JP7083066B1 - 木質架構および建物の骨組み - Google Patents

Abstract

【課題】高い剛性を確保しつつ、容易に解体して再利用が可能な、木質架構を提供すること。【解決手段】建物の骨組み１は、軸材を含んで構成された木質架構である。この建物の骨組み１は、４本の鉛直軸材１１と、これら４本の鉛直軸材１１同士の間に介装された鉛直つづり材１２と、４本の第２水平軸材３１と、これら４本の第２水平軸材３１同士の間に介装された水平つづり材３２と、を備える。鉛直軸材１１と鉛直つづり材１２とは、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、および連結金物のうちの少なくとも１つで接合される。第２水平軸材３１と水平つづり材３２とは、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、および連結金物のうちの少なくとも１つで接合される。【選択図】図４

Description

本発明は、軸材を含んで構成された木質架構に関する。

従来より、木質の柱と木質の梁とが接合された柱梁接合構造が提案されている（特許文献１、２参照）。
特許文献１には、柱と梁とが接合された柱梁接合構造が示されている。この柱梁接合構造では、柱は、柱内側木質板材と、柱内側木質板材を両面から挟む一対の柱外側木質板材と、各々の柱外側木質板材を柱内側木質板材と共に各々挟む一対の柱最外側木質板材と、を有する。梁は、梁内側木質板材と、梁内側木質板材を両面から挟む一対の梁外側木質板材と、を有する。
特許文献２には、柱集成材と梁集成材とが直交するように固定された木質ラーメンモーメント抵抗部構造体が示されている。柱集成材は、端部において突部と谷部とが幅方向に交互に形成された複数の柱ラミナを貼り合わせ積層してなる。梁集成材は、端部において突部が嵌入する嵌入谷部と前記谷部に嵌め込まれる突出部とが交互に形成された複数の梁ラミナを貼り合わせ積層してなる。

特開２０２０－７９５４５号公報 特開２０１８－１５９２５１号公報

本発明は、高い剛性を確保しつつ、軽量部材で容易に施工可能な、木質架構および建物の骨組みを提供することを課題とする。

本発明者らは、木質架構として、小断面の木質軸材とつづり材とを、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、およびつづり材を貫通する連結金物のうち少なくとも１つ以上で接合することで、軸材として大断面の木材を用いることなく、高剛性の木質架構が実現でき、木質架構を高い剛性を有しながら軽量部材で容易に施工可能となる点に着眼して、本発明に至った。
第１の発明の木質架構（例えば、後述の建物の骨組み１、１Ａ）は、軸材を含んで構成された木質架構であって、４本以上の軸材（例えば、後述の鉛直軸材１１、第２水平軸材３１、第４水平軸材８１）と、前記軸材のうち少なくとも２本同士の間に介装されたつづり材（例えば、後述の鉛直つづり材１２、水平つづり材３２、床水平つづり材８２）と、を備え、前記軸材と前記つづり材とは、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、およびつづり材を貫通する連結金物のうちの少なくとも１つで接合されることを特徴とする。

この発明によれば、軸材とつづり材とを、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、および連結金物のうちの少なくとも１つで接合することで、軸材として大断面の木材を用いることなく、高剛性の木質架構を実現できる。
また、木質架構を構成する軸材とつづり材とを、木材本体に凹凸加工を加えたほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、連結金物のうち少なくとも１つで接合したので、木質架構を比較的容易に解体でき、軸材やつづり材の再利用が可能である。
また、軸材およびつづり材は、小断面の軸材ユニットであるために軽量部材であり、重機が使用できない屋内であっても、人力で施工が可能である。また、軸材およびつづり材は、容易に再利用することが可能であり、容易に施工できる。

第２の発明の木質架構は、柱（例えば、後述の柱１０）と、前記柱に接合された梁（例えば、後述の第２の梁３０）と、を備え、前記柱は、４本の鉛直方向に延びる鉛直軸材（例えば、後述の鉛直軸材１１）と、前記鉛直軸材同士の間に介装された鉛直つづり材（例えば、後述の鉛直つづり材１２）と、を備え、前記梁は、２本以上の水平方向に延びる水平軸材（例えば、後述の第２水平軸材３１）と、前記水平軸材同士の間に介装された水平つづり材（例えば、後述の水平つづり材３２）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、４本の鉛直軸材同士を鉛直つづり材で接合して柱を構成したので（合わせ柱）、柱の剛性および座屈強度を高めることができる。また、２本以上の水平軸材同士を水平つづり材で接合して梁を構成したので（重ね透かし梁）、梁の剛性を高めることができる。
また、中実の製材を使用して梁を形成しなくても、２本以上の水平軸材同士の間に水平つづり材を介装することで梁を形成でき、かつ水平軸材とつづり材の組み合わせ数を増やすことで、梁断面の高さ（梁せい）を大きくできるために、梁のスパン長を長くできる。
また、複数本の軸材を含んで柱や梁を構成したので、軸材として小断面の木材を用いることができ、施工コストを低減できる。
また、４本の鉛直軸材を含む一対の柱と、この一対の柱同士を連結する２本以上の水平軸材を含む梁とで、高剛性の門型フレームを容易に実現できる。
また、３方向から柱、梁、桁に相当する各軸材を交差させることで、各部材同士の接合部を形成することができるため、容易に組み立てることができる。

第３の発明の木質架構は、前記梁（例えば、後述の第２の梁３０、第２の床梁８０）は、前記柱の上端部同士および下端部同士を連結することを特徴とする。

この発明によれば、一対の柱の上端部同士および下端部同士を一対の梁で連結したので、ロの字形状のフレームを形成して、より高い構造安定性を実現できる。

本発明によれば、高い剛性を確保しつつ、軽量部材で容易に施工可能な、木質架構および建物の骨組みを提供できる。

本発明の第１実施形態に係る建物の骨組みの模式的な斜視図である。 第１実施形態に係る建物の骨組みの平面図である。 図２の建物の骨組みのＩ－Ｉ断面図である。 図２の建物の骨組みのＩＩ－ＩＩ断面図である。 図２の建物の骨組みのＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図２～図４の破線Ａで囲んだ部分の斜視図である。 第１実施形態に係る第２水平軸材と水平つづり材との接合部（ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ）を示す断面図である。 第１実施形態に係る第２水平軸材と水平つづり材との接合部（連結金物）および柱の柱脚部と床面との接合部を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る建物の骨組みの模式的な斜視図である。 本発明の変形例に係る建物の骨組みの部分拡大斜視図である。 本発明の別の変形例に係る建物の骨組みの部分拡大斜視図である。

本発明は、４本以上の軸材と、軸材同士の間に挟まれるつづり材とを、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、および連結金物のうちの少なくとも１つで接合した木質架構である。第１実施形態では、建物の桁行方向中央部では、柱１０と第２の梁３０で構成される門型フレームが、第１の梁２０に沿って複数設置されている（図４）。一方、建物の桁行方向両端部では、柱１０の柱頭部が第２の梁３０で接合され、柱１０の柱脚部が第２の床梁８０で接合されるロの字形状のフレームが、第１の梁２０に沿って複数設置されている（図５）。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る建物の骨組み１の模式的な斜視図である。図２は、建物の骨組み１の平面図である。図３は、図２の建物の骨組み１のＩ－Ｉ断面図である。図４は、図２の建物の骨組み１のＩＩ－ＩＩ断面図である。図５は、図２の建物の骨組み１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図６は、図２～図４の破線Ａで囲んだ部分の斜視図である。図６では、理解を容易にするため、鉛直つづり材１２および水平つづり材３２の表示を省略している。

建物の骨組み１は、床面２上に固定されている。この建物の骨組み１は、床面２上に設けられた木質の柱１０と、柱１０の上端部である柱頭部に接合されて柱１０に直交して桁行方向に延びる木質の第１の梁２０と、柱１０の柱頭部に接合されて柱１０および第１の梁２０に直交して梁間方向に延びる木質の第２の梁３０と、柱１０の柱脚部に接合されて第１の梁２０に略平行に桁行方向に延びる床梁４０と、柱１０の柱脚部に接合されて第２の梁３０に略平行に梁間方向に延びる床梁８０と、を備える木質柱梁架構である。
具体的には、床面２上に柱１０が２列設けられており、第１の梁２０および床梁４０は、各列の隣り合う柱１０同士を連結している。第２の梁３０は、２列の互いに対抗する柱１０の柱頭部同士を連結している。第２の床梁８０は、建物の骨組み１の桁行方向の両端部に設けられて、２列の互いに対抗する柱１０の柱脚部同士を連結している。
図４に示すように、この建物の骨組み１は、桁行方向中央部では、梁間方向の断面視で、一対の柱１０と、これら一対の柱１０同士を連結する第２の梁３０と、からなる門型状の木質フレームとなっている。一方、この建物の骨組み１は、桁行方向両端部では、梁間方向の断面視で、一対の柱１０、第２の梁３０、および第２の床梁８０からなるロの字形状の木質架構フレームとなっている。

第１の梁２０は、水平方向に延びる１本の第１水平軸材２１で構成されている。
床梁４０は、水平方向に延びる１本の第３水平軸材４１で構成されている。
第２の梁３０は、水平方向に延びる４本の水平軸材としての第２水平軸材３１と、第２水平軸材３１同士の間に介装されて第２水平軸材３１同士を接合する水平つづり材としての水平つづり材３２と、を含んで構成されている。具体的には、第２の梁３０の第２水平軸材３１は、第１の梁２０（第１水平軸材２１）を上下から挟んで配置されている。また、水平つづり材３２は、第２の梁３０の長さ方向に沿って所定間隔おきに設けられている。また、図６に示すように、柱１０の柱頭部では、３方向の各軸材である、柱１０と、第１の梁２０、および第２の梁３０が接合されて、木質架構が形成されている。

図７（ａ）は、第２水平軸材３１と水平つづり材３２との接合部を示す断面図である。第２水平軸材３１と水平つづり材３２とは、ほぞ継ぎで接合されている。すなわち、水平つづり材３２には、突起部５０が形成され、第２水平軸材３１には、この突起部５０が嵌合する凹部５１が形成されている。水平つづり材３２の突起部５０が第２水平軸材３１の凹部５１に嵌合することにより、第２水平軸材３１と水平つづり材３２とが接合されている。なお、これに限らず、第２水平軸材３１に突起部を設け、水平つづり材３２にこの突起部が嵌合する凹部を設けてもよい。
また、これに限らず、図７（ｂ）に示すように、第２水平軸材３１と水平つづり材３２とを、ダボ継ぎで接合してもよい。すなわち、水平つづり材３２には、凹部５２が形成され、第２水平軸材３１には、この凹部５２に対向して凹部５３が形成されている。水平つづり材３２の凹部５２および第２水平軸材３１の凹部５３にダボ材５４を嵌合させることにより、第２水平軸材３１と水平つづり材３２とを接合する。
また、これに限らず、図８（ａ）に示すように、第２水平軸材３１と水平つづり材３２とを、水平つづり材３２を貫通する連結金物としてのボルト５５、ナット５６、座金５７で接合してもよい。すなわち、水平つづり材３２および第２水平軸材３１を貫通する貫通孔５８を設け、この貫通孔５８にボルト５５を挿通してナット５６を締め付けることにより、第２水平軸材３１と水平つづり材３２とを接合する。
また、これに限らず、第２水平軸材３１と水平つづり材３２とを接着剤で接着してもよい。
また、以上のほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、および連結金物（ボルト５５、ナット５６、座金５７）のうち２つ以上を組み合わせて、第２水平軸材３１と水平つづり材３２とを接合してもよい。

図２～図６に戻って、柱１０は、鉛直方向に延びる４本の鉛直軸材１１と、４本の鉛直軸材１１同士の間に介装されて鉛直軸材１１同士を接合する鉛直つづり材１２と、を含んで構成される。具体的には、柱１０の鉛直軸材１１は、第１の梁２０の第１水平軸材２１、床梁４０の第３水平軸材４１、および第２の梁３０の４本の第２水平軸材３１うちの２本を、水平方向から挟んで配置されている。また、鉛直つづり材１２は、柱１０の長さ方向に沿って所定間隔おきに設けられている。
鉛直軸材１１と鉛直つづり材１２とは、第２水平軸材３１および水平つづり材３２同様に、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、連結金物（ボルト５５、ナット５６、座金５７）のうち少なくとも１つで接合されている。

第２の床梁８０は、水平方向に延びる４本の水平軸材としての第４水平軸材８１と、第４水平軸材８１同士の間に介装されて第４水平軸材８１同士を接合する水平つづり材としての床水平つづり材８２と、を含んで構成されている。具体的には、第２の床梁８０の第４水平軸材８１は、床梁４０（第３水平軸材４１）を上下から挟んで配置されている。また、第２の床梁８０の４本の第４水平軸材８１うちの２本は、柱１０の鉛直軸材１１に水平方向から挟まれて配置されている。
第４水平軸材８１と床水平つづり材８２とは、第２水平軸材３１および水平つづり材３２同様に、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、連結金物（ボルト５５、ナット５６、座金５７）のうち少なくとも１つで接合されている。

柱１０の柱脚部は、固定手段としての固定金物６０で床面２に固定されている。すなわち図８（ｂ）に示すように、床面２には、アンカーボルト７０が設けられている。固定金物６０は、断面Ｌ字形状であり、略水平な基部６１と、この基部６１に立設された壁部６２と、を備える。固定金物６０の基部６１にアンカーボルト７０を貫通させてナット７１を締め付けるとともに、固定金物６０の壁部６２および柱１０の鉛直軸材１１にボルト７２を貫通させてナット７３を締め付けることで、柱１０の柱脚部が床面２に固定される。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）柱１０の鉛直軸材１１と鉛直つづり材１２とを、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、および連結金物（ボルト５５、ナット５６、座金５７）のうちの少なくとも１つで接合した。また、第２の梁３０の第２水平軸材３１と水平つづり材３２とを、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、および連結金物（ボルト５５、ナット５６、座金５７）のうちの少なくとも１つで接合した。また、第２の床梁８０の第４水平軸材８１と床水平つづり材８２とを、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、および連結金物（ボルト５５、ナット５６、座金５７）のうち少なくとも１つで接合した。よって、軸材として大断面の木材を用いることなく、高剛性の木質架構を実現できる。
また、鉛直軸材１１と鉛直つづり材１２との接合部分、第２水平軸材３１と水平つづり材との接合部分、第４水平軸材８１と床水平つづり材８２との接合部分では、小断面の木材同士が接合されて大断面となることで、高い接合強度が確保されるため、曲げモーメントの抵抗力が高めることができる。
また、木質架構を構成する鉛直軸材１１と鉛直つづり材１２、第２水平軸材３１と水平つづり材３２、第４水平軸材８１と床水平つづり材８２を、木材に凹凸加工を加えたほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、および連結金物（ボルト５５、ナット５６、座金５７）のうち少なくとも１つで接合したので、使用する木材に特殊な加工や接合金物が不要であり、木質架構を比較的容易に解体でき、軸材１１、３１やつづり材１２、３２の再利用が可能である。

（２）４本の鉛直軸材１１同士を鉛直つづり材１２で接合して柱１０を構成したので（合わせ柱）、柱１０の剛性および座屈強度を高めることができる。また、４本の第２水平軸材３１同士を水平つづり材３２で接合したので（重ね透かし梁）、第２の梁３０の剛性を高めることができる。また、中実の製材を使用して梁を形成しなくても、４本の第２水平軸材３１同士の間に水平つづり材３２を介装することで第２の梁３０を形成できるため、第２の梁３０のスパン長を長くできる。
また、複数本の軸材１１、３１、８１を含んで、柱１０、第２の梁３０、および第２の床梁８０を構成したので、軸材１１、３１、８１として小断面の木材を用いることができ、施工コストを低減できる。
また、４本の鉛直軸材１１を含む一対の柱１０と、この一対の柱１０同士を連結する４本の水平軸材３１を含む第２の梁３０とで、高剛性の門型フレームを容易に実現できる。
また、木質架構である建物の骨組み１は、中実の製材を使用することなく、軸材１１、３１、８１とつづり材１２、３２、８２で構成される軸材ユニットで形成される。ここでいう軸材ユニットとは、中実断面の製材の１／９程度の小断面の４本の製材を、つづり材（短材）で接合して構成した中空の軸材である。よって、軸材ユニットは、中実の製材に比べて、重量が約１／２となり、運搬が容易で、組立てが容易となる。

（３）木質架構である建物の骨組み１は、小断面の木材に高度なプレカット加工や専用の接合金物を使用することなく、小断面の木材同士を接合することで実現される。柱１０、第２の梁３０、および、第２の床梁８０は、単一の木材ではなく、小断面の軸材１１、３１、８１同士の間につづり材１２、３２、８２を介装して接合したので、断面形状を自由に設計できるとともに、大きな梁せいを容易に形成することが可能であり、低コストで、大規模な木質架構を実現することができる。
また、小断面の軸材１１、３１、８１およびつづり材１２、３２、８２は、小さな矩形断面の流通木材であり、全国どこでも入手可能である。また、特殊な加工機を持たない製材所でも製造可能であり、木質架構である建物の骨組み１を低コストで実現可能である。

（４）建物の骨組み１の桁行方向両端部では、一対の柱１０の柱頭部同士および柱脚部同士を、第２の梁３０および第２の床梁８０で連結したので、ロの字形状のフレームを形成して、高い構造安定性を実現することができる。

〔第２実施形態〕
図９は、本発明の第３実施形態に係る建物の骨組み１Ａの模式的な斜視図である。
本実施形態では、建物の骨組み１Ａが壁面３上に固定されている点が、第１実施形態と異なる。すなわち、建物の骨組み１Ａは，第１実施形態の建物の骨組み１を横倒しにして壁面３に固定したものである。また、建物の骨組み１Ａでは、柱１０または第２の梁３０の一部に開口部を設けることで、建物の骨組み１Ａの内部に居住空間を設けるものとする。
本実施形態によれば、上述の（１）～（４）と同様の効果がある。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の各実施形態では、第１の梁２０を１本の第１水平軸材２１で構成したが、これに限らず、図１０に示すように、第１の梁２０を２本の第１水平軸材２１で構成してもよい。
また、上述の各実施形態では、第２の梁３０を４本の第２水平軸材３１で構成したが、これに限らず、６本の第２水平軸材３１で構成してもよい（図は省略）。
また、上述の各実施形態では、第２の梁３０を４本の第２水平軸材３１で構成したが、これに限らず、図１１に示すように、第２の梁３０を２本の第１水平軸材２１で構成してもよい。この場合、第２の梁３０の２本の第１水平軸材２１は、柱１０の鉛直軸材１１で水平方向から挟まれて配置されている。
また、上述の各実施形態では、建物の骨組み１を、一対の柱１０および第２の梁３０からなる門型状のフレームと、一対の柱１０、第２の梁３０、および第２の床梁８０からなるロの字形状のフレームと、を組み合わせて構成したが、これに限らない。すなわち、建物の骨組みを門型状のフレームのみで構成してもよいし、ロの字形状のフレームのみで構成してもよい。なお、建物の骨組みをロの字形状のフレームのみで構成した場合、第２の床梁８０の上に床パネルを敷設し、この床パネル上を利用者の移動スペースとしてもよい（図は省略）。

１、１Ａ…建物の骨組み ２…床面 ３…壁面
１０…柱 １１…鉛直軸材 １２…鉛直つづり材
２０…第１の梁 ２１…第１水平軸材
３０…第２の梁 ３１…第２水平軸材 ３２…水平つづり材
４０…床梁 ４１…第３水平軸材
５０…突起部 ５１…凹部 ５２…凹部 ５３…凹部 ５４…ダボ材
５５…ボルト ５６…ナット ５７…座金 ５８…貫通孔
６０…固定金物 ６１…基部 ６２…壁部
７０…アンカーボルト ７１…ナット ７２…ボルト ７３…ナット
８０…第２の床梁 ８１…第４水平軸材 ８２…床水平つづり材

Claims (3)

1. 柱と、前記柱に接合された梁と、を備える木質架構であって、
   前記柱は、４本の鉛直方向に延びる鉛直軸材と、前記４本の鉛直軸材同士の間に介装されて前記鉛直軸材同士を接合する鉛直つづり材と、を備え、
   前記梁は、４本の水平方向に延びる水平軸材と、前記４本の水平軸材同士の間に介装されて前記水平軸材同士を接合する水平つづり材と、を備え、
   前記４本の鉛直軸材のうちの２本と、前記４本の鉛直軸材のうちの残る２本とは、前記４本の水平軸材のうちの２本を挟んで配置され、
   前記４本の水平軸材のうちの２本と、前記４本の水平軸材のうちの残る２本とは、前記４本の鉛直軸材のうちの２本を挟んで配置され、
   前記鉛直軸材と前記鉛直つづり材、および、前記水平軸材と前記水平つづり材とは、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、およびつづり材を貫通する連結金物のうちの少なくとも１つで接合されることを特徴とする木質架構。
2. 柱と、前記柱に接合された梁と、を備える木質架構であって、
   前記柱は、４本の鉛直方向に延びる鉛直軸材と、前記４本の鉛直軸材同士の間に介装されて前記鉛直軸材同士を接合する鉛直つづり材と、を備え、
   前記梁は、前記柱の柱頭部に接合されて前記柱に直交して延びる第１の梁と、前記柱の柱頭部に接合されて前記柱および前記第１の梁に直交して延びる第２の梁と、を備え、
   前記第２の梁は、４本の水平方向に延びる水平軸材と、前記４本の水平軸材同士の間に介装されて前記水平軸材同士を接合する水平つづり材と、を備え、
   前記４本の鉛直軸材のうちの２本と、前記４本の鉛直軸材のうちの残る２本とは、前記４本の水平軸材のうちの２本を挟んで配置され、
   前記４本の水平軸材のうちの２本と、前記４本の水平軸材のうちの残る２本とは、前記４本の鉛直軸材のうちの２本を挟んで配置され、
   前記鉛直軸材と前記鉛直つづり材、および、前記水平軸材と前記水平つづり材とは、ほぞ継ぎ、ダボ継ぎ、接着剤、およびつづり材を貫通する連結金物のうちの少なくとも１つで接合されることを特徴とする木質架構。
3. 請求項２に記載の木質架構を備えた建物の骨組みであって、
   前記骨組みの桁行方向中央部では、一対の前記柱と、一対の前記柱同士を連結して梁間方向に延びる前記第２の梁と、を備える門型状の木質架構フレームが、桁行方向に複数並んで設けられ、
   前記骨組みの桁行方向両端部では、一対の前記柱、前記第２の梁、および前記柱の柱脚部に接合されて前記第２の梁に略平行に梁間方向に延びる床梁と、を備えるロの字形状の木質架構フレームが、桁行方向に複数並んで設けられることを特徴とする建物の骨組み。
   

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