JP2020122290A - 建築用の複合梁 - Google Patents

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【課題】木製I型複合梁を天井又は基礎と連結するブラケット等が梁のウェブ面とフランジの同側面との段差内に収まる木製I型複合梁を提供する。【解決手段】複合梁は、配向性ストランドボードからなる帯板状のウェブ2及びこの両端の長手方向に篏合接着した断面が方形の棒状のフランジ3からなる木製I型梁と、アルミニウム製の押し出し材から構成される長尺のフレームとから構成される。ウェブ2の面とフランジ3の同側面との間には一定の段差が生じる。アングル31は補助板32を含めて天井C側のブラケット30を構成し、ウェブ2及びフランジ3に対して当接しネジ固定されている。天井Cにおいてブラケット30はウェブ2の面でフランジ3の間に配置され、金属板からなるブラケット30の厚さが前記ウェブ2の面とフランジ3の同側面との間の段差分より小さいため、取り合い部分がすっきりしたデザインとなる。【選択図】図6

Description

本発明は、広大なガラス面を有する建築物の梁として用いる建築用の複合梁に関するものである。
従来から特許文献1に記載されているような木製I型複合梁が知られている。この木製I型複合梁は、繊維方向を平行に仕組んだ多数のベニヤ単板を積層接着した単板積層材(LVL:ラミネーテッド・ベニヤ・ランバー)をフランジとし、配向性ストランドボード(OSB:オリエンテッド・ストランド・ボード)からなるウェブの両端に篏合接着した構造である。木製I型複合梁は、各種建築物の構造材として用いられる。
特開平1−131747号公報
しかしながら、上記従来の木製I型複合梁は、大きなガラス面を有する建築物の当該ガラス面のフレームに用いる場合、木製I型複合梁どうしの連結や天井又は基礎との連結においてブラケット等が外側に出すぎて外観デザインが良くないという問題点があった。本発明は、係る問題点を解決するためになされたものである。
本発明に係る建築用の複合梁は、帯板状のウェブの長手方向の端縁の一方又は両方にフランジを設け、ウェブの面とフランジの同側面との間に段差を有する木質材からなる木製I型梁と、当該木製I型梁の前記フランジの長手方向に沿って取り付けられ且つガラス面の端部を入れる凹部を前記長手方向に有する長尺の金属製または樹脂製のフレームとを有することを特徴とする。
また、前記木製I型梁のウェブ面で且つフランジの間に前記段差分より低い補強材を設けるのが好ましい。
本発明に係る建築物は、基礎又は天井に連結するブラケットを有し、ブラケットの板状となる端縁が、上記複合梁のフランジに当接又は実質的に当接状態で、前記建築物の基礎又は天井と前記建築複合梁が連結していることを特徴とする。
また、本発明に係る建築物は、基礎又は天井の間に上記複合梁が複数配設されて前記基礎又は天井と前記建築複合梁が連結し、前記建築複合梁の間であってその凹部にガラス板の端縁を入れて当該ガラス板を取り付けたことを特徴とする。
なお、前記建築物には、後述のビームスクリーンの他、複合梁を用いた各種の構造物が含まれるものとする。
本発明の実施の形態1に係る複合梁をビームスクリーンとして使用した例を示す平面図である。 本発明の実施の形態1に係る複合梁を示す斜視図である。 図2に示した複合梁の断面図である。 複合梁と建築物との連結構造を示す説明図である。 複合梁と建築物との連結構造を示す説明図である。 複合梁と建築物との連結構造を示す説明図であり、(a)は横方向視での説明図、(b)は正面方向視の説明図である。 複合梁と建築物との連結構造を示す説明図であり、(a)は横方向視での説明図、(b)は正面方向視の説明図である。 複合梁を水平方向に使用した場合のビームスクリーンの構造を示す説明図である。 複合梁を水平方向に使用した場合のビームスクリーンの構造を示す説明図である。 複合梁を水平方向に使用した場合のビームスクリーンの構造を示す説明図である。 本発明の実施の形態2に係る複合梁を示す平面図である。 本発明の実施の形態2に係る複合梁を示す平面図である。 本発明の実施の形態2に係る複合梁を示す断面図である。 本発明の実施の形態2に係る複合梁の別の例を示す平面図である。 本発明の実施の形態2に係る複合梁の別の例を示す平面図である。 本発明の実施の形態2に係る複合梁の別の例を示す断面図である。 本発明の実施の形態2に係る複合梁の別の例を示す平面図である。 本発明の実施の形態2に係る複合梁の別の例を示す平面図である。 本発明の実施の形態2に係る複合梁の別の例を示す断面図である。 本発明の実施の形態3に係る複合梁を示す断面図である。 本発明の実施の形態3に係る複合梁を示す断面図である。 本発明の実施の形態3に係る複合梁を示す断面図である。 本発明の実施の形態3に係る複合梁を示す断面図である。 本発明の実施の形態3に係る複合梁を示す断面図である。 本発明の実施の形態4に係る複合梁を示す断面図である。 本発明の実施の形態5に係る複合梁を示す断面図である。 本発明の実施の形態5に係る複合梁を示す断面図である。 本発明の実施の形態5に係る複合梁を示す断面図である。 本発明の実施の形態6に係る複合梁を用いたビームスクリーンを示す斜視図である。 本発明の実施の形態6に係る複合梁を用いたビームスクリーンを示す斜視図である。 本発明の実施の形態6に係る複合梁を用いたビームスクリーンを示す断面図である。 本発明の実施の形態6に係る複合梁を用いたビームスクリーンを示す斜視図である。 本発明の実施の形態7に係る複合梁をビームスクリーンとして使用した例を示す平面図である。 本発明の実施の形態7に係る複合梁をビームスクリーンとして使用した例を示す断面図であり、(a)は横方向視での断面図、(b)は正面方向視の断面図である。 本発明の実施の形態7に係る複合梁をビームスクリーンとして使用した例を示す断面図である。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る複合梁をビームスクリーンとして使用した例を示す平面図である。このビームスクリーン100は、同図(a)に示すように、複数の複合梁1を一定間隔で垂直設置し、この複合梁1の間にガラスGを嵌め込む構造の建築物又はその一部である。また、同図(b)に示すように、複数の複合梁1を一定間隔で垂直方向に設置し、更に水平方向に各複合梁1を接続するように設置し、各複合梁1の間にガラスGを嵌め込む構造である。
図2は、本発明の実施の形態1に係る複合梁を示す斜視図である。図3は、図2に示した複合梁の断面図である。この複合梁1は、配向性ストランドボード(OSB)からなる帯板状のウェブ2及びこの両端の長手方向に篏合接着した断面が方形の棒状のフランジ3からなる木製I型梁4と、アルミニウム製の押し出し材から構成される長尺のフレーム5と、から構成される。前記フランジ3は、繊維方向を平行に仕組んだ多数のベニヤ単板を積層接着した単板積層材(LVL)から構成される。前記木製I型梁4は、全体がウレタン塗装される。前記ウェブ2の面とフランジ3の同側面との間には一定の段差が生じる。
前記フレーム5は、アルミニウム又はアルミニウム合金の押し出し材からなり、長手方向に対して直交方向の断面がH形状となる。断面視でH形状の中央部分には、その長手方向に断熱材5aが介在する。フレーム5の一方側(屋内側)5bは断面がT形状であり、板状のフランジ部51が木製I型梁4のフランジ3の外面に当接し、木ネジで接合されている。フレーム5の他方側(屋外側)5cは断面がT形状であり、フランジ部52が外側に設けられる。
前記断熱材5aは、グラスファイバー混入ポリアミド樹脂からなる長手方向に中空の帯板状ないし紐状であり、フレーム5の一方側5bと他方側5cとの脚部分で互いを係止する構造である。なお、これらフレーム5の具体的な断面形状は、同図に示すものに限定されず、全体的に断面がH形状であり、その中央部分に断熱材5aが介在し、一方側5bのフランジ部51が木製I型梁4のフランジ3に接合していることが重要である。
この複合梁1は建築物の梁として用いられる。具体的には、図1に示すように、複数の複合梁1を垂直方向に配置し、各複合梁1の間に前記ガラスGを嵌め込む。当該ガラスGの端部は、フレーム5のH形状の両側の凹部5dに嵌め込まれ、樹脂ライナーで固定される。なお、前記フレーム5は、所定の強度が確保できれば樹脂や樹脂複合材から構成しても良い。
次に、図4、図5及び図7に示すように、木製I型梁4の下端は建築物の基礎Bと構造的に連結する。基礎Bに埋め込まれたアンカーボルトには断面がL字形状の一対のアングル21が締結される。アングル21の垂直方向の面どうしの間には金属板22が嵌め込まれ、ボルト及びナットにより固定される。また、前記金属板22とアングル21とは溶接される。前記金属板22の頂部には、水平方向に帯板23が溶接される。この帯板23の上面には一対の固定板24が一定間隔をもって立設される。木製I型梁4のウェブ2は、当該固定板24の間に挿入され且つその端縁が前記帯板23で支持される。固定板24とウェブ2とはボルト及びナットにより固定される。
帯板23及び固定板24は、木製I型梁4のウェブ2の幅に等しい。帯板23、固定板24、金属板22及びアングル21からなるブラケット20は、一般構造用圧延鋼材等にめっき処理したものからなる。また、固定板24とウェブ2との重畳面積をある程度確保するものとする。固定板24の幅がウェブ2の幅と略同じであることから、ブラケット20の端縁がフランジ3に当接し、又は、実質的に当接したのと同等に近接する(隙間が僅かである)。このため、様々な方向からの荷重が伝わりやすい。
次に、複合梁1を天井Cに固定するにあたり、図4乃至図6に示すように、天井C側の梁に対して断面がL字形状の一対のアングル31が締結され且つ溶接される。そして当該アングル31の垂直方向の面どうしの間に前記複合梁1のウェブ2を嵌め込み、ボルト及びナットにより固定する。アングル31とウェブ2との間には金属製の補助板32を介設する。補助板32は、矩形の薄厚であり幅がウェブ2の幅と同じであり且つその両端が折り曲げられる。補助板32は、平面部32a及び折り曲げ部32bにて前記ウェブ2及びフランジ3にネジ固定される。これにより、ウェブ2及びフランジ3に対して強固に固定される。
アングル31は補助板32を含めて天井C側のブラケット30を構成するところ、当該ブラケット30はウェブ2及びフランジ3に対して当接状態で且つネジ固定されている。このため、様々な方向からの荷重が伝わりやすい。
基礎B及び天井Cにおいてブラケット20,30はウェブ2の面でフランジ3の間に配置され、金属板からなるブラケット20,30の厚さが前記ウェブ2の面とフランジ3の同側面との間の段差分S(図3参照)より小さいため、取り合い部分がすっきりしたデザインとなる。
次に、複合梁1を水平方向に用いる場合、図8乃至図10に示すように、垂直方向の複合梁1のウェブ2に対して一対のアングル40を取り付ける。当該ウェブ2には穴が設けられ、当該穴にボルト及びナットを貫通させてウェブ2の両側にアングル40を取り付ける。水平方向に配設する複合梁1にも同様の穴が設けられる。そして、前記アングル40の水平方向側でウェブ2を支持すると共に当該穴にボルト及びナットを貫通させてアングル40とウェブ2とを固定する。
前記アングル40の幅はいずれもウェブ2の幅と略同じ又はそれより小さい。このため、フランジ3にアングル40が収まるのですっきりとしたデザインとなる。また、アングル40をウェブ2及びフランジ3に対して当接状態でネジ固定すれば、様々な方向からの荷重が伝わりやすい。更に、前記アングル40が金属板であってその厚さがウェブ2の面とフランジ3の同側面との間に段差分Sより小さいため、取り合い部分がすっきりしたデザインとなる。
このように、水平方向に複合梁1を配設することで横座屈に強くなり、ビームスクリーン100全体の強度が向上する。
(実施の形態2)
図11及び図12は、本発明の実施の形態2に係る複合梁を示す平面図である。図13は、本発明の実施の形態2に係る複合梁を示す断面図である。この複合梁12aは、ウェブ2の両表面に補強材201をのこぎり状又はジグザグ状に設けた点に特徴がある。その他の構成は実施の形態1と同様であるから同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。この複合梁12aは、ウェブ2の表面に対して断面が矩形となる補強材201を固定する。補強材201は長尺の棒体である。また、補強材201は、ウェブ2の長手方向に対して所定角度をもって且つフランジ3の間に渡って設けられる。
補強材201のウェブ2及びフランジ3に対する固定は、接着または隠し釘により行う。補強材201は、合板、LVL,集成材、無垢材等の木材や、中空パイプ、H字又はL字のアングル等の金属、プラスチックを用いることができる。この補強材201により、複合梁12aの強度が向上する。更に、補強材201により複合梁12aに所定のデザイン性を与えることができる。なお、補強材201は、ウェブ2の両面に設けても良いし、片面に設けても良い。また、補強材201の厚さを前記ウェブ2の面とフランジ3の同側面との間に段差分Sより小さくすれば、補強材201がフランジ3の面の内側に収まることから、全体がすっきりしたデザインとなる。
図14乃至図16に示すように、ウェブ2の両面に帯板状の補強材202を設けても良い。この補強材202は、長尺の板材からなる。補強材202のウェブ2及びフランジ3に対する固定は接着または隠し釘により行う。補強材202は、合板、LVL,集成材、無垢材等の木材や、平板の金属、プラスチックを用いることができる。この補強材202により、複合梁12bの強度が向上する。更に、補強材202により複合梁12bに所定のデザイン性を与えることができる。なお、補強材202は、ウェブ2の両面に設けても良いし、片面に設けても良い。
更に、図17に示すように、ウェブ2の表面及びフランジ3の間に角材で格子203をつくり、当該格子203内に年輪が表面に出るように当該格子形状に切断した化粧板204を千鳥状に嵌め込んでも良い。ウェブ2及びフランジ3に対する固定は、接着または隠し釘により行う。前記角材は、合板、LVL,集成材、無垢材等の木材でもよいし、金属製、プラスチック製でもよい。このようにすれば、格子構造にした角材により複合梁12cの強度が向上すると共に化粧板204の年輪が表れてデザイン性が増す。また化粧板204を格子に隙間なく嵌め込むようにしても良い。前記格子203及び化粧板204は補強材としても機能する。
また、上記構成の他、ウェブ2の面とフランジ3の同側面との間に段差分S程度の厚さを備えたハニカム形状の板材をウェブ2及びフランジ3に固定することもできるし(図示省略)、図18に示す複合梁12dのように、同様の厚さを有する正方形の木材、金属またはプラスチックの板からなる補強材205を所定間隔で複数配置することもできる。更に、図19に示す複合梁12eのように、フランジ3の間であってウェブ2の全表面に透明のプラスチック製の補強材206を嵌め込むこともできる。
以上のように、本発明に係る複合梁12は、ウェブ2の表面及びフランジ3の間に補強材を適宜固定することができ、補強材を固定してもすっきりしたデザインになると共に補強材の形状や配置により様々な意匠を構成できる。
(実施の形態3)
図20乃至図22は、本発明の実施の形態3に係る複合梁を示す断面図である。この複合梁13aは、ウェブ2の両表面に化粧パネル301を設けた点に特徴がある。その他の構成は実施の形態1と同様であるから同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。この複合梁301は、ウェブ2の表面に対して断面が中空の化粧パネル301を固定する。化粧パネル301は、図20に示すように、帯板状であって長手方向の両端がコの字形状に折り曲げ加工されている。化粧パネル301は、ステンレス鋼からなりその表面は鏡面加工がなされる。
化粧パネル301はウェブ2に設けたブラケット302に対し、前記両端の折り曲げ部分を係止することで固定する。なお、化粧パネル301の固定構造は図示の構成に限定されない。また、化粧パネル301はウェブ2の長手方向に2本平行に設けられる。図21に示す複合梁13bのように、化粧パネル303の表面が両端側に斜め上がるように金属帯板の両端を折り曲げ加工し、当該化粧パネル303をブラケット302によりウェブ2に固定しても良い。図22に示す複合梁13cのように、化粧パネル304の表面が中央に斜め上がるように金属帯板の両端を折り曲げ加工し、当該化粧パネル304をブラケット302によりウェブ2に固定しても良い。
このように、本発明に係る複合梁13では、フランジ3の間で且つウェブ2の表面に化粧パネル301,303,304を配置することで、全体的にスリムなデザインを保持できる。なお、同図の例では、片側の化粧パネル301,303,304を幅方向に2つで構成したが、1つ又は3つ以上で構成しても良い。
また、図23に示す複合梁13dのように、ウェブ2に固定した帯板状の下地板材305に対し、両端を折り曲げた金属製の化粧パネル306を固定しても良い。この場合、下地板材によりウェブ2の強度が向上する。また、図24に示す複合梁13eのように、比較的厚い下地板材307の一方の表面に化粧合板308を張り付けたものを前記ウェブ2の表面に接着固定しても良い。また、ウェブ2の他方の表面には下地板材309のみを設けても良い。以上のようにすれば、デザイン性が増すと共にウェブ2の強度が飛躍的に向上する。
(実施の形態4)
図25は、本発明の実施の形態4に係る複合梁を示す断面図である。この複合梁14は、ウェブ2の両表面に化粧パネル401を設け、この化粧パネル401の内部に吸音材402を配置した点に特徴がある。その他の構成は実施の形態1と同様であるから同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。この複合梁14ではウェブ2の表面にその断面が中空の化粧パネル401を固定する。化粧パネル401は、図25に示すように帯板状であって長手方向の両端がコの字形状に折り曲げ加工されたものである。化粧パネル401は、アルミニウム又はステンレス鋼からなりその表面は鏡面加工がなされる。
化粧パネル401の内側の空間には吸音材402が充填される。吸音材402にはグラスウールやフェルト等が用いられる。化粧パネル401の表面には吸音用の多数の穴が設けられる(図示省略)。穴の大きさ、形状、個数及び密度は必要となる吸音性能により適宜設定する。なお、図示しないが、化粧パネル401を長尺の筒状に形成し、当該筒状内部に吸音材402を予め充填し、これをウェブ2の表面に接着する構成にしても良い。
また、化粧パネル401の表面を幅方向で斜面(例えば図21のような形態)又は湾曲面に構成して音の反射方向を調整できるようにしても良い。この場合、複数種類の角度を有する化粧パネル401を複合梁14ごとに所定配置してビームスクリーン100を構成することで、ユーザが音場を調整できるようになる。このように、本発明の複合梁14では、吸音機能を簡単に付与できる。また、音のコンロトールを容易にできるようになる。
(実施の形態5)
図26乃至図28は、本発明の実施の形態5に係る複合梁を示す断面図である。この複合梁15は、フランジ3とウェブ2の隅部分及びウェブ2表面に補強材501を設けた点に特徴がある。その他の構成は実施の形態1と同様であるから同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。図26に示すように、前記隅補強材501は、矩形断面の集成材からなる角材である。ウェブ2の表面全てにはステンレス鋼の薄板鏡面仕上げの面補強材502が張り付けられる。この状態でフランジ3とウェブ2の隅部分に、前記隅補強材501を当ててネジ固定する。ネジ固定は、フランジ3及びウェブ2に対して双方に行う。このようにすれば、ウェブ2のデザイン性が向上すると共にフランジ3の強度が大きくなる。
隅補強材503は、図27に示すように、断面が台形となるものを用いても良い。この場合は、台形の斜面をフランジ3及びウェブ2の面に当て外側からねじ止めする。また、隅補強材504は、図28に示すように、片面のみが斜面となる角材を用いても良い。このようにしても、すっきりとしたデザインになると共にフランジ3の強度が大きくなる。また、前記隅補強材の形状等により複合梁1の強度を調整できる。
(実施の形態6)
図29乃至図32は、本発明の実施の形態6に係る複合梁を用いたビームスクリーンを示す説明図である。複合梁1を用いたビームスクリーン600は、複合梁1の間に横座屈を防止するための横座屈防止構造601を備えた点に特徴がある。その他の構成は実施の形態1と同様であるから同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
具体的には、図29乃至図31に示すように、ウェブ2とフランジ3とに渡って固定される金属製のプレート602と、このプレート602に対して固定される棒材603とから横座屈防止構造601を構成する。前記棒材603は、ステンレス等の材料からなり、隣接する複合梁1に固定したプレート602の間に渡され、当該棒材603の端部で当該プレート602に固定される。固定部604は、土台部605とこの土台部605に螺合する棒材603の螺合部(図示省略)とからなる。棒材603の両端には、ネジが互いに逆方向に形成されており、前記螺合部に螺合した状態で回転させると当該棒材603がつっぱり、プレート602間に固定される。
このようにすれば、複合梁1の横座屈方向の力を当該棒材603が受けて伝達し、隣接する複合梁1で受け止める。これにより、横方向の座屈に強くなるため、ビームスクリーン全体の強度が向上する。
他の横座屈防止構造の例を図32に示す。水平方向に複合梁1を連結する場合(図1(b)参照)、垂直方向の複合梁1の横座屈方向の力を水平方向の複合梁1に伝えるため、補強ピース610を複合梁1と複合梁1との間に生じる空隙を埋めるように設ける。同図の例では、L字形状に折り曲げた板状の補強ピース610を複合梁1の間の空隙を埋めるように取り付ける。水平方向の複合梁1のフランジ3にねじ止めし、曲がった面が垂直方向の複合梁1のフランジ3に当接するように取り付ける。
係る構成によれば、垂直方向の複合梁1に加わる横座屈の力が水平方向の複合梁1に補強ピース610を介して伝達するので、横方向の座屈に強くなりビームスクリーン全体の強度が向上する。
(実施の形態7)
図33は、本発明の実施の形態7に係る複合梁をビームスクリーンとして使用した例を示す平面図である。同図のビームスクリーン700は、複合梁1を所謂まぐさに使用した例である。図34に示すように、垂直方向の複合梁1のウェブ2に対してアングル701を取り付ける。当該ウェブ2には穴702が設けられ、当該穴702にボルト及びナット703を貫通させてウェブ2の両側にアングル701を取り付ける。水平方向に配設する複合梁1(まぐさに相当)にも同様の穴702が設けられる。そして、前記アングル701の水平方向側でウェブ2を支持すると共に当該穴702にボルト及びナット703を貫通させてアングル701とウェブ2とを固定する。
前記アングル701の幅はいずれもウェブ2の幅と略同じ又はそれより小さい。このため、フランジ3にアングル701が収まるのですっきりとしたデザインとなる。また、アングル701が金属板であってその厚さがウェブ2の面とフランジ3の同側面との間に段差分より小さいため、取り合い部分がすっきりしたデザインとなる。このように、水平方向に複合梁1をまぐさとして配設することで、横座屈に強くなることからビームスクリーン700全体の強度が向上する。
また、窓枠Fの一部を複合梁1(まぐさ)のフランジ3の間に収まるように配置する。このようにすれば、窓枠Fの厚さが複合梁1のなかに吸収されるので、まぐさ(1)及び窓枠Fの部分が太くなるのを防止できる。このため、すっきりとした繊細なデザインのビームスクリーン700を構成できる。なお、複合梁1を窓台に使用しても良い(図示省略)。
更に、図35に示すように、垂直方向の複合梁1のフランジ3の間にも、前記窓枠Fの一部が収まるように配置する。係る構成においても、窓枠Fの厚さが複合梁1のなかに吸収されるので、窓枠Fの部分が太くなるのを防止でき、すっきりとした繊細なデザインのビームスクリーン700を構成できる。
100 ビームスクリーン
1 複合梁
2 ウェブ
3 フランジ
4 木製I型梁
5 フレーム
20,30 ブラケット

Claims (1)

  1. 帯板状のウェブの長手方向の端縁の一方又は両方にフランジを設け、ウェブの面とフランジの同側面との間に段差を有する木質材からなり、前記フランジの長手方向に沿ってガラス面の端部を入れる凹部を設けた木製I型梁からなることを特徴とする建築用の複合梁。
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