JP7454753B1 - 接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】強度に優れた架構を実現できる接合構造等を提供する。【解決手段】接合構造１は、コンクリート部分を有する接合部３を介して柱２と梁４を接合するものである。梁４は、接合部３の側面に設けられる端部梁４１と、端部梁４１に連続する中間梁４２とを有する。中間梁４２は木質材を用いた梁状の部材であり、端部梁４１はコンクリート部分を有する。接合部３と端部梁４１は、接合部３と端部梁４１のコンクリート部分に跨るように水平方向の接合鉄筋３１を埋設した一体のプレキャスト部材であり、接合鉄筋３１を用いて当該プレキャスト部材と中間梁４２とが接合される。【選択図】図１

Description

本発明は、柱と梁の接合構造に関する。

柱と梁を木部材とした木造ラーメン架構における木部材同士の接合時には、GIR(Glued In Rod)など、一方の木部材から突出する鋼材を他方の木部材の材軸方向の孔に挿入することが多く行われている。当該孔に接着材等の充填材を充填することで、木部材同士を接合することができる（例えば、特許文献１など）。

特開2022-8273号公報

しかしながら、一般的に柱と梁の繊維方向は直交するため、柱と梁の接合部に前記の工法を適用すると、GIR等の鋼材がいずれかの部材の繊維直交方向に挿入されることになり、強度上の課題となる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、強度に優れた架構を実現できる接合構造等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための第１の発明は、コンクリート部分を有する接合部を介して柱と梁を接合した接合構造であって、前記梁は、前記接合部の側面に設けられる端部梁と、前記端部梁に連続する中間梁とを有し、前記中間梁は、木質材を用いた梁状の部材であり、前記端部梁は、コンクリート部分を有し、前記接合部と前記端部梁が、前記接合部と前記端部梁のコンクリート部分に跨るように水平方向の接合鉄筋を埋設した一体のプレキャスト部材であり、前記接合鉄筋を用いて前記プレキャスト部材と前記中間梁とが接合されたことを特徴とする接合構造である。

本発明では、梁を端部梁と中間梁に分割し、環境面や意匠面で優れた木質材を中間梁に用いつつ、柱梁の接合部と端部梁には鉄筋コンクリートを用いることで、前記のように鉄筋が木部材の繊維直交方向に挿入される問題を回避することができる。また端部梁に鉄筋コンクリートを用い、鉄筋コンクリートの靭性能を発揮できるようにしたことで、地震時の繰り返し荷重などに対して曲げ降伏先行型の靭性に富んだ架構を実現できる。これにより、強度に優れた架構を実現できる。また接合部と端部梁を一体のプレキャスト部材とすることで、施工も容易になる。

前記柱は例えば鉄筋コンクリート造の部材である。あるいは、外郭木材の内側にコンクリートを充填した合成構造を有してもよく、木造の部材であってもよい。
柱は鉄筋コンクリート造、木造、コンクリートと外郭木材の合成構造とすることができ、柱をどのような構造とするかは、強度や耐火性、環境面や意匠面を考慮して決定することができる。

前記接合部と前記端部梁が、外郭木材の内側にコンクリートを充填した合成構造を有することも望ましい。
これにより、コンクリートによって部材の強度を維持しつつ、木を現しとすることで、木造本来の美しさを接合部や端部梁において表現することができる。また内部を鉄筋コンクリートとすることで、外郭木材に耐火被覆等が不要となり、施工手間やコストを軽減できる。

本発明により、強度に優れた架構を実現できる接合構造等を提供することができる。

接合構造１を示す図。 接合構造１の構築方法を示す図。 接合部３ａ、端部梁４１ａを示す図。 梁４をダブルビームとする例。 接合構造１ａを示す図。 中間梁４２ａを示す図。 接合構造１ｂを示す図。 接合構造１ｂの構築方法を示す図。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
（１．接合構造１）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る接合構造１を示す図である。図１（ａ）は接合構造１を正面から見た図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の線Ａ－Ａによる水平方向の断面である。

本実施形態の接合構造１は、接合部（パネルゾーン）３において柱２と梁４を接合するものである。

柱２は鉄筋コンクリート造の部材であり、接合部３の上下に配置され、その材軸方向と直交する断面（以下、単に断面という）は矩形状である。ただし、柱２の断面形状はこれに限定されず、その他の多角形あるいは円形でもよい。柱２の内部には鉛直方向の鉄筋２１（主筋）が埋設され、鉄筋２１の下端部は、柱２の下端部に埋設されたスリーブ２４の上部に挿入される。

接合部３は鉄筋コンクリート造の部材である。本実施形態では接合部３の水平断面が柱２の断面に対応し、接合部３が柱２の断面の範囲内に配置される。また接合部３の左右の側面には端部梁４１が設けられる。端部梁４１は鉄筋コンクリート造の部材であり、接合部３と端部梁４１は、プレキャスト部材として予め工場等で一体に製作される。

接合部３の下方の柱２の鉄筋２１の上部は、当該柱２から上方に突出し、接合部３内の貫通孔３４を上下に貫通して接合部３からさらに上方に突出する。貫通孔３４にはシース等が用いられ、内部には充填材３５が充填される。充填材３５は例えばモルタルや樹脂であるが、これに限らない。鉄筋２１の接合部３からの突出部分は、接合部３の上方の柱２のスリーブ２４の下部に挿入される。スリーブ２４内にモルタルや樹脂等による充填材（不図示）が充填されることで、接合部３の上方の柱２が接合部３に接合される。

梁４は接合部３の左右の側方に設けられる部材であり、前記の端部梁４１と中間梁４２から構成される。中間梁４２は、端部梁４１に連続するように配置される。図示は省略するが、本実施形態では梁４の上に鉄筋コンクリート造のスラブが設けられ、中間梁４２は当該スラブとの合成梁架構とすることもできる。

中間梁４２は木造の部材であり、その全体を木質材により形成した梁状のプレキャスト部材である。木質材としては集成材などを用いることができるが、これに限らない。特に図示しないが、中間梁４２の両側面と底面には難燃層が設けられ、中間梁４２の耐火性能が確保される。中間梁４２の頂面は上記のコンクリートスラブに接するため難燃層は不要であるが、架構によっては中間梁４２の頂面に難燃層を設けることもある。難燃層は木質材に難燃薬剤を含浸したものとするが、これに限定されず、その他の耐火性能を有する部材としてもよい。また場合によっては中間梁４２の両側面や底面の難燃層を省略することも可能である。

本実施形態では、接合部３と端部梁４１のコンクリート部分に跨るように水平方向の接合鉄筋３１が埋設されており、接合鉄筋３１の両端部が、接合部３の左右の端部梁４１から、当該端部梁４１と連続する中間梁４２側に突出する。この突出部分は、中間梁４２の材軸方向の端部に設けた孔４３に挿入される。当該孔４３にモルタルや樹脂等による充填材（不図示）を充填することにより、接合部３および端部梁４１によるプレキャスト部材と中間梁４２とが接合鉄筋３１を用いて接合される。

（２．接合構造１の構築方法）
接合構造１を構築する際は、まず図２（ａ）に示すように、接合部３の下方の柱２を設ける。本実施形態では柱２をプレキャスト部材とし、工場等で製作した柱２を現場まで運搬し、施工箇所に建て込んで設置する。ただし、柱２は現場打ちのコンクリートによるものとしてもよく、この場合は施工箇所に鉄筋２１等の配筋を行って型枠を組み立て、コンクリートを型枠内に打設することで柱２を形成する。

その後、図２（ｂ）に示すように、工場等でプレキャスト部材として一体に製作した接合部３と端部梁４１を現場まで運搬し、矢印で示すように施工箇所に上から落とし込み、図２（ｃ）に示すように、貫通孔３４に鉄筋２１の柱２からの突出部分を通して柱２の上に設置する。貫通孔３４には前記の充填材３５（図１（ｂ）参照）を充填する。

その後、工場等で製作した中間梁４２を現場まで運搬し、矢印に示すように端部梁４１側へと材軸方向に移動させ、図２（ｄ）に示すように、接合鉄筋３１の端部梁４１からの突出部分を中間梁４２の孔４３に挿入して充填材（不図示）を孔４３に充填する。

そして、矢印に示すように接合部３の上方から柱２を落とし込み、当該柱２のスリーブ２４の下部に、接合部３から突出する鉄筋２１の突出部分を挿入する。スリーブ２４内に充填材（不図示）を充填することで、図１に示す接合構造１が構築される。なお、接合部３の上方の柱２も、前記と同様、現場打ちのコンクリートにより形成することが可能である。この場合、柱２のスリーブ２４は省略することもできる。

以上説明したように、本実施形態によれば、梁４を端部梁４１と中間梁４２に分割し、環境面や意匠面で優れた木質材を中間梁４２に用いつつ、接合部３と端部梁４１に鉄筋コンクリートを用いることで、前記のように鉄筋が木部材の繊維直交方向に挿入される問題を回避することができる。また端部梁４１に鉄筋コンクリートを用い、鉄筋コンクリートの靭性能を発揮できるようにしたことで、地震時の繰り返し荷重などに対して曲げ降伏先行型の靭性に富んだ架構を実現できる。これにより、強度に優れた架構を実現できる。また接合部３と端部梁４１を一体のプレキャスト部材とすることで、施工も容易になる。

しかしながら、本発明は上記の実施形態に限定されない。例えば図３に図１（ｂ）と同様の断面で示すように、端部梁４１ａを外郭木材４１１とコンクリート４１２の合成構造とするとともに、接合部３ａを外郭木材３２とコンクリート３３の合成構造としてもよい。

外郭木材４１１は端部梁４１ａの両側面および底面を覆うように配置される板状の木質材であり、その内側にコンクリート４１２が充填される。外郭木材４１１は、端部梁４１ａのせん断補強材や、工場等でコンクリート４１２を打設する際の型枠として機能し、内部の鉄筋コンクリートの耐火性能に寄与する燃え代としての役割も果たす。また、コンクリート４１２によって部材の強度を維持しつつ、木を現しとすることで、木造本来の美しさを表現することもできる。

外郭木材４１１には集成材、CLT、BP材などを用いることができる。外郭木材４１１の材料や厚さは、せん断補強材として機能するだけの面内耐力を有し、且つコンクリート４１２の打設時の面外圧力にも抵抗でき、また燃え代として耐火性能に寄与するように決定する。外郭木材４１１の内部を鉄筋コンクリート造とすることで、（未燃焼状態における）外郭木材４１１の耐火性能は特に必要で無く、耐火被覆等が不要となるため、施工手間やコストを軽減できる。

接合部３ａの外郭木材３２にも集成材、CLT、BP材などの板状の木質材が用いられ、これが端部梁４１ａのコンクリート４１２との境界部を除く接合部３ａの全側面を覆うように配置される。コンクリート３３は外郭木材３２の内側に充填される。外郭木材３２は前記の外郭木材４１１と同様の機能、役割を有する。

なお、接合部３ａと端部梁４１ａのいずれか一方のみを外郭木材３２、４１１とコンクリート３３、４１２の合成構造とすることも可能である。

また図４に図１（ｂ）と同様の断面で示すように、梁４をダブルビームとし、接合部３の側方に、一対の梁４を梁幅方向に間隔を空けて配置してもよい。これにより、梁４の断面を小さくでき、梁４に要するコストを軽減できる。梁幅方向は、梁４の材軸方向と平面視で直交する方向であり、図４の上下方向に対応する。

また本実施形態では柱２が接合部３の上下に設けられるが、接合部３の上または下のみに柱２が設けられる場合もある。また本実施形態では梁４が接合部３の左右に設けられるが、接合部３の左または右のみに梁４が設けられる場合もある。さらに、梁４は接合部３の左右方向（図１（ｂ）の左右方向に対応する）に設けられるだけで無く、平面視で左右方向と直交する前後方向（図１（ｂ）の上下方向に対応する）に設けられる場合もあり、この場合も、同様の構成を有する梁４を接合部３の前または後ろ、あるいはその双方に設けることができる。

また本実施形態では柱２を鉄筋コンクリート造としており、強度や耐火性の面で優れているが、柱２はこれに限らない。以下、柱２を異なる構造とする例を第２、第３の実施形態として説明する。第２、第３の実施形態は第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。また第１の実施形態も含め、各実施形態で説明する構成は必要に応じて組み合わせることが可能である。

［第２の実施形態］
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る接合構造１ａを示す図である。図５（ａ）は接合構造１ａを正面から見た図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の線Ｂ－Ｂによる水平方向の断面を示す図である。

本実施形態の接合構造１ａは、柱２ａを外郭木材２２とコンクリート２３による合成構造とした点で第１の実施形態と異なる。

外郭木材２２は板状の木質材であり、柱２ａの全ての側面を覆うように配置される。コンクリート２３は外郭木材２２の内側に充填される。第１の実施形態と同様、コンクリート２３の内部には鉛直方向の鉄筋２１が埋設され、その下端部が、コンクリート２３の下端部に埋設されたスリーブ２４の上部に挿入される。

外郭木材２２には集成材、CLT、BP材などを用いることができる。外郭木材２２は、前記の外郭木材４１１と同様、柱２ａのせん断補強材や、コンクリート２３の打設時の型枠として機能し、内部の鉄筋コンクリートの耐火性能に寄与する燃え代としての役割も果たす。また、コンクリート２３によって部材の強度を維持しつつ、木を現しとすることで、木造本来の美しさを表現することもできる。

接合構造１ａの構築方法は、基本的には第１の実施形態と同様であり、本実施形態でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。なお、本実施形態では柱２ａをプレキャスト部材とするが、柱２ａの施工箇所で鉄筋２１等の配筋や外郭木材２２の組み立て、コンクリート２３の打設等を行うことで、柱２ａを現場で構築してもよい。

また、コンクリート２３の内部に、上記の鉄筋２１の他、鉄筋２１を平面視で取り囲むようにせん断補強用のフープ筋を設けることもできる。さらに、工場等で外郭木材２２の内側にコンクリート２３を打設して柱２ａを製作する際には、平面視で対向する位置にある外郭木材２２同士をセパレータ（不図示）によって連結し、コンクリート２３から外郭木材２２に加わる面外圧力に抵抗させるが、このセパレータをせん断補強材として用いることもできる。

また外郭木材２２の内面に、当該内面からコンクリート２３内に突出するコネクタ（不図示）などのせん断応力伝達機構を設けることで、外郭木材２２とコンクリート２３の一体性を高めることもできる。

また図６に断面を示すように、中間梁４２ａを、柱２ａと同様、外郭木材４２１とコンクリート４２２の合成構造を有する梁状のプレキャスト部材としてもよい。

外郭木材４２１は板状の木質材であり、中間梁４２ａの両側面および底面を覆うように配置され、その内側にコンクリート４２２が充填される。コンクリート４２２には、接合鉄筋３１の突出部分を挿入する孔４３が形成される。符号４４は、孔４３に充填されるモルタルや樹脂等による充填材である。外郭木材４２１としては集成材、CLT、BP材などが用いられ、前記の外郭木材４１１と同様の機能と役割を有する。その他、本実施形態でも、前記と同様、接合部３と端部梁４１の双方またはいずれか一方を外郭木材とコンクリートの合成構造とすることは可能である。

また図６の中間梁４２ａはプレキャスト部材であるが、中間梁４２ａの施工箇所で外郭木材４２１の組み立て、コンクリート４２２の打設等を行うことで、中間梁４２ａを現場で構築してもよい。この場合、接合鉄筋３１の突出部分と中間梁４２ａの梁主筋（不図示）とを機械式継手等で連結してもよい。

［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る接合構造１ｂを示す図であり、接合構造１ｂを正面から見たものである。本実施形態の接合構造１ｂは、柱２ｂを木造の部材とし、その全体を木質材によるものとした点で第１の実施形態と異なる。

木質材としては集成材などを用いることができるが、これに限らない。特に図示しないが、柱２ｂの全ての側面には難燃層が設けられ、柱２ｂの耐火性能が確保される。難燃層は木質材に難燃薬剤を含浸したものとするが、これに限定されず、その他の耐火性能を有する部材としてもよい。また場合によっては難燃層を省略することも可能である。

柱２ｂの上端部には鉛直方向の鉄筋２５の一部が埋設される。例えば、柱２ｂの上端部に形成した材軸方向の孔（不図示）に鉄筋２５の一部を挿入し、当該孔にモルタルや樹脂等による充填材を充填する。これにより、鉄筋２５の一部を柱２ｂの上端部に埋設、固定することができる。鉄筋２５の残りの部分は柱２ｂから上方に突出し、接合部３の貫通孔３４を上下に貫通して接合部３からさらに上方に突出する。貫通孔３４には充填材３５（図１（ｂ）参照）が充填される。

一方、柱２ｂの下端部には、柱２ｂの接合用の孔２６が設けられる。接合部３から突出する鉄筋２５の突出部分を接合部３の上方の柱２ｂの孔２６に挿入し、孔２６内にモルタルや樹脂等による充填材（不図示）を充填することで、接合部３の上方の柱２ｂが接合部３に接合される。

接合構造１ｂの構築方法も、基本的には第１の実施形態と同様であり、接合部３の上方に柱２ｂを設ける際は、図８に示すように当該柱２ｂを上から落とし込む。上記したように、柱２ｂの孔２６に接合部３から上方に突出する鉄筋２５の突出部分を挿入し、孔２６内に充填材を充填することにより、接合部３の上方に柱２ｂが接合される。

本実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また柱２ｂとして木質材を積極的に使用し、環境面や意匠面に優れた架構を提供できる。なお本実施形態でも、前記と同様、接合部３と端部梁４１の双方またはいずれか一方を外郭木材とコンクリートの合成構造とすることは可能である。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、１ｂ：接合構造
２、２ａ、２ｂ：柱
３、３ａ：接合部
４：梁
２１、２５：鉄筋
２２、３２、４１１、４２１：外郭木材
２３、３３、４１２、４２２：コンクリート
２４：スリーブ
２６、４３：孔
３１：接合鉄筋
３４：貫通孔
４１、４１ａ：端部梁
４２、４２ａ：中間梁

Claims (5)

1. コンクリート部分を有する接合部を介して柱と梁を接合した接合構造であって、
   前記梁は、前記接合部の側面に設けられる端部梁と、前記端部梁に連続する中間梁とを有し、
   前記中間梁は、木質材を用いた梁状の部材であり、
   前記端部梁は、コンクリート部分を有し、
   前記接合部と前記端部梁が、前記接合部と前記端部梁のコンクリート部分に跨るように水平方向の接合鉄筋を埋設した一体のプレキャスト部材であり、
   前記接合鉄筋を用いて前記プレキャスト部材と前記中間梁とが接合されたことを特徴とする接合構造。
2. 前記柱が鉄筋コンクリート造の部材であることを特徴とする請求項１記載の接合構造。
3. 前記柱が外郭木材の内側にコンクリートを充填した合成構造を有することを特徴とする請求項１記載の接合構造。
4. 前記柱が木造の部材であることを特徴とする請求項１記載の接合構造。
5. 前記接合部と前記端部梁が、外郭木材の内側にコンクリートを充填した合成構造を有することを特徴とする請求項１記載の接合構造。