JP3229065U - 高張力繊維シートを用いた木製柱・梁の強度向上の商品技術 - Google Patents

Abstract

【課題】木質構造の柱・梁の主要構造部材の端部や、全長尺部材の所定間隔に高張力繊維シートを用いた強度向上の木質主要構造部材を提供する。【解決手段】鉄筋コンクリート造のような繊維シート木製強化構造を有する木質主要構造部材であって、繊維シート木製強化構造は、木質主要構造部材の所定間隔において、繊維シートが四方の面に対しロの字状に補強する構造Ａである。【選択図】図１

Description

本考案は、木質構造の柱・梁の主要構造部材の端部や、全長尺部材の所定間隔に高張力繊維シート（以下本シートという）を用いた強度向上の木製強化構造及び他部材との接合部位に本シートを用いた木製強化構造に関する商品技術である。

近年、木質の主要構造部材にエンジニアードウッドである構造用集成材、ＬＶＬ、ＣＬＴなどが用いられ、柱や梁などの軸組を構成している。また、人工乾燥機により十分乾燥した柱や梁などの木製材を使用するのも一般的である。さらに、大工不足、品質管理などの影響によりプレカット工場で加工した部材を用いている。

新築や既築の木質構造の長期優良化を効率的に図ることは、国の政策であり、耐震・耐久といった性能維持、継続に優れた木質の主要構造部材を普及することは急務である。

これにより、柱、梁など横架材の部材の補強方法及び補強構造について、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１１−４３０２１

木質主要構造部材にエンジニアードウッドである構造用集成材、ＬＶＬ、ＣＬＴなどを用いることが一般的になりつつあるが、その製造工場での接着不良による剥離割裂や構造用集成材のラミナの乾燥による割れ、一般製材の暖房等による過度の急激な乾燥による割れなどが建築現場や引き渡し後に発生することがあり、社会問題となっている。

また近年、プレカット工場で加工した部材を多く用いている。それは、熟年大工不足による合理化を図るため、部材接合金物を多用した金物工法を採用している。その金物と部材止め付けにドリフトピン、ボルトなどを用いている。木質構造（軸組工法）の設計体系では、接合部を理論上ピン接合としているが、実態は回転による微妙な曲げ応力が発生し、それに伴う部材の割裂を誘発している。さらに大きな曲げ応力や大きな引抜力が生じ、または大きな振動・衝撃が発生した場合、このドリフトピン、ボルトなどの止め付け部分で木質部材に致命的な割裂破壊を生じさせている。

本考案は上記した事情に鑑みなされたもので、木質主要構造部材の両端部及び他の部材接合部位や、長尺柱・梁部材間に所定間隔に本シートを用いた強度アップ（向上）を狙った構造部材に関するものである。また新築における墨付け切込み部材やプレカット部材の製造過程や製造後における本シート木製強化構造と、既存建物のリフオーム時における本シート木製強化構造である。これは、割裂破壊発生抑制のための間接的強化構造と割裂破壊発生部材の直接的強化構造とがある。

上記課題を解決するために本考案は、鉄筋コンクリート造のせん断補強筋（フープ筋やスターラップ）のように本シートで巻きつけることで強度向上を図る。さらに割裂破壊防止とつながる。これは、木軸（柱・梁）構造部材の繊維シート木製強化構造による拘束バンドである。

本シートによる強度向上補強構造とは、鉄筋コンクリート造のように柱の帯筋（フープ筋）や梁のあばら筋（スターラップ）と同様の役割と効果を期待するもので木質長尺部材の柱・梁に本シートを用いた補強構造とすることで柱の圧縮座屈破壊を防ぎ、梁上弦の曲げ破壊や梁下弦の引張破壊を防ぐことができ、木質主要構造部材の耐力・性能アップが期待でき、安全・安心な木質主要構造部材を提供できる。

鉄筋コンクリート造の帯筋（フープ筋）やあばら筋（スターラップ）補強のような繊維シート木製強化構造を有する木質主要構造部材であって、前記繊維シート木製強化構造は、前記木質主要構造長尺部材の柱・梁などの所定間隔において、本シートが四方の面に対しロの字状に補強する構造であることを特徴とした木質主要構造部材である。

鉄筋コンクリート造の帯筋（フープ筋）やあばら筋（スターラップ）補強のような繊維シート木製強化構造を有する木質主要構造部材であって、前記繊維シート木製強化構造は、前記木質主要構造長尺部材の柱・梁などの所定間隔において、四方の面に対しスパイラル（らせん）状に補強する構造であることを特徴とした木質主要構造部材である。

鉄筋コンクリート造の主筋のみ込み長さや定着長さの鉄筋補強のような繊維シート木製強化構造を有する木質主要構造部材であって、前記繊維シート木製強化構造は、前記木質主要構造部材と他の木質主要構造部材との接合部において、前記木質主要構造部材の端部又は中間部の所定接合箇所において、金物接合による割裂破壊が生じる端部三方向面に対しコの字状又はスパイラル（らせん）状に繊維シート木製強化構造による密着接合補強することを特徴とした木質主要構造部材である。

これは、鉄筋コンクリート造の柱・梁などの接合部主筋のみ込み長さや定着長さの鉄筋補強のような繊維シート木製強化構造による二つの部材の密着接合補強により、接合部のせん断破壊や曲げモーメント破壊を防止する。さらに、接合金物の止め付けボルトやピンなどから火災時の熱伝導による火の進入も防ぐことができる接合部の耐火構造となる。

また、金物接合の場合の木質構造部材は、その接合金物の形状に合わせたプレカット加工や止め付け用穴、ナットや座金厚さ分の座堀などの断面欠損が余儀なくされ、耐力ダメージが大きくなるので、これを鉄筋コンクリート造の鉄筋補強のような繊維シート木製強化構造とすることができるので接合部での割裂破壊を防ぐことができる。

また、在来軸組工法による通し柱の中間部に梁が四方向から架かる場合は、柱の断面欠損が大きく部材性能が十分発揮されずに、割裂破壊が発生する恐れがあるので本シートを柱と梁の二つの部材を巻き込んだスパイラル（らせん状）に補強する鉄筋コンクリート造の鉄筋補強のような繊維シート木製強化構造とすることも可能としている。さらに、在来軸組工法における二つの部材の仕口や継ぎ手に於いてもこのような繊維シート木製強化構造とすることも可能としている。

新築や既存の木質構造の長期優良化を効率的に図ることは、国の政策であり、耐震性、耐久性、更新可能の優れた木質構造を普及することである。本考案の鉄筋コンクリート造の鉄筋補強のような本シート木製強化による木質主要構造部材がプレカット工場などで生産される。また在来軸組工法物件や既存物件の現場施工における鉄筋コンクリート造の鉄筋補強のような本シート木製強化構造とすることで大いに貢献できるものである。

柱のロの字状繊維シート木製強化構造の概要斜視図 梁のロの字状繊維シート木製強化構造の概要斜視図 柱のスパイラル（らせん）状繊維シート木製強化構造の概要斜視図 梁のスパイラル（らせん）状繊維シート木製強化構造の概要斜視図 梁端部コの字状繊維シート木製強化と柱頭部の納まり斜視図 柱中間部所定間隔のロの字状繊維シート木製強化補強と梁端部の納まり斜視図 柱脚端部ロの字状繊維シート木製強化補強と土台部の納まり一例斜視図 柱脚端部とホールダウン金物と土台接合部のコの字状繊維シート木製強化補強一例の斜視図 柱頭の梁接合部位概要のコの字状繊維シート木製強化補強一例斜視図 柱中間部と梁接合部位概要のコの字状繊維シート木製強化補強一例斜視図 梁端部と他の梁中間部の接合部位の、他梁側面からのコの字補強部位を示す納まり概要斜視図 柱脚端部とホールダウン金物と土台接合部のスパイラル（らせん）状繊維シート木製強化補強一例の斜視図 柱脚端部とホールダウン金物と土台接合部の土台を巻き込んだ柱のコの字状繊維シート木製強化補強一例の斜視図 柱頭の梁接合部位のロの字状繊維シート木製強化補強と梁端部コの字状補強一例斜視図 梁端部と他の梁中間部の接合部位で他の梁上面からのコの字状補強部位を示す納まり概要斜視図 梁端部コの字状繊維シート木製強化補強の他方向拡大斜視図 既存建物の梁端部の割裂破壊を生じた場合のコの字（又はらせん状）及び、ロの字状繊維シート木製強化補強を示す模式図 梁端部ロの字状繊維シート木製強化補強を示す模式図 梁端部ロの字状繊維シート木製強化補強とこの梁が取り付く柱も含めてコの字状に繊維シート木製強化補強を示す模式図 梁中間部の所定の箇所にコの字またはロの字状繊維シート木製強化補強をして曲げ試験を行った参考写真

以下に本考案の実施形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されたもので、本考案の技術的思想から逸脱しない限り種々の形態が可能なことは云うまでもない。

鉄筋コンクリート造のような繊維シート木製強化構造を有する木質主要構造部材を図及び符号を用いて以下にて説明する。

図１は、柱２のロの字状繊維シート木製強化構造Ａの概要斜視図を示し、柱脚部と土台３、柱中間部と梁１取り合い、柱頭部と梁１取り合いを接合金物用いた一例を示している。柱２の両端部及び中間部の所定間隔において、本シートが四方の面に対しロの字状に補強する構造Ａであることを特徴とした木質主要構造部材である。

図２は、梁１のロの字状繊維シート木製強化構造Ａの概要斜視図を接合金物用いた一例を示し、梁１の両端部及び中間部の所定間隔において、本シートが四方の面に対しロの字状に補強する構造Ａであることを特徴とした木質主要構造部材である。

図３は、柱２のスパイラル（らせん）状繊維シート木製強化補強構造Ｂの概要斜視図を示し、柱脚部と土台３、柱中間部と梁１取り合い、柱頭部と梁１取り合いを接合金物用いた一例を示している。柱２の両端部及び中間部の所定間隔において、本シートが四方の面に対しスパイラル（らせん）状繊維シート木製強化補強構造Ｂであることを特徴とした木質主要構造部材である。

図４は、梁１のスパイラル（らせん）状繊維シート木製強化構造Ｂの概要斜視図を接合金物用いた一例を示し、梁１の両端部及び中間部の所定間隔において、本シートが四方の面に対しスパイラル（らせん）状補強構造Ｂであることを特徴とした木質主要構造部材である。

図５は、梁端部コの字状繊維シート木製強化構造Ｃと柱頭部の納まり斜視図を示し、梁部材１の端部には梁受け接合金物２−１に勘合するプレカットが施されており（図１６参照）、梁部材１を水平に保ち上から下にスライドして梁受け金物２−１に嵌合する納まりを示している。

また、図５に示す梁端部繊維シート木製強化構造Ｃは、本シートが梁端部上面と両側面に対しコの字状にて接着接合補強する繊維シート木製強化構造Ｃである。接合金物２−１に勘合して梁部材１を固定するのはドリフトピン１−１である。
ここでは新築の場合を想定し、接合金物２−１に対し梁部材１が図５に示すように上部から水平に落とし込むようにセットされるため、梁部材１端部の下面を開放しておく必要がある。

ただし、特に図示しないが、接合が完了している在来軸組工法や既存リフォーム物件の場合、木質主要構造部材と他の木質主要構造部材との接合部において、割裂破壊が生じる端部三方向面に対しコの字状木製強化構造Ｃ又はスパイラル（らせん）状繊維シート木製強化構造Ｂによる密着補強することも可能としている。

図６は、柱中間部所定間隔のロの字状繊維シート木製強化構造Ａと梁端部の納まり斜視図あり、柱部材２中間部と梁部材１が勘合する時の斜視図で接合金物２−１に対してその上下の所定間隔に本シートが四方の面に対しロの字状に接着補強されている繊維シート木製強化構造Ａである。

図７は、柱脚端部ロの字状繊維シート木製強化構造Ａと土台部の納まり一例斜視図で、柱部材２の柱脚部分の柱部材と土台３の接合部位の斜視図である。特に図示していないが柱脚部分の接合金物としてホゾパイプを用い土台３と柱２にドリフトピン３−１を用いて勘合している。土台３と基礎はアンカーボルト３−２で緊結されている。ここで柱部材２の柱脚端部には本シートが端部四方の面に対しロの字状に接着補強されている繊維シート木製強化構造Ａである。

図８は、柱脚端部とホールダウン金物と土台接合部のコの字状繊維シート木製強化構造Ｃの一例の斜視図であり、柱部材２の柱脚部分と土台３の接合部位で柱脚金物を用いず、ホールダウン金物２−５を用いた場合の斜視図である。この場合、柱部材２の柱脚部分には本シートが、割裂破壊が生じる柱端部三方の面に対しコの字状に接着補強されている繊維シート木製強化構造Ｃを示す。

図９は、柱頭の梁接合部位概要のコの字状木製強化構造一例斜視図で、図５で示す柱部材２の柱頭部分の、接合金物２−１を取り付ける前に本シートが端部四方の面に対しロの字状に接着補強されている繊維シート木製強化構造Ａと異なり、ここでは、柱頭の梁接合部位の割裂破壊が生じるコの字状繊維シート木製強化構造Ｃを示す。

図１０は、柱中間部と梁接合部位概要のコの字状木製強化構造一例斜視図を示し、図６に示した柱部材２の中間部分において、接合金物２−１の上下に取り付ける本シートが柱四方の面に対しロの字状に接着補強されている繊維シート木製強化構造Ａであるが、ここでは、接合金物２−１を取り付ける前に本シートが割裂破壊を生じる三方の面に対し柱中間の梁接合部位のコの字状木製強化構造Ｃを示す。

図１１は、梁端部と他の梁中間部の接合部位で、他の梁側面からのコの字補強部位を示す納まり概要斜視図である。梁端部１と他の梁部材１中間部が直交して接合する場合を示し、他の梁部材１中間部に梁受け接合金物２−１を取り付け、その接合金物と反対の側面から割裂破壊が生じる三方の面に対しコの字状に接着補強されている繊維シート木製強化構造Ｃを示す。この図のように、梁の天端が同一の場合や梁下端レベルが同一の場合は、梁端部の梁上面及び下面へ本シートを所定の長さに伸ばしておき、梁端部１と他の梁部材１の接合後、繊維シート接着補強することも可能とする。

図１２は、柱脚端部とホールダウン金物と土台接合部のスパイラル（らせん）状繊維シート補強一例の斜視図を示し、図８に示した柱部材２の柱脚部分の柱部材と土台３の接合部位で柱脚金物を用いず、ホールダウン金物２−５を用いた場合で、ホールダウン金物２−５を取り付ける前に柱部材２の柱脚部分には本シートが端部割裂破壊を生じる四方の面に対し、スパイラル（らせん）状に接着補強されている繊維シート木製強化構造Ｃを示す。

図１３は、柱脚端部とホールダウン金物と土台接合部での土台を巻き込んだ割裂破壊を生じる柱・土台のコの字状繊維シート木製強化構造Ｃを示す一例の斜視図である。

図１４は、柱頭の梁接合部位のロの字状繊維シート木製強化構造Ａと梁端部コの字状木製強化構造Ｃ一例斜視図を示し図１４に示すものは、図５に示した、柱部材２と梁部材１が勘合する時の斜視図で、接合金物２−１に対し梁部材１が上部から水平に落とし込むようにセットされる。ここでは、柱部材２にはあらかじめ本シートが端部四方の面に対し接合金物２−１の取り付ける下方までロの字状に接着補強されている繊維シート木製強化構造Ａである。その後、接合金物２−１は、柱部材２にボルト２−２、ナット２−３、ワッシャー２−４にて固定されている。

図１５は、梁端部と他の梁中間部の接合部位で他の梁上面からのコの字状補強部位を示す納まり概要斜視図を示し、ここで示すものは、図１１に示したものの他の実施例で、梁端部を受ける他の梁中間部の梁受け金物部分に割裂破壊を生じる梁上面からコの字状本シートが接着補強する繊維シート木製強化構造Ｃである。この場合の梁の素材はＬＶＬ積層面剥離防止に限定される。その後、梁受け接合金物２−１を取り付ける。

図１６は、梁端部コの字状繊維シート木製強化構造の他方向拡大斜視図を示し、梁部材１の端部には梁受け接合金物２−１に勘合するプレカットが施されており、繊維シートが割裂破壊を生じる端部三方の面の上面と両側面に対しコの字状にて接着補強する繊維シート木製強化構造Ｃである。ここでは新築の場合を想定し、接合金物２−１に対し梁部材１が図５に示すように上部から水平に落とし込むようにセットされるため、梁部材１端部の下面を開放しておく必要がある。

図１７は既存建物の梁端部の割裂破壊を生じた場合のコの字（又はらせん状）繊維シート木製強化構造Ｃ及び、ロの字状繊維シート木製強化構造Ａを示す模式図を示し、梁端部は梁四面のロの字状繊維シート木製強化構造Ａが有効的であり、中間部においてはスパイラル（らせん）状繊維シート木製強化構造Ｃが最も効果的と考えられる。

図１８は、梁端部ロの字状繊維シート補強を示す模式図を示し、柱２と梁１を他の梁受け金物を用いた金物接合後に梁端部ロの字状にて繊維シート接着木製強化構造Ａを示す模式図である。

図１９は、梁端部ロの字状繊維シート木製強化構造Ａとこの梁が取り付く柱も含めて割裂破壊防止のためのコの字状に繊維シート木製強化構造Ｃを示す模式図で、在来軸組工法における柱、梁の接合部の補強一例を示している。

図２０は、梁中間部の所定の箇所にコの字またはロの字状繊維シート木製強化構造を行って曲げ試験を行った参考写真を示し、梁中間部の所定間隔にロの字状にて繊維シート木製強化構造Ａを施し曲げ試験を行っている。この時の試験結果は、補強ナシの場合の１．２８倍の曲げ耐力が得られ、所定間隔にロの字状にて繊維シート木製強化構造Ａを施すことにより、曲げ強さの増幅、割裂進行の抑制などの試験結果が得られている。

本考案の鉄筋コンクリート造の鉄筋補強のような本シートで木製強化補強した木質主要構造部材の繊維シート木製強化構造は、木質主要構造部材の両端部、及び他の木質主要構造部材が取り付く接合部位の中間部補強による接合部位の割裂破壊防止構造であるので、新築におけるプレカット製造過程による繊維シート木製強化構造の木質主要構造部材としての生産・販売が可能となる。

ここで、本シートの素材としては、アラミド繊維や炭素繊維、ポリエチレン繊維などを用い、一方向繊維又は二方向繊維のシート状のものを用いる。

また、既存建物のリフォーム時における鉄筋コンクリート造の鉄筋補強のような繊維シート木製強化構造により、既に割裂破壊が発生している部材に繊維シート接着補強が可能となり、曲げ強さの増幅、割裂進行の抑制などが得られる。

上述のように新築や既存の木質構造の長期優良化を効率的に図ることで、国の政策を遵守することが可能であり、耐震性、耐久性、更新可能の繊維シート木製強化構造による優れた木質主要構造部材を普及することである。

Ａ ロの字状繊維シート木製強化構造
Ｂ らせん状繊維シート木製強化構造
Ｃ コの字状（又はらせん状）繊維シート木製強化構造
１ 梁部材
１−１ ドリフトピン
２ 柱部材
２−１ 梁受け金物
２−２ ボルト
２−３ ナット
２−４ 座金、スプリングワッシャー
２−５ ホールダウン金物
３ 土台
３−１ ドリフトピン
３−２ アンカーボルト

Claims (3)

1. 鉄筋コンクリート造のような繊維シート木製強化構造を有する木質主要構造部材であって、前記繊維シート木製強化構造は、前記木質主要構造部材の所定間隔において、繊維シートが四方の面に対しロの字状に補強する構造であることを特徴とした木質主要構造部材。
2. 鉄筋コンクリート造のような繊維シート木製強化構造を有する木質主要構造部材であって、前記繊維シート木製強化構造は、前記木質主要構造部材の所定間隔において、四方の面に対しスパイラル（らせん）状に補強する構造であることを特徴とした木質主要構造部材。
3. 鉄筋コンクリート造のような繊維シート木製強化構造を有する木質主要構造部材であって、前記繊維シート木製強化構造は、前記木質主要構造部材と他の木質主要構造部材との接合部において、前記木質主要構造部材の端部又は中間部の所定接合箇所において、金物接合による割裂破壊が生じる端部三方向面に対しコの字状又はスパイラル（らせん）状に繊維シート木製強化構造による密着接合補強することを特徴とした木質主要構造部材。