JP6414261B2 - 木質ラーメンモーメント抵抗部構造体 - Google Patents

Description

この発明は、木造住宅などで木質ラーメンモーメントを受ける抵抗部の構造体に関し、とくに、木造住宅における梁と柱の接合部位の構造体に関する。

従来の木造住宅などにおける木質ラーメンモーメント抵抗部の構造体は、柱と梁を構成する各ラミナを１枚ごとに隅部において直角に合わせた接触部位に板状の接合金具を添わせてビスで結合したものを１セットとし、このような１セットの部材を面方向に積み重ねて接着して集成材とした構造体がある（例えば、特許文献１）。このような接合金具を集成材を構成するラミナの間に介在させて用いた構造体とすることによって、柱と梁の剛接合を可能とし、ラーメンモーメント抵抗部の構造体を得ることが出来る。

又、先行技術文献としては存在しないが、柱の上端部とこの上端部上に載置している梁の端部に跨って鋼板を挿入してボルト止めして剛接合した構造体、柱の上端部の側面に梁の端面を当接させるその当接面と柱の側面の間に、両面に棒鋼を固定したエンドプレートを介在させて当該棒鋼を柱と梁に喰い込ませて剛接合した構造体、なども存在している。

実開平６−６５０５号公報

この従来技術によると、接合金具を用いての剛接合であるために、木材と比較して硬く、剛性が大きいため、集成材と接合金具との接触部分に応力が集中して、早期に集成材側へのめり込みや割裂が起きやすくなる問題点がある。また、異種材料同士を組み合わせるため、必然的にガタやズレが生じ、柱や梁の初期剛性が小さくなるという問題点がある。更に、このガタやズレを小さくしようとすると、生産や加工の精度、現場施工の難易度が上がるという問題点がある。更に、接合金具を取り付けるための加工が複雑で部品点数も多くなる問題点がある。

この発明は上記先行技術の有する課題を解決するために、接合金具を用いることなく木質ラーメンモーメントを受ける抵抗部の構造体を得ることを目的としてなされたものであって、その手段とするところは、請求項１においては、端部において突部と谷部とが幅方向に交互に形成された複数の柱ラミナの重なり合う対向面の間に接着剤を介して貼り合わせ積層してなる柱集成材と、端部において前記突部が嵌入する嵌入谷部と前記谷部に嵌め込まれる突出部とが交互に形成された複数の梁ラミナの重なり合う対向面の間に接着剤を介して貼り合わせ積層してなる梁集成材とが、前記突部と嵌入谷部の間及び前記谷部と突出部の間に接着剤を介して直交するように固定され、前記嵌入谷部に嵌入する突部と前記突出部を嵌め込む谷部が、前記柱集成材を構成する柱ラミナの幅方向に交互に形成されることを特徴とする木質ラーメンモーメント抵抗部構造体としたことにある。

請求項２の発明は、前記請求項１の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体を複数積層したことにある。

請求項３の発明は、前記木質ラーメンモーメント抵抗部構造体の複数の積層は、前記柱ラミナの厚み分の長さを梁ラミナの長手方向にずらせて順次積層して逆階段状斜面に成形した梁集成材と、前記梁ラミナの厚み分の長さを柱ラミナの長手方向にずらせて順次積層して階段状斜面に成形した柱集成材とを、互いの逆階段状斜面と階段状斜面を接着剤を介して貼り合わせして固定したことにある。

この発明の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体によると、木材からなる集成材同士を接着剤で接着した剛接合の構造体としているので、従来技術の接合金具を使用することに伴う剛接合の前記問題点を全て解消することが出来る。まず、異種材料同士を組み合わせることがないので、構造体にガタやズレがなくなる。又、フレームとしての初期剛性が大きくなる。即ち、部材の変形が進まないところで耐力が上がり、建物にとっては有効部分が大きくなる。更に、応力が集中されることなく分散されることで早期のめり込みや割裂が起きにくく、耐力を保持したままの変形性能が期待できる。更に又、集成材を生産する程度の加工能力で木質ラーメンモーメント抵抗部構造体を生産できるので、高度で複雑な加工や金物部品が不要となる。加えて、本モーメント抵抗部を用いることで、一般的なラーメンよりも大きいとされる合板耐力壁とも釣り合うラーメンフレームを設計でき、より木軸造での展開がし易くなる。又、梁集成材の突出部と嵌入谷部を柱集成材の谷部と突部に接着剤を介在させて接着して貼り合わせるだけでよいので簡単に制作できる。

請求項２の発明によると、柱集成材の厚みは柱ラミナの積層枚数を増やすことによって可能であるので、荷重に対する支持強度を目的に応じて向上させることが出来る。又、それに対応して梁集成材の梁ラミナの積層枚数も増やせるので梁強度も向上させることが出来る。このようなことから、大開口の建物にも好適に使用できる。

請求項３の発明によると、梁集成材に形成した逆階段状斜面と柱集成材に形成した階段状斜面とを接着剤を介して貼り合わせて固定するだけで木質ラーメンモーメント抵抗部構造体を構成できるので、組み立てが簡単である。又、前述した木質ラーメンモーメント抵抗部構造体の有する効果を併せ持つので、高度で複雑な加工や金物部品も不要となり、ラーメンフレームの設計の重自由度が広がり、木軸構造での展開もし易くなる。又、柱集成材や梁集成材の強度の調整の際にも、ラミナの枚数を調整するだけで良いので簡単であるので、小さな構造物から大きい構造物までに適用できて応用範囲が広がる。

この発明の第１実施形態を用いた門型構造体の全体正面図 図１のＡ部分拡大斜視図で第１実施形態を示す この発明の第２実施形態を用いた門型構造体の全体正面図 図３のＢ部分拡大斜視図で第２実施形態を示す 柱ラミナと梁ラミナの端部の斜視説明図 第１実施形態を使用した木質ラーメンの門型枠構造体への使用例図 木質ラーメンの門型枠構造体に掛った荷重と変形量の関係を示すグラフ

この発明の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体の実施形態について、以下、図に基づいて説明する。第１実施形態の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１は、図１に示すように、柱集成材２と梁集成材３から構成される門型枠構造体４において、柱集成材２と梁集成材３の接合部位Ａにおいて採用されているものである。

柱集成材２は端部に幅方向に突部２１ａと谷部２１ｂを交互に具備する複数枚の柱ラミナ２１の重なり合う対向面同士の間に接着剤を介在して圧力をかけて貼り合わせ積層してなる使用時には縦長な集成材である。同様に、梁集成材３は端部に前記谷部２１ｂに突出部３１aと前記突部２１ａを嵌め込み入れる嵌入谷部３１ｂを具備する複数枚の梁ラミナ３１の重なり合う対向面同士の間に接着剤を介在して圧力をかけて貼り合わせ積層してなる使用時には横長な集成材である。これら柱ラミナ２１と梁ラミナ３１の原材料は、ヒノキ、唐松、スギなどの国産材樹種であっても外来樹種であってもその種類は組み合わせを含めて限定されるものではない。また、各ラミナの集積する方向の厚みや横幅の長さも特に限定されるものではない。このようなラミナは使用前に十分に乾燥させて腐れ、割れ、大きな節などを除去あるいは分散させて、狂いや収縮がないようになされたものである。

この第１の実施形態においては、梁集成材３の長手方向の端面に柱集成材２の積層面が現れる側面が直交するように連結されているので、前記柱集成材２の端部の突部２１ａと谷部２１ｂは、複数枚の柱ラミナ２１の端部における長さの長短の差によって生じている。そして、谷部２１ｂの幅と深さは、それぞれ梁集成材３の梁ラミナ３１の突出部３１ａの幅と集積した厚みに相当するように形成され、柱集成材２の上端と梁集積材３の上面とが同一面となるように収納できるようにしている。又、柱集成材２の積層の厚みは梁集成材３の幅と同一になるようにしている。これによって、柱集成材２の側面と梁集成材３の側面は同一面となって見栄えが良くなる。

なお、梁集成材３の長手方向の端面に柱集成材２の積層面が現れない正面が直交するように連結することもできるが、この場合には、梁ラミナ３１と同様に、柱ラミナ２１の端部において幅方向に交互に突部２１ａと谷部２１ｂを形成することになる。柱ラミナ２１の積層枚数を増やせば柱集成材２の耐力を向上させることができるが、その分、梁ラミナ３１に形成する突出部３１ａ及び嵌入谷部３１ｂの長さを長く形成する必要がある。これらの場合においては、いずれも柱集成材２の柱ラミナ２１と梁集成材３の梁ラミナ３１の枚数は同じであっても異なっていてもよく、使用目的に応じて適宜選択使用される。更に、柱ラミナ２１と梁ラミナ３１の幅や厚みは同じとして説明したが、異なっていてもこの発明の範囲内に含まれるものである。

上記のようにして、柱集成材２と梁集成材３とをその端部で直交して接合するには、突部２１ａ、嵌入谷部３１ｂに接着剤を塗ってから或いは突出部３１ａ、谷部２１ｂにも接着剤を塗ってから、突出部３１ａ、突部２１ａをそれら谷部２１ｂ、嵌入谷部３１ｂに嵌め込みあわせて、各部材の接合面同士が密着する方向に圧力を加えて貼り合わせ固定することにより、門型枠構造体４の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１を構築する。

第２実施形態の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１は、図３に示すように、柱集成材２と梁集成材３から構成される門型枠構造体４において、柱集成材２と梁集成材３の接合部位Ｂにおいて採用されているものである。柱集成材２及び梁集成材３の構成は、前記第１実施形態と同じであるのでその説明を省略し、異なる部分について以下説明する。

柱集成材２と梁集成材３との接合は、図５に良く現われて示されるように、梁集成材３を構成する梁ラミナ３１の突出部３１ａが嵌入する谷部２１ｂと嵌入谷部３１ａに嵌入される突部２１ａが、柱集成材２を構成する柱ラミナ２１の幅方向に交互に形成されているので、これら梁ラミナ３１と柱ラミナ２１を直交して接合するには、上記の各突出部３１ａ、谷部２１ｂ、嵌入谷部３１ｂ、突部２１ａとの接合面に接着剤を介在させて圧力を加えて直角方向に接合することによって容易に貼り合わせ固定することができる。このような梁ラミナ３１と柱ラミナ２１を直角に接合した１組を、柱ラミナ２１、梁ラミナ３１の厚み長さ分だけ順次大きさを変えて重ね合わる接合面に接着剤を介して圧力を加えて重ね合わせて固定することにより、図３、図４に示すような複数枚の柱ラミナ２１からなる柱集成材２と、複数枚の梁ラミナ３１からなる梁集成材３が直角に接合した木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１を具備した門型枠構造体４を得ることができる。

また、上記とは異なるが、前記柱ラミナ２１の厚み分の長さを梁ラミナ３１の長手方向にずらせて梁ラミナ３１を順次積層して逆階段状斜面に成形した梁集成材３として形成し、前記梁ラミナ３１の厚み分の長さを柱ラミナ２１の長手方向にずらせて柱ラミナ２１を順次積層して階段状斜面に成形した柱集成材２を形成し、これら梁集成材３と柱集成材２の互いの逆階段状斜面と階段状斜面を接着剤を介して圧力を加えて貼り合わせ固定した木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１としたものであってもよい。逆階段状斜面と階段状斜面との接着剤を介しての貼り合わせは、梁ラミナ３１や柱ラミナ２１の厚み分をずらせたことにより露出している柱ラミナ２１や梁ラミナ３１の面に接着剤を塗って接合して接合部分に圧力を加えて貼り合わせ固定することによって行うことができる。このようにして木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１を具備した門型枠構造体４を形成した場合には、柱集成材２及び梁集成材３を構成する柱ラミナ２１及び梁ラミナ３１の接着剤を介して圧力をかけて貼り合わせ固定する面接合作業は工場で行う製造ラインの大量生産に向いているので効率よく行える利点がある。

この第２実施形態の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１によると、柱集成材２の柱ラミナ２１及び梁集成材３の梁ラミナ３１の枚数を増加することによって、木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１の強度を高めることができるので、門型枠構造体４に使用する場合には、大開口部に好適に応用できる。これに対して、第１実施形態の場合には、梁集成材３の梁ラミナ３１の枚数は増やすことができるので梁集成材３の強度の向上は可能であるものの、柱集成材２の柱ラミナ２１の枚数を増やしても柱集成材２の幅が梁集成材３の幅を超えてしまうので梁集成材３の荷重を全て受け止めることが出来ない。このことから第１実施形態の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１は開口部の比較的小さい門型枠構造体４に使用する場合に適している。

この発明の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１を門型枠構造体４に使用した場合には、工場で製作して現場へトラックなどで運搬するため、梁集成材３の長さに制限を受ける。このために、梁集成材３の長さが長い場合には、図６に示すように、木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１を片方ずつ製作して、各柱集成材２と土台とをピン結合して、建築現場で梁集成材３の端部同士をピン結合して開口部の大きい構造体に適用する。また、一本の柱集成材２の両側に梁集成材３を接合する場合には、第１及び第２実施形態における柱集成材２と梁集成材３の接合を対称に行うようにすればよい。

この第１及び第２実施形態では、門型枠構造体４について説明したが、その他の構造体にも同様に使用することが可能である。

図７は、この発明の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体１の剛接合と従来の異種材料同士を組み合わせた剛接合の場合の荷重Ｐと変位量δの比較のグラフである。従来の剛接合の場合には、変位量は角度θ１で右上がりに徐々に増加しているが、本発明の場合には大きな角度θ２＞θ１で荷重Ｐが増加するので、変形が進行しない所で耐力（荷重Ｐ）が上がり、建物にとっては有効部分が多くなる利点がある。従って、従来技術のように、高度で複雑な加工工程や金属部品は必要なく、集成材を生産する程度の加工能力で木質ラーメンモーメント抵抗部構造体を得ることができる利点がある。

この発明は、木造住宅の門型枠構造体を始めとするあらゆる木造住宅の個所に利用できる。

１ 木質ラーメンモーメント抵抗部構造体
２ 柱集成材
２１ 柱ラミナ
２１ａ 突部
２１ｂ 谷部
３ 梁集成材
３１ 梁ラミナ
３１ａ 突出部
３１ｂ 嵌入谷部
４ 門型枠構造体

Claims (3)

1. 端部において突部と谷部とが幅方向に交互に形成された複数の柱ラミナの重なり合う対向面の間に接着剤を介して貼り合わせ積層してなる柱集成材と、端部において前記突部が嵌入する嵌入谷部と前記谷部に嵌め込まれる突出部とが交互に形成された複数の梁ラミナの重なり合う対向面の間に接着剤を介して貼り合わせ積層してなる梁集成材とが、前記突部と嵌入谷部の間及び前記谷部と突出部の間に接着剤を介して直交するように固定され、前記嵌入谷部に嵌入する突部と前記突出部を嵌め込む谷部が、前記柱集成材を構成する柱ラミナの幅方向に交互に形成されることを特徴とする木質ラーメンモーメント抵抗部構造体。
2. 前記請求項１の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体を複数積層したことを特徴とする木質ラーメンモーメント抵抗部構造体。
3. 前記木質ラーメンモーメント抵抗部構造体の複数の積層は、前記柱ラミナの厚み分の長さを梁ラミナの長手方向にずらせて順次積層して逆階段状斜面に成形した梁集成材と、前記梁ラミナの厚み分の長さを柱ラミナの長手方向にずらせて順次積層して階段状斜面に成
   形した柱集成材とを、互いの逆階段状斜面と階段状斜面を接着剤を介して貼り合わせして固定したことを特徴とする請求項２に記載の木質ラーメンモーメント抵抗部構造体。

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