木造建物

【課題】制振壁を有する木造建物において、地震や強風などで建物に作用する水平力のエネルギーを制振壁のダンパーにより効率よく吸収させる。
【解決手段】上下の横材（梁２，土台７）間に複数本の縦材（柱）１，８を立設し、縦材間を制振機構１２で結合して制振壁１３とした建物において、左右の縦材１，８間の上下にストッパー材１８ａ，１８ｂを配置し、両端を両側の縦材１，８の対向面に当接させて上下の横材２、７へそれぞれ固定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、壁に制振機構を備えた木造建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
木造建物の地震対策や強風対策として、壁の一部を制振壁とする手段がある。制振壁はダンパーを備えた制振機構を用いることを特徴とするが、その態様として方杖タイプやブレースタイプなど種々なものが提案されている。壁を構成する縦材（柱）どうしを制振機構で結合するものもその一つである。制振機構はダンパーを備える。ダンパーは地震の揺れ、強風の風圧など、建物を変形させようとする水平力のエネルギーを吸収し、建物の変形乃至振動を抑制する。建物の変形乃至振動が効率よく抑制されるためには、建物の変形がダンパーへ効率よく伝達される必要がある。
この出願の発明は、縦材どうしを制振機構で結合した制振壁を対象としている。
【０００３】
木造建物の制振壁の場合、軸組工法のものでは、図１で模式的に示すように、柱１（縦材）と梁２（横材）がほぞ３とほぞ穴４によるほぞ嵌合で接合され、ほぞ嵌合によって外からの水平力（Ｆ）に抵抗している（特許文献１）。
しかし、制振壁は壁倍率４倍程度であって、壁を一般的な耐震要素で補強してある場合よりも大きな耐力を有するので、梁２に水平力（Ｆ）が作用すると、梁２だけが水平方向に移動することがある。この移動は、図１に示すように、ほぞ３とほぞ穴４との間に元から存在する間隙（ｄ１）やほぞ及びほぞ穴自体が水平力で圧縮されるときの変形量（ｄ２）などに起因する。その合計量は図に示す間隔（ｔ）として把握でき、梁２の移動はこの間隔を縮める方向に生じる。
【０００４】
前記のように梁２だけが移動しているあいだは基本的に柱１が水平力（Ｆ）で変位されることはなく、すなわち、梁２は柱１（すなわち、制振壁）に対してすべっている。このような“すべり”があると建物の変形が効率よく制振壁のダンパーへ伝達されず、制振壁が本来の機能を十分に発揮することができない。
図１は柱頭箇所であるが、柱脚箇所でも同様のことが言える。
【０００５】
枠組壁工法のものでは、図２に模式的に示すように、縦材１と横材２とが直接に釘打ちで接合されているので、横材２に外から水平力（Ｆ）が作用したとき、釘５が縦材１や横材２にめり込む、あるいは釘５が抜けるなどに起因して、同様に間隔（ｔ）のすべりが生じる。この間、基本的に縦材１が水平力（Ｆ）で変位されることはなく、横材２のこの移動は縦材１に対してすべりとなる。このため、やはり、建物の変形が効率よく制振壁のダンパーへ伝達されない。
なお、図１、２はすべりの存在を模式的に示すもので誇張されている。
【０００６】
一般的な耐震要素を構成する縦材の接合方法としてはほぞ嵌合や釘打ちは、耐力的にも剛性的にも満足できるものであるが、前記のように、一対の縦材間に制振機構を取り付けるもので高耐力なものは、縦材と横材の接合箇所に生じるすべりのために制振壁が十分に機能しているとはいえない。
特許文献２や特許文献３のようなパネル型あるいはフレーム型の制振機構であってもこれを両側の縦材間に取り付けた場合、縦材の上下端と横材との接合がほぞ嵌合や釘打ちであるとやはりすべりが生じ、すべりによりダンパーを効率よく機能させることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２０７２９０号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２７８８号公報
【特許文献３】特開２００７−３３２５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
制振壁を有する木造建物であって、制振壁は横材と縦材とがほぞ嵌合あるいは釘打ちで接合されており、建物に作用する水平力による建物の変形を効率よく制振機構のダンパーへ伝達できるものを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
木造建物であって、縦材間を制振機構で結合した制振壁を有し、制振壁と横材とが、制振壁の縦材と横材とをほぞ嵌合又は釘打ちで接合してあるものにおいて、横材と制振壁との間に横材の長手方向（水平方向）に沿ったすべりを防止する部材を取り付ける。
横材に固定したストッパー材の端面を縦材の内側面に当接させて、横材の長手方向に沿った水平移動（圧縮方向の）を防止する手段とすることができる。
なお、引っ張り方向の水平移動に対しては金物によって補強することができる。
【発明の効果】
【００１０】
木造建物の制振機構は、地震の揺れや強風による水平力のエネルギーをダンパーで吸収して建物の変形を抑制し、建物の耐震性を向上させる。その際、制振機構を取付けた制振壁の縦材と横材とがほぞ嵌合又は釘打ちで接合されていても、横材と制振壁との間ですべりが防止されるので、建物の変形が当初から効率よくダンパーに伝達され、制振機構が効率よく機能する。
横材に固定したストッパー材は、簡単で有効なすべり防止部材である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】すべりの発生を説明するための模式図（軸組工法）。
【図２】すべりの発生を説明するための模式図（枠組壁工法）。
【図３】木造軸組工法による建物の壁構造を示した正面図（実施例１）。
【図４】すべりの防止を説明するための模式図。
【図５】実験の概要を示した正面図。
【図６】左柱頭箇所の状態を示すグラフ（ストッパー材あり）。
【図７】左柱脚箇所の状態を示すグラフ（ストッパー材あり）。
【図８】左柱頭箇所の状態を示すグラフ（ストッパー材なし）。
【図９】左柱脚箇所の状態を示すグラフ（ストッパー材なし）。
【図１０】左柱頭箇所の状態を比較するためのグラフ。
【図１１】左柱脚箇所の状態を比較するためのグラフ。
【図１２】Ｌ金具を使用した左柱頭箇所の状態を比較するためのグラフ。
【図１３】Ｌ金具を使用した左柱脚箇所の状態を比較するためのグラフ。
【図１４】木造枠組工法による建物の壁構造を示した正面図（実施例２）。
【図１５】すべりを防止するための他の構造であり、（イ）は正面図、（ロ）は平面図（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施例１〕
図３は、木造軸組工法による建物の壁構造６である。壁構造６は梁２（上横材）と土台７（下横材）の間に左右の柱（縦材）１，８を立設し、これらの上下端部が梁２と土台７に接合されている。接合箇所は柱１，８側のほぞ３と上下の梁２と土台７に形成したほぞ穴４との嵌合によるほぞ嵌合とされている。土台７は、基礎９へアンカーボルト１０により固定されている。符号１１は、引寄せ用のアンカーボルトである。
【００１３】
左右の柱１，８は制振機構１２で結合され制振壁１３に構成されている。
制振機構１２は、この実施例において、左右の伝達板１４ａ，１４ｂと左右の取付け金物１５ａ，１５ｂ及び上下の粘弾性ダンパー１６ａ，１６ｂとで構成されている。
【００１４】
左右の伝達板１４ａ，１４ｂは構造用合板から切り出したもので縦に長い長方形であり、長さは柱１，８よりも短く、梁２との間に天井裏空間に相当する寸法を残し、土台７との間に床下空間に相当する寸法を残している。幅は左右の柱１，８間寸法の半分よりも短く、図１のように、左右の柱１，８にそれぞれ伝達板１４ａ，１４ｂを取り付けたとき、対向側に１００〜１５０ｍｍ程度の間隔が形成される程度である。
【００１５】
取付け金物１５ａ，１５ｂは、この実施例において、柱１，８よりも少し短い長さを有する断面コ字形の金物であり、上下に引寄せボルト係合用の窓孔１７ａ，１７ｂを有する。また、コ字形断面の背面部には柱１，８への取付け孔が縦方向に形成され、両側の側面部には伝達板１４ａ，１４ｂの取付け孔が縦方向に形成されている。
【００１６】
粘弾性ダンパー１６ａ，１６ｂは、正面から見て前後の鋼板間に粘弾性材（合成樹脂）を充填し接着させたものであり、鋼板間に伝達されるエネルギーを吸収して熱に変換する。このため鋼板間の相対変位が抑制される。
基礎９に土台７をアンカーボルト１０で固定し、柱１，８を立設し、柱１，８の上端に梁２を架け渡して取り付ける。柱１，８と土台７及び梁２の接合は、前記のように、ほぞ３とほぞ穴４の嵌めあいによるほぞ嵌合である。
【００１７】
ついで、左右の柱１，８の上端間に上方のストッパー材１８ａを、その両端が両側の柱に当接した状態で梁２の下面に釘打ち（釘ＣＮ９０）で固定し、同様に左右の柱１，８の下端間に下方のストッパー材１８ｂを、その両端が両側の柱に当接した状態で、土台７の上面に釘打ちで固定する。この実施例において、ストッパー材１８ａ，１８ｂは、両側が直角に切り落とされて平らな端面とされたランバー材（断面２８ｍｍ×８９ｍｍ）である。
ストッパー材１８ａ、１８ｂを取り付けた状態を模式的に図示すると図４のようになる。ストッパー材１８ａにのみハッチングを施している。又、水平力はプラス方向（図で右へ）とマイナス方向（図で左へ）が考えられる。
【００１８】
そして、制振機構１２を取り付ける。制振機構１２の取り付けは、まず、取付け金物１５ａ，１５ｂを柱１，８にねじで固定し、上下の窓孔１７ａ，１７ｂにおいて、引寄せボルト１９ａの下端と同１９ｂの上端とに係合ナットを螺合してそれぞれ取付け金物１５ａ，１５ｂに係合させる。上方の引寄せボルト１９ａの上端は、梁２の上面から差し込んだ座金付きナット２０に螺合させ、窓孔１７ａ内で係合ナットを締め付けることにより柱１，８の上端を梁２と緊結する。下方の引寄せボルト１９ｂは、あらかじめ基礎９に固定して土台７を貫通させた引寄せ用のアンカーボルト１０と長ナットなどで結合し、窓孔１７ｂ内で係合ナットを締め付けることにより柱１，８の下端を土台７と緊結する。
【００１９】
ついで、左右の伝達板１４ａ，１４ｂの外側縁をそれぞれ取付け金物１５ａ，１５ｂに差し込み側面部の取付け孔を利用してビスあるいはボルトで固定する。そして、両伝達板１４ａ，１４ｂの対向側縁間に粘弾性ダンパー１６ａ，１６ｂを取付ける。この取付けでは、粘弾性ダンパー１６ａ，１６ｂの前後鋼板を個別に左右の伝達板１４ａ，１４ｂに固定する。
【００２０】
この壁構造１は、制振壁１３により壁倍率４〜５程度の高い耐力を示しながら、水平力（Ｆ、−Ｆ）に対抗する（図４）。
水平力（Ｆ、押し荷重）の場合、柱頭側ではストッパー材１８ａの右端面と柱８の内側面が当接しており、間隔ｔを解消する移動（すべり）が生じることなく、梁２に作用する水平力（Ｆ）が直接的に柱８、すなわち制振壁１３に伝達される。このとき、柱脚側ではストッパー材１８ｂに左端面と柱１の内側面が当接しており、柱脚側での移動（すべり）が防止される。この結果、水平力（Ｆ）はその作用の当初から伝達板１４ａ，１４ｂを介して粘弾性ダンパー１６ａ，１６ｂに効率よく伝達され、ダンパーにより水平力（Ｆ）のエネルギーが吸収される（熱に変換・発散させる）。これにより、建物の変形が抑制される。
【００２１】
逆方向の水平力（−Ｆ、引き荷重）の場合、柱頭側において、ストッパー材１８ａの左端面が柱１の内側面に当接し、柱脚側においてはストッパー材１８ｂの右端面が柱８の内側面に当接することにより、すべりが生じることなく、梁２に作用する水平力（−Ｆ）が制振壁１３へ直接的に伝達され、水平力（Ｆ）と同様に効率よく建物の変形を抑制することができる。
【００２２】
図５は、実施例１の構造に関する実大実験の概要を示したものである。
架台２１に試験体としての壁構造６を立てかけて、土台７を架台２１に固定するとともに梁２の左端を架台２１に取付けた負荷用の油圧シリンダー２２と連結してある。
柱１，８は米松の１０５ｍｍ角・長さ２８８０ｍｍ、梁２は米松１０５×１５０・長さ２８８０ｍｍ、土台７は、米松１０５ｍｍ角・長さ２８８０ｍｍ、ほぞ３０×３０×５０ｍｍ、柱間９１０ｍｍである。
【００２３】
符号ｓ１〜ｓ４はシリンダー型のセンサーであり、シリンダー側を横材（梁２、土台３）に固定し、ロッド先端を縦材（柱１、柱８）の計測箇所ｐへ当接させてある。
センサーｓ１は柱１と梁２の接合箇所（ほぞ嵌合）に、センサーｓ２は、柱１と土台７との接合箇所に、センサーｓ３は柱８と梁２との接合箇所に、また、センサー４は柱８と土台７との接合箇所に配置してある。
これらのセンサーｓ１〜ｓ４はいずれも柱１又は８に対する梁２の距離あるいは土台７の距離を測定するものであり、シリンダーにロッドが押し込まれる方向の変位がプラス変位、引き出される方向の変位がマイナス変位として表示される。したがって、例えば、定位置にある柱１に対して梁２が右方向へｘ移動すると（−ｘ）との表示になる。
【００２４】
図６、図７は、ストッパー材１８ａ，１８ｂを取り付けてあるときの柱頭（図６）、柱脚（図７）に関する荷重・変位曲線、図８、図９は、ストッパー材１８ａ，１８ｂを取り付けていないときの柱頭、柱脚に関する荷重・変位曲線である。
なお、荷重・変位の実験は同一の試験体に対して水平力（Ｆ，−Ｆ）を増加させながら包絡線を得られる１０回程度を繰り返し行うものであるが、図６〜９は、プラス方向、マイナス方向への変位の程度をわかりやすく示すためにそれぞれの状態に典型的な１つの曲線を選択して示している。
また、グラフ上、前記のように梁２を右方向に押す水平力（Ｆ）が試験体（壁構造６）に対する押し荷重、その逆の水平力（−Ｆ）が試験体に対する引き荷重である。
【００２５】
図６のグラフによれば、壁構造６に押し荷重が作用すると、柱１の柱頭箇所において、柱１と梁２との距離が大きく（−８ｍｍ程度）拡大しているが、引き荷重のときは距離の変化が小さい（１．５ｍｍ程度）に止まっている。すなわち、柱１にストッパー材１８ａの端面が当接していると柱１と梁２の距離が荷重前と荷重後とでほとんど変わらないことがわかる。
この原因は、押し荷重のときはストッパー材１８ａが存在しても、柱１との間に隙間が生じるためであり、引き荷重のときはストッパー材１８ａの左端面が柱１の内側面に当接しており、わずかに圧縮される程度であることによる。
図７は、前記の場合における柱脚の状態を示したものであり、柱頭の場合と変位の方向が逆でその程度も小さい。押し荷重のときは３ｍｍ程度の変位（圧縮によると考えらる）と引き荷重のときに−１ｍｍ程度である。
【００２６】
これらに対して、図８、図９はストッパー材１８ａ，１８ｂを取付けていない場合のデータによるグラフである。図８は柱頭箇所の状態であるが、押し荷重のときの変位が−６ｍｍ程度、引き荷重のとき４ｍｍ程度の変位がある。ストッパー材１８ａ，１８ｂを取付けていない柱頭箇所では、押し荷重、引き荷重共に変位が大きい。図９は、同柱脚箇所の状態であるが、押し荷重のときに８ｍｍ程度の変位があり、引き荷重のとき−１ｍｍ程度の変位である。
【００２７】
図１０は、左柱頭箇所の状態をストッパー材１８ａ，１８ｂのある場合（図６）とない場合（図８）を重ねたものである。これによると、押し荷重のときの変位はいずれも大きいが、引き荷重のときは、その変位に（ｔ）の差があり、ストッパー材１８ａ，１８ｂにより、すべりが大きく改善されていることがわかる。
図１１は、同様に柱脚箇所の状態を重ねたものであり、引き荷重の変位に格別な変化はないが、押し荷重の場合にすべりの量が改善されていることがわかる。
いずれの場合もすべり量の改善は、ストッパー材１８ａ，１８ｂが柱１の内側面に当接しており、ストッパー材１８ａ，１８ｂによるすべりの抑止効果と考えられる。
【００２８】
なお、実施例においてストッパー部材１８ａ，１８ｂは両側の縦材に渡る長さとしているが、両側の柱間に間柱のような介在物がある場合は、中央で分割して間隔を取ったものであってもよい。
図１２、図１３は、柱１と柱８との間にストッパー材１８ａ，１８ｂを取付けると共に、押し荷重のときに柱１の柱頭箇所と柱８の柱脚箇所の内隅に小形のＬ金具２３（図４に破線で表示）を用い縦材（柱１、柱８）と横材（梁２、土台７）を結合したときの状態（実線）とＬ金具２３を用いていない図６、図７の状態（破線）を重ねたものである。
【００２９】
図１２、図１３から明らかなように、柱１と梁２の距離が水平力（Ｆ）によって拡大される側の内隅にＬ金具２３を利用すると、柱１の柱頭箇所において押し荷重のときに生じていたすべりが大きく改善されることがわかる。柱脚箇所においても明らかな改善がみえている。
したがって、実際では、ストッパー材１８ａ，１８ｂと縦材と横材との内隅にＬ金具２３を用いることが好ましい。Ｌ金具２３は、Ｌ金具が一般に圧縮には弱いが引っ張りに強い特性を利用するものであるが、制振壁１３の変形を阻害するほどに剛性が高いものは利用できない。
【００３０】
〔実施例２〕
図１４は木造枠組壁工法による壁構造６の場合である。制振壁２４は制振機構２５を備えている。
左右の縦材２６，２７と上下の横材２８，２９とは釘打ちで接合されフレーム３０を構成している。隣接するフレームとは上部の頭つなぎ材３１で釘打ちにより結合されている。フレーム３０の下部は、端根太３２と床板３３とで構成されたプラットホーム３４上に釘打ちにより固定されている。プラットホーム３４は薄い土台材３５を介して基礎３６の天端に固定されている。
【００３１】
実施例１の柱１，８に相当するものがフレーム３０における縦材の重なりで構成された左右の縦材２６，２７であり、梁２に相当するものがフレーム３０の上材と頭つなぎ材３１の重なりで構成された上横材２８であり、さらに、土台７に相当するものがフレーム３０の下材と端根太３２及び土台材３５の重なりで構成された下横材２９である。そして、左右の縦材間に制振機構２５が取り付けられている。
【００３２】
制振機構２５は、概略、左右の縦材２６，２７の対向面の上下にねじで固定した４個の断面Ｌ字形の連結金物３７と、これら連結金物３７に一端縁をねじで固定した鋼板の伝達板３８及び上下に配置して左右の伝達板３８の他端縁間をねじで結合した上下の粘弾性ダンパー３９とで構成されている。すなわち、縦材２６，２７は制振機構２５で結合されてこれらで高耐力な制振壁２４を構成している。
【００３３】
符号４０はホールダウン金物であり、縦材２６，２７の柱頭と上横材２８を、又、柱脚と下横材２９とを、建物が水平力を受けたとき変形できる構造で結合している。
下方のホールダウン金物４０は、地震などの揺れでフレーム３０がプラットホーム３４から引き抜かれてしまうのを防止する作用も兼ねる。
【００３４】
そして、左右の縦材２６，２７の間で上下にストッパー材１８ａ，１８ｂが配置されて、上方のストッパー材１８ａは上横材２８の下面に、下方のストッパー材１８ｂは下横材２９の上面に釘打ちでそれぞれ固定されている。上下のストッパー材１８ａ，１８ｂは、ランバー材であり、両側の平らな端面を左右の縦材２６，２７の内側面に当接して固定されている。
【００３５】
制振機構２５は前記の制振機構１２と同様に、水平力による建物の変形を伝達板３８を通じて粘弾性ダンパー３９に伝達して水平力のエネルギーを吸収し、建物の変形を抑制する。
この場合に、実施例１の場合と同様、ストッパー材１８ａ，１８ｂによって制振壁２４と上下の横材２８，２９の間にすべりが生じず、制振機構２５を効率的に機能させることができる。
また、実施例１の場合と同様に、縦材２６，２７と横材２８，２９が接合される４箇所の内隅に小形のＬ金具２３を利用することは好ましい。
【００３６】
図１５（イ）,（ロ）は更に進めて、圧縮方向、引っ張り方向の変位によるすべりを一つの金物４１によって防止しようとするものであり、金物４１は立ち上がり片４２が短いＬ字形であり、立ち上がり片４２と水平片４３との間に三角形上の補強片４４を備えている。補強片４４によって圧縮方向の変位に対抗することができ、すべりを防止できる。ただし、剛性が高い金物となるので、立ち上がり片４２をできるだけ短くして、縦材２６，２７と横材２８，２９間の変位を阻害しないようにする必要がある。柱１（縦材２６）と梁２（上横材２８）との接合箇所を剛に結合する耐震用の補強金物は不適当である。
ダンパーは、粘弾性ダンパーに限らず、オイルダンパーや履歴ダンパーなど、他の制振原理によるものも利用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１柱（縦材）
２梁（横材）
３ほぞ
４ほぞ穴
５釘
６壁構造
７土台
８柱（右）
９基礎
１０アンカーボルト
【００３８】
１１引寄せ用のアンカーボルト
１２制振機構
１３制振壁（実施例１）
１４ａ，１４ｂ伝達板
１５ａ，１５ｂ取付け金物
１６ａ，１６ｂ粘弾性ダンパー
１７ａ，１７ｂ係合用の窓孔
１８ａ，１８ｂストッパー材
１９ａ，１９ｂ引寄せボルト
２０座金付きナット
【００３９】
２１架台
２２シリンダー
２３Ｌ金具
２４制振壁（実施例２）
２５制振機構
２６左縦材
２７右縦材
２８上横材
２９下横材
３０フレーム
【００４０】
３１頭つなぎ材
３２端根太
３３床板
３４プラットホーム
３５土台材
３６基礎
３７連結金物
３８伝達板
３９粘弾性ダンパー
４０ホールダウン金物
４１金物
４２立ち上がり片
４３水平片
４４補強片

【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦材間を制振機構で結合した制振壁と、制振壁の縦材と横材とをほぞ嵌合又は釘打ちで接合した構造を有し、横材と制振壁との間にこれらの間で横材の長手方向に沿った水平移動（すべり）が生じるのを防止する部材を取り付けてあることを特徴とした木造建物。
【請求項２】
横材に固定したストッパー材の端面を縦材の内面に当接させて前記横材の長手方向に沿った圧縮方向の水平移動（すべり）を防止してあることを特徴とした請求項１に記載の木造建物。
【請求項３】
ストッパー材による圧縮方向の水平移動の防止と共に、横材と縦材間に取り付けた金物により同じ箇所の引っ張り方向の水平移動をも防止してあることを特徴とした請求項２に記載の木造建物。
【請求項４】
横材と縦材間に取り付けた金物により、横材と制振壁との間における横材の長手方向に沿った圧縮方向及び引っ張り方向の水平移動を防止してあることを特徴とした請求項１に記載の木造建物。

【図１】