JP2760247B2 - 木材によるラーメン構造構築用金物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、集成木材等の木材を
利用して大型ラーメン構造を構築するための木材による
ラーメン構造構築用金物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、木材は建築分野における根幹的な
材料であり、その有用性は依然変わるものではない。そ
して近年において、その弱点とも言える耐火性能や構造
性能等の面における検討が詳細に進められており、ま
た、木材の特性を生かしながら多様なニーズに対応した
建築工法や設計手法の検討も進められている。

【０００３】しかしながら、従来の木材を利用した大断
面建造物は、運動施設、ドーム等のアーチ型建造物が多
く、一般の事務所ビル等の大型ビルの例は少ない。これ
は、従来、柱と柱との連結および柱と梁との連結がピン
ジョイントとして考えられて、単純柱あるいは単純梁で
あること、木材の材質に起因して強度的に方向性がある
こと、鉄筋コンクリートのように型枠に流し込んで、関
連する他の構造材料と一体化することが不可能であるこ
と、鉄骨のように溶接により相互に一体化することが困
難であること、ボルト締めは可能であるとしても、摩擦
接合が期待できるほどのトルクをかけることは不可能で
あることなどにより、所要の構造耐力を有するラーメン
構造とすることが技術的に困難であることが大きな理由
であると考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
前記問題点を解決して、集成木材等の大断面木材を使用
して十分な強度を有する大型ラーメン構造を構築するた
めの木材によるラーメン構造構築用金物を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る木材によ
るラーメン構造構築用金物は、上階の柱と下階の柱とを
連結する柱頭金物と複数本の結合ロッドとを備えた柱／
柱連結金物と、前記上下階の柱と梁とを連結する柱／梁
連結金物とからなり、前記柱頭金物は前記上下階の柱の
端部をそれぞれ係合し、かつ硬化性のグラウト材を充填
し得る筒状をなし、その内側中間部と前記梁が連結され
る外側部とに、前記結合ロッドを挿通するための穴を有
する水平ダイヤフラムと前記柱／梁連結金物の一端を通
す縦方向の切欠きとをそれぞれ有すると共に、前記梁が
連結される内側部に前記柱／梁連結金物の一端を、前記
切欠きを通して係合し、かつ硬化性のグラウト材を充填
する凹部を有し、前記結合ロッドは前記水平ダイヤフラ
ムの穴と前記上下の柱にそれぞれ形成されたロッド挿入
孔に連続して挿通し得る長さを有し、前記柱／梁連結金
物は、両端を前記筒状金物の凹部と前記梁の端部に硬化
性のグラウト材を充填し得るように設けられた孔内にそ
れぞれ係合する、平面視してＨ形状に形成してなること
を特徴とする。

【０００６】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明を詳細に説
明する。

【０００７】図１に、柱頭金物３および複数本の結合ロ
ッド４からなる柱／柱連結金物１が縦断面図として示
し、図２に、柱頭金物３の横断面図（１／２）を示す。
柱頭金物３は、後述する上階の柱９の下端部と下階の柱
９の上端部をそれぞれ係合し、かつ上下階の柱９同士を
剛接合とするための硬化性グラウト材を充填可能な筒状
をなしている。また、柱／柱連結金物１の内側中間部に
水平なダイヤフラム５を有し、ダイヤフラム５には、結
合ロッド４を挿通するための穴６が設けられている。

【０００８】図２を参照すると、柱頭金物３の梁１０に
面する壁（通常は四方）には、柱／梁連結金物２を通す
縦方向の切欠き７が設けられ、ダイヤフラム５の適所に
は、応力が過度に集中したり、溶接欠陥が発生しやすい
ので設けたスカラップからグラウト材を充填する。また
図２に示すように、ダイヤフラム５には、柱／梁連結金
物２の一端側を収容する凹部が設けられている。

【０００９】柱頭金物３の水平方向の断面形状は、通
常、円柱、四角柱等の柱９の外形に対応する形状を有す
るが、場合により、柱９が円柱の場合に四角形、六角形
等の円形以外の形状を、あるいは柱９が四角柱の場合に
も円形、六角形等の四角形以外の形状を有することがで
きる。また、柱頭金物３の長さは、グラウト材の硬化
後、結合ロッド４と協働して、連結された柱に十分な構
造耐力を与えるように選定する。

【００１０】また、図２は柱／梁連結金物２の横断面図
を示し、図３は柱／梁連結金物２の縦断面図を示してい
る。図２では、柱／梁連結金物２は、Ｈ形鋼などから平
面視してＨ形状に形成されているが、それ自体十分な強
度を有するとともに、後述するグラウト材との所要の結
合強度を与えうる十分な表面積を有し、柱９との応力伝
達が可能であれば、柱／梁連結金物２の材質や形状は、
Ｈ型鋼以外にも適宜選定することができる。

【００１１】柱／梁連結金物２は、その一端側がダイヤ
フラム５の凹部に係合されて柱頭金物３の内部に位置
し、また他端側は梁１０の先端部にグラウト材を充填し
得るように設けられた孔内に係合される十分な水平長さ
を有して形成されている。

【００１２】そして、柱／梁連結金物２の一端側は、柱
頭金物３内に後から充填されるグラウト材が硬化するこ
とで上下柱９の接合部に剛接合状態に接合され、また他
端側は梁１０の孔内に後から充填されるグラウト材が硬
化することで梁１０の先端部に剛接合状態に接合され
る。かくして、上下柱９同士、及び上下柱９と梁１０と
が柱／柱連結金物１と柱／梁連結金物２とを介して剛接
合状態に接合することができる。

【００１３】以下に、柱／柱連結金物１および柱／梁連
結金物２を使用して、木材によるラーメン構造を構築す
る方法について説明する。なお、ここでは、任意の連続
する２つの階の下の階を下階とし、上の階を上階とす
る。再び図１を参照すると、下階の柱９には、結合ロッ
ド４を挿入するためのロッド挿入孔１１が、結合ロッド
４に相当する数だけ所定位置に設けられており、また下
階の柱９はトラ綱や足場から控えをとって仮固定されて
いる。

【００１４】下階の柱９の先端部に柱頭金物３を置く。
次いで、上階の柱９の結合ロッド４と下階の柱９の結合
ロッド４をそれぞれ上下に突出するようねじ込んだ袋ナ
ット１２を、下階の柱９用の結合ロッド４が柱頭金物３
のダイヤフラム５に設けた穴６を通りロッド挿入孔１１
に挿入されるように、柱頭金物３のダイヤフラム５の上
に置く。なお、図１の１３は、ワッシャーである。この
段階では、柱頭金物３は柱９との隙間があるので多少ぐ
らつくが、これは以後の作業に支障はない。

【００１５】また柱頭金物３は、建設現場で取り付ける
代わりに、予め集成材工場で柱９に取り付けておいても
よい。なお柱頭金物３には、図２に示すように、梁１の
結合に使用されるグラウト材を保持するための適当形状
の保持金物１４を、溶接等により取付けておく。

【００１６】保持金物１４は、柱頭金物３のダイヤフラ
ム５に設けた凹部に対応する形状を有し、この保持金物
１４の内部に、柱／梁連結金物２の前記一端側が収容さ
れることになる。

【００１７】上階の柱９は、袋ナット１２にねじ込まれ
た結合ロッド４をそのロッド挿入孔１１に挿入して立て
る。上階の柱１には、図示しないが、グラウト材注入用
の孔および該孔の反対側にグラウト材充填量完了確認用
の孔が設けられており、それにより、後述するグラウト
材の注入および充填量完了の確認を行うことができる。
立てられた上階の柱９は、下階の柱９と同様にして仮固
定しておく。

【００１８】次に図２および図３を参照して、梁１０を
柱９と連結する方法について説明する。但し図３では、
結合ロッド４の表示を省略している。梁１０の先端部に
設けた孔には、注入されたグラウト材を保持するため、
適当形状の保持金物１５を複数のアンカーボルト１６に
より取付けておく。

【００１９】柱／梁連結金物２は、その一端側が柱頭金
物３と保持金物１４との間の空間内に位置し、他端側が
梁１０に設けた孔内に位置するよう、配置される。なお
図２および図３では、柱９と梁１０とを連結した状態の
詳細は、右側の梁１０についてしか示されていないが、
他の梁（例えば図２の上下や左側の梁１０）も、同様に
して配置される。梁１０は、上、下、横いずれの方向か
らでも配置することができる。梁１０の配置後、高さ、
水平度等をチェックし、必要な調整を行ったのち、仮設
のサポート等で仮固定する。なお、梁１０のサイズは、
プラス側の誤差をもつように製作しておき、建築現場で
調節可能域を残すことが好ましい。

【００２０】下階の柱９の先端部に梁１０および上階の
柱９を配置する手順は、適宜変更することができる。即
ち、予め柱／梁連結金物２を下階の柱９側に配置してお
く場合は、上階の柱９の配置後に梁１０を配置すること
ができ、また、梁９の配置後、連結金物２を配置して、
上階の柱９を立てることもできる。

【００２１】以上のように、上下階の柱９および梁１０
をすべて配置し終えたら、全体の歪み直し等の再チェッ
ク、再調整を行う。

【００２２】このようにして、上下階の柱９および梁１
０の配置完了後、硬化性グラウト材を柱頭金物３内およ
び梁１０に設けた孔内に注入し、所要時間放置して該グ
ラウト材を硬化させる。グラウト材が十分硬化し、構造
上問題がなくなった段階で、上下階の柱９および梁１０
の仮固定を撤去する。かくして、上下階の柱９同士、及
び上下階の柱９と梁１０とが剛に接合される。

【００２３】柱頭金物３内へのグラウト材の注入は、上
階の柱９に設けた前記の孔より行う。注入されたグラウ
ト材は柱頭金物３のダイヤフラム５に設けたスカラップ
８から下階の柱９のロッド挿入孔内に流下し、下階の柱
９のロッド挿入孔１１、柱頭金物３および上階の柱９の
ロッド挿入孔１１の内部全体が充填される。グラウト材
の充填完了は、上階の柱９に設けた反対側の前記孔から
グラウト材が溢れ出るのを見て確認する。また、梁１０
にも上方にグラウト材の注入用および充填量完了確認用
の孔（いずれも図示せず。）を設けておき、グラウト材
を梁１０に設けた孔内へ注入し、充填量完了を確認す
る。グラウト材を注入した状態は、図２および図３に多
数の点として示されている。

【００２４】また、上階の柱９の配置前に、柱頭金物３
のダイヤフラム５に設けたスカラップ８から、ダイヤフ
ラム５より下部および下階の柱９のロッド挿入孔１１へ
グラウト材を注入することも可能であり、この場合、グ
ラウト材の充填量完了は、他のスカラップ８からグラウ
ト材が溢れ出ることで確認する。

【００２５】グラウト材の注入に当たっては、グラウト
材が柱９もしくは梁１０と柱頭金物３との接触部、ある
いは柱９と梁１０との接触部から漏れ出ないよう、また
グラウト材が十分充填されるように、前記接触部はシー
ル材でシールしておき、グラウト材の硬化後、該シール
材を取り除き、美観上必要であれば、シール痕跡を消す
ようにする。

【００２６】次いで、同様の柱／柱連結金物と柱／梁連
結金物を使用し、同様の手順で、順次高階の柱および梁
を配置、連結する。

【００２７】また、グラウト材の注入は、全階の柱９お
よび梁１０の配置の終了後行ってもよい。ここで図４を
参照して、最下階の柱９を基礎の上に立てる方法につい
て説明する。

【００２８】基礎には予め袋ナット１７埋め込んでお
き、この袋ナット１７に結合ロッド４をねじ込む。最下
階の柱９は、その下部に設けたロッド挿入孔４に結合ロ
ッド４を挿入して立てる。その後、トラ綱や足場から控
えをとって仮固定する。また、最下階の柱９について
は、結合ロッド４および袋ナット１７を予め柱９に取り
付けておき、この袋ナット１７を基礎に埋め込んでもよ
い。

【００２９】以上、結合ロッド４を短尺とし、各階毎に
結合ロッド４を使用する場合について説明したが、この
発明は、所要階数の柱９を仮固定して全て配置したの
ち、全階数に達する長尺の結合ロッド１８を使用すると
ともに、各階の柱９のロッド挿入孔１１を柱の上下に貫
通して設け、この結合ロッド１８を最上階の柱の先端部
から挿入し、各階の柱９を貫通させ、その下端部を、基
礎に予め埋め込んである袋ナット１７にねじ込んで、柱
を連結することもできる。この場合、図５に示すよう
に、最上階の柱頭にプレート１９および／またはワッシ
ャー２０を置き、ナット２１で締める。

【００３０】この場合も、上下階の柱間に柱頭金物３を
使用し、柱９と梁１０との連結に柱／梁連結金物２を使
用することに変わりはない。また場合により、結合ロッ
ド１８の長さを全階の一部、例えば３階建ての場合に上
２階分の長さとし、３階の柱９と２階の柱９とを単一の
長尺結合ロッド１８で連結することもできる。但し、前
記したような長尺の結合ロッド１８では、運搬や取扱に
やや困難を伴う。

【００３１】この発明によると、上下階の柱の連結に柱
頭金物と結合ロッドとを主要構成部材とする柱／柱連結
金物を使用し、また柱と梁との連結に柱／梁連結金物を
使用し、金物間にグラウト材を充填することにより、柱
／柱間および柱／梁間に十分応力を伝達させることが可
能となるので、集成材等の大断面木材からなる柱および
梁を使用して緊結したラーメン構造を構築することがで
き、十分な構造耐力を有する高層階（但し、現在の日本
の法規では、木造建築の許容階数限度は３階までであ
る。）の大型木造建築物を建築することができる。

【００３２】

【発明の効果】この発明によると、下記の効果が奏され
る。

【００３３】 木造構造を十分な構造耐力を有するラ
ーメン構造とすることが可能であり、大型木造建築物を
建造することができる。

【００３４】 大型木造建築物に集成材からなる木材
を使用することができるので、材料の効果的な活用が可
能となる。

【００３５】 柱／柱間および柱／梁間の連結が強固
となるので、建築形態の自由度が大きく、木材による多
様な建築形態の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明における柱／柱間の連結状態を例示す
る縦断面図である。

【図２】この発明における柱／梁間の連結状態を例示す
る横断面図である。

【図３】この発明における柱／梁間の連結状態を例示す
る縦断面図である。

【図４】この発明における最下階の柱を立てた状態を例
示する縦断面図である。

【図５】この発明における最上階の柱の天端部を例示す
る縦断面図である。

【符号の説明】

１……柱／柱連結金物、２……柱／梁連結金物、３……
柱頭金物、４……結合ロッド、５……ダイヤフラム、６
……穴、７……切欠き、８……スカラップ、９……柱、
１０……梁、１１……ロッド挿入孔、１２……袋ナッ
ト、１３……ワッシャー、１４……保持金物、１５……
保持金物、１６……アンカーボルト、１７……袋ナッ
ト、１８……長尺の結合ロッド、１９……プレート、２
０……ワッシャー、２１……ナット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上階の柱と下階の柱とを連結する柱頭金
   物と複数本の結合ロッドとを備えた柱／柱連結金物と、
   前記上下階の柱と梁とを連結する柱／梁連結金物とから
   なり、前記柱頭金物は前記上下階の柱の端部をそれぞれ
   係合し、かつ硬化性のグラウト材を充填し得る筒状をな
   し、その内側中間部と前記梁が連結される外側部とに、
   前記結合ロッドを挿通するための穴を有する水平ダイヤ
   フラムと前記柱／梁連結金物の一端を通す縦方向の切欠
   きとをそれぞれ有すると共に、前記梁が連結される内側
   部に前記柱／梁連結金物の一端を、前記切欠きを通して
   係合し、かつ硬化性のグラウト材を充填する凹部を有
   し、前記結合ロッドは前記水平ダイヤフラムの穴と前記
   上下の柱にそれぞれ形成されたロッド挿入孔に連続して
   挿通し得る長さを有し、前記柱／梁連結金物は、両端を
   前記筒状金物の凹部と前記梁の端部に硬化性のグラウト
   材を充填し得るように設けられた孔内にそれぞれ係合す
   る、平面視してＨ形状に形成してなることを特徴とする
   木材によるラーメン構造構築用金物。