JP6645194B2 - 横架材、及び横架材を用いた面材の取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、木造建築物に用いられるＨ形鋼による梁材や根太などの横架材、及び当該横架材を用いた面材の取り付け構造に関する。

店舗併用住宅や老健施設への適用も睨み、従来スパン（３ｍ〜４ｍ程度）から拡大された中〜大スパン（５ｍ〜８ｍ程度、さらには８ｍ超）の２×４工法が検討されている。このようにスパンを拡大した場合、従来の木材を用いた床根太等の横架材ではたわみが過大となるため、横架材として、曲げ抵抗に優れた軽量Ｈ形鋼等の鋼部材の適用が検討されている。そして、特許文献１、２には木造住宅の横架材にＨ形鋼が用いられる形態が開示されている。

特開平１０−３１７５６３号公報 特開平８−１３６１０号公報

上記説明したように、横架材として、曲げ抵抗に優れた軽量Ｈ形鋼等の鋼部材の適用が検討され、床根太等の横架材に軽量Ｈ形鋼を組み込んだ大スパン構造の実現に向け、鋼製の横架材と木製の周囲部材（端根太や柱）をつなぐ構造の合理化および施工の合理化を図る接合構造が求められている。これに対して特許文献１、２に記載のような発明では、十分であるとは言えず、さらなる工夫が必要とされていた。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、横架材として用いたときに、構造の合理化を可能とするＨ形鋼を含む横架材を提供することを課題とする。また、この横架材を用いた面材との取付構造を提供する。

以下、本発明について説明する。ここでは、わかりやすさのため図面に付した符号を括弧書きで記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、建物の構造の一部を形成する横架材（１０、２０）であって、Ｈ形鋼を具備して構成される鉄骨構造体（１２）と、鉄骨構造体に取り付けられる木材による材木構造体（１５）と、を有し、鉄骨構造体は、Ｈ形鋼を構成する略平行に設けられた２つのフランジのうち少なくとも一方のフランジ（１２）の幅方向両端部に曲げ部（１２ｂ）を有し、曲げ部は、鉄骨構造体の長手方向に沿って断続的に形成されており、材木構造体は、曲げ部が係合する溝（１５ａ）を具備し、曲げ部が溝に挿入されることにより鉄骨構造体に保持されている、横架材である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の横架材（１０、２０）において、曲げ部（１２ｂ）は、曲げられていない部位である主部（１２ａ）に対して鋭角、又は鈍角となるように曲げられている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の横架材（１０、２０）と、横架材の曲げ部（１２ｂ）が形成されたフランジ（１２）側の面（１２ｃ）に設置された面材（２、２２）と、を備え、横架材と面材とは、材木構造体（１５）と面材とが接合されることにより固定されている、面材の取り付け構造である。

本発明によれば、構造及び施工の合理化をすることができる。

建物１の構造のうちの一部に注目して概略を示す斜視図である。 根太１０と床面材２とを説明する斜視図である。 面材の取り付け構造を説明する断面図である。 図４（ａ）は鉄骨構造体１１の斜視図、図４（ｂ）は鉄骨構造体１１の断面図である。 図５（ａ）は材木構造体１５の斜視図、図５（ｂ）は材木構造体１５の断面図である。 他の例における面材の取り付け構造を説明する断面図である。 図７（ａ）は鉄骨構造体１１’の斜視図、図７（ｂ）は鉄骨構造体１１”の斜視図である。 さらなる他の例における面材の取り付け構造を説明する断面図である。

本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら形態に限定されるものではない。以下に示す図では、見易さのために繰り返しとなる符号は一部省略することがある。

図１は１つの形態例を示す図であり、建物１のうち一階部分の床部１ａ、及び二階部分の床部１ｂに注目して抽出した斜視図であり、見易さのために一部の部材を省略して表している。

本形態では、図１からわかるように、床面材２は、その下面側から横架材のひとつである根太１０に保持及び固定されている。その他、建物１は、通常の木造建物がその構造上備えるべきものを有しており、これには公知の形態のものを適用することができる。なお、床部１ａ、１ｂの外周部には壁を形成するための枠材である横枠材３、及び縦枠材４が設けられている。図１ではこれら横枠材３及び縦枠材４の一部を切り欠いて表している。

以下、建物１のうち、根太１０（横架材１０）、ここに取り付けられる床面材２、及び根太１０を用いた面材の取り付け構造について説明する。図２は、面材の取り付け構造の一部を表した斜視図である。図２では根太１０を表すために紙面右下側の面材は省略している。図３は、当該面材の取り付け構造において、根太１０がＨ型断面を有して延びる方向に直交する方向の断面図である。図３には１つの根太１０と、ここに取り付けられた２つの床面材２と、が現れている。図１〜図３よりわかるように、面材の取り付け構造は、床面材２、横架材としての根太１０、及び固定部材１６を有して構成されている。

床面材２は面材のひとつであり、その中でも床面材２は床を形成するための板状の面材である。ここで床面材は特に限定されることなく、公知の床面材を適用することができる。建物を形成する際には、床面材２の上面（根太１０が配置される側とは反対側の面）に、床面を形成する化粧材等が配置される。

根太１０は横架材のひとつであり、面材（本形態では床面材２）を支持する棒状の部材である。本発明で根太１０は、鉄骨構造体１１及び材木構造体１５を有して構成されている。

鉄骨構造体１１は、図３からわかるようにＨ形断面を有して一方向に延びる長尺部材で、いわゆるＨ形鋼をベースとしている。より詳しくは鉄骨構造体１１は、第一フランジ１２、第二フランジ１３、及びウェブ１４を有している。図４（ａ）には鉄骨構造体１１の一端側に注目した斜視図、図４（ｂ）には鉄骨構造体１１の延びる方向に直交する断面図を表した。

第一フランジ１２は、本形態では材木構造体１５を載せ、該材木構造体を固定するフランジである。第一フランジ１２は、図３、図４からわかるように幅方向（図３、図４（ｂ）の紙面左右方向）の両端が折り曲げられた形態であり、詳しくは主部１２ａ及び曲げ部１２ｂを有して構成されている。

主部１２ａは、第一フランジ１２のうち、第二フランジ１３に対して平行に対向するように所定の間隔を有して設けられる部位である。
本形態で曲げ部１２ｂは主部１２ａの幅方向両端が曲げられて主部１２ａに対して鋭角となるように向きが変えられたように形成された部位である。曲げられる方向は第二フランジ１３とは反対側となる向きである。これにより、第一フランジ１２の強度を向上させることができる。この曲げ部１２ｂは、第二フランジ１３とは反対側に設けられ、図４（ｂ）にθで示した主部１２ａとのなす角度は０度より大きく、１８０未満である。本形態はθが鋭角の例であるが、後で例示するようにθが鈍角であってもよい。ただし、θが９０度では曲げ部１２ｂで材木構造体１５を保持することが難しいので、好ましくは０度＜θ＜９０度、又は、９０度＜θ＜１８０度である。また、より強く材木構造体１５を保持する観点から、３０度≦θ≦７５度、又は、１２０度≦θ≦１６５度の範囲内であることがより好ましい。
これにより材木構造体１５との安定した固定が可能となる。具体的な固定の態様は後で説明する。

主部１２ａ及び曲げ部１２ｂの厚さは具体的な値は限定されることはないが、１．６ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であることがより好ましい。

また、第一フランジ１２の幅Ｗ_１２は１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。これによれば、第一フランジ１２と木材構造体１５との重なり部分を大きくとることができ、これによっても第一フランジ１２と木材構造体１５との固定がしやすくなる。

第二フランジ１３は、本形態では第一フランジ１２の主部１２ａに対して一方の面同士が対向するように所定の間隔を有して平行に配置されるフランジである。本形態で第二フランジは１３、通常の板状の部材で、公知のフランジであればよい。好ましくは、第二フランジ１３の図４（ｂ）に表れた断面の断面積が、第一フランジ１２の当該断面の断面積と略同じであることが好ましい。これにより鉄骨構造体１１の重心を該鉄骨構造体１１の概ね中央にすることができ、床構造を含めた建物の設計が簡易になる。

第二フランジ１３の具体的な寸法は特に限定されることはないが、第二フランジ１３の厚さは４．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより曲げ抵抗を十分に確保することができる。
また、幅Ｗ_１３は８０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。

ウェブ１４は、図４（ｂ）に表した断面においてその一端が第一フランジ１２、他端が第二フランジ１３に接合された板状部材である。これにより第一フランジ１２と第二フランジ１３とが一体化される。接合のための手段は特に限定されることなく公知の接合技術を用いることができる。これには例えば溶接等を挙げることが可能である。
ここではウェブ１４は、図４（ｂ）に示した断面において鉄骨構造体１１がウェブ１４を挟んで左右対称となるように配置されることが好ましい。これによれば図４（ｂ）に示した鉄骨構造体１１の断面における重心がウェブ１４の内側となる。そしてその重心位置は、図４（ｂ）における断面において、鉄骨構造体１１の厚さ方向で中央に近い位置であることが好ましい。これにより、荷重に対して座屈を生じ難くなる。

ウェブ１４により維持される第一フランジ１２の主部１２ａと第二フランジ１３との距離Ｄは特に限定されることはないが、１００ｍｍ以上４５０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。

ここで鉄骨構造体１１は鋼材により形成されている。鋼材の具体的な種類は特に限定されることはないが、建物の構造物用の材料を用いることが好ましい。

材木構造体１５は、材木により形成された棒状の長尺部材である。図５（ａ）に材木構造体１５の一端側近傍を表した斜視図、図５（ｂ）に材木構造体１５の長手方向に直交する断面を示した。

本形態で材木構造体１５は、図５（ｂ）からわかるように断面が四角形であり、その一方の面側には長手方向に延びる溝１５ａを備えている。この溝１５ａは上記した鉄骨構造体１１の第一フランジ１２に具備される曲げ部１２ｂが挿入される形態とされている。

鉄骨構造体１１と材木構造体１５とは、図３に示したように組み合わされて根太１０とされている。すなわち、材木構造体１５が鉄骨構造体１１の第一フランジ１２のうち、ウェブ１４とは反対側に載せられる。このとき材木構造体１５の溝１５ａの内側に第一フランジ１２の曲げ部１２ｂが挿入される。これにより鉄骨構造体１１と材木構造体１５とが連結される。
従って、鉄骨構造体１１と材木構造体１５との連結のために必ずしも別途固定部材を必要としないので、構造及び施工の簡略化が可能となり、構造及び施工の合理化をすることができる。

以上のような、根太１０が図１に示したように水平に複数並べられる。このとき、材木構造体１５が床面材２側となるように配置される。そして複数の根太１０の第一フランジ１２側の面１２ｃ（曲げ部１２ｂが形成された側の面１２ｃ）を渡すように床面材２が設置され、図３に示したように、床面材２と材木構造体１５とが重なった部位に対して、両者を厚さ方向に貫通するように固定部材１５を配置する。固定部材としては釘やドリルねじ等を用いることが好ましい。
以上のようにして、根太１０と床面材２とによる横架材を用いた面材の取り付け構造が形成される。

この構造によれば、横架材にＨ形鋼を含んでいるので、木材に対して高い耐久性を確保することができる。また、横架材において、Ｈ形鋼（鉄骨構造体）と材木構造体とを、簡易に固定することができ、構造及び施工の合理化が図られる。

なお、第一フランジ１２と第二フランジ１３との形状をその目的に応じて異なるものとしつつも、両者の断面積を略同じとすれば、中立軸が横架材の中心を概ね維持し、曲げ剛性及び耐力を最大に保つことができる。これにより断面形状によらず、強度設計などの変更をする必要がなく、さらに設計の容易が図られる。

図６には、第一フランジ１２の主部１２ａに対して曲げ部１２ｂが鈍角を有して方向が変えられている例を示している。図６は図３と同じ視点による図である。すなわち、θが９０度＜θ＜１８０度の例である。上記したようにこの例において、より好ましくは１２０度≦θ≦１６５度である。
かかる例でも上記と同様の効果を奏する。

図７（ａ）、図７（ｂ）には変形例にかかる根太のうち、当該変形例に具備される鉄骨構造体１１’、及び鉄骨構造体１１”の端部近傍の斜視図を表した。図７（ａ）が鉄骨構造体１１’、図７（ｂ）が鉄骨構造体１１”である。
ここまで説明した鉄骨構造体１１は、第一フランジ１１の曲げ部１１ｂが、鉄骨構造体１１の長手方向に亘って一様に形成されていたが、鉄骨構造体１１’、鉄骨構造体１１”は図７からわかるように、鉄骨構造体１１の長手方向に沿って断続的に曲げ部１２ｂが設けられている。図７（ａ）は幅方向左右の曲げ部１２ｂが同じように曲げ部１２ｂが形成されている。一方、図７（ｂ）は左右の曲げ部１２ｂが互い違いに形成されている。
このような鉄骨構造体１１でも上記のような効果を奏するものとなる。

図８は、他の形態を説明する図であり、図３と同じ視点による図である。本形態では横架材として根太２０が用いられている。そして根太２０により下階の天井面材２２と上階の床面材２が連結された構造である。
図８からわかるように、根太２０では、２つ設けられたフランジの両方が、上記した第一フランジ１２と同じ形態を有している。このとき曲げ部１２ｂは互いに向かい合う側に形成されている。
かかる形態によれば、本形態のようにその両面側に面材を配置することができ、これらを強固に連結することが可能となる。

１ 建物
２ 床面材（面材）
１０ 根太
１１ 鉄骨構造体
１２ 第一フランジ
１３ 第二フランジ
１４ ウェブ
１５ 材木構造体
１６ 固定部材
２０ 根太

Claims (3)

1. 建物の構造の一部を形成する横架材であって、
   Ｈ形鋼を具備して構成される鉄骨構造体と、前記鉄骨構造体に取り付けられる材木による材木構造体と、を有し、
   前記鉄骨構造体は、前記Ｈ形鋼を構成する略平行に設けられた２つのフランジのうち少なくとも一方のフランジの幅方向両端部に曲げ部を有し、前記曲げ部は、前記鉄骨構造体の長手方向に沿って断続的に形成されており、
   前記材木構造体は、前記曲げ部が係合する溝を具備し、前記曲げ部が前記溝に挿入されることにより前記鉄骨構造体に保持されている、横架材。
2. 前記曲げ部は、前記曲げられていない部位である主部に対して鋭角、又は鈍角となるように曲げられている請求項１に記載の横架材。
3. 請求項１又は２に記載の横架材と、
   前記横架材の前記曲げ部が形成されたフランジ側の面に設置された面材と、を備え、
   前記横架材と前記面材とは、前記材木構造体と前記面材とが接合されることにより固定されている、面材の取り付け構造。

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