(57)【要約】【課題】  既存の基礎が無い場合でも設置でき、コスト面および増改築時のプランの面でも有利であり、また新設の耐力要素に対して既設部分や接合部の先行破壊の恐れが回避される木造住宅の耐震補強構造を提供する。【解決手段】  既存の木造住宅における両側の既存柱２１と既存梁２２とで構成される門形の既存柱・梁軸組体２０の内側に、補強内部柱２を設ける。既存柱２１に沿って補強隅柱３を設けた場合は、この補強隅柱３と補強内部柱２との間に、補強隅柱３を設けない場合は既存柱２１と補強内部柱２との間に耐力要素５を設ける。補強内部柱２の上端は、既存梁２２の下方に沿って補強梁１を設けた場合はこの補強梁１に、この補強梁１を設けない場合は既存梁２２に接合する。補強内部柱２の下端は、前記の既存の木造住宅における既存基礎２４および既存土台２３のいずれにも非接合とする。【選択図】      図１
2014214514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の木造住宅における両側の既存柱と既存梁とで構成される門形の既存柱・梁軸組体の内側に、補強内部柱を設け、前記既存柱に沿って補強隅柱を設けた場合は、この補強隅柱と前記補強内部柱との間に、前記補強隅柱を設けない場合は前記既存柱と前記補強内部柱との間に耐力要素を設け、
前記補強内部柱の上端は、前記既存梁の下方に沿って補強梁を設けた場合はこの補強梁に、この補強梁を設けない場合は前記既存梁に接合し、
前記補強内部柱の下端は、前記の既存の木造住宅における既存基礎および既存土台のいずれにも非接合とした、
木造住宅の耐震補強構造。
【請求項２】
請求項１に記載の木造住宅の耐震補強構造において、前記補強内部柱の下端に一端が接合されて他端が前記既存柱側へ延びる補強土台を設け、
この補強土台は、前記の既存の木造住宅における既存基礎および既存土台のいずれにも非接合とし、かつ前記補強土台は、前記既存柱の内側に沿って補強隅柱を設けた場合はこの補強隅柱に、この補強隅柱を設けない場合は前記既存柱に接合した、
木造住宅の耐震補強構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の木造住宅の耐震補強構造において、前記耐力要素が面材であり、この耐力要素が、前記補強内部柱と、他の軸部材である前記既存柱、前記補強隅柱、前記既存梁、前記補強梁、および前記土台と共に耐力壁を構成する木造住宅の耐震補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、木造住宅の耐震補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、木造住宅の耐震補強構造として、既存軸組に耐力壁やラーメンフレームなどの耐力要素を追加するものが知られている。また、他の例として、補強用の耐力壁を設け、この耐力壁を構成する内部柱の柱脚接合部を、引っ張り力を作用させずにせん断力のみを負荷する構造として基礎に接合することで、前記耐力壁をラーメンフレームとして機能させるものが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０５２３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存軸組に耐力要素を追加する従来の耐震補強構造では、土台に耐力要素を固定する必要があったため、既存の基礎上にしか設置できないという制限がある。そのため、窓などの開口部を無くすことが必要な場合がある。また、既存の基礎がない場合には、基礎を増し打ちする必要があり、費用対効果が著しく低下する。さらに、耐力要素は、建物が偏心しないようにバランス良く配置する必要があり、既存基礎上のみでは、耐震補強上必要となる耐力要素を追加できない場合も考えられる。
耐力要素が、大壁、真壁、筋かいなどの耐力壁の場合、柱脚接合部に引張力が作用し、土台を通してアンカーボルトには引張力が作用し、基礎には曲げモーメントが作用する。既存基礎が無筋コンクリートのような場合は、強い耐力壁を設置すると、接合部、アンカーボルト、基礎などが、耐力壁に対して先行破壊する危険性がある。
【０００５】
このように、柱・梁等の躯体の耐震補強を行う従来の構造の場合、土台や柱を固定する為の基礎が必要になり、既存基礎がない場合は新規に設けることが必要となる。既存基礎がある場合でも、引き抜き等の力に耐えるように補強を行う必要がある。これらのことから、コスト面や増改築時のプランの面で課題があった。
【０００６】
この発明の目的は、既存の基礎が無い場合でも設置でき、コスト面および増改築時のプランの面でも有利であり、また新設の耐力要素に対して既設部分や接合部の先行破壊の恐れが回避される木造住宅の耐震補強構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の木造住宅の耐震補強構造は、既存の木造住宅における両側の既存柱と既存梁とで構成される門形の既存柱・梁軸組体の内側に、補強内部柱を設け、前記既存柱に沿って補強隅柱を設けた場合は、この補強隅柱と前記補強内部柱との間に、前記補強隅柱を設けない場合は前記既存柱と前記補強内部柱との間に耐力要素を設け、前記補強内部柱の上端は、前記既存梁の下方に沿って補強梁を設けた場合はこの補強梁に、この補強梁を設けない場合は前記既存梁に接合し、前記補強内部柱の下端は、前記の既存の木造住宅における既存基礎および既存土台のいずれにも非接合としたものである。
【０００８】
この構成によると、補強内部柱の下端を既存基礎および既存土台のいずれにも非接合としており、前記補強内部柱および耐力要素等により、既存柱・梁軸組体を、いわば方杖形式のラーメンフレームとして補強することができる。そのため、既存の基礎が無い場合でも設置できて、基礎の増し打ち等の必要がなく、コスト面および増改築時のプランの面で有利となる。また、新設の前記耐力要素に対して既存柱・梁軸組体や接合部の先行破壊の恐れが回避される。
【０００９】
この発明において、前記補強内部柱の下端に一端が接合されて他端が前記既存柱側へ延びる補強土台を設け、この補強土台は、前記の既存の木造住宅における既存基礎および既存土台のいずれにも非接合とし、かつ前記補強土台は、前記既存柱の内側に沿って補強隅柱を設けた場合はこの補強隅柱に、この補強隅柱を設けない場合は前記既存柱に接合しても良い。
この構成の場合、補強内部柱に加わるせん断力を補強土台を介して補強隅柱や既存柱に伝達することができ、さらなる耐震補強効果を得ることができる。
【００１０】
この発明において、前記耐力要素が面材であり、この耐力要素が、前記補強内部柱と、他の軸部材である前記既存柱、前記補強隅柱、前記既存梁、前記補強梁、および前記土台と共に耐力壁を構成するものとしても良い。面材を耐力要素とする耐力壁であると、上記の方杖形式の補強が効果的に行える。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の木造住宅の耐震補強構造は、既存の木造住宅における両側の既存柱と既存梁とで構成される門形の既存柱・梁軸組体の内側に、補強内部柱を設け、前記既存柱に沿って補強隅柱を設けた場合は、この補強隅柱と前記補強内部柱との間に、前記補強隅柱を設けない場合は前記既存柱と前記補強内部柱との間に耐力要素を設け、前記補強内部柱の上端は、前記既存梁の下方に沿って補強梁を設けた場合はこの補強梁に、この補強梁を設けない場合は前記既存梁に接合し、前記補強内部柱の下端は、前記の既存の木造住宅における既存基礎および既存土台のいずれにも非接合としたため、既存の基礎が無い場合でも設置でき、コスト面および増改築時のプランの面でも有利であり、また新設の耐力要素に対して既設部分や接合部の先行破壊の恐れが回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る木造住宅の耐震補強構造の正面図である。
【図２】同耐震補強構造における耐力要素の各例を示す正面図である。
【図３】同耐震補強構造における各接合部の詳細を示す正面図である。
【図４】同耐震補強構造のフレームモデルを示す説明図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る木造住宅の耐震補強構造の正面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る木造住宅の耐震補強構造の正面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る木造住宅の耐震補強構造の正面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態に係る木造住宅の耐震補強構造の正面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態に係る木造住宅の耐震補強構造の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この実施形態の木造住宅の耐震補強構造は、新設の補強梁１、補強内部柱２、一対の補強隅柱３，３、補強土台４、および耐力要素５によって構成され、軸組構造の既存の木造住宅における両側の既存柱２１，２１と既存梁２２とでなる門形の既存柱・梁軸組体２０の内側に設けられる。両側の既存柱２１，２１の下端は、布基礎からなる既存基礎２４上に長手方向に沿って設けられる既存土台２３に接合される。既存土台２３は既存梁２２と平行である。新設の補強梁１は曲げ補強梁である。前記補強梁１、補強内部柱２、補強隅柱３、補強土台４、および耐力要素５は、いずれも木製であるが、鋼材等を用いても良い。
【００１４】
補強梁１は、前記既存梁２２の下方に沿って両側の既存柱２１，２１間に設けられる。一対の補強隅柱３，３は、両側の既存柱２１，２１，に沿ってそれぞれ設けられ、それらの上端が補強梁１に、下端が既存土台２３にそれぞれ接合される。補強隅柱３の上端は、例えば図３（Ａ）のように、山形プレート１６からなる接合金具を介して補強梁１に接合される。補強隅柱３の胴部は、例えば図３（Ａ），図３（Ｃ）のようにラグスクリュー１７からなる固着具により既存柱２１に接合される。補強隅柱３は、補強梁１に加わる力を既存柱２１に伝達する補強部材として機能する。
【００１５】
補強内部柱２は、前記既存柱・梁軸組体２０の内側に配置されて、その上端が前記補強梁１に接合される。補強内部柱２の上端は、例えば図３（Ｂ）のように、Ｌ字形補強金物１８を介して補強梁１に接合される。補強内部柱２の下端は、既存の木造住宅における既存基礎２４および既存土台２３のいずれにも非接合とされる。すなわち、補強内部柱２の下端は、既存基礎２４および既存土台２３のいずれにも非接合とされた補強土台４の一端に接合される。この補強土台４の他端は一方の既存柱２１側へ延びて、この既存柱２１に沿って設けられた一方の補強隅柱３に接合される。補強内部柱２の下端は、例えば図３（Ｄ）のように、山形プレート１６からなる接合金物を介して補強土台４に接合される。補強土台４の他端は、例えば図３（Ｃ）のように、山形プレート１６からなる接合金物を介して補強隅柱３に接合される。
【００１６】
耐力要素５は、前記一方の補強隅柱３と前記補強内部柱２との間に設けられる。この耐力要素５と、補強内部柱２と、他の軸部材である前記既存柱２１、前記補強隅柱３、前記既存梁２１、前記補強梁１、および前記補強土台４とによって耐力壁１５が構成される。耐力要素５は、面材または筋交いからなる。図２（Ａ）〜（Ｄ）に耐力要素５の各例を示す。
【００１７】
図２（Ａ）は大壁耐力壁１５Ａとする例である。この例では、補強隅柱３および補強内部柱２が共に隠れるように面材からなる耐力要素５Ａを設ける。この耐力要素５Ａと、補強内部柱２と、他の軸部材である前記既存柱２１、前記補強隅柱３、前記既存梁２１、前記補強梁１、および前記補強土台４とにより、大壁耐力壁１５Ａが構成される。面材からなる耐力要素５Ａの上下辺は、補強梁１および補強土台４に沿って補強隅柱３と補強内部柱２との間に設けられた各受材６Ａ，６Ｂにそれぞれ接合される。
【００１８】
図２（Ｂ）は真壁耐力壁１５Ｂとする例である。この例では、補強隅柱３および補強内部柱２が共に露出するように面材からなる耐力要素５Ｂが設けられる。この耐力要素５Ｂと、補強内部柱２と、他の軸部材とにより、真壁耐力壁１５Ｂが構成される。この場合も、面材からなる耐力要素５Ｂの上下辺は、補強梁１および補強土台４に沿って補強隅柱３と補強内部柱２との間に設けられた各受材６Ａ，６Ｂにそれぞれ接合される。
【００１９】
図２（Ｃ）は、片筋交いからなる耐力要素５Ｃを設けた例を示す。この耐力要素５Ｃと、補強内部柱２と、他の軸部材とより、耐力壁１５Ｃが構成される。
図２（Ｄ）は、たすき掛け筋交いからなる耐力要素５Ｄを設けた例を示す。この耐力要素５Ｄと、補強内部柱２と、他の軸部材とにより、耐力壁１５Ｄが構成される。
【００２０】
上記構成の耐震補強構造によると、補強内部柱２の下端が既存土台２３および既存基礎２４に非接合であるため、耐力壁１５の部分をブレース置換すると、図４のように方杖形式のラーメンフレームとしてフレームモデル化することができる。すなわち、この木造住宅の耐震補強構造では同図のようなラーメンフレームを構成することができ、四辺が軸部材に接合された耐力壁を設ける場合に比べて、柱脚に作用する引張力を小さくすることができる。なお、木造住宅では、大壁耐力壁や真壁耐力壁は、モデル化して構造解析する場合、一般的にブレース置換してモデル化する。
【００２１】
具体例として、例えば、上記構成の耐震補強構造における耐力壁１５に代えて、この耐力壁１５における補強内部柱２の下端が既存土台２３や既存基礎２４に接合された耐力壁を設ける場合について、次のモーメントの釣り合い式を適用した場合を考える。
ＰＨ＝ＴＬ    ……（１）
但し、Ｐ：地震力
Ｈ：既存柱・梁軸組体２０の高さ
Ｔ：既存柱２１の柱脚に作用する引張力
Ｌ：スパン
このとき、Ｈ＝２７３０ｍｍ、耐力壁の幅寸法＝９１０ｍｍの場合、Ｔ＝３Ｐとなる。  すなわち、この場合、式（１）におけるスパンＬは、耐力壁の幅寸法となる。
【００２２】
これに対して、図４のような方杖形式のラーメンフレームを構成するこの実施形態の耐震補強構造では、Ｈ＝２７３０ｍｍ、両既存柱２１，２１間のスパン＝３６４０ｍｍとすると、
Ｔ＝０．７５Ｐとなる。
すなわち、この場合、式（１）におけるスパンＬは両既存柱２１，２１間のスパンとなる。これにより、この実施形態のように方杖形式のラーメンフレームを構成する耐震補強構造で耐震補強する場合の方が、式（１）におけるスパンＬを拡大することができ、それだけ柱脚に作用する引張力Ｔを小さくできることが分かる。
したがって、この実施形態によると、新設の耐力要素５（５Ａ〜５Ｄ）に対して、既設部分や接合部の先行破壊の恐れが回避される。
【００２３】
また、この木造住宅の耐震補強構造では、耐力要素５が設けられる補強内部柱２の下端を既存土台２３および既存基礎２４に非接合として、方杖形式のラーメンフレームを構成しているため、既存柱・梁軸組体２０の内側に既存基礎２４が設けられていない場合であっても耐震補強を行うことができる。このため、既存基礎２４による配置制限を受けずに適用でき、基礎の増し打ち等の必要がなく、コスト面および増改築時のプランの面で有利となる。つまり現場で簡易に構成できる耐震補強構造によって耐震補強を行うことができる。なお、方杖形式のラーメンフレームでは、既存梁２２に大きな曲げモーントが作用するため、この実施形態のように既存梁２２に沿って補強梁１を設けることで、既存梁２２の補強を図ることができる。
【００２４】
また、補強内部柱２の下端が既存土台２３および既存基礎２４に非接合であることから、補強隅柱３が負担するカウンターウェイトが大きくなり、柱脚に作用する引張力を低減する効果が増大する。
【００２５】
さらに、この実施形態では、既存梁２２の下方に沿って補強梁１を設けているので、上階の床のたわみを低減する効果も得られる。ただし、既存梁２２に十分な曲げ剛性、耐力がある場合は、補強梁１を設けなくても十分な耐震補強効果を得ることができる。
【００２６】
また、この実施形態では、補強内部柱２の下端に一端が接合されて、他端が既存柱２１側へ延びる補強土台４を設けているので、補強内部柱２に加わるせん断力を補強隅柱３に伝達することができ、さらなる耐震補強効果を得ることができる。
【００２７】
図５は、この発明の他の実施形態を示す。この木造住宅の耐震補強構造では、図１〜図４に示した実施形態において、既存梁２１に沿う補強梁１と、既存柱２１，２１に沿う両側の補強隅柱３，３とを省略している。すなわち、補強内部柱２の上端は既存梁２２に接合され、補強土台４の他端は既存柱２１に接合されている。その他の構成は図１〜図４に示した実施形態の場合と同様である。
【００２８】
既存梁２２や既存柱２１に十分な剛性、耐力がある場合には、このように補強梁１と補強隅柱３，３を省略しても、十分な耐震補強効果を得ることができる。その他の効果は先の実施形態の場合と同様である。
【００２９】
図６は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この木造住宅の耐振補強構造では、図１〜図４に示した実施形態において、既存柱・梁軸組体２０が、互いに平行に延びる２つの既存基礎２４，２４に跨がって設けられている。すなわち、この例の耐震補強構造は、既存基礎２４および既存土台２３が設置されない区間に跨がって設けられている。その他の構成、および作用効果は図１〜図４に示した実施形態の場合と略同様である。
【００３０】
図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この木造住宅の耐振補強構造では、図６に示した実施形態において、既存梁２２に沿う補強梁１と、既存柱２１，２１に沿う両側の補強隅柱３，３とを省略している。その他の構成は図６に示した実施形態の場合と同様である。
【００３１】
既存梁２２や既存柱２１に十分な剛性、耐力がある場合には、このように補強梁１と補強隅柱３，３を省略しても、十分な耐震補強効果を得ることができる。その他の効果は図６の実施形態の場合と同様である。
【００３２】
図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この木造住宅の耐震補強構造では、図６に示した実施形態において、既存梁２２と、その下方に沿って設けられた補強梁１との間に、新設の補強用のトラス７が設けられている。その他の構成は図６に示した実施形態の場合と同様である。
【００３３】
このように、既存梁２２と補強梁１との間にトラス７を設けることにより、既存梁２２をより強固に曲げ補強することができ、耐震補強効果を増大させることができる。その他の効果は図６の実施形態と同様である。
【００３４】
図９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この木造住宅の耐震補強構造は、図６に示した実施形態において、耐力要素５と、補強内部柱２と、他の軸部材と共に構成される耐力壁１５を、片方の既存柱２１側だけでなく、もう片方の既存柱２１側にも設けたものであり、その他の構成は図６の実施形態の場合と同様である。
【００３５】
このように、既存柱・梁軸組体２０の内側の両側辺部に、耐力要素５と、補強内部柱２と、他の軸部材と共に構成される耐力壁１５を設けた場合、既存梁２２に加わる曲げモーメント（たわみ）を低減でき、耐震補強効果をさらに高めることができる。その他の効果は、図６の実施形態の場合と同様である。
【００３６】
次に、上記各実施形態に係る構成、効果の特徴等を纏め直して以下に示す。
〔構成上の特徴〕
・既存柱・梁軸組体２０をラーメンフレームとなる内部柱２，耐力要素５、および接合形式等で補強することで、構造耐力が向上し、耐震補強効果が得られる。
・ラーメンフレームは、接合部を剛接にするのではなく、現場で簡易に構成できる方杖形式とする。
・方杖形式となるように、補強内部柱２の柱脚は既設の土台と固定しない。
・真壁耐力壁および大壁耐力壁の場合、補強内部柱２に作用するせん断力を既存柱２１に伝達するための補強土台４を設けることが好ましい。
・方杖形式では既存梁２２に大きいな曲げモーメントが作用するため、必要に応じて曲げ補強用の補強梁１を設けることが好ましい。
・曲げ補強用の補強梁１を設けた場合、補強梁１の力を既存柱２１に伝達させるために、必要に応じて隅柱３で補強する。
・耐力要素５は、既存柱・梁軸組体２０の両側に施工することで、梁の曲げモーメントや撓を低減することができる。
【００３７】
〔作用上の特徴〕
・耐力要素５（５Ａ〜５Ｄ）が取り付く補強内部柱２を既設の土台と接合しない構成とすることで、既設の土台が接合されている基礎が不要となる。
・耐力要素５（５Ａ〜５Ｄ）が取り付く補強内部柱２を既設の土台と接合しない構成とすることで、ラーメンフレームを構成でき、耐力壁に比べラーメンフレームのスパンの効果により、柱脚に作用する引張力を小さくすることができる。
・耐力要素５（５Ａ〜５Ｄ）が取り付く補強内部柱２を既設の土台と接合しない構成とすることで、補強隅柱３が負担するカウンターウェイトが大きくなり、柱脚に作用する引張力を低減する効果が増大する。
・基礎を必要としない構造であることから、既存基礎による配置制限を受けない。
・既存梁を曲げ補強する梁（補強梁１）により、上階の床の撓みを低減する効果が得られる。
・既存梁を曲げ補強する梁（補強梁１）は、一般的な梁だけでなく、トラスや重複梁で構成することもできる。
・既存梁２２に十分な曲げ剛性、耐力がある場合は、曲げ補強する補強梁１がなくても耐震補強効果が得られる。
・耐力要素５は、大壁、真壁、筋かいの全てが適用できる。この場合、補強土台４を設けることで、せん断力を補強隅柱３に伝達することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…補強梁
２…補強内部柱
３…補強隅柱
４…補強土台
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ…耐力要素
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ…耐力壁
２０…既存柱・梁軸組体
２１…既存柱
２２…既存梁
２３…既存土台
２４…既存基礎
【図１】
2014214514.tif 000003
【図２】
2014214514.tif 000004
【図３】
2014214514.tif 000005
【図４】
2014214514.tif 000006
【図５】
2014214514.tif 000007
【図６】
2014214514.tif 000008
【図７】
2014214514.tif 000009
【図８】
2014214514.tif 000010
【図９】
2014214514.tif 000011