(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】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】接続構造
(51)【国際特許分類】
E04B 1/58 20060101AFI20241112BHJP
E04C 5/08 20060101ALI20241112BHJP
E04B 1/26 20060101ALI20241112BHJP
【FI】
E04B1/58 503L
E04C5/08
E04B1/26 G
E04B1/26 E
(21)【出願番号】P 2021064817
(22)【出願日】2021-04-06
【審査請求日】2023-09-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000001373
【氏名又は名称】鹿島建設株式会社
(74)【復代理人】
【識別番号】100193390
【氏名又は名称】藤田 祐作
(74)【代理人】
【識別番号】100096091
【氏名又は名称】井上 誠一
(72)【発明者】
【氏名】土合 博之
(72)【発明者】
【氏名】丸山 琢
(72)【発明者】
【氏名】高岡 栄治
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 直幸
(72)【発明者】
【氏名】抱 憲誓
【審査官】吉村 庄太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開2003-301557(JP,A)
【文献】実開平02-005502(JP,U)
【文献】特開2020-111930(JP,A)
【文献】特開2020-183694(JP,A)
【文献】特開2018-12959(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E04B 1/58
E04C 5/08
E04B 1/26
E04C 3/12
E04C 3/30
E04B 1/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
木質材による軸部材同士の接続構造であって、
2つの前記軸部材が、軸方向の端面同士が対向するように配置され、
緊張によるプレストレスを導入するための鋼棒が、前記軸部材の軸方向に通され、
2つの前記軸部材が、前記軸部材の間の接続部で接続され、
2つの前記軸部材に通された前記鋼棒
の端部同士が、前記接続部において
筒状の機械式継手
の両端部のそれぞれに挿入されることで連結され、
前記接続部にコンクリートが打設されたことを特徴とする接続構造。
【請求項2】
2つの前記軸部材が梁部材であり、前記接続部が梁スパンの中間部に位置することを特徴とする請求項1記載の接続構造。
【請求項3】
2つの前記軸部材が梁部材であり、前記接続部がパネルゾーンに位置することを特徴とする請求項1記載の接続構造。
【請求項4】
2つの前記軸部材が柱部材であり、前記接続部がスラブ内に位置することを特徴とする請求項1記載の接続構造。
【請求項5】
2つの前記軸部材が柱部材であり、前記接続部がパネルゾーンに位置することを特徴とする請求項1に記載の接続構造。
【請求項6】
下側の前記柱部材の上面と上側の前記柱部材の下面の間に、上側の前記柱部材を支持する支持部が設けられたことを特徴とする請求項4または請求項5記載の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、木質材により形成された軸部材同士の接続構造等に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、集成材等の木質材を柱や梁などの構造体に用い、仕上材として表しにするのが大きな潮流である。すなわち、炭酸ガス排出抑制や二酸化炭素固定化は建設業として取り組むべき課題の一つであり、木質材の積極的利用はその解決につながる。
【0003】
また、国内における森林の材積量は増加しているが、山林の疲弊や林産業の衰退は深刻な問題であり、低層の公共建築物については原則として木造化を図ることが国の目標となっている。さらに、木質材を仕上材として表しにすることで、仕上げコストや工期の削減も図れる。
【0004】
木質材で形成される梁や柱などの軸部材の接合部は、ボルト又はドリフトピンとプレートを用い、モーメントの伝達を積極的に行わないピン接合が主流である。
【0005】
しかしながら、ピン接合では、水平剛性確保のため、耐力壁や筋違の設置、鉄骨造や鉄筋コンクリート造など水平剛性を有する別の構造体との接続等が別途必要となる。また柱と梁の接合部をピン接合とすると、梁の鉛直たわみが大きくなる。
【0006】
一方、特許文献1には、木質梁の梁軸方向に通した鋼棒の端部を木質柱に固定し、鋼棒の緊張によるプレストレスを木質梁と木質柱の接合部に導入した接合構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献1は、鋼棒の緊張によるプレストレス(圧縮力)で木質梁と木質柱を圧着するものであり、接合部の剛性が向上する。しかしながら、1本の鋼棒を長距離に亘って通すのは困難なので、レイアウト的に梁が長くなる場合に対応できない。
【0009】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、鋼棒を長距離に亘って通すことが容易になる接続構造等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前述した目的を達成するための本発明は、木質材による軸部材同士の接続構造であって、2つの前記軸部材が、軸方向の端面同士が対向するように配置され、緊張によるプレストレスを導入するための鋼棒が、前記軸部材の軸方向に通され、2つの前記軸部材が、前記軸部材の間の接続部で接続され、2つの前記軸部材に通された前記鋼棒の端部同士が、前記接続部において筒状の機械式継手の両端部のそれぞれに挿入されることで連結され、前記接続部にコンクリートが打設されたことを特徴とする接続構造である。
【0011】
本発明では、木質材による梁や柱などの軸部材を軸方向の端面同士が対向するように配置して接続し、その接続部において、両軸部材に通した鋼棒同士を機械式継手によって連結し、これらの鋼棒を緊張してプレストレスを導入する。本発明では、軸部材の間の接続部において機械式継手により鋼棒を連結することで、鋼棒を合理的に長尺化でき、長距離に亘って梁や柱に鋼棒を通すことが容易になり、梁や柱のレイアウトの長尺化に対応できる。
【0012】
2つの前記軸部材は例えば梁部材であり、前記接続部は例えば梁スパンの中間部に位置する。あるいは、前記接続部がパネルゾーンに位置してもよい。
接続される2つの軸部材を梁部材とすることで、長距離に亘って梁に鋼棒を通すことが容易になる。梁部材同士の接続部を梁スパンの中間部とすることで、梁スパンが長いときに、搬入作業等の施工上の理由で個々の梁部材を短くしたい場合に対応できる。一方、接続部をパネルゾーンとする場合、接続部を目立たない箇所に配置でき、美観等の面で好ましい。
【0013】
また2つの前記軸部材が柱部材であってもよく、前記接続部は例えばスラブ内に位置する。あるいは、前記接続部がパネルゾーンに位置してもよい。
接続される2つの軸部材を柱部材とすると、長距離に亘って柱に鋼棒を通すことが容易になる。柱部材同士の接続部をスラブやパネルゾーンとすることで、接続部を目立たない箇所に配置でき、美観等の面で好ましい。
【0014】
下側の前記柱部材の上面と上側の前記柱部材の下面の間に、上側の前記柱部材を支持する支持部が設けられてもよい。
これにより、上側の柱部材を支持部で支持した状態で、上下の柱部材の鋼棒同士を連結することができ、施工が容易になる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、鋼棒を長距離に亘って通すことが容易になる接続構造等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【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好適な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の実施形態に係る接続構造1について説明する図である。接続構造1は、左右2つの梁部材2を梁軸方向に接続する接続部5において、それぞれの梁部材2に通された鋼棒3同士を連結するものである。
図1(a)は接続部5にコンクリートConを打設する前の状態、
図1(b)はコンクリートConの打設後の状態を示している。
【0019】
図1(a)に示すように、本実施形態では、軸部材である2つの梁部材2が、梁軸方向の端面同士が対向するように配置される。梁部材2は木質材により形成される。木質材は特に限定されず、各種の製材、集成材、CLT(Cross Laminated Timber)、LVL(Laminated Veneer Lumber)、FRウッド(登録商標)等を用いることができる。
【0020】
鋼棒3はプレストレスの導入に用いる緊張材であり、アンボンド状態で梁部材2の梁軸方向に通される。梁部材2の間の接続部5には、左右の梁部材2に通された鋼棒3の端部が突出し、これらの端部が機械式継手4を用いて梁軸方向に連結される。
【0021】
機械式継手4は筒状のカプラーであり、左右の梁部材2から突出する鋼棒3の端部が、カプラーの両端部のそれぞれに挿入される。鋼棒3の端部には雄ネジが形成されており、当該雄ネジがカプラーの内面の雌ネジに螺合することで鋼棒3の端部がカプラーに固定される。あるいは、カプラー内に充填材を充填することで鋼棒3の端部をカプラーに固定してもよい。
【0022】
梁部材2の接続部5にせん断補強筋6を配置して
図1(b)に示すように接続部5にコンクリートConを打設し、鋼棒3を緊張してプレストレスを導入することで、接続構造1が構築される。接続構造1では、左右の梁部材2が接続部5により接続され、接続部5はこれらの梁部材2による梁スパンの中間部に位置する。
【0023】
図1(b)の符号31は鋼棒3の固定部であり、本実施形態では、機械式継手4によって連結される2本の鋼棒3のうち、一方の鋼棒3(
図1(b)の例では右側の鋼棒3)の接続部5と反対側の端部が、ナット等の固定部31によって柱部材7の側面の凹部71に固定される。他方の鋼棒3(
図1(b)の例では左側の鋼棒3)についても、接続部5と反対側の端部がナット等の固定部によって図示しない柱部材等に固定される。以下、接続部5と反対側の端部を「外側の端部」という。
【0024】
両鋼棒3の外側の端部を緊張したうえで、上記した固定部による固定を行うことで、梁部材2と柱部材7の接合部、梁部材2等にプレストレスが導入される。柱部材7は例えば鉄筋コンクリート部材であるが、木質材を用いたものであってもよい。
【0025】
なお、上記の例では両鋼棒3の外側の端部を緊張するが、一方の鋼棒3の外側の端部を固定部により固定した状態で他方の鋼棒3の外側の端部を緊張し、当該端部を固定部により固定してもよい。特に図示しないが、接続部5内の鋼棒3や機械式継手4にアンボンド処理を施すことも可能であり、例えば鋼棒3等をシース管などの管体に通して配置したり、鋼棒3等にビニールテープなどの縁切材を巻き付けたりすることができる。
【0026】
以上説明したように、第1の実施形態では、木質材による梁部材2を梁軸方向の端面同士が対向するように配置して接続し、その接続部5において、両梁部材2に通した鋼棒3同士を機械式継手4によって連結し、これらの鋼棒3を緊張してプレストレスを導入する。本実施形態では、梁部材2の間の接続部5において機械式継手4により鋼棒3を連結することで、鋼棒3を合理的に長尺化でき、長距離に亘って梁に鋼棒3を通すことが容易になり、梁のレイアウトの長尺化に対応できる。
【0027】
また本実施形態では、接続部5が梁スパンの中間部となることで、梁スパンが長いときに、搬入作業等の施工上の理由で個々の梁部材2を短くしたい場合に対応できる。
【0028】
なお、梁部材2の接続部5側の端面に、
図2に示すように凹部22を設けてもよい。この場合、接続部5のコンクリートConが凹部22にも充填されることで、梁部材2と接続部5の間でせん断力を伝達することが可能になり、梁部材2と接続部5の一体性が向上する。ただし、梁部材2の上記端面とコンクリートConの間の摩擦力のみでせん断力を伝達できる場合は、凹部22を省略することが可能である。
【0029】
以下、本発明の別の例を第2~第4の実施形態として説明する。各実施形態はそれまでに説明した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の実施形態も含め、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。
【0030】
[第2の実施形態]
図3は、本発明の第2の実施形態に係る接続構造1aについて説明する図である。接続構造1aは、左右の梁部材2の接続部5が、柱と梁のパネルゾーン(仕口部)に位置する点で第1の実施形態と主に異なる。
【0031】
本実施形態では、接続部5(パネルゾーン)において左右の梁部材2と上下の柱部材7が接続される。
図3(a)は接続部5にコンクリートConを打設して上側の柱部材7を設置する前の状態、
図3(b)は接続部5にコンクリートConを打設して上側の柱部材7を設置した状態を示している。
【0032】
柱部材7は例えば鉄筋コンクリートによるプレキャスト部材であり、下側の柱部材7の内部には柱軸方向の鉄筋73が通される。鉄筋73の上端部は下側の柱部材7の上面から突出する。なお、柱部材7は現場打ちのコンクリートで構築してもよく、また柱部材7として木質材を用いてもよい。
【0033】
図3(a)に示すように、下側の柱部材7の上端付近では、柱部材7の左右の側面のそれぞれに支持材72が設けられる。支持材72の上には、左右の梁部材2の接続部5側の端部が載置される。支持材72は仮設のものであり、アングル材等が用いられる。
【0034】
第1の実施形態と同様、接続部5では、左右の梁部材2に通された鋼棒3の端部同士が機械式継手4により連結される。
【0035】
機械式継手4による鋼棒3の連結後、
図3(b)に示すように接続部5のコンクリートConを打設して鋼棒3の緊張、固定を第1の実施形態と同様に行い、接続部5の上面に上側の柱部材7を設けることで接続構造1aが構築される。この例では、接続部5の上面から前記の鉄筋73が突出し、その突出部分が上側の柱部材7の下端に埋設される。
【0036】
以上説明した第2の実施形態でも、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また、接続部5をパネルゾーンとすることで、接続部5を目立たない箇所に配置でき、美観等の面で好ましい。
【0037】
なお、本実施形態では梁部材2を支持材72で支持したが、梁部材2の支持方法はこれに限らない。例えば下側の柱部材7の上面に梁部材2の接続部5側の端部を載置してもよく、
図3(a)、(b)の仮想線Sで示すサポート材による支持を行ってもよい。
【0038】
[第3の実施形態]
図4は、本発明の第3の実施形態に係る接続構造1bについて説明する図である。接続構造1bは、上下2つの柱部材7を柱軸方向に接続する接続部がスラブ10内に位置し、それぞれの柱部材7に通された鋼棒8同士がスラブ10内で連結される点で第1の実施形態と主に異なる。
図4(a)はスラブ10のコンクリートConを打設する前の状態、
図4(b)はコンクリートConの打設後の状態を示している。
【0039】
図4(a)に示すように、本実施形態では、軸部材である上下の柱部材7が、下側の柱部材7の柱軸方向の端面である上面と、上側の柱部材7の柱軸方向の端面である下面とが対向するように配置される。柱部材7は木質材により形成される。前記と同様、木質材は特に限定されず、各種の製材、集成材、CLT、LVL、FRウッド(登録商標)等を用いることができる。
【0040】
下側の柱部材7の上面と上側の柱部材7の下面の間には支持部74が設けられる。上側の柱部材7は、支持部74により下側の柱部材7の上で支持され、上下の柱部材7の間隔が保持される。
【0041】
支持部74の材料、構成等は特に限定されず、上側の柱部材7を支持できるものであればよい。例えば、支持部74は、上下の柱部材7と別体のH形鋼、鉄筋コンクリート製または木製のブロック等であってもよいし、下側の柱部材7の上面に当該柱部材7と一体に形成された突出部分、あるいは上側の柱部材7の下面に当該柱部材7と一体に形成された突出部分であってもよい。
【0042】
鋼棒8は前記の鋼棒3と同様、プレストレスの導入に用いる緊張材であり、柱部材7の柱軸方向にアンボンド状態で通される。上側の柱部材7に通された鋼棒8の下端部は、当該柱部材7の下面から上下の柱部材7の間の接続部に突出し、下側の柱部材7に通された鋼棒8の上端部は、当該柱部材7の上面から上下の柱部材7の間の接続部に突出する。
【0043】
上側の柱部材7に通された鋼棒8の下端部と、下側の柱部材7に通された鋼棒8の上端部は、上記の接続部において、機械式継手9を用いて柱軸方向に連結される。機械式継手9は第1の実施形態の機械式継手4と同様であり、機械式継手9による鋼棒8の連結方法も第1の実施形態と同様である。
【0044】
下側の柱部材7の上端付近では、当該柱部材7の左右の側面に梁部材2が接合される。梁部材2は例えば鉄筋コンクリート部材であり、左右の梁部材2とその間の柱部材7に図示しない鉄筋等が挿通される。ただし梁部材2に木質材が用いられてもよい。
【0045】
機械式継手9による鋼棒8の連結後、
図4(b)に示すように梁部材2の上にスラブ10のコンクリートConを打設し、鋼棒8を緊張してプレストレスを導入することで、接続構造1cが構築される。
【0046】
本実施形態では、機械式継手9によって連結される2本の鋼棒8のうち、下側の鋼棒8の下端部が、ナット等の固定部によって図示しない基礎等に固定される。この状態で、上側の鋼棒8の上端部を緊張し、ナット等の固定部によって上側の柱部材7の上面等に固定することで、下側の柱部材7と基礎等との接合部、および上下の柱部材7とその間の接続部(スラブ10)等にプレストレスが導入される。
【0047】
なお、スラブ10内の鋼棒8や機械式継手9には前記したアンボンド処理が施され、鋼棒8の緊張時には、スラブ10内での鋼棒8の伸長や機械式継手9のコンクリートConに対する移動が許容される。また、下側の鋼棒8の下端部を基礎でなく下側の柱部材7の下面等に固定することも可能である。
【0048】
以上説明した第3の実施形態でも、木質材による柱部材7を柱軸方向の端面同士が対向するように配置して接続し、その接続部において、両柱部材7に通した鋼棒8同士を機械式継手9によって連結し、これらの鋼棒8を緊張してプレストレスを導入することで、第1の実施形態と同様の効果が得られ、柱のレイアウトの長尺化に対応できる。また本実施形態では、上下の柱部材7の接続部をスラブ10内に配置することにより、接続部を目立たない箇所に配置でき、美観等の面でも好ましい。
【0049】
なお、本実施形態ではスラブ10内の鋼棒8や機械式継手9にアンボンド処理を施しているが、機械式継手9は鋼棒8よりも大きな外径を有することから、その拡径部がスラブ10のコンクリートConに係止して機械式継手9の移動等が阻害されることも考えられる。その場合は、
図5(a)に示すように、機械式継手9の軸方向の両端部に予め弾性体91を固定してもよい。
【0050】
鋼棒8の緊張時には、緊張端側(
図5(a)の上側に対応する)の弾性体91が収縮し、その反対側(
図5(a)の下側に対応する)の弾性体91が伸長することで、機械式継手9が緊張端側に移動でき、機械式継手9の前記した拡径部がコンクリートConに係止して機械式継手9の移動等が阻害されることがない。以上の構成は、前記した第1、第2の実施形態、および後述する第4の実施形態においても必要に応じて適用することが可能である。
【0051】
また本実施形態では、コンクリートConの打設後に鋼棒8の緊張を行っているが、
図4(a)に示すように上側の柱部材7が支持部74によって支持されることから、コンクリートConの打設前に鋼棒8の緊張を行うことも可能である。この場合、スラブ10内の鋼棒8や機械式継手9のアンボンド処理は不要になる。
【0052】
また本実施形態では、上下の鋼棒8を連結した後、これらの鋼棒8の緊張を行っているが、その代わりに、下側の鋼棒8の上端部を緊張し、当該上端部を
図5(b)に示すようにナット等の固定部81によって下側の柱部材7の上面の凹部75に固定した後、機械式継手9による上下の鋼棒8の連結とスラブ10のコンクリートConの打設を行うことも可能である。上側の鋼棒8の緊張は、その後に行うことができる。この例では、両鋼棒8の緊張をコンクリートConの打設の前後で個々に行うことが可能になり、スラブ10内の鋼棒8や機械式継手9のアンボンド処理を省略することも可能である。
【0053】
[第4の実施形態]
図6は、本発明の第4の実施形態に係る接続構造1cについて説明する図である。接続構造1cは、上下の柱部材7の接続部が、柱と梁のパネルゾーン(仕口部)に位置する点で第3の実施形態と主に異なる。
図6(a)はパネルゾーンにコンクリートConを打設する前の状態、
図6(b)はコンクリートConの打設後の状態を示している。
【0054】
第2の実施形態と同様、梁部材2は木質材により形成され、梁軸方向の鋼棒3が内部に通される。梁部材2は、その梁軸方向の端部を下側の柱部材7の上面に載せて、柱部材7の左右に配置される。両梁部材2に通された鋼棒3の端部同士は、第2の実施形態と同様、パネルゾーンにおいて機械式継手4により連結される。
【0055】
図7はパネルゾーンの水平方向の断面を示す図であり、コンクリートConの打設前の状態を示したものである。本実施形態では梁部材2が十字に設けられ、柱部材7の左右だけでなく、柱部材7の平面の縦横にも上記と同様に梁部材2が配置される。これらの梁部材2に通された鋼棒3の端部同士も、上記と同様、パネルゾーンにおいて機械式継手4により連結される。
【0056】
上下の柱部材7に通された鋼棒8同士は、パネルゾーンにおいて第3の実施形態と同様に機械式継手9によって連結される。機械式継手4、9による鋼棒3、8の連結を行った後、
図6(b)に示すようにパネルゾーンにコンクリートConを打設し、第2、第3の実施形態と同様に鋼棒3、8を緊張してプレストレスを導入することで、接続構造1cが構築される。
【0057】
ここで、本実施形態では、
図7に示すように、各梁部材2の幅が柱部材7の幅より小さく、平面においてL字に並んだ梁部材2の間(矢印A参照)には隙間が形成される。なお、幅とは梁部材2や柱部材7の軸方向と直交する方向の長さをいう。
【0058】
本実施形態では、下側の柱部材7の上に梁部材2を配置して機械式継手4による鋼棒3同士の連結を行った後、上側の柱部材7を支持部74により下側の柱部材7の上で支持し、機械式継手9による鋼棒8同士の連結を行うが、この鋼棒8同士の連結作業は上記の隙間からパネルゾーンに手を入れて行うことができる。機械式継手9が充填材により鋼棒8の端部を固定するものである場合は、機械式継手9から上記の隙間を通って外側に延びる管体(不図示)を充填材の充填に用いることで、機械式継手9による鋼棒8同士の連結作業を容易に行うことができる。
【0059】
以上説明した第4の実施形態でも、第3の実施形態と同様の効果が得られる。なお、第3、第4の実施形態では、上側の柱部材7を支持部74によって支持したが、機械式継手9によって連結した鋼棒8によって上側の柱部材7を十分に支持できる場合は支持部74を省略してもよい。第4の実施形態において、上側の柱部材7を梁部材2の上に載せて十分に支持できる場合も同様である。
【0060】
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】
【0061】
1、1a、1b、1c:接続構造
2:梁部材
3、8:鋼棒
4、9:機械式継手
5:接続部
6:せん断補強筋
7:柱部材
10:スラブ
74:支持部