JP7059788B2

JP7059788B2 - 木質構造

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Publication number: JP7059788B2
Application number: JP2018092187A
Authority: JP
Inventors: 靖彦辻
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2038-05-11
Also published as: JP2019196669A

Description

本発明は、木質構造に関する。

木質の柱梁の架構内に木質の耐震壁を設けた木質構造が知られている。ＣＬＴ等により耐震壁を構築する場合、耐震壁は周辺架構に金物（ガセットプレートとドリフトピンなど）で接合されることが多い。また、例えば、特許文献１では、耐力壁と架構の間の隙間に粘弾性体（接着剤など）を充填し変形吸収層を設けている。

特開２００３－３１４０８３号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、粘弾性体が高価であるため、コストが増大するおそれがあった。また、粘弾性体が可燃性であるので、火災の際に問題となるおそれがあった。

また、金物で耐震壁を周辺架構に接合する場合は、ビスなどのせん断破壊や木の圧潰など脆性的な破壊形状となることがあり、破壊後の耐力は期待できなくなっていた。このため、地震後に再利用することができず大規模な補修・補強が必要となるおそれがあった。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コストをかけずに脆性的な破壊を防止することにある。

かかる目的を達成するため、本発明の木質構造は、複数の第１木質板材を面同士が対向するように第１方向に積層して構成された木質構造部材と、前記木質構造部材に対して、前記第１方向と直交する第２方向に所定寸法の隙間部を有して設けられた木質壁であって、複数の第２木質板材を面同士が対向するように前記第１方向に積層して構成された木質壁と、一端が隣接する前記第１木質板材に挟まれ、他端が隣接する前記第２木質板材に挟まれて、前記隙間部を跨いで前記木質構造部材と前記木質壁とに接合された降伏部材と、を備え、前記降伏部材は、前記隙間部の或る位置で前記第２方向に対して垂直に切ったときの断面面積が、前記第１木質板材に挟まれた部位、及び、前記第２木質板材に挟まれた部位を前記第２方向に対して垂直に切ったときの断面面積よりも小さい、ことを特徴とする。
このような木質構造によれば、コストをかけずに脆性的な破壊（ビスなどのせん断破壊や木の圧潰など）を防止することができる。また、地震後にも再利用することが可能である。

かかる木質構造であって、前記降伏部材は、前記或る位置における前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向の断面係数が、前記第１木質板材に挟まれた部位、及び、前記第２木質板材に挟まれた部位における前記第３方向の断面係数よりも小さい、ことが望ましい。
このような木質構造によれば、降伏部材を隙間部で降伏させやすくできる。

かかる木質構造であって、外力が入力された場合に、前記降伏部材の前記或る位置を含む部位が最も先に降伏する、ことが望ましい。
このような木質構造によれば、降伏部材以外の部材の脆性的な破壊を防止できる。

かかる木質構造であって、前記降伏部材は、前記隙間部に断面欠損が設けられていてもよい。
このような木質構造によれば、降伏部材の耐力を低くすることができる。

かかる木質構造であって、前記降伏部材は、前記或る位置における前記第１方向の長さが、前記第１木質板材に挟まれた部位、及び、前記第２木質板材に挟まれた部位における前記第１方向の長さよりも短くてもよい。
このような木質構造によれば、降伏部材の耐力を低くすることができる。

かかる木質構造であって、前記木質構造部材は梁であり、前記第２方向は鉛直方向である、ことが望ましい。
このような木質構造によれば、水平方向への変位による破壊を防止できる。

かかる木質構造であって、前記複数の第１木質板材、及び、前記複数の第２木質板材は、それぞれ、綴り材によって固定されている、ことが望ましい。
このような木質構造によれば、安価に施工できる。

かかる木質構造であって、前記木質構造部材、及び、前記木質壁は、接着剤を用いずに構成されている、ことが望ましい。
このような木質構造によれば、コストを低減できる。

かかる木質構造であって、前記降伏部材は、隣接する前記第１木質板材、及び、隣接する前記第２木質板材のそれぞれに隙間なく挟み込まれていることが望ましい。
このような木質構造によれば、ガタつきを抑制することができる。

本発明によれば、コストをかけずに脆性的な破壊を防止することができる。

本実施形態の木質構造の正面図である。図１のＡ－Ａ断面図である。図３Ａはガセットプレート４０の正面図であり、図３Ｂは図３ＡのＢ－Ｂ断面図、図３Ｃは図３ＡのＣ－Ｃ断面図である。ガセットプレート４０の変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。

＝＝＝実施形態＝＝＝
＜＜木質構造の構成について＞＞
図１は、本実施形態の木質構造の正面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。また、図３Ａはガセットプレート４０の正面図であり、図３Ｂは図３ＡのＢ－Ｂ断面図、図３Ｃは図３ＡのＣ－Ｃ断面図である。

本実施形態では、図に示すように互いに直交する３方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）を設定する。Ｚ方向は鉛直方向に沿った方向である。Ｘ方向は、Ｚ方向に直交する水平方向のうち、梁２０の長手方向に沿った方向である。Ｙ方向は、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の木質構造は、柱１０と、梁２０と、耐震壁３０と、ガセットプレート４０とを備えている。

柱１０は、梁２０や床（不図示）などの鉛直荷重を支える構造部材であり、Ｚ方向（鉛直方向）に沿って立設されている。本実施形態の柱１０は木質の部材である。

梁２０（木質構造部材に相当）は、柱１０同士を水平方向につなぐ構造部材であり、本実施形態では、耐震壁３０の上方と下方において、Ｘ方向（第３方向に相当）に沿って配置されている。本実施形態の梁２０は、木質の部材であり、図２に示すように、複数（ここでは一対）の木質板材２１（第１木質板材に相当）を面同士が対向するようにＹ方向（第１方向に相当）に積層して構成されている。

木質板材２１は、複数の貫通孔２１ａと凹部２１ｂを有している。

貫通孔２１ａは、綴り材１００を貫入させるための孔であり、木質板材２１をＹ方向に貫通して形成されている。また、一対の木質板材２１を積層した梁２０において、各木質板材２１の貫通孔２１ａの位置が重なっている。

凹部２１ｂは、一対の木質板材２１の対向する面に設けられており、厚さ方向（Ｙ方向）に窪んだ部位である。一対の木質板材２１を積層することで、凹部２１ｂ同士が重ね合されて、ガセットプレート４０を配置する溝部が形成されることになる。

仮に、梁２０を１つの木質部材で構成し、当該梁２０に溝部を形成してガセットプレート４０を配置した場合、ガセットプレート４０と梁２０との間にガタつきが生じるおそれがある。これに対し、本実施形態では、一対の木質板材２１の対向する凹部２１ｂの間にガセットプレート４０を隙間なく挟み込むことができるので、ガタつきを抑制することができる。

なお、本実施形態では、一対の木質部材２１にそれぞれ凹部２１を設けているが、片方のみにガセットプレート４０の厚さ分の凹部を設けるようにしてもよい。

耐震壁３０（木質壁に相当）は、地震や風などの水平荷重への抵抗力を高める（耐震性を高める）部材であり、柱１０と梁２０とにより形成される架構面内に設けられている。本実施形態では耐震壁３０は、ガセットプレート４０を介して梁２０に取り付けられている。耐震壁３０は、梁２０に対して、Ｚ方向（第２方向に相当）に所定寸法の隙間部Ｓを有して設けられており、また、耐震壁３０は、柱１０に対して、Ｘ方向に所定寸法（例えば隙間部Ｓと同じ寸法）の隙間部を有して設けられている。

本実施形態の耐震壁３０は、図２に示すように、厚みのあるパネル状の複数（ここでは一対）の木質板材３１（第２木質板材に相当）を面同士が対向するようにＹ方向（第１方向に相当）に積層して構成されている。なお、積層方式としては、繊維方向が互いに直交するように厚さ方向に重ねて積層するＣＬＴ（Cross Laminated Timber）、繊維方向を合わせて積層するＬＶＬ（Laminated Veneer Lumber）など何れであってもよい。また、本字実施形態の耐震壁３０は、複数の木質板材３１が綴り材１００等によって接合されており、接着剤を用いずに構成されている。

木質板材３１は、複数の貫通孔３１ａと凹部３１ｂを有している。

貫通孔３１ａは、綴り材１００を貫入させるための孔であり、木質板材３１をＹ方向に貫通して形成されている。また、一対の木質板材３１を積層した耐震壁３０において、各木質板材３１の貫通孔３１ａの位置が重なっている。

凹部３１ｂは、一対の木質板材３１の対向する面のうち、Ｚ方向の端部（図２では上部）が厚さ方向（Ｙ方向）に窪んだ部位である。一対の木質板材３１を積層することで、凹部３１ｂ同士が重ね合されて、ガセットプレート４０を配置する溝部が形成れることになる。

梁２０の場合と同様に、仮に、耐震壁３０を１つの木質部材で構成し、当該耐震壁３０に溝部を形成して、ガセットプレート４０を配置した場合、ガセットプレート４０と耐震壁３０との間にガタつきが生じるおそれがある。これに対し、本実施形態では、一対の木質板材３１の対向する凹部３１ｂの間にガセットプレート４０を隙間なく挟み込むことができるので、ガタつきを抑制することができる。

なお、本実施形態では、一対の木質部材３１にそれぞれ凹部３１を設けているが、片方のみにガセットプレート４０の厚さ分の凹部を設けるようにしてもよい。

ガセットプレート４０（降伏部材に相当）は、金属製の板状部材（例えば鋼板）であり、隙間部Ｓを跨いで梁２０と耐震壁３０とに接合されている。例えば図２の場合、ガセットプレート４０の上端は、梁２０の隣接する木質板材２１に挟まれ、下端は、耐震壁３０の隣接する木質板材３１に挟まれている。なお、図１の下側（耐震壁３０より下方）の梁２０と耐震壁３０とに接合されたガセットプレート４０では、上下関係が逆になっている。つまり、当該ガセットプレート４０の上端は、耐震壁３０の隣接する木質板材３１に挟まれ、下端は、梁２０の隣接する木質板材２１に挟まれている。

本実施形態のガセットプレート４０には、図３Ａ示すように、複数の貫通孔４０ａ及びスリット４１が設けられている。

貫通孔４０ａは、綴り材１００を貫入させるための孔であり、ガセットプレート４０をＹ方向に貫通して形成されている。

貫通孔４０ａは、一対の木質板材２１でガセットプレート４０を挟んだ状態において、木質板材２１の貫通孔２１ａと対応する位置（重なる位置）に設けられている。そして、ガセットプレート４０の貫通孔４０ａ及び一対の木質板材２１の貫通孔２１ａに綴り材１００が貫入されており、これにより一対の木質板材２１とガセットプレート４０が接合されている。また、図示していないが、一対の木質板材２１のうちガセットプレート４０を挟んでいない部位にも複数の貫通孔が設けられており、それぞれに綴り材１００が貫入されている。そして、これらの綴り材１００によって、一対の木質板材２１が積層した状態で固定されている。これにより、安価に梁２０を施工できる。

また、貫通孔４０ａは、一対の木質板材３１でガセットプレート４０を挟んだ状態において、木質板材３１の貫通孔３１ａと対応する位置（重なる位置）に設けられている。そして、ガセットプレート４０の貫通孔４０ａ及び一対の木質板材３１の貫通孔３１ａに綴り材１００が貫入されており、これにより一対の木質板材３１とガセットプレート４０が接合されている。また、図示していないが、梁２０と同様に、一対の木質板材３１のうちガセットプレート４０を挟んでいない部位にも複数の貫通孔が設けられており、それぞれに綴り材１００が貫入されている。そして、これらの綴り材１００によって一対の木質板材３１が積層した状態で固定されている。これにより、安価に耐震壁３０を施工できる。このように、本実施形態では梁２０および耐震壁３０が接着剤を用いずに構成されている。これによりコストを低減できる。

なお、綴り材１００としては、例えば、ドリフトピン、ボルト、構造用ビスなどを用いることができる。

スリット４１（断面欠損に相当）は、Ｘ方向に細長く、Ｙ方向に貫通する開口であり、ガセットプレート４０のＺ方向の略中央に設けられており、隙間部Ｓに配置されている。本実施形態においてスリット４１は、Ｘ方向に２つ並んで設けられている。

仮に、ガセットプレート４０にスリット４１を設けていない場合、地震などの外力が入力されると、綴り材１００のせん断破壊や、木質板材２１や木質板材３１の圧潰などの脆性的破壊が発生するおそれがある。このような破壊が発生すると、地震後に再利用することができず大規模な補修・補強が必要となるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、ガセットプレート４０にスリット４１を設けているので、スッリット４１形成部分のせん断断面積が小さくなり、これにより、ガセットプレート４０のせん断耐力が低くなっている。例えば、図３Ｂに示すように、ガセットプレート４０のスリット４１の形成部位の断面（Ｚ方向に垂直な断面）の断面面積は、図３Ｃの断面面積（木質板材２１に挟み込まれる部位のうちの最小の面積）よりも小さくなっている。こうすることにより、ガセットプレート４０のせん断耐力が、耐震壁３０及び梁２０の耐力や継手部分（綴り材１００など）の耐力よりも低くなるように設定している。

さらに、本実施形態では、スリット４１の形成部位におけるＸ方向の断面係数が、他の部位におけるＸ方向の断面係数よりも小さくなるようにしている。なお、断面係数とは、部材の断面性能を表す値であり、モーメントに対する強さ・抵抗力である。例えば、断面形状が長辺の長さｈ、短辺の長さｂの長方形である場合、荷重のかかる方向が長辺方向のとき、断面係数はｂ×ｈ²／６となる。一方、荷重のかかる方向が短辺方向のとき、断面係数は、ｂ²×ｈ／６となる。

このように本実施形態では、ガセットプレート４０にスリット４１を設けていることにより、ガセットプレート４０（スリット４１の形成された部位）が、最も先にせん断降伏するように設定している。これにより、ガセットプレート４０以外の部材の脆性的破壊（綴り材１００のせん断破壊や、木質板材２１や木質板材３１の圧潰など）を防止することができる。なお、ガセットプレート４０にスリット４１を設けるのは安価であり、コストがかからない。また、ガセットプレート４０の降伏後も安定した履歴を示すため、地震後も再利用することが可能である。

＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜梁２０について＞
前述の実施形態では、梁２０は、木質板材２１を２枚積層することによって構成されていたが、これには限られず、３枚以上積層していてもよい。また、梁２０の表面に耐火被覆を設けてもよい。

＜耐震壁３０について＞
前述の実施形態では、耐震壁３０は、木質板材３１を２枚積層することによって構成されていたが、これには限られず、３枚以上積層していてもよい。また、耐震壁３０の表面に耐火被覆を設けてもよい。

＜ガセットプレート４０について＞
前述の実施形態では、梁２０と耐震壁３０の間にガセットプレート４０を設けていたが、柱１０と耐震壁３０との間にもガセットプレート４０を設けてもよい。この場合、柱１０は、梁２０と同様の構成（木質板材を積層したもの）とすることが望ましい。

また、前述の実施形態では、１つのガセットプレート４０にスリット４１が２つ形成されていたが、これには限られない。例えば、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。なお、複数の場合、集中して配置してもよいし、分散して配置してもよい。

また、ガセットプレート４０にスリット４１が無くてもよい。

図４は、ガセットプレート４０の変形例を示す図である。なお、図４において、前述の実施形態（図２）と同じ構成の部分には同一符号を付し、説明を省略する。

この変形例のガセットプレート４０´は、隙間部Ｓに配置される部位の厚さ（Ｙ方向の長さ）が、他の部位の厚さ（Ｙ方向の長さ）よりも薄く（短く）なっている。こうすることにより、地震発生時、ガセットプレート４０´の隙間部Ｓに配置された部位が最初に降伏するように設定している。この場合においても、ガセットプレート４０´以外の部材の脆性的な破壊を防止できる。

１０柱
２０梁（木質構造部材）
２１木質板材（第１木質板材）
２１ａ貫通孔
２１ｂ凹部
３０耐震壁（木質壁）
３１木質板材（第２木質板材）
３１ａ貫通孔
３１ｂ凹部
４０ガセットプレート（降伏部材）
４０ａ貫通孔
４１スリット（断面欠損）
Ｓ隙間部

Claims

複数の第１木質板材を面同士が対向するように第１方向に積層して構成された木質構造部材と、
前記木質構造部材に対して、前記第１方向と直交する第２方向に所定寸法の隙間部を有して設けられた木質壁であって、複数の第２木質板材を面同士が対向するように前記第１方向に積層して構成された木質壁と、
一端が隣接する前記第１木質板材に挟まれ、他端が隣接する前記第２木質板材に挟まれて、前記隙間部を跨いで前記木質構造部材と前記木質壁とに接合された降伏部材と、
を備え、
前記降伏部材は、前記隙間部の或る位置で前記第２方向に対して垂直に切ったときの断面面積が、前記第１木質板材に挟まれた部位、及び、前記第２木質板材に挟まれた部位を前記第２方向に対して垂直に切ったときの断面面積よりも小さい、
ことを特徴とする木質構造。
請求項１に記載の木質構造であって、
前記降伏部材は、前記或る位置における前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向の断面係数が、前記第１木質板材に挟まれた部位、及び、前記第２木質板材に挟まれた部位における前記第３方向の断面係数よりも小さい、
ことを特徴とする木質構造。
請求項１又は請求項２に記載の木質構造であって、
外力が入力された場合に、前記降伏部材の前記或る位置を含む部位が最も先に降伏する、
ことを特徴とする木質構造。
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の木質構造であって、
前記降伏部材は、前記隙間部に断面欠損が設けられている、
ことを特徴とする木質構造。
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の木質構造であって、
前記降伏部材は、前記或る位置における前記第１方向の長さが、前記第１木質板材に挟まれた部位、及び、前記第２木質板材に挟まれた部位における前記第１方向の長さよりも短い、
ことを特徴する木質構造。
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の木質構造であって、
前記木質構造部材は梁であり、
前記第２方向は鉛直方向である、
ことを特徴とする木質構造。
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の木質構造であって、
前記複数の第１木質板材、及び、前記複数の第２木質板材は、それぞれ、綴り材によって固定されている、
ことを特徴とする木質構造。
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の木質構造であって、
前記木質構造部材、及び、前記木質壁は、接着剤を用いずに構成されている、
ことを特徴とする木質構造。
請求項１乃至請求項８の何れかに記載の木質構造であって、
前記降伏部材は、隣接する前記第１木質板材、及び、隣接する前記第２木質板材に、それぞれ、隙間なく挟み込まれている、
ことを特徴とする木質構造。