木造建物の壁補強フレーム及び壁補強方法
【課題】従来の在来構法による木造建物の壁補強に較べて高い補強強度が得られる木造建物の壁補強フレーム及び壁補強方法を提供する。
【解決手段】縦角柱材1,1,1A,・・・と横角柱材2,2,2A,・・・が格子状に複数接合され、接合部が駄柄材3,3A,・・・と該駄柄材の外径より大きい穴径にして穿設された穴との間隙に接着剤4を充填固着させて組立てられた木造建物の壁補強フレームであって、木造建物の土台と、土台の上に立設された柱と、柱の上端に横架された軒桁や胴差し等の梁材とで囲まれた枠内に、前記縦角柱材1,1の外面1a,1aと横角柱材2,2の外面2a,2aを嵌め込んで固定し、補強する壁補強方法である。
【解決手段】縦角柱材1,1,1A,・・・と横角柱材2,2,2A,・・・が格子状に複数接合され、接合部が駄柄材3,3A,・・・と該駄柄材の外径より大きい穴径にして穿設された穴との間隙に接着剤4を充填固着させて組立てられた木造建物の壁補強フレームであって、木造建物の土台と、土台の上に立設された柱と、柱の上端に横架された軒桁や胴差し等の梁材とで囲まれた枠内に、前記縦角柱材1,1の外面1a,1aと横角柱材2,2の外面2a,2aを嵌め込んで固定し、補強する壁補強方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、従来の在来構法による木造建物の壁の補強に較べ、極めて高い補強強度を得ることのできる木造建物の壁補強フレーム及び壁補強方法に関する。
【背景技術】
【0002】
木造建物の在来構法においては、コンクリート基礎上に取付け固定された木製の土台に柱を立て、その上に軒桁や胴差し等の梁材を横架して囲まれた枠内に筋交いを斜め対角状に取付けると共に、筋交いの端部と土台や柱及び梁材との接合部には金属製プレートを打ち付けて壁を補強するやり方が一般的である。この補強するやり方は、現場において大工の手作業で行うと共に、建築物の全体に亘って行うためには多大の時間と労力を要するほか、金属製プレートの付け忘れや手抜きが行われやすく、地震や台風による木造建物の強度不足が指摘される。
【0003】
現場での大工の手作業によらず工場等で一体化を可能とするものとしては、木造建物における木造軸組用壁フレーム(特許文献1参照)や、構造用パネル(特許文献2参照)が開示されている。
又、一対の木製部材の各々に、所定方向に延びた溝を形成し、該溝に前記木製部材の双方に亘って延びるように棒状部材を埋設すると共に、接着剤を前記溝に充填して接合するようにした木製部材の接合方法(特許文献3参照)が開示されている。
【0004】
【特許文献1】特開平10−331318号公報
【特許文献2】特開平7−189366号公報
【特許文献3】特許第3370937号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1に記載される木造建物における木造軸組用壁フレームは、二本の柱の間に間柱と横桟を縦横に交差させ、二本の筋交いを対角状に斜めに交差させて組み付け、片面上下に位置決めボードと、両面に複数の横板を貼設して柱と共に一体化したものであり、新築の場合は良いが、既存の建物のように立設された柱と柱の間に装着して壁の補強を図るには適用し難い問題点があり、補強は従来の筋交い方式である。特許文献2に記載される構造用パネルは、複数の縦芯材と横芯材で組まれた枠体の少なくとも片面に面材を設けたパネル本体どうしを互いに接合して建物の構造体を構成する構造用パネルであって、前記パネル本体どうしの接合端面に、だぼを介して相互に位置決めするためのだぼ穴を間隔をおいて複数設けたものであり、建物の壁補強用として構成されるものではない。又、特許文献3に記載される木製部材の接合方法は、接合すべき一対の木製部材の各接端部を凹凸加工(ほぞ加工)して接合したり、或いは接合すべき一対の木製部材の双方に亘って添接された接合金物と各木製部材とを貫通ボルト等でねじ締結することによって接合したりすることによる接合強度的な不都合や加工上の不都合を解決しようとするものであり、建物の壁補強を目的としたフレームを構成するものではない。
【0006】
本発明は、建物の柱と土台及び軒桁や胴差し等の梁材とで囲まれる枠内に嵌め込んで固定することにより従来の在来構法による木造建物の壁補強に較べ、極めて高い補強強度が得られ、且つ既存建物の壁の補強(リフォーム)にも適用し得る建物の壁補強フレーム及び壁の補強方法を提供することを目的とするもので、該目的を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明は以下に記載するような手段を講じてなる建物の壁補強フレーム及び壁補強方法とした。すなわち、
(1)建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌合させて補強するように角柱材で組立てたフレームであって、縦横角柱材が格子状に複数接合されて組立てられてなることを特徴とする木造建物の壁補強フレーム。
(2)縦横角柱材を格子状に複数接合して組立てられた接合部が、駄柄材と該駄柄材の外径より大きい穴径にして穿設された穴との間隙に接着剤を充填して固着されてなることを特徴とする前項(1)記載の木造建物の壁補強フレーム。
(3)左右両端の縦角柱材と上下両端の横角柱材との接合部が、それぞれ二本の駄柄材により接合されてなることを特徴とする前項(1)又は(2)記載の木造建物の壁補強フレーム。
(4)縦横角柱材を格子状に複数接合する接合面が、ほぞ加工された継ぎ合わせ接合面であることを特徴とする前項(1)〜(3)のいずれか1項記載の木造建物の壁補強フレーム。
(5)縦横角柱材が、集成材を使用したものであることを特徴とする前項(1)〜(4)のいずれか1項記載の壁補強フレーム。
(6)駄柄材が、硬質の木製棒材であることを特徴とする前項(1)〜(5)のいずれか1項記載の壁補強フレーム。
【0008】
(7)縦横角柱材を格子状に複数接合して組立てたフレームを、建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌め込んで固定し、補強することを特徴とする木造建物の壁補強方法。
(8)縦横角柱材を格子状に複数接合した接合部に穴を穿設して駄柄を通し、穴と駄柄材の間隙に接着剤を充填して固着したフレームで補強することを特徴とする前項(7)記載の木造建物の壁補強方法。
【発明の効果】
【0009】
上記手段にて記載するように本発明によれば、以下に記載するような効果を奏する。
1.縦横角柱材を格子状に複数接合して組立てたフレームを、建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌め込んで固定し、補強することにより前記フレームの左右上下の外面が前記枠内に当接して突っ張った状態で保持されるから、従来の木造在来構法による筋交い補強に較べ、高強度の壁補強効果が得られると共に、角柱材を縦横に格子状に複数接合した接合部は、穿設した穴に駄柄材を通して、駄柄材と穴との間隙に接着剤を充填して固めた接合であるから、金属製プレート等の接続金具が不要であると共に、地震や台風等により繰り返し揺れを受けても接合部が緩むことなくしっかりと保持でき、耐久性の向上が図られる。
2.前記フレームは工場等で一体組立てが可能であり、建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌め込んでボルト等で固定するだけであるから、現場での大工による手作業が省け、労力の軽減と工期の短縮及び品質の向上が図られると共に、既存建物の壁のリフォームにも適用できる。
3.縦横角柱材を格子状に複数接合して形成されたものであるから、壁の外装ボードが取付けられていない露出した状態でも美的な表現ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に記載する実施例にて図面を参照して詳細に説明する。
【実施例1】
【0011】
図1は、本発明の実施例を示す縦断面図である。図示するように本発明は、木質製の縦角柱材1,1,1A,・・・と、横角柱材2,2,2A,・・・が格子状に複数接合されて組立てられており、縦角柱材1,1の外面1a,1aと、横角柱材2,2の外面2a,2aが、建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した軒桁や胴差し等の梁材とで囲まれた枠内にしっくり嵌め込められるようにしてある。左右両端の縦角柱材1,1と上下両端の横角柱材2,2とで囲まれた内側に縦横に接合される縦角柱材1A,・・・と横角柱材2A,・・・は、本実施例図では縦角柱材1Aが二本,横角柱材2Aが上下に五段計15本にして格子状に接合されているが、これに限定されるものではなく、組立てられるフレームの幅や高さに応じて適宜増減させるものとする。
【0012】
前記縦角柱材1,1,1A,・・・と、横角柱材2,2,2A,・・・が格子状に複数接合されて組立てられた接合部は、駄柄材3,・・・,3A,・・・と該駄柄材の外径より大きい穴径にして穿設された穴との間隙に接着剤4,・・・が充填されて固着された接合形態であり、上下端の横角柱材2,2には、木造建物の土台や軒桁、胴差し等の梁材にボルトで固定するための穴5,5,・・・が穿設されている。
【0013】
又、左右両端の縦角柱材1,1と上下両端の横角柱材2,2との接合部は、図2の(a)に示すようにそれぞれ二本の駄柄材3,3と、(b)に示すようにそれぞれ一本の駄柄材3,3により、該駄柄が挿通された穴との間隙に接着剤4,4を充填して接合された形態である。接合強度上は図2の(a)に示す接合形態が好ましく、図2の(a),(b),(c)に示すように縦角柱材1,1,1A,・・・、横角柱材2,2,2A,・・・の内側の稜角は面取り1b,・・・、2b,・・・を施すのが望ましい。
【0014】
前記縦角柱材1,1,1A,・・・、横角柱材2,2,2A,・・・は、集成材を使用するのが工場等で均一なものを量産化し、安価に製作するのに好ましいが、これに限定されるものではない。図3は、縦角柱材1,1A,・・・、横角柱材2,2A,・・・が集成材により組立てられたフレームの要部断面図である。集成材は、松等の平板木材を繊維方向を互いに平行にして接着剤で集成接着して製作されたもので、図3にて示すように縦角柱材1,1A,・・・は、繊維方向が縦方向に延出し、横角柱材2,2A,・・・は、繊維方向が横方向に延出した状態にして接合することにより外力に対する剛性を得る。
【0015】
駄柄(ダボ)材3,3Aは、硬質の木製棒材で、一般的には樫の木製丸棒材が使用されるが、これに限定されるものではなく、更に強度が必要とされる場合はフレームの重量は重くなるが、鉄筋棒材も使用される。駄柄材3,3Aと、該駄柄材を挿通するために縦角柱材1,1A,・・・と横角柱材2,2A,・・・に穿設された穴との間隙Sは、おおむね2.5〜3mm(駄柄材がφ20mm,角柱材が120mm×120mmの場合)が適当であり、該間隙にエポキシ樹脂接着剤を注入器によりエア圧をかけて注入し、充填する。
【0016】
前記図3に示す縦角柱材1,1A,・・・と横角柱材2,2A,・・・の接合面は、フラットな接合面であるが、図4に示すように接合面がホゾ加工されて継ぎ合わせれば仮組み調整した状態での駄柄材による接合はやり易くなるが、ホゾ加工の追加工を要する欠点がある。
【0017】
図5は、以上のようにしてなる壁補強フレームの取付例を示す要部斜視図である。木造建物の土台6は、コンクリート基礎7上に取付け固定され、土台6に柱8,8が立設されて、該柱の上端に軒桁や胴差し等の梁材9が横架されており、前記土台6と、柱8,8と、梁材9とにより囲まれた枠内に壁補強フレームがしっくりと嵌め込まれて、土台6と梁材9より貫通されたボルト10,10A,・・・で固定された状態となっており、縦角柱材1,1の外面1a,1aが柱8,8の内側に当接し、横角柱材2,2の外面2a,2aが土台6の上面と梁材9の下面に当接した状態となっている。
【試験例1】
【0018】
次に、本発明の試験例につき、図6に基いて説明する。
図6に図示された本発明に係る壁補強フレームは、幅Wが880mm,高さHが2580mmで、縦角柱材1,1A,横角柱材2,2Aは一辺が120mm正四角形であり、左右の縦角柱材1,1の間に縦角柱材1Aが一本、上下の横角柱材2,2の間に横角柱材2Aが上下5段にして計10本で縦横に格子状に接合して組立てられたものである。
【0019】
試験装置は、無載荷式面内せん断試験装置により、図6にて図示するように無載荷式面内せん断試験装置11の架台ベース11Aに幅が120mm、高さが200mmの土台となる四角形の梁材12を取付け固定し、その上に正四角形の柱13,13を取付けて、該柱の上端に梁材14を横架して金属プレート15を上面に当てて固定し、無載荷式面内せん断試験装置11の架台片側柱11Bに後端部が軸支された油圧ジャッキ16により前記梁材14に負荷Pをかけて試験した結果は、図7〜図10に示すとおりであった。
【0020】
なお、試験した前記壁補強フレーム(試験品)は、L−M20−1,L−M20−2,G−M20−1,G−M20−2で、LはLVL(140E特級60V−51H:ベイマツ)材の略記号、Gは松の集成材の略記号、M20は樫の木製丸棒で直径が20mmの駄柄(ダボ)材,末尾の1,2は、前記左右の縦角柱材1,1と上下の横角柱材2,2の接合がそれぞれ1本の駄柄材の場合(図2の(b)図示)と2本の駄柄材の場合(図2の(a)図示)である。試験結果はL−M20−1が図7、L−M20−2が図8、G−M20−1が図9、G−M20−2が図10である。
【0021】
上記図7〜図10により得られる最大荷重Pmax(KN)は表1に示すとおりで、破壊に至る最大荷重(KN)であり、図7〜図10に基いて算出される完全弾塑性モデルによる降伏耐力(KN)等の評価項目の数値は表2に示すとおりである。
【0022】
【表1】
【表2】
【試験例2】
【0023】
次に、縦角柱材1,1A、横角柱材2,2Aの一辺が120mmの正四角形で、スギ集成材(SG)、カラマツ集成材(KG)の場合の壁補強フレームを前記試験例1と同様にして試験した結果は、図11〜図14に示すとおりであった。なお、壁補強フレーム(試験品)の試験結果は、SG120−20−1が図11で駄柄材の直径が20mm、SG120−30−1が図12で駄柄材の直径が30mm、KG120−20−1が図13,KG120−20−2が図14で、共に駄柄材の直径は20mmである。末尾の1,2は、前記試験例1と同様左右の縦角柱材1,1と上下の横角柱材2,2接合部の駄柄材本数である。
【0024】
上記図11〜図14により得られる最大荷重Pmax(KN)は表3に示すとおりで、図11〜図14に基いて算出される完全弾塑性モデルによる降伏耐力(KN)等の評価項目の数値は表4に示すとおりである。
【0025】
【表3】
【表4】
【試験例3】
【0026】
更に、縦角柱材1,1A、横角柱材2,2Aの一辺がそれぞれ60mm,90mmの正四角形でスギ集成材(SG)の場合の壁補強フレームを前記試験例1と同様にして試験した結果は、図15〜図18に示すとおりであった。なお、壁補強フレーム(試験品)の試験結果は、SG60−20−1が図15で、一辺が60mmの角柱材で直径が20mmの駄柄材の場合、SG60−30−1が図16で、一辺が60mmの角柱材で直径が20mmの駄柄材の場合、SG90−20−1が図17で、一辺が90mmの角柱材で直径が20mmの駄柄材の場合、SG90−30−1が図18で、一辺が90mmの角柱材で直径が30mmの駄柄材の場合であり、左右の縦角柱材1,1と上下の横角柱材2,2接合部の駄柄材は一本である。
【0027】
上記図15〜図18により得られる最大荷重Pmax(KN)は表5に示すとおりで、図15〜図18に基いて算出される完全弾塑性モデルによる降伏耐力(KN)等の評価項目の数値は表6に示すとおりである。
【0028】
【表5】
【表6】
【0029】
上記試験の評価は、建築基準法施工規則第八条の三の規定に係わる評価方法に基いて算出されたもので、降伏耐力Pyの値と、終局耐力PUをDs=1/√(2μ−1)で除し、0.2を乗じた値、最大耐力(荷重)Pmaxの2/3の値、特定変形時の耐力(無載荷式の場合は見掛けのせん断変形角1/120rad時の耐力)の値を算出することになっており、これらの値の最小値を求めると共に、これらの値から短期許容せん断耐力を求め、壁倍率を算出したものである。
【0030】
従来の施行令第46条によれば、厚さ3cm以上で幅9cm以上の木材の筋交いを入れた軸組みの場合の壁倍率が1.5、厚さ4.5cm以上で幅9cm以上の木材の筋交いを入れた軸組みの場合の壁倍率が2.0となっており、現在の壁倍率評価とは多少異なる点もあるが、上記試験結果からして本発明によればかなりの耐力(補強)効果があることがわかり、更に縦角柱材1Aと横角柱材2Aを多くして格子数を増やしたり、駄柄材を鉄筋にしたりすれば更なる壁倍率の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明に係る壁補強フレームの実施例を示す縦断面図である。
【図2】図1のA−A,B−B断面図である。
【図3】接合部の要部断面図である。
【図4】接合部の他の実施形態を示す要部断面図である。
【図5】木造建物への取付例を示す斜視図である。
【図6】無載荷式面内せん断試験装置での試験例を示す図面である。
【図7】試験品(L−M20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図8】試験品(L−M20−2)の試験結果を示すグラフ図である。
【図9】試験品(G−M20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図10】試験品(G−M20−2)の試験結果を示すグラフ図である。
【図11】試験品(SG120−20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図12】試験品(SG120−30−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図13】試験品(KG120−20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図14】試験品(KG120−20−2)の試験結果を示すグラフ図である。
【図15】試験品(SG60−20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図16】試験品(SG60−30−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図17】試験品(SG90−20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図18】試験品(SG90−30−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【0032】
1,1A 縦角柱材
1a,2a 外面
1b,2b 面取り
2,2A 横角柱材
3,3A 駄柄材
4 接着剤
5 穴
6 土台
7 コンクリート基礎
8,13 柱
9,12,14 梁材
10,10A ボルト
11 無載荷式面内せん断試験装置
11A 架台ベース
11B 架台片側柱
15 金属プレート
16 油圧ジャッキ
S 間隙
Pmax 最大荷重
Py 降伏耐力
【技術分野】
【0001】
本発明は、従来の在来構法による木造建物の壁の補強に較べ、極めて高い補強強度を得ることのできる木造建物の壁補強フレーム及び壁補強方法に関する。
【背景技術】
【0002】
木造建物の在来構法においては、コンクリート基礎上に取付け固定された木製の土台に柱を立て、その上に軒桁や胴差し等の梁材を横架して囲まれた枠内に筋交いを斜め対角状に取付けると共に、筋交いの端部と土台や柱及び梁材との接合部には金属製プレートを打ち付けて壁を補強するやり方が一般的である。この補強するやり方は、現場において大工の手作業で行うと共に、建築物の全体に亘って行うためには多大の時間と労力を要するほか、金属製プレートの付け忘れや手抜きが行われやすく、地震や台風による木造建物の強度不足が指摘される。
【0003】
現場での大工の手作業によらず工場等で一体化を可能とするものとしては、木造建物における木造軸組用壁フレーム(特許文献1参照)や、構造用パネル(特許文献2参照)が開示されている。
又、一対の木製部材の各々に、所定方向に延びた溝を形成し、該溝に前記木製部材の双方に亘って延びるように棒状部材を埋設すると共に、接着剤を前記溝に充填して接合するようにした木製部材の接合方法(特許文献3参照)が開示されている。
【0004】
【特許文献1】特開平10−331318号公報
【特許文献2】特開平7−189366号公報
【特許文献3】特許第3370937号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1に記載される木造建物における木造軸組用壁フレームは、二本の柱の間に間柱と横桟を縦横に交差させ、二本の筋交いを対角状に斜めに交差させて組み付け、片面上下に位置決めボードと、両面に複数の横板を貼設して柱と共に一体化したものであり、新築の場合は良いが、既存の建物のように立設された柱と柱の間に装着して壁の補強を図るには適用し難い問題点があり、補強は従来の筋交い方式である。特許文献2に記載される構造用パネルは、複数の縦芯材と横芯材で組まれた枠体の少なくとも片面に面材を設けたパネル本体どうしを互いに接合して建物の構造体を構成する構造用パネルであって、前記パネル本体どうしの接合端面に、だぼを介して相互に位置決めするためのだぼ穴を間隔をおいて複数設けたものであり、建物の壁補強用として構成されるものではない。又、特許文献3に記載される木製部材の接合方法は、接合すべき一対の木製部材の各接端部を凹凸加工(ほぞ加工)して接合したり、或いは接合すべき一対の木製部材の双方に亘って添接された接合金物と各木製部材とを貫通ボルト等でねじ締結することによって接合したりすることによる接合強度的な不都合や加工上の不都合を解決しようとするものであり、建物の壁補強を目的としたフレームを構成するものではない。
【0006】
本発明は、建物の柱と土台及び軒桁や胴差し等の梁材とで囲まれる枠内に嵌め込んで固定することにより従来の在来構法による木造建物の壁補強に較べ、極めて高い補強強度が得られ、且つ既存建物の壁の補強(リフォーム)にも適用し得る建物の壁補強フレーム及び壁の補強方法を提供することを目的とするもので、該目的を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明は以下に記載するような手段を講じてなる建物の壁補強フレーム及び壁補強方法とした。すなわち、
(1)建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌合させて補強するように角柱材で組立てたフレームであって、縦横角柱材が格子状に複数接合されて組立てられてなることを特徴とする木造建物の壁補強フレーム。
(2)縦横角柱材を格子状に複数接合して組立てられた接合部が、駄柄材と該駄柄材の外径より大きい穴径にして穿設された穴との間隙に接着剤を充填して固着されてなることを特徴とする前項(1)記載の木造建物の壁補強フレーム。
(3)左右両端の縦角柱材と上下両端の横角柱材との接合部が、それぞれ二本の駄柄材により接合されてなることを特徴とする前項(1)又は(2)記載の木造建物の壁補強フレーム。
(4)縦横角柱材を格子状に複数接合する接合面が、ほぞ加工された継ぎ合わせ接合面であることを特徴とする前項(1)〜(3)のいずれか1項記載の木造建物の壁補強フレーム。
(5)縦横角柱材が、集成材を使用したものであることを特徴とする前項(1)〜(4)のいずれか1項記載の壁補強フレーム。
(6)駄柄材が、硬質の木製棒材であることを特徴とする前項(1)〜(5)のいずれか1項記載の壁補強フレーム。
【0008】
(7)縦横角柱材を格子状に複数接合して組立てたフレームを、建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌め込んで固定し、補強することを特徴とする木造建物の壁補強方法。
(8)縦横角柱材を格子状に複数接合した接合部に穴を穿設して駄柄を通し、穴と駄柄材の間隙に接着剤を充填して固着したフレームで補強することを特徴とする前項(7)記載の木造建物の壁補強方法。
【発明の効果】
【0009】
上記手段にて記載するように本発明によれば、以下に記載するような効果を奏する。
1.縦横角柱材を格子状に複数接合して組立てたフレームを、建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌め込んで固定し、補強することにより前記フレームの左右上下の外面が前記枠内に当接して突っ張った状態で保持されるから、従来の木造在来構法による筋交い補強に較べ、高強度の壁補強効果が得られると共に、角柱材を縦横に格子状に複数接合した接合部は、穿設した穴に駄柄材を通して、駄柄材と穴との間隙に接着剤を充填して固めた接合であるから、金属製プレート等の接続金具が不要であると共に、地震や台風等により繰り返し揺れを受けても接合部が緩むことなくしっかりと保持でき、耐久性の向上が図られる。
2.前記フレームは工場等で一体組立てが可能であり、建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌め込んでボルト等で固定するだけであるから、現場での大工による手作業が省け、労力の軽減と工期の短縮及び品質の向上が図られると共に、既存建物の壁のリフォームにも適用できる。
3.縦横角柱材を格子状に複数接合して形成されたものであるから、壁の外装ボードが取付けられていない露出した状態でも美的な表現ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に記載する実施例にて図面を参照して詳細に説明する。
【実施例1】
【0011】
図1は、本発明の実施例を示す縦断面図である。図示するように本発明は、木質製の縦角柱材1,1,1A,・・・と、横角柱材2,2,2A,・・・が格子状に複数接合されて組立てられており、縦角柱材1,1の外面1a,1aと、横角柱材2,2の外面2a,2aが、建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した軒桁や胴差し等の梁材とで囲まれた枠内にしっくり嵌め込められるようにしてある。左右両端の縦角柱材1,1と上下両端の横角柱材2,2とで囲まれた内側に縦横に接合される縦角柱材1A,・・・と横角柱材2A,・・・は、本実施例図では縦角柱材1Aが二本,横角柱材2Aが上下に五段計15本にして格子状に接合されているが、これに限定されるものではなく、組立てられるフレームの幅や高さに応じて適宜増減させるものとする。
【0012】
前記縦角柱材1,1,1A,・・・と、横角柱材2,2,2A,・・・が格子状に複数接合されて組立てられた接合部は、駄柄材3,・・・,3A,・・・と該駄柄材の外径より大きい穴径にして穿設された穴との間隙に接着剤4,・・・が充填されて固着された接合形態であり、上下端の横角柱材2,2には、木造建物の土台や軒桁、胴差し等の梁材にボルトで固定するための穴5,5,・・・が穿設されている。
【0013】
又、左右両端の縦角柱材1,1と上下両端の横角柱材2,2との接合部は、図2の(a)に示すようにそれぞれ二本の駄柄材3,3と、(b)に示すようにそれぞれ一本の駄柄材3,3により、該駄柄が挿通された穴との間隙に接着剤4,4を充填して接合された形態である。接合強度上は図2の(a)に示す接合形態が好ましく、図2の(a),(b),(c)に示すように縦角柱材1,1,1A,・・・、横角柱材2,2,2A,・・・の内側の稜角は面取り1b,・・・、2b,・・・を施すのが望ましい。
【0014】
前記縦角柱材1,1,1A,・・・、横角柱材2,2,2A,・・・は、集成材を使用するのが工場等で均一なものを量産化し、安価に製作するのに好ましいが、これに限定されるものではない。図3は、縦角柱材1,1A,・・・、横角柱材2,2A,・・・が集成材により組立てられたフレームの要部断面図である。集成材は、松等の平板木材を繊維方向を互いに平行にして接着剤で集成接着して製作されたもので、図3にて示すように縦角柱材1,1A,・・・は、繊維方向が縦方向に延出し、横角柱材2,2A,・・・は、繊維方向が横方向に延出した状態にして接合することにより外力に対する剛性を得る。
【0015】
駄柄(ダボ)材3,3Aは、硬質の木製棒材で、一般的には樫の木製丸棒材が使用されるが、これに限定されるものではなく、更に強度が必要とされる場合はフレームの重量は重くなるが、鉄筋棒材も使用される。駄柄材3,3Aと、該駄柄材を挿通するために縦角柱材1,1A,・・・と横角柱材2,2A,・・・に穿設された穴との間隙Sは、おおむね2.5〜3mm(駄柄材がφ20mm,角柱材が120mm×120mmの場合)が適当であり、該間隙にエポキシ樹脂接着剤を注入器によりエア圧をかけて注入し、充填する。
【0016】
前記図3に示す縦角柱材1,1A,・・・と横角柱材2,2A,・・・の接合面は、フラットな接合面であるが、図4に示すように接合面がホゾ加工されて継ぎ合わせれば仮組み調整した状態での駄柄材による接合はやり易くなるが、ホゾ加工の追加工を要する欠点がある。
【0017】
図5は、以上のようにしてなる壁補強フレームの取付例を示す要部斜視図である。木造建物の土台6は、コンクリート基礎7上に取付け固定され、土台6に柱8,8が立設されて、該柱の上端に軒桁や胴差し等の梁材9が横架されており、前記土台6と、柱8,8と、梁材9とにより囲まれた枠内に壁補強フレームがしっくりと嵌め込まれて、土台6と梁材9より貫通されたボルト10,10A,・・・で固定された状態となっており、縦角柱材1,1の外面1a,1aが柱8,8の内側に当接し、横角柱材2,2の外面2a,2aが土台6の上面と梁材9の下面に当接した状態となっている。
【試験例1】
【0018】
次に、本発明の試験例につき、図6に基いて説明する。
図6に図示された本発明に係る壁補強フレームは、幅Wが880mm,高さHが2580mmで、縦角柱材1,1A,横角柱材2,2Aは一辺が120mm正四角形であり、左右の縦角柱材1,1の間に縦角柱材1Aが一本、上下の横角柱材2,2の間に横角柱材2Aが上下5段にして計10本で縦横に格子状に接合して組立てられたものである。
【0019】
試験装置は、無載荷式面内せん断試験装置により、図6にて図示するように無載荷式面内せん断試験装置11の架台ベース11Aに幅が120mm、高さが200mmの土台となる四角形の梁材12を取付け固定し、その上に正四角形の柱13,13を取付けて、該柱の上端に梁材14を横架して金属プレート15を上面に当てて固定し、無載荷式面内せん断試験装置11の架台片側柱11Bに後端部が軸支された油圧ジャッキ16により前記梁材14に負荷Pをかけて試験した結果は、図7〜図10に示すとおりであった。
【0020】
なお、試験した前記壁補強フレーム(試験品)は、L−M20−1,L−M20−2,G−M20−1,G−M20−2で、LはLVL(140E特級60V−51H:ベイマツ)材の略記号、Gは松の集成材の略記号、M20は樫の木製丸棒で直径が20mmの駄柄(ダボ)材,末尾の1,2は、前記左右の縦角柱材1,1と上下の横角柱材2,2の接合がそれぞれ1本の駄柄材の場合(図2の(b)図示)と2本の駄柄材の場合(図2の(a)図示)である。試験結果はL−M20−1が図7、L−M20−2が図8、G−M20−1が図9、G−M20−2が図10である。
【0021】
上記図7〜図10により得られる最大荷重Pmax(KN)は表1に示すとおりで、破壊に至る最大荷重(KN)であり、図7〜図10に基いて算出される完全弾塑性モデルによる降伏耐力(KN)等の評価項目の数値は表2に示すとおりである。
【0022】
【表1】
【表2】
【試験例2】
【0023】
次に、縦角柱材1,1A、横角柱材2,2Aの一辺が120mmの正四角形で、スギ集成材(SG)、カラマツ集成材(KG)の場合の壁補強フレームを前記試験例1と同様にして試験した結果は、図11〜図14に示すとおりであった。なお、壁補強フレーム(試験品)の試験結果は、SG120−20−1が図11で駄柄材の直径が20mm、SG120−30−1が図12で駄柄材の直径が30mm、KG120−20−1が図13,KG120−20−2が図14で、共に駄柄材の直径は20mmである。末尾の1,2は、前記試験例1と同様左右の縦角柱材1,1と上下の横角柱材2,2接合部の駄柄材本数である。
【0024】
上記図11〜図14により得られる最大荷重Pmax(KN)は表3に示すとおりで、図11〜図14に基いて算出される完全弾塑性モデルによる降伏耐力(KN)等の評価項目の数値は表4に示すとおりである。
【0025】
【表3】
【表4】
【試験例3】
【0026】
更に、縦角柱材1,1A、横角柱材2,2Aの一辺がそれぞれ60mm,90mmの正四角形でスギ集成材(SG)の場合の壁補強フレームを前記試験例1と同様にして試験した結果は、図15〜図18に示すとおりであった。なお、壁補強フレーム(試験品)の試験結果は、SG60−20−1が図15で、一辺が60mmの角柱材で直径が20mmの駄柄材の場合、SG60−30−1が図16で、一辺が60mmの角柱材で直径が20mmの駄柄材の場合、SG90−20−1が図17で、一辺が90mmの角柱材で直径が20mmの駄柄材の場合、SG90−30−1が図18で、一辺が90mmの角柱材で直径が30mmの駄柄材の場合であり、左右の縦角柱材1,1と上下の横角柱材2,2接合部の駄柄材は一本である。
【0027】
上記図15〜図18により得られる最大荷重Pmax(KN)は表5に示すとおりで、図15〜図18に基いて算出される完全弾塑性モデルによる降伏耐力(KN)等の評価項目の数値は表6に示すとおりである。
【0028】
【表5】
【表6】
【0029】
上記試験の評価は、建築基準法施工規則第八条の三の規定に係わる評価方法に基いて算出されたもので、降伏耐力Pyの値と、終局耐力PUをDs=1/√(2μ−1)で除し、0.2を乗じた値、最大耐力(荷重)Pmaxの2/3の値、特定変形時の耐力(無載荷式の場合は見掛けのせん断変形角1/120rad時の耐力)の値を算出することになっており、これらの値の最小値を求めると共に、これらの値から短期許容せん断耐力を求め、壁倍率を算出したものである。
【0030】
従来の施行令第46条によれば、厚さ3cm以上で幅9cm以上の木材の筋交いを入れた軸組みの場合の壁倍率が1.5、厚さ4.5cm以上で幅9cm以上の木材の筋交いを入れた軸組みの場合の壁倍率が2.0となっており、現在の壁倍率評価とは多少異なる点もあるが、上記試験結果からして本発明によればかなりの耐力(補強)効果があることがわかり、更に縦角柱材1Aと横角柱材2Aを多くして格子数を増やしたり、駄柄材を鉄筋にしたりすれば更なる壁倍率の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明に係る壁補強フレームの実施例を示す縦断面図である。
【図2】図1のA−A,B−B断面図である。
【図3】接合部の要部断面図である。
【図4】接合部の他の実施形態を示す要部断面図である。
【図5】木造建物への取付例を示す斜視図である。
【図6】無載荷式面内せん断試験装置での試験例を示す図面である。
【図7】試験品(L−M20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図8】試験品(L−M20−2)の試験結果を示すグラフ図である。
【図9】試験品(G−M20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図10】試験品(G−M20−2)の試験結果を示すグラフ図である。
【図11】試験品(SG120−20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図12】試験品(SG120−30−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図13】試験品(KG120−20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図14】試験品(KG120−20−2)の試験結果を示すグラフ図である。
【図15】試験品(SG60−20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図16】試験品(SG60−30−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図17】試験品(SG90−20−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【図18】試験品(SG90−30−1)の試験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【0032】
1,1A 縦角柱材
1a,2a 外面
1b,2b 面取り
2,2A 横角柱材
3,3A 駄柄材
4 接着剤
5 穴
6 土台
7 コンクリート基礎
8,13 柱
9,12,14 梁材
10,10A ボルト
11 無載荷式面内せん断試験装置
11A 架台ベース
11B 架台片側柱
15 金属プレート
16 油圧ジャッキ
S 間隙
Pmax 最大荷重
Py 降伏耐力
【特許請求の範囲】
【請求項1】
建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌合させて補強するように角柱材で組立てたフレームであって、縦横角柱材が格子状に複数接合されて組立てられてなることを特徴とする木造建物の壁補強フレーム。
【請求項2】
縦横角柱材を格子状に複数接合して組立てられた接合部が、駄柄材と該駄柄材の外径より大きい穴径にして穿設された穴との間隙に接着剤を充填して固着されてなることを特徴とする請求項1記載の木造建物の壁補強フレーム。
【請求項3】
左右両端の縦角柱材と上下両端の横角柱材との接合部が、それぞれ二本の駄柄材により接合されてなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の木造建物の壁補強フレーム。
【請求項4】
縦横角柱材を格子状に複数接合する接合面が、ほぞ加工された継ぎ合わせ接合面であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の木造建物の壁補強フレーム。
【請求項5】
縦横角柱材が、集成材を使用したものであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の木造建物の壁補強フレーム。
【請求項6】
駄柄材が、硬質の木製棒材であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の木造建物の壁補強フレーム。
【請求項7】
縦横角柱材を格子状に複数接合して組立てたフレームを、建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌め込んで固定し、補強することを特徴とする木造建物の壁補強方法。
【請求項8】
縦横角柱材を格子状に複数接合した接合部に穴を穿設して駄柄を通し、穴と駄柄材の間隙に接着剤を充填して固着したフレームで補強することを特徴とする請求項7記載の木造建物の壁補強方法。
【請求項1】
建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌合させて補強するように角柱材で組立てたフレームであって、縦横角柱材が格子状に複数接合されて組立てられてなることを特徴とする木造建物の壁補強フレーム。
【請求項2】
縦横角柱材を格子状に複数接合して組立てられた接合部が、駄柄材と該駄柄材の外径より大きい穴径にして穿設された穴との間隙に接着剤を充填して固着されてなることを特徴とする請求項1記載の木造建物の壁補強フレーム。
【請求項3】
左右両端の縦角柱材と上下両端の横角柱材との接合部が、それぞれ二本の駄柄材により接合されてなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の木造建物の壁補強フレーム。
【請求項4】
縦横角柱材を格子状に複数接合する接合面が、ほぞ加工された継ぎ合わせ接合面であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の木造建物の壁補強フレーム。
【請求項5】
縦横角柱材が、集成材を使用したものであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の木造建物の壁補強フレーム。
【請求項6】
駄柄材が、硬質の木製棒材であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の木造建物の壁補強フレーム。
【請求項7】
縦横角柱材を格子状に複数接合して組立てたフレームを、建物の柱と、柱を立てた土台と、柱の上端に横架した梁材とで囲まれた枠内に嵌め込んで固定し、補強することを特徴とする木造建物の壁補強方法。
【請求項8】
縦横角柱材を格子状に複数接合した接合部に穴を穿設して駄柄を通し、穴と駄柄材の間隙に接着剤を充填して固着したフレームで補強することを特徴とする請求項7記載の木造建物の壁補強方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【公開番号】特開2008−240386(P2008−240386A)
【公開日】平成20年10月9日(2008.10.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−83188(P2007−83188)
【出願日】平成19年3月28日(2007.3.28)
【出願人】(300076714)輝北プレスウッド株式会社 (1)
【出願人】(591155242)鹿児島県 (56)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年10月9日(2008.10.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年3月28日(2007.3.28)
【出願人】(300076714)輝北プレスウッド株式会社 (1)
【出願人】(591155242)鹿児島県 (56)
【Fターム(参考)】
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