JP2021183778A - 木造建築物の構造躯体の接合構造。 - Google Patents
木造建築物の構造躯体の接合構造。 Download PDFInfo
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Abstract
Description
ところで、このような「壁式構造」の構造躯体のでは床パネルと壁パネルとの間の横方向の剪断力に対する強度を持たせるために、例えば図15に示すような剪断金物101を設けるようにしている。剪断金物101は面一に配設されている床パネル102の外縁部と壁パネル103の下縁部に沿って配置させられており、壁パネル103の間にビス104によって固定されている。この剪断金物101によって床パネル102と壁パネル103間の横方向に作用する剪断力に対する耐力が与えられている。
そのため、床パネルと壁パネルの間に作用する剪断力に対して耐力を与える剪断金物を外面に突出させずに配設する技術が求められていた。
前記床パネルの外縁位置に切り欠き部を形成し、前記切り欠き部奥に形成された内壁面に対して板状の連結金物を第1の固定部材によって固定するとともに、前記連結金物を前記壁パネルの前記床パネルに接した木口面に形成されたスリット内に嵌挿し、第2の固定部材によって前記連結金物を前記壁パネルに対して固定するようにした。
これによって、壁パネルの外面及び床パネルの外縁よりも外側に突出させずに壁パネルと床パネルに作用する剪断力に対して耐力を与える剪断金物である連結金物を取り付けることができる。
また、「連結金物」は、床パネルと壁パネルの両方に第1の固定部材と第2の固定部材によって固定されている。そのため、床パネルと壁パネルの間に作用する剪断力に対する耐力を有することとなる。連結金物は少なくとも床パネルと少なくとも一方の壁パネルとの間を連結できていればよく、床パネルと上下の壁パネルの3つの構造躯体を連結していてもよい。第1の固定部材は床パネルの外縁位置の木口方向から連結金物を床パネルに対して固定し、第2の固定部材は壁パネルの側面方向からスリット内の連結金物に対して交差状に挿通して固定することがよい。連結金物は1つの切り欠き部に1つでもよく、直列に2つ以上配設するようにしてもよい。
床パネルと壁パネルの外面が面一になる場合に切り欠き部奥に形成された内壁面は、壁パネルにスリットを形成するためには壁パネルの厚み内にある必要があり、特に厚み方向中央にあることがバランス上よい。
手段1では連結金物は1つでもよいわけであるが、ここでは第1の金物片と第2の金物片として上下2つにわけられており、それぞれ第1の固定部材と前記第2の固定部材によって床パネルと壁パネルに固定されている。このように連結金物を別々に構成することで、前もってそれぞれの金物片を壁パネル側に取り付けたり、例えば第1の金物片だけを上側の壁パネルに取り付けたりと、施工バリエーションが多くなって施工しやすくなる。また、第1の金物片と第2の金物片の突き合わせ位置が切り欠き部奥に形成された内壁面であれば施工時に若干の隙間が形成されるような寸法設計とすることで、木材が伸縮した際に第1の金物片と第2の金物片が干渉してしまうことがなくなる。
また、手段3として、前記第1の金物片と前記第2の金物片は互いの凹凸部分が噛み合い状に配置されているようにした。
剪断力が作用した際に第1の金物片と前記第2の金物片が干渉することとなるため、剪断力に対する耐力の向上が期待できる。
切り欠き部を複数設けてそれぞれに連結金物を配設するようにしてもよいが、多く切り欠くと床パネル自体の強度が劣化する。そのため、1つだけ切り欠き部を設けそこに連結金物を配設する場合にはバランスのよい壁パネルの幅方向中央であることがよい。
また、手段5として、前記連結金物に隣接する位置には上下の前記壁パネル間を連結する第2の連結金物が配設されているようにした。
連結金物は主として壁パネルと床パネルに作用する剪断力に対する耐力を想定した金具であるが、上下の壁パネルの引っ張り力に対する耐力を与えるための第2の連結金物を設けることがよい。これによって、左右の剪断方向と上下の引っ張り方向に対する耐力が同時に向上する。
また手段6として、前記第2の連結金物は前記連結金物を挟んだ前記壁パネルの幅方向両側位置にそれぞれ配設されているようにした。
手段4の説明のように壁パネルの幅方向中央に1つだけ切り欠き部を設け、そこに連結金物を配設することがよいが、その場合においては第2の連結金物を配設するのであればバランスよくその両側に配設することがよい。また、連結金物からそれぞれの第2の連結金物までは等距離であることがよい。
また手段7として前記スリットは前記壁パネルの厚み方向中央位置に形成されているようにした。
つまり、連結金物は壁パネル内において偏りなく厚み方向中央に配置されることとなるため、剪断力が作用した際の壁パネルに発生する応力のバランスがよく壁パネルの強度が増すからである。
連結金物は壁パネルのスリット内に嵌挿されるため、連結金物と壁パネルを剪断方向の力に抗するためには厚み方向からドリフトピンを打ち込むことがもっとも有効だからである。
また手段9として、前記第1の固定部材は雄ネジ部が形成された金属製の棒状締結部材であるようにした。
連結金物は床パネルの内壁面である木口面に当接させられるため、雄ネジ部が形成された金属製の棒状締結部材で連結金物を直接固定することが有効だからである。その際には木ねじやラグスクリューボルトのような先端が尖った締結部材がよい。
(実施の形態1)
実施の形態1の木造建築物の構造躯体の接合構造について、まず使用される金具類について説明する。
図1は連結金具を構成する鉄系合金製の第1の剪断金物片1である。第1の剪断金物片1は略長方形形状に構成された板片であり、長方形の4つの角部は面取りがされている。長辺側の縁部1aの中央には外方に突出した凸部2が形成されている。凸部2の長さは長辺長さの約50%とされ、突出量は短辺長さの約15%とされている。凸部2の両端角部も面取りがされている。本実施の形態1では一例として長辺側の長さは260mm、短辺側の長さは150mmで構成されている。
第1の剪断金物片1の凸部2側の長辺に沿って4列に複数の小透孔3が形成されている。小透孔3は凸部2位置に4つ、その次の列に5つ、その次の列に6つ、もっとも内側の列に5つとされ、各列の小透孔3は一定の間隔をおいて配列形成されている。また、内側の3つの列の小透孔3は隣接する列同士の小透孔3が重ならないようにずれて形成されている。第1の剪断金物片1の凸部2側ではない長辺に沿って一列に4つの第1のドリフトピン用透孔4が一定の間隔を開けて形成されている。
第2の剪断金物片5の凹部6側の長辺に沿って4列に複数の小透孔7が形成されている。小透孔7は凹部6の両側位置にそれぞれ2つずつの計4つ、その次の列に5つ、その次の列に6つ、もっとも内側の列に5つとされ、各列の小透孔7は第1の剪断金物片1と同じ一定の間隔をおいて配列形成されている。また、内側の3つの列の小透孔7は隣接する列同士の小透孔7が重ならないようにずれて形成されている。この第2の剪断金物片5の内側の3つの列の小透孔7と第1の剪断金物片1の内側の3つの列の小透孔3の配置パターンは同じである。第2の剪断金物片1の凹部6側長辺に沿って一列に4つの第1のドリフトピン用透孔8が一定の間隔を開けて形成されている。この第2の剪断金物片5の第1のドリフトピン用透孔8の間隔と長辺端からの距離は、第1の剪断金物片1の第1のドリフトピン用透孔4の間隔と長辺端からの距離と同じである。
第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5は一組であって、本実施の形態1では組み合わせて使用される剪断金物である。使用時には第1の剪断金物片1の凸部2と第2の剪断金物片5の凹部6が噛み合い状に配置されるため、凸部2に対して凹部6が相対的に若干幅広に構成されている。
図4(a)はドリフトピン15である。ドリフトピン15は第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5を後述する壁パネルに固定するために使用される。また、ドリフトピン15は引っ張り金物10を後述する壁パネルWに固定するために使用される。
図4(b)は木ねじ16である。木ねじ16は第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5を後述する床パネルFに固定するために使用される。
本実施の形態1では一例として床パネルFは7層構造のCLTパネルを適時カットして使用し、壁パネルWは5層構造のCLTパネルを適時カットして使用する。カットされた床パネルFは平面視において正方形形状で、所定の厚みの直方体形状のパネル部材である。また、カットされた壁パネルWは平面視において長方形形状で、所定の厚みの直方体形状のパネル部材である。一例として、本実施の形態1では床パネルFは一辺2000mmの方形に構成されており、壁パネルWの長辺側の長さは3000mm、短辺側の長さは2000mmで構成されている。以下では下側に配置される壁パネルWを壁パネルW1とし、上側に配置される壁パネルWを壁パネルW2とする。
(1)下側に配置される壁パネルW1への作業
図5に示すように、まず、壁パネルW1に第1の剪断金物片1と引っ張り金物10を取り付ける。
この際に、壁パネルW1に第1の剪断金物片1と引っ張り金物10を取り付ける前段階としてプレカット加工を施す。図5はプレカット後の壁パネルW1の状態である。具体的には直方体形状の壁パネルW1上端の木口面Waに第1の剪断金物片1を嵌挿するための第1のスリット21、引っ張り金物10の板片11を挿入するための第2のスリット22を形成する。第2のスリット22は壁パネルW1の厚み方向中央に形成される。第2のスリット22の中央位置にはロッド12が干渉しないような円形孔22aが形成されている。また、壁パネルWの側面であって第1のスリット21の形成されている壁パネルW1の外方位置には第1のスリット21と交差する第1のパネル側透孔24を形成し、第2のスリット22の形成されている壁パネルW1の外方位置には第2のスリット22と交差する第2のパネル側透孔26を形成する。第1のパネル側透孔24は第1の剪断金物片1が第1のスリット21に嵌挿された際の第1のドリフトピン用透孔4に対応し、第2のパネル側透孔26は引っ張り金物10が第2のスリット22に嵌挿された際の第2のドリフトピン用透孔13に対応する。
次いで、第1のスリット2両側の第2のスリット22に引っ張り金物10の板片11を嵌挿する。このとき、引っ張り金物10用の壁パネルW1のパネル側透孔26の最も下方のパネル側透孔26Aには引っ張り金物10の嵌挿よりも先にドリフトピン15を打ち込んでおき、板片11挿入時に位置決め用凹部14をその先行するドリフトピン15に係合させることによって引っ張り金物10の位置決めをする。引っ張り金物10の位置決め後に残る6つのパネル側透孔24にドリフトピン15を打ち込んで引っ張り金物10を壁パネルW1に固定する。この状態で引っ張り金物10はロッド12及び上側に配置される板片11が壁パネルW1上端の木口面Waに起立した状態で保持される(図6の状態)。
図6に示すように、下側に配置される壁パネルW1上に床パネルFを載置する。
この前提として、床パネルFへも(1)と同様に前もって床パネルFにプレカット加工を施す。図6はプレカット後の床パネルFの状態である。
図6に示すように、プレカットによって床パネルFの外縁に面した端部位置(端面Fa)に切り欠き部25が形成される。切り欠き部25の形状はチャンネル状とされ、第1の剪断金物片1の幅に対応した(わずかに第1の剪断金物片1より幅広)で、かつ壁パネルW1の厚みの半分の奥行きで形成されている。より正確には第1の剪断金物片1の内側面が切り欠き部25の内壁面25aに密着した状態で図6のように床パネルFの端面Faと壁パネルW1の外面が面一になるように切り欠き部25の奥行きは調整される。これを逆にいえば、床パネルFの端面Faと壁パネルW1の外面が面一になった際に第1のスリット21に嵌挿された第1の剪断金物片1が切り欠き部25の内壁面25aに密着するように第1のスリット21の位置が決定されることになる。
図6に示すように、床パネルFの第3のスリット26に引っ張り金物10の板片11が嵌挿されるように両者を照合して、床パネルFを上方から下側の壁パネルW1に向かって下ろしていく。床パネルFが壁パネルW1の木口面Wa上にセットされた状態で、引っ張り金物10の板片11が第3のスリット26から床パネルF上方に突出し露出され、第1の剪断金物片1の露出部分が切り欠き部25の内壁面25a前面に密着して配置される(図7の状態)。また、この状態で図7のように床パネルFの端面Faは壁パネルW1の外面と面一に配置される。そして、木ねじ16を第1の剪断金物片1の小透孔3にねじ込んで第1の剪断金物片1を床パネルF側に固定する。
図7〜図11に示すように、床パネルF上に上側に配置される壁パネルW2を設置する。
壁パネルW2には第2の剪断金物片5と引っ張り金物10の板片11を取り付ける。そのため、壁パネルW1と同様、プレカット加工を施す。この加工は(1)において下側の壁パネルW1の木口面Waに加工した第1のスリット21、第2のスリット22と同様の加工が対称となるように形成される。図7に第2の剪断金物片5が嵌挿される第4のスリット28と、引っ張り金物10の上側の板片11が嵌挿される第5のスリット29の外形を隠れ線で示す。また、第4のスリット28の形成されている壁パネルW2の外方位置には第4のスリット28と交差する第3のパネル側透孔30が形成され、第5のスリット29の形成されている壁パネルW2の外方位置には第5のスリット29と交差する第5のパネル側透孔31が形成される。これら透孔30、31も下側の壁パネルW1と同様の加工であり対称となるように形成される。図7以下の図はプレカット加工後の壁パネルW2となる。
このような壁パネルW2を図8に示すように、床パネルF上方に配置し、木口面Waの第5のスリット29に床パネルF上に突出している引っ張り金物10の板片11が嵌挿されるように両者を照合して、壁パネルW2を上方から下側の壁パネルW1に向かって下ろしていく。壁パネルW2が床パネルF上にセットされた状態で、引っ張り金物10の板片11が第5のスリット29内に嵌挿されて収まり、第2の剪断金物片5の露出部分が切り欠き部25の内壁面25a前面に密着して配置される。また、この状態で図9のように床パネルFの端面Faは上下の壁パネルW1、W2の外面と面一に配置される。そして、図6と同様に木ねじ16を第2の剪断金物片5の小透孔3にねじ込んで第2の剪断金物片5を床パネルF側に固定することでこの位置の構造躯体の接合構造が完成する。
(1)床パネルFと壁パネルW1、W2の間に作用する剪断力に抗するための金物として第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片は床パネルF内に収納されて壁パネルW1、W2の外面に突出しないため、他の建築用部材、例えば断熱材や化粧パネル等の平らな板材を床パネルFと壁パネルW1、W2を跨いで施工する際に金物が障害となることがない。
(2)前もって第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5をそれぞれ上側と下側の壁パネルW1、W2に取り付けておくことができるため施工性がよい。
(3)第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5は壁パネルW1、W2内部にあって、壁パネルW1、W2の厚み方向のちょうど中央位置に配置させられているため、第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5が配設されている壁パネルW1、W2の付近の強度の偏りが少ない。
(4)第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5は噛み合っているので床パネルFと壁パネルWの間に剪断力が作用した際に第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5が干渉することとなるため、噛み合っていない場合に比べて剪断力に対する耐力が向上する。また、木ねじ16がバランスよく、配設されているため剪断力が作用した際に部分的に大きな力が作用しにくく応力が分散されやすい。
(5)上下の壁パネルW1、W2間における引っ張り方向も引っ張り金物10があって十分な耐力が与えられることができ、かつ壁パネルW1、W2や床パネルFから外部に露出しないので、他の建築用部材を施工する際の邪魔にならない。
次に、図12〜図14に基づいて実施の形態2の木造建築物の構造躯体の接合構造について説明する。実施の形態1では連結金物を第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5として2つに分けていたが、実施の形態2では一枚で構成した点が異なる。
まず使用される金具類について説明する。
図12(a)(b)は連結金具を構成する鉄系合金製の剪断金物31である。剪断金物片31は略長方形形状に構成された板片であり、長方形の4つの角部は面取りがされている。本実施の形態2では一例として短辺側の長さは260mm、長辺側の長さは400mmで構成されている。
第1の剪断金物片31の上下の短辺に沿って一列に4つのドリフトピン用透孔32が一定の間隔を開けて形成されている。第1の剪断金物片31の中央寄り領域には7列に複数の小透孔33が形成されている。小透孔33は上下(長辺)方向中央に7つ形成されており、その列を基準としてそれぞれ外方に向けた3つの列に順に5つ、6つ、5つの小透孔33が一定の間隔で形成されている。隣接する列同士の小透孔33は重ならないようにずれて形成されている。
実施の形態2では実施の形態1と同じドリフトピン15と木ねじ16を使用する。
以下では実施の形態1と共通する内容については詳しい説明を省略する。また、実施の形態1と共通する部材については図面の番号も実施の形態1と共通する。
(1)下側に配置される壁パネルW1への作業
実施の形態1と同様に壁パネルW1の木口面Waにプレカットが施される。図13に示すように、剪断金物31を中央の第1のスリット34に嵌挿し、引っ張り金物10(の板片11)を第2のスリット35に嵌挿する。嵌挿によって剪断金物31はドリフトピン用透孔32を含む1/4の下半身領域が第1のスリット34内に配置される。壁パネルW1のパネル側透孔36からドリフトピン15を打ち込んで剪断金物31と引っ張り金物10を固定する。
図14に示すように、実施の形態1と同様にプレカットした床パネルFを下側に配置される壁パネルW1上にセットする。床パネルFのセット完了によって図14に示すように、剪断金物31の中央1/2の小透孔33をすべて含む領域が切り欠き部25の内壁面25a前面に密着して配置される。床パネルF上面には剪断金物31のドリフトピン用透孔32を含む1/4の上半身領域と引っ張り金物10の板片11が突出させられる。実施の形態2ではこの段階で木ねじ16をねじ込んで剪断金物31を床パネルFに固定する。
(3)床パネルF上への上側に配置される壁パネルW2の設置作業
プレカットが施された上側に配置される壁パネルW2の木口面Wbを図14に示すように床パネルF上方に配置する。そして、剪断金物31と引っ張り金物10の板片11に図示しないスリットが嵌合されるように下降させる。壁パネルW2のパネル側透孔37からドリフトピン15を打ち込んで剪断金物31と引っ張り金物10を固定する。これによってこの位置の構造躯体の接合構造が完成する。
(1)床パネルFと壁パネルW1、W2の間に作用する剪断力に抗するための金物として剪断金物3は床パネルF内に収納されて壁パネルW1、W2の外面に突出しないため、他の建築用部材、例えば断熱材や化粧パネル等の平らな板材を床パネルFと壁パネルW1、W2を跨いで施工する際に金物が障害となることがない。
(2)上側に配置される壁パネルW2には剪断金物や引っ張り金物を取り付ける作業が不要となり、プレカット加工だけを施せばよいこととなる。
・上記実施の形態では木造建築物の構造躯体の一部の接合だけを説明したが、例えば多層階の木造建築物全体をこのような接合構造で構築することは当然可能である。使用箇所としては外壁側でも壁パネルWが内部に配置された内壁側であっても適用可能である。構造材としてCLT以外の木材であってもよい。また、上記では床パネルFと壁パネルWは方形で窓孔等ない状態であったが、窓孔があったりあるいは上記のサイズ以外で実現するようにしてもよい。
・上記では壁パネルW1、W2の横方向に一組の第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5のみを用いる例を挙げたが、複数の切り欠き部25を形成した複数組の剪断金物片1と第2の剪断金物片5を使用するようにしてもよい。実施の形態2も同様である。
・切り欠き部25を塞いだり詰め物をしたりすることは自由である。あるいは切り欠き部25を形成した床パネルFに隣接する他の床パネルFの凸部分を切り欠き部25に納めるようにしてもよい。
・壁パネルW1、W2に第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5を固定する際に第1の剪断金物片1を壁パネルW2に、第2の剪断金物片5を壁パネルW1にというように上下逆に金物片1、5を取り付けるようにしてもよい。
・上記実施の形態1や2の構築方法は一例である。上記以外であっても構造躯体の接合構造が完成できればよい。例えば、実施の形態1で第2の剪断金物片5を上側に配置される壁パネルW2先に取り付けていたが、第2の剪断金物片5を先に床パネルF側に取り付けるようにしてもよい。あるいは第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5や剪断金物31を先に床パネルFの切り欠き部25内に固定するようにしてもよい。また、例えば第1の剪断金物片1のビス16を途中で打たずに最後に第2の剪断金物片5と一緒に打って床パネルFに固定するようにしてもよい。
・本発明においては引っ張り金物10は必須ではない。そのため、上記の構造で引っ張り金物10を設けないようにした接合であってもよい。また、引っ張り金物10を使用する場合であっても上記は一例であり、他の引っ張り金物を使用するようにしてもよい。例えば上記では板片11に位置決め用凹部14を設けていたがこれはなくともよい。
・実施の形態1の第1の剪断金物片1と第2の剪断金物片5の形状やサイズ、実施の形態2の剪断金物31の形状やサイズは一例である。例えば凹凸部分の噛み合い状態でいえば上記のような凸部2と凹部6のような1つだけではなく複数の凸部と凹部での噛み合いでもよい。また、小透孔3(7)や第1のドリフトピン用透孔4(8)の形状、数、配置位置についても上記は一例であって他のバリエーションとすることは自由である。
・木ねじ16以外の棒状締結部材、例えばボルト部材を使用するようにしてもよい。
また、意匠出願への変更出願により、全体意匠または部分意匠について権利取得する意思を有する。図面は本装置の全体を実線で描画しているが、全体意匠のみならず当該装置の一部の部分に対して請求する部分意匠も包含した図面である。例えば当該装置の一部の部材を部分意匠とすることはもちろんのこと、部材と関係なく当該装置の一部の部分を部分意匠として包含した図面である。当該装置の一部の部分としては、装置の一部の部材としてもよいし、その部材の部分としてもよい。
Claims (9)
- 木製の床パネルの上下面に木製の壁パネルをそれぞれ固定して上下方向に面一に連なる構造躯体からなる壁面を構成する木造建築物の構造躯体の接合構造であって、
前記床パネルの外縁位置に切り欠き部を形成し、前記切り欠き部奥に形成された内壁面に対して板状の連結金物を第1の固定部材によって固定するとともに、前記連結金物を前記壁パネルの前記床パネルに接した木口面に形成されたスリット内に嵌挿し、第2の固定部材によって前記連結金物を前記壁パネルに対して固定するようにしたことを特徴とする木造建築物の構造躯体の接合構造。 - 前記連結金物は下側の壁パネルに挿入される第1の金物片と、上側の壁パネルに挿入される第2の金物片とに分かれており、前記第1の金物片と前記第2の金物片はそれぞれ前記第1の固定部材と前記第2の固定部材によって固定されることを特徴とする請求項1に記載の木造建築物の構造躯体の接合構造。
- 前記第1の金物片と前記第2の金物片は互いの凹凸部分が噛み合い状に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の木造建築物の構造躯体の接合構造。
- 前記連結金物は前記壁パネルの幅方向中央に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の木造建築物の構造躯体の接合構造。
- 前記連結金物に隣接する位置には上下の前記壁パネル間を連結する第2の連結金物が配設されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の木造建築物の構造躯体の接合構造。
- 前記第2の連結金物は前記連結金物を挟んだ前記壁パネルの幅方向両側位置にそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項5に記載の木造建築物の構造躯体の接合構造。
- 前記スリットは前記壁パネルの厚み方向中央位置に形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の木造建築物の構造躯体の接合構造。
- 前記第2の固定部材はドリフトピンであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の木造建築物の構造躯体の接合構造。
- 前記第1の固定部材は雄ネジ部が形成された金属製の棒状締結部材であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の木造建築物の構造躯体の接合構造。
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