特開 2024-129416 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】P2024129416

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20240919BHJP

   E04B 1/41 20060101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

E04B1/58 600A

E04B1/41 502A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038616

(22)【出願日】2023-03-13

(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】高谷 真次

(72)【発明者】

【氏名】久田 昌典

(72)【発明者】

【氏名】皆川 宥子

(72)【発明者】

【氏名】久保田 淳

(72)【発明者】

【氏名】島 啓志

【テーマコード（参考）】

2E125

【Ｆターム（参考）】

2E125AA13

2E125AA53

2E125AB11

2E125AC01

2E125AE16

2E125AF01

2E125AF05

2E125AG04

2E125AG13

2E125AG58

2E125AG60

2E125BA44

2E125BD01

2E125BE07

2E125CA81

(57)【要約】

【課題】せん断に対する抵抗力を向上させ、且つ施工面でも好ましい接合構造等を提供する。
【解決手段】接合構造１は、梁２と木質壁３とを接合するものである。接合構造１では、梁２から突出する鉄筋４が、木質壁３に形成された孔３１に挿入され、孔３１に接着材５またはモルタルが充填される。鉄筋４は、孔３１において、鋼管６に通して配置される。鋼管６の一部は、梁２に形成された凹部２１に配置され、凹部２１には充填材７が充填される。鋼管６内には固化材８が充填される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

木質材と構造部材との接合構造であって、
前記構造部材から突出する鋼棒が、前記木質材に形成された孔に挿入され、
前記孔に接着材またはモルタルが充填され、
前記鋼棒は、前記孔において、筒体に通して配置されたことを特徴とする接合構造。

【請求項2】

前記筒体の一部が前記構造部材に形成された凹部に配置され、
前記凹部に充填材が充填されたことを特徴とする請求項１記載の接合構造。

【請求項3】

前記筒体の一部が前記構造部材に埋設されたことを特徴とする請求項１記載の接合構造。

【請求項4】

前記筒体は機械式継手であり、
前記機械式継手の前記構造部材に埋設される部分に固化材が充填され、
前記機械式継手の前記孔に配置される部分には、固化材が充填されないことを特徴とする請求項３記載の接合構造。

【請求項5】

前記筒体に固化材が充填されたことを特徴とする請求項１記載の接合構造。

【請求項6】

前記筒体はナットであり、
前記鋼棒は、前記ナットに螺合するネジ鉄筋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7】

前記構造部材は板状部分を有し、
前記ネジ鉄筋が前記板状部分に通され、
前記ナットと、前記ネジ鉄筋に螺合する別のナットとで前記板状部分を挟み込むことで、前記ネジ鉄筋が前記構造部材に固定されたことを特徴とする請求項６記載の接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部材同士の接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

木質材からなる柱、梁、壁等に鉄筋等の鋼棒を定着する既往技術として、GIR(Glued In Rod)接合が知られている。GIR接合は、木質材の孔に、他の部材から突出する鉄筋等の鋼棒を挿入し、接着材を充填して接合する技術である（例えば、特許文献１等）。

【0003】

GIR接合した木質材に曲げ応力が作用すると、引張側では鉄筋等が引張力を負担し、圧縮側では木質材が圧縮力を負担することで、曲げ応力に抵抗する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2020－172069号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

GIR接合の課題として、せん断に対する抵抗力が小さいことが挙げられる。そのため、上記の曲げ応力に付随してせん断力が作用する場合には、せん断変形した鉄筋等が木質材にめり込むことで、木質材に損傷が生じる恐れがある。

【0006】

その対策として、木質材と他の部材との界面に、ダボ等のせん断抵抗要素を設けることも考えられる。しかしながら、GIR接合とは別にせん断抵抗要素を設けると部品数が増え、施工の手間も大きくなる。

【0007】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、せん断に対する抵抗力を向上させ、且つ施工面でも好ましい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、木質材と構造部材との接合構造であって、前記構造部材から突出する鋼棒が、前記木質材に形成された孔に挿入され、前記孔に接着材またはモルタルが充填され、前記鋼棒は、前記孔において、筒体に通して配置されたことを特徴とする接合構造である。

【0009】

本発明では、GIR接合における鉄筋等の鋼棒を筒体に通して配置することで、鋼棒を実質的に太径化し、せん断に対する抵抗力を向上させることができる。そのため、せん断抵抗要素をGIR接合部と別個に設ける必要が無く、部品数が少なくて済み、施工面でも好ましい。

【0010】

前記筒体の一部が前記構造部材に形成された凹部に配置され、前記凹部に充填材が充填されることが望ましい。あるいは、前記筒体の一部が前記構造部材に埋設されてもよい。
これらの構成により、筒体と構造部材との一体性が向上し、より高い耐力が期待できる。

【0011】

前記筒体は機械式継手であり、前記機械式継手の前記構造部材に埋設される部分に固化材が充填され、前記機械式継手の前記孔に配置される部分には、固化材が充填されないことも望ましい。
これにより、既製品である機械式継手を用いて接合構造を容易に形成できる。また木質材側では、鋼棒の引張時の伸び区間を確保して鋼棒の引張時の破断を防止できる。

【0012】

前記筒体に固化材が充填されることが望ましい。あるいは、前記筒体がナットであり、前記鋼棒は、前記ナットに螺合するネジ鉄筋であることも望ましい。
これにより、鋼棒と筒体との位置関係を保持し、筒体を精度良く配置できる。

【0013】

前記構造部材は板状部分を有し、前記ネジ鉄筋が前記板状部分に通され、前記ナットと、前記ネジ鉄筋に螺合する別のナットとで前記板状部分を挟み込むことで、前記ネジ鉄筋が前記構造部材に固定されることが望ましい。
これにより、ネジ鉄筋を構造部材に容易に固定でき、且つネジ鉄筋の鉛直性も確保しやすく、施工精度の面でも好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、せん断に対する抵抗力を向上させ、且つ施工面でも好ましい接合構造等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】接合構造１を示す図。

【図2】接合構造１の形成方法を示す図。

【図3】木質板３０を示す図。

【図4】接合構造１ａを示す図。

【図5】鋼管６ａを示す図。

【図6】機械式継手６ｂを用いる例。

【図7】梁２ｂ同士の接合構造１ａを示す図。

【図8】接合構造１０を示す図。

【図9】接合構造１０の形成方法を示す図。

【図10】接合構造１０ａと定着部４１を示す図。

【図11】接合構造１０ｂを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0017】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る接合構造１を示す図である。この接合構造１では、梁２とその上方の木質壁３とが接合される。梁２は、RC（鉄筋コンクリート）造やSRC（鉄骨鉄筋コンクリート）造等のコンクリートによる構造部材である。木質壁３は、木質材による壁部材である。木質材としては、CLT（Cross Laminated Timber）やLVL（Laminated Veneer Lumber）などを用いることができるが、これに限ることはない。CLT、LVLについては既知であり、説明を省略する。

【0018】

接合構造１は、前記のGIR接合により梁２と木質壁３を接合するものである。接合構造１では、梁２から上方に突出する鋼棒である鉄筋４が、木質壁３の孔３１に挿入され、孔３１に接着材５が充填される。鉄筋４は異形鉄筋であり、接着材５としてはエポキシ樹脂等が用いられるが、これに限ることはない。接着材５は鉄筋４および木質壁３への接着性を有するものであればよく、モルタル等を用いることも可能である。

【0019】

孔３１は、木質壁３の梁２側の小口面から上方に延びるように鉛直方向に形成される。孔３１は、その軸方向と直交する断面（以下、単に断面という）が略円形であり、梁２側の端部は拡幅部３１１となっている。拡幅部３１１は、孔３１において、拡幅部３１１以外の一般部よりも拡幅した部分である。孔３１は、木質材を小口面から削孔することで形成でき、一般部に対応する径で木質壁３を削孔した後、削孔箇所の小口面側の端部を、拡幅部３１１に対応する径で削孔すればよい。

【0020】

梁２の上面には凹部２１が設けられる。前記の鉄筋４は、凹部２１から突出し、梁２と木質壁３とに跨るように鉛直方向に配置される。

【0021】

本実施形態では凹部２１に鋼管６が載置され、鉄筋４は、この鋼管６に通して配置される。鋼管６は鋼製の筒体であり、鋼管６の軸方向の一部は凹部２１内に収容されるが、鋼管６の残りの部分は孔３１の拡幅部３１１内に配置される。凹部２１内には充填材７が充填され、鋼管６内には固化材８が充填される。充填材７と固化材８は、例えばモルタルであるが、これに限ることはない。また鋼管６の代わりに、充分な強度を有する材料からなる筒体を用いることもできる。充填材７は、梁２の上面に対応する高さまで充填される。

【0022】

鋼管６の断面は略円形であり、孔３１の拡幅部３１１の径は鋼管６の外径と同程度である。そのため、鋼管６は、木質壁３に接するように拡幅部３１１に隙間無く配置されるが、若干の隙間はあっても良い。接着材５は、孔３１の一般部に充填され、木質壁３と鉄筋４の隙間を埋める。

【0023】

接合構造１は、木質壁３の幅方向に間隔を空けて複数設けられる。木質壁３の幅方向は、図１の左右方向に対応する。梁２と木質壁３の間の隙間には、モルタル等の間詰材９が充填される。

【0024】

接合構造１を形成する際は、まず図２（ａ）の矢印に示すように、梁２の凹部２１から突出する鉄筋４に鋼管６を挿通させ、図２（ｂ）に示すように、鋼管６を凹部２１に載置する。その後、必要に応じて、鋼管６の位置を木質壁３の位置に合わせて修正し、凹部２１と鋼管６内に充填材７と固化材８を充填する。

【0025】

次に、図２（ｃ）の矢印に示すように木質壁３を上方から建て込み、図２（ｄ）に示すように、孔３１の拡幅部３１１に鋼管６を収容し、孔３１の一般部に鉄筋４を収容するように木質壁３を配置する。この後、梁２と木質壁３の間の隙間に間詰材９を充填し、孔３１の一般部に接着材５を充填することで、図１に示す接合構造１が形成される。

【0026】

なお、図１では、接合構造１によって梁２と木質壁３の下端部とを接合しているが、梁２は木質壁３の上方にも配置され、接合構造１は、当該梁２と木質壁３の上端部との接合にも用いられる。その構成は、図１を上下反転したものとなる。

【0027】

このように、本実施形態では、GIR接合における鉄筋４を鋼管６に通して配置することで、鉄筋４を実質的に太径化し、せん断に対する抵抗力を向上させることができる。また鋼管６と木質壁３との接触面積は大きいので、せん断力の作用時に鋼管６から木質壁３に伝わる力が分散され、鋼管６の木質壁３へのめり込みも生じにくい。本実施形態では、このようにGIR接合のせん断に対する抵抗力を向上させた結果、せん断抵抗要素をGIR接合部と別個に設ける必要も無くなり、部品数が少なくて済み、施工面でも好ましい。

【0028】

また本実施形態では、鋼管６の一部が梁２に形成された凹部２１に配置され、凹部２１に充填材７が充填されるので、鋼管６と梁２との一体性が向上し、高い耐力が期待できる。また、鋼管６内の固化材８により鉄筋４と鋼管６との位置関係を保持し、鋼管６を精度良く配置できる。

【0029】

なお本実施形態では、鋼管６内に固化材８としてモルタルを充填するため、鋼管６や鉄筋４とモルタルとの付着が生じるが、鉄筋４に加わる引張力に比べてその付着力は非常に小さい。そのため、鉄筋４の引張時には、モルタルの充填区間において鉄筋４が伸び、鉄筋４の伸びが微小区間に集中して鉄筋４が破断することもない。鉄筋４の周囲や鋼管６の内側にビニール等の付着防止材を配置することでモルタルとの付着を除去し、鉄筋４の引張時の破断を確実に防止することもできる。

【0030】

しかしながら、本発明は上記の実施形態に限定されない。例えば上記の実施形態では木質壁３を１枚の板材で構成したが、木質壁３は、図３に示す一対の木質板３０を前後に組み合わせて形成してもよい。前記の孔３１は、これらの木質板３０の対向面に形成した溝３１ａ同士を組み合わせて形成できる。

【0031】

また図４の接合構造１ａに示すように、前記の凹部２１を有しない梁２ａに、鋼管６の軸方向の一部を埋設してもよい。これによっても鋼管６と梁２ａとの一体性を高めることができ、高い耐力が期待できる。

【0032】

この場合、梁２ａの配筋時に鉄筋４と鋼管６の配置を行うが、固化材８の充填を行うか、梁２ａのコンクリートを打設するまで鋼管６の位置を精度良く保つ必要がある。そのため、上記の鋼管６に代えて、図５（ａ）に示すように、側面に複数のネジ孔を有する鋼管６ａを用い、これらのネジ孔に螺合したネジ６１の先端で鉄筋４を押さえつけることで、鉄筋４と鋼管６ａの位置関係を保持することも望ましい。これにより鋼管６ａを精度良く配置でき、作業も簡単である。図５（ｂ）は鋼管６ａを上から見た図であり、本実施形態では鋼管６ａの周方向に複数本（図の例では３本）のネジ６１が配置される。

【0033】

鋼管６ａ内への固化材８の充填は、鉄筋４の配筋前に行っても良い。この場合、鋼管６ａの下面は、固化材８の漏れを防止するため蓋（不図示）等の閉塞材によって塞いでおく。また、ネジ６１の出っ張り等によって木質壁３の孔３１の拡幅部３１１と鋼管６ａとの間に隙間が生じる場合には、この隙間に接着材を充填すると良い。全てのネジ６１を、鋼管６ａの梁２ａへの埋設部分に配置するか、あるいは、木質壁３の建て込み前に、鋼管６ａの拡幅部３１１に配置される部分のネジ６１を取り外すことができれば、接着材の充填処理は不要である。

【0034】

その他、鋼管６ａの代わりに図６（ａ）に示す機械式継手６ｂを用いてもよい。機械式継手６ｂは、鉄筋同士を接合するために用いられる筒状の既製品であるが、この例では、機械式継手６ｂの内部に、連続する１本の鉄筋４が通される。機械式継手６ｂには鋼管６ａと同様のネジ６１が設けられ、前記と同様、鉄筋４と機械式継手６ｂの位置関係の保持に用いることが可能である。図中符号６２は、機械式継手６ｂ内にグラウト等の固化材８を注入するための注入口である。

【0035】

機械式継手６ｂの軸方向の両端部は、ゴムシール等のシール材６３（後述の図６（ｂ）参照）で閉じられているため、鉄筋４の配筋前に機械式継手６ｂ内に固化材８を充填することが可能であるが、図６（ｂ）に示すように、固化材８は、機械式継手６ｂの梁２ａへの埋設部分のみ充填し、木質壁３の孔３１の拡幅部３１１に配置される残りの部分では、固化材８の充填を省略することができる。これにより、木質壁３側では当該部分を鉄筋４の引張時の伸び区間とし、鉄筋４の引張時の破断を防止できる。

【0036】

また、以上の例では梁２、２ａと木質壁３とを接合しているが、本発明の接合構造で接合される部材はこれに限らない。例えば柱と梁、柱同士、梁同士など、その他の構造部材同士を接合するものであってもよい。また本発明の接合構造で接合される部材は、少なくとも一方が木質材であればよく、他方の部材は、前記の梁２、２ａのようにコンクリートによるものに限らず、木質材によるものであってもよいし、鋼製のものであってもよい。図７は、木質材による梁２ｂ同士の接合に、図４の接合構造１ａを適用した例である。

【0037】

その他、鉄筋４を通す筒体も、前記の鋼管６、６ａや機械式継手６ｂに限らない。以下、異なる筒体を用いる例を、第２の実施形態として説明する。第２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の実施形態で説明した構成は、必要に応じて第２の実施形態で説明する構成と組み合わせて用いることが可能である。

【0038】

［第２の実施形態］
図８（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る接合構造１０を示す図である。接合構造１０は、梁２０と木質壁３を接合するものであるが、鋼棒として鉄筋４の代わりにネジ鉄筋４０が用いられ、ネジ鉄筋４０が鋼製の筒体である高ナット６０に通され、高ナット６０のネジ孔に螺合する点で第１の実施形態と異なる。高ナット６０は、長尺のナットである。

【0039】

梁２０は鉄骨梁であり、本実施形態ではＨ形鋼が用いられる。梁２０の上下には、板状のフランジ２２、２３（板状部分）が設けられる。ネジ鉄筋４０の下端部は上部フランジ２２を貫通し、上部フランジ２２から下方に突出する。当該突出部分には別のナット７０が締め込まれ、高ナット６０とナット７０によって上部フランジ２２を挟み込むことで、ネジ鉄筋４０が梁２０の上部フランジ２２に固定される。

【0040】

高ナット６０は、木質壁３の孔３１の拡幅部３１１内に配置される。高ナット６０の断面は略正六角形状であり、拡幅部３１１の断面は略円形であるため、図８（ｂ）に示すように、高ナット６０の断面の幅は拡幅部３１１の径と同程度であるものの、高ナット６０と拡幅部３１１の間には隙間が生じる。応力伝達を可能とするため、この隙間には接着材５が充填される。高ナット６０の周囲にビニール等の付着防止材を巻き付け、接着材５との付着を除去してもよい。これは、前記した鋼管６ａや機械式継手６ｂと拡幅部３１１との間の隙間に接着材を充填する場合も同様である。

【0041】

接合構造１０を構築するには、まず、図９（ａ）に示すように、梁２０の上部フランジ２２にネジ鉄筋４０を通し、上部フランジ２２の上下から、高ナット６０とナット７０をそれぞれネジ鉄筋４０に螺合させ、高ナット６０とナット７０とで上部フランジ２２を挟み込む。これにより、ネジ鉄筋４０が上部フランジ２２に固定される。次に、図９（ｂ）の矢印に示すように木質壁３を上方から建て込み、図９（ｃ）に示すように、孔３１の拡幅部３１１に高ナット６０が収容され、孔３１の一般部にネジ鉄筋４０が収容されるように、木質壁３を梁２０の上部フランジ２２上に配置する。その後、孔３１に接着材５を充填することで、図８（ａ）に示す接合構造１０を形成できる。

【0042】

第２の実施形態の接合構造１０でも、高ナット６０によりネジ鉄筋４０が実質的に太径化され、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また高ナット６０をネジ鉄筋４０に螺合することで、ネジ鉄筋４０と高ナット６０の位置関係が保持され、高ナット６０を精度良く配置できる。さらに、ネジ鉄筋４０は、高ナット６０とナット７０により梁２０に容易に固定でき、ネジ鉄筋４０を上部フランジ２２に溶接する必要もなく、溶接時の熱が梁２０の構造性能に影響することもない。またネジ鉄筋４０の鉛直性も安定して保つことができ、施工精度の面でも好ましい。

【0043】

加えて、第２の実施形態では高ナット６０をネジ鉄筋４０に螺合して配置できるので、第１の実施形態と比較しても作業が容易である。一方、第１の実施形態では鋼管６、６ａや機械式継手６ｂによってせん断力が直接梁２、２ａ等に伝達されるので、せん断への抵抗力がより高いという利点がある。

【0044】

なお、高ナット６０は、梁２０の上部フランジ２２上に単に載置するものに限らず、図１０（ａ）の接合構造１０ａに示すように、上部フランジ２２に座掘りによって凹部２２１を形成したうえで、高ナット６０を凹部２２１に載置し、凹部２２１にモルタル等の充填材２２２を充填してもよい。これにより、高ナット６０と梁２０の一体性が向上する。

【0045】

また高ナット６０から上方に突出するネジ鉄筋４０の先端部に、図１０（ｂ）に示すようにナット等による定着部４１を設け、接着材５への定着性を向上させてもよい。これは第１の実施形態の鉄筋４についても同様である。

【0046】

また上記の例では木質壁３を鉄骨梁と接合したが、例えば、前記したコンクリート製の梁２ａの上に、上面に板状部分を有する鉄骨架台を固定し、接合構造１０、１０ａにより、木質壁３を鉄骨架台の当該板状部分に接合することも可能である。

【0047】

その他、図１１の接合構造１０ｂに示すように、コンクリートによる梁２ａの上面に、ネジ鉄筋４０に螺合した高ナット６０を載置することもできる。接合構造１０ｂを施工する際は、梁２ａから突出するネジ鉄筋４０の突出部分に高ナット６０を螺合させた後、木質壁３を上方から建て込めばよい。その後の工程は、図２（ｄ）等で説明したものと同様である。この場合、高ナット６０は凹部２１を有しない梁２ａの上面に載置されるだけであり、施工は更に容易になる。係る配置は、第１の実施形態のように鋼管６を用いる場合にも適用可能である。

【0048】

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】

【0049】

１、１ａ、１０、１０ａ、１０ｂ：接合構造
２、２ａ、２ｂ、２０：梁
３：木質壁
４：鉄筋
５：接着材
６、６ａ：鋼管
６ｂ：機械式継手
７、２２２：充填材
８：固化材
２１、２２１：凹部
３１：孔
４０：ネジ鉄筋
６０：高ナット
７０：ナット
３１１：拡幅部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】