JP3667123B2 - 木造家屋の耐震補強構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粘弾性ダンパーを用いた木造家屋の耐震補強構造に関し、既存の木造家屋の耐震補強としてだけでなく、新築の木造家屋にも簡単に適用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に木造家屋は、軸組材どうしの接合部（仕口部）を完全な剛接合とすることが困難なことから地震時に大きく変形することが避けられないため、適当に補強されている。
【０００３】
これまで、木造家屋の耐震性能を向上させる方法として、柱やはり等の軸組材どうしの接合部を補強金物で補強することは当然として、他に例えば、構造用合板や筋違いにより耐力壁を増設する等して所要の耐震補強を確保する方法が知られている。
【０００４】
しかし、特に既存家屋の場合、一旦既存の仕上げ部分を撤去する等してから本来の補強工事を行う必要があるため施工が大がかりになり、また費用が嵩むうえに施工日数も嵩み、個人には大きな負担を強いられる。
【０００５】
また、耐力壁を増設することで建物の耐震性は高められる一方、開口部の減少などにより建物の使い勝手が変化してしまって居住性が低下する場合が多い。
さらに、書院建築などの古建築や文化財的な建物の場合、耐震壁となるような壁が比較的少なく、しかも可能な限り現状維持を求められることから、既存の上塗り壁を構造合板に代えたり壁を新たに増設したりすることがきわめて困難である。
【０００６】
また、鉄筋コンクリート造や鉄骨造の建物では、積層ゴム支承を用いた大がかりな免震構造や、各種、受動型、能動型の制震装置、制震構造が開発されているが、木造家屋については規模の面や多くが個人住宅であること等から、そのような構造物と同じ考え方での耐震補強構造は現実的でない。
【０００７】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に木造家屋の耐震補強をきわめて簡単にかつ低コストで行えるようにした木造家屋の耐震補強構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る木造家屋の耐震補強構造は、木造家屋の軸組材どうしの接合部である仕口部に、仕口部を構成する一方の軸組材に固定して突設される直角二等辺三角形状の変位板と、他方の軸組材に固定して前記変位板の側方に突設される直角二等辺三角形状の変位板と、前記変位板間の間隙に充填された粘弾性体とからなる粘弾性ダンパーを取り付けてなり、前記変位板はその端部から垂直に突出させた固定部を前記仕口部に近接させて軸組材に止めつけてあり、地震時に生ずる前記仕口部の回転変形を利用して、前記変位板どうしを変位板面内の相反する方向に回転変位させることにより、前記粘弾性体のせん断変形により地震エネルギーが吸収されるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の木造家屋の耐震補強構造は、請求項１において、少なくとも一方の軸組材について変位板を複数突設し、この変位板間の各間隙に粘弾性体をそれぞれ充填する。
【００１０】
請求項３記載の木造家屋の耐震補強構造は、請求項１または２において、粘弾性体が変位板間の間隙に工場などであらかじめ充填されていることを特徴とするものである。
請求項４記載の木造家屋の耐震補強構造は、請求項１、２または３において、粘弾性ダンパーが、シート状に成形された粘弾性体を変位板間に貼り付けたもの、または流動状の粘弾性体を変位板間に流し込んで充填したものであることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１と図２はこの発明の実施の一形態を示し、図において、木造家屋の軸組を構成する一方の軸組材（以下「柱」という）１と他方の軸組材（以下「はり」という）２との１ないし数個所の接合部（仕口部）に粘弾性ダンパー３が取り付けられている。
【００１２】
柱１とはり２は、主に双方の接合部を加工して嵌め合わせる在来工法によって接合され、必要に応じて補強金物（図省略）で補強されている。
粘弾性ダンパー３は、柱１の側面部に固定されている変位板４とはり２の下面部に固定されている変位板５との間隙に所定量の粘弾性体６を充填して構成されている。
【００１３】
変位板４と５はともに、鋼板などから接合部に納まりよく設置できるように直角二等辺三角形板状に形成され、特に変位板４の一側端側には柱１の側面に沿って垂直に突出する固定部４ａが、変位板５の上端側にははり２の下面に沿って垂直に突出する固定部５ａがそれぞれ突設されている。
【００１４】
固定部４ａと５ａは、例えば変位板４の一部と、変位板５の一部をそれぞれ垂直に折り曲げる等して形成されている。
こうして形成された変位板４は柱１の側面部に固定部４ａを複数のくぎ部材７でくぎ止めして突設され、変位板５ははり２の下面部に固定部５ａを複数のくぎ部材７でくぎ止めして変位板４の側方に突設されている。
【００１５】
その際、変位板４と５は平行に重なり合い、かつ変位板４と５間に所定の間隙を有している。
粘弾性体６にはアクリル系、シリコン系、アスファルト系、ゴム系などの高分子材料を原料とし、種々、調合したものが使用されている。
【００１６】
また、粘弾性体６は変位板４と５間の間隙に変位板４および５と一体的に充填されている。
その際、粘弾性体６は変位板４と５間の間隙に工場などであらかじめ充填されているか、あるいは現地で変位板４と５を取り付けた後に充填されている。
【００１７】
さらに、粘弾性体６は変位板４と５間の間隙にシート状にしたものを貼り付けるか、あるいは流動状のものを流し込む等して充填されている。
なお、粘弾性体６は構造と形状についての自由度がきわめて大きく、種々の形態での粘弾性ダンパーの製造を容易に行うことができるものである。
【００１８】
また、粘弾性体６は微小な変形から大変形に至るまで有効にエネルギーを吸収することが可能なものであるので、地震荷重だけでなく風荷重なども制御することが可能である。
【００１９】
このような構成において、柱１とはり２との接合部（仕口部）は鉄筋コンクリート造や鉄骨造の柱・はり接合部と違って完全な剛接合にならないことから、地震時に大きく変形する。
【００２０】
したがって、地震時に変位板４と５が地震力を受けて変位板４，５面内の相反する方向に回転変位し、これに伴って粘弾性体６がせん断変形することにより地震エネルギーが吸収され、これにより木造家屋の耐震性能が高められる。
【００２１】
なお、上記説明では、特に柱１とはり２との接合部に粘弾性タンパー３が取り付けられている場合について説明したが、例えば図１（ａ），（ｂ）に図示するように、他に柱と土台との接合部、または、はりとはりとの接合部など、木造軸組を構成する主要軸組材どうしの接合部の数カ所に粘弾性ダンパー３を取り付けることによっても木造家屋の耐震補強を行うことができる。
【００２２】
また、仕口部に粘弾性ダンパー３を取り付ける場合、変位板４と５の位置関係が逆になっても、耐震補強性能は同じである。発明の実施の形態２．図３（ａ），（ｂ）は、この発明の実施の他の形態を示し、図において２枚の変位板４が、固定部４ａを柱１の側面部に複数のくぎ部材７でくぎ止めすることにより突設されている。また、２枚の変位板４と変位板５間の各間隙に粘弾性体６がそれぞれ充填されている。
【００２３】
したがって、２枚の変位板４は変位板５の両側において変位板５とそれぞれ重なり合い、かつ変位板５と両側の変位板４間に所定の間隙をそれぞれ有し、この各間隙に粘弾性体６がそれぞれ充填されている。
【００２４】
また、変位板５の固定部５ａは別途形成したものを変位板５の上端部に溶接する等して形成されている。その他の部分は図１と図２で説明したものと略同じ構成になっている。
【００２５】
このように構成されていることにより、地震時にせん断変形する粘弾性体６の部分が相当広い面積になることから木造家屋の耐震性能はさらに高められる。
発明の実施の形態３．
図４（ａ），（ｂ）は、同じくこの発明の実施の他の形態を示し、特に変位板４と５をともに複数突設し、また変位板４と５を交互に重ね合わせ、かつ各変位板４と変位板５間に所定の間隙をそれぞれ設け、この各間隙に粘弾性体６をそれぞれ充填してある。
【００２６】
また、複数の変位板４と５はそれぞれ、一体的に形成された共通の固定部４ａを柱１の側面部に、固定部５ａをはり２の下面部に複数のくぎ部材７でくぎ止めすることにより柱１とはり２との接合部にそれぞれ突設されている。その他の部分は図１〜図３で説明したものと略同じ構成になっている。
【００２７】
このように構成されていることにより、地震時にせん断変形する粘弾性体６の部分がさらに広い面積になることから木造家屋の耐震性能は、より一層高められる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明は以上説明した構成からなり、特に小振幅から大振幅まで安定した地震エネルギー吸収能力を有する粘弾性体がせん断変形することにより、地震時に木造軸組の接合部で地震エネルギーが吸収され、これにより木造家屋の耐震性能が著しく高められる。
【００２９】
また、粘弾性ダンパーは、接合部を構成する一方の軸組材に固定して突設される変位板と、接合部を構成する他方の軸組材に固定して前記変位板の側方に突設される変位板との間隙に粘弾性体を充填することにより構成されているので、きわめて軽量でコンパクトとすることが可能であり、したがって、厳密な設置位置の設定を行わなくても、軸組材どうしの接合部に納まりよく取り付けることができる。
【００３０】
特に、既存の木造家屋を耐震補強する場合でも、既存の仕上げ部分を撤去したり、新たに耐震壁を増設したりする等の大がかりな工事を行わなくても、軸組材どうしの接合部に多少のスペースがあれば、この部分に粘弾性ダンパーを取り付けることにより、既存、新築を問わずきわめて簡単にかつ低コストで耐震補強を行うことができる。
【００３１】
また、このことから書院建築などの古建築や文化財的な建物のように、比較的壁が少なく、しかも可能な限り現状維持を求められるような既存建物の耐震補強にも適している。
【００３２】
さらに、粘弾性体として変位板間にシート状にしたものを貼り付けるか、あるいは流動状のものを流し込んで充填してあるので、工場や現地のいずれの場所においても、変位板間に粘弾性体をきわめて簡単に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】木造家屋の一部軸組を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその横断面図である。
【図２】（ａ）は柱とはりとの接合部を示す一部側面図、（ｂ）は（ａ）におけるイ−イ線断面図である。
【図３】（ａ）は柱とはりとの接合部を示す一部側面図、（ｂ）は（ａ）におけるイ−イ線断面図である。
【図４】（ａ）は柱とはりとの接合部を示す一部側面図、（ｂ）は（ａ）におけるイ−イ線断面図である。
【符号の説明】
１ 柱（木造家屋の軸組を構成する一方の軸組材）
２ はり（木造家屋の軸組を構成する他方の軸組材）
３ 粘弾性ダンパー
４ 変位板
４ａ 固定部
５ 変位板
５ａ 固定部
６ 粘弾性体
７ くぎ部材

Claims (4)

1. 木造家屋の軸組材どうしの接合部である仕口部に、仕口部を構成する一方の軸組材に固定して突設される直角二等辺三角形状の変位板と、他方の軸組材に固定して前記変位板の側方に突設される直角二等辺三角形状の変位板と、前記変位板間の間隙に充填された粘弾性体とからなる粘弾性ダンパーを取り付けてなり、前記変位板はその端部から垂直に突出させた固定部を前記仕口部に近接させて軸組材に止めつけてあり、地震時に生ずる前記仕口部の回転変形を利用して、前記変位板どうしを変位板面内の相反する方向に回転変位させることにより、前記粘弾性体のせん断変形により地震エネルギーが吸収されるようにしたことを特徴とする木造家屋の耐震補強構造。
2. 少なくとも一方の軸組材について変位板を複数突設し、この変位板間の各間隙に粘弾性体をそれぞれ充填してなることを特徴とする請求項１記載の木造家屋の耐震補強構造。
3. 前記粘弾性体は変位板間の間隙に工場などであらかじめ充填されていることを特徴とする請求項１または２記載の木造家屋の耐震補強構造。
4. 前記粘弾性ダンパーは、シート状に成形された粘弾性体を変位板間に貼り付けたもの、または流動状の粘弾性体を変位板間に流し込んで充填したものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の木造家屋の耐震補強構造。

Images