JP7239339B2

JP7239339B2 - 木質建材

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Publication number: JP7239339B2
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Inventors: 諭司長瀬
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Description

本発明は木質建材に関する。

従来、単一木材や、木材の繊維方向に長く切削加工した引き板（ラミナ）あるいは小角材を、その繊維方向を互いに平行にして接着剤を用いて貼り合わせた集成材は、主に建築における柱、梁のような骨組材として使われ、あるいは木橋や大型のドームなどに使われている。

特に、集成材は、ひき板、小角材を集成するため寸法、形状の自由度が高く、製品強度のばらつきや干割れ、狂いなどが小さい上に、曲がり材を容易に製造できるなどの優れた特性を持っている。

ところが、これらの集成材を大型建築物や構造物に用いる場合、集成材の剛性や強度を高くする必要があるため集成材の厚みを大きくしなければならず、その結果、建築物や構造物の天井が低くなったり、過剰な厚み設計が必要になったりする。この対策として、剛性と強度の高い補強材を、接着剤などを介して一体化した強化単一木材や強化集成材を用いることが提案されている。

補強材としては、金属や繊維などさまざまなものが用いられているが、例えば特許文献１では、補強用の繊維として炭素繊維を用いたプリプレグを使用し、その両面に熱硬化樹脂を含浸させた木質系シートを貼り付け一体化し、複合シートとして用いる方法が開示されている。この発明では、その補強繊維を含有した複合シートを、さらに木材と接着させ、木材接着性と取扱い性、加工性に優れた木質集成材を開示している。

しかし、金属や繊維などの補強材料を複合するのみで剛性や強度を補強する方法においては、補強材料の添加量によって補強の程度が変わるため、大型建築物や構造物に用いるなど、より大きな剛性や強度を必要とする場合、より多くの補強材料を複合する必要がある。複合する材料が多くなるほど材料コストが増加することに加え、補強材料の接着強度の担保が難しくなり、複合化工程が複雑になるなどの課題があった。

この問題を解決することが試みられ、例えば特許文献２には、管状補強材によって補強された木質集成材からなる木質建材が開示されている。

特開平９－２５４３１９号公報特開２０１８－８９８９７号公報

木材で居住用の建物を建築する場合には、階上と階下との間での高い遮音性が必要となる。遮音性を得るためには重量の大きい床、例えばコンクリートスラブを用いることが望ましく、このためには床の重量を支える梁をムクリ施工（反ったまま施工）することが望ましい。

本発明の課題は、ムクリ施工が可能であり、剛性と強度に優れる木質建材を提供することにある。

すなわち本発明は、管状補強材によって補強された木質集成材からなり、管状補強材に通した緊張材に張力がかけられることにより木質集成材が湾曲した状態で固定されていることを特徴とする木質建材である。

本発明によれば、ムクリ施工が可能であり、剛性と強度に優れる木質建材を提供することができる。

実施例１、２および比較例２の木質建材の模式図（長さ方向に直交する平面での断面図）比較例１の木質建材の模式図（長さ方向に直交する平面での断面図）比較例３の木質建材の模式図（長さ方向に直交する平面での断面図）実施例１、２および比較例１の木質建材および金具治具の模式図実施例１、２および比較例１の緊張材に張力をかけた場合の模式図

〔木質集成材〕
木質集成材は、木質材料片（ラミナ）を相互に接着剤で貼り合わせて構成された木質の材料であり、単一木材や、木材の繊維方向に長く切削加工した引き板または小角材を木質材料片（ラミナ）として用い、それらの木質材料片の繊維方向を互いに平行にして接着剤を用いて貼り合わせたものである。

本発明においては、木質集成材を補強するために、木質集成材の構成要素として、管状補強材を用いる。補強された木質集成材は、管状補強材と木質材料片（ラミナ）とを、管状補強材の長さ方向と木質材料片（ラミナ）の繊維の長さ方向とを平行になるように配置して、それらを幅方向で接するように接着されてなる補強ラミナと、木質材料片（ラミナ）のみからなる木質ラミナとからなることが好ましい。

本発明における木質集成材は、管状補強材を構成要素として含む補強ラミナと木質材料片（ラミナ）のみからなる木質ラミナとが積層しているものであることが好ましい。この木質集成材における補強ラミナの長さ方向と、木質材料片（ラミナ）の木目方向は、管状補強材料の繊維強化樹脂の繊維方向と一致していることが好ましい。すわなち、管状補強材と木質材料片（ラミナ）は、それぞれの繊維方向が平行となる向きに接着されていることが好ましい。

〔管状補強材〕
管状補強材は、木質集成材を補強することができる強度や剛性を備える素材、すなわち、木質材料片（ラミナ）よりも強度や剛性で優れた素材からなる。例えば、鉄やアルミなどの金属、補強繊維と樹脂からなる繊維強化樹脂を用いることができる。木材との相性、例えば、熱膨張係数や熱伝導率、材料物性の異方性、重量などにおいて優れた効果を発揮できることから、管状補強材は、繊維強化樹脂からなることが好ましく、その長さ方向に補強繊維が配向し熱硬化性樹脂の硬化物で固着されたものであることが好ましい。

管状補強材の少なくとも一つには緊張材が通される。このため管状補強材の内部には、緊張材の作用を阻害しない態様で充填剤が充填されていても構わないが、何も充填されず、空洞となっていることが好ましい。

〔マトリクス樹脂〕
管状補強材が繊維強化樹脂からなる場合、繊維強化樹脂のマトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂を挙げることができる。中でも物性や加工性、最終的な木材との接着性の観点からビニルエステル樹脂が好ましい。

〔補強繊維〕
管状補強材が繊維強化樹脂からなる場合、補強繊維には木材の補強に適した強度を有する強化繊維を用いることができる。本発明の木質建材は、その用途が建物を成り立たせるための部材であるため、火災時においても強度低下が起こらないことが好ましい。このため、補強繊維は、融点またはガラス転移温度が２００℃以上である有機繊維または無機繊維であることが好ましく、これらは連続繊維であることが好ましい。

補強繊維としては、例えば、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリイミド繊維、四フッ化エチレン繊維、ガラス繊維を挙げることができる。補強繊維として、炭素繊維、ガラス繊維または芳香族ポリアミド繊維が好ましい。これらの補強繊維は単独で用いてもよく、または二種類以上を複合して用いてもよい。

補強繊維の中でも、本発明においては炭素繊維が特に好ましい。中でもポリアクリロニトリル系繊維を焼成して得られるアクリルニトリル系の炭素繊維であることが最も好ましい。さらに、窒素含有量が０．１～１５重量％であることや、引張り強度が２５００～７０００ＭＰａであること、弾性率が１５０～７００ＧＰａである炭素繊維であることが好ましい。特には、窒素含有量３～１０重量％を有する３５００ＭＰａ以上の引張り強度と２００～３５０ＧＰａの弾性率を有する直径５～９μｍの炭素繊維であることが、接着性の観点からも最適である。また、このような炭素繊維表面におけるＥＳＣＡ表面分析装置（島津製作所製）による表面の酸素／炭素比率としては、０．１／１～０．３／１であることが好ましい。さらには０．１５／１～０．２５／１の範囲であることが、樹脂との接着強度を高く確保する点からも好ましい。

補強繊維は、その繊維直径としては５～９μｍであることが好ましいが、さらに繊維束であることが好ましい。繊維束としては、構成本数が１０００～３０００００本からなる繊維束（ストランド）であることが好ましい。さらに補強繊維が繊維束である場合には、繊維束を所望分集束し、または、所望の形状に拡幅して使用することが好ましい。

本発明においては、このような補強繊維が樹脂とともに管状補強材を構成することが好ましいが、管状補強材における補強繊維の形態としては、一方向に繊維を引き揃えたＵＤ基材やその２方向以上の組合せ、織物、不織布など様々な形態が採用可能であって、必要とする強度に応じて設計することができる。ただし、実際の性能とコストとのバランスを加味した場合、一方向に引き揃えたＵＤ基材として用いることが特に好ましい。ＵＤ基材としては、引張強度や引張弾性率が高く、かつ耐熱性が高い炭素繊維を一方向に引き揃えたＵＤ基材を用いることが好ましい。

補強繊維は管状補強材の長さ方向に配向したものであることが好ましい。そして、補強繊維が連続繊維であることが好ましい。そのような繊維形態を用いることによって、繊維による補強効果を、より効果的に発揮することができる。

〔管状補強材の物性〕
管状補強材における補強繊維と樹脂の体積分率としては４０／６０～６０／４０の範囲であることが好ましい。また、補強繊維の管状補強材における存在密度は、その長さ方向の断面において１０，０００～１８，０００本／ｍｍ^２の範囲に有ることが好ましい。

管状補強材は、木質集成材の曲げ物性を補強する観点からは繊維方向への引張物性と圧縮物性のバランスが重要となる。管状補強材により補強された木質集成材がより好ましくない破壊形態である脆性破壊を起こさないようにするためには、管状補強材として、圧縮強度が引張強度より小さくなっていることが重要である。具体的には、引張強度が好ましくは５００～５，０００ＭＰａ、さらに好ましくは１，０００～４，５００ＭＰａである。他方、圧縮強度は、好ましくは引張強度よりも低くかつ１００～５，０００Ｎ／ｍｍ、さらに好ましくは引張強度よりも低くかつ５００～４，５００Ｎ／ｍｍである。

管状補強材において、補強繊維は管状補強材の周辺部に主に配置されたものであることが好ましい。管状補強材の周辺部に補強繊維が配置されていることにより、木質集成材における管状補強材の補強効果を向上させることができる。ここで周辺部とは、管状補強材の外周部１／３の範囲をいい、特には１／５の範囲をいう。

本発明においては、管状補強材の形状は管状であり、管状補強材の壁の厚さをコントロールすることで補強繊維の含有量を容易に調整することができる。管状、すなわち補強材自体を中空とすることで、菅を形成する層の肉厚により、管状補強材に必要な物性を最適にコントロールすることができ、過剰に補強繊維やマトリクス樹脂を使用することを避け、補強繊維の重量を軽くすることができる。

〔管状補強材の断面形状〕
菅状補強材の形状は矩形であることも好ましい。これに対して例えば管状補強材の断面が円形であると、管状補強材の全体として形状は円柱状となり、周辺の木質材料片（ラミナ）との間に隙間ができやすく、接着力が低下する傾向にある。管状補強材の特に好ましい断面形状は正方形または長方形の矩形中空である。

他方、管状補強材の内部側は任意であり、矩形でなくても好ましく用いることができる。例えば、矩形断面の管状補強材の内側が円形断面である場合、管状補強材の肉厚を多く設計することができ、管状補強材の引張強度や圧縮強度を高くしたい場合には有効な手段となる。

管状補強材が矩形である場合、その断面の寸法としては短辺の外寸が１０～５０ｍｍ、長辺の外寸が１０～５００ｍｍであることが好ましい。さらには、短辺の外寸が１５～４５ｍｍ、長辺の外寸が１５～４００ｍｍであることが好ましく、短辺が集成材を構成する補強ラミナの厚さ以上にならないことが製造上好ましい。

管状補強材が矩形の中空（内側も矩形）である場合、管状補強材の各辺の厚さは、好ましくは１～３０ｍｍ、さらに好ましくは２～２５ｍｍである。厚さがこれより薄いと、曲げ方向の加力があった場合に、管状補強材の縦辺においては座屈破壊を起こしてしまう可能性もあり、十分な補強効果が得られないことがあり好ましくない。他方、これより厚いと、管状補強材を成形する際に、内部の樹脂が十分に硬化できない懸念が増え、曲げ方向の加力があった場合に、管状補強材内でのせん断破壊が起こりやすくなる懸念があり好ましくない。この傾向は梁として用いる場合に特に顕著である。

〔配置〕
木質集成材における管状補強材の配置の態様は、木質集成材の断面の中心から等距離の位置に管状補強材を複数本配置した態様か、木質集成材の中心に対して点対称に管状補強材を複数本配置した態様であることが好ましい。特に、木質集成材の断面の中心から等距離の位置に管状補強材を２本または４本配置した態様が好ましい。木質集成材の断面の中心から等距離の位置に配置することより、木質集成材の剛性を向上させることができる。さらに断面二次モーメントの観点から木質集成材における管状補強材の配置は、木質集成材の上面と下面に近い位置であることが好ましく、この配置は、殊に梁として用いる場合に好ましい。

管状補強材を含む補強ラミナは、木質集成材の最外層（上面と下面）に配置されてもよいが、本発明の木質建材を梁として用いたときに、上方または下方から管状補強材が見えないようにするために、最外層からラミナ一層分以上内側に配置することが好ましい。管状補強材を使用する本数は必要に応じ設計することができ、例えば、梁として用いる断面が上下方向に長い木質集成材の断面の中心から上方に１本、下方に１本の合計２本であってもよく、上方の１本および下方の１本のそれぞれを左右に並べた２本に置き換えて配置してもよい。具体的には、木質集成材の断面の中心から上方に２本、下方に２本の合計４本の管状補強材を配置することが好ましく、木質集成材の断面における４つ角のすぐ内側に管状補強材を配置することが特に好ましい。木質集成材の断面における４つ角のすぐ内側に管状補強材を配置した場合、木質集成材の上面から釘やボルトを使用できるスペース（管状補強材がなく、木材のみで成形されている場所）をより大きく確保できるため、梁として使用する場足に特に好ましい態様となる。

木質集成材の上下左右の表面は平滑であることが好ましい。本発明の木質建材では、モルダーなどにて木質集成材の上下面や、長さ方向左右の積層断面を表面切削処理し、平滑な部材の表面を形成することができる。通常木材を他の材質にて補強した場合、その他の材質が表面に露出して平滑化処理が困難であったが、本発明では補強材が木質集成材の内部に配置されるため、容易に平滑面を得ることができる。

木質集成材の大きさは、梁として用いる場合には、例えば長さ方向が２，８５０～１８，０００ｍｍ、幅方向が１０５～２４０ｍｍ、厚さ方向が１２０～２，０００ｍｍの範囲であることが一般的である。

〔接着剤〕
管状補強材は、木質材料片（ラミナ）と一体化されることにより、補強ラミナを構成して用いることが好ましい。用いる接着剤はエポキシ系接着剤やアクリル系接着剤など木材と樹脂を接着できるものであれば任意のものを用いることができる。木質集成材への一体化の観点からは、集成材の作製に使用される水溶性高分子－イソシアネート系接着剤やレゾルシノール系接着剤を使用することが、プロセスコストを低減するためにも好ましい。接着方法は、接着剤の反応に合わせて選定することが可能であり、常温でプレスしてもよいが、高周波で短時間に接着する方法が、プロセスコストを低減できる観点からは特に好ましい。また、より接着効果を高めるために、管状補強材の表面に凹凸をつけて、接着面積を高くしておくことも有用である。

〔緊張材〕
本発明では、管状補強材を木質集成材の内部に配置するのみでなく、木質集成材に緊張材を用いてプレストレスをかけている。

緊張材には、一般的なプレストレストコンクリートで使用されるＰＣ鋼線やＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒などのＰＣ鋼材を使用することができる。さらに、引張強度やクリープ性能の高い緊張材を使用してもよく、また、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリイミド繊維、四フッ化エチレン繊維、ガラス繊維などの高性能繊維を用いたＦＲＰ（繊維強化プラスチックス）ロッドや繊維ロープ、繊維ケーブルであってもよい。

緊張材は、木質集成材を補強している管状補強材の菅の中に通す態様、すなわち管状補強材の中空部分に通す態様で使用する。管状補強材に通した緊張材は、木質集成材の断面の中心から外れた位置に通されていることが好ましく、木質集成材の長さ方向に直交する断面において、緊張材は断面の中心から離れた位置に使用されることが好ましい。

本発明の木質建材を梁として用いる場合には、梁として用いたときに木質集成材の中心よりも下側の位置に緊張材を通すことが好ましい。例えば、木質集成材の断面の中心点から等距離に４本の管状補強材を配置した場合には、そのうちの下側の２本に緊張材を通すことが好ましい。なお、例えば４本すべての管状補強材に緊張材を通し、下側の２本の緊張材に相対的に強い張力をかけ、上側の２本の緊張材に相対的に弱い張力をかける態様をとってもよい。

いずれにしても、緊張材に張力をかけた際に座金を介して木質集成材の両端部から圧縮力をかけ、木質集成材の上方を凸として湾曲させることが重要である。上方を凸として湾曲した分だけ、木質集成材を反対方向に湾曲させるためには一層の加力が必要になり、その分について実態として本発明の木質建材の曲げ特性の向上を得ることができる。

緊張材を固定するために用いる緊張材の本数は、１本または２本以上の任意の本数でよい。緊張材にかける張力は、緊張材１本あたり例えば１０～３００ｋＮ、好ましくは３０～２５０ｋＮである。張力がこれより低いと木質集成材の上方を凸とする湾曲が不十分となり、木質集成材の剛性や強度が十分に向上しない可能性があり、他方、張力がこれより高いと圧縮を受ける木質集成材の端部がめり込み破壊を起こしてしまい、結果、本発明の木質建材の剛性や強度が十分向上しない恐れがある。張力をかけることで木質集成材は両端部から圧縮力を受け、長さ方向の中央部が直線状態を基準に上方を凸として湾曲する。

この場合、木質集成材の湾曲は、木質集成材の長さ方向の中央部が直線状態を基準に上方を凸として５～３０ｍｍの高さをなすように湾曲している状態が好ましい。

本発明の木質建材においては、緊張材に１０～３００ｋＮの張力がかけられ、木質集成材の長さ方向の中央部が直線状態を基準に上方を凸として５～３０ｍｍの高さをなして湾曲している状態で固定されている態様が好ましい。

この状態で木質集成材の端部に座金を介してボルトやナット、クサビ金物などを用いて、緊張材が緩まないように張力をかけたまま固定することで、本発明の木質建材となる。固定の方法は一般的なプレストレストコンクリートの工法で使用されている方法を用いることができる。本発明の木質建材は、梁として用いた場合に、木質集成材の上部を凸として湾曲した状態で施工するムクリ施工をすることができる。

本発明の特に好ましい態様は、矩形中空の管状補強材が木質集成材の断面の上部と下部に配置されることで補強された木質集成材からなり、下部に配置された管状補強材に緊張材が通され、緊張材には１０～３００ｋＮの張力がかけられ、木質集成材の長さ方向の中央部が直線状態を基準に上方を凸として５～３０ｍｍの高さをなして湾曲している状態で固定されている態様である。

緊張材の本数は１本であってもよく複数本でもよい。管状補強材の中空部の一つに対して複数の緊張材を用いる場合には、その管状補強材の中空部に通された複数本から構成される緊張材に対して１０～３００ｋＮの張力がかかるようにする。

以下に、実施例により本発明を具体的に説明する。各種物性は下記方法にて測定した。
（１）管状補強材の圧縮強度
繊維補強された管状補強材から、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの測定用試料を切り出した。ステンレス製長さ２ｍｍ、幅４ｍｍの圧縮端子を補強材の長さ方向に直交する向きで上から置き、圧縮速度０．５ｍｍ／分で圧縮し、試料が破壊された時の最大荷重（Ｎ）を測定した。

（２）管状補強材の引張強度
繊維補強された管状補強材から、幅２５ｍｍ、長さ２００ｍｍ、厚さ３ｍｍの測定用試料を切り出した。つかみ部３５ｍｍとし、引張速度２ｍｍ／分で引張り、試料が破壊された時の最大荷重（Ｎ）を測定した。

（３）曲げ弾性率および曲げ強度
集成材の曲げ弾性率および曲げ強度は、ＪＡＳＺ２１０１に準じて測定した。すなわち、支点間距離は梁成の１８倍とし、支点間距離を３等分する箇所それぞれに荷重を印加する４点曲げ試験を実施した。曲げ強度、曲げ弾性率はそれぞれ以下式にて算出した。

曲げ強度（１）：

曲げ弾性率（２）：

ただし、
ｐ：最大荷重
Ｌ：支点間距離
Ｌ_１：荷重点間距離
ｂ：試験体幅
ｈ：試験体厚み（梁成）
ΔＦ：最大荷重の１０％－最大荷重の４０％間の荷重増分
Δｙ：ΔＦに対応するたわみ増分
である。

（４）プレストレスの張力
緊張材を固定する座金とナットの間に、圧縮センサーを配置し、座金－ナット間の圧力を測定することで緊張材の張力とした。

（５）湾曲
曲げ試験で使用する試験体中央部のひずみ計により、曲げ試験と逆の上方向へのひずみを計測し、湾曲量とした。

（実施例１）
管状補強材として、補強繊維に炭素繊維（東邦テナックス株式会社製、アクリルニトリル系炭素繊維「ＨＴＳ４０、２４Ｋ」、直径７μｍ）を用いたマトリックス樹脂がビニルエステル樹脂（硬化温度１１０～１５０℃、硬化所要時間５～１０ｍｉｎ）である引抜成形材を作製した。この管状補強材における補強繊維とマトリックス樹脂の体積比率は６０／４０であり、断面における炭素繊維の存在密度は１５０００本／ｍｍ^２の密度であった。管状補強材の断面形状は中空な正方形（矩形）であって、外寸は３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さは全辺均一で３ｍｍとした（内径２４ｍｍ角）。管状補強材の引張強度は１，４００ＭＰａであり、圧縮強度は６４０ＭＰａであった。

幅３０．５ｍｍ、深さ１４．５ｍｍの溝を掘った木質ラミナ（スギ）の溝内に水溶性高分子－イソシアネート系接着剤（株式会社オーシカ製、ピーアイボンド５３００Ｌ）を２５０ｇ／ｍ^２の塗付量で塗付し、木質ラミナの溝間に上記の管状補強材を挟み接着した。接着は常温プレスとし、プレス圧は０．８ＭＰａとし、プレス時間は３０分とした。ここで得られた補強ラミナは、幅方向に、１８ｍｍの木材－３０ｍｍの管状補強材－３０ｍｍの木材－３０ｍｍの管状補強材－１８ｍｍの木材の構成で管状補強材と木材が交互に並んだ幅１２６ｍｍのラミナであった。

得られた補強ラミナを最下段と最上段に用い、その間は木材のみのラミナで積層された木質集成材を得た。用いた接着剤は補強ラミナと同様に、水溶性高分子－イソシアネート系接着剤（株式会社オーシカ製、ピーアイボンド５３００Ｌ）であり（塗付量２５０ｇ／ｍ^２）、常温プレス（プレス圧０．８ＭＰａ、プレス時間３０分）で作製した。接着後、集成材の表面にモルダー仕上げを行い、断面サイズ１２０ｍｍ×２４０ｍｍ、長さ５，０００ｍｍの木質集成材を得た。この木質集成材の断面の模式図を図１に示す。

得られた木質集成材の断面下側にある２本の管状補強材部分に１２０ｍｍ×６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍの鉄製座金を介して直径９ｍｍのＰＣ鋼棒を１本づつ通した（図４）。ＰＣ鋼棒１本につき、３０ｋＮの張力をかけ、ナットで緩まないように固定して木質建材を得た。この木質建材における木質集成材の上方への湾曲は７ｍｍであった（図５）。曲げ試験の結果を表１に示す。

（実施例２）
実施例１でＰＣ鋼棒にかけた張力を、ＰＣ鋼棒１本につき、５５ｋＮとしたこと以外は実施例１と同様として木質建材を得た。この木質建材における木質集成材の上方への湾曲は１２ｍｍであった。曲げ試験の結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１で管状補強材を用いなかったこと以外は実施例１と同様とした。この木質集成材の断面の模式図を図２に示す。この場合の木質集成材の上方への湾曲は３２ｍｍであり、この時点で木質集成材の端部に割れが見られた。曲げ試験の結果を表１に示す。

（比較例２）
実施例１で得られた木質集成材を、プレストレスをかけることなく用いた。曲げ試験の結果を表１に示す。

（比較例３）
実施例１で得られた木質集成材と同じ断面サイズの通常の集成材（スギＥ６５－Ｆ２２５）を、プレストレスをかけることなく用いた。この木質集成材の断面の模式図を図３に示す。曲げ試験の結果を表１に示す。

本発明の木質建材は、木材および集成材が使用される用途に適用することができる。なかでも、学校や体育館、講堂、各種室内球技場やドームなどの大型建築物の長尺の骨組み材、共同住宅や戸建て住宅などの建築物の梁として好適に用いることができる。

本発明の木質建材は、これらの建築物において梁として用い、木質建材を構成する木質集成材が上部を凸として湾曲した状態で固定されることで、重量の大きな床や天井を支えることができる。

１１矩形中空の管状補強材
１２木質集成材
２１中空部分（補強材無し）
２２木質集成材
３１木質集成材
４１木質集成材
４２座金
４３ナット
４４ＰＣ鋼棒
５１木質集成材
５２座金
５３ナット
５４ＰＣ鋼棒

Claims

管状補強材によって補強された木質集成材からなり、管状補強材に通した緊張材に張力がかけられることにより木質集成材が湾曲した状態で固定されている木質建材であって、前記緊張材には１０～３００ｋＮの張力がかけられ、
前記木質建材は、前記緊張材に張力をかけた際に座金を介して木質集成材の両端部から圧縮力をかけ、木質集成材の上方を凸として湾曲させられており、
前記管状補強材は、その長さ方向に補強繊維が配向し熱硬化性樹脂の硬化物で固着されたものであり、
前記補強繊維は連続繊維であり、かつ補強繊維は炭素繊維、ガラス繊維または芳香族ポリアミド繊維であり、
前記木質集成材において、管状補強材と木質材料片がそれぞれの繊維方向が平行となる向きに接着されていることを特徴とする木質建材。
管状補強材に通した緊張材が、木質集成材の断面の中心から外れた位置に通されている、請求項１に記載の木質建材。
建築物の梁として用いられる、請求項１または２に記載の木質建材。
管状補強材の断面が矩形中空である、請求項１乃至３のいずれかに記載の木質建材。
管状補強材が木質集成材の断面の中心から等距離の位置に複数本配置されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の木質建材。
請求項１乃至５のいずれかに記載の木質建材において、緊張材に１０～３００ｋＮの張力がかけられ、木質集成材の長さ方向の中央部が直線状態を基準に上方を凸として５～３０ｍｍの高さをなして湾曲している状態で固定されている木質建材。
矩形中空の管状補強材が木質集成材の断面の上部と下部に配置されることで補強された木質集成材からなり、下部に配置された管状補強材に緊張材が通され、緊張材には１０～３００ｋＮの張力がかけられ、木質集成材の長さ方向の中央部が直線状態を基準に上方を凸として５～３０ｍｍの高さをなして湾曲している状態で固定されている、請求項１乃至６のいずれかに記載の木質建材。
請求項１乃至７のいずれかに記載の木質建材を梁として用い、該木質建材の木質集成材が上部を凸として湾曲した状態で固定されている建築物。