JP2014173251A - 柱支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】木製の柱の水平剛性を向上させる。
【解決手段】柱５０を支持する基礎１４（フーチング部１８）に柱５０の柱脚部８０を埋設して固定することで、柱５０が基礎１４に強固に固定される。よって、地震時における柱５０にかかる水平方向の力に抵抗する抵抗力が大きくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、柱支持構造に関する。

特許文献１には、くつ石上に主要な柱を立設して敷居、鴨居、壁等を形成した木造建築物の補強修理方法が開示されている。この先行技術では、柱の基部数ｃｍないし数１０ｃｍにわたり合成樹脂系接着剤塗布により、または／さらに無機系繊維の巻き付けにより補強している。そして、その補強された柱とくつ石とを、木造建築物の床下全面に敷設するベタ基礎と一体的に形成するコンクリートの被覆状基礎体でもって一体化している。

ここで、木造建築物の柱梁架構では、柱梁接合部分の回転剛性が低いため木製の柱及び梁以外に水平抵抗要素（耐震壁等）が必要となる場合がある。

特開２００２−２８５７０９号公報

本発明は、上記事実に鑑み、木製の柱の水平剛性を向上させることが課題である。

請求項１の発明は、荷重を支持する木製の荷重支持部と前記荷重支持部の周囲に設けられた耐火被覆層とを有する柱と、前記柱を支持し、前記柱の柱脚部がコンクリート又はモルタルに埋設され前記柱脚部を固定する固定部と、を備える。

請求項１に記載の発明では、柱を支持する固定部に柱の柱脚部を埋設して固定することで、柱が固定部に強固に固定される。よって、柱の水平方向の力に抵抗する抵抗力が大きくなる。したがって、構造物内に設ける水平抵抗要素を不要又は削減することがき、コストが削減されると共に、設計の自由度が向上する。

請求項２の発明は、前記固定部には、前記荷重支持部のみが埋設されて固定されている。

請求項２に記載の発明では、荷重支持部のみが埋設され固定されることで、耐火被覆層の固定強度の影響を受けることがなくなるので、柱脚部の固定強度が確保される。よって、柱の水平方向の力に抵抗する抵抗力がより確実に確保される。

請求項３の発明は、前記固定部には、コンクリート又はモルタルに埋設された前記柱脚部の側面の圧縮変形を抑制させる補強手段が設けられている。

請求項３に記載の発明では、補強手段が埋設された柱脚部の側面の圧縮変形を抑制させるので、柱脚部の固定強度が更に向上する。よって、柱の水平方向の力に抵抗する抵抗力が更に向上する。

本発明によれば、木製の柱の水平剛性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る柱支持構造によって柱の柱脚部が埋設された基礎の要部を示す垂直断面図である。 耐火集成材で構成された図１の柱を一部断面で示す斜視図である。 図２の柱の水平断面図である。 （Ａ）が図１の柱支持構造で支持された柱と梁とで構成された柱梁架構を模式的に示す立面図であり、（Ｂ）は地震時における柱に水平方向の力がかかった状態を模式的に示す立面図である。 （Ａ）は仮設材を示す平面図であり、（Ｂ）は側面図である。 図１に示す本発明の一実施形態に係る柱支持構造の施工方法を示す工程図である。 基礎の上面と柱脚部との境界部分の防水構造の一例を示す拡大断面図である。 （Ａ）は第二変形例の柱支持構造の補強板を示す水平断面図であり、（Ｂ）は第二変形例の柱支持構造の補強板を示す垂直断面図であり、（Ｃ）は第三変形例の柱支持構造の補強板を示す垂直断面図である。 補強手段や位置決め手段が設けられていない第一変形例の柱支持構造を示す図１に対応する垂直断面図である。 （Ａ）は第四変形例の柱支持構造の固定手段を示す水平断面図であり、（Ｂ）は第四変形例の柱支持構造の固定手段を示す水平断面図である。 （Ａ）は第五変形例の柱支持構造の仮設材を示す平面図であり、（Ｂ）は垂直断面図である。 基礎の上に設けられた根巻き部に柱脚部が埋設され固定されている第六変形例の柱支持構造を示す図１に対応する垂直断面図である。 鉄筋コンクリート造の柱梁架構の梁の上に設けられた根巻き部に柱脚部が埋設され固定されている第七変形例の柱支持構造を示す図４（Ａ）に対応する立面図である。 本発明が適用されていない比較例の木造の柱梁架構を示す図４（Ａ）に対応する立面図である。 （Ａ）は第八変形例の柱支持構造を示す図１に対応する垂直断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の要部を拡大した拡大垂直断面図である。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態に係る柱支持構造が適用されて木造建築物１０の柱梁架構１２について説明する。

図４（Ａ）に示すように、木造建築物１０は、鉄筋コンクリート造の基礎１４と、木製の柱５０と木製の梁２０とで構成された柱梁架構１２と、を有する構造となっている。

木製の柱５０は、図２と図３とに示すように、木製の荷重支持部６０と荷重支持部６０の周囲に設けられた耐火被覆層７０とを有する耐火集成材とされている。

[耐火集成材]
つぎに、柱５０を構成する耐火集成材について説明する。

前述したように、柱（耐火集成材）５０は、荷重を支持する荷重支持部（心材部）６０と荷重支持部６０の周囲に設けられた耐火被覆層７０とを有している。また、耐火被覆層７０は、モルタルバー５２が埋設された燃止層（もえどまりそう）５４と燃代層（もえしろそう）５６とで構成されている。

荷重支持部６０は柱（耐火集成材）５０の中心部分に設けられ、燃止層５４は荷重支持部６０の外側に荷重支持部６０を取り囲むように設けられ、燃代層５６は燃止層５４の外側に燃止層５４を取り囲むように設けられている。

そして、火災時には外側の燃代層５６が燃焼し炭化して炭化層となることで断熱効果を発揮すると共に燃止層５４を構成するモルタルバー５２が熱を吸収しながら燃焼を停止させることで、中心部にある荷重を支持する荷重支持部６０を火災から保護されるようになっている。

柱（耐火集成材）５０の作製方法は特に限定されるものではないが、つぎに一例を説明する。

荷重支持部６０は木材からなる心材６２を積層し圧締することによって作製されている。そして、燃止層５４及び燃代層５６は、木材からなる燃代材７４を荷重支持部６０の周囲に燃止層５４（モルタルバー５２）と共に積層し接着することによって柱５０（耐火集成材）が作製されている。

なお、柱（耐火集成材）５０の心材６２及び燃代材７４は、木材によって形成されていればよい。例えば、心材及び燃代材は、米松、唐松、檜、杉、あすなろ等の一般の木造建築に用いられる木材（以下、「一般木材」とする）によって形成してもよいし、これらの一般木材を角柱状の単材に加工し、この単材を複数集成し単材同士を接着剤により接着して一体化することによって形成してもよい。

また、燃止層５４は、火炎及び熱の進入を抑えて燃え止まり効果を発揮できる層であればよい。例えば、燃止層５４は、難燃性を有する層や熱の吸収が可能な層であればよい。

難燃性を有する層としては、木材に難燃薬剤を注入して不燃化処理した難燃薬剤注入層が挙げられる。熱の吸収が可能な層は、一般木材よりも熱容量が大きな材料、一般木材よりも断熱性が高い材料、又は一般木材よりも熱慣性が高い材料によって形成してもよいし、これらの材料と一般木材とを組み合わせて形成してもよい。また、難燃性を有する層と、熱の吸収が可能な層とを組み合わせて燃止層を形成してもよい。

また、一般木材よりも熱容量が大きな材料としては、モルタル、石材、ガラス、繊維補強セメント、石膏等の無機質材料、各種の金属材料などが挙げられる。一般木材よりも断熱性が高い材料としては、珪酸カルシウム板、ロックウール、グラスウールなどが挙げられる。一般木材よりも熱慣性が高い材料としては、セランガンバツ、ジャラ、ボンゴシ等の木材が挙げられる。

なお、本実施形態では、梁２０も上記と同様の構造の耐火集成材で構成されている。

［柱支持構造］
つぎに、本発明の一実施形態に係る柱支持構造について説明する。

図１に示すように、木造建築物１０の基礎１４は、鉄筋コンクリート造の基礎梁１６とフーチング部１８とで構成されている。そして、フーチング部１８に、木製の柱５０の柱脚部８０がコンクリートに埋設され固定されている（図４も参照）。なお、本実施形態では、柱５０の柱脚部８０は、荷重支持部６０のみで構成されている。つまり、フーチング部１８には荷重支持部６０のみが埋設されている（図２も参照）。

基礎１４（フーチング部１８）には、柱脚部８０の側面８１の上端部の側面８１Ａに接触するように補強板１０２が埋設され、柱脚部８０の側面８１の下端部の側面８１Ｂに接触するように補強板１０４が埋設されている。補強板１０２、１０４は、荷重支持部６０（柱脚部８０）よりも強度が大きければよく、鋼材、ＰＣ版、硬質木材、硬質ゴム等の材料で構成されている。

柱脚部８０の下方には、後述する柱５０を位置決めするための仮設材２００が埋設されている。図１及び図５に示すように、仮設材２００は、ベースプレート２０２と、ベースプレート２０２の四隅部分に締結されたアンカーボルト２０４と、を有している。各アンカーボルト２０４の先端部には、定着板２０６が設けられている。また、前述した下側の補強板１０４は、このベースプレート２０２に接合されている。なお、図示は省略するが、定着板２０６の替わりに、アンカーボルト２０４の先端部をＪ字形状に曲げて付着力を向上させた構造であってもよい。

前述したように本実施形態では、木製の荷重支持部６０のみがコンクリートに埋設されている。よって、コンクリートに埋設される柱脚部８０（荷重支持部６０）の外周面に、耐水塗装を施すことが望ましい。

また、図７に示すように、基礎１４（フーチング部１８）の上面１４Ａと境界部分の耐水性を向上させるために、耐火被覆層７０の下端７０Ａを基礎の上面１４Ａよりも上側に位置するよう設定し、上面１４Ａに跨るように難燃性を有する耐水シール９０を柱脚部８０の側面８１Ａに接着してもよい。なお、この場合、耐水シール９０が露出することで意匠性が低下しないように、耐水シール９０の外側に意匠面を構成する木栓９２等を設けてもよい。

（施工方法）
つぎに、本実施形態の柱支持構造の施工方法の一例について説明する。

図６（Ａ）に示すように、柱５０の柱脚部８０（図６（Ｂ）及び図２を参照）を落とし込む柱脚スペース１５を残して基礎１４（フーチング部１８）を打設する。なお、基礎１４（フーチング部１８）を打設する際に、柱脚スペース１５の底部１５Ａにベースプレート２０２が露出するように、アンカーボルト２０４を基礎１４（フーチング部１８）に埋設させ、仮設材２００を配設しておく。

図６（Ｂ）に示すように、柱５０の柱脚部８０を仮設材２００の補強板１０４の中に差し込むように落とし込むことで、柱５０の柱脚部８０が仮設材２００で仮固定されると共に位置決めされる。

図６（Ｃ）に示すように、上側の補強板１０２を柱脚部８０の側面８１の上端部の側面８１Ａに釘や接着剤等で仮固定する。そして、柱脚スペース１５にコンクリートを打設して、柱５０の柱脚部８０を埋設して固定する。

［作用及び効果］
つぎに本実施形態の作用及び効果について説明する。

図１及び図４（Ａ）等に示すように、柱５０を支持する基礎１４（フーチング部１８）に柱５０の柱脚部８０（図２も参照）を埋設して固定することで、柱５０が基礎１４に強固に固定される。よって、図４（Ｂ）に示すように、地震時における柱５０にかかる水平方向の力Ｆに抵抗する抵抗力が大きくなる。つまり、木造建築物１０の柱梁架構１２を構成する木製の柱５０の水平剛性が向上する。

また、荷重支持部６０のみが埋設され固定されることで、耐火被覆層７０の固定強度の影響を受けることがなくなるので、柱脚部８０の固定強度が確保される。よって、柱５０の水平方向の力Ｆに抵抗する抵抗力がより確実に確保される向上する。別の観点から説明すると、本実施形態における柱５０では耐火被覆層７０は構造体でないため、埋設される柱脚部から耐火被覆層７０を除くことで（構造体としての荷重支持部６０のみを埋設して固定することで）、柱脚としての構造性が確保される。

また、柱５０の水平方向の力Ｆに抵抗する際、柱脚部８０（荷重支持部６０）の側面８１、特に上端部の側面８１Ａと下端部の側面８１Ｂとに大きな支圧がかかる。しかし、本実施形態では、補強板１０２、１０４が支圧を受けるので、支圧がかかることによる柱脚部８０（荷重支持部６０）の側面８１の圧縮変形が抑制される。よって、柱脚部８０の固定強度が更に向上し、この結果、柱５０の水平方向の力Ｆに抵抗する抵抗力が更に向上する。別の観点から説明すると、支圧による木製の柱脚部８０（荷重支持部６０）への基礎１４のめり込みが防止される。

なお、本実施形態では、下側の補強板１０４は、仮設材２００のベースプレート２０２に接合され、柱脚部の側面の圧縮変形を抑制させる補強手段と柱脚部を位置決めする位置決め手段との二つの機能を有している。

ここで、図１４に示す柱脚部８０が基礎１４に埋設されていない（本発明が適用されていない）比較例としての木造の柱梁架構８００について説明する。

柱梁架構８００を構成する木製の柱５０は、梁２０との接合部及び基礎１４との接合部はピン接合となっている。よって、これら接合部の回転剛性が低いため、柱梁架構８００には、ＲＣ耐震壁８０２や鉄骨ブレース８０４等の水平力抵抗要素が必要となる。

これに対して、本実施形態では、前述したように、柱脚部８０が基礎１４に埋設されて固定されているので、図４（Ｂ）に示すように、柱５０の水平方向の力Ｆに抵抗する抵抗力が向上している。すなわち、柱５０単体で水平力抵抗要素となり、柱５０と梁２０との接合部がピン結合であっても、ＲＣ耐震壁８０２や鉄骨ブレース等（図１４参照）の水平抵抗要素を不要又は削減することがき、この結果、コストが削減されると共に設計の自由度が向上する。

＜変形例＞
つぎに本実施形態の変形例について説明する。

（第一変形例）
図９に示す第一変形例の柱支持構造のように、柱脚部８０の側面８１の圧縮変形を抑制させる補強手段としての補強板１０２、１０４や柱５０の位置決めのための位置決め手段としての仮設材２００が設けられていない構造であってもよい。

［補強手段］
つぎに、柱脚部８０の側面８１の圧縮変形を抑制させる補強手段の変形例について説明する。

（第二変形例）
図８（Ａ）と図８（Ｂ）に示す第二変形例の柱支持構造では、補強板２５０は、鋼材、ＰＣ版、硬質木材、及び硬質ゴム等で構成されると共に、柱脚部８０の全周に且つ鉛直方向の全域に亘って設けられている。つまり、補強板２５０は、柱脚部８０の全断面に亘って補強している。よって、柱脚部８０（荷重支持部６０）の側面８１の圧縮変形がより効果的に抑制される。よって、柱脚部８０の固定強度が更に向上し、この結果、柱５０の水平方向の力に抵抗する抵抗力が更に向上する。

（第三変形例）
図８（Ｃ）に示す第三変形例の柱支持構造では、補強手段は、柱脚部８０の下側に設けられた本設材３００である。本設材３００は、仮設材２００（図５参照）と略同様の構成であるが、ベースプレート２０２に接合され突出する補強板１０４が柱脚部８０に埋め込まれた構成となっている。このような構成とすることで、側面８１にかかる支圧が補強板１０４からベースプレート２０２とアンカーボルト２０４とを介して基礎１４に伝達され、この結果、柱脚部８０の側面８１の圧縮変形が抑制される。

［固定手段]
柱５０にかかる水平方向の力Ｆに抵抗する抵抗力をより大きくするために、コンクリートに埋設された柱５０の柱脚部８０の固定強度を高めることが考えられる。よって、コンクリートに埋設された柱５０の柱脚部８０の固定強度を高めるために、別途、固定手段を設けてもよい。また、固定強度を高める固定手段としては、スタッドを設けることが有効である。

よって、次に固定手段の一例としてのスタッドを用いて柱脚部８０の固定強度をより大きくした変形例について説明する。なお、下記変形例では、前述した図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す第二変形例の補強板２５０を用いた例で説明しているが、図１等に示す高い支圧がかかる側部８１Ａ，８１Ｂを部分的に補強する補強板１０２、１０４を用いてもよい。

（第四変形例）
図１０（Ａ）に示す第四変形例の柱支持構造では、頭付スタッド２５４が補強板２５０の側面に接合され基礎１４に埋設されている。よって、頭付スタッド２５４により補強板２５０が基礎１４に強固に固定され、これによりコンクリートに埋設された柱５０の柱脚部８０の固定強度がより大きくなる。そして、柱５０の柱脚部８０の固定強度がより大きくなり、この結果、柱５０の水平方向の力Ｆ（図４（Ｂ））に抵抗する抵抗力が更に向上する。

（第五変形例）
図１０（Ｂ）に示す第五変形例の柱支持構造では、全ネジ鋼棒の頭付スタッド２５６が補強板２５０を貫通し柱脚部８０に打ち込まれると共に、ナット２５８を用いて補強板２５０に溶接固定されている。よって、頭付スタッド２５６により補強板２５０が基礎１４に強固に固定されると共に、柱脚部８０に打ち込まれた頭付スタッド２５６が直接的に柱脚部８０を固定する。これにより、柱５０の柱脚部８０の固定強度が更に大きくなり、この結果、柱５０の水平方向の力Ｆ（図４（Ｂ））に抵抗する抵抗力が更に向上する。

（その他）
なお、スタッド以外の固定手段で柱脚部８０の固定強度を大きくしてもよい。

また、図示は省略するが、図９に示す第一変形例のように補強手段がない構造において、スタッドを柱脚部８０に打ち込んで埋設して固定強度を大きくした構成であってもよい。

［位置決め手段］
上記実施形態では、図５に示すように、下側の補強板１０４は、仮設材２００のベースプレート２０２に接合され、柱脚部８０の側面８１の圧縮変形を抑制させる補強手段と柱脚部８０を位置決めする位置決め手段との二つの機能を有していた。そして、次に他の構成の位置決め手段の変形例を説明する。

（第六変形例）
図１１に示す第六変形例の柱支持構造では、柱脚部８０の底部に穴８５が形成されている。また、仮設材２２０のベースプレート２０２に突出棒２２２が接合されている。そして、柱脚部８０の穴８５にベースプレート２０２から突出する突出棒２２２が挿入させることで、位置決めされる構造となっている。

なお、この場合には、別途、補強板１０４（図５）や補強板２５０（図８）を設けるとなおよい。

［固定部］
上記実施形態では、柱５０の柱脚部８０が埋設され固定する固定部は、基礎１４（フーチング部１８）であったが、これに限定されない。よって、次に固定部の変形例（柱５０の柱脚部８０が固定される他の固定部）について説明する。

（第七変形例）
図１２に示す第七変形例の柱支持構造では、基礎１４の上に設けられた根巻き部１９に柱脚部８０が埋設され固定されている。

なお、図１２では、図９に示す第一変形例の柱支持構造と同様に、補強手段、固定手段、及び位置決め手段が設けられていないが、上記実施形態及び変形例のように、補強手段、固定手段、及び位置決め手段が設けられていてもよい。

（第八変形例）
図１３に示す第八変形例の柱支持構造では、鉄筋コンクリート製の柱梁架構３０の上に木製の柱梁架構１２が設けられている。そして、鉄筋コンクリート造の柱梁架構３０を構成する梁３２の上に設けられた根巻き部１９に、柱５０の柱脚部８０が埋設され固定されている。

なお、根巻き部１９が設けられていないで、鉄筋コンクリート造の梁３２に、柱５０の柱脚部８０が埋設され固定された構成であってもよい。

また、図１３でも、図９に示す第一変形例の柱支持構造と同様に、補強手段、固定手段、及び位置決め手段が設けられていないが、上記実施形態及び変形例のように、補強手段、固定手段、及び位置決め手段が設けられていてもよい。

（第九変形例）
図１５に示す第九変形例の柱支持構造では、基礎１４に鋼製の固定材５００が設けられている。固定材５００は、ベースプレート２０２と、ベースプレート２０２の四隅部分に締結されたアンカーボルト２０４と、筒部５０２と、を有している。各アンカーボルト２０４はフーチング部１８に埋設されている。また、各アンカーボルト２０４の先端部には、定着板２０６が設けられている。基礎１４（梁１６）上には基礎スラブ１５が設けられ、本変形例では、基礎スラブ１５にベースプレート１５が埋設された構造となっている。

筒部５０２は、平面視矩形状の筒状の部材とされ、ベースプレート２０２の上面に立設されている。筒部５０２は、柱５０の柱脚部８０よりも大きく、且つ燃代層５６を含む柱５０の外形よりも小さくなるように設定さている。また、筒部５０２は根元部分のみが基礎スラブ１５に埋設され、根本部分よりも上側部分は基礎１４の上面から突出している（筒部５０２の上側部分は露出している）。そして、この筒部５０２に柱５０の柱脚部８０が落とし込まれると共に、モルタルＳが流し込まれ固定されている。

また、基礎スラブ５から露出した筒部５０２の上側部分の側面には、木製の仕上材５１０が接着されている。仕上材５１０は、柱５０の側面と面一となるように厚みが設定されている。なお、仕上材５１０の下端部が、基礎１４に埋設されていてもよい。

このように、基礎１４に埋設された固定材５００の筒部５０２に柱５０の柱脚部８０を落とし込みモルタルＳで固定する構造とすることで、施工性が向上すると共に、柱５０の柱脚部８０の剛性及び耐力が向上する。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態及び各変形例に限定されない。

例えば、上記実施形態及び各変形例では、固定部には荷重支持部６０のみが埋設されて固定されていたが、これに限定されない。例えば、耐火被覆層７０を構成する燃止層５４と荷重支持部６０とが埋設された構造であってもよい。或いは、燃代層５６も埋設された構造であってもよい。

また、上記実施形態及び変形例の木造の柱梁架構は、耐火集成材であったが、これに限定されない。上記実施形態で説明した以外の集成材を用いてもよいし、単材の木材を用いてもよい。例えば、荷重支持部の周りに耐火被覆した木材であってもよいし、薬剤を含浸させた木材であってもよい。より具体的には、例えば、荷重支持部の外側に木材に難燃薬剤を注入して不燃化処理した難燃薬剤注入層で構成された一層構造の耐火被覆層が設けられた構造であってもよい。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない

１４ 基礎（固定部の一例）
１９ 根巻き部（固定部の一例）
３９ 根巻き部（固定部の一例）
５０ 柱
６０ 荷重支持部
７０ 耐火被覆層
８０ 柱脚部
１０２ 補強板（補強手段の一例）
１０４ 補強板（補強手段の一例）
２５０ 補強板（補強手段の一例）
３００ 本設材（補強手段の一例）
５００ 固定材（固定部の一例）

Claims (3)

1. 荷重を支持する木製の荷重支持部と前記荷重支持部の周囲に設けられた耐火被覆層とを有する柱と、
   前記柱を支持し、前記柱の柱脚部がコンクリート又はモルタルに埋設され前記柱脚部を固定する固定部と、
   を備える柱支持構造。
2. 前記固定部には、前記荷重支持部のみが埋設されて固定されている、
   請求項１に記載の柱支持構造。
3. 前記固定部には、コンクリート又はモルタルに埋設された前記柱脚部の側面の圧縮変形を抑制させる補強手段が設けられている、
   請求項１又は請求項２に記載の柱支持構造。

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