JP2022160200A - 接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼棒を長距離に亘って通すことが容易になる接続構造等を提供する。【解決手段】接続構造１は、木質材による梁部材２同士を接続したものである。接続構造１では、２つの梁部材２が、梁軸方向の端面同士が対向するように配置され、緊張によるプレストレスを導入するための鋼棒３が、梁部材２の梁軸方向に通される。２つの梁部材２は、梁部材２の間の接続部５で接続され、２つの梁部材２に通された鋼棒８同士が、接続部５において機械式継手４により連結される。接続部５にはコンクリートＣｏｎが打設される。【選択図】図１

Description

本発明は、木質材により形成された軸部材同士の接続構造等に関するものである。

近年、集成材等の木質材を柱や梁などの構造体に用い、仕上材として表しにするのが大きな潮流である。すなわち、炭酸ガス排出抑制や二酸化炭素固定化は建設業として取り組むべき課題の一つであり、木質材の積極的利用はその解決につながる。

また、国内における森林の材積量は増加しているが、山林の疲弊や林産業の衰退は深刻な問題であり、低層の公共建築物については原則として木造化を図ることが国の目標となっている。さらに、木質材を仕上材として表しにすることで、仕上げコストや工期の削減も図れる。

木質材で形成される梁や柱などの軸部材の接合部は、ボルト又はドリフトピンとプレートを用い、モーメントの伝達を積極的に行わないピン接合が主流である。

しかしながら、ピン接合では、水平剛性確保のため、耐力壁や筋違の設置、鉄骨造や鉄筋コンクリート造など水平剛性を有する別の構造体との接続等が別途必要となる。また柱と梁の接合部をピン接合とすると、梁の鉛直たわみが大きくなる。

一方、特許文献１には、木質梁の梁軸方向に通した鋼棒の端部を木質柱に固定し、鋼棒の緊張によるプレストレスを木質梁と木質柱の接合部に導入した接合構造が記載されている。

特開2019－214849号公報

特許文献１は、鋼棒の緊張によるプレストレス（圧縮力）で木質梁と木質柱を圧着するものであり、接合部の剛性が向上する。しかしながら、１本の鋼棒を長距離に亘って通すのは困難なので、レイアウト的に梁が長くなる場合に対応できない。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、鋼棒を長距離に亘って通すことが容易になる接続構造等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するための本発明は、木質材による軸部材同士の接続構造であって、２つの前記軸部材が、軸方向の端面同士が対向するように配置され、緊張によるプレストレスを導入するための鋼棒が、前記軸部材の軸方向に通され、２つの前記軸部材が、前記軸部材の間の接続部で接続され、２つの前記軸部材に通された前記鋼棒同士が、前記接続部において機械式継手により連結され、前記接続部にコンクリートが打設されたことを特徴とする接続構造である。

本発明では、木質材による梁や柱などの軸部材を軸方向の端面同士が対向するように配置して接続し、その接続部において、両軸部材に通した鋼棒同士を機械式継手によって連結し、これらの鋼棒を緊張してプレストレスを導入する。本発明では、軸部材の間の接続部において機械式継手により鋼棒を連結することで、鋼棒を合理的に長尺化でき、長距離に亘って梁や柱に鋼棒を通すことが容易になり、梁や柱のレイアウトの長尺化に対応できる。

２つの前記軸部材は例えば梁部材であり、前記接続部は例えば梁スパンの中間部に位置する。あるいは、前記接続部がパネルゾーンに位置してもよい。
接続される２つの軸部材を梁部材とすることで、長距離に亘って梁に鋼棒を通すことが容易になる。梁部材同士の接続部を梁スパンの中間部とすることで、梁スパンが長いときに、搬入作業等の施工上の理由で個々の梁部材を短くしたい場合に対応できる。一方、接続部をパネルゾーンとする場合、接続部を目立たない箇所に配置でき、美観等の面で好ましい。

また２つの前記軸部材が柱部材であってもよく、前記接続部は例えばスラブ内に位置する。あるいは、前記接続部がパネルゾーンに位置してもよい。
接続される２つの軸部材を柱部材とすると、長距離に亘って柱に鋼棒を通すことが容易になる。柱部材同士の接続部をスラブやパネルゾーンとすることで、接続部を目立たない箇所に配置でき、美観等の面で好ましい。

下側の前記柱部材の上面と上側の前記柱部材の下面の間に、上側の前記柱部材を支持する支持部が設けられてもよい。
これにより、上側の柱部材を支持部で支持した状態で、上下の柱部材の鋼棒同士を連結することができ、施工が容易になる。

本発明によれば、鋼棒を長距離に亘って通すことが容易になる接続構造等を提供することができる。

接続構造１について説明する図。 凹部２２を示す図。 接続構造１ａについて説明する図。 接続構造１ｂについて説明する図。 弾性体９１と固定部８１を示す図。 接続構造１ｃについて説明する図。 梁部材２の隙間を示す図。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係る接続構造１について説明する図である。接続構造１は、左右２つの梁部材２を梁軸方向に接続する接続部５において、それぞれの梁部材２に通された鋼棒３同士を連結するものである。図１（ａ）は接続部５にコンクリートＣｏｎを打設する前の状態、図１（ｂ）はコンクリートＣｏｎの打設後の状態を示している。

図１（ａ）に示すように、本実施形態では、軸部材である２つの梁部材２が、梁軸方向の端面同士が対向するように配置される。梁部材２は木質材により形成される。木質材は特に限定されず、各種の製材、集成材、CLT(Cross Laminated Timber)、LVL(Laminated Veneer Lumber)、FRウッド（登録商標）等を用いることができる。

鋼棒３はプレストレスの導入に用いる緊張材であり、アンボンド状態で梁部材２の梁軸方向に通される。梁部材２の間の接続部５には、左右の梁部材２に通された鋼棒３の端部が突出し、これらの端部が機械式継手４を用いて梁軸方向に連結される。

機械式継手４は筒状のカプラーであり、左右の梁部材２から突出する鋼棒３の端部が、カプラーの両端部のそれぞれに挿入される。鋼棒３の端部には雄ネジが形成されており、当該雄ネジがカプラーの内面の雌ネジに螺合することで鋼棒３の端部がカプラーに固定される。あるいは、カプラー内に充填材を充填することで鋼棒３の端部をカプラーに固定してもよい。

梁部材２の接続部５にせん断補強筋６を配置して図１（ｂ）に示すように接続部５にコンクリートＣｏｎを打設し、鋼棒３を緊張してプレストレスを導入することで、接続構造１が構築される。接続構造１では、左右の梁部材２が接続部５により接続され、接続部５はこれらの梁部材２による梁スパンの中間部に位置する。

図１（ｂ）の符号３１は鋼棒３の固定部であり、本実施形態では、機械式継手４によって連結される２本の鋼棒３のうち、一方の鋼棒３（図１（ｂ）の例では右側の鋼棒３）の接続部５と反対側の端部が、ナット等の固定部３１によって柱部材７の側面の凹部７１に固定される。他方の鋼棒３（図１（ｂ）の例では左側の鋼棒３）についても、接続部５と反対側の端部がナット等の固定部によって図示しない柱部材等に固定される。以下、接続部５と反対側の端部を「外側の端部」という。

両鋼棒３の外側の端部を緊張したうえで、上記した固定部による固定を行うことで、梁部材２と柱部材７の接合部、梁部材２等にプレストレスが導入される。柱部材７は例えば鉄筋コンクリート部材であるが、木質材を用いたものであってもよい。

なお、上記の例では両鋼棒３の外側の端部を緊張するが、一方の鋼棒３の外側の端部を固定部により固定した状態で他方の鋼棒３の外側の端部を緊張し、当該端部を固定部により固定してもよい。特に図示しないが、接続部５内の鋼棒３や機械式継手４にアンボンド処理を施すことも可能であり、例えば鋼棒３等をシース管などの管体に通して配置したり、鋼棒３等にビニールテープなどの縁切材を巻き付けたりすることができる。

以上説明したように、第１の実施形態では、木質材による梁部材２を梁軸方向の端面同士が対向するように配置して接続し、その接続部５において、両梁部材２に通した鋼棒３同士を機械式継手４によって連結し、これらの鋼棒３を緊張してプレストレスを導入する。本実施形態では、梁部材２の間の接続部５において機械式継手４により鋼棒３を連結することで、鋼棒３を合理的に長尺化でき、長距離に亘って梁に鋼棒３を通すことが容易になり、梁のレイアウトの長尺化に対応できる。

また本実施形態では、接続部５が梁スパンの中間部となることで、梁スパンが長いときに、搬入作業等の施工上の理由で個々の梁部材２を短くしたい場合に対応できる。

なお、梁部材２の接続部５側の端面に、図２に示すように凹部２２を設けてもよい。この場合、接続部５のコンクリートＣｏｎが凹部２２にも充填されることで、梁部材２と接続部５の間でせん断力を伝達することが可能になり、梁部材２と接続部５の一体性が向上する。ただし、梁部材２の上記端面とコンクリートＣｏｎの間の摩擦力のみでせん断力を伝達できる場合は、凹部２２を省略することが可能である。

以下、本発明の別の例を第２～第４の実施形態として説明する。各実施形態はそれまでに説明した実施形態と異なる点について説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。また、第１の実施形態も含め、各実施形態で説明する構成は必要に応じて組み合わせることができる。

［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る接続構造１ａについて説明する図である。接続構造１ａは、左右の梁部材２の接続部５が、柱と梁のパネルゾーン（仕口部）に位置する点で第１の実施形態と主に異なる。

本実施形態では、接続部５（パネルゾーン）において左右の梁部材２と上下の柱部材７が接続される。図３（ａ）は接続部５にコンクリートＣｏｎを打設して上側の柱部材７を設置する前の状態、図３（ｂ）は接続部５にコンクリートＣｏｎを打設して上側の柱部材７を設置した状態を示している。

柱部材７は例えば鉄筋コンクリートによるプレキャスト部材であり、下側の柱部材７の内部には柱軸方向の鉄筋７３が通される。鉄筋７３の上端部は下側の柱部材７の上面から突出する。なお、柱部材７は現場打ちのコンクリートで構築してもよく、また柱部材７として木質材を用いてもよい。

図３（ａ）に示すように、下側の柱部材７の上端付近では、柱部材７の左右の側面のそれぞれに支持材７２が設けられる。支持材７２の上には、左右の梁部材２の接続部５側の端部が載置される。支持材７２は仮設のものであり、アングル材等が用いられる。

第１の実施形態と同様、接続部５では、左右の梁部材２に通された鋼棒３の端部同士が機械式継手４により連結される。

機械式継手４による鋼棒３の連結後、図３（ｂ）に示すように接続部５のコンクリートＣｏｎを打設して鋼棒３の緊張、固定を第１の実施形態と同様に行い、接続部５の上面に上側の柱部材７を設けることで接続構造１ａが構築される。この例では、接続部５の上面から前記の鉄筋７３が突出し、その突出部分が上側の柱部材７の下端に埋設される。

以上説明した第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、接続部５をパネルゾーンとすることで、接続部５を目立たない箇所に配置でき、美観等の面で好ましい。

なお、本実施形態では梁部材２を支持材７２で支持したが、梁部材２の支持方法はこれに限らない。例えば下側の柱部材７の上面に梁部材２の接続部５側の端部を載置してもよく、図３（ａ）、（ｂ）の仮想線Ｓで示すサポート材による支持を行ってもよい。

［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係る接続構造１ｂについて説明する図である。接続構造１ｂは、上下２つの柱部材７を柱軸方向に接続する接続部がスラブ１０内に位置し、それぞれの柱部材７に通された鋼棒８同士がスラブ１０内で連結される点で第１の実施形態と主に異なる。図４（ａ）はスラブ１０のコンクリートＣｏｎを打設する前の状態、図４（ｂ）はコンクリートＣｏｎの打設後の状態を示している。

図４（ａ）に示すように、本実施形態では、軸部材である上下の柱部材７が、下側の柱部材７の柱軸方向の端面である上面と、上側の柱部材７の柱軸方向の端面である下面とが対向するように配置される。柱部材７は木質材により形成される。前記と同様、木質材は特に限定されず、各種の製材、集成材、CLT、LVL、FRウッド（登録商標）等を用いることができる。

下側の柱部材７の上面と上側の柱部材７の下面の間には支持部７４が設けられる。上側の柱部材７は、支持部７４により下側の柱部材７の上で支持され、上下の柱部材７の間隔が保持される。

支持部７４の材料、構成等は特に限定されず、上側の柱部材７を支持できるものであればよい。例えば、支持部７４は、上下の柱部材７と別体のＨ形鋼、鉄筋コンクリート製または木製のブロック等であってもよいし、下側の柱部材７の上面に当該柱部材７と一体に形成された突出部分、あるいは上側の柱部材７の下面に当該柱部材７と一体に形成された突出部分であってもよい。

鋼棒８は前記の鋼棒３と同様、プレストレスの導入に用いる緊張材であり、柱部材７の柱軸方向にアンボンド状態で通される。上側の柱部材７に通された鋼棒８の下端部は、当該柱部材７の下面から上下の柱部材７の間の接続部に突出し、下側の柱部材７に通された鋼棒８の上端部は、当該柱部材７の上面から上下の柱部材７の間の接続部に突出する。

上側の柱部材７に通された鋼棒８の下端部と、下側の柱部材７に通された鋼棒８の上端部は、上記の接続部において、機械式継手９を用いて柱軸方向に連結される。機械式継手９は第１の実施形態の機械式継手４と同様であり、機械式継手９による鋼棒８の連結方法も第１の実施形態と同様である。

下側の柱部材７の上端付近では、当該柱部材７の左右の側面に梁部材２が接合される。梁部材２は例えば鉄筋コンクリート部材であり、左右の梁部材２とその間の柱部材７に図示しない鉄筋等が挿通される。ただし梁部材２に木質材が用いられてもよい。

機械式継手９による鋼棒８の連結後、図４（ｂ）に示すように梁部材２の上にスラブ１０のコンクリートＣｏｎを打設し、鋼棒８を緊張してプレストレスを導入することで、接続構造１ｃが構築される。

本実施形態では、機械式継手９によって連結される２本の鋼棒８のうち、下側の鋼棒８の下端部が、ナット等の固定部によって図示しない基礎等に固定される。この状態で、上側の鋼棒８の上端部を緊張し、ナット等の固定部によって上側の柱部材７の上面等に固定することで、下側の柱部材７と基礎等との接合部、および上下の柱部材７とその間の接続部（スラブ１０）等にプレストレスが導入される。

なお、スラブ１０内の鋼棒８や機械式継手９には前記したアンボンド処理が施され、鋼棒８の緊張時には、スラブ１０内での鋼棒８の伸長や機械式継手９のコンクリートＣｏｎに対する移動が許容される。また、下側の鋼棒８の下端部を基礎でなく下側の柱部材７の下面等に固定することも可能である。

以上説明した第３の実施形態でも、木質材による柱部材７を柱軸方向の端面同士が対向するように配置して接続し、その接続部において、両柱部材７に通した鋼棒８同士を機械式継手９によって連結し、これらの鋼棒８を緊張してプレストレスを導入することで、第１の実施形態と同様の効果が得られ、柱のレイアウトの長尺化に対応できる。また本実施形態では、上下の柱部材７の接続部をスラブ１０内に配置することにより、接続部を目立たない箇所に配置でき、美観等の面でも好ましい。

なお、本実施形態ではスラブ１０内の鋼棒８や機械式継手９にアンボンド処理を施しているが、機械式継手９は鋼棒８よりも大きな外径を有することから、その拡径部がスラブ１０のコンクリートＣｏｎに係止して機械式継手９の移動等が阻害されることも考えられる。その場合は、図５（ａ）に示すように、機械式継手９の軸方向の両端部に予め弾性体９１を固定してもよい。

鋼棒８の緊張時には、緊張端側（図５（ａ）の上側に対応する）の弾性体９１が収縮し、その反対側（図５（ａ）の下側に対応する）の弾性体９１が伸長することで、機械式継手９が緊張端側に移動でき、機械式継手９の前記した拡径部がコンクリートＣｏｎに係止して機械式継手９の移動等が阻害されることがない。以上の構成は、前記した第１、第２の実施形態、および後述する第４の実施形態においても必要に応じて適用することが可能である。

また本実施形態では、コンクリートＣｏｎの打設後に鋼棒８の緊張を行っているが、図４（ａ）に示すように上側の柱部材７が支持部７４によって支持されることから、コンクリートＣｏｎの打設前に鋼棒８の緊張を行うことも可能である。この場合、スラブ１０内の鋼棒８や機械式継手９のアンボンド処理は不要になる。

また本実施形態では、上下の鋼棒８を連結した後、これらの鋼棒８の緊張を行っているが、その代わりに、下側の鋼棒８の上端部を緊張し、当該上端部を図５（ｂ）に示すようにナット等の固定部８１によって下側の柱部材７の上面の凹部７５に固定した後、機械式継手９による上下の鋼棒８の連結とスラブ１０のコンクリートＣｏｎの打設を行うことも可能である。上側の鋼棒８の緊張は、その後に行うことができる。この例では、両鋼棒８の緊張をコンクリートＣｏｎの打設の前後で個々に行うことが可能になり、スラブ１０内の鋼棒８や機械式継手９のアンボンド処理を省略することも可能である。

［第４の実施形態］
図６は、本発明の第４の実施形態に係る接続構造１ｃについて説明する図である。接続構造１ｃは、上下の柱部材７の接続部が、柱と梁のパネルゾーン（仕口部）に位置する点で第３の実施形態と主に異なる。図６（ａ）はパネルゾーンにコンクリートＣｏｎを打設する前の状態、図６（ｂ）はコンクリートＣｏｎの打設後の状態を示している。

第２の実施形態と同様、梁部材２は木質材により形成され、梁軸方向の鋼棒３が内部に通される。梁部材２は、その梁軸方向の端部を下側の柱部材７の上面に載せて、柱部材７の左右に配置される。両梁部材２に通された鋼棒３の端部同士は、第２の実施形態と同様、パネルゾーンにおいて機械式継手４により連結される。

図７はパネルゾーンの水平方向の断面を示す図であり、コンクリートＣｏｎの打設前の状態を示したものである。本実施形態では梁部材２が十字に設けられ、柱部材７の左右だけでなく、柱部材７の平面の縦横にも上記と同様に梁部材２が配置される。これらの梁部材２に通された鋼棒３の端部同士も、上記と同様、パネルゾーンにおいて機械式継手４により連結される。

上下の柱部材７に通された鋼棒８同士は、パネルゾーンにおいて第３の実施形態と同様に機械式継手９によって連結される。機械式継手４、９による鋼棒３、８の連結を行った後、図６（ｂ）に示すようにパネルゾーンにコンクリートＣｏｎを打設し、第２、第３の実施形態と同様に鋼棒３、８を緊張してプレストレスを導入することで、接続構造１ｃが構築される。

ここで、本実施形態では、図７に示すように、各梁部材２の幅が柱部材７の幅より小さく、平面においてＬ字に並んだ梁部材２の間（矢印Ａ参照）には隙間が形成される。なお、幅とは梁部材２や柱部材７の軸方向と直交する方向の長さをいう。

本実施形態では、下側の柱部材７の上に梁部材２を配置して機械式継手４による鋼棒３同士の連結を行った後、上側の柱部材７を支持部７４により下側の柱部材７の上で支持し、機械式継手９による鋼棒８同士の連結を行うが、この鋼棒８同士の連結作業は上記の隙間からパネルゾーンに手を入れて行うことができる。機械式継手９が充填材により鋼棒８の端部を固定するものである場合は、機械式継手９から上記の隙間を通って外側に延びる管体（不図示）を充填材の充填に用いることで、機械式継手９による鋼棒８同士の連結作業を容易に行うことができる。

以上説明した第４の実施形態でも、第３の実施形態と同様の効果が得られる。なお、第３、第４の実施形態では、上側の柱部材７を支持部７４によって支持したが、機械式継手９によって連結した鋼棒８によって上側の柱部材７を十分に支持できる場合は支持部７４を省略してもよい。第４の実施形態において、上側の柱部材７を梁部材２の上に載せて十分に支持できる場合も同様である。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ：接続構造
２：梁部材
３、８：鋼棒
４、９：機械式継手
５：接続部
６：せん断補強筋
７：柱部材
１０：スラブ
７４：支持部

Claims (6)

1. 木質材による軸部材同士の接続構造であって、
   ２つの前記軸部材が、軸方向の端面同士が対向するように配置され、
   緊張によるプレストレスを導入するための鋼棒が、前記軸部材の軸方向に通され、
   ２つの前記軸部材が、前記軸部材の間の接続部で接続され、
   ２つの前記軸部材に通された前記鋼棒同士が、前記接続部において機械式継手により連結され、
   前記接続部にコンクリートが打設されたことを特徴とする接続構造。
2. ２つの前記軸部材が梁部材であり、前記接続部が梁スパンの中間部に位置することを特徴とする請求項１記載の接続構造。
3. ２つの前記軸部材が梁部材であり、前記接続部がパネルゾーンに位置することを特徴とする請求項１記載の接続構造。
4. ２つの前記軸部材が柱部材であり、前記接続部がスラブ内に位置することを特徴とする請求項１記載の接続構造。
5. ２つの前記軸部材が柱部材であり、前記接続部がパネルゾーンに位置することを特徴とする請求項１に記載の接続構造。
6. 下側の前記柱部材の上面と上側の前記柱部材の下面の間に、上側の前記柱部材を支持する支持部が設けられたことを特徴とする請求項４または請求項５記載の接続構造。

Images