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技術 耐震補強装置、耐震補強構造、耐震建家、耐震補強方法

出願人 株式会社サトウ株式会社ドムス設計事務所
発明者 佐藤収一大川力
出願日 2013年7月30日 (7年3ヶ月経過) 出願番号 2013-157441
公開日 2015年2月12日 (5年9ヶ月経過) 公開番号 2015-028243
状態 特許登録済
技術分野 既存建築物への作業
主要キーワード 変動期 字型鋼材 既存建屋 既設構造体 格子梁 アーム板 補強基礎 地震災害
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年2月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

目的

建築年度の経った物件であっても簡便に取り付けることが可能で、居住者に大きな負担を与えない耐震補強構造等を提供する。

解決手段

地震エネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段と、を備えることを特徴とする耐震補強構造である。また、前記取付手段は既存建家桁梁に点状に設置されるものであり、前記水平支持手段は、前記取付手段を水平に繋ぐ水平繋梁である。

概要

背景

我が国は地形的に地震多発地帯に位置しており、歴史的にも各地方で繰り返し大きな地震災害に見舞われている。特に、現在は地殻変動期に入っていると言われており、地震災害の危険性が高まっている。

我が国の住宅のストック数は2300万以上あり、このうち耐震適格住宅建築年度が古く損傷が危惧されている住宅が多数存在する。
また、これら住宅の殆どは木造軸組構造建物であり、耐震性不足しているものが多く、耐震補強が必要とされている。
しかし、現実には耐震補強への歩みは遅く、耐震補強が必要な住宅が1500万棟以上あるにもかかわらず、その対策が進んでいないのが現状である。

概要

建築年度の経った物件であっても簡便に取り付けることが可能で、居住者に大きな負担を与えない耐震補強構造等を提供する。地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段と、を備えることを特徴とする耐震補強構造である。また、前記取付手段は既存建家桁梁に点状に設置されるものであり、前記水平支持手段は、前記取付手段を水平に繋ぐ水平繋梁である。

目的

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、建家の外部から耐震壁取付け部材を兼ねた水平繋梁を介して新たに耐震壁構面を取り付けるので、たとえ昭和55年改正の新耐震基準以前の物件であっても簡便に取り付けることが可能で、居住者に大きな負担を与えずに耐震強度の高い耐震補強構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

地震エネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段と、を備えることを特徴とする耐震補強構造

請求項2

前記取付手段は建家の桁梁又は建家の外壁に点状に設置されるものであり、前記水平支持手段は、前記取付手段を水平に繋ぐ水平繋梁であることを特徴とする耐震補強構造。

請求項3

前記制震手段は、前記建家外壁との間に所定の空間が生じるよう設置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の耐震補強構造。

請求項4

前記取付手段は、前記取付手段のアーム部が水平方向に振れることを防止するための水平振れ止め手段を備えることを特徴とする請求項1乃至3記載の耐震補強構造。

請求項5

地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段と、を備えることを特徴とする耐震補強装置

請求項6

地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段と、を備えることを特徴とする耐震建家。

請求項7

地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段とを備える耐震補強装置を用いた耐震補強方法であって、建家外壁に、前記取付手段を取り付けるための切欠きを設け、切欠きで露出した部分に前記取付手段を取り付け、前記取付手段と前記水平支持手段により前記制震手段を支持することを特徴とする耐震補強方法。

技術分野

0001

本発明は、軸組構造建家耐震補強構造等に関するものであり、特に比較的低層建物の耐震補強構造等に関するものである。

背景技術

0002

我が国は地形的に地震多発地帯に位置しており、歴史的にも各地方で繰り返し大きな地震災害に見舞われている。特に、現在は地殻変動期に入っていると言われており、地震災害の危険性が高まっている。

0003

我が国の住宅のストック数は2300万以上あり、このうち耐震適格住宅建築年度が古く損傷が危惧されている住宅が多数存在する。
また、これら住宅の殆どは木造軸組構造の建物であり、耐震性不足しているものが多く、耐震補強が必要とされている。
しかし、現実には耐震補強への歩みは遅く、耐震補強が必要な住宅が1500万棟以上あるにもかかわらず、その対策が進んでいないのが現状である。

先行技術

0004

特開2009−275473
特開2013−19233

発明が解決しようとする課題

0005

このような現状に鑑み、耐震補強を促進するため、いくつかの技術が開発されている。
例えば、特許文献1では、特殊な形状の制震素子を有する制震デバイスが提供されている。これは制震素子の塑性曲げ変形によって、建物構造枠に作用する地震力を吸収し、建物の変形を防止するものであり、これにより耐震補強を行うことができる。しかし、この制震デバイスを既存の建物に設置するには、天井や床の一部を取り外すなど工事が比較的大掛かりになり、居住者にとって負担が大きいという問題がある。

0006

また、上記のような大掛かりな工事を避けるため、特許文献2のような技術も提案されている。これは簡便な工事により耐震補強を行う技術であり、この工事は天井の下から床上までの既存内外壁を取り除いて耐震壁を装着するだけで足りる工事である。しかし、このように簡便な工事であっても、建築年度の古い建物には負担が大きく、工事が簡易な反面、耐震認定強度の確保に限界がある、という問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、建家の外部から耐震壁の取付け部材を兼ねた水平繋梁を介して新たに耐震壁構面を取り付けるので、たとえ昭和55年改正の新耐震基準以前の物件であっても簡便に取り付けることが可能で、居住者に大きな負担を与えずに耐震強度の高い耐震補強構造を提供するものである。

課題を解決するための手段

0007

上記問題を解決するため、本発明では、地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段とを備えることを特徴とする耐震補強構造が提供される。

0008

また、上記問題を解決するため、本発明では、地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段とを備えることを特徴とする耐震補強装置が提供される。

0009

更に、上記問題を解決するため、本発明では、地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段とを備えることを特徴とする耐震建家が提供される。

0010

更に、上記問題を解決するため、本発明では、地震のエネルギーを吸収する制震手段と、前記制震手段を建家の外側に取り付けるための取付手段と、前記制震手段をほぼ水平に支持する水平支持手段とを備える耐震補強装置を用いた耐震補強方法であって、建家外壁に、前記取付手段を取り付けるための切欠きを設け、切欠きで露出した部分に前記取付手段を取り付け、前記取付手段と前記水平支持手段により前記制震手段を支持することを特徴とする耐震補強方法が提供される。
また、本発明の外付け耐震壁構面は、補強を要する既存建家壁面に並行に外壁から若干のクリアランスをとって所要数だけ取り付ければよいので、設置スペースが節約できるというメリットがある。

発明の効果

0011

本発明を利用すれば、既存建家の強度補強と共に建家の耐震補強を簡便に行うことができる。また、本発明は、外側からの工事だけで耐力ブラケットおよび水平繋梁の取り付けや耐震壁構面による耐震補強ができるので、居住者に大きな負担を与えることを回避できる。
具体的には、本発明の外付け耐震壁構造には次のような効果がある。
(1)既設建家の構造種別を問わず、木造でも鋼構造でも適用できる耐震補強構造を提供できる。
(2)既存建家を壊さずに外壁の外側からワンサイド耐震ブラケットと耐震壁構面の取り付けが可能で、設置場所をとらずに済む。
(3)後述するように、設置が非常に簡便で、居住者の煩わしさを軽減する。
(4)既設建家の桁梁にワンサイドで直接耐力ブラケットを介して耐震壁構面を設置するので、地震力をダイレクトに吸収し、高性能が期待できる。
(5)温度依存性がなく、屋外でも性能に変化がない。
(6)繰り返しの余震にも耐え得る靱性ある構造である。
(7)簡単構造で施工性が良く、耐久性のある金属製でローコストである。また、従来の技術よりも更に簡便な工事で済むので、建築年度の経った建家であっても大掛かりな工事を行うことなく耐震補強を行うことができる。

図面の簡単な説明

0012

第1の実施例を表す斜視図(概略図)である。
耐震壁構面及び制震素子を表す図である。
耐震壁構面の下部を表す図である。
既存建家に耐震壁構面を取り付けた状態の側面縦断面図である。
第2の実施例を表す斜視図(概略図)である。
第3の実施例を表す木造軸組構造の上部斜視図(概略図)である。
第4の実施例を表す鋼構造の上部斜視図(概略図)である。
耐震壁構面上部の連結構造を表す図である。

0013

本発明は、新耐震基準以前の物件であっても簡便に取り付けることが可能で、居住者に大きな負担を与えることがない耐震補強構造を提供するものである。以下、図面に基づいて説明する。

0014

図1は、本発明に係る耐震補強構造の概略を示す斜視図である。
本発明は、既存建家1に制震機能を備えた耐震壁構面11(制震手段としての耐震壁構面11)を外壁の外側に取り付けて、既存建家の耐震補強をするものである。なお、本発明は、木造構造の建家に対しても、鉄骨構造(非木造)の建家に対しても耐震補強できるものであるが、ここでは鉄骨構造の建家を例に説明する。また本発明は新築建家の耐震補強にも利用できる構造であるが、主に既存建家を補強するものであるので、ここでは既存建家を例に説明する。なお、「建家」とは既に建っている家屋だけでなく、新築の家も含む場合があるものとする。さらに本明細書において「耐震壁構面」とは「耐力耐震壁構面」の略称であるが、これに限らず制震機能を伴わない耐力壁構面をも含む場合があるものとする。

0015

既存建家1は、建家1の基礎2、桁梁3、主柱4(主柱4aと主柱4b)とからなる。なお、既存建家1の構造は(桁梁3及び主柱4は)、木造でもあっても、非木造(鉄骨等)であってもよい。

0016

耐震壁構面11は、支柱12(支柱12aと支柱12b)、連結部材としての鋼管ブレース13(鋼管ブレース13aから鋼管ブレース13d)とからなる。

0017

支柱12aは、内側側面の上段部に止め金具15aを備え、内側側面の下段部に止め金具15cを備え、内側側面の中段部に制震素子14aを備える。
支柱12bは、内側側面の上段部に止め金具15bを備え、内側側面の下段部に止め金具15dを備え、内側側面の中段部に制震素子14bを備える。
制震素子14とは、例えば、特願2008−130300号に記載された略Ω状の形状をした素子(図2)であり、制震素子の塑性曲げ変形により建家に作用する地震の力を吸収するものである。なお、制震機能のない耐力壁構面にあっては制震素子に変えて止め金具15はこれと同構の固定金具転用する。

0018

支柱12aと支柱12bとは、対角線上に交叉した上下二段の鋼管ブレース13により連結される。即ち、鋼管ブレース13aの上端を止め金具15aに固定し、鋼管ブレース13bの下端を制震素子14bに固定する。また、鋼管ブレース13bの上端を止め金具15bに固定し、鋼管ブレース13bの下端を制震素子14aに固定する。さらに、鋼管ブレース13cの上端を制震素子14aに固定し、鋼管ブレース13cの下端を止め金具15dに固定する。さらに、鋼管ブレース13dの上端を制震素子14bに固定し、鋼管ブレース13dの下端を止め金具15cに固定する。このようにして支柱12aと支柱12bとをハイテンションボルトを用いて強固に連結して、耐震壁構面11を構成する。

0019

既存建家1の外壁16は様々な材種形状寸法を有している。この外側に若干のクリアランスをとって上記のように構成した耐震壁構面11を設置する(詳しくは後述する)。

0020

耐震壁構面11の柱頭部17は、取付手段としての耐震ブラケット21と水平支持手段としての水平繋梁22により支持し、耐震壁構面11の柱脚部18は補強基礎23により支持して既存建家1に取り付ける。
まず、柱頭部17の固定方法について説明する。柱頭部17を固定するためには、耐力ブラケット21を取り付ける部分の外壁16を必要範囲だけ切欠き、既設構造体である建家の桁梁を露出させたうえ、桁梁3側面に上端設置手段を設ける。この上端設置手段は、先ず耐力ブラケット21をワンサイドから桁梁3に螺接したのち、耐力ブラケット21のアームの先端部分に、桁梁3に沿って水平に水平繋梁22を設置する。
耐力ブラケット21は、四角形底面板27と2枚の対向する三角形アーム板26とからなる。アーム板26の桁梁3側の切断面には連結穴が設けられ、2枚のアーム板26同士が主柱12を挟むようにして、ボルトナットあるいはワンサイドボルト等で強固に連結されている。また、アーム板26の底辺と底面板27の上面とは溶着されている。また、底面板27には水平繋梁22を緊結するための連結穴が設けられている。

0021

水平繋梁22は、L字型鋼材製で断面が下向きになるように耐力ブラケット21に取り付けられるが、鋼材の種類や取り付ける断面の向きおよび鋼材長さは選択事項である。水平繋梁22は、所定の箇所に連結穴が設けられており、水平繋梁22と複数の耐力ブラケット21とは連結穴に既知連結手段(例えばボルト等)を通して連結する。以上により支柱12の柱頭部分の設置手段が設けられる。

0022

次に、柱脚部18の固定方法について説明する。柱脚部分を固定するには、例えば湿式工法では既存布基礎2に沿ってコンクリートを後打ちした補強基礎23などの柱脚設置手段を用いる。これは既存建屋布基礎2の一部または全部に沿うように設けられる。補強基礎23の上面の所定箇所に柱脚固定用アンカーボルト25が設けられており、柱脚部18はこのアンカーボルト25により固定される。

0023

なお、支柱12の柱脚部は、図3(a)のように湿式工法としては既存布基礎(基礎2)に沿わせてコンクリートを打設した補強鉄筋コンクリート基礎(補強基礎23)に埋め込まれたアンカーボルト44と支柱12の柱脚部に溶着あるいは螺接したホールダウン金物41を併用して固定する。これにより、支柱12は基礎2により強固に固定される。なお、図3(b)のように乾式工法としては補強基礎23の代わりに基礎2側面に固定されたチャンネル材43を用いてアンカーボルト44と支柱12の柱脚部に溶着あるいは螺接されたホールダウン金物41を用いて固定してもよい。

0024

図4は、既存軽量鉄骨造建家1及び耐震壁構造11の側面縦断面図である。
耐震壁構面11は、既存建家1の外壁16との間に若干の空間31が生じるように取り付けることが好ましい。即ち、耐震壁構面11の支柱中心と既存建家1の外壁中心との間には約100mm程度の間隔を設け、耐震壁構面11と既存建家1とが地震加振時に接触しないようにする。これにより地震が生じた際に、耐震壁構面11と既存建家1とが干渉して、取り付け部分が破損したり、外壁16に傷がつくことを防止できるからである。なお、両者の間隔は選択事項であり100mmに限らない。

0025

なお、本実施例において、耐力ブラケット21は主柱12と桁梁3の取付け仕口に設けられる(図1)。即ち、耐力ブラケット21は桁梁3に沿って帯状に設けられるのではなく、主柱12と桁梁3とが交差する位置に点状(水平格子梁接点に相当)に設けられるのである。
耐力ブラケット21は既存建家1の外壁に切欠きを設けて設置するのであるが、帯状の連続切欠き部を設けると既存建家1に何らかの耐力欠損をもたらすことになるが、ここでは点状に耐力ブラケット21を設けるので既存建家1への負担を最小限にできるのである。
また、既存建屋の桁梁3と水平繋梁22が一体となってより強固に耐震補強され、既存建家1に作用する地震力を耐震壁構面に確実に伝達することになり、既存建家への地震力の負担を最小限にすることができる。

0026

更に、図1のように複数の耐力ブラケット21を水平繋梁22により連結することにより、この水平繋梁22が一種の風受梁に相当する水平繋梁の役目を持つことになる。よって、既存建家1の外壁の桁梁3と協働して、既存建家1に作用する地震水平力を受け止めることが可能になり、作用力を殆どロスすることなく外付けの耐震壁構面11に伝達できる。なお、この効果は耐力ブラケット21だけでは十分な効果を発揮できず、耐力ブラケット21と水平繋梁22とが結合してはじめて十分な効果を発揮できるものである。なお、この水平繋梁22は既存建家1の規模或いは耐震壁構面11の数量により長さを増減して工期・工費の節減・短縮を実現できる。また、水平繋梁22を設けることにより、建家そのものの補強も可能になる。

0027

図5は、本発明に係る耐震構造の他の実施例である。耐力ブラケット21は、四角形の底面板61並びに背面板62と、対向する2枚の三角形のアーム板63とからなる。
アーム板63と背面板61はコの字型に折り曲げられ、底面板27に溶着されている。背面板62には既存建家1の桁梁3との連結穴が設けられている。
耐力ブラケット21は、既存建家1の桁梁3への取り付けに際して、既存建家1の主柱4の位置に関係なく、桁梁3へのウェブに外側からワンサイドボルトで緊結される。
また、底面板61には桁梁3の下フランジと水平繋梁22を緊結するための連結穴が設けられている。
本実施例の場合、外付け耐震壁構面11を既存建家1(外壁16)の任意の位置に設置することができ、非常に有効である。

0028

図6図7は、本発明に係る耐震構造の他の実施例であり、図6は既存の木造軸組構造の建屋に耐力ブラケット21を取り付ける場合の例であり、図7は鋼構造の建屋に耐力ブラケット21を取り付ける場合の例である。
図6および図7の耐力ブラケット21の詳細を図8に示す。図8で図示した通り、耐力ブラケット21は、既存建家1の桁梁3の外部に面する側面に取り付けるための四角形の背面板71と、この中央部に垂直に取り付けられるほぼ三角形状のアーム板72(アーム部)および背面板71とアーム板72を水平に接続する水平振れ止め板73(アーム板72が水平方向に振れることを防止する水平振れ止め手段)とからなり、水平振れ止め板73の外側には水平繋梁22を取り付けるアングル74が溶着されている。この構造の耐力ブラケット21と水平繋梁22とを木造の既存建家1に装着することによって確実に地震水平力を外付け耐震壁構面11に伝達することができる。また、水平振れ止め板73を設けることにより耐力ブラケット21の数を少なくすることができる。

実施例

0029

次に、耐力ブラケット21を既存建家1に取り付ける方法について説明する。
まず、耐力ブラケット21を取り付けるため、既存建家1の外壁に複数の切欠きを点状に設ける。切り欠く部分は耐力ブラケット21を取り付ける部分のみであり、切欠く大きさは耐力ブラケット21の背面(取り付け部分)とほぼ同じ大きさを切り欠く。このように切欠く部分を最小限にすることにより、既存建家1の耐力の欠損を最小限にすることができる。

0030

1 既存建家
2基礎
3桁梁
4主柱
11耐震壁構面
16外壁
21耐力ブラケット
22 水平繋梁

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