(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
梁を備えた建物の補強構造であって、
両端部分にスペーサを介して、コンクリート布基礎に着設された曲げ伝達梁と、
前記曲げ伝達梁の両端部分において、一方が前記曲げ伝達梁に着設され、他方が既設梁に着設された端部新設柱と、
前記曲げ伝達梁の両端部分以外の部分において、一方が前記曲げ伝達梁に着設され、他方が前記既設梁にせん断力のみを伝達する手段により接合された新設柱と、
少なくとも垂直方向の一辺が前記新設柱に設置された耐力壁と、
を備えたことを特徴とする建物の補強構造。
【請求項２】
梁を備えた建物の補強構造であって、
既設軸組に着設された曲げ伝達梁と、
前記曲げ伝達梁の両端部分において、一方が前記曲げ伝達梁に着設され、他方がコンクリート布基礎に着設された端部新設柱と、
前記曲げ伝達梁の両端部分以外の部分において、一方が前記曲げ伝達梁に着設され、他方がコンクリート布基礎にせん断力のみを伝達する手段により接合された新設柱と、
少なくとも垂直方向の一辺が前記新設柱に設置された耐力壁と、
を備えたことを特徴とする建物の補強構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の建物の補強構造であって、
コンクリート布基礎が無筋コンクリート布基礎であることを特徴とする建物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、耐震性が向上する住宅の外壁補強構造として、筋交い耐力壁や構造用合板による耐力壁の増設の他に、特許文献１に示すようなものが知られている。特許文献１に記載された住宅の外壁の補強構造は、図１７に示すように、基礎コンクリート１０６と天井側の梁１１０若しくは柱１０９との間に金属製筋交い部材１１５が配置され、基礎コンクリート１０６に金属製補強部材１１７が固定されて、金属製筋交い部材１１５の上端部は、天井側の梁１１０若しくは柱１０９にラダスクリュー１１２で固定されるとともに、その下端部は、基礎コンクリート１０６の金属製補強部材１１７に、張力調整用部材１２０〜１２２を介して固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３３２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
建物の補強工事では、補強効率の観点から補強工事箇所が少ない方がよく、更に壁強さ倍率の高い耐力壁を用いる方がよい。しかしながら、壁強さ倍率の高い耐力壁の反力を確保するためには、通常、鉄筋コンクリート布基礎補強工事をして、壁強さ倍率に応じた接合強度を持つ柱脚金物を設置する必要があるので、無筋コンクリート布基礎の場合、基礎の補強工事費用の増加により耐震補強工事が普及しない問題があった。一方、基礎補強工事をしない場合には、無筋コンクリート布基礎に見合った壁強さ倍率の低い耐力壁を用いることとなる。その場合、耐力確保のためには必要壁長さを確保する必要があり、開口を塞ぐなど住環境や建物用途上の制約を受ける問題があった。特に、住環境や建物用途上が制限されている狭小住宅において、その影響はより深刻に現れる。
【０００５】
本発明では、基礎補強工事をしなくても、建物の補強構造に壁強さ倍率の高い耐力壁を用いることができ、コストを低減して耐震性を向上できるとともに、開口を塞ぐなど住環境や建物用途上の制約がない、建物の補強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】
【０００６】
請求項１に記載した建物の補強構造は、梁を備えた建物の補強構造であって、両端部分にスペーサを介して、コンクリート布基礎に着設された曲げ伝達梁と、前記曲げ伝達梁の両端部分において、一方が前記曲げ伝達梁に着設され、他方が既設梁に着設された端部新設柱と、前記曲げ伝達梁の両端部分以外の部分において、一方が前記曲げ伝達梁に着設され、他方が前記既設梁にせん断力のみを伝達する手段により接合された新設柱と、少なくとも垂直方向の一辺が前記新設柱に設置された耐力壁と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した建物の補強構造は、梁を備えた建物の補強構造であって、既設軸組に着設された曲げ伝達梁と、前記曲げ伝達梁の両端部分において、一方が前記曲げ伝達梁に着設され、他方がコンクリート布基礎に着設された端部新設柱と、前記曲げ伝達梁の両端部分以外の部分において、一方が前記曲げ伝達梁に着設され、他方がコンクリート布基礎にせん断力のみを伝達する手段により接合された新設柱と、少なくとも垂直方向の一辺が前記新設柱に設置された耐力壁と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載した建物の補強構造は、請求項１または２に記載の建物の補強構造であって、コンクリート布基礎が無筋コンクリート布基礎であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基礎補強工事をしなくても、建物の補強構造に壁強さ倍率の高い耐力壁を用いることができるので、コストを低減して耐震性を向上できるとともに、開口を塞ぐなど住環境や建物用途上の制約がない、建物の補強構造を提供することができる。
【００１０】
また、コンクリート布基礎にかかる反力の低減を図ると同時に、コンクリート布基礎を同時に建物の自重で押さえ込んでいるので、コンクリート布基礎に過大な反力が作用しない。つまり、無筋コンクリート基礎を補強しなくても建物の補強構造に壁強さ倍率の高い耐力壁を用いることができるので、コストも低減することができ、また、基礎の種類を問わず汎用的に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の建物の補強構造の断面図である。
【図２】同建物の補強構造の断面図である。
【図３】他の実施形態の建物の補強構造の断面図である。
【図４】別の実施形態の建物の補強構造の断面図である。
【図５】さらに別の実施形態の建物の補強構造の断面図である。
【図６】新設柱が既設梁にせん断力のみを伝達する具体的な手段の断面図である。
【図７】新設柱が既設梁にせん断力のみを伝達する別の具体的な手段の断面図である。
【図８】本発明の建物の補強構造を適応した住宅の平面図である。
【図９】本発明の建物の補強構造を住宅に適応した時の、精密診断法による結果と固有周期との関係を表す図である。
【図１０】曲げ伝達梁付き面材耐力壁にかかるせん断力を計測する方法を示す図である。
【図１１】曲げ伝達梁付き面材耐力壁にかかるせん断力を計測した試験結果である。
【図１２】試験体の荷重計位置と、荷重―変形角曲線とを示す図である。
【図１３】曲げ伝達梁の曲げ応力度の検定モデルを示す図である。
【図１４】固有周期―変位の関係をしめす図である。
【図１５】柱軸力の計測方法とその結果を示す図である。
【図１６】洋室１の荷重分布を示す図である。
【図１７】従来例の建物の補強構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、開示する実施形態は、すべての点で例示的であって制限的なものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲内およびこれと均等の範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１３】
ここで、コンクリート布基礎６に略水平な方向を「水平方向」といい、コンクリート布基礎６に略垂直な方向を「垂直方向」と言うことにする。また、曲げ伝達梁１の両端を「両端部分」と言うことにする。さらに、曲げ伝達梁１の両端部分に着設される新設柱を端部新設柱２ｂと言う。新設柱２ａの両端部分を、「一方」および「他方」と言い、端部新設柱２ｂの両端部分を、「一方」および「他方」と言うことにする。
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１、および図２を参照して、第１実施形態の建物の補強構造を説明する。本実施形態の建物の補強構造は、曲げ伝達梁１、新設柱２ａ、端部新設柱２ｂ、耐力壁３、およびスペーサ５を備える。
【００１５】
曲げ伝達梁１は、両端部分にスペーサ５を介して、アンカーボルト１９によってコンクリート布基礎６上に着設されている。曲げ伝達梁１の両端部分において、端部新設柱２ｂの、一方が曲げ伝達梁１に着設され、他方が既設梁４に着設している。言い換えると、端部新設柱２ｂは、垂直方向に起立した状態で、曲げ伝達梁１と既設梁４とに着設されている。曲げ伝達梁１の両端部分以外の部分において、新設柱２ａの、一方が曲げ伝達梁１に着設され、他方が既設梁４にせん断力のみ伝達する手段により接合されている。さらに、耐力壁３の少なくとも垂直方向の一辺が、新設柱２ａの垂直方向に沿って接合されている。なお、曲げ伝達梁１の素材は問わないが、特に木製で構成されていることが好適である。
【００１６】
図６を参照して、新設柱２ａが既設梁４にせん断力のみ伝達する具体的な手段を説明する。新設柱２ａの、一方が曲げ伝達梁１に着設されており、他方が水平方向から第１受け材１６と第２受け材１７とで狭持されている。言い換えると、新設柱２ａは、既設梁４にラグスクリュ９で着設された第１受け材１６と第２受け材１７とにより、水平方向に狭持されており、水平方向の力（せん断力）のみを曲げ伝達梁１に伝達し、軸方向にフリーになるように構成されている。新設柱２ａを設置したときに、新設柱２ａの他方が既設梁４と接しないように、新設柱２ａの長さは決定されている。具体的には、新設柱２ａを設置したときに、新設柱２ａの他方と既設梁４とが、３０ｍｍ程度の間隔を有していればよく、３０ｍｍの間隔が好適である。
【００１７】
また、図７を参照して、新設柱２ａが既設梁４にせん断力のみ伝達する別の具体的な手段を説明する。新設柱２ａの曲げ伝達梁１に着接しない側にほぞを形成し、既設梁４にほぞ穴を形成して、新設柱２ａの曲げ伝達梁１に着接しない側と既設梁４とをほぞ組みで接合する。新設柱２ａにほぞが形成されている範囲は、既設梁４のほぞ穴に新設柱２ａに形成されたほぞを挿入した時に、既設梁４と、新設柱２ａのほぞ非形成領域とが３０ｍｍ程度接しない範囲であればよく、３０ｍｍの間隔が好適である。言い換えると、新設柱２ａは、水平方向から既設梁４により狭持されており、水平方向の力（せん断力）のみを曲げ伝達梁１に伝達できるように構成されている。なお、新設柱２ａと既設梁４との接合方法は、ほぞ組みに限定されず、新設柱２ａが既設梁４にせん断力のみ伝達することができる接合方法であれば他の接合方法を用いることもできる。
【００１８】
図２を参照して、建物の補強構造にせん断力が加わったときに、コンクリート布基礎６に作用する反力について説明する。建物の補強構造にせん断力が加わったとき、コンクリート布基礎６に作用する力Ｖ１は、以下の式（式（１））で表される。
Ｖ１＝Ｐ１・Ｈ１／Ｗ１    ・・・式（１）
ここで、Ｖ１はコンクリート布基礎６に上向きに作用する力、Ｐ１は建物の補強構造にかかるせん断力、を表す。また、Ｐ１が作用する端部新設柱２ｂと反対側の端部新設柱２ｂと曲げ伝達梁１との着設点を原点Ｏ１と言うことにして、Ｈ１は端部新設柱２ｂの長さ、Ｗ１はＶ１が作用する点と原点Ｏ１との距離（曲げ伝達梁１の長さ）に作用する力をそれぞれ表す。
【００１９】
式（１）によれば、耐力壁３長さより長い曲げ伝達梁１を使用し、距離Ｗ１を十分大きくすれば、コンクリート布基礎６に作用する力Ｖ１を低減させることができるので、コンクリート布基礎６に過大な反力が作用するのを避けることができる。具体的には、曲げ伝達梁１の長さＷは、耐力壁３の曲げ伝達梁１に接合した辺の長さの３倍以上が好適である。
【００２０】
上述した、新設柱２ａが既設梁４にせん断力のみ伝達する手段によれば、新設柱２ａは、既設梁４にせん断力のみを伝達するので、既設梁４を突き上げない。言い換えれば、端部新設柱２ｂは、建物の補強構造の垂直方向に作用する力を伝達するが、新設柱２ａは、建物の補強構造の垂直方向に作用する力を伝達しない。
【００２１】
つまり、上述した手段により、建物の補強構造の垂直方向に作用する力は、端部新設柱２ｂが着接する曲げ伝達梁１の両端部分で伝達するので、距離Ｗ１を十分大きくすることにより、コンクリート布基礎６に作用する力Ｖ１を低減させることができる。さらに、コンクリート布基礎６を建物の自重が、端部新設柱２ｂと曲げ伝達梁１との着設点に作用しコンクリート布基礎６を押さえ込んでいるので、コンクリート布基礎６に過大な上向きの反力が作用しないようにできる。従って、基礎補強工事をしなくても、建物の補強構造に壁強さ倍率の高い耐力壁を用いることができ、コストを低減して耐震性を向上することができる。
【００２２】
また、コンクリート布基礎６にかかる反力の低減を図ると同時に、コンクリート布基礎６を同時に建物の自重で押さえ込んでいるので、コンクリート布基礎６に過大な上向きの反力が作用しない。つまり、無筋コンクリート基礎を補強しなくても建物の補強構造に壁強さ倍率の高い耐力壁３を用いることができるので、コストも低減することができ、また、基礎の種類を問わず汎用的に用いることができる。
【００２３】
また、図３を参照して、本実施形態の建物の補強構造は、耐力壁３の、一辺が端部新設柱２ｂに接合され、該一辺の対辺が新設柱２ａに接合されている構成としてもよい。
【００２４】
＜第２実施形態＞
図４を参照して、第２実施形態の建物の補強構造を説明する。本実施形態の建物の補強構造は、曲げ伝達梁１、新設柱２ａ、端部新設柱２ｂ、および耐力壁３を備える。
【００２５】
水平方向に配設された曲げ伝達梁１は、既設軸組１５に着設されている。既設柱１８は、一端が既設軸組１５に着設され、他端がコンクリート布基礎６に着設されており、垂直方向に起立した状態で既設軸組１５とコンクリート布基礎６とに着設されている。曲げ伝達梁１の両端部分において、端部新設柱２ｂの、一方が曲げ伝達梁１に着設され、他方がコンクリート布基礎６に着設している。言い換えると、端部新設柱２ｂは、垂直方向に起立した状態で、曲げ伝達梁１とコンクリート布基礎６とに着設されている。曲げ伝達梁１の両端部分以外の部分において、新設柱２ａの、一方が曲げ伝達梁１に着設され、他方がコンクリート布基礎６にせん断力のみ伝達する手段により接合されている。さらに、耐力壁３の少なくとも垂直方向の一辺が、新設柱２ａの垂直方向に沿って接合されている。
【００２６】
第２実施形態の、新設柱２ａが既設梁４にせん断力のみ伝達する具体的な手段は、新設柱２ａの、一方が曲げ伝達梁１に着設されており、他方が水平方向から第１受け材１６と第１受け材１７とで狭持されている。言い換えると、新設柱２ａは、コンクリート布基礎６にアンカーボルト１９で着設された第１受け材１６と第２受け材１７、あるいは土台にラグスクリュ９で着設された第１受け材１６と第２受け材１７により、水平方向に狭持されており、水平方向の力（せん断力）のみを伝達できるように構成されている。新設柱２ａを設置したときに、新設柱２ａの他方がコンクリート布基礎６あるいは土台と接しないように、新設柱２ａの長さは決定されている。具体的には、新設柱２ａを設置したときに、新設柱２ａの他方とコンクリート布基礎６とが、３０ｍｍ程度の間隔を有していればよく、３０ｍｍの間隔が好適である（図示せず）。
【００２７】
また、第２実施形態の、新設柱２ａが既設梁４にせん断力のみ伝達する別の具体的な手段は、新設柱２ａの曲げ伝達梁１に着接しない側にほぞを形成し、コンクリート布基礎６上に着設された土台にほぞ穴を形成して、新設柱２ａの曲げ伝達梁１に着設しない側と土台とを、ほぞ非形成領域と土台とが３０ｍｍ程度（好適には３０ｍｍ）の間隔を有して、ほぞ組みによって接合するように構成されている点を除いて、第１実施形態の新設柱２ａが既設梁４にせん断力のみ伝達する具体的な別の手段と同様である（図示せず）。
【００２８】
図４を参照して、建物の補強構造にせん断力が加わったときに、コンクリート布基礎６に作用する反力について説明する。建物の補強構造にせん断力が加わったとき、コンクリート布基礎６に作用する力Ｖ２は、以下の式（式（２））で表される。
Ｖ２＝Ｐ２・Ｈ２／Ｗ２    ・・・式（２）
ここで、Ｖ２はコンクリート布基礎６に作用する力、Ｐ２は建物の補強構造にかかるせん断力、を表す。また、Ｐ２が作用する端部新設柱２ｂと反対側の端部新設柱２ｂとコンクリート布基礎６との着設点を原点Ｏ２と言うことにして、Ｈ２は端部新設柱２ｂの長さ、Ｗ２はＶ２が作用する点と原点Ｏ２との距離（曲げ伝達梁１の長さ）に作用する力をそれぞれ表す。
【００２９】
式（２）によれば、耐力壁３長さより長い曲げ伝達梁１を使用し、距離Ｗ２を十分大きくすれば、コンクリート布基礎６に作用する力Ｖ２を低減させることができるので、コンクリート布基礎６に過大な反力が作用するのを避けることができる。具体的には、曲げ伝達梁１の長さＷは、耐力壁３の曲げ伝達梁１に接合した辺の長さの３倍以上が好適である。
【００３０】
上述した、新設柱２ａがコンクリート布基礎６にせん断力のみ伝達する手段によれば、新設柱２ａは、コンクリート布基礎６にせん断力のみを伝達するので、コンクリート布基礎６を突き下げない。言い換えれば、端部新設柱２ｂは、建物の補強構造の垂直方向に作用する力を伝達するが、新設柱２ａは、建物の補強構造の垂直方向に作用する力を伝達しない。
【００３１】
つまり、上述した手段により、建物の補強構造の垂直方向に作用する力は、端部新設柱２ｂが着設する曲げ伝達梁１の両端部分で伝達するので、距離Ｗ２を十分大きくでき、コンクリート布基礎６に作用する力Ｖ２を低減させることができる。さらに、コンクリート布基礎６を建物の自重が、端部新設柱２ｂとコンクリート布基礎６との着設点に作用しコンクリート布基礎６を押さえ込んでいるので、コンクリート布基礎６に過大な反力が作用しないようにできる。従って、基礎補強工事をしなくても、建物の補強構造に壁強さ倍率の高い耐力壁を用いることができ、コストを低減して耐震性を向上することができる。
【００３２】
また、コンクリート布基礎６にかかる反力の低減を図ると同時に、コンクリート布基礎６を同時に建物の自重で押さえ込んでいるので、コンクリート布基礎６に過大な上向きの反力が作用しない。つまり、無筋コンクリート基礎を補強しなくても建物の補強構造に壁強さ倍率の高い耐力壁３を用いることができるので、コストも低減することができ、また、基礎の種類を問わず汎用的に用いることができる。
【００３３】
また、図５を参照して、本実施形態の建物の補強構造は、耐力壁３の、一辺が端部新設柱２ｂに接合され、該一辺の対辺が新設柱２ａに接合されている構成としてもよい。
【実施例】
【００３４】
第１実施形態の建物の補強構造を適用して、平屋建てに２階を増築した築４６年の木造住宅（図８参照）の２階直下をコンクリート布基礎６を新設せずに、耐震補強工事を行った。
【００３５】
【表１】
0005484264.tif 000002
【００３６】
建物の耐震補強工事の実施前と実施後の建物を、精密診断法（財団法人日本建築防災協会：木造住宅の耐震診断と補強方法、２００４年発行）により診断した。その結果を表１に示す。補強工事後の建物に実施した診断結果は、上部構造評点が１．００以上となり、本発明の補強工事の実施により耐震性が大きく改善された。
【００３７】
また、図８に示したように、加速度計１４ａ〜１４ｄを設置し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の加速度を計測し、建物の固有周期Ｔ（ｓ）を算出した。図９に示すように耐震補強工事の進行に伴い、固有周期Ｔが短くなり、固有周期Ｔの観点からも耐震性が大きく改善された。
【００３８】
また、各施行段階のＸ，Ｙ方向の剛性Ｋを以下の式（式（３））で算出し、補強による剛性Ｋの増加量ΔＫ０を調べた。
Ｔ＝２π・√Ｍ／√Ｋ    ・・・式（３）
ここで、Ｔは固有周期、Ｋは剛性を示す。Ｍは、固有周期Ｔと固定荷重や積載荷重から積算した当該箇所の１階の階高の１／２より上の建物重量Ｍ＝１３５ｋＮを示す。
【００３９】
【表２】
0005484264.tif 000003
【００４０】
表２における各番号は、以下の補強工事の工程を示す（（ｉｉ）：計測初期状態、（ｉｉｉ）：圧縮筋交い、（ｉｖ）：全ネジブレース（１階）、（ｖ）：基礎梁つき面材耐力壁、（ｖｉ）：構造用合板、（ｖｉｉ）：構造用合板、（ｖｉｉｉ）：構造用合板および全ネジブレース（２階））。
【００４１】
表２に示すように補強工事の進行に伴い、特に本発明の建物の補強構造を組み入れたとき（ｖ）に建物剛性Ｋ（ｋＮ／ｍ）が著しく向上し、建物剛性Ｋの観点からも耐震性が大きく改善された。
【００４２】
また、本発明の建物の補強構造、特に耐力要素について、さらに詳細に研究された。
【００４３】
＜耐力要素＞
図１のように柱頭柱脚接合部を、金物工法に用いる金物で接合した柱−横架材の両面に１２ｍｍの構造用合板を７５ｍｍピッチで釘打ちした高耐力要素であり、水平力による浮き上がりを低減できるように、せい３３０ｍｍ、アンカーボルト１９間２４００ｍｍ程度の曲げ伝達梁１（以下、基礎梁１という）を設け、さらに端部新設柱２ｂは既存柱１８とラグスクリュ９で固定して、又、端部新設柱２ｂは基礎梁１に直接突きつけて建物の鉛直荷重による押さえ込みにより、基礎梁１を固定するアンカーボルト１９に作用する引張力を軽減できるのが特徴である。その際、この引張力をアンカーボルト１９が負担できるよう、厚み２００ｍｍ程度の土間コンクリート６を打設する必要はあるが、新たに鉄筋コンクリート造の布基礎６を新設するよりは簡易な工法である。なお、曲げ伝達梁１がたわんでも土間コンクリート６天端に接しないよう、厚さ２０ｍｍの基礎パッキン５をアンカー部に設けている。また新設柱２ａはこの耐力要素に水平力が作用し１／１０ｒａｄ．まで変形しても既設梁４を突き上げないよう３０ｍｍ程度の隙間をあけている。Ｂ方向の加力では、既設梁４に取り付けられた受け材１７からホールダウン金物１０（以降、ＨＤ金物１０）を介して端部新設柱２ｂ側からせん断力が作用するように、Ａ方向の加力では受け材１７から直接端部新設柱２ｂにせん断力が作用するよう、受け材１７を既設軸組１５に取り付けた。
【００４４】
＜試験方法＞
図１２に示すとおり、試験体上部の片側を荷重計の有する繋ぎ材で水平移動を拘束し、下部をローラー支持された架台に固定し、架台を１０ｔｆ用電動アクチュエータで水平移動させ、柱脚固定式による各所定変形角３回正負交番繰返しの漸増載荷とする。なお、基礎梁１付き面材耐力壁の試験のうちＭＷ７５−２、３では、基礎梁１両端のアンカーボルト１９に作用するせん断力を計測するため、センターホール式の荷重計を２ヵ所設置した。
【００４５】
＜試験結果及び考察＞
図１１に各試験における荷重−変形角関係の包絡線一覧を、表３に完全弾塑性評価より得られた各特性値の平均値の一覧を示す。
【００４６】
【表３】
0005484264.tif 000004
【００４７】
＜基礎梁付き面材耐力壁＞
破壊性状について述べる。初期段階では、面材や釘のずれがみられた。変形が進むにつれてこれらが進展し、最終的には面材が軸材から外れることで耐力低下した。浮き上がり力の算定について述べる。図１２（ａ）に示すように試験体の（Ｉ）水平荷重、（ＩＩ）基礎梁１に作用するせん断力、（ＩＩＩ）水平荷重をせん断力に偶力置換した計算結果を図１２（ｂ）に示す。図中の（ＩＩ）と（ＩＩＩ）は、概ね一致しており、水平荷重の偶力置換による基礎梁１の支持点でのせん断力の算定が妥当であることがわかった。また、最大耐力以降でも、全試験体で基礎梁１に損傷は見られなかった。基礎梁１の曲げに対する検定について述べる。図１３に示すモデルを基に、本試験体の短期及び最大耐力時における基礎梁１の許容曲げ応力度を検定する。基礎梁１の断面係数は、図１３に示す通り金物側の座堀り（１６ｍｍ）と高力ボルト孔（１４ｍｍ）の断面欠損を考慮して安全側に算定し、使用する木材の強度を短期は基準強度の２／３、最大耐力は基準耐力とした。計算において基礎梁１の曲げ応力を検討した結果、表４に示す通り短期せん断耐力及び最大荷重時ともに安全であることがわかり、実験と計算の両面で基礎梁１が安全であることを確認した。
【００４８】
【表４】
0005484264.tif 000005
【００４９】
＜まとめ＞
安価に施工できる２種類の耐力要素を開発し、それらの水平加力試験を行うことにより構造性能を実験的に確認できた。
【００５０】
また、本発明の建物の補強構造を適用した耐震改修事例について、さらに詳細に効果の検証が行われた。
【００５１】
＜耐震診断ならびに補強計画＞
対象の住宅を図８に示す。この住宅は在来軸組構法で、平屋建てに２階を増築した築４６年の住宅である。この住宅を精密診断法により診断した結果を表１に示す。その結果、建築基準法で定める大地震時に倒壊する可能性が高いと診断された。その主な原因として、２階直下に耐力要素が無いことと、洋室１に開口が多いことが考えられる。そこで、補強計画は診断結果と家主の要望に基づき、２階直下を布基礎を新設せずに基礎梁１付き面材耐力壁で補強すること、既存の開口を残すため全ネジブレース耐力壁を設けることを主とした。
【００５２】
＜耐震補強＞
主な補強工事を図８の凡例に、補強後の診断結果を表１に示す。その結果、上部構造評点は１．００を上回り、大地震時に一応倒壊しないことを確認した。
【００５３】
＜建物の固有周期Ｔ＞
各施工段階で人力加振による自由振動で建物の固有周期Ｔを計測し、建物の固有周期Ｔの変化と補強効果の関係を確認する。Ｘ、Ｙ方向とも２階の２箇所を同時に人力で衝撃的に加力し、これを複数回行って２階の４ヵ所に設置した加速度計で加速度を計測し、ＦＦＴにより一次モード成分以外を除去して一次の固有周期Ｔを算出した。その際、加速度を変位に置換し、回帰直線の平均値で比較する。結果は図１４のようになり、施工が進むにつれてＹ方向では固有周期Ｔに明確な変化がなかったのに対し、Ｘ方向では固有周期Ｔが短くなっている。さらに、計測初期の段階ではｃｈ３とｃｈ４の変位の差が大きいことから建物がねじれているのが確認できるが、施工が進むにつれて変位の差が減少していることからねじれがなくなり、固有周期Ｔからも補強効果を確認できた。
【００５４】
＜考察１：基礎梁付き面材耐力壁の必要反力＞
基礎梁１付き面材耐力壁の浮上りに対する抵抗機構は、前報で述べた通りである。そこで、実験で計測されたアンカーボルト１９に作用する引張力の最大値を必要反力として、コンクリートに埋めたアンカーボルト１９に作用する引張力を、図１６中のＡ、Ｂの箇所での鉛直荷重によりどの程度低減できるか検討する。ここで鉛直荷重は、実際にＡ、Ｂの箇所で図１５に示すようにジャッキを梁の下端にあてて持ち上げて計測して算出した柱軸力（計測値）と、図１６の荷重分布図を用いて、固定荷重や積載荷重と負担面積から算出した柱軸力（計算値）とし、両者の比較も行う。結果を表５に示す。柱軸力の比較は、柱Ａでは梁のみが持ち上がったため、計測値よりも計算値の方が２階からの柱の軸力分だけ上回った。一方、柱Ｂは計測値と計算値が概ね一致した。しかし、柱Ａは既存柱１８とラグスクリュ９（ＬＳ１２×２４０）３本で接合することで、２階からの柱の軸力分も押さえ込みに寄与できるように施工している。一方、柱Ｂでは、鉛直荷重による押さえ込みが生じ始める荷重は１１ｋＮ程度であり、必要反力の１／２は少なくとも期待できる。したがって、コンクリートに埋め込まれたアンカーボルト１９は最大で１０ｋＮ程度の引張力に対して抵抗すればよいことが確認できた。
【００５５】
【表５】
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【００５６】
＜考察２：固有周期Ｔと上部構造評点の関係＞
各施工段階でのＸ、Ｙ方向の固有周期Ｔと精密診断の上部構造評点の関係を調べる。なお、（ｉ）は施工のために荷物を１階から２階へ移動したことで荷重状況が（ｉｉ）以降と大きく異なるため、比較対象から除く。結果を図９に示す。１階を補強した時はＸ、Ｙ方向とも、施工が進むにつれて評点の上昇に伴い固有周期Ｔが短くなる相関関係が見られ、この関係はＸ方向で特に基礎梁耐力壁を施工した（ｖ）で顕著に見られた。一方、２階を補強した時は、（ｖｉｉ）−（ｖｉｉｉ）間のみでこの関係が見られた。
【００５７】
＜考察３：固有周期Ｔに基づく建物剛性Ｋの算出と比較＞
固有周期Ｔと、固定荷重や積載荷重から算出した当該箇所の１階の階高の１／２より上の建物重量Ｍ＝１３５ｋＮを用い、各施工段階のＸ、Ｙ方向の剛性Ｋを式（３）で算出し、補強による剛性Ｋの増加量ΔＫ０を調べる。そして、ΔＫ０と実際に追加した各耐力要素の剛性ΔＫ１、ΔＫ２を比較する。なおΔＫ１は追加した耐力要素の実験結果の包絡線データを完全弾塑性評価で求めた基準剛性、ΔＫ２は各耐力要素の実験結果から求めた自由振動時の変位量（０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ）での割線剛性である。表２より剛性Ｋは施工が進むにつれて上昇した。剛性の増加量を比較すると、ΔＫ１よりΔＫ２の方がΔＫ０に近くなった。これはΔＫ２を自由振動時の変位量で評価したためと考えられる。また（ｖ）、（ｖｉｉｉ）の施工時にΔＫ０が大幅に増加した原因は特定できなかったが、Ｙ方向と２階を補強したことが要因の一つと推測される。
【００５８】
＜まとめ＞
既存の住宅を対象として精密診断法により耐震診断を行い、開発した耐力要素を用いた補強前後の耐震性能を比較した。また、各施工段階で固有周期が短くなり、固有周期と上部構造評点の関係からも補強効果を確認した。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、建物の補強構造に関して有用である。
【符号の説明】
【００６０】
１            曲げ伝達梁（基礎梁）
２ａ          新設柱（柱Ｂ）
２ｂ          端部新設柱（柱Ａ）
３            耐力壁
４            既設梁（既存梁）
５            スペーサ（基礎パッキン）
６            コンクリート布基礎（土間コンクリート、布基礎）
７            土台
８            受け材
９            ラグスクリュ
１０            ホールダウン金物
１１            構造用合板
１２            架台
１３            荷重計
１４ａ〜ｄ      加速度計
１５            既設軸組
１６            第１受け材（受け材１）
１７            第２受け材（受け材２）
１８            既設柱（既存柱）
１９            アンカーボルト
１０５            外壁
１０６            基礎コンクリート
１０９            柱
１１０            梁
１１２            ラダスクリュー（固定具）
１１５            金属製筋交い部材
１１７            金属製補強部材
１２０，１２２    ボルト（張力調整用部材）
１２１            ナット部材（張力調整用部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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