(57)【要約】【課題】伝統構法による木造軸組を基本としつつ現代的な手法を加味して合理化を図り、伝統的な意匠や外観を損なうことなく制震ダンパーを組み込む。【解決手段】柱２を、木材よりも高強度の構造部材からなる芯部２ａと、その外側に装着した木材からなる筒状の木部２ｂとによる二重構造とする。その芯部を、脚部が基礎に埋設されて自立するとともに頭部が自由端とされてそれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として設ける。隣り合う柱の柱頭部相互間に小壁４を設け、その両端部を各柱における芯部の頭部に対して鉛直面内において相対回転可能に連結し、連結部には制震ダンパーとして機能する粘弾性体９を介装する。小壁は、パネル４ｃの両面に木製の仕上げ材４ｄを取り付けた構成とする。【選択図】      図３
2004316253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材や鉄筋コンクリート等の高強度の構造部材と木材とが併用され、かつ伝統構法による木造軸組の外観を有する複合構造軸組であって、柱が、木材よりも高強度の構造部材からなる芯部と、その外側に装着された木材からなる筒状の木部とによる二重構造とされ、前記芯部はその脚部が基礎に埋設されて自立するとともに頭部が自由端とされてそれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として設けられ、かつ、隣り合う柱の柱頭部相互間には小壁が設けられ、小壁の両端部は各柱における前記芯部の頭部に対して鉛直面内において相対回転可能に連結されているとともに、その連結部には芯部と小壁とが相対回転した際に減衰力を発揮して制震ダンパーとして機能する粘弾性体が介装されていることを特徴とする複合構造軸組。
【請求項２】
小壁は、柱の芯部に連結されたパネルの両面に木製の仕上げ材が取り付けられて形成されていることを特徴とする請求項１記載の複合構造軸組。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寺社建築のような伝統的な意匠や外観の木造建物に適用して好適な構造に係わり、特に、鋼材や鉄筋コンクリート等の現代的な高強度の構造部材と木材とを併用しつつ伝統構法による木造軸組そのままの外観を有し、しかも優れた制震機能を有する複合構造軸組に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寺社建築に代表されるような我が国の伝統的な意匠や外観の建物を現在において計画する場合、その構造も伝統構法による木造とすることが理想的であるが、現在では耐震性能をはじめとする法規制上の問題や、施工技術上の問題からして現実的ではない場合が多い。しかし、単なる現代的な鉄骨造や鉄筋コンクリート造とすることは意匠や外観と不調和であって好ましくなく、そのため現代的な構造を採用しつつ可及的に木造建物に模した仕上げを行うことが考えられている。
【０００３】
その一例として、特許文献１には、鉄骨造のラーメン架構の躯体と、伝統的な木組によって解体自在に組み立てられる木製化粧材とを併用し、鉄骨造の躯体に対して木製化粧材を着脱自在に装着するという木鉄混用建物が提案されている。これによれば、鉄骨造ラーメン架構という現代的で合理的な構造を採用しつつ、外観は伝統構法による木造軸組そのままとすることができ、また木製化粧材を解体することで木製化粧材のみならずその内部の鉄骨材に対しても長期にわたって保守を行うことが可能であるので充分な耐久性も確保できるとされ、極めて有効であると考えられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１８０５３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示される木鉄混用建物は、木材と鉄骨材とを混用するとはいえ、構造的には完全に鉄骨造であって木材は単に化粧材として使用されているに過ぎないから、もはや木造の範疇を越えているというべきものである。そのため、構造的にはあくまで木造であることを基本としつつ、鉄骨や鉄筋コンクリート等の現代的な手法の併用は必要最少限に留めることで、伝統的な木造に限りなく近く、しかも充分に現代的で合理的な構造の開発も望まれていた。
【０００６】
なお、現代の木造建物たとえば木造住宅では、釘や鎹をはじめとして各種の接合金物を多用するものであることはいうまでもなく、また、たとえば特開昭５７−１１９０３５号公報に開示されているように、木材を鋼材により補強した木鋼合成材を用いることも行われており、その意味では木造に現代的な手法を加味することは広く行われているといえる。しかし、そのような意味での現代的な木造による建物は、接合金物の採用を前提としていることからして、これをそのまま寺社建築等の伝統的な意匠、外観の木造建物に適用できるものではないし、伝統構法による木造建物が本来的に備える優れた耐久性が得られるものでもない。
【０００７】
さらに、現代の建物には充分な耐震性能が要求されており、そのため、地震時の振動を吸収し減衰させるための各種の制震ダンパーを組み込むという制震構造の採用も一般化しつつあり、寺社建築のような伝統的な木造建物にもそのような制震構造を採用したいという要請がある。しかし、伝統構法による木造建物を対象とする場合、その意匠や外観を損なうことなく制震ダンパーを組み込むことは容易ではなく、そのための有効適切な手法は確立されていない。勿論、木造住宅を対象とするものとしては、たとえば特開２００１−２９５５０６号公報に示されるように、対の鋼板間に粘弾性体を挟み込んだ構成の制震ダンパーを柱と梁との接合部に設けるという制震構造が提案されているが、このようなものは意匠上の制約から寺社建築等の伝統的な木造建物にそのまま適用できるものではない。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明の目的は、伝統構法による木造軸組を基本としつつそれに若干の現代的な手法を加味して合理化を図り、しかも伝統的な意匠や外観を損なうことなく制震効果の得られる有効な複合構造軸組を実現し提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、鋼材や鉄筋コンクリート等の高強度の構造部材と木材とが併用され、かつ伝統構法による木造軸組の外観を有する複合構造軸組であって、柱が、木材よりも高強度の構造部材からなる芯部と、その外側に装着された木材からなる筒状の木部とによる二重構造とされ、前記芯部はその脚部が基礎に埋設されて自立するとともに頭部が自由端とされてそれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として設けられ、かつ、隣り合う柱の柱頭部相互間には小壁が設けられ、小壁の両端部は各柱における前記芯部の頭部に対して鉛直面内において相対回転可能に連結されているとともに、その連結部には芯部と小壁とが相対回転した際に減衰力を発揮して制震ダンパーとして機能する粘弾性体が介装されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、小壁は、柱の芯部に連結されたパネルの両面に木製の仕上げ材が取り付けられて形成されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の一実施形態である複合構造軸組を示す。図示例の複合構造軸組は、寺社建築における伝統構法による木造軸組と同様の外観を有するもので、図１に示すように、基礎１上に立設した対の柱２の柱頭部相互間に頭貫３を設け、その下部に小壁４を設け、柱頭には組物５を介して通し肘木６を設け、通し肘木６と頭貫３との間には琵琶板７を取り付けたものであり、頭貫３よりも上部の各部材としては純木材が採用され、それらが伝統的な木組により相互に組み付けられたものとなっているが、基礎１として鉄筋コンクリートを採用した他、柱２および小壁４に対して現代的な手法が加味されたものとなっている。
【００１２】
すなわち、本実施形態における柱２は、その断面を図３に示すように、木材よりも高強度の現代的な構造部材としての鋼管からなる芯部２ａと、その外側に装着された木部２ｂとによる二重構造の複合柱とされている。芯部２ａとしての鋼管には極肉厚材からなるシームレス鋼管が採用されており、その芯部２ａは、図２に示すように、脚部が基礎１に埋設されて自立するとともに頭部が自由端とされていて、構造的にはこれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として機能して優れた水平耐力を発揮し得るものである。
【００１３】
また、芯部２ａの外側の木部２ｂは木材からなる対の半割筒体からなり、図３に示されるように小壁４を取り付けるためのスリット２ｃを残して芯部２ａを被覆するようにその両側に装着され、基礎１上の礎石８上に設置されている。このように、芯部２ａに木部２ｂが被覆された柱２は、あたかも単なる丸太材であるかのような外観とされ、その木部２ｂに対して上記の頭貫３および組物５が木組により組み付けられている。
【００１４】
本実施形態における小壁４は、図３に示すように、鋼製フレーム４ａの両面に下地材４ｂを取り付けた横長のパネル４ｃを主体として、そのパネル４ｃの両面に板壁を模した木製の仕上げ材４ｄが取り付けられたもので、その外観は在来の木造軸組における小壁と同様のものとされている。そして、この小壁４は、その両端部がそれぞれ柱２の芯部２ａに対して鉛直面内において相対回転可能な状態で連結され、その連結部には制震ダンパーとして機能する粘弾性体９が介装されている。
【００１５】
すなわち、鋼製フレーム４ａの両端部の内側にはＴ状の断面のガセットプレート１０が取り付けられているとともに、柱２の芯部２ａには鋼製のブラケット１１が溶接されており、それらガセットプレート１０とブラケット１１とが対向せしめられてそれらの両面側にそれぞれ上記の粘弾性体９を介してスプライスプレート１２が積層され、スプライスプレート１２とガセットプレート１０およびブラケット１１とがそれぞれ高さ方向中央位置においてピン１３，１４により相対回転自在に連結されている。
【００１６】
上記の粘弾性体９は剪断変形を受けた際に自身の粘性によって優れた減衰効果を発揮するものであって、その素材としては、たとえばゴム系のもの、アクリル系のもの、アスファルト系のもの、シリコン系のもの等、各種の高分子材料が好適に採用可能であり、それを予めシート状に形成しておくことが好ましい。本実施形態では、その粘弾性体９をスプライスプレート１２とガセットプレート１０およびブラケット１１との間に介装し、両側のスプライスプレート１２どうしを貫通ボルト１５により締め付けることで、粘弾性体９をスプライスプレート１２とガセットプレート１０およびブラケット１１の双方に対して接着した状態で強固に挟み込んだものとなっている。なお、貫通ボルト１５が連結部の相対回転を拘束しないように、貫通ボルト１５を通すボルト孔は横方向に長いルーズホールとされている。
【００１７】
以上のように、本実施形態の複合構造軸組は、伝統構法による木造軸組そのままの外観でありながら、鋼管による芯部２ａを有する二重構造の柱２を採用し、かつ、その芯部２ａをそれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として設けたことにより、図２（ｂ）に模式的に示すように、地震時の水平外力に対しては芯部２ａが曲げ変形を受けつつその復元力による水平耐力要素として有効に機能し、それによりこの軸組全体の水平耐力を大きく向上させることができるものである。
【００１８】
しかも、その柱２の芯部２ａの頭部に対して小壁４を鉛直面内において相対回転可能に連結し、その連結部に粘弾性体９を介装したことにより、地震時に芯部２ａが曲げ変形を生じた際にはピン１３，１４を中心として小壁４が芯部２に対して相対回転することになり、それに伴い、それらの間に介装されている粘弾性体９が剪断変形を生じることで制震ダンパーとして機能し、優れた制震効果が得られるものとなっている。特に、芯部２ａはその頭部が自由端とされたキャンチレバー形式で設けられていて、その曲げ変形は頭部で最大となることから、そこに小壁４を設けることで粘弾性体９による制震効果が最も効率的に得られるものとなっている。
【００１９】
そして、上記の複合構造軸組では、小壁４自体の構成や芯部２ａに対する連結の形態も何等複雑なものではないし、その施工も容易であり、これを設置するに要するコスト増は些少で済む。勿論、地震により小壁４が損傷を受けたり、将来的に小壁４が老朽化した際には、小壁４のみを支障なく補修しあるいは交換することができる。
【００２０】
なお、上記実施形態では、小壁４として鋼製フレーム４ａに下地材４ｂを取り付けた構成のパネル４ｃを主体として、それに板壁を模した仕上げ材４ｄを取り付けたものを採用したが、そのような小壁４は予めユニットとして製作しておくことが好ましい。ただし、必ずしもそのような構成の小壁４を採用することに限るものではなく、所期の強度を備えかつ伝統的な意匠を損なうものでなければ、たとえば合板やエンジニアードウッド等を素材とする小壁の採用も妨げるものではない。
【００２１】
また、上記実施形態のように、柱２の芯部２ａとしてはシームレス鋼管を採用することが最も好ましいが、木材よりも高強度の構造部材であって所期の補強性能が得られるものであれば、たとえば普通鋼管や各種断面の鉄骨材、あるいはコンクリート充填鋼管、遠心成型のプレキャストプレストレスト部材等も芯部２ａとして採用可能である。また、柱２は円柱とすることに限らず角柱とすることも可能であって、その場合には木部２ｂの外観を角筒状とすれば良い。さらに、木部２ｂは必ずしも半割とすることはなく、必要であれば３分割ないし４分割することでも良いし、あるいは、単なる閉鎖断面の円筒状ないし角筒状としてその中空部に芯部２ａを挿入するようにしても良く、その場合には小壁４を連結するためのスリット２ｃを必要箇所に確保すれば良い。
【００２２】
勿論、本発明の複合構造軸組は、伝統的な意匠、外観の木造建物であれば寺社建築に限らず各種用途の木造建物に広く適用できるものであるし、小壁を有しかつ柱の芯部との間に制振ダンパーとして機能する粘弾性体を介装する限りにおいて軸組の形態は任意であることはいうまでもない。さらに、本発明は新築のみならず歴史的価値のある既存木造建物の改修や復元に際して耐震補強対策として適用することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、木材よりも高強度の構造部材からなる芯部をそれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として機能するように設け、その外側に木材からなる筒状の木部を装着した二重構造の柱を採用したので、伝統構法による木造軸組そのままの意匠と外観を有するものでありながら優れた水平耐力と耐震性能を有するものであるし、しかも、隣り合う柱の柱頭部相互間に小壁を相対回転可能に連結してその連結部に粘弾性体を介装したので、粘弾性体が制震ダンパーとして効率的に機能して優れた制震効果が得られ、その施工も何等面倒ではなく、伝統的な意匠、外観の木造建物の新築や既存改修に適用して最適である。
【００２４】
請求項２の発明は、柱間に取り付ける小壁として、パネルの両面に木製の仕上げ材を取り付けた構成のものを採用したので、伝統的な木造軸組の意匠、外観を損なうことがないし、これを予めユニットとして製作しておくことで施工が容易であり、小壁の補修や交換も支障なく行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である複合構造軸組を示す立面図である。
【図２】同、地震時の挙動を示す図である。
【図３】同、柱と小壁との連結部の拡大図である。
【符号の説明】
１  基礎
２  柱
２ａ  芯部
２ｂ  木部
２ｃ  スリット
４  小壁
４ａ  鋼製フレーム
４ｂ  下地材
４ｃ  パネル
４ｄ  仕上げ材
９  粘弾性体
１０  ガセットプレート
１１  ブラケット
１２  スプライスプレート
１３，１４  ピン
１５  貫通ボルト
【図１】
2004316253.tif 000003
【図２】
2004316253.tif 000004
【図３】
2004316253.tif 000005