JP2019035255A - Junction structure of wooden member and steel member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大規模空間構造物のラチスシェル構造から成る屋根架構等において適用される木製部材と鋼製部材との接合構造に関する。 The present invention relates to a joining structure of a wooden member and a steel member applied in a roof frame or the like having a lattice shell structure of a large-scale space structure.
従来、スポーツホール、イベントホール等の大規模空間構造物の屋根架構には、多数の鋼製部材から成る梁部材を三角又は四角格子状に連結して構成したラチスシェル構造が採用されている(特許文献1参照)。
ところが、近年、木製部材の有する美観性、軽量性等が考慮されて、単層ラチスシェル構造を構成する梁部材として木製部材が使用されるようにもなってきた。
Conventionally, a roof structure of a large-scale space structure such as a sports hall or an event hall employs a lattice shell structure in which beam members made of many steel members are connected in a triangular or square lattice shape (patent) Reference 1).
However, in recent years, wooden members have come to be used as beam members constituting a single-layer lattice shell structure in consideration of the aesthetics, light weight, etc. of the wooden members.
しかし、梁部材として木製部材を使用する場合には、従来の鋼製部材を使用する場合と比較して、接合部の剛性及び耐力が不足するため、ラチスシェル構造が座屈したり、変形したりし易い。
そこで、このような問題点を解消するために、木製部材と鋼製ジョイントとの接合部にT型金具を介在させて、接合部の剛性及び耐力を向上させる構造が提案されている(特許文献2参照)。
However, when wooden members are used as beam members, the rigidity and proof stress of the joints are insufficient compared to the case of using conventional steel members, so the lattice shell structure buckles or deforms. easy.
Therefore, in order to solve such problems, a structure has been proposed in which a T-shaped metal fitting is interposed in the joint between the wooden member and the steel joint to improve the rigidity and proof stress of the joint (Patent Document). 2).
しかし、特許文献2に記載の接合構造は、多角筒状ジョイントの外側面にT型金具のヘッド部をボルトによって固定するものであって、木製部材の上端面と多角筒状ジョイントとは直接には連結されていないものであるから、木製部材と鋼製部材との接合部の剛性及び耐力は未だ十分なものとは言えなかった。
However, the joint structure described in
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたものであって、木製部材と鋼製部材との接合部の剛性及び耐力を格段に向上させた、木製部材と鋼製部材との接合構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional problem, and is a wooden member and a steel member that have significantly improved the rigidity and proof stress of the joint between the wooden member and the steel member. It is an object to provide a joint structure.
上記目的を達成するために、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造は、木製部材と鋼製部材との接合部において、ウェブ部の上下端部の少なくとも何れかにフランジ部を形成した鋼製金具の基端部を前記鋼製部材に固着し、前記鋼製部材から突出させた前記鋼製金具のウェブ部を前記木製部材に形成した挿入溝内に挟持させて固定すると共に、前記鋼製金具のフランジ部を前記木製部材の上下端面の少なくとも何れかに固着して、前記木製部材と前記鋼製部材とを接合するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the joining structure of a wooden member and a steel member according to the present invention, a flange portion is formed on at least one of the upper and lower ends of the web portion at the joining portion of the wooden member and the steel member Fixing the base end of the steel fitting to the steel member, and fixing the web portion of the steel fitting protruding from the steel member in an insertion groove formed in the wooden member; The flange part of the steel fitting is fixed to at least one of the upper and lower end surfaces of the wooden member, and the wooden member and the steel member are joined.
ここで、前記鋼製金具のウェブ部は、前記木製部材の両側面に亘って貫通させた貫通ボルト等の締結部材によって固定するのが好ましい。 Here, it is preferable that the web part of the steel fitting is fixed by a fastening member such as a through bolt penetrated across both side surfaces of the wooden member.
又、前記鋼製金具のフランジ部は、前記木製部材の上下端面の少なくとも何れかにラグスクリュー等の締結部材によって固着するのが好ましい。 Further, it is preferable that the flange portion of the steel fitting is fixed to at least one of the upper and lower end surfaces of the wooden member by a fastening member such as a lag screw.
さらに、前記鋼製部材と前記木製部材との間に引きボルト等の締結部材を配設して、前記木製部材を前記鋼製部材に向かって引き付けるようにしてもよい。 Further, a fastening member such as a pulling bolt may be disposed between the steel member and the wooden member so that the wooden member is attracted toward the steel member.
前記鋼製金具は、T形又はH形断面形状を呈するのが好ましい。 The steel fitting preferably has a T-shaped or H-shaped cross-sectional shape.
前記木製部材は梁部材であって、前記鋼製部材は複数のこれら梁部材を接合する接合部材であってもよい。 The wooden member may be a beam member, and the steel member may be a joining member that joins a plurality of these beam members.
さらに、前記鋼製部材は柱部材を兼用してもよい。 Furthermore, the steel member may also serve as a column member.
又、前記鋼製金具はH形断面形状を呈するものであって、鋼製柱部近傍においてフランジ部の幅が減少するドッグボーン形状に成形するようにしてもよい。 Further, the steel fitting has an H-shaped cross section, and may be formed into a dog bone shape in which the width of the flange portion is reduced in the vicinity of the steel column portion.
本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造は、鋼製部材のウェブ部の上下端部の少なくとも何れかにフランジ部を形成し、ウェブ部を木製部材に形成した挿入溝内に挟持させて固定すると共に、フランジ部を木製部材の上下端面の少なくとも何れかに固着したことによって、接合部の剛性及び耐力を格段に向上させることができる。 In the joining structure of the wooden member and the steel member according to the present invention, a flange portion is formed on at least one of the upper and lower ends of the web portion of the steel member, and the web portion is held in an insertion groove formed on the wooden member. And fixing the flange portion to at least one of the upper and lower end surfaces of the wooden member can significantly improve the rigidity and proof stress of the joint portion.
本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造の好適な実施形態について、以下、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a joining structure between a wooden member and a steel member according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造は、特には、図1に示すように、スポーツホール、イベントホール等の大規模空間構造物の屋根架構を構成するラチスシェル構造1において適用される。
図1に示すラチスシェル構造1は、多数の木製部材から成る梁部材2を四角格子状に連結し、梁部材2,2同士を鋼製部材から成る接合部材3を介して連結する構成としたものであって、本発明は、この木製部材と鋼製部材との接合構造に関する。
The joint structure of a wooden member and a steel member according to the present invention is particularly applied to a
The
[実施形態1]
図2は、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造の一実施形態であって、接合部材11は、鋼製部材であって、管状部111の上端にフランジ部112を固着し、その側面にウェブ部113を突設してある。
よって、管状部111の領域を除くと、フランジ部112とウェブ部113とによって、T形断面形状を呈する鋼製金具が形成されることになる。
フランジ部112には、適宜間隔で複数の挿通孔112aを穿設してあり、ウェブ部113には、高さ方向略中間部に挿通孔113aを穿設してある。
[Embodiment 1]
FIG. 2 is an embodiment of a joining structure of a wooden member and a steel member according to the present invention. The joining
Therefore, when the region of the
A plurality of
一方、杆状部材12は、木製部材であって、幅方向中央部の一端部から中間部に掛けて挿入溝121を形成してある。
又、適宜間隔で上端面から適宜深さまで挿通孔12aを穿設し、高さ方向略中間部に側面間を貫通する貫通孔12bを穿設してある。
On the other hand, the bowl-
Further, through
接合部材11に杆状部材12を連結するには、接合部材11のウェブ部113を杆状部材12の挿入溝121に挿入させた状態で、杆状部材12の貫通孔12b、ウェブ部113の挿通孔113aに亘って六角ボルト14を挿通させ、その雄ネジ部にナット15を螺着させる。
次いで、接合部材11のフランジ部112の挿通孔112a、杆状部材12の挿通孔12aにラグスクリュー13を挿通させ、捩じ込めば、接合部材11に杆状部材12を連結することができる。
ここで、ラグスクリュー13は、その先端部が杆状部材12の高さ方向中間部まで捩じ込むようにする。
In order to connect the hook-
Next, when the
Here, the
[実施形態2]
図3は、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造の他実施形態であって、接合部材21は、鋼製部材であって、管状部211の上端にフランジ部212を固着し、その側面にウェブ部213を突設してある。
よって、管状部211の領域を除くと、フランジ部212とウェブ部213とによって、T形断面形状を呈する鋼製金具が形成されることになる。
フランジ部212には、適宜間隔で複数の挿通孔212a,212bを穿設してあり、ウェブ部213には、高さ方向略中間部に挿通孔213aを穿設してある。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is another embodiment of a joining structure of a wooden member and a steel member according to the present invention. The joining
Therefore, excluding the region of the
The
一方、杆状部材22は、木製部材であって、幅方向中央部の一端部から中間部に掛けて挿入溝221を形成してある。
又、適宜間隔で上端面から適宜深さまで挿通孔22aを穿設し、高さ方向略中間部に側面間を貫通する貫通孔22bを穿設してある。
On the other hand, the bowl-
Further, through
接合部材21に杆状部材22を連結するには、接合部材21のウェブ部213を杆状部材22の挿入溝221に挿入させた状態で、杆状部材22の貫通孔22b、ウェブ部213の挿通孔213aに亘って六角ボルト24を挿通させ、その雄ネジ部にナット25を螺着させる。
次いで、接合部材21のフランジ部212の挿通孔212a、杆状部材22の挿通孔22aにラグスクリュー23を挿通させ、捩じ込むと共に、フランジ部212の挿通孔212bに全螺子ビス26を挿通させ、捩じ込めば、接合部材11に杆状部材12を連結することができる。
ここで、ラグスクリュー23、全螺子ビス26は、その先端部が杆状部材22の高さ方向中間部まで捩じ込むようにする。
In order to connect the hook-
Next, the
Here, the
[実施形態3]
図4は、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造の他実施形態であって、接合部材31は、鋼製部材であって、管状部311の上端にフランジ部312を固着し、その側面にウェブ部313を突設してある。
この実施形態においても、管状部311の領域を除くと、フランジ部312とウェブ部313とによって、T形断面形状を呈する鋼製金具が形成されることになるが、ウェブ部313の高さは、後述する杆状部材32の高さの略1/2としてある。
フランジ部312には、適宜間隔で複数の挿通孔312aを穿設してあり、管状部311の下端部には、挿通孔311aを穿設してある。
[Embodiment 3]
FIG. 4 is another embodiment of a joining structure of a wooden member and a steel member according to the present invention, wherein the joining
Also in this embodiment, when the region of the
A plurality of
一方、杆状部材32は、木製部材であって、高さ方向の上端部から中間部に亘って、幅方向中央部の一端部から中間部に掛けて挿入溝321を形成してあり、下端部の中間部には陥没部322を形成してあり、その陥没部322から一端部に掛けて貫通孔323を穿設してある。
又、適宜間隔で上端面から適宜深さまで挿通孔32aを穿設してある。
On the other hand, the bowl-shaped
In addition,
接合部材31に杆状部材32を連結するには、接合部材31のウェブ部313を杆状部材32の挿入溝321に挿入させた状態で、杆状部材32の貫通孔323、管状部材311の挿通孔311aに亘って引きボルト34を挿通させ、その両端部の雄ネジ部にナット35を螺着させる。
次いで、接合部材31のフランジ部312の挿通孔312a、杆状部材32の挿通孔32aにラグスクリュー33を挿通させ、捩じ込めば、接合部材31に杆状部材32を連結することができる。
ここで、ラグスクリュー33は、その先端部が杆状部材32の高さ方向中間部まで捩じ込むようにする。
In order to connect the hook-shaped
Next, when the
Here, the
[実施形態4]
図5は、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造の他実施形態であって、接合部材41は、鋼製部材であって、管状部411の上端及び下端にフランジ部412,413を固着し、その側面にウェブ部414を突設してある。
よって、管状部411の領域を除くと、フランジ部412,413とウェブ部414とによって、H形断面形状を呈する鋼製金具が形成されることになる。
フランジ部412,413には、適宜間隔で複数の挿通孔412a,413aを穿設してあり、ウェブ部414には、高さ方向略中間部に挿通孔414aを穿設してある。
[Embodiment 4]
FIG. 5 shows another embodiment of the joining structure of a wooden member and a steel member according to the present invention. The joining
Therefore, when the region of the
The
一方、杆状部材42は、木製部材であって、幅方向中央部の一端部から中間部に掛けて挿入溝421を形成してある。
又、適宜間隔で上端面及び下端面から適宜深さまで挿通孔42a,42bを穿設し、高さ方向略中間部に側面間を貫通する貫通孔42cを穿設してある。
On the other hand, the bowl-shaped
Further, through
接合部材41に杆状部材42を連結するには、接合部材41のウェブ部414を杆状部材42の挿入溝421に挿入させた状態で、杆状部材42の貫通孔42c、ウェブ部414の挿通孔414aに亘って六角ボルト44を挿通させ、その雄ネジ部にナット45を螺着させる。
次いで、接合部材41のフランジ部412の挿通孔412a、杆状部材42の挿通孔42aにラグスクリュー43を挿通させ、捩じ込むと共に、接合部材41のフランジ部413の挿通孔413a、杆状部材42の挿通孔42bにラグスクリュー43を挿通させ、捩じ込めば、接合部材41に杆状部材42を連結することができる。
ここで、ラグスクリュー43は、その先端部が杆状部材42の高さ方向中間部まで捩じ込むようにする。
In order to connect the hook-shaped
Next, the
Here, the
[実施形態5]
尚、接合部材51は、図6に示すように、上端のフランジ部512に比して下端のフランジ部513の幅を小さくし、かつ、それらの間隔を短くして、フランジ部512,513とウェブ部514とによって、変形H形断面形状を呈する鋼製金具を形成するようにしてもよい。
[Embodiment 5]
As shown in FIG. 6, the joining
[実施形態6]
さらに、接合部材61は、図7に示すように、H形断面形状を呈するものであって、管状部材611近傍において、フランジ部612の幅が減少するドッグボーン形状とした鋼製金具を形成するようにしてもよい。
[Embodiment 6]
Further, as shown in FIG. 7, the joining
このように、木製部材である杆状部材62やその接合部に先行して、接合部材61のフランジ部612の幅を減少させて塑性化させることによって、鋼製金具である接合部材61に十分な靭性を付与させることができる。
As described above, the
次に、図1に示すラチスシェル構造1において、スパンが24mの場合に適用する梁部材を想定して、その接合部における剛性及び耐力を検討する。
Next, in the
[剛性及び耐力試験]
載荷は4点荷重法により行い、図8に示すような構成によって、アムスラー試験機71に装着した加力梁72を介して、試験体73の接合部に等曲げモーメントを加えた。
[Rigidity and proof stress test]
The loading was performed by a four-point load method, and an equal bending moment was applied to the joint portion of the
試験体73において、木製部材としては、表1に示す木材(集成材)を使用し、鋼製部材及び締結部材としては、表2に示すものを使用した。
In the
試験体73としては、上記において説明したように、実施形態1乃至4の如く構成したものを使用した。
ここで、TB300は、実施形態1であって、ウェブ部の長さ300mm、TB440は、実施形態1であって、ウェブ部長さ440mm、PBは、実施形態2、BBは、実施形態3、HBは、実施形態4であって、各々ウェブ部長さ300mmの試験体である。
As the
Here, TB300 is
試験体TB300は、木製部材としては、幅150mm、高さ210mm、長さ1520.5mmの矩形断面形状を呈し、挿入溝の幅30mm、長さ310mmに形成したものを使用した。
又、鋼製部材としては、管状部の肉厚14.5mm、外径159mm、フランジ部の肉厚9mm、幅130mm、長さ300mm、ウェブ部の肉厚9mm、高さ210mm、長さ300mmに形成したものを使用した。
The specimen TB300 used was a wooden member having a rectangular cross-sectional shape with a width of 150 mm, a height of 210 mm, and a length of 1520.5 mm, and an insertion groove having a width of 30 mm and a length of 310 mm.
In addition, as the steel member, the thickness of the tubular portion is 14.5 mm, the outer diameter is 159 mm, the flange portion is 9 mm thick, the width is 130 mm, the length is 300 mm, the web portion is 9 mm thick, the height is 210 mm, and the length is 300 mm. What was formed was used.
試験体TB440は、挿入溝の長さを450mmに形成する以外は、試験体TB300と同様の木製部材を使用した。
又、フランジ部の長さ440mm、ウェブ部の長さ440mmに形成する以外は、試験体TB300と同様の鋼製部材を使用した。
For the test body TB440, a wooden member similar to the test body TB300 was used except that the length of the insertion groove was 450 mm.
Moreover, the steel member similar to test body TB300 was used except forming in length 440mm of a flange part, and length 440mm of a web part.
試験体PBは、木製部材及び鋼製部材として、試験体TB300と同様の木製部材及び鋼製部材を使用した。 The test body PB used the same wooden member and steel member as the test body TB300 as a wooden member and a steel member.
試験体BBは、挿入溝の深さを110mmに形成し、陥没部から一端部に掛けて貫通孔を形成する以外は、試験体TB300と同様の木製部材を使用した。
又、鋼製部材としては、ウェブ部の高さ100mmに形成する以外は、試験体TB300と同様の鋼製部材を使用した。
The test body BB was a wooden member similar to the test body TB300 except that the depth of the insertion groove was 110 mm and a through hole was formed from the depressed portion to one end.
Moreover, as a steel member, the steel member similar to test body TB300 was used except forming in the height of a web part of 100 mm.
試験体HBは、木製部材としては、試験体TB300と同様の木製部材を使用した。
又、鋼製部材としては、ウェブ部の両端部にフランジ部を形成する以外は、試験体TB300と同様の鋼製部材を使用した。
The test body HB used the wooden member similar to the test body TB300 as a wooden member.
Moreover, as a steel member, the steel member similar to test body TB300 was used except a flange part being formed in the both ends of a web part.
試験結果は、図9及び10に示す通りであった。図9及び10に示すグラフは、縦軸を曲げモーメントM(kNm)、横軸を回転角θ(10−2×rad)とし、各試験体におけるそれらの関係を示すものである。
又、1,2,3(丸付き文字)は、3体の試験体サンプルを示し、南側、北側は、図8に示す如く、各試験体における配置部分を、試験時の配置方向で示すものである。
The test results were as shown in FIGS. In the graphs shown in FIGS. 9 and 10, the vertical axis represents the bending moment M (kNm) and the horizontal axis represents the rotation angle θ (10 −2 × rad), and shows the relationship among the test specimens.
In addition, 1, 2, 3 (circled letters) indicate three specimen samples, and the south side and the north side indicate the arrangement part of each specimen as shown in FIG. It is.
又、表3に、各試験体における最大曲げ耐力Mmax及び木製部材曲げ耐力Mbに対する比率Mmax/Mbを示した。 Table 3 shows the ratio M max / M b to the maximum bending strength M max and the wooden member bending strength M b of each specimen.
さらに、表4に、各試験体における回転剛性Kθ、無次元化回転剛性κ及び座屈荷重低減係数β(κ)を示した。
ここで、Kθの算出方法は、日本建築学会、木質構造設計規準に準拠するものとし、κ及びβ(κ)の算出は、日本建築学会、ラチスシェル屋根構造設計指針に基づき、数式1及び数式2に拠るものとした。
Further, Table 4 shows the rotational stiffness K θ , the dimensionless rotational stiffness κ, and the buckling load reduction coefficient β (κ) in each specimen.
Here, the method for calculating the K theta is AIJ, and governed by the wooden structure design criteria, the calculation of the kappa and beta (kappa) are AIJ, based on Lattice Shell roof structure design criteria,
以上の試験結果によれば、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造を採用すれば、最大曲げ耐力Mmaxは木製部材曲げ耐力Mbの0.34〜0.87倍であり、無次元化回転剛性κは7.5〜22である。
よって、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造によれば、接合部における剛性及び耐力を十分に確保できることがわかった。
According to the above test results, when the joining structure of the wooden member and the steel member of the present invention is adopted, the maximum bending strength M max is 0.34 to 0.87 times the wooden member bending strength M b , The dimensionless rotational rigidity κ is 7.5-22.
Therefore, according to the joining structure of the wooden member and steel member of this invention, it turned out that the rigidity and proof stress in a junction part can fully be ensured.
上記においては、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造を大規模空間構造物の屋根架構を構成するラチスシェル構造1に適用する場合について説明したが、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造は、その他の木製部材と鋼製部材との接合構造にも適用できること、勿論である。
In the above, the case where the joining structure of the wooden member and the steel member of the present invention is applied to the
1 ラチスシェル構造
2 梁部材
3 接合部材
11 接合部材
111 管状部
112 フランジ部
113 ウェブ部
12 杆状部材
121 挿入溝
13 ラグスクリュー
14 六角ボルト
34 引きボルト
DESCRIPTION OF
Claims (8)
8. The wooden member and steel according to claim 7, wherein the steel fitting has an H-shaped cross-sectional shape, and is formed into a dogbone shape in which the width of the flange portion decreases in the vicinity of the steel column portion. Bonding structure with manufactured parts.
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