JP7454515B2 - 木造梁接合構造 - Google Patents

Description

本開示は、木造梁と、柱又は他の梁等の骨組部材との接合構造に関する。

一般的な木造住宅の梁は、概ね４～６ｍ程度以下のスパンを有する。オフィスや店舗を木造とする場合、梁のスパンをこれよりも大きくすることが好ましい。例えば、特許文献１には、プレストレスを導入してスパンを大きくした木造梁の端部を柱梁接合部から水平方向に延出した鋼板によって下方から支持することが記載されている。

このように、プレストレスが導入された梁には、地震等により緊張材が切断された場合にも落下しないように落下防止構造が設けられる。特許文献２には、プレストレストコンクリート造の梁を対象にしたものであるが、柱と一体に突出形成された鉄筋コンクリート製の顎部と、顎部の上面に起立状態で設けられた鋼製のプレートとを備える落下防止構造を、梁端部に設けられた凹部に嵌合させることが記載されている。この構成では、鉄筋コンクリート製の顎部の下面がプレストレストコンクリート造の梁の下面と面一になり、かつ両者の表面がコンクリート表面であるため、下方から柱梁接合部を見た時の外観が良い。

特開２０２０－１８３６９４号公報 特許第４６２５５４０号公報

特許文献１に記載の構成では、梁の下面と梁の端部を支持する鋼板との間に段差があり、かつ材質が互いに異なるため、外観が良くなかった。特許文献２に記載の構成を木造の梁に適用すると、梁と顎部との間に段差はないが、木造の梁を鉄筋コンクリート製の顎部で支持することとなって両者の材質が互いに異なるため、外観が良くない。特許文献２に記載の構成において、外観をよくするために更に顎部を木造に変更すると、顎部の強度が不足する。

このような問題に鑑み、本発明は、外観の良い落下防止構造を備えた木造梁接合構造を提供することを目的とする。

本発明のある実施形態に係る木造梁接合構造（１）は、側方に突出する鋼製の突出部（９，９ａ，９ｂ）を有する接合部（６）を含む骨組部材（２）と、前記接合部（６）に面する接合面及び下面に開口して鉛直方向に延在して前記突出部（９，９ａ，９ｂ）が突入する縦溝（１５）、並びに、前記接合面に開口して前記縦溝（１５）の上端から幅方向の双方に延出する横溝（１６）を含み、前記骨組部材（２）に支持される木造梁（３）と、前記幅方向において前記突出部（９，９ａ，９ｂ）よりも長く、前記横溝（１６）に突入する水平鋼板（５）とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、突出部が水平鋼板を介して木造梁を支持可能であるため、施工時に木造梁が突出部に仮支持されて位置が決まり、また、地震時に木造梁を支持する他の部材が破損しても木造梁が突出部に支持されて落下しない。また、突出部の支持力が水平鋼板によって幅方向に分散されて木造梁に加わるため、木造梁におけるこの支持力を受ける部分がつぶれることが防止される。突出部の上方に配置される幅広の水平鋼板が突出部とは別部材であるため、施工時に木造梁を上方から落とし込んで、突出部を縦溝に挿入することができる。突出部が水平鋼板よりも幅方向において細いため、突出部は下方から見え難く、意匠性が良い。

本発明のある実施形態は、上記構成において、前記突出部（９ａ，９ｂ）は、前記幅方向に直交する主面を有する板形状をなし、前記突出部（９ａ，９ｂ）の上縁は、水平に延在する基端部（２２ａ，２２ｂ）と、遊端に向かうに従って下方に向かう遊端部（２３ａ，２３ｂ）とを含むことを特徴とする。

この構成によれば、遊端部が遊端に向かうに従って下方に向かう形状をなすことによって、木造梁が、地震時に、接合部への圧着面が目開きするように変形した時に、突出部の上縁の遊端部が木造梁の回転変形を阻害しないため、木造梁の回転変形が妨げられず、また、突出部による木造梁の損傷が防止される。

本発明のある実施形態は、上記構成の何れかにおいて、前記突出部（９，９ａ，９ｂ）の下方において前記縦溝（１５）に突入する木片（１７）を更に備えることを特徴とする。

この構成によれば、木片が突出部９を下方から覆うため、意匠性が向上する。

本発明のある実施形態は、上記構成の何れかにおいて、前記木造梁（３）にプレストレスを与える緊張材（４）を更に備え、前記接合部（６）は、前記木造梁（３）に面する面において円形に開口して前記緊張材（４）が挿通された第１貫通孔（１８）を含み、前記木造梁（３）は、前記緊張材（４）が挿通された第２貫通孔（１９）を含み、前記木造梁（３）の延在方向から見て、前記接合面における前記第２貫通孔（１９）の輪郭は、前記接合部（６）における前記木造梁（３）に面する側面における前記第１貫通孔（１８）の輪郭に一致し、又は前記第１貫通孔（１８）の該輪郭の内側に位置し、前記第２貫通孔（１９）の前記延在方向の中間部における横断面形状は、前記接合面における前記第２貫通孔（１９）の輪郭よりも大きな輪郭を有する矩形をなし、前記第２貫通孔（１９）は、前記接合部（６）に接合する端部において先細の形状をなすことを特徴とする。

この構成によれば、木造梁の端部において第２貫通孔の輪郭が第１貫通孔の輪郭に変化するため、緊張材を第１貫通孔及び第２貫通孔に挿入する時、緊張材の挿入端が接合部における木造梁に面する側面に衝当することが防止でき、第２貫通孔の形成作業の煩雑化を抑制できる。

本発明によれば、外観の良い落下防止構造を備えた木造梁接合構造を提供することができる。

実施形態に係る木造梁接合構造の正面図 実施形態に係る柱の接合部を示す正面図 実施形態に係る木造梁の端部を示す図（Ａ：Ｂ図のＡ－Ａ断面図、Ｂ：正面図、Ｃ：Ｂ図のＣ－Ｃ断面図） 実施形態の変形例に係る突出部を示す正面図（Ａ：第１変形例、Ｂ：第２変形例）

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、木造梁接合構造１は、１対の柱２と、床（図示せず）を支持して１対の柱２に延在方向の両端部が支持される木造梁３と、木造梁３にプレストレスを与える緊張材４と、柱２から木造梁３への支持力を分散させる水平鋼板５とを備える。

図２に示すように、柱２は、木造梁３に接合する接合部６と、接合部６から上下に延出する柱本体７とを含む。柱本体７は、木造であり、好ましくは、繊維方向のそろった木質材料、すなわち、木材を切削してひき板、小角材又は単板とし、欠点を除去したあとで、ふたたび、それらの繊維方向をそろえて多数重ね、接着・成形した集成材又は単板積層材である。

接合部６は、鉄筋コンクリート造で直方体形状をなす本体部８と、本体部８における木造梁３の端部に面する側面から木造梁３に向かって突出する鋼製の突出部９とを含む。本体部８の輪郭は、上方からみて柱本体７の輪郭と一致するかそれよりも大きく、側方から見て木造梁３の輪郭に一致するかそれよりも大きい。外観をよくするため、好ましくは、本体部８の輪郭は、上方からみて柱本体７の輪郭と一致し、側方から見て木造梁３に一致する。突出部９は、主面が木造梁３の幅方向に直交する鋼板によって構成されることが好ましい。本体部８は、プレキャストコンクリートであることが好ましく、突出部９を構成する鋼板の基端部分（図示せず）は本体部８のコンクリートに埋設されている。

接合部６には、鉛直方向に延在する複数の貫通孔１０が設けられている。接合部６の下側に配置された柱本体７の上面及び接合部６の上側に配置された柱本体７の下面には、貫通孔１０に整合する複数の有底孔１１が設けられている。接合部６とその上下の柱本体７とを互いに固定するため、鋼棒等の複数の長尺材１２の下端部が下側の柱本体７の有底孔１１に突入してエポキシ樹脂等の接着剤１３で固定され、長尺材１２の中間部が接合部６の貫通孔１０に挿通されて貫通孔１０にグラウト等の充填材１４が充填され、長尺材１２の上端部が上側の柱本体７の有底孔１１に突入して接着剤１３で固定されている。接合部６とその上下の柱本体７とは、互いに直接当接してもよく、グラウト等の充填材（図示せず）を介して当接してもよい。

なお、柱本体７は、木造に代えて鉄筋コンクリート造又は鉄骨造としてもよく、接合部６は、鉄筋コンクリート造に代えて鋼板や形鋼材を組み合わせて形成された鋼製の部材としてもよい。突出部９は、鋼板に代えて、鋼棒等の他の鋼材で構成されてもよく、突出部９を構成する鋼材における本体部８に埋設される部分は、本体部８のコンクリートに加わる力が分散するように他の鋼材等が溶接等により固定されていてもよい。

図３に示すように、木造梁３は、その延在方向の端部に、縦溝１５と、縦溝１５の上端に連通する横溝１６とを有し、縦溝１５と横溝１６とを組み合わせた形状が側方（木造梁３の延在方向）から見てＴ字形状をなしている。縦溝１５は、接合部６の本体部８に接合される面である接合面と下面とに開口して鉛直方向に延在する。横溝１６は、接合面に開口して縦溝１５の上端から幅方向の双方に延出している。縦溝１５の上部には、突出部９（図２参照）が突入し、横溝１６には水平鋼板５が突入している。突出部９及び水平鋼板５の突入端が縦溝１５及び横溝１６の底に当たらないように、突出部９及び水平鋼板５の長さ、並びに縦溝１５及び横溝１６の深さが設定されることが好ましい。突出部９が床荷重及び木造梁３の自重を支持する時は、突出部９からの支持力は水平鋼板５を介して木造梁３に伝わる。縦溝１５の下部には、縦溝１５と略同じ幅を有する木片１７が挿入されて固定されている。木片１７の下面は、木造梁３の下面と面一であることが好ましい。

図１～図３に示すように、緊張材４は、木造梁３の延在方向に沿って、１対の柱２の接合部６及び木造梁３を貫通している。緊張材４は、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線若しくはＰＣ鋼より線等の鋼材、又は炭素繊維若しくはアラミド繊維等の繊維強化プラスチック材によって構成される。接合部６は、緊張材４が挿通される第１貫通孔１８を有し、木造梁３は、第１貫通孔１８に連通して緊張材４が挿通される第２貫通孔１９を有する。緊張材４は、緊張した状態で、接合部６における木造梁３とは反対側の側面に定着具２０によって固定される。図示する例では、互いに並列に配置された３本の緊張材４で１本の木造梁３にプレストレスを与えているが、緊張材４の数は変更してもよい。緊張材４はアンボンドであってもよく、第１貫通孔１８及び第２貫通孔１９にグラウト（図示せず）が充填されてもよい。

図３に示すように、第１貫通孔１８は、接合部６のコンクリート部分に埋め込まれた円形のシース管（図示せず）によって形成され、その横断面（孔の中心線に直交する断面）形状は円形である。木造梁３の延在方向から見て、木造梁３の接合面（延在方向の端面）における第２貫通孔１９の輪郭は、接合部６における木造梁３に面する側面の第１貫通孔１８の輪郭に一致する。なお、一致させることに代えて、木造梁３の延在方向から見て、第２貫通孔１９の上記の輪郭が、第１貫通孔１８の上記の輪郭の内側に位置してもよい。延在方向の中間部における第２貫通孔１９の横断面形状は、接合面における第２貫通孔１９の横断面形状よりも大きな輪郭を有する矩形をなし、好ましくは、接合面における第２貫通孔１９の輪郭が内接円となる矩形をなす。第２貫通孔１９は、接合部６に接合する端部において、横断面形状が矩形から円形になだらかに変化する先細の形状をなす。第２貫通孔１９は、その中心線を含む切断面で木造梁３の素材となる木質材料を切断して、切断面の両面に溝を形成した後、切断された木質材料を接着剤等で結合することにより形成される。

図１～図３を参照して、木造梁接合構造１の施工方法について説明する。まず、作業員は、上面に長尺材１２が固定された下側の柱本体７を所定の位置に配置し、貫通孔１０に長尺材１２が挿通されるように接合部６を落とし込み、貫通孔１０に充填材１４を充填して接合部６を下側の柱本体７に固定する。次に、作業員は、木造梁３の横溝１６に水平鋼板５を挿入した状態で、木造梁３の縦溝１５に突出部９が挿入されるように木造梁３を上方から１対の柱２の間に落とし込み、木造梁３が水平鋼板５を介して突出部９に支持された状態とする。次に、作業員は、木片１７を縦溝１５の下部に下方から挿入する。次に、作業員は、木造梁３の接合面と接合部６の木造梁３に面する側面との間にグラウト等の後詰材２１を充填する。後詰材２１の厚さは２０ｍｍ程度とすることが好ましい。後詰材２１の硬化後、作業員は、緊張材４を、第１貫通孔１８及び第２貫通孔１９に挿入し、緊張し、定着具２０によって定着させる。次に、作業員は、上側の柱本体７の有底孔１１に長尺材１２の上端部が突入するように、上側の柱本体７を上方から下方に向けて移動させ接合部６に載置し、上側の柱本体７の有底孔１１に接着剤１３を注入して、上側の柱本体７を接合部６に固定する。

木造梁接合構造１の作用効果について説明する。

突出部９が水平鋼板５を介して木造梁３を支持可能であるため、施工時の緊張材４によるプレストレスの導入前に木造梁３が突出部９に仮支持されて木造梁３の位置が決まり、また、地震時に緊張材４が破断しても木造梁３が突出部９に支持されて木造梁３が落下しない。突出部９及び水平鋼板５は、鋼製であるため、木造梁３に比べて小さくとも床荷重及び木造梁３の自重を支持する十分な強度を有する。また、突出部９の支持力が水平鋼板５によって幅方向に分散されて木造梁３に加わるため、木造梁３におけるこの支持力を受ける部分が突出部９にめり込んでつぶれることが防止される。

突出部９の上方に配置されて幅広の水平鋼板５が突出部９とは別部材であるため、施工時に、突出部９が縦溝１５に挿入されるように、１対の柱２の間に木造梁３を上方から落とし込むことができる。

突出部９が水平鋼板５よりも幅方向において細いため、突出部９は下方から見え難く、外観が良い。木片１７で突出部９を下方から覆い、木片１７の下面を木造梁３の下面と面一とすることにより、外観が更に良くなる。また、木造梁３の梁せいと接合部６の上下方向長さとが互いに一致して、側方から見て両者が重なるため、外観が良い。

突出部９及び水平鋼板５の突入端が縦溝１５及び横溝１６の底に当たらないことにより、緊張材４によって木造梁３にプレストレスが導入された時に、プレストレスが突出部９及び水平鋼板５に流れることなく木造梁３から後詰材２１に伝達される。

仮に、第２貫通孔１９の横断面形状が端部においても第１貫通孔１８の横断面である円形を内接円とする矩形だとすると、緊張材４を第２貫通孔１９から第１貫通孔１８に挿入する際、緊張材４の挿入端が接合部６の側面における第１貫通孔１８の開口の近傍部分に衝当して、緊張材４の挿入に手間取るおそれがある。特に、緊張材４としてＰＣ鋼より線を使用する場合は、その衝当によって、束ねられた鋼線がばらけるおそれがある。本実施形態では、第２貫通孔１９の端部が、端面において第１貫通孔１８の輪郭に一致するように先細形状となっているため、緊張材４を第２貫通孔１９から第１貫通孔１８に挿入する際に、緊張材４の突入端が接合部６の側面に衝当することが防止され、容易に挿入でき、第１貫通孔１８の径を小さくできる。また、第２貫通孔１９の中間部の横断面形状を矩形にすることにより、第２貫通孔１９の横断面形状を全長に渡って円形とする場合に比べて、第２貫通孔１９を容易に形成できる。

図４（Ａ）は、上記実施形態の第１変形例に係る突出部９ａを示し、図４（Ｂ）は、上記実施形態の第２変形例に係る突出部９ｂを示す。変形例に係る突出部９ａ，９ｂは、木造梁３（図１参照）の幅方向に主面が直交する板形状をなし、その上縁の形状において上記実施形態の突出部９（図２参照）と相違する。

第１変形例に係る突出部９ａの上縁は、水平に延在する基端部２２ａと、遊端に向かうに従って下方に向かって上に凸に湾曲する遊端部２３ａとを備える。第２変形例に係る突出部９ｂの上縁は、水平に延在する基端部２２ｂと、遊端に向かうに従って下方に向かって傾斜する遊端部２３ｂとを備える。基端部２２ａの長さは、施工時の木造梁３の荷重に耐えられるように２０～４０ｍｍ程度とすることが好ましい。地震時に、木造梁３は、接合部６への圧着面が目開きするように（図１の紙面に直交する方向を軸に）回転する。遊端部２３ａ，２３ｂが遊端に向かうに従って下方に向かう形状をなすことによって、木造梁３がこのように変形した時に、突出部９ａ，９ｂの上縁の遊端部２３ａ，２３ｂが木造梁３の回転変形を阻害しないため、木造梁３の回転変形が妨げられず、また、木造梁３の突出部９ａ，９ｂによる損傷が防止される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。柱に代えて、他の骨組部材を用いてもよい。すなわち、木造梁を小梁として、接合部を含む大梁によって木造梁を支持してもよい。

１：木造梁接合構造
２：柱（骨組部材）
３：木造梁
４：緊張材
５：水平鋼板
６：接合部
９，９ａ，９ｂ：突出部
１５：縦溝
１６：横溝
１７：木片
１８：第１貫通孔
１９：第２貫通孔
２２ａ，２２ｂ：基端部
２３ａ，２３ｂ：遊端部

Claims (4)

1. 側方に突出する鋼製の突出部を有する接合部を含む骨組部材と、
   前記接合部に面する接合面及び下面に開口して鉛直方向に延在して前記突出部が突入する縦溝、並びに、前記接合面に開口して前記縦溝の上端から幅方向の双方に延出する横溝を含み、前記骨組部材に支持される木造梁と、
   前記幅方向において前記突出部よりも長く、前記横溝に突入する水平鋼板と
   を備えることを特徴とする木造梁接合構造。
2. 前記突出部は、前記幅方向に直交する主面を有する板形状をなし、前記突出部の上縁は、水平に延在する基端部と、遊端に向かうに従って下方に向かう遊端部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の木造梁接合構造。
3. 前記突出部の下方において前記縦溝に突入する木片を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の木造梁接合構造。
4. 前記木造梁にプレストレスを与える緊張材を更に備え、
   前記接合部は、前記木造梁に面する面において円形に開口して前記緊張材が挿通された第１貫通孔を含み、
   前記木造梁は、前記緊張材が挿通された第２貫通孔を含み、
   前記木造梁の延在方向から見て、前記接合面における前記第２貫通孔の輪郭は、前記接合部における前記木造梁に面する側面における前記第１貫通孔の輪郭に一致し、又は前記第１貫通孔の該輪郭の内側に位置し、
   前記第２貫通孔の前記延在方向の中間部における横断面形状は、前記接合面における前記第２貫通孔の輪郭よりも大きな輪郭を有する矩形をなし、
   前記第２貫通孔は、前記接合部に接合する端部において先細の形状をなすことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の木造梁接合構造。

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