JP2503179B2

JP2503179B2 - 複合梁材

Info

Publication number: JP2503179B2
Application number: JP5019061A
Authority: JP
Inventors: 正広箕浦; 悦也安井
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPH06226715A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合梁材に関するもの
であり、より詳しくは、木質材と特定処理を施した金属
からなる強化材とを積層した住宅用の梁材に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般の建築物において、建築用梁材はそ
の断面積をできる限り小さくする一方、所定の曲げ強度
が要求される。従来、このような要請から、梁材の断面
曲げ剛性を高める目的で異種材料を片面又は両面に加圧
接着した集成材等が提案されている（日本建築学会大会
学術講演集１９８１年９月、２２３５〜２２３６
頁）。また従来から、補強ラミナ（乾燥薄板）面に溝加
工により溝条部を形成し、この溝条部に補強材を埋設し
接着した補強ラミナを外層として配して、集成した集成
材が提案されている（実公平４─７２９２４号公報）。
更に、小角材同士を接着剤で固着させる集成材におい
て、小角材の間に鋼板を適宜の位置に挿通させ、小角材
同士を鋼板を介して間接的に固着した梁用材料が提案さ
れている。（実開昭５７─８９７１６号公報）。これら
の鋼板は、断面がＩ字状、Ｌ字状、コ字状、Ｔ字状、お
よびＨ字状のものが挿入されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
異種材料の剛性材を片面又は両面に設けるだけでは、そ
の剛性材と木質材との間の接着剤の耐久性は充分ではな
く、例えば、剛性材が鉄或いはアルミニウム等では長期
間に錆が発生しその接着層の耐久性を低下させるおそれ
がある。また、結露、或いは寒暖差により金属板の伸縮
等で接着層に疲労を生じさせるおそれがある。このよう
な現象は建築物の危険性を高め、更に美観を低下させ
る。最近、大規模な建築物等で耐火性が必要な梁材で
は、熱伝導性の高い金属等の露出も防火上の問題となっ
ている。

【０００４】また、集成材の外装或いは外層に上記補強
ラミナを設けたものは、補強ラミナの溝加工において、
充分な精度が要求されカッテイング調整が容易ではな
い。また、接着剤の塗布でも溝条部に接着剤が余分に残
り、接着層が部分的に厚くなったりするため、接着不良
の危険性がある。更に、これらの補強材面には表面処理
がされていないため、接着耐久性に問題がある。

【０００５】また、小角材同士の間に鋼板を設けたもの
は、鋼板の端部が梁用材料の外面に露出しており、寒暖
差の影響を受けやすく、鋼板の伸縮が激しくなり接着層
に剪断応力が繰り返し発生しその接着力を低下させるお
それがある。また、基本的に鋼板と小角材とを直接接着
させているため、表面処理なしにはその接着力は弱いと
いう問題がある。従って、本発明の目的は、加工上容易
で、積層材料同士の固着強度が高く、その固着の耐久性
も高く、美観にも優れた複合梁材を提供することにあ
る。

【０００６】本発明は、木質材と、剛性のある強化材と
を積層してなる複合梁材において、上記強化材を上記木
質材間に挟んで積層し、且つ該強化材の幅を該木質材の
巾より小幅に形成して該強化材の両側周端を木質材で覆
い、上記強化材と上記木質材とを接着剤で固着すると共
に、上記強化材の該側周端外方であって上記木質材間に
よって形成される間隙を接着性樹脂、或いは接着性樹脂
及び木質材片で充填してあり、上記強化材は、表面にブ
ラスト処理又はサンディング処理がなされている金属か
らなる強化材（以下、「金属からなる強化材」及び「表
面にブラスト処理又はサンディング処理がなされている
金属からなる強化材」を、それぞれ、単に「強化材」と
もいう）であることを特徴とする複合梁材を提供するこ
とにより上記目的を達成したものである。

【０００７】

【作用】先ず、本発明の複合梁材の加工に際しては、強
化材と木質材とは単純に積層された構造であるため、溝
部等を必要とせず、予備加工といったものを必要としな
い。また、強化材と木質材とは一般的なニップ加圧によ
り、接着層が充分に圧着される構造となっているため、
強力且つ均一な接着加工ができる。また、強化材の側端
部外方に樹脂等を充填した構造は、木質材及び充填物の
断熱作用により強化材が直接外部の温度差に左右され
ず、その伸縮が少ないため接着層に悪影響を与え難い。
このため、長期間にわたる接着性の維持が容易となる。
更に強化材が温度の影響により伸縮応力を生じたとして
も、強化材の巾方向の伸縮は充填物で厳しく規制され問
題を生じす、梁の軸方向の伸縮は、強化材の表面処理が
成されていれば差ほど接着層の接着力に影響を与えな
い。また重度の熱作用などによる収縮影響により強化材
と木質材との接着不良が生じた場合でも、従来のように
溝内でずれ動くおそれはなく、両側の充填物が木質材同
士の接着状態を維持し、積層構造がすぐに崩壊すること
もない。従って、複合梁材全体としては強化材の作用に
より、その曲げ剛性等が充分に高まり、美観上も問題は
ない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係る複合梁材の実施例を図面
を参照しながら説明する。図１は、本実施例に係る複合
梁材の断面を視野に含めた斜視図、図２は図１の複合梁
材の製造工程を示す図である。また、図３（ａ）及び
（ｂ）は本発明の複合梁材の別の実施例の断面図であ
る。図１及び図２に示す如く、本実施例に係る複合梁材
１は、木質材２と、金属からなる強化材３とを積層して
なる点において、従来と同様である。しかして、本実施
例の複合梁材１は、表面にブラスト処理又はサンディン
グ処理がなされている金属からなる強化材３を木質材
２、２間に挟んで積層し、且つ強化材３の巾を木質材２
の巾より小幅に形成して強化材３の両側周端３１、３２
を木質材２で覆い、強化材３と木質材２とを接着剤４で
固着すると共に、強化材３の側周端３１、３２外方の木
質材２、２間で形成される間隔５を充填物６（樹脂接着
剤４）で充填してあることである。

【０００９】本実施例の複合梁材１を更に説明すると、
図１に示す如く、複合梁材１は、上層から木質材２、表
面にブラスト処理又はサンディング処理がなされている
金属からなる強化材３、木質材２、木質材２、木質材
２、表面にブラスト処理又はサンディング処理がなされ
ている金属からなる強化材３、及び木質材２からなり、
それぞれの境目には接着剤層４（図１においては厚みが
強調して記載されている。）が設けられている。木質材
２は、金属に比べて断熱性の高いものであれば特にその
使用に制限はなく、例えば本実施例の図１では安価な無
垢材が用いられ、また、別の実施例の図３（ａ）では低
比重パーティクルランバー２５（配向ストランドランバ
ー又は平行ストランドランバー）、図３（ｂ）では単板
積層材２６が用いられる。

【００１０】強化材３は、木質材に比べて剛性があり、
製造した複合梁材に充分な曲げ剛性を付与するものであ
り、例えば、本発明における強化材３としては、鉄、ア
ルミニウム等の金属板の表面にブラスト処理（例えば、
亜鉛−鉄合金粒によるブラスト処理）又はサンディング
処理がなされている金属からなる強化材が用いられる。
このような処理により、強化材と接着剤との接着性が高
まり、後述の評価試験からも明らかなように引張剪断力
が約２０％向上し、破断の際には、木質材破壊率（木破
率）が高くなる。尚、本実施例の強化材３は、表面サン
ディング処理及びブラスト処理がなされている剛材が用
いられている。

【００１１】また強化材３の巾は木質材２の巾より小幅
に形成され、図２(a) に示す如く強化材３の側周端31
（又は32）から木質材２の側周端21（又は22）の距離Ｌ
は、２mm以上であることが望ましく、このような範囲に
あると、充填物６による接着性及び断熱性効果が充分に
認められる。また、充填物６が後述の耐防火性材である
場合は、上記距離Ｌは２５mm以上であることが望まし
い。図１に示す本実施例では上記距離Ｌが５mmとなって
いる。

【００１２】各積層間に設けられる接着剤層４には、そ
れ自体公知の接着剤を用いることができ、例えば、エポ
キシ系樹脂、イソシアネート系樹脂等である。本実施例
ではイソシアネート系樹脂等が使用されている。間隙５
に充填される充填物６としては、接着性樹脂又は接着性
樹脂と共に図３(a) に示す木質材片61又は図３(b) に示
す有機燐酸系加熱発泡型耐防火性シート材62等を用いる
ことができる。このような防火性シート62は大規模な木
造建築物等の耐火性が必要とされる梁材等に特に好まし
い。また、図１に示すごとく樹脂として上記接着剤層４
と同様の接着性樹脂を充填物６として用いる場合には、
上記積層間の接着工程において接着剤樹脂を１０％程度
余分に塗布し、その加圧時にそのはみ出しによって間隙
５にうまく樹脂が充填されるようにして、充填物６を充
填することができる。

【００１３】また、図１に示す複合梁材１の一実施例の
製造方法としては、図２(a) に示す如く先ず、強化材３
に接着剤樹脂（エポキシ樹脂）を１０％程度過剰に塗布
した状態で強化材３を木質材２、２の間に挟み、接合圧
力５〜８Kg／cm²で、接合加圧時間を７〜８時間行い、
次に強化材３と木質材との接合物同士を図２(b) に示す
如く接着樹脂（イソシアネート系樹脂）を介して、接合
圧力８〜１２Kg／cm²で、接合加圧時間を８〜１２時間
行う。また、同時成形において、異なる接着剤をラミナ
等と鉄板又はその他の金属板に各々スプレッダーで塗布
し、この際、ラミナ同士はレゾルシノール樹脂で、金属
はイソシアネート系又はエポキシ系樹脂を使用すること
ができる。また、ラミナ同士及び金属とラミナはエポキ
シ系又はイソシアネート系樹脂単独で接着してもよい。

【００１４】以上の如く構成された本実施例の複合梁材
１では、木質材２は強化材３に較べて極めて断熱性が高
く、寒暖差による強化材３の伸縮を軽減するため、複合
梁材１の接着剤層４の疲労が防止される。特に、充填物
６の作用と相まってこのような疲労が極力軽減される。
また、強化材３が温度の影響により伸縮応力を生じたと
しても、強化材３の巾方向の伸縮は充填物６で厳しく規
制され問題を生じず、梁材１の軸方向の伸縮は、強化材
３に上記表面処理が成されているので接着剤層４の接着
力の低下が抑えられる。

【００１５】上記複合梁材１の曲げ剛性は、木質材２と
強化材３との断面積と各材料固有の曲げ剛性からある程
度理論的に求めることができ、予めその設計も自由に行
うことができる。例えば、図１に示す２つの強化材３を
配設したもの、或いは図示しないが１つのみの強化材３
を配設したものであっても、以下に示す数式によって容
易に求めることができる。（ＭOE）＝〔（Ｅ_SＩ_S＋Ｅ_WＩ_W）／Ｉ〕×α・・・・数式（ＭOE）：複合梁材の曲げヤング係数Ｅ_SＩ_S：強化材の曲げ剛性×断面二次モーメントＥ_WＩ_W：木質材の曲げ剛性×断面二次モーメントＩ：複合梁材の断面二次モーメント α：実測値との理論値との比

【００１６】尚、上記実施例の複合梁材を用いて、以下
の強度の評価試験を行った。（評価試験１）木質材２と強化材３との接合部分の試験
片を作製し、引張剪断力及びその部分での木質部分の木
破率を求めた。尚、試験試料として、強化材の表面サン
ディング処理したもの、亜鉛ブラスト処理したもの、エ
ポキシ系樹脂を使用したもの、及びイソシアネート系樹
脂を使用して適宜組み合わせたものとした。また対照試
料として、表面処理しないで接合したサンプルを用いて
評価を行った。また、接着条件は以下の条件で行い、そ
の結果を表１に示した。接着条件：塗布量が２５０〜３００ｇ／ｍ²、圧接力が
エポキシ系樹脂で５Kg／cm²、イソシアネート系樹脂で
１１Kg／cm²、圧接合時間が８〜１０時間である。

【００１７】

【表１】以上の結果より、表面処理を行ったものは、無処理のも
のに比べて剪断力が２０％程度向上した。

【００１８】（評価試験２）上記実施例に基づき、以下
の条件の複合梁材１を作製し、鋼板１枚を有するものを
実施試料１、鋼板２枚を有するものを実施試料２、鋼板
を全く有しないものを比較試料１とした。結果を表２に
示す。〔条件〕・試験片サイズを３０×４５×１０００mm ・各部の曲げ剛性：最外層ラミナ１３５〜１４３×１０
³Kg／cm²、内層ラミナ８６〜８８×１０³Kg／cm² ・強化材（鋼板）：厚み１mm、木質材：檜材・接着条件：接着剤がイソシアネート系樹脂、塗布量が
２５０〜３００ｇ／ｍ²圧接力が１０〜１１Kg／cm²、
圧接合時間８〜１２時間である。

【００１９】

【表２】

【００２０】実施サンプルの複合梁材の性能は、特に曲
げ剛性（ＭOE）が２０％以上高まり、また強化材の構成
によっては曲げ破壊強度（ＭOR）も２０％程度の高い値
を示した。更に、曲げ剛性において理論値と実測値の比
が０．９以上であったことから、強化材及び木質材の各
曲げ剛性から複合梁材全体の曲げ剛性の算出予測が可能
であった。

【００２１】次に本実施例の別の実施例を図４にしたが
って説明する。図４は、本実施例に係る別の複合梁材の
側断面図である。本実施例に係る複合梁材は、図１に示
す実施例とほぼ同様に構成されており、図１に示す実施
例における部材と同様な部材については図４において同
一符号を付してその詳しい説明を省略するが、図１の実
施例と相違するところは、締結金具が所定の位置に設け
られていることである。即ち、複合梁材１０の締結金具
はボルト１１とナット１２とからなり、ボルト１１は二
枚の強化材３、３の所定のボルト孔に挿通され、ナット
１２の螺合により、強化材３、３同士は木質材２、２、
２を挟んで締結されている。このような構成の複合梁材
１０では、図１の複合梁材１と同様な作用効果を奏する
他に、強化材３と木質材４がボルト１１、ナット１２の
締結により完全に固着され、更に長期間の耐久性の保持
に有効である。また、複合梁材１０の作製作業時に於け
る作業性が向上する。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る複合梁材は、加工上容易
で、積層材料同士の固着強度が高く、その固着の耐久性
も高く、美観にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る複合梁材の斜視図である。

【図２】(a) 及び(b) は図１の複合梁材の製造工程を示
す図である。

【図３】(a) 及び(b) は本実施例に係る別の複合梁材の
断面図である。

【図４】本実施例の別の複合梁材の側断面図である。

【符号の説明】

１、１０複合梁材２木質材 21、22 木質材の側周端３強化材 31、32 強化材の側周端４接着剤層５間隙６充填物１１ボルト１２ナット

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】木質材と、剛性のある強化材とを積層し
てなる複合梁材において、上記強化材を上記木質材間に挟んで積層し、且つ該強化
材の巾を該木質材の巾より小幅に形成して該強化材の両
側周端を木質材で覆い、上記強化材と上記木質材とを接着剤で固着すると共に、
上記強化材の該側周端外方であって上記木質材間によっ
て形成される間隙を接着性樹脂、或いは接着性樹脂及び
木質材片で充填してあり、上記強化材は、表面にブラスト処理又はサンディング処
理がなされている金属からなる強化材であることを特徴
とする複合梁材。
【請求項２】上記強化材を全体として少なくとも１以
上積層し、該強化材同士間を締結金具で締結することを
特徴とする請求項１記載の複合梁材。
【請求項３】上記木質材が無垢材、集成材、及び配向
ストランド材の少なくとも１以上のものから成ることを
特徴とする請求項１又は２記載の複合梁材。