JP5330621B1 - 木造建築の柱−梁の接合金物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、木造建築物の軸組構法の二方向ラ−メン構法における柱と梁の接合部において、防火被覆を備えた接合金物を提供すること。
【解決手段】柱と梁の接合部において、鋼板片をコ字形状に折曲げて、ウェブ面とウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面を形成し、柱面に当接するウェブ面に、複数のボルト貫通孔を設けた取付け板２ａと、前記両側面に、複数のドリフトピン貫通孔を設けた側面板２ｂと、前記側面板の下部から水平で内側に延出する下板面に、複数のびす孔を設けた底板２ｃとで形成した梁受け金具２であって、前記の梁受け金具底板２ｃの下側に、防火被覆材３を設け、前記防火被覆材に付帯した防火被覆材カバ−４を設けている接合金物
【選択図】図４

Description

本発明は、木造建築物の軸組構法の二方向ラ−メン構法における柱と梁の接合部において、防火被覆を備えた接合金物に関するものである。

従来の木造住宅等の軸組構法は、まず、柱と梁で軸組を構成し、それに壁や床を取り付けて行く構法である。柱には「通し柱」と「管柱」があり、柱の構造的な役割は、通し柱、管柱ともに垂直荷重を支持し、耐力壁として外周に作用する圧縮力や引張力に抵抗し、また、風圧力（水平力）を受ける外壁面での変形を防ぐことである。

従来、木造住宅等の軸組構法での通し柱は、柱の中間に梁を差し込むため、柱の断面欠損が大きくて、曲げ耐力は期待できずに引張力も不足する場合が多い。そこで、建築基準法関係告示第１４６０号では必要な性能を確保するため、継手・仕口ではホゾや相欠きと組み合わせながら補強・補助金物等を使用するように明記されている。

近年、木造住宅等の軸組構法での柱の断面欠損を少なくする工法として、梁と柱又は梁と桁を堅固確実に固定すると共に、金物との当接部を安定化し、かつ筋交いの固定を容易にすることを目的とした梁受け金物及び梁受け装置が、特開２００２−１３８５８４号公報（第１公知例）で開示されている。

また、実願２００２−３５２９号公報（第２公知例）では、梁受け金物の外側にコの字型の補強金具を設け、梁受け金物と補強金具部を一体の状態で、梁が取付けられる柱にボルト・ナット類で止め付けることにより耐力の強化を図る方法が開示されている。

現在、木質ラ−メン構法として一般的に用いられている方法は、鋼板挿入式ドリフトピンの接合方法で図５に示す方法で行われている。即ち、事前にスリット加工された集成材の柱１９の芯に、ドリフトピン孔２３を有する鋼板２１の一部を挿入し、柱１９の側面からドリフトピン９を打ち込み鋼板２１を固定した柱を、重機を使用して立柱し、次に、梁２０を上から降ろしながら、柱１９から突起して形成されている鋼板２１に、集成材の梁２０に加工されているスリット２２を差し込み、梁２０の側面から、ドリフトピン９を打ち込んで連結し、柱１９と梁２０を一体化している。

近年、環境面と林業復興で地方再生も兼ねて政府は木材利用を促進する方策として、平成２２年１０月「公共建築物等における木材の利用の促進にかんする法律」を施行した。法律の基本的な方向は、公共建築物について可能な限り木造化を図る法律となっている。公共建築物には、国や地方が建設する学校、社会福祉施設、庁舎、公務員宿舎等が含まれており、国土交通省では安全性や類焼防止など検証のために、平成２４年には２度の木造３階建校舎の火災実験をおこなっている。

大規模の建築物の主要構造部は、その主要構造部（床、屋根および階段を除く）の自重や積載荷重を支える部分に木材など可燃材料を用いた場合、一定の耐火性能のある建築物とすることが建築基準法第２１条に定められている。現在、木造で耐火建築をつくるための構造部材は、工法別に大きく３つに分類されている。（１）メンブレン型で、木質構造部にせっこうボ−ドなど不燃材料で被覆して木質構造部を燃焼・炭化しないようにする方法である。コスト低減が図りやすいが木の表面が見えないので意匠上のデメリットがある。（２）木質ハイブリット型（鉄骨内蔵）で、鉄骨の周りに、燃えしろ層として木材を付けて、加熱中は燃えしろが延焼し、加熱終了後、燃えしろ木材が鉄骨の影響で延焼を停止する方法である。燃えしろ層として木材を被せるので木材の表面が見えるが、純粋な木造とはいえない。（３）燃え止まり型は、他の２つと違い純木造でできるので、構造そのもので空間を表現できるが、燃えしろ分だけ部材が大きくなる。構造部材の構成は、木質構造部の外側に、不燃材・難燃処理木材等での燃え止まり層を設け、前記燃え止まり層の外側に燃えしろ層を備えている。例えば、特開２００８−２１８９号（第３公知例）で開示されている。近年、木質構造部の外側に炭化後の密度が高い材料で被覆して層構成を簡素にした提案がされており、例えば、特開２００８−２９１４７８号（第４公知例）および特開２０１２−５２３３０号（第５公知例）で開示されている。

現在、燃え止まり型での柱と梁の接合部は開発途上であり、特開２００８−１４０３６号（第６公知例）では、柱用複合木質構造材と梁用複合木質構造材を十字状のジョイントプレ−トを介して固定する方法が開示されている。また、最近、図６に示す方法で行われている例もある。例えば、図６の燃え止まり層１１を設けている柱５には、梁６に当接する位置に窪み加工が施されており、その窪みにＴ型形状金具２５を挿入し、通しボルト７でＴ型形状金具２５を固定し、前記Ｔ型形状金具２５の両側にモルタルバ−１２が挿入されている柱を、重機を使用して立柱する。次に、梁６を吊り、梁６上部から加工されているスリット２２を、前記柱５から突起しているガセットプレ−ト２６の下端に嵌め込む。次いで、梁６を重機で段々と上げていき、所定の位置に達したら梁６の側面から、ドリフトピン挿入用の穴２４にドリフトピン９を打ち込んで梁６を固定し、その後、ドリフトピン挿入用の穴２４に木栓１０を挿入している。

特開２００２−１３８５８４号 実願２００２−３５２９号 特開２００８−２１８９号 特開２００８−２９１４７８号 特開２０１２−５２３３０号 特開２００８−１４０３６号

しかしながら、第１公知例および第２公知例の梁受け金物等は、主に住宅用の柱と梁の接合として開発されたものであり、防火被覆等は考慮されていないが低価格で住宅用量産部品として流通している。第６公知例および図６の例においては、防火措置を考慮した設計・開発ではあるが、施工性等に種々の問題の発生が予想される。例えば、図６では、梁６の下部位置も含めて３方向に燃え止まり層１１を設けており、その下部の燃え止まり層１１を切断させないため、スリット２２は下部燃え止まり層の上側から上部方向に加工されている。そのため、柱に梁を取付ける場合は、柱５から突起しているガセットプレ−ト２６の下端から、梁を重機で徐々に吊り上げながら当接する方法である。したがって、重機の長時間の拘束が必要であり、さらに、複数の職種が必要になると思われる。また、第６公知例では、二方向ラ−メンの場合に接合金物が十字状のため、ジョイントのディテ−ルが複雑になっている。図６の例においては、Ｔ型金物２５が使用されており、二方向ラ−メンのジョイントのディテ−ルは簡素化さる。しかし、Ｔ型金物２５の製作には、部品の組立・溶接の段取りに手作業が加わるため金物として高コストになるのがネックである。

本発明の解決すべき課題は、木造建築物の軸組構法における二方向ラ−メン構法での、構法の要である柱と梁の接合部において、構造性能を担保でき、単純化した納まりで、防火被覆が可能で、施工性が良くて、かつ、量産ができる低コストの接合金物を提供することである。

本発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、現在のＴ型金物の製作は、鋼板の加工（けがき、切断、孔あけ）、部品の組立て、溶接、塗装の工程順で行われており、特に溶接関係（溶接作業と溶接後の超音波探傷検査等）に時間がかかり高コストになっている。本発明では、梁受け金具の製作で溶接工程の省力化を図り、マシン上での作業を基本にすることで、自動化が可能になり低コストの製作ができる。また、梁受け金具の下側に防火被覆層を設けることで、梁の組立てを上部から梁を降ろすことが可能になる。その要旨とするところは以下の通りである。

木造建築物の軸組構法における柱と梁の接合部において、鋼板片をコ字形状に折曲げて、ウェブ面とウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面を形成し、柱面に当接するウェブ面に、複数のボルト貫通孔を設けた取付け板と、前記両側面に、複数のドリフトピン貫通孔を設けた側面板と、前記の両側面板の下部から水平で内側に延出する下板面に、複数のびす孔を設けた底板とで形成した梁受け金具であって、前記の梁受け金具底板の下側に、防火被覆材を設け、前記防火被覆材に付帯した防火被覆材カバ−を設けていることを特徴とする木造建築の柱−梁の接合金物。

（Ａ）本発明に係る木造建築の柱−梁の接合金物によれば、一枚の鋼板からのプレス加工で、折曲げ・組み立てを同時に行い、溶接工程を省力化した梁受け金具を使用する。したがって、歩留まりが良く、高品質で、品質管理も容易で、低コストの金物の製作ができる。

（Ｂ）本発明に係る木造建築の柱−梁の接合金物によれば、建て方時に、柱から突起している接合金物の底板に、梁を上から降ろすことが可能である。したがって、安全性が高く、重機の拘束時間も短く、作業員も少数での施工が可能なため、工期短縮に寄与することができる接合金物である。

（Ｃ）本発明に係る木造建築の柱−梁の接合金物によれば、梁受け金具の下側には断熱性を有する不燃材で被覆し、部材間の目地には、耐火シ−ルと断熱性を有する不燃材の充填材を使用している。したがって、仮に、燃えしろ層が燃焼しても荷重支持層には炎が入り込むことを防止できる構造の接合金物である。

以下、図１〜図６に基づいて、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明に係る本発明に係る木造建築の柱−梁の接合金物の実施例を示す斜視図であり、（ａ）は実施の形態を示した斜視図、（ｂ）は梁受け金具の斜視図、（ｃ）は防火被覆材を示す斜視図、（ｄ）は防火被覆材カバ−を示す斜視図である。図２は本発明に係る梁受け金具の展開図である。この例において、接合金物１は，梁受け金物２，取付け板２ａ、側面板２ｂ、底板２ｃ、ボルト貫通孔２イ、ドリフトピン貫通孔２ロ、ねじ孔２ハ、梁受け金具用防火被覆材３、防火被覆材の凹部３ａ、防火被覆材カバ−４、および木びす１４から構成されている。以下、これに沿って説明する。

まず、接合金物１の構成について説明する。図１（ａ）に示すように、本発明の接合金物１は、梁受け金具２、梁受け金具用防火被覆材３、および防火被覆材カバ−４で構成されている。

次に、梁受け金具２について説明する。梁受け金具２は、柱と梁を接合する金具であり、図４、図１（ｂ）に示すように、梁受け金具２は、燃え止まり層を設けた柱５の燃え止まり層１１に当接する取付け板２ａと、燃え止まり層を設けた梁６を固定する複数の側面板２ｂ、および梁６の仮支持にも使用できる底板２ｃで形成されている。このような梁受け金具２は、図２に示す展開図の形状で、一枚の鋼板からプレス加工で折曲・組立を行うことができる。例えば、まず、鋼板をレ−ザ−等の加工方法で図２に示す形状と、Ｂ１−Ｃ１、およびＢ２−Ｃ２間に切り込みを入れた鋼板片を製作する。次に、前記の鋼板片にドリルなどの切削加工方法で、ボルト貫通孔２イ、ドリフトピン貫通孔２ロ、およびねじ孔２ハを加工する。次いで、プレス加工でＦ１−Ｃ１、およびＣ２−Ｆ２間を支点として、底板２ｃを内側に直角に折曲げる。続いて、Ｃ１−Ｄ１、およびＣ２−Ｄ２間を支点として、側面板２ｂをお互い内側に対峙するように直角に折曲げて、略箱型形状に形成することができる。

次いで、梁受け金具用防火被覆材３、および防火被覆材カバ−４について説明する。梁受け金具用防火被覆材３は、図１（ｃ）に示すように、防火被覆材３の中央部が窪んでいる形状の不燃材であり、かつ断熱性を有する建材で、例えば、モルタル、けい酸カルシウム板等を加工してつくることができる。窪み凹部３ａの深さは底板２ｃの板厚に相当する寸法にして、梁を支持するレベルを同一にし、図３（ｂ）に示すように、梁の燃え止まり層１１とのジョイントの隙間を極力小さくしている。梁受け金具用防火被覆材３の目的は、図１（ａ）、図３（ｂ）に示すように、梁受け金具２の底板２ｃ下部に当接して、下からの火災時の加熱に対して耐力の低下を有効に防止することができる構造で、延焼による炎での梁の荷重支持層に延焼させないようにしている。次に、防火被覆材カバ−４は、図１、図３（ｂ）に示すように、梁受け金具用防火被覆材３の下部に配置した燃えしろ層であり、材質としては、梁に使用されている燃えしろ層と同種の木材を使用して、美観的に統一することが望ましい。

続いて、接合金物１の関連部材の結合形態について説明する。図１（ａ）に示すように、本発明の接合金物１は、梁受け金具２と梁受け具用防火被覆材３、および防火被覆材カバ−４で構成されていて、組立ての手順は、まず、梁受け金具２の底板２ｃの下側に、金具用防火被覆材３の窪み凹部３ａを当接し、底板２ｃに有するびす孔２ハから、ねじ、金具等を使用し、梁受け金具用防火被覆材３を固定する。次に、梁受け金具用防火被覆材３の下側に、防火被覆材カバ−４を当接し、底板２ｃに有するびす孔２ハから、木ねじ１４で、防火被覆材カバ−４を取付けて接合金物を形成する。すなわち、図３（ｂ）に示すように、木びす１４で梁受け金具２内部から、防火被覆材カバ−４を取付けて美観を保つようにしている。

上述した接合金物１を使用し、柱と梁の接合を行う手順の一例を説明する。図３（ａ）は本発明に係る接合金物を、燃え止まり層を設けた柱に取付けている状態を示す平面図であり、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図４は本発明に係る接合金物を、燃え止まり層を設けた柱に取付けて、他の部材を順次取付ける状態を示す説明図である。この例において、燃え止まり層を設けた柱５、燃え止まり層を設けた梁６、通しボルト７、プレ−ト８、ドリフトピン９、木栓１０、燃え止まり層１１、モルタルバ−１２、梁の凹部１３、木ねじ１４、充填材１５、目地用木栓１６、耐火シ−ル１７、およびＲＣスラブ１８から構成されている。以下、これに沿って説明する。

まず、図４に示すように、燃え止まり層を設けた柱５において、露出している燃え止まり層１１に接合金物２の取付け板２ａを当接し、通しボルト７を使用して、燃え止まり層を設けた柱５に接合金物１を結合する。

続いて、図４に示すように、建方作業で重機を使用して、燃え止まり層を設けた柱５を垂直に建てて、水平材である燃え止まり層を設けた梁６のスリット２２を、燃え止まり層を設けた柱５より突起している側面板２ｂに、上から差し込み、底板２ｃの上面に仮置する。なお、図４、図３（ｂ）に示すように、燃え止まり層を設けた梁６の両端で、底板２ｃに当接する燃えしろ層を凹状１３にカットして、燃え止まり層１１を露出させ、接合金物１の防火被覆材３との不燃材同士が当接するようにしている。次に、柱５と梁６間、および梁６と接合金物１間の目地を調整しながら、各々のドリフトピン孔を合致させ、燃え止まり層を設けた梁６側面のドリフトピン挿入用の穴２４に、ドリフトピン９を打ち込み、燃え止まり層を設けた梁６を固定し、その後、木栓１０を挿入する。次に、梁の燃えしろ層が燃焼しても梁の荷重支持層に炎が入りこむことを防止する措置として、図３（ａ）に示すように、柱５と梁６間の目地に充填材１５を充填し、目地用木栓１６を差し込む。なお、充填材１５の材質は、ロックウ−ル、グラスウ−ル等が挙げられる。目地用木栓１６は、梁に使用されている燃えしろ層と同種の木材を使用することも可能である。次いで、図３（ｂ）に示すように、燃え止まり層を設けた梁６と接合金物１間の目地に、耐火シ−ル１７を施すことで、防火性能の高い柱と梁の接合構造を提供することができる。

上述した金物類の材質は、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）を代表として示したが、本発明ではこれに限ることなく、機能的に満足すべき強度が得られることができれば、公知の材質で良い。例えば、鋳物、アルキャスト等を挙げることができる。なお、当該接合金物のサイズは、設計時の諸条件により決められるが、梁受け金具のプレ−トの厚さは６．０〜１２．０ｍｍ程度で、高さは６００〜８５０ｍｍ程度、幅は２２０〜３４０ｍｍ程度、長さは４５０〜６００ｍｍ程度である。

以上説明したように木造建築の柱−梁の接合金物１は、梁受け金具の製作が一枚の鋼板からのプレス加工のため、高品質で低コストの製作ができて、柱と梁の接合作業時には、接合金物の底板の上側に梁を仮置きすることが可能なため、安全性が高く、重機の拘束時間が短くなり、工期を短縮できる等の効果が得られる。また、柱、梁の荷重支持層への炎の侵入を有効に防止することが可能な構造をしている接合金物である。したがって、現在、開発途上にある、燃え止まり型での柱と梁の接合部に貢献することも十分可能であり、建設業界での社会に与える効用は極めて大きい。

本発明に係る木造建築の柱−梁の接合金物の実施例を示す斜視図であり、（ａ）は実施の形態を示した斜視図、（ｂ）は梁受け金具の斜視図、（ｃ）は防火被覆材を示す斜視図、（ｄ）は防火被覆材カバ−を示す斜視図である。 本発明に係る梁受け金具の展開図である。 本発明に係る接合金物を、燃え止まり層を設けた柱に取付けている状態を示す平面図である。 本発明に係る接合金物を、燃え止まり層を設けた柱に取付けている状態を示すＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る接合金物を、燃え止まり層を設けた柱に取付けて、他の部材を順次取付ける状態を示す説明図である。 従来技術に係る木造建築物の軸組構法における、木質ラ−メン構法の一例を示す模式図である。 最近の例で、燃え止まり型での、柱と梁の接合部状態を示す説明図である。

１ 接合金物
２ 梁受け金具
２ａ 取付け板
２ｂ 側面板
２ｃ 底板
２イ ボルト貫通孔
２ロ ドリフトピン貫通孔
２ハ ねじ孔
３ 梁受け金具用防火被覆材
３ａ 防火被覆材の凹部
４ 防火被覆材カバ−
５ 燃え止まり層を設けた柱
６ 燃え止まり層を設けた梁
７ 通しボルト
８ プレ−ト
９ ドリフトピン
１０ 木栓
１１ 燃え止まり層
１２ モルタルバ−
１３ 梁の凹部
１４ 木ねじ
１５ 充填材
１６ 目地用木栓
１７ 耐火シ−ル
１８ ＲＣスラブ
１９ 集成材の柱
２０ 集成材の梁
２１ 鋼板
２２ スリット
２３ 鋼板のドリフトピン孔
２４ ドリフトピン挿入用の穴
２５ Ｔ型形状金具
２６ ガセットプレ−ト

Claims (1)

1. 木造建築物の軸組構法における柱と梁の接合部において、鋼板片をコ字形状に折曲げて、ウェブ面とウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面を形成し、柱面に当接するウェブ面に、複数のボルト貫通孔を設けた取付け板と、前記両側面に、複数のドリフトピン貫通孔を設けた側面板と、前記の両側面板の下部から水平で内側に延出する下板面に、複数のびす孔を設けた底板とで形成した梁受け金具であって、前記の梁受け金具底板の下側に、防火被覆材を設け、前記防火被覆材に付帯した防火被覆材カバ−を設けていることを特徴とする木造建築の柱−梁の接合金物。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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