JP7458092B2 - 建築用構造材 - Google Patents

Description

この発明は、建築物の躯体を構成するための例えば柱や梁、耐力パネルなどのような建築用構造材に関し、より詳しくは竹を活用した建築用構造材に関する。

竹を利用した建築用構造材としては、例えば下記特許文献１に開示された竹柱がある。その構成は細長い竹材を並べて接着して集成材としたものであり、柱表面は切削加工により形成される。

つまり竹柱は、木材からなる通常の集成材と同じように複数の竹材を一体化した単一構造体であって、製造された一つの竹集成材から目的の形に切り出したりして得られる。

竹は木に比べて強度が高いので、良質の建築用構造材が得られてよいうえに、竹を使用することは、消費が減って放置林の問題もある竹を有効活用できるので、環境保護の観点からも好ましいことである。

実開平７－３８３４７号公報

しかし、集成材に使用できる竹には条件があり、長さや太さ、伐採時期、伐採後の期間、節などの状態によって使えないものが多々あった。これは、前述のようにこれまでの竹集成材が単一構造体であって、製材した木材と同様に所望形状に加工して使用されるので、たとえ強度に問題がなくとも内部に不良があると製品にはできないからである。

このため、建築用構造材としては竹を真に有効利用できていない現実があった。

そこでこの発明は、建築用構造材に竹の有効利用きるようにすることを主な目的とする。

そのための手段は、建築物の躯体を構成するための建築用構造材であって、当該建築用構造材の基本形状に準じた形状に形成された芯部材と、芯部材と並行で芯部材を挟む複数の支持部材を有し、芯部材が複数の竹材を接着剤で圧縮積層して一体化された竹集成材で方形の板状に形成されるとともに、竹の繊維方向が外縁の辺に対して斜めに向けられて、支持部材が複数の竹材を接着剤で圧縮積層して一体化された竹集成材で構成され、芯部材と支持部材の間に、接着剤を用いた圧縮積層で得られる接合一体化面が形成された建築用構造材である。

この構成の建築用構造材は、芯部材と支持部材が組み合わせられて接着剤を用いた圧縮積層により一体化して構成される。芯部材は、建築用構造材の基本形状である面状の形状と同一、あるいはそれを基準又は基調とした同じような形状であって、建築用構造材自体を形作る形状である。その芯部材の少なくとも一部に支持部材が一体化される。一体化によって芯部材に支持部材が積層されるので、芯部材における支持部材が一体化される部分や支持部材における芯部材に一体化される部分に外観不良の部分があってもその不良部分は隠蔽される。しかも芯部材に一体化された支持部材は、芯部材を支持して固める機能を果たすうえ、支持部材は高い強度を有する竹集成材で構成されているので、一体化により強度が高まる。

この発明によれば、芯部材と支持部材を接合一体化面で一体にした構成であるので、互いの重なり合う部分に外観不良の部分があってもその部分が露出しないようにできる。このため、一部に多少難のある竹材でも使用することができ、竹の有効利用をはかることができる。また竹材を厳格に選別する必要性を軽減できるので、製造作業の容易化もはかれる。そのうえ、支持部材は芯部材を挟む態様で備えられるので、芯部材を強力に支えて固めることができ、強度を確保できる。しかもその支持部材は竹集成材であるので、それ自体強度が高いため、建築用構造材全体としての強度をより一層高めることができる。

建築用構造材の一部破断斜視図。 建築用構造材の構成部材を示す分離状態の斜視図。 建築用構造材の横断面図。 他の例に係る建築用構造材の横断面図。 他の例に係る建築用構造材の横断面図。 他の例に係る建築用構造材の横断面図。 図６に示した建築用構造材の要部の構成部材を示す分離状態の斜視図。 他の例に係る建築用構造材の正面図と断面図。 図８に示した建築用構造材の使用状態の正面図。 図８に示した建築用構造材の芯部材の構造を示す説明図。 他の例に係る建築用構造材の正面図。 図１１に示した建築用構造材の構造を示す断面図。 他の例に係る建築用構造材の構造を示す断面図。 他の例に係る建築用構造材の正面図。 図１４に示した建築用構造材の構造を示す部分拡大断面図。 他の例に係る建築用構造材の横断面図。 他の例に係る建築用構造材の断面図。 他の例に係る建築用構造材の断面図。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

建築物を支える骨組みとしての躯体を構成する建築用構造材（以下、「構造材」という）には、土台や柱材、梁材などのように棒状をなすものと、耐力パネルなどのように面状をなすものがある。

その構造材の一例として柱材等に使用される棒状、より具体的には断面形状が四角い角材形状の構造材の構造を図１に示す。まず、棒状の構造材１１について説明した後、続いて面状の構造材１１について説明することにする。

図１は、上下方向に立てた姿勢の構造材１１の上端部を段階的に破断して１つの構造材１１の構成を明示している。

すなわち構造材１１は、構造材１１の基本形状に準じた形状に形成された芯部材１２と、芯部材１２と並行で芯部材１２を挟む複数の支持部材１３が、互いの外側面を接着剤（図示せず）で圧縮積層して一体化されている。少なくとも支持部材１３は複数の竹材１３ａを接着剤で圧縮積層して一体化された竹集成材で構成される。また構造材１１の４つの側面には仕上げ材１４が接着剤で圧縮積層して一体化されている。図１に例示の芯部材１２と仕上げ材１４は、支持部材１３と同様に複数の竹材１２ａ，１４ａを接着剤で圧縮積層して一体化された竹集成材で構成している。接着剤で圧縮積層される面同士の間は接合一体化面１５である。

ここで、竹集成材は、円筒状の竹を縦割りした後で削って所定の方形断面の細長い竹材１２ａ，１３ａ，１４ａにして、これら竹材１２ａ，１３ａ，１４ａに接着剤を塗布してから互いに重ね合わせて高周波接着機で圧縮積層して形成される。圧縮積層の前段においては竹材１２ａ，１３ａ，１４ａに対して例えば炭化処理や乾燥処理などの必要な処理が施される。高周波接着機で加工された竹材１２ａ，１３ａ，１４ａは、熱と圧力によって硬化した接着剤で互いに接合され一体化している。

芯部材１２は前述のように構造材１１の基本形状に準じた形状である。つまり角材形状の構造材１１の基本形状である棒状に形成されている。棒状形状のなかでも、この例の芯部材１２は構造材１１と同じ断面四角形の角材形状であり、図２に示したように長手方向の全体わたって同じ太さに形成されており、構造材１１よりも細い。たとえば構造材１１の断面形状が正方形で一辺を１０５ｍｍとした場合、芯部材１２の一辺は３５ｍｍにするとよい。

芯部材１２を構成する竹材１２ａは断面形状が長方形であり、竹材１２ａのたてよこの向きはすべて同じであってもよいが、図示例のように向きの違うものを組み合わせるとよい。

支持部材１３は、構造材１１より細い芯部材１２の全周を取り囲む態様に構成される。具体的には支持部材１３は、断面形状が方形に形成されており、長手方向の全体わたって同じ太さの角材形状である。この例において支持部材１３は１本の芯部材に対して８本用いられる。すなわちこれらは、芯部材１２の４つの側面に接合される４本の中間部支持部材１３ｘと、これらの間に挟まれるように接合されると共に構造材１１の対角線上において芯部材１２を挟む４本の角部支持部材１３ｙである。構造材１１の一辺が１０５ｍｍであるのに対して芯部材が３５ｍｍである場合、構造材１１が仕上げ材１４を備えているため、角部支持部材１３ｙは断面形状が正方形であるのに対して、中間部支持部材１３ｘの断面形状は長方形である。

支持部材１３を構成する竹材１３ａは断面形状が長方形であり、竹材１３ａのたてよこの向きはすべて同じであってもよいが、図示例のように組合せに際しては向きが違うものを組み合わせるとよい。

仕上げ材１４は、支持部材１３で形づくられる角材形状部分の４つの側面に接合される一定幅の長尺の板状に形成されている。この仕上げ材１４における構造材１１の側面としてあらわれる面、つまり外側面は、竹の美麗な繊維（維管束）があらわれるように形成される。

この点、芯部材１２と支持部材１３は、構造材１１となったときにすべて隠蔽されることになるので、仕上げ材１４のような美麗さよりも強度の方を重視して形成される。

それぞれ竹集成材で構成された芯部材１２、支持部材１３及び仕上げ材１４は、竹集成材を製造するのと同様に、接合面に接着剤を塗布して圧縮積層されて接合一体化されて、接合面間には接合一体化面１５を有する。

図３は構造材１１の横断面図を示している。この図に示したように構造材１１は、１本の芯部材１２の全周を８本の支持部材１３が一体となって取り囲んで支持するとともに周囲から固める。また仕上げ材１４が支持部材１３で形成される角材形状の全周を主として取り囲む。図３において各部材１２，１３，１４の境界部分は、接合一体化面１５を介して各部材１２，１３，１４が一体であることを表すため、細線の実線で示している。以下、同じである。

図４は構造材１１の他の例を示し、この構造材１１は支持部材１３を前述のような８本ではなく４本としている。すなわち、４本の支持部材１３のうち２本は、前述した中間部支持部材１３ｘと同じ断面形状の２本の中間部支持部材１３ｘである。他の２本は、芯部材１２の一辺の長さにこれと一直線状に連なる中間部支持部材１３ｘの辺の長さを２本分加えた長さ、つまり構造材１１の仕上げ材１４を除いた１辺の長さの辺を長辺とする長方形断面を有する幅広支持部材１３ｚである。

図５は構造材１１の他の例を示し、この構造材１１は横断面形状が長方形をなすものである。長方形断面の構造材１１は梁材として使用するのに適している。芯部材１２、支持部材１３及び仕上げ材１４の接合態様は図４に示した構造材１１と同じである。ただしこの場合、断面形状が長方形をなす幅広支持部材１３ｚは、その長辺を構造材１１の断面形状における長辺と同じ方向にして備えられる。

芯部材１２については、前述のように横断面形状が正方形の角材形状ではなく、図６に示したように十字状にすることもできる。すなわち、芯部材１２の横断面形状は正方形の四隅を四角く欠いた形状であって、その欠損部分を埋めて４辺が面一になるように角材形状の支持部材１３が接合一体化される。これは、芯部材１２の周囲全体を支持部材１３で覆う態様ではなく、周囲の一部に一体化する態様である。換言すれば、支持部材１３を介在させることなく仕上げ材１４が接合される構造である。

具体的には芯部材１２の横断面形状における差し渡し長さ（長辺の長さ、短辺同士の間の距離）は、構造材１１の仕上げ材１４を除いた１辺の長さに対応し、横断面形状の中央部から四方に延びる各辺の長さはすべて同一である。

このような芯部材１２は、長手方向で互いに嵌め合わされる芯部材担体１２ｘで構成される。芯部材担体１２ｘは、図７に示したように断面形状が長方形をなす長尺状に形成されており、長手方向の端面から長手方向に沿って嵌合溝１２ｄが形成されている。嵌合溝１２ｄ同士を嵌め合わせることで芯部材１２が形成される。

互いに組み合わされる芯部材担体１２ｘは共に同じ形状であり、４本の支持部材１３も共に同じ形状である。これら支持部材１３は図３に示した８本の支持部材１３で構成する構造材１１に用いる支持部材１３と同じ寸法とすることができる。

つぎに、面状の構造材１１について説明する。

図８は、例えば図９に示したように躯体の梁部分に固定されて耐力を発揮するパネルとして用いられる構造材１１の正面図（図８（ａ））とそのＡ－Ａ断面図（図８（ｂ））である。図９中、７１は柱材であり、７２は梁材、７３は貫である。すなわち構造材１１は、垂直材としての柱材７１と水平材としての梁材７２及び貫７３で囲まれる空間に固定されるもので、正面視長方形に形成されている。

この構造材１１の芯部材１２は、構造材１１の基本形状に準じた形状、すなわち正面視形状が長方形をなす面状（板状）に形成されており、その大きさは構造材１１の大きさと同じである。支持部材１３は、芯部材１２の一部である外周縁の表裏両面に接合されるものであり、棒状、より具体的には角材形状に形成されている。

芯部材１２は竹材１２ａを接着剤で圧縮積層して一体化された竹集成材で構成され、竹の繊維方向が外縁の辺に対して斜めに向けられている。

図８に例示の芯部材１２は、板状をなす板状集成材１２ｂ，１２ｃを複数層、具体的には図１０に示したように２層積層して構成されている。それら板状集成材１２ｂ，１２ｃは、竹の繊維方向を一方向に向けており、積層にあたっては互いの竹繊維の方向が互いに交差する方向に向けられている。

板状集成材１２ｂ，１２ｃが表裏で竹の繊維方向を異にしたものの場合は、互いに重なり合う面の竹繊維の方向を互いに交差する方向に向ける。

図１０中、仮想線は切断位置、つまり芯部材１２の外縁の辺を示す。芯部材１２を構成する板状集成材は１層であっても、３層以上であってもよい。

支持部材１３は断面形状が長方形の棒状であり、長手方向の全体わたって同じ太さである。この例において支持部材１３は芯部材１２の全周の縁部を表裏から挟み付けられるように片面４本ずつ、合計８本用いられる。構造材１１の厚さｔ２は、取付け対象の柱材７１等に対応させるため、柱材７１の一辺が１０５ｍｍである場合、厚さｔは１０５ｍｍとする。これを実現できるように、芯部材１２の厚さｔ１に応じて、支持部材１３の断面形状における横の長さａが設定される。支持部材１３の断面形状におけるたての長さｂは適宜設定し得るが、柱材１０５の一辺の長さの３分の１であるとよい。これは、前述例の棒状の構造材１１に用いられる芯部材１２や支持部材１３との部材の共通化をはかるためである。

これら芯部材１２と支持部材１３は、竹集成材と同様に、接合面に塗布した接着剤を介して圧縮積層されて接合一体化される。

図１１は面状をなす構造材１１の他の例を示し、この構造材１１は支持部材１３を前述のような棒状ではなく面状としている。すなわち、図１２の（ａ）に示したように、１層又は２層以上の板状集成材１２ｂ，１２ｃからなる方形板状の芯部材１２の両面全体に、芯部材１２と同形の支持部材１３が接着剤で圧縮積層して一体化されている。その積層状態、つまり図１１のＢ－Ｂ断面図が図１２の（ｂ）である。支持部材１３は、芯部材１２と同じように複数の竹材１３ａを接着剤で圧縮積層して一体化された竹集集成材で構成されている。

芯部材１２と支持部材１３における竹材１２ａ，１３ａの繊維方向は外縁の辺に対して斜めに向けられており、芯部材１２の形成や、支持部材１３の接合に際して、互いに重なり合う面の竹繊維の方向は互いに交差させている。

芯部材１２は竹集成材ではなく、構造用合板などの板材で構成することもできる。

図１３は、芯部材１２を１層の板状集成材からなる竹集成材とした場合における支持部材１３の積層の態様を示している。この場合も芯部材１２と支持部材１３における竹材１２ａ，１３ａの繊維方向は外縁の辺に対して斜めに向けられ、芯部材１２と支持部材１３における互いに重なり合う面の竹繊維の方向は互いに交差させている。

図１４は、図８に示した面状の構造材１１と同様に芯部材１２の一部である外縁に棒状の支持部材１３を接合した構造の構造材１１を示している。この構造材１１は縦長にして柱材７１と梁材７２と土台７４で囲まれる部分に建て込んで使用されるものであって、長手方向の中間部に角材形状の貫材７５が設けられている。すなわち、芯部材１２は構造材１１の長手方向において複数に分割されて構成されており、これら芯部材１２のそれぞれの全周ではなく、構造材１１の外縁に対応する部分に支持部材１３が接合されている。貫材７５は竹集成材であっても、その他の材料からなるものであってもよい。

支持部材１３の接合態様は、図８に示した例と同じであって、断面図である図１５に示したように支持部材１３が芯部材１２の外縁の表裏両面に接合されるものである。支持部材１３の断面形状における横の長さａと縦の長さｂは、図８に示した構造材１１と同様に設定される。

貫材７５は長手方向の両端部に芯部材と同じ厚みで支持部材１３に形成された挿入穴１３ｄに差込可能な突起部７５ａを有し、上下両側面には芯部材１２の対向部分を差し込む差し込み溝７５ｂが形成されている。

これら芯部材１２、支持部材１３及び貫材７５は、竹集成材と同様に接合面に塗布した接着剤を介して圧縮積層されて接合一体化される。

続いて、仕上げ材１４を利用して耐火機能を付与した構造材１１について説明する（図１６～図１８参照）。

すなわち、耐火機能を有する構造材１１は、表面に設けられる表層材の下に防火シート１６が介装されている。この表層材は、前述した仕上げ材１４のほかに支持部材１３で構成することもできる。

図１６の構造材１１は、図３に示したような角材形状の構造材１１であって、表層材としての仕上げ材１４の下に全周にわたって防火シート１６が備えられている。そして、防火シート１６を含む各部材がそれぞれの対向面に塗布した接着剤で高周波接着機によって一体に接合されている。

図示例では防火シート１６を二重に備えている。すなわち、仕上げ材１４の下に備えた防火シート１６の下に、下層仕上げ材１４ｂと防火シート１６を外周方向から順に備えている。

図１７の構造材１１は、図８に示した面状の構造材１１と同じ形態であって、芯部材１２と支持部材１３の外側にあらわれる面全体に防火シート１６と仕上げ材１４が順に積層されている。

図１８の構造材１１は、図１１に例示した構造材１１と同様の形状の構造材１１について防火シート１６を備えた例である。すなわち、芯部材１２における設置時に外側面となる一方の面に防水シート１７と外側防火シート１６ａを順に備え、内側面となる他方の面に内側防火シート１６ｂを備えている。そして、外側防火シート１６ａと内側防火シート１６ｂの上に表層材としての面状の支持部材１３が積層一体化されている。

以上のように構造材１１は、芯部材１２と竹集成材からなる支持部材１３が組み合わされて接着剤を用いた圧縮積層により一体化して構成されている。芯部材１２は構造材１１の基本形状と同一又はそれを基にした同様の形状であって、その芯部材のすべての外側面又は外側面の一部に支持部材１３が一体化される。

このため、互いに接合される面に外観不良の部分があっても、その不良部分を隠すことができるので、一部に多少難のある竹材でも使用することができ、竹の有効利用をはかることができる。また材料となる竹材を厳格に選別する必要性を軽減できるので、製造作業の容易化もはかれる。

加えて、構造材１１を複数の部材で構成することにより、部材の共通化をはかれるので、このことによっても、材料の有効利用が可能であるとともに、多様な製品の要求に柔軟に対応できるという利点がある。

しかも、芯部材１２に一体化された支持部材１３は、芯部材１２を支持して強固に固める。そのうえ支持部材は高い強度を有する竹集成材で構成されているので、構造材１１の強度を高めることができる。

また構造材１１の外表面に竹集成材からなる支持部材１３や仕上げ材１４を備えることで、竹独得の美麗な外観を得ることもできる。

以上の構成はこの発明を実施するための一形態であって、この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することができる。

例えば芯部材１２や仕上げ材１４には、竹集成材のほかに木材や、木の集成材などを用いてもよい。

１１…建築用構造材
１２…芯部材
１２ａ…竹材
１３…支持部材
１３ａ…竹材
１４…仕上げ材
１４ａ…竹材
１５…接合一体化面
１６…防火シート

Claims (5)

1. 建築物の躯体を構成するための建築用構造材であって、
   当該建築用構造材の基本形状に準じた形状に形成された芯部材と、前記芯部材と並行で前記芯部材を挟む複数の支持部材を有し、
   前記芯部材が複数の竹材を接着剤で圧縮積層して一体化された竹集成材で方形の板状に形成されるとともに、竹の繊維方向が外縁の辺に対して斜めに向けられて、
   前記支持部材が複数の竹材を接着剤で圧縮積層して一体化された竹集成材で構成され、
   前記芯部材と前記支持部材の間に、接着剤を用いた圧縮積層で得られる接合一体化面が形成された
   建築用構造材。
2. 前記芯部材を構成する竹集成材が複数層積層されるとともに、
   互いに重なり合う面の竹繊維の方向が互いに交差する方向に向けられた
   請求項１に記載の建築用構造材。
3. 前記芯部材の外周縁の表裏両面に棒状に形成された前記支持部材が接合された
   請求項１または請求項２に記載の建築用構造材。
4. 前記芯部材の表裏両面に板状に形成された前記支持部材が接合された
   請求項１または請求項２に記載の建築用構造材。
5. 表面に設けられる表層材の下に防火シートが介装された
   請求項１または請求項２に記載の建築用構造材。

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