特開 2023-23189 仕口部構造

(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】P2023023189

(43)【公開日】2023-02-16

(54)【発明の名称】仕口部構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/26 20060101AFI20230209BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20230209BHJP

【ＦＩ】

E04B1/26 G

E04B1/58 505L

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021128471

(22)【出願日】2021-08-04

(71)【出願人】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】六車 政宣

(72)【発明者】

【氏名】大嶋 隆

(72)【発明者】

【氏名】山口 義弘

【テーマコード（参考）】

2E125

【Ｆターム（参考）】

2E125AA03

2E125AA13

2E125AB12

2E125AC24

2E125AG03

2E125AG22

2E125AG23

2E125AG41

2E125BB02

2E125BB12

2E125BB13

2E125CA04

2E125CA13

(57)【要約】

【課題】木質梁勝ちの仕口部が許容可能な鉛直荷重を大きくする。
【解決手段】仕口部構造１０２は、下柱１５Ｂと、下柱１５Ｂの上端部１５ＢＣに設けられ横方向に貫通する貫通部２０２が形成された鋼製部材２００と、鋼製部材２００に下端部１５ＡＣが支持された上柱１５Ａと、貫通部２０２に通された第一木質梁１００と、備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

下柱と、
前記下柱の上端部に設けられ、横方向に貫通する貫通部が形成された鋼製部材と、
前記鋼製部材に下端部が支持された上柱と、
前記貫通部に通された木質梁と、
を備えた仕口部構造。

【請求項2】

前記木質梁は、前記鋼製部材を挟んで、一方側は片持ち梁とされている、
請求項１に記載の仕口部構造。

【請求項3】

前記木質梁は、前記鋼製部材を挟んで、他方側はゲルバー梁とされている、
請求項２の仕口部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、仕口部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、集成材の柱と梁からラーメン構造を構成する集成材構造における柱・梁接合部構造及び柱・梁架構に関する技術が開示されている。

【0003】

特許文献２には、木質梁を柱あるいは梁に接合する場合、簡易な構成でこの接合部分に必要な耐力を確保することができる木質梁接合構造及び木質梁接合方法に関する技術が開示されている。

【0004】

特許文献３には、木質の柱部材と木質の梁部材とを接合した柱梁接合構造に関する技術が開示されている。

【0005】

特許文献４には、木質柱と木質梁との柱梁接合構造に関する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平６－１８５１１５号公報

【特許文献2】特開２０１４－２１４４９７号公報

【特許文献3】特開２０１５－２１８４６３号公報

【特許文献4】特開２０１５－１７５１１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

木質梁の梁端部を仕口部にピン接合とすると梁端部で曲げ応力を負担できないので、応力が単純梁となり、梁部材下端のみで引張応力を処理する。よって、例えば、両端固定の梁と比べ最大応力が大きくなり、スパンが小さくなる。

【0008】

木質梁の梁端部で曲げ応力を負担するため、仕口部で梁を勝たせ、梁の上に柱を載せると、梁端部で曲げ応力を負担できる。しかし、木質梁の繊維方向は横方向であるので、木質梁で構成する仕口部が許容できる鉛直荷重が小さい。よって、例えば、柱の面圧を小さくする必要が生じ柱の断面が過大になる可能性がある。

【0009】

本発明は、上記事実を鑑み、木質梁勝ちの仕口部の柱の断面を小さくすることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0010】

第一態様は、下柱と、前記下柱の上端部に設けられ、横方向に貫通する貫通部が形成された鋼製部材と、前記鋼製部材に下端部が支持された上柱と、前記貫通部に通された木質梁と、を備えた仕口部構造である。

【0011】

第一態様の仕口部構造では、下柱の上端部に設けられた鋼製部材に上柱の下端部が支持されている。鋼製部材の貫通部に木質梁が通されている。よって、上柱の軸力は鋼製部材を介して下柱に伝達され、木質梁を介しては伝達されない又は殆ど伝達されてない。このように、仕口部における柱の軸力は鋼製部材が負担するので、柱の面圧を小さくする必要がない。したがって、木質梁勝ちの仕口部において、木質梁のみが柱の軸力を伝達する場合と比較し、柱の断面を小さくすることができる。

【0012】

第二態様は、前記木質梁は、前記鋼製部材を挟んで、一方側は片持ち梁とされている、第一態様に記載の仕口部構造である。

【0013】

第二態様の仕口部構造では、木質梁は、鋼製部材を挟んで、一方側は片持ち梁となっている。よって、例えば、木質梁で建物のコーナー部に柱がない跳出部を形成することが可能となる。

【0014】

第三態様は、前記木質梁は、前記鋼製部材を挟んで、他方側はゲルバー梁とされている、第二態様の仕口部構造である。
である。

【0015】

第三態様の仕口部構造では、鋼製部材を挟んで、他方側はゲルバー梁とされている。よって、木質梁に作用する鉛直荷重が低減される。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、木質梁勝ちの仕口部の柱の断面を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態の仕口部構造が適用された建物の図７（Ａ）の１－１線に沿った断面図である。

【図2】本発明の一実施形態の仕口部構造が適用された建物の図３及び図７（Ａ）の２－２線に沿った断面図である。

【図3】図１の３－３線に沿った水平断面図である。

【図4】第一木質梁を組み付けている状態の図１に対応する断面図である。

【図5】第一木質梁の梁端部同士のピン接合部位の分解斜視図である。

【図6】（Ａ）は木質柱を構成する集成材を示す一部断面で示す斜視図であり、（Ｂ）は木質梁を構成する集成材を示す一部断面で示す斜視図である。

【図7】建物の柱梁架構を模式的に示すＹ方向から見た立面図である。

【図8】（Ａ）は第一木質梁の曲げ応力図であり、（Ｂ）は比較例の木質梁の曲げ応力図である。

【図9】本発明の一実施形態の仕口部構造の要部の分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜実施形態＞
本発明の一実施形態の仕口部構造及びこの仕口部構造が適用された建物について説明する。なお、水平方向の直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とし、それぞれ矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。また、Ｘ方向及びＹ方向と直交する鉛直方向をＺ方向とし、矢印Ｚで示す。

【0019】

［構造］
まず、本実施形態の建物の構造について説明する。

【0020】

図７に示すように、建物１０は、木質柱１５、第一木質梁１００、図示されていない第二木質梁及び第三木質梁３０で構成された柱梁架構１２を有している。本実施形態における木質柱１５、第一木質梁１００、第二木質梁（図示略）及び第三木質梁３０は、図６に示す耐火集成材５０、５１で構成されている。

【0021】

図６に示す耐火集成材５０、５１は、荷重を支持する荷重支持部５２と、荷重支持部５２の周囲に設けられた耐火被覆層７０と、を有して構成されている。また、耐火被覆層７０は、モルタルバー６０が埋設された燃止層５４と燃代層５６とで構成されている。

【0022】

荷重支持部５２は耐火集成材５０、５１の中心部分に設けられ、燃止層５４は荷重支持部５２の外側に荷重支持部５２を取り囲むように設けられ、燃代層５６は燃止層５４の外側に燃止層５４を取り囲むように設けられている。

【0023】

なお、第一木質梁１００、第二木質梁（図示略）及び第三木質梁３０に用いる耐火集成材５１は、燃代層５６及び燃止層５４で構成された耐火被覆層７０が、上部側に設けられていない以外は、木質柱１５に用いる耐火集成材５０と同様の構成である。

【0024】

そして、このような三層構造の耐火集成材５０、５１は、火災時には、外側の燃代層５６が燃焼し炭化して炭化層となることで断熱効果を発揮すると共に燃止層５４を構成するモルタルバー６０が熱を吸収しながら燃焼を停止させることで、中心部にある荷重を支持する荷重支持部５２が火災から保護されるようになっている。

【0025】

なお、耐火集成材５０、５１の荷重支持部５２を構成する木質の主な繊維方向は、軸方向に沿っている。つまり、木質柱１５の荷重支持部５２を構成する木質の主な繊維方向は鉛直方向に沿っており、第一木質梁１００、第二木質梁（図示略）及び第三木質梁３０の荷重支持部５２を構成する木質の主な繊維方向は水平方向に沿っている。

【0026】

図７に示すように、本実施形態の仕口部構造１０２は、木質柱１５が分断された上柱１５Ａ及び下柱１５Ｂと、これら上柱１５Ａと下柱１５Ｂとの間に設けられ仕口部１０４を構成する鋼製部材２００（図１～図３も参照）と、鋼製部材２００を通る第一木質梁１００と、を有している。仕口部１０４は、上柱１５Ａと下柱１５Ｂとの間を第一木質梁１００が通る梁勝ちの仕口部である（図１～図３も参照）。

【0027】

第一木質梁１００は、仕口部１０４を挟んだＸ方向の一方側は片持ち梁、すなわち仕口部１０４から跳ね出した跳出梁１０６になっている。また、第一木質梁１００の仕口部１０４を挟んでＸ方向の他方側は、ピン接合されたゲルバー梁１３０となっている。なお、本実施形態では、図７（Ａ）に示すように、仕口部１０４には、Ｙ方向に沿った第三木質梁３０がピン接合されている（図１も参照）。

【0028】

図７における左端の仕口部１０４から跳ね出した跳出梁１０６の梁端部１００Ａは、Ｙ方向に沿って設けられた第二木質梁（図示略）の一方の梁端部とピン接合されている。なお、本実施形態では、第二木質梁（図示略）における図示されていない他方の梁端部は、図示されていない鉄骨柱にピン接合されているが、これに限定されるものではない。例えば、第二木質梁も仕口部から跳ね出す跳出梁であってもよい。

【0029】

図７における左端の第一木質梁１００の梁端部１００Ａと第二木質梁（図示略）の梁端部との接合部位である建物１０のコーナー部１４には、柱が設けられていない跳出部１６となっている。

【0030】

前述したように第一木質梁１００の他方側の梁端部１００Ｂは、右隣りの第一木質梁１００の梁端部１００Ａとピン接合されており、ゲルバー梁１３０となっている（図８（Ａ）も参照）。なお、ピン接合部位を符号１３２で示している。

【0031】

ここで、第一木質梁１００の梁端部１００Ａと梁端部１００Ｂとのピン接合について図５を用いて説明する。なお、図５の接合構成は、一例であって、これに限定されるものではない。

【0032】

図５に示すように、梁端部１００Ａと梁端部１００Ｂとを接合する梁接合部材５００は、梁幅方向（Ｙ方向）を板厚方向として配置された矩形状の接合プレート５１０と、接合プレート５１０の上端部５１０Ａの半分に設けられ梁成方向（Ｚ方向）を板厚方向とした配置された上部プレート５２０と、を有する構造となっている。また、接合プレート５１０には、板厚方向に貫通する貫通孔５１２Ａ、５１２Ｂが複数形成されている。

【0033】

梁端部１００Ａ及び梁端部１００Ｂの荷重支持部５２には、それぞれ梁接合部材５００の接合プレート５１０が挿入されるスリット５０５Ａ、５０５Ｂが形成されている。また、梁端部１００Ａの荷重支持部５２の上端部には、梁接合部材５００の上部プレート５２０が収まる凹状の座彫部５３０が形成されている。

【0034】

また、梁端部１００Ａ及び梁端部１００Ｂには、梁接合部材５００の接合プレート５１０の貫通孔５１２Ａ、５１２Ｂに対応する位置に、梁幅方向に貫通する接合孔５３２Ａ、５３２Ｂがそれぞれ削孔されている。

【0035】

そして、ドリフトピン７００が、貫通孔５１２Ａ、５１２Ｂ及び接合孔５３２Ａ、５３２Ｂに圧入されることで、梁端部１００Ａと梁端部１００Ｂとが接合されている。

【0036】

図１、図２及び図９に示すように、鋼製部材２００は、底部２１０と本体部２２０とを有して構成されている。また、本実施形態の鋼製部材２００には、底部２１０と本体部２２０とに跨ってＹ方向に延びるガセットプレート１５０が接合されている。

【0037】

底部２１０は、Ｈ形鋼で構成された支柱部２１２と、支柱部２１２の下端部に接合された底板プレート２１４と、を有して構成されている。底板プレート２１４には、Ｘ方向を板厚方向とした下側挿入プレート２１６が接合されている。

【0038】

本体部２２０は、Ｙ方向に間隔をあけて配置された二枚の本体プレート２２２（図３も参照）、天板プレート２３０及び中間板プレート２３２を有して構成されている。二枚の本体プレート２２２の下端部に中間板プレート２３２が接合されている。また、中間板プレート２３２は、底部２１０の支柱部２１２の上端部に接合されている。

【0039】

図３及び図９に示すように、二枚の本体プレート２２２には、それぞれＹ方向に突出するリブ２２４が形成されている。本実施形態では、リブ２２４は、Ｘ方向に間隔をあけて複数箇所、本実施形態では二箇所に設けられている。

【0040】

図１、図２及び図９に示すように、本体プレート２２２の上端部におけるＹ方向外側の側部には、接続部２２６が接合されている。天板プレート２３０は、接続部２２６にボルト及びナットで締結されている。また、天板プレート２３０には、Ｘ方向を板厚方向として上側挿入プレート２２８が接合されている。

【0041】

図１、図３及び図９に示す鋼製部材２００における二枚の本体プレート２２２、中間板プレート２３２及び天板プレート２３０で囲まれたＸ方向に貫通する筒状の部位が、貫通部２０２である。

【0042】

図９に示すように、下柱１５Ｂの上端部１５ＢＣに形成された凹部１７に、鋼製部材２００の底部２１０の下部が嵌め込まれている。そして、図１、図２及び図９に示すように、下柱１５Ｂの上端部１５ＢＣの荷重支持部５２に形成されたスリットに鋼製部材２００の下側挿入プレート２１６が挿入されている。下側挿入プレート２１６には貫通孔が形成され、下柱１５Ｂの上端部１５ＢＣには接合孔が形成されている。ドリフトピン１８０が、これら貫通孔及び接合孔に圧入されることで、下柱１５Ｂの上端部１５ＢＣと鋼製部材２００とが接合されている。

【0043】

同様に上柱１５Ａの下端部１５ＡＣ（図１及び図２参照）の荷重支持部５２に形成されたスリットに鋼製部材２００の上側挿入プレート２２８が挿入されている。上側挿入プレート２２８には貫通孔が形成され、上柱１５Ａの下端部１５ＡＣ（図１及び図２参照）には接合孔が形成されている。ドリフトピン１８０が、これら貫通孔及び接合孔に圧入されることで、上柱１５Ａの下端部１５ＡＣと鋼製部材２００とが接合されている。

【0044】

図１、図３に示すように、第三木質梁３０の梁端部３１の荷重支持部５２に形成されたスリットに鋼製部材２００のガセットプレート１５０（図９も参照）が挿入されている。ガセットプレート１５０には貫通孔が形成され、第三木質梁３０の梁端部３１には接合孔が形成されている。ドリフトピン１８０が、これら貫通孔及び接合孔に圧入されることで、第三木質梁３０の梁端部３１と鋼製部材２００とが接合されている。

【0045】

また、図１及び図３に示すように、第一木質梁１００は、中心部、本実施形態では荷重支持部５２の中心部１１０が鋼製部材２００の貫通部２０２に通されている。別の観点から説明すると、図３に示すように、第一木質梁１００のＹ方向の両側に凹部１２０が形成され、この凹部１２０の間が中心部１１０であり、この凹部１２０に本体プレート２２２が配置されている。

【0046】

図１及び図３に示すように、鋼製部材２００の本体プレート２２２には貫通孔が形成され、第一木質梁１００の中心部１１０には接合孔が形成さている（図９も参照）。これら貫通孔及び接合孔に全ネジボルト１９０が挿通されて締結されている。

【0047】

このように、仕口部１０４は、上柱１５Ａと下柱１５Ｂとの間に第一木質梁１００が通された梁勝ちの仕口部構造１０２となっている。

【0048】

図１及び図２に示すように、第一木質梁１００及び第三木質梁３０の上には、鉄筋コンクリート造のスラブ９０が設けられている。なお、本実施形態では、第一木質梁１００は、第三木質梁３０よりも上方に位置している。よって、スラブ９０には段差が形成されている。

【0049】

また、図１に示すように、仕口部１０４のＹ方向の外側（第三木質梁３０が非接合側）には、鉄筋コンクリート造の外周部９２が形成されている、

【0050】

ここで、本実施形態における前述した各ドリフトピン１８０、７００の長さは、梁幅又は柱幅と同じ又は略同じである。しかし、各ドリフトピン１８０、７００Ｂの長さを、燃代層５６にかからないようにし、図示してない木質栓等を埋めて、穴を塞いでもよい。

【0051】

（仕口部１０４の施工方法）
次に仕口部１０４の施工方法の一例について説明する。

【0052】

図４に示すように、下柱１５Ｂの上端部１５ＢＣのスリットに鋼製部材２００の下側挿入プレート２１６を挿入し、ドリフトピン１８０を圧入する。なお、鋼製部材２００の天板プレート２３０は取り外されている（図９も参照）。

【0053】

第一木質梁１００の中心部１１０を上方から鋼製部材２００の貫通部２０２に挿入し、天板プレート２３０を接続部２２６にボルト締結する（図９も参照）。

【0054】

図１に示すように、上柱１５Ａの下端部１５ＡＣのスリットに鋼製部材２００の上側挿入プレート２２８を挿入し、ドリフトピン１８０を圧入する。

【0055】

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0056】

仕口部構造１０２では、下柱１５Ｂの上端部１５ＢＣに設けられた鋼製部材２００に上柱１５Ａの下端部１５ＡＣが支持されている。また、鋼製部材２００の貫通部２０２に第一木質梁１００の中心部１１０が通されている。よって、上柱１５Ａの軸力は鋼製部材２００を介して下柱１５Ｂに伝達され、第一木質梁１００を介しては伝達されない又は殆ど伝達されない。このように、仕口部１０４における木質柱１５の軸力は鋼製部材２００が負担するので、木質梁勝ちの仕口部１０４であっても、木質梁のみが木質柱１５の軸力を負担する場合と比較し、木質柱１５の断面を小さくすることができる。

【0057】

ここで、鋼製部材２００が設けられておらず第一木質梁１００が仕口部で軸力を伝達する比較例の仕口部構造について説明する。

【0058】

木質柱１５の荷重支持部５２を構成する木質の主な繊維方向は縦方向に沿っており、第一木質梁１００の荷重支持部５２を構成する木質の主な繊維方向は横方向に沿っている。よって、木質の繊維方向の関係から同じ断面積であれば、木質柱１５の方が第一木質梁１００よりも許容できる鉛直荷重が大きくなる。よって、木質柱１５の面圧を小さくする必要があり、木質柱１５の荷重支持部５２の水平断面を必要以上に大きくする必要がある。

【0059】

これに対して、本実施形態の仕口部構造１０２では、前述したように、上柱１５Ａの軸力は鋼製部材２００を介して下柱１５Ｂに伝達され、第一木質梁１００を介しては伝達されない又は殆ど伝達されないので、仕口部１０４が許容可能な鉛直荷重が大きくなる。よって、木質柱１５の面圧を小さくする必要がなく、木質柱１５の荷重支持部５２の水平断面を軸力の負担に必要な大きさにできる。

【0060】

また、第一木質梁１００は、仕口部１０４の鋼製部材２００を通る中心部１１０が曲げ応力を負担する片持ち梁が可能となる。よって、仕口部１０４から跳ね出す第一木質梁１００の梁端部１００Ａと、第一木質梁１００に直交して配置された第二木質梁（図示略）の梁端部と、を接合し、建物１０のコーナー部１４に柱がない跳出部１６を形成することができる。

【0061】

また、第一木質梁１００は、仕口部１０４を挟んだＸ方向の一方側は仕口部１０４から跳ね出した跳出梁１０６となり、Ｘ方向の他方側は、ピン接合されたゲルバー梁１３０となっている。よって、木質梁の両端が柱にピン接合した場合と比較し、スパンを大きくすることができる。

【0062】

ここで、図８（Ａ）は、本実施形態の第一木質梁１００に作用する曲げ応力を模式的に示す応力図である。また、図８（Ｂ）は、両端が木質柱１５にピン接合されている比較例の木質梁１０１に作用する曲げ応力を模式的に示す応力図である。

【0063】

図８（Ａ）に示す本実施形態の第一木質梁１００における鋼製部材２００を通る中心部１１０に作用する曲げ応力Ｍ１及び柱間の中央部に作用する曲げ応力Ｍ２は、
Ｍ１＝ＷＬ^２／１２
Ｍ２＝ＷＬ^２／２４
である。
また、図８（Ｂ）に比較例の木質梁１０１の柱間の中央部に作用する曲げ応力Ｍ３は、
Ｍ３＝ＷＬ^２／８
である。
なお、Ｗは梁に作用する鉛直荷重であり、Ｌは柱間の長さである。

【0064】

Ｍ１とＭ３とを比較すると判るように、梁に作用する最大応力は、本実施形態の第一木質梁１００の方が比較例の木質梁１０１よりも小さい。

【0065】

また、Ｍ２とＭ３とを比較するとわかるように、梁の柱間に作用する最大応力は、本実施形態の第一木質梁１００の方が比較例の木質梁１０１よりも小さい。

【0066】

したがって、両者の梁断面が同じであれば、本実施形態の第一木質梁１００の方が比較例の木質梁１０１よりもスパンを大きくできる。

【0067】

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0068】

例えば、上記実施形態では、木質柱１５、第一木質梁１００、第二木質梁（図示略）及び第三木質梁３０は、図６に示す構造の耐火集成材５０、５１であったが、これに限定されるものではない。図６に示す構造以外の耐火木材であってもよい。また、耐火木材以外の木質の柱及び梁であってもよい。なお、木質柱１５、第二木質梁（図示略）及び第三木質梁３０は、木質以外、例えば、鉄骨造又は鉄筋コンクリート造の柱又は梁であってもよい。

【0069】

また、例えば、上記実施形態で説明した鋼製部材２００の構造は、一例であってこれに限定されるものではない。鋼製部材は、下柱の上端部に設けられて上柱の上端部を支持し、横方向に貫通すると共に木質梁が通る貫通部が形成されていればよい。

【0070】

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

【符号の説明】

【0071】

１０ 建物
１５ 木質柱
１５Ａ 上柱
１５ＡＣ 下端部
１５Ｂ 下柱
１５ＢＣ 上端部
１６ 跳出部
１００ 第一木質梁
１００Ａ 梁端部
１００Ｂ 梁端部
１０２ 仕口部構造
１０４ 仕口部
１０６ 跳出梁
２００ 鋼製部材
２０２ 貫通部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】