特許 5958755 木造軸組における制震板壁の構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5958755

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】木造軸組における制震板壁の構造

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20160719BHJP

   E04B 2/56 20060101ALI20160719BHJP

【ＦＩ】

   E04H9/02 321B

   E04B2/56 643A

【請求項の数】1

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-195944(P2012-195944)

(22)【出願日】2012年9月6日

(65)【公開番号】特開2014-51806(P2014-51806A)

(43)【公開日】2014年3月20日

【審査請求日】2015年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(72)【発明者】

【氏名】木村 誠

(72)【発明者】

【氏名】貞広 修

【審査官】 湊 和也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１４４６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５２４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４８７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５３２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０４２５４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｅ０４Ｂ ２／５６

Ｅ０４Ｂ １／２６

Ｅ０４Ｂ １／５８

Ｅ０４Ｈ １７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

木造軸組における左右の柱の間に壁板としての横長帯板状の横架材を水平方向に相対変位可能な状態で上下方向に多段に積み重ねるとともに、前記横架材の相互間の横目地部に制震デバイスとして機能する板ダボを介装してなり、前記木造軸組の水平変形により前記横架材どうしが水平方向に相対変位した際に前記板ダボと前記横架材との間に生じる摩擦力によって制震効果を得る構成の木造軸組における制震板壁の構造であって、
前記横架材の両端部を前記柱に対して上下方向に相対回転可能にピン接合するとともに、前記横架材の両端部の木口面と前記柱との間に、前記柱に対する前記横架材の上下方向の相対回転を許容するためのクリアランスを確保してなり、
前記横架材を力貫とその上段に積み重ねてダボにより相対変位不能に一体に連結した力板とにより構成するとともに、前記柱には前記横架材の端部を装着するための縦溝を上下方向に連続せしめて形成し、
前記横架材における前記力貫の両端上部に蟻ホゾを形成するとともに、前記縦溝の底部に前記蟻ホゾに対応するホゾ穴を形成して、前記柱に対して前記横架材をピン接合するための仕口を下げ鎌とし、
前記横架材としての前記力貫および前記力板の両端部の木口面を前記蟻ホゾを中心としてその上下が漸次後退する傾斜面として形成することにより、該傾斜面としての前記木口面と前記縦溝の底面との間に前記クリアランスを形成するとともに、該クリアランスの大きさが前記縦溝の深さの範囲内で前記蟻ホゾからその上下に向かって漸次拡大するように形成されてなることを特徴とする木造軸組における制震板壁の構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は木造建築の構造に関わり、特に伝統的な木造軸組における制震板壁の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

周知のように、寺社建築に代表される我国の伝統的な木造建築は柱や貫と土壁等による木造軸組を主体とするものであり、そのような伝統的な木造軸組において構造的に有効な板壁を構成する方法についてはたとえば特許文献１〜３に開示がある。

【0003】

図９〜図１０はこの種の木造軸組および板壁の基本的な構造を示すものである。
これは、左右の柱１間にたとえば桧材からなる横長帯板状の壁板２を上下方向に多段に積み重ねた状態で装着して板壁を形成するものであるが、特に壁板２として力貫３と力板４とを交互に組み合わせて使用するものである。
具体的には、図１０（ｂ）に示すように、柱１には各壁板２の端部を装着するための縦溝１ａを上下方向に連続して形成し、力貫３の両端上部に蟻ホゾ３ａを形成するとともに、その蟻ホゾ３ａに対応するホゾ穴１ｂを縦溝１ａの底部に形成している。
そして、ホゾ穴１ｂに対して蟻ホゾ３ａを差し込んで楔５を打ち込むという下げ鎌の仕口によって力貫３を柱１に対して接合し、力板４はその両端部を縦溝１ａに単に差し込んだ状態で装着するようにしている。

【0004】

この種の板壁では、各壁板２間（すなわち力貫３と力板４との間）に形成される各段の横目地に所定間隔で木製のダボ６を介装することによって、それらダボ６により上下の壁板２間の水平方向の相対変位（すなわち横ずれ）を規制するようになっている。
このような構造の木造軸組は、地震時に水平力を受けると柱１が転倒する方向に回転して軸組全体が平行四辺形状に水平変形し、その際には各段の壁板２どうしが水平方向にずれるような相対変位を生じることになるが、壁板２相互間の相対変位はダボ６により拘束されるので軸組全体が優れた水平耐力を発揮するものである。

【0005】

そして、特許文献１には上下の壁板２どうしの横ずれに対して上記のダボ６が微小変形することによる振動減衰効果が期待できるとの記載がある。
また、上記のようなダボ６による振動減衰効果をより積極的に利用するべく、特許文献２には単なる木製のダボに代えてそれよりも減衰性能に優れる制震ダボを用いる耐震板壁が提案され、特許文献２には摩擦減衰部材（すなわち摩擦ダンパー）として機能する板ダボを用いる耐震板壁が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−４２５４９号公報

【特許文献2】特開２００９−２０４２号公報

【特許文献3】特開２０１１−１４４６２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のような従来一般的な板壁ないし耐震板壁によれば、壁板２間に介装されるダボ６がいわば制震デバイス（制震ダンパー）として機能してそれによる制震効果が期待できるのであるが、そのような制震効果が十分に発揮されるためには木造軸組の水平変形がダボ６に対して確実に伝達されることが必要であり、そのためには木造軸組の水平変形に追随して壁板２相互間に確実かつ十分に水平変位が生じることが前提となる。
しかし、上記従来の板壁ないし耐震板壁では柱１の回転（転倒）に対して各壁板２間に相対変位が必ずしも十分に生じず、逆に壁板２自体に圧縮ストラットが生じてその水平反力により柱１の回転（転倒）を拘束してしまうものであり、そのためダボ６による制震効果を十分に発揮させたい場合には改善の余地があるとされている。

【0008】

上記事情に鑑み、本発明は木造軸組の壁板相互間に介装したダボを制震デバイスとして有効に機能させて優れた制震効果が得られる有効適切な制震板壁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】

【0009】

請求項１記載の発明は、木造軸組における左右の柱の間に壁板としての横長帯板状の横架材を水平方向に相対変位可能な状態で上下方向に多段に積み重ねるとともに、前記横架材の相互間の横目地部に制震デバイスとして機能する板ダボを介装してなり、前記木造軸組の水平変形により前記横架材どうしが水平方向に相対変位した際に前記板ダボと前記横架材との間に生じる摩擦力によって制震効果を得る構成の木造軸組における制震板壁の構造であって、前記横架材の両端部を前記柱に対して上下方向に相対回転可能にピン接合するとともに、前記横架材の両端部の木口面と前記柱との間に、前記柱に対する前記横架材の上下方向の相対回転を許容するためのクリアランスを確保してなり、前記横架材を力貫とその上段に積み重ねてダボにより相対変位不能に一体に連結した力板とにより構成するとともに、前記柱には前記横架材の端部を装着するための縦溝を上下方向に連続せしめて形成し、前記横架材における前記力貫の両端上部に蟻ホゾを形成するとともに、前記縦溝の底部に前記蟻ホゾに対応するホゾ穴を形成して、前記柱に対して前記横架材をピン接合するための仕口を下げ鎌とし、前記横架材としての前記力貫および前記力板の両端部の木口面を前記蟻ホゾを中心としてその上下が漸次後退する傾斜面として形成することにより、該傾斜面としての前記木口面と前記縦溝の底面との間に前記クリアランスを形成するとともに、該クリアランスの大きさが前記縦溝の深さの範囲内で前記蟻ホゾからその上下に向かって漸次拡大するように形成されてなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、壁板としての横架材を柱に対して相対回転可能にピン接合したうえで、横架材と柱との間にはそれらの間で生じる相対回転を拘束することなく許容するためのクリアランスを確保したことによって、柱に対する横架材の相対回転が生じやすくなって横架材相互間に横ずれが確実に生じる。したがって、木造軸組の水平変形をより効率的に制震デバイスとしての板ダボに対して伝達し得て、それによる制震効果を十分に発揮させることが可能である。

【0012】

特に、横架材を従来一般的な板壁における力貫と力板とをダボにより一体化したものとしてそれを従来の板壁の場合と同様に下げ鎌の仕口により柱に対してピン接合したうえで、力貫および力板の端部に対して僅かなテーパー加工を行ってそれらの木口面と縦溝の底面との間に僅かなクリアランスを確保することのみで、優れた耐震性能を有する制震板壁を容易にかつ安価に施工することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態である制震板壁の構造を示すもので、（ａ）は概略構成を示す正面図、（ｂ）は構造モデルとして示した図である。

【図2】同、組み立て状態を示す分解斜視図である。

【図3】同、上下の壁板の間に介装される制震デバイスとしての板ダボの構成を示す分解斜視図である。

【図4】同、壁板間に板ダボを装着する行程を示す図である。

【図5】同、板ダボの作動状態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

【図6】同、柱に対する横架材の接合構造を示す詳細図である。

【図7】同、本実施形態の制震板壁におけるせん断変形角−荷重関係図である。

【図8】同、制震板壁全体を組み立てるための作業手順の一例を示す図である。

【図9】従来一般的な板壁の構造を示す正面図である。

【図10】同、詳細図であって、（ａ）は組み立て状態を示す斜視図、（ｂ）はその分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１〜図７を参照して本発明の木造軸組における制震板壁の構造の一実施形態について説明する。
図１（ａ）は本実施形態の制震板壁の概略構成を示す正面図、（ｂ）はその構造モデルであり、図２はこの制震板壁の組み立て状態を示す分解斜視図である。
なお、本実施形態の制震板壁の基本的な構造は図９に示した従来一般的な板壁の構造を踏襲しているので、双方に共通する構成要素については同一符号を付してある。

【0015】

本実施形態では、図２に示すように基本的には従来の板壁と同様に、木造軸組における左右の柱１の間に横長帯板状の壁板２としての力貫３と力板４とをダボ６により連結して上下方向に交互に多段に積み重ねて柱１間に装着したものであって、柱１にはそれら力貫３と力板４の端部を装着するための縦溝１ａを上下方向に連続せしめて形成し、力貫３の両端上部に形成した蟻ホゾ３ａをそれに対応して縦溝１ａの底部に形成したホゾ穴１ｂに対して下げ鎌の仕口により接合し、力板４は縦溝１ａに対して単に差し込んだ状態で装着したことを基本とするものである。
なお、図１（ａ）における符号７、８は柱１とともに木造軸組の主構成要素である地覆および頭貫であり、９，１０は必要に応じて設けられる貫および長押である。

【0016】

本実施形態では、図２に示すように、１枚の力貫３とその上段に積み重ねられる１枚の力板４とを１組としてそれらを多数のダボ６により相対変位不能（すなわち横ずれ不能）に一体に連結することにより、その全体をこの制震板壁における基本的な構造単位としての横架材２０を構成している。
なお、図１０（ｂ）に示したように従来の板壁においては力貫３と力板４とを連結するダボ６を縦姿勢で用いていたが、本実施形態の制震板壁においては力貫３と力板４とをより確実堅固に一体化するべくダボ６を横姿勢として用いており、その本数も多くしている。

【0017】

そして、本実施形態においては、そのような横架材２０どうしを水平方向に相対変位可能な状態で上下方向に多段に積み重ねて、図１（ｂ）に構造モデルとして示すように、それぞれの横架材２０の両端部を柱１に対して上下方向に相対回転可能な状態でピン接合としたうえで、上下の横架材２０の相互間の横目地部に制震デバイスとして機能する板ダボ２１（後述するように実質的に摩擦ダンパーとして機能するものである）を介装することにより、木造軸組の水平変形によって横架材２０どうしが水平方向に相対変位した際にその板ダボ２１と横架材２０との間に生じる摩擦力によって制震効果を得る構成としている。

【0018】

本実施形態における制震デバイスとしての板ダボ２１は、基本的には特許文献３に示されている摩擦減衰部材と同様のものであって、図３〜図５に示すように、矩形板状の本体部２２と、その上部に形成されている溝２３内に打ち込まれる楔板２４とにより構成され、楔板２４を溝２３内に打ち込むことによって本体部２２の上部が両側に押し広げられてそこでの厚さが拡大されるようになっているものである。
楔板２４の長さは本体部２２よりも長くされていて、楔板２４が本体部２２に打ち込まれた状態では楔板２４の両端部が本体部２２の両側に突出するようになっている。
なお、この板ダボ２１の素材は特に限定されないが、本体部２２としてはたとえばベイヒバ材が好適に採用可能であり、楔板２４としてはたとえばケヤキ材等の堅木が好適に採用可能である。

【0019】

そして、図３に示すように、下段側の横架材２０における力板４の上面、および上段側の横架材２０における力貫３の下面には、板ダボ２１の下半部および上半部を嵌合させるための下部嵌合穴２５および上部嵌合穴２６がそれぞれ形成されている。
この場合、下部嵌合穴２５は本体部２２の下半部をいずれの方向にも変位不能な状態で単に密に嵌合し得る大きさとされているが、上部嵌合穴２６は楔板２４を変位不能な状態でその全長を嵌合可能なように下部嵌合穴２５よりも横長とされ、かつその幅寸法は、楔板２４を打ち込んで押し広げられた状態の本体部２２の上部両面がこの上部嵌合穴２６の内面に密着してそれらの間に所望の摩擦力が生じるように、本体部２２および楔板２４の厚さ寸法に対応して適切に設定されている。

【0020】

この板ダボ２１は、図４に示すように下段側の横架材２０における力板４と上段側の横架材２０における力貫３との間に打ち込まれてそれらの間の横目地部に介装され、その状態では板ダボ２１の本体部２２は下段側の力板４に対して固着され、楔板２４は上段側の力貫３に対して固着されることになる。
したがって、木造軸組に水平変形が生じて上下の横架材２０どうしが水平方向に横ずれを生じた際には、図５に示すように本体部２２は下段側の力板４と一体に挙動するが楔板２４は上段側の力貫３と一体に挙動するから、それら本体部２２と楔板２４との間には相対変位が生じ、その際には楔板２４の両面と本体部２２の溝２３の内面との間、および本体部２２の上半部の両面と上部嵌合穴２６の内面との間の全４面において摩擦力が生じることになり、その摩擦力が上下の横架材２０どうしの間に生じる相対変位（横ずれ）に対する減衰力となってこの板ダボ２１は実質的に摩擦ダンパーとして機能して優れた制震効果を発揮するものである。
なお、必要に応じて上記の摩擦力すなわちこの板ダボ２１による制震効果を適切に調整するべく、各摩擦面に対して所望の摩擦係数となるような適宜の加工や処理を施しておくことも好適である。

【0021】

但し、上記のような板ダボ２１が摩擦ダンパーとして有効に機能するためには、上述したように木造軸組の水平変形に追随して上下の横架材２０間に水平変位（横ずれ）が確実かつ十分に生じ、その水平変位が板ダボ２１に対して確実に伝達される必要があるから、そのために本実施形態においては横架材２０を図６に示す構造により柱１に対して接合するようにしている。
すなわち、本実施形態においては、力貫３と力板４とにより構成される横架材２０の全体の柱１に対する接合の形式を、上記のように蟻ホゾ３ａとホゾ穴１ｂとによる下げ鎌の仕口とすることによって上下方向に相対回転可能な実質的にピン接合としたうえで、横架材２０の両端部の木口面２０ａと柱１との間には柱１に対する横架材２０の上下方向の相対回転を許容するためのクリアランス３０を確保している。

【0022】

具体的には、図６に示すように、横架材２０を構成している力貫３および力板４の両端部の木口面２０ａを蟻ホゾ３ａを中心としてその上下がそれぞれ後方に漸次後退する傾斜面として形成しており、これによりその傾斜面としての上下の木口面２０ａと縦溝１ａの底面との間にクリアランス３０が確保されるとともに、そのクリアランス３０の大きさが縦溝１ａの深さの範囲内で蟻ホゾ３ａの位置からその上下に向かって漸次拡大するように形成されている。
この場合、この種の木造軸組においては安全限界とされる許容変形角（すなわち柱１が転倒する際の鉛直に対する回転角）がγ＝1/30程度とされることが通常であるから、そのような変形が生じた際にも横架材２０が縦溝１ａから外れてしまうことのない範囲でクリアランス３０の大きさを設定しておくことが好ましい。
例えば、力貫３および力板４の見つけ高さがそれぞれ225mmであり、縦溝１ａの深さが15mmであるとした場合、クリアランス３０の最大寸法を縦溝１ａの深さの半分程度の8mm程度としておけば、そのクリアランス３０の範囲で許容される相対回転角は 8/225≒1/28に留まるから、上記のように許容変形角γ＝1/30に相当する水平変形が木造軸組に生じた場合でも横架材２０が縦溝１ａから外れてしまうことなく相対回転が自由に許容されることになる。

【0023】

これにより、木造軸組が水平力を受けて平行四辺形に変形した際、すなわち柱１が倒れるように回転して傾斜状態となった際には、横架材２０の全体が蟻ホゾ３ａを中心として柱１に対して上下方向に自由に相対回転し、かつその際には縦溝１ａの底面と横架材２０の木口面２０ａとの間に確保されているクリアランス３０の範囲内においては縦溝１ａの底面と木口面２０ａとが接触することがないから、従来のように横架材２０に圧縮ストラットが生じてその水平反力により柱１の回転を無用に拘束してしまうようなことが回避される。
すなわち、上記のクリアランス３０の確保により柱１に対する横架材２０の相対回転が生じやすくなり、それにより木造軸組の水平変形に追随して横架材２０間に確実かつ十分に水平変位（横ずれ）が生じることになり、それによって板ダボ２１を摩擦ダンパーとして確実に作動せしめて優れた制震効果を得ることが可能となる。
しかも、本実施形態の制震板壁おける横架材２０は従来一般的な板壁ないし耐震板壁における力貫３と力板４とを単に一体化したもので良く、本実施形態の制震板壁は実質的に特許文献３に示される耐震板壁における力貫３および力板４の端部に対して僅かにテーパー加工を行って上記のクリアランス３０を確保するだけで良いから、本発明の制震板壁を施工するに要するコスト増や加工手間は殆ど問題にならない。

【0024】

図７は本実施形態の制震板壁におけるせん断変形角−荷重関係図のイメージを示すものである。従来一般的な制震板壁の場合にはせん断変形角が大きくなると壁板２による水平反力によって剛性が高まるために破線で示すように荷重が増大するようなループとなるが、本実施形態による場合には柱１と横架材２０との間にクリアランス３０を確保することでそのような剛性の増大がなくなり、実線で示すようなほぼ完全塑性のループとなる。

【0025】

以上のように、本発明の制震板壁の構造によれば、横架材２０を柱１に対して相対回転可能にピン接合したうえで、横架材２０と柱１との間の相対回転を拘束することなく許容するためのクリアランス３０を確保したことによって、柱１に対する横架材２０の相対回転が生じやすくなり、それにより木造軸組の水平変形をより効率的に制震デバイスとしての板ダボ２１に対して伝達してその制震効果を十分に発揮させることが可能である。
したがって、特許文献３に示される従来の耐震板壁と比較した場合、従来と同数の板ダボ２１でより大きな制震効果を得ることができるし、あるいは同等の制震効果を得るための板ダボ２１の所要数を削減することができる。その結果、建築計画上、制震板壁を平面的に偏心の生じないようにバランスよく配置することが難しいような場合においても、剛性や耐力の増加が生じる変形量をコントロールできるため、より信頼性の高い構造計画が可能となる。

【0026】

以上で本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜の設計的変更や応用が可能である。

【0027】

たとえば、上記実施形態では制震板壁を構成するための基本的な構造要素としての横架材２０を力貫３と力板４とをダボ６により一体に接合したものとしたが、原理的には横架材２０を単一の壁板により形成した場合であっても、その横架材２０を柱１に対して自由に相対回転可能な状態でピン接合したうえで柱との間にクリアランスを確保すれば同様に機能するものとなるから、そのように構成することも妨げるものではない。
勿論、横架材２０間に介装する制震デバイスとしての板ダボ２１についても、その板ダボ２１と横架材２０との間に生じる摩擦力によって制震効果を得る構成のもの、すなわち実質的に摩擦ダンパーとして機能するものであれば良く、その限りにおいて板ダボ２１の具体的な構成は任意である。

【0028】

また、上記実施形態では柱１に対して横架材２０を下げ鎌仕口によってピン接合としたうえで横架材２０の木口面２０ａを傾斜面とすることで柱１との間にクリアランス３０を確保するとともに、そのクリアランス３０をピン接合部としての仕口部の上下において漸次拡大するようにしたが、要は木造軸組の水平変形時に横架材２０がその変形を拘束してしまうことを回避して柱に対する自由な相対回転を保証すれば良いのであって、その限りにおいて横架材の端部を柱に対してピン接合とするための具体的な構成や、それらの間にクリアランス３０を確保するための横架材２０の端部の具体的な形状や寸法については任意である。

【0029】

なお、本発明の制震板壁の施工に際しては、従来一般的な手法と同様に、力貫３と力板４とを１枚づつ交互にかつそれらの間にダボ６および板ダボ２１を装着していきつつ柱１間に順次組み付けていくことでも良いが、あるいは予め力貫３と力板４とをダボ６により一体に連結して横架材２０を組み立てておき、その横架材２０を板ダボ２１を介して柱１間に順次組み付けていくことでも良い。

【0030】

さらには、図８に示すように、下段側の横架材２０における力貫３と上段側の横架材２０における力板４とを板ダボ２１を介して接合したユニット４０を予め組み立てておき、そのユニット４０を現場にてダボ６を介して柱１間に順次組み付けていくことでも良く、それによっても完成状態では上記実施形態のものと全く同一の制震板壁となる。
この場合、上記のユニット４０はそれ自体が減衰要素としての板ダボ２１を予め備えた制震ダンパーとして機能するものとなるから、そのような制震ダンパーとしてのユニット４０を予め工場にて所定規格で大量製作することによりそれを安価にかつ精度良く組み立てることができるし、本発明の制震板壁を効率的に施工することができる。
なお、従来のように板の木口にテーパーを設けずに、耐力板壁と制震板壁の両方の性質を有する壁として構成することも目的に応じて採用することもできる。

【符号の説明】

【0031】

１ 柱
１ａ 縦溝
１ｂ ホゾ穴
２ 壁板
３ 力貫
３ａ 蟻ホゾ
４ 力板
５ 楔
６ ダボ
７ 地覆
８ 頭貫
９ 貫
１０ 長押
２０ 横架材
２０ａ 木口面（傾斜面）
２１ 板ダボ
２２ 本体部
２３ 溝
２４ 楔板
２５ 下部嵌合穴
２６ 上部嵌合穴
３０ クリアランス
４０ ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】