JP6934288B2

JP6934288B2 - 接合構造

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Publication number: JP6934288B2
Application number: JP2016150321A
Authority: JP
Inventors: 長岡　勉; 勉長岡; 宏和大橋
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: JP2018017083A

Description

本発明は、木質の構造部材が接合された接合構造に関する。

近年、耐火性を有する木質の構造部材が、建物を構成する柱や梁等の部材として用いられている。構造部材は、木製の荷重支持部と、この荷重支持部の周囲に設けられた耐火部と、この耐火部の周囲に設けられた木製の燃え代部と、を有して構成されている。

このような構造部材同士（例えば、柱と梁）をガセットプレート等の接合部材によって接合する場合、一方の構造部材の荷重支持部に接合部材を固定するために、接合部材が配置できるように耐火部を形成しなければならないので、耐火部を形成するための施工手間が掛かってしまう。

例えば、特許文献１の図６（ａ）及び図６（ｂ）には、柱に梁を接合する接合部材を取り囲むように耐火部としての燃え止まり部材が配置された柱梁接合構造が開示されている。この柱梁接合構造では、接合部材が配置できる形状を有する燃え止まり部材としての成型品を製作して、荷重支持部に取り付けなければならない。

特開２０１３−１１０８０号公報

本発明は係る事実を考慮し、耐火部を形成するための施工手間を低減することを課題とする。

第１態様の発明は、木製の荷重支持部と、前記荷重支持部の外側に設けられた耐火部と、を備えた第１構造部材と、耐火性を有する第２構造部材と、前記荷重支持部と前記第２構造部材を接合する接合部材と、前記接合部材の周囲に前記耐火部を形成する充填材と、を有する接合構造である。

第１態様の発明では、充填材の流し込みにより耐火部を形成することによって、耐火部を形成するための施工手間を低減することができる。また、さまざまな形状の耐火部を容易に形成することができる。さらに、耐火部の周囲に形成される隙間を低減することができ、この隙間から荷重支持部への熱の進入を抑制することができる。これにより、第１構造部材の耐火性を確保することができる。

第２態様の発明は、第１態様の接合構造において、前記充填材は、石膏である。

第２態様の発明では、火災時に、石膏中に含まれる結合水が蒸発して耐火部の温度上昇を効果的に抑制することができる。

第３態様の発明は、第１又は第２態様の接合構造において、前記第１構造部材は、柱又は梁であり、前記第２構造部材は、梁又は柱である。

第３態様の発明では、柱と梁が接合された柱梁接合構造において、第１態様の効果を得ることができる。

本発明は上記構成としたので、耐火部を形成するための施工手間を低減することができる。

図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る接合構造の柱部材に梁部材を接合する前の状態を示す側面断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施形態に係る接合構造の柱部材に梁部材を接合した状態を示す側面断面図である。図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の実施形態に係る接合構造のバリエーションを示す側面断面図である。本発明の実施形態に係る接合構造のバリエーションを示す側面断面図である。本発明の実施形態に係る接合構造のバリエーションを示す側面断面図である。本発明の実施形態に係る接合構造のバリエーションを示す側面断面図である。図６のＢ−Ｂ断面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る接合構造について説明する。

図１（ｂ）の側面断面図、及び図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である図２に示すように、本実施形態の接合構造１０は、第１構造部材としての柱部材１２、第２構造部材としての梁部材１４、及び接合部材としての鋼製のガセットプレート１６を有して構成されている。

柱部材１２は、荷重を支持する荷重支持部としての木製の柱心材１８と、柱心材１８の周囲に設けられた外周層２０とを有して構成されている。また、外周層２０は、柱心材１８の周囲（外側）に設けられた耐火部としての燃え止まり層２２と、燃え止まり層２２の周囲に設けられた木製の燃え代層２４とを有して構成されている。すなわち、柱部材１２は、耐火性を有している。

柱心材１８には、柱心材１８の側面から横方向外側へ張り出すようにしてガセットプレート１６が取り付けられている。ガセットプレート１６は、ガセットプレート１６の末端にガセットプレート１６と直交させて設けられたベースプレート２６を柱心材１８の側面に接触させた状態で、柱心材１８を貫通して設けられたボルト２８とナット３０により柱心材１８にベースプレート２６を固定することによって柱心材１８に取り付けられている。ガセットプレート１６の先端側の端部には、複数の貫通孔３２が形成されている。

燃え止まり層２２は、平面視にて間隔をあけて設けられた木製の木部３４と、石膏によって形成された燃え止まり部３６とを交互に配置することにより形成され、熱吸収性を有する。以下の説明において、ガセットプレート１６の周囲に形成されている燃え止まり部３６を燃え止まり部３６Ａとし、柱心材１８を介して燃え止まり部３６Ａの反対側に形成されている燃え止まり部３６を燃え止まり部３６Ｂとし、梁部材１４が接合される柱部材１２の柱梁仕口部６４に位置する燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂ以外の燃え止まり部３６を燃え止まり部３６Ｃとする。

燃え止まり部３６Ｂは、柱心材１８の外周面、燃え代層２４の内周面、及び木部３４の側面により取り囲まれた空間３８Ｂに充填材としての石膏を流し込んで充填し硬化させることによって形成されている。燃え止まり部３６Ａは、燃え代層２４の外周面に形成され柱心材１８の外周面に至る開口部（空間３８Ａ）に充填材としての石膏を流し込んで充填し硬化させることによって形成されている。燃え止まり部３６Ｃは、柱心材１８の外周面、燃え代層２４の内周面、及び木部３４の側面により取り囲まれた空間３８Ｃに充填材としての石膏を流し込んで充填し硬化させることによって形成されている。

燃え止まり部３６Ｂには、ボルト２８の頭部、及び柱心材１８の外周面とボルト２８の頭部との間に設けられた支圧プレート４４が埋設されている。また、燃え止まり部３６Ａには、ベースプレート２６、ベースプレート２６側のガセットプレート１６の端部、及びナット３０が埋設されている。すなわち、充填材としての石膏の流し込みにより、ガセットプレート１６の周囲に耐火部としての燃え止まり層２２（燃え止まり部３６Ａ）が形成されている。

梁部材１４は、荷重を支持する荷重支持部としての木製の梁心材４６と、梁心材４６の周囲に設けられた外周層４８とを有して構成されている。また、外周層４８は、梁心材４６の周囲に設けられた耐火部としての燃え止まり層５０と、燃え止まり層５０の周囲に設けられた木製の燃え代層５２とを有して構成されている。燃え止まり層５０は、正面視にて間隔をあけて設けられた木製の木部(不図示)と、石膏によって形成された燃え止まり部（不図示）とを交互に配置することにより形成され、熱吸収性を有する。すなわち、梁部材１４は、耐火性を有している。

梁部材１４は、梁部材１４の上面を構成する燃え代層５２の上面から梁心材４６の下端部へ形成された溝５４にガセットプレート１６を挿入した後に、梁部材１４に形成された貫通孔５６と、ガセットプレート１６に形成された貫通孔３２とにドリフトピン５８を挿入してガセットプレート１６に梁心材４６を固定することにより柱部材１２に接合されている。すなわち、接合部材としてのガセットプレート１６により、柱部材１２の柱心材１８と梁部材１４が接合されている。

なお、梁心材４６は、ドリフトピン５８以外の部材によってガセットプレート１６に固定してもよい。例えば、ラグスクリューにより、梁心材４６をガセットプレート１６に固定してもよい。また、ガセットプレート１６に梁心材４６を固定するドリフトピン５８の数や配置は、適宜決めればよい。

柱部材１２に梁部材１４を接合する施工手順の一例としては、まず、図１（ａ）の側面断面図に示すように、クレーン等によって梁部材１４をガセットプレート１６の下方から上方へ移動させて、梁部材１４の溝５４にガセットプレート１６を挿入し、梁部材１４を所定の位置に配置する。

次に、図１（ｂ）に示すように、梁部材１４に形成された貫通孔５６と、ガセットプレート１６に形成された貫通孔３２とにドリフトピン５８を挿入してガセットプレート１６に梁心材４６を固定し、柱部材１２に梁部材１４を接合する。

次に、柱部材１２の燃え代層２４側面と、梁部材１４の燃え代層５２端面との間に形成された隙間をシール材６０によって塞いだ後に、空間３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃに石膏を流し込んで充填し硬化させて燃え止まり層２２（燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ）を形成する。なお、柱部材１２の燃え代層２４の側面と、梁部材１４の燃え代層５２の端面との間に形成された隙間は、チューブ、木栓等の他の部材によって塞いでもよい。また、この隙間が形成されないように梁部材を配置できれば、これらの部材は無くてもよい。

次に、本発明の実施形態に係る接合構造の作用と効果について説明する。

本実施形態の接合構造１０では、図１（ｂ）及び図２に示すように、柱部材１２において、火災が発生したときに火炎が燃え代層２４に着火し、燃え代層２４が燃焼する。そして、燃焼した燃え代層２４は炭化する。よって、燃え代層２４の外側から柱心材１８への熱伝達が、炭化した燃え代層２４によって抑えられる。また、燃え代層２４の外側から柱心材１８への火炎や熱の進入が、燃え止まり層２２によって抑えられる。これらにより、火災時及び火災終了後における柱心材１８の温度上昇を抑えることができ、柱心材１８を燃焼させずに燃え止まらせることができる。

また、図１（ｂ）及び図２に示すように、梁部材１４において、火災が発生したときに火炎が燃え代層５２に着火し、燃え代層５２が燃焼する。そして、燃焼した燃え代層５２は炭化する。よって、燃え代層５２の外側から梁心材４６への熱伝達が、炭化した燃え代層５２によって抑えられる。また、燃え代層５２の外側から梁心材４６への火炎や熱の進入が、燃え止まり層５０によって抑えられる。これらにより、火災時及び火災終了後における梁心材４６の温度上昇を抑えることができ、梁心材４６を燃焼させずに燃え止まらせることができる。

さらに、図１（ｂ）及び図２に示すように、ガセットプレート１６及びベースプレート２６は、燃え止まり部３６Ａと燃え止まり層５０とによって覆われているので、ガセットプレート１６及びベースプレート２６に耐火性を付与することができる。また、火災時に柱部材１２及び梁部材１４の外部からの火炎や熱によってガセットプレート１６及びベースプレート２６が加熱されて柱心材１８や梁心材４６へ伝達されるのを抑制することができる。

また、本実施形態の接合構造１０では、図１（ｂ）及び図２に示すように、柱心材１８に取り付けられている鋼製のガセットプレート１６をドリフトピン５８により梁心材４６に固定することによって、柱部材１２に梁部材１４を確実に接合することができる。

さらに、本実施形態の接合構造１０では、図１（ｂ）及び図２に示すように、柱部材１２と梁部材１４が接合された接合構造において、充填材としての石膏の流し込みにより耐火部としての燃え止まり層２２（燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ）を形成することによって、耐火部を形成するための施工手間を低減することができる。また、さまざまな形状の燃え止まり層（燃え止まり部）を容易に形成することができる。さらに、燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの周囲に形成される隙間を低減することができ、この隙間から柱心材１８への熱の進入を抑制することができる。これにより、柱部材１２の耐火性を確保することができる。

また、本実施形態の接合構造１０では、図１（ｂ）及び図２に示すように、燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを石膏によって形成することにより、火災時に、石膏中に含まれる結合水が蒸発して燃え止まり層２２の温度上昇を効果的に抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態では、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、梁部材１４をガセットプレート１６の下方から上方へ移動させて、梁部材１４の溝５４にガセットプレート１６を挿入し、梁部材１４を所定の位置に配置した例を示したが、図３（ａ）の側面断面図に示すように、梁部材１４をガセットプレート１６の上方から下方へ移動させて、梁部材１４の溝６２にガセットプレート１６を挿入し、図３（ｂ）の側面断面図に示すように、梁部材１４を所定の位置に配置する接合構造６６としてもよい。図３（ａ）では、梁部材１４の下面を構成する燃え代層５２の下面から梁心材４６の上端部へ溝６２が形成されている。

また、本実施形態では、図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図２に示すように、柱心材１８、梁心材４６、木部３４、及び燃え代層２４、５２を木製とした例を示したが、柱心材１８、梁心材４６、木部３４、及び燃え代層２４、５２は、木材によって形成されていればよい。例えば、柱心材１８、梁心材４６、木部３４、及び燃え代層２４、５２は、米松、唐松、檜、杉、あすなろ等の一般の木造建築に用いられる木材（以下、「一般木材」とする）によって形成してもよいし、これらの一般木材を板状や角柱状の単材に加工し、この単材を複数集成して一体化することによって形成してもよい。

さらに、本実施形態では、図１（ｂ）及び図２に示すように、耐火部としての燃え止まり層２２、５０を、熱吸収性を有する層とした例を示したが、耐火部は、火災が発生したときに耐火部の外側から柱心材１８や梁心材４６への火炎や熱の進入を抑えて、柱心材１８や梁心材４６の温度上昇を抑えることができるものであればよい。例えば、燃え止まり層は、難燃性を有する層や熱の吸収が可能な層であればよい。

難燃性を有する層としては、木材に難燃薬剤を注入して不燃化処理した難燃薬剤注入層が挙げられる。難燃薬剤注入層に、熱吸収性を持たせることもできる。熱の吸収が可能な層は、一般木材よりも熱容量が大きな材料、一般木材よりも断熱性が高い材料、又は一般木材よりも熱慣性が高い材料によって形成してもよいし、これらの材料と一般木材とを組み合わせて形成してもよい。また、難燃性を有する層と、熱の吸収が可能な層とを組み合わせて（例えば、難燃性を有する層と、熱の吸収が可能な層とを交互に配置して）燃え止まり層を形成してもよい。

一般木材よりも熱容量が大きな材料としては、モルタル、石材、ガラス、繊維補強セメント等の無機質材料、各種の金属材料などが挙げられる。一般木材よりも断熱性が高い材料としては、珪酸カルシウム板、ロックウール、グラスウールなどが挙げられる。一般木材よりも熱慣性が高い材料としては、セランガンバツ、ジャラ、ボンゴシ等の木材が挙げられる。

さらに、本実施形態では、図１（ｂ）及び図２に示すように、燃え止まり層２２、５０を、間隔をあけて設けられた木製の木部と、石膏によって形成された燃え止まり部とを交互に配置することにより形成した例を示したが、燃え止まり層２２、５０の全てを石膏、モルタル、コンクリート等の熱吸収性を有する材料によって形成してもよい。

また、本実施形態では、図１（ｂ）及び図２に示すように、第１構造部材としての柱部材１２を、荷重支持部としての木製の柱心材１８と、耐火部としての燃え止まり層２２と、燃え代層２４とを有して構成された３層構造の部材とした例を示し、また、第２構造部材としての梁部材１４を、荷重支持部としての木製の梁心材４６と、耐火部としての燃え止まり層５０と、燃え代層５２とを有して構成された３層構造の部材とした例を示したが、第１及び第２構造部材は、荷重支持部と、この荷重支持部の外側に設けられた耐火部とを有していればよく、２層以上の構造部材であればよい。

例えば、第１及び第２構造部材は、荷重支持部としての木製の心材（柱心材１８、梁心材４６）と、この心材（柱心材１８、梁心材４６）の外側に設けられた燃え止まり層２２、５０とのみを有して構成される２層構造の構造部材であってもよい。

また、例えば、柱部材や梁部材の周囲に、化粧合板や化粧ボード等の仕上げ材を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態では、図１（ｂ）及び図２に示すように、充填材を石膏とした例を示したが、充填材は、耐火性を有するとともに、空間３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃへの流し込みが可能な流動性のある材料であればよい。例えば、充填材を、モルタルやコンクリートとしてもよい。

さらに、本実施形態では、図１（ｂ）及び図２に示すように、第１構造部材を柱部材１２とし、第２構造部材を梁部材１４とした例を示したが、第１構造部材を柱部材、梁部材、壁部材、床部材としてもよいし、第２構造部材を柱部材、梁部材、壁部材、床部材としてもよい。例えば、第２構造部材としての柱部材に第１構造部材としての梁部材を接合した接合構造であってもよいし、第２構造部材としての床部材に第１構造部材としての床部材を接合した接合構造であってもよいし、第１構造部材としての壁部材に第２構造部材としての壁部材を接合した接合構造であってもよいし、第１構造部材としての梁部材に第２構造部材としての梁部材を接合した接合構造であってもよい。

また、本実施形態では、図１（ｂ）及び図２に示すように、第２構造部材を梁部材１４とした例を示したが、第２構造部材は、耐火性を有する構造部材であればよく、第２構造部材を、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、耐火性を有する鉄骨造、耐火性を有する木造の構造部材としてもよい。

例えば、図４の側面断面図に示す接合構造６８のように、第２構造部材を鉄骨造の梁部材７０としてもよい。図４では、鋼製のリブ７２によって補強されたウェブ７４の端部７６を、ドリフトピン５８によりガセットプレート１６に固定することによって、柱部材１２に梁部材７０を接合している。

また、例えば、図５の側面断面図に示す接合構造７８のように、第２構造部材を鉄筋コンクリート造の柱部材８０としてもよい。この場合、梁部材１４が第１構造部材となる。図５では、ベースプレート２６に設けられたアンカー鉄筋８２を柱部材８０のコンクリート中に埋設することによって、ガセットプレート１６が柱部材８０に固定されている。

さらに、本実施形態では、図１（ｂ）及び図２に示すように、柱心材１８の周囲（外側）に耐火部としての燃え止まり層２２を設けた例を示したが、図６の側面断面図、及び図６のＢ−Ｂ断面図である図７に示すように、耐火部を、燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂのみによって形成してもよい。すなわち、耐火部が柱心材１８の周囲の一部に設けられていてもよい。図６及び図７では、第１構造部材としての柱部材８４が、柱心材１８と、柱心材１８の周囲に設けられた燃え代層８６と、燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂとを有して構成され、第２構造部材としての梁部材８８が、梁心材４６と、梁心材４６の周囲に設けられた燃え代層９０とを有して構成されている。

また、本実施形態では、図１（ｂ）及び図２に示すように、燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを充填材としての石膏の流し込みにより形成した例を示したが、柱梁仕口部６４以外の位置に設けられた燃え止まり部３６を充填材としての石膏の流し込みにより形成してもよい。このようにすれば、充填材としての石膏の流し込みにより、燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃと、燃え止まり部３６とを同時に形成することができる。

さらに、本実施形態では、図１（ｂ）及び図２に示すように、ガセットプレート１６を柱心材１８に取り付け、ガセットプレート１６に梁心材４６を固定して柱部材１２に梁部材１４を接合した後に、空間３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃに石膏を流し込んで充填し硬化させて燃え止まり層２２（燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ）を形成した例を示したが、空間３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃに石膏を流し込んで充填し硬化させて燃え止まり層２２（燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ）を形成するタイミングは、ガセットプレート１６を柱心材１８に取り付けた後であればいつでもよい。例えば、ガセットプレート１６を柱心材１８を取り付けた後に、空間３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃに石膏を流し込んで充填し硬化させて燃え止まり層２２（燃え止まり部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ）を形成し、この後に、ガセットプレート１６に梁心材４６を固定して柱部材１２に梁部材１４を接合してもよい。

以上、本発明の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何等限定されるものでなく、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、６６、６８、７８接合構造
１２、８４柱部材（第１構造部材）
１４、７０、８８梁部材（第２構造部材）
１６ガセットプレート（接合部材）
１８柱心材（荷重支持部）
２２燃え止まり層（耐火部）
８０柱部材（第２構造部材）

Claims

木製の荷重支持部と、前記荷重支持部の外側に設けられた耐火部と、を備えた柱と、
耐火性を有する梁と、
前記荷重支持部の側面に取り付けられて該側面から張り出し、前記梁が固定されて前記柱に前記梁を接合するガセットプレートと、
前記ガセットプレートの周囲に前記耐火部を形成する石膏と、
を有し、
前記ガセットプレートの周囲の前記耐火部は、前記荷重支持部の外周面と前記梁の端面との間における前記ガセットプレートの周囲の空間に前記石膏を流し込んで形成されている、
接合構造。