特開 2024-49980 接合構造体および接合構造体を含む建築物

(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】P2024049980

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】接合構造体および接合構造体を含む建築物

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/26 20060101AFI20240403BHJP

   E04B 1/30 20060101ALI20240403BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20240403BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20240403BHJP

【ＦＩ】

E04B1/26 E

E04B1/26 G

E04B1/30 C

E04B1/58 504Z

E04B1/58 508N

E04H9/02 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022156528

(22)【出願日】2022-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】302060926

【氏名又は名称】株式会社フジタ

(71)【出願人】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】笠原 貴喜

(72)【発明者】

【氏名】シング ラヴィ

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 康人

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 仁

(72)【発明者】

【氏名】西塔 純人

(72)【発明者】

【氏名】中川 学

【テーマコード（参考）】

2E125

2E139

【Ｆターム（参考）】

2E125AA14

2E125AC23

2E125AG03

2E125BB01

2E125BE01

2E125CA05

2E139AA01

2E139AC19

2E139AC23

2E139AC26

2E139AC33

2E139BA08

(57)【要約】

【課題】木質梁の損傷を抑制可能な接合構造体を提供すること。
【解決手段】接合構造体は、第１のエンドプレートを含む木質梁と、前記第１のエンドプレートと対向する第２のエンドプレートを含む梁端部と、前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとを接合するボルトと、を備える。ボルトは低降伏点鋼で形成されてもよい。ボルトは第１のエンドプレートと第２のエンドプレートの降伏強度より低くてもよい。第１のエンドプレートはラグスクリューボルト、木ねじ、および引きボルト、からなる群から選択される１つによって木質梁に固定されてもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のエンドプレートを含む木質梁と、
前記第１のエンドプレートと対向する第２のエンドプレートを含む梁端部と、
前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとを接合するボルトと、を備える接合構造体。

【請求項2】

前記ボルトは低降伏点鋼で形成される、請求項１に記載の接合構造体。

【請求項3】

前記ボルトは前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートの降伏強度より低い、請求項２に記載の接合構造体。

【請求項4】

前記第１のエンドプレートはラグスクリューボルト、木ねじ、および引きボルト、からなる群から選択される１つによって前記木質梁に固定される、請求項１に記載の接合構造体。

【請求項5】

前記ボルトは引きボルトであり、前記木質梁を前記第１のエンドプレート及び前記第２のエンドプレートと共に接合する、請求項１に記載の接合構造体。

【請求項6】

前記梁端部は鉄骨梁であり、
前記第２のエンドプレートは溶接により前記梁端部に固定される、請求項１に記載の接合構造体。

【請求項7】

前記梁端部は柱に連結する、請求項１に記載の接合構造体。

【請求項8】

前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとは、一部がスラブに埋め込まれる、請求項１に記載の接合構造体。

【請求項9】

第１のエンドプレートを含む木質梁と、
前記第１のエンドプレートと対向する第２のエンドプレートを含む梁端部と、
前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとを接合するボルトと、を備える接合構造体を含む建築物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態の一つは、接合構造体および接合構造体を含む建築物に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、建築物における木材の接続方法には、例えば、木材に穴をあけ、そこに接合ロッドと接着剤を挿入・充填したＧＩＲ（Ｇｌｕｅｄ ｉｎ Ｒｏｄ）接合がある。一方で、特許文献１には、木材にあらかじめＴ字状に突出する接合プレートを取り付けることによって、プレート挿入部に差し込みドリフトピンによる緊結によって木材を接合する、より現場施工が容易な方法が開示されている。しかしながら、木材に上からの力がかかると、接合ロッドや接合プレート等から木材にせん断力が伝達され、めり込むことによる木材の損傷が懸念される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１０／１４０２７７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態の一つは、木質梁を含む接合構造体を提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の一つは、木質梁の損傷を抑制可能な接合構造体を提供することを課題の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態の一つは、接合構造体である。この接合構造体は、第１のエンドプレートを含む木質梁と、前記第１のエンドプレートと対向する第２のエンドプレートを含む梁端部と、前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとを接合するボルトと、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的側面図。

【図2A】本発明の実施形態の一つである接合構造体の模式的断面図。

【図2B】本発明の実施形態の一つである接合構造体の模式的断面図。

【図3A】本発明の実施形態の一つである接合構造体の模式的断面図。

【図3B】本発明の実施形態の一つである接合構造体の模式的断面図。

【図4A】本発明の実施形態の一つである接合構造体の模式的断面図。

【図4B】本発明の実施形態の一つである接合構造体の模式的断面図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0008】

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。符号が付された要素の一部を表記する際には、符号に小文字のアルファベットが添えられる。同一または類似の構造を有する複数の要素をそれぞれ区別して表記する際には、符号の後にハイフンと自然数を付す。同一または類似の構造を有する複数の要素を纏めて表記する際には、符号のみを用いる。

【0009】

＜第１実施形態＞
以下、本発明の実施形態の一つである構造体の構造について説明する。説明において使用する図面においては、便宜上、水平な地表面に平行な面をｘｙ平面とし、ｘｙ平面に垂直な鉛直方向がｚ方向であるとして説明を行う。

【0010】

１．全体構造
構造体は鉛直方向（ｚ方向）に延伸する複数の柱、一対の柱に連結され、水平方向（ｘ方向またはｙ方向）に延伸する複数の梁、および梁の上に設けられる床スラブを基本的な構成として備える。梁は隣接する一対の柱と連結される。

【0011】

構造体に設けられる梁は、木質梁を含む。構造体に設けられる梁の全てが木質梁を含んでもよく、あるいは梁の一部が木質梁を含み、他の梁は鉄骨梁であってもよい。

【0012】

２．柱
一対の柱１１０とそれに連結される梁１２０の模式的側面図を図１に示す。図１では、床スラブは省略する。床スラブは梁１２０上に設けられる鉄筋コンクリートであり、公知の構造を採用することができるため、ここでの説明は割愛する。

【0013】

柱１１０の数は４以上であれば特に制約はなく、構造体の大きさや形状に応じ、その数や配置を適宜決定すればよい。柱１１０は図示されない杭や基礎梁と接続される。柱１１０の形状（ｘｙ平面における端面形状）も任意であり、四角形、円形、楕円形などから適宜選択すればよい。柱１１０の長さも構造体の大きさ、各階の高さに応じて適宜設計される。各柱１１０は、鉄骨構造である。しかしながらこれに限定されず、各柱１１０は、鉄筋ユニットとコンクリートを含む鉄筋コンクリート構造であってもよい。

【0014】

３．梁
図１に示すように、梁１２０は、第１のエンドプレート１２２を含む木質梁１２１と、第２のエンドプレート１２４を含む梁端部１２３と、第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４とを接合するボルト１２５と、を備える。木質梁１２１と梁端部１２３の接合構造体１２の模式的断面図を図２Ａに示す。図２Ａの鎖線Ａ－Ａ´に沿った断面の模式図を図２Ｂに示す。接合構造体１２の構造を見やすくするため、図２Ａおよび図２Ｂでは床スラブ１５０は点線で示す。

【0015】

木質梁１２１は木材を含み、その端面形状（木質梁１２１の延伸方向に垂直な端面）は任意に決定することができる。木質梁１２１の端面形状は、例えば円、楕円、四角形などの多角形でもよい。あるいは、木質梁１２１の端面形状の輪郭は複数の曲線と複数の直線で形成されていてもよい。また、木質梁１２１の断面形状は木質梁１２１の延伸方向において一定でもよく、木材の元の形状に起因して連続的に変化してもよい。木材の種類にも制約はなく、例えば檜、松、杉などの針葉樹に由来する木材でもよく、オーク、ブナ、ケヤキ、ウォールナット、チーク、マホガニーなどの広葉樹に由来する木材でもよい。また、木質梁１２１は、複数の板状木材が貼り合わされた合板で形成されてもよい。

【0016】

木質梁１２１は、その両端部に第１のエンドプレート１２２を含む。第１のエンドプレート１２２は平板形状で、木質梁１２１の端面を覆うように木質梁１２１の延伸方向に対して垂直に配置される。第１のエンドプレート１２２は、木質梁１２１の端面より大きく、木質梁１２１との接合面を囲む周辺領域を有する。第１のエンドプレート１２２の周辺領域は木質梁１２１との接合面から上下左右４方向（ＹＺ面方向）に延在し、木質梁１２１の延伸方向に対して垂直な方向に突出する。第１のエンドプレート１２２は、ラグスクリューボルト（コーチスクリューボルト）、木ねじ、引きねじなどの接合具１２９を用いて木質梁１２１に接合される。しかしながらこれに限定されず、木質梁１２１と第１のエンドプレート１２２との接合は、引き抜きおよびせん断に抵抗可能な接合方法であればよい。また、接着剤を併用してもよい。

【0017】

梁端部１２３は、柱１１０に垂直に連結される。梁端部１２３は鉄骨構造であるが、これに限定されず、梁端部１２３は、例えば、鉄筋ユニットとコンクリートを含む鉄筋コンクリート構造であってもよい。梁端部１２３の端面形状（梁端部１２３の延伸方向に垂直な端面）は任意に決定することができる。梁端部１２３の端面形状は、例えばＨ形、角形、円、山形、溝形、リップ溝四角形などであってもよい。また、梁端部１２３の断面形状は梁端部１２３の延伸方向において一定でもよい。

【0018】

梁端部１２３は、柱１１０とは反対側の端部に第２のエンドプレート１２４を含む。第２のエンドプレート１２４は平板形状で、梁端部１２３の端面を覆うように梁端部１２３の延伸方向に対して垂直に配置される。第２のエンドプレート１２４は、梁端部１２３の端面より大きく、梁端部１２３との接合面を囲む周辺領域を有する。第２のエンドプレート１２４の周辺領域は梁端部１２３との接合面から上下左右４方向（ＹＺ面方向）に延在し、梁端部１２３の延伸方向に対して垂直な方向に突出する。第２のエンドプレート１２４は、溶接などによって梁端部１２３に接合される。

【0019】

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、木質梁１２１の端部の第１のエンドプレート１２２と、梁端部１２３の端部の第２のエンドプレート１２４とは対向する。第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４の周辺領域にはそれぞれ、これらを重ね合わせた状態で木質梁１２１および梁端部１２３の延伸方向（Ｘ方向）で重なる位置に複数の貫通孔を有する。連続する第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４の貫通孔には、ボルト１２５が配置される。第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４を貫通するボルト１２５にはナット１２６が螺合する。ボルト１２５とナット１２６は、第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４を挟んで接合する。ボルト１２５は、第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４の木質梁１２１および梁端部１２３に干渉しない位置に複数配置される。

【0020】

ボルト１２５は、ボルト、高力ボルト等を用いることができる。

【0021】

図２Ｂには、１組の第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４に対して８個のボルト１２５を示したが、ボルト１２５の数は任意に決定することができる。ボルト１２５は、木質梁１２１および梁端部１２３との接合面を囲むように、木質梁１２１および梁端部１２３に対して均等な間隔で配置されることが好ましい。

【0022】

また、本実施形態においてボルト１２５は低降伏点鋼で形成されるボルト（以下、低降伏点ボルトという。）であることが好ましい。

【0023】

低降伏点ボルトは、第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４とを連結する。低降伏点ボルトは、第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４の降伏強度より低く設定される。ここで、降伏強度とは、塑性変形を起こさずに材料に対して生じさせることができる最大応力のことである。

【0024】

木質梁１２１は、その両端部において、接合構造体１２を介して梁端部１２３に平行に接合される。これにより、木質梁１２１は、柱１１０に固定される。床スラブ１５０は、木質梁１２１および梁端部１２３の上に配置される。第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４の一部は床スラブ１５０に埋め込まれる。

【0025】

地震などによって構造体が振動すると、梁１２０を介して、接合構造体１２にせん断力やモーメントが伝達される。木質梁１２１を構成する木材は、鉄骨と比較すると強度が低いため、大きな力が掛かると木質梁１２１が破損することがある。本実施形態に係る接合構造体１２は、ボルト１２５に低降伏点ボルトを用いることで、低降伏点ボルトが先行して降伏するため、木質梁１２１が損傷することを抑制することができる。また、低降伏点ボルトが塑性変形または降伏した場合、低降伏点ボルトを交換すればよいため、地震後の建築物の修理が容易となる。

【0026】

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態で述べた第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４と形状が異なる第１のエンドプレート１２２ａと第２のエンドプレート１２４ａについて説明する。第１実施形態で述べた構成と同一または類似する構成については説明を割愛することがある。

【0027】

木質梁１２１と梁端部１２３の接合構造体１２の模式的断面図を図３Ａに示す。図３Ａの鎖線Ｂ－Ｂ´に沿った断面の模式図を図３Ｂに示す。接合構造体１２の構造を見やすくするため、図３Ａおよび図３Ｂでは床スラブ１５０は点線で示す。

【0028】

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、木質梁１２１は、その両端部に第１のエンドプレート１２２ａを含む。第１のエンドプレート１２２ａは平板形状で、木質梁１２１の端面を覆うように木質梁１２１の延伸方向に対して垂直に配置される。第１のエンドプレート１２２ａは、木質梁１２１の端面より大きく、木質梁１２１との接合面を一部囲む周辺領域を有する。第１のエンドプレート１２２ａの周辺領域は木質梁１２１との接合面から下左右３方向（ＹＺ面方向）に延在し、突出する。第１のエンドプレート１２２ａの周辺領域は木質梁１２１との接合面から上（Ｚ方向）には延在しない。第１のエンドプレート１２２ａの周辺領域は木質梁１２１の上面より上（Ｚ方向）には突出しない。第１のエンドプレート１２２ａの上端部と木質梁１２１の上面は同じ高さであってもよい。

【0029】

梁端部１２３は、柱１１０とは反対側の端部に第２のエンドプレート１２４ａを含む。第２のエンドプレート１２４ａは平板形状で、梁端部１２３の端面を覆うように梁端部１２３の延伸方向に対して垂直に配置される。第２のエンドプレート１２４ａは、梁端部１２３の端面より大きく、梁端部１２３との接合面を一部囲む周辺領域を有する。第２のエンドプレート１２４ａの周辺領域は梁端部１２３との接合面から下左右３方向（ＹＺ面方向）に延在する。第２のエンドプレート１２４ａの周辺領域は梁端部１２３との接合面から上（Ｚ方向）には延在しない。第２のエンドプレート１２４ａの周辺領域は梁端部１２３の上面より上（Ｚ向）には突出しない。第２のエンドプレート１２４ａの上端部と梁端部１２３の上面は同じ高さであってもよい。

【0030】

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、木質梁１２１の端部の第１のエンドプレート１２２ａと、梁端部１２３の端部の第２のエンドプレート１２４ａとは対向する。第１のエンドプレート１２２ａと第２のエンドプレート１２４ａの周辺領域にはそれぞれ、これらを重ね合わせた状態で木質梁１２１および梁端部１２３の延伸方向（Ｘ方向）で重なる位置に複数の貫通孔を有する。連続する第１のエンドプレート１２２ａと第２のエンドプレート１２４ａの貫通孔には、ボルト１２５が配置される。第１のエンドプレート１２２ａと第２のエンドプレート１２４ａを貫通するボルト１２５にはナット１２６が螺合する。２つのナット１２６は、第１のエンドプレート１２２ａと第２のエンドプレート１２４ａを挟んで接合する。ボルト１２５は、第１のエンドプレート１２２ａと第２のエンドプレート１２４ａの木質梁１２１および梁端部１２３に干渉しない位置に複数配置される。図３Ｂには、１組の第１のエンドプレート１２２ａと第２のエンドプレート１２４ａに対して９個のボルト１２５を示したが、ボルト１２５ａの数は任意に決定することができる。ボルト１２５は、木質梁１２１および梁端部１２３との接合面を一部囲むように、木質梁１２１および梁端部１２３に対して均等な間隔で配置されることが好ましい。ボルト１２５は、木質梁１２１および梁端部１２３との接合面より上には配置されない。このため、第１のエンドプレート１２２ａと第２のエンドプレート１２４ａは床スラブ１５０に埋め込まれない。

【0031】

木質梁１２１は、その両端部において接合構造体１２を介して梁端部１２３に平行に接合される。これにより、木質梁１２１は、柱１１０に固定される。床スラブ１５０は、木質梁１２１および梁端部１２３の上に配置される。床スラブ１５０は、第１のエンドプレート１２２ａおよび第２のエンドプレート１２４ａの上に配置される。

【0032】

地震などによって構造体が振動すると、梁１２０を介して、接合構造体１２にせん断力やモーメントが伝達される。木質梁１２１を構成する木材は、鉄骨と比較すると強度が低いため、大きな力が掛かると木質梁１２１が破損することがある。本実施形態に係る接合構造体１２は、第１のエンドプレート１２２ａと第２のエンドプレート１２４ａを接合するボルト１２５として低降伏点ボルトを用いると、木質梁の損傷より先行して低降伏点ボルトが降伏することで、木質梁１２１が損傷することを抑制することができる。また、ボルト１２５が降伏した場合には、ナットの着脱によりボルト１２５は交換可能なことから、簡単に構造体を修復することができる。

【0033】

＜変形例１＞
本変形例では、第１実施形態で述べた第１のエンドプレート１２２と木質梁１２１の接続方法の変形例について説明する。第１実施形態で述べた構成と同一または類似する構成については説明を割愛することがある。

【0034】

木質梁１２１と梁端部１２３の接合構造体１２の模式的断面図を図４Ａに示す。図４Ａでは、床スラブ１５０は省略する。

【0035】

図４Ａに示すように、木質梁１２１は、その両端部に第１のエンドプレート１２２を含む。第１のエンドプレート１２２は平板形状で、木質梁１２１の端面を覆うように木質梁１２１の延伸方向に対して垂直に配置される。第１のエンドプレート１２２は、引きボルト１２７を用いて木質梁１２１に接合される。引きボルト１２７は、溶接などによって第１のエンドプレート１２２に接合される。木質梁１２１を貫通する引きボルト１２７は、木質梁１２１に形成される座堀１３０においてナット１２６が螺合する。ナット１２６は、図示しない座金を介して木質梁１２１と第１のエンドプレート１２２とを接合する。図４Ａでは木質梁１２１の座堀１３０に引きボルト１２７を固定する例を示したが、これに限定されず、座堀の代わりに木質梁１２１に欠き込みを設け、欠き込みにおいて引きボルト１２７とナットを螺合してもよい。また、木質梁と１２１と第１のエンドプレート１２２との接合では、さらに接着剤を併用してもよい。

【0036】

＜変形例２＞
本変形例では、第１実施形態で述べた第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４と木質梁１２１の接続方法の変形例について説明する。第１実施形態で述べた構成と同一または類似する構成については説明を割愛することがある。

【0037】

木質梁１２１と梁端部１２３の接合構造体１２の模式的断面図を図４Ｂに示す。図４Ｂでは、床スラブ１５０は省略する。

【0038】

図４Ｂに示すように、第１のエンドプレート１２２は平板形状で、木質梁１２１の端面を覆うように木質梁１２１の延伸方向に対して垂直に配置される。梁端部１２３は、柱１１０とは反対側の端部に第２のエンドプレート１２４を含む。第２のエンドプレート１２４は平板形状で、梁端部１２３の端面を覆うように梁端部１２３の延伸方向に対して垂直に配置される。第２のエンドプレート１２４は、溶接などによって梁端部１２３に接合される。

【0039】

第１のエンドプレート１２２と、梁端部１２３の端部の第２のエンドプレート１２４とは対向する。木質梁１２１と第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４にはそれぞれ、これらを重ね合わせた状態で木質梁１２１および梁端部１２３の延伸方向（Ｘ方向）で重なる位置に複数の貫通孔を有する。連続する木質梁１２１と第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４の貫通孔には、引きボルト１２８が配置される。木質梁１２１に形成される座堀１３０から、木質梁１２１と第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４とを貫通する引きボルト１２８の両端にはナット１２６が螺合する。２つのナット１２６は、図示しない座金を介して木質梁１２１と第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４をこの順に挟んで接合する。引きボルト１２８は、第１のエンドプレート１２２と第２のエンドプレート１２４の梁端部１２３に干渉しない位置に配置される。図４Ｂでは木質梁１２１の座堀１３０に引きボルト１２８を通す例を示したが、これに限定されず、木質梁１２１の欠き込みに引きボルト１２８を通してもよい。また、木質梁と１２１と第１のエンドプレート１２２との接合では、さらに接着剤を併用してもよい。

【0040】

また、本発明の実施形態及び変形例は、隣接する一対の柱に連結される梁について説明したが、一つの柱に連結される片持ち梁として本発明の実施形態及び変形例を適宜用いることができる。

【0041】

本発明の実施形態として上述した各実施形態および変形例は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態および変形例を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0042】

上述した各実施形態および変形例によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

【符号の説明】

【0043】

１２：接合構造体、１１０：柱、１２０：梁、１５０：床スラブ、１２１：木質梁、１２２：第１のエンドプレート、１２３：梁、１２４：第２のエンドプレート、１２５：ボルト、１２６：ナット、１５０：床スラブ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】