JP2006104729A

JP2006104729A - 集成材ラーメン構造

Info

Publication number: JP2006104729A
Application number: JP2004291479A
Authority: JP
Inventors: Shinji Utsunomiya; 伸治宇都宮; Osamu Tabata; 治田畑
Original assignee: Sekisui House Ltd
Current assignee: Sekisui House Ltd
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】２階建て以上の躯体を構築する場合の柱梁接合構造を特定することにより、実用性や応用性を高めた集成材ラーメン構造を提供する。
【解決手段】本発明の集成材ラーメン構造は、柱２が各階層ごとに分割され、柱２に対して各階層間の梁３が優先するように柱２と梁３とが梁勝ち接合されてなる２階層以上の木質構造躯体１において、各梁３には中断面集成材が用いられ、各階層の柱２のうち、少なくとも一つの階層において隣接する一対の柱２には、断面長矩形の中断面集成材が用いられ、その柱２が、強軸方向を梁３の材軸方向と平行にして梁３と剛接合されることにより、梁３の材軸方向にのみ水平耐力を有する一方向ラーメン構面となされたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、住宅をはじめとする中小規模の木造建築物のための躯体構造に関し、より詳細には、柱及び梁に集成材を用いたラーメン構造に関する。

本出願人は、住宅をはじめとする中小規模の木造建築物に適した躯体構造として、中断面以下の集成材からなるラーメンフレームを組み合わせるた集成材ラーメン構造を開発し、特許文献１〜３等に開示している。

かかる躯体構造の基本的概念は、柱及び梁に中断面以下の集成材を採用し、それらの柱と梁とを、接合金物を介して、節点が剛節となるように接合するものである。この躯体構造によれば、天然製材を用いて構築されるラーメン構造よりも強度や剛性に優れる躯体を構築することができ、柱や耐力壁の配置等にも自由度が増す。
特開２００３−２３９３８２号公報特開２００３−２３９４５６号公報特開２００３−３２８４３７号公報

本発明は、上記従来の集成材ラーメン構造について、その実用性や応用性をさらに高めるべくなされたもので、特に、２階建て以上の躯体を構築する場合の柱梁接合構造を特定した集成材ラーメン構造を提供するものである。

上記した目的を達成するため、本発明の集成材ラーメン構造は、柱の材長が各階層ごとに分割され、柱に対して各階層間の梁の連続性が優先するように柱と梁とが梁勝ち接合されてなる２階層以上の木質構造躯体において、上記各梁には断面形状が縦長矩形の中断面集成材が用いられ、各階層の柱のうち、少なくとも一つの階層において隣接する一対の柱には、断面形状が長矩形の中断面集成材が用いられ、この柱が、その強軸方向を梁の材軸方向と平行にして梁と剛接合されることにより、それらの柱と梁とからなる構面が、梁の材軸方向にのみ水平耐力を有する一方向ラーメン構面となされたことを特徴とする。

この構成によると、集成材からなる高強度の梁を利用して、各階層ごとに高剛性のラーメン構面を構築することができる。上下階層間を貫く長大な通し柱が不要になるので、その施工も容易になる。また、そのラーメン構面を一方向ラーメンとすることにより、柱梁接合部の構造を単純化しながら、躯体全体での剛性を確保することが可能になる。

上記集成材ラーメン構造においては、少なくとも一つの梁を共有して、その上下の階層に一方向ラーメン構面が設けられるとともに、上記構面を構成する柱の位置が、上下の階層間で梁の材軸方向に変位するように構成することもできる。これにより、各階層ごとに柱を自由に配置することができ、間取りや開口部の配置に関する設計自由度が大幅に向上する。

上記集成材ラーメン構造において、一方向ラーメン構面を構成する柱と梁との接合部は、梁を上下方向に貫通して梁の側面から複数本のピンまたはボルトにより固定される２本一組のパイプ部と、柱の端面に形成されたスリットに挿入されて柱の側面から複数本のピンまたはボルトにより固定されるプレート部とを一体化した鋼製の接合金物を介して接合されるのが好ましい。この接合構造を採用することにより、柱と梁とが、高い信頼性をもって剛接合され、施工性も向上する。

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、本発明の集成材ラーメン構造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。

上述のように構成される本発明の集成材ラーメン構造によれば、２階建て以上の躯体を構築する場合の躯体全体の剛性を合理的に確保することができる。

また、各階層の柱が、それぞれ独立して梁の任意の位置に配置可能となるので、各階層ごとに間取りや開口部の位置を自由に決定することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の集成材ラーメン構造を採用した木質構造躯体の一部を示す。

この躯体１は３階建てで、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれについて、各階層ごとに、柱２（２ｘ，２ｙ）と梁３（３ｘ，３ｙ）とが梁勝ち接合された一方向ラーメン構面が構築されている。柱２は、その材長が各階層ごとに分割され、１階の柱２の脚部は鉄筋コンクリート製の基礎梁４に接合されるとともに、１階の柱２の頭部、及び上層階の柱２の脚部及び頭部は、各階層間を水平方向に連続する梁３に接合されている。

柱２及び梁３には、それぞれ長矩形断面の中断面集成材が用いられている。柱２の標準的な断面寸法は、短辺１２０〜１５０ｍｍ×長辺３３０〜３７０ｍｍであり、梁３の標準的な断面寸法は、幅１２０〜１５０ｍｍ×高さ３３０〜４５０ｍｍである。柱２は、その長辺方向（強軸方向）を梁３の材軸方向と平行にして、梁３に接合されている。

例示の形態では、Ｘ方向の構面における１階部分と２、３階部分とでは、柱２ｘの位置が梁３ｘの材軸方向（Ｘ方向）に変位しており、また、Ｙ方向の構面における１、２階部分と３階部分とでは、柱２ｙの位置が梁３ｙの材軸方向（Ｙ方向）に変位している。このように、各階層ごとに柱２の位置を自由に変位させ得ることが本発明の特徴であり、これを可能にするのが、接合金物による柱２と梁３との接合構造である。以下、図１中に丸囲みで示した柱梁３接合部（Ｊａ〜Ｊｄ）の詳細について、図２以下により説明する。

図２〜図３は、１階の柱２の脚部と基礎梁４との接合部Ｊａを示す。

この接合部Ｊａに用いられる柱脚接合金物５は、基礎梁４の天端から突出するアンカーボルト４１にナット締結される底板５１と、底板５１の上方に、起立部５２を介して水平に連結された柱脚受板５３と、柱脚受板５３の上方に垂直に立ち上げられた２枚の平行な連結プレート５４とを有し、連結プレート５４が、柱２の脚部に形成された２条のスリットに挿入されて、柱２の側方から打込まれるドリフトピン５５またはボルトによって柱２に連結される。柱２のスリットは柱２の強軸方向に形成され、ドリフトピン５５やボルトは柱２の弱軸方向に打込まれる。ドリフトピン５５またはボルトを挿入するために連結プレート５４及び柱２に形成される固定孔は、図示のように、柱２の側面から見て左右に６箇所程度ずつ、千鳥状に配置されている。このように、ドリフトピン５５等を、柱２の強軸方向及び材軸方向にわたって偏りなく分布させると、柱２に作用する引き抜き力や曲げモーメントによって柱脚に割裂が生じるのを防ぐ効果が大きくなり、柱２の脚部と基礎梁４とが十分な強度をもって剛接合される。

図４〜図５は、柱２の頭部と梁３との接合部Ｊｂを示す。

この接合部Ｊｂに用いられる柱頭接合金物６は、特許文献３の図６に記載されたものと、ほぼ同一である。すなわち、複数個の固定孔が形成された１枚のプレート部６１と、２本一組のパイプ部６２とが一体化され、プレート部６１は、柱２の頭部に形成される１条のスリットに挿入されて、柱２の側方から打込まれるドリフトピン６３またはボルトにより柱２に連結されるとともに、パイプ部６２は、梁３を上下方向に貫通するほぞ孔に挿入されて、梁３の側方から打込まれるドリフトピン６３またはボルト６４により梁３に連結される。この柱頭接合金物６を、柱２の強軸方向に沿う両端部近傍の２箇所に配置することにより、柱２の頭部と梁３とが十分な強度をもって剛接合される。

こうして、隣接する一対の柱２の頭部及び脚部が、それぞれ梁３（基礎梁４も梁と見做す。）に剛接合された、矩形のラーメン構面が構築される。このラーメン構面は、梁３の材軸方向にのみ水平耐力を有する一方向ラーメンとなる。このラーメン構面は、在来軸組構法によるピン節構面を筋交いや構造用合板等の面材で補強したものよりも、はるかに高水準の壁倍率性能を発揮する。

図６〜図８は、梁３を挟んで下層階の柱２と上層階の柱２とが同軸上に接合され、さらに、上記梁３に対して他の梁３がＴ字状に交差する接合部Ｊｃを示す。

この接合部Ｊｃにおいて、下層階の柱２の頭部と梁３とは、上記図４〜図５に示したのと同じ柱頭接合金物６を介して接合される。そして、そのパイプ部６２の上端に雌ネジが形成され、そこに短ボルト６５を介して、上層階の柱２を連結するための柱脚接合金物７が締結される。柱脚接合金物７は、底板７１の両縁部から互いに平行な２枚の連結プレート７２を垂直に立ち上げたもので、この連結プレート７２が、上層階の柱２の脚部に形成された２条のスリットに挿入されて、柱２の側方から打込まれるドリフトピン７３またはボルトによって柱２に連結される。この柱脚接合金物７における固定孔の配置は、上記した基礎用の柱脚接合金物５における固定孔の配置と同様である。

こうして、下層階の柱２の頭部と梁３とが、十分な強度をもって剛接合されるとともに、梁３と上層階の柱２の脚部とが、十分な強度をもって剛接合される。

Ｘ方向の梁３とＹ方向の梁３とを交差して接続させる梁受金物８は、背板８１と、背板に直交して側方に張り出す２枚の平行な梁受プレート８２とを有する。背板８１には、パイプ部６２とピッチを揃えて固定孔が形成されており、梁３の側面に当てがわれた背板８１が、パイプ部６２を固定するためのボルトにより共締めされて、梁３に固定される。そして、梁受プレートが、他方の梁３の端部に形成された２条のスリットに挿入され、梁３の側面から打込まれるドリフトピン８３またはボルトによって梁３に連結される。この梁受金物による梁３同士の接合部は、構造的にはピン接合となる。

図９〜図１０は、Ｘ方向のラーメン構面とＹ方向のラーメン構面とが直交接合されるコーナー部Ｊｄを示す。コーナー部Ｊｄにおいては、Ｘ方向の梁３ｘとＹ方向の梁３ｙとが、上記図６〜図８に示したのと同じ梁受金物８によってピン接合される。しかし、Ｘ方向のラーメン構面を構成するコーナー柱２ｘとＹ方向のラーメン構面を構成するコーナー柱２ｙとは、直接、接合されてはおらず、それぞれのコーナー柱２ｘ，２ｙが、図４〜図５に示したのと同じ柱頭接合金物６によって、各方向の梁３ｘ，３ｙと剛接合されるのみである。

このようなコーナー部Ｊｄの接合構造によると、コーナー端の近傍に、Ｘ方向の構面を構成する柱２ｘとＹ方向の構面を構成する柱２ｙとが接近して立設されることになるが、各方向の柱２ｘ，２ｙの位置は、他方向の柱２ｙ，２ｘの位置とは関係なく、独自に決定することが可能になる。図１に示した形態では、Ｙ方向の構面を構成する柱２ｙは、梁３同士が交差するコーナー端と合致するように配置され、Ｘ方向の構面を構成するコーナー柱２ｘは、コーナー端から若干離れた位置に配置されているが、図示のように、１階と２、３階とで柱２ｘの位置をずらすこともできる。また、Ｘ方向の柱２ｘだけでなく、Ｙ方向の柱２ｙもコーナー端から離れた位置に移動することも可能になる。

このように、Ｘ方向のラーメン構面を構成する柱２ｘの位置と、Ｙ方向のラーメン構面を構成する柱２ｙの位置とを、それぞれ独立して決定できるようにすれば、例えばコーナ端をまたぐ無柱の開口部を設けることも容易になる。また、各階層ごとにコーナー部近傍の柱配置を変えることができるので、設計自由度はさらに拡大する。

図１１は、本発明の他の実施形態を示す。同図（ａ）〜（ｃ）に示した躯体は、中断面集成材の柱２と梁３とからなるラーメン構面と、天然製材からなる柱２０を用いたピン節構面とを混在させたものである。

本発明の集成材ラーメン構造は、少なくとも一つの階層において隣接する、中断面集成材からなる一対の柱２と、その柱２の頭部及び脚部に梁勝ちに接合される、中断面集成材からなる梁３とによって、各階層ごとに一方向ラーメン構面を構成する点に特徴を有している。したがって、例えば図示のように、複数階層のうちの一部の階層を、中断面集成材の柱２と梁３とからなるラーメン構面とし、他の階層には他の構法による構面を組み合わせることも可能である。また、特定の階層において、中断面集成材の柱２と梁３とからなるラーメン構面と、他の構法による構面とを、水平方向に連結することも可能である。

このように、本発明の集成材ラーメン構造は、中断面集成材からなる梁３と柱２とを利用して、各階層ごとに、また、Ｘ・Ｙ各方向ごとに、高剛性の一方向ラーメン構面を構築する点に特徴があるので、上下階層間を貫く長大な通し柱は不要になり、各階層ごとに、また、Ｘ、Ｙ各方向ごとに、順次、躯体を組み立てて連結してゆくことができ、施工性が大幅に向上する。

また、ラーメン構面を構成する柱２の位置は、各階層ごとに自由に決定することができるので、間取りや開口部の配置に関する設計自由度が大幅に拡大する。また、他の構法による構面を、上下方向や水平方向に連結することもできるので、各階層の間取りや利用目的に合わせて、開口部の大きさや壁面の仕上げ等を変化させたい場合でも、それに応じて部位ごとに適切な構法を選択し、組み合わせることが可能になる。

さらに、中断面集成材からなる柱２と梁３との接合部に用いられる接合金物は、パイプやプレート等の共通部品を利用して標準化することができる。それらの接合金物は、予め柱２や梁３にプリセットしておくことも容易なので、これによっても施工性が向上する。

本発明の集成材ラーメン構造を採用した木質構造躯体の一部を示す斜視図である。図１の躯体における１階の柱と基礎梁との接合構造を一部破断して示す、弱軸方向の側面図である。同じく、一部破断して示す、強軸方向の側面図である。図１の躯体における柱の頭部と梁との接合構造を一部破断して示す、弱軸方向の側面図である。同じく、一部破断して示す、強軸方向の側面図である。図１の躯体における、梁と、上下階の柱と、交差する他の梁との接合構造を一部破断して示す、弱軸方向の側面図である。同じく、一部破断して示す、強軸方向の側面図である。同じく、一部破断して示す上面図である。図１の躯体におけるコーナー部の接合構造を一部破断して示す側面図である。同じく、一部破断して示す上面図である。本発明の他の実施形態に係る木質構造躯体の部分側面図である。

符号の説明

１躯体
２柱
３梁
６接合金物
６１プレート部
６２パイプ部

Claims

柱の材長が各階層ごとに分割され、柱に対して各階層間の梁の連続性が優先するように柱と梁とが梁勝ち接合されてなる２階層以上の木質構造躯体において、
上記各梁には断面形状が縦長矩形の中断面集成材が用いられ、
各階層の柱のうち、少なくとも一つの階層において隣接する一対の柱には、断面形状が長矩形の中断面集成材が用いられ、この柱が、その強軸方向を梁の材軸方向と平行にして梁と剛接合されることにより、それらの柱と梁とからなる構面が、梁の材軸方向にのみ水平耐力を有する一方向ラーメン構面となされたことを特徴とする集成材ラーメン構造。
請求項１記載の集成材ラーメン構造において、少なくとも一つの梁を共有して、その上下の階層に一方向ラーメン構面が設けられるとともに、上記構面を構成する柱の位置が、上下の階層間で梁の材軸方向に変位していることを特徴とする集成材ラーメン構造。
請求項１または２記載の集成材ラーメン構造において、一方向ラーメン構面を構成する柱と梁との接合部は、梁を上下方向に貫通して梁の側面から複数本のピンまたはボルトにより固定される２本一組のパイプ部と、柱の端面に形成されたスリットに挿入されて柱の側面から複数本のピンまたはボルトにより固定されるプレート部とを一体化した鋼製の接合金物を介して接合されたことを特徴とする集成材ラーメン構造。