JP6244568B2 - 構造材、およびそれを用いた建造物、耐震補強構造物、耐震補強工法 - Google Patents

Description

本発明は、構造材、およびそれを用いた建造物、耐震補強構造物、耐震補強工法に関する。

従来、例えば住宅等の木造構造物を構築する工法として、柱、梁を組み合わせて軸組みを構成するいわゆる在来工法、所定の断面寸法を有した材料で組み立てた枠組みの両面に合板を張り付けて構成したパネル材を用いる２×４（ツーバイフォー）工法等が広く用いられている。

また、特許文献１に示すような構造材を用いた工法を本発明者が既に提案している。この構造材は、２枚の同一形状の木製板材を対向させて接着剤により接合して形成した壁構造基材を複数個用い、各壁構造基材どうしを連結具により一体的に接合して連結することによってパネル状としたものである。この工法によれば、パネル状の構造材を、建造物の外壁および内壁をなすよう設けることで、建造物を構成することができる。

また、特許文献２には、複数枚の薄い帯状の原料材を複数枚重ねて形成した集成材によって構成される厚板を壁とし、建造物の躯体とする構成が開示されている。この集成材は、薄い帯状の原料材の左右幅を厚板の板厚に一致させて、複数枚の原料材を壁の幅方向に沿って積層して接着したものとなっている。

特許文献３には、２つの部材（厚板）を接着して形成した断面矩形の柱を横方向に並列させて接着することによって、板状の中空列柱壁を形成し、この中空列柱壁を建造物の壁面を構築する構成が開示されている。

特許第４０１９１６６号公報 特開２００６−３２２２０５号公報（図３） 特開２００３−２９１１１４号公報（図５）

しかしながら、特許文献１〜３に開示された構成の技術においては、以下に示すような問題が存在する。
特許文献１に示された構成においては、複数枚の壁構造基材どうしを連結具により接合するため、各壁構造基材の端面に縦長状の溝を形成し、この溝に連結具を挿入している。このため、複数枚の壁構造基材を接合してパネル状の構造材を構成するには、溝の加工精度を高め、連結具との嵌め合い精度を高める必要があり、これにコストがかかる。また、複数枚の壁構造基材を接合する作業にも手間がかかる。

一方、特許文献２，３に開示された構成においては、薄い帯状の原材料を接着したり、断面矩形の柱を接着することによって厚板や中空列柱壁を形成しているため、高精度な溝加工等も不要であり、その組立を容易かつ低コストに行うことが可能となっている。
しかし、特許文献２，３に開示された構成においては、薄い帯状の原料材や断面矩形の柱が横方向（壁の幅方向）に並列されて接着されるため、原材料どうしの接着部、柱同士の接着部が、建造物の外部に露出することとなる。建造物の外部においては、雨等が当たるため、接着部の劣化により接着強度が低下しないよう、防水性の高い接着剤を用いるのが好ましい。しかし、防水性の高い接着剤は高価であるため、接着部位の多い厚板や中空列柱壁が高コストなものとなってしまう。
そこでなされた本発明の目的は、容易に製作することが可能で、低コスト化を図ることのできる構造材、およびそれを用いた建造物、耐震補強構造物、耐震補強工法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、建造物を構成する構造材であって、前記構造材は、該構造材の幅方向に沿って棒状の単位材を複数本並べて第一の接着剤により互いに接着されることによって形成され、前記各単位材は、木製で帯状の帯板材を、前記構造材の厚さ方向に複数枚重ね合わせて第二の接着剤により接着することによって形成され、前記第一の接着剤および前記第二の接着剤の一方は、前記第一の接着剤および前記第二の接着剤の他方よりも吸水性が低い材料からなる。

ここで、前記構造材は、前記建造物の外壁を構成し、前記第一の接着剤は、前記第二の接着剤よりも吸水性が低い材料からなる構成としてもよい。建造物の外壁を構成する場合、構造材の幅方向に沿って複数本並べられた棒状の単位材どうしを接着する第一の接着剤に、吸水性が低い材料を用いるのが好ましい。

また、前記構造材は、前記建造物の外壁面に直交する面内に位置し、前記第二の接着剤は、前記第一の接着剤よりも吸水性が低い材料からなる構成としてもよい。構造材が、建造物の外壁面に直交する面内に位置する場合、構造材の外周端面が建造物の外方に向けて露出する。したがって、この場合、帯状の帯板材を、構造材の厚さ方向に複数枚重ね合わせて接着する第二の接着剤に、吸水性が低い材料を用いるのが好ましい。

このように、構造材において、建造物の外表面に露出する部分の接着部には吸水性が低い、つまり防水性の高い材料（接着剤）を用いることで、高い耐久性を確保する。その一方で、構造材において、建造物の外表面に露出しない部分の接着部には、雨等が当たらないため、吸水性が高い、つまり防水性が低い材料（接着剤）を用いる。このように、防水性が低い接着剤としては、防水性が高い接着剤よりも低コストなものを採用することができる。これにより、構造材としては所要の強度および防水性を確保しつつも、接着剤のコストを抑え、構造材全体としての低コスト化を図ることが可能となる。
また、帯板材どうしを接着して単位材を形成し、さらに単位材どうしを接着して構造材を形成できるので、構造材の製作を容易に行うことができる。
また、複数本の単位材を並べて接合することによって構造材を形成するようにしたので、並べる単位材の本数を増減することによって、様々な幅寸法を有した構造材を容易に製作することが可能となる。

このような吸水性の低い接着剤としては、例えばレゾルシノール樹脂接着剤を用いることができ、吸水性の高い接着剤には、水性高分子イソシアネート系接着剤を用いることができる。

単位材は、該単位材の軸方向に直交する断面形状が正方形状であるようにしてもよい。
単位材を断面正方形状とし、帯板材を積層して形成することで、帯板材よりも幅の広いパネル材や帯板材よりも厚い材料を用いる場合に比較して、小径の原木からであっても帯板材を切り出すことができる。したがって、木材を無駄なく有効利用するとともに、帯板材をより低コストに入手することが可能となる。その結果、構造材全体としての低コスト化を図ることが可能となる。

本発明は、上記したような構造材を用いて形成された建造物であって、地盤上に構築された基礎と、基礎上に立設された壁体と、壁体上に架設された屋根体と、を少なくとも備え、壁体は、基礎上に沿って複数枚の構造材を固設することによって形成されていることを特徴とすることもできる。
これにより、建造物を、低コストで、かつ短工期で構築することが可能となる。

ここで、屋根体は、壁体のみによって支持されているのが好ましい。すなわち、本発明の構造材が建造物の躯体を構成する構造材となり、柱や梁のない建造物を構成することができる。

また、本発明は、上記したような構造材を用いて形成された耐震補強構造物であって、地盤上に構築された基礎と、基礎上に設けられた、柱、梁からなる躯体と、躯体上に架設された屋根体と、を少なくとも備え、構造材が、躯体において、互いに上下に位置する二本の梁の間に設けられていることを特徴とする。
このようにして、二本の梁の間に構造材を設けることによって、この構造材がブレースのように機能して上下の梁の相対変位を拘束することができ、躯体を有効に補強して、高い耐震性能を有した耐震補強構造物を形成することができる。

また、本発明は、上記したような構造材を用いた耐震補強工法であって、既設の柱、梁を備えた建造物に対し、互いに上下に位置する二本の梁の間に、構造材を設けることを特徴とする。
このような工法によれば、既設の構造物を容易かつ効果的に補強して、その耐震性能を向上させることができる。

本発明によれば、構造材としては所要の強度および防水性を確保しつつも、接着剤のコストを抑えることで、構造材全体としての低コスト化を図ることが可能となる。
また、帯板材どうしを接着して単位材を形成し、さらに単位材どうしを接着して構造材を形成できるので、構造材の製作を容易に行うことが可能となる。

そして、上記のような構造材を用いることによって、建造物の低コスト化、既存の構造物を補強して形成する耐震補強構造物の低コスト化を図ることができる。

本実施形態に係るパネル状の構造材を示す斜視図である。 構造材を構成する単位材どうしを接着する状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る構造材を用いて構成される建造物の一例を示す斜視図である。 基礎上の構造材を固設している状態を示す立面図である。 複数枚の構造材により建造物の一面において壁体を構成した状態を示す図である。 構造材を固定金物および固定ピンにより固定した状態を示す立断面図である。 構造材どうしを連結金物により連結する鋼製を示す斜視図である。 複数枚の構造材により壁体を構成した状態を示す図である。 既存の建造物を構造材により補強した耐震補強構造物の一例を示す立面図である。 本実施形態に係る構造材を、大断面構造材として用いて構成される建造物の一例を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明による構造材、およびそれを用いた建造物、耐震補強構造物、耐震補強工法を実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。
（構造材）
図１に示すように、パネル状をなした構造材１０は、棒状（柱状）の単位材２０を、構造材１０の幅方向に沿って複数本並べて互いに接合することによって構成されている。

各単位材２０は、軸方向に直交する断面形状が正方形状であり、薄い帯板材２１を帯板材２１の厚さ方向に同一形状のものを複数枚（Ｎ枚）重ね合わせて接合することによって形成されている。各帯板材２１は、単位材２０の軸方向の長さ寸法Ｌと同じ長さ、単位材２０の幅寸法Ｗと同じ幅を有するとともに、単位材２０の厚さ寸法Ｄの１／Ｎの厚さを有している。この帯板材２１には、建造物の躯体を構成するのに用いられる木材であればいかなるものを用いてもよく、例えばベイ松材を用いるのが好適である。
単位材２０を構成する複数枚の帯板材２１どうしは、その表面どうしが接着剤３０Ａにより互いに接着されている。

図２に示すように、このような単位材２０は、帯板材２１の積層方向を構造材１０の厚さ方向に一致させた状態で、その側面２０ａを、他の単位材２０の側面２０ａと突き合わせ、接着剤３０Ｂにより接着される。ここで、各単位材２０の側面２０ａには、複数枚が積層された帯板材２１の接着部２２が露出している。
また、図１に示すように、所定本数の単位材２０が接着剤３０Ａで接着されることで形成された構造材１０においては、その一方の側の表面１０ａと、他方の側の表面１０ｂには、所定本数の単位材２０どうしの接着部２３が露出している。

ここで、単位材２０を構成する複数枚の帯板材２１どうしの接着に用いる接着剤３０Ａと、単位材２０どうしの接着に用いる接着剤３０Ｂは、以下のような性状を有したものを用いる。
まず、接着剤３０Ｂは、接着剤３０Ａよりも防水性が高い（吸水性が低い）、例えばレゾルシノール樹脂接着剤を用いるのが好ましい。また、接着剤３０Ａには、求められる防水性が接着剤３０Ｂよりも低く、より安価な、水性高分子イソシアネート系接着剤を用いるのが好ましい。

このような構造材１０を製造するには、まず、所定枚数の帯板材２１を接着剤３０Ａにより積層して接着し、単位材２０を製作する。
そして、所定本数の単位材２０を、接着剤３０Ｂにより並列状態に接着することによって、構造材１０を製作する。

製作した構造材１０には、底面１０ｃに、構造材１０を建造物の基礎上に固定するための固定金物が挿入される固定金物挿入穴４０を形成し、側面１０ｄに構造材１０を他の構造材１０と連結するための連結金物が挿入される連結金物挿入穴４１を予め形成しておくのが好ましい。さらに、構造材１０の表面１０ａには、固定金物挿入穴４０，連結金物挿入穴４１に対応した位置に、固定金物や連結金物を固定するピン孔４２等を予め形成しておくのが好ましい。
さらに、構造材１０には、窓や玄関等の開口部を予め形成しておくのが好ましい。

上記したような構造材１０は、建造物の躯体を構成する壁構造材として用いることができる。このような用途において、構造材１０において建造物の外表面に露出する部分、つまり、構造材１０の表面１０ａ，１０ｂに露出する単位材２０，２０どうしの接着部２３には吸水性が低く、防水性の高い接着剤３０Ｂを用いる。一方、構造材１０において建造物の外表面に露出しない部分、つまり、表面１０ａ，１０ｂに露出しない各単位材２０の帯板材２１，２１どうしの接着部２２には、接着剤３０Ｂよりも吸水性が高く、防水性が低い、低コストな接着剤３０Ａを用いるようにした。
これにより、構造材１０としては所要の強度および防水性を確保しつつも、接着剤３０Ａのコストを抑えることで、構造材１０全体としての低コスト化を図ることが可能となる。
また、上記したような構造材１０は、高強度を有したものとなるため、建造物の躯体を構成する構造材として用いることが可能となる。

また、各単位材２０を断面正方形状とし、薄い帯板材２１を積層して形成することで、帯板材２１よりも幅の広いパネル材や帯板材２１よりも厚い材料を用いる場合に比較して、小径の原木からであっても帯板材２１を切り出すことができる。したがって、木材を無駄なく有効利用するとともに、帯板材２１をより低コストに入手することが可能となる。その結果、この点においても構造材１０全体としての低コスト化を図ることが可能となる。

さらに、帯板材２１，２１どうしを接着して単位材２０を形成し、さらに単位材２０どうしを接着して構造材１０を形成できるので、構造材１０の製作を容易に行うことができる。
加えて、複数本の単位材２０を並べて接合することによって構造材１０を形成するようにしたので、並べる単位材２０の本数を増減することによって、様々な幅寸法を有した構造材１０を容易に製作することが可能となる。

なお、上記に示した構造材１０において、各単位材２０は、単位材２０の長さ寸法Ｌと同じ長さを有した帯板材２１を積層して形成するようにしたが、互いに対向する帯板材２１，２１どうしを長さ方向にオフセットさせて、互い違いに積層してもよい。

（建造物）
次に、上記したような構造材１０を用いて形成する建造物１００について説明する。
図３に示すように、建造物１００は、地盤上に形成されたコンクリート製の基礎１０１と、基礎１０１上に立設されて建造物１００の外周部を囲う壁体１０２と、壁体１０２上に架設されて建造物１００の上方を覆う屋根体１０３と、を少なくとも備える。

基礎１０１は、建造物１００を平面視したときの外形形状、および建造物１００の間取りに応じて形成されている。

壁体１０２は、基礎１０１が連続する水平方向に沿って、複数枚の上記構造材１０を並べて立設することによって形成されている。各構造材１０は、基礎１０１に固設した適宜の固定金物を介して基礎１０１に固定することができる。

このような固定金物としては、例えば、図４、図５、図６に示すような固定金物１１０を用いることができる。この固定金物１１０は、基端部１１０ｂが基礎１０１中に埋設され、先端部１１０ａが基礎１０１の上面１０１ａから鉛直上方に向けて突出している。固定金物１１０において、少なくとも基礎１０１の上面１０１ａから上方に突出した部分は一定幅を有した矩形のプレート状をなしている。そして、固定金物１１０の先端部１１０ａの近傍には、幅方向両側に幅方向内側に凹となる凹部１１１または貫通孔が形成されている。

構造材１０は、クレーン等によって吊り込み、固定金物挿入穴４０に固定金物１１０を挿入して、基礎１０１上に設置する。そして、固定金物１１０の凹部１１１，１１１に対応した位置に形成されたピン孔４２，４２を通して凹部１１１に固定ピン１２０を打ち込むことで、固定金物１１０を介して構造材１０を基礎１０１上に固設する。ここで、固定ピン１２０としては、一定径を有したストレート状のものを用いてもよいが、先端部から基端部に向けて外径が漸次拡大するテーパ状のピンや、さらには、図６に示すように、一定径を有したストレート状のピン本体１２１の外周部に、先端側から基端側に向けて外径が漸次拡大するテーパリング１２２を備えたものを用いるのが特に好ましい。テーパリング１２２が固定金物１１０の凹部１１１に嵌め込まれることで、固定ピン１２０と固定金物１１０とを緊結することができる。

図７に示すように、このようにして基礎１０１上に固設した構造材１０の隣に、他の構造材１０を、上記と同様にして、固定金物１１０および固定ピン１２０により固設する。このとき、互いに隣接する構造材１０，１０の連結金物挿入穴４１，４１には、プレート状の連結金物１３０を挿入する。この連結金物１３０には、両端部に、凹部１３１または貫通孔が形成されている。互いに隣接する構造材１０，１０のそれぞれのピン孔４２を通して凹部１３１に固定ピン１２０を打ち込むことで、互いに隣接する構造材１０，１０が連結金物１３０を介して連結される。

上記のようにして構造材１０を順次設置していき、所定枚数の構造材１０を設置することによって、図８に示すように、建造物１００の外周部を囲う壁体１０２が構築される。
この後、図３に示すように、壁体１０２上に、適宜工法により、建造物１００の上方を覆う屋根体１０３を架設する。さらに、壁体１０２に形成された開口部５０に、サッシや扉を取り付けることによって、窓や玄関等を形成する。
このようにして、建造物１００が構築される。

上述したように、建造物１００を、上記のような高強度を有したパネル状の構造材１０を用いて構築することによって、柱や梁を排した躯体を形成することが可能となり、施工を容易に行うことができる。また、構造材１０は、予め工場で製作することができるため、施工の短工期化を図ることができる。
このようにして、建造物１００の材料コスト、施工コストを大幅に低減することが可能となる。図ることが可能となる。

なお、上記に示した建造物１００において、図３に示した、建造物１００の外形形状、および建造物１００の間取りについては一例に過ぎず、適宜変更することができる。

（耐震補強構造、耐震補強工法）
次に、上記したような構造材１０を用いた既設の建造物２００の耐震補強構造及び耐震補強方法について説明する。
図９に示すように、既設の建造物２００において、梁２０２および柱２０３からなる躯体２０１において、互いに上下に位置する梁２０２，２０２、および互いに隣接する柱２０３，２０３によって囲まれた矩形の空間内に、上記構造材１０を設置する。
これには、構造材１０を下方の粱２０２上に載せ、その上下を適宜の固定金物により粱２０２，２０２に固定する。この状態で、構造材１０は、上端部１０ｅと下端部１０ｆが、上方の梁２０２の下面２０２ｂと下方の梁２０２の上面２０２ａに突き当たるようになっている。

このように構造材１０を設置すると、上下の梁２０２，２０２が、上下方向および梁２０２，２０２の軸線に平行な水平方向において拘束される。これにより、梁２０２，２０２、柱２０３，２０３によって囲まれた矩形の空間にブレースを設けたのと同様の補強効果が得られ、既設の建造物２００の躯体２０１を有効に補強して、その耐震性能を向上させた耐震補強構造物とするとができる。
また、既設の建造物２００に構造材１０を追設するのみでよいため、既設の建造物２００を容易かつ効果的に補強して、低コストでその耐震性能を向上させることができる。

（大断面構造材）
なお、図１０に示すように、上記構造材１０は、建造物３００の外表面３００ａに直交した面内に位置する大断面構造材３１０としても用いることができる。

このような用途において、構造材１０において建造物３００の外表面３００ａに露出する部分、つまり、構造材１０の外周端面における各単位材２０（図２参照）の帯板材２１，２１どうしの接着部２２の接着剤３０Ｂには、吸水性が低く、防水性の高い材料を用いる。一方、構造材１０において建造物の外表面に露出しない部分、つまり、単位材２０，２０どうしの接着部２３の接着剤３０Ａには、接着剤３０Ｂよりも吸水性が高く、防水性が低い、低コストな材料を用いるようにした。

これにより、構造材１０としては所要の強度および防水性を確保しつつも、接着剤コストを抑えることで、構造材１０全体としての低コスト化を図ることが可能となる。
また、上記したような構造材１０は、高強度を有したものとなるため、建造物の躯体を構成する大断面構造材３１０として好適に用いることが可能となる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、固定金物１１０、固定ピン１２０、連結金物１３０、固定金物２０５等について示したが、これらはあくまでも一例に過ぎず、構造材１０を所要の強度で固定することができるのであれば、他のいかなる固定方法、連結方法を用いてもよい。
さらに、単位材２０どうし、あるいは帯板材２１どうしを接着するに際し、その接着面に互いに嵌め合う凹凸を設け、その接合強度を高めるようにしてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０ 構造材、２０ 単位材、２０ａ 側面、２１ 帯板材、２２ 接着部、２３ 接着部、３０Ａ 接着剤（第二の接着剤）、３０Ｂ 接着剤（第一の接着剤）、４０ 固定金物挿入穴、４１ 連結金物挿入穴、４２ ピン孔、５０ 開口部、１００ 建造物、１０１ 基礎、１０２ 壁体、１０３ 屋根体、１１０ 固定金物、１１１ 凹部、１２０ 固定ピン、１２１ ピン本体、１２２ テーパリング、１３０ 連結金物、１３１ 凹部、２００ 建造物、２０１ 躯体、２０２ 梁、２０３ 柱、３００ 建造物、３１０ 大断面構造材

Claims (8)

1. 建造物を構成する構造材であって、
   前記構造材は、該構造材の幅方向に沿って棒状の単位材を複数本並べて第一の接着剤により互いに接着されることによって形成され、
   前記各単位材は、木製で帯状の帯板材を、前記構造材の厚さ方向に複数枚重ね合わせて第二の接着剤により接着することによって形成され、
   前記第一の接着剤および前記第二の接着剤の一方は、前記第一の接着剤および前記第二の接着剤の他方よりも吸水性が低い材料からなることを特徴とする構造材。
2. 前記単位材は、該単位材の軸方向に直交する断面形状が正方形状であることを特徴とする請求項１に記載の構造材。
3. 前記構造材は、前記建造物の外壁を構成し、
   前記第一の接着剤は、前記第二の接着剤よりも吸水性が低い材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の構造材。
4. 前記構造材は、前記建造物の外表面に直交する面内に位置し、
   前記第二の接着剤は、前記第一の接着剤よりも吸水性が低い材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の構造材。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の構造材を用いて形成された建造物であって、
   地盤上に構築された基礎と、
   前記基礎上に立設された壁体と、
   前記壁体上に架設された屋根体と、を少なくとも備え、
   前記壁体は、前記基礎上に沿って複数枚の前記構造材を固設することによって形成されていることを特徴とする建造物。
6. 前記屋根体は、前記壁体のみによって支持されていることを特徴とする請求項５に記載の建造物。
7. 請求項１から３のいずれか一項に記載の構造材を用いて形成された耐震補強構造物であって、
   地盤上に構築された基礎と、
   前記基礎上に設けられた、柱、梁からなる躯体と、
   前記躯体上に架設された屋根体と、を少なくとも備え、
   前記構造材が、前記躯体において、互いに上下に位置する二本の前記梁と、互いに隣接する二本の前記柱との間に設けられていることを特徴とする耐震補強構造物。
8. 請求項１から３のいずれか一項に構造材を用いた耐震補強工法であって、
   既設の柱、梁を備えた建造物に対し、互いに上下に位置する二本の前記梁と、互いに隣接する二本の前記柱との間に、前記構造材を設けることを特徴とする耐震補強工法。

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