JP6709413B1 - 木造建築構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】設計の自由度を担保しつつ簡易な構成で基礎を含めた高い建物強度を実現することができる木造建築構造体を提供する。【解決手段】基礎の長手方向に対する柱幅が基礎の厚さ方向に対する柱厚よりも大きい水平断面形状を有する壁柱１を構造躯体とした木造建築構造体は、基礎２と、基礎２から金属製のベースプレートを介して立設され、壁柱１の下部両端部に対応した幅の一対のアンカーボルト３，３と、壁柱１の下部両端部に設けられ、一対のアンカーボルト３，３に対応して該一対のアンカーボルト３，３が下方から挿入される挿入部１３と、壁柱１の両端側面を窪ませて、挿入部１３の上端を露出させた連結窓１４とを備える。そして、連結窓１４を介して一対のアンカーボルト３，３をナット１７により締結した壁柱１を基礎２の長手方向に沿って複数配置する。【選択図】図２

Description

本発明は、厚板集成材により構成された壁柱を構造躯体とした木造建築構造体に関する。

従来、この種の木造建築構造としては、下記特許文献１に示すように、立面と平行な方向に断面寸法が大きい扁平な断面形状を有する梁および柱を接合したラーメン架構体を形成した木造建築構造躯体が知られている。

また下記特許文献２に示すように、中心となる通し柱に対して１本以上の管柱（添柱）を近接集合させて全体として扁平な断面形状を有する集合柱として軸組み配置し、通し柱を梁その他の横架材と軸組固定した軸組み建築構造が知られている。

特開２００４−９２１５０号公報 特開２０１８−３１１２７号公報

しかしながら、かかる木造建築構造躯体では、扁平な断面形状を有する梁と柱により一定の建物強度は期待できるものの、基礎を含めた高い建物強度には至っていなかった。

一方で、単に建築構造躯体を基礎と一体として強固に固着することも考えられるが、建築工程が複雑になるばかりでなく、木造建築本来の木の伸縮性を活かした耐力が損なわれ、設計の自由度も低下する。

以上の事情に鑑みて、設計の自由度を担保しつつ簡易な構成で基礎を含めた高い建物強度を実現することができる木造建築構造体を提供することを目的とする。

第１発明の木造建築構造体は、壁柱と、壁柱の上部側を連結する横架材とを構造躯体とした木造建築構造体であって、
基礎と、
前記基礎から金属製のベースプレートを介して立設され、前記壁柱の下部両端部に対応した幅の一対のアンカーボルトと、
前記壁柱の下面に設けられ、一対のアンカーボルトに対応して該一対のアンカーボルトが下方から挿入される挿入部と、
前記壁柱の両端側面を窪ませて、前記挿入部の上端を露出させた連結窓と
を備え、
前記連結窓を介して一対のアンカーボルトをナットにより締結した壁柱が基礎の長手方向に沿って複数配置され、
前記壁柱の全部が、厚板集成材により構成され、基礎の長手方向に対する柱幅が基礎の厚さ方向に対する柱厚よりも大きい水平断面形状を有し、
前記壁柱が前記基礎の平面視隅部の全部または一部を避けるように設けられ、
前記壁柱と前記横架材としての一般部胴差および出隅部胴差とは、出隅部胴差の上下幅が拡大されて一般部胴差よりも断面積が大きいことを特徴とする。

第１発明の木造建築構造体によれば、基礎の長手方向に対する柱幅が基礎の厚さ方向に対する柱厚よりも大きい水平断面形状を有する厚板集成材の壁柱は、その下部両端部に設けられた挿入部に一対のアンカーボルトを挿入し、連結窓を介してナットにより基礎に固着される。

これにより、簡易に基礎と一体に固着することができるところ、壁柱は、主として下部両端部が基礎に固着されるため、木質の厚板集成材が本来有する木の伸縮性を活かした耐力が損なわれることもない。

さらに、壁柱は、ベースプレートを介して、基礎に固着されるため、木質の厚板集成材が変形して応力を吸収する際に、壁柱が基礎にめり込むことを防止することができると共に、アンカーに応力が集中することも回避することができる。

加えて、このようにして基礎に固着される壁柱を基礎の長手方向に沿って複数配置して木造建築構造体を構成することで、構造壁の位置を自由に設定することができ、設計の自由度を担保することができる。

ここで、基礎に固着される壁柱が基礎の長手方向に沿って、すなわち、立面と平行な方向に複数配置されることで、各面の外周壁柱で構成される構造面全体に水平応力を分散させることができると共に、壁柱の上部側を連結する梁や軒桁などの横架材を介して壁柱を縦方向および横方向に連絡することで、水平方向の揺れを静止させることなく、往復動に追従して揺れることを許容しつつ制動させることができる。

このように、第１発明の木造建築構造体によれば、設計の自由度を担保しつつ簡易な構成で基礎を含めた高い建物強度を実現することができる。

また、第１発明の木造建築構造体によれば、壁柱を基礎の平面視隅部の全部または一部を避けるように設けることで、例えば、四隅の全部または一部を避けた場合には、通常の木造建築で必要な角部の通し柱を無くして、角部に採光のための２面窓を設けることなどが可能となる。

なお、隅部には、平面視四隅のほか、平面視凹凸部を有する家屋における入隅部と出隅部が含まれて、これらの一部または全部を避けるように壁柱が設けられる。

このように、第１発明の木造建築構造体によれば、より設計の自由度を高めつつ簡易な構成で基礎を含めた高い建物強度を実現することができる。

第２発明の木造建築構造体は、第１発明において、
前記一対のアンカーボルトの間で前記ベースプレートから立設された金属プレートを備え、
前記壁柱の下面に前記金属プレートが挿入されるスリットが形成されることを特徴とする。

第２発明の木造建築構造体によれば、壁柱をその挿入部にアンカーボルトを挿入してナットにより締結する際に、ベースプレートに立設された金属プレートがスリットに挿入される。そのため、金属プレートによる補強により、基礎の長手方向と垂直な方向における強度も高めることができる。

このように、第２発明の木造建築構造体によれば、設計の自由度を担保しつつ簡易な構成で基礎を含めたより高い建物強度を実現することができる。

第３発明の木造建築構造体は、第１または第２発明において、
前記基礎は、通し柱の基礎となる通し柱基礎構造部を有し、
前記通し柱基礎構造部に設けられた柱脚金物を介して該通し柱基礎構造部に前記通し柱が立設されることを特徴とする。

第３発明の木造建築構造体によれば、基礎の通し柱基礎構造部に柱脚金物を介して通し柱を立設することで、壁柱に加えて、建物内に通し柱を設けることができる。そのため、特に、建物の自重や積載荷重を壁柱と通し柱に分散させることがき、より高い建物強度を実現することができる。

このように、第３発明の木造建築構造体によれば、設計の自由度を担保しつつ簡易な構成で基礎を含めたより高い建物強度を実現することができる。

本発明の一実施形態の木造建築構造体の全体構成を示す斜視図。 図１の木造建築構造体の基礎と壁柱の固着方法を示す説明図。 揺れの無い状態における模式図。 水平方向の揺れがある場合の模式図。 図１の木造建築構造体のスケルトン平面図を示す説明図。 図１の木造建築構造体のレイアウト平面図を示す説明図。 図１の木造建築構造体の角部の例を示す説明図。

図１および図２に示すように、本実施形態の木造建築構造体は、壁柱１と、基礎２と、一対のアンカーボルト３，３とを備え、複数の壁柱１を構造躯体とする木造建築構造体である。

壁柱１は、厚板集成材により構成され、基礎２の長手方向に対する柱幅が基礎の厚さ方向に対する柱厚よりも大きい水平断面形状（立面と平行な方向に断面寸法が大きい扁平な断面形状）を有する。

基礎２は、例えば、鉄筋コンクリート造と同じ構造の基礎配筋（地中梁）を施した鉄筋コンクリート基礎である。なお、基礎２は、後述する通し柱９を設ける場合を除いて、建物外周のみでよいため、施工性がよいばかりなく、床下が開放され、設備配管やメンテナンス性に優れた基礎構造を実現することができる。

一対のアンカーボルト３，３は、基礎２から金属製のベースプレート４を介して立設され、壁柱１の下部両端部に対応した幅となっている。

ベースプレート４は、一対のアンカーボルト３，３が貫通して基礎２と連結されると共に、一対の補助アンカーボルト５，５により基礎２と一体となっている。

また、ベースプレート４は、一対のアンカーボルト３，３の間で（一対の補助アンカーボルト５，５の間で）、ベースプレート４から立設された金属プレート６を備える。

このように構成された一対のアンカーボルト３，３、一対の補助アンカーボルト５，５および金属プレート６等に対応するように、壁柱１には、以下のように連結するための構造を有している。

すなわち、壁柱１は、一対のアンカーボルト３，３に対応するように、その下部両端部に一対のアンカーボルト３，３が下方から挿入される挿入部１３を有する。

挿入部１３は、その上端が壁柱１の両端側面を窪ませて、挿入部１３の上端を露出させた連結窓１４に連通している。

また、壁柱１は、一対の補助アンカーボルト５，５に対応するように、その下部に窪ませた凹部１５，１５を有する。

さらに、壁柱１は、金属プレート６に対応するように、その下面に金属プレート６が挿入されるスリット１６が形成されている。

すなわち、以上の構成要素は、配置として、次のように配置構成される。

基礎２には、その長手方向に沿って壁柱１の柱幅より狭い間隔で立設した一対のアンカーボルト３、３が配置される。

そして、壁柱１の水平断面形状と略同一形状の支持面を有し、支持面には一対のアンカーボルト３，３に対応する一対の貫通穴を設けた金属製のベースプレート４が、一対のアンカーボルトに貫通させて基礎２上に配置される。

壁柱１の下面には、一対のアンカーボルト３、３を挿入する一対の挿入部１３が設けられると共に、挿入部１３の上端側に近接する壁柱１の側面側には、挿入部１３の上端側に開口させた連結窓１４が設けられる。

以上のように構成された壁柱１と基礎２とは、次のように固着される。

すなわち、壁柱１は、ベースプレート４の直上にクレーン等により吊上げら、一対のアンカーボルト３，３が２つの挿入部１３，１３に挿入するように下降させる。

そして、アンカーボルト３が挿入部１３を進行してベースプレート４に着座する。このとき、アンカーボルト３の先端が挿入部１３を貫通して連結窓１４から露出すると共に、金属プレート６がスリット１６に挿入される。また、補助アンカーボルト５，５は、壁柱１の下面との接触を避けるように、凹部１５，１５内に収まる。

次いで、連結窓１４から露出したアンカーボルト３の先端をナット１７により締結する。より具体的には、アンカーボルト３の先端に、定着金物１７ａ、座金１７ｂを介在させて複数のナット１７ｃ，１７ｃにより締結する。

また、スリット１６に挿入された金属プレート６は、金属プレート６に形成されたドリフトピン用スリット６ａと、ドリフトピン用スリット６ａに対応して壁柱１に形成されたドリフトピン孔１６ａとを貫くようにドリフトピン１８が打ち込まれることにより補助的に締結される。

このようにして基礎２上に固着される壁柱１は、図１に示すように、基礎２の長手方向に沿って複数配置される。すなわち、立面と平行な方向に複数配置される。

次に、横架材の１つである、壁柱１と２階の床面を支持する（一般部）胴差１１０および（出隅部）胴差１２０との連結について説明する。

なお、本実施形態では、（出隅部）胴差１２０の上下幅を拡大して、（一般部）胴差１１０よりも断面積を大きくしている。その理由は基礎の一方向に沿って構築した壁柱と（一般部）胴差１１０はその一方向の水平力及び曲げモーメントに対してのみ充分な抵抗力を有するものであるが、直交する方向の基礎に沿って構築した壁柱と（一般部）胴差１１０との連結は、（出隅部）胴差１２０を直交方向に連結することになる。

また、（出隅部）胴差１２０の上下幅を拡大して、（一般部）胴差１１０よりも断面積を大きくすることで、水平力及び曲げモーメントのそれぞれの方向の成分を直交方向に分散させて分担し、全体としてあらゆる方向の水平力及び曲げモーメントに対して抵抗可能な構造躯体としている。

壁柱１と（一般部）胴差１１０とは、壁柱１の側面に梁受金物１１１を設け、これを胴差１１０に形成したスリット１１２に挟み込ませる。そして、梁受金物１１１に形成されたドリフトピン孔１１１ａと、胴差１１０に対応して形成されたドリフトピン孔１１０ａとを一致させ、これらを貫くようにドリフトピン１１３を打ち込むことで、壁柱１と胴差１１０とが連結される。

壁柱１と（出隅部）胴差１２０とは、同様に、壁柱１の側面に梁受金物１２１を設け、これを胴差１２０に形成したスリット１２２に挟み込ませる。そして、梁受金物１２１に形成されたドリフトピン孔１２１ａおよびドリフトピンスリット１２１ｂと、胴差１２０に対応して形成されたドリフトピン孔１２０ａとを一致させ、これらを貫くようにドリフトピン１２３を打ち込むことで、壁柱１と胴差１２０とが連結される。

また、横架材の１つである、壁柱１と屋根荷重を受ける軒桁１３０との連結について説明する。

壁柱１と軒桁１３０とは、壁柱１の上端面と軒桁１３０の接合下面とにホゾ穴（図示省略）を設け、これらのホゾ穴をホゾ金物１３１を介して接合することより連結される。そして、軒桁１３０に形成されたビス孔１３０ａにドリフトピン１３３を打ち込むと共に、壁柱１に形成されたドリフトピン孔１３１ａにドリフトピン１３３を打ち込むことで最終的に連結が完了する。

なお、壁柱１のみにより、木造建築構造体を実現してもよいが、これに加えて、通し柱９を設けてもよい。

本実施形態では、詳細な説明を省略するが、通し柱９は、基礎２において、例えば、平面視中央位置に通し柱の基礎となる通し柱基礎構造部を設け、通し柱基礎構造部に設けられた柱脚金物を介して該通し柱基礎構造部に通し柱９を立設する。

なお、通し柱９は、平面視中央位置に設けることができる場合には、それが望ましいが、中央位置（中央付近位置を含む）に限定されるものではなく、１本に限らず、複数本設けてもよい。

また、本実施形態の木造建築構造体は、平面視正方形に限らず、平面視長方形のほか、平面視正方形や平面視長方形において平面視凹凸部があってもよい。そのため、壁柱１の本数は要求される建物強度（例えば、耐震等級）に応じて、適宜設計されると共に、通し柱９は、例えば、平面視長方形のように長辺方向に広げた場合には、木造梁を考慮して近接の壁柱１から一定距離（例えば、３．６ｍ以内）に１本または複数本配置されることが好ましい。

以上のように構成された木造建築基礎構造体によれば、簡易に壁柱１と基礎２とが一体に固着することができる。そのため、建築費用の低減に加えて、高度な熟練工を必要とせず、工事期間を大幅に短縮することができる。

また、壁柱１は、主として下部両端部が基礎２に固着されるため、木質の厚板集成材が本来有する木の伸縮性を活かした耐力が損なわれることもない。

さらに、壁柱１は、ベースプレート４を介して、基礎２に固着されるため、木質の厚板集成材が変形して応力を吸収する際に、壁柱１が基礎２にめり込むことを防止することができると共に、アンカーボルト３に応力が集中することも回避することができる。

なお、アンカーボルト３として、下端側がＬ字に屈曲した引きボルトを採用することが望ましい。引きボルトを採用することで引き抜き力を向上させることができ、壁柱１が基礎２から引き抜かれることを防止することができる。

ここで、図３Ａに揺れの無い状態における模式図で示すように、基礎２に固着される壁柱１が基礎２の長手方向に沿って、すなわち、立面と平行な方向に複数配置されることで、各面の外周壁柱１で構成される構造面全体に水平応力を分散させることができる。さらに、図３Ｂに水平方向の揺れがある場合の模式図で示すように、壁柱１の上部側を連結する軒桁１３０などの横架材を介して壁柱１を縦方向および横方向に連絡することで、水平方向の揺れを静止させることなく、往復動に追従して揺れることを許容しつつ制動させることができる。

そして、図１に示すように、このようにして基礎２に固着される壁柱１を基礎２の長手方向に沿って複数配置して木造建築構造体を構成することで、構造壁の位置を自由に設定することができ、設計の自由度を担保することができる。

より具体的には、図４Ａにスケルトンの１階および２階の平面図で示すように、構造上内部の壁が不要であるため、図４Ｂに示すように、内部の壁を構造外の仕切りとして自由に設けてレイアウトすることができる。さらに、内部の壁の撤去や新たな設置も自由であるため、模様替えやリフォームにも柔軟に対応できる。加えて、スケルトン構造のため乾燥状態が保たれ、建物の長寿命化にも寄与する。

特に、壁柱１を基礎２の平面視隅部の全部または一部を避けるように設けることで、例えば、四隅の全部または一部を避けた場合には、通常の木造建築で必要な角部の通し柱を無くしたより自由度を高めた設計が可能となり、図５に模式的に示すように、角部に採光のための２面窓を設けることなどが可能となる。なお、隅部としては、平面視四隅のほか、平面視凹凸部を有する家屋における入隅部と出隅部の場合には、これらの一部または全部を避けるように壁柱が設けることができる。

なお、壁柱１による上記構造に加えて、建物内部の通し柱９を設けることで、特に、建物の自重や積載荷重を壁柱と通し柱に分散させることができ、より高い建物強度を実現することができる。

以上、詳しく説明したように、本実施形態の木造建築構造体によれば、設計の自由度を担保しつつ簡易な構成で基礎を含めた高い建物強度を実現することができる。

１…壁柱、２…基礎、３，３…一対のアンカーボルト、４…ベースプレート、６…金属プレート、９…通し柱、１３…挿入部、１４…連結窓、１６…スリット、１７…ナット、１１０…（一般部）胴差、１２０…（出隅部）胴差、１３０…軒桁。

Claims (3)

1. 壁柱と、壁柱の上部側を連結する横架材とを構造躯体とした木造建築構造体であって、
   基礎と、
   前記基礎から金属製のベースプレートを介して立設され、前記壁柱の下部両端部に対応した幅の一対のアンカーボルトと、
   前記壁柱の下面に設けられ、一対のアンカーボルトに対応して該一対のアンカーボルトが下方から挿入される挿入部と、
   前記壁柱の両端側面を窪ませて、前記挿入部の上端を露出させた連結窓と
   を備え、
   前記連結窓を介して一対のアンカーボルトをナットにより締結した壁柱が基礎の長手方向に沿って複数配置され、
   前記壁柱の全部が、厚板集成材により構成され、基礎の長手方向に対する柱幅が基礎の厚さ方向に対する柱厚よりも大きい水平断面形状を有し、
   前記壁柱が前記基礎の平面視隅部の全部または一部を避けるように設けられ、
   前記壁柱と前記横架材としての一般部胴差および出隅部胴差とは、出隅部胴差の上下幅が拡大されて一般部胴差よりも断面積が大きいことを特徴とする木造建築構造体。
2. 請求項１記載の木造建築構造体において、
   前記一対のアンカーボルトの間で前記ベースプレートから立設された金属プレートを備え、
   前記壁柱の下面に前記金属プレートが挿入されるスリットが形成されることを特徴とする木造建築構造体。
3. 請求項１または２記載の木造建築構造体において、
   前記基礎は、通し柱の基礎となる通し柱基礎構造部を有し、
   前記通し柱基礎構造部に設けられた柱脚金物を介して該通し柱基礎構造部に前記通し柱が立設されることを特徴とする木造建築構造体。