JPH10176385A - 木質梁部材の補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造用集成材や構造用単板積層材（ＬＶＬ）
等の木質構造を用いてロングスパンビームを実現し、階
高等の制限がある場合でも、トラス構造や張弦梁構造と
比較しても梁せいを抑えることができる木質構造部材の
補強構造を提供する。 【解決手段】 木質梁部材２０の幅方向に互いに間隔を
隔てて木質構造部材２１，２１を配設し、その間に繊維
部材３０を配置する。繊維部材３０を木質構造部材２１
に係合させつつ梁部材２０の長さ方向に沿って下向き凸
状に配置し、これに緊張力を導入しつつ梁部材２０の両
端部位置２４，２４に定着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は、木質梁部材の補強構造
に関し、より具体的には、木質構造部材を用いて形成さ
れる木質梁部材の補強構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、木造建築の木質系構造材料とし
て、構造用集成材、構造用単板積層材（ＬＶＬ）等が用
いられている。構造用集成材の繊維方向の圧縮、引っ張
り、曲げに対する許容応力度ならびに許容めり込み応力
度は、普通構造用木材の許容応力度のおよそ１．１〜
１．５倍ではあるが、許容応力度は、母材の強度でおの
ずとその限界は決まっていた。

【０００３】したがって、従来の構造用集成材、構造用
単板積層材等の積層木材を大きなスパンを必要とする建
築物に使用する場合は、その強度を大きく得るために積
層木材の断面の寸法を大きくせざるをえず、その結果、
梁せいが大きくなり、空間を有効に利用する上で１つの
障害になっていた。

【０００４】このような問題点を解消するために、積層
木材の間に補強用繊維シートを積層時に挟み込んで接着
し、これにより積層木材の強度を向上、調整する方法が
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる従来
の積層木材の間に補強用繊維シートを積層時に挟み込ん
で接着した構造用集成材、構造用単板積層材等にあって
は、その繊維方向の伸びに対しては強度を発揮するが、
曲げに対する許容応力度は充分ではなかった。

【０００６】このため、木造建築の大空間を実現するた
めに、梁のスパンを大きくしなければならない場合に
は、単一材では大型の木材を要することになるので経済
的でないため、部材を組み合わせて構造体骨組を形成す
るトラス構造や張弦梁構造などが通常用いられていた。

【０００７】しかしながら、上記トラス構造や張弦梁構
造などを大きなスパンを必要とする建築物の梁部材に用
いると、建築物の階高等に制限がある場合、梁せいが大
きくなってしまうという問題点があった。

【０００８】本発明は、かかる従来の問題に鑑みて、構
造用集成材や構造用単板積層材等の木質構造部材を用い
てロングスパンビームを実現し、階高等の制限がある場
合でも、トラス構造や張弦梁構造と比較しても梁せいを
抑えることができる木質構造部材の補強構造を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明は、木質構造部材を用いて形成される木質梁
部材において、梁部材の幅方向に互いに間隔を隔てて木
質構造部材を平行に配置し、これら木質構造部材間で木
質構造部材に係合させつつ梁部材の長さ方向に沿って下
向き凸状に繊維部材を配置し、繊維部材をこれに緊張力
を導入しつつ梁部材の両端部位置に定着するようにした
ことを特徴とする。

【００１０】また、木質構造部材が、梁部材の中央部位
置で互いに接合金物を介して接合されるとともに、梁部
材の両端部位置で木質中間材が介装されて互いに接合さ
れ、繊維部材が、梁部材の中央部位置で接合金物に下方
から掛止されるとともに、梁部材の両端部位置で木質中
間材を貫通して配設されることを特徴とする。

【００１１】さらに、木質構造部材相互間に梁部材の全
長に亘って木質中間材が挟み込まれるとともに、木質中
間材に梁部材の長さ方向に沿って下向き凸状の貫通孔が
形成され、貫通孔内に繊維部材が挿通されることを特徴
とする。

【００１２】上記の構成を有する本発明の木質梁部材の
構造によれば、繊維部材を下向き凸状に配置し、繊維部
材をこれに緊張力を導入しつつ梁部材の両端部位置に定
着することにより、梁部材に鉛直上向きの懸垂力を導入
しているので、鉛直下方向の荷重に対し、十分な曲げ耐
力を確保することができる。したがって、従来の大断面
積層木材に比較して、小さな断面で同等の強度を得るこ
とが可能になる。そして、大きな空間、スパンを必要と
する建築物に最適な強度、寸法の木質構造部材を用いる
ことができるとともに、階高等の制限がある場合でも、
トラス構造や張弦梁構造と比較しても梁せいを抑えるこ
とができ、建築物の空間を有効に利用することができ
る。さらに、作業も単純化することができ、製造時間を
大幅に短縮することができ、生産性が向上し、コストも
廉価に抑えることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面を参照して詳細に説明する。図１ないし図６
は、本発明の第１実施形態を示し、図１は本発明の第１
実施形態の木質梁部材の側面図、図２はその略中央部の
ａ−ａ横断面図、図３はその端部のｂ−ｂ横断面図、図
４はその端部に繊維部材を定着する構造を示す拡大側面
図、図５はその端部に繊維部材を定着する別の構造を示
す拡大側面図、図６は第１実施形態の木質梁部材を用い
た大スパンの建築物の梁の構造を示す側面図である。ま
た、図７は本発明の他の実施形態の木質梁部材の略中央
部のａ−ａ横断面図である。

【００１４】本実施形態は基本的には、木質構造部材２
１を用いて形成される木質梁部材２０において、梁部材
２０の中央部位置２２では木質構造部材２１が梁部材２
０の幅方向に互いに間隔を隔てて平行に配置され、互い
に複数の接合金物２３，２３を介して接合される。さら
に梁部材２０の両端部位置２４，２４では木質中間材２
５，２５が木質構造部材２１，２１間に介装される。繊
維部材３０は、梁部材２０の中央部位置２２で接合金物
２３に下方から掛止されるとともに、梁部材２０の両端
部位置２４で木質中間材２５を貫通して梁部材２０の長
さ方向に沿って下向き凸状に配置される。繊維部材３０
は、これに緊張力を導入しつつ梁部材２０の両端部位置
２４，２４に定着するように構成されている。

【００１５】本実施形態に使用される木質構造部材２１
は、無垢材、構造用集成材、構造用単板積層材等の部材
で、大きなスパンを必要とする建築物の梁部材として最
適な寸法に成型され、あるいは必要な大きさに連結され
て形成されている。この連結構造としては、図６に示さ
れるように、部材同志を長さ方向に突きあわせて、鉄筋
２８，２８を部材間で両側に向かって挿入することによ
り両部材をたて継ぎし、固定している。また連結の別の
構造としては、部材同志を突きあわせて、鉄ネジを部材
間で両側に向かって挿入することによりたて継ぎし、固
定している。

【００１６】このように形成された２枚の木質構造部材
２１，２１は、中央部位置２２では幅方向に互いに間隔
を隔てて配置され、複数の接合金物２３，２３によって
連結されている。また、両端部２４，２４では、図３に
示されるように、２枚の木質構造部材２１，２１の間に
木質中間材２５，２５が挟み込まれている。

【００１７】接合金物２３，２３は図２に示されるよう
に木質構造部材２１，２１の内側面の上下に、中央部２
２から両端部２４，２４に向かって等間隔に配設されて
いる。また、両端部２４に挟み込まれた木質中間材２５
には、長手方向に貫通し、かつ端部２４側に向かって上
方に傾斜する貫通孔２６が形成されている。

【００１８】このように形成された梁部材２０の木質構
造部材２１，２１の間には、繊維部材３０が配設されて
いる。本実施形態では、繊維部材３０として補強用炭素
繊維シート（ＣＦＲＰ）を用いている。補強用炭素繊維
シート３０は、木質構造部材２１，２１の間で梁部材２
０の中央部に位置する複数の下側の接合金物２３，２３
の下方から掛止され、梁部材２０の両端部位置２４で木
質中間材２５の貫通孔２６に挿通し、その両端部３１，
３１は、木質梁部材２０の両端部２４，２４で緊張力を
導入され、図４および図５に示されるような構造で定着
されている。

【００１９】すなわち、図４に示される補強用炭素繊維
シート３０を木質梁部材２０の両端部２４，２４に定着
する構造では、木質梁部材２０の端部２４外面に支圧プ
レート４０が配設されている。この支圧プレート４０に
は、木質中間材２５の貫通孔２６に接続する貫通孔４１
が形成された筒体４２が固着されている。また筒体４２
の上下には、支圧プレート４０に設けられた板状のブラ
ケット４３が固着され、筒体４２とともに支圧プレート
４０に固着されている。

【００２０】補強用炭素繊維シート３０は、梁部材２０
の中央部２２で下側の接合金物２３の下方から掛止さ
れ、両端部２４で木質中間材２５の貫通孔２６を貫通し
て筒体４２から外方へ延出する。さらに、この補強用炭
素繊維シート３０の両端部３１，３１を外方向に引っ張
ると、補強用炭素繊維シート３０は複数の下側の接合金
物２３，２３の下面に圧接し、複数の接合金物２３，２
３には鉛直上向きの懸垂力が働く。このように梁部材２
０の長さ方向に沿って下向き凸状に配置された補強用炭
素繊維シート３０に緊張力が導入される。このような状
態で、筒体４２内に膨脹モルタル等の充填材３３を充填
した後、筒体４２の端部に止め具４４を結合し、突出し
た補強用炭素繊維シート３０の端部を切断することによ
り補強用炭素繊維シート３０の両端部３１，３１は、木
質梁部材２０の両端部２４，２４で定着される。

【００２１】また、図５に示される別の構造では、図３
にも示したように、木質中間材２５に形成された貫通孔
２６内に、スチール、塩化ビニールなどの材質で形成さ
れたパイプ２７が挿入されている。そして、貫通孔２６
とパイプ２７との間にエポキシ樹脂等の樹脂３２を充填
することにより、パイプ２７は木質梁部材２０の両端部
２４で貫通孔２６内に固定される。

【００２２】梁部材２０の中央部位置２２で下側の接合
金物２３の下方から掛止された補強用炭素繊維シート３
０の両端部３１，３１は、このパイプ２７を貫通して木
質梁部材２０の両端部２４から延出し、この両端部３
１，３１を引っ張ると、補強用炭素繊維シート３０は複
数の下側の接合金物２３，２３の下面に圧接し、複数の
接合金物２３，２３には鉛直上向きの懸垂力が働く。こ
のように、梁部材２０の長さ方向に沿って下向き凸状に
配置された補強用炭素繊維シート３０に緊張力が導入さ
れる。このような状態で、パイプ２７内に適当量の膨脹
モルタル等の充填材３３を充填した後、パイプ２７の端
部に止め具４４を結合し、突出した補強用炭素繊維シー
ト３０の端部を切断することにより、補強用炭素繊維シ
ート３０の両端部３１，３１は、木質梁部材２０の両端
部２４，２４で定着される。

【００２３】このようにして補強用炭素繊維シート３０
で補強された木質梁部材２０を、大スパンの建築物の梁
部材に使用し、この梁部材に圧縮、引張り、曲げ、剪断
等の応力が働いた場合には、特に曲げによる引張り力に
対して補強用炭素繊維シート３０に大きな抵抗力が生じ
る。そして、この力により鉛直下方向の荷重に対し、十
分な曲げ耐力を確保することができる。したがって、構
造用集成材、構造用単板積層材等の許容応力度が増え、
従来の大断面集成材に比べて、小さな断面で同等の強度
が得ることも可能になるので、大きなスパンを必要とす
る建築物に最適な強度、寸法の積層木材を用いることが
できる。同時に、階高等の制限がある場合でも、トラス
構造や張弦梁構造と比較しても、梁せいを抑えることが
でき、建築物の空間を有効に利用することができる。さ
らに、作業も単純化することができ、製造時間も短縮す
ることができ、生産性が向上し、コストも廉価に抑える
ことができる。

【００２４】図７は本発明の他の実施形態の木質梁部材
５０の略中央部の横断面図である。

【００２５】本実施形態では、幅方向に互いに間隔を隔
てて配置された木質構造部材５１，５１間に木質梁部材
５０の全長に亘って木質中間材５２が挟み込まれてい
る。この木質中間材５２は、その長さ方向に沿って貫通
する貫通孔５３を有している。貫通孔５３は、木質中間
材５２の一端面から他端面に亘る間で下向き凸状に湾曲
して貫通している。

【００２６】なお、木質中間材５２内に貫通孔５３を形
成する構造としては、例えば、木質中間材５２を長さ方
向に３分割して形成し、それぞれに斜め下方、水平およ
び斜め上方向きに互いに連通する貫通孔５３を形成した
上で、これら３枚の木質中間材５２を長さ方向に継ぎ合
わせることにより下向き凸状の一連な貫通孔５３を形成
することができる。

【００２７】このように形成した木質中間材５２の両側
面に木質構造部材５１，５１を接合する。この接合は、
木質構造部材５１の外側から接合金物を用いて３枚の木
質構造部材を接合したり、または接着剤による接合が可
能である。

【００２８】さらに、木質構造部材５１，５１間に接合
された木質中間材５２の貫通孔５３内に補強用炭素繊維
シート３０を挿入し、上記第１実施形態と同様にこれに
緊張力を導入しつつ、その両端部（図示せず）を木質梁
部材５０の両端部（図示せず）に定着すると、木質中間
材５２に鉛直上向きの懸垂力を導入され、この力により
鉛直下方向の荷重に対し、十分な曲げ耐力を確保するこ
とができる。この実施形態にあっても、前記実施形態と
同様な作用・効果を奏することはもちろんである。ま
た、補強用炭素繊維シート３０を木質梁部材５０の両端
部に定着する構造についても上記第１実施形態と同様な
構造を採用することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に示す木質構造部材にあっては、木質構造部材を用いて
形成される木質梁部材において、梁部材の幅方向に互い
に間隔を隔てて木質構造部材を平行に配置し、これら木
質構造部材間で木質構造部材に係合させつつ梁部材の長
さ方向に沿って下向き凸状に繊維部材を配置し、繊維部
材をこれに緊張力を導入しつつ梁部材の両端部位置に定
着するようにしたことを特徴としているので、繊維部材
の緊張力による鉛直上向きの懸垂力により、鉛直下方向
の荷重に対し、十分な曲げ耐力を確保することができる
また、本発明の請求項２に示す木質構造部材にあって
は、木質構造部材が、梁部材の中央部位置で互いに接合
金物を介して接合されるとともに、梁部材の両端部位置
で木質中間材が介装されて互いに接合され、繊維部材
が、梁部材の中央部位置で接合金物に下方から掛止され
るとともに、梁部材の両端部位置で木質中間材を貫通し
て配設されることを特徴としているので、繊維部材の緊
張力による鉛直上向きの懸垂力が複数の接合金物に作用
することにより、鉛直下方向の荷重に対し、十分な曲げ
耐力を確保することができる。

【００３０】さらに、本発明の請求項３に示す木質構造
部材にあっては、木質構造部材相互間に梁部材の全長に
亘って木質中間材が挟み込まれるとともに、木質中間材
に梁部材の長さ方向に沿って下向き凸状の貫通孔が形成
され、貫通孔内に繊維部材が挿通されることを特徴とし
ているので、繊維部材の緊張力による鉛直上向きの懸垂
力が貫通孔に作用することにより、鉛直下方向の荷重に
対し、十分な曲げ耐力を確保することができる。

【００３１】したがって、梁部材を形成する木質構造部
材に使用される構造用集成材、構造用単板積層材等の許
容応力度が増え、従来の大断面積層木材に比較して、小
さな断面で同等の強度が得ることも可能になるので、大
きなスパンを必要とする建築物に最適な強度、寸法の木
質構造部材を用いることができる。また、階高等の制限
がある場合でも、トラス構造や張弦梁構造と比較しても
梁せいを抑えることができ、建築物の空間を有効に利用
することができる。さらに、作業も単純化することがで
き、製造時間を大幅に短縮することができ、生産性が向
上し、コストも廉価に抑えることができるという各種優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の梁部材の側面図であ
る。

【図２】本発明の第１実施形態の梁部材の略中央部のａ
−ａ横断面図である。

【図３】本発明の第１実施形態の梁部材の両端部のｂ−
ｂ横断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態において繊維部材を定着
する構造を示す拡大側面図である。

【図５】本発明の第１実施形態において繊維部材を定着
する別の構造を示す拡大側面図である。

【図６】本発明の第１実施形態の木質構造部材を用いた
大スパン対応の梁部材の構築構造を示す側面図である。

【図７】本発明の他の実施形態の梁部材の略中央部のａ
−ａ横断面図である。

【符号の説明】

２０，５０ 木質梁部材 ２１，５１ 木質構造部材 ２２，５４ 木質梁部材の中央部位置 ２３ 接合金物 ２４ 木質梁部材の端部 ２５ 木質中間材 ２６，５３ 貫通孔 ２７ パイプ ３０ 補強用炭素繊維シート ３１ 補強用炭素繊維シートの端部 ５２ 木質中間材

フロントページの続き (72)発明者 古谷 章 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木質構造部材を用いて形成される木質梁
   部材において、該梁部材の幅方向に互いに間隔を隔てて
   木質構造部材を平行に配置し、これら木質構造部材間で
   該木質構造部材に係合させつつ該梁部材の長さ方向に沿
   って下向き凸状に繊維部材を配置し、該繊維部材をこれ
   に緊張力を導入しつつ該梁部材の両端部位置に定着する
   ようにしたことを特徴とする木質梁部材の補強構造。
2. 【請求項２】 前記木質構造部材が、前記梁部材の中央
   部位置で互いに接合金物を介して接合されるとともに、
   前記梁部材の両端部位置で木質中間材が介装されて互い
   に接合され、前記繊維部材が、該梁部材の中央部位置で
   上記接合金物に下方から掛止されるとともに、該梁部材
   の両端部位置で上記木質中間材を貫通して配設されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の木質梁部材の補強構
   造。
3. 【請求項３】 前記木質構造部材相互間に前記梁部材の
   全長に亘って木質中間材が挟み込まれるとともに、該木
   質中間材に該梁部材の長さ方向に沿って下向き凸状の貫
   通孔が形成され、該貫通孔内に前記繊維部材が挿通され
   ることを特徴とする請求項１に記載の木質梁部材の補強
   構造。