制震壁面軸組構造
【課題】 本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解消することである。すなわち、特許文献１の構法を、既存建築物の耐震補強においても（つまり耐震補強リフォームにも）容易に用いることができるように改良することを課題としており、具体的には、天井面や床面を取り外すことなく構築することのできる制震壁面軸組構造を提供することにある。
【解決手段】本願発明の制震壁面軸組構造は、それぞれの主柱の上方及び下方に斜材取付け具が固定され、中央付近に制震デバイスが固定され、斜材の一端は斜材取付け具と螺設され、他端は制震デバイスの一部を構成するガセットプレートに螺設され、枠面に水平力が作用すると、斜材によって力が加えられ制震素子が摺動変形することでこの力を吸収することによって、枠面全体の変形を抑制し得るものである。
【解決手段】本願発明の制震壁面軸組構造は、それぞれの主柱の上方及び下方に斜材取付け具が固定され、中央付近に制震デバイスが固定され、斜材の一端は斜材取付け具と螺設され、他端は制震デバイスの一部を構成するガセットプレートに螺設され、枠面に水平力が作用すると、斜材によって力が加えられ制震素子が摺動変形することでこの力を吸収することによって、枠面全体の変形を抑制し得るものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、木造住宅に代表される建築物の一部を構成する壁面軸組構造に関するものであり、より具体的には、上部水平に配置される桁梁と、下部水平に配置される基礎梁（土台や２期部分における桁梁を含む）と、これら桁梁と基礎梁の間に配置される２本の主柱と、斜材等によって構成される壁面軸組構造であって地震時荷重の減衰機能を有する制震壁面軸組構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
我が国は地震が頻発する国として知られ、東北地方太平洋沖地震をはじめ、兵庫県南部地震や、新潟県中越地震など巨大地震が多発し、そのたびに甚大な被害を被っている。これら巨大地震のほか、中規模あるいは小規模の地震は頻繁に発生しており、その都度、例えば家屋などの建築物は衝撃を受け、これによる損傷を繰り返し蓄積している。
【０００３】
このように、巨大な地震が生じるたびに建築や土木の構造物に関する構造基準は見直されており、その結果、既に構築された構造物は現在では構造基準を満たさない、いわゆる「強度不足」の構造物となっている。そこで、構造基準が見直されて強度不足とされた構造物は、地震に対する補強対策を強いられているのが現状である。
【０００４】
一方、我が国では歴史的に木造住宅が好まれ、現在でも首都圏では３８０万戸の木造戸建て住宅のストックがあるといわれている。これら木造戸建て住宅は、新築のものもあるが、旧家といわれるような古い建物も数多くある。すなわち、現在の構造基準から見ると強度不足とされる家屋が数多く存在し、これら家屋では耐震補強対策が行われているところである。
【０００５】
戸建住宅における木造構造は、桁梁と土台、これらの間に配置される主柱で構成される壁面軸組構造が用いられるのが一般的である。ところが、このような壁面軸組構造は、地震による水平力が限度を超えて作用すると極めて変形しやすく、その結果、主柱が曲げモーメント（実際にはこれによる曲げ引張応力や曲げ圧縮応力）によって湾曲変形し、遂には破断してしまう。そこで、壁面軸組構造内の必要箇所に斜材（筋違あるいはブレースともいう。）を配置し、地震水平力に対して容易に変形しない筋違構法が一般に広く多く採用されている。これらは耐力壁構造と称し、構造体の剛性を高めて地震水平力に抵抗させる構造方式であり、限界耐力に達した後は、脆いという欠点がある。
【０００６】
木造の場合、斜材として木造筋違を配置した壁面軸組構造は、いわばその面内剛性を高めることによって地震水平力に対抗しようとするものであって、地震水平力のエネルギー全てを受け止めようとするものである。これに対して、本願発明者は本願に先立って地震水平力のエネルギーを一部吸収（減衰）させる新たな構法を特許文献１で提案している。すなわち、図８に示すように、桁梁ａと土台ｂ、これらの間に配置される主柱ｃで構成される壁面軸組構造内に、主柱ｃと桁梁ａ（又は土台ｂ）が接合する隅角部から主柱ｃの中央部まで架け渡された斜材ｄを配置するとともに、斜材ｄが主柱ｃに取付けられる箇所に側面視Ω（オメガ）形状の制震素子にガセットプレートを設置した制震デバイスｅを設置し、この制震素子の摺動変形によりエネルギーの一部を吸収（減衰）する構法である。本構法は、耐力以上に粘性性能に優れ、大きな変形にも耐えられる構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２７５４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１についてより具体的に説明する。地震時の水平力が桁梁ａに作用すると、このうちの斜材方向成分が斜材ｄに作用し、さらにはこの力が軸方向に伝達されて制震デバイスｅに作用することとなる。制震デバイスｅは、使用材料（例えば低降伏点鋼など）や特徴的な形状の効果で極めて変形し易いことが特徴であり、また、斜材ｄが回転自由となるようにピン結合としている。そのため、斜材ｄからの荷重を受けると、図９に示すように制震デバイスｅは、主柱ｃ側（水平方向）に変形するとともに、主柱ｃに沿って（鉛直方向に）大きく変形する。このように制震デバイスｅが変形することによってエネルギーが吸収され、その結果、主柱ｃに作用する荷重は大きく低減される。
【０００９】
このように特許文献１の構法は優れた効果を発揮するものであり、新たに建築される木造戸建て住宅では極めて有効である。しかしながら、既に構築され現状では強度不足とされた木造住宅では、特許文献１の構法を採用し難い一面がある。なぜなら、図１０に示すように、斜材ｄが桁梁ａと主柱ｃの隅角部（あるいは土台ｂと主柱ｃの隅角部）に取付けられる構造であるため、斜材ｄを設置するためには一旦天井面や床面を取り外す必要があり、その手間が増加することに加え、居住者に与える影響期間が長引くことになる。
【００１０】
これに対して、仮に斜材の装着端部が前記隅角部から外れ、各部材の力の作用線が一致しない場合は、隅角部に作用した地震水平力の交番荷重（正負の繰り返し荷重）が十分ブレース等の斜材に伝達され難く、力系の釣り合いが破綻して斜材に伝達されるべき水平力が直接隅角部に作用して、新たに柱材に曲げ応力が誘発され、この分だけ柱材や梁材の負担が増し、制震デバイスには有効に力が伝わりにくくなる。（参考文献：１９９９年彰国社刊 「木造の詳細（７０頁右欄）」）
【００１１】
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解消することである。すなわち、特許文献１の構法を、既存建築物の耐震補強においても（つまり耐震補強リフォームにも）容易に用いることができるように改良することを課題としており、具体的には、天井面や床面を取り外すことなく構築することのできる制震壁面軸組構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明は、斜材は構造接点（例えば柱材と梁材の接合隅角部）に取付けて、部材中心線（力の作用線）を合致させるという、従来の当業者の構造概念にとらわれないことによって生まれた発明であり、制震機能を十分発揮したうえで、さらに伸縮自在で柱間隔及び柱間隔に対する適応性が良く、制震デバイスと筋違の設置手間を軽減するという有利な効果を備えた制震壁面軸組構造を提供すべく開発されたものである。
【００１３】
本願発明の制震壁面軸組構造は、築物の一部を構成する壁面軸組構造において、桁梁と、該桁梁の下方でこれと略平行に配置される基礎梁と、該桁梁と該基礎梁の間に略平行配置される２本の主柱と、該２本の主柱の間に架け渡される斜材と、を備え、前記主柱の両端は、それぞれ前記桁梁と前記基礎梁に接合され、それぞれの前記主柱には、上方及び下方に斜材取付け具が固定されるとともに、中央付近に制震デバイスが固定され、前記斜材は、棒部材からなり、それぞれ該棒部材の一端は前記斜材取付け具に螺設され、他端は前記制震デバイスの一部を構成するガセットプレートに螺設され、前記斜材取付け具は、前記桁梁又は前記基礎梁から所定の離隔が設けられた位置に固定され、前記制震デバイスは、前記主柱に設置した際に主柱面から突出する制震素子と、前記斜材を螺設する前記ガセットプレートと、からなり、ぞれぞれの前記主柱の中央付近には、他方の主柱と対向する面にベースプレートが設置されるとともに、該ベースプレート上に前記制震デバイスが固定され、前記桁梁及び前記基礎梁及び前記主柱で構成される枠面に水平力が作用すると、前記斜材によって力が加えられた前記制震デバイスのうち前記制震素子が摺動変形することでこの力を吸収することによって、枠面全体の変形を抑制し得るものである。
【００１４】
本願発明の制震壁面軸組構造において、前記制震素子は、一連の帯状板によって形成されるものであって、該帯状板の部材軸方向両端部にはそれぞれ下辺面が設けられ、部材軸方向中央部には上辺面が設けられ、上辺面とそれぞれの下辺面との間には曲線部を介して斜辺面が設けられ、下辺面を水平に配置すると斜辺面は下辺面から斜方向に立ち上がって上辺面に連続し、上辺面と下辺面は略平行配置となる、側面視でΩ形状を呈し、前記上辺面には、部材軸方向に沿って且つ上辺面と略垂直に立ち上がるように前記ガセットプレートが取付けられたものとすることもできる。
【００１５】
本願発明の制震壁面軸組構造は、前記制震素子の前記上辺面を構成する板幅が、前記下辺面を構成する板幅よりも、短い寸法としたものとすることもできる。
【００１６】
前記制震素子の前記斜辺面のうち部材軸方向略中央付近に、抜き孔又は斜辺面両縁部に切欠きによる欠損部が設けられたものとすることもできる。
【００１７】
本願発明の制震壁面軸組構造は前記制震素子の前記斜辺面のうち部材軸方向略中央付近に、部材軸方向の法線方向が変化する屈曲部が設けられたものとすることもできる。
【００１８】
本願発明の制震壁面軸組構造は、前記主柱の上方に固定される前記斜材取付け具は、天井面の位置よりも下方に配置され、前記主柱の下方に固定される前記斜材取付け具は、床面の位置よりも上方に配置されたものとすることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明の制震壁面軸組構造には、次のような効果がある。
（１）主柱に固定される制震デバイスの制震素子が、斜材から伝達される荷重を、摺動変形することにより吸収するので、系（壁面軸組構造全体）の耐震性能が著しく向上する。
（２）既存住宅の補強（リフォーム）として採用する場合、斜材が天井面よりも下方、床面よりも上方に取付けられるため、天井面や床面を取り外す必要がなく、壁面の該当する一部を取り外すだけで施工できる。従って、施工における手間と費用が軽減されるばかりでなく、居住者にとっては影響期間が短縮され極めて好適な結果となる。
（３）主柱に制震デバイスが固定される主柱中央部、すなわち系に作用する水平力によって発生する主柱の曲げモーメント最大位置には、ベースプレートが設置されるので、これが主柱の補強となってさらに耐震性能が向上する。
（４）斜材と制震デバイスの制震素子の上辺面に取付けられたガセットプレートとが螺設され、かつ制震素子がΩ形状（側面視）を呈しているので、斜材からの分力によって摺動変形し易く、つまり外部エネルギーを吸収しやすい。また、斜材分力により制震素子が摺動変形することによって交叉斜材の力の作用線が柱材の一点に収斂しにくいので、柱からの反力が小さく、柱材の損壊が発生しにくい。
（５）制震素子の上辺面を下辺面より細幅にしたり、制震素子の斜辺面中央付近に欠損部を設けたり、制震素子の斜辺面中央付近を細幅にすることができるので、制震素子がさらに変形し易くなり、外部エネルギーをより吸収しやすい構造とすることができる。
（６）従来では、斜材の取付け位置が隅角部に限定されていたため、主柱と主柱の間隔に合わせて斜材長さを設計するか、長さ調整可能な斜材を使用する必要があった。本願の場合、斜材の取付け位置はある程度伸縮自在に選択できるため、あらかじめ斜材長さを定尺としておいても、主柱間隔に応じて極めて容易に現場合わせとすることが可能であり、斜材の生産コストをはじめ、取付け施工費を著しく低廉に提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は本願発明の制震壁面軸組構造を正面から見た正面図、（ｂ）は（ａ）に示す矢視Ａ−Ａの側面図。
【図２】伸縮水平材を設置した場合の本願発明の制震壁面軸組構造を正面から見た正面図。
【図３】制震デバイスを主柱に固定した状態を示す斜視図。
【図４】（ａ）は制震デバイスの詳細構造を示す側面図であり、（ｂ）は制震デバイスの詳細構造を示す正面図。
【図５】上辺面が下辺面よりも幅が短い制震素子を示す平面図。
【図６】（ａ）は斜辺面のうち部材軸方向における中央部に１箇所の抜き孔を設けた制震素子を示す正面図、（ｂ）は斜辺面のうち部材軸方向における中央部に２箇所の抜き孔を設けた制震素子を示す正面図。
【図７】斜辺面のうち部材軸方向略中央付近に部材軸方向の法線方向が変化する屈曲部が設けられた制震素子を示す側面図。
【図８】従来の制震壁面軸組構造を正面から見た正面図。
【図９】制震デバイスの変形を示すモデル図。
【図１０】従来の制震壁面軸組構造を正面から見た正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［実施形態］
本願発明の制震壁面軸組構造の一実施形態を図に基づいて説明する。
【００２２】
（全体構成）
図１（ａ）は本願発明の制震壁面軸組構造を正面から見た正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す矢視Ａ−Ａの側面図である。図１（ａ）に示すように、本願発明の制震壁面軸組構造は、上方に略水平（水平含む）に配置される桁梁１と、下方に桁梁１と略平行（平行含む）に配置される基礎梁２と、これら桁梁１と基礎梁２の間に間隔をあけて配置される２本の主柱３と、２本の主柱３間に配置される４本の斜材４等によって構成される。なお、基礎梁２とは、１階部分に制震壁面軸組構造が形成される場合には土台のことであり、２階以上の部分に制震壁面軸組構造が形成される場合には下階の桁梁のことであり、これらを総称して「基礎梁」としている。
【００２３】
左右それぞれの主柱３には、その上端付近に上斜材取付け具５ａが固定され、その下端付近に下斜材取付け具５ｂが固定され、中央付近には制震デバイス６が固定されている。これらの固定手段は、釘、ボルト、ピンなどを利用した従来からの技術を採用することができる。なお、上斜材取付け具５ａは主柱３の上端から所定の離隔を設けて固定されており、下斜材取付け具５ｂは主柱３の下端から所定の離隔を設けて固定されている。
【００２４】
主柱３の中央部、つまり制震デバイス６が固定される箇所には、鋼製板状のベースプレート７が釘やボルト等によって縫い付け固定される。このベースプレート７が固定される位置は、主柱３のうち他方の主柱３に対向する面（図では内側）であり、その結果、ベースプレート７上に重ねて制震デバイス６は固定されることとなる。そのためベースプレート７には、制震デバイス６固定用のボルト（あるいは釘やピンなど）を通過させるためのボルト孔（図示しない）を設けることが望ましい。
【００２５】
４本の斜材４は、図１（ａ）に示すように、上段に２本、下段に２本配置され、それぞれ交差（クロス）したいわゆるＸ字状を形成している。上段に配置された２本の斜材４は、その上側端部が上斜材取付け具５ａに取り付けられ、その下側端部が制震デバイス６に取り付けられている。また、下段に配置された２本の斜材４は、その下側端部が下斜材取付け具５ｂに取り付けられ、その上側端部が制震デバイス６に取り付けられている。すなわち、制震デバイス６は上下１本ずつ（計２本）の斜材４端部が取り付けられることとなる。
【００２６】
図２に示すように、斜材４のほか、上方と下方には伸縮水平材８を設置することもできる。この伸縮水平材８は、鋼製の棒状の部材であって軸方向に作用する力（軸力）に抵抗し得る部材であり、例えばターンバックル等のように軸方向に伸縮可能となっている。この上下に配置される２本の伸縮水平材８と、２段にＸ字状に配置される４本の斜材４によって構成すれば、桁柱１の軸方向（図１（ａ）では左右方向）に、蛇腹状に伸び縮みさせることができる。すなわち、２本の主柱３間の寸法に合わせて容易に配置することが可能となり、様々な主柱３間の寸法に対して幅広く対応することができる。そのため、本願発明の制震壁面軸組構造は、既存建築物の耐震補強（つまり耐震補強リフォーム）で採用するにあたって極めて好適である。もちろん、既存建築物の耐震補強に限らず新築建築物に採用する子ができるのは言うまでもない。
【００２７】
以下、構成要素ごとに詳細に説明する。
【００２８】
（桁梁と基礎梁）
桁梁１は、天井部を構成する構造上主要な梁部材であり、木造建築物の場合、木製柱状の部材が用いられる。この桁梁１は、通常、天井面を形成する天井板９の内部側（図１（ａ）では上側）に配置され、室内からは隠れている。一方、基礎梁２は、前記したとおり、１階部分であれば土台であり、２階以上の部分でれば下階の桁梁であり、通常は床面を形成する床板１０の内部側（図１（ａ）では下側）に配置され、やはり室内からは隠れている。桁梁１は主柱３の上端部を、基礎梁２は主柱３の下端部を、それぞれ仕口構造によって固定しており、桁梁１、基礎梁２、及び２本の主柱３によって１つの面構造を形成している。
【００２９】
（主柱）
主柱３は、桁梁１と同様、構造上主要な梁部材であり、木造建築物の場合、木製柱状の部材が用いられる。この主柱３は、桁梁１や基礎梁２が略水平に配置されるのに対して、これらと直角に、すなわち略鉛直（鉛直含む）に配置され、２本の主柱３は略平行に立設している。また主柱３は、図１（ａ）にも示すように、天井板９と床板１０を貫通して桁梁１と基礎梁２に固定され、通常、壁面（図示しない）を形成する壁板の内部側に配置され、室内からは隠れている。なお主柱３は、仕口構造によって桁梁１や基礎梁２に固定するだけでなく、上部サポート材１１ａや、下部サポート材１１ｂによって、立ち上がりを補強することもできる。
【００３０】
前記したように、主柱３には、上斜材取付け具５ａ、下斜材取付け具５ｂ、制震デバイス６、ベースプレート７が固定されている。以下、それぞれについて詳細を説明する。
【００３１】
１．上斜材取付け具と下斜材取付け具
上斜材取付け具５ａ、下斜材取付け具５ｂは、略同様の構造とすることができるので、にここでは、上斜材取付け具５ａと下斜材取付け具５ｂを総称して「斜材取付け具」ということとする。
【００３２】
斜材取付け具は、主に、鋼製の取付け板と底板で構成されており、この取付け板は底板に対して垂直に立ち上がるように、底板に溶接固定されている。なお、底板の立ち上がりを補強する目的で、底板の両脇にリブプレート（スティフナー）を設置することもできる。取付け板にはボルト孔が設けられており、斜材４端部に設けられるボルト孔と重ねてボルト固定（以下、「螺設」という。）することができる。なお、ここで用いるボルトは高力ボルトとし、強固に緊結することが望ましい。また、底板には複数の小孔が設けられており、この小孔を利用して釘やボルトで主柱３に固定する。
【００３３】
斜材取付け具は、主柱３のうち他方の主柱３に対向する面（図１（ａ）では内側）に固定される。さらに前記したとおり、上斜材取付け具５ａは、主柱３の上端から所定の離隔を設けて固定され、下斜材取付け具５ｂは主柱３の下端から所定の離隔を設けて固定される。この場合、上斜材取付け具５ａの固定位置が天井板９よりも下方（室内側）となり、下斜材取付け具５ｂの固定位置が床１０よりも上方（室内側）となるように、ぞれぞれの所定離隔を設定すれば、制震壁面軸組構造を施工する際に天井面９や床面１０を取り外す必要がないのでより望ましい。
【００３４】
２．制震デバイス
制震デバイス６は、主に、制震素子６１とガセットプレート６２で構成されている。図３は、制震デバイス６を主柱３に固定した状態を示す斜視図である。この図に示すように、制震デバイス６は、主柱３に固定されたベースプレート７の上から、ボルトよって主柱３に縫い付け固定される。なお、前記したように、制震デバイス６及びベースプレート７は、主柱３の中央部であって、主柱３のうち他方の主柱３に対向する面（図１（ａ）では内側）に固定される。
【００３５】
図４（ａ）は、制震デバイス６の詳細構造を示す側面図であり、図４（ｂ）は、制震デバイス６の詳細構造を示す正面図である。これらの図に示すように、制震デバイス６は制震素子６１とガセットプレート６２で構成され、制震素子６１は側面視でギリシャ文字のΩ（オメガ）に似た形状を呈するもので、ガセットプレート６２は平板の中央にボルト孔６２ａを設けたものである。
【００３６】
制震素子６１は、１つの帯状板を曲げ加工して製作されるものであり、この帯状板は容易に変形する材質のものが適し、鋼製板、特に低降伏点鋼板、弾塑性履歴鋼板、焼鈍し鋼板などの採用が望ましい。制震素子６１の構成を、図４（ａ）に基づいて説明する。便宜上、曲げ加工される前の帯状板の長手方向を「部材軸方向」とすると、帯状板の部材軸方向の両端側に（つまり２箇所に）下辺面６１ａが形成され、帯状板の部材軸方向の中央部には上辺面６１ｂが形成されている。両端の下辺面６１ａは略同じ高さ（同一面）で配置されるとともに、上辺面６１ｂは下辺面６１ａよりも一段高い位置であって下辺面６１ａと略平行に配置されている。そして、両端の下辺面６１ａと上辺面６１ｂとの間には、下辺面６１ａから斜外側方向に立ち上がる斜辺面６１ｃが形成されている。また、斜辺面６１ｃと下辺面６１ａの間、及び斜辺面６１ｃと上辺面６１ｂの間には、曲線部（Ｒ部分）が設けられている。このように、１つの帯状板を曲げ加工して制震素子６１は形成され、当然ながら下辺面６１ａ、斜辺面６１ｃ、上辺面６１ｂは一連の連続した構成であり、側面視するとΩ（オメガ）形状を呈して見える。
【００３７】
制震素子６１のうち上辺面６１ｂの上側には、ガセットプレート６２が溶接固定されている。なおガセットプレート６２は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、この場合、制震素子６１の部材軸方向と平行であって、上辺面６１ｂとは垂直となるよう配置されている。図３に示すように、ガセットプレート６２の略中央に設けられたボルト孔６２ａと、斜材４端部に設けられたボルト孔とを、位置合わせして重ねれば、図示しないボルトによって螺設することができる。このとき、上方の斜材４と下方の斜材４の両方を螺設するため、ガセットプレート６２の一方面に上方の斜材４のボルト孔を配置し、さらに他方面に下方の斜材４のボルト孔を配置し、間にガセットプレート６２を挟んで、ボルトを挿通する。なお、ここで用いるボルトは高力ボルトとし、ガセットプレート６２と斜材４とを強固に緊結することが望ましい。
【００３８】
図３や図４（ａ）（ｂ）に示すように、主柱３に固定されたベースプレート７の上に、制震素子６１の下辺面６１ａを直接載せて、ボルトによって下辺面６１ａ及びベースプレート７を主柱３に縫い付け、制震素子６１を主柱３に固定する。このとき、図４（ａ）（ｂ）に示すように、下辺面６１ａの外側とベースプレート７を隅肉溶接することもできる。
【００３９】
３．ベースプレート
ベースプレート７は鋼製板であり、図３に示すように、主柱３の柱幅よりもやや細幅で長手方向を有する平面視で略長方形の形状を呈している。このベースプレート７は、前記したように主柱３の中央部に設置されている。主柱３の中央部は、本願発明の制震壁面軸組構造に地震水平力が作用した際、最大の曲げモーメントが発生する位置でもある。すなわち、ベースプレート７は主柱３の剛性を高めて、曲げモーメントによって生じる応力を軽減させるという機能を有している。このように、ベースプレート７の補強効果で主柱３は大きな曲げモーメントが発生せず、この結果、主柱３は大きな変形を起こすことがなく、地震水平力は効果的に斜材４へ伝達される。これによって、制震デバイス６のうち制震素子６１が有効に機能し、制震壁面軸組構造全体の損傷を防ぐことができる。
【００４０】
補強という機能に着目すれば、ベースプレート７は、主柱３のうち他方の主柱３に対向する面（図１（ａ）では内側）への設置に加えて（あるいは代えて）、主柱３のうち他方の主柱３に対向する面の反対面（図１（ａ）では外側）に設置することもできるし、あるいは主柱３の周囲全体に設置することもできる。また、主柱３の軸方向におけるベースプレート７の設置範囲（つまりベースプレート７の長手方向寸法）は、主柱３の断面形状や軸方向長さや設計荷重などに基づいて求められる主柱３の曲げモーメントに応じて、適宜設計することができる。
【００４１】
（斜材）
斜材４は、いわゆる筋違やブレースと呼ばれるものの総称であって、棒部材（いわゆるビーム材）からなり、その両端にはボルトを挿通させることのできるボルト孔が設けられえている。斜材４は、地震水平力などの外力を棒部材の軸方向に伝達して、制震デバイス６に相当の作用力を与えるものである。そのため斜材４は、軸方向に作用する力（軸引張力、軸圧縮力）に抵抗し得る材料を用いるのがよく、例えば、中空の鋼管、中実の鋼棒、山形鋼や溝形鋼といった形鋼、などが挙げられる。なお、Ｘ字状にクロスする２本の斜材４は、それぞれほぼ中央部で交差するが、軸力として効果的に制震デバイス６に力を伝達する必要があるため、ここで相互の斜材４同士を連結（固定等）する必要はない。
【００４２】
（制震壁面軸組構造の機構）
本願発明の制震壁面軸組構造の機構について、地震水平力が作用した場合を例に説明する。地震が発生すると、桁梁１、基礎梁２、及び主柱３で構成される枠面に水平力（地震水平力）が作用する。この地震水平力は、正負を繰り返す交番荷重（図１（ａ）で説明すれば左右交互に作用する荷重）であり、そのため枠面全体も左右に繰り返し変形する。
【００４３】
地震水平力は、まず水平材である桁梁１（又は基礎梁２）に作用し、この桁梁１を通じて枠面全体に地震水平力が与えられる。このとき、桁梁１（又は基礎梁２）、主柱３、斜材４で地震水平力を負担しようとするが、主柱３はベースプレート７の補強効果により変形が抑制される結果、地震水平力は分力（斜材４の配置方向成分）として効果的に斜材４に作用する。このように、本来であれば、構造接点（例えば柱材と梁材の接合隅角部）に取付け、部材中心線（力の作用線）を合致させてはじめて斜材４に有効に力が伝達するところ、本願発明では、構造接点から離れた位置で斜材４を取り付けても有効に力が伝達される。
【００４４】
斜材４に入力された地震水平力（その分力）は、軸力として斜材４端部（制震デバイス６側端部）に伝達され、結果的に制震デバイス６に地震水平力が与えられる。制震デバイス６ではガセットプレート６２を通じて制震素子６１に力が伝達される。制震素子６１は、変形し易い形状であって、変形し易い材質であることから、地震水平力に応じて極めて容易に変形する。この変形は、制震素子６の部材軸方向（図１（ａ）では上下方向）に卓越するもので、これとは直角方向（図１（ａ）では左右方向）にもやや変形する。なお、地震水平力は交番荷重であり、作用方向が正負で繰り返されるため、制震素子６の変形も往復を繰り返すことになる。つまり、図１（ａ）で説明すれば、制震素子６は上下に大きく繰り返し摺動変形し、また左右にも繰り返し変形する。このように、制震素子６１が変形することで、地震水平力を吸収し、ひいては枠面全体（力系全体）の変形を抑制することができるのである。
【００４５】
前記したような機構から、制震素子６１はより変形し易い形状であることが望ましい。特に、制震素子６１の変形に貢献する部位が上辺面６１ｂや斜辺面６１ｃであり、この上辺面６１ｂや斜辺面６１ｃの形状を工夫することでさらに容易に変形する制震素子６１を提供することができる。以下、種々の制震素子６１について説明する。
【００４６】
図５は、上辺面６１ｂが下辺面６１ａよりも幅が短い制震素子６１を示す平面図であり、、図４（ａ）に示す矢視Ａ−Ａの平面図である。このように、上辺面６１ｂを構成する板幅が、下辺面６１ａを構成する板幅よりも短い寸法とすれば（あるいはこれに加えて、斜辺面６１ｃを構成する板幅が、下辺面６１ａを構成する板幅よりも短い寸法としても有効である）、制震デバイス６が主柱３に堅固に固定されるとともに、制震素子６１はさらに容易に変形して好適である。もちろん、下辺面６１ａ、上辺面６１ｂ、斜辺面６１ｃを統一した同一の板幅とすることもできることはいうまでもない。
【００４７】
図６（ａ）は、斜辺面６１ｃのうち部材軸方向（図では上下方向）における中央部に１箇所の抜き孔Ｈを設けた制震素子６１を示す正面図であり、図６（ｂ）は、斜辺面６１ｃのうち部材軸方向における中央部に２箇所の抜き孔Ｈを設けた制震素子６１を示す正面図であり、図４（ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂの正面図である。これらの図に示すように、斜辺面６１ｃのうち最も曲げモーメントが発生する（もっとも変形する）位置に抜き孔Ｈを設けることで、当該箇所が他に比べて構造上の弱点となるため、さらに容易に変形する制震素子６１を提供できる。なお、 図６（ａ）では抜き孔Ｈの形状を円形とし、 図６（ｂ）では抜き孔Ｈの形状を長円形としているが、円形や長円形に限らず任意の形状とすることが可能で、抜き孔Ｈの数も適宜設計して決定することができる。
【００４８】
抜き孔Ｈを設けることに代えて、図４（ｂ）に示すように、斜辺面６１ｃのうち部材軸方向における中央部に、両縁部（両サイド）に切欠き部Ｓを設けて曲げモーメントを誘発することもできる。この場合、切欠き部Ｓの切欠き形状は、適宜設計して決定することができるが、曲線状として滑らかに形成することが望ましい。このように、抜き孔Ｈや切欠き部Ｓといった欠損部を斜辺面６１ｃに設けることで容易に変形し得る制震素子６１を形成することも有効である。
【００４９】
図７は、斜辺面６１ｃのうち部材軸方向略中央付近に、部材軸方向の法線方向が変化する屈曲部Ｐが設けられた制震素子６１を示す側面図である。この図に示すように、斜辺面６１ｃのうち部材軸方向における中央部に、部材軸方向の法線方向が変化する屈曲部Ｐを設けると、ここに集中的に曲げモーメントが発生する。このように曲げモーメントを誘発すれば、この位置で大きく変形を生じ、さらに容易に変形する制震素子６１を提供できて好適である。なお、この図では、斜辺面６１ｃが内側に折れるようにして屈曲部Ｐを設けているが、これとは逆に、斜辺面６１ｃが外側に折れるようにして屈曲部Ｐを設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本願発明の制震壁面軸組構造は、リフォーム用として用いるほか、もちろん新築の木造住宅に用いることもできる。また、木造戸建て住宅に限らず、事務所や校舎、あるいは倉庫など多様な建築物で採用することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 桁梁
２ 基礎梁
３ 主柱
４ 斜材
５ａ 上斜材取付け具
５ｂ 下斜材取付け具
６ 制震デバイス
６１ 制震素子
６１ａ （制震素子を構成する）下辺面
６１ｂ （制震素子を構成する）上辺面
６１ｃ （制震素子を構成する）斜辺面
６２ ガセットプレート
６２ａ （ガセットプレートの）ボルト孔
７ ベースプレート
８ 伸縮水平材
９ 天井板
１０ 床板
ａ （従来例の）桁梁
ｂ （従来例の）土台
ｃ （従来例の）主柱
ｄ （従来例の）斜材
ｅ （従来例の）制震デバイス
Ｈ （斜辺面の）抜き孔
Ｓ （斜辺面の）切欠き部
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、木造住宅に代表される建築物の一部を構成する壁面軸組構造に関するものであり、より具体的には、上部水平に配置される桁梁と、下部水平に配置される基礎梁（土台や２期部分における桁梁を含む）と、これら桁梁と基礎梁の間に配置される２本の主柱と、斜材等によって構成される壁面軸組構造であって地震時荷重の減衰機能を有する制震壁面軸組構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
我が国は地震が頻発する国として知られ、東北地方太平洋沖地震をはじめ、兵庫県南部地震や、新潟県中越地震など巨大地震が多発し、そのたびに甚大な被害を被っている。これら巨大地震のほか、中規模あるいは小規模の地震は頻繁に発生しており、その都度、例えば家屋などの建築物は衝撃を受け、これによる損傷を繰り返し蓄積している。
【０００３】
このように、巨大な地震が生じるたびに建築や土木の構造物に関する構造基準は見直されており、その結果、既に構築された構造物は現在では構造基準を満たさない、いわゆる「強度不足」の構造物となっている。そこで、構造基準が見直されて強度不足とされた構造物は、地震に対する補強対策を強いられているのが現状である。
【０００４】
一方、我が国では歴史的に木造住宅が好まれ、現在でも首都圏では３８０万戸の木造戸建て住宅のストックがあるといわれている。これら木造戸建て住宅は、新築のものもあるが、旧家といわれるような古い建物も数多くある。すなわち、現在の構造基準から見ると強度不足とされる家屋が数多く存在し、これら家屋では耐震補強対策が行われているところである。
【０００５】
戸建住宅における木造構造は、桁梁と土台、これらの間に配置される主柱で構成される壁面軸組構造が用いられるのが一般的である。ところが、このような壁面軸組構造は、地震による水平力が限度を超えて作用すると極めて変形しやすく、その結果、主柱が曲げモーメント（実際にはこれによる曲げ引張応力や曲げ圧縮応力）によって湾曲変形し、遂には破断してしまう。そこで、壁面軸組構造内の必要箇所に斜材（筋違あるいはブレースともいう。）を配置し、地震水平力に対して容易に変形しない筋違構法が一般に広く多く採用されている。これらは耐力壁構造と称し、構造体の剛性を高めて地震水平力に抵抗させる構造方式であり、限界耐力に達した後は、脆いという欠点がある。
【０００６】
木造の場合、斜材として木造筋違を配置した壁面軸組構造は、いわばその面内剛性を高めることによって地震水平力に対抗しようとするものであって、地震水平力のエネルギー全てを受け止めようとするものである。これに対して、本願発明者は本願に先立って地震水平力のエネルギーを一部吸収（減衰）させる新たな構法を特許文献１で提案している。すなわち、図８に示すように、桁梁ａと土台ｂ、これらの間に配置される主柱ｃで構成される壁面軸組構造内に、主柱ｃと桁梁ａ（又は土台ｂ）が接合する隅角部から主柱ｃの中央部まで架け渡された斜材ｄを配置するとともに、斜材ｄが主柱ｃに取付けられる箇所に側面視Ω（オメガ）形状の制震素子にガセットプレートを設置した制震デバイスｅを設置し、この制震素子の摺動変形によりエネルギーの一部を吸収（減衰）する構法である。本構法は、耐力以上に粘性性能に優れ、大きな変形にも耐えられる構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２７５４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１についてより具体的に説明する。地震時の水平力が桁梁ａに作用すると、このうちの斜材方向成分が斜材ｄに作用し、さらにはこの力が軸方向に伝達されて制震デバイスｅに作用することとなる。制震デバイスｅは、使用材料（例えば低降伏点鋼など）や特徴的な形状の効果で極めて変形し易いことが特徴であり、また、斜材ｄが回転自由となるようにピン結合としている。そのため、斜材ｄからの荷重を受けると、図９に示すように制震デバイスｅは、主柱ｃ側（水平方向）に変形するとともに、主柱ｃに沿って（鉛直方向に）大きく変形する。このように制震デバイスｅが変形することによってエネルギーが吸収され、その結果、主柱ｃに作用する荷重は大きく低減される。
【０００９】
このように特許文献１の構法は優れた効果を発揮するものであり、新たに建築される木造戸建て住宅では極めて有効である。しかしながら、既に構築され現状では強度不足とされた木造住宅では、特許文献１の構法を採用し難い一面がある。なぜなら、図１０に示すように、斜材ｄが桁梁ａと主柱ｃの隅角部（あるいは土台ｂと主柱ｃの隅角部）に取付けられる構造であるため、斜材ｄを設置するためには一旦天井面や床面を取り外す必要があり、その手間が増加することに加え、居住者に与える影響期間が長引くことになる。
【００１０】
これに対して、仮に斜材の装着端部が前記隅角部から外れ、各部材の力の作用線が一致しない場合は、隅角部に作用した地震水平力の交番荷重（正負の繰り返し荷重）が十分ブレース等の斜材に伝達され難く、力系の釣り合いが破綻して斜材に伝達されるべき水平力が直接隅角部に作用して、新たに柱材に曲げ応力が誘発され、この分だけ柱材や梁材の負担が増し、制震デバイスには有効に力が伝わりにくくなる。（参考文献：１９９９年彰国社刊 「木造の詳細（７０頁右欄）」）
【００１１】
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解消することである。すなわち、特許文献１の構法を、既存建築物の耐震補強においても（つまり耐震補強リフォームにも）容易に用いることができるように改良することを課題としており、具体的には、天井面や床面を取り外すことなく構築することのできる制震壁面軸組構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明は、斜材は構造接点（例えば柱材と梁材の接合隅角部）に取付けて、部材中心線（力の作用線）を合致させるという、従来の当業者の構造概念にとらわれないことによって生まれた発明であり、制震機能を十分発揮したうえで、さらに伸縮自在で柱間隔及び柱間隔に対する適応性が良く、制震デバイスと筋違の設置手間を軽減するという有利な効果を備えた制震壁面軸組構造を提供すべく開発されたものである。
【００１３】
本願発明の制震壁面軸組構造は、築物の一部を構成する壁面軸組構造において、桁梁と、該桁梁の下方でこれと略平行に配置される基礎梁と、該桁梁と該基礎梁の間に略平行配置される２本の主柱と、該２本の主柱の間に架け渡される斜材と、を備え、前記主柱の両端は、それぞれ前記桁梁と前記基礎梁に接合され、それぞれの前記主柱には、上方及び下方に斜材取付け具が固定されるとともに、中央付近に制震デバイスが固定され、前記斜材は、棒部材からなり、それぞれ該棒部材の一端は前記斜材取付け具に螺設され、他端は前記制震デバイスの一部を構成するガセットプレートに螺設され、前記斜材取付け具は、前記桁梁又は前記基礎梁から所定の離隔が設けられた位置に固定され、前記制震デバイスは、前記主柱に設置した際に主柱面から突出する制震素子と、前記斜材を螺設する前記ガセットプレートと、からなり、ぞれぞれの前記主柱の中央付近には、他方の主柱と対向する面にベースプレートが設置されるとともに、該ベースプレート上に前記制震デバイスが固定され、前記桁梁及び前記基礎梁及び前記主柱で構成される枠面に水平力が作用すると、前記斜材によって力が加えられた前記制震デバイスのうち前記制震素子が摺動変形することでこの力を吸収することによって、枠面全体の変形を抑制し得るものである。
【００１４】
本願発明の制震壁面軸組構造において、前記制震素子は、一連の帯状板によって形成されるものであって、該帯状板の部材軸方向両端部にはそれぞれ下辺面が設けられ、部材軸方向中央部には上辺面が設けられ、上辺面とそれぞれの下辺面との間には曲線部を介して斜辺面が設けられ、下辺面を水平に配置すると斜辺面は下辺面から斜方向に立ち上がって上辺面に連続し、上辺面と下辺面は略平行配置となる、側面視でΩ形状を呈し、前記上辺面には、部材軸方向に沿って且つ上辺面と略垂直に立ち上がるように前記ガセットプレートが取付けられたものとすることもできる。
【００１５】
本願発明の制震壁面軸組構造は、前記制震素子の前記上辺面を構成する板幅が、前記下辺面を構成する板幅よりも、短い寸法としたものとすることもできる。
【００１６】
前記制震素子の前記斜辺面のうち部材軸方向略中央付近に、抜き孔又は斜辺面両縁部に切欠きによる欠損部が設けられたものとすることもできる。
【００１７】
本願発明の制震壁面軸組構造は前記制震素子の前記斜辺面のうち部材軸方向略中央付近に、部材軸方向の法線方向が変化する屈曲部が設けられたものとすることもできる。
【００１８】
本願発明の制震壁面軸組構造は、前記主柱の上方に固定される前記斜材取付け具は、天井面の位置よりも下方に配置され、前記主柱の下方に固定される前記斜材取付け具は、床面の位置よりも上方に配置されたものとすることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明の制震壁面軸組構造には、次のような効果がある。
（１）主柱に固定される制震デバイスの制震素子が、斜材から伝達される荷重を、摺動変形することにより吸収するので、系（壁面軸組構造全体）の耐震性能が著しく向上する。
（２）既存住宅の補強（リフォーム）として採用する場合、斜材が天井面よりも下方、床面よりも上方に取付けられるため、天井面や床面を取り外す必要がなく、壁面の該当する一部を取り外すだけで施工できる。従って、施工における手間と費用が軽減されるばかりでなく、居住者にとっては影響期間が短縮され極めて好適な結果となる。
（３）主柱に制震デバイスが固定される主柱中央部、すなわち系に作用する水平力によって発生する主柱の曲げモーメント最大位置には、ベースプレートが設置されるので、これが主柱の補強となってさらに耐震性能が向上する。
（４）斜材と制震デバイスの制震素子の上辺面に取付けられたガセットプレートとが螺設され、かつ制震素子がΩ形状（側面視）を呈しているので、斜材からの分力によって摺動変形し易く、つまり外部エネルギーを吸収しやすい。また、斜材分力により制震素子が摺動変形することによって交叉斜材の力の作用線が柱材の一点に収斂しにくいので、柱からの反力が小さく、柱材の損壊が発生しにくい。
（５）制震素子の上辺面を下辺面より細幅にしたり、制震素子の斜辺面中央付近に欠損部を設けたり、制震素子の斜辺面中央付近を細幅にすることができるので、制震素子がさらに変形し易くなり、外部エネルギーをより吸収しやすい構造とすることができる。
（６）従来では、斜材の取付け位置が隅角部に限定されていたため、主柱と主柱の間隔に合わせて斜材長さを設計するか、長さ調整可能な斜材を使用する必要があった。本願の場合、斜材の取付け位置はある程度伸縮自在に選択できるため、あらかじめ斜材長さを定尺としておいても、主柱間隔に応じて極めて容易に現場合わせとすることが可能であり、斜材の生産コストをはじめ、取付け施工費を著しく低廉に提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は本願発明の制震壁面軸組構造を正面から見た正面図、（ｂ）は（ａ）に示す矢視Ａ−Ａの側面図。
【図２】伸縮水平材を設置した場合の本願発明の制震壁面軸組構造を正面から見た正面図。
【図３】制震デバイスを主柱に固定した状態を示す斜視図。
【図４】（ａ）は制震デバイスの詳細構造を示す側面図であり、（ｂ）は制震デバイスの詳細構造を示す正面図。
【図５】上辺面が下辺面よりも幅が短い制震素子を示す平面図。
【図６】（ａ）は斜辺面のうち部材軸方向における中央部に１箇所の抜き孔を設けた制震素子を示す正面図、（ｂ）は斜辺面のうち部材軸方向における中央部に２箇所の抜き孔を設けた制震素子を示す正面図。
【図７】斜辺面のうち部材軸方向略中央付近に部材軸方向の法線方向が変化する屈曲部が設けられた制震素子を示す側面図。
【図８】従来の制震壁面軸組構造を正面から見た正面図。
【図９】制震デバイスの変形を示すモデル図。
【図１０】従来の制震壁面軸組構造を正面から見た正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［実施形態］
本願発明の制震壁面軸組構造の一実施形態を図に基づいて説明する。
【００２２】
（全体構成）
図１（ａ）は本願発明の制震壁面軸組構造を正面から見た正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す矢視Ａ−Ａの側面図である。図１（ａ）に示すように、本願発明の制震壁面軸組構造は、上方に略水平（水平含む）に配置される桁梁１と、下方に桁梁１と略平行（平行含む）に配置される基礎梁２と、これら桁梁１と基礎梁２の間に間隔をあけて配置される２本の主柱３と、２本の主柱３間に配置される４本の斜材４等によって構成される。なお、基礎梁２とは、１階部分に制震壁面軸組構造が形成される場合には土台のことであり、２階以上の部分に制震壁面軸組構造が形成される場合には下階の桁梁のことであり、これらを総称して「基礎梁」としている。
【００２３】
左右それぞれの主柱３には、その上端付近に上斜材取付け具５ａが固定され、その下端付近に下斜材取付け具５ｂが固定され、中央付近には制震デバイス６が固定されている。これらの固定手段は、釘、ボルト、ピンなどを利用した従来からの技術を採用することができる。なお、上斜材取付け具５ａは主柱３の上端から所定の離隔を設けて固定されており、下斜材取付け具５ｂは主柱３の下端から所定の離隔を設けて固定されている。
【００２４】
主柱３の中央部、つまり制震デバイス６が固定される箇所には、鋼製板状のベースプレート７が釘やボルト等によって縫い付け固定される。このベースプレート７が固定される位置は、主柱３のうち他方の主柱３に対向する面（図では内側）であり、その結果、ベースプレート７上に重ねて制震デバイス６は固定されることとなる。そのためベースプレート７には、制震デバイス６固定用のボルト（あるいは釘やピンなど）を通過させるためのボルト孔（図示しない）を設けることが望ましい。
【００２５】
４本の斜材４は、図１（ａ）に示すように、上段に２本、下段に２本配置され、それぞれ交差（クロス）したいわゆるＸ字状を形成している。上段に配置された２本の斜材４は、その上側端部が上斜材取付け具５ａに取り付けられ、その下側端部が制震デバイス６に取り付けられている。また、下段に配置された２本の斜材４は、その下側端部が下斜材取付け具５ｂに取り付けられ、その上側端部が制震デバイス６に取り付けられている。すなわち、制震デバイス６は上下１本ずつ（計２本）の斜材４端部が取り付けられることとなる。
【００２６】
図２に示すように、斜材４のほか、上方と下方には伸縮水平材８を設置することもできる。この伸縮水平材８は、鋼製の棒状の部材であって軸方向に作用する力（軸力）に抵抗し得る部材であり、例えばターンバックル等のように軸方向に伸縮可能となっている。この上下に配置される２本の伸縮水平材８と、２段にＸ字状に配置される４本の斜材４によって構成すれば、桁柱１の軸方向（図１（ａ）では左右方向）に、蛇腹状に伸び縮みさせることができる。すなわち、２本の主柱３間の寸法に合わせて容易に配置することが可能となり、様々な主柱３間の寸法に対して幅広く対応することができる。そのため、本願発明の制震壁面軸組構造は、既存建築物の耐震補強（つまり耐震補強リフォーム）で採用するにあたって極めて好適である。もちろん、既存建築物の耐震補強に限らず新築建築物に採用する子ができるのは言うまでもない。
【００２７】
以下、構成要素ごとに詳細に説明する。
【００２８】
（桁梁と基礎梁）
桁梁１は、天井部を構成する構造上主要な梁部材であり、木造建築物の場合、木製柱状の部材が用いられる。この桁梁１は、通常、天井面を形成する天井板９の内部側（図１（ａ）では上側）に配置され、室内からは隠れている。一方、基礎梁２は、前記したとおり、１階部分であれば土台であり、２階以上の部分でれば下階の桁梁であり、通常は床面を形成する床板１０の内部側（図１（ａ）では下側）に配置され、やはり室内からは隠れている。桁梁１は主柱３の上端部を、基礎梁２は主柱３の下端部を、それぞれ仕口構造によって固定しており、桁梁１、基礎梁２、及び２本の主柱３によって１つの面構造を形成している。
【００２９】
（主柱）
主柱３は、桁梁１と同様、構造上主要な梁部材であり、木造建築物の場合、木製柱状の部材が用いられる。この主柱３は、桁梁１や基礎梁２が略水平に配置されるのに対して、これらと直角に、すなわち略鉛直（鉛直含む）に配置され、２本の主柱３は略平行に立設している。また主柱３は、図１（ａ）にも示すように、天井板９と床板１０を貫通して桁梁１と基礎梁２に固定され、通常、壁面（図示しない）を形成する壁板の内部側に配置され、室内からは隠れている。なお主柱３は、仕口構造によって桁梁１や基礎梁２に固定するだけでなく、上部サポート材１１ａや、下部サポート材１１ｂによって、立ち上がりを補強することもできる。
【００３０】
前記したように、主柱３には、上斜材取付け具５ａ、下斜材取付け具５ｂ、制震デバイス６、ベースプレート７が固定されている。以下、それぞれについて詳細を説明する。
【００３１】
１．上斜材取付け具と下斜材取付け具
上斜材取付け具５ａ、下斜材取付け具５ｂは、略同様の構造とすることができるので、にここでは、上斜材取付け具５ａと下斜材取付け具５ｂを総称して「斜材取付け具」ということとする。
【００３２】
斜材取付け具は、主に、鋼製の取付け板と底板で構成されており、この取付け板は底板に対して垂直に立ち上がるように、底板に溶接固定されている。なお、底板の立ち上がりを補強する目的で、底板の両脇にリブプレート（スティフナー）を設置することもできる。取付け板にはボルト孔が設けられており、斜材４端部に設けられるボルト孔と重ねてボルト固定（以下、「螺設」という。）することができる。なお、ここで用いるボルトは高力ボルトとし、強固に緊結することが望ましい。また、底板には複数の小孔が設けられており、この小孔を利用して釘やボルトで主柱３に固定する。
【００３３】
斜材取付け具は、主柱３のうち他方の主柱３に対向する面（図１（ａ）では内側）に固定される。さらに前記したとおり、上斜材取付け具５ａは、主柱３の上端から所定の離隔を設けて固定され、下斜材取付け具５ｂは主柱３の下端から所定の離隔を設けて固定される。この場合、上斜材取付け具５ａの固定位置が天井板９よりも下方（室内側）となり、下斜材取付け具５ｂの固定位置が床１０よりも上方（室内側）となるように、ぞれぞれの所定離隔を設定すれば、制震壁面軸組構造を施工する際に天井面９や床面１０を取り外す必要がないのでより望ましい。
【００３４】
２．制震デバイス
制震デバイス６は、主に、制震素子６１とガセットプレート６２で構成されている。図３は、制震デバイス６を主柱３に固定した状態を示す斜視図である。この図に示すように、制震デバイス６は、主柱３に固定されたベースプレート７の上から、ボルトよって主柱３に縫い付け固定される。なお、前記したように、制震デバイス６及びベースプレート７は、主柱３の中央部であって、主柱３のうち他方の主柱３に対向する面（図１（ａ）では内側）に固定される。
【００３５】
図４（ａ）は、制震デバイス６の詳細構造を示す側面図であり、図４（ｂ）は、制震デバイス６の詳細構造を示す正面図である。これらの図に示すように、制震デバイス６は制震素子６１とガセットプレート６２で構成され、制震素子６１は側面視でギリシャ文字のΩ（オメガ）に似た形状を呈するもので、ガセットプレート６２は平板の中央にボルト孔６２ａを設けたものである。
【００３６】
制震素子６１は、１つの帯状板を曲げ加工して製作されるものであり、この帯状板は容易に変形する材質のものが適し、鋼製板、特に低降伏点鋼板、弾塑性履歴鋼板、焼鈍し鋼板などの採用が望ましい。制震素子６１の構成を、図４（ａ）に基づいて説明する。便宜上、曲げ加工される前の帯状板の長手方向を「部材軸方向」とすると、帯状板の部材軸方向の両端側に（つまり２箇所に）下辺面６１ａが形成され、帯状板の部材軸方向の中央部には上辺面６１ｂが形成されている。両端の下辺面６１ａは略同じ高さ（同一面）で配置されるとともに、上辺面６１ｂは下辺面６１ａよりも一段高い位置であって下辺面６１ａと略平行に配置されている。そして、両端の下辺面６１ａと上辺面６１ｂとの間には、下辺面６１ａから斜外側方向に立ち上がる斜辺面６１ｃが形成されている。また、斜辺面６１ｃと下辺面６１ａの間、及び斜辺面６１ｃと上辺面６１ｂの間には、曲線部（Ｒ部分）が設けられている。このように、１つの帯状板を曲げ加工して制震素子６１は形成され、当然ながら下辺面６１ａ、斜辺面６１ｃ、上辺面６１ｂは一連の連続した構成であり、側面視するとΩ（オメガ）形状を呈して見える。
【００３７】
制震素子６１のうち上辺面６１ｂの上側には、ガセットプレート６２が溶接固定されている。なおガセットプレート６２は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、この場合、制震素子６１の部材軸方向と平行であって、上辺面６１ｂとは垂直となるよう配置されている。図３に示すように、ガセットプレート６２の略中央に設けられたボルト孔６２ａと、斜材４端部に設けられたボルト孔とを、位置合わせして重ねれば、図示しないボルトによって螺設することができる。このとき、上方の斜材４と下方の斜材４の両方を螺設するため、ガセットプレート６２の一方面に上方の斜材４のボルト孔を配置し、さらに他方面に下方の斜材４のボルト孔を配置し、間にガセットプレート６２を挟んで、ボルトを挿通する。なお、ここで用いるボルトは高力ボルトとし、ガセットプレート６２と斜材４とを強固に緊結することが望ましい。
【００３８】
図３や図４（ａ）（ｂ）に示すように、主柱３に固定されたベースプレート７の上に、制震素子６１の下辺面６１ａを直接載せて、ボルトによって下辺面６１ａ及びベースプレート７を主柱３に縫い付け、制震素子６１を主柱３に固定する。このとき、図４（ａ）（ｂ）に示すように、下辺面６１ａの外側とベースプレート７を隅肉溶接することもできる。
【００３９】
３．ベースプレート
ベースプレート７は鋼製板であり、図３に示すように、主柱３の柱幅よりもやや細幅で長手方向を有する平面視で略長方形の形状を呈している。このベースプレート７は、前記したように主柱３の中央部に設置されている。主柱３の中央部は、本願発明の制震壁面軸組構造に地震水平力が作用した際、最大の曲げモーメントが発生する位置でもある。すなわち、ベースプレート７は主柱３の剛性を高めて、曲げモーメントによって生じる応力を軽減させるという機能を有している。このように、ベースプレート７の補強効果で主柱３は大きな曲げモーメントが発生せず、この結果、主柱３は大きな変形を起こすことがなく、地震水平力は効果的に斜材４へ伝達される。これによって、制震デバイス６のうち制震素子６１が有効に機能し、制震壁面軸組構造全体の損傷を防ぐことができる。
【００４０】
補強という機能に着目すれば、ベースプレート７は、主柱３のうち他方の主柱３に対向する面（図１（ａ）では内側）への設置に加えて（あるいは代えて）、主柱３のうち他方の主柱３に対向する面の反対面（図１（ａ）では外側）に設置することもできるし、あるいは主柱３の周囲全体に設置することもできる。また、主柱３の軸方向におけるベースプレート７の設置範囲（つまりベースプレート７の長手方向寸法）は、主柱３の断面形状や軸方向長さや設計荷重などに基づいて求められる主柱３の曲げモーメントに応じて、適宜設計することができる。
【００４１】
（斜材）
斜材４は、いわゆる筋違やブレースと呼ばれるものの総称であって、棒部材（いわゆるビーム材）からなり、その両端にはボルトを挿通させることのできるボルト孔が設けられえている。斜材４は、地震水平力などの外力を棒部材の軸方向に伝達して、制震デバイス６に相当の作用力を与えるものである。そのため斜材４は、軸方向に作用する力（軸引張力、軸圧縮力）に抵抗し得る材料を用いるのがよく、例えば、中空の鋼管、中実の鋼棒、山形鋼や溝形鋼といった形鋼、などが挙げられる。なお、Ｘ字状にクロスする２本の斜材４は、それぞれほぼ中央部で交差するが、軸力として効果的に制震デバイス６に力を伝達する必要があるため、ここで相互の斜材４同士を連結（固定等）する必要はない。
【００４２】
（制震壁面軸組構造の機構）
本願発明の制震壁面軸組構造の機構について、地震水平力が作用した場合を例に説明する。地震が発生すると、桁梁１、基礎梁２、及び主柱３で構成される枠面に水平力（地震水平力）が作用する。この地震水平力は、正負を繰り返す交番荷重（図１（ａ）で説明すれば左右交互に作用する荷重）であり、そのため枠面全体も左右に繰り返し変形する。
【００４３】
地震水平力は、まず水平材である桁梁１（又は基礎梁２）に作用し、この桁梁１を通じて枠面全体に地震水平力が与えられる。このとき、桁梁１（又は基礎梁２）、主柱３、斜材４で地震水平力を負担しようとするが、主柱３はベースプレート７の補強効果により変形が抑制される結果、地震水平力は分力（斜材４の配置方向成分）として効果的に斜材４に作用する。このように、本来であれば、構造接点（例えば柱材と梁材の接合隅角部）に取付け、部材中心線（力の作用線）を合致させてはじめて斜材４に有効に力が伝達するところ、本願発明では、構造接点から離れた位置で斜材４を取り付けても有効に力が伝達される。
【００４４】
斜材４に入力された地震水平力（その分力）は、軸力として斜材４端部（制震デバイス６側端部）に伝達され、結果的に制震デバイス６に地震水平力が与えられる。制震デバイス６ではガセットプレート６２を通じて制震素子６１に力が伝達される。制震素子６１は、変形し易い形状であって、変形し易い材質であることから、地震水平力に応じて極めて容易に変形する。この変形は、制震素子６の部材軸方向（図１（ａ）では上下方向）に卓越するもので、これとは直角方向（図１（ａ）では左右方向）にもやや変形する。なお、地震水平力は交番荷重であり、作用方向が正負で繰り返されるため、制震素子６の変形も往復を繰り返すことになる。つまり、図１（ａ）で説明すれば、制震素子６は上下に大きく繰り返し摺動変形し、また左右にも繰り返し変形する。このように、制震素子６１が変形することで、地震水平力を吸収し、ひいては枠面全体（力系全体）の変形を抑制することができるのである。
【００４５】
前記したような機構から、制震素子６１はより変形し易い形状であることが望ましい。特に、制震素子６１の変形に貢献する部位が上辺面６１ｂや斜辺面６１ｃであり、この上辺面６１ｂや斜辺面６１ｃの形状を工夫することでさらに容易に変形する制震素子６１を提供することができる。以下、種々の制震素子６１について説明する。
【００４６】
図５は、上辺面６１ｂが下辺面６１ａよりも幅が短い制震素子６１を示す平面図であり、、図４（ａ）に示す矢視Ａ−Ａの平面図である。このように、上辺面６１ｂを構成する板幅が、下辺面６１ａを構成する板幅よりも短い寸法とすれば（あるいはこれに加えて、斜辺面６１ｃを構成する板幅が、下辺面６１ａを構成する板幅よりも短い寸法としても有効である）、制震デバイス６が主柱３に堅固に固定されるとともに、制震素子６１はさらに容易に変形して好適である。もちろん、下辺面６１ａ、上辺面６１ｂ、斜辺面６１ｃを統一した同一の板幅とすることもできることはいうまでもない。
【００４７】
図６（ａ）は、斜辺面６１ｃのうち部材軸方向（図では上下方向）における中央部に１箇所の抜き孔Ｈを設けた制震素子６１を示す正面図であり、図６（ｂ）は、斜辺面６１ｃのうち部材軸方向における中央部に２箇所の抜き孔Ｈを設けた制震素子６１を示す正面図であり、図４（ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂの正面図である。これらの図に示すように、斜辺面６１ｃのうち最も曲げモーメントが発生する（もっとも変形する）位置に抜き孔Ｈを設けることで、当該箇所が他に比べて構造上の弱点となるため、さらに容易に変形する制震素子６１を提供できる。なお、 図６（ａ）では抜き孔Ｈの形状を円形とし、 図６（ｂ）では抜き孔Ｈの形状を長円形としているが、円形や長円形に限らず任意の形状とすることが可能で、抜き孔Ｈの数も適宜設計して決定することができる。
【００４８】
抜き孔Ｈを設けることに代えて、図４（ｂ）に示すように、斜辺面６１ｃのうち部材軸方向における中央部に、両縁部（両サイド）に切欠き部Ｓを設けて曲げモーメントを誘発することもできる。この場合、切欠き部Ｓの切欠き形状は、適宜設計して決定することができるが、曲線状として滑らかに形成することが望ましい。このように、抜き孔Ｈや切欠き部Ｓといった欠損部を斜辺面６１ｃに設けることで容易に変形し得る制震素子６１を形成することも有効である。
【００４９】
図７は、斜辺面６１ｃのうち部材軸方向略中央付近に、部材軸方向の法線方向が変化する屈曲部Ｐが設けられた制震素子６１を示す側面図である。この図に示すように、斜辺面６１ｃのうち部材軸方向における中央部に、部材軸方向の法線方向が変化する屈曲部Ｐを設けると、ここに集中的に曲げモーメントが発生する。このように曲げモーメントを誘発すれば、この位置で大きく変形を生じ、さらに容易に変形する制震素子６１を提供できて好適である。なお、この図では、斜辺面６１ｃが内側に折れるようにして屈曲部Ｐを設けているが、これとは逆に、斜辺面６１ｃが外側に折れるようにして屈曲部Ｐを設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本願発明の制震壁面軸組構造は、リフォーム用として用いるほか、もちろん新築の木造住宅に用いることもできる。また、木造戸建て住宅に限らず、事務所や校舎、あるいは倉庫など多様な建築物で採用することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 桁梁
２ 基礎梁
３ 主柱
４ 斜材
５ａ 上斜材取付け具
５ｂ 下斜材取付け具
６ 制震デバイス
６１ 制震素子
６１ａ （制震素子を構成する）下辺面
６１ｂ （制震素子を構成する）上辺面
６１ｃ （制震素子を構成する）斜辺面
６２ ガセットプレート
６２ａ （ガセットプレートの）ボルト孔
７ ベースプレート
８ 伸縮水平材
９ 天井板
１０ 床板
ａ （従来例の）桁梁
ｂ （従来例の）土台
ｃ （従来例の）主柱
ｄ （従来例の）斜材
ｅ （従来例の）制震デバイス
Ｈ （斜辺面の）抜き孔
Ｓ （斜辺面の）切欠き部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の一部を構成する壁面軸組構造において、
桁梁と、該桁梁の下方でこれと略平行に配置される基礎梁と、該桁梁と該基礎梁の間に略平行配置される２本の主柱と、該２本の主柱の間に架け渡される斜材と、を備え、
前記主柱の両端は、それぞれ前記桁梁と前記基礎梁に接合され、
それぞれの前記主柱には、上方及び下方に斜材取付け具が固定されるとともに、中央付近に制震デバイスが固定され、
前記斜材は、棒部材からなり、それぞれ該棒部材の一端は前記斜材取付け具に螺設され、他端は前記制震デバイスの一部を構成するガセットプレートに螺設され、
前記斜材取付け具は、前記桁梁又は前記基礎梁から所定の離隔が設けられた位置に固定され、
前記制震デバイスは、前記主柱に設置した際に主柱面から突出する制震素子と、前記斜材を螺設する前記ガセットプレートと、からなり、
ぞれぞれの前記主柱の中央付近には、他方の主柱と対向する面にベースプレートが設置されるとともに、該ベースプレート上に前記制震デバイスが固定され、
前記桁梁及び前記基礎梁及び前記主柱で構成される枠面に水平力が作用すると、前記斜材によって力が加えられた前記制震デバイスのうち前記制震素子が摺動変形することでこの力を吸収することによって、枠面全体の変形を抑制し得ることを特徴とする制震壁面軸組構造。
【請求項２】
前記制震素子は、一連の帯状板によって形成されるものであって、該帯状板の部材軸方向両端部にはそれぞれ下辺面が設けられ、部材軸方向中央部には上辺面が設けられ、上辺面とそれぞれの下辺面との間には曲線部を介して斜辺面が設けられ、下辺面を水平に配置すると斜辺面は下辺面から斜方向に立ち上がって上辺面に連続し、上辺面と下辺面は略平行配置となる、側面視でΩ形状を呈し、
前記上辺面には、部材軸方向に沿って且つ上辺面と略垂直に立ち上がるように前記ガセットプレートが取付けられていることを特徴とする請求項１記載の制震壁面軸組構造。
【請求項３】
前記制震素子の前記上辺面を構成する板幅が、前記下辺面を構成する板幅よりも、短い寸法であることを特徴とする請求項２記載の制震壁面軸組構造。
【請求項４】
前記制震素子の前記斜辺面のうち部材軸方向略中央付近に、抜き孔又は斜辺面両縁部に切欠きによる欠損部が設けられたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の制震壁面軸組構造。
【請求項５】
前記制震素子の前記斜辺面のうち部材軸方向略中央付近に、部材軸方向の法線方向が変化する屈曲部が設けられたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の制震壁面軸組構造。
【請求項６】
前記主柱の上方に固定される前記斜材取付け具は、天井面の位置よりも下方に配置され、
前記主柱の下方に固定される前記斜材取付け具は、床面の位置よりも上方に配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の制震壁面軸組構造。
【請求項１】
建築物の一部を構成する壁面軸組構造において、
桁梁と、該桁梁の下方でこれと略平行に配置される基礎梁と、該桁梁と該基礎梁の間に略平行配置される２本の主柱と、該２本の主柱の間に架け渡される斜材と、を備え、
前記主柱の両端は、それぞれ前記桁梁と前記基礎梁に接合され、
それぞれの前記主柱には、上方及び下方に斜材取付け具が固定されるとともに、中央付近に制震デバイスが固定され、
前記斜材は、棒部材からなり、それぞれ該棒部材の一端は前記斜材取付け具に螺設され、他端は前記制震デバイスの一部を構成するガセットプレートに螺設され、
前記斜材取付け具は、前記桁梁又は前記基礎梁から所定の離隔が設けられた位置に固定され、
前記制震デバイスは、前記主柱に設置した際に主柱面から突出する制震素子と、前記斜材を螺設する前記ガセットプレートと、からなり、
ぞれぞれの前記主柱の中央付近には、他方の主柱と対向する面にベースプレートが設置されるとともに、該ベースプレート上に前記制震デバイスが固定され、
前記桁梁及び前記基礎梁及び前記主柱で構成される枠面に水平力が作用すると、前記斜材によって力が加えられた前記制震デバイスのうち前記制震素子が摺動変形することでこの力を吸収することによって、枠面全体の変形を抑制し得ることを特徴とする制震壁面軸組構造。
【請求項２】
前記制震素子は、一連の帯状板によって形成されるものであって、該帯状板の部材軸方向両端部にはそれぞれ下辺面が設けられ、部材軸方向中央部には上辺面が設けられ、上辺面とそれぞれの下辺面との間には曲線部を介して斜辺面が設けられ、下辺面を水平に配置すると斜辺面は下辺面から斜方向に立ち上がって上辺面に連続し、上辺面と下辺面は略平行配置となる、側面視でΩ形状を呈し、
前記上辺面には、部材軸方向に沿って且つ上辺面と略垂直に立ち上がるように前記ガセットプレートが取付けられていることを特徴とする請求項１記載の制震壁面軸組構造。
【請求項３】
前記制震素子の前記上辺面を構成する板幅が、前記下辺面を構成する板幅よりも、短い寸法であることを特徴とする請求項２記載の制震壁面軸組構造。
【請求項４】
前記制震素子の前記斜辺面のうち部材軸方向略中央付近に、抜き孔又は斜辺面両縁部に切欠きによる欠損部が設けられたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の制震壁面軸組構造。
【請求項５】
前記制震素子の前記斜辺面のうち部材軸方向略中央付近に、部材軸方向の法線方向が変化する屈曲部が設けられたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の制震壁面軸組構造。
【請求項６】
前記主柱の上方に固定される前記斜材取付け具は、天井面の位置よりも下方に配置され、
前記主柱の下方に固定される前記斜材取付け具は、床面の位置よりも上方に配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の制震壁面軸組構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１９２３３（Ｐ２０１３−１９２３３Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５３９９（Ｐ２０１１−１５５３９９）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（５９２００７５０８）株式会社サトウ (10)
【出願人】（３９２０３２００７）株式会社ドムス設計事務所 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（５９２００７５０８）株式会社サトウ (10)
【出願人】（３９２０３２００７）株式会社ドムス設計事務所 (10)
【Ｆターム（参考）】
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