JP2017133277A - 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同士を容易に一体化接合することのできる施工性に優れた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とその上下にそれぞれ設けられる上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂとを接続するために上下方向に挿入配置される鋼棒２２とを備え、鋼棒２２は異形鉄筋部２２Ｂとネジ形状のネジ部２２Ａとからなり、ネジ部２２Ａは上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂに挿入配置されてここに付着固定され、異形鉄筋部２２Ｂは仕口部材１６に挿入配置されて鉄筋継手１８、２０に接合されるようにする。【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３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。

図４（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４（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５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５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。

特開２０１５−２１８４６３号公報 特開２０１２−２１９５５９号公報 特開２０１２−２１９５６０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同士を容易に一体化接合することのできる施工性に優れた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同士を容易に一体化接合することのできる施工性に優れた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、仕口部材とその上下にそれぞれ設けられる上側柱部材および下側柱部材とを接続するために上下方向に挿入配置される鋼棒とを備え、鋼棒は異形鉄筋部とネジ形状のネジ部とからなり、ネジ部は上側柱部材および下側柱部材に挿入配置されてここに付着固定され、異形鉄筋部は仕口部材に挿入配置されて鉄筋継手に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、上側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合される鉄筋継手に、下側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が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、鋼棒は、異形鉄筋の長手方向の片側をネジ形状に切削加工したものであ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、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、予め鉄筋継手が設けられた仕口部材の上下に、鋼棒の異形鉄筋部が突出した上側柱部材および下側柱部材を配置した後、異形鉄筋部と鉄筋継手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、仕口部材とその上下にそれぞれ設けられる上側柱部材および下側柱部材とを接続するために上下方向に挿入配置される鋼棒とを備え、鋼棒は異形鉄筋部とネジ形状のネジ部とからなり、ネジ部は上側柱部材および下側柱部材に挿入配置されてここに付着固定され、異形鉄筋部は仕口部材に挿入配置されて鉄筋継手に接合されるので、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同士を容易に一体化接合することのできる施工性に優れた柱梁接合構造を提供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、上側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合される鉄筋継手に、下側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合されるので、鉄筋継手の数量を低減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、鋼棒は、異形鉄筋の長手方向の片側をネジ形状に切削加工したものであるので、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、予め鉄筋継手が設けられた仕口部材の上下に、鋼棒の異形鉄筋部が突出した上側柱部材および下側柱部材を配置した後、異形鉄筋部と鉄筋継手とを接合するので、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、従来の柱梁接合構造の一例を示す分解斜視図である。 図４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５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）が設けられている。

仕口部材１６の上下にはベースモルタル３２を介して上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂが配置される。仕口部材１６、上側柱部材１２Ａ、下側柱部材１２Ｂの平面視で４隅側には、それぞれ鋼棒２２が上下方向に挿入配置される。図の例ではＧＩＲ接合の場合を示している。鋼棒２２は異形鉄筋部２２Ｂとネジ形状のネジ部２２Ａとからなる切削鉄筋であり、ネジ部２２Ａは上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂに挿入配置されてエポキシ系接着剤等を介してここに付着固定され、異形鉄筋部２２Ｂは仕口部材１６に主筋として挿入配置されて鉄筋継手１８、２０に接合される。鉄筋継手１８、２０の間には異形鉄筋２４が配置されている。仕口部材１６の内部の異形鉄筋部２２Ｂの周囲には複数のフープ筋２８が巻回配置されている。

このように、本実施の形態では、柱部材１２と仕口部材１６との接続に際し、ＧＩＲの鋼棒２２に切削鉄筋を用いる。切削鉄筋は、図２に示すように異形鉄筋の片側をネジ形状に切削加工したものである。切削鉄筋からなる鋼棒２２のネジ部２２Ａ側を柱部材１２内に挿入配置することで木材の割裂破壊を防止して靱性的な性状を確保する。一方の異形鉄筋部２２Ｂ側を仕口部材１６内に挿入配置することで通常のＰＣ（プレキャストコンクリート）用スリーブ系の鉄筋継手１８、２０（例えばスリーブジョイント）の利用が可能となり、建方時には仕口部材１６内にて上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂから突出した切削鉄筋の異形鉄筋部２２Ｂを接合するのみとすることができる。この方法によれば現位置でのエポキシ系接着剤の注入作業は生じない。なお、図１の例では鉄筋継手１８、２０を仕口部材１６内の上下２か所に設けているが、例えば下側柱部材１２Ｂから上方に突出する異形鉄筋部２２Ｂを仕口部材１６内の上方まで延長すれば鉄筋継手を上部の１か所に低減することができる。

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３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、予め鉄筋継手１８、２０が設けられた仕口部材１６の上下に、鋼棒２２の異形鉄筋部２２Ｂが突出した上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂを配置した後、異形鉄筋部２２Ｂと鉄筋継手１８、２０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。なお、上述したように仕口部材１６の内部に鉄筋継手を１か所しか設けない場合は、仕口部材１６内に上下方向の主筋（異形鉄筋部２２Ｂ）を通すための孔を開けておき、異形鉄筋部２２Ｂを挿入後にグラウト充填すればよい。

このように、本実施の形態によれば、柱部材１２と仕口部材１６との接続を、切削鉄筋からなる鋼棒２２を用いたＧＩＲ接合とすることで、靱性を有し、かつ施工性に優れたディテール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、切削鉄筋については、通常の異形鉄筋に対して十分な長さのネジ切削加工を施す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、仕口部材とその上下にそれぞれ設けられる上側柱部材および下側柱部材とを接続するために上下方向に挿入配置される鋼棒とを備え、鋼棒は異形鉄筋部とネジ形状のネジ部とからなり、ネジ部は上側柱部材および下側柱部材に挿入配置されてここに付着固定され、異形鉄筋部は仕口部材に挿入配置されて鉄筋継手に接合されるので、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同士を容易に一体化接合することのできる施工性に優れた柱梁接合構造を提供することができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、上側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合される鉄筋継手に、下側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合されるので、鉄筋継手の数量を低減することができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、鋼棒は、異形鉄筋の長手方向の片側をネジ形状に切削加工したものであるので、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、予め鉄筋継手が設けられた仕口部材の上下に、鋼棒の異形鉄筋部が突出した上側柱部材および下側柱部材を配置した後、異形鉄筋部と鉄筋継手とを接合するので、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同士を容易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）
１８，２０ 鉄筋継手
２２ 鋼棒
２２Ａ ネジ部
２２Ｂ 異形鉄筋部
２４ 異形鉄筋
２８ フープ筋
３２ ベースモルタル
３４ 引きボルト
３６ ナット
３８ ドリフトピン
４０ ベースプレート

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、仕口部材とその上下にそれぞれ設けられる上側柱部材および下側柱部材とを接続するために上下方向に挿入配置される鋼棒とを備え、
   鋼棒は異形鉄筋部とネジ形状のネジ部とからなり、ネジ部は上側柱部材および下側柱部材に挿入配置されてここに付着固定され、異形鉄筋部は仕口部材に挿入配置されて鉄筋継手に接合されることを特徴とする柱梁接合構造。
2. 上側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合される鉄筋継手に、下側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が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. 鋼棒は、異形鉄筋の長手方向の片側をネジ形状に切削加工したものである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、
   予め鉄筋継手が設けられた仕口部材の上下に、鋼棒の異形鉄筋部が突出した上側柱部材および下側柱部材を配置した後、異形鉄筋部と鉄筋継手とを接合することを特徴とする柱梁接合方法。

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