木質系ラーメン架構及びその設計方法
【課題】 用途に応じた十分な大きさの開口を設ける。
【解決手段】本発明に木質系ラーメン架構１において、壁柱３の脚部に位置する２つの出隅部にはそれぞれ切り欠き１１，１１を設けてある。切り欠き１１，１１には、その内面から壁柱３の柱軸方向と平行に穿孔された２本の壁柱側定着穴を形成してあり、該壁柱側定着穴にスクリュー部材１２，１２を螺合によって挿入定着してあるとともに、切り欠き１１，１１の内面に対向する胴差し２には、該上面から壁柱３の柱軸方向と平行に２本の横架材側定着孔を形成してあり、該横架材側定着孔にスクリュー部材１３，１３を螺合によって挿入定着してある。そして、スクリュー部材１２とスクリュー部材１３とを引寄せ機能を有する連結機構１４を介して連結することで、壁柱３を胴差し２の上面に剛接してある。
【解決手段】本発明に木質系ラーメン架構１において、壁柱３の脚部に位置する２つの出隅部にはそれぞれ切り欠き１１，１１を設けてある。切り欠き１１，１１には、その内面から壁柱３の柱軸方向と平行に穿孔された２本の壁柱側定着穴を形成してあり、該壁柱側定着穴にスクリュー部材１２，１２を螺合によって挿入定着してあるとともに、切り欠き１１，１１の内面に対向する胴差し２には、該上面から壁柱３の柱軸方向と平行に２本の横架材側定着孔を形成してあり、該横架材側定着孔にスクリュー部材１３，１３を螺合によって挿入定着してある。そして、スクリュー部材１２とスクリュー部材１３とを引寄せ機能を有する連結機構１４を介して連結することで、壁柱３を胴差し２の上面に剛接してある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として住宅に採用される木質系ラーメン架構及びその設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
接道距離、すなわち間口が狭い敷地に住宅等の建物を建築するにあたって、ビルドインガレージや店舗部分を前面道路に向けて設けようとする場合、自動車の出入りや客の出入りの便宜のため、比較的大きめの開口が必要となるが、かかる開口の幅は、敷地形状との関係から、建物の短手方向幅に対して相対的に大きくなりがちである。
【０００３】
一方、建築基準法は、地震時等に対する安全性の観点から所要の壁量を確保することを規定しており、建物の設計を行うにあたっては、かかる規定に沿って壁量を確保しなければならない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１１６２
【特許文献２】特開２００４−９２１５０
【特許文献３】特開２００１−２７９８４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、上述したような間口が狭い敷地に前面道路に向けて大きな開口が形成された建物を設計しようとすると、建築基準法に規定されている壁量の制限のために、用途に応じた十分な大きさの開口を設けることができなくなるという問題を生じていた。
【０００６】
また、壁量として算入できる対象は、従来、筋かいや構造用合板を用いた耐震壁に限られているため、必要壁量を満たすためにはおのずと多くの耐震壁が必要になるという問題も生じていた。
【０００７】
この問題は、木質系の柱、梁といった軸組部材を用いて組まれた架構の本質的な構造特性にそもそも由来する。すなわち、ＲＣ造や鉄骨造に比べ、木質系の柱や梁を接合するにあたっては、ほぞとほぞ穴を組み合わて接合する、伝統的な仕口を用いて接合する、補強金物を用いる等の方法があるが、木質系材料の特性上、いずれも剛接度が小さく、基本的にはラーメン架構とはなり得ない。そのため、上述した柱等は地震時水平力に抵抗できないものとされ、それゆえ、壁量には算入してはならないものとされてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、用途に応じた十分な大きさの開口を設けることが可能な木質系ラーメン架構を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、柱を壁量として算入することが可能な木質系ラーメン架構及びその設計方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る木質系ラーメン架構は請求項１に記載したように、下段横架材と、それらの上面に立設される壁柱と、該壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材とから構成してなり、前記壁柱を矩形断面に形成するとともにその長手方向が前記下段横架材又は前記上段横架材の材軸方向に一致するように配置し、前記壁柱の脚部と頂部に位置する４つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着される壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する前記下段横架材の上面又は前記上段横架材の下面から前記壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された横架材側定着孔又は横架材側定着穴に挿入定着される横架材側定着部材とを、引寄せ機能を有する連結機構を介して連結することで前記壁柱を前記下段横架材の上面又は前記上段横架材の下面に剛接するように構成したものである。
【００１１】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は請求項２に記載したように、布基礎と、その上面に立設される一階の壁柱と、該一階の壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材とから構成してなり、前記一階の壁柱を矩形断面に形成するとともにその長手方向が前記布基礎又は前記上段横架材の材軸方向に一致するように配置し、前記一階の壁柱の頂部に位置する２つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着される壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する前記上段横架材の下面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された横架材側定着孔又は横架材側定着穴に挿入定着される横架材側定着部材とを、引寄せ機能を有する連結機構を介して連結することで前記壁柱の頂部を前記上段横架材の下面に剛接するように構成するとともに、前記一階の壁柱の脚部に位置する２つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着された壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する位置にて前記布基礎に埋設されたアンカーボルトとを、引寄せ機能を有する第２の連結機構を介して連結することで前記一階の壁柱を前記布基礎の上面にて剛接するように構成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は、前記連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、前記横架材側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される横架材側連結ボルトと、前記壁柱側連結ボルト及び前記横架材側連結ボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成したものである。
【００１３】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は、前記連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、前記横架材側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される横架材側連結ボルトと、前記壁柱側連結ボルト及び前記横架材側連結ボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成するとともに、前記第２の連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、該壁柱側連結ボルト及び前記アンカーボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は、前記切り欠き内に嵌め込むことで前記切り欠きの内面と該切り欠きに対向する前記上段横架材の下面若しくは前記下段横架材の上面又は前記布基礎の上面に当接するように構成した座屈防止部材を備えたものである。
【００１５】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は、所定の耐震壁を前記上段横架材と前記下段横架材の間、又は前記上段横架材と前記布基礎の間に設置したものである。
【００１６】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は、前記耐震壁を所定幅の板材が互いに平行になるように複数配置されてなる二組の板材群を該各板材群に属する前記板材が互いに斜交するように積層してなる矩形状のきづれパネルと該きづれパネルの両側方縁部が留め付けられる２本の管柱と上縁が留め付けられる上段横架材と、下縁が留め付けられる下段横架材又は土台とで構成したものである。
【００１７】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構の設計方法は、請求項６記載の木質系ラーメン架構において地震荷重に対する許容応力度設計を行う際、前記壁柱の壁倍率と前記耐震壁の壁倍率とを加算するものである。
【００１８】
本出願人は、上記課題を解決するにあたり、まず、木質系の柱や梁を軸組部材とした架構がラーメン架構とみなし得るように、柱と梁あるいは柱と土台といった接合箇所での剛接度をいかにして高めるかに着目し、鋭意研究を行った結果、本発明のように接合箇所を構成すれば、ラーメンとみなし得る剛接度を確保できるという産業上きわめて有用な知見を得た。
【００１９】
次に、本出願人は、ラーメン架構を構成する本発明の壁柱を壁量として算入できないかという点に着眼して研究を重ね、ここでも、壁柱を壁量算入することの工学的妥当性を得るにいたった。
【００２０】
ちなみに、ラーメン架構を構成する柱は、基本的には壁量に算入できない。すなわち、耐力壁は、一般的には幅と高さの関係を１：３以内としていることが多く、高さが２，７３０ｍｍであれば、９１０ｍｍの幅が必要となり、高さが３ｍであれば、１ｍの幅が必要となる。
【００２１】
これに対し、柱の幅は通常、壁と違ってもっと小さい。そのため、柱については壁量に算入することが従来できなかった。これは、細長い部材に地震時水平力が作用した場合、一般的にはせん断変形よりも曲げ変形が卓越し、せん断抵抗部材としては作用しない傾向にあるからであり、上述した幅と高さの関係の制限はこの点に由来する。
【００２２】
加えて、ラーメン架構を構成する要素である柱と耐震壁とは、それらの復元力特性が大きく異なっており、例えばブレース（筋かい）を主体とする耐震壁は、梁・柱との接合箇所にわずかな遊びが存在するため、初期剛性が小さくなる傾向にあり、それゆえ、ラーメン架構を構成する要素の復元力特性と耐震壁の復元力特性とを単に重ね合わせることができないといわれていた。
【００２３】
しかし、本発明によれば、９１０ｍｍ以下の壁柱でも耐震壁とみなし得ることができるとともに、従前の耐震壁との復元力特性の重ね合わせも可能であることを本出願人は実験によって立証し、かくして、在来軸組構造をラーメン架構で構成するすることに成功するとともに、そのラーメン架構を構成する壁柱を他の耐震壁とともに壁量算入することの工学的妥当性をも見いだしたのである。
【００２４】
かかる知見により、設計上の自由度が大幅に向上することは言うまでもない。
【００２５】
本発明に係る木質系ラーメン架構においては、壁柱を矩形断面に形成するとともにその長手方向が下段横架材又は上段横架材の材軸方向に一致するように配置し、壁柱の脚部と頂部に位置する４つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着される壁柱側定着部材と切り欠きの内面に対向する下段横架材の上面又は上段横架材の下面から壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された横架材側定着孔又は横架材側定着穴に挿入定着される横架材側定着部材とを、引寄せ機能を有する連結機構を介して連結してある。
【００２６】
かかる構成によれば、連結機構を操作して壁柱側定着部材と横架材側定着部材とを互いに引き寄せることにより、壁柱の端面のうち、切り欠いた部分を除く当接端面が下段横架材の上面又は上段横架材の下面に当接して強く押しつけられることとなり、接合箇所における変形、特に回転変形に対する遊びがなくなり、接合箇所における回転剛性が格段に向上する。
【００２７】
一方、連結機構を操作して壁柱側定着部材と横架材側定着部材とを互いに引き寄せることにより、地震時水平力によるせん断力は、連結機構の引張抵抗が負担することとなり、かくして、柱と横架材あるいは柱と土台とは剛接され、それらを組み合わせてなる架構はラーメン架構となる。
【００２８】
なお、壁柱が一階の壁柱である場合には、土台を省略し、予めＲＣ基礎に埋設されたアンカーボルトと壁柱側定着部材とを連結機構を介して連結するようにすればよい。
【００２９】
横架材は、胴差し、桁、梁等の水平軸組部材を意味する。
【００３０】
切り欠きは、連結機構を配置する配置空間であるとともにそれを操作するための作業空間ともいえるものであるが、その形状は問わない。具体的には、矩形状の切り欠きが考えられる。
【００３１】
壁柱側定着部材や横架材側定着部材は、壁柱や横架材に定着されるのであればどのようなものでもかまわないが、例えばロッドの周面に螺旋状突起を巻き付けたスクリュー部材を採用することができる。
【００３２】
連結機構の構成は任意であるが、一階の壁柱脚部を除き、壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、横架材側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される横架材側連結ボルトと、前記壁柱側連結ボルト及び前記横架材側連結ボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成することが可能であり、一階の壁柱脚部の場合には、壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、該壁柱側連結ボルト及びアンカーボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成することが可能である。
【００３３】
ここで、所定の耐震壁を上段横架材と下段横架材の間、又は上段横架材と布基礎の間に設置するようにすると、ラーメン架構に耐震壁が加わった形となり、耐震性はさらに向上する。
【００３４】
耐震壁としては、例えば、所定幅の板材が互いに平行になるように複数配置されてなる二組の板材群を該各板材群に属する前記板材が互いに斜交するように積層してなる矩形状のきづれパネルと該きづれパネルの両側方縁部が留め付けられる２本の管柱と上縁が留め付けられる上段横架材と、下縁が留め付けられる下段横架材又は土台とで構成することが可能である。
【００３５】
このような耐震壁を含んだ木質系ラーメン架構において地震荷重に対する許容応力度設計を行う際、壁柱の壁倍率と耐震壁の壁倍率とを加算するようにしたならば、壁倍率の評価が合理的となり、大きな開口を設けても十分な耐震性を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明に係る木質系ラーメン架構及びその設計方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
（第１実施形態）
【００３８】
図１は、本実施形態に係る木質系ラーメン架構を採用して建築された架構の全体斜視図である。同図でわかるように、本実施形態に係る木質系ラーメン架構１は、下段横架材である胴差し２と、それらの上面に立設される二階の壁柱３と、該壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材としての桁４とから構成してあり、木質系ラーメン架構５は、布基礎６と、その上面に立設される一階の壁柱７と、該一階の壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材としての胴差し２とから構成してある。
【００３９】
壁柱３は、矩形断面に形成するとともにその長手方向が胴差し２又は桁４の材軸方向に一致するように配置してあり、例えば集成材で構成することができる。
【００４０】
ここで、壁柱３の脚部に位置する２つの出隅部には、図２、図３に示すようにそれぞれ切り欠き１１，１１を設けてある。
【００４１】
切り欠き１１，１１には、その内面から壁柱３の柱軸方向と平行に穿孔された２本の壁柱側定着穴を形成してあり、該壁柱側定着穴に壁柱側定着部材としてのスクリュー部材１２，１２を螺合によって挿入定着してあるとともに、切り欠き１１，１１の内面に対向する胴差し２には、該上面から壁柱３の柱軸方向と平行に２本の横架材側定着孔を形成してあり、該横架材側定着孔に横架材側定着部材としてのスクリュー部材１３，１３を螺合によって挿入定着してある。
【００４２】
スクリュー部材１２，スクリュー部材１３は、ロッド周面に螺旋状突起を設けてなる。
【００４３】
そして、スクリュー部材１２とスクリュー部材１３とを引寄せ機能を有する連結機構１４を介して連結することで、壁柱３を胴差し２の上面に剛接してある。
【００４４】
連結機構１４は図４でよくわかるように、スクリュー部材１２の連結側端部に形成された雌ネジ１５に螺合される壁柱側連結ボルト１６と、スクリュー部材１３の連結側端部に形成された雌ネジ１７に螺合される横架材側連結ボルト１８と、壁柱側連結ボルト１６及び横架材側連結ボルト１８を互いに引き寄せる連結ナット１９と、該連結ナットに当接することでストッパーとして機能するナット２０とで構成してある。
【００４５】
壁柱側連結ボルト１６や横架材側連結ボルト１８は、ハイテンションボルトで構成するのが望ましい。
【００４６】
なお、壁柱３の頂部に位置する２つの出隅部にもそれぞれ切り欠き１１，１１を設けてあるとともに、壁柱３に挿入定着されたスクリュー部材１２と桁４に挿入定着されたスクリュー部材１３とを引寄せ機能を有する連結機構１４を介して連結することで、壁柱３を桁４の下面に剛接してあるが、脚部の場合と上下反転しているのみであるので、ここではその説明を省略する。
【００４７】
一方、一階の壁柱７も壁柱３と同様、矩形断面に形成するとともにその長手方向が胴差し２又は布基礎６の材軸方向に一致するように配置してあり、その脚部に位置する２つの出隅部には、図５に示すようにそれぞれ切り欠き１１ａ，１１ａを設けてある。
【００４８】
切り欠き１１ａ，１１ａには、その内面から壁柱７の柱軸方向と平行に穿孔された２本の壁柱側定着穴を形成してあり、該壁柱側定着穴に壁柱側定着部材としてのスクリュー部材１２，１２を螺合によって挿入定着してある。
【００４９】
一方、布基礎６には２本のアンカーボルト３１，３１を埋設してあり、切り欠き１１ａ，１１ａの内面に対向する位置には、それらの端部が突出している。
【００５０】
そして、スクリュー部材１２とアンカーボルト３１とを、引寄せ機能を有する第２の連結機構１４ａを介して連結することで一階の壁柱７を布基礎６の上面にて剛接してある。
【００５１】
連結機構１４ａは図５でわかるように、スクリュー部材１２の連結側端部に形成された雌ネジ１５に螺合される壁柱側連結ボルト１６と、アンカーボルト３１と、壁柱側連結ボルト１６及びアンカーボルト３１を互いに引き寄せる連結ナット１９ａとで構成してある。
【００５２】
なお、壁柱７の頂部に位置する２つの出隅部にもそれぞれ切り欠き１１，１１を設けてあるとともに、壁柱７に挿入定着されたスクリュー部材１２と胴差し２に挿入定着されたスクリュー部材１３とを引寄せ機能を有する連結機構１４を介して連結することで、壁柱７を胴差し２の下面に剛接してあるが、壁柱３の脚部の場合と上下反転しているのみであるので、ここではその説明を省略する。
【００５３】
次に、連結機構１４を用いて壁柱３を胴差し２に剛接する手順を以下に説明する。
【００５４】
まず、図６及び図８(a)に示すように、壁柱３の柱軸方向と平行に穿孔された２本の壁柱側定着穴４１，４１にスクリュー部材１２，１２を螺合によって挿入定着し、次いで、スクリュー部材１２の雌ネジ１５に壁柱側連結ボルト１６をねじ込む。
【００５５】
ここで、壁柱側連結ボルト１６は、同図でわかるように中央より柱側では正ネジとなるようにネジを切ってあり、反対側では逆ネジとなるようにネジを切ってあるので、正ネジ側を雌ネジ１５にねじ込み、次いで、回転しないように固定する。
【００５６】
次に、連結ナット１９を壁柱側連結ボルト１６の反対側端部、すなわち逆ネジ側にねじ込む。
【００５７】
ここで、連結ナット１９の内面は、中央より柱側では壁柱側連結ボルト１６の反対側端部に対応するよう、逆ネジで雌ネジを切ってあり、中央より胴差し２側では正ネジで雌ネジを切ってある。
【００５８】
一方、胴差し２側においては、図７及び図８(a)に示すように、壁柱３の柱軸方向と平行に穿孔された２本の横架材側定着孔４２，４２にスクリュー部材１３，１３を螺合によって挿入定着し、次いで、スクリュー部材１３の雌ネジ１７に横架材側連結ボルト１８をねじ込む。
【００５９】
ここで、横架材側連結ボルト１８は、柱３を立設する際、壁柱側連結ボルト１６や連結ナット１９と干渉することがないよう、深めにねじ込んで待避させておき、次いで、ナット２０を螺合する。
【００６０】
次に、図８(b)に示すように壁柱３を胴差し２の上面に立設する。
【００６１】
次に、図８(c)に示すように、胴差し２側のスクリュー部材１３にねじ込まれた横架材側連結ボルト１８を逆方向に回転させることによって、その上端を連結ナット１９にねじ込む。
【００６２】
横架材側連結ボルト１８は、該横架材側連結ボルトにねじ込まれているナット２０が連結ナット１９に下面に当接するまで該連結ナット内にねじ込まれる。
【００６３】
このようにすると、連結ナット１９を横架材側連結ボルト１８に対して時計回りに回そうとしたとき、ナット２０がストッパーとなるため、連結ナット１９はナット２０を介して横架材側連結ボルト１８と一体となる。
【００６４】
次に、連結ナット１９を横架材側連結ボルト１８に対して時計回りに回す。
【００６５】
このようにすると、横架材側連結ボルト１８は、胴差し２側のスクリュー部材１３の雌ネジ１７にねじ込まれるとともに、壁柱側連結ボルト１６内に壁柱側連結ボルト１６が逆ネジでねじ込まれることとなり、かくして、壁柱３に定着されているスクリュー部材１２及び胴差し２に定着されているスクリュー部材１３、ひいては壁柱３と梁２とが引き寄せられることとなり、壁柱３の中央部は、胴差し２の上面に強く押しつけられる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態に係る木質系ラーメン架構１，５によれば、連結機構１４を介して壁柱側定着部材であるスクリュー部材１２と横架材側定着部材であるスクリュー部材１３とを互いに引き寄せることにより、壁柱３，７の端面のうち、切り欠いた部分を除く当接端面を桁４の下面、胴差し２の上下面に当接して強く押しつけられることとなり、接合箇所における変形、特に回転変形に対する遊びがなくなり、接合箇所における回転剛性が格段に向上する。
【００６７】
一方、連結機構１４によってスクリュー部材１２とスクリュー部材１３とを互いに引き寄せることにより、鉛直荷重方向の遊びも小さくなるとともに、地震時水平力によるせん断力は、連結機構１４の引張抵抗が負担することとなり、かくして、壁柱３，７と桁４あるいは胴差し２とが剛接され、それらを組み合わせてなる架構はラーメン架構となる。
【００６８】
また、本実施形態に係る木質系ラーメン架構５によれば、連結機構１４ａを介して壁柱側定着部材であるスクリュー部材１２とアンカーボルト３１とを互いに引き寄せることにより、壁柱７の端面のうち、切り欠いた部分を除く当接端面を布基礎６に当接して強く押しつけることとなり、接合箇所における変形、特に回転変形に対する遊びがなくなり、接合箇所における回転剛性が格段に向上する。
【００６９】
一方、連結機構１４ａによってスクリュー部材１２とアンカーボルト３１とを互いに引き寄せることにより、鉛直荷重方向の遊びも小さくなるとともに、地震時水平力によるせん断力は、連結機構１４ａの引張抵抗が負担することとなり、かくして、壁柱７、胴差し２及び布基礎６が剛接され、それらを組み合わせてなる架構はラーメン架構となる。
【００７０】
また、本実施形態に係る木質系ラーメン架構５によれば、切り欠き１１，切り欠き１１ａが連結機構１４，連結機構１４ａを操作する際の作業空間となり、壁柱３，７を立設した後でも、良好な作業性を確保することができる。
【００７１】
本実施形態では特に言及しなかったが、連結機構の構成は任意であり、壁柱側定着部材と横架材側定着部材、あるいは壁柱側定着部材とアンカーボルトとを引き寄せることができるのであれば、どのような構成でもかまわない。
【００７２】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、切り欠き１１，切り欠き１１ａ内に嵌め込むことで切り欠きの内面と該切り欠きに対向する上段横架材の下面若しくは下段横架材の上面又は布基礎の上面に当接するように構成した座屈防止部材を備えるようにしてもよい。
【００７３】
図９に示した座屈防止材５１，５１は、円筒体を縦に割った形状をなす鋼材で形成してあり、半円筒部５２とその下端に延びる半円状底版５５とその上端に延びる半円状頂版５３とからなるとともに、半円状底版５５及び半円状頂版５３には、横架材側連結ボルト１８、壁柱側連結ボルト１６がそれぞれ嵌り込む溝５４，５４を形成してある。
【００７４】
かかる座屈防止材５１，５１をその溝５４，５４に横架材側連結ボルト１８、壁柱側連結ボルト１６が嵌り込むように取り付けたならば、壁柱が構面内に曲げモーメントを受けたとき、左右いずれか一方の座屈防止材５１には圧縮力が作用し、連結機構１４に過大な圧縮力が流れて局部座屈が生じるのを未然に防止することができる。
【００７５】
（第２実施形態）
【００７６】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
図１０は、本実施形態に係る木質系ラーメン架構を採用して建築された架構の全体斜視図である。同図でわかるように、本実施形態に係る木質系ラーメン架構６１は、下段横架材である胴差し２と、それらの上面に立設される二階の壁柱３と、該壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材としての桁４とから構成してあり、木質系ラーメン架構６５は、布基礎６と、その上面に立設される一階の壁柱７と、該一階の壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材としての胴差し２とから構成してある。
【００７８】
ここで、木質系ラーメン架構６１、木質系ラーメン架構６５のうち、ラーメンに関する構成については木質系ラーメン架構１、木質系ラーメン架構５とそれぞれ全く同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００７９】
第２実施形態にかかる木質系ラーメン架構６１は、耐震壁６２を桁４と胴差し２の間に設置してあり、木質系ラーメン架構６５は、耐震壁６３を胴差し２と布基礎６との間に設置してある。
【００８０】
耐震壁６３は図１１に示すように、所定幅の板材７１が互いに平行になるように複数配置されてなる二組の板材群を該各板材群に属する板材７１が互いに斜交するように積層してなる矩形状のきづれパネル７３と、該きづれパネルの両側方縁部が留め付けられる２本の管柱７２，７２と、上縁が留め付けられる上段横架材である胴差し２と、下縁が留め付けられる土台６４とで構成してある。
【００８１】
また、耐震壁６２は、耐震壁６３と同じきづれパネル７３と、該きづれパネルの両側方縁部が留め付けられる２本の管柱７２，７２と、上縁が留め付けられる上段横架材である桁４と、下縁が留め付けられる下段横架材としての胴差し２とで構成してある。
【００８２】
きづれパネル７３は、杉材などの板材７１を接着剤で斜め４５度の格子状に貼り合わせた耐力面材として製作することができる。
【００８３】
管柱７２は、ホールダウン金物を用いて土台６４や胴差し２に固定することができる。
【００８４】
このような木質系ラーメン架構６１、木質系ラーメン架構６５を設計するにあたっては、地震荷重に対する許容応力度設計を行う際、壁柱３，７の壁倍率と耐震壁６２，６３の壁倍率とを加算する。
【００８５】
従前であれば、柱は、上述したように耐震壁とみなされず、壁量に算入することができなかったが、動的加力試験を行った結果、壁量に算入することの工学的妥当性が見いだされた。
【００８６】
図１２は、動的加力試験の結果である。
【００８７】
同図は、壁柱７だけの復元力特性をケース２−１，２−２，２−３（試験体は三体）、耐震壁６３だけの復元力特性をケース３−１，３−２，３−３（試験体は三体）、壁柱３と耐震壁６３を併用した場合の復元力特性をケース１−１，１−２として示した。
【００８８】
この試験からわかる最も重要なことは、層間変形角が０．０１５〜０．０２あたりまでは、壁柱３と耐震壁６３を併用した場合の復元力特性は、壁柱７だけの復元力特性と耐震壁６３だけの復元力特性との合算で評価することができるという点である。
【００８９】
許容応力度設計で用いられる層間変形角が通常、１／１５０〜１／１２０（０．００６〜０．００８）であることを考えれば、上述の試験結果は、十分な余裕をもって上述した合算が可能であることを示している。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態にかかる木質系ラーメン架構６１，６５及びその設計方法によれば、第１実施形態で述べたと同様の作用効果を奏する他、ラーメンの構成要素である壁柱３，７から壁量を評価し、これを耐震壁６２，６３と加算することができるというきわめて顕著な作用効果を奏する。
【００９１】
すなわち、従来であれば、柱は耐震壁ではないとの理由で、壁倍率を評価して壁量に算入することは許可されていなかったが、本試験により、壁柱の壁量算入が可能であることの工学的根拠が明らかになった。
【００９２】
したがって、今後、ラーメン架構の壁柱の壁倍率を算出し、これを他の耐震壁と合算することが可能となり、設計の自由度が格段に拡がることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１実施形態に係る木質系ラーメン架構を含んだ全体斜視図。
【図２】柱と横架材の接合状況を示す断面図。
【図３】同じく詳細斜視図。
【図４】同じく詳細側面図。
【図５】別の木質系ラーメン架構に係る柱と基礎の接合状況を示す断面図。
【図６】柱と横架材の接合手順を示した斜視図。
【図７】同じく柱と横架材の接合手順を示した斜視図。
【図８】同じく柱と横架材の接合手順を示した側面図。
【図９】変形例にかかる木質系ラーメン架構の詳細斜視図。
【図１０】第２実施形態に係る木質系ラーメン架構を含んだ全体斜視図。
【図１１】壁柱と耐震壁との併用状況を示した正面図。
【図１２】壁柱と耐震壁及びそれらを併用した場合の復元力特性を示した図。
【符号の説明】
【００９４】
１，５，６１，６５ 木質系ラーメン架構
２ 胴差し（下段横架材）
３ 壁柱
７ 一階の壁柱
４ 桁（上段横架材）
６ 布基礎
１１，１１ａ 切り欠き
１２ スクリュー部材（壁柱側定着部材）
１３ スクリュー部材（横架材側定着部材）
１４ 連結機構
１４ａ 第２の連結機構
１５，１７ 雌ネジ
１６ 壁柱側連結ボルト
１８ 横架材側連結ボルト
１９，１９ａ 連結ナット
３１ アンカーボルト
５１ 座屈防止材
６２，６３ 耐震壁
７２ 管柱
７３ きづれパネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として住宅に採用される木質系ラーメン架構及びその設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
接道距離、すなわち間口が狭い敷地に住宅等の建物を建築するにあたって、ビルドインガレージや店舗部分を前面道路に向けて設けようとする場合、自動車の出入りや客の出入りの便宜のため、比較的大きめの開口が必要となるが、かかる開口の幅は、敷地形状との関係から、建物の短手方向幅に対して相対的に大きくなりがちである。
【０００３】
一方、建築基準法は、地震時等に対する安全性の観点から所要の壁量を確保することを規定しており、建物の設計を行うにあたっては、かかる規定に沿って壁量を確保しなければならない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１１６２
【特許文献２】特開２００４−９２１５０
【特許文献３】特開２００１−２７９８４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、上述したような間口が狭い敷地に前面道路に向けて大きな開口が形成された建物を設計しようとすると、建築基準法に規定されている壁量の制限のために、用途に応じた十分な大きさの開口を設けることができなくなるという問題を生じていた。
【０００６】
また、壁量として算入できる対象は、従来、筋かいや構造用合板を用いた耐震壁に限られているため、必要壁量を満たすためにはおのずと多くの耐震壁が必要になるという問題も生じていた。
【０００７】
この問題は、木質系の柱、梁といった軸組部材を用いて組まれた架構の本質的な構造特性にそもそも由来する。すなわち、ＲＣ造や鉄骨造に比べ、木質系の柱や梁を接合するにあたっては、ほぞとほぞ穴を組み合わて接合する、伝統的な仕口を用いて接合する、補強金物を用いる等の方法があるが、木質系材料の特性上、いずれも剛接度が小さく、基本的にはラーメン架構とはなり得ない。そのため、上述した柱等は地震時水平力に抵抗できないものとされ、それゆえ、壁量には算入してはならないものとされてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、用途に応じた十分な大きさの開口を設けることが可能な木質系ラーメン架構を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、柱を壁量として算入することが可能な木質系ラーメン架構及びその設計方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る木質系ラーメン架構は請求項１に記載したように、下段横架材と、それらの上面に立設される壁柱と、該壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材とから構成してなり、前記壁柱を矩形断面に形成するとともにその長手方向が前記下段横架材又は前記上段横架材の材軸方向に一致するように配置し、前記壁柱の脚部と頂部に位置する４つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着される壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する前記下段横架材の上面又は前記上段横架材の下面から前記壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された横架材側定着孔又は横架材側定着穴に挿入定着される横架材側定着部材とを、引寄せ機能を有する連結機構を介して連結することで前記壁柱を前記下段横架材の上面又は前記上段横架材の下面に剛接するように構成したものである。
【００１１】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は請求項２に記載したように、布基礎と、その上面に立設される一階の壁柱と、該一階の壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材とから構成してなり、前記一階の壁柱を矩形断面に形成するとともにその長手方向が前記布基礎又は前記上段横架材の材軸方向に一致するように配置し、前記一階の壁柱の頂部に位置する２つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着される壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する前記上段横架材の下面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された横架材側定着孔又は横架材側定着穴に挿入定着される横架材側定着部材とを、引寄せ機能を有する連結機構を介して連結することで前記壁柱の頂部を前記上段横架材の下面に剛接するように構成するとともに、前記一階の壁柱の脚部に位置する２つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着された壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する位置にて前記布基礎に埋設されたアンカーボルトとを、引寄せ機能を有する第２の連結機構を介して連結することで前記一階の壁柱を前記布基礎の上面にて剛接するように構成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は、前記連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、前記横架材側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される横架材側連結ボルトと、前記壁柱側連結ボルト及び前記横架材側連結ボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成したものである。
【００１３】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は、前記連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、前記横架材側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される横架材側連結ボルトと、前記壁柱側連結ボルト及び前記横架材側連結ボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成するとともに、前記第２の連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、該壁柱側連結ボルト及び前記アンカーボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は、前記切り欠き内に嵌め込むことで前記切り欠きの内面と該切り欠きに対向する前記上段横架材の下面若しくは前記下段横架材の上面又は前記布基礎の上面に当接するように構成した座屈防止部材を備えたものである。
【００１５】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は、所定の耐震壁を前記上段横架材と前記下段横架材の間、又は前記上段横架材と前記布基礎の間に設置したものである。
【００１６】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構は、前記耐震壁を所定幅の板材が互いに平行になるように複数配置されてなる二組の板材群を該各板材群に属する前記板材が互いに斜交するように積層してなる矩形状のきづれパネルと該きづれパネルの両側方縁部が留め付けられる２本の管柱と上縁が留め付けられる上段横架材と、下縁が留め付けられる下段横架材又は土台とで構成したものである。
【００１７】
また、本発明に係る木質系ラーメン架構の設計方法は、請求項６記載の木質系ラーメン架構において地震荷重に対する許容応力度設計を行う際、前記壁柱の壁倍率と前記耐震壁の壁倍率とを加算するものである。
【００１８】
本出願人は、上記課題を解決するにあたり、まず、木質系の柱や梁を軸組部材とした架構がラーメン架構とみなし得るように、柱と梁あるいは柱と土台といった接合箇所での剛接度をいかにして高めるかに着目し、鋭意研究を行った結果、本発明のように接合箇所を構成すれば、ラーメンとみなし得る剛接度を確保できるという産業上きわめて有用な知見を得た。
【００１９】
次に、本出願人は、ラーメン架構を構成する本発明の壁柱を壁量として算入できないかという点に着眼して研究を重ね、ここでも、壁柱を壁量算入することの工学的妥当性を得るにいたった。
【００２０】
ちなみに、ラーメン架構を構成する柱は、基本的には壁量に算入できない。すなわち、耐力壁は、一般的には幅と高さの関係を１：３以内としていることが多く、高さが２，７３０ｍｍであれば、９１０ｍｍの幅が必要となり、高さが３ｍであれば、１ｍの幅が必要となる。
【００２１】
これに対し、柱の幅は通常、壁と違ってもっと小さい。そのため、柱については壁量に算入することが従来できなかった。これは、細長い部材に地震時水平力が作用した場合、一般的にはせん断変形よりも曲げ変形が卓越し、せん断抵抗部材としては作用しない傾向にあるからであり、上述した幅と高さの関係の制限はこの点に由来する。
【００２２】
加えて、ラーメン架構を構成する要素である柱と耐震壁とは、それらの復元力特性が大きく異なっており、例えばブレース（筋かい）を主体とする耐震壁は、梁・柱との接合箇所にわずかな遊びが存在するため、初期剛性が小さくなる傾向にあり、それゆえ、ラーメン架構を構成する要素の復元力特性と耐震壁の復元力特性とを単に重ね合わせることができないといわれていた。
【００２３】
しかし、本発明によれば、９１０ｍｍ以下の壁柱でも耐震壁とみなし得ることができるとともに、従前の耐震壁との復元力特性の重ね合わせも可能であることを本出願人は実験によって立証し、かくして、在来軸組構造をラーメン架構で構成するすることに成功するとともに、そのラーメン架構を構成する壁柱を他の耐震壁とともに壁量算入することの工学的妥当性をも見いだしたのである。
【００２４】
かかる知見により、設計上の自由度が大幅に向上することは言うまでもない。
【００２５】
本発明に係る木質系ラーメン架構においては、壁柱を矩形断面に形成するとともにその長手方向が下段横架材又は上段横架材の材軸方向に一致するように配置し、壁柱の脚部と頂部に位置する４つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着される壁柱側定着部材と切り欠きの内面に対向する下段横架材の上面又は上段横架材の下面から壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された横架材側定着孔又は横架材側定着穴に挿入定着される横架材側定着部材とを、引寄せ機能を有する連結機構を介して連結してある。
【００２６】
かかる構成によれば、連結機構を操作して壁柱側定着部材と横架材側定着部材とを互いに引き寄せることにより、壁柱の端面のうち、切り欠いた部分を除く当接端面が下段横架材の上面又は上段横架材の下面に当接して強く押しつけられることとなり、接合箇所における変形、特に回転変形に対する遊びがなくなり、接合箇所における回転剛性が格段に向上する。
【００２７】
一方、連結機構を操作して壁柱側定着部材と横架材側定着部材とを互いに引き寄せることにより、地震時水平力によるせん断力は、連結機構の引張抵抗が負担することとなり、かくして、柱と横架材あるいは柱と土台とは剛接され、それらを組み合わせてなる架構はラーメン架構となる。
【００２８】
なお、壁柱が一階の壁柱である場合には、土台を省略し、予めＲＣ基礎に埋設されたアンカーボルトと壁柱側定着部材とを連結機構を介して連結するようにすればよい。
【００２９】
横架材は、胴差し、桁、梁等の水平軸組部材を意味する。
【００３０】
切り欠きは、連結機構を配置する配置空間であるとともにそれを操作するための作業空間ともいえるものであるが、その形状は問わない。具体的には、矩形状の切り欠きが考えられる。
【００３１】
壁柱側定着部材や横架材側定着部材は、壁柱や横架材に定着されるのであればどのようなものでもかまわないが、例えばロッドの周面に螺旋状突起を巻き付けたスクリュー部材を採用することができる。
【００３２】
連結機構の構成は任意であるが、一階の壁柱脚部を除き、壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、横架材側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される横架材側連結ボルトと、前記壁柱側連結ボルト及び前記横架材側連結ボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成することが可能であり、一階の壁柱脚部の場合には、壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、該壁柱側連結ボルト及びアンカーボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成することが可能である。
【００３３】
ここで、所定の耐震壁を上段横架材と下段横架材の間、又は上段横架材と布基礎の間に設置するようにすると、ラーメン架構に耐震壁が加わった形となり、耐震性はさらに向上する。
【００３４】
耐震壁としては、例えば、所定幅の板材が互いに平行になるように複数配置されてなる二組の板材群を該各板材群に属する前記板材が互いに斜交するように積層してなる矩形状のきづれパネルと該きづれパネルの両側方縁部が留め付けられる２本の管柱と上縁が留め付けられる上段横架材と、下縁が留め付けられる下段横架材又は土台とで構成することが可能である。
【００３５】
このような耐震壁を含んだ木質系ラーメン架構において地震荷重に対する許容応力度設計を行う際、壁柱の壁倍率と耐震壁の壁倍率とを加算するようにしたならば、壁倍率の評価が合理的となり、大きな開口を設けても十分な耐震性を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明に係る木質系ラーメン架構及びその設計方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
（第１実施形態）
【００３８】
図１は、本実施形態に係る木質系ラーメン架構を採用して建築された架構の全体斜視図である。同図でわかるように、本実施形態に係る木質系ラーメン架構１は、下段横架材である胴差し２と、それらの上面に立設される二階の壁柱３と、該壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材としての桁４とから構成してあり、木質系ラーメン架構５は、布基礎６と、その上面に立設される一階の壁柱７と、該一階の壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材としての胴差し２とから構成してある。
【００３９】
壁柱３は、矩形断面に形成するとともにその長手方向が胴差し２又は桁４の材軸方向に一致するように配置してあり、例えば集成材で構成することができる。
【００４０】
ここで、壁柱３の脚部に位置する２つの出隅部には、図２、図３に示すようにそれぞれ切り欠き１１，１１を設けてある。
【００４１】
切り欠き１１，１１には、その内面から壁柱３の柱軸方向と平行に穿孔された２本の壁柱側定着穴を形成してあり、該壁柱側定着穴に壁柱側定着部材としてのスクリュー部材１２，１２を螺合によって挿入定着してあるとともに、切り欠き１１，１１の内面に対向する胴差し２には、該上面から壁柱３の柱軸方向と平行に２本の横架材側定着孔を形成してあり、該横架材側定着孔に横架材側定着部材としてのスクリュー部材１３，１３を螺合によって挿入定着してある。
【００４２】
スクリュー部材１２，スクリュー部材１３は、ロッド周面に螺旋状突起を設けてなる。
【００４３】
そして、スクリュー部材１２とスクリュー部材１３とを引寄せ機能を有する連結機構１４を介して連結することで、壁柱３を胴差し２の上面に剛接してある。
【００４４】
連結機構１４は図４でよくわかるように、スクリュー部材１２の連結側端部に形成された雌ネジ１５に螺合される壁柱側連結ボルト１６と、スクリュー部材１３の連結側端部に形成された雌ネジ１７に螺合される横架材側連結ボルト１８と、壁柱側連結ボルト１６及び横架材側連結ボルト１８を互いに引き寄せる連結ナット１９と、該連結ナットに当接することでストッパーとして機能するナット２０とで構成してある。
【００４５】
壁柱側連結ボルト１６や横架材側連結ボルト１８は、ハイテンションボルトで構成するのが望ましい。
【００４６】
なお、壁柱３の頂部に位置する２つの出隅部にもそれぞれ切り欠き１１，１１を設けてあるとともに、壁柱３に挿入定着されたスクリュー部材１２と桁４に挿入定着されたスクリュー部材１３とを引寄せ機能を有する連結機構１４を介して連結することで、壁柱３を桁４の下面に剛接してあるが、脚部の場合と上下反転しているのみであるので、ここではその説明を省略する。
【００４７】
一方、一階の壁柱７も壁柱３と同様、矩形断面に形成するとともにその長手方向が胴差し２又は布基礎６の材軸方向に一致するように配置してあり、その脚部に位置する２つの出隅部には、図５に示すようにそれぞれ切り欠き１１ａ，１１ａを設けてある。
【００４８】
切り欠き１１ａ，１１ａには、その内面から壁柱７の柱軸方向と平行に穿孔された２本の壁柱側定着穴を形成してあり、該壁柱側定着穴に壁柱側定着部材としてのスクリュー部材１２，１２を螺合によって挿入定着してある。
【００４９】
一方、布基礎６には２本のアンカーボルト３１，３１を埋設してあり、切り欠き１１ａ，１１ａの内面に対向する位置には、それらの端部が突出している。
【００５０】
そして、スクリュー部材１２とアンカーボルト３１とを、引寄せ機能を有する第２の連結機構１４ａを介して連結することで一階の壁柱７を布基礎６の上面にて剛接してある。
【００５１】
連結機構１４ａは図５でわかるように、スクリュー部材１２の連結側端部に形成された雌ネジ１５に螺合される壁柱側連結ボルト１６と、アンカーボルト３１と、壁柱側連結ボルト１６及びアンカーボルト３１を互いに引き寄せる連結ナット１９ａとで構成してある。
【００５２】
なお、壁柱７の頂部に位置する２つの出隅部にもそれぞれ切り欠き１１，１１を設けてあるとともに、壁柱７に挿入定着されたスクリュー部材１２と胴差し２に挿入定着されたスクリュー部材１３とを引寄せ機能を有する連結機構１４を介して連結することで、壁柱７を胴差し２の下面に剛接してあるが、壁柱３の脚部の場合と上下反転しているのみであるので、ここではその説明を省略する。
【００５３】
次に、連結機構１４を用いて壁柱３を胴差し２に剛接する手順を以下に説明する。
【００５４】
まず、図６及び図８(a)に示すように、壁柱３の柱軸方向と平行に穿孔された２本の壁柱側定着穴４１，４１にスクリュー部材１２，１２を螺合によって挿入定着し、次いで、スクリュー部材１２の雌ネジ１５に壁柱側連結ボルト１６をねじ込む。
【００５５】
ここで、壁柱側連結ボルト１６は、同図でわかるように中央より柱側では正ネジとなるようにネジを切ってあり、反対側では逆ネジとなるようにネジを切ってあるので、正ネジ側を雌ネジ１５にねじ込み、次いで、回転しないように固定する。
【００５６】
次に、連結ナット１９を壁柱側連結ボルト１６の反対側端部、すなわち逆ネジ側にねじ込む。
【００５７】
ここで、連結ナット１９の内面は、中央より柱側では壁柱側連結ボルト１６の反対側端部に対応するよう、逆ネジで雌ネジを切ってあり、中央より胴差し２側では正ネジで雌ネジを切ってある。
【００５８】
一方、胴差し２側においては、図７及び図８(a)に示すように、壁柱３の柱軸方向と平行に穿孔された２本の横架材側定着孔４２，４２にスクリュー部材１３，１３を螺合によって挿入定着し、次いで、スクリュー部材１３の雌ネジ１７に横架材側連結ボルト１８をねじ込む。
【００５９】
ここで、横架材側連結ボルト１８は、柱３を立設する際、壁柱側連結ボルト１６や連結ナット１９と干渉することがないよう、深めにねじ込んで待避させておき、次いで、ナット２０を螺合する。
【００６０】
次に、図８(b)に示すように壁柱３を胴差し２の上面に立設する。
【００６１】
次に、図８(c)に示すように、胴差し２側のスクリュー部材１３にねじ込まれた横架材側連結ボルト１８を逆方向に回転させることによって、その上端を連結ナット１９にねじ込む。
【００６２】
横架材側連結ボルト１８は、該横架材側連結ボルトにねじ込まれているナット２０が連結ナット１９に下面に当接するまで該連結ナット内にねじ込まれる。
【００６３】
このようにすると、連結ナット１９を横架材側連結ボルト１８に対して時計回りに回そうとしたとき、ナット２０がストッパーとなるため、連結ナット１９はナット２０を介して横架材側連結ボルト１８と一体となる。
【００６４】
次に、連結ナット１９を横架材側連結ボルト１８に対して時計回りに回す。
【００６５】
このようにすると、横架材側連結ボルト１８は、胴差し２側のスクリュー部材１３の雌ネジ１７にねじ込まれるとともに、壁柱側連結ボルト１６内に壁柱側連結ボルト１６が逆ネジでねじ込まれることとなり、かくして、壁柱３に定着されているスクリュー部材１２及び胴差し２に定着されているスクリュー部材１３、ひいては壁柱３と梁２とが引き寄せられることとなり、壁柱３の中央部は、胴差し２の上面に強く押しつけられる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態に係る木質系ラーメン架構１，５によれば、連結機構１４を介して壁柱側定着部材であるスクリュー部材１２と横架材側定着部材であるスクリュー部材１３とを互いに引き寄せることにより、壁柱３，７の端面のうち、切り欠いた部分を除く当接端面を桁４の下面、胴差し２の上下面に当接して強く押しつけられることとなり、接合箇所における変形、特に回転変形に対する遊びがなくなり、接合箇所における回転剛性が格段に向上する。
【００６７】
一方、連結機構１４によってスクリュー部材１２とスクリュー部材１３とを互いに引き寄せることにより、鉛直荷重方向の遊びも小さくなるとともに、地震時水平力によるせん断力は、連結機構１４の引張抵抗が負担することとなり、かくして、壁柱３，７と桁４あるいは胴差し２とが剛接され、それらを組み合わせてなる架構はラーメン架構となる。
【００６８】
また、本実施形態に係る木質系ラーメン架構５によれば、連結機構１４ａを介して壁柱側定着部材であるスクリュー部材１２とアンカーボルト３１とを互いに引き寄せることにより、壁柱７の端面のうち、切り欠いた部分を除く当接端面を布基礎６に当接して強く押しつけることとなり、接合箇所における変形、特に回転変形に対する遊びがなくなり、接合箇所における回転剛性が格段に向上する。
【００６９】
一方、連結機構１４ａによってスクリュー部材１２とアンカーボルト３１とを互いに引き寄せることにより、鉛直荷重方向の遊びも小さくなるとともに、地震時水平力によるせん断力は、連結機構１４ａの引張抵抗が負担することとなり、かくして、壁柱７、胴差し２及び布基礎６が剛接され、それらを組み合わせてなる架構はラーメン架構となる。
【００７０】
また、本実施形態に係る木質系ラーメン架構５によれば、切り欠き１１，切り欠き１１ａが連結機構１４，連結機構１４ａを操作する際の作業空間となり、壁柱３，７を立設した後でも、良好な作業性を確保することができる。
【００７１】
本実施形態では特に言及しなかったが、連結機構の構成は任意であり、壁柱側定着部材と横架材側定着部材、あるいは壁柱側定着部材とアンカーボルトとを引き寄せることができるのであれば、どのような構成でもかまわない。
【００７２】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、切り欠き１１，切り欠き１１ａ内に嵌め込むことで切り欠きの内面と該切り欠きに対向する上段横架材の下面若しくは下段横架材の上面又は布基礎の上面に当接するように構成した座屈防止部材を備えるようにしてもよい。
【００７３】
図９に示した座屈防止材５１，５１は、円筒体を縦に割った形状をなす鋼材で形成してあり、半円筒部５２とその下端に延びる半円状底版５５とその上端に延びる半円状頂版５３とからなるとともに、半円状底版５５及び半円状頂版５３には、横架材側連結ボルト１８、壁柱側連結ボルト１６がそれぞれ嵌り込む溝５４，５４を形成してある。
【００７４】
かかる座屈防止材５１，５１をその溝５４，５４に横架材側連結ボルト１８、壁柱側連結ボルト１６が嵌り込むように取り付けたならば、壁柱が構面内に曲げモーメントを受けたとき、左右いずれか一方の座屈防止材５１には圧縮力が作用し、連結機構１４に過大な圧縮力が流れて局部座屈が生じるのを未然に防止することができる。
【００７５】
（第２実施形態）
【００７６】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
図１０は、本実施形態に係る木質系ラーメン架構を採用して建築された架構の全体斜視図である。同図でわかるように、本実施形態に係る木質系ラーメン架構６１は、下段横架材である胴差し２と、それらの上面に立設される二階の壁柱３と、該壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材としての桁４とから構成してあり、木質系ラーメン架構６５は、布基礎６と、その上面に立設される一階の壁柱７と、該一階の壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材としての胴差し２とから構成してある。
【００７８】
ここで、木質系ラーメン架構６１、木質系ラーメン架構６５のうち、ラーメンに関する構成については木質系ラーメン架構１、木質系ラーメン架構５とそれぞれ全く同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００７９】
第２実施形態にかかる木質系ラーメン架構６１は、耐震壁６２を桁４と胴差し２の間に設置してあり、木質系ラーメン架構６５は、耐震壁６３を胴差し２と布基礎６との間に設置してある。
【００８０】
耐震壁６３は図１１に示すように、所定幅の板材７１が互いに平行になるように複数配置されてなる二組の板材群を該各板材群に属する板材７１が互いに斜交するように積層してなる矩形状のきづれパネル７３と、該きづれパネルの両側方縁部が留め付けられる２本の管柱７２，７２と、上縁が留め付けられる上段横架材である胴差し２と、下縁が留め付けられる土台６４とで構成してある。
【００８１】
また、耐震壁６２は、耐震壁６３と同じきづれパネル７３と、該きづれパネルの両側方縁部が留め付けられる２本の管柱７２，７２と、上縁が留め付けられる上段横架材である桁４と、下縁が留め付けられる下段横架材としての胴差し２とで構成してある。
【００８２】
きづれパネル７３は、杉材などの板材７１を接着剤で斜め４５度の格子状に貼り合わせた耐力面材として製作することができる。
【００８３】
管柱７２は、ホールダウン金物を用いて土台６４や胴差し２に固定することができる。
【００８４】
このような木質系ラーメン架構６１、木質系ラーメン架構６５を設計するにあたっては、地震荷重に対する許容応力度設計を行う際、壁柱３，７の壁倍率と耐震壁６２，６３の壁倍率とを加算する。
【００８５】
従前であれば、柱は、上述したように耐震壁とみなされず、壁量に算入することができなかったが、動的加力試験を行った結果、壁量に算入することの工学的妥当性が見いだされた。
【００８６】
図１２は、動的加力試験の結果である。
【００８７】
同図は、壁柱７だけの復元力特性をケース２−１，２−２，２−３（試験体は三体）、耐震壁６３だけの復元力特性をケース３−１，３−２，３−３（試験体は三体）、壁柱３と耐震壁６３を併用した場合の復元力特性をケース１−１，１−２として示した。
【００８８】
この試験からわかる最も重要なことは、層間変形角が０．０１５〜０．０２あたりまでは、壁柱３と耐震壁６３を併用した場合の復元力特性は、壁柱７だけの復元力特性と耐震壁６３だけの復元力特性との合算で評価することができるという点である。
【００８９】
許容応力度設計で用いられる層間変形角が通常、１／１５０〜１／１２０（０．００６〜０．００８）であることを考えれば、上述の試験結果は、十分な余裕をもって上述した合算が可能であることを示している。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態にかかる木質系ラーメン架構６１，６５及びその設計方法によれば、第１実施形態で述べたと同様の作用効果を奏する他、ラーメンの構成要素である壁柱３，７から壁量を評価し、これを耐震壁６２，６３と加算することができるというきわめて顕著な作用効果を奏する。
【００９１】
すなわち、従来であれば、柱は耐震壁ではないとの理由で、壁倍率を評価して壁量に算入することは許可されていなかったが、本試験により、壁柱の壁量算入が可能であることの工学的根拠が明らかになった。
【００９２】
したがって、今後、ラーメン架構の壁柱の壁倍率を算出し、これを他の耐震壁と合算することが可能となり、設計の自由度が格段に拡がることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１実施形態に係る木質系ラーメン架構を含んだ全体斜視図。
【図２】柱と横架材の接合状況を示す断面図。
【図３】同じく詳細斜視図。
【図４】同じく詳細側面図。
【図５】別の木質系ラーメン架構に係る柱と基礎の接合状況を示す断面図。
【図６】柱と横架材の接合手順を示した斜視図。
【図７】同じく柱と横架材の接合手順を示した斜視図。
【図８】同じく柱と横架材の接合手順を示した側面図。
【図９】変形例にかかる木質系ラーメン架構の詳細斜視図。
【図１０】第２実施形態に係る木質系ラーメン架構を含んだ全体斜視図。
【図１１】壁柱と耐震壁との併用状況を示した正面図。
【図１２】壁柱と耐震壁及びそれらを併用した場合の復元力特性を示した図。
【符号の説明】
【００９４】
１，５，６１，６５ 木質系ラーメン架構
２ 胴差し（下段横架材）
３ 壁柱
７ 一階の壁柱
４ 桁（上段横架材）
６ 布基礎
１１，１１ａ 切り欠き
１２ スクリュー部材（壁柱側定着部材）
１３ スクリュー部材（横架材側定着部材）
１４ 連結機構
１４ａ 第２の連結機構
１５，１７ 雌ネジ
１６ 壁柱側連結ボルト
１８ 横架材側連結ボルト
１９，１９ａ 連結ナット
３１ アンカーボルト
５１ 座屈防止材
６２，６３ 耐震壁
７２ 管柱
７３ きづれパネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下段横架材と、それらの上面に立設される壁柱と、該壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材とから構成してなり、前記壁柱を矩形断面に形成するとともにその長手方向が前記下段横架材又は前記上段横架材の材軸方向に一致するように配置し、前記壁柱の脚部と頂部に位置する４つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着される壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する前記下段横架材の上面又は前記上段横架材の下面から前記壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された横架材側定着孔又は横架材側定着穴に挿入定着される横架材側定着部材とを、引寄せ機能を有する連結機構を介して連結することで前記壁柱を前記下段横架材の上面又は前記上段横架材の下面に剛接するように構成したことを特徴する木質系ラーメン架構。
【請求項２】
布基礎と、その上面に立設される一階の壁柱と、該一階の壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材とから構成してなり、前記一階の壁柱を矩形断面に形成するとともにその長手方向が前記布基礎又は前記上段横架材の材軸方向に一致するように配置し、前記一階の壁柱の頂部に位置する２つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着される壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する前記上段横架材の下面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された横架材側定着孔又は横架材側定着穴に挿入定着される横架材側定着部材とを、引寄せ機能を有する連結機構を介して連結することで前記壁柱の頂部を前記上段横架材の下面に剛接するように構成するとともに、前記一階の壁柱の脚部に位置する２つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着された壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する位置にて前記布基礎に埋設されたアンカーボルトとを、引寄せ機能を有する第２の連結機構を介して連結することで前記一階の壁柱を前記布基礎の上面にて剛接するように構成したことを特徴する木質系ラーメン架構。
【請求項３】
前記連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、前記横架材側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される横架材側連結ボルトと、前記壁柱側連結ボルト及び前記横架材側連結ボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成した請求項１記載の木質系ラーメン架構。
【請求項４】
前記連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、前記横架材側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される横架材側連結ボルトと、前記壁柱側連結ボルト及び前記横架材側連結ボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成するとともに、前記第２の連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、該壁柱側連結ボルト及び前記アンカーボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成した請求項２記載の木質系ラーメン架構。
【請求項５】
前記切り欠き内に嵌め込むことで前記切り欠きの内面と該切り欠きに対向する前記上段横架材の下面若しくは前記下段横架材の上面又は前記布基礎の上面に当接するように構成した座屈防止部材を備えた請求項１又は請求項２記載の木質系ラーメン架構。
【請求項６】
所定の耐震壁を前記上段横架材と前記下段横架材の間、又は前記上段横架材と前記布基礎の間に設置した請求項１又は請求項２記載の木質系ラーメン架構。
【請求項７】
前記耐震壁を所定幅の板材が互いに平行になるように複数配置されてなる二組の板材群を該各板材群に属する前記板材が互いに斜交するように積層してなる矩形状のきづれパネルと該きづれパネルの両側方縁部が留め付けられる２本の管柱と上縁が留め付けられる上段横架材と、下縁が留め付けられる下段横架材又は土台とで構成した請求項６記載の木質系ラーメン架構。
【請求項８】
請求項６記載の木質系ラーメン架構において地震荷重に対する許容応力度設計を行う際、前記壁柱の壁倍率と前記耐震壁の壁倍率とを加算することを特徴とする木質系ラーメン架構の設計方法。
【請求項１】
下段横架材と、それらの上面に立設される壁柱と、該壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材とから構成してなり、前記壁柱を矩形断面に形成するとともにその長手方向が前記下段横架材又は前記上段横架材の材軸方向に一致するように配置し、前記壁柱の脚部と頂部に位置する４つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着される壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する前記下段横架材の上面又は前記上段横架材の下面から前記壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された横架材側定着孔又は横架材側定着穴に挿入定着される横架材側定着部材とを、引寄せ機能を有する連結機構を介して連結することで前記壁柱を前記下段横架材の上面又は前記上段横架材の下面に剛接するように構成したことを特徴する木質系ラーメン架構。
【請求項２】
布基礎と、その上面に立設される一階の壁柱と、該一階の壁柱の頂部に下面にて接合され架け渡される上段横架材とから構成してなり、前記一階の壁柱を矩形断面に形成するとともにその長手方向が前記布基礎又は前記上段横架材の材軸方向に一致するように配置し、前記一階の壁柱の頂部に位置する２つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着される壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する前記上段横架材の下面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された横架材側定着孔又は横架材側定着穴に挿入定着される横架材側定着部材とを、引寄せ機能を有する連結機構を介して連結することで前記壁柱の頂部を前記上段横架材の下面に剛接するように構成するとともに、前記一階の壁柱の脚部に位置する２つの出隅部にそれぞれ切り欠きを設け、該切り欠きの内面から前記一階の壁柱の柱軸方向と平行に穿孔された壁柱側定着穴に挿入定着された壁柱側定着部材と前記切り欠きの内面に対向する位置にて前記布基礎に埋設されたアンカーボルトとを、引寄せ機能を有する第２の連結機構を介して連結することで前記一階の壁柱を前記布基礎の上面にて剛接するように構成したことを特徴する木質系ラーメン架構。
【請求項３】
前記連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、前記横架材側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される横架材側連結ボルトと、前記壁柱側連結ボルト及び前記横架材側連結ボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成した請求項１記載の木質系ラーメン架構。
【請求項４】
前記連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、前記横架材側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される横架材側連結ボルトと、前記壁柱側連結ボルト及び前記横架材側連結ボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成するとともに、前記第２の連結機構を、前記壁柱側定着部材の連結側端部に形成された雌ネジに螺合される壁柱側連結ボルトと、該壁柱側連結ボルト及び前記アンカーボルトを互いに引き寄せる連結ナットとで構成した請求項２記載の木質系ラーメン架構。
【請求項５】
前記切り欠き内に嵌め込むことで前記切り欠きの内面と該切り欠きに対向する前記上段横架材の下面若しくは前記下段横架材の上面又は前記布基礎の上面に当接するように構成した座屈防止部材を備えた請求項１又は請求項２記載の木質系ラーメン架構。
【請求項６】
所定の耐震壁を前記上段横架材と前記下段横架材の間、又は前記上段横架材と前記布基礎の間に設置した請求項１又は請求項２記載の木質系ラーメン架構。
【請求項７】
前記耐震壁を所定幅の板材が互いに平行になるように複数配置されてなる二組の板材群を該各板材群に属する前記板材が互いに斜交するように積層してなる矩形状のきづれパネルと該きづれパネルの両側方縁部が留め付けられる２本の管柱と上縁が留め付けられる上段横架材と、下縁が留め付けられる下段横架材又は土台とで構成した請求項６記載の木質系ラーメン架構。
【請求項８】
請求項６記載の木質系ラーメン架構において地震荷重に対する許容応力度設計を行う際、前記壁柱の壁倍率と前記耐震壁の壁倍率とを加算することを特徴とする木質系ラーメン架構の設計方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１１８２７５（Ｐ２００６−１１８２７５Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０８８３３（Ｐ２００４−３０８８３３）
【出願日】平成１６年１０月２２日（２００４．１０．２２）
【出願人】（０００１８３４２８）住友林業株式会社 (540)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２２日（２００４．１０．２２）
【出願人】（０００１８３４２８）住友林業株式会社 (540)
【Ｆターム（参考）】
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