WO2007018196A1 - 木製建築部材 - Google Patents

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Kazuyoshi Kimura
Hiroyuki Adachi
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Shelter Co., Ltd.
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    • E04C3/36—Columns; Pillars; Struts of materials not covered by groups E04C3/32 or E04C3/34; of a combination of two or more materials

Definitions

  • the present invention relates to a technique for facilitating design of structural strength and improving fire resistance while ensuring appearance in wooden building members such as columns and beams that construct a framework of a wooden building.
  • Patent Document 1 As described in JP-A-8-151683 (Patent Document 1), a framework of a wooden building is constructed by appropriately joining wooden building members such as columns and beams. Of wooden building members, columns and beams are important members that receive various loads such as building weight and external forces caused by snowy 'wind' earthquakes. In recent years, in addition to solid wood, which has been used in the past, laminar materials (wood boards) cut into specified dimensions are stacked in parallel for the purpose of realizing uniform and high-strength wooden building members without defects. Glulam that is bonded and integrated with a synthetic resin adhesive is widely used.
  • Patent Document 1 JP-A-8-151683
  • the present invention provides a layer that prevents a load acting on the structure portion from being transmitted to the covering portion between the structure portion that receives the load and the covering portion that covers the structure portion.
  • the wooden building member according to the present invention has a long and rectangular cross-section structure portion that receives a load, and a covering portion that covers at least three sides of the cross-section of the structure portion over its entire length. And an insulating portion that is interposed between the structure portion and the covering portion in a layered manner so that a load applied to the structure portion is not transmitted to the covered portion.
  • the covering portion when a fire occurs in a wooden building and the fire spreads from the outside of the wooden building member, the covering portion is exposed to the flame, and carbonization gradually proceeds from the outer periphery toward the inside. It will progress. Then, when the entire covering portion is burned out over a certain period of time, an insulating portion located inside the covering portion appears. However, since the structural part is covered with the insulating part, it is not directly exposed to the flame, and the carbonization proceeds very slowly, and it does not burn out in a short time. On the other hand, since the surface of the wooden building member is covered with the covering portion, it is possible to ensure the appearance without the insulating portion being exposed to the outside.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pillar as a wooden building member according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the column in the same as above.
  • FIG. 3 is a perspective view of a beam as a wooden building member according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the beam in the same as above.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a wood laminate and its grain of a single lamina.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the net.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a plate.
  • FIG. 8 is an explanatory view of a preferred embodiment of a covering portion in a column. Explanation of symbols
  • FIG. 1 and 2 show a first embodiment of a wooden building member embodied by applying the present invention on the premise of a pillar made of laminated timber.
  • the column 10 whose material axis extends in the vertical direction includes a long, rectangular cross-section structure portion 12 that receives a load, a covering portion 14 that covers the entire length of the cross section of the structure portion 12, and a structure portion 12.
  • the insulating portion 16 is interposed between the covering portion 14 and the insulating portion 16 so that the load acting on the structure portion 12 is not transmitted to the covering portion 14.
  • the structural portion 12 has a cross-sectional area corresponding to various loads acting on the pillar 10, and laminar materials cut into predetermined dimensions are stacked in parallel, and are bonded and integrated with a synthetic resin adhesive.
  • the covering portion 14 has a predetermined thickness t in the cross section of the pillar 10, and, like the structural portion 12, the laminar materials cut into predetermined dimensions are stacked in parallel and bonded together with a synthetic resin adhesive to be integrated.
  • the insulating part 16 is made of a non-combustible material or a flame retardant material specified in the Building Standards Act of Japan.
  • non-combustible material includes gypsum board with a thickness of 9 mm or more (board base paper thickness of 0.6 mm or less), a wood cement board with a thickness of 15 mm or more, and a thickness of 9 mm or more.
  • Examples include hard wood cement boards (those with a bulk specific gravity of more than 30 mm), wood cement boards with a thickness of 30 mm or more (those with a bulk specific gravity of 0.5 or more), and pulp cement boards with a thickness of 3 ⁇ 4 mm or more.
  • “Flame retardant materials” include flame retardant plywood with a thickness of 5.5 mm or more, gypsum board with a thickness of 7 mm or more (the thickness of the base paper for board is 0.5 mm or less) This applies to the following). If gypsum board is used as an incombustible material or a flame retardant material, it is widely used in buildings!
  • the insulating portion 16 can be realized using a material that is inexpensive and has high fire resistance.
  • the insulating part 16 is fixed or semi-fixed around the structural part 12 by a weak joining method in which various loads acting on the structural part 12 are not transmitted, specifically, nailing or synthetic resin adhesive.
  • the covering 14 When a fire occurs in a wooden building and the external force of the pillar 10 is spread, the covering 14 is exposed to the flame, and the carbonization gradually proceeds from the outer periphery to the inside. Then, when the entire covering portion 14 is burned out over a certain period of time, an insulating portion 16 located inside the covering portion 14 appears, and the progress of carbonization is stopped here. At this time, since the structural part 12 is covered with the insulating part 16 made of a non-combustible material or a flame-retardant material, the carbonization proceeds extremely slowly without being directly exposed to the flame, and this is burned out in a short time. There is no.
  • the surface of the pillar 10 is covered with the covering portion 14, it is possible to ensure the appearance that the gypsum board is not exposed to the outside. For this reason, fireproof performance can be improved while ensuring the appearance of the pillar 10.
  • the structural part 12 mainly receives the load of the wooden building, it is easy to design the structural strength while ensuring fire resistance, and even if the covering part 14 is completely destroyed, the building will collapse. There is no.
  • the predetermined thickness t of the covering portion 14 is set so as not to burn out in at least one hour according to the carbonization rate of the material (glued material).
  • FIG. 3 and FIG. 4 show a second embodiment of a wooden building member embodied by applying the present invention on the premise of a beam made of laminated timber.
  • the beam 20 whose material axis extends in the horizontal direction is a long and rectangular structure 22 that receives a load, and a covering that covers the entire length of the cross section of the structure 22 across its entire length.
  • the cover portion 24 is interposed between the structure portion 22 and the cover portion 24 in a layered manner, and includes an insulating portion 26 that prevents the load acting on the structure portion 22 from being transmitted to the cover portion 24. That is, the beam 20 has the same configuration as the functional upper column 10, but it is necessary to receive various loads on one surface of the cross section of the structural portion 22, and the covering portion 24 is formed on both sides of the cross section of the structural portion 22. Cover only the bottom surface.
  • the upper surface of the structural part 22 is joined to a floor material 30 that has a force such as a non-combustible material and is not directly exposed to the flame in the event of a fire, so even if the covering part 24 and insulating part 26 are not provided here There is no impact on the fire resistance of 20.
  • a known fastening member 28 including a bolt and a nut is used. Therefore, it is desirable that the covering portion 24 and the insulating portion 26 are integrated.
  • Other configurations, functions, and effects are the same as in Pillar 10 above, so please refer to them.
  • At least one of the structure portion and the covering portion is made of a non-flammable liquid cancer-infested wood cover.
  • an aluminum foil at least on the outer peripheral surface of the incombustible material or the flame retardant material constituting the insulating portion. In this way, a part of the heat acting on the joint of the incombustible material or the flame retardant material is reflected, and the carbonization of the structure can be further moderated. If an aluminum foil is applied to the entire outer peripheral surface of a non-combustible material or a flame retardant material, a part of the heat acting on the outer peripheral surface is reflected, and the carbonization of the structure can be effectively suppressed. .
  • one common lamina that constitutes the laminated lumber is also cut out of log power by wood cutting as shown in FIG. Therefore, when viewed from the A direction, the grain of the laminar material becomes a “conquer” as shown in FIG. 6, while when viewed from the B direction, it becomes a “grain” as shown in FIG.
  • the denser the grain the slower the carbonization rate. Therefore, it is desirable to arrange the lamina so that the conquest appears on the outer peripheral surface of the wooden building material.
  • the long side of the lamina is long for each side that defines the cross section of the structural portion 12 as shown in FIG.
  • Laminar material is arranged so as to extend substantially vertically to form the covering portion 14, thereby conquering the outer peripheral surface of the column 10. Eyes appear and the fire resistance can be further improved.
  • the force at which the grain appears on the outer peripheral surface of the column 10 is not located in the substantially vertical direction of each side that delimits the cross section of the structural part 12, so the fire resistance performance of the column 10
  • the predetermined thickness t of the covering portion 14 is the same over the entire circumference of the cross section, it can be configured by appropriately combining one lamina having the same dimensions, which is advantageous from the viewpoint of inventory management, cost, and the like. is there. Furthermore, since the length of each side that forms the cross section of the laminar material is suppressed, it is possible to cut out as much lamina material as possible with a single log force, thereby reducing the cost of wooden building materials. Can do.
  • the structural part and the covering part constituting the wooden building member may be constituted by a solid material or a combination of a laminated material and a solid material.
  • the present invention can also be applied to striations, joists, and the like that are not limited to columns and beams as wooden building members.

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Abstract

　荷重を受ける長尺かつ矩形横断面の構造部と、構造部の横断面のうち少なくとも三方をその全長に亘って被覆する被覆部と、構造部と被覆部との間に層状に介在し、構造部に作用した荷重が被覆部に伝達されないようにする絶縁部と、を含んで木製建築部材を構成する。このようにすれば、構造部が荷重を受けるため、その構造耐力の設計が容易になると共に、火災時に被覆部が完全に焼失しても、絶縁部により覆われている構造部は容易に焼失しないので、木製建築部材の耐火性能を向上させることができる。また、木製建築部材の表面は被覆部により覆われているので、絶縁部が外部に露出することがなく、その見栄えを確保することができる。

Description

明 細 書
木製建築部材
技術分野
[0001] 本発明は、木造建築物の骨組みを構築する柱，梁などの木製建築部材において、 構造耐力の設計を容易にすると共に、見栄えを確保しつつ耐火性能を向上させる技 術に関する。
背景技術
[0002] 木造建築物の骨組みは、特開平 8— 151683号公報 (特許文献 1)に記載されるよ うに、柱，梁などの木製建築部材を適宜接合して構築される。木製建築部材のうち柱 及び梁は、建築物自重，積雪 '風'地震による外力などの各種荷重を受ける重要な 部材である。近年では、従来力も使用されていた無垢材に加え、欠陥のない均一か つ高強度な木造建築部材を実現することを目的として、所定寸法に切断したラミナ一 材 (木材板)を平行に積み重ね、合成樹脂接着剤で接着して一体化した集成材が広 く使用されている。
特許文献 1：特開平 8— 151683号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] ところで、木造建築物に火災が発生したとき、これが消火される前に柱，梁などの重 要部材が焼失してしまうと、建築物が倒壊してしまうおそれがある。この過程において 、柱，梁などが火炎に晒され、その表面から内部に向けて炭化が徐々に進行する。 木造建築物の重要部材は、構造耐力の設計上、火災発生から避難までの時間を確 保する必要があるが、荷重を受ける矩形断面が徐々に減少するため、建築物倒壊ま での時間が不明確であった。なお、木製建築部材は、我が国の気候風土に適したも のである一方、鉄筋コンクリートや煉瓦などに比べて耐火性能が劣るという特性があ る。
[0004] そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、荷重を受ける構造部とこれを 被覆する被覆部とを、構造部に作用した荷重が被覆部に伝達されないようにする層 状の絶縁部を介在させて分離することで、構造耐力の設計を容易にすると共に、見 栄えを確保しつつ耐火性能を向上させた木製建築部材を提供することを目的とする 課題を解決するための手段
[0005] このため、本発明に係る木製建築部材は、荷重を受ける長尺かつ矩形横断面の構 造部と、該構造部の横断面のうち少なくとも三方をその全長に亘つて被覆する被覆 部と、前記構造部と被覆部との間に層状に介在し、前記構造部に作用した荷重が被 覆部に伝達されな ヽようにする絶縁部と、を含んで構成される。
発明の効果
[0006] 本発明によれば、木造建築物に火災が発生して木製建築部材の外部から延焼す ると、被覆部が火炎に晒され、その外周から内方へと向けて炭化が徐々に進行して いく。そして、ある程度の時間をかけて被覆部の全体が焼失すると、その内方に位置 する絶縁部が現われる。しかし、構造部は、絶縁部で覆われているので、火炎に直接 晒されず炭化が極緩やかに進行し、短時間でこれが焼失することがない。一方、木 製建築部材の表面は被覆部で被覆されているため、絶縁部が外部に露出することが なぐその見栄えを確保することができる。このため、木製建築部材の見栄えを確保し つつ耐火性能を向上させることができる。また、木造建築物に作用する各種荷重は 構造部が主に受けるため、耐火性能を確保しつつ構造耐力の設計が容易になると 共に、被覆部が完全に焼失したとしても、建築物が倒壊することはない。
図面の簡単な説明
[0007] [図 1]図 1は、本発明に係る木製建築部材としての柱の斜視図である。
[図 2]図 2は、同上における柱の横断面図である。
[図 3]図 3は、本発明に係る木製建築部材としての梁の斜視図である。
[図 4]図 4は、同上における梁の横断面図である。
[図 5]図 5は、ラミナ一材の木取り及びその木目の説明図である。
[図 6]図 6は、ネ正目の説明図である。
[図 7]図 7は、板目の説明図である。
[図 8]図 8は、柱における被覆部の好ましい実施形態の説明図である。 符号の説明
[0008] 10 柱
12 構造部
14 被覆部
16 絶縁部
20 梁
22 構造部
24 被覆部
26 絶縁部
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図 1及び図 2は、集成材からなる柱を前提として本発明を適用して具現化した、木 製建築部材の第 1実施形態を示す。
材軸が鉛直方向に延びる柱 10は、荷重を受ける長尺かつ矩形横断面の構造部 12 と、構造部 12の横断面周囲をその全長に亘つて被覆する被覆部 14と、構造部 12と 被覆部 14との間に層状に介在し、構造部 12に作用した荷重が被覆部 14に伝達さ れないようにする絶縁部 16と、を含んで構成される。
[0010] 構造部 12は、柱 10に作用する各種荷重に応じた横断面積を有し、所定寸法に切 断されたラミナー材を平行に積み重ね、合成樹脂接着剤により接着して一体化され た集成材からなる。被覆部 14は、柱 10の横断面において所定厚さ tを有し、構造部 1 2と同様に、所定寸法に切断されたラミナー材を平行に積み重ね、合成樹脂接着剤 により接着して一体化された集成材からなる。絶縁部 16は、 日本国の建築基準法で 規定された不燃材料又は難燃材料カゝら構成することが望ましい。ここで、「不燃材料」 としては、厚さが 9mm以上の石膏ボード（ボード用原紙の厚さが 0.6mm以下のもの）， 厚さが 15mm以上の木毛セメント板，厚さが 9mm以上の硬質木片セメント板 (かさ比重 力 以上のもの） ,厚さが 30mm以上の木片セメント板 (かさ比重が 0.5以上のもの）， 厚さ力 ¾mm以上のパルプセメント板などが該当する。「難燃材料」としては、厚さが 5.5 mm以上の難燃合板，厚さが 7mm以上の石膏ボード（ボード用原紙の厚さが 0.5mm以 下のもの)などが該当する。なお、不燃材料又は難燃材料として石膏ボードを用いれ ば、建築物で広く利用されて!、る安価かつ耐火上信頼性の高 、素材を用いて絶縁 部 16を実現することができる。絶縁部 16は、構造部 12に作用する各種荷重が伝達 されない程度の弱接合方式、具体的には、釘打ち，合成樹脂接着剤などで構造部 1 2周囲に固定又は半固定される。
[0011] 次に、力かる柱 10の作用について説明する。
木造建築物に火災が発生して柱 10の外部力 延焼すると、被覆部 14が火炎に晒 され、その外周から内方へと向けて炭化が徐々に進行していく。そして、ある程度の 時間をかけて被覆部 14の全体が焼失すると、その内方に位置する絶縁部 16が現わ れ、ここで炭化進行が阻止される。このとき、構造部 12は、不燃材料又は難燃材料か らなる絶縁部 16で覆われて ヽるので、火炎に直接晒されずその炭化が極緩やかに 進行し、短時間でこれが焼失することがない。一方、柱 10の表面は被覆部 14で被覆 されているため、石膏ボードが外部に露出することがなぐその見栄えを確保すること ができる。このため、柱 10の見栄えを確保しつつ耐火性能を向上させることができる 。また、木造建築物の荷重は構造部 12が主に受けるため、耐火性能を確保しつつ 構造耐力の設計が容易になると共に、被覆部 14が完全に焼失したとしても、建築物 が倒壊することはない。
[0012] ここで、被覆部 14の所定厚さ tは、その素材 (集成材)の炭化速度に応じて、少なく とも 1時間で焼失しないように設定することが望ましい。具体的には、集成材の炭化速 度は約 0.8mm/分であるので、所定厚さ tとしては、 0.8 X 60=48.0mm以上とすればよ い。このようにすれば、被覆部 14が完全に焼失するまで少なくとも 1時間要するので 、消火される前に建築物が倒壊する可能性が大幅に低下すると共に、木製の柱では 実現が極めて困難であった、日本国の建築基準法における「耐火構造」としての性 能を満たすことができる。
[0013] 図 3及び図 4は、集成材からなる梁を前提として本発明を適用して具現化した、木 製建築部材の第 2実施形態を示す。
材軸が水平方向に延びる梁 20は、柱 10と同様に、荷重を受ける長尺かつ矩形横 断面の構造部 22と、構造部 22の横断面のうち三方をその全長に亘つて被覆する被 覆部 24と、構造部 22と被覆部 24との間に層状に介在し、構造部 22に作用した荷重 が被覆部 24に伝達されないようにする絶縁部 26と、を含んで構成される。即ち、梁 2 0は、機能上柱 10と同様な構成をなすが、構造部 22の横断面の一面で各種荷重を 受ける必要上、被覆部 24は、構造部 22の横断面のうち両側面及び下面のみを被覆 する。このとき、構造部 22の上面は、不燃材料など力もなる床材 30などに接合され、 火災時に火炎に直接晒されないため、ここに被覆部 24及び絶縁部 26が設けられて いなくとも、梁 20の耐火性能についてはまったく影響がない。また、梁 20においては 、構造部 22から被覆部 24及び絶縁部 26が重力で容易に脱落しな ヽようにするため 、ボルト及びナットからなる公知の締結部材 28などを用いて、構造部 22,被覆部 24 及び絶縁部 26を一体ィ匕することが望ましい。他の構成，作用及び効果については、 先の柱 10と同様であるので、そちらを参照されたし。
[0014] ここで、各実施形態において、木製建築部材の耐火性能をより向上させるために、 構造部及び被覆部の少なくとも一方を、不燃液剤がん侵木材カゝら構成することが望 ましい。
また、絶縁部を構成する不燃材料又は難燃材料の外周面のうち、少なくともその継 目にアルミ箔を貼り付けることが望ましい。このようにすれば、不燃材料又は難燃材料 の継目に作用する熱の一部が反射され、構造部の炭化進行を一層緩やかにすること ができる。なお、不燃材料又は難燃材料の外周面全体にアルミ箔を貼り付ければ、 その外周面に作用する熱の一部が反射され、構造部の炭化進行を効果的に抑制す ることがでさる。
[0015] ところで、集成材を構成する一般的なラミナ一材は、図 5に示すような木取りで丸太 力も切り取られる。このため、ラミナー材の木目は、 A方向から見たとき、図 6に示すよ うな「征目」となる一方、 B方向からみたとき、図 7に示すような「板目」となる。ラミナ一 材の方向的耐火性能を検証すると、木目が密である方が炭化速度が遅いので、征目 が木製建築部材の外周面に現われるようにラミナ一材を配置することが望ましい。
[0016] そこで、木製建築部材としての柱 10の場合には、図 8に示す如ぐ構造部 12の横 断面を画定する各辺及びその延長線に対してラミナ一材の横断面長辺が略垂直に 延びるように、ラミナー材を配置して被覆部 14を構成することで、柱 10の外周面に征 目が現われ、その耐火性能を一層向上させることができる。このとき、図中 C部では、 柱 10の外周面に板目が現われる力 その部分が構造部 12の横断面を画定する各 辺の略垂直方向に位置しな 、ため、柱 10の耐火性能につ 、て直接的な影響はな!/ヽ 。また、被覆部 14の所定厚さ tは横断面全周に亘つて同一であるため、同一寸法を 有するラミナ一材を適宜組み合わせることで構成可能であり、在庫管理，コストなどの 観点から有利である。さらに、ラミナー材の横断面を形成する各辺の長さが抑制され ることから、 1本の丸太力 できるだけ多くのラミナ一材を切り取ることが可能となり、木 製建築部材のコスト削減を図ることができる。
[0017] なお、木製建築部材としての梁 20の場合にも、柱 10と同様な被覆部 24とすること で、同様な作用及び効果を発揮することができる。
木製建築部材を構成する構造部及び被覆部は、無垢材で構成、又は、集成材及 び無垢材を組み合わせて構成してもよい。被覆部に無垢材を用いるときには、その 炭化速度は約 1.0mm/分であるので、被覆部の所定厚さ tとしては、 1.0 X 60 = 60.0m m以上とすればよい。
[0018] また、本発明は、木製建築部材としての柱及び梁だけではなぐ筋違，根太などに も適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 荷重を受ける長尺かつ矩形横断面の構造部と、
該構造部の横断面のうち少なくとも三方をその全長に亘つて被覆する被覆部と、 前記構造部と被覆部との間に層状に介在し、前記構造部に作用した荷重が被覆部 に伝達されな 、ようにする絶縁部と、
を含んで構成されたことを特徴とする木製建築部材。
[2] 前記絶縁部は、不燃材料又は難燃材料カゝらなることを特徴とする請求項 1記載の 木製建築部材。
[3] 前記不燃材料又は難燃材料の外周面のうち、少なくともその継目にアルミ箔を貼り 付けたことを特徴とする請求項 2記載の木製建築部材。
[4] 前記構造部及び被覆部の少なくとも一方は、不燃液剤がん侵木材力もなることを特 徴とする請求項 1記載の木製建築部材。
[5] 前記被覆部の厚さは、その素材の炭化速度に応じて、少なくとも 1時間で焼失しな
Vヽように設定されたことを特徴とする請求項 1記載の木製建築部材。
[6] 前記被覆部は、前記構造部の横断面を画定する各辺及びその延長線に対して、 矩形断面形状をなすラミナー材をその横断面の一辺が略垂直に延びるように配置し て構成されたことを特徴とする請求項 1記載の木製建築部材。
[7] 前記ラミナ一材は、前記被覆部の外周面にできるだけ征目が現われるように配置さ れたことを特徴とする請求項 6記載の木製建築部材。
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