JP2013130054A - パネル、接合構造及びこれらを用いた木造建築物 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤等の化学物質を使用しない全て無垢材のみで構成し、引張力にも圧縮力にも強く、部分的な力の集中もなく、柔軟性もある木造建築物のパネルを提供する。
【解決手段】複数の板材２５が縦方向に対し、左側は右斜め上がり方向に取り付けられ、右側は右斜め下がり方向に取り付けられ、かつ板材が一枚一枚全て左右対称に互いの隙間なく釘打ちされているので、複数の三角形を形成し、地震発生時に建築物に作用する圧縮荷重及び引張り荷重にどちらに対しても、力が集中する事なく、各板材の一枚一枚が柔軟に力を負担できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、パネル、接合構造及びこれらを用いた木造建築物に関する。

従来の木造軸組工法は、土台や柱や梁などの部材を相互に締結して建物の骨格を構成しているが、柱と梁の形づくる長方形は、接合部の強度に余裕がないと、地震や暴風などの水平力を受けたときに平行四辺形にひしゃげるように変形してしまう。ここに対角線状に筋交いを加えて三角形の構造を作り、変形を防止するわけである。しかしながら、筋交い材の様な細い材料は外力に対して、引張力には強くても、圧縮力については不安があると同時に一ヶ所に力が集中してしまう。

また、木造軸組工法に対し、フレーム状に組まれた木材に構造用合板を打ち付けた壁や床（面材）で支える木造枠組壁構法は、１９７０年代から建築されるようになった。木造枠組壁構法は枠組壁構法とも呼ばれ、また一般には英語名によって２×４工法（ツーバイフォー工法）と呼びならわされることも多い。これらの構造用面材は外力が、どの方向から入射しても同じ様に抵抗する。また、複数の釘で留め付けているため、部分的な力の集中もなく、合理的に力を伝達できる。しかしながら、構造用合板は接着剤を使用した製品であるために、接着剤による接着力による剛性が強すぎるため、木造建築物の特性である柔軟性に欠ける。また、寿命は接着剤の劣化速度に大きく左右される。また接着剤を使用する以上シックハウス症候群の問題から完全に逃れることが出来ず、透湿性も得られない。

このため、引張力にも圧縮力にも強く、部分的な力の集中もない新規な壁パネルの第２壁パネル（特許文献１）がある。
この特許文献１は複数の板材を縦方向に対して右斜め上り、または右斜め下がりに相互の肉厚端面を接着接合させた壁パネルであって、複数の板材により、複数の三角形の構造ができ、引張力にも圧縮力にも強い。また、複数の釘で留め付けているため、部分的な力の集中もない壁パネルである。

実開平１０−３０３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のもののように、接合に接着剤を使用した製品であるために、接着剤による接着力による剛性が強すぎるため、木造建築物の特性である柔軟性に欠ける。また、木造建築物の寿命は接着剤の劣化速度に大きく左右される。また接着剤を使用する以上シックハウス症候群の問題から完全に逃れることが出来ず、接着剤により通気しない事で木材が腐る、シロアリの発生等の問題が起きる可能性が大である。

しかし、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、接着剤を使用しない全て無垢材のみで構成し、釘打ちされているので、木造建築物の特性でもある柔軟性もあり、引張及び圧縮力にも強く、部分的な力の集中もなく柔軟性もある木造建築物のパネルを提供することを目的とする。

以上の議題を解決するために、本発明の木造建築物のパネルは、建築物の耐震部分に作用する圧縮及び引張り力を負担するパネルであって、下枠材と上枠材と左右の縦枠材とで矩形状をなすとともに左右の縦枠材の中間に縦枠材と平行な中間枠材を設けた矩形枠体の片面側に、所定幅の複数の板材が縦方向に対し、前記中間枠材の中心線から左側は右斜め上がり方向に取り付けられ、前記中間枠材の中心線から右側は右斜め下がり方向に取り付けられている事を特徴とする。

複数の板材が縦方向に対し、左側は右斜め上がり方向に取り付けられ、右側は右斜め下がり方向に取り付けられ、かつ板材が一枚一枚全て左右対称に互いの隙間なく釘打ちされているので、複数の三角形を形成し、地震発生時に建築物に作用する圧縮荷重及び引張り荷重にどちらに対しても、力が集中する事なく、各板材の一枚一枚が柔軟に力を負担できる。

本発明の木造建築物のパネルにおいては、前記板材が右斜め上がり方向に取り付けられている領域では、補強枠材が前記板材に対して垂直となるように右斜め下がり方向に取り付けられており、前記板材が右斜め下がり方向に取り付けられている領域では、補強枠材が前記板材に対して垂直となるように右斜め上がり方向に取り付けられている事を形状とする。

本発明の第二実施形態に係るパネルの構造は、本発明の第一実施形態に係るパネルの構造とほとんど同じ形態であるが、本発明の第一実施形態に係るパネルの構造では、地震発生時に建築物に作用する圧縮荷重（正面図からみて左からの水平荷重）の集中する架構部分には、板材が右斜め上がり方向に取り付けられている領域は、複数の板材が圧縮され浮き上がり、板材が右斜め下がり方向に取り付けられている領域は、複数の板材が引っ張られ、板材がずれ、板材一枚一枚の間に隙間ができると思われる。なお、地震発生時に建築物に作用する引張荷重（正面図からみて右からの水平荷重）の集中する架構部分には、圧縮時と比べ、板材は左右対称の状態となると思われるので、本発明の第二実施形態に係るパネルの構造は、中枠材部分の代わりに、板材が右斜め上がり方向に取り付けられている領域では、補強枠材が板材に対して垂直となるように右斜め下がり方向に取り付けられており、板材が右斜め下がり方向に取り付けられている領域では、補強枠材が板材に対して垂直となるように右斜め上がり方向に取り付けられているので、板材の浮き上がりや、ずれによる隙間等の問題が起きにくいので、本発明の第二実施形態に係るパネルの構造は、補強枠材により、圧縮及び引張荷重の集中する部分に適したパネルである。

本発明の第三実施形態に係るパネルの構造は、本発明の第一実施形態、第二実施形態とは類似するが、違いは請求項１、２はパネル中央で縦方向に継ぐ方法に対し、継ぐことなく一面を左斜め上がり及び右斜め上がりにする事が違いである。補強枠材は板材が左斜め上がり方向に取りつけられている領域では、中心で継ぐことなく板材に対して垂直となるように右斜め上がり方向に取付ける、板材が右斜め上がり方向に取りつけられている領域では、中心で継ぐことなく板材に対して垂直となるように左斜め上がり方向に取付ける。板材の斜め方向と補強枠材の斜め方向を反対方向でかつ垂直にする事で圧縮及び引張りに対し両方向に強い耐震構造パネルになる。尚このように性能の違う数種類の耐震パネルを必要かというと、耐震性のある木造建築物を作るためにはそれぞれの位置に耐震性能の違うパネルが必要だからである。

本発明の木造建築物は前記パネルの第一実施形態及び第一実施形態の接合構造であって、前記パネルを柱間及び下部横架材と上部横架材の間に嵌め込む時に、上部横架材とパネルの上枠材との間及び柱とパネルの左右縦枠材のどちらか片方の間に、補強クリアランス調整材を入れる事で現状のクリアランスに合わせて調整できる事を特徴とする補強クリアランス調整材による接合構造。

一般に木造建築物に用いられている一般製材は、自然素材ならではのよさを持つ反面、製品寸法においても精密加工したとしても、時間の経過による反りや狂いが生じたりして、寸法誤差が生じることがある。また、適切な設計・施工が行われていても、施工誤差等による寸法誤差が発生することがある。この為、寸法誤差による現状クリアランスに対応する為、補強クリアランス調整材を嵌め込む事により、現状クリアランスに対応する。補強クリアランス調整材は架構の架構開口部パネル嵌め込み時に、上部横架材とパネルの上枠材との間及び左右の柱とパネルの縦枠材との間のどちらか左右の片方側の間に８ｍｍ〜１２ｍｍ程の現状クリアランスができる。この８ｍｍ〜１２ｍｍの現状クリアランスに合わせた８ｍｍ〜１２ｍｍの補強クリアランス調整材を嵌め込む。
また、パネルの各板材は、各板材が複数取り付けられており、また、矩形枠体の四辺外側より所定の長さをはみ出すように取り付けられているので、パネル嵌め込み時に、架構に対して隙間なく、平行に取り付けは困難だと思われる。そこで、補強クリアランス調整材を嵌め込む事により、パネルの矩形枠体と架構とが、ビスや釘等で固定する前に、がたつくことなく嵌め込めるので、取り付け時には、１人で取り付けられるので、作業効率が良いと思われる。また、架構とパネルとの間に、補強クリアランス調整材を嵌め込む事により、地震発生時に建築物に作用する圧縮荷重及び引張り荷重に対して、パネルと架構との間のクッション材として、補強クリアランス調整材が機能すると思われる。また、パネルと架構の間に補強クリアランス調整材を嵌め込む事により、パネルと架構が隙間なく強固に締結し、一体化するので、地震に対して上下左右の揺れに建物全体として対応できる。

本発明の木造建築物の前記パネルの第一実施形態及び第二実施形態及び第三実施形態を用いて、床パネル、壁パネル、屋根パネルを形成し、前期記載の接合構造により接合された構造である事を特徴とする建築物。

本発明によると、接着剤等の化学物質を使用すること無く、引張力にも圧縮力にも強く、部分的な力の集中もなく、柔軟性もある木造建築物のパネルを提供することができる。

本発明の第一実施形態に係るパネルの構造を示し、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図、（ハ）は（イ）のＢ−Ｂ断面図、（ニ）は矩形枠体部分の正面図である。 本発明の第二実施形態に係るパネルの構造を示し、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）のＣ−Ｃ断面図、（ハ）は（イ）のＤ−Ｄ断面図、（ニ）は矩形枠体部分の正面図である。 本発明の第三実態形態に係るパネルの構造を示し、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）のＣ−Ｃ断面図、（ハ）は（イ）のＤ−Ｄ断面図、（二）は短形枠体部分の正面図である。 本発明の補強クリアランス調整材を用いた接合構造の示し、（イ）は嵌め込む時の斜視図、（ロ）は（イ）のＥ−Ｅ断面図、（ハ）は（イ）のＦ−Ｆ断面図、（ニ）は本発明の一実施の形態に係る木造建築物の架構の正面図である。 本発明のパネルと接合構造を用いた建築物の構造を示す。

以下に、本発明の木造建築物のパネルと補強クリアランス調整材による接合構造をその実施形態に基づいて説明する。
図１に本発明の第一実施形態に係るパネルの構造を示し、図２に本発明の第二実施形態に係るパネルの構造を示し、図3に本発明の第三実施形態に係るパネルの構造を示し、図４に補強クリアランス調整材を用いた接合構造を示し、図５に本発明のパネルと接合構造を用いた建築物の構造を示す。
なお、図１、図２、図３に示すパネルにおいては、床パネル、壁パネル、屋根パネルのうち、一例として壁パネルについて説明する。

本実施形態の木造建築物は、図４に示す架構の架構開口部１３に、図１、図２、図３に示すパネルを嵌め込み、図４に示す補強クリアランス調整材３を設置して構成される。以下、各構成要素をさらに詳細に説明する。

図４（ニ）に本実施の形態における木造建築物（例えば家屋）の架構を示す。図４（ニ）に示すように、土台又は胴差などの下部横架材１０と、この下部横架材１０に間隔をあけて立てた左右の柱１２、１２と、柱上部で柱間に横架させた梁や桁などの上部横架材１１とで囲まれる矩形状の木製の軸組みからなる。

図１に本発明の第一実施形態に係るパネルの構造を示す。
図１で示すように下枠材２１と上枠材２０と左右の縦枠材２２、２２とで矩形状をなすとともに、左右の縦枠材２２、２２の中間に縦枠材２２と平行な中間枠材２４を設け、この中間枠材２４と左右の縦枠材２２との中間に中枠材２３ａを設けた矩形枠体を備えている。
なお、左右の縦枠材２２と２２の外側間の距離は隣接する左右の柱１２と１２に嵌り得る程度から１０ｍｍ小さい程度とする。また上枠材２０と下の枠材２１の外側間の距離は隣接する下部横架材１０と上部横架材１１に嵌り得る程度から１０ｍｍ小さい程度とする。また、中枠材２３ａと中間枠材２４はいずれも間柱の機能を有する。
この矩形枠体２６の片側面に複数の板材２５が縦方向に対し、中間枠材２４の中心線Ａ−Ａから左側は右斜め上がり方向に取り付けられ、中間枠材２４の中心線Ａ−Ａから右側は右斜め下がり方向に取り付けられ、かつ板材２５が一枚一枚全て左右対称に互いの隙間なく配置され、釘やビス等で打付けられて取り付けられている。
なお、板材２５は一枚一枚が右斜め上がり方向と右斜め下がり方向に、全て左右対称に互いの隙間なく配置されているので、地震発生時に建築物に作用する圧縮荷重及び引張り荷重にどちらに対しても各板材２５の一枚一枚が柔軟に負担できる形態であると考えられる。なお、各板材２５は矩形枠体２６の四辺外側より所定の長さをはみ出すように取り付けられている。

図２に本発明の第二実施形態に係るパネルの構造を示す。
図２に示す本発明の第二実施形態に係るパネルの構造は、図１に示す本発明の第一実施形態に係るパネルの構造とほとんど同じ形態であるが、図１に示す本発明の第一実施形態に係るパネルの構造では、地震発生時に建築物に作用する圧縮荷重（正面図からみて左からの水平荷重）の集中する架構部分には、板材２５が右斜め上がり方向に取り付けられている領域は、複数の板材２５が圧縮され浮き上がり、板材２５が右斜め下がり方向に取り付けられている領域は、複数の板材２５が引っ張られ、板材２５がずれ、板材２５一枚一枚の間に隙間ができると思われる。なお、地震発生時に建築物に作用する引張荷重（正面図からみて右からの水平荷重）の集中する架構部分には、圧縮時と比べ、板材２５は左右対称の状態となると思われるので、図２に示す本発明の第二実施形態に係るパネルの構造は、図１で示す中枠材２３ａ部分の代わりに、板材２５が右斜め上がり方向に取り付けられている領域では、図２で示す補強枠材２３ｂが板材に対して垂直となるように右斜め下がり方向に取り付けられており、板材２５が右斜め下がり方向に取り付けられている領域では、図２で示す補強枠材２３ｂが板材に対して垂直となるように右斜め上がり方向に取り付けられているので、板材２５の浮き上がりや、ずれによる隙間等の問題が起きにくいので、図２に示す本発明の第二実施形態に係るパネルの構造は、補強枠材２３ｂにより左右両方向に強く、圧縮及び引張荷重の集中する部分に適したパネルである。

図３に本発明の第三実施形態に係るパネルの構造を示す
図３に示す本発明の第三実施形態に係るパネルの構造は図１、図２に示す本発明の第一、第二実施形態に係るパネル構造に類似する形態であるが、大きな違いは第１、第２実施形態ではパネル中央部で板材及び補強枠材を縦方向に継ぐ方法に対し、第三実施では板材２５は中央で継がずに左斜め上がり及び右斜め上がりに取付け、補強枠材２３ｂも中央で継がずに板材が左斜め上がりの領域では板材に対して垂直となるように右斜め上がりに、板材が右斜め上がりの領域では板材に対して垂直となるように左斜め上がりに取付ける。表面板材は圧縮荷重には強い反面引張り荷重には弱い弱点が有り、それを補うために補強枠材２３ｂを板材の引張り方向に板材に対して垂直となるように取付ける。そのことで圧縮荷重、引張り荷重両方向の荷重に対応できるパネルになる。

図４に補強クリアランス調整材を用いた接合構造を示す。
一般に木造建築物に用いられている一般製材は、自然素材ならではのよさを持つ反面、製品寸法においても精密加工したとしても、時間の経過による反りや狂いが生じたりして、寸法誤差が生じることがある。また、適切な設計・施工が行われていても、施工誤差等による寸法誤差が発生することがある。この為、寸法誤差による現状クリアランス４に対応する為、補強クリアランス調整材３を嵌め込む事により、現状クリアランス４に対応する。補強クリアランス調整材３は図３に示すように、架構の架構開口部１３に図１、図２に示すパネル嵌め込み時に、上部横架材１１とパネルの上枠材２０との間及び左右の柱１２、１２とパネルの縦枠材２２、２２との間のどちらか左右の片方側の間に８ｍｍ〜１２ｍｍ程の現状クリアランス４ができる。この８ｍｍ〜１２ｍｍの現状クリアランス４に合わせた８ｍｍ〜１２ｍｍの補強クリアランス調整材３を嵌め込む。また、パネルの各板材２５は、各板材２５が複数取り付けられており、また、矩形枠体２６の四辺外側より所定の長さをはみ出すように取り付けられているので、パネル嵌め込み時に、架構に対して隙間なく、平行に取り付けは困難だと思われる。そこで、補強クリアランス調整材３を嵌め込む事により、パネルの矩形枠体２６と架構とが、ビスや釘等で固定する前に、がたつくことなく嵌め込めるので、取り付け時には、１人で取り付けられるので、作業効率が良いと思われる。また、架構とパネルとの間に、補強クリアランス調整材３を嵌め込む事により、地震発生時に建築物に作用する圧縮荷重及び引張り荷重に対して、パネルと架構との間のクッション材として、補強クリアランス調整材３が機能すると思われる。また、パネルと架構の間に補強クリアランス調整材３を嵌め込む事により、パネルと架構が隙間なく強固に締結し、一体化するので、地震に対して上下左右の揺れに建物全体として対応できる。

図５に本発明のパネルと接合構造を用いた建築物の構造を示す。
図１、図２、図３記載のパネルを用いて、床パネル、壁パネル、屋根パネルを形成し、図３記載の接合構造を用いた建築物である。

本発明は、接着剤等化学物質を使用しない、全て無垢材のみで構成されているので、健康被害の無い事と間伐材、端材等の未利用木材の有効活用ができる。パネル全面で家を支える構造になるので柔軟性のある木造建築物の特性が発揮できる。工場で製作するので在来工法の合理化ができる。以上の事で工務店が本特許パネルを利用するメリットが大であるので普及する。

１ パネルと補強クリアランス調整材による接合構造
１ａ 壁パネルと補強クリアランス調整材による接合構造
１ｂ 床パネルと補強クリアランス調整材による接合構造
１ｃ 屋根パネルと補強クリアランス調整材による接合構造
３ 補強クリアランス調整材
４ 現状クリアランス
１０ 下部横架材
１１ 上部横架材
１２ 柱
１３ 架構開口部
２０ 上枠材
２１ 下枠材
２２ 縦枠材
２３ａ中枠材
２３ｂ補強枠材
２４ 中間枠材
２５ 板材
２６ 矩形枠体
Ａ−Ａ 中間枠材中心線

Claims (5)

1. 木造建築物の耐震部分に作用する圧縮及び引張り力を負担するパネルであって、下枠材と上枠材と左右の縦枠材とで矩形状をなすとともに左右の縦枠材の中間に縦枠材と平行な中間枠材を設けた矩形枠体の片面側に、所定幅の複数の板材が縦方向に対し、前記中間枠材の中心線から左側は右斜め上がり方向に取り付けられ、前記中間枠材の中心線から右側は右斜め下がり方向に取り付けられている事を特徴とするパネル。
2. 前記板材が右斜め上がり方向に取り付けられている領域では、補強枠材が前記板材に対して垂直となるように右斜め下がり方向に取付けられており、前記板材が右斜め下がり方向に取付けられている領域では、補強枠材が前記板材に対して垂直となるように右斜め上がり方向に取付けられている事を特徴とする請求項1記載のパネル。
3. 木造建築物の耐震部分に作用する圧縮及び引張り力を負担するパネルであって、下枠材と上枠材と左右の縦枠材とで短形状をなす短形枠体の片面側に、所定幅の複数の板材が縦方向に対し斜め方向に取付けられ、補強枠材が前記板材に対して垂直となるように逆向きの斜め方向に取付けられている事を特徴とするパネル。
4. 請求項１から３のいずれか記載のパネルの接合構造であって、前記パネルを柱間及び下部横架材と上部横架材の間に嵌め込む時に、上部横架材とパネルの上枠材との間及び柱とパネルの左右縦枠材のどちらか片方の間に、補強クリアランス調整材を入れる事で現状のクリアランスに合わせて調整できる事を特徴とする補強クリアランス調整材による接合構造。
5. 請求項１、請求項２、請求項３のいずれかに記載のパネルを用いて、床パネル、壁パネル、屋根パネルを形成し、請求項４記載の接合構造により接合された構造である事を特徴とする木造建築物。

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