制振補強された壁フレーム構造
【課題】制振装置を簡素に、安価に、施工しやすいものとし、かつ、制振性能の高い、制振補強された壁フレーム構造の提供。
【解決手段】左右の柱３，４と土台２及び梁５とで構成される壁フレーム１３に制振装置１４を取り付ける。制振装置１４は、木材板から切出した長方形の伝達板１５とダンパー１６を備えるものとし、伝達板１５を左右の柱３，４にそれぞれ長方形の長辺で固定し、左右の伝達板１５間をダンパー１６で結合する。柱３，４と伝達板１５との結合に連結金物２１，２２，２３を用いることがある。連結金物１５は引寄せボルト１０の一端を係合する係合部（窓孔３２）を備える。
【解決手段】左右の柱３，４と土台２及び梁５とで構成される壁フレーム１３に制振装置１４を取り付ける。制振装置１４は、木材板から切出した長方形の伝達板１５とダンパー１６を備えるものとし、伝達板１５を左右の柱３，４にそれぞれ長方形の長辺で固定し、左右の伝達板１５間をダンパー１６で結合する。柱３，４と伝達板１５との結合に連結金物２１，２２，２３を用いることがある。連結金物１５は引寄せボルト１０の一端を係合する係合部（窓孔３２）を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造住宅における壁フレームの制振補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
木造住宅の地震対策としてダンパーを利用する制振装置を用いた制振補強構造は、強い振動を減衰させて住宅が受ける脆性破壊的な危険を解決するものとして注目されている。制振補強構造は、地震による強い振動を壁フレーム（木造住宅における左右の柱と土台及び梁とがなす構造）を通じて制振装置のダンパーに伝達させ、ダンパー機能（油などの流通抵抗、粘弾性、ばねなどの弾性、摩擦抵抗など）により減衰させることを原理としている。
【０００３】
特許文献１の制振装置では、左右の柱（柱材Ａ，Ｂ）の柱脚、柱頭と土台及び梁（横架材Ｃ，Ｄ）とをほぞで結合すると共にＬ字状の接合具Ｅで引抜き補強した壁フレームにおいて、一方の柱材Ａと一方の横架材Ｃとに粘弾性材を減衰材としたダンパー体２を架け渡した構造としている。この構造では、柱材Ａが撓んだり湾曲変形しやすいので、柱材Ａに剛性補強材３を用いている。
【０００４】
特許文献２の制振装置では、前記と同様構造の壁フレームにおいて、一方の柱材Ａにダンパー体２を取り付け、他方の柱材Ｂの２箇所とダンパー体２とを２本のブレース材３で結合した構造としている。この構造では、柱材Ａが撓んだり湾曲したりするので、柱材Ａに剛性補強材４を取り付けている。
【０００５】
特許文献３の制振構造における制振装置は、壁フレームの下部に配置した油圧ダンパー２１と左右の柱における柱脚、柱頭部に一端を取り付けた筋交いのような２本の伝達部材１３，１４の他端を油圧ダンパー１２へ結合する構造において、上下の梁３，４に対してほぼ平行にガイドレール１７を左右の柱１，２に横架して固設し、ガイドレール１７へ摺動可能に取り付けたガイド１５に前記伝達部材の他端を結合し、前記２本の伝達部材１３，１４の他端をガイド部材と一体に移動させる構造である。これにより、壁フレームが変形するときに伝達部材を含むダンパー取付け部材がねじれてしまうのをガイドレールで防止するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０７２９０号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７２９２号公報
【特許文献３】特開２００３−３０１６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
種々提案されている制振補強構造における制振装置は、理論上充分な制振機能を発揮する。一方、実際の木造住宅やその施工では、制振機能に優れることはもちろん地震の振動に対して壁フレームが安定した構造であること、施工しやすく安価に施工できるものであることなどが要求される。
【０００８】
この発明は、制振装置を構造が簡素で、安価であり、かつ、施工しやすいものとし、さらに、制振性能の高い、制振補強された壁フレーム構造の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
木造住宅における左右の柱と上下の横架材（例えば、土台及び梁）とで形成された壁フレームにおいて、左右の柱間を伝達板とダンパーで結合する制振装置において、伝達板は構造用合板やチップ圧縮板材、集成材板などの木材板から切り出した長方形とし、これらを左右の柱にそれぞれ長方形の長辺で固定し、ついで、左右の伝達板間をダンパーで結合する。
柱と伝達板との固定に長尺の連結金物を用いることがある。連結金物は、取付け壁と側壁とを一体に備え、左右の柱の対向面に取付け壁で固定し、側壁に伝達板の長辺を固定する。
【発明の効果】
【００１０】
壁フレームに作用する地震の振動をダンパーに伝える伝達板を、木材板を長方形に切出したものとしているので、梁成（取り付けた梁の上下方向寸法）など現場の状況に応じて一部を切除するなどのことにより伝達用板の長辺寸法、短辺寸法を簡単に調整することができ、制振装置を壁フレームの現状に応じた寸法としやすい。伝達板が金属製の場合、現場における寸法調整が困難である。また、取り付けに際してねじの位置が多少ずれても木材であれば対応しやすいが、金属板ではボルト孔が柱側の取付け位置とに狂いがあると、現場では調整ができず、取り扱いにくい。
伝達板として、壁フレームの変形に対して座屈しない程度の厚さと硬さを備えたものを選択し、かつ、長方形で二次断面係数の高いものとできるので、伝達板が地震力で変形することが無い。また、柱は伝達板の長辺が固定されることにより、撓むのが防止されるので地震力を効率よくダンパーに伝達することができる。
【００１１】
制振装置としての部品点数が少なく、部品間の結合にすべりを生じる機会が少ない。このため、地震力を効率よくダンパーに伝達することができる。
施工が簡単で、制振補強を軸組み段階での作業員が施工できる。
この制振装置は、床と天井間に納まる寸法にもできるので、床と天井を壊すことなく、内壁材だけを除去して、室内側から施工できる。従って、新築はもちろん既存住宅の地震対策として安価に施工できる。
【００１２】
連結金物を利用するときは、連結金物を柱の対向面へ固定すると共にこの金物に伝達板を固定するので、柱に伝達板を固定するに際して、補助桟を左右柱のそれぞれの柱の対向面に取り付けるなどの現場作業を省くことができる。また、工場生産の金物を用いて伝達板を固定するので伝達板と柱との固定状態が安定すると共に強固なものになり、固定箇所のすべりなどが抑制され、ダンパーに地震力を集中させることができる。
連結金物に引寄せボルトの係合孔を設けておくと、柱脚、柱頭と土台及び梁との接合箇所をホールダウン構造で緊結でき、制振装置と合わせて用いる引抜き補強の金物として兼用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１イ、ロは第１の実施例であり、木造住宅における軸組の一部である。基礎１に土台２が載置され、土台２に柱３，４が立設され、柱３，４の上端に梁５が架設されている。土台２はアンカーボルト６で基礎１に固定されている。左右の柱３，４の柱脚と柱頭は土台２と梁５に対してほぞを形成して接合されると共に、それぞれの角において小形のＬ形金物７で結合され、また、土台２に対して左右の柱３，４の柱脚はホールダウン金物８によって緊結されている。
【００１４】
ホールダウン金物８（図１ロ）は、柱に固定した固定金物９と引寄せボルト１０とからなり、引寄せボルト１０は土台２を貫通させて基礎１へ新たに固定した追加のアンカーボルト１１とジョイントナット１２で連結されている。
【００１５】
左右の柱３，４と上下の土台２及び梁５とで壁フレーム１３が構成されている。壁フレーム１３には、制振装置１４が取り付けられる。制振装置１４は、木材板の一つである構造用合板から切り出した長方形の伝達板１５を左右の柱にそれぞれ長方形の長辺で固定し、左右の伝達板１５間がダンパー１６で結合されている。
この実施例において、構造用合板は厚さ２８ｍｍであり、伝達板１５の長辺は２０００ｍｍ、短辺は３５０ｍｍとしている。長辺の２０００ｍｍは柱２の上辺から梁５の下面間の寸法から上下４２５ｍｍずつ合計で８５０ｍｍを差し引いた長さであり、短辺の３５０ｍｍは、対向して取り付けた伝達板１４の内側長辺間に１０５ｍｍの間隔を取る寸法である。左右の柱３，４の対向面にそれぞれ補助桟１７（例えば４５×４５ｍｍ）を固定し、これに伝達板１５の柱側長辺を３６本の六角スクリュー１７（φ６×７０ｍｍ）を約５５ｍｍ間隔でねじ込んで固定している。
【００１６】
ダンパー１６は、２１５×４００ｍｍの金属プレート１９，２０を前後に重ねその間に粘弾性部材を充填して接着したものであり、これを上下に２個伝達板１５の対向辺間に配置して、それぞれに金属プレート１９を一方の伝達板１５に、金属プレート２０を他方の伝達板１５に、それぞれ１０本ずつのコーチスクリューで固定したものである。粘弾性部材は１００×３６０×６．９ｍｍの高分子制振材料である。
【００１７】
壁フレーム１３は、地震力を受けると、柱３，４の柱脚と土台２の接合はほぞとホールダウン構造、柱３，４の柱頭と梁５との接合はほぞと小形Ｌ形金物７によるある程度の回転を許容するピン結合であるため、壁フレーム１３は左右の柱３，４が左右に傾斜して変形する。
【００１８】
すると、柱３，４と伝達板１４を通じて地震力がダンパー１５に伝えられ、地震力は粘弾性材内部で消費され、結果として地震力が緩衝される。このとき、柱３，４からダンパー１５までは、柱３，４と伝達板１４との結合箇所と伝達板１４とダンパー１５との結合箇所だけであり、結合箇所のすべりなどで変形が分散されてしまう恐れが少ない。また、左右の柱３，４には長方形をして二次断面係数の高い伝達板が固定されているので地震力によって柱３，４が湾曲することも抑制される。これらにより、壁フレーム１３に作用する地震力は、接合部の滑りや撓みといった変形の分散を抑えながら、ダンパー１６に伝達され、効率よく制振機能が発揮される。
【００１９】
また、この制振補強された壁フレーム１３は、制振装置として長方形の伝達板１５とダンパー１６を左右の柱間に取り付けるだけなので構造が簡素である。伝達板１５も構造用用合板から切り出しただけのしかも簡単な形態のものなので比較的安価あり、かつ、ダンパー１６も含めて軸組みを行う作業者が充分に組み付けることができるから、安価に実施できる
特に既存住宅では、室内側から、内壁だけを取外した状態で施行することができ、工事が大掛かりにならず、また、短期間で完了できるので、居住状態のままで施行できる利点がある。
そして、壁フレーム１３の構成は伝達板を含め左右対称であるから、壁フレーム１３が左右から受ける地震力の作用が均等であり、制振補強された壁フレーム１３は住宅として安定な構造である。
【００２０】
図２は、第２の実施例２を示し、柱脚用の連結金物２１，柱頭用の連結金物２２及び中間用の連結金物２３を用いていることを特徴とする。
壁フレーム１３は既存住宅における軸組の一部であり、前記同様に、左右の柱３，４と土台２及び梁５とからなり、土台２はアンカーボルト６により基礎１に固定されている。この施工例は室内側からの改修施工であるため、補強をする目的の壁フレーム１３が位置箇所の壁から内壁材だけを除去して、床２４と天井２５を残している。床２４が土台２上に形成されると共に天井２５が吊り金物２６で梁５から支持されている。
【００２１】
制振装置１４は、伝達板１５とこれらをつなぐダンパー１６および連結金物２１，２２，２３とからなる。
伝達板１５は、構造用合板から長方形に切り出したものである。
柱脚用の連結金物２１（図３）は、この実施例において厚さ３．２ｍｍの鋼板を、高さ５２５ｍｍ、左右幅６５ｍｍ、前後３５ｍｍとしたプレス加工品であり、平行に配置された２つの側壁２７と側壁２８の柱側を連結した取付け壁２９とを有する。
【００２２】
２つの側壁２７，２８には上下方向に固定用ボルト３０の挿通孔３１が双方に貫通して形成されており、これにより２つの側壁２７，２８はその間に伝達板１５を挟み込んで固定する固定部となる。さらに、２つの側壁２７，２７は長手方向の端部寄りに窓孔３２（４０×１００ｍｍ）が双方に貫通して形成されており、引寄せボルト１０の一端を係合する係合部とされる。取付け壁２９には柱脚用の連結金物２１を柱３へ固定するためのビス３３（図４、図５）を通す挿通孔３４が形成されている。
【００２３】
この柱脚用の連結金物２１は、既存住宅の改修用であるため、窓孔３２の位置が柱３から離れる方向に約２５ｍｍだけシフトして形成され、窓孔３２（係合部）に配置する引寄せボルト１０の位置が柱３の側面から施工時に用いる回転工具の作業用最小必要寸法ｄ１以上の位置となる箇所に形成されている（図６）。すなわち、引寄せボルト１０と結合するための追加のアンカーボルト１１の差込孔を土台２から基礎１にかけて形成するために使用する回転工具に大きさがあるために、ある距離以上に柱へ近づけて作業をできない（この距離を作業用最小必要寸法ｄ１とする）ためである。追加のアンカーボルト１１は、形成された差込孔へ差し込み接着で基礎１と固定される。
【００２４】
柱頭用の連結金物２２は、柱脚用の連結金物２１と同様、両側の側壁２７，２８とこれらをつなぐ取付け壁２９を有する溝形であり、側壁２７，２８に固定用ボルト３０を通す挿通孔３１と端部に窓孔３２を備えている。ただ、窓孔３２の部分は柱脚用の連結金物２１のように側方へ張り出すことがなく、側壁２７，２８の左右幅の範囲に納まっている。
中間の連結金物２３は、窓孔３２を有しないだけで、柱頭用の連結金物２２と同じ構成である。長さは窓孔３２を有しない分だけ短く、この実施例において３５０ｍｍである。
【００２５】
第２の実施例は住宅の室内側から次のように施工される。
まず、目的とする補強箇所の内壁を外して壁フレーム１３を露出させ、追加のアンカーボルト１１を固定する。左右の柱３，４の柱脚と土台２とを小型のＬ形金物７で緊結し、接合箇所を引抜きに対して補強する。小形のＬ形金物７は、柱３，４の傾斜を許容するものであり、主として引抜き耐力に寄与する。
ついで、左右の柱３，４の対向面へ連結金物２１，２２，２３の取付け壁２９を直接に当ててそれぞれ複数本のビス３３（実施例では１７本）で確実に固定する（図４）。柱脚用の連結金物２１はその窓孔３２を下方として、柱頭用の連結金物２２はその窓孔３２を上方として固定する。
【００２６】
そして、柱脚用の連結金物２１の窓孔３２に角座金３６（図３）を差し込み、双方の側壁２７，２８に掛け渡して取り付け、これに引寄せボルト１０を差し込んでその上端部に締結ナット３７を螺合する。引寄せボルトの１０の下端はジョイントナット１２を介して追加のアンカーボルト１１の上端と連結する。締結ナット３７を締め付けて柱３，４の柱脚と土台２を引寄せ、緊結する（図２、図３）。
また、柱頭用の連結金物２２の窓孔３２へ同様に各座金３６を差し込んで取り付け、これに引寄せボルト１０の下端部を差し込んで締結ナット３７で止め、引寄せボルト１０の上端部を端部連結具３８と結合する。締結ナット３７を締め付けて柱３，４の柱頭と梁５を引寄せ、緊結する。
【００２７】
端部連結具３８（図７）は、上下に分離された部分を組み合わせることで直方体の容器様となる基体３９と、その内部に納めた受けナット４０とからなる。基体３９を梁５の下面に４本のラグスクリュー４１(図４１)で固定しておき、下方から引寄せボルト１０の上部を差し込んで受けナット４０に螺合させる。端部連結具３８は、改修施工用に開発されたものであり、残存させた天井２５と外壁との隙間から梁５の下面に取り付け、引寄せボルト１０を連結できるので、２階の床材を取り除くことなく施工できる。
中間の金物２３を柱３，４の中間位置で対抗面に固定する。固定の態様は柱脚用の連結金物２１と同様である。
【００２８】
ついで、あらかじめ準備しておいた伝達板１５を、連結金物２１，２２，２３の側壁２７，２８間に柱側の長辺側を差し込んで固定用ボルト３０で確実に締め付けて固定する（図１、図４）。これにより、左右の伝達板１５が左右の柱３，４のそれぞれと結合される。そして、左右の伝達板１５の対向した他の長辺間にダンパー１６をその金属プレート１９を左の伝達板１５に、金属プレート２０を右の伝達板１５にそれぞれ複数（実施例では、プレート１９，２０ごとに２０本）のラグスクリュー３５によって固定する。
【００２９】
制振補強された壁フレーム１３に地震力が作用すると、壁フレーム１３における、柱３，４の柱脚、柱頭と土台２、梁５との結合は、小形のＬ形金物７と引寄せボルト１０を利用したホールダウン構造により、引抜きに対して補強されているが回転が許容されるいわゆるピン結合であるため、柱３，４が傾斜する。すると、地震力は、柱３，４、連結金物２１，２２，２３及び伝達板１５を通してダンパー１６に伝達され、粘弾性材を変形させる際に熱として消費される。
【００３０】
第２の実施例においても、制振装置１４としては、連結金物２１，２２，２３と伝達板１５及びダンパー１６だけであって、構造が簡素である。また、連結金物２１，２２，２３を用いることは、左右の柱３，４の対向面に補助桟１７を切り出して固定するという現場作業を省略できる、柱３，４に対して伝達板１５を確実に固定しやすい、現場作業と異なり、連結金物は工場生産なので柱３，４と伝達板１５との結合がムラのないものとなる。
【００３１】
連結金物を用いることで、柱３，４と伝達板１５とを確実、強固に固定できるので、壁フレーム１３の変形をすべりの少ない状態でダンパー１６へ伝達することができ、効率のよい制振効果を得ることができる。
柱脚用の連結金物２１と柱頭用の連結金物２２は、引寄せボルト１０の係合部をかねるので、柱脚と土台２及び柱頭と梁との緊結にホールダウン金物の固定金物を別個に取り付ける手間を要しない。
【００３２】
図８は第３の実施例であり、壁フレーム１３を構成する左右の柱３，４の対向面に一体形の連結金物４２を取り付け、これに伝達板１５を固定している。
一体形の連結金物４２は、第２の実施例における柱脚、柱頭及び中間の連結金物２１，２２，２３を一体に形成したもので上端部及び下端部に引寄せボルト１０の係合部となる窓穴３２が形成されている。一体形の連結金物４２の長さは、梁成や施工箇所の都合によって異なるが、できるだけ長くするのが好ましく、一般に土台上面と梁下面間の寸法（二階の場合は上下の梁間）の大部分に渡るものとする。
【００３３】
他の構成及び施工手順などは第２の実施例と同様である。
なお、この実施例において、柱頭側の引寄せボルト１０は、一端を一体形の連結金物４２の上部窓孔３２に係合させ、他端は、梁５にあらかじめ形成した差込孔に通してその先端のねじ部に梁５の上部から切刃を備えた座金付きナット４３を螺合して引寄せ、緊結してある。
【００３４】
第３の実施例では、第１、第２の実施例が発揮する作用効果に加え、連結金物が一体形であることにより、柱３，４と伝達板１５との結合状態をより強固なものとできる、一体形の連結金物４２が固定されていることにより、地震力による柱３，４の湾曲が抑制されるのと柱頭、柱脚を一体化しているのとで、地震力をさらに効率よくダンパー１６に伝達することができる、などの作用効果がある。また、施工に際して取り揃えなければならない部品点数がすくなくなり、現場への資材送り出しの際に間違いが少なくなる。
【００３５】
なお、図９イに示すように、壁フレーム１３が変形するとき、左右の伝達板１５，１５を結合しているダンパー１６に前面側（あるいは、後面側）が張り出すような傾向（ダンパー箇所における座屈の傾向）の生じることがある（図は、誇張して示している）。これを防止するため、同図ロのように、伝達板１５のダンパー１６が取付けられる面と反対面をはらみ防止材４４で結合することがある。
はらみ防止部材は例えば、一方の伝達板１５に一端を固定した丈夫なバー材であり、他端側を他方の伝達板１５の面に当接させて摺動可能としている。あるいは、左右の伝達板１５，１５の上端と下端を厚み方向で挟むチャンネル材であって、左右の伝達板１５，１５間をつなぐものであっても良い。このチャンネル材は、一端を一方の伝達板１５に固定し、他方は伝達板１５を挟みながら摺動可能とする。
【００３６】
以上、実施例を説明した。
連結金物１０，４２は実施例のように、両側の側壁２７，２８と取付け壁２９とから成る断面コ字形の他に、側壁２７，２８の柱側縁部を外側に屈曲して折返し、この部分を柱３，４への取付け部としてもよい。さらには、連結金物１０，４２は、断面がＬ字形のアングル材とすることもできる。この場合、Ｌ字形を形成する垂直部を伝達板１５の固定部にすると共に水平部を柱３，４への取付け部にする。垂直部の長手方向端部寄りには、引寄せボルト１０の端部を係合する窓孔３２を形成する。
ダンパー部材１１は粘弾性材を機能部材とするものに限らない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】壁フレームの制振補強構造を示した正面図（第１の実施例）。
【図２】壁フレームの制振補強構造を示した正面図（第２の実施例）。
【図３】柱脚部の構造を拡大して示す斜視図。
【図４】柱脚部と柱頭部の取付け状態を示す正面図。
【図５】柱脚部の取付け状態を断面で示した側面図。
【図６】柱脚部の取付け状態を断面で示した平面図。
【図７】端部連結金物を分解して示す斜視図。
【図８】壁フレームの制振補強構造を示した正面図（第３の実施例）。
【図９】イ、ロはダンパー箇所における座屈の傾向とその防止構造を説明するための平面図。
【符号の説明】
【００３８】
１ 基礎
２ 土台
３ 左柱
４ 右柱
５ 梁
６ アンカーボルト
７ 小形のＬ字形金物
８ ホールダウン金物
９ 固定金物
１０ 引寄せボルト
１１ 追加のアンカーボルト
１２ ジョイントナット
１３ 壁フレーム
１４ 制振装置
１５ 伝達板
１６ ダンパー
１７ 補助桟
１８ 六角スクリュー
１９ 金属プレート
２０ 金属プレート
２１ 柱脚用の連結金物
２２ 柱頭用の連結金物
２３ 中間の連結金物
２４ 床
２５ 天井
２６ 吊り金物
２７ 側壁（左）
２８ 側壁（右）
２９ 取付け壁
３０ 固定用ボルト
３１ 挿通孔
３２ 窓孔
３３ ビス
３４ 挿通孔
３５ ネジ
３６ 角座金
３７ 締結ナット
３８ 端部連結具
３９ 基体
４０ 受けナット
４１ ラグスクリュー
４２ 一体の連結金物
４３ 座金付きナット
４４ はらみ防止部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造住宅における壁フレームの制振補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
木造住宅の地震対策としてダンパーを利用する制振装置を用いた制振補強構造は、強い振動を減衰させて住宅が受ける脆性破壊的な危険を解決するものとして注目されている。制振補強構造は、地震による強い振動を壁フレーム（木造住宅における左右の柱と土台及び梁とがなす構造）を通じて制振装置のダンパーに伝達させ、ダンパー機能（油などの流通抵抗、粘弾性、ばねなどの弾性、摩擦抵抗など）により減衰させることを原理としている。
【０００３】
特許文献１の制振装置では、左右の柱（柱材Ａ，Ｂ）の柱脚、柱頭と土台及び梁（横架材Ｃ，Ｄ）とをほぞで結合すると共にＬ字状の接合具Ｅで引抜き補強した壁フレームにおいて、一方の柱材Ａと一方の横架材Ｃとに粘弾性材を減衰材としたダンパー体２を架け渡した構造としている。この構造では、柱材Ａが撓んだり湾曲変形しやすいので、柱材Ａに剛性補強材３を用いている。
【０００４】
特許文献２の制振装置では、前記と同様構造の壁フレームにおいて、一方の柱材Ａにダンパー体２を取り付け、他方の柱材Ｂの２箇所とダンパー体２とを２本のブレース材３で結合した構造としている。この構造では、柱材Ａが撓んだり湾曲したりするので、柱材Ａに剛性補強材４を取り付けている。
【０００５】
特許文献３の制振構造における制振装置は、壁フレームの下部に配置した油圧ダンパー２１と左右の柱における柱脚、柱頭部に一端を取り付けた筋交いのような２本の伝達部材１３，１４の他端を油圧ダンパー１２へ結合する構造において、上下の梁３，４に対してほぼ平行にガイドレール１７を左右の柱１，２に横架して固設し、ガイドレール１７へ摺動可能に取り付けたガイド１５に前記伝達部材の他端を結合し、前記２本の伝達部材１３，１４の他端をガイド部材と一体に移動させる構造である。これにより、壁フレームが変形するときに伝達部材を含むダンパー取付け部材がねじれてしまうのをガイドレールで防止するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０７２９０号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７２９２号公報
【特許文献３】特開２００３−３０１６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
種々提案されている制振補強構造における制振装置は、理論上充分な制振機能を発揮する。一方、実際の木造住宅やその施工では、制振機能に優れることはもちろん地震の振動に対して壁フレームが安定した構造であること、施工しやすく安価に施工できるものであることなどが要求される。
【０００８】
この発明は、制振装置を構造が簡素で、安価であり、かつ、施工しやすいものとし、さらに、制振性能の高い、制振補強された壁フレーム構造の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
木造住宅における左右の柱と上下の横架材（例えば、土台及び梁）とで形成された壁フレームにおいて、左右の柱間を伝達板とダンパーで結合する制振装置において、伝達板は構造用合板やチップ圧縮板材、集成材板などの木材板から切り出した長方形とし、これらを左右の柱にそれぞれ長方形の長辺で固定し、ついで、左右の伝達板間をダンパーで結合する。
柱と伝達板との固定に長尺の連結金物を用いることがある。連結金物は、取付け壁と側壁とを一体に備え、左右の柱の対向面に取付け壁で固定し、側壁に伝達板の長辺を固定する。
【発明の効果】
【００１０】
壁フレームに作用する地震の振動をダンパーに伝える伝達板を、木材板を長方形に切出したものとしているので、梁成（取り付けた梁の上下方向寸法）など現場の状況に応じて一部を切除するなどのことにより伝達用板の長辺寸法、短辺寸法を簡単に調整することができ、制振装置を壁フレームの現状に応じた寸法としやすい。伝達板が金属製の場合、現場における寸法調整が困難である。また、取り付けに際してねじの位置が多少ずれても木材であれば対応しやすいが、金属板ではボルト孔が柱側の取付け位置とに狂いがあると、現場では調整ができず、取り扱いにくい。
伝達板として、壁フレームの変形に対して座屈しない程度の厚さと硬さを備えたものを選択し、かつ、長方形で二次断面係数の高いものとできるので、伝達板が地震力で変形することが無い。また、柱は伝達板の長辺が固定されることにより、撓むのが防止されるので地震力を効率よくダンパーに伝達することができる。
【００１１】
制振装置としての部品点数が少なく、部品間の結合にすべりを生じる機会が少ない。このため、地震力を効率よくダンパーに伝達することができる。
施工が簡単で、制振補強を軸組み段階での作業員が施工できる。
この制振装置は、床と天井間に納まる寸法にもできるので、床と天井を壊すことなく、内壁材だけを除去して、室内側から施工できる。従って、新築はもちろん既存住宅の地震対策として安価に施工できる。
【００１２】
連結金物を利用するときは、連結金物を柱の対向面へ固定すると共にこの金物に伝達板を固定するので、柱に伝達板を固定するに際して、補助桟を左右柱のそれぞれの柱の対向面に取り付けるなどの現場作業を省くことができる。また、工場生産の金物を用いて伝達板を固定するので伝達板と柱との固定状態が安定すると共に強固なものになり、固定箇所のすべりなどが抑制され、ダンパーに地震力を集中させることができる。
連結金物に引寄せボルトの係合孔を設けておくと、柱脚、柱頭と土台及び梁との接合箇所をホールダウン構造で緊結でき、制振装置と合わせて用いる引抜き補強の金物として兼用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１イ、ロは第１の実施例であり、木造住宅における軸組の一部である。基礎１に土台２が載置され、土台２に柱３，４が立設され、柱３，４の上端に梁５が架設されている。土台２はアンカーボルト６で基礎１に固定されている。左右の柱３，４の柱脚と柱頭は土台２と梁５に対してほぞを形成して接合されると共に、それぞれの角において小形のＬ形金物７で結合され、また、土台２に対して左右の柱３，４の柱脚はホールダウン金物８によって緊結されている。
【００１４】
ホールダウン金物８（図１ロ）は、柱に固定した固定金物９と引寄せボルト１０とからなり、引寄せボルト１０は土台２を貫通させて基礎１へ新たに固定した追加のアンカーボルト１１とジョイントナット１２で連結されている。
【００１５】
左右の柱３，４と上下の土台２及び梁５とで壁フレーム１３が構成されている。壁フレーム１３には、制振装置１４が取り付けられる。制振装置１４は、木材板の一つである構造用合板から切り出した長方形の伝達板１５を左右の柱にそれぞれ長方形の長辺で固定し、左右の伝達板１５間がダンパー１６で結合されている。
この実施例において、構造用合板は厚さ２８ｍｍであり、伝達板１５の長辺は２０００ｍｍ、短辺は３５０ｍｍとしている。長辺の２０００ｍｍは柱２の上辺から梁５の下面間の寸法から上下４２５ｍｍずつ合計で８５０ｍｍを差し引いた長さであり、短辺の３５０ｍｍは、対向して取り付けた伝達板１４の内側長辺間に１０５ｍｍの間隔を取る寸法である。左右の柱３，４の対向面にそれぞれ補助桟１７（例えば４５×４５ｍｍ）を固定し、これに伝達板１５の柱側長辺を３６本の六角スクリュー１７（φ６×７０ｍｍ）を約５５ｍｍ間隔でねじ込んで固定している。
【００１６】
ダンパー１６は、２１５×４００ｍｍの金属プレート１９，２０を前後に重ねその間に粘弾性部材を充填して接着したものであり、これを上下に２個伝達板１５の対向辺間に配置して、それぞれに金属プレート１９を一方の伝達板１５に、金属プレート２０を他方の伝達板１５に、それぞれ１０本ずつのコーチスクリューで固定したものである。粘弾性部材は１００×３６０×６．９ｍｍの高分子制振材料である。
【００１７】
壁フレーム１３は、地震力を受けると、柱３，４の柱脚と土台２の接合はほぞとホールダウン構造、柱３，４の柱頭と梁５との接合はほぞと小形Ｌ形金物７によるある程度の回転を許容するピン結合であるため、壁フレーム１３は左右の柱３，４が左右に傾斜して変形する。
【００１８】
すると、柱３，４と伝達板１４を通じて地震力がダンパー１５に伝えられ、地震力は粘弾性材内部で消費され、結果として地震力が緩衝される。このとき、柱３，４からダンパー１５までは、柱３，４と伝達板１４との結合箇所と伝達板１４とダンパー１５との結合箇所だけであり、結合箇所のすべりなどで変形が分散されてしまう恐れが少ない。また、左右の柱３，４には長方形をして二次断面係数の高い伝達板が固定されているので地震力によって柱３，４が湾曲することも抑制される。これらにより、壁フレーム１３に作用する地震力は、接合部の滑りや撓みといった変形の分散を抑えながら、ダンパー１６に伝達され、効率よく制振機能が発揮される。
【００１９】
また、この制振補強された壁フレーム１３は、制振装置として長方形の伝達板１５とダンパー１６を左右の柱間に取り付けるだけなので構造が簡素である。伝達板１５も構造用用合板から切り出しただけのしかも簡単な形態のものなので比較的安価あり、かつ、ダンパー１６も含めて軸組みを行う作業者が充分に組み付けることができるから、安価に実施できる
特に既存住宅では、室内側から、内壁だけを取外した状態で施行することができ、工事が大掛かりにならず、また、短期間で完了できるので、居住状態のままで施行できる利点がある。
そして、壁フレーム１３の構成は伝達板を含め左右対称であるから、壁フレーム１３が左右から受ける地震力の作用が均等であり、制振補強された壁フレーム１３は住宅として安定な構造である。
【００２０】
図２は、第２の実施例２を示し、柱脚用の連結金物２１，柱頭用の連結金物２２及び中間用の連結金物２３を用いていることを特徴とする。
壁フレーム１３は既存住宅における軸組の一部であり、前記同様に、左右の柱３，４と土台２及び梁５とからなり、土台２はアンカーボルト６により基礎１に固定されている。この施工例は室内側からの改修施工であるため、補強をする目的の壁フレーム１３が位置箇所の壁から内壁材だけを除去して、床２４と天井２５を残している。床２４が土台２上に形成されると共に天井２５が吊り金物２６で梁５から支持されている。
【００２１】
制振装置１４は、伝達板１５とこれらをつなぐダンパー１６および連結金物２１，２２，２３とからなる。
伝達板１５は、構造用合板から長方形に切り出したものである。
柱脚用の連結金物２１（図３）は、この実施例において厚さ３．２ｍｍの鋼板を、高さ５２５ｍｍ、左右幅６５ｍｍ、前後３５ｍｍとしたプレス加工品であり、平行に配置された２つの側壁２７と側壁２８の柱側を連結した取付け壁２９とを有する。
【００２２】
２つの側壁２７，２８には上下方向に固定用ボルト３０の挿通孔３１が双方に貫通して形成されており、これにより２つの側壁２７，２８はその間に伝達板１５を挟み込んで固定する固定部となる。さらに、２つの側壁２７，２７は長手方向の端部寄りに窓孔３２（４０×１００ｍｍ）が双方に貫通して形成されており、引寄せボルト１０の一端を係合する係合部とされる。取付け壁２９には柱脚用の連結金物２１を柱３へ固定するためのビス３３（図４、図５）を通す挿通孔３４が形成されている。
【００２３】
この柱脚用の連結金物２１は、既存住宅の改修用であるため、窓孔３２の位置が柱３から離れる方向に約２５ｍｍだけシフトして形成され、窓孔３２（係合部）に配置する引寄せボルト１０の位置が柱３の側面から施工時に用いる回転工具の作業用最小必要寸法ｄ１以上の位置となる箇所に形成されている（図６）。すなわち、引寄せボルト１０と結合するための追加のアンカーボルト１１の差込孔を土台２から基礎１にかけて形成するために使用する回転工具に大きさがあるために、ある距離以上に柱へ近づけて作業をできない（この距離を作業用最小必要寸法ｄ１とする）ためである。追加のアンカーボルト１１は、形成された差込孔へ差し込み接着で基礎１と固定される。
【００２４】
柱頭用の連結金物２２は、柱脚用の連結金物２１と同様、両側の側壁２７，２８とこれらをつなぐ取付け壁２９を有する溝形であり、側壁２７，２８に固定用ボルト３０を通す挿通孔３１と端部に窓孔３２を備えている。ただ、窓孔３２の部分は柱脚用の連結金物２１のように側方へ張り出すことがなく、側壁２７，２８の左右幅の範囲に納まっている。
中間の連結金物２３は、窓孔３２を有しないだけで、柱頭用の連結金物２２と同じ構成である。長さは窓孔３２を有しない分だけ短く、この実施例において３５０ｍｍである。
【００２５】
第２の実施例は住宅の室内側から次のように施工される。
まず、目的とする補強箇所の内壁を外して壁フレーム１３を露出させ、追加のアンカーボルト１１を固定する。左右の柱３，４の柱脚と土台２とを小型のＬ形金物７で緊結し、接合箇所を引抜きに対して補強する。小形のＬ形金物７は、柱３，４の傾斜を許容するものであり、主として引抜き耐力に寄与する。
ついで、左右の柱３，４の対向面へ連結金物２１，２２，２３の取付け壁２９を直接に当ててそれぞれ複数本のビス３３（実施例では１７本）で確実に固定する（図４）。柱脚用の連結金物２１はその窓孔３２を下方として、柱頭用の連結金物２２はその窓孔３２を上方として固定する。
【００２６】
そして、柱脚用の連結金物２１の窓孔３２に角座金３６（図３）を差し込み、双方の側壁２７，２８に掛け渡して取り付け、これに引寄せボルト１０を差し込んでその上端部に締結ナット３７を螺合する。引寄せボルトの１０の下端はジョイントナット１２を介して追加のアンカーボルト１１の上端と連結する。締結ナット３７を締め付けて柱３，４の柱脚と土台２を引寄せ、緊結する（図２、図３）。
また、柱頭用の連結金物２２の窓孔３２へ同様に各座金３６を差し込んで取り付け、これに引寄せボルト１０の下端部を差し込んで締結ナット３７で止め、引寄せボルト１０の上端部を端部連結具３８と結合する。締結ナット３７を締め付けて柱３，４の柱頭と梁５を引寄せ、緊結する。
【００２７】
端部連結具３８（図７）は、上下に分離された部分を組み合わせることで直方体の容器様となる基体３９と、その内部に納めた受けナット４０とからなる。基体３９を梁５の下面に４本のラグスクリュー４１(図４１)で固定しておき、下方から引寄せボルト１０の上部を差し込んで受けナット４０に螺合させる。端部連結具３８は、改修施工用に開発されたものであり、残存させた天井２５と外壁との隙間から梁５の下面に取り付け、引寄せボルト１０を連結できるので、２階の床材を取り除くことなく施工できる。
中間の金物２３を柱３，４の中間位置で対抗面に固定する。固定の態様は柱脚用の連結金物２１と同様である。
【００２８】
ついで、あらかじめ準備しておいた伝達板１５を、連結金物２１，２２，２３の側壁２７，２８間に柱側の長辺側を差し込んで固定用ボルト３０で確実に締め付けて固定する（図１、図４）。これにより、左右の伝達板１５が左右の柱３，４のそれぞれと結合される。そして、左右の伝達板１５の対向した他の長辺間にダンパー１６をその金属プレート１９を左の伝達板１５に、金属プレート２０を右の伝達板１５にそれぞれ複数（実施例では、プレート１９，２０ごとに２０本）のラグスクリュー３５によって固定する。
【００２９】
制振補強された壁フレーム１３に地震力が作用すると、壁フレーム１３における、柱３，４の柱脚、柱頭と土台２、梁５との結合は、小形のＬ形金物７と引寄せボルト１０を利用したホールダウン構造により、引抜きに対して補強されているが回転が許容されるいわゆるピン結合であるため、柱３，４が傾斜する。すると、地震力は、柱３，４、連結金物２１，２２，２３及び伝達板１５を通してダンパー１６に伝達され、粘弾性材を変形させる際に熱として消費される。
【００３０】
第２の実施例においても、制振装置１４としては、連結金物２１，２２，２３と伝達板１５及びダンパー１６だけであって、構造が簡素である。また、連結金物２１，２２，２３を用いることは、左右の柱３，４の対向面に補助桟１７を切り出して固定するという現場作業を省略できる、柱３，４に対して伝達板１５を確実に固定しやすい、現場作業と異なり、連結金物は工場生産なので柱３，４と伝達板１５との結合がムラのないものとなる。
【００３１】
連結金物を用いることで、柱３，４と伝達板１５とを確実、強固に固定できるので、壁フレーム１３の変形をすべりの少ない状態でダンパー１６へ伝達することができ、効率のよい制振効果を得ることができる。
柱脚用の連結金物２１と柱頭用の連結金物２２は、引寄せボルト１０の係合部をかねるので、柱脚と土台２及び柱頭と梁との緊結にホールダウン金物の固定金物を別個に取り付ける手間を要しない。
【００３２】
図８は第３の実施例であり、壁フレーム１３を構成する左右の柱３，４の対向面に一体形の連結金物４２を取り付け、これに伝達板１５を固定している。
一体形の連結金物４２は、第２の実施例における柱脚、柱頭及び中間の連結金物２１，２２，２３を一体に形成したもので上端部及び下端部に引寄せボルト１０の係合部となる窓穴３２が形成されている。一体形の連結金物４２の長さは、梁成や施工箇所の都合によって異なるが、できるだけ長くするのが好ましく、一般に土台上面と梁下面間の寸法（二階の場合は上下の梁間）の大部分に渡るものとする。
【００３３】
他の構成及び施工手順などは第２の実施例と同様である。
なお、この実施例において、柱頭側の引寄せボルト１０は、一端を一体形の連結金物４２の上部窓孔３２に係合させ、他端は、梁５にあらかじめ形成した差込孔に通してその先端のねじ部に梁５の上部から切刃を備えた座金付きナット４３を螺合して引寄せ、緊結してある。
【００３４】
第３の実施例では、第１、第２の実施例が発揮する作用効果に加え、連結金物が一体形であることにより、柱３，４と伝達板１５との結合状態をより強固なものとできる、一体形の連結金物４２が固定されていることにより、地震力による柱３，４の湾曲が抑制されるのと柱頭、柱脚を一体化しているのとで、地震力をさらに効率よくダンパー１６に伝達することができる、などの作用効果がある。また、施工に際して取り揃えなければならない部品点数がすくなくなり、現場への資材送り出しの際に間違いが少なくなる。
【００３５】
なお、図９イに示すように、壁フレーム１３が変形するとき、左右の伝達板１５，１５を結合しているダンパー１６に前面側（あるいは、後面側）が張り出すような傾向（ダンパー箇所における座屈の傾向）の生じることがある（図は、誇張して示している）。これを防止するため、同図ロのように、伝達板１５のダンパー１６が取付けられる面と反対面をはらみ防止材４４で結合することがある。
はらみ防止部材は例えば、一方の伝達板１５に一端を固定した丈夫なバー材であり、他端側を他方の伝達板１５の面に当接させて摺動可能としている。あるいは、左右の伝達板１５，１５の上端と下端を厚み方向で挟むチャンネル材であって、左右の伝達板１５，１５間をつなぐものであっても良い。このチャンネル材は、一端を一方の伝達板１５に固定し、他方は伝達板１５を挟みながら摺動可能とする。
【００３６】
以上、実施例を説明した。
連結金物１０，４２は実施例のように、両側の側壁２７，２８と取付け壁２９とから成る断面コ字形の他に、側壁２７，２８の柱側縁部を外側に屈曲して折返し、この部分を柱３，４への取付け部としてもよい。さらには、連結金物１０，４２は、断面がＬ字形のアングル材とすることもできる。この場合、Ｌ字形を形成する垂直部を伝達板１５の固定部にすると共に水平部を柱３，４への取付け部にする。垂直部の長手方向端部寄りには、引寄せボルト１０の端部を係合する窓孔３２を形成する。
ダンパー部材１１は粘弾性材を機能部材とするものに限らない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】壁フレームの制振補強構造を示した正面図（第１の実施例）。
【図２】壁フレームの制振補強構造を示した正面図（第２の実施例）。
【図３】柱脚部の構造を拡大して示す斜視図。
【図４】柱脚部と柱頭部の取付け状態を示す正面図。
【図５】柱脚部の取付け状態を断面で示した側面図。
【図６】柱脚部の取付け状態を断面で示した平面図。
【図７】端部連結金物を分解して示す斜視図。
【図８】壁フレームの制振補強構造を示した正面図（第３の実施例）。
【図９】イ、ロはダンパー箇所における座屈の傾向とその防止構造を説明するための平面図。
【符号の説明】
【００３８】
１ 基礎
２ 土台
３ 左柱
４ 右柱
５ 梁
６ アンカーボルト
７ 小形のＬ字形金物
８ ホールダウン金物
９ 固定金物
１０ 引寄せボルト
１１ 追加のアンカーボルト
１２ ジョイントナット
１３ 壁フレーム
１４ 制振装置
１５ 伝達板
１６ ダンパー
１７ 補助桟
１８ 六角スクリュー
１９ 金属プレート
２０ 金属プレート
２１ 柱脚用の連結金物
２２ 柱頭用の連結金物
２３ 中間の連結金物
２４ 床
２５ 天井
２６ 吊り金物
２７ 側壁（左）
２８ 側壁（右）
２９ 取付け壁
３０ 固定用ボルト
３１ 挿通孔
３２ 窓孔
３３ ビス
３４ 挿通孔
３５ ネジ
３６ 角座金
３７ 締結ナット
３８ 端部連結具
３９ 基体
４０ 受けナット
４１ ラグスクリュー
４２ 一体の連結金物
４３ 座金付きナット
４４ はらみ防止部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の柱と土台及び梁とで構成される壁フレームに制振装置を取り付けた構造であって、制振装置は、木材板から切出した長方形の伝達板とダンパーを備え、伝達板を左右の柱にそれぞれ長方形の長辺で固定すると共に、左右の伝達板間をダンパーで結合してあることを特徴とした制振補強された壁フレーム構造。
【請求項２】
制振装置は連結金物を備え、連結金物は取付け壁と側壁を一体に備えた長尺の金物であり、連結金物を左右の柱の対向面にその取付け壁で固定し、その側壁に伝達板の長辺を固定してあることを特徴とした請求項１に記載の壁フレーム構造。
【請求項３】
連結金物は、上下の横架材間寸法の大部分に渡る長さを有することを特徴とした請求項２に記載の壁フレーム構造。
【請求項４】
連結用金物は端部に引寄せボルトの係合部を備えていることを特徴とした請求項２又は３に記載の壁フレーム構造。
【請求項５】
ダンパーは、２枚の平板間に粘弾性材を充填して接着した構造であることを特徴とした請求項１〜４のいずれか一つに記載の壁フレーム構造。
【請求項６】
左右の伝達板の片面にわたりダンパーを取り付け、伝達板の他の面にわたりはらみ防止部材を取付けてあることを特徴とした請求項１〜５のいずれか一つに記載の壁フレーム構造。
【請求項１】
左右の柱と土台及び梁とで構成される壁フレームに制振装置を取り付けた構造であって、制振装置は、木材板から切出した長方形の伝達板とダンパーを備え、伝達板を左右の柱にそれぞれ長方形の長辺で固定すると共に、左右の伝達板間をダンパーで結合してあることを特徴とした制振補強された壁フレーム構造。
【請求項２】
制振装置は連結金物を備え、連結金物は取付け壁と側壁を一体に備えた長尺の金物であり、連結金物を左右の柱の対向面にその取付け壁で固定し、その側壁に伝達板の長辺を固定してあることを特徴とした請求項１に記載の壁フレーム構造。
【請求項３】
連結金物は、上下の横架材間寸法の大部分に渡る長さを有することを特徴とした請求項２に記載の壁フレーム構造。
【請求項４】
連結用金物は端部に引寄せボルトの係合部を備えていることを特徴とした請求項２又は３に記載の壁フレーム構造。
【請求項５】
ダンパーは、２枚の平板間に粘弾性材を充填して接着した構造であることを特徴とした請求項１〜４のいずれか一つに記載の壁フレーム構造。
【請求項６】
左右の伝達板の片面にわたりダンパーを取り付け、伝達板の他の面にわたりはらみ防止部材を取付けてあることを特徴とした請求項１〜５のいずれか一つに記載の壁フレーム構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２４４３５（Ｐ２００９−２４４３５Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９０３６５（Ｐ２００７−１９０３６５）
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【出願人】（５０３４７３９５４）株式会社住宅構造研究所 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【出願人】（５０３４７３９５４）株式会社住宅構造研究所 (20)
【Ｆターム（参考）】
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