JP2009030321A - 複合梁と木製柱の接続による門型フレーム - Google Patents

複合梁と木製柱の接続による門型フレーム Download PDF

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【課題】一対の複合梁と木製柱との三次元方向の接続強度を高めることで複合梁と木製柱の接続による広幅の門型フレームを提供することを目的とする。
【解決手段】門型フレーム11は、縦材12とフランジ13から成るH型鋼材のフランジ13に木製の梁外面板14を付設した複合梁15と、木製柱16とを接続部材20で接続する。接続部材20は縦板部21に水平部22を備えH型鋼材と同断面形状である。接続部材20の水平方向の一端部は一方の複合梁15aの一端部を覆う矩形板30と接続する矩形接続板23が固着孔24を備えて形成される。他端部25は他方の複合梁15bの縦材12及びフランジ13に固着するように縦板部21は水平部22の長さHよりもフランジ13の片幅と同じ長さH1で突設する。接続部材20の下側の水平部22aに、木製柱16の上端部に固着する接続金具40の頂板41と固着する取付孔26aを設ける。
【選択図】図2

Description

本発明は、複合梁と木製柱の接続による門型フレームに関し、詳しくは、木製外観の梁と木製柱との接続強度を高めて耐荷重性を高めることで門型フレームのスパンを広げて広幅の建造物を木製外観で構築しようとする技術に係るものである。
従来、例えば、3階建の階下にガレージをビルトインタイプで形成する建物においては間口を広くする必要があるので、重量鉄骨工法のようなラーメン躯体を用いなければならないので、基礎が大掛かりになりコストが高くなるという問題があった。
ところが、木製柱に梁を接続する門型フレーム形態の場合には、強度を高め難いので間口を広げられないので、筋交い等の斜め梁を多用する必要があるので外観が低下するという問題があった。
この問題を解決する方法が特許文献1に開示されている。図8に示すように、特許文献1の門型フレーム70の隅部の構造は、金属製のH型材1の上下に対向する両フランジ2、2の外面に木製の梁外面板3を付設した複合梁4と木製柱5との接合構造である。なお、門型フレーム70は一組の複合梁4と二組の木製柱5(図において他方の木製柱は図示されない)によって構成される。
ここで、木製柱5の上端面を覆う金属製の接続板7の下面に金属製の接続縦片8を一体的に設けて略T型となる接続金具9が構成される。そして、木製柱5の上端面を開口して上下方向に溝を形成し、この溝に接続縦片8を挿入して木製柱5に水平横方向から打入される接続具10にて接続金具9を木製柱5に接続する。
複合梁4の下面側の梁外面板3における木製柱5の接合部分を切除して接合凹所を形成し、この凹所に木製柱5の上端部を挿入して接続金具9の接続板7をH型材1の下面側のフランジ2にボルト・ナット等の連結具で連結する。
この門型フレーム70であれば複合梁4と木製柱5が接続金具9を介して強固に固着できるので、門型フレームの間口を広くすることができる。
特開2002−115325号公報
ところが、上記の門型フレーム70の構造は一組の複合梁と二組の木製柱による二次元の門型フレームに関しては強固であるが、二組の複合梁と一組の木製による三次元の門型フレーム全体を考えると、一方の複合梁4のH型材1に固着される垂直の接合板Pを介して他方の複合梁4Aがボルト・ナットで固着されている。
このため、接合板Pは水平方向の曲げ強度が弱いため、外力によって二組の複合梁間4、4Aの水平面内における取付角度が変化することがあった。
そこで、本発明はかかる従来技術の問題に鑑みなされたものであって、一対の複合梁と木製柱との三次元方向の接続強度を高めることで複合梁と木製柱の接続による門型フレームを提供することを目的とする。
請求項1の発明は、縦材と上下に対向する両フランジから成るH型鋼材の両フランジの外面に木製の梁外面板を付設した複合梁と木製柱の接続による門型フレームであって、水平状態で直角に交わる一対の複合梁と垂直状態の木製柱とが接続部材を介して接続され、前記接続部材は縦板部の上下に水平部を備え前記H型鋼材と同断面形状に形成され、前記接続部材の水平方向の一端部は一方の複合梁の一端部を覆う矩形板と接続する矩形接続板が固着孔を備えて垂直に形成され、水平方向の他端部は他方の複合梁の縦材及び両フランジに固着するように前記縦板部は上下の水平部よりも突設し、前記接続部材の下側の水平部に、前記木製柱の上端部に固着する頂板に立設するボルトと固着する複数の取付孔が設けられることを特徴としている。
請求項2の発明は、請求項1に記載の複合梁と木製柱の接続による門型フレームであって、他方の複合梁と前記接続部材の接続を補強する第一補強プレートが、他方の複合梁のフランジと前記接続部材の水平部に亘ってボルト・ナット等の連結具で固着されることを特徴としている。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の複合梁と木製柱の接続による門型フレームであって、前記接続部材の略中央部で前記上下の水平部と前記縦板部を固着する一対の第二補強プレートが設けられることを特徴としている。
請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の複合梁と木製柱の接続による門型フレームであって、他方の複合梁における前記接続部材の縦板部の反対側において、前記縦材と両フランジに固着する第三補強プレートが設けられることを特徴としている。
請求項1の発明によれば、前記接続部材は縦板部の上下に水平部を備え前記H型鋼材と同断面形状に形成され、水平方向の他端部は他方の複合梁の縦材及び両フランジに固着するように前記縦板部は上下の水平部よりも突設する。このため、前記接続部材と他方の複合梁は溶接等によって上下の水平部と両フランジが互いに固着できるの確実に固着強度が増加する。
前記接続部材の水平方向の一端部は一方の複合梁の一端部を覆う矩形板と接続する矩形接続板が固着孔を備えて垂直に形成されるので、前記接続部材と一方の複合梁は現場でボルト・ナット等の連結具によって容易且つ確実に固着できる。
さらに、前記接続部材の下側の水平部に、前記木製柱の上端部に固着する頂板に立設するボルトと固着する複数の取付孔が設けられるので、前記木製柱は前記接続部材にボルト・ナットによって確実に固着できる。
このように、前記接続部材を用いることによって一対の複合梁と木製柱の三次元方向の接続強度が確実に高まり耐荷重性が向上するので、門型フレームのスパンを確実に広げることができて広幅の建造物を木製外観で構築することができる。
請求項2の発明によれば、第一補強プレートによって前記接続部材と複合梁の接続強度が増加して請求項1に記載の効果と同様の効果がさらに確実に得られる。
請求項3の発明によれば、一対の第二補強プレートによって前記接続部材の剛性が増加して請求項1に記載の効果と同様の効果がさらに確実に得られる。
請求項4の発明によれば、第三補強プレートによって前記接続部材における複合梁との接続強度が増加して請求項1に記載の効果と同様の効果がさらに確実に得られる。
以下に、本発明の第一の実施形態を図1〜図6に基づいて説明する。
<複合梁と木製柱の接続による門型フレームの構成>
図1に示すように、門型フレーム11は複合梁15と木製柱16の接続により構成され、複合梁15は縦材12と上下に対向する両フランジ13から成るH型鋼材の両フランジ13の外面に木製の梁外面板14が付設されている。
より詳しくは、水平状態で直角に交わる四組(図には三組だけが示されている)の複合梁15がそれぞれの隅において接続部材20を介して接続され、接続部材20の上下には垂直状態の木製柱16が接続される。このため、一組の水平の複合梁15と二組の垂直の木製柱16dで構成される門型フレーム11は各階の各側面に形成される。
最下段の木製柱16は詳細説明しない方法で基礎部Gに固着して支えられるとともに、基礎部Gの上面に木製水平材50が付設される。この一階部分はガレージで二階と三階が居住区として利用される。
図2、図3、図4、図5に示すように、接続部材20は縦板部21の上下に水平部22を備えH型鋼材と同断面形状に形成される。なお、図1には示されないが、他方の複合梁15bの両先端部は接続部材20より突出して形成される。
接続部材20の水平方向の一端部は一方の複合梁15aの一端部を覆う矩形板30(六組の固着孔31を備える)と接続する矩形接続板23が六組の固着孔24を備えて垂直面状に形成され、矩形板30と矩形接続板23はボルト32とナット33(ワッシャー、スプリングワッシャーを備える)で固着される。
水平方向の他端部25は他方の複合梁15bの縦材12及び両フランジ13に溶接固着するように縦板部21は上下の水平部22の長さHよりも両フランジ13の片幅と同じ長さH1だけ突設する。
さらに、接続部材20の下側の水平部22aに、木製柱16の上端部に固着する接続金具40の頂板41に立設する四組のボルト16bを挿入する四組の取付孔26a(この内二組の取付孔26bはフランジ13に設けられる)が設けられる。ボルト16bにナット40b(ダブルナットでワッシャーを備える)が固着される。
なお、接続部材20の上側の水平部22bにおいては、他方の複合梁15bと接続部材20との接続を補強する矩形の第一補強プレート35が、他方の複合梁15bのフランジ13と接続部材20の上の水平部22bに亘って固着される。第一補強プレート35はフランジ13と上の水平部22bの両方に形成された四組の取付孔35aを介して上方の木製柱16の頂板41に形成されたボルト40aがナット40b(ダブルナットでワッシャーを備える)で固着される。
他方の複合梁15bの上下面側の梁外面板14における木製柱16との接合部分を切除して接合凹所45を形成し、木製柱16の上下端部を頂板41とともに接合凹所45に挿入して頂板41を介して複合梁15bの上下面側のフランジ13に固着される。
さらに、接続部材20の略中央部で上下の水平部22と縦板部21を固着する一対の第二補強プレート27が固着される。また、他方の複合梁15bにおける接続部材20の縦板部21の反対側において、縦板部21と両フランジ13に固着する第三補強プレート28が固着される。
図6に示すように、接続金具40は下方の木製柱16の上端面を覆う金属製の頂板41とその下面に金属製の接続縦片42を一体的に設けて略T型に形成される。木製柱16の上端面を開口して上下方向に溝42aを形成して接続縦片42を溝42aに挿入し、木製柱16に水平横方向から打入される接続具43にて木製柱16に接続金具40を接続する。頂板41に形成される孔にボルト40aが挿入されるが、ボルト40aの頭は木製柱16の先端部に形成される凹部44で安定保持される。上方の木製柱16の下端面も同様に接続金具40が接続される。なお、ボルト40aをエポキシ充填によるアンカー工法を用いて埋め込み式にしてもよい。
<複合梁と木製柱の接続による門型フレームの作用>
接続部材20は、水平方向の他端部25が他方の複合梁15bの縦材12及び両フランジ13に固着するように縦板部21は上下の水平部22よりも突設し、水平方向の一端部が一方の複合梁15aの一端部を覆う矩形板30と接続する矩形接続板23が固着孔24を備えて垂直に形成され、下側の水平部22aが木製柱16の上端部に固着する頂板41に立設するボルト16bと固着する複数の取付孔26aが設けられる。
このように、接続部材20は、一対の複合梁15a、15bと木製柱16に対して三次元方向で固着するので、三次元で確実に接続剛性を高めることができるので複合梁と木製柱の接続による安定した広幅の門型フレームを得ることができる。
接続部材20と他方の複合梁15bは予め工場で溶接等によって確実に固着できる、そして、木製柱16と一方の複合梁15aは接続部材20に現場でボルト・ナット等の連結具によって容易且つ確実に固着できるので現場での組立ての施工性が容易である。
筋交いなどを要することなく木製柱5、5の長いスパン間に複合梁4を接続して門型フレーム11を得ることができ、複合梁4及び木製柱5において木製外観で釘打ちなどが可能であるという良さを活かしながら、間口の広い建物をコストを抑えて容易に構築することができる。
<本発明の第二の実施形態>
本発明の第二の実施形態における複合梁と木製柱の接続による門型フレームを、図7を用いて説明するが、図1に示す門型フレームの構成と同構成部分については、図面に同符号を付して重複した説明を省略する。なお、図3〜図6の構成は第1の実施形態の構成と同じであるため、その説明および図面を省略する。
図7に示すように、状況によっては接続金具40を用いる門型フレーム11の構成が二階と三階のみに適用されることもある。この場合、一階部分における門型フレーム11aの木製柱50aには接続金具40が使用されないので木製柱50aと木製水平材50に対して図示しない筋交い等の斜め梁で補強される。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて説明したが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、接続部材20の上側の水平部22bに設けられる他方の複合梁15bと接続部材20との接続を補強する矩形の第一補強プレート35は、接続部材20の下側の水平部22aに追加しても構わない。第一補強プレート35は必要に応じて溶接を追加してもよい。
第二補強プレート27、第三補強プレート28は必要とする門型フレーム11の強度に応じて使用の有無を考慮することができる。
本発明の第一の実施形態における、接続部材20を介して水平状態で直角に交わる一対の複合梁15a、15bと垂直状態の木製柱16が接続された門型フレーム11の状態を示す斜視図である。 本発明の第一の実施形態における、図1のA−詳細図である。 本発明の第一の実施形態における、接続部材20と他方の複合梁15bが固着された状態を示す斜視図である。 本発明の第一の実施形態における、接続部材20の斜視図である。 本発明の第一の実施形態における、図4のB−B断面図で第一補強プレート35が取付けられた状態を示す図である。 本発明の第一の実施形態における、木製柱16の上端面に接続金具40を取付ける状態を示す分解斜視図である。 本発明の第二実施形態における、接続金具40を二階と三階に用いて、一階部分が一対の複合梁15a、15bと木製柱50aで接続された門型フレーム11aの状態を示す斜視図である。 従来の、一対の複合梁4、4Aと木製柱5で接合される門型フレーム70の状態を示す斜視図である。
符号の説明
11 門型フレーム
12 縦材
13 フランジ
14 梁外面板
15 複合梁
15a 一方の複合梁
15b 他方の複合梁
16 木製柱
20 接続部材
21 縦板部
22 水平部
22a 水平部
23 矩形接続板
24 固着孔
25 他端部
26a 取付孔
30 矩形板
40 接続金具
41 頂板

Claims (4)

  1. 縦材と上下に対向する両フランジから成るH型鋼材の両フランジの外面に木製の梁外面板を付設した複合梁と木製柱の接続による門型フレームであって、
    水平状態で直角に交わる一対の複合梁と垂直状態の木製柱とが接続部材を介して接続され、前記接続部材は縦板部の上下に水平部を備え前記H型鋼材と同断面形状に形成され、
    前記接続部材の水平方向の一端部は一方の複合梁の一端部を覆う矩形板と接続する矩形接続板がボルト用の固着孔を備えて垂直に形成され、水平方向の他端部は他方の複合梁の縦材及び両フランジに固着するように前記縦板部は上下の水平部よりも突設し、
    前記接続部材の下側の水平部に、前記木製柱の上端部に固着する頂板に立設するボルトと固着する複数の取付孔が設けられることを特徴とする複合梁と木製柱の接続による門型フレーム。
  2. 請求項1に記載の複合梁と木製柱の接続による門型フレームであって、他方の複合梁と前記接続部材の接続を補強する第一補強プレートが、他方の複合梁のフランジと前記接続部材の水平部に亘ってボルト・ナット等の連結具で固着されることを特徴とする複合梁と木製柱の接続による門型フレーム。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の複合梁と木製柱の接続による門型フレームであって、前記接続部材の略中央部で前記上下の水平部と前記縦板部を固着する一対の第二補強プレートが設けられることを特徴とする複合梁と木製柱の接続による門型フレーム。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の複合梁と木製柱の接続による門型フレームであって、他方の複合梁における前記接続部材の縦板部の反対側において、前記縦材と両フランジに固着する第三補強プレートが設けられることを特徴とする複合梁と木製柱の接続による門型フレーム。
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