JP2003239382A

JP2003239382A - 集成材構法

Info

Publication number: JP2003239382A
Application number: JP2002032848A
Authority: JP
Inventors: Tetsufumi Tsutsumi; 哲文堤; Toshimasa Uemura; 敏正植村; Mikitaka Nakabayashi; 幹貴中林
Original assignee: Sekisui House Ltd
Current assignee: Sekisui House Ltd
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的小規模な木造建築に適した新規な構法と
して、ラーメン構造を基本形式とする構造躯体に中小断
面の集成材を利用した集成材構法を提供する。【解決手段】本発明の集成材構法は、柱と梁とを剛接合
してなラーメンフレーム１を少なくとも一つ以上組み合
わせて主たる構造躯体が構築される。このラーメンフレ
ームを構成する柱１１および梁１２は、中断面または小
断面の集成材の単材、または鋼材からなる芯材の両側面
を一対の集成材で挟み込んだ複合材により形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、住宅をはじめとす
る比較的小規模な木造建築のための集成材構法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】木造建築の基本的な構法種別としては、
いわゆる在来軸組構法、枠組壁構法、丸太組構法などが
ある。これらの構法は、従来より、建築基準法や同法施
行令、建設省告示などによって、構造部材の材種、寸
法、配置、接合形態その他の仕様が詳細かつ具体的に規
定されていた。また、木造建築の構法としては、床組や
壁組などの構造耐力要素を予め工場で一括生産して現場
で組み立てるプレファブ構法やパネル構法などもある。
かかる構法のうち在来軸組構法や枠組壁構法を基本形式
とするものについては前記建築基準法などの仕様規定が
適用されるが、法規上、想定されていない特殊な構造に
かかる構法については、個別に建設大臣の認定を受ける
必要があった。

【０００３】しかし、阪神淡路大震災の教訓と規制緩和
の観点を踏まえて平成１２年に建築基準法が大改正さ
れ、建築物の構造的性能や防火性能に関する規定が大幅
に変更されることとなった。この法改正では、前記従来
のような「仕様規定」ではなく、建築物が必要とする性
能を明示する「性能規定」を導入することによって、新
規な構法や新規な材料に柔軟に対応できる仕組みが法制
化された。併せて、性能規定を有効ならしめるためのサ
ブシステムとして、建設大臣（国土交通大臣）による新
たな認定制度のほか、型式適合認定制度や型式部材等製
造者認証制度が新たに設けられた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記のような建築基準
法とその関連法規の改正により、木造住宅に利用しうる
構法や材料のバリエーションも拡大することとなった。

【０００５】具体的には、例えば構造躯体の一部に構造
用集成材を利用した建築物について、旧法による仕様規
定では大断面集成材を利用した大断面木造の仕様は基準
化されていたものの、量産を前提とするプレファブ住宅
などの構造躯体に中断面以下の集成材を利用する構法は
原則として認められていなかった。しかし、前記法改正
により部材断面の寸法規制なども緩和され、構造躯体に
中断面以下の集成材を利用した構法についても、一定の
性能基準さえ満たせば型式適合認定や型式部材等製造者
認証を受けられる可能性が生まれた。

【０００６】ラミナを積層接着して形成される集成材
は、天然製材に比べて強度や寸法安定性に優れるととも
に、高い意匠性や造形性も備え、また森林資源の有効活
用に寄与する効果も大きい。そのため、近年では需要も
増加しており、この集成材の長所を十分に活かした木造
住宅の新規な構法の開発が求められているところであ
る。

【０００７】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、住宅をはじめとする比較的小規模な木造建築に適し
た新規な構法として、ラーメン構造を基本形式とする構
造躯体に中断面以下の構造用集成材を利用した集成材構
法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の集成材構法の構成は、主たる構造躯体が柱
と梁とを剛接合してなるラーメンフレームを少なくとも
一つ以上組み合わせて構築され、前記ラーメンフレーム
を構成する柱および梁が中断面または小断面の集成材を
利用して形成されたことを特徴とする。

【０００９】この発明においては、ラーメンフレームを
構成する柱および梁が中断面または小断面の集成材の単
材からなるものとすることができる。

【００１０】あるいは、ラーメンフレームを構成する柱
および梁の少なくとも一方が、鋼板または形鋼からなる
芯材の両側面を一対の中断面または小断面の集成材で挟
み込んだ複合材からなるものとすることもできる。

【００１１】また、この発明においては、ラーメンフレ
ームを構成する柱と梁とが鋼板製の接合プレートを介し
て接合されたものとするのが好ましい。

【００１２】また、ラーメンフレームを構成する柱の脚
部が鋼製の接合金物を介して基礎または下層階の梁に接
合されたものとするのが好ましい。

【００１３】さらに、この発明は、構造躯体の一部に壁
倍率５倍以上の面材耐力壁が設けられたものとしてもよ
い。

【００１４】すなわち本発明の集成材構法は、構造躯体
を構成する耐力要素として中断面以下の集成材を利用し
た柱および梁からなるラーメンフレーム（剛節架構）を
採用し、必要に応じて、これに高強度の面材耐力壁を組
み合わせるものである。ラーメンフレームの形態として
は、門形ラーメンだけでなく山形ラーメンや台形ラーメ
ンも可能であり、また２〜３層の複層ラーメンとするこ
ともできる。これにより、高い強度や耐震性を備えた構
造躯体を構築することができ、大スパン、大空間の設計
が可能となる。

【００１５】なお、集成材には構造用集成材と造作用集
成材とがあるが、本発明の集成材構法に用いられるのは
構造用集成材である。構造用集成材の規格については、
平成８年農林水産省告示第１１１号をもって従前の「構
造用集成材の規格」と「構造用大断面集成材のＪＡＳ」
とが一本化され、新たに「構造用集成材のＪＡＳ」とし
て制定されている。この規格では、「大断面集成材」と
は、断面の短辺が１５ｃｍ以上、かつ断面積が３００平
方ｃｍ以上のものをいい、「中断面集成材」とは、断面
の短辺が７．５ｃｍ以上、長辺が１５ｃｍ以上であっ
て、大断面集成材以外のものをいう。また、「小断面集
成材」とは、断面の短辺が７．５ｃｍ未満または長辺が
１５ｃｍ未満のものをいう。本発明は、この規格に基づ
いて構造用集成材の断面サイズを定義づける。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。

【００１７】本発明の集成材構法は、中断面以下の集成
材を利用して形成される少なくとも一つ以上のラーメン
フレームによって構成された構造躯体を備える。そのラ
ーメンフレームは、柱や梁が集成材の単材、あるいは鋼
材と集成材との複合材によって形成されるとともに、そ
の柱と梁とが剛接合されたものである。本明細書におい
ては、柱・梁が集成材の単材からなるラーメンフレーム
を「集成材ラーメンフレーム」、柱および梁の少なくと
も一方が鋼材と集成材との複合材からなるラーメンフレ
ームを「ハイブリッドラーメンフレーム」と称する。

【００１８】これらのラーメンフレームは、建物の形態
に応じて適宜、組み合わせられる。ラーメンフレームの
形状は、門形、山形、台形などが可能であり、また、単
層でも複層でも可能である。

【００１９】さらに、これらのラーメンフレームととも
に、高い壁倍率を有する面材耐力壁が必要に応じて併用
される。以下、これら構造耐力要素の具体的な形態を例
示する。

【００２０】＜集成材ラーメンフレーム＞図１〜図２
は、集成材ラーメンフレームの構成例を示す。例示した
集成材ラーメンフレーム１はスパン３ｍ程度の梁勝ち門
形ラーメンであって、柱１１には断面１２０ｍｍ×３３
０ｍｍの中断面集成材、梁１２には断面１２０ｍｍ（梁
幅）×３９０ｍｍ（梁せい）の中断面集成材をそれぞれ
単材で利用している。ただし、柱１１や梁１２の断面寸
法はこれに限定されるものではなく、スパンが小さい場
合には小断面集成材を利用することもできる。また、実
用的なスパンの大きさとしては概ね７ｍ位まで可能であ
る。

【００２１】柱１１の脚部は、鋼製の柱脚金物１３によ
って、土台を介さずに基礎１４と直結される。柱脚金物
１３は、鋼材により一体に成形された台座部１３１と直
立片１３２とを備え、台座部１３１が基礎１４に埋設さ
れたアンカーボルト１４１にナット締結される。直立片
１３２は、柱１１の下端部に形成されたスリット１１１
に挿入され、柱１１の側面から挿入される複数本のボル
ト１５１およびドリフトピン１５２を介して柱１１に接
合される。

【００２２】柱１１と梁１２との接合部は、鋼板製の接
合プレート１６を介して接合される。柱１１の頂部と、
これに当接する梁１２の下部には、それぞれほぼ同じ深
さを有するスリット１１２，１２２が形成され、これら
各スリット１１２，１２２に接合プレート１６が挿入さ
れる。柱１１と梁１２に跨がって挿入された接合プレー
ト１６は、柱１１および梁１２の側面から挿入される複
数本のボルト１５１およびドリフトピン１５２を介し
て、柱１１および梁１２と一体に接合される。

【００２３】なお、柱１１と梁１２との接合部について
は、図３に示すように、梁せいおよび柱幅全体にわたっ
て接合プレート１６Ｂを挿入する形態も可能である。こ
のような接合形態は、大断面集成材を用いた構法におい
て従来より実施されている。しかし、このような接合形
態はスリット１１３，１２３を加工するために大径（直
径１ｍ前後）の丸鋸が必要になり、スリット加工のため
のコストや手間が嵩む。そこで、前記図１〜図２に示し
た形態では、スリット１１２，１２２の深さを梁せいの
半分ないし１／３程度（この例では１３０ｍｍ）にし
て、直径３０ｃｍ程度までの小径の丸鋸によるスリット
加工を可能にしている。この程度の深さでも、接合プレ
ート１６の厚さ（この例では７ｍｍ）、ボルト１５１や
ドリフトピン１５２の配置などを適正に設計することに
より、実用上、十分な接合強度や剛性を確保することが
できる。

【００２４】＜ハイブリッドラーメンフレーム＞図４〜
図６は、ハイブリッドラーメンフレームの構成例を示
す。例示のハイブリッドラーメンフレーム２は、梁２２
が傾斜したスパン３．５ｍ程度の梁勝ち山形ラーメンで
ある。このハイブリッドラーメンフレーム２を構成する
柱２１および梁２２は、鋼板または形鋼からなる芯材２
４１，２４２，２４３，２４４の両側面を一対の集成材
２５，２６で挟み込んだ複合材である。例示の形態にお
いて、各芯材２４１，２４２，２４３，２４４はいずれ
も厚さ４．５ｍｍの鋼板で、それらの両側面を挟み込む
柱２１の集成材２５および梁２２の集成材２６はいずれ
も厚さ１０５ｍｍ×幅３３０ｍｍの中断面集成材であ
る。ただし、このハイブリッドラーメンフレーム２につ
いても、各部材の断面寸法やスパンは適宜変更可能であ
る。

【００２５】柱２１の脚部に配置された芯材２４１は柱
脚金物２３と一体に形成されている。柱２１と梁２２と
の接合部に配置された芯材２４２は、柱２１と梁２２の
双方に跨がるように中間で屈折した形状を有し、柱２１
の集成材２５および梁２２の２６によって略半分ずつ挟
持されている。山形の頂部に配置された芯材２４３は、
傾斜する２本の梁２２，２２の双方によって挟持されて
いる。これらの芯材２４１，２４２，２４３は、複数本
のボルト２７またはドリフトピン２８を介して集成材２
５，２６と一体に結合されている。

【００２６】このように、柱２１や梁２２の端部におい
て、対をなす集成材２５，２６の間に鋼材からなる芯材
２４１，２４２，２４３をサンドイッチ状に挟み込み、
この芯材２４１，２４２，２４３を接合される相手側の
部材にまたがるようにして一体に結合することにより、
柱２１や梁２２の端部近傍に作用する曲げモーメントに
対する高い剛性が得られる。とくに芯材２４１，２４
２，２４３を、柱２１や梁２２の端面から、柱幅や梁せ
いの１．５倍ないし３倍程度の長さにわたるように配置
することにより、接合部が広い範囲にわたって補強さ
れ、きわめて優れた曲げ剛性が得られることとなる。

【００２７】また、このようなハイブリッドラーメンフ
レーム２は、部材の端部に鋼材を挿入するためのスリッ
トを形成する手間が不要となるので、部材の製作コスト
も抑えることができる。また、芯材２３，２４と集成材
２５，２６とがボルト２７やドリフトピン２８で結合さ
れているので、柱２１や梁２２の一部が損壊したような
場合でも、部分的に解体や交換をすることが可能にな
る。

【００２８】なお、例示の実施の形態において柱２１の
中間部分に配置された短冊状の芯材２４４は、位置的に
曲げモーメントに対向するものではなく、対をなす集成
材２５の間隔を一定に保持するためのスペーサーとして
機能している。ラーメンフレームの剛性を確保するため
には、このように、芯材を各部材の必要な位置にのみ配
置するのが経済的であるが、芯材を材長全体にわたって
連続するように配置することも可能である。その場合、
集成材の力学的特性と鋼材の力学的特性が複合されると
ともに、集成材が鋼材の面外座屈を拘束することとな
り、集成材や形鋼の単材からなる部材に比べて、小さい
外形寸法でも高い強度や剛性が得られる。また、耐火性
能に優れた集成材が鋼材の耐火被覆を兼ねるものとな
り、防火性能も向上する。

【００２９】＜面材耐力壁＞図７〜図９は、前記ラーメ
ンフレームと併用される面材耐力壁の構成例を示す。例
示の面材耐力壁３は集成材からなる上下の梁材３１と一
体に接合されたもので、上下の横桟材３２１と、左右両
側部の側柱３２２、中央の半柱３２３、側柱３２２と半
柱３２３との間に配置された間柱３２４とによって枠体
３２が形成され、この枠体３２の片面に構造用合板３３
が釘打ちされ、他面に石こうボード３４がビス止めされ
たものである。

【００３０】面材耐力壁３の大きさは、壁長２０００ｍ
ｍ×高さ（梁間）２６１０ｍｍである。梁材３１は断面
１０５ｍｍ（梁幅）×２７０ｍｍ（梁せい）の中断面集
成材で、側柱３２２は断面１０５ｍｍ角の製材、半柱３
２３は断面１０５ｍｍ×４５ｍｍの製材である。側柱３
２２の上端および下端は、スリット挿入型の鋼板とほぞ
パイプとを一体化した連結金物３５およびドリフトピン
３６を介して、上下の梁材３１にそれぞれ接合されてい
る。

【００３１】構造用合板３３は厚さ７．５ｍｍ（「構造
用合板のＪＡＳ」適合品）で、側柱３２２、半柱３２３
および横桟材３２１に対しては釘ピッチ７５ｍｍ、梁材
３１および間柱３２４に対しては釘ピッチ１５０ｍｍ
で、ＣＮ５０タイプの釘３７により固定されている。ま
た、石こうボード３４は厚さ１２．５ｍｍ（ＪＩＳ・Ａ
６９０１適合品）で、梁材３１および枠体３２に対し、
ビスピッチ１５０ｍｍでビス止めされている。

【００３２】この種の大壁造面材耐力壁の場合、従来の
建築基準法では、筋違いを設けた場合でも壁倍率の上限
値は５倍と規定されていたが、性能規定が導入された改
正法では、許容応力度設計等による認定を受ければ、５
倍を超える壁倍率も認められるようになった。この面材
耐力壁３は、釘ピッチを従来の仕様規定に定められた１
５０ｍｍから７５ｍｍ、あるいは５０ｍｍ程度まで細か
くするとともに、柱頭・柱脚を高強度の連結金物３５で
強化することにより、実質的な壁倍率を５〜８倍程度ま
で高めることができる。

【００３３】なお、平成１３年４月より施行された「住
宅の品質確保の促進等に関する法律（品確法）」によっ
て、構造体の耐震性能に関しても、より厳しい等級が導
入された。この品確法では、等級３（いわゆる耐震ラン
ク３）を満たす壁倍率の基準耐力を、壁長１ｍにつき
１．９６ｋＮ（２００ｋｇｆ）と定めており、従来の建
築基準法に規定されていた基準耐力である１．２７５ｋ
Ｎ（１３０ｋｇｆ）の約１．５倍の性能を要求してい
る。しかし、本発明の集成材構法に用いる面材耐力壁３
は、この品確法の等級３における壁倍率５倍以上を満足
する高強度の面材耐力壁となる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の集成材構法は、その構造躯体が
前記のようなラーメンフレームや高強度の面材耐力壁を
組み合わせて構築されるので、天然製材を用いて構築さ
れる一般的な在来軸組構法に比して強度や剛性に優れる
ものとなる。したがって、柱や耐力壁の配置に関する設
計の自由度が増大するとともに、筋違いや方杖、火打な
どの補強部材を省略することが可能になり、大スパン空
間や間口の大きい開口部を形成するのが容易になる、ま
た、曲面壁を有する空間や、下層階と上層階とで柱位置
の異なる空間などを形成するのも容易になる。

【００３５】また、本発明の集成材構法は、ラーメンフ
レームを組み合わせて構築される構造躯体の主要な接合
部が鋼製の金物類やボルト、ドリフトピンなどによって
接合されるので、施工精度が高く、現場での組み立て作
業に要する時間も短縮することができる。

【００３６】また、本発明の集成材構法は、構造躯体を
構成する柱や梁に中断面または小断面の集成材を利用し
ているので、この集成材をあらわし仕上げとすることに
より、木質素材の温かい風合いと、骨太で力強い印象を
兼ね備えた個性的な空間を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集成材構法を構成する集成材ラーメン
フレームの正面図である。

【図２】前記集成材ラーメンフレームの側面図である。

【図３】他の実施の形態にかかる集成材ラーメンフレー
ムの部分正面図である。

【図４】本発明の集成材構法を構成するハイブリッドラ
ーメンフレームの正面図である。

【図５】前記ハイブリッドラーメンフレームの上面図で
ある。

【図６】前記ハイブリッドラーメンフレームの側面図で
ある。

【図７】本発明の集成材構法を構成する面材耐力壁の正
面図である。

【図８】前記面材耐力壁の図７におけるＡ−Ａ’断面図
である。

【図９】前記面材耐力壁の側面図である。

【符号の説明】

１集成材ラーメンフレーム１１柱１２梁１６接合プレート２ハイブリッドラーメンフレーム２１柱２２梁２４１芯材２４２芯材２４３芯材２４４芯材３面材耐力壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｅ０４Ｂ 1/58 ５０８Ｅ０４Ｂ 1/58 ５０８Ｌ 2/56 ６０５ 2/56 ６０５ＡＥ０４Ｃ 3/42 Ｅ０４Ｃ 3/42 (72)発明者中林幹貴大阪市北区大淀中一丁目１番88号積水ハウス株式会社内Ｆターム(参考） 2E002 FA03 FA09 FB05 FB07 FB12 HA03 HB02 JC02 JC03 JD02 MA12 2E125 AA03 AA13 AA22 AB12 AC24 AC28 AG03 AG04 AG12 AG23 AG31 AG60 BA54 BA55 BB02 BB05 BB09 BB22 BB36 BB37 BC09 BD01 BE02 BE07 BE08 BF06 CA79 2E163 FA02 FA12 FC03 FC22 FC38 FC41 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主たる構造躯体が柱と梁とを剛接合して
なるラーメンフレームを少なくとも一つ以上組み合わせ
て構築され、前記ラーメンフレームを構成する柱および
梁が中断面または小断面の集成材を利用して形成された
ことを特徴とする集成材構法。
【請求項２】ラーメンフレームを構成する柱および梁
が、中断面または小断面の集成材の単材からなることを
特徴とする請求項１に記載の集成材構法。
【請求項３】ラーメンフレームを構成する柱および梁
の少なくとも一方が、鋼板または形鋼からなる芯材の両
側面を一対の中断面または小断面の集成材で挟み込んだ
複合材からなることを特徴とする請求項１に記載の集成
材構法。
【請求項４】ラーメンフレームを構成する柱と梁とが
鋼板製の接合プレートを介して接合されたことを特徴と
する請求項１，２または３に記載の集成材構法。
【請求項５】ラーメンフレームを構成する柱の脚部が
鋼製の接合金物を介して基礎または下層階の梁に接合さ
れたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
載の集成材構法。
【請求項６】構造躯体の一部に壁倍率５倍以上の面材
耐力壁が設けられたことを特徴とする請求項１ないし５
のいずれかに記載の集成材構法。