窓構造
【課題】既存の建築物に簡易に施工できる耐震性の高い窓構造を提供する。
【解決手段】窓構造１は、建築物の窓用開口部に合致する四角形状の窓枠２０を有する窓部材２に、所望の剛性を有する隅部補強部材３が、窓枠２０の四隅にそれぞれ取り付けられたものである。窓部材２自体の剛性を高めることにより、窓用開口部が形成された壁の壁量が増大したのと同様の作用を生じさせ、建築物の重心と剛心とを近接させることが容易になる。また、水平力に対抗して窓枠２０の四角形状が維持されるので、地震の際の住宅からの出口が確保される。特に、既存の住宅に対して、窓の周囲の壁材の大部分を剥がす等の大掛かりな工事が不要であり、既存の窓用開口部に対する納まりもよい。
【解決手段】窓構造１は、建築物の窓用開口部に合致する四角形状の窓枠２０を有する窓部材２に、所望の剛性を有する隅部補強部材３が、窓枠２０の四隅にそれぞれ取り付けられたものである。窓部材２自体の剛性を高めることにより、窓用開口部が形成された壁の壁量が増大したのと同様の作用を生じさせ、建築物の重心と剛心とを近接させることが容易になる。また、水平力に対抗して窓枠２０の四角形状が維持されるので、地震の際の住宅からの出口が確保される。特に、既存の住宅に対して、窓の周囲の壁材の大部分を剥がす等の大掛かりな工事が不要であり、既存の窓用開口部に対する納まりもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の窓用開口部に窓部材が固定されてなる窓構造であって、特に耐震等に適した窓構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の大地震による住宅崩壊などを目の当たりにして、住宅などの建築物において耐震対策を施すことが注目されている。例えば、戸建住宅において一般的である木造建築物では、建築物の総壁量の最低値が建築基準法で定められている。したがって、住宅の窓や出入口などの開口部は、総壁量の最低値を満足する範囲内で設計される。
【０００３】
住宅の窓に着目すれば、住宅内への採光のために、住宅の南側の壁に掃き出し窓のような開口面積の大きな窓をとることが多い。一方、住宅の北側の壁では、総壁量の確保や住宅の熱損失を防止する観点から、小窓のような開口面積の小さな窓をとることが多い。
【０００４】
住宅の耐震性について着目すれば、住宅の重心と剛心とが一致していることが好ましい。ここで、重心とは、建築物の平面形状の中心であり、剛心とは、水平力に対抗する力の中心である。地震力は、住宅の重心に作用し、住宅は水平方向に変形するほか、剛心周りに回転する。したがって、重心と剛心とが離れすぎていれば、住宅に部分的に過大な変形が生じて構造部材が損傷され、その結果、住宅の耐力が低下するとともに、他の部分に地震力の負荷が集中し、最悪の場合には住宅の倒壊を引き起こすおそれがある。
【０００５】
建築物の重心と剛心との不一致は偏心率で定義される。偏心率とは、重心と剛心との隔たりのねじり抵抗に対する割合である。建築基準法では、木造住宅の偏心率は０．３以下であることが定められており、一般的には、偏心率が０．１５以下の住宅が特に好ましいと言われている。
【０００６】
前述したように、住宅の南側の壁に大きな開口を設け、一方、北側の壁には小さな開口を設けると、南北の壁で開口割合に大きな差が生じる。その結果、住宅の重心と剛心とが離れて偏心率が大きくなり、住宅の耐震性能が劣化する。
【０００７】
このような建築物の偏心率に対する基準は近年になって設けられたものであり、それ以前に建築された木造住宅では、必ずしも、現在の建築基準法に規定された基準を満足するとは限らない。これに対し、既存の木造住宅などの耐震性能を向上させるために、耐震補強工事を伴うリフォームが行われている。一般に、耐震補強工事は、住宅の土台や柱、梁などの構造部材の接続部分に補強金物を取り付けるものが多い（例えば特許文献１〜３）。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２２６１７４号公報
【特許文献２】特開平６−２８８１４６号公報
【特許文献３】特開２００４−２８５８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載されているように、筋違板と係止片とを有する補強金具を、窓台や窓まぐさに取り付けることとすれば、窓用開口部の周囲の壁材を剥がして、柱、窓台、窓まぐさの交差部分を露出させる必要があり、また、柱、窓台、窓まぐさの交差部分のすべてに補強金具を取り付ける必要があるので、工事が大掛かりとなりコストが高くなるという問題がある。
【００１０】
特許文献２に記載されているように、窓用開口部を囲む柱、窓台、窓まぐさに鋼材をそれぞれ取り付け、鋼材部分をフレーム状に形成するとすれば、該鋼材のために窓用開口部の納まり寸法が変わり、既存の窓或いは同寸法の窓を取り付けることが難しくなるという問題がある。また、鋼材を通じて熱伝達が生じるので、窓用開口部の断熱を確保することが難しくなるという問題がある。
【００１１】
特許文献３は、本発明者により考案された木造躯体に組み込まれる木質耐震開口フレームである。この木質耐震開口フレームが既存又は新築の木造建築物の開口部に取り付けられることより、耐力壁のアンバランスの解消と建物全体の耐震性の向上が図られる。この木質耐震開口フレームが既存の窓に取り付けられることにより、従来と同様に採光が確保され、且つ窓を構成する軸組が補強される。しかしながら、前述と同様に、木質耐震開口フレームを窓用開口部に取り付けると、窓用開口部の納まり寸法が変わり、既存の窓或いは同寸法の窓を取り付けることが難しくなるという問題がある。
【００１２】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、既存の建築物に簡易に施工できる耐震性の高い窓構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、既に考案された特許文献３の利点及び問題点を詳細に検討して鋭意研究した結果、以下に示される本発明を完成するに至った。
【００１４】
(1)本発明に係る窓構造は、建築物の窓用開口部に合致する多角環状の窓枠を有する窓部材に、所望の剛性を有する隅部補強部材が、上記窓枠の多角環状の各隅部にそれぞれ取り付けられたものである。
【００１５】
多角環状の窓枠の各隅部に隅部補強部材が取り付けられることにより、窓枠の各辺を構成する枠材同士の接合部の剛性が高められる。多角環状とは、環状の窓枠の平面視が例えば四角形等の多角形であることをいう。この窓枠を有する窓部材が、建築物の窓用開口部に取り付けられる。地震による水平力は、柱や窓台、窓まぐさから窓枠に伝達される。窓枠の剛性が高められることにより、窓部材自体が地震による水平力に対抗することができ、窓用開口部が形成された壁の耐震性能が向上される。
【００１６】
(2)上記隅部補強部材は、上記窓部材を窓用開口部に固定具を用いて固定するための第１固定部を有するものが好適である。
【００１７】
(3)上記隅部補強部材は、上記窓枠の外周面に固定されるための第２固定部を有し、上記第１固定部と第２固定部とが略直交する断面視がＬ字形状のものが好適である。
【００１８】
(4)上記窓枠は、多角環状の各辺を構成する枠材を有し、該枠材に、所望の剛性を有する枠材補強部材が設けられたものであってもよい。
【００１９】
枠材補強部材により窓枠の枠材が補強され、地震による水平力が伝達された際に枠材が挫屈等することが防止される。これにより、窓枠の枠材として、合成樹脂からなる部材等の多様な部材を用いることができる。特に窓枠を合成樹脂製とすることにより、軽量、且つ気密性及び断熱性の高い窓を実現することができる。
【００２０】
(5)上記枠材は、略中空形状のものであり、その中空部分に上記枠材補強部材が設けられたものが好適である。
【００２１】
(6)上記枠材補強部材は、上記枠材の中空部分に合致する形状の管体が好適である。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明に係る窓構造によれば、窓部材自体の剛性を高めることにより、窓用開口部が形成された壁の壁量が増大したのと同様の作用を生じさせ、建築物の重心と剛心とを近接させることが容易になる。また、水平力に対抗して窓枠の多角環状が維持されるので、地震の際の住宅からの出口が確保される。特に、既存の住宅に対して、窓の周囲の壁材の大部分を剥がす等の大掛かりな工事が不要であり、既存の窓用開口部に対する納まりもよいという効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、本実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る窓構造１の外観構成を示している。窓構造１は、窓部材２と、窓部材２の四隅に取り付けられた隅部補強部材３とが、２本の柱４間に窓台５及び窓まぐさ６が横架材として架設されることにより四角形に形成された窓用開口部に取り付けられてなる。なお、本実施の形態は、木造住宅の窓用開口部を例に説明され、柱４、窓台５及び窓まぐさ６は、ともに角柱の木材から形成されている。しかしながら、本発明に係る窓用開口部は、木材を四角に組み合わせたものに限定されず、建築物の窓用開口部を構成するものであれは、例えば、壁面材を多角形に穿って形成されたものであってもよい。
【００２５】
図２は、窓部材２に隅部補強部材３が取り付けられた状態を示す斜視図であり、図３は、隅部補強部材３の外観構成を示す斜視図である。また、図４は、図２のII−II断面図であり、図５は、図１のI−I断面図である。なお、図４においては、窓台５及び窓２１Ｌ等が省略されている。
【００２６】
窓部材２は、建築物の窓として窓用開口部に取り付けられるものであり、窓枠２０と、窓２１Ｌ，２１Ｒとを有する。窓枠２０は、正面視が四角形の枠体であり、四角形の各辺を構成する４つの枠材２２が四角形に組み合わせれて固着されてなる。枠材２２は、塩化ビニル樹脂製のものであり、異形押出成形により得られる。枠材２２の端部同士が接続された四隅は、溶接により接着されている。このように形成された窓枠２０が、窓用開口部に納められる。なお、本実施形態では、窓２１Ｌ，２１Ｒが嵌め込まれる枠を窓枠と呼ぶ。また、本実施形態では、窓枠２０を合成樹脂製の所謂樹脂サッシとしたが、本発明に係る窓枠は合成樹脂製のものに限定されず、所謂アルミサッシなどのその他の素材であってもよい。
【００２７】
窓２１Ｌ，２１Ｒは、ガラス等の透明部材の周囲に支持枠が設けられてなる。窓２１Ｌは、はめ殺し窓であり、窓枠２０に対して開閉することができない。一方、窓２１Ｒは、外開き窓であり、窓枠２０の縦方向の枠材２１に蝶番により枢支されて、外開きに開閉可能である。なお、本発明において、窓の構造は周知且つ任意の構成が採用される。したがって、本実施形態に示されるようなはめ殺し窓と外開き窓の組み合わせの他、引き違い窓、外開き窓、内開き窓、ドレーキップ窓、はめ殺し窓、両開き窓、縦すべり出し窓、横すべり出し窓、出窓、上下スライド窓や、これらの任意の組み合わせによる連窓等が採用され得る。また、透明部材はガラスや合成樹脂、ガラスと樹脂フィルムとの複合体、２重ガラス等が採用され得る。
【００２８】
図３に示すように、隅部補強部材３は、四角形の窓枠２０の四隅に合致するように、正面視がＬ字形状のものである。隅部補強部材３は、窓部材２を窓用開口部に固定するための第１固定部３０と、窓枠２０の外周面に固定されるための第２固定部３１とを有する。第１固定部３０は、正面視がＬ字形状の平板であり、そのＬ字形状に沿って、ビスや釘等の固定具を挿通するための貫通孔３２が所定間隔で穿たれている。貫通孔３２は、２列をなしており、正面視Ｌ字形状の外側の貫通孔３２にビス等が挿通され、該ビスが、柱４、窓台５又は窓まぐさ６に貫入されることにより、隅部補強部材３が窓用開口部に固定される。また、正面視Ｌ字形状の内側の貫通孔３２には、枠材２２と連通するようにビス等が挿通され、該ビスが、柱４、窓台５又は窓まぐさ６に貫入されることにより、隅部補強部材３が窓枠２０及び窓用開口部に固定される。
【００２９】
第２固定部３１は、第１固定部３０のＬ字形状の内縁から、第１固定部３０と略直交する背面方向に延出されたものである。したがって、第１固定部３０と第２固定部３１とは、断面視においてＬ字形状をなしている。第２固定部３１には、その長手方向に沿ってビス等の固定具を挿通するための貫通孔３３が所定間隔で穿たれている。図２に示すように、隅部補強部材３の正面視Ｌ字形状の隅部を、窓枠２０の四隅の外側に合致するように嵌め合わされ、図５に示すように、上記貫通孔３３にビス等が挿通され、該ビスが、窓枠２０の外周面に貫入されることにより、隅部補強部材３が窓部材２の四隅に固定される。
【００３０】
隅部補強部材３は、窓部材２の四隅の剛性を高めるためのものであり、所望の剛性を有する。そのために、隅部補強部材３は、鉄、鋳鉄、ステンレス鋼、炭素鋼、工具鋼、鋳造鋼などの鋼材や、強化プラスチックなどの剛性及び靭性の高い素材が用いられることが好適である。隅部補強部材３の素材として、これらのいずれを用いるかは、窓部材２に所望の剛性を付与するために隅部補強部材３に要求される強度やコストなどを考慮して決定される。
【００３１】
例えば、隅部補強部材３の素材として鉄を用いた場合には、隅部補強部材３を３５０００〜４００００Ｎ程度の強度とするためには、その厚みを約３．２〜６ｍｍ程度とすることが好適である。また、窓枠２０を１００００〜２００００Ｎ程度の強度とするためには、隅部補強部材３の正面視Ｌ字形状の各辺の長さを、窓枠２０の枠材２２の長手方向の長さの約１／１０〜１／４程度とすることが好適である。枠材２２の両端（隅部）に固定された２つの隅部補強部材３の１つの枠材２２の長手方向の長さに対する合計長さは、該枠材２２の長手方向の長さの約１／５〜１／２程度とすることが好適である。また、隅部補強部材３の正面視Ｌ字形状の各辺の長さは、約２０〜８０ｍｍ程度が好適である。これらは、最終的に窓部材２に要求される耐震性を考慮して定められる。
【００３２】
図４に示すように、上記窓枠２０の枠材２２には、枠材補強部材７が設けられている。詳細に説明するに、図に示すように、窓台５上に載置される枠材２２は、窓台５の上面に載置される基部２３と、屋内側に向けて露出される屋内面部２４と、屋外側に向けて露出される屋外面部２５と、窓２１Ｌ，２１Ｒを支持する窓支持部２６と、屋内面部２４の下端に連結された窓框部２７とを有する。
【００３３】
上記基部２３、屋内面部２４、屋外面部２５及び窓支持部２６により、図に示すような中空部２８が形成されている。なお、中空部２８の形状は特に限定されず、完全に周囲が枠材２２で囲繞された中空部でなく、一部が開放されたＣ字形状やこコの字形状であってもよい。また、窓框部２７には、隅部補強部材３の第１固定部３０の内側の貫通孔３２に対応して貫通孔２９（図２参照）が適宜穿設されている。
【００３４】
枠材補強部材７は、上記中空部２８に合致する管体である。つまり、図に示すように、枠材補強部材７は、断面視が四角形の管体であり、その１辺が上記基部２３の幅、すなわち屋内面部２４と屋外面部２５との間の距離と略同等のものである。また。枠材補強部材７の長手方向の長さは、枠材２２の長手方向の長さと略同等である。つまり、枠材２２の長手方向に渡って枠材補強部材７が設けられている。この枠材補強部材７により、枠材２２の長手方向の強度が高められ、枠材２２が圧縮力により挫屈等することが防止される。これにより、窓枠２０の枠材２２自体に高い剛性が要求されず、枠材２２に合成樹脂等の多様な素材を用いることができる。特に窓枠２０を合成樹脂製とすることにより、軽量、且つ気密性及び断熱性の高い窓を実現することができるので好適である。
【００３５】
窓枠２２の左右側及び上側を構成する枠材２２についても、図４と同様にして、その中空部２８に合致する枠材補強部材７が枠材２２の長手方向に渡って設けられている。つまり、四角形の窓枠２２を形成する４つの枠材２２のそれぞれに４本の枠材補強部材７が設けられている。枠材補強部材７の素材としては、隅部補強部材３と同様に、鉄、鋳鉄、ステンレス鋼、炭素鋼、工具鋼、鋳造鋼などの鋼材や、強化プラスチックなどの剛性及び靭性の高い素材が用いられることが好適である。また、結露等に対する防錆性を考慮すれば、ステンレス鋼が好適である。
【００３６】
隅部補強部材３は、図２に示すように、正面視Ｌ字形状の隅部を、窓枠２０の四隅の外側に合致するように嵌め合わされ、図５に示すように、第２固定部３１の貫通孔３３に挿通されたビス８が、枠材２２の外周面に貫入されることにより、窓部材２の四隅に固定される。枠材２２に貫入されたビス８の先端は、中空部２８に突出して枠材補強部材７にも貫入される。これにより、隅部補強部材３が枠材２２に強固に固定される。また、正面視四角形の窓枠２０の各辺をなす枠材２２にそれぞれ設けられた４つの枠材補強部材７と、窓枠２０の四隅に固定された隅部補強部材３とが剛接合されて、窓枠２０においていわばラーメン構造を形成する。これにより、窓枠２０の剛性が向上される。
【００３７】
このように隅部補強部材３及び枠材補強部材７により剛性が高められた窓部材２が、図１に示すように、柱４、窓台５及び窓まぐさ６で形成された窓用開口部に嵌め込まれる。そして、図５に示すように、隅部補強部材３の第１固定部３０の外側（図５下側）の貫通孔３２に挿通されたビス９が窓台５に貫入されることにより、隅部補強部材３が窓台５に固定される。また、枠材２２の窓框部２７の貫通孔２９から隅部補強部材３の第１固定部３０の内側（図５上側）の貫通孔３２に挿通されたビス９が窓台５に貫入されることにより、枠材２２と隅部補強部材３とが固定されるとともに、該隅部補強部材３が窓台５に固定される。なお、窓部材２のその他の隅部に固定された隅部補強部材３についても、図５と同様にして、柱４、窓台５及び窓まぐさ６にそれぞれ固定される。これにより、窓用開口部に窓部材２が固定される。
【００３８】
地震が生じると、地震による水平力は、柱４、窓台５及び窓まぐさ６から窓部材２の窓枠２０に伝達される。前述したように、隅部補強部材３及び枠材補強部材７により窓枠２０の剛性が高められるているので、窓部材２自体が地震による水平力に対抗することができる。これにより、窓用開口部が形成された壁の耐震性能が向上される。
【００３９】
このように、本実施形態に係る窓構造１によれば、窓部材２自体の剛性を高めることにより、窓用開口部が形成された壁の壁量が増大したのと同様の作用を生じさせることができ、建築物の重心と剛心とを近接させることが容易になる。これにより、偏心率の小さな建築物を実現することができる。
【００４０】
また、地震による水平力に対抗して窓枠２０の正面視四角形が維持されるので、地震の際の住宅からの出口が確保される。
【００４１】
また、本窓構造１を施工する際には、既存の住宅に対して、窓の周囲の壁材の大部分を剥がす等の大掛かりな工事が不要である。したがって、施工工事の工数を少なくして、短期間且つ低コストで、住宅の耐震性を向上させることができる。また、断熱施工を併せて行うことも容易である。
【００４２】
さらには、本窓構造１は、耐震性のない従来の窓とほぼ同様の外観であるので、従来の窓を使用していた住宅の居住者に対して違和感がない。また、既存の窓用開口部に対する納まりがよいので、既存住宅の耐震補強工事に好適である。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の実施例について説明する。窓枠２０の縦横寸法を１８７０ｍｍ×１６９５ｍｍとし、塩化ビニル樹脂を異形押出成形して窓枠２０を作製した。窓枠２０の各枠材２２の中空部には、鉄製の肉厚３．２ｍｍの管体からなる枠材補強部材７を配設した。この窓枠２０を用いて、はめ殺し窓と外開き窓とからなる連窓である窓部材２を作製した。さらに、窓部材２の四隅には、６００ｍｍ×６００ｍｍ、厚み３．２ｍｍの鉄製の隅部補強部材３を固定し、図６に示すように、木材からなる窓用開口部に隅部補強部材３を介して窓部材２を取り付けて窓構造１を作製した。
【００４４】
図６に示すように、この窓構造１に対して、建築基準法施行令第４６条第４項表１（ハ）に基づいて、木造軸組耐力壁の試験方法及び評価方法により評価される面内せん断試験を実施した。これにより、窓構造１において、壁倍率０．５以上を得た。壁倍率は、耐力壁の水平方向に対するせん断性能を表すものであり、窓用開口部が形成された壁の壁倍率が、約０．２〜０．３程度であるから、本窓構造１により窓用開口部が形成された壁の水平方向に対するせん断性能が大幅に向上されたことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る窓構造１の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、窓部材２に隅部補強部材３が取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、隅部補強部材３の外観構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、図２のII−II断面図である。
【図５】図５は、図１のI−I断面図である。
【図６】図６は、木造軸組耐力壁の試験状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・窓構造
２・・・窓部材
３・・・隅部補強部材
７・・・枠材補強部材
８，９・・・ビス（固定具）
２０・・・窓枠
２２・・・枠材
３０・・・第１固定部
３１・・・第２固定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の窓用開口部に窓部材が固定されてなる窓構造であって、特に耐震等に適した窓構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の大地震による住宅崩壊などを目の当たりにして、住宅などの建築物において耐震対策を施すことが注目されている。例えば、戸建住宅において一般的である木造建築物では、建築物の総壁量の最低値が建築基準法で定められている。したがって、住宅の窓や出入口などの開口部は、総壁量の最低値を満足する範囲内で設計される。
【０００３】
住宅の窓に着目すれば、住宅内への採光のために、住宅の南側の壁に掃き出し窓のような開口面積の大きな窓をとることが多い。一方、住宅の北側の壁では、総壁量の確保や住宅の熱損失を防止する観点から、小窓のような開口面積の小さな窓をとることが多い。
【０００４】
住宅の耐震性について着目すれば、住宅の重心と剛心とが一致していることが好ましい。ここで、重心とは、建築物の平面形状の中心であり、剛心とは、水平力に対抗する力の中心である。地震力は、住宅の重心に作用し、住宅は水平方向に変形するほか、剛心周りに回転する。したがって、重心と剛心とが離れすぎていれば、住宅に部分的に過大な変形が生じて構造部材が損傷され、その結果、住宅の耐力が低下するとともに、他の部分に地震力の負荷が集中し、最悪の場合には住宅の倒壊を引き起こすおそれがある。
【０００５】
建築物の重心と剛心との不一致は偏心率で定義される。偏心率とは、重心と剛心との隔たりのねじり抵抗に対する割合である。建築基準法では、木造住宅の偏心率は０．３以下であることが定められており、一般的には、偏心率が０．１５以下の住宅が特に好ましいと言われている。
【０００６】
前述したように、住宅の南側の壁に大きな開口を設け、一方、北側の壁には小さな開口を設けると、南北の壁で開口割合に大きな差が生じる。その結果、住宅の重心と剛心とが離れて偏心率が大きくなり、住宅の耐震性能が劣化する。
【０００７】
このような建築物の偏心率に対する基準は近年になって設けられたものであり、それ以前に建築された木造住宅では、必ずしも、現在の建築基準法に規定された基準を満足するとは限らない。これに対し、既存の木造住宅などの耐震性能を向上させるために、耐震補強工事を伴うリフォームが行われている。一般に、耐震補強工事は、住宅の土台や柱、梁などの構造部材の接続部分に補強金物を取り付けるものが多い（例えば特許文献１〜３）。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２２６１７４号公報
【特許文献２】特開平６−２８８１４６号公報
【特許文献３】特開２００４−２８５８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載されているように、筋違板と係止片とを有する補強金具を、窓台や窓まぐさに取り付けることとすれば、窓用開口部の周囲の壁材を剥がして、柱、窓台、窓まぐさの交差部分を露出させる必要があり、また、柱、窓台、窓まぐさの交差部分のすべてに補強金具を取り付ける必要があるので、工事が大掛かりとなりコストが高くなるという問題がある。
【００１０】
特許文献２に記載されているように、窓用開口部を囲む柱、窓台、窓まぐさに鋼材をそれぞれ取り付け、鋼材部分をフレーム状に形成するとすれば、該鋼材のために窓用開口部の納まり寸法が変わり、既存の窓或いは同寸法の窓を取り付けることが難しくなるという問題がある。また、鋼材を通じて熱伝達が生じるので、窓用開口部の断熱を確保することが難しくなるという問題がある。
【００１１】
特許文献３は、本発明者により考案された木造躯体に組み込まれる木質耐震開口フレームである。この木質耐震開口フレームが既存又は新築の木造建築物の開口部に取り付けられることより、耐力壁のアンバランスの解消と建物全体の耐震性の向上が図られる。この木質耐震開口フレームが既存の窓に取り付けられることにより、従来と同様に採光が確保され、且つ窓を構成する軸組が補強される。しかしながら、前述と同様に、木質耐震開口フレームを窓用開口部に取り付けると、窓用開口部の納まり寸法が変わり、既存の窓或いは同寸法の窓を取り付けることが難しくなるという問題がある。
【００１２】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、既存の建築物に簡易に施工できる耐震性の高い窓構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、既に考案された特許文献３の利点及び問題点を詳細に検討して鋭意研究した結果、以下に示される本発明を完成するに至った。
【００１４】
(1)本発明に係る窓構造は、建築物の窓用開口部に合致する多角環状の窓枠を有する窓部材に、所望の剛性を有する隅部補強部材が、上記窓枠の多角環状の各隅部にそれぞれ取り付けられたものである。
【００１５】
多角環状の窓枠の各隅部に隅部補強部材が取り付けられることにより、窓枠の各辺を構成する枠材同士の接合部の剛性が高められる。多角環状とは、環状の窓枠の平面視が例えば四角形等の多角形であることをいう。この窓枠を有する窓部材が、建築物の窓用開口部に取り付けられる。地震による水平力は、柱や窓台、窓まぐさから窓枠に伝達される。窓枠の剛性が高められることにより、窓部材自体が地震による水平力に対抗することができ、窓用開口部が形成された壁の耐震性能が向上される。
【００１６】
(2)上記隅部補強部材は、上記窓部材を窓用開口部に固定具を用いて固定するための第１固定部を有するものが好適である。
【００１７】
(3)上記隅部補強部材は、上記窓枠の外周面に固定されるための第２固定部を有し、上記第１固定部と第２固定部とが略直交する断面視がＬ字形状のものが好適である。
【００１８】
(4)上記窓枠は、多角環状の各辺を構成する枠材を有し、該枠材に、所望の剛性を有する枠材補強部材が設けられたものであってもよい。
【００１９】
枠材補強部材により窓枠の枠材が補強され、地震による水平力が伝達された際に枠材が挫屈等することが防止される。これにより、窓枠の枠材として、合成樹脂からなる部材等の多様な部材を用いることができる。特に窓枠を合成樹脂製とすることにより、軽量、且つ気密性及び断熱性の高い窓を実現することができる。
【００２０】
(5)上記枠材は、略中空形状のものであり、その中空部分に上記枠材補強部材が設けられたものが好適である。
【００２１】
(6)上記枠材補強部材は、上記枠材の中空部分に合致する形状の管体が好適である。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明に係る窓構造によれば、窓部材自体の剛性を高めることにより、窓用開口部が形成された壁の壁量が増大したのと同様の作用を生じさせ、建築物の重心と剛心とを近接させることが容易になる。また、水平力に対抗して窓枠の多角環状が維持されるので、地震の際の住宅からの出口が確保される。特に、既存の住宅に対して、窓の周囲の壁材の大部分を剥がす等の大掛かりな工事が不要であり、既存の窓用開口部に対する納まりもよいという効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、本実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る窓構造１の外観構成を示している。窓構造１は、窓部材２と、窓部材２の四隅に取り付けられた隅部補強部材３とが、２本の柱４間に窓台５及び窓まぐさ６が横架材として架設されることにより四角形に形成された窓用開口部に取り付けられてなる。なお、本実施の形態は、木造住宅の窓用開口部を例に説明され、柱４、窓台５及び窓まぐさ６は、ともに角柱の木材から形成されている。しかしながら、本発明に係る窓用開口部は、木材を四角に組み合わせたものに限定されず、建築物の窓用開口部を構成するものであれは、例えば、壁面材を多角形に穿って形成されたものであってもよい。
【００２５】
図２は、窓部材２に隅部補強部材３が取り付けられた状態を示す斜視図であり、図３は、隅部補強部材３の外観構成を示す斜視図である。また、図４は、図２のII−II断面図であり、図５は、図１のI−I断面図である。なお、図４においては、窓台５及び窓２１Ｌ等が省略されている。
【００２６】
窓部材２は、建築物の窓として窓用開口部に取り付けられるものであり、窓枠２０と、窓２１Ｌ，２１Ｒとを有する。窓枠２０は、正面視が四角形の枠体であり、四角形の各辺を構成する４つの枠材２２が四角形に組み合わせれて固着されてなる。枠材２２は、塩化ビニル樹脂製のものであり、異形押出成形により得られる。枠材２２の端部同士が接続された四隅は、溶接により接着されている。このように形成された窓枠２０が、窓用開口部に納められる。なお、本実施形態では、窓２１Ｌ，２１Ｒが嵌め込まれる枠を窓枠と呼ぶ。また、本実施形態では、窓枠２０を合成樹脂製の所謂樹脂サッシとしたが、本発明に係る窓枠は合成樹脂製のものに限定されず、所謂アルミサッシなどのその他の素材であってもよい。
【００２７】
窓２１Ｌ，２１Ｒは、ガラス等の透明部材の周囲に支持枠が設けられてなる。窓２１Ｌは、はめ殺し窓であり、窓枠２０に対して開閉することができない。一方、窓２１Ｒは、外開き窓であり、窓枠２０の縦方向の枠材２１に蝶番により枢支されて、外開きに開閉可能である。なお、本発明において、窓の構造は周知且つ任意の構成が採用される。したがって、本実施形態に示されるようなはめ殺し窓と外開き窓の組み合わせの他、引き違い窓、外開き窓、内開き窓、ドレーキップ窓、はめ殺し窓、両開き窓、縦すべり出し窓、横すべり出し窓、出窓、上下スライド窓や、これらの任意の組み合わせによる連窓等が採用され得る。また、透明部材はガラスや合成樹脂、ガラスと樹脂フィルムとの複合体、２重ガラス等が採用され得る。
【００２８】
図３に示すように、隅部補強部材３は、四角形の窓枠２０の四隅に合致するように、正面視がＬ字形状のものである。隅部補強部材３は、窓部材２を窓用開口部に固定するための第１固定部３０と、窓枠２０の外周面に固定されるための第２固定部３１とを有する。第１固定部３０は、正面視がＬ字形状の平板であり、そのＬ字形状に沿って、ビスや釘等の固定具を挿通するための貫通孔３２が所定間隔で穿たれている。貫通孔３２は、２列をなしており、正面視Ｌ字形状の外側の貫通孔３２にビス等が挿通され、該ビスが、柱４、窓台５又は窓まぐさ６に貫入されることにより、隅部補強部材３が窓用開口部に固定される。また、正面視Ｌ字形状の内側の貫通孔３２には、枠材２２と連通するようにビス等が挿通され、該ビスが、柱４、窓台５又は窓まぐさ６に貫入されることにより、隅部補強部材３が窓枠２０及び窓用開口部に固定される。
【００２９】
第２固定部３１は、第１固定部３０のＬ字形状の内縁から、第１固定部３０と略直交する背面方向に延出されたものである。したがって、第１固定部３０と第２固定部３１とは、断面視においてＬ字形状をなしている。第２固定部３１には、その長手方向に沿ってビス等の固定具を挿通するための貫通孔３３が所定間隔で穿たれている。図２に示すように、隅部補強部材３の正面視Ｌ字形状の隅部を、窓枠２０の四隅の外側に合致するように嵌め合わされ、図５に示すように、上記貫通孔３３にビス等が挿通され、該ビスが、窓枠２０の外周面に貫入されることにより、隅部補強部材３が窓部材２の四隅に固定される。
【００３０】
隅部補強部材３は、窓部材２の四隅の剛性を高めるためのものであり、所望の剛性を有する。そのために、隅部補強部材３は、鉄、鋳鉄、ステンレス鋼、炭素鋼、工具鋼、鋳造鋼などの鋼材や、強化プラスチックなどの剛性及び靭性の高い素材が用いられることが好適である。隅部補強部材３の素材として、これらのいずれを用いるかは、窓部材２に所望の剛性を付与するために隅部補強部材３に要求される強度やコストなどを考慮して決定される。
【００３１】
例えば、隅部補強部材３の素材として鉄を用いた場合には、隅部補強部材３を３５０００〜４００００Ｎ程度の強度とするためには、その厚みを約３．２〜６ｍｍ程度とすることが好適である。また、窓枠２０を１００００〜２００００Ｎ程度の強度とするためには、隅部補強部材３の正面視Ｌ字形状の各辺の長さを、窓枠２０の枠材２２の長手方向の長さの約１／１０〜１／４程度とすることが好適である。枠材２２の両端（隅部）に固定された２つの隅部補強部材３の１つの枠材２２の長手方向の長さに対する合計長さは、該枠材２２の長手方向の長さの約１／５〜１／２程度とすることが好適である。また、隅部補強部材３の正面視Ｌ字形状の各辺の長さは、約２０〜８０ｍｍ程度が好適である。これらは、最終的に窓部材２に要求される耐震性を考慮して定められる。
【００３２】
図４に示すように、上記窓枠２０の枠材２２には、枠材補強部材７が設けられている。詳細に説明するに、図に示すように、窓台５上に載置される枠材２２は、窓台５の上面に載置される基部２３と、屋内側に向けて露出される屋内面部２４と、屋外側に向けて露出される屋外面部２５と、窓２１Ｌ，２１Ｒを支持する窓支持部２６と、屋内面部２４の下端に連結された窓框部２７とを有する。
【００３３】
上記基部２３、屋内面部２４、屋外面部２５及び窓支持部２６により、図に示すような中空部２８が形成されている。なお、中空部２８の形状は特に限定されず、完全に周囲が枠材２２で囲繞された中空部でなく、一部が開放されたＣ字形状やこコの字形状であってもよい。また、窓框部２７には、隅部補強部材３の第１固定部３０の内側の貫通孔３２に対応して貫通孔２９（図２参照）が適宜穿設されている。
【００３４】
枠材補強部材７は、上記中空部２８に合致する管体である。つまり、図に示すように、枠材補強部材７は、断面視が四角形の管体であり、その１辺が上記基部２３の幅、すなわち屋内面部２４と屋外面部２５との間の距離と略同等のものである。また。枠材補強部材７の長手方向の長さは、枠材２２の長手方向の長さと略同等である。つまり、枠材２２の長手方向に渡って枠材補強部材７が設けられている。この枠材補強部材７により、枠材２２の長手方向の強度が高められ、枠材２２が圧縮力により挫屈等することが防止される。これにより、窓枠２０の枠材２２自体に高い剛性が要求されず、枠材２２に合成樹脂等の多様な素材を用いることができる。特に窓枠２０を合成樹脂製とすることにより、軽量、且つ気密性及び断熱性の高い窓を実現することができるので好適である。
【００３５】
窓枠２２の左右側及び上側を構成する枠材２２についても、図４と同様にして、その中空部２８に合致する枠材補強部材７が枠材２２の長手方向に渡って設けられている。つまり、四角形の窓枠２２を形成する４つの枠材２２のそれぞれに４本の枠材補強部材７が設けられている。枠材補強部材７の素材としては、隅部補強部材３と同様に、鉄、鋳鉄、ステンレス鋼、炭素鋼、工具鋼、鋳造鋼などの鋼材や、強化プラスチックなどの剛性及び靭性の高い素材が用いられることが好適である。また、結露等に対する防錆性を考慮すれば、ステンレス鋼が好適である。
【００３６】
隅部補強部材３は、図２に示すように、正面視Ｌ字形状の隅部を、窓枠２０の四隅の外側に合致するように嵌め合わされ、図５に示すように、第２固定部３１の貫通孔３３に挿通されたビス８が、枠材２２の外周面に貫入されることにより、窓部材２の四隅に固定される。枠材２２に貫入されたビス８の先端は、中空部２８に突出して枠材補強部材７にも貫入される。これにより、隅部補強部材３が枠材２２に強固に固定される。また、正面視四角形の窓枠２０の各辺をなす枠材２２にそれぞれ設けられた４つの枠材補強部材７と、窓枠２０の四隅に固定された隅部補強部材３とが剛接合されて、窓枠２０においていわばラーメン構造を形成する。これにより、窓枠２０の剛性が向上される。
【００３７】
このように隅部補強部材３及び枠材補強部材７により剛性が高められた窓部材２が、図１に示すように、柱４、窓台５及び窓まぐさ６で形成された窓用開口部に嵌め込まれる。そして、図５に示すように、隅部補強部材３の第１固定部３０の外側（図５下側）の貫通孔３２に挿通されたビス９が窓台５に貫入されることにより、隅部補強部材３が窓台５に固定される。また、枠材２２の窓框部２７の貫通孔２９から隅部補強部材３の第１固定部３０の内側（図５上側）の貫通孔３２に挿通されたビス９が窓台５に貫入されることにより、枠材２２と隅部補強部材３とが固定されるとともに、該隅部補強部材３が窓台５に固定される。なお、窓部材２のその他の隅部に固定された隅部補強部材３についても、図５と同様にして、柱４、窓台５及び窓まぐさ６にそれぞれ固定される。これにより、窓用開口部に窓部材２が固定される。
【００３８】
地震が生じると、地震による水平力は、柱４、窓台５及び窓まぐさ６から窓部材２の窓枠２０に伝達される。前述したように、隅部補強部材３及び枠材補強部材７により窓枠２０の剛性が高められるているので、窓部材２自体が地震による水平力に対抗することができる。これにより、窓用開口部が形成された壁の耐震性能が向上される。
【００３９】
このように、本実施形態に係る窓構造１によれば、窓部材２自体の剛性を高めることにより、窓用開口部が形成された壁の壁量が増大したのと同様の作用を生じさせることができ、建築物の重心と剛心とを近接させることが容易になる。これにより、偏心率の小さな建築物を実現することができる。
【００４０】
また、地震による水平力に対抗して窓枠２０の正面視四角形が維持されるので、地震の際の住宅からの出口が確保される。
【００４１】
また、本窓構造１を施工する際には、既存の住宅に対して、窓の周囲の壁材の大部分を剥がす等の大掛かりな工事が不要である。したがって、施工工事の工数を少なくして、短期間且つ低コストで、住宅の耐震性を向上させることができる。また、断熱施工を併せて行うことも容易である。
【００４２】
さらには、本窓構造１は、耐震性のない従来の窓とほぼ同様の外観であるので、従来の窓を使用していた住宅の居住者に対して違和感がない。また、既存の窓用開口部に対する納まりがよいので、既存住宅の耐震補強工事に好適である。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の実施例について説明する。窓枠２０の縦横寸法を１８７０ｍｍ×１６９５ｍｍとし、塩化ビニル樹脂を異形押出成形して窓枠２０を作製した。窓枠２０の各枠材２２の中空部には、鉄製の肉厚３．２ｍｍの管体からなる枠材補強部材７を配設した。この窓枠２０を用いて、はめ殺し窓と外開き窓とからなる連窓である窓部材２を作製した。さらに、窓部材２の四隅には、６００ｍｍ×６００ｍｍ、厚み３．２ｍｍの鉄製の隅部補強部材３を固定し、図６に示すように、木材からなる窓用開口部に隅部補強部材３を介して窓部材２を取り付けて窓構造１を作製した。
【００４４】
図６に示すように、この窓構造１に対して、建築基準法施行令第４６条第４項表１（ハ）に基づいて、木造軸組耐力壁の試験方法及び評価方法により評価される面内せん断試験を実施した。これにより、窓構造１において、壁倍率０．５以上を得た。壁倍率は、耐力壁の水平方向に対するせん断性能を表すものであり、窓用開口部が形成された壁の壁倍率が、約０．２〜０．３程度であるから、本窓構造１により窓用開口部が形成された壁の水平方向に対するせん断性能が大幅に向上されたことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る窓構造１の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、窓部材２に隅部補強部材３が取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、隅部補強部材３の外観構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、図２のII−II断面図である。
【図５】図５は、図１のI−I断面図である。
【図６】図６は、木造軸組耐力壁の試験状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・窓構造
２・・・窓部材
３・・・隅部補強部材
７・・・枠材補強部材
８，９・・・ビス（固定具）
２０・・・窓枠
２２・・・枠材
３０・・・第１固定部
３１・・・第２固定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の窓用開口部に合致する多角環状の窓枠を有する窓部材に、所望の剛性を有する隅部補強部材が、上記窓枠の多角環状の各隅部にそれぞれ取り付けられたものである窓構造。
【請求項２】
上記隅部補強部材は、上記窓部材を、窓用開口部を構成する部材に固定具を用いて固定するための第１固定部を有するものである請求項１に記載の窓構造。
【請求項３】
上記隅部補強部材は、上記窓枠の外周面に固定されるための第２固定部を有し、上記第１固定部と第２固定部とが略直交する断面視がＬ字形状のものである請求項２に記載の窓構造。
【請求項４】
上記窓枠は、多角環状の各辺を構成する枠材を有し、該枠材に、所望の剛性を有する枠材補強部材が設けられたものである請求項１から３のいずれかの記載の窓構造。
【請求項５】
上記枠材は、略中空形状のものであり、その中空部分に上記枠材補強部材が設けられたものである請求項４に記載の窓構造。
【請求項６】
上記枠材補強部材は、上記枠材の中空部分に合致する形状の管体である請求項５に記載の窓構造。
【請求項１】
建築物の窓用開口部に合致する多角環状の窓枠を有する窓部材に、所望の剛性を有する隅部補強部材が、上記窓枠の多角環状の各隅部にそれぞれ取り付けられたものである窓構造。
【請求項２】
上記隅部補強部材は、上記窓部材を、窓用開口部を構成する部材に固定具を用いて固定するための第１固定部を有するものである請求項１に記載の窓構造。
【請求項３】
上記隅部補強部材は、上記窓枠の外周面に固定されるための第２固定部を有し、上記第１固定部と第２固定部とが略直交する断面視がＬ字形状のものである請求項２に記載の窓構造。
【請求項４】
上記窓枠は、多角環状の各辺を構成する枠材を有し、該枠材に、所望の剛性を有する枠材補強部材が設けられたものである請求項１から３のいずれかの記載の窓構造。
【請求項５】
上記枠材は、略中空形状のものであり、その中空部分に上記枠材補強部材が設けられたものである請求項４に記載の窓構造。
【請求項６】
上記枠材補強部材は、上記枠材の中空部分に合致する形状の管体である請求項５に記載の窓構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２７７９３９（Ｐ２００７−２７７９３９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０５８９５（Ｐ２００６−１０５８９５）
【出願日】平成１８年４月７日（２００６．４．７）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【出願人】（５９３０５３９７７）ジェイ建築システム株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月７日（２００６．４．７）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【出願人】（５９３０５３９７７）ジェイ建築システム株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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