(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎の上面に水平に配置した土台桁と、前記土台桁上に垂直に立設した柱材と、前記柱材の上端間に水平に架設した上桁材と、前記柱材の下端間に水平に架設した下桁材と、により構成した木造家屋の構造であって、
前記柱材と、前記上桁材と、前記下桁材と、によって矩形の枠組を構成し、枠組内には筋違又は合板を配置し、
前記土台桁と前記柱材との結合部を緊結せず、前記柱材の下端が土台桁から浮き上がり可能であり、
前記柱材と平行に立設した緊張材を有し、
前記緊張材の下端は前記基礎に固定し、
前記緊張材の上端は、圧縮した弾性部材を介して、前記上桁材に取り付け、
前記枠組の一方の柱材が浮き上がった際に、前記枠組は矩形の状態を保持し、前記弾性部材によって、前記枠組が浮き上がる前の状態に復元可能に構成したことを特徴とする、
木造家屋の構造。
【請求項２】
請求項１に記載の木造家屋の構造であって、
前記柱材又は前記上桁材の一部にダンパーを設け、
前記ダンパーによって前記緊張材を保持したことを特徴とする、
木造家屋の構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の木造家屋の構造であって、
前記枠組の柱材間に、中間桁材を水平に架設し、
前記緊張材の上端は弾性部材を介して、前記中間桁材に取り付けることを特徴とする、
木造家屋の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震による倒壊を防ぐ、木造家屋の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に軸組工法の木造家屋は、基礎の上面に水平に設置する土台桁、土台桁の上面に垂直に立設する柱材、および柱材間に水平に架設する梁によって構成する。
このような木造家屋の耐震構造として、土台桁や柱材、梁等が結合する結合部を金具により緊結して固定する構成（例えば特許文献１）や、ワイヤーにより土台桁と梁とを緊結して固定する構成（例えば特許文献２）等が採用されている。
【特許文献１】特開２００６−３０７４４０号公報
【特許文献２】特開２００７−１５４４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記した木造家屋の耐震構造は、金具やワイヤーによって構成部材を緊結するため、地震により作用する力が緊結した部位に集中して金具やワイヤーが破損してしまい、家屋が倒壊するおそれがある。
【０００４】
本発明は、木造家屋の構成要素である土台桁と柱材間を緊結せずに地震時の倒壊を防ぐ、木造家屋の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】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた本願の第１発明は、基礎の上面に水平に配置した土台桁と、前記土台桁上に垂直に立設した柱材と、前記柱材の上端間に水平に架設した上桁材と、前記柱材の下端間に水平に架設した下桁材と、により構成した木造家屋の構造であって、前記柱材と、前記上桁材と、前記下桁材と、によって矩形の枠組を構成し、枠組内には筋違又は合板を配置し、前記土台桁と前記柱材との結合部を緊結せず、前記柱材の下端が土台桁から浮き上がり可能であり、前記柱材と平行に立設した緊張材を有し、前記緊張材の下端は前記基礎に固定し、前記緊張材の上端は、圧縮した弾性部材を介して、前記上桁材に取り付け、前記枠組の一方の柱材が浮き上がった際に、前記枠組は矩形の状態を保持し、前記弾性部材によって、前記枠組が浮き上がる前の状態に復元可能に構成したことを特徴とする、木造家屋の構造を提供する。
本願の第２発明は、第１発明の木造家屋の構造であって、前記柱材又は前記上桁材の一部にダンパーを設け、前記ダンパーによって前記緊張材を保持したことを特徴とする、木造家屋の構造を提供する。
本願の第３発明は、第１発明又は第２発明の木造家屋の構造であって、前記枠組の柱材間に、中間桁材を水平に架設し、前記緊張材の上端は弾性部材を介して、前記中間桁材に取り付けることを特徴とする、木造家屋の構造を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞柱材が土台桁から浮き上がり、地震等によって作用する力を分散するため、家屋の倒壊を防ぐことができる。
＜２＞基礎に固定した緊張材を、弾性部材を介して、柱材に架設した桁材に取り付けるため、柱材及び桁材にかかる力を弾性部材で吸収して軽減することができる。
＜３＞弾性部材の復元力によって、柱材が土台桁から浮き上がっても、元の位置に戻るため、家屋の倒壊を防ぐことができる。
＜４＞柱材と緊張材との間に設置したダンパー部分に相対変形・相対速度が生じるため、ダンパーが地震エネルギーを吸収し、地震時の応答を低減することができる。
＜５＞緊張部材、弾性材、ダンパーのいずれも安価であるため、低価格で構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【実施例】
【０００８】
＜１＞本発明の全体の構成
本発明の木造家屋は、コンクリート基礎７０と、その上面に配置した土台桁１０、土台桁１０上に立設した柱材２０、柱材２０間に架設した上桁材３１、下桁材３２、コンクリート基礎７０に立設した緊張材４０、緊張材４０の上部に設けた弾性部材５０、及び柱材２０の一部に設けたダンパー６０からなる。（図１）
以下、各構成部材について詳述する。
【０００９】
＜２＞コンクリート基礎
コンクリート基礎７０はコンクリート製である。
コンクリート基礎７０は地盤上に配置するベタ基礎や布基礎であり、木造家屋の壁方向に連続して延設する。
【００１０】
＜３＞土台桁
土台桁１０は木製の角材である。
土台桁１０はコンクリート基礎７０の上面に水平に設置する。
【００１１】
＜４＞柱材
柱材２０は木製の角材である。
柱材２０は土台桁１０上に所定の間隔を設けて垂直に立設する。
【００１２】
＜５＞柱材と土台桁との結合
土台桁１０の柱材２０を立設する位置には凹部１１を設ける。
一方、柱材２０の下端には凹部１１と対向するように凸部２３を設ける。凹部１１と凸部２３とを嵌合して、土台１０と柱材２０とを結合し、柱材２０を立設する。この際に、土台桁１０と柱材２０との結合部は金具等を用いた緊結構造としない。
また、凹部１１の断面を矩形とする。一方、凸部２３は、凹部１１と対向するように矩形にし、先端を上側が長辺となる逆台形とする。
このように凹部１１と凸部２３とを嵌合し、柱材２０が台形の斜辺方向に離脱しやすく、現状に復元しやすい構成とする。
【００１３】
＜６＞桁材
上桁材３１、下桁材３２は木製の角材である。
上桁材３１は柱材２０の上端間に水平に架設する。また、下桁材３２は柱材２０の下端間に水平に架設する。このように配置し、柱材２０と上桁材３１、及び下桁材３２とで矩形の枠組を構成する。
上桁材３１は屋根下の梁となる。
木造家屋が２階建の場合は、柱材２０の中央付近を１階部分の胴差しとなる中間桁材３３を架設して連結する。この際、柱材２０は中間桁材３３を間に挟む形で、下柱材２１と上柱材２２とに分けることもできる。
柱材２０間や上桁材３１、下桁材３２間は筋違８０や、合板（図示せず）によって補強する。
【００１４】
＜７＞緊張材
緊張材４０は丸鋼や鉄筋からなる棒状部材である。
緊張材４０は下端をコンクリート基礎７０に埋設するなどして固定する。
緊張材４０は、柱材２０の下端間に架設する下桁材３２及び柱材２０の上端間に架設する上桁材３１を貫通する。
緊張材４０の上部はナット４１等の公知の手段により、上桁材３１の上面に位置させる。
ナット４１と上桁材３１との間には、弾性部材５０を緊張材４０に嵌装して配置する。（図２）
このように構成し、緊張材４０を柱材２０と平行に立設する。
【００１５】
＜８＞弾性部材
弾性部材５０はコイル状のスプリングや硬質ゴム、皿バネ、板バネ等からなる。
弾性部材５０は緊張材４０に嵌装する。
弾性部材５０は、緊張材４０に設けたナット４１等と上桁材３１とにより圧縮して挟持する。その結果、緊張材４０の上端は、上桁材３１の上部に取り付けることができる。
弾性部材５０を複数個用いる場合には、弾性部材５０を緊張材４０に嵌挿せずに周囲に配置し、プレート等によって圧縮して挟持する。（図３）
【００１６】
＜９＞ダンパー
ダンパー６０は筒体６１と、筒体６１内部の粘弾性体６２とにより構成する。（図４）
筒体６１は両端を開放した鋼製の筒状体である。
筒体６１の内径は緊張材４０よりも大きく構成する。
筒体６１には緊張材４０を挿通し、緊張材４０と筒体６１との間に粘弾性体６２を充填する。
筒体６１の長さは、内部に充填した粘弾性体６２の弾性力と粘性力とによって地震等によって作用する力を減衰することができる長さとする。
筒体６１の内部に充填する粘弾性体６２には、アクリル系粘弾性体半固定シート状のものや、高減衰ゴム系材料を溶かし込んだものなどを利用できる。
ダンパー６０は柱材２０の側面に取り付ける。（図５）
このように構成し、ダンパー６０に挿通した緊張材４０を、ダンパー６０内の粘弾性体６２によって保持した状態で柱材２０と平行に立設する。
【００１７】
また、ダンパー６０は、取付治具６３と、粘弾性体６２を介して取付治具６３に取り付けた２枚のプレート６４と、により構成することもできる。（図６）
取付治具６３は板体６３１を柱材２０の長さ方向に平行に立設する。
プレート６４は鋼製の板状体である。
プレート６４は、板体６３１の両面に粘弾性体６２を介して取り付ける。
緊張材４０は２枚のプレート６４に溶接して固定する。
板体６３１とプレート６４の長さは、板体６３１とプレート６４との間の粘弾性体６２の弾性力と粘性力とによって地震等によって作用する力を減衰することができる長さとする。
【００１８】
［作用］
次に、上記した本発明の構造の作用を説明する。
＜１＞通常時
土台桁１０に立設した柱材２０と、柱材２０間に架設した上桁材３１、下桁材３２とで構成した矩形の枠組の上辺にあたる上枠材３１の上部には、弾性部材５０を介して緊張材４０を取り付ける。
弾性部材５０を圧縮した状態で取り付けるため、緊張材４０は引張した状態となる。
この構成によって、枠組となる柱材２０と上桁材３１、下桁材３２とよりなる枠組を、自重だけでなく弾性部材５０の復元力を加えた力で土台桁１０上に保持する。
このように柱材２０、上桁材３１、下桁材３２、土台桁１０を一体となって保持する。そのため、柱材２０と土台桁１０との結合部を緊結せずとも、構築する枠組が変形することがない。
【００１９】
＜２＞水平力作用時
＜２−１＞浮き上がり
柱材２０と土台桁１０との結合部は緊結しない。そのため、地震や台風によって家屋に力が作用し、その力が一定値以上に達したときには、柱材２０が土台桁１０から浮き上がり、家屋に作用する力が一点に集中することなく、枠組を構成する柱材２０、上桁材３１、下桁材３２に分散する。（図７）
柱材２０の下端間に架設した下桁材３２は、柱材２０が浮き上がっても枠組を矩形の状態に保持し続ける。
柱材２０と土台桁１０との結合部は、柱材２０の凸部１１の先端が逆台形状であるため、家屋に作用する力が一定値以上に達して柱材２０が浮き上がったときには凹部２３の上端部を、凸部１１の台形の斜面に沿って摺動する。そのため、浮き上がりやすく、戻る際にも台形の斜辺に沿って元の位置に復元しやすい。
また、枠組の重心が上方に移動することにより、浮き上がった柱材２０とは反対側の柱材２０を軸として重心を元の位置に戻そうとする下方への自然復元力も利用できる。
【００２０】
＜２−２＞緊張材、弾性部材の作用
木造家屋に作用する力が一定値以上に達すると、枠組を構成する柱材２０、上桁材３１、下桁材３２は上下方向及び水平方向に変位する。
一方、緊張材４０は下端をコンクリート基礎７０に固定しているため水平方向にしか変位しない。
そのため、上桁材３１と緊張材４０との間で相対変位が発生する。
上桁材３１と緊張材４０との相対変位によって弾性部材５０は、通常時の長さＡと圧縮時の長さＢの差（Ａ−Ｂ）長さだけ圧縮される。（図８）
柱材２０、上桁材３１及び下桁材３２によって構成した枠組には弾性部材５０の復元力が作用する。
よって弾性部材５０の復元力によって上桁材３１の変位を低減すると共に、柱材２０及び桁材３２を通常時の位置に復元する力が作用する。
【００２１】
＜２−３＞ダンパーの作用
緊張材４０は、柱材２０に設けたダンパー６０によって保持し、ダンパー６０内の粘弾性体６２やプレート６４に接している。（図５、図６）
木造家屋に作用する力が一定値以上に達すると、柱材２０は上下方向及び水平方向に変位する。一方、緊張材４０はコンクリート基礎７０に埋設しているため水平方向にしか変位しない。
そのため、柱材２０に設けたダンパー６０と緊張材４０との間で相対変位が発生する。ダンパー６０と緊張材４０との相対変位によって、ダンパー６０内の粘弾性体６２がせん断変形する。これによって、粘弾性体６２の弾性力と粘性力とにより、柱材２０の変位と、柱材２０に作用する力とを減衰する。
柱材２０と緊張材４０との間の相対変位の量は柱材２０の上部の方が大きくなる。よって、ダンパー６０は緊張材４０の上端付近を保持することが望ましい。
【００２２】
［その他の実施例］
上記実施例では、上桁材３１の上部に弾性材５０を設けたが、屋根９０等の配置により上桁材３１の上部に弾性材５０を設置するスペースがない場合には、隣接する柱材２０間の中央付近に緊張材４０を立設し、上桁材３１の緊張材４０の貫通部にダンパー６０を設けてもよい。（図９）
このように構成することで、弾性材５０を配置するスペースを確保すると共に、一本の緊張材４０と弾性材５０とで柱材２０と、上桁材３１、下桁材３２とからなる枠組を保持することができる。
【００２３】
また、緊張材４０を取り付けるための中間桁材３３ａを、上桁材３１の下方の所定の位置に架設しても良い。（図１０）
その他に、緊張材４０を１階部分の胴差しとなる中間桁材３３に取り付け、ダンパー６０を柱材２０の一階部分に設けても良い。（図１１）
このように構成することで、弾性材５０を配置するスペースを確保すると共に、緊張材４０を短くすることで、低価格、短工期で構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる木造家屋の構造を示す正面図
【図２】弾性部材部分の断面図
【図３】弾性部材部分の断面図
【図４】ダンパーの斜視図
【図５】ダンパーの断面図
【図６】ダンパーの斜視図
【図７】木造家屋の構造に力が作用した状態を示す正面図
【図８】力が作用した状態の弾性部材部分の断面図
【図９】その他実施例にかかる木造家屋の構造を示す正面図
【図１０】その他実施例にかかる木造家屋の構造を示す正面図
【図１１】その他実施例にかかる木造家屋の構造を示す正面図
【符号の説明】
【００２５】
１０・・・土台桁
１１・・・凹部
２０・・・柱材
２１・・・下柱材
２２・・・上柱材
２３・・・凸部
３１・・・上桁材
３２・・・下桁材
３３・・・中間桁材
４０・・・緊張材
４１・・・ナット
４２・・・ブラケット
５０・・・弾性部材
６０・・・ダンパー
６１・・・筒体
６２・・・粘弾性体
６３・・・取付治具
６３１・・取付板部
６４・・・プレート
７０・・・コンクリート基礎
８０・・・筋違
９０・・・屋根
【要約】
【課題】木造家屋の構成要素である土台桁と柱材間を緊結せずに地震時の倒壊を防ぐ、木造家屋の構造を提供する。
【解決手段】基礎の上面に水平に配置した土台桁と、前記土台桁上に垂直に立設した柱材と、前記柱材間に水平に架設した桁材と、により構成した木造家屋の構造であって、前記土台桁と前記柱材との結合部を緊結せず、前記柱材の下端が土台桁から浮き上がり可能であることを特徴とする、木造家屋の構造。
【選択図】図１【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】
0004195493.tif 000008
【図８】
0004195493.tif 000009
【図９】
0004195493.tif 000010
【図１０】
0004195493.tif 000011
【図１１】
0004195493.tif 000012