(57)【要約】【課題】住人が移転することなく住んだままで改修が可能であること、部材や工法の合理化などにより工事費用の節約可能な耐震補強工法の開発を目的とする。【解決する手段】本発明は、２枚の金属フレームユニットを合わせた長方形の金属フレーム又は２個以上の金属フレームを連結した耐震金属フレームを、住宅内部の柱、梁、土台などに取付け、補強した構造を有する住宅。そして、金属フレームユニットにおける角から辺、又は（及び）辺から辺に対し、１個の金属フレームユニットあたり２〜８個の、筋かいを跨設した、同数の筋かいを有する２個の金属フレームユニットを接合した、金属フレームを用いるとよい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の金属フレームユニットを合わせた長方形の金属フレーム又は２個以上の金属フレームを連結した耐震金属フレームを、外壁仕上がりの上から住宅内部の柱、梁、土台などに取付け、補強した構造を有する住宅。
【請求項２】
請求項１において、金属フレームユニットにおける角から辺、又は（及び）辺から辺に対し、１個の金属フレームユニットあたり２〜８個の、筋かいを跨設した、同数の筋かいを有する２個の金属フレームユニットを接合した、金属フレームを用いることを特徴とする住宅。
【請求項３】
請求項１、２において、金属フレームないし耐震金属フレームを住宅内部の柱、梁、土台などに取付け、さらに金属フレームないし耐震金属フレームの下部を、基礎に強固に取付けた基礎金物と取付け、補強した構造を有する住宅。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、耐震金属フレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
日本列島は、有史以来しばしば大きな地震に見舞われ、近い将来、大規模地震の発生が予測されている。このため、家屋の地震対策が叫ばれている。特に１９８１年以前に建築された木造住宅では、関東大震災級の地震が発生した場合その過半数は倒壊するといわれており、その対策は急務である。従来、地震の耐震補強工法としては、筋かいを入れたり、添柱と方杖、建物の外側に添柱・控柱の設置などが知られている（例えば特許文献１参照）。また、接合部分に金物などを使用して堅固にするなどの手法も知れている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２６６３３３号公報
【０００４】
【発明がが解決しようとする課題】
然しながら、国や自治体が耐震診断や、耐震改修を呼びかけているが、改修は一向に進まないのが現状である。その理由として、耐震改修の費用が高いこと、壁板や天井をいじるので工事中住人が一時移転する必要があるなどである。
そこで、本発明の目的は、耐震改修方法であって、住人が移転することなく住んだままで改修が可能であること、部材や技術の合理化などにより工事費用の節約可能であることを目標に鋭意開発を進め本発明に到達したのである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は
（１）２枚の金属フレームユニットを合わせた長方形の金属フレーム又は２個以上の金属フレームを連結した耐震金属フレームを、住宅内部の柱、梁、土台などに取付け、補強した構造を有する住宅。
（２）（１）において、金属フレームユニットにおける角から辺、又は（及び）辺から辺に対し、１個の金属フレームユニットあたり２〜８個の、筋かいを跨設した、同数の筋かいを有する２個の金属フレームユニットを接合した、金属フレームを用いるとよい。
（３）（１）、（２）において、金属フレームないし耐震金属フレームを外壁仕上りの上から住宅内部の柱、梁、土台などに取付け、さらに金属フレームないし耐震金属フレームの下部を、基礎に強固に取付けた基礎金物と取付け、補強するとよい。
【０００６】
金属フレームユニットは、図１Ａに示したごとく、運送に便利なように、長方形を２つに切断した構造を有する。合わせる２個の金属フレームユニットは、筋かいの数が同数である。好ましくは、回転対称の２個の金属フレームユニットを図１Ｂに示したように合わせると、長方形の金属フレームとなる。
さらに、多くの場合、複数の金属フレームを連結し耐震金属フレームとして使用する。
金属フレームユニットの材質としては、鉄、ステンレス、アルミニュームなどを挙げることができる。鉄には、防錆処理が施されることが好ましいことは言うまでも無い。金属フレームユニットの断面形態としては、板状、Ｌ字型、コの字型などを用いることが可能である。
【０００７】
筋かいの数としては、１個の金属フレームユニットあたり２〜８個が好ましい。２個より少ないと、補強効果が小さく、８個より多くなると効果が飽和するからである。合わせる２個の金属フレームユニットは、筋かいの数が同数である必要がある。同数でなくなると、右下がりの筋かいと左下がりの筋かいが同数でなくなり、地震の際、右揺れと左揺れで金属フレームの強度が変化してしまうからである。
【０００８】
筋かいの取付け、耐震外付けフレームの土台、柱、梁の取付けには、従来公知のボルトが用いられる。
【０００９】
【発明の実施の態様】
補強金物として、５０ｍｍ、４ｍｍ厚、Ｌ型鉄骨を用い、金属フレームとして
１９２５（Ｂ）＊２９１５（Ｈ）（単位：ｍｍ）を用い、図２〜図４の如く角から辺に、金属フレームユニットあたり２本の筋かいを有する金属フレームユニット４個をあわせ２個金属フレームが連結した耐震金属フレームを作成した。この耐震金属フレームを、外壁仕上りの上から住宅内部の柱、梁、土台などに取付け、さらに、図５Ａ、Ｂ、Ｃに示したような方法で耐震金属フレームの下部を、基礎に強固に取付けた基礎金物８にダンパー９を介して取付け、補強した。
なお、耐震金属フレームで補強したあと、化粧板を貼り外観を整える。
【００１０】
次に、補強金物として５０ｍｍ、４ｍｍ厚、Ｌ型鉄骨を用い、金属フレームとして、
１９２５（Ｂ）＊２９１５（Ｈ）（単位：ｍｍ）を用い、図４〜図６の如く角から辺に、辺から角に図２〜図４より更に多くの、金属フレームユニット３あたり４本の筋かいのある金属フレームユニット４を用い、２個の金属フレーム６が連結した耐震金属フレームを作成した。この耐震金属フレームを、外壁仕上りの上から住宅内部の柱１、梁２、土台などに取付け、さらに耐震金属フレームの下部を、基礎に強固に取付けた基礎金物８と取付け、補強し、更に化粧板（図示せず）を取付けた。取付けには、住宅内部の作業がないため、居住したまま行うことが可能であり、大きな利点となる。
次に補強効果を試験する為、以下の試験を行った。
即ち、在来軸組構法に耐震補強を施した軸組のせん断試験を実施した。
【００１１】
構造試験の目的・内容
（１）  目的：在来軸組構法に耐震補強を施した軸組のせん断試験を実施し、その性能を確認する
（２）  供試体
１．  耐震金属フレーム：５０＊５０ｍｍ、４ｍｍ厚、Ｌ型鉄骨、図２〜図４に示した構造の耐震金属フレームを使用
２．  供試体サイズ１８２０（Ｂ）＊２７３０（Ｈ）ｍｍ
軸組材  ：１０５＊１０５ｍｍスギ
（３）  試験に供した供試体数  ４体
【００１２】
試験方法：
１．試験は、無載荷式により行った。
２．供試体は、土台をＭ１６ボルト６本により、基礎に相当する試験装置に止めつけ固定した。また土台端部にはすべり防止用治具を固定した。
３．荷重の加力は、供試体の桁の中心を加力点として、アクチュエータ（容量±１５０ｋＮ、ストローク±２００ｍｍ）により行った。荷重の検力ジャッキ先端に取り付けたロードセル（容量５０ｋＮ、出力５０００μ／ＦＳ）を使用した。
４．変位の測定は、加力と反対側の桁の中心と土台の中心で、水平方向変位（Ｈ１）（Ｈ２）を、供試体の両側の柱の脚部で上下方向変位（Ｖ３）（Ｖ４）を測定した。計測には電気式変位系（巻取り式：容量５００ｍｍ、出力５０００μ／ＦＳ及び抵抗式：容量１００ｍｍ、出力５０００μ／ＦＳ）を、用いた。
供試体の加力は、各種試験体１体ずつについて、見かけのせん弾変形角が
１／４５０、１／３００、１／２００、１／１５０、１／１００、１／７５、１／５０で各３回ずつ繰り返した後破壊するまで単調加力を行った。
５．データの集録は、ロードセル及び電気式変位計をデータロガー（ＴＤＳ３０３）、コンピュータシステムに接続して行った。
【０００１３】
４．試験結果
（１）  試験結果は表１に示す。
降伏耐力Ｐｙ、終局耐力Ｐｕ、最大耐力ＰｍａｘおよびＤｓは、終局加力を行った側の包絡線より求めた。
ａ）包絡線上の０．１Ｐｍａｘ−０．４Ｐｍａｘを結ぶ直線を（直線１）とし、この直線の傾きを初期剛性とする。
ｂ）包絡線上の０．４Ｐｍａｘ−０．９Ｐｍａｘを結ぶ直線を（直線２）とする。
ｃ）包絡線に接するまで直線（２）を平行移動し、これを第３直線とする。
ｄ）直線（１）と直線（３）の交点を降伏耐力Ｐｙとし、このときの変異を降伏耐力変位Ｄｙとする。
ｅ）最大荷重後０．８Ｐｍａｘ荷重低下の包絡線上の変位を終局耐力変位Ｄｕとする。
ｆ）Ｘ＝終局耐力変位Ｄｕ直線と包絡線で囲まれた面積とＸ＝終局耐力変位Ｄｕ直線、直線（１）、直線（３）、Ｙ＝終局耐力Ｐｕ直線の４直線で囲まれた面積が等しくなるように終局耐力Ｐｕを定める。
ｇ）構造特性係数Ｄｓは、塑性率μを用い、Ｄｓ＝（２μ−１）-1/2 で表される。
（２）見かけのせん断変形角（γ１）、脚部の回転角（γ２）及び真のせん断変形角（γ３）は、次式を用いて算出した。
γ１＝（Ｈ１−Ｈ２）／Ｈ
γ２＝（Ｖ４−Ｖ３）／Ｂ
γ３＝γ１−γ２
ここで、γ１：見かけのせん断変形角（ｒａｄ）
Ｈ１：桁の中心の水平変位（ｍｍ）
Ｈ２：土台の中心の水平変位（ｍｍ）
Ｈ  ：Ｈ１とＨ２の距離（2767.5mm）
γ２：脚部の回転角（ｒａｄ．）
ｖ３：供試体反加力側脚部の上下方向変位（ｍｍ）（上方向を＋とする）
ｖ４：供試体加力側脚部の上下方向変位（ｍｍ）
Ｂ  ：Ｖ３とＶ４の距離（１８２０ｍｍ）
γ３：真のせん断変形角（ｒａｄ．）
結果は下記のようになる。
【００１４】
【表１】
2004197308.tif 000003
【表２】
2004197308.tif 000004
【００１５】
壁倍率の算定
短期許容せん断耐力Ｐ0は、下記（１）〜（４）で求めた耐力の平均値にそれぞれのバラツキの係数を乗じて算出した値のうち最も小さい値とする。なお、バラツキ係数は次式にて表される。
バラツキ係数＝１−ＣＶ＊Ｋ
ＣＶ：変動係数、Ｋ：試験体数に依存する係数（ｎ＝４のとき、０．３８３）
（１）  見かけのせん断変形角γ１が１／１２０ｒａｄ．時の荷重
（２）  最大荷重の２／３の荷重
（３）  Ｐｙ
（４）  ０．２Ｐｕ／Ｄｓ
（１）〜（４）の最小値をＰ0として、短期許容せん断耐力を求め、壁倍率を算定する。 
短期許容せん断耐力  Ｐａ＝Ｐ0
壁倍率＝Ｐａ＊１／１．８２＊１／１．９６
ここで、１．９６：壁倍率算定の基準強度（ｋＮ）
実験結果から求めた壁倍率を表３に示す。表３よりＦの壁倍率を試験結果より算出すると２．３９倍となり、許容せん断耐力は、４．６８ｋＮ／ｍとなる。
この結果補強しない場合の壁倍率１．００より大幅に向上しているのが認められた。
【表３】
2004197308.tif 000005
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明による耐震外付けフレームは、以下に列記したような実用上の優れた効果を発揮できる。
（ａ）柱、土台、梁などにつけることにより、壁倍率は大幅に向上する。
（ｂ）住宅の内部で作業することなく施工が可能であり、従って、住人の立ち退きを要求しない。
（ｃ）比較的簡便な工事であり、費用も少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは２個の金属フレームユニットの正面図、Ｂは金属フレームの正面図である。
【図２】２本の筋かいを有する金属フレームユニットを用いた、２個連結した耐震金属フレームの正面図である。
【図３】２本の筋かいを有する金属フレームユニットを用いた、２個連結した耐震金属フレームの平面図である。
【図４】２本の筋かいを有する金属フレームユニットを用いた、２個連結した耐震金属フレームの側面図である。
【図５】Ａは基礎金物取付状況を示す正面図、Ｂは側面図、Ｃは平面図である。
【図６】４本の筋かいを有する金属フレームユニットを用いた、２個連結した耐震金属フレームの正面図である。
【図７】４本の筋かいを有する金属フレームユニットを用いた、２個連結した耐震金属フレームの平面図である。
【図８】４本の筋かいを有する金属フレームユニットを用いた、２個連結した耐震金属フレームの側面図である。
【符号の簡単な説明】
１    柱
２    梁
３    金属フレームユニット
４    筋かい
５    ボルト
６    金属フレーム
７    金属枠
８    基礎金物
９    ダンパー
１０  ボルト
１１  ナット
【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】
2004197308.tif 000010
【図６】
2004197308.tif 000011
【図７】
2004197308.tif 000012
【図８】
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