JP2021116685A - 嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点および取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】節点の強度および安定性が大幅に向上し、力の伝達経路が明確で、理論計算が容易な嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点および取り付け方法を提供する。【解決手段】嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点は、方形の木柱１と、木梁２と、中央鋼管３と、梁端鋼製スリーブ４と、外部フリーキャップ５と、を備え、上下の木柱が中央鋼管を通じて連結し、木梁が梁端鋼製スリーブを通じて中央鋼管と接合し、外部フリーキャップが中央鋼管に外嵌される。【選択図】図1

Description

本発明は、建築構造技術に関し、特に、建築分野の木鋼ハイブリッド節点およびその取り付け方法に関する。

現代の建設産業における省エネの提唱およびクオリティ・オブ・ライフを人々が追求するにつれ、木造は、建設業の新しい発展の方向性になり、大きな発展が期待できる。木造を駆体とする建築物は、施工建設期間が短く、耐震性が高く、環境保全、保温・省エネ、耐久性に優れているなどの利点があり、ますます人気が高まっている。

ただし、既存の木造建築物の実際の建設過程で、取り付け前に構造躯体の節点にある木材について、切断、溝付などの処理を行う必要があるため、高い処理精度が要求され、処理時間が長く、柱梁接合後仕口の一体性が悪く、木材の力学的性質が弱くなり、耐震性能が低下するなど問題が存在している。

本発明は、従来の木造建築物の梁柱仕口部に存在する問題点に着目し、嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点（混合接点構造）は、方形の木柱と、木梁と、柱梁仕口部材と、を備え、柱梁仕口部材が中央鋼管と、梁端鋼製スリーブと、外部フリーキャップと、を備え、上下に互いに隣接する木柱間が中央鋼管を通じて連結し、木梁が梁端鋼製スリーブを通じて中央鋼管と接合し、
前記中央鋼管本体の内部に中央鋼管の内部を上部中央鋼管および下部中央鋼管という２つの部分に仕切るための鋼板が設けられ、隣接する上部木柱は、上部中央鋼管の開放端から挿入され、隣接する下部木柱が下部中央鋼管の開放端から挿入され、中央鋼管と木柱との間が接合具で固定され、上部中央鋼管の側面に位置決め棒が設けられ、下部中央鋼管の側面に連結ボックスが設けられ、連結ボックスに嵌挿溝が設けられ、
木梁は、梁端鋼製スリーブの一端から挿入され、接合具で固定され、梁端鋼製スリーブの他端の頂面に上連結板が設けられ、底面に下連結板が設けられ、下連結板が嵌挿溝内に挿入され、上連結板に長穴が設けられ、位置決め棒が長穴を挿通した後ナットで固定され、
外部フリーキャップは、一体に配置された４つの節点保護覆部と、側面連結板と、を備え、節点保護覆部が上部トップカバーと、両側の側板と、を備え、上部トップカバーと２つの側板によって底端が開放した空洞部を画定し、隣接する節点保護覆部の側板間を側面連結板で連結し、外部フリーキャップは、中央鋼管と梁端鋼製スリーブの仕口部を覆い被せる。

このハイブリッド節点は、鋼製部材を主体とし、従来技術における木造建築構造システムと比較して、節点の強度および安定性が大幅に向上し、力の伝達経路が明確で、理論計算が容易である。鋼板は、中央鋼管の内部を上下２つの部分に仕切り、上部木柱と下部木柱との間が直接接触するのではなく、中央鋼管と一体化した鋼板を通じて接触し、梁側から伝わってきた鉛直荷重は上部木柱から鋼板を介して下部木柱の全断面に伝達され、応力の集中を防ぎ、力の伝達の安全性が向上する。外部フリーキャップは、一定輪郭で中央鋼管を覆うため、節点の一体性を高めると共に節点を保護することができる。

好ましくは、木柱は、ＦＲＰ木柱であり、木柱の表面が繊維強化複合材料層で巻かれている。

好ましくは、接合具は込み栓であり、上部中央鋼管および下部中央鋼管の各側面に中央鋼管用込み栓穴が設けられ、各側面上の中央鋼管用込み栓穴が同一の水平面上に配置されることなく、上下に千鳥状に配置されるため、込み栓穴の設置による木材性能の低下を軽減する。

好ましくは、下連結板が嵌挿溝に挿入された後、嵌挿溝は木柱に垂直な方向に隙間を有し、このような配置は施工取り付け要件を緩和するためのである。

好ましくは、梁端鋼製スリーブと木梁の固結を容易にするため、梁端鋼製スリーブの左右両側面にスリーブ用込み栓穴が設けられる。

好ましくは、中央鋼管と木柱との間を固定する接合具、および木梁と梁端鋼製スリーブとの間を固定する接合具は、いずれも込み栓である。

好ましくは、側面連結板はＬ字型であり、上部トップカバーが逆Ｌ字型であり、木鋼ハイブリッド節点が組み立てられた後、全体として構造的一体性が良好である。

上部トップカバーは、上連結板の外側を覆い、上連結板を上部トップカバーの空洞部に挿入させ、側板を梁端鋼製スリーブの両側に位置させ、木梁の横方向の左右揺れを十分に規制し、節点の安定性および堅牢性を向上することができる。

本発明の別の目的は、以下のステップ１〜ステップ６を含む、上記嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点の取り付け方法を提供することである。
下部木柱を中央鋼管に挿入すると共に接合具で固定するステップ１、
上部木柱を中央鋼管に挿入するステップ２、
木梁を梁端鋼製スリーブに挿入と共に接合具で固定するステップ３、
梁端鋼製スリーブの下連結板を嵌挿溝に挿入すると共に位置決め棒を上連結板の長穴に挿通させ、ナットをねじ込んで固定するステップ、
外部フリーキャップで中央鋼管を外嵌し、上連結板を上部トップカバーの空洞部に挿入させ、側板を梁端鋼製スリーブの両側に位置させるステップ、
上部木柱と中央鋼管を接合具で固定させて、木鋼ハイブリッド節点を形成するステップ。

本発明は、以下の有利な効果を有する。
（１）本発明の節点は、鋼製部材を主体とし、節点の強度および安定性が大幅に向上し、力の伝達経路が明確で、理論計算が容易であり、
（２）本発明の嵌挿溝設計は、スペースを確保し、取付け時の許容誤差の範囲が広く 施工の要件を緩和し、
（３）本発明のすべての構成要素は、工場で加工やバッチ生産し、構成要素が少なく、施工において完全組立式の取り付け、現場の取り付け手順が簡単で、主に組立で、その一部のみが込み栓で固定し、施工速度が速く、迅速な組立式建築に適し、組立式の木造市場において巨大な市場を持っている。

本発明の構造模式図である。 中央鋼管の構造模式図である。 中央鋼管上面図である。 梁端鋼製スリーブの構造模式図（一）である。 梁端鋼製スリーブの構造模式図（二）である。 外部フリーキャップの構造模式図である。 本発明の取り付けステップ図である。

以下、図面を参照しつつ本発明をさらに説明する。

図１に示すように、本発明の嵌め込み式（蟻掛け式）木鋼ハイブリッド節点（接点構造）は、方形の木柱１と、木梁２と、を備え、木柱がＦＲＰ木柱であり、木柱の力学性能を向上するため、木柱の表面がＦＲＰガラスクロスで巻かれ、中央鋼管３と、梁端鋼製スリーブ４と、外部フリーキャップ５と、をさらに備え、上下の木柱は、中央鋼管を通じて連結接合され、木梁が梁端鋼製スリーブ４を通じて中央鋼管３と接合し、外部フリーキャップ５が中央鋼管３と梁端鋼製スリーブ４の接合節点の外側を覆う。

図２乃至図３に示すように、中央鋼３管本体の内部に中央鋼管３の内部を上部中央鋼管３６および下部中央鋼管３７という２つの部分に仕切るための鋼板３１が設けられ、上部中央鋼管３６および下部中央鋼管３７の各側面に中央鋼管用込み栓穴３２が設けられ、上下の木柱がそれぞれ中央鋼管の上下両端から挿入され、込み栓穴に込み栓を打ち込んで木柱と中央鋼管を固結させ、込み栓穴が上下に千鳥状に配置されるため、込み栓穴の設置による木材性能の低下を軽減し、中央鋼管の側面の上部に位置決め棒３３が垂直に固定され、下部に連結ボックス３４が固定され、連結ボックスに嵌挿溝が設けられる。

図４乃至図５に示すように、梁端鋼製スリーブ４は、方形構造で、一端の頂面に上連結板４１が設けられ、底面に下連結板４２が設けられ、左右両側面にスリーブ用込み栓穴４４が設けられ、木梁が梁端鋼製スリーブの他端から挿入され、込み栓穴に込み栓を打ち込んで木梁と梁端鋼製スリーブを固結させ、上連結板に長穴４３が設けられ、取り付ける時は、下連結板４２を嵌挿溝３５に挿入すると共に位置決め棒３３を長穴４３に挿通させ、位置決め棒３３にナットをねじ込んで固定する。

下連結板４２が嵌挿溝３５に挿入された後、嵌挿溝３５は、木柱に垂直な方向に一定の隙間を有する。

図６に示すように、外部フリーキャップ５は、一定輪郭で中央鋼管３を覆う。外部フリーキャップ５は、４つの節点保護覆部５１と、Ｌ字型の側面連結板５２と、を備え、節点保護覆部５１が「門」型構造であり、上部トップカバー５３と、両側の側板５４と、を備え、隣接する節点保護覆部５１の側板間を側面連結板５２で連結し、上部トップカバー５３が逆Ｌ字型構造であり、側板５４と空洞部を画定する。外部フリーキャップ５の内側サイズは、中央鋼管３の外周サイズと一致し、取り付ける時、外部フリーキャップ５で中央鋼管１を外嵌し、上部トップカバー５３が上連結板４１の外側を覆うことで、上連結板４１を上部トップカバーの空洞部に挿入させ、側板５４を梁端鋼製スリーブ４の両側に位置させる。

上記嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点の取り付け方法は、以下のステップ１〜ステップ６を含む。すなわち、
下部木柱１を中央鋼管３に挿入すると共に込み栓で固定するステップ１、
上部木柱１を中央鋼管３に挿入るステップ２（まず込み栓で両者を固結せず、なぜなら外部フリーキャップ５の内側サイズと中央鋼管３の外側サイズは一致し、この時に込み栓を打ち込むと、上部のフリーキャップを取り付けることができなくなるからである）、
木梁２を梁端鋼製スリーブ４に挿入と共に込み栓で固定するステップ３、
梁端鋼製スリーブ４の下連結板４２を嵌挿溝３５に挿入すると共に位置決め棒３３を上連結板４１の長穴４３に挿通させ、そしてナットをねじ込んで固定するステップ４、
外部フリーキャップ５で中央鋼管３を外嵌し、上連結板４１を上部トップカバー５３の空洞部に挿入させ、側板５４を梁端鋼製スリーブ４の両側に位置させるステップ５、
込み栓を打ち込んで上部木柱１と中央鋼管３を固結させるステップ６。

上記は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定することを意図したものではない。当業者にとって、本発明は、多種多様な変更および変化を有することができ、例えば本技術的手段が木柱および木梁を方形構造に限定せず、他の形状であり得る。本発明の精神および原則の範囲内で行われたいかなる修正、均等範囲内での置換、改善なども、本発明の保護範囲に網羅されるものとする。

１ 木柱
２ 木梁
３ 中央鋼管
３１ 鋼板
３２ 中央鋼管用込み栓穴
３３ 位置決め棒
３４ 連結ボックス
３５ 嵌挿溝
３６ 上部中央鋼管
３７ 下部中央鋼管
４ 梁端鋼製スリーブ
４１ 上連結板
４２ 下連結板
４３ 長穴
４４ スリーブ用込み栓穴
５ 外部フリーキャップ
５１ 節点保護覆部
５２ 側面連結板
５３ 上部トップカバー
５４ 側板

Claims (10)

1. 方形の木柱（１）と、木梁（２）と、柱梁仕口部材と、を備えた嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点であって、柱梁仕口部材は、中央鋼管（３）と、梁端鋼製スリーブ（４）と、外部フリーキャップ（５）と、を備え、上下に互いに隣接する前記木柱（１）間が前記中央鋼管（３）を通じて連結し、前記木梁（２）が前記梁端鋼製スリーブ（４）を通じて前記中央鋼管（３）と接合し、
   前記中央鋼管（３）本体の内部に、前記中央鋼管（３）の内部を上部中央鋼管（３６）および下部中央鋼管（３７）の２つの部分に仕切るための鋼板（３１）が設けられ、隣接する上部木柱（1）は、前記上部中央鋼管（３６）の開放端から挿入され、隣接する下部木柱（１）が前記下部中央鋼管（３７）の開放端から挿入され、前記中央鋼管（３）と前記木柱（１）との間が接合具で固定され、前記上部中央鋼管（３６）の側面に位置決め棒（３３）が設けられ、前記下部中央鋼管（３７）の側面に連結ボックス（３４）が設けられ、前記連結ボックス（３４）に嵌挿溝（３５）が設けられ、
   前記木梁（２）は、前記梁端鋼製スリーブ（４）の一端から挿入され、接合具で固定され、前記梁端鋼製スリーブ（４）の他端の頂面に上連結板（４１）が設けられ、底面に下連結板（４２）が設けられ、前記下連結板（４２）が前記嵌挿溝（３５）内に挿入され、前記上連結板（４１）に長穴（４３）が設けられ、前記位置決め棒（３３）が長穴（４３）を挿通した後、ナットで固定され、
   前記外部フリーキャップ（５）は、一体に配置された４つの節点保護覆部（５１）と、側面連結板（５２）と、を備え、前記節点保護覆部（５１）が上部トップカバー（５３）と、両側の側板（５４）と、を備え、前記上部トップカバー（５３）と２つの前記側板（５４）によって底端が開放した空洞部を画定し、隣接する前記節点保護覆部（５１）の前記側板（５４）間を前記側面連結板（５２）で連結し、前記外部フリーキャップ（５）は、前記中央鋼管（３）と前記梁端鋼製スリーブ（４）の仕口部を覆い被せる、
   を特徴とする嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点。
2. 前記木柱（１）は、ＦＲＰ木柱であり、前記木柱（１）の表面が繊維強化複合材料層で巻かれていることを特徴とする請求項１に記載の嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点。
3. 前記上部中央鋼管（３６）および前記下部中央鋼管（３７）の各側面に中央鋼管用込み栓（32）穴が設けられ、各側面上の中央鋼管用込み栓穴（32）が同一の水平面上に配置されることなく、上下に千鳥状に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点。
4. 前記梁端鋼製スリーブ（４）の左右両側面にスリーブ用込み栓穴（４４）が設けられることを特徴とする請求項３に記載の嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点。
5. 前記中央鋼管（３）と前記木柱（１）との間を固定する接合具、および前記木梁（２）と前記梁端鋼製スリーブ（４）との間を固定する接合具は、いずれも込み栓であることを特徴とする請求項３に記載の嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点。
6. 前記下連結板（４２）が前記嵌挿溝（３５）に挿入された後、前記嵌挿溝（３５）は前記木柱（１）に垂直な方向に隙間を有することを特徴とする請求項３に記載の嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点。
7. 前記側面連結板（５２）が、Ｌ字型であることを特徴とする請求項３に記載の嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点。
8. 前記上部トップカバー（５３）が、逆Ｌ字型であることを特徴とする請求項３に記載の嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点。
9. 前記上部トップカバー（５３）は、前記上連結板（４１）の外側を覆い、前記上連結板（４１）を前記上部トップカバー（５３）の空洞部に挿入させ、前記側板（５４）を前記梁端鋼製スリーブ（４）の両側に位置させることを特徴とする請求項３に記載の嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点。
10. 以下のステップ１〜ステップ６を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の嵌め込み式木鋼ハイブリッド節点の取り付け方法。
    下部木柱（１）を中央鋼管（３）に挿入すると共に、接合具で固定するステップ１、
    上部木柱（１）を中央鋼管（３）に挿入するステップ２、
    木梁（２）を梁端鋼製スリーブ（４）に挿入すると共に、接合具で固定するステップ３、
    梁端鋼製スリーブ（４）の下連結板（４２）を嵌挿溝（３５）に挿入すると共に、位置決め棒（３３）を上連結板（４１）の長穴（４３）に挿通させ、そしてナットをねじ込んで固定するステップ４、
    外部フリーキャップ（５）で中央鋼管（３）を外嵌し、上連結板（４１）を上部トップカバー（５３）の空洞部に挿入させ、側板（５４）を梁端鋼製スリーブ（４）の両側に位置させるステップ５、
    上部木柱（１）と中央鋼管（３）を接合具で固定させて、木鋼ハイブリッド節点を形成するステップ６。

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