JP2017133271A - 柱梁接合構造および柱梁接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合部の上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒またはボルト同士を、機械式継手を用いずに一体化接合することのできる柱梁接合構造および柱梁接合方法を提供する。【解決手段】木質の柱部材１２と木質の梁部材１４とを木材よりも硬質の材料からなる仕口部材１６を介して接合してなる柱梁接合構造１０であって、仕口部材１６の側端面に設けられ、梁部材１４と接続するための突出金物１６Ａと、仕口部材１６の上下端面に設けられ、上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂと接続するための接合用鉄骨部材１６Ｂと、上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂに上下方向に挿入配置され、ここに付着固定されるとともに、端部側で接合用鉄骨部材１６Ｂに接合された鋼棒またはボルト２２とを備えるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、木質の柱部材と木質の梁部材とを接合した柱梁接合構造および柱梁接合方法に関するものである。

従来、木質の柱部材と木質の梁部材、あるいは鋼材を内蔵した木製の梁部材とを接合する場合、引きボルトとドリフトピンを併用した鋼板挿入２面剪断型の柱梁接合構造が一般的に用いられている（例えば、特許文献１、２を参照）。図４に示すように、この従来の柱梁接合構造は、木質の柱部材１に水平に挿通配置した複数の通しボルト２（引きボルト）およびナット２ａを介して平面視でＴ字状断面の梁部材接続用の金物３のベースプレート３ａを柱１の側面の凹部１ａに取り付ける一方、梁部材接続用の金物３のガセットプレート３ｂを木質の梁部材４の端面の凹溝部４ａに挿入配置し、ガセットプレート３ｂと梁部材４とをドリフトピン５などの接合具にて接続したものである。なお、図の例では、梁部材４の上面にラグスクリューボルト６を介してスラブコンクリート７が設けられ、ドリフトピン５の端部側に木栓８が埋め込み配置され、柱部材１の側面の凹部１ａの縁部にモルタルバーなどの断熱材９が配置された例を示している。

しかしながら、こうした柱梁接合構造においては、接合に起因する剛性や耐力の低下が大きく、接合効率が低いことが問題となっていた。また、一定階数以上の架構を計画する場合、通し柱以外にも対応可能な汎用ディテールが必要となる。上記の問題に対しては、例えばＲＣ（鉄筋コンクリート）接合部などの木材よりも硬質の材料からなる仕口部材を採用することで、接合効率を大幅に上昇させることができる（例えば、特許文献３を参照）。この場合、仕口部材と、仕口部材の上端面に配置される上側柱部材と、仕口部材の下端面に配置される下側柱部材との接続に、既往技術のグルードインロッド（以下、ＧＩＲということがある。）接合やラグスクリューボルト（以下、ＬＳＢということがある。）接合を用いることが有効であるが、以下のような問題があった。

（ＧＩＲ接合の場合）
図５（ａ）に示すように、異形鉄筋Ａ１を木材Ａ２（集成材）に挿入し、エポキシ系接着剤Ａ３にて定着させるタイプのＧＩＲ接合は、適用事例も多く一般的であるが、鉄筋Ａ１の節部に集中的に木材Ａ２を押し広げる力が作用するため、割裂破壊しやすく脆性的な性状を有する。

図５（ｂ）に示すように、ネジ部Ａ４１と丸鋼部Ａ４２からなる鋼棒Ａ４（転造ねじアンカーボルト）のネジ部Ａ４１を木材Ａ２に挿入し、エポキシ系接着剤Ａ３にて定着させるタイプのＧＩＲ接合は、鋼棒Ａ４が十分に塑性変形するまで割裂破壊しにくく、図６に示すように靱性的な破壊形式となることが実験的に確認されている。なお、図６は、断面寸法が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの木材に鋼棒（異形鉄筋、転造ねじアンカーボルト）をＧＩＲ接合にて５００ｍｍの長さだけ定着させた場合の引張試験結果である。

耐火仕上材を有する柱の場合には特に、ＧＩＲのエポキシ系接着剤の注入作業を現場にて行うことは仕上の後遣り工程が増え、労力を要する。そこで、既に工場もしくはサイトにてＧＩＲ鋼棒を挿入した木質の柱部材を用意し、建方時には接合部内にて上下の柱部材から突出した鋼棒を接合するのみとすることが現実的である。しかしながら、上記の靱性的なネジ形状の鋼棒を用いる場合、上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒同士の接合に対する汎用的な手段がないという問題がある。

（ＬＳＢ接合の場合）
上記のＧＩＲ接合と同様の理由により、既に工場もしくはサイトにてＬＳＢを挿入した木質の柱部材を用意し、建方時には接合部内にて上下の柱部材から突出したＬＳＢを接合するのみとすることが現実的である。しかしながら、上下の柱部材にそれぞれ固定されたＬＳＢ同士の接合に対する汎用的な手段がないという問題がある。

特開２０１２−２１９５５９号公報 特開２０１２−２１９５６０号公報 特開２０１５−２１８４６３号公報

このため、木質の柱部材と梁部材の柱梁接合構造において、接合部の上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒またはボルト同士を、機械式継手を用いずに一体化接合することのできる技術が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接合部の上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒またはボルト同士を、機械式継手を用いずに一体化接合することのできる柱梁接合構造および柱梁接合方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る柱梁接合構造は、木質の柱部材と木質の梁部材とを木材よりも硬質の材料からなる仕口部材を介して接合してなる柱梁接合構造であって、仕口部材の側端面に設けられ、梁部材と接続するための突出金物と、仕口部材の上下端面に設けられ、上側柱部材および下側柱部材と接続するための接合用鉄骨部材と、上側柱部材および下側柱部材に上下方向に挿入配置され、ここに付着固定されるとともに、端部側で接合用鉄骨部材に接合された鋼棒またはボルトとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造は、上述した発明において、鋼棒またはボルトはネジ形状の端部を有し、この端部を介して接合用鉄骨部材にネジ接合されることを特徴とする。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造は、上述した発明において、上側柱部材および下側柱部材の少なくとも一方と接合用鉄骨部材との間に、接合用鉄骨部材から上側柱部材および下側柱部材の少なくとも一方への熱の伝達を遮るための遮熱用部材を設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造は、上述した発明において、仕口部材は、鉄筋コンクリートで構成されることを特徴とする。

また、本発明に係る柱梁接合方法は、上述した柱梁接合構造を構築する柱梁接合方法であって、予め接合用鉄骨部材が上下端面に設けられた仕口部材の上下に、鋼棒またはボルトが挿入配置された上側柱部材および下側柱部材を配置した後、鋼棒またはボルトの端部側と接合用鉄骨部材とを接合することを特徴とする。

本発明に係る柱梁接合構造によれば、木質の柱部材と木質の梁部材とを木材よりも硬質の材料からなる仕口部材を介して接合してなる柱梁接合構造であって、仕口部材の側端面に設けられ、梁部材と接続するための突出金物と、仕口部材の上下端面に設けられ、上側柱部材および下側柱部材と接続するための接合用鉄骨部材と、上側柱部材および下側柱部材に上下方向に挿入配置され、ここに付着固定されるとともに、端部側で接合用鉄骨部材に接合された鋼棒またはボルトとを備えるので、上側柱部材および下側柱部材にそれぞれ付着固定された鋼棒またはボルト同士は接合用鉄骨部材を介して一体化接合される。したがって、上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒またはボルト同士を、機械式継手を用いずに一体化接合することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、鋼棒またはボルトはネジ形状の端部を有し、この端部を介して接合用鉄骨部材にネジ接合されるので、鋼棒またはボルトと接合用鉄骨部材とを容易に接合することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、上側柱部材および下側柱部材の少なくとも一方と接合用鉄骨部材との間に、接合用鉄骨部材から上側柱部材および下側柱部材の少なくとも一方への熱の伝達を遮るための遮熱用部材を設けたので、遮熱用部材により火災時は接合用鉄骨部材から上側柱部材および下側柱部材の少なくとも一方への熱の伝達は遮断される。このため、柱梁接合構造を耐火構造とすることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、仕口部材は、鉄筋コンクリートで構成されるので、柱梁接合構造を比較的安価に実現することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る柱梁接合方法によれば、上述した柱梁接合構造を構築する柱梁接合方法であって、予め接合用鉄骨部材が上下端面に設けられた仕口部材の上下に、鋼棒またはボルトが挿入配置された上側柱部材および下側柱部材を配置した後、鋼棒またはボルトの端部側と接合用鉄骨部材とを接合するので、上述した柱梁接合構造を比較的簡易に構築することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る柱梁接合構造および柱梁接合方法の実施の形態を示す側断面図である。 図２は、切削鉄筋を示す側面図である。 図３は、先端ネジ加工を施したＬＳＢを示す図であり、（１）は側面図、（２）は正面図である。 図４は、従来の柱梁接合構造の一例を示す分解斜視図である。 図５は、ＧＩＲ接合を示す側断面図であり、（ａ）は異形鉄筋の場合、（ｂ）はネジ形状の鋼棒の場合である。 図６は、鋼棒種類の違いによる荷重−変形関係を示す図である。

以下に、本発明に係る柱梁接合構造および柱梁接合方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本発明に係る柱梁接合構造１０は、木質の角型断面の柱部材１２と木質の角型断面の梁部材１４とを、ＲＣで構成された仕口部材１６を介して接合してなる構造である。仕口部材１６の側端面には梁部材１４と接続するためのウェブ１６Ａ（突出金物）が設けられ、仕口部材１６の上下端面には接合用鉄骨部材１６Ｂが設けられている。仕口部材１６の上下に配置される上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂは、それぞれ接合用鉄骨部材１６を介して接続される。このように、本実施の形態では、仕口部材１６の上下に接合用鉄骨部材１６Ｂを介在させることで、鉄筋接合用の機械式継手等を用いずに木質の柱部材１２と仕口部材１６を一体化している。

接合用鉄骨部材１６Ｂは、平面視でＨ字状断面のＨ形鋼で構成され、その上下端面にはベースプレート１８、２０が取り付けられている。なお、本発明の接合用鉄骨部材はＨ形鋼に限るものではなく、例えば鋼管、角型鋼管、平板、Ｌ形鋼、溝形鋼等あるいはこれらの組み合わせで構成してもよい。接合用鉄骨部材１６はベースプレート１８を介して仕口部材１６に接続され、ベースプレート２０を介して上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂに接続される。

上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂの平面視で４隅側には鋼棒２２が上下方向に挿入配置され、エポキシ系接着剤等を介してここに付着固定されている。図の例ではＧＩＲ接合の場合を示している。この鋼棒２２には、木材の割裂破壊を生じにくく靱性的な性状を有するネジ加工（ネジ形状）が全長に亘って施されている。鋼棒２２がネジ形状であることにより、接合用鉄骨部材１６Ｂとの接続はベースプレート２０を挟んで鋼棒２２の端部２２ａに螺合したナット２４を締結することで容易に実現できる。なお、鋼棒２２を異形鉄筋を用いて構成することもできる。この場合、例えば図２に示すように、切削ネジ部４２Ａと異形鉄筋部４２Ｂとからなる切削鉄筋４２を用いることで上記と同様なディテールが可能となる。この切削鉄筋４２は、異形鉄筋の片側をネジ形状に切削加工することで得ることができる。

なお、上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂに挿入配置される鋼棒２２をＬＳＢとする場合（ＬＳＢ接合）、そのままでは接合用鉄骨部材１６Ｂと一体化することは難しい。そこで、既往技術として既に一般化されている端部ネジ加工付きのＬＳＢを用いることが好ましい。端部ネジは雄ネジ、雌ネジいずれでもよい。この場合、例えば図３に示すように、先端部から頭部にかけてネジ加工を施した軸部４４Ａと、六角形状の頭部４４ＢとからなるＬＳＢ４４を用いてもよい。上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂに設けた図示しない挿入孔に挿入配置される先端側をネジ形状とすることで、接合用鉄骨部材１６Ｂとの接続はベースプレート２０を挟んでＬＳＢ４４の頭部４４Ｂを締結することで容易に実現できる。

仕口部材１６の内部には、平面視で４隅側に主筋２６が上下方向に挿通配置されており、その周囲には複数のフープ筋２８が巻回配置されている。主筋２６は接合用鉄骨部材１６Ｂと一体化する必要があるが、主筋２６として異形鉄筋を用いる場合には、図２に示したような方法で両端部２６ａをネジ加工した切削鉄筋を用いることができる。この場合、ベースプレート１８を挟んで両端部２６ａに螺合したナット３０を締結することで接合することが可能である。また、主筋２６を全ネジもしくは両端ネジの長尺ボルトで構成してもよい。

柱部材１２を耐火部材とする場合には、火災時の接合用鉄骨部材１６Ｂから上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂの木口面への熱の伝達が問題となる。そこで上側柱部材１２Ａの下端面および下側柱部材１２Ｂの上端面には、接合用鉄骨部材１６Ｂから上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂへの熱の伝達を遮るためのベースモルタル３２（遮熱用部材）を敷設している。このベースモルタル３２は建方精度調整用モルタルとしても機能する。このベースモルタル３２内の鋼棒２２の周囲にもフープ筋２８を設けている。

仕口部材１６と梁部材１４との接合は、引きボルト３４とドリフトピン３８を併用した鋼板挿入２面剪断型接合ディテール（図４を参照）を用いる。なお、図１において、符号３６はナット、符号４０はベースプレートである。仕口部材１６がＲＣであることから引きボルト３４部分に起因する接合効率の低下を防止することができ、引きボルト３４との一体性が高まるため、一般的な木質接合部にて同様のディテールを採用した場合と比較して接合効率の増大を期待することができる。仕口部材１６内の引きボルト３４の付着性能を高めるため、引きボルト３４には全ネジボルト、あるいは図２に示したような方法で両端をネジ加工した切削鉄筋を用いることもできる。

上記の実施の形態において、仕口部材１６はＰＣ化（プレキャストコンクリート化）したものを用いてもよい。その場合、上下の接合用鉄骨部材１６ＢをＰＣ工場にて予め取り付けて一体化した製品としておき、これを現場に搬入して、仕口部材１６の上下に、鋼棒２２が挿入配置された上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂを配置した後、鋼棒２２の端部２２ａと接合用鉄骨部材１６Ｂとを接合することで、上記の柱梁接合構造１０を構築することもできる。

このように、本実施の形態によれば、接合用鉄骨部材１６Ｂを用いることで、柱部材１２に挿入する鋼棒２２がＧＩＲ、ＬＳＢのいずれも場合でも、鉄筋接合用の機械式継手等を用いずに両者の一体化を実現することができる。これにより柱梁接合構造１０の剛性、耐力、靱性を確保することで、ラーメン架構以外の耐震要素を減少させ、高い空間自由度を実現することができると同時に意匠性に優れた木質空間を提供することが可能である。

また、切削鉄筋や、端部ネジ加工付きのＬＳＢについては、既に汎用技術が存在している。本発明においては、その他のディテールも全て既存技術にて構成することが可能なため、施工性に優れ、かつ低コストの柱梁接合構造を実現することができる。また、接合部の取合が明快なため、被覆等の耐火仕様の納りも容易となる。

以上説明したように、本発明に係る柱梁接合構造によれば、木質の柱部材と木質の梁部材とを木材よりも硬質の材料からなる仕口部材を介して接合してなる柱梁接合構造であって、仕口部材の側端面に設けられ、梁部材と接続するための突出金物と、仕口部材の上下端面に設けられ、上側柱部材および下側柱部材と接続するための接合用鉄骨部材と、上側柱部材および下側柱部材に上下方向に挿入配置され、ここに付着固定されるとともに、端部側で接合用鉄骨部材に接合された鋼棒またはボルトとを備えるので、上側柱部材および下側柱部材にそれぞれ付着固定された鋼棒またはボルト同士は接合用鉄骨部材を介して一体化接合される。したがって、上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒またはボルト同士を、機械式継手を用いずに一体化接合することができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、鋼棒またはボルトはネジ形状の端部を有し、この端部を介して接合用鉄骨部材にネジ接合されるので、鋼棒またはボルトと接合用鉄骨部材とを容易に接合することができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、上側柱部材および下側柱部材の少なくとも一方と接合用鉄骨部材との間に、接合用鉄骨部材から上側柱部材および下側柱部材の少なくとも一方への熱の伝達を遮るための遮熱用部材を設けたので、遮熱用部材により火災時は接合用鉄骨部材から上側柱部材および下側柱部材の少なくとも一方への熱の伝達は遮断される。このため、柱梁接合構造を耐火構造とすることができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、仕口部材は、鉄筋コンクリートで構成されるので、柱梁接合構造を比較的安価に実現することができる。

また、本発明に係る柱梁接合方法によれば、上述した柱梁接合構造を構築する柱梁接合方法であって、予め接合用鉄骨部材が上下端面に設けられた仕口部材の上下に、鋼棒またはボルトが挿入配置された上側柱部材および下側柱部材を配置した後、鋼棒またはボルトの端部側と接合用鉄骨部材とを接合するので、上述した柱梁接合構造を比較的簡易に構築することができる。

以上のように、本発明に係る柱梁接合構造および柱梁接合方法は、木質の柱部材と木質の梁部材との接合に有用であり、特に、接合部の上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒またはボルト同士を、機械式継手を用いずに一体化接合するのに適している。

１０ 柱梁接合構造
１２ 柱部材
１２Ａ 上側柱部材
１２Ｂ 下側柱部材
１４ 梁部材
１６ 仕口部材
１６Ａ ウェブ（突出金物）
１６Ｂ 接合用鉄骨部材
１８，２０，４０ ベースプレート
２２ 鋼棒
２２ａ 端部
２４，３０，３６ ナット
２６ 主筋
２８ フープ筋
３２ ベースモルタル（遮熱用部材）
３４ 引きボルト
３８ ドリフトピン
４２ 切削鉄筋（鋼棒）
４２Ａ 切削ネジ部
４２Ｂ 異形鉄筋部
４４ ＬＳＢ（ラグスクリューボルト）
４４Ａ 軸部
４４Ｂ 頭部

Claims (5)

1. 木質の柱部材と木質の梁部材とを木材よりも硬質の材料からなる仕口部材を介して接合してなる柱梁接合構造であって、
   仕口部材の側端面に設けられ、梁部材と接続するための突出金物と、仕口部材の上下端面に設けられ、上側柱部材および下側柱部材と接続するための接合用鉄骨部材と、
   上側柱部材および下側柱部材に上下方向に挿入配置され、ここに付着固定されるとともに、端部側で接合用鉄骨部材に接合された鋼棒またはボルトとを備えることを特徴とする柱梁接合構造。
2. 鋼棒またはボルトはネジ形状の端部を有し、この端部を介して接合用鉄骨部材にネジ接合されることを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合構造。
3. 上側柱部材および下側柱部材の少なくとも一方と接合用鉄骨部材との間に、接合用鉄骨部材から上側柱部材および下側柱部材の少なくとも一方への熱の伝達を遮るための遮熱用部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の柱梁接合構造。
4. 仕口部材は、鉄筋コンクリートで構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の柱梁接合構造。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の柱梁接合構造を構築する柱梁接合方法であって、
   予め接合用鉄骨部材が上下端面に設けられた仕口部材の上下に、鋼棒またはボルトが挿入配置された上側柱部材および下側柱部材を配置した後、鋼棒またはボルトの端部側と接合用鉄骨部材とを接合することを特徴とする柱梁接合方法。

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