木造建築物の補強金具及び木造建築物の補強方法
【課題】軸組構造の新築及び既存の木造建築物を安価で補強するともに、地震等の水平力に対してある程度の変形を許容しながら補強する。
【解決手段】 木製の柱３，４と横架材５とを組み合わせて構築される木造建築物の隣り合う２つの柱間に補強金具６を取り付ける。補強金具は、隣り合う２つの柱の一方に鉛直方向に取り付けられる第１の鉛直部材１１と、他方の柱４に取り付けられる第２の鉛直部材１２と、両端部が第１の鉛直部材及び第２の鉛直部材に曲げモーメントの伝達が可能に結合された水平部材１３とを有する。水平部材は、第１の鉛直部材及び第２の鉛直部材との結合部付近の曲げ剛性が、柱の傾斜時に塑性変形が生じるように調整されている。このような補強金具を上下に一つ又は複数を取り付け、２つの柱３，４と補強金具６とでラーメン構造を形成する。
【解決手段】 木製の柱３，４と横架材５とを組み合わせて構築される木造建築物の隣り合う２つの柱間に補強金具６を取り付ける。補強金具は、隣り合う２つの柱の一方に鉛直方向に取り付けられる第１の鉛直部材１１と、他方の柱４に取り付けられる第２の鉛直部材１２と、両端部が第１の鉛直部材及び第２の鉛直部材に曲げモーメントの伝達が可能に結合された水平部材１３とを有する。水平部材は、第１の鉛直部材及び第２の鉛直部材との結合部付近の曲げ剛性が、柱の傾斜時に塑性変形が生じるように調整されている。このような補強金具を上下に一つ又は複数を取り付け、２つの柱３，４と補強金具６とでラーメン構造を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、木造建築物に作用する水平方向の力に対して該木造建築物を補強する補強金具及び木造建築物の補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
主に柱と梁・胴差等の横架材とによって構築される、いわゆる軸組構造の木造構造物では、地震等の水平力に対して筋交いや鋼製ブレースを設置して補強することが広く行われている。また、隣り合うように立設された２つの柱と胴差や土台等の横架材とで囲まれた矩形部分に耐力面材を取り付け、耐震壁として補強することも多く採用されている。
【０００３】
一方、オイルダンパーや粘弾性ダンパーの利用、又は塑性変形する金属部材の利用により、いわゆる制震構造として地震エネルギーを吸収し、地震に対して安全な建築物とすることが広く知られている。そして、制震構造としては、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３等に提案されるものがある。
【０００４】
上記のように地震等の水平力に対して抵抗可能な構造とすることは、新たに構築される木造建築物において採用される他、既存の木造建築物の地震に対する安全性を高めるためにも広く行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０１６２４号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２７８８号公報
【特許文献３】特開２００５−４２４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記筋交いや鋼製ブレースは、２つの柱とこの柱の上下に架設された横架材とで囲まれた矩形部分の対角線上に設置する必要がある。このため、既存の木造建築物を補強するときには、これらを設置する柱間の壁のみでなく天井も解体する必要が生じる。また、和室における長押がある場合も、これを取り外す必要がある。２つの柱とこの柱の上下に架設される横架材とに囲まれた矩形部分に耐力面材を取り付ける補強においても、耐力面材は柱と上下の横架材に固定しないと充分な耐力が期待できず、天井や長押を解体する必要がある。このため、補強のために多くの費用が必要となる。そして、開口が設けられる部分には設置することができない。
【０００７】
また、柱間に貫（ぬき）と称される水平部材を設けて水平方向の力に抵抗する構造では、ある程度の変形を許容しながら柱の倒壊に対して抵抗するものとなっているが、上記のような筋交いや耐力面材を用いて補強すると、補強部分が水平力の作用時にも変形が小さくなるように拘束され、建築物の剛性に偏りが生じる。このため、建築物に設けられた筋交いや耐力面材と貫との双方がバランスよく分担して地震時の水平力に抵抗することが難しくなる。
【０００８】
一方、制震構造とするには、オイルダンパーや粘弾性ダンパーの製作費が高く、新築の建築物及び既存の建築物の補強のいずれにおいても多くの費用が必要となる。
【０００９】
本願に係る発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸組構造の新築及び既存の木造建築物を安価で補強することができるともに、地震等の水平力に対してある程度の変形を許容しながら補強することができる補強金具及び補強方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 木製の柱と横架材とを組み合わせて構築される木造建築物の補強金具であって、 隣り合う２つの柱の互いに対向する面のそれぞれに固着される第１の鉛直部材及び第２の鉛直部材と、 前記第１の鉛直部材と前記第２の鉛直部材とを水平方向に接合する水平部材とを有し、 前記柱が傾斜しようとするときに、前記鉛直部材と前記水平部材との結合部分に生じる曲げモーメントによって該柱の傾斜に抵抗するものである木造建築物の補強金具を提供する。
【００１１】
この補強金具では、隣り合う２つの柱間に取り付けることにより、二つの柱とこの補強金具の水平部材とでラーメン構造が形成される。これにより、水平部材と柱の曲げ剛性によってこのラーメン構造の変形に抵抗することになり、木造建築物は地震等による水平力に対して有効に補強される。また、この補強金具は、簡単な構成からなり、安価に製作することができる。したがって、新築又は既存の木造建築物を少ない費用で補強することが可能となる。
一方、この補強金具が取り付けられたときに上下方向に占める領域は小さく、開口部や他の部材が設けられた位置を避けて補強することができる。したがって、既存の木造建築物に対しては、天井、床、長押、鴨居等の多くを解体するのではなく、部分的な解体にとどめて補強金具を取り付けることができる。
さらに、この補強金具では取り付けられた木造建築物に水平方向の力が作用したときに、構成する部材の曲げ剛性で柱等の変形に抵抗するものとなり、筋交いや耐力面材を用いた補強より大きな変形を許容した状態で水平力に抵抗することになる。これにより、古民家等で用いられている貫の機能を有効に利用した補強や、他の制震装置等と併用した補強が可能となる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の木造建築物の補強金具において、 前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近の曲げ剛性が、前記柱の傾斜時に塑性変形が生じるように調整されているものとする。
【００１３】
この補強金具が取り付けられた壁に、この壁と平行な方向の水平力が作用すると、補強金具の水平部材には鉛直部材との結合部付近で最も大きな曲げモーメントが生じる。そして、建築物の倒壊に至るまでの柱が傾斜した状態で水平部材の鉛直部材との結合部付近に塑性変形が生じる。これにより、水平部材の鉛直部材との結合部付近がいわゆる塑性ヒンジとして機能し、地震動の水平力が作用すると曲げモーメントと曲げ変形との関係を示すグラフがループ状となって、このヒステリシスによって地震動のエネルギーを吸収する。すなわちこの補強金具が制震装置として機能し、木造建築物の振動を抑制して地震動に対する安全性が向上する。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の木造建築物の補強金具において、 前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近に、曲げ剛性が低減された剛性低減部を有し、 該剛性低減部で前記塑性変形が生じるものとする。
【００１５】
この補強金具では、地震等の水平力が作用したときに上記剛性低減部に範囲を限定して塑性変形を生じさせることができる。また、この部分の曲げ剛性を容易に調整することができる。これにより、剛性低減部が塑性ヒンジとして有効に作用するように調整することが可能となる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の木造建築物の補強金具において、 前記水平部材は、２つの部材を接続したものであり、 ２つの部材の接続部は、軸線方向に長さを調整して接続することができるものとする。
【００１７】
この補強金具では、隣り合う２つの柱の対向する側面間に、密接するように取り付けることが容易となる。そして、柱に正確に密接して取り付けられることにより、木造建築物の変形に対して有効に作用して補強効果が得られる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の木造建築物の補強金具において、 前記水平部材を構成する２つの部材のそれぞれは、一つの木部材と曲げモーメントの伝達が可能となるように堅結され、該木部材を介して接続されるものとする。
【００１９】
この補強金具では、取り付ける現場で木部材の長さを変更することができ、隣り合う２つの柱間の間隔が異なる場合にも容易に対応して、双方の柱と密接するように取り付けることができる。また、水平部材を構成する２つの部材が木部材と一体となり、柱とともにラーメン構造を形成する。
【００２０】
請求項６に係る発明は、 木製の柱と横架材とを組み合わせて構築される木造建築物の補強方法であって、 鉛直方向に配置される第１の鉛直部材と、該第１の鉛直部材と平行に配置される第２の鉛直部材と、両端部が前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材に曲げモーメントの伝達が可能に結合された水平部材とを有する補強金具を、隣り合う２つの柱間に配置し、 ２つの柱の互いに対向する面のそれぞれに前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材を固着して、２つの柱と前記水平部材とでラーメン構造を形成する木造建築物の補強方法を提供するものである。
【００２１】
この補強方法では、２つの柱と補強金具の水平部材とで形成されたラーメン構造が、２つの柱間の壁と平行な水平力に対して抵抗する。これにより、木造建築物は地震等による水平力に対して有効に補強される。また、補強金具を安価に製作することができるとともに、既存の木造建築物に対しては、天井、床、長押、鴨居等の多くを解体するのではなく、部分的な解体にとどめて補強金具を取り付けることができる。
さらに、この補強金具を開口部や他の部材が設けられた位置を上下に避けて取り付けることができ、取り付ける位置の自由度が大きくなる。また、筋交いや耐力面材を用いた補強より大きな変形を許容した状態で水平力に抵抗することになり、古民家等で用いられている貫の機能を有効に利用した補強や、他の制震装置等と併用した補強も可能となる。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の木造建築物の補強方法において、 前記補強金具の前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近の曲げ剛性が、前記柱の傾斜時に塑性変形が生じるように調整するものとする。
【００２３】
この補強方法では、地震時に補強金具の水平部材にいわゆる塑性ヒンジが生じて補強金具を制震装置として機能させることができる。これにより、地震動のエネルギーを吸収し、木造建築物の振動を抑制して地震動に対する安全性を向上させることが可能となる。
【００２４】
請求項８に係る発明は、請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法において、 前記補強金具は、隣り合う２つの柱の下端から上端までの間に複数を設けるものとする。
【００２５】
この補強方法では、複数の補強金具と隣り合う２つの柱とで多層のラーメン構造が形成され、大きな耐荷力を有する壁が形成される。
【００２６】
請求項９に係る発明は、請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法において、 前記補強金具は、２つの柱間に設けられた窓の下側の腰壁内及び／又は窓の上側の垂れ壁内に取り付けるものとする。
【００２７】
この補強方法では、窓を有するために筋交いやブレースを取り付けることができない壁を利用して、地震等に対する補強を行うことができる。
【００２８】
請求項１０に係る発明は、請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法において、 前記補強金具は、２つの柱間の長押の上側で天井の廻縁より下側に取り付けるものとする。
【００２９】
この補強方法では、既存の木造建築物において、設けられている長押や天井の廻縁を解体することなく補強金具を取り付けることができ、解体する部分を少なくして補強を行うことが可能となる。また、長押の下側が開口となっていても補強金具を取り付けて補強することができる。
【００３０】
請求項１１に係る発明は、請求項６から請求項１０までのいずれかに記載の木造建築物の補強方法において、 前記柱に上下方向の添木を取り付け、 前記補強金具は、前記添木を介して前記柱に固着するものとする。
【００３１】
この補強方法では、壁を形成する面材を柱の居室側側面より壁の中心側へ後退させた位置に取り付け、いわゆる真壁とすることができる。そして、この真壁内に補強金具を取り付けることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本願発明に係る木造建築物の補強金具及び木造建築物の補強方法では、既存の木造建築物に対して解体する部分を少なくして補強することが可能となる。また、新築及び既存の木造建築物の双方において、少ない費用で地震等の水平力に対して補強することができる。さらに、筋交いや耐力面材による補強より木造建築物の変形を大きく許容した状態で補強することが可能となり、既存の木造建築物の特性や新築される木造建築物の制震機能を有効に利用した補強が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本願発明に係る木造建築物の補強方法が適用された構造躯体の一部を示す概略側面図及び概略断面図である。
【図２】本願発明の一実施形態である補強金具の取り付け状態を示す側面図、断面図及び平面図である。
【図３】図１に示す構造躯体及び補強金具で構成される多層ラーメン構造の曲げモーメント図である。
【図４】図２に示す補強金具の水平部材の接続部を示す側面図である。
【図５】本願発明の他の実施形態である補強金具を示す側面図、断面図及び平面図である。
【図６】本願発明の他の実施形態である補強金具を示す側面図、断面図及び平面図である。
【図７】本願発明の他の実施形態である補強金具を示す側面図、断面図及び平面図である。
【図８】本願発明に係る木造建築物の補強方法が適用された構造躯体の他の例であって、添木を介して補強金具を取り付けた例を示す概略側面図及び概略平断面図である。
【図９】図８に示す構造躯体における補強金具の取り付け状態を示す側面図、断面図及び平面図である。
【図１０】本願発明の補強方法によって補強金具が取り付けられた状態の他の例を示す概略側面図及び概略断面図である。
【図１１】本願発明の補強方法によって補強金具が取り付けられた状態の他の例を示す概略側面図及び概略断面図である。
【図１２】本願発明の補強方法によって補強金具が取り付けられた状態の他の例を示す概略側面図及び概略平断面図である。
【図１３】本願発明の補強方法によって補強金具が取り付けられた状態を他の例示す概略側面図及び概略平断面図である
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本願発明に係る木造建築物の補強方法が適用された構造躯体の一部を示す概略側面図及び概略断面図であり、図２はこの補強方法で用いられている補強金具の側面図、断面図及び平面図である。
この木造建築物は、軸組構造として構築されたものであり、基礎１上に土台２を横方向に支持し、この上に複数の柱３，４を立設している。そして、この柱３，４の上に胴差、梁等の横架材５を架け渡すように支持している。これら柱３，４と横架材５と土台２とで囲まれた矩形の範囲を壁とする。このような構造の外壁を建築物の周囲に形成するとともに、居室間の仕切壁も同様の構造で形成する。木造建築物が平屋建ての場合はこの上に小屋組を設け、屋根を形成する。２階建て又は３階建ての場合には上記横架材の上にさらに柱を立設し、横架材を架け渡す。そして、最上階の上に屋根を形成する。
【００３５】
補強金具６は、隣り合うように立設された２つの柱３，４間に、上下に複数を配列して取り付けられている。この補強金具６は、隣り合う２つの柱３，４の互いに対向する面のそれぞれに固着される第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２と、第１の鉛直部材１１と第２の鉛直部材１２とを水平方向に接合する水平部材１３とを備えるものである。第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２は、断面がＬの字型の鋼材からなり、柱３，４に当接される面にビスやラグスクリュー１４を挿通することができる取り付け孔が設けられている。そして、上下方向のほぼ中央部に水平部材１３がほぼ直角方向に溶接によって結合されている。
【００３６】
水平部材１３は、断面がコの字型の鋼材からなる２つの部材を中央部で接続したものであり、図２に示すように、２つの部材１３ａ，１３ｂの接続される端部に平板状となった接続部１３ｃが形成されている。この接続部１３ｃには複数のボルト孔が設けられており、これらのボルト孔と対応するように長孔が設けられた添接板１５を双方の接続部１３ｃに重ね合わせ、ボルト１６を接続部１３ｃのボルト孔及び添接板１５の長孔に挿通することができる。したがって、ボルト１６にナットを螺合して締め付けることにより、２つの部材１３ａ，１３ｂを接続することができるようになっている。
【００３７】
上記水平部材１３は、第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２との結合部付近に、断面の曲げ剛性を低減した剛性低減部１３ｄが形成されている。曲げ剛性の調整は、断面がコの字状となった鉛直部分つまりウェブ１３ｅに相当する部分の上下縁より水平に張りだしたフランジ１３ｆを切り欠くことによって行われている。これにより、柱３，４の傾斜が大きくなるとこの水平部材の剛性低減部１３ｄに作用する応力度が塑性領域に入り、塑性ヒンジとして機能するように調整されている。
【００３８】
このような補強金具６は、第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２を、隣り合う２つの柱３，４の対向する面に当接し、ビス又はラグスクリュー１４等を用いて柱３，４に固定されている。鉛直部材１１，１２を柱３，４の対向面に固定する工程は、水平部材１３を２つに分割した状態又は水平部材１３の軸線方向の長さを変えることが可能となるように２つの部材１３ａ，１３ｂを接続した状態で行う。そして、鉛直部材１１，１２を柱３，４に固定した後、水平部材を接続する。これにより、柱間の間隔が多少変動しても第１の鉛直部材１１と第２の鉛直部材１２とを２つの柱３，４に密接するように取り付け、水平部材１３を介して連結することができる。
【００３９】
このように補強金具６が取り付けられると、補強金具６の水平部材１３と２つの柱３，４との間で曲げモーメントが伝達される構造となり、２つの柱３，４と補強金具６の水平部材１３とによってラーメン構造が形成される。また、上下に複数の補強金具６が取り付けられることによって多層ラーメンとなる。そして、２つの柱間の壁と平行に水平力が作用すると、図３に示す曲げモーメント図のように、水平部材１３及び柱３，４に曲げモーメントが作用して柱３，４の倒壊に抵抗するものとなる。
【００４０】
水平部材１３の曲げモーメントは、両端部つまり第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２との結合部付近で最大となっており、この部分に設けられた剛性低減部１３ｄで中間部分より大きな曲げ変形が生じる。そして、柱３，４の傾斜が大きくなるとこの剛性低減部１３ｄで塑性変形が生じる。地震動のように水平力が繰り返し作用すると、上記剛性低減部１３ｄにおける曲げモーメントと曲げ変形との関係を示す図がループ状となり、このヒステリシスによって地震動のエネルギーが吸収される。したがって、補強金具６は制震装置として機能し、この補強金具６を取り付けた柱間は振動エネルギーの吸収性に優れた耐力壁として機能するものとなる。
【００４１】
また、この補強金具６は壁の厚さ方向に小さな寸法で形成することができ、２つの柱３，４間に形成される壁が、和室等で採用される壁面が柱面より壁の中心側に後退したいわゆる真壁であっても、補強金具６を壁体内に納まるように取り付けることができる。
【００４２】
なお、水平部材１３の中央部では、作用する曲げモーメントが小さく、水平部材１３の接続部分には大きな曲げモーメントが作用しない。したがって、水平部材１３の接続部で大きな変形は生じず、２つの柱３，４の変形に抵抗し得るものとなっている。
また、水平部材１３のほぼ中央に設けられた接続部の構造は、図４に示すように、添接板１５の長さを変更することにより、柱３，４の間隔が多少異なる場合においても対応して補強金具６を取り付けることができる。一方、柱３，４の間隔が木造建築物の各部でほぼ一定であるときには、図５に示すように、水平部材を構成する２つの部材のそれぞれが備える平板状の接続部１３ｃを互いに重ね合わせ、これらの双方を貫通するボルト１６とこれに螺合したナットとで締め付けて接続するものであっても良い。なお、このときには２つの部材１３ａ，１３ｂの少なくともいずれか一方の接続部１３ｃに設けられたボルト孔を長孔としておくのが望ましい。
【００４３】
補強金具は、図２及び図５に示すものの他、図６に示すものや図７に示すものを用いることもできる。
図６に示す補強金具７は、断面がコの字状となった鋼材を用いた水平部材２３が２つの部材２３ａ，２３ｂを接続したものとなっており、それぞれは第１の鉛直部材２１及び第２の鉛直部材２２に溶接で結合されている。そして、水平部材を構成する２つの部材２３ａ，２３ｂの中央部側の端部は切断されたままのコの字状の端面となっている。これら２つの部材２３ａ，２３ｂは木部材２４で接続されるものであり、水平部材２３の２つのフランジ２３ｃとウェブ２３ｄとで形成される凹部に木部材２４が嵌め入れられている。そして、ウェブ２３ｄに設けられた小孔に挿通されるビス又はラグスリュー２５等によって鋼からなる２つの部材２３ａ，２３ｂと木部材２４とが一体に接続される。
【００４４】
このような補強金具７を用いることにより、柱間の間隔が大きく変動する場合においても、現場で柱３，４間の間隔に対応して木部材２４の寸法を調整することができ、同じ寸法の補強金具７を使用することが可能となる。
【００４５】
一方、図７に示す補強金具８は、水平部材３３が分割されておらず、第１の鉛直部材３１との結合部から第２の鉛直部材３２との結合部まで連続した鋼材が用いられている。柱３，４間の間隔が木造建築物の各部で同一の部分が多く、柱３，４を正確に立設可能である場合や、予め２つの柱３，４を補強金具８で接合してから土台の上に立て込むことが可能である場合等には、このような補強金具８を使用することも可能となる。
【００４６】
なお、以上に説明した実施の形態では、水平部材１３，２３，３３が第１の鉛直部材１１，２１，３１及び第２の鉛直部材１２，２２，３２と結合される端部付近に剛性低減部１３ｄ，２３ｅ，３３ａが設けられているが、このような断面が縮小された剛性低減部を設けることなく、水平部材が均等な断面を有するものであっても良い。このような水平部材でも、両端部で曲げモーメントが最大となることから、断面の選択によって端部付近で塑性変形を生じさせることも可能である。
また、水平部材の断面が地震時の水平力が作用したときに塑性変形が生じないものでも良い。この場合には塑性ヒンジによる振動エネルギーの吸収効果は期待できないが、柱と水平部材とのラーメン構造で水平力に抵抗し得るものである。
【００４７】
図８は、補強金具６が添木４１を介して柱３，４に取り付けられるとともに、２つの柱３，４間に間柱４２が設けられる場合について、構造躯体の一部を示す概略側面図及び概略平断面図である。また、図９は取り付けられた状態の補強金具６を示す側面図、平面図及び断面図である。
この実施の形態では、２つの柱３，４の互いに対向する面に、この柱より壁厚方向の寸法が小さい添木４１が柱３，４の上端から下端にかけて取り付けられている。そして、補強金具６はこの添木４１を介して柱３，４に固定されるものとなっている。また、柱間のほぼ中央には、添木４１と壁厚方向の寸法がほぼ同じとなった間柱４２が土台２の上に支持され、上端が横架材５に接合されている。
【００４８】
補強金具６の第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２には、図２に示す実施形態と同様に断面がＬ型の鋼材が用いられ、水平部材１３には断面がコの字状となった鋼材が用いられている。また、水平部材１３は２つの部材を中央で接続したものであり、２つの部材１３ａ，１３ｂは添接板４３によって接続されるものとなっている。この実施形態では水平部材のほぼ中央部に間柱４２が立設されるため、水平部材を構成する２つの部材１３ａ，１３ｂは間柱４２の両側の位置で切断されており、これらを接続する添接板４３は曲げ加工が施されて、立設された間柱４２との干渉を避ける形状となっている。つまり、添接板４３の平面形状が矩形の溝状部分を有するように曲げ加工されており、間柱４２は溝状となった凹部内を上下方向に通過するように配置されている。また、間柱の添接板４３が横断する部分には切り欠きが設けられ、添接板４３がこの切り欠き内に納められており、間柱４２の居室内側の面と添木４１の居室内側の面とにわたって、内装を施すための面材４４を取り付けることができるようになっている。
このような構造とすることにより、面材４４を用いていわゆる真壁を容易に形成するとともに、真壁内に本発明の補強金具６が納まるように補強を行うことができる。
【００４９】
次に、このような補強を新築の木造建築物及び既存の木造建築物について行う方法について説明する。
新築の木造建築物では、柱３，４を土台２の上に立設し、横架材５を架け渡した後に補強金具６を柱間に取り付ける。そして、これらの補強金具６が壁内に納まるように壁を形成する。このとき、図１０に示すように長押５１や付鴨居５２が設けられる壁では、これらが設けられる高さを避けて複数の補強金具６を取り付けることができる。また、天井廻縁５３が設けられる位置を避けて、これより下側に取り付けることもできる。
一方、図１１に示すように開口５４が設けられる部分にも、開口の上側に設けられた垂れ壁５５や開口より下方の腰壁５６となる位置に補強金具６を取り付け、垂れ壁５５又は腰壁５６をこれらの補強金具６が壁内に納まるように形成することができる。
【００５０】
既存の木造建築物の補強を行うときには、補強金具６を取り付けようとする部分の壁を解体し、柱３，４間に補強金具６を取り付けた後に、これらの補強金具６が壁内に納まるように壁体を修復する。このとき、図１０に示すように長押５１や付鴨居５２が設けられている部分でも、長押５１や付鴨居５２を解体することなく、これらの上方及び下方の壁を解体して補強金具６を取り付けることができる。また、天井５７及び床５８を解体することなく天井廻縁５３より下側の壁、又は床５８より上側の壁を解体して、補強金具６を取り付けることがきる。
一方、図１１に示すように開口５４が設けられる部分では、開口５４の上側に設けられた垂れ壁５５や開口５４より下方の腰壁５６を解体し、開口５４の枠組みを解体することなく垂れ壁５５又は腰壁５６内に補強金具６を取り付けることができる。
したがって、補強にあたって解体する部分を少ない範囲にとどめ、修復費用を低減して大きな補強効果を得ることが可能となる。
【００５１】
上記のような補強金具による木造建築物の補強は、次に説明するように、２つの柱間の間隔が異なる部位において適用することが可能である。
一般に軸組構造の木造建築物は、９１０ｍｍ〜９８０ｍｍ（間中、一間の１／２）を単位としてこの１倍、１．５倍、２倍の中心間隔で柱が立設されることが多い。このように２つの柱の間隔が大きく変動する場合に、次のような構造として補強金具を取り付けることができる。
【００５２】
図８に示すように、添木と間柱とを使用して壁体を形成する場合であって、柱の間隔が間中の１．５倍又は２倍であるときには、図１２に示すような構造を採用することができる。
図１２（ａ）に示す構造では、一方の柱６１からほぼ間中の位置に補強用間柱６３を立設する。この補強用間柱６３は、壁厚方向の寸法が添木６４及び間柱６５とほぼ同じとなっており、壁面と平行な方向に幅が大きくなっている。この補強用間柱６３は、一本の木材から形成されるものでもよいし、図１２に示すように２本又は３本の間柱用の木材を平行に密接させて用いるものであっても良い。また、補強用間柱６３と柱６１との間には間柱６５を立設する。
上記補強用間柱６３とほぼ間中の間隔で立設された柱６１との間には、図８に示す構造と同様に補強金具６６を取り付ける。このとき柱６１との間には添え木６４を介挿して柱６１と固着する。これにより、補強用間柱６３と、柱６１と、補強金具６６の水平部材６６ａとでラーメン構造を形成する。
【００５３】
補強用間柱６３と他の柱６２との間隔は、間中の約１／２となっており、この部分には図９に示す補強金具６６の分割された水平部材の一方と一つの鉛直部材とが結合された分割補強金具６７を用い、添木６４を介して鉛直部材６７ｂを柱６２に取り付ける。水平部材６７ａの端部は、補強用間柱６３に接続する。この端部は補強用間柱６３に対して曲げモーメントの伝達が可能に接続するものではなく、Ｌの字状に加工された金具６８等を用いて上下方向の位置が固定されるように接続するものでよい。
このように補強金具６６及び分割補強金具６７が取り付けられた補強用間柱６３、間柱６５及び添木６４に当接するように面材を設け、壁を構成する。
【００５４】
このような壁は、水平方向の力が作用したときに、補強用間柱６３と、間中の間隔で立設された柱６１と、補強金具６６の水平部材６６ａとで構成されるラーメンによって抵抗する。また、補強用間柱６３と、他方の柱６２つまり近接して立設された柱６２と、これらの間に取り付けられた分割補強金具６７の水平部材６７ａとは、水平部材６７ａと補強用間柱６３との間で曲げモーメントは伝達されないが、有ヒンジラーメンとして機能し、水平力に対して抵抗するものとなる。
【００５５】
図１２（ｂ）は、柱７１，７２の中心間隔が間中の２倍つまり一間であるときの補強金具７６の取り付け状態を示す概略側面図である。この構造では、２つの柱間のほぼ中央に補強用間柱７３を立設する。この補強用間柱７３は、図１２（ａ）に示す構造で使用されているものと同じものであり、壁厚方向の寸法が添木７４及び間柱７５とほぼ同じで、壁面と平行な方向に幅が大きくなっている。この補強用間柱７３と両側の柱７１，７２との間には、間柱７５を立設するとともに、柱７１，７２との間には添木７４を介挿して補強金具７６を補強用間柱７３と柱７１，７２とに固着する。これにより、補強用間柱７３と、柱７１，７２と、補強金具７６の水平部材７６ａとでラーメン構造を形成する。そして、壁面を構成する面材を取り付ける。
なお、このように補強用間柱６３，７３と添木６４，７４とを用いて補強金具６６，７６を取り付ける補強方法は、柱間に開口が設けられる場合においても、図１１と同様に、開口の上側及び下側に補強金具７６を取り付けるものとして採用することができる。
【００５６】
２つの柱の間隔が大きく異なる場合の対応として、図１３に示すように補強金具を取り付けることもできる。
図１３に示す壁は、２つの柱８１，８２の中心間隔が間中のとき、間中の１．５倍のとき、及び間中の２倍のときの補強金具の取り付け状態を示す概略図である。
隣り合う２つの柱８１，８２の互いに対向する面にはそれぞれ添木８３が取り付けられる。添木８３は、壁厚方向の寸法が柱の寸法より小さくなっている。また、これらの添木８３の間には、壁厚方向の寸法が添木８３と同じ横桟８４が、上下に所定の間隔で複数が水平方向に架け渡されている。
【００５７】
補強金具８５は上記横桟８４の間に添木８３を介して２つの柱８１，８２に固定される。この補強金具８５の水平部材８５は、２つの部材が中央で接続されたものであり、水平部材８５の長さが２つの柱８１，８２の間隔に対応して定められている。そして、水平部材８５を構成する２つの部材が添接板８６によって接合されるものとなっている。
壁の面材は、添木８３と横桟８４に当接して取り付けられ、横桟８４が適切な間隔で設けられていることにより、面材を強固に支持することができる。また、補強金具８５を壁内に納めて真壁とすることができる。
なお、補強金具は、図１３に示すものに代えて、図６に示すように鋼からなる水平部材を木部材によって接続するものであっても良い。このような補強金具を使用することにより、図１３に示すように２つの柱８１，８２の間隔が異なっても、木部材以外の補強金具は同じ形状寸法のものを汎用的に用いることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１：基礎、 ２：土台、 ３，４：柱、 ５：横架材、 ６，７，８：補強金具、
１１：第１の鉛直部材、 １２：第２の鉛直部材、 １３：水平部材、 １３ａ，１３ｂ：水平部材を構成する２つの部材、 １３ｃ：平板状の接続部、 １３ｄ：水平部材の剛性低減部、 １３ｅ：水平部材のウェブ、 １３ｆ：水平部材のフランジ、 １４：ラグスクリュー、 １５：添接板、 １６：ボルト、
２１：第１の鉛直部材、 ２２：第２の鉛直部材、 ２３：水平部材、 ２３ａ，２３ｂ：水平部材を構成する２つの部材、 ２３ｃ：水平部材のフランジ、 ２３ｄ：水平部材のウェブ、 ２３ｅ：水平部材の剛性低減部、 ２４：木部材、 ２５：ラグスクリュー、
３１：第１の鉛直部材、 ３２：第２の鉛直部材、 ３３：水平部材、 ３３ａ：水平部材の剛性低減部、
４１：添木、 ４２：間柱、 ４３：添接板、 ４４：面材、
５１：長押、 ５２：付鴨居、 ５３：天井廻縁、 ５４：開口、 ５５：垂れ壁、 ５６：腰壁、 ５７：天井、 ５８：床、
６１，６２：柱、 ６３：補強用間柱、 ６４：添木、 ６５：間柱、 ６６：補強用金具、 ６７：分割補強金具、 、
７１，７２：柱、 ７３：補強用間柱、 ７４：添木、 ７５：間柱、 ７６：補強用金具、 、
８１，８２：柱、 ８３：添木、 ８４：横桟、 ８５：補強金具、 ８６：添接板
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、木造建築物に作用する水平方向の力に対して該木造建築物を補強する補強金具及び木造建築物の補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
主に柱と梁・胴差等の横架材とによって構築される、いわゆる軸組構造の木造構造物では、地震等の水平力に対して筋交いや鋼製ブレースを設置して補強することが広く行われている。また、隣り合うように立設された２つの柱と胴差や土台等の横架材とで囲まれた矩形部分に耐力面材を取り付け、耐震壁として補強することも多く採用されている。
【０００３】
一方、オイルダンパーや粘弾性ダンパーの利用、又は塑性変形する金属部材の利用により、いわゆる制震構造として地震エネルギーを吸収し、地震に対して安全な建築物とすることが広く知られている。そして、制震構造としては、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３等に提案されるものがある。
【０００４】
上記のように地震等の水平力に対して抵抗可能な構造とすることは、新たに構築される木造建築物において採用される他、既存の木造建築物の地震に対する安全性を高めるためにも広く行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０１６２４号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２７８８号公報
【特許文献３】特開２００５−４２４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記筋交いや鋼製ブレースは、２つの柱とこの柱の上下に架設された横架材とで囲まれた矩形部分の対角線上に設置する必要がある。このため、既存の木造建築物を補強するときには、これらを設置する柱間の壁のみでなく天井も解体する必要が生じる。また、和室における長押がある場合も、これを取り外す必要がある。２つの柱とこの柱の上下に架設される横架材とに囲まれた矩形部分に耐力面材を取り付ける補強においても、耐力面材は柱と上下の横架材に固定しないと充分な耐力が期待できず、天井や長押を解体する必要がある。このため、補強のために多くの費用が必要となる。そして、開口が設けられる部分には設置することができない。
【０００７】
また、柱間に貫（ぬき）と称される水平部材を設けて水平方向の力に抵抗する構造では、ある程度の変形を許容しながら柱の倒壊に対して抵抗するものとなっているが、上記のような筋交いや耐力面材を用いて補強すると、補強部分が水平力の作用時にも変形が小さくなるように拘束され、建築物の剛性に偏りが生じる。このため、建築物に設けられた筋交いや耐力面材と貫との双方がバランスよく分担して地震時の水平力に抵抗することが難しくなる。
【０００８】
一方、制震構造とするには、オイルダンパーや粘弾性ダンパーの製作費が高く、新築の建築物及び既存の建築物の補強のいずれにおいても多くの費用が必要となる。
【０００９】
本願に係る発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸組構造の新築及び既存の木造建築物を安価で補強することができるともに、地震等の水平力に対してある程度の変形を許容しながら補強することができる補強金具及び補強方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 木製の柱と横架材とを組み合わせて構築される木造建築物の補強金具であって、 隣り合う２つの柱の互いに対向する面のそれぞれに固着される第１の鉛直部材及び第２の鉛直部材と、 前記第１の鉛直部材と前記第２の鉛直部材とを水平方向に接合する水平部材とを有し、 前記柱が傾斜しようとするときに、前記鉛直部材と前記水平部材との結合部分に生じる曲げモーメントによって該柱の傾斜に抵抗するものである木造建築物の補強金具を提供する。
【００１１】
この補強金具では、隣り合う２つの柱間に取り付けることにより、二つの柱とこの補強金具の水平部材とでラーメン構造が形成される。これにより、水平部材と柱の曲げ剛性によってこのラーメン構造の変形に抵抗することになり、木造建築物は地震等による水平力に対して有効に補強される。また、この補強金具は、簡単な構成からなり、安価に製作することができる。したがって、新築又は既存の木造建築物を少ない費用で補強することが可能となる。
一方、この補強金具が取り付けられたときに上下方向に占める領域は小さく、開口部や他の部材が設けられた位置を避けて補強することができる。したがって、既存の木造建築物に対しては、天井、床、長押、鴨居等の多くを解体するのではなく、部分的な解体にとどめて補強金具を取り付けることができる。
さらに、この補強金具では取り付けられた木造建築物に水平方向の力が作用したときに、構成する部材の曲げ剛性で柱等の変形に抵抗するものとなり、筋交いや耐力面材を用いた補強より大きな変形を許容した状態で水平力に抵抗することになる。これにより、古民家等で用いられている貫の機能を有効に利用した補強や、他の制震装置等と併用した補強が可能となる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の木造建築物の補強金具において、 前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近の曲げ剛性が、前記柱の傾斜時に塑性変形が生じるように調整されているものとする。
【００１３】
この補強金具が取り付けられた壁に、この壁と平行な方向の水平力が作用すると、補強金具の水平部材には鉛直部材との結合部付近で最も大きな曲げモーメントが生じる。そして、建築物の倒壊に至るまでの柱が傾斜した状態で水平部材の鉛直部材との結合部付近に塑性変形が生じる。これにより、水平部材の鉛直部材との結合部付近がいわゆる塑性ヒンジとして機能し、地震動の水平力が作用すると曲げモーメントと曲げ変形との関係を示すグラフがループ状となって、このヒステリシスによって地震動のエネルギーを吸収する。すなわちこの補強金具が制震装置として機能し、木造建築物の振動を抑制して地震動に対する安全性が向上する。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の木造建築物の補強金具において、 前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近に、曲げ剛性が低減された剛性低減部を有し、 該剛性低減部で前記塑性変形が生じるものとする。
【００１５】
この補強金具では、地震等の水平力が作用したときに上記剛性低減部に範囲を限定して塑性変形を生じさせることができる。また、この部分の曲げ剛性を容易に調整することができる。これにより、剛性低減部が塑性ヒンジとして有効に作用するように調整することが可能となる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の木造建築物の補強金具において、 前記水平部材は、２つの部材を接続したものであり、 ２つの部材の接続部は、軸線方向に長さを調整して接続することができるものとする。
【００１７】
この補強金具では、隣り合う２つの柱の対向する側面間に、密接するように取り付けることが容易となる。そして、柱に正確に密接して取り付けられることにより、木造建築物の変形に対して有効に作用して補強効果が得られる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の木造建築物の補強金具において、 前記水平部材を構成する２つの部材のそれぞれは、一つの木部材と曲げモーメントの伝達が可能となるように堅結され、該木部材を介して接続されるものとする。
【００１９】
この補強金具では、取り付ける現場で木部材の長さを変更することができ、隣り合う２つの柱間の間隔が異なる場合にも容易に対応して、双方の柱と密接するように取り付けることができる。また、水平部材を構成する２つの部材が木部材と一体となり、柱とともにラーメン構造を形成する。
【００２０】
請求項６に係る発明は、 木製の柱と横架材とを組み合わせて構築される木造建築物の補強方法であって、 鉛直方向に配置される第１の鉛直部材と、該第１の鉛直部材と平行に配置される第２の鉛直部材と、両端部が前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材に曲げモーメントの伝達が可能に結合された水平部材とを有する補強金具を、隣り合う２つの柱間に配置し、 ２つの柱の互いに対向する面のそれぞれに前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材を固着して、２つの柱と前記水平部材とでラーメン構造を形成する木造建築物の補強方法を提供するものである。
【００２１】
この補強方法では、２つの柱と補強金具の水平部材とで形成されたラーメン構造が、２つの柱間の壁と平行な水平力に対して抵抗する。これにより、木造建築物は地震等による水平力に対して有効に補強される。また、補強金具を安価に製作することができるとともに、既存の木造建築物に対しては、天井、床、長押、鴨居等の多くを解体するのではなく、部分的な解体にとどめて補強金具を取り付けることができる。
さらに、この補強金具を開口部や他の部材が設けられた位置を上下に避けて取り付けることができ、取り付ける位置の自由度が大きくなる。また、筋交いや耐力面材を用いた補強より大きな変形を許容した状態で水平力に抵抗することになり、古民家等で用いられている貫の機能を有効に利用した補強や、他の制震装置等と併用した補強も可能となる。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の木造建築物の補強方法において、 前記補強金具の前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近の曲げ剛性が、前記柱の傾斜時に塑性変形が生じるように調整するものとする。
【００２３】
この補強方法では、地震時に補強金具の水平部材にいわゆる塑性ヒンジが生じて補強金具を制震装置として機能させることができる。これにより、地震動のエネルギーを吸収し、木造建築物の振動を抑制して地震動に対する安全性を向上させることが可能となる。
【００２４】
請求項８に係る発明は、請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法において、 前記補強金具は、隣り合う２つの柱の下端から上端までの間に複数を設けるものとする。
【００２５】
この補強方法では、複数の補強金具と隣り合う２つの柱とで多層のラーメン構造が形成され、大きな耐荷力を有する壁が形成される。
【００２６】
請求項９に係る発明は、請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法において、 前記補強金具は、２つの柱間に設けられた窓の下側の腰壁内及び／又は窓の上側の垂れ壁内に取り付けるものとする。
【００２７】
この補強方法では、窓を有するために筋交いやブレースを取り付けることができない壁を利用して、地震等に対する補強を行うことができる。
【００２８】
請求項１０に係る発明は、請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法において、 前記補強金具は、２つの柱間の長押の上側で天井の廻縁より下側に取り付けるものとする。
【００２９】
この補強方法では、既存の木造建築物において、設けられている長押や天井の廻縁を解体することなく補強金具を取り付けることができ、解体する部分を少なくして補強を行うことが可能となる。また、長押の下側が開口となっていても補強金具を取り付けて補強することができる。
【００３０】
請求項１１に係る発明は、請求項６から請求項１０までのいずれかに記載の木造建築物の補強方法において、 前記柱に上下方向の添木を取り付け、 前記補強金具は、前記添木を介して前記柱に固着するものとする。
【００３１】
この補強方法では、壁を形成する面材を柱の居室側側面より壁の中心側へ後退させた位置に取り付け、いわゆる真壁とすることができる。そして、この真壁内に補強金具を取り付けることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本願発明に係る木造建築物の補強金具及び木造建築物の補強方法では、既存の木造建築物に対して解体する部分を少なくして補強することが可能となる。また、新築及び既存の木造建築物の双方において、少ない費用で地震等の水平力に対して補強することができる。さらに、筋交いや耐力面材による補強より木造建築物の変形を大きく許容した状態で補強することが可能となり、既存の木造建築物の特性や新築される木造建築物の制震機能を有効に利用した補強が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本願発明に係る木造建築物の補強方法が適用された構造躯体の一部を示す概略側面図及び概略断面図である。
【図２】本願発明の一実施形態である補強金具の取り付け状態を示す側面図、断面図及び平面図である。
【図３】図１に示す構造躯体及び補強金具で構成される多層ラーメン構造の曲げモーメント図である。
【図４】図２に示す補強金具の水平部材の接続部を示す側面図である。
【図５】本願発明の他の実施形態である補強金具を示す側面図、断面図及び平面図である。
【図６】本願発明の他の実施形態である補強金具を示す側面図、断面図及び平面図である。
【図７】本願発明の他の実施形態である補強金具を示す側面図、断面図及び平面図である。
【図８】本願発明に係る木造建築物の補強方法が適用された構造躯体の他の例であって、添木を介して補強金具を取り付けた例を示す概略側面図及び概略平断面図である。
【図９】図８に示す構造躯体における補強金具の取り付け状態を示す側面図、断面図及び平面図である。
【図１０】本願発明の補強方法によって補強金具が取り付けられた状態の他の例を示す概略側面図及び概略断面図である。
【図１１】本願発明の補強方法によって補強金具が取り付けられた状態の他の例を示す概略側面図及び概略断面図である。
【図１２】本願発明の補強方法によって補強金具が取り付けられた状態の他の例を示す概略側面図及び概略平断面図である。
【図１３】本願発明の補強方法によって補強金具が取り付けられた状態を他の例示す概略側面図及び概略平断面図である
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本願発明に係る木造建築物の補強方法が適用された構造躯体の一部を示す概略側面図及び概略断面図であり、図２はこの補強方法で用いられている補強金具の側面図、断面図及び平面図である。
この木造建築物は、軸組構造として構築されたものであり、基礎１上に土台２を横方向に支持し、この上に複数の柱３，４を立設している。そして、この柱３，４の上に胴差、梁等の横架材５を架け渡すように支持している。これら柱３，４と横架材５と土台２とで囲まれた矩形の範囲を壁とする。このような構造の外壁を建築物の周囲に形成するとともに、居室間の仕切壁も同様の構造で形成する。木造建築物が平屋建ての場合はこの上に小屋組を設け、屋根を形成する。２階建て又は３階建ての場合には上記横架材の上にさらに柱を立設し、横架材を架け渡す。そして、最上階の上に屋根を形成する。
【００３５】
補強金具６は、隣り合うように立設された２つの柱３，４間に、上下に複数を配列して取り付けられている。この補強金具６は、隣り合う２つの柱３，４の互いに対向する面のそれぞれに固着される第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２と、第１の鉛直部材１１と第２の鉛直部材１２とを水平方向に接合する水平部材１３とを備えるものである。第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２は、断面がＬの字型の鋼材からなり、柱３，４に当接される面にビスやラグスクリュー１４を挿通することができる取り付け孔が設けられている。そして、上下方向のほぼ中央部に水平部材１３がほぼ直角方向に溶接によって結合されている。
【００３６】
水平部材１３は、断面がコの字型の鋼材からなる２つの部材を中央部で接続したものであり、図２に示すように、２つの部材１３ａ，１３ｂの接続される端部に平板状となった接続部１３ｃが形成されている。この接続部１３ｃには複数のボルト孔が設けられており、これらのボルト孔と対応するように長孔が設けられた添接板１５を双方の接続部１３ｃに重ね合わせ、ボルト１６を接続部１３ｃのボルト孔及び添接板１５の長孔に挿通することができる。したがって、ボルト１６にナットを螺合して締め付けることにより、２つの部材１３ａ，１３ｂを接続することができるようになっている。
【００３７】
上記水平部材１３は、第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２との結合部付近に、断面の曲げ剛性を低減した剛性低減部１３ｄが形成されている。曲げ剛性の調整は、断面がコの字状となった鉛直部分つまりウェブ１３ｅに相当する部分の上下縁より水平に張りだしたフランジ１３ｆを切り欠くことによって行われている。これにより、柱３，４の傾斜が大きくなるとこの水平部材の剛性低減部１３ｄに作用する応力度が塑性領域に入り、塑性ヒンジとして機能するように調整されている。
【００３８】
このような補強金具６は、第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２を、隣り合う２つの柱３，４の対向する面に当接し、ビス又はラグスクリュー１４等を用いて柱３，４に固定されている。鉛直部材１１，１２を柱３，４の対向面に固定する工程は、水平部材１３を２つに分割した状態又は水平部材１３の軸線方向の長さを変えることが可能となるように２つの部材１３ａ，１３ｂを接続した状態で行う。そして、鉛直部材１１，１２を柱３，４に固定した後、水平部材を接続する。これにより、柱間の間隔が多少変動しても第１の鉛直部材１１と第２の鉛直部材１２とを２つの柱３，４に密接するように取り付け、水平部材１３を介して連結することができる。
【００３９】
このように補強金具６が取り付けられると、補強金具６の水平部材１３と２つの柱３，４との間で曲げモーメントが伝達される構造となり、２つの柱３，４と補強金具６の水平部材１３とによってラーメン構造が形成される。また、上下に複数の補強金具６が取り付けられることによって多層ラーメンとなる。そして、２つの柱間の壁と平行に水平力が作用すると、図３に示す曲げモーメント図のように、水平部材１３及び柱３，４に曲げモーメントが作用して柱３，４の倒壊に抵抗するものとなる。
【００４０】
水平部材１３の曲げモーメントは、両端部つまり第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２との結合部付近で最大となっており、この部分に設けられた剛性低減部１３ｄで中間部分より大きな曲げ変形が生じる。そして、柱３，４の傾斜が大きくなるとこの剛性低減部１３ｄで塑性変形が生じる。地震動のように水平力が繰り返し作用すると、上記剛性低減部１３ｄにおける曲げモーメントと曲げ変形との関係を示す図がループ状となり、このヒステリシスによって地震動のエネルギーが吸収される。したがって、補強金具６は制震装置として機能し、この補強金具６を取り付けた柱間は振動エネルギーの吸収性に優れた耐力壁として機能するものとなる。
【００４１】
また、この補強金具６は壁の厚さ方向に小さな寸法で形成することができ、２つの柱３，４間に形成される壁が、和室等で採用される壁面が柱面より壁の中心側に後退したいわゆる真壁であっても、補強金具６を壁体内に納まるように取り付けることができる。
【００４２】
なお、水平部材１３の中央部では、作用する曲げモーメントが小さく、水平部材１３の接続部分には大きな曲げモーメントが作用しない。したがって、水平部材１３の接続部で大きな変形は生じず、２つの柱３，４の変形に抵抗し得るものとなっている。
また、水平部材１３のほぼ中央に設けられた接続部の構造は、図４に示すように、添接板１５の長さを変更することにより、柱３，４の間隔が多少異なる場合においても対応して補強金具６を取り付けることができる。一方、柱３，４の間隔が木造建築物の各部でほぼ一定であるときには、図５に示すように、水平部材を構成する２つの部材のそれぞれが備える平板状の接続部１３ｃを互いに重ね合わせ、これらの双方を貫通するボルト１６とこれに螺合したナットとで締め付けて接続するものであっても良い。なお、このときには２つの部材１３ａ，１３ｂの少なくともいずれか一方の接続部１３ｃに設けられたボルト孔を長孔としておくのが望ましい。
【００４３】
補強金具は、図２及び図５に示すものの他、図６に示すものや図７に示すものを用いることもできる。
図６に示す補強金具７は、断面がコの字状となった鋼材を用いた水平部材２３が２つの部材２３ａ，２３ｂを接続したものとなっており、それぞれは第１の鉛直部材２１及び第２の鉛直部材２２に溶接で結合されている。そして、水平部材を構成する２つの部材２３ａ，２３ｂの中央部側の端部は切断されたままのコの字状の端面となっている。これら２つの部材２３ａ，２３ｂは木部材２４で接続されるものであり、水平部材２３の２つのフランジ２３ｃとウェブ２３ｄとで形成される凹部に木部材２４が嵌め入れられている。そして、ウェブ２３ｄに設けられた小孔に挿通されるビス又はラグスリュー２５等によって鋼からなる２つの部材２３ａ，２３ｂと木部材２４とが一体に接続される。
【００４４】
このような補強金具７を用いることにより、柱間の間隔が大きく変動する場合においても、現場で柱３，４間の間隔に対応して木部材２４の寸法を調整することができ、同じ寸法の補強金具７を使用することが可能となる。
【００４５】
一方、図７に示す補強金具８は、水平部材３３が分割されておらず、第１の鉛直部材３１との結合部から第２の鉛直部材３２との結合部まで連続した鋼材が用いられている。柱３，４間の間隔が木造建築物の各部で同一の部分が多く、柱３，４を正確に立設可能である場合や、予め２つの柱３，４を補強金具８で接合してから土台の上に立て込むことが可能である場合等には、このような補強金具８を使用することも可能となる。
【００４６】
なお、以上に説明した実施の形態では、水平部材１３，２３，３３が第１の鉛直部材１１，２１，３１及び第２の鉛直部材１２，２２，３２と結合される端部付近に剛性低減部１３ｄ，２３ｅ，３３ａが設けられているが、このような断面が縮小された剛性低減部を設けることなく、水平部材が均等な断面を有するものであっても良い。このような水平部材でも、両端部で曲げモーメントが最大となることから、断面の選択によって端部付近で塑性変形を生じさせることも可能である。
また、水平部材の断面が地震時の水平力が作用したときに塑性変形が生じないものでも良い。この場合には塑性ヒンジによる振動エネルギーの吸収効果は期待できないが、柱と水平部材とのラーメン構造で水平力に抵抗し得るものである。
【００４７】
図８は、補強金具６が添木４１を介して柱３，４に取り付けられるとともに、２つの柱３，４間に間柱４２が設けられる場合について、構造躯体の一部を示す概略側面図及び概略平断面図である。また、図９は取り付けられた状態の補強金具６を示す側面図、平面図及び断面図である。
この実施の形態では、２つの柱３，４の互いに対向する面に、この柱より壁厚方向の寸法が小さい添木４１が柱３，４の上端から下端にかけて取り付けられている。そして、補強金具６はこの添木４１を介して柱３，４に固定されるものとなっている。また、柱間のほぼ中央には、添木４１と壁厚方向の寸法がほぼ同じとなった間柱４２が土台２の上に支持され、上端が横架材５に接合されている。
【００４８】
補強金具６の第１の鉛直部材１１及び第２の鉛直部材１２には、図２に示す実施形態と同様に断面がＬ型の鋼材が用いられ、水平部材１３には断面がコの字状となった鋼材が用いられている。また、水平部材１３は２つの部材を中央で接続したものであり、２つの部材１３ａ，１３ｂは添接板４３によって接続されるものとなっている。この実施形態では水平部材のほぼ中央部に間柱４２が立設されるため、水平部材を構成する２つの部材１３ａ，１３ｂは間柱４２の両側の位置で切断されており、これらを接続する添接板４３は曲げ加工が施されて、立設された間柱４２との干渉を避ける形状となっている。つまり、添接板４３の平面形状が矩形の溝状部分を有するように曲げ加工されており、間柱４２は溝状となった凹部内を上下方向に通過するように配置されている。また、間柱の添接板４３が横断する部分には切り欠きが設けられ、添接板４３がこの切り欠き内に納められており、間柱４２の居室内側の面と添木４１の居室内側の面とにわたって、内装を施すための面材４４を取り付けることができるようになっている。
このような構造とすることにより、面材４４を用いていわゆる真壁を容易に形成するとともに、真壁内に本発明の補強金具６が納まるように補強を行うことができる。
【００４９】
次に、このような補強を新築の木造建築物及び既存の木造建築物について行う方法について説明する。
新築の木造建築物では、柱３，４を土台２の上に立設し、横架材５を架け渡した後に補強金具６を柱間に取り付ける。そして、これらの補強金具６が壁内に納まるように壁を形成する。このとき、図１０に示すように長押５１や付鴨居５２が設けられる壁では、これらが設けられる高さを避けて複数の補強金具６を取り付けることができる。また、天井廻縁５３が設けられる位置を避けて、これより下側に取り付けることもできる。
一方、図１１に示すように開口５４が設けられる部分にも、開口の上側に設けられた垂れ壁５５や開口より下方の腰壁５６となる位置に補強金具６を取り付け、垂れ壁５５又は腰壁５６をこれらの補強金具６が壁内に納まるように形成することができる。
【００５０】
既存の木造建築物の補強を行うときには、補強金具６を取り付けようとする部分の壁を解体し、柱３，４間に補強金具６を取り付けた後に、これらの補強金具６が壁内に納まるように壁体を修復する。このとき、図１０に示すように長押５１や付鴨居５２が設けられている部分でも、長押５１や付鴨居５２を解体することなく、これらの上方及び下方の壁を解体して補強金具６を取り付けることができる。また、天井５７及び床５８を解体することなく天井廻縁５３より下側の壁、又は床５８より上側の壁を解体して、補強金具６を取り付けることがきる。
一方、図１１に示すように開口５４が設けられる部分では、開口５４の上側に設けられた垂れ壁５５や開口５４より下方の腰壁５６を解体し、開口５４の枠組みを解体することなく垂れ壁５５又は腰壁５６内に補強金具６を取り付けることができる。
したがって、補強にあたって解体する部分を少ない範囲にとどめ、修復費用を低減して大きな補強効果を得ることが可能となる。
【００５１】
上記のような補強金具による木造建築物の補強は、次に説明するように、２つの柱間の間隔が異なる部位において適用することが可能である。
一般に軸組構造の木造建築物は、９１０ｍｍ〜９８０ｍｍ（間中、一間の１／２）を単位としてこの１倍、１．５倍、２倍の中心間隔で柱が立設されることが多い。このように２つの柱の間隔が大きく変動する場合に、次のような構造として補強金具を取り付けることができる。
【００５２】
図８に示すように、添木と間柱とを使用して壁体を形成する場合であって、柱の間隔が間中の１．５倍又は２倍であるときには、図１２に示すような構造を採用することができる。
図１２（ａ）に示す構造では、一方の柱６１からほぼ間中の位置に補強用間柱６３を立設する。この補強用間柱６３は、壁厚方向の寸法が添木６４及び間柱６５とほぼ同じとなっており、壁面と平行な方向に幅が大きくなっている。この補強用間柱６３は、一本の木材から形成されるものでもよいし、図１２に示すように２本又は３本の間柱用の木材を平行に密接させて用いるものであっても良い。また、補強用間柱６３と柱６１との間には間柱６５を立設する。
上記補強用間柱６３とほぼ間中の間隔で立設された柱６１との間には、図８に示す構造と同様に補強金具６６を取り付ける。このとき柱６１との間には添え木６４を介挿して柱６１と固着する。これにより、補強用間柱６３と、柱６１と、補強金具６６の水平部材６６ａとでラーメン構造を形成する。
【００５３】
補強用間柱６３と他の柱６２との間隔は、間中の約１／２となっており、この部分には図９に示す補強金具６６の分割された水平部材の一方と一つの鉛直部材とが結合された分割補強金具６７を用い、添木６４を介して鉛直部材６７ｂを柱６２に取り付ける。水平部材６７ａの端部は、補強用間柱６３に接続する。この端部は補強用間柱６３に対して曲げモーメントの伝達が可能に接続するものではなく、Ｌの字状に加工された金具６８等を用いて上下方向の位置が固定されるように接続するものでよい。
このように補強金具６６及び分割補強金具６７が取り付けられた補強用間柱６３、間柱６５及び添木６４に当接するように面材を設け、壁を構成する。
【００５４】
このような壁は、水平方向の力が作用したときに、補強用間柱６３と、間中の間隔で立設された柱６１と、補強金具６６の水平部材６６ａとで構成されるラーメンによって抵抗する。また、補強用間柱６３と、他方の柱６２つまり近接して立設された柱６２と、これらの間に取り付けられた分割補強金具６７の水平部材６７ａとは、水平部材６７ａと補強用間柱６３との間で曲げモーメントは伝達されないが、有ヒンジラーメンとして機能し、水平力に対して抵抗するものとなる。
【００５５】
図１２（ｂ）は、柱７１，７２の中心間隔が間中の２倍つまり一間であるときの補強金具７６の取り付け状態を示す概略側面図である。この構造では、２つの柱間のほぼ中央に補強用間柱７３を立設する。この補強用間柱７３は、図１２（ａ）に示す構造で使用されているものと同じものであり、壁厚方向の寸法が添木７４及び間柱７５とほぼ同じで、壁面と平行な方向に幅が大きくなっている。この補強用間柱７３と両側の柱７１，７２との間には、間柱７５を立設するとともに、柱７１，７２との間には添木７４を介挿して補強金具７６を補強用間柱７３と柱７１，７２とに固着する。これにより、補強用間柱７３と、柱７１，７２と、補強金具７６の水平部材７６ａとでラーメン構造を形成する。そして、壁面を構成する面材を取り付ける。
なお、このように補強用間柱６３，７３と添木６４，７４とを用いて補強金具６６，７６を取り付ける補強方法は、柱間に開口が設けられる場合においても、図１１と同様に、開口の上側及び下側に補強金具７６を取り付けるものとして採用することができる。
【００５６】
２つの柱の間隔が大きく異なる場合の対応として、図１３に示すように補強金具を取り付けることもできる。
図１３に示す壁は、２つの柱８１，８２の中心間隔が間中のとき、間中の１．５倍のとき、及び間中の２倍のときの補強金具の取り付け状態を示す概略図である。
隣り合う２つの柱８１，８２の互いに対向する面にはそれぞれ添木８３が取り付けられる。添木８３は、壁厚方向の寸法が柱の寸法より小さくなっている。また、これらの添木８３の間には、壁厚方向の寸法が添木８３と同じ横桟８４が、上下に所定の間隔で複数が水平方向に架け渡されている。
【００５７】
補強金具８５は上記横桟８４の間に添木８３を介して２つの柱８１，８２に固定される。この補強金具８５の水平部材８５は、２つの部材が中央で接続されたものであり、水平部材８５の長さが２つの柱８１，８２の間隔に対応して定められている。そして、水平部材８５を構成する２つの部材が添接板８６によって接合されるものとなっている。
壁の面材は、添木８３と横桟８４に当接して取り付けられ、横桟８４が適切な間隔で設けられていることにより、面材を強固に支持することができる。また、補強金具８５を壁内に納めて真壁とすることができる。
なお、補強金具は、図１３に示すものに代えて、図６に示すように鋼からなる水平部材を木部材によって接続するものであっても良い。このような補強金具を使用することにより、図１３に示すように２つの柱８１，８２の間隔が異なっても、木部材以外の補強金具は同じ形状寸法のものを汎用的に用いることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１：基礎、 ２：土台、 ３，４：柱、 ５：横架材、 ６，７，８：補強金具、
１１：第１の鉛直部材、 １２：第２の鉛直部材、 １３：水平部材、 １３ａ，１３ｂ：水平部材を構成する２つの部材、 １３ｃ：平板状の接続部、 １３ｄ：水平部材の剛性低減部、 １３ｅ：水平部材のウェブ、 １３ｆ：水平部材のフランジ、 １４：ラグスクリュー、 １５：添接板、 １６：ボルト、
２１：第１の鉛直部材、 ２２：第２の鉛直部材、 ２３：水平部材、 ２３ａ，２３ｂ：水平部材を構成する２つの部材、 ２３ｃ：水平部材のフランジ、 ２３ｄ：水平部材のウェブ、 ２３ｅ：水平部材の剛性低減部、 ２４：木部材、 ２５：ラグスクリュー、
３１：第１の鉛直部材、 ３２：第２の鉛直部材、 ３３：水平部材、 ３３ａ：水平部材の剛性低減部、
４１：添木、 ４２：間柱、 ４３：添接板、 ４４：面材、
５１：長押、 ５２：付鴨居、 ５３：天井廻縁、 ５４：開口、 ５５：垂れ壁、 ５６：腰壁、 ５７：天井、 ５８：床、
６１，６２：柱、 ６３：補強用間柱、 ６４：添木、 ６５：間柱、 ６６：補強用金具、 ６７：分割補強金具、 、
７１，７２：柱、 ７３：補強用間柱、 ７４：添木、 ７５：間柱、 ７６：補強用金具、 、
８１，８２：柱、 ８３：添木、 ８４：横桟、 ８５：補強金具、 ８６：添接板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木製の柱と横架材とを組み合わせて構築される木造建築物の補強金具であって、
隣り合う２つの柱の互いに対向する面のそれぞれに固着される第１の鉛直部材及び第２の鉛直部材と、
前記第１の鉛直部材と前記第２の鉛直部材とを水平方向に接合する水平部材とを有し、
前記柱が傾斜しようとするときに、前記鉛直部材と前記水平部材との結合部分に生じる曲げモーメントによって該柱の傾斜に抵抗するものであることを特徴とする木造建築物の補強金具。
【請求項２】
前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近の曲げ剛性が、前記柱の傾斜時に塑性変形が生じるように調整されていることを特徴とする請求項１に記載の木造建築物の補強金具。
【請求項３】
前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近に、曲げ剛性が低減された剛性低減部を有し、
該剛性低減部で前記塑性変形が生じるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の木造建築物の補強金具。
【請求項４】
前記水平部材は、２つの部材を接続したものであり、
２つの部材の接続部は、軸線方向に長さを調整して接続することができるものであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の木造建築物の補強金具。
【請求項５】
前記水平部材を構成する２つの部材のそれぞれは、一つの木部材と曲げモーメントの伝達が可能となるように堅結され、該木部材を介して接続されるものであることを特徴とする請求項４に記載の木造建築物の補強金具。
【請求項６】
木製の柱と横架材とを組み合わせて構築される木造建築物の補強方法であって、
鉛直方向に配置される第１の鉛直部材と、該第１の鉛直部材と平行に配置される第２の鉛直部材と、両端部が前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材に曲げモーメントの伝達が可能に結合された水平部材とを有する補強金具を、隣り合う２つの柱間に配置し、
２つの柱の互いに対向する面のそれぞれに前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材を固着して、２つの柱と前記水平部材とでラーメン構造を形成することを特徴とする木造建築物の補強方法。
【請求項７】
前記補強金具の前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近の曲げ剛性が、前記柱の傾斜時に塑性変形が生じるように調整することを特徴とする請求項６に記載の木造建築物の補強方法。
【請求項８】
前記補強金具は、隣り合う２つの柱の下端から上端までの間に複数を設けることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法。
【請求項９】
前記補強金具は、２つの柱間に設けられた窓の下側の腰壁内及び／又は窓の上側の垂れ壁内に取り付けることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法。
【請求項１０】
前記補強金具は、２つの柱間の長押の上側で天井の廻縁より下側に取り付けることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法。
【請求項１１】
前記柱に上下方向の添木を取り付け、
前記補強金具は、前記添木を介して前記柱に固着することを特徴とする請求項６から請求項１０までのいずれかに記載の木造建築物の補強方法。
【請求項１】
木製の柱と横架材とを組み合わせて構築される木造建築物の補強金具であって、
隣り合う２つの柱の互いに対向する面のそれぞれに固着される第１の鉛直部材及び第２の鉛直部材と、
前記第１の鉛直部材と前記第２の鉛直部材とを水平方向に接合する水平部材とを有し、
前記柱が傾斜しようとするときに、前記鉛直部材と前記水平部材との結合部分に生じる曲げモーメントによって該柱の傾斜に抵抗するものであることを特徴とする木造建築物の補強金具。
【請求項２】
前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近の曲げ剛性が、前記柱の傾斜時に塑性変形が生じるように調整されていることを特徴とする請求項１に記載の木造建築物の補強金具。
【請求項３】
前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近に、曲げ剛性が低減された剛性低減部を有し、
該剛性低減部で前記塑性変形が生じるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の木造建築物の補強金具。
【請求項４】
前記水平部材は、２つの部材を接続したものであり、
２つの部材の接続部は、軸線方向に長さを調整して接続することができるものであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の木造建築物の補強金具。
【請求項５】
前記水平部材を構成する２つの部材のそれぞれは、一つの木部材と曲げモーメントの伝達が可能となるように堅結され、該木部材を介して接続されるものであることを特徴とする請求項４に記載の木造建築物の補強金具。
【請求項６】
木製の柱と横架材とを組み合わせて構築される木造建築物の補強方法であって、
鉛直方向に配置される第１の鉛直部材と、該第１の鉛直部材と平行に配置される第２の鉛直部材と、両端部が前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材に曲げモーメントの伝達が可能に結合された水平部材とを有する補強金具を、隣り合う２つの柱間に配置し、
２つの柱の互いに対向する面のそれぞれに前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材を固着して、２つの柱と前記水平部材とでラーメン構造を形成することを特徴とする木造建築物の補強方法。
【請求項７】
前記補強金具の前記水平部材は、前記第１の鉛直部材及び前記第２の鉛直部材との結合部付近の曲げ剛性が、前記柱の傾斜時に塑性変形が生じるように調整することを特徴とする請求項６に記載の木造建築物の補強方法。
【請求項８】
前記補強金具は、隣り合う２つの柱の下端から上端までの間に複数を設けることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法。
【請求項９】
前記補強金具は、２つの柱間に設けられた窓の下側の腰壁内及び／又は窓の上側の垂れ壁内に取り付けることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法。
【請求項１０】
前記補強金具は、２つの柱間の長押の上側で天井の廻縁より下側に取り付けることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の木造建築物の補強方法。
【請求項１１】
前記柱に上下方向の添木を取り付け、
前記補強金具は、前記添木を介して前記柱に固着することを特徴とする請求項６から請求項１０までのいずれかに記載の木造建築物の補強方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１３７３１１（Ｐ２０１１−１３７３１１Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９６８８８（Ｐ２００９−２９６８８８）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００１８３４２８）住友林業株式会社 (540)
【出願人】（５９７００７２８２）住友林業ホームテック株式会社 (43)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００１８３４２８）住友林業株式会社 (540)
【出願人】（５９７００７２８２）住友林業ホームテック株式会社 (43)
【Ｆターム（参考）】
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