JP2006009439A - 建築構造物の構築工法及びそれに使用する構造要素体 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、鉄骨等の表面が露出しない建築構造物を比較的軽い構造要素体を使って簡単に構築できる建築構造物の構築工法で提供すること、また更に、その建築構造物の構築工法に使用する構造要素体を提供すること。
【解決手段】 中空補強管２に木質材１を外挿させた構造要素体Ａを用いて梁と柱とよりなる建築構造物を構築するための建築構造物構築方法であって、木質材１より長く該木質材の両端から突出した中空補強管２を有する構造要素体Ａを用い、該構造要素体の中空補強管同士を連結した後、該構造要素体同士の間で露出している中空補強管を別の木質小片Ｗで覆う建築構造物の構築工法。
【選択図】 図４

Description

本発明は柱や梁等を構成する構造要素体を用いた建築構造物の構築工法及びその構造要素体に関する。
特に、木質材と金属材とにより構成要素体を形成し、木質材として視認される外観性と金属材を用いることによる機械的強度の向上とを兼ね備えることができる構造要素体を用いた建築構造物の構築工法に関する。

従来から、建築構造物（例えば商業建築物等）の骨組み（柱や梁）としては、強度の点から木質材（木材）ではなく鉄骨を使ったものが多い。
この鉄骨材は木質材に比べ不燃であり且つ十分な耐震強度を保証することができ、特に地震等の多い日本では有用されている。
しかし、鉄骨材を使った建築構造物では、室内に鉄骨の表面が露出することや、火事等によって鉄骨材が高温に加熱されること等のため、鉄骨材に木質材のメリットを取り入れた建築用材料が要望されていた。
そして、そのような背景の中で、鉄骨材と木質材との両者の良い点を組み合わせた建築用材料、すなわち金属製の中空補強管（鉄骨材に相当）を木質材で覆った構造要素体が開発されている。

例えば、そのような構造要素体として、図１０に示すような複合建築材が上市されている（例えば、特許文献１参照）。
この複合建築材は、４枚の鉄板を備えた断面十字状の鉄骨長尺材２０と４本の角材１０とよりなるものであり、４枚の鉄板の間に形成されるそれぞれの空間に各々４本の角材１０を配設固定した構造となっている。
そして建築構造物を構築する場合は、この断面十字状の鉄骨長尺材２０を次々に連結していくものである。
このような個々の複合建築材は容積が小さいため扱い易く、一つ一つの複合建築材を連結して徐々に大きく組み付けていくことができ、建造物全体を安全に且つ簡単に建築することができる点でメリットがある。
特開平９−１６５８７２号公報

しかしながら、上述したような複合建築材は、角材間に鉄骨を挟み付けた形状であり、金属部分が木材の表面に露出する欠点がある。
その上、複合建築材を組み付けて柱や梁を形成しても、その複合建築材の連結部分は金属の鉄骨長尺材が露出しており、見栄えが悪い。
しかも、４本もの角材を固定具等によって十字状の鉄骨長尺材に固定する必要があることから、複合建築材そのものの製造が面倒でもある。
更にまた、この複合建築材は内部が中空でなく無垢のため配線等を通すことができない上、重量的にも重くなる。
更にまた、火事等が発生した場合この露出した金属部分が直接加熱され易く、そのため熱も建築構造物全体に伝わり易い。

本発明は、かかる背景技術をもとになされたもので、上記の背景技術の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明は、鉄骨等の表面が露出しない建築構造物を比較的軽い構造要素体を使って簡単に構築できる建築構造物の構築工法を提供することを目的とする。
また更に、その建築構造物の構築工法に使用する構造要素体を提供することである。

かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、木質材より長く該木質材の両端から突出した中空補強管を有する構造要素体を用いることで、上記の問題点を解決することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明は、（１）、中空補強管に木質材を外挿させた構造要素体を用いて梁と柱とよりなる建築構造物を構築するための建築構造物構築方法であって、木質材より長く該木質材の両端から突出した中空補強管を有する構造要素体を用い、該構造要素体の中空補強管同士を連結した後、該構造要素体同士の間で露出している中空補強管を別の木質小片で覆う建築構造物の構築工法に存する。

また、本発明は、（２）、前記木質材と前記中空補強管とは相互に固定されている上記（１）に記載の建築構造物の構築工法に存するに存する。

また、本発明は、（３）、前記木質材と前記中空補強管とは相互にスライド可能にされている上記（１）に記載の建築構造物の構築工法に存する。

また、本発明は、（４）、前記構造要素体の中空補強管同士の連結は、中空補強管の端部に固定された別体の継ぎ手を介して行う上記（１）に記載の建築構造物の構築工法に存する。

また、本発明は、（５）、 前記梁と前記柱との連結は、多方継ぎ手を介して行ったことを特徴とする請求項１に記載の建築構造物の構築工法に存する。

また、本発明は、（６）、前記構造要素体が木質材より長く、該木質材の両端から突出した複数の中空補強管を有するものである上記（１）に記載の建築構造物の構築工法に存する。

また、本発明は、（７）、建築構造物を構築するための互いに連結可能な構造要素体であって、木質材と中空補強管とよりなり、木質材には貫通穴が形成され、該貫通穴に中空補強管が挿通され、該中空補強管が木質材の両端から突出されているものである建築構造物の構造要素体に存する

また、本発明は、（８）、 前記木質材には複数の貫通穴が形成され、該複数の貫通穴に対応した複数の中空補強管が挿通され、該複数の中空補強管が木質材の両端から突出されているものである上記（７）に記載の建築構造物の構造要素体に存する。

なお、本発明の目的に添ったものであれば、上（１）から（８）を適宜組み合わせた構成も採用可能である。

本発明によれば、木質材１より長く該木質材の両端から突出した中空補強管２を有する構造要素体Ａを用い、該構造要素体Ａの中空補強管同士を連結していくので、簡単に多数の構造要素体Ａを連結させることができ建築構造物を築くことができる。
また、このような構造要素体Ａは、挿通されている中空補強管２が木質材１の両端から突出するように形成されているために、両端を他の構造要素体と互いに連結することが容易である。
また、その突出する部分があることで継ぎ手３等を固定することができる。
また中空補強管２によって強度が向上しており、また中空補強管内に中空部が形成されているため、構造要素体Ａの軽量化も図れる。

更に、中空補強管２であるために継ぎ手３を選択することにより、中空部Ｓを連続化することができ電気配線管、給排水管等を埋設することも可能となる。
このようにすることで、外観が向上するだけでなく、パイプの破損や電気配線の切断から生じる各種問題を防止することができる。
また、建築構造物を構築した後、構造要素体同士の間に露出している中空補強管２を構造要素体Ａとは別の木質小片Ｗで覆うので、中空補強管２が露出することがない。
また火事等になっても木質材１があるために直接に中空補強管２が加熱されにくい。
そのため中空補強管２を介して建築構造物全体に熱が伝わりにくい。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
先ず、本発明の技術的原理について説明する。

本発明の建築構造物の構築工法を遂行するに際して使用する構造要素体は、図１に示すような構造である。
図１は、本発明の構造要素体Ａを示す概略図である。
すなわち、構造要素体Ａは、木質材１と該木質材１の両端から突出した中空補強管２を有するものであり、中空補強管２は木質材１より長尺である。
この木質材１は、その中央に長手方向に貫通する貫通穴Ｈを備えており、構造要素体Ａはその貫通穴Ｈに中空補強管Ｈを挿通することで得られる。

ここで、木質材１と中空補強管Ｈとは相互にスライド自在に動ける自由度を有するように取り付けられた場合〔図１（Ａ）〜（Ｃ）〕と、滑らないように相互に固定する場合とがある。
木質材１と中空補強管２とが相互にスライド自在となっている場合は、後述する連結工程や覆い工程の際に施工が行い易くなる。
さて、建築構造物の構築工法を遂行するには、このような構造要素体Ａを前もって多数用意しておく。
そして構造設計に基づき、第１の構造要素体の端部１Ａを第２の構造要素体の端部１Ａに、次に第２の構造要素体の端部１Ａを第３の構造要素体の端部１Ａにというように、順次連結していくものである（連結工程）。
なお、これら端部１Ａの相互の連結には、継ぎ手３を使って連結することとなる。
このような構造要素体の連結によって全体の骨組み（梁や柱）が完成した時点では、木質材１から突出した中空補強管２は露出したままの状態になっている。

図２は、このような連結工程によって連結された状態の骨組みを模式的に示す図であり、構造要素体Ａの両端部１Ａ、１Ａに中空補強管２が露出していることが理解できよう。
次に、この露出部分Ｒを木質材１の小片Ｗを用いて覆って隠していくのである（覆い工程）。
その結果、全体の骨組みは表面から見て構造要素体Ａは露出部分Ｒが無くなり、全体が木質材１に覆われたものとなる。

図３は、このような覆い工程によって露出部分Ｒが覆われ隠された状態の骨組みを模式的に示す図であり、覆い工程によって、骨組み全体が木質材１に覆われることが理解できる。

（第１実施形態）
図４は、本発明の第１実施形態に係る建築構造物の構築工法を示している。
構築方法においては、構造要素体Ａを用いてその中空補強管同士を順次連結していき、全体の骨組みを構築する。
その後、構造要素体同士の間で中空補強管２が露出している部分を別の木質小片Ｗ，Ｗで覆うのである。
ここで図５にその構造要素体Ａを拡大して概略的に示す。

図５（Ａ）は斜視図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
この構造要素体Ａは断面矩形のビーム状の木質材１とそれより長尺で且つ小径な中空補強管２とよりなる。
木質材１の中心には長手方向に貫通穴Ｈが形成され、この貫通穴Ｈには、金属製の中空補強管２が挿通されている。
木質材１の両端から中空補強管２が突出されて構造要素体Ａが形成されている。
この貫通穴Ｈは、長尺の木質材１の中央部を、例えば、図示しない芯抜き加工機等を使って芯削バイトにより切削することにより形成される。
なお、この芯抜き加工機等においては、通常、同時に発生する切り粉（木屑等）は空気流により排除される。

木質材１の材料としては、例えば、ヒノキ、スギ、サクラ等各種木質材を使用することができるが、室内に見える部分となることから好みにあった材料が適宜選択される。
またその形態は生木や集成材を使ったり、木粉等を固めた木材を使って当然よい。

中空補強管２の材料としては、例えば、金属材、例えば、鋼鉄、ステンレス等の炭素鋼、アルミニウム合金、チタン合金等種々の金属材料を用いることもできる。
また、単なる金属材料でなく、例えば炭素鋼の表面にメッキや塗装等施し腐食等を防止するようにしたものであっても当然良い。

さて構造要素体Ａにおいて、中空補強管２と木質材１とが固定されているものと、互いにスライド自在となっているものがあることは既に原理の説明で述べた。
中空補強管２と木質材１とが固定されているものは、それら両者を接着剤等を使って固定する場合と、木質材１の貫通穴Ｈの径を中空補強管２の径より僅かに小さく形成しておき、貫通穴Ｈに中空補強管２を圧入し、言わば締まりバメにより固定する場合がある。
いずれの場合も中空補強管２と木質材１とが固定されているものは、運搬等により両者が外れてしまうことはなく安全である。

一方、木質材１と中空補強管２とが相互にスライド自在であるものは、建築構造物、すなわち骨組を組み付け施工する場合に、木質材１が移動可能であることから中空補強管２の露出部分Ｒの長さを調整することができる。
露出部分Ｒは木質材１を長さ方向に沿って移動させて中空補強管２の露出部分Ｒを多くしたり少なくしたり調整することができる利点がある。

この場合、現場で木質材１に中空補強管２を挿入することで簡単に組み付けて構造要素体Ａとすることが可能であり、前もって、木質材１と中空補強管２とが一体となった構造要素体Ａを用意しておく必要がない。

中空補強管２の両端（構造要素体の両端に相当）には、金属製の継ぎ手３が取り付けられている。
具体的には、図示しない蓋体を取り付けた上で、継ぎ手３が固定される。
この継ぎ手３は、板状継ぎ手３であり、中空補強管２の一方端の板状継ぎ手３は２枚の間隔を開けた板体３１よりなり、他方端の板状継ぎ手３は、一枚の板体３１よりなる。

このような板状継ぎ手３を介して構造要素体Ａ同士の連結を行うが、この例では、ある構造要素体の板状継ぎ手３における２枚の間隔を開けた板体の間に、隣にある構造要素体の板状継ぎ手３における１枚の板体を挿入してボルト等の固着具を使って固定する。
その際は、板体に形成された小穴Ｐにボルトを挿入して固定することとなる。
ここで継ぎ手３の形状や、その取り付け方向を変更することにより、構造要素体Ａ同士の連結の自由度が大きくなり、あらゆる形状の建築構造物にも対応可能である。

図４の柱部にある多方継ぎ手（３方継ぎ手）３は、３つの手を有するものであり互いに９０度異なった取り付け方向に構造要素体Ａを連結することができる。
なお、例えば、この継ぎ手３は構造要素体Ａの中空補強管２の周囲に３方継ぎ手３Ａを外挿したものが採用される。
中空補強管２の露出部分に取り付けられる木質小片Ｗは、その露出部分Ｒを簡単に覆うことができるように、複数に（例えばここでは２つに）分割された木質小片Ｗを使う。
この木質小片Ｗは木質材１を２分割した形状をしており、外側は木質材１に合わせており、内側は中空補強管２や継ぎ手３を内包する形状となっている。
この木質小片Ｗ，Ｗを露出部分の両側から当てがって覆うものであり、その際、接着剤等を使って固定する。

このように小片Ｗ，Ｗで露出部分Ｒを覆うことにより、建築構造物である骨組み全体が木質材１で覆われるのである。
このような構造要素体Ａは、内部に金属製の中空補強管２が挿通されているため強度も十分あり、また中空補強管は中空部Ｓを有することから、構造要素体Ａが軽量となる。

このように中空補強管２が中空部Ｓを有することで、また継ぎ手を選択することにより、中空部Ｓを連続化でき電気配線、給排水管等を埋設することも可能となる。
例えば、図６に示す如く、円筒継ぎ手３を使うことで、中空補強管２の中空部Ｓと継ぎ手の中空部Ｓ１とを連続させることができる。

ここで使う円筒継ぎ手３としては、両端が中空補強管２に内挿される径を有するものや、両端が中空補強管２を外挿する径を有するもの、一方の端が中空補強管２に内挿される径を有し他端が中空補強管２を外挿する径を有するもの、等がある。
このような円筒継ぎ手３を使うことで電気配線、給排水管等が連続して配設される利点がある。 また、構造要素体Ａ同士の間に露出している中空補強管２を別の木質材で覆うので、中空補強管２が露出することなく、火災等による中空補強管の直接の加熱を阻止できる。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る建築構造物の構築工法を示している。
この第２実施形態の建築構造物の構築工法は、第１実施形態の建築構造物の構築工法に比べて、構造要素体Ａに用いられる中空補強管２の数のみ異なるためその部分についてのみ説明する。
なお、第１実施形態と同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
木質材１には複数の貫通穴Ｈが形成されており、この複数の貫通穴Ｈの各々に中空補強管２が挿通されているものである。

この場合、図に示すように、木質材１は平板状に形成されており、そのため木質材１に３つの貫通穴Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を形成する十分な容積を有する。
そしてこの平板状の木質材１に３本の中空補強管２Ａ，２Ｂ，２Ｃがそれぞれ一列に並べて挿通されている。
この場合は、骨組としては幅広のものが可能となり、複数本の中空補強管２Ａ，２Ｂ，２Ｃを使っているために、強度的により高い建築構造物とすることができる。

（その他の実施形態）
以上説明した実施の形態では、梁や柱が複数の構造要素体Ａで形成する場合を示したが、梁或いは柱を１つの構造要素体Ａで形成する場合もある。
この場合も、柱部を構成する構造要素体Ａと梁部を構成する構造要素体Ａの端部同士を継ぎ手を介して連結していく（連結工程）。
図８は、このような連結工程によって連結された状態の骨組みを模式的に示す図である。
連結された後は、構造要素体Ａの露出している部分（中空補強管及び継ぎ手）Ｒを木質材で覆う（覆い工程）のである。
図９は、このような覆い工程によって露出部分Ｒが覆われ隠された状態の骨組みを模式的に示す図である。
その結果、全体の骨組みは表面から見て構造要素体Ａは露出部分Ｒが無くなり、全体が木質材１に覆われたものとなる。

以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の変形が可能であることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、木質材１の断面形状は矩形の他、円形、角形等種々の形が可能である。
また木質小片Ｗを中空補強管２に固定するには接着剤以外にもボルト等の固着具を使用する方法もある。
また、継ぎ手３としては、構造要素体Ａを相互に連結できるものであれば採用可能であるか、内部空間に配線等を通す場合は、構造要素体Ａの中空補強管が連通するような継ぎ手３を選択することとなる。
継ぎ手３としては、構造要素体Ａ同士を直線状に連結するものや、垂直に連結するもの、或いは角度を持たせて連結するもの等種々の継ぎ手が採用される。
それらは、梁と梁、柱と柱、柱と梁等の如何なる連結にも対応できるものである。

本発明は建築構造物の構築工法に関するものであるが、その原理を利用する限り、他の分野、例えば土木関係、機械装置の骨組み関係等にも当然、適用可能である。

図１は、本発明における構造要素体を説明する図である。 図２は、連結工程によって連結された状態の骨組みを模式的に示す図である。 図３は、覆い工程によって露出部分が覆われ隠された状態の骨組みを模式的に示す図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る建築構造物の構築工法を説明する図である。 図５は、第１の実施の形態に係る構造要素体を示す概略図である。 図６は、他の構造要素体の例を示す概略図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る建築構造物の構築工法を説明する図である。 図８は、連結工程によって連結された状態の骨組みを模式的に示す図である。 図９は、覆い工程によって露出部分が覆われ隠された状態の骨組みを模式的に示す図である。 図１０は、従来の複合建築材を示す図である。

符号の説明

１ 木質材
１Ａ 端部
２ 中空補強管
２Ａ 中空補強管
２Ｂ 中空補強管
２Ｃ 中空補強管
３ 継ぎ手（板状継ぎ手、円筒継ぎ手）
３Ａ 多方継ぎ手（３方継ぎ手）
３１ 板体
１０ 角材
２０ 鉄骨長尺材
Ａ 構造要素体
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，貫通穴
Ｐ 小穴
Ｒ 露出部分
Ｓ 中空部
Ｓ１ 中空部
Ｗ 木質小片

Claims (8)

1. 中空補強管に木質材を外挿させた構造要素体を用いて梁と柱とよりなる建築構造物を構築するための建築構造物構築方法であって、
   木質材より長く該木質材の両端から突出した中空補強管を有する構造要素体を用い、該構造要素体の中空補強管同士を連結した後、該構造要素体同士の間で露出している中空補強管を別の木質小片で覆うことを特徴とする建築構造物の構築工法。
2. 前記木質材と前記中空補強管とは相互に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の建築構造物の構築工法。
3. 前記木質材と前記中空補強管とは相互にスライド可能にされていることを特徴とする請求項１に記載の建築構造物の構築工法。
4. 前記構造要素体の中空補強管同士の連結は、中空補強管の端部に固定された別体の継ぎ手を介して行うことを特徴とする請求項１に記載の建築構造物の構築工法。
5. 前記梁と前記柱との連結は、多方継ぎ手を介して行ったことを特徴とする請求項１に記載の建築構造物の構築工法。
6. 前記構造要素体が木質材より長く、該木質材の両端から突出した複数の中空補強管を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の建築構造物の構築工法。
7. 建築構造物を構築するための互いに連結可能な構造要素体であって、木質材と中空補強管とよりなり、木質材には貫通穴が形成され、該貫通穴に中空補強管が挿通され、該中空補強管が木質材の両端から突出されているものであることを特徴とする建築構造物の構造要素体。
8. 前記木質材には複数の貫通穴が形成され、該複数の貫通穴に対応した複数の中空補強管が挿通され、該複数の中空補強管が木質材の両端から突出されているものであることを特徴とする請求項７に記載の建築構造物の構造要素体
   

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