JP7424343B2

JP7424343B2 - 複合架設材

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Publication number: JP7424343B2
Application number: JP2021075605A
Authority: JP
Inventors: 義仁坂本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2024-01-30
Anticipated expiration: 2041-04-28
Also published as: JP2022169898A

Description

本発明は、木造構造物の架構を構成する柱間又は桁行梁に架設される架設材であって、特に木製材と鋼材からなる複合架設材に関する。

木造建築で、大スパン架構を構築する場合、木製部材を大断面化するほか、鋼材を組み合わせた複合部材が提案されている。木製部材と鋼材を一体化して応力伝達する手段としては、ボルト、ドリフトピン、接着などが用いられるのが一般的である。

特許文献１では、木製材の全長に亘って鋼材が不可視状態で埋め込み一体化されたものが開示されている。また、内部に配置した鋼材が延長されて接合に供することが示されている。製造方法の一例として、接着による方法が開示されている。

特許文献２では、補強鋼板を梁部材に接着して半割体を構成し、両半割体の補強鋼板同士を接合して一体化した梁材が開示されている。
梁材同士を長手方向に接合するにあたり、接合すべき一方の梁材１の端部には、一方の半割体３ａの端部に凸部と凹部とを上下方向に交互に複数形成し、他方の半割体４ａの端部には一方の半割体３ａの凸部に対応する位置に凹部が位置し、半割体３ａの凹部に対応する位置に凸部が位置するように形成し、接合すべき他方の梁材２における一方の梁半割体３ｂの端部には一方の梁材１の半割体３ａの凸部及び凹部に凹凸係合する凹部と凸部とを、また他方の梁半割体４ｂの端部には一方の梁材１の半割体４ａの凸部及び凹部に凹凸係合する凹部と凸部とを形成し、双方の梁材１，２の一方の梁半割体３ａ，３ｂの端部同士及び他方の梁半割体４ａ，４ｂの端部同士を夫々凹凸係合させると共に、一方の梁材１における梁半割体３ａの補強鋼板側の凸部と他方の梁材２における梁半割体４ｂの補強鋼板側凸部とを、また一方の梁材１における梁半割体４ａの補強鋼板側の凸部と他方の梁材２における梁半割体３ｂの補強鋼板側の凸部とを夫々重ね合わせて結合手段により結合する接合構造が示されている（特許文献２の図３参照）。

また、接合すべき一方の梁材１の端部は、両半割体３ａ，４ａの補強鋼板を梁材１の先端から所要長さ突出させ、接合すべき他方の梁材２の端部は、両半割体３ｂ，４ｂの補強鋼板の先端を、梁材１側の補強鋼板の突出長さに略相当する長さ分だけ梁部材の先端から切除した状態とし、一方の梁材１の先端から突出する補強鋼板部分を他方の梁材２の梁部材の先端側凹入部に突入させる前記接合構造も開示されている（特許文献２の図５参照）。

特許文献３には、それぞれ複数の木質部材と鋼板等の強化部材とが交互となるようにして互いに積層されるとともに、少なくともその積層方向の両外側部は集成構造の木質部材で構成されている複合強化集成木材が開示されている。ここで、前記強化部材は、一端部より突出する突出片を備えている。

特許文献４には、少なくとも１枚の鋼製部材に複数の木製部材又は集成材を締結ボルトで固定し、前記木製部材又は集成材が表面側に配置するようにし、鋼製部材に少なくとも１個のシア部材を固定し、前記シア部材を前記木製部材又は集成部材中に噛み込ませる木製部材と鋼製部材からなる複合部材が開示されている。
シア部材は、リング状、中実などバリエーションがあり、前記木製部材又は集成材に前記シア部材の噛み込みを容易にするための嵌合凹部又は噛み込み状溝を形成したり、前記木製部材又は集成材に形成した嵌合凹部又は噛み込み溝とシア部材との間に一定の隙間を設け、前記隙間に接着剤を充填する方法も開示されている。また、前記シア部材を前記複合部材の両端部近傍に集中的に配したものも開示されている。

特許文献５では、特許文献４と類似の構造で、シア部材を各木製部材又は集成材に、少なくともシア部材を配置する部分の孔を孔軸方向に同内径とした円形の貫通孔を少なくとも１つ設け、その貫通孔に、その内径と同径か僅かに大きくした外径で軸方向全長にわたり同外径としたシア部材を配置すると共に前記鋼製部材に当接配置し、表面側に配置された木製部材又は集成材における前記貫通孔に配置されたシア部材の外側に押え部材が配置され、前記鋼製部材と各シア部材と各押え部材のボルト挿通孔に挿通配置した締結ボルトの締付け力により各シア部材を鋼製部材に圧着して摩擦接合すると共に、前記各押え部材により表面側の木製部材又は集成材のはずれ止めを図るようにした木製部材と鋼製部材からなる複合部材が開示されている。前記締結ボルトおよび前記シア部材の配置方法として、複合部材全長に渡って等間隔に配する構成と、両端部近傍または中間部に集中的に配する構成が開示されている。

特開平11-44044号公報特開2005-320761号公報特開2004-230621号公報特開2004-308329号公報特開2006-2556号公報

従来技術は、木製材を大スパン架構に用いるための発明であるが、以下の課題を有している。
(i)特許文献１の発明では、木製材内部に埋め込む方法として、分割して接着する方法以外具体的な開示がない。接合部についての言及はあるが、接合部の具体的相互関係が明示されておらず、単に接合に供する部分が概念的に示されているに過ぎない。本願で意図している、架構中央部での当該複合材同士の接合に関し、特許文献１では当該接合部が露出した状態になるため、木造架構の美観を著しく損なう問題がある。

(ii)特許文献２の発明は、架構中央部での部材同士の接合を考慮したものだが、木製材、補強鋼板とも凹凸形状の加工に手間がかかり、さらに、その構造上、対になる部材端面の正面からしか配置することができない問題がある。
さらに、特許文献３の発明も同様であるが、分割した木材と鋼板が接着により一体化され、さらに、鋼材下端面が露出しているため、火災時には内部の鋼材が早期に高温化し、外周面だけでなく、鋼材との接触部の接着剤、木材も炭化が進展して一体性が失われ、当初の補強効果が喪失する問題がある。

(iii)特許文献４の発明では、締結ボルトにより木材と内部の鋼材を固定するとともに、シア部材による一体化を行っているが、シア部材を木材に噛み込ませる各種の方法はいずれも手間が多く、シア部材配置について、材軸方向の配置間隔について定義されているが、高さ方向について、一部図示されているが、具体的な位置について記載されていない。長手方向の接続手段については、鋼材を延長して継手部を形成することのみが記載されており、架構中央部で接合する形態では、通常の鉄骨造と同じく、別途スプライスプレートを用いなければ、軸がずれ、接合部材が露出しているため、美観上問題がある。また、特許文献２、３と同様に、鋼材の下端面が露出しているため、耐火上の問題もある。

(iv)特許文献５の発明は、対向配置された木製部材にシア部材を組み込み、ボルトの締め付け力により、シア部材と鋼材とを摩擦接合させており、機構上、大径のドリフトピンを鋼材からずれることなく配置する手段が示されているが、配置方法については、特許文献４と同じであり、接合部が露出している。

(v)大スパン架構に用いる部材は運搬が困難になるため、長さ方向で分割する必要があるが、簡易で美麗な接合部の構成が必要である。

本発明は、上記の解決するためになされたものであり、具体的には以下に示す構成からなるものである。

（１）本発明に係る複合架設材は、矩形断面の木製材と該木製材に嵌装された鋼板を備えてなり、架構を構成する柱間又は桁行梁間に架設されるものであって、
前記木製材は、前記鋼板の板厚相当の幅で前記鋼板の幅相当の深さを有し前記木製材の全長に亘る溝であって、木製材両側面からそれぞれ幅の中心方向に等距離で設定された単数又は複数の基準線の左右どちらか一方に統一して該基準線に隣接して形成された第１の溝と、該第１の溝と同じ幅と深さを有し前記木製材の端部から材軸方向中心に向かって所定長さの溝であって、前記第１の溝と該基準線に対して線対称に隣接して形成された第２の溝とを有し、
前記鋼板は前記木製材の材長よりも長く、かつ、前記第１の溝深さ相当の幅寸法を有し、該第１の溝に少なくとも一端側を前記木製材の端面から突出させて嵌装されていることを特徴とする複合架設材。

（２）また、上記（１）に記載の複合架設材を材軸方向に連結してなる複合架設材であって、
連結される一方の複合架設材の前記鋼板における木製材から突出した部分が、連結される他方の複合架設部材の前記第２の溝に挿入され、連結される他方の複合架設材の前記鋼板における前記木製材から突出した部分が、連結される一方の複合架設部材の前記第２の溝に挿入され、前記鋼板同士が機械的手段により接合されていることを特徴とするものである。

（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、嵌装された前記鋼板の前記木製材より突出した部分が屈曲しており、接合状態で一方の複合架設材と他方の複合架設材が山形を形成することを特徴とするものである。

（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれか一項に記載のものにおいて、前記鋼板を前記木製材に設置した状態で、前記鋼板の高さ方向の中心よりも下方に、前記木製材にせん断力を伝達するせん断力伝達機構を設けたことを特徴とするものである。

（５）上記（４）に記載のものにおいて、前記せん断力伝達機構の設置位置を、鋼板上端面から次式で求めた距離ｈの位置としたことを特徴とするものである。
ｈ＝（ＢＨ_１ ^２＋αｔＨ_２ ^２）／（２（ＢＨ_１＋αｔＨ_２））
ただし、Ｂ：木製材の幅
Ｈ_１：木製材の高さ
ｔ：鋼板の厚さ
Ｈ_２：鋼板の高さ
α：複合材を構成する部材間の剛性にかかる係数

本発明に係る複合架設材は、木製材に鋼板の全断面が嵌装可能な第１の溝を構築して鋼板を配置しているので、左右に木製材が分離する危険がなく、精度よく容易に鋼板が嵌装可能になり、また、鋼板下端面が露出しないので、美観および耐火性に優れる。
また、基準線を基準として形成された第１の溝と線対称に、材軸方向中心に向かって所定の長さで第２の溝を形成し、当該接合部側の端面では、嵌装された鋼板が所定の長さで延長して、対向する第２の溝に相互に挿入され、鋼板同士が接合できるようにしている。これにより、複合部材相互の接合か鋼板同士の摩擦接合かにより強固に接合可能であり、鋼板も外部に露出しないので、美観上、耐火上優れた接合部を容易に得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る複合架設材を説明する（ａ）平面図及び（ｂ）正面図である。本発明の実施の形態１に係る木製材を説明する（ａ）平面図及び（ｂ）正面図である。本発明の実施の形態１に係る木製材の端部の側面図である。本発明の実施の形態１に係る応力伝達部材の配置位置を説明する説明図である。本発明の実施の形態１に係る木製材のヤング係数と稜線部材を構成する部材間の剛性にかかる係数αとの関係を示すグラフである。図１に示した複合架設材を接合した状態の接合部の平面図である。図６の矢視Ａ－Ａ断面図である。図６の矢視Ｂ－Ｂ図である。実施の形態１の他の態様の説明図である。本発明の実施の形態２に係る複合架設材を説明する（ａ）平面図及び（ｂ）正面図である。本発明の実施の形態２に係る木製材を説明する（ａ）平面図及び（ｂ）正面図である。本発明の実施の形態２に係る鋼板に設ける応力伝達機構の説明図である。図１０に示した複合架設材を接合した状態の接合部の平面図である。本発明の実施の形態３に係る複合架設材の説明図である（その１）。本発明の実施の形態３に係る複合架設材の説明図である（その２）。

［実施の形態１］
本実施の形態に係る複合架設材１は、図１に示すように、矩形断面の木製材３と木製材３に嵌装された鋼板５を備えてなり、架構を構成する柱間又は桁行梁間に架設されるものである。以下、本実施の形態の複合架設材１の詳細について、スパン１２ｍの架構に用いる場合を例に挙げ、また運搬を考慮して、スパン中央で２本の複合架設材１を接合して用いる場合について、具体的な寸法を含めて説明する。もっとも、以下に示す寸法は一例であって、本発明がこれに限定されるものではない。

＜木製材＞
木製材３には、図２に示すように、木製材３の全長に亘るように形成された第１の溝７と、木製材３の端部から材軸方向中心に向かって所定長さ（図１のＬ_２）の第２の溝９が形成されている。
また、木製材３の側面には、図３に示すように、接合用木製材貫通孔１１と応力伝達部材用木製材孔１３が設けられている。
木製材３の例としては、強度区分Ｅ１２０の集成材で、寸法は幅１２０ｍｍ、高さ３９０ｍｍ、長さ６ｍである。
以下、木製材３の構成をさらに詳細に説明する。

《第１の溝》
第１の溝７は、鋼板５を嵌装するための溝であり、鋼板５の板厚ｔ相当の幅ｔ_Ｗ１（＝ｔ）で鋼板５の幅Ｈ相当の深さＨ_Ｗ１を有し、木製材両側面からそれぞれ幅の中心方向に等距離で設定された１本の基準線ＢＬの図中右側に隣接して形成されている。

本発明において、基準線ＢＬの配置方法は、木製材３の両側面からそれぞれ幅の中心方向に等距離で設定するので、図２に示す例のように基準線ＢＬを１本とした場合は、木製材３の幅方向の中央に配置される。
前述のように、第１の溝７の側面は、基準線ＢＬの図中右側に基準線ＢＬと同一線上に形成されるので、第１の溝７の幅方向の中心は、ｔ_ｗ１/２（＝ｔ／２）だけ基準線ＢＬから右側にずれて配置される。

第１の溝７の具体的な寸法例は、幅ｔ_Ｗ１は１２ｍｍ、深さＨ_Ｗ１は２５０ｍｍであり、ここに配置する鋼板５の厚さｔと幅Ｈと同じである。

《第２の溝》
第２の溝９は、第１の溝７と同じ幅と深さを有し、第１の溝７と基準線ＢＬに対して線対称に隣接して（隔壁を設けることなく）形成されている。すなわち、本例では第１の溝７が基準線ＢＬの図中右側に配置されているので、第２の溝９は基準線ＢＬの図中左側に配置される。
なお、図２に示す例では、第２の溝９を木製材３の両端に設けているが、これは複合架設材１を両端に接合する場合や柱側から突出する鋼板と接合するのに有用なものである。もっとも本発明においては、第２の溝９を木製材３の両端に設けることは必須ではなく、第２の溝９を木製材３の一方の端部のみに設けるものも含む。

第２の溝９の具体的な寸法例は、材軸方向中心に向かって長さＬ_２＝３００ｍｍで、幅ｔ_ｗ２は１２ｍｍ、深さＨ_ｗ２は２５０ｍｍであり、ここに配置する鋼板５の厚さｔと幅Ｈと同じであり、また第１の溝７の幅ｔ_ｗ１と深さＨ_ｗ１とも同じである。

《接合用木製材貫通孔》
接合用木製材貫通孔１１は、複合架設材１をボルト等の接合部材（図示なし）で接合するためにボルト等を挿通するための貫通孔であって、木製材３における端部から第２の溝９が形成された部分の側面に穿たれている。
本例では、図３に示すように、高さ方向に３段で材軸方向２列での合計６個設けられている。

接合用木製材貫通孔１１は、図３に示すように、その全体をボルト頭およびナットの径よりも大きくするのが望ましい。なぜなら、このようにすれば、ボルト・ナットによって接合される鋼板５のみを直接締め付けることになり、当該部分を鋼板５同士の摩擦接合とすることができるからである。なお、接合用木製材貫通孔１１の表面は木栓などで閉塞するが、その内部に、不燃材や耐火材を充填するとより望ましい。
なお、接合用木製材貫通孔１１は、その孔径を接合に用いるボルトのボルト径として、木製材３の側面から木材とあわせて締め付けてもよいし、ボルト頭とナットを埋め込み可能なように拡大した座ぐりを行った段付きとしてもよい。
ボルト径をφ１６とすると、接合用木製材貫通孔１１はφ１７ｍｍ程度でよい。

《応力伝達部材用木製材孔》
応力伝部材達用木製材孔１３は、鋼板５の応力を木製材３に伝達するドリフトピン等の応力伝達部材１７を設置するための孔である。
応力伝達部材用木製材孔１３は、図３に示すように、木製材３における第１の溝７のみが形成された部位（第２の溝９が形成された部位以外の部位）に、木製材３の一方の側面から鋼板５裏面までの深さ以上に穿たれている。
なお、設置するのがドリフトピンの場合は非貫通にしてもよく、貫通孔である場合にはドリフトピンの他にボルトを用いることができ、木製材３と鋼板５の応力伝達に供する。また、応力伝達部材用木製材孔１３は、左右側面で千鳥配置してもよく、上下に複数設けてもよい。
応力伝達部材用木製材孔１３は例えばφ１５ｍｍとする。

《鋼板》
鋼板５は木製材３の材長よりも第２の溝９の長さと同じ長さＬ（＝Ｌ_２）だけ長く、かつ、第１の溝７幅相当の厚みｔと、第１の溝７の溝深さ相当の幅寸法H₂を有している。
そして、鋼板５はその一端側を木製材３の一端面にそろえて第１の溝７に嵌装されている。これにより、図１に示すように、鋼板５の他端側は、木製材３の他端面から長さＬだけ突出した状態になっている。この突出部５ａにはボルト接合用の貫通孔（以下、「接合用鋼板貫通孔１９（１９Ａ、１９Ｂ（図７、図９参照））」という）が設けられている。
接合用鋼板貫通孔１９は、接合される他の複合架設材１の第２の溝９に嵌装したときに接合用木製材貫通孔１１に対応する位置となっている。したがって、接合用木製材貫通孔１１と同様に、高さ方向に３段で材軸方向２列での合計６個設けられている。
鋼板５の突出部の長さは３００ｍｍ、接合用鋼板貫通孔１９はボルト接合用のφ１７ｍｍである。

また、鋼板５における第１の溝７に嵌装される部位には、長手方向に所定の間隔で、高さ方向に1箇所以上の応力伝達部材用の貫通孔（以下、「応力伝達部材用鋼板貫通孔２１（２１Ａ（図７参照））」という）が設けられており、材長方向に複数配置される。応力伝達部材用鋼板貫通孔２１の配置は、鋼板５を木製材３の第１の溝７に嵌装したときに、木製材３に形成している応力伝達部材用木製材孔１３に対応する位置である。
応力伝達部材用鋼板貫通孔２１はφ１７ｍｍでφ１６ｍｍのドリフトピンを挿入する。

応力伝達部材用鋼板貫通孔２１の配置高さは、鋼板５を木製材３に設置した状態で、鋼板５の高さ方向の中心よりも下方に少なくとも１箇所配置される。より望ましくは、鋼板上端面から次式で求めた距離ｈの位置とする（図４参照）。
ｈ＝（ＢＨ_１ ^２＋αｔＨ_２ ^２）／（２（ＢＨ_１＋αｔＨ_２））
ただし、Ｂ：木製材の幅
Ｈ_１：木製材の高さ
ｔ：鋼板の厚さ
Ｈ_２：鋼板の高さ
α：複合材を構成する部材間の剛性にかかる係数
本例の場合には、Ｂ＝１２０ｍｍ、Ｈ_１＝３９０ｍｍ、ｔ＝１２ｍｍ、Ｈ_２＝２５０ｍｍである。また、αは複合材を構成する部材間の剛性にかかる係数であり、木製材３と鋼材のヤング係数を用いた数式で決定され、図５に示す分布を呈する。本説明に用いた構造用集成材の場合はα＝１６．１であり、上記の式によりｈを１６０ｍｍに設定した。

上記の式によって求められるｈであれば、本架設部材に曲げ応力が作用した時に、応力伝達用部材であるドリフトピンが、せん断力が最大となり、曲げ応力度が作用しないように配置できるため、ドリフトピンに作用する応力計算が簡易となり、また、木製材３と鋼板５を合成断面化して一体化する効率がよい。

次に、上記のように構成された複合架設材１を接合する接合方法について、図６～図８に基づいて説明する。
図６は２本の複合架設材１Ａ、１Ｂを接合した状態の接合端部の平面図、図７は図６の矢視Ａ－Ａ断面図、図８は図７の矢視Ｂ－Ｂ図である。なお、図７、図８において接合に用いるボルト・ナット等の接合部材や応力伝達に用いるドラフトピン等の応力伝達部材は図示を省略している。
本例のように、１本の複合架設材１の長さが架構における架設空間の半分の長さの場合には、当該架構の架設材とするには２本の複合架設材１を接合して用いる。２本の複合架設材１は同じものであるが、図６～図８においては両者を区別するために一方の符号架設材１およびその構成要素を示す符号には「Ａ」を付し、他方のものの符号には「Ｂ」を付してある。

２本の複合架設材１Ａ、１Ｂを用意し、図６に示すように、鋼板５が突出した側の端面を対向させて突出した鋼板５Ａａ、５Ｂａをそれぞれの木製材３の第２の溝９に嵌装させる。
より具体的には、双方の突出部５Ａａ、５Ｂａが突出した側の端面を対向させ、複合架設材１Ａの突出部５Ａａを複合架設材１Ｂの第２の溝９に、複合架設材１Ｂの突出部５Ｂａを複合架設材１Ａの第２の溝９にそれぞれ嵌装させて複合架設材１Ａ、１Ｂの端面を密着させることにより、鋼板５が露出することなく相互に接合して用いることができる。

なお、図６において、複合部材１Ａは図１と同じ配置状態であり、複合部材１Ｂは、図１の配置状態から１８０度回転させた配置となっている。
ここで、図８に示すように、相互の接合部の木製材３の接合用木製材貫通孔１１Ａ、１１Ｂは、締め付け工具の大きさを考慮した径として、ハイテンションボルトで鋼板５同士のみを摩擦接合とした。摩擦接合としない場合には、ドリフトピンを併用するとよい。ボルト・ナット部分は、施工後に木栓を打ち込むが、内部にロックウールやセラミックウール、モルタルなどの耐火材を充填するとより望ましい。このほか、木製材３の側面から木材とあわせて締め付けてもよく、ボルト頭とナットを埋め込み可能なように拡大した座ぐりを行った段付きとしてもよく、これらの併用でもよい点は、前述した通りである。

以上のように、本実施の形態の複合架設材１においては、木製材３に鋼板５の全断面が嵌装可能な第１の溝７を設けて鋼板５を配置しているので、左右に木製材３が分離する危険がなく、精度よく容易に鋼板５が嵌装可能になり、また、鋼板下端面が露出しないので、美観および耐火性に優れる。
また、基準線ＢＬを基準として形成された第１の溝７と線対称に、材軸方向中心に向かって所定の長さで第２の溝９を形成し、当該接合部側の端面では、嵌装された鋼板５が所定の長さで延長して、対向する第２の溝９に相互に挿入され、鋼板５同士が接合できるようにしている。これにより、複合部材相互の接合か鋼板５同士の摩擦接合かにより強固に接合可能であり、鋼板５も外部に露出しないので、美観上、耐火上優れた接合部を容易に得ることができる。

なお、上記の例では、複合架設材１について、架構中央部で接合に供する一方の端面について鋼板５を突出させ、鋼板５を突出させた端部の接合形態について説明したが、鋼板５を突出させていない端部については、第２の溝９を柱側との接合部としてもよい。
すなわち、一般的な構造である、延長した鋼板５のみを柱側に設けたブラケットに固定する方法のほか、柱あるいは桁行梁上、あるいは側面から長さLだけブラケットを突出させて第２の溝９に嵌装して相互に接合や、これらにおいて、柱に第２の溝９に相当する溝を設けて延長した鋼板５を嵌装する方法をその場所において任意に選択して組み合わせてもよい。

また、上記の例では、木製材３が左右に分離されていないので、鋼板５とは純粋にせん断力の伝達のみを考慮してドリフトピンの寸法や配置箇所を決定すればよく、別途開き止めは不要である。上部の開き止めは、複合架設材１を床梁に使用する場合には、床や小梁と固定することによって、開き止めとすることができ、小屋架構とする場合には、野縁を接合することによって開き止めとすることができる。
また、鋼板５の側面は少ない方で４８ｍｍの無垢の木材が配され、鋼板５の下端は、無垢の木材が１４０ｍｍあるために、火災時に鋼板５の温度が低く保たれ、４５分準耐火構造の性能を確保することが可能である。

さらに、上記の例では２本の複合架設材１Ａ、１Ｂを接合して形成する例であったが、３本の複合架設材１Ａ、１Ｂ、１Ｃを接合して形成することもできる。
この場合には、図９に示すように、両端部に配置する複合架設材１Ａ、１Ｃは、スパン中央側の鋼板５Ａ、５Ｃを突出させ、中間部の複合架設材１Ｂは、その両端から鋼板５を突出させるようにする。両端部に配置する複合架設材１Ａ、１Ｃの柱あるいは桁行梁側の端部はこれらとの接合形態にあわせて、任意に設定すればよい。

［実施の形態２］
実施の形態１では、木製材３の幅方向の中心に基準線ＢＬを1本設けた例について説明したが、第１の溝７及び第２の溝９の幅は、加工機械の制限などにより、大きくできない場合がある。そこで、本実施の形態２では第１の溝７及び第２の溝９をそれぞれ複数設け、各溝幅を例えば所有する工作機械の限度内の幅の溝に設定できるようにした。
本実施の形態においては、溝加工の利便性を考慮して第１の溝７及び第２の溝９幅を実施の形態１の１/２（＝６ｍｍ）に薄くし、第１の溝７及び第２の溝９をそれぞれ２本設ける場合を例に挙げて、図１０～図１２に基づいて説明する。
図１０～図１２において、実施の形態１を示した図１～図４、図６と同一部分及び対応する部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。なお、本実施の形態では、基準線ＢＬ、第１の溝７及び第２の溝９がそれぞれ２本設けられ、鋼板５も２枚設けられているので、基準線ＢＬ、第１の溝７、第２の溝９及び鋼板５について図中左側、右側のものを示すために符号の後にそれぞれ「Ｌ」、「Ｒ」を付してある。

鋼板５Ｌ、５Ｒは、その厚さtを第１の溝７Ｌ、７Ｒ及び第２の溝９Ｌ、９Ｒの幅と同じ６ｍｍとし、その他は実施形態１と同じとした。基準線ＢＬＬ、ＢＬＲはそれぞれ左右側面から４５ｍｍで設定した。そして、第１の溝７Ｌ、７Ｒは、図１１に示すように、いずれも基準線ＢＬＬ、ＢＬＲの図中右側に配置されている。よって、木製材３の左側面から４５ｍｍの位置に左側第１の溝７Ｌの左側面が配され、木製材３の右側面から３９ｍｍの位置に第１の溝７Ｒの右側面が配される。第２の溝９Ｌ、９Ｒは、それぞれの第１の溝７Ｌ、７Ｒに対して、それぞれ基準線ＢＬＬ、ＢＬＲに対して線対称の位置に設ける。

第１の溝７Ｌ、７Ｒのそれぞれに、図１０に示すように、鋼板５Ｌ、５Ｒが嵌装されている。木製材３に設ける応力伝達部材用木製材貫通孔１３は、図１２に示すように、鋼板５Ｌ、５Ｒが嵌装されている位置まではボルト頭およびナットの径よりも大きくして中間部はボルト軸径とする。そして、鋼板５Ｌ、５Ｒと木製材３の応力を伝達する応力伝達部材１７として、ボルト・ナットを用いて左右の鋼板５Ｌ、５Ｒ及び中央部の木材を挟み込んで締め付けるようにする。あるいは、深さ７０ｍｍ程度の応力伝達部材用木製材貫通孔１３を木製材３の左右側面から貫通孔として設け、ドリフトピンを配置してもよい。なおこの配置は千鳥配置としてもよい。

本実施の形態の複合架設材１Ａ、１Ｂを架構のスパン中央で接合する場合、スパン中央の接合部では、図１３に示すように、２本の複合架設材１Ａ、１Ｂにおける鋼板突出側を対向させることで、突出した左右の突出部５ＡＬａ、５ＡＲａ、５ＢＬａ５ＢＲａを左右の第２の溝９ＢＬ、９ＢＲ、９ＡＬ、９ＡＲにそれぞれ嵌装させる。なお、図１３では、複合架設材１Ａは図１０と同じ配置状態、複合架設材１Ｂは、図１０の配置状態から１８０度回転させた配置となっている。ここでの接合は、左右の鋼板５Ｌ、５Ｒで中央部の木材を挟み込んで締め付けるため、接合用木製材貫通孔１１は前述の実施の形態１で示した単なる貫通孔に代えて、図１２に示した応力伝達部材用木製材貫通孔１３と同様に、鋼板５Ｌ、５Ｒが嵌装されている位置まではボルト頭およびナットの径よりも大きくして中間部はボルト軸径とする。

なお、上記の例では基準線ＢＬＬ、ＢＬＲを2本とした例を説明したが、木製材３の幅が広くなったような場合には３本以上設定してもよい。この場合、基準線ＢＬは、木製材両側面からそれぞれ幅の中心方向に等距離で設定し、第１の溝７はこの基準線ＢＬの左右どちらか一方に統一して該基準線ＢＬに隣接して形成し、第２の溝９は第１の溝７と該基準線ＢＬに対して線対称に隣接して形成するという統一したルールに従うようにする。

［実施の形態３］
本実施の形態３は、山形架構に用いる複合架設材１Ａ、１Ｂに関するものである。本実施の形態に係る複合架設材１Ａ、１Ｂを図１４、図１５に基づいて説明する。図１４、図１５は２本の複合架設材１Ａ、１Ｂを接合した接合部の状態を示す図であって、図１４が実施の形態１における図７に、図１５が実施の形態１における図８に相当する図である。なお、実施の形態１と共通する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態に係る複合架設材１Ａ、１Ｂは、図１４、図１５に示すように、山形架構の頂点で複合架設材１Ａ、１Ｂを対向させて接合部を形成する。
対向させる複合架設材１Ａ、１Ｂは、木製材３の端部の形状と鋼板５の端部の形状が実施の形態と異なり、その他は実施の形態１の複合材と同じである。
山形架構頂点の内角θを１２０度とすると、山形に接合する部分の木製材３の当該端面の上端部の角度はθ/２すなわち６０度の傾斜面とする。木製材３における柱側との接合端面は必要に応じて決定すればよく、垂直面でも、下端部の角度を６０度の傾斜面（柱面と平行）するか、下端面が水平面になるようにするか、これら併用のいずれでもよい。

また、本実施の形態に用いる鋼板５Ａ、５Ｂは、木製材３の傾斜面から突出した部分が山形になるように角度θ/２すなわち６０度で下向きに屈曲して突出している（図１４参照）。突出している部分の長さは下端陵角部を起点として、３００ｍｍとし、第２の溝９の長さも相互に等しく設定している。ここでは、前記起点を下端陵角部においたが、上端でも、上下端の平均のいずれかで適宜設定してよい。

本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加えて、山形架構の架設材を簡単に形成できるという効果が得られている。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ複合架設材
３、３Ａ、３Ｂ木製材
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｒ、５Ｌ、５ＡＲ、５ＡＬ、５ＢＲ、５ＢＬ鋼板
５ａ、５Ａａ、５Ｂａ、５Ｒａ、５Ｌａ、５ＡＲａ、５ＢＲａ、５ＡＬａ、５ＢＬａ突出部
７、７Ｒ、７Ｌ第１の溝
９、９Ｒ、９Ｌ第２の溝
１１、１１Ａ、１１Ｂ接合用木製材貫通孔
１３、１３Ａ、１３Ｂ応力伝達部材用木製材孔
１７応力伝達部材
１９、１９Ａ、１９Ｂ接合用鋼板貫通孔
２１、２１Ａ、２１Ｂ応力伝達部材用鋼板貫通孔
ＢＬ、ＢＬＲ、ＢＬＬ基準線

Claims

矩形断面の木製材と該木製材に嵌装された鋼板を備えてなり、架構を構成する柱間又は桁行梁間に架設される複合架設材であって、
前記木製材は、前記鋼板の板厚相当の幅で前記鋼板の幅相当の深さを有し前記木製材の全長に亘る溝であって、木製材両側面からそれぞれ幅の中心方向に等距離で設定された単数又は複数の基準線の左右どちらか一方に統一して該基準線に隣接して形成された第１の溝と、該第１の溝と同じ幅と深さを有し前記木製材の端部から材軸方向中心に向かって所定長さの溝であって、前記第１の溝と該基準線に対して線対称に隣接して形成された第２の溝とを有し、
前記鋼板は前記木製材の材長よりも長く、かつ、前記第１の溝深さ相当の幅寸法を有し、該第１の溝に少なくとも一端側を前記木製材の端面から突出させて嵌装されていることを特徴とする複合架設材。
請求項１に記載の複合架設材を材軸方向に連結してなる複合架設材であって、
連結される一方の複合架設材の前記鋼板における木製材から突出した部分が、連結される他方の複合架設部材の前記第２の溝に挿入され、連結される他方の複合架設材の前記鋼板における前記木製材から突出した部分が、連結される一方の複合架設部材の前記第２の溝に挿入され、前記鋼板同士が機械的手段により接合されていることを特徴とする複合架設材。
嵌装された前記鋼板の前記木製材より突出した部分が屈曲しており、接合状態で一方の複合架設材と他方の複合架設材が山形を形成することを特徴とする請求項２に記載の複合架設材。
前記鋼板を前記木製材に設置した状態で、前記鋼板の高さ方向の中心よりも下方に、前記木製材にせん断力を伝達するせん断力伝達機構を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の複合架設材。
前記せん断力伝達機構の設置位置を、鋼板上端面から次式で求めた距離ｈの位置としたことを特徴とする請求項４に記載の複合架設材。
ｈ＝（ＢＨ_１ ^２＋αｔＨ_２ ^２）／（２（ＢＨ_１＋αｔＨ_２））
ただし、Ｂ：木製材の幅
Ｈ_１：木製材の高さ
ｔ：鋼板の厚さ
Ｈ_２：鋼板の高さ
α：複合材を構成する部材間の剛性にかかる係数