JP2003239456A - 集成材ラーメンフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的小規模な木造建築に適した集成材構法を
実現するため、その構造耐力要素のひとつとなる集成材
ラーメンフレームを提供する。 【解決手段】本発明の集成材ラーメンフレーム１は、中
断面または小断面の構造用集成材からなる柱１１と梁１
２とが、鋼材からなる接合プレート１６を介して剛接合
されたものである。接合プレート１６は、柱１１および
梁１２にそれぞれ形成されたスリット１１２，１２２に
挿入されて、ボルト１５１やドリフトピン１５２により
結合される。

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に好適な、集成材を利用した
ラーメンフレームに関する。

【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。そのために本発明は、
かかる集成材構法の構造耐力要素のひとつとして、集成
材を利用したラーメンフレームの具体的構成を開示する
ことを解決課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の集成材ラーメンフレームの構成は、中断面
または小断面の集成材からなる柱と梁とが、鋼材からな
る接合プレートを介して剛接合されたことを特徴とす
る。

【０００９】さらに本発明は、柱と梁とが、これら両材
にスリットを設けて挿入された接合プレートを介して、
柱に対し梁が勝つ形態に接合されるとともに、梁に形成
されるスリットおよび該スリットに挿入される接合プレ
ートの挿入深さが梁せいの１／２以下となされたことを
特徴とする。

【００１０】すなわち本発明の集成材ラーメンフレーム
は、柱と梁に中断面以下の集成材を使用し、両者の接合
に鋼材からなる接合プレートを使用することにより、構
造躯体の耐力要素として十分な強度および剛性を確保し
ようとするものである。集成材ラーメンフレームの架構
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。このような集成材ラーメンフレ
ームを複数組、組み合わせて結合することにより、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
る。これにより、空間設計の自由度が大きくなり、大ス
パン、大開口部、大空間などの設計も可能となる。

【００１１】なお、集成材には構造用集成材と造作用集
成材があるが、本発明の集成材ラーメンフレームに用い
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Ｊ
ＡＳ」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。

【００１２】

【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。

【００１３】本発明の集成材ラーメンフレームは、ラー
メン構造を基本形式とする構造躯体の一部を構成するも
ので、柱および梁は中断面または小断面の集成材の単材
によって形成される。この集成材ラーメンフレームを複
数組、組み合わせることによって、あるいはこの集成材
ラーメンフレームと他の形態にかかる構造躯体とを複合
的に組み合わせることによって、本発明が目的とすると
ころの集成材構法を実現することができる。

【００１４】他の形態にかかる構造躯体としては、本出
願人が並行して開発しているハイブリッドラーメンフレ
ームがある。このハイブリッドラーメンフレームは、柱
および梁の少なくとも一方が鋼材と中断面以下の集成材
との複合材からなるものである。

【００１５】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。

【００１６】また、ラーメンフレームと連結あるいは置
換しうる構造躯体として、高い壁倍率を有する面材耐力
壁も必要に応じて設けられる。以下、これら構造耐力要
素の具体的な形態を例示する。

【００１７】＜集成材ラーメンフレーム＞図１〜図２
は、本発明の実施の形態にかかる集成材ラーメンフレー
ムの最も基本的な構成例を示す。例示の集成材ラーメン
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×３３０ｍｍの中断
面集成材、梁１２には断面１２０ｍｍ（梁幅）×３９０
ｍｍ（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。

【００１８】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。

【００１９】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。ボルト１
５１とドリフトピン１５２とは、その剪断耐力によって
接合部の強度を担保するが、ボルト１５１はナットと締
結されることにより、スリット１１２，１２２が形成さ
れた材端部分を材幅方向に締め付けるという機能も発揮
する。

【００２０】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、本実施の形態では、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。したがって、スリット１１２，１２２の片側縁部
は円弧状になっている。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
できるが、スリット加工の容易性は図３に示したような
形態に比べて格段に向上することとなる。

【００２１】＜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程度の梁勝ち台形ラーメンで
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
３，２４の両側面を一対の中断面集成材２５，２６で挟
み込んだ複合材となっている。

【００２２】例示の形態において、柱２１および梁２２
の芯材２３，２４は厚さ４．５ｍｍ×幅３３０ｍｍの鋼
板で、その両側面を挟み込む集成材２５，２６は厚さ１
０５ｍｍ×幅３３０ｍｍの中断面集成材である。柱２１
の芯材２３は、梁２２側に突出して梁２２との接合部を
一体に形成している。また、梁２２の芯材２４は、梁２
２の長さ方向に沿って連続するものではなく、一定の間
隔をおいて複数枚を断続的に配置している。芯材２３，
２４と集成材２５，２６とは、材長方向に沿ってバラン
スよく配置された複数本のボルト２７およびドリフトピ
ン２８を介して結合されている。

【００２３】このように、鋼材からなる芯材２３，２４
を集成材２５，２６でサンドイッチ状に挟み込んだ複合
材は、集成材２５，２６が鋼材の面外座屈を拘束するの
で、前記した集成材の単材からなる柱１１や梁１２に比
べて、小さい断面でも十分な強度や剛性を有する。ま
た、耐火性能に優れた集成材２５，２６が鋼材の耐火被
覆を兼ねるものともなる。さらに、柱２１と梁２２との
接合部において一方の部材の芯材（この例では２３）を
延長し、両部材に連続させることができるので、各部位
の接合形態を合理的に設計することができるとともに、
部材の端部に丸鋸でスリットを加工するような手間も不
要になる。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。

【００２４】＜面材耐力壁＞図７〜図９は、前記ラーメ
ンフレーム１，２と併用される面材耐力壁の試験体用の
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３２
３、側柱３２２と半柱３２３との間に配置された間柱３
２４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。

【００２５】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。

【００２６】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、石こうボードは厚さ１２．５ｍｍ（ＪＩＳ・Ａ６９
０１適合品）で、梁材および枠体に対し、ビスピッチ１
５０ｍｍでビス止めされている。

【００２７】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。

【００２８】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
する高強度耐力壁となる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の集成材ラーメンフレームは、中
断面または小断面の集成材からなる柱および梁を、鋼材
からなる接合プレートを介して剛接合することにより形
成される。そのため、これを組み合わせて構築される構
造躯体は、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、大スパンの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
を形成することも可能になる。

【００３０】また、柱や梁に用いる構造用集成材は意匠
性にも優れ、天然製材とは異なる趣を備えるので、この
集成材を建物の外観や内観に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。

【００３１】また、本発明の集成材ラーメンフレーム
は、柱と梁との接合部に鋼材からなる接合プレートを使
用し、これらをボルトやドリフトピンによって柱・梁と
結合するので、接合部の加工および組み立てが容易であ
り、加工精度も高い。これにより、現場での施工時間を
短縮することができる。

【００３２】さらに、柱に対して梁が勝つ形態に接合す
る場合にあっては、梁に形成するスリットの深さを従来
よりも浅くすることによって、スリット加工に要するコ
ストや手間を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかか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】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】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 １１２ スリット １２ 梁 １２２ スリット １６ 接合プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 雅信 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） 2E125 AA04 AA14 AB12 AC24 AG03 AG12 AG23 BA52 BB02 BB22 BC05 BD01 BE07 BF06 BF08 CA05 CA77 CA79 2E163 FA02 FA12 FC03 FC22 FC41

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中断面または小断面の集成材からなる柱
   と梁とが、鋼材からなる接合プレートを介して剛接合さ
   れたことを特徴とする集成材ラーメンフレーム。
2. 【請求項２】 柱と梁とが、これら両材にスリットを設
   けて挿入された接合プレートを介して、柱に対し梁が勝
   つ形態に接合されるとともに、梁に形成されるスリット
   および該スリットに挿入される接合プレートの挿入深さ
   が梁せいの１／２以下となされたことを特徴とする請求
   項１に記載の集成材ラーメンフレーム。