特開 2023-127380 接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023127380

(43)【公開日】2023-09-13

(54)【発明の名称】接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20230906BHJP

   E04B 2/56 20060101ALI20230906BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20230906BHJP

   F16F 7/00 20060101ALI20230906BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 321B

E04B2/56 604F

E04B2/56 632B

F16F15/02 L

F16F7/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022031139

(22)【出願日】2022-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】日向 大樹

(72)【発明者】

【氏名】久保田 淳

(72)【発明者】

【氏名】島 啓志

(72)【発明者】

【氏名】高谷 真次

(72)【発明者】

【氏名】久田 昌典

【テーマコード（参考）】

2E002

2E139

3J048

3J066

【Ｆターム（参考）】

2E002EB13

2E002EB15

2E002FA02

2E002FB07

2E002JA01

2E002JB02

2E002JB14

2E002MA12

2E139AA01

2E139AC22

2E139BA06

2E139BD22

3J048AA04

3J048AA06

3J048AC06

3J048AD05

3J048BC09

3J048BE10

3J048DA03

3J048EA38

3J066BA03

3J066BB01

3J066BF03

(57)【要約】

【課題】繰り返し載荷に対してエネルギー吸収性能を期待できる接合構造等を提供する。
【解決手段】接合構造３は、梁１と木質壁２を接合するものである。接合構造３では、梁１と木質壁２が鋼板４を用いて接合され、梁１と鋼板４の接合部４１と、木質壁２と鋼板４の接合部４３との間で、せん断力により変位するダンパ部４２が設けられる。鋼板４には、ハニカムダンパ（登録商標）を用いることができる。鋼板４は、木質壁２のスリット２１に挿入される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

木質壁とフレームとの接合構造であって、
前記木質壁と前記フレームとが鋼板を用いて接合され、
前記フレームと前記鋼板の接合部と、前記木質壁と前記鋼板の接合部との間で、せん断力により変位するダンパ部が設けられたことを特徴とする接合構造。

【請求項2】

前記鋼板がハニカムダンパであることを特徴とする請求項１記載の接合構造。

【請求項3】

前記ダンパ部が、鉛直方向に対して斜めに配置されたことを特徴とする請求項２記載の接合構造。

【請求項4】

前記木質壁の幅方向の両端部における前記ダンパ部のせん断剛性が、その間の前記ダンパ部のせん断剛性よりも低いことを特徴とする請求項２または請求項３記載の接合構造。

【請求項5】

前記鋼板が前記木質壁のスリットに挿入されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の接合構造。

【請求項6】

前記木質壁に接合される前記鋼板と、前記フレームに接合される前記鋼板の間に、前記ダンパ部が挟まれたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、木質壁の接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

木質材は軽量で重量に対する強度が高いことから、耐震壁としての利用が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。木質耐震壁は鉄筋コンクリート造の耐震壁と比較して施工性が高いが、木質材は靭性能が低く、割裂などの脆性的な破壊を起こしやすいため、変形性能や振動エネルギーの吸収性能に課題が残る。

【0003】

そのため、木質材を耐震壁として利用する場合には、柱や梁によるフレームとの接合部にドリフトピン、ボルトなどの鋼材を用い、鋼材を降伏させて変形性能を確保する手法がとられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2003－314083号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

木質耐震壁で多用されるドリフトピン接合では、図９（ａ）で水平断面を示すように、フレームに固定したガセットプレート１００が木質壁２０に挿入され、木質壁２０とガセットプレート１００にドリフトピンＰが挿通される。

【0006】

しかしながら、木質壁２０のせん断力Ｓにより図９（ｂ）に示すようにドリフトピンＰが降伏すると、折れたドリフトピンＰが周辺の木部にめり込む。木部のめり込み変形は復元しないことから、繰り返し荷重に対しドリフトピンＰのエネルギー吸収性能が期待できなくなる。これはボルト接合の場合も同様である。

【0007】

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、繰り返し載荷に対してエネルギー吸収性能を期待できる接合構造等を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前述した目的を達成するための本発明は、木質壁とフレームとの接合構造であって、前記木質壁と前記フレームとが鋼板を用いて接合され、前記フレームと前記鋼板の接合部と、前記木質壁と前記鋼板の接合部との間で、せん断力により変位するダンパ部が設けられたことを特徴とする接合構造である。

【0009】

本発明では、フレームと鋼板の接合部と、木質壁と鋼板の接合部との間にダンパ部を配置することで、ダンパ部を接合部の代わりに変位させ、振動エネルギーを吸収して制振性を実現することが可能になる。この場合、接合部のドリフトピン等が木部にめり込んでエネルギー吸収性能が損なわれることがなく、繰り返し載荷に対し、ダンパ部のエネルギー吸収性能を期待できる。

【0010】

前記鋼板がハニカムダンパであることが望ましい。
これにより、ハニカムダンパの上下の接合部を連結するダンパ部を、接合部の代わりに確実に変位させ、先行して降伏させることができる。またハニカムダンパは簡単な構成であり、施工も容易になる。

【0011】

前記ダンパ部が、鉛直方向に対して斜めに配置されることも望ましい。
これにより、ダンパ部が鉛直力を受けるのを避けることができ、せん断力に対する変形性能やエネルギー吸収性能を確保できる。

【0012】

前記木質壁の幅方向の両端部における前記ダンパ部のせん断剛性が、その間の前記ダンパ部のせん断剛性よりも低いことも望ましい。
これにより、鋼板を木質壁全体の曲げ変形に追従させつつ、せん断力に対してエネルギー吸収性能を発揮させることができる。

【0013】

前記鋼板が前記木質壁のスリットに挿入されることが望ましい。
これにより、鋼板を木質壁内に隠すことができ、優れた美観を実現できる。

【0014】

前記木質壁に接合される前記鋼板と、前記フレームに接合される前記鋼板の間に、前記ダンパ部が挟まれることも望ましい。
このような構成によっても、ダンパ部を接合部の代わりに変位させ、振動エネルギーを吸収して制振性を実現することが可能になる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、繰り返し載荷に対してエネルギー吸収性能を期待できる接合構造等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】梁１と木質壁２の接合構造３を示す図。

【図2】鋼板４を示す図。

【図3】木質壁２と上側の梁１の接合方法を示す図。

【図4】鋼板４ａを示す図。

【図5】木質壁２のディテールの例。

【図6】接合構造３ａを示す図。

【図7】鋼板４の配置を示す図。

【図8】接合構造３ｂを示す図。

【図9】ドリフトピンＰのめり込みについて説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0018】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る梁１と木質壁２の接合構造３を示す図である。図１（ａ）は木質壁２の立面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の線ａ－ａによる断面図である。

【0019】

木質壁２は、木質材を用いて形成された壁体である。木質材は、CLT(Cross Laminated Timber)やLVL(Laminated Veneer Lumber)などであるが、これに限ることはない。

【0020】

木質壁２は、構造物のフレーム（骨組）である上下の梁１の間に配置される。梁１は例えば鉄骨梁であるが、これに限ることはなく、RC（鉄筋コンクリート）造、SRC（鉄骨鉄筋コンクリート）造、木造等であってもよい。

【0021】

木質壁２の上端部は、鋼板４を用いて上側の梁１と接合される。図２は鋼板４を示す図である。本実施形態では、鋼板４としてハニカムダンパ（登録商標）が用いられる。ハニカムダンパは、せん断降伏型の制振部材として機能する、極低降伏点鋼を用いた鋼製ダンパである。

【0022】

鋼板４は、長方形状の板材の長手方向に、六角形の穴を複数並べた形状となっている。穴の上下は対象物への接合を行う接合部４１、４３となっており、上下の接合部４１、４３を穴の間で連結するダンパ部４２が、地震時等のせん断力により変位（せん断変形）することで、振動エネルギーを吸収して制振を行う。

【0023】

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、上側の梁１には、当該梁１の下面から下方に突出するガセットプレート１１が固定される。ガセットプレート１１は、鋼板４の接合を行うための接合板であり、接合に用いる孔１１１を有する。鋼板４は、接合部４１においてガセットプレート１１とボルト、ナット等の締結具Ｆを用いて締結される。図２の符号４１１は締結具Ｆのボルトを通すための孔であり、ガセットプレート１１の孔１１１と連通する。

【0024】

鋼板４の接合部４３はドリフトピンＰによって木質壁２と接合される。図２の符号４３１はドリフトピンＰを通すための孔である。鋼板４は、木質壁２の上端部のスリット２１内に挿入される。この時、木質壁２を厚さ方向に貫通する孔２２の位置と、接合部４３の孔４３１の位置が対応し、これらの孔にドリフトピンＰが挿通される。鋼板４の幅は木質壁２の幅と同程度であり、スリット２１は木質壁２を幅方向に貫通する。なお「幅」とは梁１の長手方向の長さをいうものとする。

【0025】

木質壁２の下端部にもスリット２３が設けられ、このスリット２３内には接合用のプレート８が挿入される。プレート８は孔８１を有し、孔８１の位置と、木質壁２を厚さ方向に貫通する孔２４の位置が対応する。これらの孔にドリフトピンＰを挿通することで、木質壁２とプレート８が接合される。プレート８は木質壁２の下端から下方に突出し、この突出部分と、下側の梁１に固定したガセットプレート１２とが締結具Ｆを用いて接合される。ガセットプレート１２は、下側の梁１の上面から上方に突出し、木質壁２の下端と下側の梁１の間には隙間が設けられる。この隙間には、モルタル等の充填材を充填してもよい。

【0026】

木質壁２を上側の梁１に接合するには、まず、図３（ａ）に示す木質壁２のスリット２１に鋼板４を挿入し、ドリフトピンＰを用いて前記したように鋼板４の接合部４３を木質壁２に接合する。

【0027】

その後、図３（ｂ）の矢印に示すように木質壁２を移動させ、鋼板４の接合部４１を梁１のガセットプレート１１と重ね合わせ、前記したように締結具Ｆを用いて接合部４１とガセットプレート１１とを接合する。

【0028】

なお、下側の梁１に関しては、木質壁２の下端部のスリット２３にプレート８を挿入し、ドリフトピンＰを用いて前記したように木質壁２とプレート８とを接合した上で、このプレート８とガセットプレート１２とが締結具Ｆを用いて前記したように接合される。

【0029】

本実施形態の接合構造３では、梁１と鋼板４の接合部４１と、木質壁２と鋼板４の接合部４３との間のダンパ部４２を、接合部４１、４３の代わりにせん断変形させ、振動エネルギーを吸収して制振性を実現することが可能になる。この場合、接合部４３のドリフトピンＰが木部にめり込んでエネルギー吸収性能が損なわれることがなく、繰り返し載荷に対し、ダンパ部４２のエネルギー吸収性能を期待できる。接合構造３を用いて木質壁２と梁１とを接合することで、変形性能とエネルギー吸収性能に優れた木質壁２が得られ、長周期地震動による繰り返し載荷への対応が求められる超高層案件に木質壁２を適用することも可能になる。

【0030】

また本実施形態では、鋼板４としてハニカムダンパが用いられる。ハニカムダンパは簡単な構成であり、施工が容易になる。またハニカムダンパを用いることにより、上下の接合部４１、４３を連結するダンパ部４２を、接合部４１、４３の代わりに確実にせん断変形させ、先行して降伏させることができる。

【0031】

すなわち、図９のように木質壁２０にガセットプレート１００を埋め込んでドリフトピンＰで接合すると、ガセットプレート１００の面内剛性と耐力が高いことからドリフトピンＰがガセットプレート１００より先に曲げ降伏してしまうが、接合構造３では、面内剛性や耐力の低いダンパ部４２をドリフトピンＰよりも先に降伏させることができる。そのため、鋼板４の接合部４１、４３や接合部４３の周辺の木部が損傷する可能性が低減し、エネルギー吸収性能の低下を防止できる。ダンパ部４２は主にせん断変形に対して高い靭性能と疲労特性を有しているので、繰り返し載荷に対して安定したエネルギー吸収性能を期待できる。

【0032】

また本実施形態では、鋼板４が木質壁２に形成されたスリット２１に挿入されるため、鋼板４を木質壁２内に隠すことができ、優れた美観を実現できる。

【0033】

しかしながら、本発明は上記の実施形態に限定されない。例えば本実施形態では接合構造３が木質壁２の上端側に設けられるが、下端側に設けても良く、上端側と下端側の双方に設けてもよい。ただし、上端側と下端側のいずれか一方に用いた場合と双方に用いた場合とで、エネルギー吸収性能はほとんど変わらない。また、接合構造３を木質壁２の下端側に用いる場合には、木質壁２の自重がエネルギー吸収性能に影響する恐れもある。

【0034】

さらに、鋼板４としては、図４の鋼板４ａに示すように、鋼板４ａの幅方向の両端部を除く範囲で、接合部４３を接合部４１に向かって矩形状に突出させ（符号４３１参照）、鋼板４ａの幅方向の両端部のダンパ部４２ａのせん断剛性を、その間のダンパ部４２ｂのせん断剛性より低くしてもよい。

【0035】

木質壁２に面内の曲げモーメントＭ（図１（ａ）参照）が加わった際は、木質壁２の立面の四隅に当たる位置で主に鉛直力が作用し、木質壁２の幅方向の両端部に位置するせん断剛性の低いダンパ部４２ａが、鉛直力に抵抗して木質壁２全体の曲げ変形に追従しやすくなる。これにより、鋼板４ａを木質壁２全体の曲げ変形に追従させつつ、せん断力に対してエネルギー吸収性能を発揮させることができる。なお、ダンパ部４２ａの形状は特に限定されず、例えばダンパ部４２ａとして棒状の鉄筋や矩形状の鋼板等を用いてもよい。また接合部４３の突出形状も前記のように矩形状に限定されず、円弧状に突出してもよい。

【0036】

その他、図５に示すように、木質壁２の幅方向の両端部を上側の梁１に接触させるディテールとしてもよい。これにより、当該梁１と木質壁２との間で圧縮力が直接伝達され、木質壁２に面内の曲げモーメントＭが生じた際に、木質壁２に圧縮応力が生じて耐力が上昇する。木質壁２の幅方向の両端部と上側の梁１の間に、モルタル等の充填材を充填することも可能である。

【0037】

また、木質壁２は、２枚の木質板を表裏に重ねて形成してもよい。この場合、スリット２１、２３は、両木質板に予め形成した切欠き同士を重ね合わせて形成できる。あるいは、切欠きを設けずに、２枚の木質板を、鋼板４やプレート８を表裏から挟むように配置してもよい。この場合、鋼板４やプレート８を除く部分では、両木質板の間に隙間が形成される。

【0038】

以下、本発明の別の例を、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点について説明し、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の実施形態を含め、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できる。

【0039】

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る梁１と木質壁２ａの接合構造３ａを示す図である。図６（ａ）は木質壁２ａの上半部の立面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の線ｂ－ｂによる断面図である。第２の実施形態は、鋼板４が木質壁２ａの外部に設けられ、ダンパ部４２が鉛直方向に対して斜めに配置される点で第１の実施形態と主に異なる。

【0040】

鋼板４は、接合部４１、４３が水平方向となり、ダンパ部４２が斜め方向となるようにＺ形状に折り曲げて用いられる。接合部４１は締結具Ｆを用いて梁１の下面に接合され、接合部４３は、ボルトＢを用いて木質壁２ａの上面に接合される。

【0041】

接合部４３には、ボルトＢの雄ネジを通すための孔（不図示）が設けられ、木質壁２ａの上端部には、雄ネジと螺合する雌ネジ部（不図示）が埋設される。接合部４３の上方には、モンキーレンチなどによるボルトＢの締付作業ができる程度の空間が存在する。

【0042】

第２の実施形態の接合構造３ａでは、第１の実施形態の接合構造３と同様の効果が得られるのに加え、曲げモーメントＭ等による鉛直力に対して鋼板４の折曲部分が曲げ伸びすることで、ダンパ部４２が鉛直力の影響を受けず、せん断力に対して変形性能とエネルギー吸収性能を確保できる。また、鋼板４を折り曲げて木質壁２と梁１に接合することで高さが抑えられるため、鋼板４を天井裏などに隠して外観の美しさを保ちやすくなる。

【0043】

なお、本実施形態では鋼板４を折り曲げて用いたが、別々に製作された接合部４１、４３とダンパ部４２をＺ形状に組み立てて一体化してもよい。また本実施形態は、図７（ａ）に示すように、意匠面等の配慮から梁１と木質壁２ａとが偏心している場合であっても、接合部４１、４３のサイズを調整することで適用可能である。

【0044】

また本実施形態では鋼板４がＺ形状に折り曲げられ、接合部４１とダンパ部４２、ダンパ部４２と接合部４３がそれぞれ鋭角を成しているが、図７（ｂ）に示すように、接合部４１、４３とダンパ部４２がそれぞれ鈍角を成すように鋼板４を折り曲げてもよい。これにより、鋼板４の加工が容易になる。

【0045】

図７（ｂ）の例では、鋼板４が木質壁２ａの表裏方向（図７（ｂ）の左右方向に対応する）の両側に広がっており、梁１の下面と木質壁２ａの上面に、木質壁２ａの表裏方向の反対側に延びるプレート１３、２５が、それぞれ締結具ＦとボルトＢを用いて固定される。そして、鋼板４の接合部４１とプレート１３が、木質壁２ａの表側、裏側の一方において締結具Ｆで接合され、鋼板４の接合部４３とプレート２５が、その反対側において締結具Ｆで接合される。

【0046】

［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態に係る梁１と木質壁２ｂの接合構造３ｂを示す図である。図８（ａ）は木質壁２ｂの上半部の立面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の線ｃ－ｃによる断面図、図８（ｃ）は図８（ｂ）の範囲ｄを拡大した図である。

【0047】

本実施形態の接合構造３ｂでは、鋼板５、６、およびダンパ部７を用いて木質壁２ｂと梁１とが接合される。図８（ｃ）に示すように、鋼板５、６、およびダンパ部７は、ダンパ部７を鋼板５、６により表裏から挟んで締結具Ｆにより一体化される。ダンパ部７は板状の制振部材であり、せん断力により変位（せん断変形）することで振動エネルギーを吸収するゴムなどの粘弾性体が用いられる。

【0048】

木質壁２ｂの上端部にはスリット２６が形成され、鋼板５、６、およびダンパ部７がこのスリット２６内に挿入される。鋼板５、６、およびダンパ部７の幅は木質壁２ｂの幅と同程度であり、スリット２６は木質壁２ｂを幅方向に貫通する。

【0049】

鋼板５はドリフトピンＰによって木質壁２ｂと接合される。木質壁２ｂには、木質壁２ｂを厚さ方向に貫通する孔２８が設けられており、鋼板５の孔５１と木質壁２ｂの孔２８にドリフトピンＰが挿通される。一方、鋼板６は締結具Ｆによって梁１のガセットプレート１１と接合される。鋼板５、６は、前記したように締結具Ｆによりダンパ部７を挟んで接合される。図８（ａ）～（ｃ）の符号２７は、当該締結具Ｆの締結作業に用いるための作業孔であり、スリット２６の表裏において、木質壁２ｂの幅方向に延びる長孔状に設けられる。

【0050】

第３の実施形態の接合構造３ｂにおいても、梁１に接合される鋼板６と、木質壁２に接合される鋼板５の間にダンパ部７を設けることで、第１の実施形態と同様の効果が得られる。なお、ダンパ部７に代えて、摩擦型の制振部材を用いてもよい。この場合、振動エネルギーは、制振部材がせん断力により変位する際の摩擦抵抗により吸収される。

【0051】

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかか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、各種の変更例又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。

【符号の説明】

【0052】

１：梁
２、２ａ、２ｂ、２０：木質壁
３、３ａ、３ｂ：接合構造
４、４ａ、５、６：鋼板
７、４２、４２ａ、４２ｂ：ダンパ部
１１、１２、１００：ガセットプレート
２１、２３、２６：スリット
４１、４３：接合部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】