JP6934285B2 - 木質柱梁接合構造 - Google Patents

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本発明は、木質柱梁接合構造に関する。
木材によって形成された木質ブレースが知られている(例えば、特許文献1,2参照)。
特開2015−140616号公報 特開平10−237950号公報
ところで、木材で形成された木質柱がある。この木質柱に対して鉄骨造や鉄筋コンクリート造の梁等の水平部材を接合することが考えられるが、この場合、木質柱と水平部材との間で引張力を伝達することが望ましい。
本発明は、上記の事実を考慮し、木質柱と水平部材とを、引張力を伝達可能に接合することを目的とする。
第1態様に係る木質柱梁接合構造は、木質柱と、前記木質柱の上下に配置されるとともに、水平部材がそれぞれ接合される一対の柱梁仕口部材と、前記木質柱を材軸方向に貫通した状態で、前記一対の柱梁仕口部材を連結する線状部材と、を備える。
第1態様に係る木質柱梁接合構造によれば、木質柱の上下には、一対の柱梁仕口部材が配置される。この一対の柱梁仕口部材には、水平部材がそれぞれ接合される。また、一対の柱梁仕口部材は、木質柱を材軸方向に貫通する線状部材によって連結される。
これにより、例えば、地震時には、上下の水平部材から一対の柱梁仕口部材を介して線状部材に引張力が伝達される。この引張力に対して線状部材が抵抗することにより、木質柱と水平部材との間で引張力が伝達される。
このように本発明では、木質柱と水平部材とを、引張力を伝達可能に接合することができる。
第2態様に係る木質柱梁接合構造は、第1態様に係る木質柱梁接合構造において、前記柱梁仕口部材は、前記木質柱の端面に離間可能に接触されるとともに、前記線状部材の端部が貫通される連結ベースを有し、前記線状部材の前記端部には、該連結ベースに係止される係止部材が設けられる。
第2態様に係る木質柱梁接合構造によれば、柱梁仕口部材は、連結ベースを有する。連結ベースは、木質柱の端面に離間可能に接触される。そのため、例えば、地震時に、水平部材から一対の柱梁仕口部材に引張力が伝達されると、木質柱の端面から連結ベースが離間する。これにより、一対の柱梁仕口部材から木質柱に引張力が伝達されることが抑制される。したがって、木質柱の端部の破損等が抑制される。
一方、連結ベースには、線状部材の端部が貫通される。線状部材の端部には、係止部材が設けられる。この係止部材を連結ベースに係止することにより、線状部材の端部が連結ベースに連結される。これにより、例えば、地震時に、水平部材から一対の柱梁仕口部材に引張力が伝達されると、一対の柱梁仕口部材の連結ベースから係止部材を介して線状部材に引張力が伝達される。
このように本発明では、木質柱の端部の破損を抑制しつつ、線状部材に引張力を伝達することができる。したがって、木質柱の耐震性能が向上する。
ここで、木質柱は、鉛直荷重等によって材軸方向に圧縮される可能性がある。この木質柱の圧縮変形に線状部材が追従すると、木質柱の内部において線状部材が湾曲し、木質柱が内部から破損等する可能性がある。
これに対して本発明では、木質柱が材軸方向に圧縮変形すると、連結ベースから係止部材が離間し、当該連結ベースと係止部材との係止状態が解除される。そのため、木質柱の圧縮変形に線状部材が追従しない。したがって、線状部材の湾曲が抑制されるため、木質柱の破損等が抑制される。
第3態様に係る木質柱梁接合構造は、第2態様に係る木質柱梁接合構造において、前記柱梁仕口部材は、前記係止部材を前記木質柱と反対側へ移動可能にする移動スペースを有する。
第3態様に係る木質柱梁接合構造によれば、柱梁仕口部材は、係止部材を木質柱と反対側へ移動可能にする移動スペースを有する。これにより、木質柱が材軸方向に圧縮変形すると、係止部材が木質柱と反対側へ移動し、連結ベースと係止部材との係止状態が解除される。そのため、木質柱の圧縮変形に線状部材が追従しない。したがって、線状部材の湾曲が抑制されるため、木質柱の破損等が抑制される。
以上説明したように、本発明に係る木質柱梁接合構造によれば、木質柱と水平部材とを、引張力を伝達可能に接合することができる。
一実施形態に係る木質柱梁接合構造が適用された架構を示す立面図である。 (A)は、図1の一部拡大立面図であり、(B)は、図2(A)の2B−2B線断面図である。 図2(A)に示される柱梁仕口部材と上下の木質柱とを分解した状態を示す分解立面図である。 地震時に、梁から柱梁仕口部材に引張力が作用した状態を示す図2(A)に相当する拡大立面図である。 柱梁仕口部材の上側の木質柱が圧縮され、当該柱梁仕口部材の上側連結ベースからナットが下方へ離間した状態を示す図2(A)に相当する拡大立面図である。 一実施形態に係る木質柱梁接合構造の変形例が適用された架構を示す立面図である。 一実施形態に係る柱梁仕口部材の変形例を示す図2(B)に相当する断面図である。
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る木質柱梁接合構造について説明する。
(架構)
図1には、本実施形態に係る木質柱梁接合構造10が適用された架構12が示されている。架構12は、一対の木質柱14と、一対の木質柱14に架設された上下の梁16とを有している。
木質柱14は、集成材や無垢材等の木質材料によって、角柱状に形成されている。なお、木質柱14は、円柱状に形成されても良い。
一方、上下の梁16は、H形鋼によって形成された鉄骨梁とされている。各梁16は、図2に示されるように、上下のフランジ部16Aと、上下のフランジ部16Aを接続するウェブ部16Bとを有している。この上下の梁16と一対の木質柱14とは、後述する柱梁仕口部材40を介して接合されている。
なお、梁16は、H形鋼に限らず、I形鋼やC形鋼、ボックス鋼等の鉄骨によって形成しても良い。また、梁16は、水平部材の一例である。
(耐震壁)
架構12の構面には、耐震部材(耐震要素)としての耐震壁20が設けられている。耐震壁20は、上下の梁16の間に配置されており、上下の梁16にそれぞれ接合されている。一方、耐震壁20は、一対の木質柱14から離れた位置に配置されており、一対の木質柱14とは非接合とされている。つまり、耐震壁20と一対の木質柱14とは、縁が切られている。また、耐震壁20と一対の木質柱14との間には、開口18がそれぞれ形成されている。なお、開口18は、省略可能である。
耐震壁20は、例えば、鋼製耐震壁とされている。この耐震壁20は、壁体22と、壁体22の外周部に設けられた外周枠26とを有している。壁体22は、鋼板等によって形成されている。この壁体22は、複数の縦リブ24A及び横リブ24Bによって補強されている。
外周枠26は、鋼板等によって矩形の枠状に形成されており、壁体22の外周部に溶接等によって接合されている。また、外周枠26の上面には、上側の梁16へ突出するフランジ部28が設けられている。このフランジ部28は、梁16の下面から耐震壁20側へ突出する図示しないフランジ部に、ボルト及びナット(図示省略)によって接合されている。
これと同様に、外周枠26の下面には、下側の梁16へ突出するフランジ部30が設けられている。フランジ部30は、下の梁16の上面から耐震壁20側へ突出する図示しないフランジ部に、ボルト及びナット(図示省略)によって接合されている。
なお、架構12に対する耐震壁20の接合構造(取付構造)は、適宜変更可能であり、例えば、架構12に対して耐震壁20を溶接等によって接合しても良い。また、耐震壁20の表面に木質パネル等を設け、耐震壁20の剛性や意匠性を高めることも可能である。
(木質柱梁接合構造)
木質柱14の上下には、一対の柱梁仕口部材40が配置されている。この一対の柱梁仕口部材40は、木質柱14を材軸方向に貫通する線状部材50によって連結されている。換言すると、線状部材50は、木質柱14を材軸方向に貫通した状態で、一対の柱梁仕口部材40を連結している。
(柱梁仕口部材)
一対の柱梁仕口部材40のうち一方の柱梁仕口部材40は、木質柱14の上側に配置されている。この柱梁仕口部材40を介して、木質柱14の上端部に上側の梁16が接合されている。また、他方の柱梁仕口部材40は、木質柱14の下側に配置されている。この柱梁仕口部材40を介して、木質柱14の下端部に、下側の梁16が接合されている。
なお、本実施形態では、柱梁仕口部材40の上下に、木質柱14がそれぞれ配置されている。換言すると、上下方向に隣り合う木質柱14の間に、柱梁仕口部材40が配置されている。したがって、以下では、説明の便宜上、木質柱14の上部の構成は、柱梁仕口部材40の下側に配置された木質柱14を参照し、木質柱14の下部の構成は、柱梁仕口部材40の上側に配置された木質柱14を参照するものとする。
図2(A)及び図2(B)に示されるように、柱梁仕口部材40は、仕口本体部42と、連結ベースとしての下側連結ベース44L及び上側連結ベース44Uとを有している。図2(B)に示されるように、仕口本体部42は、2枚の鋼板を平面視にて十字状に接合することより形成されている。この仕口本体部42の平断面形状は、十字状を成している。
図2(A)及び図3に示されるように、仕口本体部42の上下には、下側連結ベース44L及び上側連結ベース44Uが設けられる。下側連結ベース44L及び上側連結ベース44Uは、例えば、鋼板等によって形成されており、仕口本体部42の上端部又は下端部に溶接等によって接合されている。また、各下側連結ベース44L及び上側連結ベース44Uは、木質柱14の平断面形状に応じて、平面視にて矩形状に形成されている。
下側連結ベース44Lは、木質柱14の上端面14Uに重ねられている。この下側連結ベース44Lは、木質柱14とは接合されておらず、木質柱14の上端面14Uから離間可能とされている。つまり、下側連結ベース44Lは、木質柱14の上端面14Uに、離間可能に接触されている。
また、下側連結ベース44Lには、取付孔46が形成されている。取付孔46は、下側連結ベース44Lを厚み方向に貫通する円形状の貫通孔とされている。この取付孔46には、後述する線状部材50の上端部50Uが挿入されている。
上側連結ベース44Uは、木質柱14の下端面14Lに重ねられている。この上側連結ベース44Uは、木質柱14とは接合されておらず、木質柱14の下端面14Lから離間可能とされている。つまり、上側連結ベース44Uは、木質柱14の下端面14Lに、離間可能に接触されている。
また、上側連結ベース44Uには、取付孔48が形成されている。取付孔48は、上側連結ベース44Uを厚み方向に貫通する円形状の貫通孔とされている。この取付孔48には、後述する線状部材50の下端部50Lが挿入されている。
なお、取付孔46,48の形状は、円形状に限らず、例えば、矩形状等であっても良い。また、下側連結ベース44L及び上側連結ベース44Uには、取付孔46,48に替えて、線状部材50の上端部50U又は下端部50Lが貫通される溝や切欠きを形成しても良い。
下側連結ベース44Lと上側連結ベース44Uとの間には、複数の移動スペース49が形成されている。複数の移動スペース49は、仕口本体部42によって4つに区画されている。各移動スペース49には、後述するナット52,54が配置されている。
ここで、柱梁仕口部材40には、梁16の端部が接合されている。具体的には、柱梁仕口部材40の上側連結ベース44U及び下側連結ベース44Lに、梁16の上下のフランジ部16Aが溶接によって接合されている。また、柱梁仕口部材40の仕口本体部42には、ウェブ接合部43が設けられている。ウェブ接合部43は、梁16のウェブ部16Bに重ねられた状態で、ボルト56及び図示しないナットによって接合(ボルト接合)されている。
なお、柱梁仕口部材40に対する梁16の接合方法は、適宜変更可能である。したがって、柱梁仕口部材40の上側連結ベース44U及び下側連結ベース44Lと、梁16の上下のフランジ部16Aとは、例えば、スプライスプレート等を介してボルト接合しても良い。
(木質柱)
図2(A)に示されるように、木質柱14には、複数(本実施形態では、4つ)の貫通孔15が形成されている。複数の貫通孔15は、木質柱14を材軸方向に貫通する円形状の貫通孔とされている。各貫通孔15には、線状部材50が貫通されている。
なお、貫通孔15の形状は、適宜変更可能であり、例えば、楕円形状や矩形状であっても良い。また、貫通孔15の数や配置も、適宜変更可能である。
(線状部材)
線状部材50は、例えば、PC鋼棒やPC鋼線、鉄筋、鋼板等によって形成されている。また、線状部材50は、その直径が木質柱14の貫通孔15の直径よりも小さくされている。この線状部材50は、木質柱14の貫通孔15にスライド可能に貫通されている。
線状部材50の上端部50Uは、木質柱14の上端面14Uから上方へ延出している。この線状部材50の上端部50Uは、柱梁仕口部材40の下側連結ベース44Lに形成された取付孔46を貫通している。
また、線状部材50の上端部50Uには、雄ネジ部が設けられている。雄ネジ部には、係止部材としてのナット52が取り付けられている。このナット52を線状部材50の上端部50U(雄ネジ部)に締め込むことにより、ナット52が下側連結ベース44Lの上面に係止されている。
また、線状部材50の上端部50U及びナット52は、柱梁仕口部材40の移動スペース49に配置されている。これにより、線状部材50の上端部50U及びナット52が、下側連結ベース44Lに対して下側の木質柱14と反対側(上側)へ移動可能とされている。
線状部材50の下端部50Lは、木質柱14の下端面14Lから下方へ延出している。この線状部材50の下端部50Lは、上側連結ベース44Uに形成された取付孔48を貫通している。
また、線状部材50の下端部50Lには、雄ネジ部が設けられている。雄ネジ部には、係止部材としてのナット54が取り付けられている。このナット54を線状部材50の下端部50L(雄ネジ部)に締め込むことにより、ナット54が上側連結ベース44Uの下面に係止されている。
また、線状部材50の下端部50L及びナット54は、柱梁仕口部材40の移動スペース49に配置されている。これにより、線状部材50の下端部50L及びナット54が、上側連結ベース44Uに対して上側の木質柱14と反対側(下側)へ移動可能とされている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
図1に示されるように、本実施形態に係る木質柱梁接合構造10によれば、木質柱14の上下には、一対の柱梁仕口部材40が配置されている。この一対の柱梁仕口部材40は、木質柱14を材軸方向に貫通する線状部材50によって連結されている。また、一対の柱梁仕口部材40には、梁16がそれぞれ接合されている。
これにより、地震時には、例えば、図4に示されるように、上側の梁16から柱梁仕口部材40及びナット52を介して線状部材50の上端部50Uに引張力Sが伝達される。これと同様に、下側の梁16から柱梁仕口部材40及びナット54を介して線状部材50の下端部50Lに引張力(図示省略)が伝達される。この引張力Sに対して線状部材50が抵抗することにより、木質柱14と梁16との間で引張力が伝達される。
このように本実施形態では、木質柱14と梁16とを、引張力Sを伝達可能に接合することができる。したがって、架構12の耐震性能が向上する。
また、架構12には、耐震壁20が設けられている。そのため、本実施形態の架構12は、耐震壁20等の耐震部材が設けられていない架構よりも高剛性となっており、地震力が集中し易くなっている。また、木質柱14に鉄骨造の梁16を直接的に接合(剛接合)する場合には、接合部(仕口部)の構造が複雑化する可能性がある。このような架構12に、本実施形態に係る木質柱梁接合構造10は特に有効であり、架構12に木質柱梁接合構造10を適用することで、木質柱14と梁16との接合部(仕口部)の構造を単純化しつつ、木質柱14と梁16との間で引張力を伝達し、架構12の耐震性能を確保することができる。
また、一対の柱梁仕口部材40は、下側連結ベース44L及び上側連結ベース44Uを有している。下側連結ベース44Lは、木質柱14の上端面14Uに離間可能に接触されている。そのため、例えば、地震時に、上側の梁16から柱梁仕口部材40に引張力Sが伝達されると、図4に示されるように、木質柱14の上端面14Uから下側連結ベース44Lが離間する。これにより、下側連結ベース44Lから木質柱14の上端部に引張力Sが伝達されることが抑制される。したがって、木質柱14の上端部の破損等が抑制される。
これと同様に、上側連結ベース44Uは、木質柱14の下端面14Lに離間可能に接触されている。これにより、地震時に、下側の梁16から上側連結ベース44Uを介して木質柱14の下端部に引張力が伝達されることが抑制される。したがって、木質柱14の下端部の破損等が抑制される。
また、下側連結ベース44Lの取付孔46には、線状部材50の上端部50Uが貫通されている。また、線状部材50の上端部50Uには、ナット52が取り付けられている。このナット52を下側連結ベース44Lの上面に係止することにより、線状部材50の上端部50Uが下側連結ベース44Lに連結される。これにより、地震時に、上側の梁16から下側連結ベース44L及びナット52を介して、線状部材50の上端部50Uに引張力Sが伝達される。
これと同様に、上側連結ベース44Uの取付孔48には、線状部材50の下端部50Lが貫通されている。線状部材50の下端部50Lには、ナット54が取り付けられている。このナット54を上側連結ベース44Uの下面に係止することにより、線状部材50の下端部50Lが上側連結ベース44Uに連結されている。これにより、地震時に、下側の梁16から上側連結ベース44U及びナット54を介して、線状部材50の下端部50Lに引張力が伝達される。
このように本実施形態では、木質柱14の上下の端部の破損を抑制しつつ、線状部材50に引張力を伝達することができる。したがって、木質柱14の耐震性能が向上する。
ここで、図5に示されるように、木質柱14は、鉛直荷重N等によって材軸方向に圧縮される可能性がある。この木質柱14の圧縮変形に線状部材50が追従すると、木質柱14の貫通孔15内において線状部材50が湾曲し、木質柱14が内部から破損等する可能性がある。
これに対して本実施形態では、線状部材50の下端部50Lに取り付けられたナット54は、下側連結ベース44Lに接合されておらず、当該下側連結ベース44Lの下面に係止されている。また、ナット54は、柱梁仕口部材40の移動スペース49に配置されている。
これにより、木質柱14が材軸方向に圧縮変形すると、矢印Tで示されるように、ナット54が上側連結ベース44Uに対して木質柱14と反対側へ移動し、上側連結ベース44Uから下方へ離間する。これにより、上側連結ベース44Uとナット54との係止状態が解除される。そのため、木質柱14の圧縮変形に線状部材50が追従しない。したがって、線状部材50の湾曲が抑制されるため、木質柱14の破損等が抑制される。
また、本実施形態では、一対の木質柱14に耐震壁20が接合されていない。これにより、耐震壁20から一対の木質柱14に地震力が直接的に伝達されることが抑制される。したがって、一対の木質柱14の破損等が抑制される。
さらに、本実施形態では、一対の木質柱14と耐震壁20との間に開口18がそれぞれ形成されている。これらの開口18によって採光性や通風性を確保したり、また、開口18に配管や配線等に設備を通したりすることができる。
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
上記実施形態では、架構12に鋼製の耐震壁20を設けたが、上記実施形態は、これに限らない。例えば、図6に示されるように、架構12には、ブレース60を設けても良い。
具体的には、架構12の構面には、鋼製の一対のブレース60が配置されている。一対のブレース60は、V字状に配置されている。各ブレース60は、下の梁16の中央部16Mと上側の梁16の端部16Eとに連結されている。この一対のブレース60によって、架構12の剛性が高められている。なお、梁16におけるブレース60との接合部は、リブ62によって補強されている。
また、一対のブレース60と一対の木質柱14とは、縁が切られている。これにより、地震時に、一対のブレース60から一対の木質柱14に地震力が直接的に伝達されることが抑制される。したがって、一対の木質柱14の破損等が抑制される。
また、上記実施形態では、一対の木質柱14と耐震壁20との縁が切られているが、一対の木質柱14に耐震壁20を接合することも可能である。また、耐震部材は、鋼製に限らず、鉄筋コンクリート製(鉄筋コンクリート造)や木製(木質)であっても良い。さらに、耐震部材は、必要に応じて架構12に設ければ良く、適宜省略可能である。
また、上記実施形態では、柱梁仕口部材40の仕口本体部42が平断面視にて十字状に形成されるが、仕口本体部42の構成は、これに限らない。例えば、図7に示されるように、仕口本体部72は、平断面視にてH字状に形成されても良い。この場合、柱梁仕口部材70には、2つの移動スペース74が形成される。また、仕口本体部42は、例えば、平断面視にて、筒状に形成されても良い。
また、上記実施形態では、上側連結ベース44U及び下側連結ベース44Lが木質柱14に接合されていないが、上側連結ベース44U及び下側連結ベース44Lは、木質柱14に接合されても良い。
また、柱梁仕口部材40には、上側連結ベース44U及び下側連結ベース44Lの少なくとも一方を設けることができる。さらに、上側連結ベース44U及び下側連結ベース44Lの構成は、適宜変更可能であり、例えば、ブロック状に形成されても良い。
また、上記実施形態では、線状部材50の両端部に係止部材としてのナット52,54がそれぞれ設けられるが、上記実施形態は、これに限らない。例えば、線状部材50の一方の端部に係止部材を設け、線状部材50の他方の端部は、溶接等によって柱梁仕口部材40に固定しても良い。この場合も、線状部材50に圧縮力が伝達されることが抑制される。なお、線状部材50の端部を柱梁仕口部材に固定する場合は、係止部材を係止させるための連結ベースは省略可能である。また、線状部材50の両方の端部を柱梁仕口部材に固定することも可能である。
また、上記実施形態では、係止部材がナット52,54とされるが、係止部材としては、下側連結ベース44L等に係止可能なクリップやカプラ等を用いても良い。
また、上記実施形態では、木質柱14に複数の線状部材50が設けられるが、木質柱14には、少なくとも1本の線状部材50を設けることができる。また、線状部材50には、プレテンションを導入することも可能である。
また、上記実施形態では、梁16が鉄骨造とされるが、梁は、鉄筋コンクリート造や、鉄骨鉄筋コンクリート造、木造等であっても良い。また、水平部材は、梁16に限らず、例えば、スラブ(コンクリートスラブ)であっても良い。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
10 木質柱梁接合構造
14 木質柱
14L 下端面(木質柱の端面)
14U 上端面(木質柱の端面)
16 梁(水平部材)
16A フランジ部
40 柱梁仕口部材
44L 下側連結ベース(連結ベース)
44U 上側連結ベース(連結ベース)
49 移動スペース
50 線状部材
50L 下端部(線状部材の端部)
50U 上端部(線状部材の端部)
52 ナット(係止部材)
54 ナット(係止部材)
70 柱梁仕口部材
74 移動スペース

Claims (3)

  1. 材軸方向に貫通する貫通孔が形成された木質柱と、
    前記木質柱の上下に配置されるとともに、水平部材がそれぞれ接合される一対の柱梁仕口部材と、
    前記貫通孔をスライド可能に貫通した状態で、前記一対の柱梁仕口部材を連結する線状部材と、
    を備え
    前記柱梁仕口部材は、前記線状部材の端部が貫通される連結ベースを有し、
    前記線状部材の前記端部には、前記連結ベースに対して前記木質柱と反対側へ移動可能に係止される係止部材が設けられる、
    質柱梁接合構造。
  2. 前記連結ベースは、前記木質柱の端面に離間可能に接触される
    請求項1に記載の木質柱梁接合構造。
  3. 前記柱梁仕口部材は、前記係止部材が移動可能な移動スペースを有する、
    請求項2に記載の木質柱梁接合構造。
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