁２５の破壊は防止される。
【００４６】
要するに、本発明の引き寄せ金物１のアンカーボルト７は、地震の際に、外力である水平力Ｐが耐力壁２５に加わった際に、柱３と引き寄せ金物１の固定部３０、アンカーボルト７の鉄筋コンクリート基礎５の埋め込み部３３、及び耐力壁２５の上部横架材２６の接合部３２のいずれかが破壊するよりも先行して降伏する強度を有するようにし、しかも、降伏した後に所定の強度を保ちながら伸び続けるような寸法及び材料から成るアンカーボルトとする。
【００４７】
（具体的施工例）
以下さらに、大規模木造建物における耐力壁２５の柱３を土台６に接合する接合部２０の具体的な施工例を説明する。この施工例は、耐力壁２５のせん断性能から柱３と土台６の接合部２０の必要性能を計算し、アンカーボルトの軸部（図２の符号３１に示す部分）について短期許容引張耐力で８０kＮ以上必要な場合とする。
【００４８】
なお、「短期許容引張耐力」について説明する。許容耐力（引張・圧縮・曲げ・せん断）には、常時使用時（長期）と地震時や暴風時（短期）という２種類がある。一般的に、長期は、当該部材の最大耐力（引張・圧縮・曲げ・せん断）の１／３の耐力を長期許容耐力、短期はその２倍として許容耐力を設定する。本発明では、地震時を想定している（水平力Ｐというのが地震時を意味する）ので、許容耐力としては、「短期許容引張耐力」が必要となる。
【００４９】
アンカーボルト７として、建築構造用転造ねじアンカーボルト（ＪＩＳ ＩＩ １３−２００４ ＡＢＲ４００、Ｍ２０）を使用する。
【００５０】
固定具４については、柱３に引っ張り力Ｆが生じても、固定具４が破断して引き寄せ金物が柱３から剥離するようなことがなく、固定具４全体が十分なせん断性能を有し、固定具４全体の短期許容せん断耐力が２００ｋＮ以上となるように、固定具４の本数（具体的にはビスの本数）を決定する。
【００５１】
アンカーボルト７は、その下端部には、１８０°反転したフック部１８を形成し、鉄筋コンクリート基礎５又は既存基礎に後施工する増し打ち鉄筋コンクリート基礎８に埋め込む。以上、鉄筋コンクリート基礎５又はアンカーボルト７の増し打ち鉄筋コンクリート基礎８への埋め込み長さは、これらの基礎のサイズにより異なり、アンカーボルト７の鉄筋コンクリート基礎５又は増し打ち鉄筋コンクリート基礎８上から引き寄せ金物下端までの長さは、４００ｍｍ以上とする。
【００５２】
（作用）
本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用し補強された耐力壁２５によれば、地震により水平力Ｐが加わり、柱３に引っ張り力Ｆが生じた際に、上部横架材２６等が曲げ破壊することに先行して、アンカーボルト７にかかる引っ張り力によって、その軸部３１が降伏する。上記施行例の構成では、約８０ｋＮの引っ張り力がアンカーボルト７の軸部３１に加わると、アンカーボルト７の軸部３１が降伏し始める。
【００５３】
しかし、本発明では、アンカーボルト７として、ＳＮＲ鋼材使用したＡＢＲタイプの建築構造用転造ねじアンカーボルトを用いることで、降伏後の柱３と土台６の接合部２０に靭性（粘り）を確保し、耐力壁２５は一定水平力を保持したまま変形することが可能となる。これにより、既存大規模木造建物で用いられる柱３同寸耐力壁２５が、十分な水平耐力を発揮しつつ、靭性を確保することができる。
【００５４】
（実証試験１）
本発明者らは、本発明に係る引き寄せ金物及び該金物を使用した耐力壁の補強方法の実証試験１を実施した。この検証試験１では、試験体である柱３（母材）の下部に本発明の引き寄せ金物本体２の背部１０を固定し、引き寄せ金物本体２にアンカーボルト７の上端部を固定し、下端部を鋼製基礎に固定した。
【００５５】
そして、柱３を油圧引っ張り試験器で上方に引っ張り、柱３に引っ張り荷重を付与し、引っ張り荷重とアンカーボルト７の変位（伸び）を測定した。
【００５６】
試験体である柱３（母材）は、既存材（ヒノキ）と新材（スギ）の２種類について行った。スギは、ヒノキに比べ許容耐力（圧縮、引張、せん断、曲げ）が低く、一般的に構造材として用いられる木材の中で最も許容耐力が低いもののひとつである。既存材（ヒノキ）については、アンカーボルト７の直径がＭ２０（２０ｍｍ）とＭ２４（２４ｍｍ）について、それぞれ載荷方法として、単調荷重（引っ張り荷重を徐々に大きくする）を行った。
【００５７】
また、新材（スギ）については、アンカーボルト７の直径がＭ２０とＭ２４について、それぞれ載荷方法として、単調荷重と繰返し荷重（引っ張り荷重を徐々に大きくしながら時々緩めることを繰り返し行う載荷方法）を行った。以上の実証試験１における試験体名及び各種仕様について、図３の表１に示す。
【００５８】
実証試験の結果を、図４及び図５においてそれぞれ荷重−変位関係のグラフで示す。図４は、いずれも単調荷重を前提として、柱３（母材）の違いによる荷重−変位関係を示すグラフである。Ｍ２０の場合を図４（ａ）に、Ｍ２４の場合を図４（ｂ）に、それぞれ荷重−変位関係のグラフで示す。
【００５９】
図５は、いずれも柱３はスギを前提として、載荷方法（単調荷重と繰返し荷重）の違いによる荷重−変位関係への影響を示す。Ｍ２０の場合を図５（ａ）に、Ｍ２４の場合を図５（ｂ）に、それぞれ荷重−変位関係のグラフで示す。
【００６０】
また、荷重−変位関係の結果より、評価結果の一覧を図６（ａ）の表２に示し、許容値の検討結果を図６（ｂ）の表３に示す。
【００６１】
図４（ａ）、（ｂ）を比較すると、図４（ａ）は、アンカーボルト７がＭ２０で細い場合であるが、この場合は、柱３がヒノキとスギの種類では荷重−変位関係はさほど異なることなく、引っ張り荷重が９０．８ＫＮ（ヒノキ）、８６．５ＫＮ（スギ）で降伏し、８０ｍｍ程度伸びた段階で、破断する。
【００６２】
この結果、アンカーボルト７がＭ２０を本発明の引き寄せ金物１に使用すれば、アンカーボルト７が降伏後もアンカーボルト７が所定の荷重を受けていても伸びる、要するに所定の強度を保持したまま伸び続けることで、柱３と土台６の接合部２０の靱性（粘り）を確保することができ、耐力壁２５は水平耐力を保持したままで変形可能であり、靱性を確保することが可能である。
【００６３】
図４（ｂ）は、アンカーボルト７がＭ２４で太い場合であるが、この場合は、柱３がヒノキとスギの種類による影響を受けて、荷重−変位関係が異なる。両者とも変位がほぼ４０ｍｍを越えると破断が開始されるが、スギ（ＳＨＭ２）については、図６（ｂ）に示すように、アンカーボルト７の破断ではなく、固定具４の破断、引き抜きにより、柱３と土台６の接合部２０が破損する。
【００６４】
なお、図４（ｂ）は、Ｍ２０におけるアンカーボルトの軸耐力Ｂ’＜Ｍ２４におけるアンカーボルトの軸耐力Ｂ’であり、しかもスギまたはヒノキにおけ固定部３０が破損しないために必要な剪断耐力Ａよりもアンカーボルトの軸耐力Ｂ’の方が大きい場合を前提とする。このような場合は、スギ、ヒノキのいずれについても固定部３０で破損することが確認できた。
【００６５】
図５（ａ）は、アンカーボルト７がＭ２０で細い場合であるが、この場合は、柱３がヒノキとスギの種類では荷重−変位関係はさほど異なることなく、引っ張り荷重が８６．５ＫＮ（単調荷重）、８６．４ＫＮ（繰返し荷重）で降伏し、８０ｍｍ程度伸びた段階で、破断する。
【００６６】
図５（ｂ）は、アンカーボルト７がＭ２４で太い場合であるが、この場合は、載荷方法の違いよって影響を受けて、荷重−変位関係が異なる。両者とも変位がほぼ４５ｍｍを越えると破断が開始されるが、繰返し荷重（ＳＨＣ１）については、図６（ｂ）に示すように、アンカーボルト７の破断ではなく、固定具４の破断、引き抜きにより、柱３と土台６の接合部２０が破損する。
【００６７】
以上の実証試験の結果からすると、柱３（母材）の種類及び載荷方法によらず、アンカーボルト７がＭ２０を本発明の引き寄せ金物１に使用すれば、アンカーボルト７が降伏後もアンカーボルト７が所定の荷重を受けていても伸びる、要するに所定の強度を保持したまま伸び続けることで、柱３と土台６の接合部２０の靱性（粘り）を確保することができ、耐力壁２５は水平耐力を保持したままで変形可能であり、靱性を確保することが可能であることが実証された。
【００６８】
（実証試験２）
本発明者らは、本発明のアンカーボルト７の材料としてＳＮ４００を使用した場合と、ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）を使用した場合の、引っ張り試験による荷重−変位関係の実証試験２を行った。アンカーボルト７の径は、いずれもＭ１６を使用した。
【００６９】
この実証試験２の結果を、図７に示す。ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）を使用した場合は、１５ｍｍ程度変位して破断したが、ＳＮ４００を使用した場合は、５５ＫＮ程度の引っ張り荷重で降伏するが、その後６０ｍｍ程度まで変位して破断する。
【００７０】
この実証試験２の結果から、本発明の引き寄せ金物１のアンカーボルト７として、ＳＮ４００を使用することで、柱３と土台６の接合部２０にかかった引っ張り荷重で引き寄せ金物１のアンカーボルト７が降伏しても、その後、アンカーボルト７は引っ張り荷重を受けていても伸びる。
【００７１】
要するに、アンカーボルト７は、降伏後も、所定の強度を保持したまま伸び続けることで、柱３と土台６の接合部２０の靱性（粘り）を確保することができ、柱同寸筋かい２７はその機能を発揮し、耐力壁２５は水平耐力を保持したままで変形可能であり、靱性を確保することが可能であることが実証された。
【００７２】
以上、本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及びこの引き寄せ金物を使用した大規模木造建物の補強方法を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及びこの引き寄せ金物を使用した補強方法は、上記のような構成であるから、例えば、柱同寸筋かいを耐震要素とする学校校舎等の大規模木造建物の１階の柱脚部の耐震補強手段及び方法としてきわめて有用であり、さらに、中層大規模木造建物の柱と土台の接合部にも利用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 引き寄せ金物
２ 引き寄せ金物本体
３、３’ 柱
４ 固定具
５ 鉄筋コンクリート基礎
６ 土台
７ アンカーボルト
８ 増し打ち鉄筋コンクリート基礎
１０ 背部
１１ 底部
１２ 補強用側部
１４ 固定具孔
１５ ボルト孔
１７ ねじ部
１８ フック部
２０ 柱と土台の接合部
２１ 土台の挿通孔
２２ 座金
２３ ナット
２５ 耐力壁
２６ 上部横架材
２７ 柱同寸筋かい
３０ 固定部
３１ アンカーボルトの軸部
３２ 上部横架材と筋かいの接合部
３３ アンカーボルトの鉄筋コンクリート基礎の埋め込み部
３４ アンカーボルトの屈曲部
３５ ボルト
３６ ナット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造軸組耐力壁の耐震補強を行う引き寄せ金物及び該引き寄せ金物を使用した耐震補強方法に関し、特に、大規模木造建物の耐震補強方法アンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該引き寄せ金物を使用した大規模木造建物の耐震補強方法に関する。ここで、大規模木造建物とは、一般住宅用の木造建物に対して、例えば、学校校舎等の大規模な木造建物を言う。
【背景技術】
【０００２】
近年、木造住宅の耐震性の向上させるために、耐震金具についてはいろいろな開発が行われている。例えば、柱にねじ止めする背部と底部とから全体的にＬ字形に形成されており、背部と底部を結合して補強する側部を有し、ボルトを底部を通し土台に固定することで、柱を土台に固設する金具は、すでに公知である（特許文献１〜４参照）。
【０００３】
ところで、従来の木造住宅の柱と土台の接合部は、耐震要素である耐力壁が十分に性能を発揮するまで破壊しないことを必須としている。一方、既存の大規模木造建築で多く用いられている耐力壁である柱同寸筋かい壁（筋かいの断面が柱と同寸法：最大１５０ｍｍ×１５０ｍｍ)では、住宅用の耐力壁よりも最大耐力が２倍程度大きい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１９８８４号公報
【特許文献２】特開２００７−１７００４９号公報
【特許文献３】特開２００３−２７８２８１号公報
【特許文献４】特開２０１０−２４８８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような大規模木造建築において、耐力壁の柱と土台（横架材）との接合部の性能を、木造住宅と同じように確保しようとした場合、耐震要素である木造軸組耐力壁（以下、単に「耐力壁」という）として、柱同寸筋かい壁を用いるとともに、耐力壁の柱と土台との接合部に補強用の金物を用いて強度を高めても、これら耐力壁が十分に性能を発揮する前に、構架材等の他の軸組が脆性的に破壊してしまうことがある。
【０００６】
本発明は、大規模木造建物において、構架材等の他の軸組が脆性的に破壊することなく、大規模木造建物の耐震要素である耐力壁が十分に性能を発揮するような、大規模木造耐震補強に用いる耐力壁を補強する金物及び該金物を使用して大規模木造建物の木造軸組耐力壁の補強方法を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、引き寄せ金物本体と、上端部にねじ部が形成されたアンカーボルトと、引き寄せ金物本体を柱同寸筋かいを有する耐力壁の柱に固定する固定具とを備えており、引き寄せ金物本体は、背部と底部を有し、背部には固定具を通す固定具孔が形成され、底部にはアンカーボルトを通すボルト孔が形成されており、引き寄せ金物本体を固定具で耐力壁の柱に固定し、アンカーボルトを、その下部においてコンクリート基礎に埋め込んで固定するとともに、その上端部のねじ部に螺合したナットで前記底部に対して締め付けることにより、耐力壁の柱をコンクリート基礎側に引き込んで接合して木造建物の耐震補強に使用するアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物であって、アンカーボルトは、耐力壁に外力が加わった際に、前記固定具による引き寄せ金物本体と柱の固定部、アンカーボルトのコンクリート基礎への埋め込み部及び耐力壁の上部横架材のいずれかが破壊するよりも先行して降伏する強度を有する構成であることを特徴とするアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を提供する。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために、引き寄せ金物本体と、上端部にねじ部が形成されたアンカーボルトと、引き寄せ金物本体を柱同寸筋かいを有する耐力壁の柱に固定する固定具とを備えたアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法であって、引き寄せ金物本体は、背部と底部を有し、背部には固定具を通す固定具孔が形成され、底部にはアンカーボルトを通すボルト孔形成された構成のものを使用し、 引き寄せ金物本体を固定具で耐力壁の柱に固定し、アンカーボルトを、その下部においてコンクリート基礎に埋め込んで固定するとともに、その上端部のねじ部に螺合したナットで前記底部に対して締め付けることにより、耐力壁の柱をコンクリート基礎側に引き込んで接合することで、耐力壁を補強し、アンカーボルトは、耐力壁に外力が加わった際に、前記固定具による引き寄せ金物本体と柱の固定部、アンカーボルトのコンクリート基礎への埋め込み部及び耐力壁の上部横架材のいずれかが破壊するよりも先行して降伏する強度を有するものを使用することを特徴とするアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法を提供する。
【０００９】
前記アンカーボルトは、降伏した後に所定の強度を保ちながら伸び続けるものを使用する。
【００１０】
前記アンカーボルトは、ＳＮＲ鋼材を素材とした建築構造用転造ねじアンカーボルト、又は同等以上の変形能力（伸び能力）を有するアンカーボルトを使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該金物を使用して大規模木造建物の耐力壁の補強方法によれば、大規模木造建築において、地震の際に、大規模木造建築の軸組構造に強大な外力が加えられた場合、耐力壁の柱と土台の接合部を接合する引き寄せ金物のアンカーが先に破断するから、構架材等の他の軸組が脆性的に破壊することなく、耐震要素である耐力壁が十分にその性能を発揮する。
【００１２】
即ち、従来の引き寄せ金物及びそれを使用した補強方法では、耐力は上昇するが靭性に乏しく、また横架材が脆性的に破壊してしまう。しかし、本発明により、柱と土台の接合部のアンカーボルトが降伏しても、その降伏後の靭性を確保することで、耐力壁は一定水平力を保持したまま変形することが可能となる。これにより、既存大規模木造建物で耐力壁として用いられる柱同寸筋かい壁が、十分な水平耐力を発揮しつつ、靭性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該金物を使用した新築の大規模木造建物の補強方法の実施例を説明する斜視図であり、（ａ）はアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物による柱と土台の接合部の構成を示し、（ｂ）はアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を示す。
【図２】本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を適用した接合部を備えた耐力壁を模式的に示す図である。
【図３】実証試験１の試験体名と各種仕様を示す表１である。
【図４】実証試験１の結果得られた荷重−変位関係を示すグラフである。
【図５】実証試験１の結果得られた荷重−変位関係を示すグラフである。
【図６】実証試験１の荷重−変位関係の評価結果を示す表２と、許容値の検討結果を示す表３である。
【図７】実証試験２において、本発明において使用するアンカーボルト（ＳＮ４００）と通常のボルト（ＳＳ４００）の比較実験の結果得られた荷重−変位関係を示すグラフである。
【図８】本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該金物を使用した既存の大規模木造建物の補強方法の実施例を説明する図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部の拡大図であり、（ｃ）は（ａ）の要部を拡大した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及び該金物を使用した大規模木造建物の補強方法を実施するための最良の形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。
【実施例】
【００１５】
本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物（以下、「引き寄せ金物」という）の実施例を説明するとともに、この引き寄せ金物を使用して、大規模木造建物における耐力壁の耐震補強を行う補強方法の実施例を、図１、２を参照して説明する。
【００１６】
（引き寄せ金物）
本発明の実施例の引き寄せ金物１は、図１（ａ）に示すように、主に、引き寄せ金物本体２と、引き寄せ金物本体２を柱３に固定する固定具４と、引き寄せ金物本体２を鉄筋コンクリート基礎５上の土台６に引き寄せて接合するアンカーボルト７と、を備えている。
【００１７】
図１（ｂ）は、引き寄せ金物本体２を示す斜視図である。引き寄せ金物本体２は、例えば、ＳＮＲ鋼材（建築構造用圧延鋼材）で形成されており、柱３にねじ止めする背部１０と、背部１０に対して直交する底部１１と、背部１０と底部１１を結合して補強する補強用側部１２とを備えている。
【００１８】
背部１０には、固定具４（例．ビス）を通す複数の固定具孔１４（例．ビス孔）が貫通して形成されている。底部１１には、アンカーボルト７を通すボルト孔１５が貫通して形成されている。このボルト孔１５は、アンカーボルト７の固定位置の微調整を考慮し、底部１１の横幅方向又は奥行き方向に沿って若干長い長孔としてもよい。
【００１９】
なお、引き寄せ金物本体２は、特に上記のような構成でなくても、少なくとも、背部１０及び底部１１を有し、強度のある構成であれば、他の構成でもよい。
【００２０】
引き寄せ金物本体２を柱３に固定する固定具４は、例えば、施工しやすいドリルビスを使用するとよい。このようなドリルビスは、例えば、ＳＮＲ鋼材で製造されたものが好ましい。
【００２１】
アンカーボルト７は、その上端部には、金物本体を固定するために、ねじ部１７が形成されている。また、アンカーボルト７の下端部には、フック部１８が形成されており、後記するが、使用時には、このフック部１８を含めアンカーボルト７の下部は、鉄筋コンクリート基礎５に埋め込まれて固定されるように構成されている。
【００２２】
通常、アンカーボルトの素材としては、構造用鋼材を使用するが、これには、ＳＮＲ鋼材、ＳＳ鋼材（一般構造用圧延鋼材）等がある。また、アンカーボルトのねじ部については、転造して製造するＡＢＲタイプのねじ（転造ねじ）と、ねじ切り（切削）して製造するＡＢＭタイプ（切削ねじ）がある。
【００２３】
ＳＮＲ鋼材は、Ｃ（炭素）、Ｓｉ（シリコン）をおさえ、溶接性が良くなるＭｎ（マンガン）をやや多くし、不純物のＰ（リン）とＳ（イオウ）をかなり少なくして、衝撃に強く伸びやすくした建築構造用の鋼である。ＳＮＲのＲは「Ｒｏｄ（丸鋼）」の略である。ＳＳ材は不純物であるＰ（リン）とＳ（イオウ）をおさえ、引張強さを決めただけの最も一般的に使用されている鋼である。
【００２４】
転造ねじは、ダイスのねじ山部が丸鋼を圧縮してねじの谷部を作り、押して盛り上げた部分でねじの山部を作るから、金属組織の流れが山から谷へと連続してつながっているので強度が強くなる。その特長は、切削ねじと比べ強度が強く（５〜２０％）、伸びが大きい（降伏前の長さに対して約２０％の伸び能力）。強度はねじの有効径で決まるので、ねじ部と、軸部の強度がほぼ等しく、アンカーボルトに適用した場合、全体として充分に伸びる。
【００２５】
本発明に係る引き寄せ金物に使用するアンカーボルト７としては、降伏した後に、所定の引っ張り力を加え続けても、強度を保ちながら伸び続けるＳＮＲ鋼材を素材として使用し、ねじ部は転造して形成されたＡＢＲタイプの建築構造用転造ねじアンカーボルトが適している。転造ねじの場合は、引っ張り力に対しても粘りがある。アンカーボルト７としては、ＳＮＲ鋼材を素材として使用した建築構造用転造ねじアンカーボルトと同等以上の変形能力を有するアンカーボルトを使用してもよい。
【００２６】
本発明に係る引き寄せ金物に使用するアンカーボルト７は、その伸び能力の観点から見ると、２０％以上の伸び能力を有することが好ましい。この２０％は、ＳＮＲ鋼材の伸び能力が降伏前の長さに対して約２０％であることに基づく値である。このように、２０％以上の伸び能力を有することが好ましいが、伸びることで柱３が浮き上がった場合の建物全体の変形状態を考慮すると、伸び能力の上限は３０％に抑えることが、より好ましい。
【００２７】
以上整理すると、本発明に係る引き寄せ金物に使用するアンカーボルト７は、ＳＮＲ鋼材を素材とした建築構造用転造ねじアンカーボルト、又は同等以上の変形能力（伸び能力）を有するアンカーボルトを使用することが好ましい。そして、その伸び能力は、２０％以上であることが好ましく、２０〜３０％であれば、より好ましい。
【００２８】
（補強方法）
本発明の引き寄せ金物１を使用した柱３と土台５の接合部の施工方法、及び大規模木造建物における耐力壁の構造等の説明を通して、本発明に係る引き寄せ金物及びこの引き寄せ金物を使用した大規模木造建物の補強方法を、建物を新築する場合について説明する。
【００２９】
本発明の引き寄せ金物１を使用して、大規模木造建物における耐力壁（後記する図２参照）において、柱３を土台６に引き寄せて接合した接合部２０の構造を図１（ａ）に示す。このような接合部２０の施工を行う場合は、予め、補強する耐力壁における柱３と土台６の接合部の施工予定箇所において、鉄筋コンクリート基礎５に、フック部１８を含めアンカーボルト７の下部を埋め込んで固定し、アンカーボルト７の上部を、土台６の挿通孔２１から上方に突き出しておく。
【００３０】
補強する柱３は、土台６上に載置され垂直に立てられるが、引き寄せ金物１を、この柱３の側面に沿うようにして下降させて、そのボルト孔１５にアンカーボルト７の上端を挿通させる。
【００３１】
そして、アンカーボルト７の上端がボルト孔１５を通して底部１１から上方に突出させた状態において、引き寄せ金物１を柱３の側面に固定する。この固定は、複数の固定具４をそれぞれ固定具孔１４を通して柱３に固定することで行われる。
【００３２】
次に、アンカーボルト７の上端に座金２２を挿通させ、アンカーボルト７のねじ部１７にナット２３を螺合し、座金２２を介して底部１１に対して締め付ける。これにより、柱３を土台６上に引き寄せて接合し、図１（ａ）に示すような接合部２０を形成する。
【００３３】
図８は、既存の大規模建物を補強する場合の接合部２０の構成及びその施工方法を示す図である。既存の大規模建物を補強する場合は、図８（ａ）に示すように、既存の鉄筋コンクリート基礎５の外側に、後施工で増し打ち鉄筋コンクリート基礎８を形成する。そして、その軸部３１の途中に屈曲部３４を有するアンカーボルト７を使用する。
【００３４】
そして、施工に際しては、増し打ち鉄筋コンクリート基礎８に、新築の場合と同様に、アンカーボルト７のフック部を含め下部を埋め込めばよい。図８（ｂ）、（ｃ）は、図８（ａ）の引き寄せ金物１の部分を拡大した側面図及び正面図であるが、この部分については、新築の場合と同じである。図８（ｃ）に示すように、耐力壁を構成する隣接する２本の柱同寸筋かい２７の下端部は、柱３を両側から狭持するようにして、ボルト３５及びナット３６で固定される。
【００３５】
（本発明の引き寄せ金物及び補強方法の特徴）
以上の大規模木造建物における耐力壁の柱３と土台６の接合部２０の構成、及びこれによる耐力壁の補強方法において、本発明の特徴を以下説明する。図２は、本発明の引き寄せ金物１を適用した接合部２０を備えた耐力壁２５を模式的に示す図である。
【００３６】
この耐力壁２５は、柱同寸筋かい壁の構造である。即ち、鉄筋コンクリート基礎２の上に配置された土台６の上に、２本の柱３、３’が立てられ、それら柱３、３’の上部の間には上部横架材２６が設けられている。そして、柱同寸筋かい（柱と同寸角の筋かい）２７が、柱３の下部と柱３’の上部の間に斜めに配設されている。
【００３７】
耐力壁２５に、地震によって図２に示すように、水平力Ｐが加えられると、柱３、３’及び柱同寸筋かい２７に対して、それぞれ矢印のような力が発生する。柱３には、上方に向かう引っ張り力（引抜力）Ｆが生じる。
【００３８】
この引っ張り力Ｆは耐力壁の壁長さＬと壁高さＨの比Ｈ／Ｌに比例し、大規模木造建物ではＨ／Ｌが大きいところでは３〜４であることから、水平力Ｐの３〜４倍程度の大きさである。この引っ張り力Ｆにより、背部１０が柱３に固定されている固定部３０の固定具４には剪断力が生じ、アンカーボルト７の軸部３１に軸方向の引っ張り力（軸応力）が生じ、鉄筋コンクリート基礎５とアンカーボルト７の間には引抜力が生じる。
【００３９】
今、引っ張り力Ｆが加わっても、柱３と土台６の接合部２０では破壊されないための、接合部２０のそれぞれの箇所における必要な耐力は次のとおりとする。
【００４０】
背部１０が柱３に固定されている固定部３０の固定具４にかかる剪断力が大きいと、固定具４が破断して固定部３０が破損したり、或いは柱３の材質によっては許容耐力が低いために固定具４が引き抜かれ固定部３０が破損したりする（後記するスギとヒノキの例参照）。このように固定部３０が破損しないために必要な剪断耐力をＡとする。アンカーボルト７に引っ張り力が加わっても降伏しない軸部の軸耐力をＢとする。鉄筋コンクリート基礎５とアンカーボルト７間にかかる引抜力に対してアンカーボルトの引き抜き又はコンクリートのコーン破壊若しくは付着破壊が生じないための引き抜き耐力をＣとする。
【００４１】
柱３と土台６の接合部２０において、剪断耐力Ａ、軸耐力Ｂ及び引き抜き耐力Ｃを全て満たしている場合は、強大な水平力Ｐが加わっても、柱３と土台６の接合部２０の破損は生じない。
【００４２】
しかしながら、このような場合、図２において、上部横架材２６と柱同寸筋かい２７の接合部３２において、上部横架材２６に曲げ応力が発生し、上部横架材２６等に曲げ破壊が生じる可能性がある。このように、上部横架材２６等に曲げ破壊が生じると、柱同寸筋かい２７がその機能を発揮することなく耐力壁２５が破壊してしまう。
【００４３】
そこで、上部横架材２６等が曲げ破壊するが、柱３と土台６の接合部２０ではいずれの箇所も破損しないため、上記剪断耐力をＡ、軸耐力をＢ及び引き抜き耐力をＣとした場合、本発明では、アンカーボルト７の軸耐力をＢより小さいＢ’として、地震の際に耐力壁２５に水平力Ｐが加わり、柱３に引っ張り力Ｆが生じた際に、上部横架材２６等が曲げ破壊することに先行して、アンカーボルト７にかかる引っ張り力によって、その軸部３１が降伏するようにした。
【００４４】
そして、アンカーボルト７は、降伏した後に、所定の引っ張り力を加え続けても、強度を保ちながら伸び続けるＳＮＲ鋼材を素材として使用することで、アンカーボルト７の軸部３１が降伏した後において、アンカーボルト７にかかる引っ張り力が加わっていても、アンカーボルト７所定の強度を保ちながら伸び続けるので、柱３と土台６の接合部２０に靭性（粘り）を確保し、耐力壁２５は一定水平力を保持したまま変形することが可能となる。
【００４５】
従って、地震の際に耐力壁２５に水平力Ｐが加わっても、上部横架材２６は、曲げ応力で曲げ破壊することがなくなるので、柱同寸筋かいはその機能を発揮するから、耐力壁２５の破壊は防止される。
【００４６】
要するに、本発明の引き寄せ金物１のアンカーボルト７は、地震の際に、外力である水平力Ｐが耐力壁２５に加わった際に、柱３と引き寄せ金物１の固定部３０、アンカーボルト７の鉄筋コンクリート基礎５の埋め込み部３３、及び耐力壁２５の上部横架材２６の接合部３２のいずれかが破壊するよりも先行して降伏する強度を有するようにし、しかも、降伏した後に所定の強度を保ちながら伸び続けるような寸法及び材料から成るアンカーボルトとする。
【００４７】
（具体的施工例）
以下さらに、大規模木造建物における耐力壁２５の柱３を土台６に接合する接合部２０の具体的な施工例を説明する。この施工例は、耐力壁２５のせん断性能から柱３と土台６の接合部２０の必要性能を計算し、アンカーボルトの軸部（図２の符号３１に示す部分）について短期許容引張耐力で８０kＮ以上必要な場合とする。
【００４８】
なお、「短期許容引張耐力」について説明する。許容耐力（引張・圧縮・曲げ・せん断）には、常時使用時（長期）と地震時や暴風時（短期）という２種類がある。一般的に、長期は、当該部材の最大耐力（引張・圧縮・曲げ・せん断）の１／３の耐力を長期許容耐力、短期はその２倍として許容耐力を設定する。本発明では、地震時を想定している（水平力Ｐというのが地震時を意味する）ので、許容耐力としては、「短期許容引張耐力」が必要となる。
【００４９】
アンカーボルト７として、建築構造用転造ねじアンカーボルト（ＪＩＳ ＩＩ １３−２００４ ＡＢＲ４００、Ｍ２０）を使用する。
【００５０】
固定具４については、柱３に引っ張り力Ｆが生じても、固定具４が破断して引き寄せ金物が柱３から剥離するようなことがなく、固定具４全体が十分なせん断性能を有し、固定具４全体の短期許容せん断耐力が２００ｋＮ以上となるように、固定具４の本数（具体的にはビスの本数）を決定する。
【００５１】
アンカーボルト７は、その下端部には、１８０°反転したフック部１８を形成し、鉄筋コンクリート基礎５又は既存基礎に後施工する増し打ち鉄筋コンクリート基礎８に埋め込む。以上、鉄筋コンクリート基礎５又はアンカーボルト７の増し打ち鉄筋コンクリート基礎８への埋め込み長さは、これらの基礎のサイズにより異なり、アンカーボルト７の鉄筋コンクリート基礎５又は増し打ち鉄筋コンクリート基礎８上から引き寄せ金物下端までの長さは、４００ｍｍ以上とする。
【００５２】
（作用）
本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用し補強された耐力壁２５によれば、地震により水平力Ｐが加わり、柱３に引っ張り力Ｆが生じた際に、上部横架材２６等が曲げ破壊することに先行して、アンカーボルト７にかかる引っ張り力によって、その軸部３１が降伏する。上記施行例の構成では、約８０ｋＮの引っ張り力がアンカーボルト７の軸部３１に加わると、アンカーボルト７の軸部３１が降伏し始める。
【００５３】
しかし、本発明では、アンカーボルト７として、ＳＮＲ鋼材使用したＡＢＲタイプの建築構造用転造ねじアンカーボルトを用いることで、降伏後の柱３と土台６の接合部２０に靭性（粘り）を確保し、耐力壁２５は一定水平力を保持したまま変形することが可能となる。これにより、既存大規模木造建物で用いられる柱３同寸耐力壁２５が、十分な水平耐力を発揮しつつ、靭性を確保することができる。
【００５４】
（実証試験１）
本発明者らは、本発明に係る引き寄せ金物及び該金物を使用した耐力壁の補強方法の実証試験１を実施した。この検証試験１では、試験体である柱３（母材）の下部に本発明の引き寄せ金物本体２の背部１０を固定し、引き寄せ金物本体２にアンカーボルト７の上端部を固定し、下端部を鋼製基礎に固定した。
【００５５】
そして、柱３を油圧引っ張り試験器で上方に引っ張り、柱３に引っ張り荷重を付与し、引っ張り荷重とアンカーボルト７の変位（伸び）を測定した。
【００５６】
試験体である柱３（母材）は、既存材（ヒノキ）と新材（スギ）の２種類について行った。スギは、ヒノキに比べ許容耐力（圧縮、引張、せん断、曲げ）が低く、一般的に構造材として用いられる木材の中で最も許容耐力が低いもののひとつである。既存材（ヒノキ）については、アンカーボルト７の直径がＭ２０（２０ｍｍ）とＭ２４（２４ｍｍ）について、それぞれ載荷方法として、単調荷重（引っ張り荷重を徐々に大きくする）を行った。
【００５７】
また、新材（スギ）については、アンカーボルト７の直径がＭ２０とＭ２４について、それぞれ載荷方法として、単調荷重と繰返し荷重（引っ張り荷重を徐々に大きくしながら時々緩めることを繰り返し行う載荷方法）を行った。以上の実証試験１における試験体名及び各種仕様について、図３の表１に示す。
【００５８】
実証試験の結果を、図４及び図５においてそれぞれ荷重−変位関係のグラフで示す。図４は、いずれも単調荷重を前提として、柱３（母材）の違いによる荷重−変位関係を示すグラフである。Ｍ２０の場合を図４（ａ）に、Ｍ２４の場合を図４（ｂ）に、それぞれ荷重−変位関係のグラフで示す。
【００５９】
図５は、いずれも柱３はスギを前提として、載荷方法（単調荷重と繰返し荷重）の違いによる荷重−変位関係への影響を示す。Ｍ２０の場合を図５（ａ）に、Ｍ２４の場合を図５（ｂ）に、それぞれ荷重−変位関係のグラフで示す。
【００６０】
また、荷重−変位関係の結果より、評価結果の一覧を図６（ａ）の表２に示し、許容値の検討結果を図６（ｂ）の表３に示す。
【００６１】
図４（ａ）、（ｂ）を比較すると、図４（ａ）は、アンカーボルト７がＭ２０で細い場合であるが、この場合は、柱３がヒノキとスギの種類では荷重−変位関係はさほど異なることなく、引っ張り荷重が９０．８ＫＮ（ヒノキ）、８６．５ＫＮ（スギ）で降伏し、８０ｍｍ程度伸びた段階で、破断する。
【００６２】
この結果、アンカーボルト７がＭ２０を本発明の引き寄せ金物１に使用すれば、アンカーボルト７が降伏後もアンカーボルト７が所定の荷重を受けていても伸びる、要するに所定の強度を保持したまま伸び続けることで、柱３と土台６の接合部２０の靱性（粘り）を確保することができ、耐力壁２５は水平耐力を保持したままで変形可能であり、靱性を確保することが可能である。
【００６３】
図４（ｂ）は、アンカーボルト７がＭ２４で太い場合であるが、この場合は、柱３がヒノキとスギの種類による影響を受けて、荷重−変位関係が異なる。両者とも変位がほぼ４０ｍｍを越えると破断が開始されるが、スギ（ＳＨＭ２）については、図６（ｂ）に示すように、アンカーボルト７の破断ではなく、固定具４の破断、引き抜きにより、柱３と土台６の接合部２０が破損する。
【００６４】
なお、図４（ｂ）は、Ｍ２０におけるアンカーボルトの軸耐力Ｂ’＜Ｍ２４におけるアンカーボルトの軸耐力Ｂ’であり、しかもスギまたはヒノキにおけ固定部３０が破損しないために必要な剪断耐力Ａよりもアンカーボルトの軸耐力Ｂ’の方が大きい場合を前提とする。このような場合は、スギ、ヒノキのいずれについても固定部３０で破損することが確認できた。
【００６５】
図５（ａ）は、アンカーボルト７がＭ２０で細い場合であるが、この場合は、柱３がヒノキとスギの種類では荷重−変位関係はさほど異なることなく、引っ張り荷重が８６．５ＫＮ（単調荷重）、８６．４ＫＮ（繰返し荷重）で降伏し、８０ｍｍ程度伸びた段階で、破断する。
【００６６】
図５（ｂ）は、アンカーボルト７がＭ２４で太い場合であるが、この場合は、載荷方法の違いよって影響を受けて、荷重−変位関係が異なる。両者とも変位がほぼ４５ｍｍを越えると破断が開始されるが、繰返し荷重（ＳＨＣ１）については、図６（ｂ）に示すように、アンカーボルト７の破断ではなく、固定具４の破断、引き抜きにより、柱３と土台６の接合部２０が破損する。
【００６７】
以上の実証試験の結果からすると、柱３（母材）の種類及び載荷方法によらず、アンカーボルト７がＭ２０を本発明の引き寄せ金物１に使用すれば、アンカーボルト７が降伏後もアンカーボルト７が所定の荷重を受けていても伸びる、要するに所定の強度を保持したまま伸び続けることで、柱３と土台６の接合部２０の靱性（粘り）を確保することができ、耐力壁２５は水平耐力を保持したままで変形可能であり、靱性を確保することが可能であることが実証された。
【００６８】
（実証試験２）
本発明者らは、本発明のアンカーボルト７の材料としてＳＮ４００を使用した場合と、ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）を使用した場合の、引っ張り試験による荷重−変位関係の実証試験２を行った。アンカーボルト７の径は、いずれもＭ１６を使用した。
【００６９】
この実証試験２の結果を、図７に示す。ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）を使用した場合は、１５ｍｍ程度変位して破断したが、ＳＮ４００を使用した場合は、５５ＫＮ程度の引っ張り荷重で降伏するが、その後６０ｍｍ程度まで変位して破断する。
【００７０】
この実証試験２の結果から、本発明の引き寄せ金物１のアンカーボルト７として、ＳＮ４００を使用することで、柱３と土台６の接合部２０にかかった引っ張り荷重で引き寄せ金物１のアンカーボルト７が降伏しても、その後、アンカーボルト７は引っ張り荷重を受けていても伸びる。
【００７１】
要するに、アンカーボルト７は、降伏後も、所定の強度を保持したまま伸び続けることで、柱３と土台６の接合部２０の靱性（粘り）を確保することができ、柱同寸筋かい２７はその機能を発揮し、耐力壁２５は水平耐力を保持したままで変形可能であり、靱性を確保することが可能であることが実証された。
【００７２】
以上、本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及びこの引き寄せ金物を使用した大規模木造建物の補強方法を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係るアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物及びこの引き寄せ金物を使用した補強方法は、上記のような構成であるから、例えば、柱同寸筋かいを耐震要素とする学校校舎等の大規模木造建物の１階の柱脚部の耐震補強手段及び方法としてきわめて有用であり、さらに、中層大規模木造建物の柱と土台の接合部にも利用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 引き寄せ金物
２ 引き寄せ金物本体
３、３’ 柱
４ 固定具
５ 鉄筋コンクリート基礎
６ 土台
７ アンカーボルト
８ 増し打ち鉄筋コンクリート基礎
１０ 背部
１１ 底部
１２ 補強用側部
１４ 固定具孔
１５ ボルト孔
１７ ねじ部
１８ フック部
２０ 柱と土台の接合部
２１ 土台の挿通孔
２２ 座金
２３ ナット
２５ 耐力壁
２６ 上部横架材
２７ 柱同寸筋かい
３０ 固定部
３１ アンカーボルトの軸部
３２ 上部横架材と筋かいの接合部
３３ アンカーボルトの鉄筋コンクリート基礎の埋め込み部
３４ アンカーボルトの屈曲部
３５ ボルト
３６ ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引き寄せ金物本体と、上端部にねじ部が形成されたアンカーボルトと、引き寄せ金物本体を柱同寸筋かいを有する耐力壁の柱に固定する固定具とを備えており、
引き寄せ金物本体は、背部と底部を有し、背部には固定具を通す固定具孔が形成され、底部にはアンカーボルトを通すボルト孔が形成されており、
引き寄せ金物本体を固定具で耐力壁の柱に固定し、アンカーボルトを、その下部においてコンクリート基礎に埋め込んで固定するとともに、その上端部のねじ部に螺合したナットで前記底部に対して締め付けることにより、耐力壁の柱をコンクリート基礎側に引き込んで接合して木造建物の耐震補強に使用するアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物であって、
アンカーボルトは、耐力壁に外力が加わった際に、前記固定具による引き寄せ金物本体と柱の固定部、アンカーボルトのコンクリート基礎への埋め込み部及び耐力壁の上部横架材のいずれかが破壊するよりも先行して降伏する強度を有する構成であることを特徴とするアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物。
【請求項２】
前記アンカーボルトは、降伏した後に所定の強度を保ちながら伸び続ける構成であることを特徴とする請求項１に記載のアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物。
【請求項３】
前記アンカーボルトは、ＳＮＲ鋼材を素材とした建築構造用転造ねじアンカーボルト又は同等以上の変形能力を有するアンカーボルトであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物。
【請求項４】
引き寄せ金物本体と、上端部にねじ部が形成されたアンカーボルトと、引き寄せ金物本体を柱同寸筋かいを有する耐力壁の柱に固定する固定具とを備えたアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法であって、
引き寄せ金物本体は、背部と底部を有し、背部には固定具を通す固定具孔が形成され、底部にはアンカーボルトを通すボルト孔形成された構成のものを使用し、
引き寄せ金物本体を固定具で耐力壁の柱に固定し、アンカーボルトを、その下部においてコンクリート基礎に埋め込んで固定するとともに、その上端部のねじ部に螺合したナットで前記底部に対して締め付けることにより、耐力壁の柱をコンクリート基礎側に引き込んで接合することで、耐力壁を補強し、
アンカーボルトは、耐力壁に外力が加わった際に、前記固定具による引き寄せ金物本体と柱の固定部、アンカーボルトのコンクリート基礎への埋め込み部及び耐力壁の上部横架材のいずれかが破壊するよりも先行して降伏する強度を有するものを使用することを特徴とするアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法。
【請求項５】
前記アンカーボルトは、降伏した後に所定の強度を保ちながら伸び続けるものを使用することを特徴とする請求項４に記載のアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法。
【請求項６】
前記アンカーボルトは、ＳＮＲ鋼材を素材とした建築構造用転造ねじアンカーボルト又は同等以上の変形能力を有するアンカーボルトを使用することを特徴とする請求項４又は５に記載のアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法。
【請求項１】
引き寄せ金物本体と、上端部にねじ部が形成されたアンカーボルトと、引き寄せ金物本体を柱同寸筋かいを有する耐力壁の柱に固定する固定具とを備えており、
引き寄せ金物本体は、背部と底部を有し、背部には固定具を通す固定具孔が形成され、底部にはアンカーボルトを通すボルト孔が形成されており、
引き寄せ金物本体を固定具で耐力壁の柱に固定し、アンカーボルトを、その下部においてコンクリート基礎に埋め込んで固定するとともに、その上端部のねじ部に螺合したナットで前記底部に対して締め付けることにより、耐力壁の柱をコンクリート基礎側に引き込んで接合して木造建物の耐震補強に使用するアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物であって、
アンカーボルトは、耐力壁に外力が加わった際に、前記固定具による引き寄せ金物本体と柱の固定部、アンカーボルトのコンクリート基礎への埋め込み部及び耐力壁の上部横架材のいずれかが破壊するよりも先行して降伏する強度を有する構成であることを特徴とするアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物。
【請求項２】
前記アンカーボルトは、降伏した後に所定の強度を保ちながら伸び続ける構成であることを特徴とする請求項１に記載のアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物。
【請求項３】
前記アンカーボルトは、ＳＮＲ鋼材を素材とした建築構造用転造ねじアンカーボルト又は同等以上の変形能力を有するアンカーボルトであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物。
【請求項４】
引き寄せ金物本体と、上端部にねじ部が形成されたアンカーボルトと、引き寄せ金物本体を柱同寸筋かいを有する耐力壁の柱に固定する固定具とを備えたアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法であって、
引き寄せ金物本体は、背部と底部を有し、背部には固定具を通す固定具孔が形成され、底部にはアンカーボルトを通すボルト孔形成された構成のものを使用し、
引き寄せ金物本体を固定具で耐力壁の柱に固定し、アンカーボルトを、その下部においてコンクリート基礎に埋め込んで固定するとともに、その上端部のねじ部に螺合したナットで前記底部に対して締め付けることにより、耐力壁の柱をコンクリート基礎側に引き込んで接合することで、耐力壁を補強し、
アンカーボルトは、耐力壁に外力が加わった際に、前記固定具による引き寄せ金物本体と柱の固定部、アンカーボルトのコンクリート基礎への埋め込み部及び耐力壁の上部横架材のいずれかが破壊するよりも先行して降伏する強度を有するものを使用することを特徴とするアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法。
【請求項５】
前記アンカーボルトは、降伏した後に所定の強度を保ちながら伸び続けるものを使用することを特徴とする請求項４に記載のアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法。
【請求項６】
前記アンカーボルトは、ＳＮＲ鋼材を素材とした建築構造用転造ねじアンカーボルト又は同等以上の変形能力を有するアンカーボルトを使用することを特徴とする請求項４又は５に記載のアンカーボルト先行降伏型引き寄せ金物を使用した木造建物の耐震補強方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９３５４６（Ｐ２０１２−１９３５４６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８４０１（Ｐ２０１１−５８４０１）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（５０１２６７３５７）独立行政法人建築研究所 (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（５０１２６７３５７）独立行政法人建築研究所 (28)
【Ｆターム（参考）】
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