特許 7494423 木質柱梁接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】木質柱梁接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/94 20060101AFI20240528BHJP

   E04B 1/30 20060101ALI20240528BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

E04B1/94 E

E04B1/30 E

E04B1/58 505N

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019228220

(22)【出願日】2019-12-18

(65)【公開番号】P2021095768

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-10-14

【前置審査】

(73)【特許権者】

【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】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】久保 和民

(72)【発明者】

【氏名】福本 晃治

(72)【発明者】

【氏名】田中 紳太郎

【審査官】土屋 保光

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０５３０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０９１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１７３３４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／６２ － １／９９

Ｅ０４Ｂ １／００ － １／３６

Ｅ０４Ｂ １／３８ － １／６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下側木質柱と、
前記下側木質柱の上面に接合される金属製の仕口部材と、
前記仕口部材を耐火被覆する耐火被覆材と、
前記耐火被覆材が外側へ突出しないように、前記耐火被覆材の外面を被覆する仕上材と、
前記仕口部材に設けられ、前記下側木質柱の前記上面との間に間隔を空けて配置されるとともに前記耐火被覆材の前記外面を被覆する前記仕上材から外側へ突出し、梁が接合される金属製の継手部材と、
を備える木質柱梁接合構造。

【請求項2】

下面に前記仕口部材が接合される上側木質柱を備え、
前記継手部材は、前記上側木質柱の前記下面との間に間隔を空けて配置される、
請求項１に記載の木質柱梁接合構造。

【請求項3】

前記耐火被覆材は、モルタル又はセルフレベリング材とされる、
請求項１又は請求項２に記載の木質柱梁接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、木質柱梁接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

下側木質柱の上面に固定される鋼製の接合治具と、接合治具に接合される鉄骨梁と、接合治具を耐火被覆するコンクリート硬化体とを備える柱梁接合構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１０９１５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された柱梁接合構造では、コンクリート硬化体から接合治具の梁取付部が突出しており、この梁取付部に鉄骨梁が接合される。ここで、特許文献１に開示された梁取付部は、下側木質柱の上面に載置されている。そのため、火災時に、鉄骨梁から梁取付部を介して下側木質柱の上面に火災熱が直接的に伝達され、下側木質柱の耐火性能が低下する可能性がある。

【0005】

本発明は、上記の事実を考慮し、下側木質柱の耐火性能の低下を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１態様に係る木質柱梁接合構造は、下側木質柱と、前記下側木質柱の上面に接合される金属製の仕口部材と、前記仕口部材を耐火被覆する耐火被覆材と、前記仕口部材に設けられ、前記下側木質柱の前記上面との間に間隔を空けて配置されるとともに前記耐火被覆材から突出し、梁が接合される金属製の継手部材と、を備える。

【0007】

第１態様に係る木質柱梁接合構造によれば、金属製の仕口部材は、下側木質柱の上面に接合される。この仕口部材は、耐火被覆材によって耐火被覆される。これにより、下側木質柱の耐火性能が高められる。

【0008】

また、仕口部材には、耐火被覆材から突出する金属製の継手部材が設けられる。この継手部材には、梁が接合される。

【0009】

ここで、火災時には、金属製の継手部材から仕口部材を介して下側木質柱に火災熱が伝達される。この際、継手部材が下側木質柱の上面に接触していると、継手部材から下側木質柱の上面に火災熱が直接的に伝達され、下側木質柱の耐火性能が低下する可能性がある。

【0010】

これに対して本発明の継手部材は、下側木質柱の上面との間に間隔を空けて配置される。これにより、火災時に、継手部材から下側木質柱の上面に火災熱が直接的に伝達されることが抑制される。したがって、下側木質柱の耐火性能の低下を低減することができる。

【0011】

第２態様に係る木質柱梁接合構造は、第１態様に係る木質柱梁接合構造において、下面に前記仕口部材が接合される上側木質柱を備え、前記継手部材は、前記上側木質柱の前記下面との間に間隔を空けて配置される。

【0012】

第２態様に係る木質柱梁接合構造によれば、仕口部材は、上側木質柱の下面に接合される。また、継手部材は、上側木質柱の下面との間に間隔を空けて配置される。これにより、火災時に、継手部材から上側木質柱の下面に火災熱が直接的に伝達されることが抑制される。したがって、上側木質柱の耐火性能の低下を低減することができる。

【0013】

第３態様に係る木質柱梁接合構造は、第１態様又は第２態様に係る木質柱梁接合構造において、前記耐火被覆材は、モルタル又はセルフレベリング材とされる。

【0014】

第３態様に係る木質柱梁接合構造によれば、耐火被覆材が、モルタル又はセルフレベリング材とされる。

【0015】

ここで、モルタル又はセルフレベリング材は、例えば、コンクリートと比較して、流動性が高い。したがって、耐火被覆材として、モルタル又はセルフレベリング材を用いることにより、耐火被覆材の施工性が向上する。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように、本発明によれば、下側木質柱の耐火性能の低下を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】一実施形態に係る木質柱梁接合構造が適用された下側木質柱、上側木質柱、及び鉄骨梁を示す立断面図である。

【図2】図１の２－２線断面図である。

【図3】図１の３－３線断面図である。

【図4】図１の一部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る木質柱梁接合構造について説明する。

【0019】

（木質柱梁接合構造）
図１には、本実施形態に係る木質柱梁接合構造が適用された下側木質柱１０、上側木質柱１２、及び鉄骨梁８０が示されている。なお、鉄骨梁８０は、梁の一例である。

【0020】

（下側木質柱、上側木質柱）
図１に示されるように、下側木質柱１０の上方には、上側木質柱１２が配置されている。この上側木質柱１２は、後述する仕口部材３０を介して下側木質柱１０と接合されている。なお、上側木質柱１２と下側木質柱１０とは、同様の構成とされている。したがって、以下では、下側木質柱１０の構成について説明し、上側木質柱１２の構成については説明を省略する。

【0021】

下側木質柱１０は、角柱状に形成されている。また、図２に示されるように、下側木質柱１０には、耐火構造が適用されている。この下側木質柱１０は、荷重を支持する木質心部２０と、木質心部２０を耐火被覆する耐火被覆部２２とを有している。

【0022】

（木質心部）
木質心部２０は、集成材又は無垢材等の木質材によって形成されている。また、木質心部２０は、下側木質柱１０の材軸方向に延びるとともに、その平断面形状が矩形状とされている。この木質心部２０は、下側木質柱１０が負担する荷重（長期荷重及び短期荷重）を支持可能に形成されている。

【0023】

（耐火被覆部）
耐火被覆部２２は、木質心部２０を被覆する燃え止まり層２４と、燃え止まり層２４を被覆する燃え代層２６とを有している。

【0024】

（燃え止まり層）
燃え止まり層２４は、木質心部２０の外周に沿って配置されており、木質心部２０の側面を全面に亘って被覆している。この燃え止まり層２４は、火災時における燃え代層２６の燃焼を停止（自然鎮火）させ、木質心部２０の燃焼を抑制する層とされる。

【0025】

燃え止まり層２４は、木質心部２０よりも熱容量が大きい高熱容量層（熱容量型）とされている。この燃え止まり層２４は、木質心部２０の外面に交互に配列された木質材２４Ａ及び硬化体２４Ｂを有している。木質材２４Ａ及び硬化体２４Ｂは、下側木質柱１０の材軸方向に沿って配置されている。

【0026】

木質材２４Ａは、集成材又は無垢材等によって形成されており、木質心部２０の外面に接着剤等によって接合されている。一方、硬化体２４Ｂは、例えば、モルタル、グラウト又はコンクリートを硬化させることにより形成されており、木質材２４Ａよりも熱容量が大きくなっている。この木質材２４Ａと硬化体２４Ｂとを交互に配置することにより、燃え止まり層２４全体の熱容量が、木質心部２０及び燃え代層２６の熱容量よりも大きくなっている。

【0027】

（燃え代層）
燃え止まり層２４の外側には、木質の燃え代層２６が設けられている。燃え代層２６は、燃え止まり層２４の外周に沿って配置されており、燃え止まり層２４の外面を全面に亘って被覆している。この燃え代層２６は、火災時に燃焼して炭化層（断熱層）を形成することにより、木質心部２０への火災熱の浸入を抑制する層とされる。

【0028】

燃え代層２６は、集成材又は無垢材等の木質材によって形成されており、燃え止まり層２４の木質材２４Ａの外面に接着剤等によって接合されている。また、下側木質柱１０の燃え代層２６は、後述する耐火被覆材６０の下部の外面を被覆している。この下側木質柱１０の燃え代層２６の上端部は、後述する鉄骨梁８０の下側のフランジ部８０Ａの下面の高さに達している。また、上側木質柱１２の燃え代層２６は、後述する耐火被覆材６０の上部の外面を被覆している。この上側木質柱１２の燃え代層２６の下端部は、後述する鉄骨梁８０の上側のフランジ部８０Ａの上面の高さに達している。

【0029】

なお、燃え代層２６の厚み（層厚）は、下側木質柱１０に求められる要求耐火性能（耐火時間）、及び燃え代層２６の燃焼速度及び遮熱性能に応じて適宜設定されている。

【0030】

（仕口部材）
図３に示されるように、仕口部材（束部材）３０は、金属製とされている。この仕口部材３０は、仕口部材本体３２と、下側ベースプレート４０と、上側ベースプレート５０（図１参照）と、継手部材７０とを有している。

【0031】

仕口部材本体３２は、例えば、Ｈ形鋼によって形成されている。また、仕口部材本体３２は、横方向に互いに対向する一対のフランジ部３４と、一対のフランジ部３４を接続するウェブ部３６とを有している。この仕口部材本体３２の下端部には、下側ベースプレート４０が設けられている。

【0032】

図１に示されるように、下側ベースプレート４０は、鋼板等の金属板によって形成されており、下側木質柱１０の木質心部２０の上面１０Ｕに重ねられている。これにより、上側木質柱１２の鉛直荷重が、下側ベースプレート４０から下側木質柱１０の木質心部２０に伝達される。また、下側ベースプレート４０の下面には、下側接合プレート（下側ガセットプレート）４２が設けられている。

【0033】

下側接合プレート４２は、鋼板等の金属板によって形成されており、下側木質柱１０の木質心部２０の上面１０Ｕに形成されたスリット状の溝に挿入されている。この下側ベースプレート４０は、複数のドリフトピン４４によって下側木質柱１０の木質心部２０に固定されている。

【0034】

仕口部材本体３２の上端部には、上側ベースプレート５０が設けられている。上側ベースプレート５０は、鋼板等の金属板によって形成されており、上側木質柱１２の木質心部２０の下面１２Ｌに重ねられている。これにより、上側木質柱１２の鉛直荷重が、上側木質柱１２の木質心部２０から下側ベースプレート４０に伝達される。また、上側ベースプレート５０の上面には、上側接合プレート（上側ガセットプレート）５２が設けられている。

【0035】

上側接合プレート５２は、鋼板等の金属板によって形成されており、上側木質柱１２の木質心部２０の下面１２Ｌに形成されたスリット状の溝に挿入されている。この上側接合プレート５２は、複数のドリフトピン５４によって、上側木質柱１２の木質心部２０に固定されている。

【0036】

このように構成された仕口部材３０は、耐火被覆材６０の内部に埋設されている。なお、仕口部材３０と下側木質柱１０及び上側木質柱１２との接合構造は、適宜変更可能である。例えば、下側接合プレート４２を省略し、下側ベースプレート４０をラグスクリュー等によって下側木質柱１０の上面１０Ｕに固定しても良い。これと同様に、上側接合プレート５２を省略し、上側ベースプレート５０をラグスクリュー等によって上側木質柱１２の下面１２Ｌに固定しても良い。

【0037】

（耐火被覆材）
耐火被覆材６０は、例えば、モルタル、グラウト、コンクリート、又はセルフレベリング材等を硬化させた硬化体によって形成されている。また、耐火被覆材６０の平断面形状は、下側木質柱１０及び上側木質柱１２と同様の矩形状とされている。

【0038】

耐火被覆材６０は、例えば、仕口部材３０の周囲に仮設された図示しない型枠内にモルタル等を充填することにより形成される。この耐火被覆材６０によって、仕口部材３０が耐火被覆されている。より具体的には、耐火被覆材６０によって、仕口部材本体３２、下側ベースプレート４０、上側ベースプレート５０、及び後述する継手部材７０の一部が耐火被覆されている。

【0039】

なお、耐火被覆材６０は、設計上、上側木質柱１２の鉛直荷重、及び後述する鉄骨梁８０の曲げモーメント等を負担しない。したがって、本実施形態では、耐火被覆材６０には、補強筋等が埋設されていない。

【0040】

耐火被覆材６０の外面は、仕上材（化粧材）６２によって被覆されている。図４に示されるように、仕上材６２は、例えば、耐火被覆材６０に頭部が埋設された木ネジ６４によって耐火被覆材６０に固定されている。また、仕上材６２は、下側木質柱１０及び上側木質柱１２の燃え代層２６と連続するように配置されている。

【0041】

なお、耐火被覆材６０に対する仕上材６２の固定構造は、木ネジ６４に限らず、適宜変更可能である。また、仕上材６２は、省略可能である。

【0042】

（継手部材）
図１に示されるように、仕口部材３０には、継手部材７０が設けられている。継手部材７０は、例えば、鋼板等の金属板によって形成されたガセットプレートとされている。この継手部材７０は、仕口部材本体３２の上下方向の中間部から突出している。また、継手部材７０は、縦にした状態で配置されており、仕口部材本体３２のフランジ部３４の外面における幅方向の中央部に溶接等によって接合されている。

【0043】

継手部材７０は、下側木質柱１０の上面１０Ｕとの間に間隔Ｇ１を空けて配置されている。また、継手部材７０は、上側木質柱１２の下面１２Ｌとの間に間隔Ｇ２を空けて配置されている。これにより、火災時に、継手部材７０を介して下側木質柱１０の上面１０Ｕ及び上側木質柱１２の下面１２Ｌに火災熱が直接的に伝達されることが抑制される。

【0044】

継手部材７０は、耐火被覆材６０の上下方向の中間部から突出されている。この継手部材７０の突出方向の先端側には、鉄骨梁８０が接合されている。

【0045】

（鉄骨梁）
鉄骨梁８０は、Ｈ形鋼によって形成されている。この鉄骨梁８０は、上下方向に互いに対向する一対のフランジ部８０Ａと、一対のフランジ部８０Ａを接続するウェブ部８０Ｂとを有している。

【0046】

鉄骨梁８０のウェブ部８０Ｂは、継手部材７０に重ねられた状態で、ボルト８２及びナット８３（図３参照）によって継手部材７０に接合（ピン接合）されている。これにより、鉄骨梁８０が、継手部材７０及び仕口部材３０を介して下側木質柱１０及び上側木質柱１２と接合されている。

【0047】

なお、鉄骨梁８０は、例えば、図示しないクレーン等によって継手部材７０の上方から仕口部材３０の横に降ろされる。この際、鉄骨梁８０の下側のフランジ部８０Ａが継手部材７０に干渉しないように、下側のフランジ部８０Ａの端部に切欠き８４が形成されている。

【0048】

鉄骨梁８０の上には、スラブ９０が設けられている。スラブ９０は、鉄筋コンクリート造とされており、鉄骨梁８０に支持されている。また、スラブ９０の端部と耐火被覆材６０の仕上材６２との隙間には、耐火シール９２が設けられている。

【0049】

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

【0050】

図１に示されるように、本実施形態によれば、金属製の仕口部材３０は、下側木質柱１０の上面１０Ｕに接合されている。この仕口部材３０は、耐火被覆材６０によって耐火被覆されている。これにより、下側木質柱１０の耐火性能が高められる。

【0051】

また、仕口部材３０には、耐火被覆材６０から突出する金属製の継手部材７０が設けられている。この継手部材７０には、鉄骨梁８０が接合されている。

【0052】

ここで、火災時には、金属製の継手部材７０から仕口部材３０を介して下側木質柱１０に火災熱が伝達される。この際、継手部材７０が下側木質柱１０の上面１０Ｕに接触していると、継手部材７０から下側木質柱１０の上面１０Ｕに火災熱が直接的に伝達され、下側木質柱１０の耐火性能が低下する可能性がある。

【0053】

これに対して実施形態の継手部材７０は、下側木質柱１０の上面１０Ｕとの間に間隔Ｇ１を空けて配置されている。これにより、火災時に、継手部材７０から下側木質柱１０の上面１０Ｕに火災熱が直接的に伝達されることが抑制される。したがって、下側木質柱１０の耐火性能の低下を低減することができる。

【0054】

また、仕口部材３０は、上側木質柱１２の下面１２Ｌに接合されている。この継手部材７０は、上側木質柱１２の下面１２Ｌとの間に間隔Ｇ２を空けて配置されている。これにより、火災時に、継手部材７０から上側木質柱１２の下面１２Ｌに火災熱が直接的に伝達されることが抑制される。したがって、上側木質柱１２の耐火性能の低下も低減することができる。

【0055】

さらに、モルタル、グラウト、及びセルフレベリング材は、例えば、コンクリートと比較して、流動性が高い。したがって、耐火被覆材６０として、モルタル、グラウト、又はセルフレベリング材を用いることにより、耐火被覆材６０の施工性が向上する。

【0056】

さらにまた、耐火被覆材６０として、石こう系のセルフレベリング材を用いることにより、火災時における石こう中の結晶水の熱分解によって、耐火被覆材６０の温度上昇が抑制される。したがって、耐火被覆材６０の耐火性能が向上する。

【0057】

しかも、耐火被覆材６０は、設計上、上側木質柱１２の鉛直荷重、及び後述する鉄骨梁８０の曲げモーメント等を負担しない。したがって、耐火被覆材６０に埋設する補強筋等を省略し、又は低減することができる。したがって、耐火被覆材６０の施工性が向上する。

【0058】

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

【0059】

上記実施形態では、耐火被覆材６０に補強筋等が埋設されていない。しかし、耐火被覆材６０には、必要に応じて補強筋等が埋設されても良い。

【0060】

また、上記実施形態では、仕口部材３０の仕口部材本体３２がＨ形鋼によって形成されている。しかし、仕口部材本体は、例えば、Ｉ形鋼、Ｃ形鋼、又は鋼管等によって形成されても良い。

【0061】

また、上記実施形態の下側木質柱１０及び上側木質柱１２は、耐火被覆部２２として、燃え止まり層２４及び燃え代層２６を有している。しかし、燃え止まり層２４及び燃え代層２６の一方は、省略可能である。また、耐火被覆部２２を省略し、下側木質柱１０及び上側木質柱１２を無耐火構造としても良い。

【0062】

また、上記実施形態では、仕口部材３０の上に上側木質柱１２が立てられる。しかし、例えば、構造物の最上階等では、上側木質柱１２は省略可能である。

【0063】

また、上記実施形態では、継手部材７０に接合される梁が、鉄骨梁８０とされている。しかし、継手部材７０に接合される梁は、例えば、木造（木質梁）又は鉄筋コンクリート造等であっても良い。

【0064】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、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ことは勿論である。

【符号の説明】

【0065】

１０ 下側木質柱
１０Ｕ 上面（下側木質柱の上面）
１２ 上側木質柱
１２Ｌ 下面（上側木質柱の下面）
３０ 仕口部材
６０ 耐火被覆材
７０ 継手部材
８０ 鉄骨梁（梁）
Ｇ１ 間隔（下側木質柱の上面と継手部材との間隔）
Ｇ２ 間隔（上側木質柱の下面と継手部材との間隔）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】