(57)【要約】【課題】住宅、特に木造住宅に用いられる耐力壁およびそれを備えた耐震住宅に係り、耐力壁として充分な耐力と、地震等の振動を良好に減衰できるようにする。【解決手段】  本発明による住宅用耐力壁は、筋交いを用いた住宅用耐力壁において、上記筋交いの少なくとも一部に加力速度０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃにおいて荷重低下が殆ど生じないダンパーを備えたことを特徴とする。また本発明による耐震住宅は、筋交いを用いた耐力壁を有する耐震住宅において、該住宅の全耐力のうちの１０〜９０％、より好ましくは２０〜５０％を上記のような加力速度０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃにおいて荷重低下が殆ど生じないダンパーを備えた耐力壁で構成したことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筋交いを用いた住宅用耐力壁において、上記筋交いの少なくとも一部に、加力速度０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃにおいて荷重変化が殆ど生じないダンパーを備えたことを特徴とする住宅用耐力壁。
【請求項２】
筋交いを用いた耐力壁を有する耐震住宅において、該住宅の全耐力のうちの１０〜９０％を上記請求項１記載の耐力壁が負担することを特徴とする耐震住宅。
【請求項３】
筋交いを用いた耐力壁を有する耐震住宅において、該住宅の全耐力のうちの２０〜５０％を上記請求項１記載の耐力壁が負担することを特徴とする耐震住宅。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は住宅、特に木造住宅の耐震性を向上させるために住宅の外壁や仕切壁等の一部もしくは１種として用いられる住宅用耐力壁およびそれを備えた耐震住宅に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来たとえば木造住宅の耐震性を向上させるための耐力壁として下記特許文献１のように隣り合う柱間または／および横材間に木製または金属製の筋交いを設けることは知られている。しかし、上記のような筋交いを設けることによって住宅の耐力を向上させることはできるが、振動吸収性能は殆どないので地震による揺れを減衰させることはできない。
【０００３】
一方、下記特許文献２および特許文献３においては、上記のような筋交いの内部にコイルスプリングからなるダンパーを配設したり、筋交いの長手方向中間部に弾性材よりなる免震手段を介在させることが提案されているが、いずれも振動減衰材として弾力性のある材料を使用しているため、耐力壁としては耐力が不充分であったり、小地震では振動吸収しない等の不具合がある。しかも、経年劣化で振動吸収性能が大幅に低下する等のおそれもある。
【０００４】
そこで下記特許文献４においては、上記のような振動減衰材（振動吸収体）として塑性変形可能な金属を用いたダンパーを筋交いに設けることが提案されているが、上記のようなダンパーを単に筋交い内に設けただけでは、必ずしも耐力壁として充分な耐力と、地震等の振動を良好に吸収できる振動吸収性能を併せ持った耐力壁を得ることはできない。
【０００５】
さらに、下記特許文献５においては筋交いと併用してオイルダンパーを設けることが提案されているが、オイルダンパーとは別に筋交い等の耐力壁を設ける必要があるため、接地スペースが必要、耐力壁とダンパーの設置数の調整には専門的な知識が必要等の問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２２８４７９号公報
【特許文献２】特開平９−３１７００５号公報
【特許文献３】特開平９−１１１８７５号公報
【特許文献４】特開２００５−１７１６４６号公報
【特許文献５】特開２００１−９０３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、耐力壁として充分な耐力と、地震等の振動を良好に減衰させることのできる振動吸収性能を併せ持った住宅用耐力壁およびそれを備えた耐震住宅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】
【０００８】
上記の目的を達成するために本発明による住宅用耐力壁およびそれを備えた耐震住宅は以下の構成としたものである。すなわち、本発明による住宅用耐力壁は、筋交いを用いた住宅用耐力壁において、上記筋交いの少なくとも一部に、加力速度０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃにおいて荷重変化が殆ど生じないダンパーを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また本発明による耐震住宅は、筋交いを用いた耐力壁を有する耐震住宅において、該住宅の全耐力のうちの１０〜９０％、より好ましくは２０〜５０％を上記のような耐力壁が負担することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように筋交いの少なくとも一部に、加力速度０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃにおいて荷重変化が殆ど生じないダンパーを備えたことによって、地震等の振動エネルギーの吸収性能に優れ、しかも耐力壁としての耐力も充分に発揮することのできる住宅用耐力壁を提供することが可能となる。また、加力速度が０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃにおいて荷重変化が殆ど生じないダンパーを用いたことによって、風圧力等の静的な荷重に対しても耐力壁としての耐力を遺憾なく発揮できる等の効果が得られる。
【００１１】
また本発明による耐震住宅は、上記のようなダンパーを備えた耐力壁を、住宅の全耐力のうちの１０〜９０％、より好ましくは２０〜５０％となるようにしたもので、それによって、建物に残留変形が発生せずに効果的に振動エネルギーを吸収させることが可能となる。すなわち、一般に木造建物自体の減衰定数は５％程度といわれている。一方、経済的かつ効率的に制震効果を発揮させるには減衰定数を１０％以上とすることが望ましいといわれている。その減衰定数を１０％以上とするためには上記耐力壁の耐力負担率は１０％以上、より好ましくは２０％以上とする必要があるからである。
【００１２】
また、上記のダンパーとしては、例えば鉛ダンパーや鋼材ダンパーもしくは摩擦ダンパー等が使用可能であるが、それらのダンパーは静的な荷重に対しても抵抗となるため、住宅全体でのダンパーの使用率が高すぎると地震後に建物に残留変形が発生するおそれがある。そこで、本発明においては、上記のようなダンパーを用いた耐力壁を、住宅の全耐力のうちの９０％以下、より好ましくは５０％以下となるようにしたもので、それによって建物に残留変形が生じることなく振動エネルギーを効果的に吸収できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明による耐力壁の一実施形態を示す正面図、図２はその耐力壁を構成する筋交い部分の構成説明図である。
【００１４】
本実施形態は木造住宅の耐力壁の構成例を示すもので、木造軸組Ａにおける隣り合う柱Ｐ１・Ｐ２間で且つ土台Ｆ１と梁材Ｆ２との間に筋交いＢを設けた構成である。特に図の場合は筋交いＢを、柱Ｐ１と土台Ｆ１との角部から柱Ｐ２と梁材Ｆ２との角部に向かって傾斜させて設けたものである。その筋交いＢは、本実施形態においては筋交い本体１と、その筋交い本体１の下側に連結したダンパー２と、上記筋交い本体１の上側に設けた長さ調整機構３等で構成され、その筋交いＢの両端部は取付金具４を介して上記の各角部に取付けられている。
【００１５】
上記筋交い本体１は、本実施形態においては図２に示すように鋼管等の中空の金属管材で形成され、その両端部１ａ・１ａを縮径絞り加工して、その各端部内周面に形成した雌ねじ穴内に、後述する雄ねじ付きの進退ロッドや接続ボルトを介して上記のダンパー２や長さ調整機構３を連結する構成である。
【００１６】
上記のダンパー２は、図３に示すように筒状の金属製シリンダ２０内に進退ロッド２１を同心状に且つ軸線方向に相対移動可能に設け、そのシリンダ２０内における進退ロッド２１の周囲に、塑性変形可能な鉛等の金属よりなる振動吸収体２３を収容配置すると共に、上記進退ロッド２１の外周面に突起状の抵抗体２２を一体的に設け、その抵抗体２２が振動発生時に上記振動吸収体２３内を相対移動することによって該振動吸収体２３が塑性変形して振動エネルギーを吸収する構成である。
【００１７】
なお、図３において、２４，２５は上記シリンダ２０の両端部を閉塞するキャップ、２６は上記シリンダ２０内の進退ロッド２１の周囲に収容配置した振動吸収体２３が移動するのを防止するストッパで、そのストッパ２６とキャップ２５はリング状に形成され、その内穴内に上記進退ロッド２１がシリンダ２０と同心状に且つ軸線方向に相対移動可能に保持されている。
【００１８】
また上記進退ロッド２１の一端には、雄ねじ２１ａが形成され、その雄ねじ２１ａを筋交い本体１の端部に形成した後述する雌ねじ孔にねじ込むことによって上記ダンパー２と筋交い本体１とが一体的に連結されている。図中、２７は上記キャップ２４に一体的に設けた連結ロッドで、その連結ロッド２７を介して上記ダンパー２の下端に取付金具４を連結する構成である。
【００１９】
その取付金具４は、本実施形態においては、図１および図５に示すように前記角部に当接する断面Ｌ字形の基板４０の幅方向（図５（ｂ）で左右方向）両側に略三角形状の一対の補強板４１・４１を一体的に設けた構成であり、上記基板４０に形成した複数個の貫通孔（不図示）に木ねじ等を挿通して図１に示すように柱Ｐ１と土台Ｆ１との角部に取付ける構成である。
【００２０】
上記各補強板４１には貫通孔４１ａが形成され、その貫通孔４１ａに挿通した連結軸４２に前記の連結ロッド２７を連結固定した構成である。上記貫通孔４１ａは、本実施形態においては上記連結軸４２の外径よりも大きく形成され、それによって上記連結ロッド２７ひいては筋交いＢ全体が取付金具４に対して首振り可能であり、例えば取付時の位置ずれや芯ずれ若しくは図１で前後方向の振動等を許容することができる。
【００２１】
なお、上記の貫通孔４１ａは連結軸４２と略同径とし、連結ロッド２７の連結軸４２の挿通孔を連結軸４２よりも大きくする、或いは上記貫通孔４１ａと連結ロッド２７の連結軸挿通孔の両方を連結軸４２よりも大きくするようにしてもよい。また上記連結ロッド２７と左右の補強板４１・４１との間の連結軸４２の周面には、ゴム等よりなるリング状の弾性体４３が介在され、それによって上記連結ロッド２７のガタツキを防止すると共に、首振り時に異音等が発生するのが防止される。
【００２２】
一方、前記の長さ調整機構３として本実施形態においてはターンバックルを用いたもので、ターンバックル本体３０の両端部を、前記の筋交い本体１と同様に縮径絞り加工して各端部内周面に雌ねじ穴を形成し、その各雌ねじ穴に接続ボルト３１、３２を連結した構成である。上記のようにターンバックル本体３０や筋交い本体１を構成する金属管材を縮径絞り加工すると、その部分の肉厚が増し、比較的肉厚の薄い素材管でも容易に雌ねじを形成することができる。また上記のような雌ねじを設けるために、例えば管材の端部に雌ねじ部材やナット等を溶接する場合に比べ容易・安価に製作できる。
【００２３】
上記ターンバックル本体３０の下部は、上記接続ボルト３１を介して筋交い本体１に連結され、ターンバックル本体３０の上部は接続ボルト３２を介して上側の取付金具４に連結されている。その上側の取付金具４は前記の下側の取付金具４と同様に構成され、前記と同様に図に省略したねじ等で柱Ｐ２と梁材Ｆ２との角部に取付ける構成である。また上記接続ボルト３２と取付金具４との連結構造は前記連結ロッド２７と前記下側の取付金具４との連結構造と略同様に形成され、また前記と同様に変更可能である。
【００２４】
さらに上記両接続ボルト３１、３２のねじ方向は互いに反対方向、すなわち一方を右ねじ、他方を左ねじとし、それに螺合するターンバックル本体３０の両端部の雌ねじも同様に形成されている。それによってターンバックル本体３０をいずれか一方向に回動すると、両接続ボルト３１、３２が互いに近づいて筋交いＢの長さが短くなり、それと反対方向に回動すると、両接続ボルト３１、３２が互いに離れる方向に移動して筋交いＢの長さが長くなる構成である。
【００２５】
上記のように構成された筋交いＢを、前記図１に示すような木造建築の軸組Ａに組み付けるに当たっては、その手順等は適宜であるが、柱Ｐ１と土台Ｆ１との角部および柱Ｐ２と梁材Ｆ２との角部にそれぞれ図１に示すように前記取付金具４を図に省略した木ねじ等で取付け、その両取付金具４・４間にダンパー２と筋交い本体１および長さ調整機構３を下から順に連結してなる筋交いＢを仮組する。次いで、長さ調整機構３としてのターンバックル本体３０を回動して筋交いＢ全体の長さ寸法を調整すると共に、筋交いＢに適度な張力を付与する。
【００２６】
上記のようにして木造軸組Ａに筋交いＢを設けた耐力壁が、例えば地震等で図１において左右方向に揺れると、筋交いＢには、その全体長さを引き延ばしたり押し縮めるような力が作用する。すると、ダンパー２の進退ロッド２１がシリンダ２０に対して伸縮する方向に変位し、進退ロッド２１の外周面に設けた抵抗体２２が振動吸収体２３内を相対移動する。それによって該振動吸収体２３が塑性変形して振動エネルギーが吸収される構成である。
【００２７】
そして本発明は、上記のような耐力壁に用いるダンパー２として、加力速度０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃにおいて荷重低下が殆ど生じないものを用いるようにしたもので、本実施形態においては、前記図３に示すダンパー２の振動吸収体２３として鉛が用いられ、そのダンパー２は加力速度０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃにおいて荷重変化が殆ど生じないことが確認された。その結果、耐力壁として必要充分な耐力が得られると同時に地震等の振動を良好に吸収することができた。
【００２８】
また本発明の耐震住宅は、上記のような筋交いを用いた耐力壁を有する耐震住宅において、該住宅の全耐力のうちの１０〜９０％、より好ましくは２０〜５０％を、上記のような加力速度０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃにおいて荷重変化が殆ど生じないダンパー２を備えた耐力壁で構成したもので、このような構成とすることによって、地震等の振動に対しても充分な耐力を有し、しかも振動吸収性能のよい耐震住宅を容易・安価に提供することができるものである。
【００２９】
なお、前記の筋交いＢを構成する筋交い本体１やダンパー２および長さ調整機構３の構成や配置位置等は適宜変更可能であり、また筋交いＢはダンパーを有するものであれは構成は適宜である。さらにダンパー２に用いる振動吸収体２３としては、塑性変形可能な金属であれば鉛に限らず錫その他の金属でもよく、また金属に限らず摩擦体や粘性体等を用いることもできる。またダンパー２として鋼材ダンパーや摩擦ダンパー等を用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
上記のように本発明による住宅用耐力壁およびそれを備えた耐震住宅は、地震等の振動に対しても充分な耐力を有し、しかも振動吸収性能のよい耐震住宅を容易・安価に提供することが可能となるもので、耐震性、信頼性、施工性等が向上し、産業上も有効に利用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による住宅用耐力壁の一実施形態を示す正面図。
【図２】上記耐力壁の筋交い部分の構成図。
【図３】ダンパーの縦断面図。
【図４】長さ調整機構の縦断面図。
【図５】（ａ）および（ｂ）は筋交い取付金具の正面図および側面図。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ  木造軸組
Ｐ１、Ｐ２  柱
Ｆ１  土台
Ｆ２  梁材
Ｂ  筋交い
１  筋交い本体
１１  ロックナット
２  ダンパー
２０  シリンダ
２１  進退ロッド
２２  抵抗体
２３  振動吸収体
２７  連結ロッド
３  長さ調整機構
３０  ターンバックル本体
３１、３２  接続ボルト
４  取付金具
４０  基板
４１  補強板
４２  連結軸
４３  弾性体
【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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