JP2021066039A - 木質構造材 - Google Patents

Abstract

【課題】材料コストを安くできるとともに、材軸方向と直交する方向の力に対する耐力も向上させることが可能な木質構造材を提供する。【解決手段】複数の四角形状の長尺な木製板材同士を接合して構成された木質構造材であって、一方の木製板材２Ａの長辺縁に沿った端面２２と他方の木製板材２Ｂの板面２３における長辺縁に沿った位置とが接合されて、かつ、一方の木製板材２Ａの板面２４と他方の木製板材２Ｂの長辺縁に沿った端面２５との間に他方の木製板材２Ｂの板面２３が存在するように構成されたことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の四角形状の長尺な木製板材同士を接合して構成された木質構造材に関する。

従来、柱、梁等の木質構造材として、４枚の長尺な四角形状の木製板材の長辺縁側同士が接合されて構成された断面四角形状の中空空間を有した木質構造材が知られている（特許文献１等参照）。

特開平０８−３０２６３１号公報

しかしながら、上述した木質構造材においては、材軸方向と直交する方向の力に対する耐力を向上させるためには、寸法の大きい木製板材を用いて材軸方向と直交する断面積を大きくしたり、補強用の鋼材を用いたりする必要があり、材料コストが嵩んでしまうという課題があった。
本発明は、上述した問題点に鑑み、材料コストを安くできるとともに、材軸方向と直交する方向の力に対する耐力も向上させることが可能な木質構造材を提供するものである。

本発明に係る木質構造材は、複数の四角形状の長尺な木製板材同士を接合して構成された木質構造材であって、一方の木製板材の長辺縁に沿った端面と他方の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置とが接合されて、かつ、一方の木製板材の板面と他方の木製板材の長辺縁に沿った端面との間に他方の木製板材の板面が存在するように構成されたことを特徴とするので、材料コストを安くできるとともに、材軸方向と直交する方向の力に対する耐力も向上させることが可能な木質構造材を提供できる。
また、３つ以上の木製板材が接合されて当該３つ以上の木製板材で囲まれた中空空間を形成する角筒部分を有したことを特徴とするので、角筒部分を備えるとともに、角筒部分の角部より外側に突出する板部を有した構造となるため、材軸方向と直交する方向の力、及び、材軸方向に沿った方向の力に対する耐力が向上する木質構造材となる。
また、４つの木製板材が接合されて当該４つの木製板材で囲まれた断面四角形状の中空空間を形成する四角筒部分を有した木質構造材であって、第１の木製板材の長辺縁に沿った一方の端面と第２の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置とが接合され、第２の木製板材の長辺縁に沿った一方の端面と第３の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置とが接合され、第３の木製板材の長辺縁に沿った一方の端面と第４の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置とが接合され、第４の木製板材の長辺縁に沿った一方の端面と第１の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置とが接合されたことによって、当該４つの木製板材で囲まれた断面四角形状の中空空間が形成され、かつ、第１の木製板材の板面と第２の木製板材の長辺縁に沿った他方の端面との間に第２の木製板材の板面が存在し、第２の木製板材の板面と第３の木製板材の長辺縁に沿った他方の端面との間に第３の木製板材の板面が存在し、第３の木製板材の板面と第４の木製板材の長辺縁に沿った他方の端面との間に第４の木製板材の板面が存在し、第４の木製板材の板面と第１の木製板材の長辺縁に沿った他方の端面との間に第１の木製板材の板面が存在するように構成されたことを特徴とするので、四角筒部分を備えるとともに、四角筒部分の角部より外側に突出する板部を有した構造となるため、材軸方向と直交する方向の力、及び、材軸方向に沿った方向の力に対する耐力が向上する木質構造材となる。

４つの木製板材が接合されて構成された木質構造材の斜視図（実施形態１）。 ４つの木製板材が接合されて構成された木質構造材の断面図（実施形態１）。 木質構造材の分解斜視図（実施形態１）。 ３つの木製板材が接合されて構成された木質構造材の斜視図（実施形態２）。 ３つの木製板材が接合されて構成された木質構造材の断面図（実施形態２）。 ５つの木製板材が接合されて構成された木質構造材の斜視図（実施形態３）。 ５つの木製板材が接合されて構成された木質構造材の断面図（実施形態３）。 断面Ｈ形状の木質構造材の断面図（実施形態４）。 断面Ｉ形状の木質構造材の断面図（実施形態４）。 断面Ｔ形状の木質構造材の断面図（実施形態４）。

実施形態１
実施形態１に係る梁や柱等として使用される木質構造材１は、図１，図２に示すように、四角形状の長尺な４つの木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが接合されて当該４つの木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄで囲まれた断面四角形状の中空空間２Ｈを形成する四角筒部分を有し、かつ、当該四角筒部分の各角部には四角筒部分の外面より外側に突出する板部２Ｘ，２Ｘ，２Ｘ，２Ｘを有した木質構造材１である。当該木質構造材１の四角筒部分の隣り合う角部より突出する各板部２Ｘ，２Ｘは、互いに直交する方向に延長する構成となっている。

木製板材２は、例えば、ＣＬＴ（Cross Laminated Timber（直交集成板））又は集成材又は無垢材により形成された平板である。
尚、ＣＬＴとは、農林水産省告示第３０７９号に規定されたように、「ひき板又は小角材（これらをその繊維方向を互いにほぼ平行にして長さ方向に接合接着して調整したものを含む。）をその繊維方向を互いにほぼ平行にして幅方向に並べ又は接着したものを、主としてその繊維方向を互いにほぼ直角にして積層接着し３層以上の構造を持たせた一般材」である。
即ち、ＣＬＴは、張り合わせる板の繊維方向が直交するように複数の板を張り合わせて構成された木材であり、直交集成板と呼ばれている。
また、集成材は、張り合わせる板の繊維方向が並行方向となるように複数の板を張り合わせて構成された木材である。

以下、図１乃至図３を参照し、木質構造材１の構成について詳説する。
木質構造材１は、例えば、まず、第１の木製板材２Ａの長辺縁２１に沿った一方の端面（木口面）２２と第２の木製板材２Ｂの一方の板面（板目面）２３における長辺縁２１に沿った位置と接触させた状態で、スクリューねじ（ビス）３等の接合手段を、第２の木製板材２Ｂの他方の板面２４（中空空間２Ｈの外側に位置する外面となる板面）側から当該第２の木製板材２Ｂに貫通させるとともに、第１の木製板材２Ａの一方の端面２２を通過して当該第１の木製板材２Ａの内部に到達するよう締結することにより、第１の木製板材２Ａと第２の木製板材２Ｂとが接合される。
次に、第２の木製板材２Ｂの長辺縁２１に沿った一方の端面２２と第３の木製板材２Ｃの一方の板面２３における長辺縁２１に沿った位置とを接触させた状態で、スクリューねじ３等の接合手段を、第３の木製板材２Ｃの他方の板面２４（中空空間２Ｈの外側に位置する外面となる板面）側から当該第３の木製板材２Ｃに貫通させるとともに、第２の木製板材２Ｂの一方の端面２２を通過して当該第２の木製板材２Ｂの内部に到達するよう締結することにより、第２の木製板材２Ｂと第３の木製板材２Ｃとが接合される。

さらに、第３の木製板材２Ｃの長辺縁に沿った一方の端面２２と第４の木製板材２Ｄの一方の板面２３における長辺縁２１に沿った位置とを接触させた状態で、スクリューねじ３等の接合手段を、第４の木製板材２Ｄの他方の板面２４（中空空間２Ｈの外側に位置する外面となる板面）側から第４の木製板材２Ｄに貫通させるとともに、第３の木製板材２Ｃの一方の端面２２を通過して当該第３の木製板材２Ｃの内部に到達するよう締結することにより、第３の木製板材２Ｃと第４の木製板材２Ｄとが接合される。
そして、第４の木製板材２Ｄの長辺縁２１に沿った一方の端面２２と第１の木製板材２Ａの一方の板面２３における長辺縁２１に沿った位置とを接触させた状態で、スクリューねじ３等の接合手段を、第１の木製板材２Ａの他方の板面２４（中空空間２Ｈの外側に位置する外面となる板面）側から当該第１の木製板材２Ａに貫通させるとともに、第４の木製板材２Ｄの一方の端面２２を通過して第４の木製板材２Ｄの内部に到達するよう締結することにより、第１の木製板材２Ａと第４の木製板材２Ｄとが接合される。

尚、木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄとしては、例えば、板厚９０ｍｍ以上のＣＬＴ板を用いることが好ましい。
また、スクリューねじ３は、木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの長辺縁２１に沿って所定の間隔を隔てて複数本締結される。この際の間隔、スクリューねじ３の長さや径は、木質構造材１の大きさに応じて、計算や実験等で求めればよい。
また、接合手段としては、釘、又は、接合金物、又は、接着剤、又は、釘やねじと接着剤との併用、又は、接合板等を用いてもよい。

そして、木質構造材１は、４つの木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが上述した如く接合されたことにより、次のような構成を有する。
まず、当該４つの木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの板面２３，２３，２３，２３で囲まれた断面四角形状の中空空間２Ｈを形成する四角筒部分を有する。
さらには、第１の木製板材２Ａの他方の板面２４（中空空間２Ｈの外側に位置する外面となる板面）と第２の木製板材２Ｂの長辺縁２１に沿った他方の端面２５との間に、第２の木製板材２Ｂの一方の板面２３Ｘ（中空空間２Ｈの外側に位置することになる板面）が存在するように形成される。つまり、図２に示すように、この場合に形成される板部２Ｘは、第２の木製板材２Ｂの一方の板面２３Ｘと当該一方の板面２３Ｘと対向する他方の板面２４と他方の端面２５とで囲まれた板部である。
また、第２の木製板材２Ｂの他方の板面２４（中空空間２Ｈの外側に位置する外面となる板面）と第３の木製板材２Ｃの長辺縁２１に沿った他方の端面２５との間に、第３の木製板材２Ｃの一方の板面２３Ｘ（中空空間２Ｈの外側に位置することになる板面）が存在するように形成される。つまり、図２に示すように、この場合の板部２Ｘは、第３の木製板材２Ｃの一方の板面２３Ｘと当該一方の板面２３Ｘと対向する他方の板面２４と他方の端面２５とで囲まれた板部である。
また、第３の木製板材２Ｃの他方の板面２４（中空空間２Ｈの外側に位置する外面となる板面）と第４の木製板材２Ｄの長辺縁２１に沿った他方の端面２５との間に、第４の木製板材２Ｄの一方の板面２３Ｘ（中空空間２Ｈの外側に位置することになる板面）が存在するように形成される。つまり、図２に示すように、この場合の板部２Ｘは、第４の木製板材２Ｄの一方の板面２３Ｘと当該一方の板面２３Ｘと対向する他方の板面２４と他方の端面２５とで囲まれた板部である。
また、第４の木製板材２Ｄの他方の板面２４（中空空間２Ｈの外側に位置する外面となる板面）と第１の木製板材２Ａの長辺縁２１に沿った他方の端面２５との間に、第１の木製板材２Ａの一方の板面２３Ｘ（中空空間２Ｈの外側に位置することになる板面）が存在するように形成される。つまり、図２に示すように、この場合の板部２Ｘは、第１の木製板材２Ａの一方の板面２３Ｘと当該一方の板面２３Ｘと対向する他方の板面２４と他方の端面２５とで囲まれた板部である。

即ち、木質構造材１は、一方の木製板材の長辺縁に沿った一方の端面２２と他方の木製板材の板面２３における長辺縁２１に沿った位置とが接合されて、かつ、一方の木製板材の板面２４と他方の木製板材の長辺縁２１に沿った端面２５との間に他方の木製板材の板面２３が存在するように構成されたことにより、４つの木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの板面２３，２３，２３，２３で囲まれた断面四角形状の中空空間２Ｈを形成する四角筒部分を有し、かつ、当該四角筒部分の各角部には四角筒部分の外面より外側に突出する板部２Ｘ，２Ｘ，２Ｘ，２Ｘを有した木質構造材１である。

実施形態１に係る木質構造材１によれば、断面四角形状の中空空間２Ｈを囲む四角筒部分を備えるとともに、四角筒部分の角部より外側に突出する板部２Ｘ，２Ｘ，２Ｘ，２Ｘを有した構造となるため、材軸方向と直交する方向の力、及び、材軸方向に沿った方向の力に対する耐力が向上する木質構造材となる。
例えば当該木質構造材１を柱として使用した場合、四角筒部分を備えたので、せん断抵抗力に優れ、また、板部２Ｘ，２Ｘ，２Ｘ，２Ｘが控え壁と呼ばれる機能を果たして、高い水平耐力を有した柱となるとともに、４つの木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが互いに補剛し合うように接合されているので、高い鉛直耐力を有した座屈補剛効果に優れた柱となる。
また、比較的寸法が小さくて特殊な加工を必要としない木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを使用できるので、材料コストを安くできる。
即ち、材料コストを安くできるとともに、材軸方向と直交する方向の力、及び、材軸方向に沿った方向の力に対する耐力が向上する木質構造材１を提供できる。

実施形態２
実施形態２に係る梁や柱等として使用される木質構造材１Ａは、図４，図５に示すように、四角形状の長尺な３つの木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃが接合されて当該３つの木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃで囲まれた断面三角形状の中空空間２Ｈを形成する三角筒部分を有し、かつ、当該三角筒部分の各角部には当該三角筒の外面より外側に突出する板部２Ｘ，２Ｘ，２Ｘを有した木質構造材１Ａとした。当該木質構造材１Ａの三角筒部分の隣り合う角部より突出する各板部２Ｘ，２Ｘは、互いに延長する方向間のなす角度が鈍角となる構成となっている。
また、実施形態２に係る木質構造材１Ａにおいては、他方の木製板材の板面２３における長辺縁に沿った位置に接触させる一方の木製板材の長辺縁に沿った端面２２は、傾斜面に形成される。
尚、図４，図５において、実施形態１の図１，図２と同様な構成部分については、同一符号を付して、詳説を省略する。

実施形態３
実施形態３に係る梁や柱等として使用される木質構造材１Ｂは、図６，図７に示すように、四角形状の長尺な５つの木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅが接合されて当該５つの木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅで囲まれた断面五角形状の中空空間２Ｈを形成する五角筒部分を有し、かつ、当該五角筒部分の各角部には当該五角筒部分の外面より外側に突出する板部２Ｘ，２Ｘ，２Ｘ，２Ｘ，２Ｘを有した木質構造材１Ｂとした。当該木質構造材１Ｂの五角筒部分の隣り合う角部より突出する各板部２Ｘ，２Ｘは、互いに延長する方向間のなす角度が鋭角となる構成となっている。
また、実施形態３に係る木質構造材１Ｂにおいては、他方の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置に接触させる一方の木製板材の長辺縁に沿った端面２２は、傾斜面に形成される。
尚、図６，図７において、実施形態１の図１，図２と同様な構成部分については、同一符号を付して、詳説を省略する。

実施形態２に係る木質構造材１Ａ及び実施形態３に係る木質構造材１Ｂによれば、実施形態１の木質構造材１と同様な効果が得られる。

各実施形態１乃至実施形態３で示したように、本発明に係る木質構造材は、四角形状の長尺な３つ以上の木製板材が接合されて当該３つ以上の木製板材で囲まれた中空空間２Ｈを形成する角筒部分を有するとともに、一方の木製板材の長辺縁に沿った一方の端面２２と他方の木製板材の一方の板面２３における長辺縁に沿った位置とが接合されて、かつ、一方の木製板材の他方の板面２４と他方の木製板材の長辺縁に沿った他方の端面２５との間に他方の木製板材の板面２３Ｘが存在するように構成された木質構造材であればよい。

実施形態４
また、本発明に係る木質構造材は、図８乃至図１０に示すように、３枚の四角形状の長尺な木製板材２Ａ，２Ｂ，２Ｂ同士、又は、２枚の四角形状の長尺な木製板材２Ａ，２Ｂ同士を接合して構成されて、これら木製板材で囲まれた中空空間を有しない木質構造材であって、一方の木製板材２Ａの長辺縁に沿った端面２２と他方の木製板材２Ｂの板面２３における長辺縁に沿った位置とが接合されて、かつ、一方の木製板材２Ａの板面２３と他方の木製板材２Ｂの長辺縁に沿った端面２２，２５との間に、他方の木製板材２Ｂの板面２３が存在するように構成された木質構造材、例えば、図８に示すように断面Ｈ形状に構成された木質構造材１Ｃ、図９に示すように断面Ｉ形状に構成された木質構造材１Ｄ、図１０に示すように断面Ｔ形状に構成された木質構造材１Ｅ等であってもよい。

実施形態４に係る木質構造材１Ｃ，１Ｄ，１Ｅであっても、材料コストを安くできるとともに、材軸方向と直交する方向の力に対する耐力も向上させることが可能な木質構造材となる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 木質構造材、
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ 木製板材、２Ｈ 中空空間、２１ 木製板材の長辺縁、２２ 木製板材の一方の端面、２３ 木製板材の板面、２５ 木製板材の他方の端面。

Claims (3)

1. 複数の四角形状の長尺な木製板材同士を接合して構成された木質構造材であって、
   一方の木製板材の長辺縁に沿った端面と他方の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置とが接合されて、かつ、一方の木製板材の板面と他方の木製板材の長辺縁に沿った端面との間に他方の木製板材の板面が存在するように構成されたことを特徴とする木質構造材。
2. ３つ以上の木製板材が接合されて当該３つ以上の木製板材で囲まれた中空空間を形成する角筒部分を有したことを特徴とする請求項１に記載の木質構造材。
3. ４つの木製板材が接合されて当該４つの木製板材で囲まれた断面四角形状の中空空間を形成する四角筒部分を有した木質構造材であって、
   第１の木製板材の長辺縁に沿った一方の端面と第２の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置とが接合され、第２の木製板材の長辺縁に沿った一方の端面と第３の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置とが接合され、第３の木製板材の長辺縁に沿った一方の端面と第４の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置とが接合され、第４の木製板材の長辺縁に沿った一方の端面と第１の木製板材の板面における長辺縁に沿った位置とが接合されたことによって、当該４つの木製板材で囲まれた断面四角形状の中空空間が形成され、
   かつ、
   第１の木製板材の板面と第２の木製板材の長辺縁に沿った他方の端面との間に第２の木製板材の板面が存在し、第２の木製板材の板面と第３の木製板材の長辺縁に沿った他方の端面との間に第３の木製板材の板面が存在し、第３の木製板材の板面と第４の木製板材の長辺縁に沿った他方の端面との間に第４の木製板材の板面が存在し、第４の木製板材の板面と第１の木製板材の長辺縁に沿った他方の端面との間に第１の木製板材の板面が存在するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の木質構造材。

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