(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記メイン梁は、梁幅(W)が105mm〜240mm、梁高さ(H)が240mm〜600mmの中から選択される大断面の構造用集成材あるいは不燃材と木材の複合材で構成される構造梁である請求項8に記載の木造建築物。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。
【0015】
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る木造3階建ての建物を示す正面図である。
【0016】
木造3階建ての建物は、狭い敷地でも敷地の広狭に関らず、敷地を有効に活用して3階建ての木造建築物10を建てることができる。3階建て木造建築物10は、狭小地に建つ木造住宅では難しかったビルトインガレージ11を1階部分を造ることができ、また、1階部分を全面開放の店舗スペースとして活用することもできる。
【0017】
木造建築物10は、1階部分をビルトインガレージ11とした例を示す在来軸組立法の建物である。木造建築物10では一例として、建物敷地の少なくとも4隅部に角筒状の構造用鉄骨柱12が立設される。鉄骨柱12は構造用通し柱(メイン柱)として構成されており、敷地内の建物基部13に、例えば矩形プレート状の柱脚金物14が設置される。
【0018】
建物基部13は、
図2および
図3に示すように、柱脚主筋15や異形鉄筋が配筋された鉄筋コンクリート製で
建物基礎が構成され、各建物基部13に埋設されるアンカーボルト16は複数本、例えば4本ずつ突出している。アンカーボルト16は、柱脚金物14から柱脚ベースパック17を貫いて突出し、締結ナット18で締結される。締結ナット18は、例えば、緩み止めを防ぐためのダブルナットで構成される。
【0019】
柱脚ベースパック17は、構造用鉄骨柱12の基部(底部)に一体に固定されており、構造用鉄骨柱12を立設させることで、鉄骨柱12は建物基部13の柱脚金物14上に堅固に緊締される。構造用鉄骨柱12は、柱脚金物14および柱脚ベースパック17を介して複数本(4本)のアンカーボルト16および締結ナット18で強固に緊締され、立設される。
【0020】
構造用鉄骨柱12は、建物の各階毎にブロック状をなす角筒状の鉄骨柱エレメント12a,12b,12cで構成される。各鉄骨柱エレメント12a,12b,12cは、立設状態で順次積み重ねられて一体に構成され、通し柱が立設される。鉄骨柱エレメント12a,12b,12cは、シームレスな市販品の角筒状鉄骨柱であり、鉄骨柱エレメント12a,12b,12cの柱寸法は、120mm角〜300mm角×3000mm、肉厚6mm〜16mmが用いられ、一例として200mm角×3000mmで、肉厚数mm(例えば9mm)の構造用鉄骨柱である。
【0021】
構造用鉄骨柱12は、建物1階に相当する鉄骨柱エレメント12aと、建物2階の鉄骨柱エレメント12bとの間、および建物2階の鉄骨柱エレメント12bと建物3階の鉄骨柱エレメント12cとの間に、矩形状の鋼製の拡開防止板20a,20b(板厚10mm〜20mm)が介装され、溶接等の締結手段で固定され、一体化される。拡開防止板20a,20bは、角筒状の構造用鉄骨柱12の各階毎に節部を設け、角筒状鉄骨柱12の剛性、強度をより一層向上させている。拡開防止板20a,20bは、建物2階の鉄骨柱エレメント12bの底部(または建物1階の鉄骨柱エレメント12aの頂部)および建物3階の鉄骨柱エレメント12cの底部(または建物2階の鉄骨柱エレメント12bの頂部)に、品質管理された工場にて精度高く加工処理され、予め一体に取り付けられている。なお、各鉄骨柱エレメント12a,12b,12cの中間に、拡開防止板20c(
図6(A)参照)を内設し、中間の拡開防止板20cで構造用鉄骨柱12の途中の剛性、強度をより向上させるようにしてもよい。
【0022】
また、構造用鉄骨柱12は、
図2に示すように、通し柱を構成しており、建物3階の鉄骨柱エレメント12cの頂部に拡開防止を兼ねた鋼製のトッププレート21が一体に固定される。このトッププレート21上に、
図4に示す柱脚柱頭金物22のベースプレート23が設置される。柱脚柱頭金物22は、トッププレート21に溶接等で固定され、立設されたガイドプレート24に小柱あるいは束25がドリフトピン等で固定され、立設される。なお、構造用鉄骨柱12は、建物敷地に立設された後、建物基部13の凹部は埋め戻され、建物敷地は地面に面一に整地される。
【0023】
木造建築物10の小柱または束25上に上枠や頭継ぎ(不図示)が横架されて、公知の登り梁(不図示)に屋根パネル26が敷設され、屋根27が構成される。この木造建築物10では、屋根パネル26下に屋根裏部屋28が形成される。屋根裏部屋28内に柱や束を設ける必要がないので、収納スペースを大きく確保することができる。
【0024】
また、
図1および
図2に示すように、構造用鉄骨柱12は建物各階の鉄骨柱エレメント12a,12b,12cの各上部側の直交する2側面または3側面に梁受け金物30が溶接やボルト等の締結手段で予め工場で固定され、組み立てられる。梁受け金物30は、
図5に示すように構成され、構造用鉄骨柱12の建物各階上部側側面に溶接やボルト締め等で固定されるベースプレート31と、ベースプレート31の下部あるいは底部から
水平方向に延びるサポートプレート32と、サポートプレート32から立上がり、ベースプレート31に沿って延びるガイドプレート33とが互いに直交方向に交差して一体に構成される鋳造製品である。
【0025】
梁受け金物30は、サポートプレート32の中央部前側から立上がるロケットピンとしてのガイドピン34がガイドプレート33の両側面に沿って固着される。梁受け金物30のガイドプレート33には、後述するドリフトピン35を挿通させる通し孔36が複数形成されており、ベースプレート31にも複数の通し孔の開口37が形成される。梁受け金物30は、構造用鉄骨柱12の建物各階の側面に溶接にて固定される例を例示するが、梁受け金物30はベースプレート31の開口37を利用してボルト等で構造用鉄骨柱12の側面に固定させてもよい。
【0026】
さらに、木造建築物10では、
図1に示すように、対向する構造用鉄骨柱12,12間に木製構造梁であるメイン梁40が横架される。メイン梁40は、桧ムク材や大断面の木材の構造用集成材、または不燃材と木材の複合材等で構成される。構造用集成材は、桧、杉、米松、唐松等の樹種材(天然木材)のひき板を、含水率15%以下まで乾燥させ、複数枚(3枚以上)のひき板をエポキシ樹脂等の接着材を用いて重ね合せ、接着したものである。メイン梁40は、梁幅(W)×梁高さ(H)が、例えば、大断面の構造用集成材が用いられる。構造用集成材は、幅寸法(W)×高さ寸法(H)が105mm(〜240mm)×240mm(〜600mm)で、W<Hの寸法関係を保って製作される。梁幅(W)×梁高さ(H)が、例えば、120mm×300mm,120mm×380mm,120mm×450mm(あるいは105mm×300mm,105mm×380mm,105mm×450mm)の大断面のメイン梁40が用いられる。メイン梁40の両側に、防火対策として1時間耐火用では、板厚45mmの集成材または板厚60mmの無垢材の耐防火被覆材(図示省略)が接着され、設けられる。
【0027】
メイン梁40は構造梁としてのラーメン梁であり、メイン梁40が大断面の構造用集成材あるいは複合材を用いると、万一の火災時に集成材あるいは複合材は表面が焦げると、焦げた表面に炭化層ができ、この炭化層が酸素の供給を遮断し、それ以上の燃焼を食い止める役目を果す。メイン梁40は表面が焦げるだけなので、構造材としての強度を保つことができ、建物の崩壊を遅延させ、防ぐことができる。
【0028】
図1に示される木造3階建ての建物では、例えば建物1階のメイン梁40に120mm×450mm断面の構造用集成材が用いられ、建物2階および建物3階には120mm×390mm,120mm×300mm断面の構造用集成材が用いられる。3階建ての建物では、建物1階のメイン梁40から上層階に向うに従って、メイン梁40の梁高さ(H)が漸次低くなるように構成される。建物各階のメイン梁40には、例えば大断面の構造用集成材がラーメン梁として用いられる。
【0029】
メイン梁40に用いられる木製の構造用集成材は、天然のムク材より高い剛性強度を有し、内部は常に乾燥した状態に保たれるため、水分や湿度の影響を受けにくく、反りや歪み、割れの殆ど無い、安定した品質の構造梁が長期に亘り保持される。
【0030】
天然木材の構造用集成材で構成されたメイン梁40は、
図1,
図2および
図6ないし
図8に示すように、ラーメン梁の構造梁を構成している。メイン梁40の構造梁は、梁長さが3600mmあるいは5400mmのラーメン梁が標準使用材として用いられる。
【0031】
メイン梁40
と構造用鉄骨柱12(12a,12b,12c)の接合構造は、
図7(A),(B)および(C)に示すように組み付けられる。
【0032】
初めに、構造用鉄骨柱12(12a,12b,12c)の建物各階上部側面に、梁受け金物30が溶接等の締着手段で、
図7(A)に示すように固定される。実際には、梁受け金物30を固定した鉄骨柱エレメント12a,12b,12cは、予め工場にて精度よく製作される。構造用鉄骨柱12(12a,12b,12c)に固定された梁受け金物30に構造用ラーメン梁であるメイン梁40が
図7(B)に示すように側部上方から押し当てられ、落とされて接合される。
【0033】
メイン梁40の端部は、梁受け金物30に接合される際、
図8(A)および(B)に示すように、予め工場のプレカットマシンで成形されたスリット溝43がガイドプレート33の上部に沿ってベースプレート31側に導かれつつ押し当てられ、メイン梁40の係合ガイド孔44が梁受け金物30のガイドピン(ロケットピン)34の先端側に係合し、この係合状態を保ってメイン梁40がガイドピン34に案内されて落されることで、メイン梁40の端部は、梁受け金物30のベースプレート31側に引き寄せられて押圧移動されつつ、サポートプレート32上にスライド移動して安定的に保持される。
【0034】
メイン梁40は、その係合ガイド孔44が梁受け金物30のガイドピン34に係合して案内されつつ
、構造用鉄骨柱12(ベースプレート31)側に引き寄せられて落されることで、梁受け金物30のサポートプレート32上に当接して支持される。その際、メイン梁40の端部底部にプレート受け溝45が形成されており、メイン梁40が梁受け金物30上に当接して支持されるとき、メイン梁40の底面が梁受け金物30のサポートプレート32の底面と面一となるように構成され、梁受け金物30とメイン梁40との接合構造の美感が保たれている。
【0035】
メイン梁40の端部が構造用鉄骨柱12に、梁受け金物30のサポートプレート32上に載置され、ガイドピン34で抜止めされた状態で、
図7(C)に示すように複数のドリフトピン35が打たれて一体的に結合され、メイン梁40は角筒状の構造用鉄骨柱12に強固に安定的に接合されて構造梁を構成したラーメン梁となる。
【0036】
メイン梁40の端部には(梁受け金物30の)ガイドプレート33の各通し孔36にそれぞれ対応した位置に各ピン孔46が形成される。構造用鉄骨柱12の梁受け金物30にメイン梁40が支持された状態で、各ピン孔46の一方側から複数のドリフトピン35(
図8参照)が打たれてメイン梁40の抜止めが行なわれ、メイン梁40は角筒状の構造用鉄骨柱12(12a,12b,12c)に強固に結合される。
【0037】
また、メイン梁40に直交するように、図示しない床梁が梁受け金具(不図示)を介して接合される建物各階のメイン梁40と床梁の上面が面一に構成され、メイン梁40と床梁上に
図9に示される構造用の床パネル48が敷設される。構造用の床パネル48の敷設により木造建築物10は、建物2階以上の床面が構成される。
【0038】
このようにして、
図1に示すように、建物各階のメイン梁40は、その両端部が対向する角筒状の構造用鉄骨柱12(12a,12b,12c)に、梁受け金物30を用いて一体的に結合され、強固な接合構造となり、構造梁のラーメン梁を構成している。メイン梁40は、大断面の天然木材の構造用集成材を使用し、構造用鉄骨柱12に梁受け金物30を用いてメイン梁40を構造用鉄骨柱12に固定させ、門型ラーメン構造の木造建築物10とすることで、接合強度を向上させ、耐震性、耐久性を向上させることができる。
【0039】
また、第1実施形態に用いられる軸組み構造の木造建築物10では、柱脚金物14、柱脚柱頭金物22および梁受け金物30に球状黒鉛鋳鉄(ダクタイル)等の鋳物材料
で製作された鋳物製品や鉄鋼製品が使用される。
【0040】
さらに、
図1に示される木造建築物10は、角筒状の構造用鉄骨柱12に固定の梁受け金物30に大断面の木製構造梁のメイン梁40を一体接合させた軸組みを、床パネル48、壁パネル49および屋根パネル26で支えるパネル組立構造で構成した建物である。特に、建物基部13の柱脚金物14に堅固に立設された構造用鉄骨柱12に固定の梁受け金物30に、大断面のメイン梁40を一体接合させた軸組みに、床パネル(48)および壁パネル(49)で支えるボックス組立構造を建物内に構成したものである。
【0041】
床パネル48は、
図9に示すように、在来軸組立法の約10倍の強度を有する厚さ数10mm(例えば28mm)の構造用床パネルが採用され、構造梁のメイン梁40や床梁(不図示)上に設置される。床パネル48のパネル寸法は、一例として厚さ数10(28)mmで縦・横が3000(3600,2720,2000,1820)mm×1220(1000,910)mmである。床パネル48は、ピアノ等の重量物に耐える強度を有する構造用床パネルである。
【0042】
また、壁パネル49と屋根パネル26は、硬質ウレタン、発泡スチロール等の断熱材50を一体化し、木質系ボード52で覆った断熱パネルである。符号53は材木あるいは管柱である。壁パネル49は窓等の開口部、床パネル48は柱位置に合せてプレカットされる。
【0043】
さらに、屋根パネル26は、2枚の構造用合板54,54間に断熱材50を挟み込んだものである。屋根パネル26は、屋根27の取合いに合せてプレカットされる。特に屋根パネル26のプレカットマシン(不図示)は三次元形状のカットが可能で、複雑な屋根形状に対応することができる。符号55は桟材である。
【0044】
このように、床パネル48、壁パネル49および屋根パネル26は、プレカットマシンにより複雑な形状に予めプレカットされる。
【0045】
そして、
図1に示される木造3階建ての木造建築物10は、前述したように建物基部13の柱脚金物14上で堅固に立設された角筒状の構造用鉄骨柱12に、梁受け金物30が予め固定され、この梁受け金物30に、構造梁(ラーメン梁)である大断面のメイン梁40を一体に接合される軸組みを、床パネル48および壁パネル49あるいは屋根パネル26で支えるボックス構造に構成される。現在まで数多くの破壊試験や国立研究開発法人防災科学技術研究所での公開大耐震試験では、阪神淡路大震災の2倍(1600ガル)以上の激震や、伊勢湾台風クラス(60m/sec)の暴風に耐えることがわかっている。壁パネル49に、例えば厚さ9mmの構造用合板51と厚さ50mmの硬質ウレタン製の断熱材50を用いたものでは、壁倍率2.9倍の強度を有することが知られている。
【0046】
また、メイン梁40は、梁受け金物30により構造用鉄骨柱12に一体的に接合される。梁受け金物30に一体のサポートプレート32は、メイン梁40の端部下部の位置決めを確実にして、メイン梁40を安定的に保持するので、構造用鉄骨柱12とメイン梁40との接合部の剪断力を高め、梁受け金物30周囲のメイン梁40の割れを防止したり、軸組みの初期剛性と地震後の復元力を高める機能を有する。
【0047】
さらに、梁受け金物30のサポートプレート32は、メイン梁40のスリット溝43の下部を塞ぎファイヤストップ対策を施すことができるので、火災時の炎の拡散を防ぐことができ、ファイヤストップ効果で木造建築物10の倒壊を防ぐことができることが確認されている。構造用鉄骨柱12と構造梁のメイン梁40とを梁受け金物30を用いて一体的に接合した木造建築物10は、耐震性、耐久性に優れ、火災や地震の災害に強い建物となる。
【0048】
[第1実施形態の変形例]
第1実施形態の木造建築物10では、角筒状の構造用鉄骨柱12の側面に梁受け金物30を溶接等で固定し、この梁受け金物30に構造梁のメイン梁40を一体的に接合させた建物の例を示したが、木造建築物10の建物基部13の柱脚金物14上に強固に立設される角筒状の構造用鉄骨柱12の側部に梁受け凹部58を一体に凹設し(
図12(A))、この梁受け凹部58に梁受け金物30のベースプレート31を嵌合させてボルト締めしたり、あるいはプレート周囲を溶接等で一体に固定させてもよい(
図12(B))。
【0049】
図12(B)に示すように、角筒状の構造用鉄骨柱12に固定された梁受け金物30に構造梁であるメイン梁40の端部を近付けて下方に落とし込むことで、メイン梁40はガイドピン34に案内されてスライド下降してサポートプレート32上に支持され、
図12(C)に示すように接合される。その後、複数のドリフトピン35をピン孔46から打ち込むことにより、メイン梁40は梁受け金物30に一体的に結合され、構造用鉄骨柱12に強固に接合される。
【0050】
木造建築物10の他の構成は、
図1ないし
図11に示すものと異ならないので、説明を省略する。
【0051】
[第2実施形態]
次に、高層建物に適用される鉄骨柱と梁の接合構造および木造建築物の第2実施形態を添付図面を参照して説明する。
【0052】
図13は、本発明に係る木造建築物の第2実施形態を、4階建ての木造建築物に適用した例を示し、
図14は、
図13に示される木造建築物から、途中階の建物内部を省略して示す木造建築物の中央部の縦断面図である。
【0053】
図13および
図14に示される木造建築物60は、構造用柱として、例えば角筒状の構造用鉄骨柱61が立設される。構造用鉄骨柱61は、メイン柱の通し柱として構成されており、敷地内の建物基部63に、例えば矩形プレート状の柱脚金物64が設置される。建物基部63は、
図15および
図16に示すように、異形鉄筋や柱脚鉄筋65が配筋された鉄筋コンクリート製で、各建物基部63に埋設されるアンカーボルト66は、複数本、例えば4本ずつ突出している。アンカーボルト66は、柱脚金物64および構造用鉄骨柱61基部の柱脚ベースパック67を貫いて突出し、締結ナット68で緊締される。締結ナット68は、緩み止め防止のためにダブルナットで構成される。
【0054】
構造用鉄骨柱61は、建物の各階毎にブロック状をなす鉄骨柱エレメント61a,61b,61c,61dが立設状態で順次積み上げて一体に構成され、通し柱が立設される。鉄骨柱エレメント61a〜61dの柱寸法は、120mm角〜300mm角の矩形断面で長さ3000mm程度、肉厚数mm〜10数mmの角筒状鉄骨柱エレメントが用いられる。一例として、鉄骨柱エレメント61a〜61dは、250mm角で肉厚9mm、長さ3000mmのシームレスな角筒状鉄骨柱で構成される。
【0055】
構造用鉄骨柱61は、建物1階に相当する鉄骨柱エレメント61aと、建物2階の鉄骨柱エレメント61bとの間、および建物2階の鉄骨柱エレメント61bと建物3階の鉄骨柱エレメント61cとの間、建物3階の鉄骨柱エレメント61cと建物4階の鉄骨柱エレメント61dとの間に、矩形状の鋼製の拡開防止板70a,70b,70c(板厚10mm〜20mm)が介装され、溶接等の締結手段で一体化され、固定される。拡開防止板70a,70b,70cは、角筒状の構造用鉄骨柱61の建物各階毎に節部を形成し、角筒状の構造用鉄骨柱61の剛性、強度を向上させている。
【0056】
拡開防止板70a,70b,70cは、建物2階、3階および4階の鉄骨柱エレメント61b,61c,61dの底部または建物1階、2階および3階の頂部に、品質管理された工場にて精度高く溶接等で加工処理され、予め一体に固定されている。
【0057】
また、構造用鉄骨柱61は、
図3に示すように、建物4階の鉄骨柱エレメント61dの頂部に拡開防止を兼ねた鋼製のトッププレート71が一体に固定される。このトッププレート71上に、柱脚柱頭金物72のベースプレートが設置される。柱脚柱頭金物72は、トッププレート71に溶接等で固定され、
図2に示す柱脚柱頭金物22と同様、柱脚柱頭金物72の立設されたガイドプレートに小柱あるいは束74がドリフトピン等で固定され、立設される。
【0058】
木造建築物60の小柱または束74上に上枠や頭継ぎ(不図示)が横架されて公知の登り梁(不図示)に屋根パネル26(
図11)が敷設され、屋根75が構成される。
【0059】
また、
図13および
図14に示すように、建物基部63上に土台76が敷設される。土台76は、鉄筋コンクリート製の建物基部63上にアンカーボルト77およびナットにより締め付けられて、ボルト締めで一体に固定される。土台76には図示しない床梁や胴差が設けられ、床梁や胴差上に
図9に示される床パネル48が設置される。
【0060】
図13および
図14に示された構造用鉄骨柱61は、建物各階の鉄骨柱エレメント61a,61b,61c,61dの各上部側側面に梁受け金物80が溶接やボルト等の締結手段で固定される。梁受け金物80は、構造用鉄骨柱61が木造建築物60の建物コーナ部に位置する場合には、建物各階の鉄骨柱エレメント61a,61b,61c,61dの各上部側の直交する2側面に、木造建築物60の建物中間部に位置する場合には、外側面を除く鉄骨柱エレメント61a,61b,61c,61dの各上部側3側面に、また、木造建築物60の建物内部に位置する場合には、鉄骨柱エレメント61a,61b,61c,61dの各上部側4側面に、それぞれ固定される。梁受け金物80は、
図5に示される梁受け金物30と同じ形状、構造を有し、構造用鉄骨柱61の建物各階の上部側側面に溶接等で固定される。梁受け金物80は、
図5に示される梁受け金物30と同様、ベースプレート、サポートプレート、ガイドプレートとが互いに直交方向に交差して、一体に構成される鋳造製品あるいは鉄鋼製品である。
【0061】
図13の構造用鉄骨柱61に固定される梁受け金物80には、
図5に示される梁受け金物30と同様、ガイドピンやドリフトピンを通す通し孔や開口が設けられる。
【0062】
また、木造建築物60では、
図13および
図14に示すように、対向する構造用鉄骨柱61,61間に木製構造梁であるメイン梁81が横架される。メイン梁81は、第1実施形態に示されるメイン梁40と同様、大断面の天然木材の構造用集成材または不燃材と木材の複合材等で構成される。構造用集成材は、天然木材のひき板と含水率15%以下まで乾燥させ、数枚から10数枚のひき板、例えば10枚のひき板を重ね合せ、エポキシ樹脂等の接着剤を用いて接着させたものである。構造用集成材は、多数の角柱状ひき棒を束ねて接着剤で角柱状に接着させたものでもよい。
【0063】
メイン梁81は、梁幅(W)×梁高さ(H)が大断面の、例えば構造用集成材で構成される。構造用集成材の梁幅(W)×梁高さ(H)は、W<Hの寸法関係を保って、梁寸法(W×H)105mm(〜180mm)×300mm(〜600mm)の構造梁が選択的に使用される。
【0064】
図13に示される4階建ての木造建築物60では、例えば建物1階のメイン梁81に120mm×600mmの大断面の構造用集成材が用いられ、建物2階、建物3階および建物4階には、それぞれ120mm×450mm、120mm×380mmおよび120mm×300mmの大断面の構造用集成材が用いられる。4階建ての木造建築物60では、建物1階の構造梁であるメイン梁81から上層階に向うに従って、メイン梁81の梁高さ(H)が漸次低くなるように構成される。建物の各階のメイン梁81には、大断面の構造用集成材が構造梁(ラーメン梁)として用いられる。
【0065】
また、建物各階のメイン梁81には、
図14に示すように、床梁82が梁受け金物(不図示)を経て直交するように接合され、メイン梁81と床梁82の上面が面一(平面)となるように配設される。建物各階のメイン梁81および床梁82上に
図9に示される構造用の床パネル48が敷設される。建物4階(最上階)のメイン梁81および床梁82上には、構造用の床パネル48より肉薄で、例えば、肉厚20mm程度の床パネル83が敷設され、天井裏部屋84が構成される。
【0066】
図13および
図14に示される木造建築物60は、角筒状の構造用鉄骨柱61に固定の梁受け金物80に大断面の木製構造梁のメイン梁81を一体接合させた軸組み構造の建物である。4階建ての建物の木造建築物60は、
図9に示す構造用の床パネル48や床パネル83、
図10に示す壁パネル49および
図11に示す屋根パネル26等が支えるパネル組立構造で構成した建物である。特に、建物基部63の柱脚金物64に堅固に固定された構造用鉄骨柱61に固定の梁受け金物80に、大断面のメイン梁81を、構造梁を構成するラーメン梁で一体接合した軸組み構造に、構造用の床パネル(48)、壁パネル49で支えるボックス組立構造を建物内に構成したものである。
【0067】
また、構造用の床パネル48、屋根裏の床パネル83、壁パネル49および屋根パネル26は、三次元のプレカットマシン(不図示)で三次元形状にプレカットされる。構造用の床パネル48は、構造用鉄骨柱61の各柱位置に、壁パネル49は、窓等の開口部に合せてそれぞれプレカットされる。このように、構造用の床パネル48、床パネル83、壁パネル49および屋根パネル26等はプレカットマシンにより複雑な形状に、品質管理された工場で精度高くプレカットされる。
【0068】
さらに、木造建築物60の4階建て建物は、建物外壁周りに立設される角筒状の構造用鉄骨柱61は、少なくとも建物室内側に防耐火被覆材85あるいは化粧板がアクリル樹脂等の接着剤で接着され、被覆される。さらに、4階建ての建物内部に立設される構造用鉄骨柱61には、全周面に亘り外側から防耐火被覆材85あるいは化粧板が接着剤で接着され、被覆される。防耐火被覆材85は、化粧板を兼ねている。
【0069】
また、防耐火被覆材85は、市販品で構成され、構造用鉄骨柱61や木製のメイン梁等に接着剤で接着され、被覆状態で使用される。市販品の耐火1時間用の被覆材として、構造用鉄骨柱61には、例えばクリオン株式会社製のクリオンエースボード(FD060CN−9405)、旭化成建材株式会社製のヘーベルライト(FP060CN−945)、住友金属鉱山シボレックス株式会社製のシボレックス(FP060CN−9405)等の防耐火被覆材85がある。
【0070】
さらに、木造建築物60の木造柱、梁、床、壁用に耐火1時間用被覆材として、防耐火被覆材がある。この防耐火被覆材は、強化石膏ボード2枚以上で厚さ計42mm以上を両面に重ねて構成される。
【0071】
ところで、建築基準法では、「1時間耐火」が認められた木材は4階建て迄で、「2時間耐火」は14階建て迄の建物に木材を使用することができる。(高層建物の)一般の木造建築物における建築基準法上の耐火仕様は、建物の適用階に応じて用いられ、
図17に示すように適合する耐火時間が定められている。
【0072】
また、準耐火建築物や一般の木造建築物の柱や梁の燃えしろ深さは、
図18に示すように規定されている(S62建告第1902号、改正 H16国告第333号)。
【0073】
集成材や積層材を使用した場合、準耐火建築物の柱や梁の燃えしろは、1時間耐火で45mm、45分耐火で35mmである。一般の木造建築物の柱や梁の燃えしろは、30分耐火で25mmである。
【0074】
ところで、第2実施形態に示された4階建ての木造建築物60は、建物基部63上に立設される各構造用鉄骨柱61を、柱脚金物64に柱脚ベースパック67および複数本(4本)のアンカーボルト66、締結ナット68を用いて緊締し、立設される。立設された構造用鉄骨柱61には固定の梁受け金物80に構造梁のメイン梁81が、第1実施形態に示された木造建築物10と同様接合され、一体化される。
【0075】
各構造用鉄骨柱61は、建物基部63の土台部分で、地震や台風等の自然災害による引抜き力を受けても、建物基部63に柱脚金物64、柱脚ベースパック67および複数(4本)のアンカーボルト66等で緊締され、堅固に固定される。
【0076】
また、構造梁である大断面のメイン梁81は、構造用鉄骨柱61に固定の梁受け金物80を用いて堅固に接合され、一体化される。しかも、梁受け金物80は構造梁であるメイン梁81の端部をサポートプレート上に載置して支持する。梁受け金物80のサポートプレートは、梁受け金物80のガイドプレートに案内されるメイン梁81のスリット溝の下部を塞いでいる。したがって、万一の火災時には、梁受け金物80のサポートプレートが、メイン梁81のスリット溝を塞ぎ、ファイヤストップ効果が作用するので、メイン梁81の落下を防ぐことができ、建物の倒壊を防止することができる。さらに、角筒状の構造用鉄骨柱61は建物各階の隣接する鉄骨柱エレメント61a〜61d同士が拡開防止板で一体に固定されるので、構造用鉄骨柱61は建物各階毎に節部ができ、開き止めされるので、剛性や強度を向上させることができる。
【0077】
さらに、角筒状の構造用鉄骨柱61と構造梁のメイン梁81とを梁受け金物80を介して強固に接合しており、梁受け金物80は構造用鉄骨柱61とメイン梁81との接合部分の剪断力を高めることができる。梁受け金物80によりメイン梁81の割れを防止でき、軸組み構造の初期剛性と地震後の復元力を高めることができる。
【0078】
加えて、
図13および
図14に示される4階建ての木造建築物60は、建物基部63の柱脚金物64上にアンカーボルト66、締結ナット68で緊締された角筒状の構造用鉄骨柱61が立設され、この構造用鉄骨柱61に固定された梁受け金物80に大断面のメイン梁81が接合される。したがって、建物基部63の柱脚金物64上に緊締された構造用鉄骨柱61やこの構造用鉄骨柱61に梁受け金物80により接合されたメイン梁81を備えた木造建築物60は、激震にもびくつかない耐震性と耐久性とを備えた木造建築物の建物を提供することができる。
【0079】
したがって、4階建ての建物を木造建築物60としても、第1実施形態に示された3階建ての木造建築物10と同様に、耐久性、耐震性のある建物を提供することができる。加えて、公共建築物木材利用促進法が2010年に施行されたのに伴い、木造の公共施設が増えており、一般住宅においても、木造建築物60に3階建ての建物のみならず、4階建ての建物が増加している。
【0080】
[第2実施形態の変形例]
第2実施形態に示された木造建築物60では、建物内部に立設される角筒状の構造用鉄骨柱61は、
図14に示すように、鉄骨柱61の両側に構造梁のメイン梁81を梁受け金物80を介して一体に接合させた建物の例を示したが、建物の態様によっては、木造建築物60Aを
図19に示すように構成してもよい。
【0081】
第2実施形態の変形例に示される木造建築物60Aは、建物内部に立設される角筒状の構造用鉄骨柱61はその鉄骨柱61の一側に構造梁のメイン梁81を梁受け金物80を介して接合し、鉄骨柱61の他側に構造梁ではない小梁86をサポートプレートを備えない梁受け金物87で一体に接合したものである。小梁86の梁高さは、構造梁であるメイン梁81の梁高さより低く、例えば240mmである。小梁86は、床梁等を構成している。小梁86は、土台76上に立設される管柱あるいは小柱88で支持される。
【0082】
図19に示された木造建築物60Aの他の構成は、第2実施形態に示されたものと異ならないので、説明を省略する。
【0083】
[他の実施形態]
本発明に係る木造建築物の各実施形態では、3階建ておよび4階建て建物の木造建築物を説明したが、本発明は5階建てや6階建ての高層建物の木造建築物に適用してもよい。
【0084】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【課題】筒状の構造用鉄骨柱とメイン梁(構造梁)との接合部にサポートプレートを備えた梁受け金物を使用して一体接合させ、耐震性、耐久性に優れ、自然災害や火災等の災害に強い木造建築物を提供する。
【解決手段】本発明は、建物基礎13の柱脚金物14上に立設された筒状の構造用鉄骨柱12と、構造用鉄骨柱12の側部に固定される梁受け金物30と、梁受け金物30に設けられたメイン梁40とを有し、梁受け金物30はメイン梁40の端部を支持するサポートプレート32を一体に備えたことを特徴とする鉄骨柱と梁の接合構造である。