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JP2021123887A - 有孔シート被覆pc版を使用した木造建物の構築工法 - Google Patents

有孔シート被覆pc版を使用した木造建物の構築工法 Download PDF

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【課題】減震技術の多様化の一つとして、仕口等に金物を使用する近年の木造建築に適し、地震エネルギーを吸収することができる木造建物の構築工法を提供する【解決手段】多数の透水孔が縦横に貫設され引張応力を鉄筋に代わって負担する有孔シートが両面を被覆している薄肉の有孔シート被覆PC版を木造建物の四隅に位置する独立柱を挟んで互いに直交する二方向に該独立柱とは緩衝材が介挿される隙間を有して配置し、前記有孔シート被覆PC版の下端部は前記木造建物の基礎に埋設された固定端であって上端部は該木造建物の梁または桁まで延伸し該梁または桁とは非接触の自由端である、構成とした。【選択図】図3

Description

本発明は、有孔シートで被覆された薄肉のPC版およびこのPC版を使用した耐震性を具える木造建物の構築工法に関する。
近年、自然災害の脅威は以前にもまして増大してきており、地震災害においてもその例外ではない。加えて、従来の木造建築は仕口の変形により地震エネルギーを吸収することができたが、現在では、従来技術が伝承されず金物に頼らざるを得ないこともあって木造建物の倒壊が増大する傾向にある。この木造建物の倒壊を防止する技術としては、地震エネルギーを少なくする減震技術や木造建物自体の軸組みを地震に対して強化する技術がある。
出願人は減震技術として、摩擦減震装置により木造建物の変形を少なくして建物の倒壊を免れる方法を提案してきた。この摩擦減震装置に関する技術は例えば特許文献1に開示されている。また、木造建物の軸組みを強化する技術は特許文献2に開示されている。
特許文献1に開示の技術は、発明の名称「摩擦減震装置」に係り「床下空間が換気型や密閉型等の木造住宅に対応でき、簡単な構造を有し低コストで施工性にも優れ、中規模や大規模地震に有効に機能する摩擦減震装置を提供する。」ことを課題としていて、その解決手段を「土台に接触する円盤状の第1の滑り平板と、基礎に接触する円盤状の第2の滑り平板と、該第1の滑り平板および該第2の滑り平板に介挿される円盤状の第3の滑り平板とからなり、前記第1の滑り平板および前記第2の滑り平板の厚さは略同一であり、前記第3の滑り平板はそれより厚く形成され、その中心部にはアンカーボルトが遊貫する挿通孔が貫設され、該第1の滑り平板の直径は前記土台の幅と略同一であって該第2の滑り平板や該第3の滑り平板よりも大きく形成されるとともに、該第1の滑り平板の挿通孔の直径、該第3の滑り平板の挿通孔の直径および該第2の滑り平板の挿通孔の直径はこの順に小さくなるように形成され、重ね合わせ面は平滑で均等に接触する構成」としている。
また、特許文献2に開示の技術は、発明の名称「地震時の既設木造軸組構造体の完全倒壊防止用部材」に係り「地震による外力を受けた木造軸組構造体の変形初期には殆ど剪断力には抵抗力を発揮しないが、層間変形角が1/15ラジアンを超えた辺りから急激に抵抗力を発揮する完全倒壊防止部材及び完全倒壊防止部材を活用して地震時に既設木造軸組構造体が完全倒壊することを防止する工法を提供する」ことを課題としていて、その解決手段を「木質矩形フレームと、木質矩形フレームが形成する平面内に配置された少なくとも2つの木質三角形フレームを相互に相対移動できないような態様で配置して構成された完全倒壊防止部材であって、完全倒壊防止部材を既設木造軸組構造体の柱と横架材とで構成された平面空間内に、木質矩形フレームの個々の部材の外側側面と柱及び横架材の内側側面とが実質的に密接するように配置する。」構成としている。
特許第5657825号公報 特開2017-096041号公報
しかしながら、特許文献1に開示の技術は、土台と基礎との間に摩擦減震装置を介挿させる必要があることから、すべての木造建物に設置できるとは限らず、また、特許文献2に開示の技術は、「完全倒壊防止用部材」が所定の大きさと質量を有することから、これもまた、すべての木造建物に設置できるとは限らないし、減震技術の選択肢を増やし、その多様化を図る必要がある。
そこで、本願発明は、減震技術の多様化の一つとして、仕口等に金物を使用する近年の木造建築に適し、地震エネルギーを吸収することができる木造建物の構築工法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本願請求項1に係る有孔シート被覆PC版は、製作時のコンクリート余剰水を排出する多数の透水孔が縦横に貫設され製作後にコンクリート部材として使用されるときには該コンクリート部材に作用する引張応力を鉄筋に代わって負担する有孔シートが少なくとも両面を被覆している、ことを特徴としている。なお、両面とは、厚さのある平板のうちの厚さ部分を除く平面部分の面をいう。
また、本願請求項2に係る有孔シート被覆PC版は、請求項1に記載の有孔シート被覆PC版であって、前記有孔シートはステンレススチール製若しくは難燃性の炭素繊維製若しくは難燃性のガラス繊維製若しくは難燃性の高分子プラスチック製の網目状のメッシュシートまたは平板に孔を打ち抜いたパンチングシートである、ことを特徴としている。
そして、本願請求項3係る木造建物の構築工法は、請求項1または請求項2に記載の前記有孔シート被覆PC版が木造建物の四隅に位置する独立柱を挟んで互いに直交する二方向に該独立柱とは緩衝材が介挿される隙間を有して配置され、さらに前記独立柱の中間に中間独立柱を有する場合には前記有孔シート被覆PC版は該中間独立柱を挟んで平行な方向およびそれらに直交する方向に該中間独立柱とは緩衝材が介挿される隙間を有して配置され、前記有孔シート被覆PC版の下端部は前記木造建物の基礎に埋設された固定端であって上端部は該木造建物の梁または桁まで延伸し該梁または桁とは非接触の自由端である、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項4係る木造建物の構築工法は、請求項3に記載の木造建物の構築工法であって、前記木造建物に配設された互いに向き合う前記有孔シート被覆PC版の側面には間柱が該有孔シート被覆PC版とは隙間を有して添設されて該木造建物の軸組みが形成され、該隙間には緩衝材が介挿される、ことを特徴としている。
また、本願請求項5係る木造建物の構築工法は、請求項3または請求項4に記載の木造建物の構築工法であり、前記有孔シート被覆PC版は薄肉であってその厚さは略100mm以下である、ことを特徴としている。
本願発明は以下の効果を奏する。
(1)平板状の有孔シート被覆PC版は鉄筋に代わって引張応力を負担する有孔シートで少なくとも両面が被覆されていることから、コンクリート中の鉄筋が不要となって、打設時におけるコンクリートの回り込みが良好となる。また、有孔シートを型枠代わりとした場合には、コンクリート余剰水が透水孔から排出され、かつ、PC版製作時に長辺方向を上にしてコンクリートを打設すれば、コンクリートの側圧が小さくなり、有孔シートの膨らみは許容し得るほど小さなものになる。なお、鉄筋に代わる有孔シートは、引張応力以外にも、剪断応力を補強する役割を担うとともに、PC版自体のクラック防止にも貢献する。
(2)有孔シートが難燃性の炭素繊維製、難燃性のガラス繊維製、難燃性の高分子プラスチック製またはステンレススチール製のメッシュシートで形成されることにより、有孔シートに作用する引張応力に適した網径または網目の太さを自由に設計できる。また、平板に孔を打ち抜いたパンチングシートであっても、引張応力に適した平板の厚さやパンチングの形状を自由に選択することができる。
(3)なお、本願発明に係る有孔シート被覆PC版では、鉄筋が不要であり、その上、PC版製作時に有効シートを型枠代わりとすればコンクリートパネルも不要となり、鉄筋やコンクリートパネル製造時に必要なCOの発生が抑えられるので、地球環境の保全にも資することになる。
(4)下端部が基礎に埋設された固定端であり上端部が自由端の有孔シート被覆PC版が木造建物の四隅に位置する独立柱を挟んで互いに直交する二方向(X方向およびY方向)に配置され、中間に中間独立柱を有する場合には有孔シート被覆PC版は中間独立柱を挟んでX方向およびY方向の三つの方向に配置されていて、木造の軸組みとは緩衝材を介して緩やかに接触している。このため、地震の揺れによる慣性力が木造の軸組みに働いても、PC版の干渉により木造軸組みの層間変位が制限されて、建物損壊を防ぐことができる。
(5)例えば、木造建築に多用される105mm×105mmの柱よりも薄く有孔シート被覆PC版の厚さを100mm以下の略75mm程度とすれば、有孔シート被覆PC版は木造建築の構造体として表面に現れることがなく、各部の収まりがよくなって設計の自由度が増す。また、蓄熱槽として兼用する場合は、有孔シート被覆PC版に外断熱をして外装を施し、室内側の厚みを付加しても壁全体の厚みを90mmないし100mmとすることができる。
図1は実施例に係る有孔シート被覆PC版の正面図であり、図1(a)ないし図1(c)はそれぞれ有孔シート被覆PC版の実施例である。 図2は実施例に係る木造建築の土台伏せ図である。 図3は実施例に係る基礎伏せ鳥瞰図である。 図4は実施例に係る木造建築の正面軸組図である。 図5は実施例に係る木造建築の軸組立面詳細図である。
本発明を実施するための形態に係る実施例について、図1ないし図5を参照して説明する。なお、図1および図5において、符号10は有孔シート被覆PC版、符号11ないし符号13は実施例に係る有孔シート被覆PC版、符号21は基礎、符号30は木造建築の軸組、符号31は土台、符号32は独立柱(隅柱)、符号33は中間独立柱、符号34は間柱、符号35は梁、である。
まず、有孔シート被覆PC版10について、図1を基に説明する。
有孔シート被覆PC版10は、平板状のPC版であって、有孔シートで少なくとも両面が被覆されている。有孔シートは、図1(a)のエキスパンドメタル、図1(b)の格子目状メタル、図1(c)のパンチングメタルに例示されるような入手が容易な貫通孔のあるシートが適していて、材料は難燃性で引張強度のあるステンレススチール若しくは炭素繊維若しくはガラス繊維若しくは高分子プラスチックである。
有孔シート被覆PC版10は平板であって、実施例では壁として使用していて、その幅(W)は775mm、高さ(H)は3,200mm、厚さ(D)は75mmである。また、図1では、有孔シート被覆PC版10の長さ方向の小口も有孔シートで被覆されているが、有孔シート被覆PC版10を製作するためにコンクリートを打設する場合には必要に応じて打設に必要な厚さ部分の箇所の被覆を取り外すことができる。
つぎに、有孔シート被覆PC版10を使用した木造建物の構築工法を図2ないし図5を基に説明する。
実施例では、有孔シート被覆PC版10は木造住宅建築に耐震壁に準じた役割をもって使用されている。この木造住宅建築は平面的にはX方向(図2参照)に長い長方形状を呈する2階建ての建物で、その四隅にはそれぞれ独立柱32が配置され、X方向の中間部には中間独立柱33が立設されている。そして、図2にあるように、1階の四隅の独立柱24に対して直交する二方向(X方向およびY方向)に有孔シート被覆PC版10が配設され、さらに、中間独立柱33に対して直交する三方向(X方向、X方向およびY方向)に有孔シート被覆PC版10が設置されている。
有孔シート被覆PC版10は基礎21に埋入されていて、基礎21および有孔シート被覆PC版10は一体となっている。そして、埋入の深さは600mmであるので、有孔シート被覆PC版10の基礎21からの高さは、2,600mmとなる。また、有孔シート被覆PC版10は、独立柱32および中間独立柱35に対して、20mm程度の間隙を有することになり、有孔シート被覆PC版10の上端部と架設される梁35との間隙も概ね20mm程度となる。
有孔シート被覆PC版10の基礎21に対する埋入方法としては、周知技術が適用できる。例えば、
(1)基礎21の設置該当個所に予めPC版挿入穴を凹設しておき、木造建物の軸組時に有孔シート被覆PC版10も所定位置に建込み、軸組みに合わせて建込位置の調整をし、有孔シート被覆PC版10とPC版挿入穴の隙間に、無収縮モルタルを流し込んで固定する。
(2)有孔シート被覆PC版10を正確に所定位置に建込んで懸吊固定し、その後に基礎21のコンクリート打設をする。そして、基礎型枠解体後に木造建物の軸組みをする。
方法があるが、(2)の埋入方法は有孔シート被覆PC版10の位置の微調整が難しい。
有孔シート被覆PC版10と独立柱32および中間独立柱33、さらには間柱34および上部に架設される梁35との間には20mm程度の間隙を有していて、間柱34、34間は横架材で連結されて木造建築の軸組30が形成されている。そして、当該間隙部分にはゴム等の緩衝材37が挿着されて、木造建物の構築工法の主要部が形成される。
ここで、木造建物の構築工法の作用について説明する。地震による揺れは基礎21とともに、剛接合となっている有孔シート被覆PC版10も同調して揺れる。一方、木造建物の主要部となる木造建築の軸組30は有孔シート被覆PC版みとは緩衝材を介して緩やかに接触しているため、有孔シート被覆PC版10の揺れと同程度の揺れとなり、木造建築の軸組30の仕口等に金物を使用していても、その変形をある程度許容するものの木造建築の軸組30の倒壊に至ることなく、木造建物の損傷を免れることができる。
10 有孔シート被覆PC版
11〜13 実施例に係る有孔シート被覆PC版
21 基礎
30 木造建築の軸組
31 土台
32 独立柱(隅柱)
33 中間独立柱
34 間柱
35 梁
本発明は、有孔シートで被覆された薄肉のPC版を使用した耐震性を具える木造建物の構築工法に関する。
上記目的を達成するため、本願請求項1に係る木造建物の構築工法は、製作時のコンクリート余剰水を排出する多数の透水孔が縦横に貫設され製作後にコンクリート部材として使用されるときには、該コンクリート部材に作用する引張応力を鉄筋に代わって負担する有孔シートが両面を被覆している矩形の有孔シート被覆PC版が、木造建物の四隅に位置する独立柱を挟んで互いに直交する二方向に、該独立柱とは緩衝材が介挿される隙間を有して配置され、さらに前記独立柱の中間に中間独立柱を有する場合には、前記有孔シート被覆PC版は該中間独立柱を挟んで平行な方向およびそれらに直交する方向に、該中間独立柱とは緩衝材が介挿される隙間を有して配置され、前記有孔シート被覆PC版の下端部は前記木造建物の基礎に埋設された固定端であって、上端部は該木造建物の梁または桁まで延伸し該梁または桁とは非接触の自由端である、ことを特徴としている。なお、両面とは、厚さのある平板のうちの厚さ部分を除く平面部分の面をいう。
また、本願請求項2に係る木造建物の構築工法は、請求項1に記載の木造建物の構築工法であって、前記有孔シートはステンレススチール製若しくは難燃性の炭素繊維製若しくは難燃性のガラス繊維製若しくは難燃性の高分子プラスチック製の網目状のメッシュシートまたは平板に孔を打ち抜いたパンチングシートである、ことを特徴としている。
そして、本願請求項3係る木造建物の構築工法は、請求項1または請求項2に記載の木造建物の構築工法であって、前記木造建物に配設された互いに向き合う前記有孔シート被覆PC版の側面には間柱が該有孔シート被覆PC版とは隙間を有して添設されて該木造建物の軸組みが形成され、該隙間には緩衝材が介挿される、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項4係る木造建物の構築工法は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の木造建物の構築工法であり、前記有孔シート被覆PC版は薄肉であってその厚さは略100mm以下である、ことを特徴としている。

Claims (5)

  1. 製作時のコンクリート余剰水を排出する多数の透水孔が縦横に貫設され製作後にコンクリート部材として使用されるときには、該コンクリート部材に作用する引張応力を鉄筋に代わって負担する有孔シートが両面を被覆している、ことを特徴とする矩形の有孔シート被覆PC版。
  2. 前記有孔シートはステンレススチール製若しくは難燃性の炭素繊維製若しくは難燃性のガラス繊維製若しくは難燃性の高分子プラスチック製の網目状のメッシュシートまたは平板に孔を打ち抜いたパンチングシートである、ことを特徴とする請求項1に記載の有孔シート被覆PC版。
  3. 請求項1または請求項2に記載の前記有孔シート被覆PC版は木造建物の四隅に位置する独立柱を挟んで互いに直交する二方向に、該独立柱とは緩衝材が介挿される隙間を有して配置され、
    さらに前記独立柱の中間に中間独立柱を有する場合には、前記有孔シート被覆PC版は該中間独立柱を挟んで平行な方向およびそれらに直交する方向に、該中間独立柱とは緩衝材が介挿される隙間を有して配置され、
    前記有孔シート被覆PC版の下端部は前記木造建物の基礎に埋設された固定端であって、上端部は該木造建物の梁または桁まで延伸し該梁または桁とは非接触の自由端である、ことを特徴とする木造建物の構築工法。
  4. 前記木造建物に配設された互いに向き合う前記有孔シート被覆PC版の側面には間柱が該有孔シート被覆PC版とは隙間を有して添設されて該木造建物の軸組みが形成され、該隙間には緩衝材が介挿される、ことを特徴とする請求項3に記載の木造建物の構築工法。
  5. 前記有孔シート被覆PC版は薄肉であってその厚さは略100mm以下である、ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の木造建物の構築工法。
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