JP2017160737A

JP2017160737A - 木質構造材補強構造

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Publication number: JP2017160737A
Application number: JP2016048069A
Authority: JP
Inventors: 雅也藤井; Masaya Fujii; 純人西塔; Sumihito Saito
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: JP6792338B2

Abstract

【課題】水平方向に開口が形成された木質構造材の上記開口の周囲を簡単且つ低コストで補強することができる木質構造材補強構造を提供する。【解決手段】この木質構造材補強構造は、水平方向に開口１ａが形成された木材梁１の上記開口１ａの周囲を補強するものであり、先行穴無しで装着できる長ビス２が、上記開口１ａが形成されていない上記木材梁１の長辺をなす面（上下面）からねじ込まれ、上記木材梁１内で当該上記木材梁１の長辺方向に生じると想定される割裂想定域Ｃを越えて入り込んでいる。【選択図】図１

Description

この発明は、木質構造材に形成された開口の周囲を補強する木質構造材補強構造に関する。

図７に示すように、木材梁１００に鉛直方向の荷重が加わると、この木材梁１００に水平方向に貫通している開口１０１の両横側で梁長手方向に割裂１０２が生じるおそれがあるため、従来より、上記開口１０１の周囲を補強することが行われている。

特許文献１には、大型集成木材による梁部材の開口の機械的強度の低下の防止を目的として、集成木質構造材を水平方向に貫通している開口に鋼管を嵌入して接着するとともに、開口周辺に鉛直方向に貫通する複数のボルト孔を穿孔し、該ボルト孔に挿通したボルトにより集成木質構造材を鉛直方向に締めつける補強構造が開示されている。

また、特許文献２には、木質梁に形成された開口部の周囲側の梁側面に補強プレートを配置して補強する方法が開示されている。

特開平０８−２０９８５６号公報特許第５２３９１９９号

しかしながら、上記特許文献１の補強構造では、開口周辺に鉛直方向に貫通するボルト孔を穿孔しているため、上記梁部材に上記ボルト孔による断面欠損が生じ、開口周辺を十分に補強できないおそれがある。また、上記ボルトは、接着剤が注入される構造となっているため、部品コストが高額となり、建物価格が上昇する欠点がある。

また、上記特許文献２の補強構造では、梁の側面から補強プレートが出ることになるため、建物外周の梁として用い難いという欠点がある。

この発明は、上記の事情に鑑み、水平方向に開口が形成された木質構造材の上記開口の周囲を簡単に低コストで補強することができる木質構造材補強構造を提供することを課題とする。

この発明の木質構造材補強構造は、上記の課題を解決するために、水平方向に開口が形成された木質構造材の上記開口の周囲を補強する木質構造材補強構造であって、先行穴無しで装着できる螺子部付きの棒状固定部材が、上記木質構造材の長辺をなす面からねじ込まれ、上記開口から上記木質構造材の長辺方向に生じると想定される各割裂想定域を越えて入り込んでいることを特徴とする。

上記の構成であれば、上記棒状固定部材が上記割裂想定域を越えるように入り込んでおり、上記割裂想定域で実際に割裂が生じるときの上記棒状固定部材の滑りに対して上記螺子部が抵抗となるため、当該割裂の発生が抑制される。また、上記棒状固定部材は、先行穴無しで上記木質構造材に装着できるので、上記木質構造材にボルト挿通用の孔を形成する場合の断面欠損を無くすことができ、上記木質構造材の強度低下を回避することができる。また、上記木質構造材の側面に補強プレートを設ける必要がないので、当該木質構造材を建物の外周側に問題なく使用することができる。

上記棒状固定部材が、上記開口が形成されていない上記木質構造材の長辺をなす面からねじ込まれていてもよい。上記開口が形成されている上記木質構造材の長辺をなす面から上記棒状固定部材をねじ込むよりも、上記開口が形成されていない上記木質構造材の長辺をなす面からねじ込む方が、このねじ込みを容易且つ正確に行える。

上記棒状固定部材が各割裂想定域の側でそれぞれ複数本設けられていてもよい。これによれば、上記複数本の棒状固定部材によって上記開口の両側をより高強度で補強することができる。

各割裂想定域の側の複数本の棒状固定部材は、上記長辺をなす２以上の面から互いに反対向きに入り込んでいてもよい。これによれば、上記長辺をなす２以上の面のうちの片面からのみ上記棒状固定部材を設ける場合に比べて、より強固な補強が行えるようになる。

上記複数の棒状固定部材の隣同士の間隔は、上記棒状固定部材の呼び径をｄｒとすると、２．５ｄｒ以上離れていてもよい。これによれば、隣り合う棒状固定部材同士の間の部位の厚さを確保し、当該部位で亀裂等が発生するのを抑制することができる。

上記開口の直径をＲとし、上記棒状固定部材の呼び径をｄｒとすると、上記棒状固定部材は、上記開口の中心から上記木質構造材の長辺方向に２．５ｄｒ＋Ｒ／２以上Ｒ以下の範囲内に装着されてもよい。これによれば、上記木質構造材の上記開口の周面側から上記棒状固定部材までの部分の厚さを確保し、当該部分で亀裂等が発生するのを抑制できるとともに、上記棒状固定部材が上記開口から離れ過ぎないようにして、開口周囲の補強を適切に行うことができる。

上記棒状固定部材の呼び径をｄｒとすると、上記棒状固定部材は、上記木質構造材の縁から３ｄｒ以上の縁あきを形成して装着されていてもよい。これによれば、上記棒状固定部材と上記木質構造材の縁との間の部位の厚さを確保し、当該部位で亀裂等が発生するのを抑制することができる。

本発明であれば、水平方向に開口が形成された木質構造材の上記開口の周囲を簡単に低コストで補強することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る木質構造材補強構造を示した説明図である。図１の木質構造材補強構造で用いられるビスを例示した側面図である。図１の木質構造材補強構造のビスの配置例等を示した説明図である。本発明の他の実施形態に係る木質構造材補強構造のビスの配置例等を示した説明図である。本発明の他の実施形態に係る木質構造材補強構造のビスの配置例等を示した説明図である。本発明の他の実施形態に係る木質構造材補強構造のビスの配置例等を示した説明図である。鉛直荷重によって木材梁に形成した開口に割裂が生じることを示した説明図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示しているように、この実施形態の木質構造材補強構造では、木質構造材である木材梁１に配管等を通すために水平方向に貫通する円形の開口１ａが形成されており、上記開口１ａの周囲が補強される構造となっている。上記木材梁１の高さ（梁せい）Ｈは、例えば、１８０ｍｍ以上とされ、上記開口１ａの直径Ｒは、例えば、１／３Ｈ〜１／２Ｈ程度とされている。もちろん、このような寸法に限定されるものではない。また、上記木材梁１は集成材であってもよし、無垢材であってもよい。

そして、この木質構造材補強構造では、上記開口１ａの両横側が、棒状固定部材である長ビス２によって補強されている。この長ビス２は、例えば、図２に示す全螺子構造を有しており、先行穴無しで上記木材梁１にねじ込むことができる。上記長ビス２の頭部にはソケット挿入用の例えば星形状の凹部が形成されている。

上記長ビス２は、上記開口１ａが形成されていない上記木材梁１の長辺をなす面である上面および下面からそれぞれねじ込まれ、上記木材梁１内で当該上記木材梁１の長辺方向に生じると想定される割裂想定域Ｃを越えて入り込んでいる。

上記割裂想定域Ｃは、図３に示すように、上記木材梁１の短辺方向（高さ方向）の上記開口１ａの直径線が例えば４５度±５度の範囲回転した位置の端部を起点に上記木材梁１の長辺方向に生じるとしている。この実施形態では、４５度回転した位置の直径線の端部を起点に上記木材梁１の長辺方向に生じるとしており、この場合は、上記割裂想定域Ｃは、上記開口１ａの上端または下端から（２−√２）Ｒ／４の箇所に設定される。なお、図３では、上記割裂想定域Ｃを上記開口１ａの右上側と上記開口１ａの左下側に示したが、上記開口１ａの右下側および左上側にも想定することができる。

上記長ビス２は、少なくともその先端が上記開口１ａの上端または下端から（２−√２）Ｒ／４の箇所を越える程度の長さを有するが、上記木材梁１の高さＨの約５０％以上、より望ましくは７０％以上となる長さを有していてもよい。また、上記長ビス２において、上記割裂想定域Ｃを越える部分の長さとその手前側の部分の長さが略同じとなるようにしてもよい。もちろん、上記長ビス２が上記木材梁１の短辺方向（高さ方向）以上の長さを有しても構わない。

また、上記長ビス２は、上記木材梁１の長辺方向の上記開口１ａの各横側（各割裂想定域Ｃの側）においてそれぞれ複数本（例えば、４本）設けられている。そして、上記各横側の複数本の上記長ビス２において、例えば、隣り合う長ビス２が、上記木材梁１の長辺をなす上下面から互いに反対向きにねじ込まれている。図３においては、上記木材梁１の長辺をなす上面からねじ込まれた長ビス２を○で表し、下面からねじ込まれた長ビス２については○内に×を描いて示している。また、上記各横側に存在する隣り合う上記長ビス２同士の間隔は、上記長ビス２の呼び径をｄｒとすると、ビス中心を基準に２．５ｄｒ以上離れている。

さらに、上記長ビス２は、ビス中心を基準に上記木材梁１の縁から３ｄｒ以上離れて装着されている。また、上記長ビス２は、ビス中心を基準に上記開口１ａの中心から上記木材梁１の長辺方向に２．５ｄｒ＋Ｒ／２以上Ｒ以下の範囲内に設けられている。この実施形態では、上記開口１ａの各横側の４本の長ビス２において、縁側の２本の長ビス２よりも中央側の２本の長ビス２の方が上記開口１ａの中心から遠方にずらされたことで、隣り合う長ビス２の間隔が長くとれるようにしている。

上記の構成であれば、上記長ビス２が上記割裂想定域Ｃを越えて入り込んでおり、上記割裂想定域Ｃで実際に割裂が生じるときの上記長ビス２の滑りに対してその螺子部が抵抗となるため、当該割裂の発生が抑制される。また、上記長ビス２は、先行穴無しで上記木材梁１に装着できるので、上記木材梁１にボルト挿通用の孔を形成する場合の断面欠損を無くすことができ、上記木材梁１の強度低下を回避することができる。また、上記木材梁１の側面に補強プレートを設ける必要がないので、当該木材梁１を建物の外周側に問題なく使用することができる。

上記長ビス２が上記開口１ａの各横側（各割裂想定域Ｃの側）でそれぞれ複数本設けられていると、上記開口１ａの両側をより高強度で補強することができる。

上記開口１ａの各横側（各割裂想定域Ｃの側）の複数本の上記長ビス２が、上記開口１ａが形成されていない上記長辺をなす２面から互いに反対向きに入り込んでいると、上記長辺をなす片面からのみ上記長ビス２を設ける場合に比べて、より強固な補強が行えるようになる。また、上記長辺をなす２面のどちら側から荷重を受けても割裂を防止し得る。特に、先述のように、上記長ビス２が上記木材梁１の高さＨの例えば約７０％以上となる長さを有すると、互いに反対側からねじ込まれた長ビス２の先端側同士がオーバーラップするので、補強力の一層の向上が図れる。

上記開口１ａの各横側に存在する隣り合う上記長ビス２同士の間隔が２．５ｄｒ以上離れていると、隣り合う上記長ビス２同士の間の部位の厚さを確保し、当該部位で亀裂等が発生するのを抑制することができる。

上記長ビス２が上記開口１ａの中心から上記木材梁１の長辺方向に２．５ｄｒ＋Ｒ／２以上Ｒ以下の範囲内に装着されていると、上記木材梁１の上記開口１ａの周面側から上記長ビス２までの部分の厚さを確保し、当該部分で亀裂等が発生するのを抑制できるとともに、上記長ビス２が上記開口１ａから離れ過ぎないようにして、開口周囲の補強を適切に行うことができる。

上記長ビス２が上記木材梁１の縁から３ｄｒ以上の縁あきを形成して装着されていると、上記長ビス２と上記木材梁１の縁との間の部位の厚さを確保し、当該部位で亀裂等が発生するのを抑制することができる。

以上の実施形態では、上記木材梁１を例示したが、これに限らず、木質構造材には木材柱も含まれる。この木材柱において、その長辺方向（縦方向）の開口１ａの両側というのは、開口１ａの上下側となり、上記開口１ａが形成されていない長辺をなす２面というのは、木材柱の側面となる。

また、上記長ビス２が入り込む方向は、木質構造材の短辺方向と平行な方向（上記木材梁１においては鉛直方向）に限らず、図４に示すように、木質構造材の長手方向に幾分傾斜させてもよい。この場合、この斜めに入り込んだ上記長ビス２が上記開口１ａに最も近づいた箇所において、当該長ビス２が上記開口１ａの中心から上記木質構造材の長辺方向に２．５ｄｒ＋Ｒ／２以上Ｒ以下の範囲内に装着されるようにしてもよい。また、このような斜め装着構造においても、図３で示した非斜め装着構造と同様、上記長ビス２を上記木質構造材の長辺方向の上記開口１ａの両側においてそれぞれ複数本設けることができ、また、これら長ビス２の間隔設定や反対方向装着等を行うことができる。

また、上記長ビス２が、上記開口１ａが形成されていない上記木質構造材の長辺をなす面（上記木材梁１においては上面および下面）からねじ込まれていることに限らず、図５に示すように、上記開口１ａが形成されている上記木質構造材の長辺をなす面（上記木材梁１においては鉛直面）から斜めにねじ込まれていてもよい。なお、上記長ビス２のねじ込みを行いやすくするために、上記開口１ａが形成されている上記木質構造材の長辺をなす面に浅い斜めの穴部を形成しておいてもよい。

ただし、上記開口１ａが形成されている上記木質構造材の長辺をなす面から上記長ビス２をねじ込むよりも、上記開口１ａが形成されていない上記木質構造材の長辺をなす面からねじ込む方が、このねじ込みを容易且つ正確に行える。なお、上記開口１ａが形成されていない上記木質構造材の長辺をなす面は２面（上記木材梁１においては上面および下面）に限らず、図６に示すように、上記木質構造材が断面八角形であれば、６面存在することになる。６面全てを用いて上記長ビス２をねじ込むようにしてもよい。

また、長ビス２として全螺子タイプを使用したが、これに限らない。例えば、割裂想定域Ｃを越える側にのみ螺子部が形成された一部螺子タイプのビスを用いることができる。この場合、ビスの頭部と木質構造材との間に座金を設けておくのが望ましい。上記ビスの螺子部が無い箇所では、滑りが生じ易く、割裂の発生に抵抗とならないが、上記座金を設けておくと、木質構造材内へのビス頭部の入り込みを抑制し、必要な抵抗を生じさせることができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１：木材梁（木質構造材）
１ａ：開口
２：長ビス（棒状固定部材）
Ｃ：割裂想定域

Claims

水平方向に開口が形成された木質構造材の上記開口の周囲を補強する木質構造材補強構造であって、先行穴無しで装着できる螺子部付きの棒状固定部材が、上記木質構造材の長辺をなす面からねじ込まれ、上記開口から上記木質構造材の長辺方向に生じると想定される各割裂想定域を越えて入り込んでいることを特徴とする木質構造材補強構造。
請求項１に記載の木質構造材補強構造において、上記棒状固定部材が、上記開口が形成されていない上記木質構造材の長辺をなす面からねじ込まれていることを特徴とする木質構造材補強構造。
請求項１または請求項２に記載の木質構造材補強構造において、上記棒状固定部材が各割裂想定域の側でそれぞれ複数本設けられていることを特徴とする木質構造材補強構造。
請求項３に記載の木質構造材補強構造において、各割裂想定域の側の複数本の棒状固定部材は、上記長辺をなす２以上の面から互いに反対向きに入り込んでいることを特徴とする木質構造材補強構造。
請求項３または請求項４に記載の木質構造材補強構造において、上記複数の棒状固定部材の隣同士の間隔は、上記棒状固定部材の呼び径をｄｒとすると、２．５ｄｒ以上離れていることを特徴とする木質構造材補強構造。
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の木質構造材補強構造において、上記開口の直径をＲとし、上記棒状固定部材の呼び径をｄｒとすると、上記棒状固定部材は、上記開口の中心から上記木質構造材の長辺方向に２．５ｄｒ＋Ｒ／２以上Ｒ以下の範囲内に装着されることを特徴とする木質構造材補強構造。
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の木質構造材補強構造において、上記棒状固定部材の呼び径をｄｒとすると、上記棒状固定部材は、上記木質構造材の縁から３ｄｒ以上の縁あきを形成して装着されていることを特徴とする木質構造材補強構造。