(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】2024-12-12
(45)【発行日】2024-12-20
(54)【発明の名称】木質柱鋼製仕口部材接合構造
(51)【国際特許分類】
E04B 1/58 20060101AFI20241213BHJP
E04B 1/94 20060101ALI20241213BHJP
E04B 1/30 20060101ALI20241213BHJP
【FI】
E04B1/58 507T
E04B1/58 505N
E04B1/94 N
E04B1/94 H
E04B1/94 P
E04B1/30 Z
(21)【出願番号】P 2020121575
(22)【出願日】2020-07-15
【審査請求日】2023-06-28
(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】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】吉田 崇秀
(72)【発明者】
【氏名】大林 優
(72)【発明者】
【氏名】大嶋 隆
(72)【発明者】
【氏名】吉岡 典哉
【審査官】須永 聡
(56)【参考文献】
【文献】特開2014-109150(JP,A)
【文献】特開2005-048471(JP,A)
【文献】特開2014-029092(JP,A)
【文献】特開2017-133271(JP,A)
【文献】特開2017-133277(JP,A)
【文献】特開2018-012959(JP,A)
【文献】特開2017-133278(JP,A)
【文献】特開2019-065685(JP,A)
【文献】特開2008-019652(JP,A)
【文献】特開2008-163630(JP,A)
【文献】特開平04-044546(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E04B 1/30
E04B 1/58
E04B 1/94
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
木質柱と、
前記木質柱の上に載置されるプレキャストコンクリート部材と、
前記プレキャストコンクリート部材の上に載置される鋼製仕口部材と、
前記木質柱に固定されるとともに、前記プレキャストコンクリート部材
に形成され、かつ、充填材が充填される貫通孔を貫通し、前記木質柱と前記鋼製仕口部材とを接合するボルト部材と、
前記プレキャストコンクリート部材から上方へ突出する前記ボルト部材の上端側を耐火被覆する耐火被覆部材と、
を備える木質柱鋼製仕口部材接合構造。
【請求項2】
前記耐火被覆部材は、前記ボルト部材の上端側、及び前記鋼製仕口部材を耐火被覆する、
請求項1に記載の木質柱鋼製仕口部材接合構造。
【請求項3】
前記耐火被覆部材は、グラウト、モルタル、コンクリート、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に記載の木質柱鋼製仕口部材接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、木質柱鋼製仕口部材接合構造に関する。
【背景技術】
【0002】
木質柱と鋼製仕口部材との接合構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。この接合構造では、木質柱の上に、コンクリート製の耐火材を介して鋼製仕口部材が載置される。これにより、火災時に、鋼製仕口部材から木質柱に伝達される火災熱が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、木質柱と鋼製仕口部材とが、耐火材を貫通するPC鋼棒によって接合される。そのため、火災時に、PC鋼棒を介して木質柱に火災熱が伝達される。この結果、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、木質柱と鋼製仕口部材とを接合しつつ、木質柱の耐火性能の低下を抑制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態様に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造は、木質柱と、木質柱の上に載置されるプレキャストコンクリート部材と、前記プレキャストコンクリート部材の上に載置される鋼製仕口部材と、前記プレキャストコンクリート部材を貫通し、前記木質柱と前記鋼製仕口部材とを接合するボルト部材と、前記プレキャストコンクリート部材から上方へ突出する前記ボルト部材の上端側を耐火被覆する耐火被覆部材と、を備える。
【0007】
第1態様に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造によれば、木質柱の上には、プレキャストコンクリート部材が載置される。また、プレキャストコンクリート部材の上には、鋼製仕口部材が載置される。この木質柱と鋼製仕口部材とは、プレキャストコンクリート部材を貫通するボルト部材によって接合される。
【0008】
ここで、木質柱と鋼製仕口部材との間にプレキャストコンクリート部材を介在させることにより、火災時に鋼製仕口部材から木質柱に伝達される火災熱が低減される。また、プレキャストコンクリート部材から上方へ突出するボルト部材の上端側は、耐火被覆部材によって耐火被覆される。これにより、火災時に、ボルト部材を介して木質柱に伝達される火災熱も低減される。したがって、木質柱の耐火性能の低下が抑制される。
【0009】
このように本発明では、ボルト部材によって木質柱と鋼製仕口部材とを接合しつつ、木質柱の耐火性能の低下を抑制することができる。
【0010】
第2態様に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造は、第1態様に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造において、前記耐火被覆部材は、前記ボルト部材の上端側、及び前記鋼製仕口部材を耐火被覆する。
【0011】
第2態様に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造によれば、耐火被覆部材によって、ボルト部材の上端側、及び鋼製仕口部材が耐火被覆される。これにより、火災時に、ボルト部材の上端側、及び鋼製仕口部材を介して木質柱に伝達される火災熱がさらに低減される。したがって、木質柱の耐火性能の低下をさらに抑制することができる。
【0012】
第3態様に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造は、第1態様又は第2態様に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造において、前記耐火被覆部材は、グラウト、モルタル、コンクリート、又はセルフレベリング材とされる。
【0013】
第3態様に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造によれば、耐火被覆部材は、グラウト、モルタル、コンクリート、又はセルフレベリング材とされる。これにより、耐火被覆部材によって、ボルト部材の上端側を容易に耐火被覆することができる。
【発明の効果】
【0014】
以上説明したように、本発明によれば、木質柱と鋼製仕口部材とを接合しつつ、木質柱の耐火性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】一実施形態に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造が適用された木質柱及び鋼製仕口部材を示す
図3の1-1線断面図である。
【
図3】
図1に示される鋼製仕口部材を示す平面図(上面図)である。
【
図4】
図1に示される木質柱の柱脚部を示す
図1に対応する断面図である。
【
図7】木質柱の柱脚部の施工手順を示す
図4に対応する断面図である。
【
図8】木質柱の柱脚部の施工手順を示す
図4に対応する断面図である。
【
図9】木質柱の柱頭部の施工手順を示す
図1に対応する断面図である。
【
図10】木質柱の柱頭部の施工手順を示す
図1に対応する断面図である。
【
図11】木質柱の柱頭部の施工手順を示す
図1に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造について説明する。
【0017】
図1には、本実施形態に係る木質柱鋼製仕口部材接合構造が適用された木質柱10の柱頭部、プレキャストコンクリート部材30、及び鋼製仕口部材40が示されている。
【0018】
(木質柱)
図2に示されるように、木質柱10は、円柱状に形成されている。また、木質柱10には、耐火構造が適用されている。この木質柱10は、荷重を支持する木質心部12と、木質心部12を耐火被覆する耐火被覆部14と、耐火被覆部14を被覆する仕上げ部16とを有している。
【0019】
木質心部(荷重支持部)12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12は、木質柱10の材軸方向に延びるとともに、その平断面形状が円形状とされている。この木質心部12は、木質柱10が負担する荷重(長期荷重及び短期荷重)を負担可能(支持可能)に形成されている。
【0020】
図1に示されるように、木質心部12には、複数のボルト部材20を介して、後述する鋼製仕口部材40が接合されている。複数のボルト部材20は、例えば、金属製のラグスクリューとされている。各ボルト部材20の下端側は、木質心部12の上端面に形成された取付孔に挿入されている。この状態で、グラウト等の充填材を取付孔に充填することにより、ボルト部材20が木質心部12に固定されている。
【0021】
複数のボルト部材20の上端側は、木質心部12の上面から上方へ延出しており、後述するプレキャストコンクリート部材30を上下方向に貫通している。
【0022】
耐火被覆部14は、例えば、円筒状に硬化した石こう系のセルフレベリング材によって形成されている。また、耐火被覆部14は、木質心部12の外周に沿って配置されており、木質心部12の側面(側周面)を全面に亘って被覆している。この耐火被覆部14は、火災時における仕上げ部16の燃焼を停止(自然鎮火)させ、木質心部12の燃焼を抑制する燃え止まり部(燃え止まり層)として機能する。
【0023】
なお、耐火被覆部14は、セルフレベリング材に限らず、例えば、グラウト、モルタル、又はコンクリート等によって形成されても良い。
【0024】
仕上げ部(化粧部)16は、例えば、円筒状の木材によって形成されている。この仕上げ部16は、耐火被覆部14の外周に沿って配置されており、耐火被覆部14の側面(側周面)を全面に亘って被覆している。この仕上げ部16によって耐火被覆部14を覆い隠すことにより、木質柱10の意匠性が高められている。
【0025】
(プレキャストコンクリート部材)
プレキャストコンクリート部材30は、例えば、鉄筋コンクリート造とされており、工場等において形成されている。また、プレキャストコンクリート部材30は、板状に形成されている。このプレキャストコンクリート部材30には、複数の貫通孔32が形成されている。複数の貫通孔32は、プレキャストコンクリート部材30を厚み方向に貫通する円形状の孔とされている。
【0026】
プレキャストコンクリート部材30は、木質心部12の上面から突出する複数のボルト部材20の上端側を複数の貫通孔32に貫通させた状態で、木質柱10の上面に載置されている。この状態で、貫通孔32にグラウト等の充填材を充填することにより、プレキャストコンクリート部材30が、複数のボルト部材20を介して木質柱10の木質心部12に接合されている。このプレキャストコンクリート部材30の上には、鋼製仕口部材40が載置されている。
【0027】
(鋼製仕口部材)
図3に示されるように、鋼製仕口部材40は、複数の梁材42と、複数の側板44と、複数の天板46とを有している。複数の梁材42は、H形鋼によって形成されている。また、複数の梁材42は、平面視にて、十字状に接合されている。これらの梁材42の交差部(接合部)によって、鋼製仕口部材40の仕口部40Sが形成されている。また、仕口部40Sから側方へ延出する梁材42の延出部によって、鋼製仕口部材40の梁部40Tが形成されている。
【0028】
図1に示されるように、梁材42は、上下方向に対向する上側フランジ部42A及び下側フランジ部42Bと、上側フランジ部42Aと下側フランジ部42Bとを接続するウェブ部42Cとを有している。
【0029】
梁材42の下側フランジ部42Bには、ボルト部材20が挿入される複数の取付孔が形成されている。取付孔は、下側フランジ部42Bを厚み方向に貫通する円形状の孔とされている。これらの取付孔に挿入されたボルト部材20の上端側にナット22を締め込むことにより、鋼製仕口部材40が複数のボルト部材20を介して木質柱10の木質心部12に接合されている。
【0030】
図3に示されるように、複数の側板44は、鋼製仕口部材40の仕口部40Sの周囲に、後述する耐火被覆部材50(
図1参照)の充填室Rを形成する型枠として機能する。これらの側板44は、鋼板等によって形成されており、鋼製仕口部材40の仕口部40Sを囲むように、平面視にて八角形状に配置されている。各側板44は、隣り合う梁材42のウェブ部42Cに亘って配置されており、当該ウェブ部42Cに溶接等によって接合されている。
【0031】
複数の天板46は、各充填室Rを上側から覆う蓋として機能する。各天板46は、隣り合う梁材42の上側フランジ部42Aに亘って配置されており、当該上側フランジ部42Aに溶接等によって接合されている。各天板46には、充填孔48が形成されている。充填孔48は、天板46を厚み方向に貫通する円形状の孔とされており、充填室Rに通じている。これらの充填孔48から充填室Rに耐火被覆部材50が充填される。
【0032】
なお、本実施形態では、
図1に示されるように、鋼製仕口部材40の下面に側板44が設けられており、鋼製仕口部材40の下面とプレキャストコンクリート部材30の上面とに間にも充填室Rが形成されている。
【0033】
(耐火被覆部材)
耐火被覆部材50は、例えば、グラウトとされている。この耐火被覆部材50は、天板46に形成された充填孔48(
図3参照)から充填室Rに充填されており、鋼製仕口部材40の仕口部40Sを耐火被覆している。また、耐火被覆部材50は、プレキャストコンクリート部材30から上方へ突出する複数のボルト部材20の上端側、及びナット22も耐火被覆している。
【0034】
(木質柱の柱脚部の接合構造)
次に、木質柱10の柱脚部の接合構造について説明する。
【0035】
図4に示されるように、木質柱10の柱脚部は、ボルト部材90、及び充填材76を介して下側柱60と接合されている。下側柱60は、丸形鋼管によって形成された鉄骨柱とされている。この下側柱60の仕口部60Sは、上下方向に互いに対向する一対のダイアフラム62によって補強されている。
【0036】
図5に示されるように、下側柱60の仕口部60Sは、リブ64によって補強されている。リブ64は、平面視にて十字状に接合されるとともに、仕口部60Sの内部に設けられている。
【0037】
図4に示されるように、下側柱60の仕口部60Sには、梁70が接合されている。梁70は、H形鋼によって形成された鉄骨梁とされており、上下方向に互いに対向する上側フランジ部及び下側フランジ部と、上側フランジ部と下側フランジ部とを接続するウェブ部とを有している。
【0038】
梁70の上には、スラブ72が設けられている。スラブ72には、開口74が形成されている。開口74は、例えば、円形状に形成されており、下側柱60の仕口部60S上に形成されている。この開口74から、下側柱60の仕口部60Sが露出されている。また、開口74には、後述する充填材76が充填されている。
【0039】
下側柱60の仕口部60Sの上面には、鋼製のブラケット80が設けられている。ブラケット80は、脚部82及びフランジ部84を有している。
図6に示されるように、脚部82は、平面視にて十字状に接合されたH形鋼(クロスH)によって形成されており、仕口部60Sの上面に溶接等によって接合されている。この脚部82の上には、フランジ部84が設けられている。
【0040】
図4に示されるように、フランジ部84は、平面視にて矩形の板状に形成されており、略水平に配置されている。このフランジ部84には、ボルト部材90がそれぞれ挿入される複数の貫通孔が形成されている。複数の貫通孔は、フランジ部84を厚み方向に貫通する円形状の孔とされている。これらの貫通孔には、ボルト部材90が挿入されている。
【0041】
ボルト部材90は、例えば、金属製のラグスクリューとされている。また、ボルト部材90の下端側は、フランジ部84の貫通孔に挿入されている。この状態で、ボルト部材90の下端側にナット92を締め込むことにより、ボルト部材90がフランジ部84に固定されている。
【0042】
複数のボルト部材90は、フランジ部84から上方へ延出されており、木質柱10の木質心部12の下面に形成された取付孔94(
図7参照)に挿入されている。この状態で、取付孔94にグラウト等の充填材を充填することにより、ボルト部材90が木質柱10の木質心部12に固定されている。なお、木質柱10の下面は、下側柱60の仕口部60Sの上面から上方へ離れた位置に配置されている。
【0043】
スラブ72の開口74には、充填材76が充填されている。充填材76は、例えば、グラウト、モルタル、コンクリート、又はセルフレベリング材とされている。この充填材76は、木質柱10の下面と下側柱60の仕口部60Sの上面との隙間を埋めている。
【0044】
充填材76には、ブラケット80、ボルト部材90の下端側、及びナット92が埋設されている。この充填材76によって、ブラケット80、ボルト部材90の下端側、及びナット92が耐火被覆されている。
【0045】
(木質柱の施工方法)
次に、木質柱の施工方法の一例について説明する。
【0046】
先ず、下側柱60と木質柱10との接合方法について説明する。
図7には、仕口部60Sに梁70が接合された下側柱60が示されている。また、梁70の上には、スラブ72が設けられている。さらに、下側柱60のブラケット80には、複数のボルト部材90が取り付けられている。
【0047】
この状態から、先ず、下側柱60の上に木質柱10を吊り降ろし、
図8に示されるように、木質心部12の下面に形成された複数の取付孔94(
図7参照)に複数のボルト部材90を挿入する。この状態で、複数の取付孔94に図示しない充填材を充填し、硬化させる。これにより、木質柱10が複数のボルト部材90を介して下側柱に接合される。
【0048】
次に、
図4に示されるように、スラブ72の開口74に充填材76を充填し、硬化させる。これにより、下側柱60の仕口部60Sと木質柱10の柱脚部との隙間が充填材76によって埋められ、下側柱60と木質柱10とが一体に接合される。また、ブラケット80、ボルト部材90の下端側、及びナット92が充填材76に埋設され、充填材76によって耐火被覆される。
【0049】
次に、木質柱10と鋼製仕口部材40との接合方法について説明する。
図9には、複数のボルト部材20が取り付けられた木質柱10が示されている。この状態から、木質柱10の上にプレキャストコンクリート部材30を吊り降ろす。そして、
図10に示されるように、プレキャストコンクリート部材30の貫通孔32に複数のボルト部材20を貫通させた状態で、プレキャストコンクリート部材30を木質柱10の上面に載置する。
【0050】
次に、貫通孔32に図示しないグラウト等の充填材を充填する。これにより、プレキャストコンクリート部材30が、複数のボルト部材20を介して木質柱10の木質心部12に接合される。
【0051】
次に、
図11に示されるように、プレキャストコンクリート部材30の上に鋼製仕口部材40を吊り降ろす。そして、下側フランジ部42Bの複数の取付孔に複数のボルト部材20の上端側を貫通させた状態で、鋼製仕口部材40をプレキャストコンクリート部材30の上に載置する。次に、複数のボルト部材20の上端側にナット22をそれぞれ締め込む。これにより、鋼製仕口部材40が、複数のボルト部材20を介して木質柱10に接合される。
【0052】
次に、
図3に示されるように、鋼製仕口部材40の天板46に形成された充填孔48から、充填室Rに耐火被覆部材50を充填する。これにより、
図1に示されるように、鋼製仕口部材40の下面とプレキャストコンクリート部材30の上面との隙間が耐火被覆部材50によって埋められる。また、鋼製仕口部材40の仕口部40Sが耐火被覆部材50に埋設され、耐火被覆部材50によって耐火被覆される。
【0053】
なお、上記の施工方法は、適宜変更可能であり、また、施工手順を入れ替えたり、並行して行ったりしても良い。
【0054】
(効果)
次に、本実施形態の効果について説明する。
【0055】
本実施形態によれば、木質柱10の上には、プレキャストコンクリート部材30が載置されている。また、プレキャストコンクリート部材30の上には、鋼製仕口部材40が載置されている。この木質柱10と鋼製仕口部材40とは、プレキャストコンクリート部材30を貫通するボルト部材20によって接合されている。
【0056】
ここで、木質柱10と鋼製仕口部材40との間にプレキャストコンクリート部材30を介在させることにより、火災時に鋼製仕口部材40から木質柱10に伝達される火災熱が低減される。また、プレキャストコンクリート部材30から上方へ突出するボルト部材20の上端側は、耐火被覆部材50によって耐火被覆される。これにより、火災時に、ボルト部材20を介して木質柱10に伝達される火災熱も低減される。したがって、木質柱10の耐火性能の低下が抑制される。
【0057】
このように本実施形態では、ボルト部材20によって木質柱10と鋼製仕口部材40とを接合しつつ、木質柱10の耐火性能の低下を抑制することができる。
【0058】
また、鋼製仕口部材40の仕口部40Sは、耐火被覆部材50によって耐火被覆される。これにより、火災時に、鋼製仕口部材40の仕口部40Sを介して木質柱10に伝達される火災熱が低減される。したがって、木質柱10の耐火性能の低下をさらに抑制することができる。
【0059】
さらに、耐火被覆部材50は、グラウトとされている。これにより、耐火被覆部材50によって、ボルト部材20の上端側、及び鋼製仕口部材40の仕口部40Sを容易に耐火被覆することができる。
【0060】
また、鋼製仕口部材40は、プレキャストコンクリート部材30を介して木質柱10の上面に載置される。これにより、本実施形態では、鋼製仕口部材40を木質柱10の上面に直接載置する場合と比較して、鋼製仕口部材40のレベル調整が容易となる。
【0061】
さらに、プレキャストコンクリート部材30は、充填室Rの底型枠としても機能する。したがって、鋼製仕口部材40の施工性が向上する。
【0062】
なお、上記実施形態では、特に説明しなかったが、ナット22を締め付けるための工具アプローチを確保するために、側板44に閉塞可能な開口を設けてもよい。
【0063】
(変形例)
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【0064】
上記実施形態では、鋼製仕口部材40の仕口部40Sが耐火被覆部材50によって耐火被覆されている。しかし、耐火被覆部材50は、鋼製仕口部材40の仕口部40Sに限らず、鋼製仕口部材40におけるボルト部材20との接合部、すなわち梁材42の下側フランジ部42Bを耐火被覆しても良い。また、鋼製仕口部材40の耐火被覆は、省略可能である。
【0065】
また、上記実施形態では、耐火被覆部材50がグラウトとされている。しかし、耐火被覆部材50は、グラウトに限らず、モルタル、コンクリート、又はセルフレベリング材等であっても良い。
【0066】
また、上記実施形態では、鋼製仕口部材40に4つの梁部40Tが設けられている。しかし、鋼製仕口部材40に設ける梁部40Tの数は適宜変更可能であり、鋼製仕口部材40には、1つ以上の梁部40Tを設けることができる。また、鋼製仕口部材40から梁部40Tを省略し、仕口部40Sに梁を接合することも可能である。
【0067】
なお、鋼製仕口部材とは、鉄骨等の鋼材で形成され、木質柱と梁との仕口部を構成する部材を意味する。この鋼製仕口部材は、上記のように、梁の少なくとも一部と一体に形成されても良いし、梁の少なくとも一部と一体に形成されなくても良い。
【0068】
また、上記実施形態では、木質柱10が、木質心部12、耐火被覆部14、及び仕上げ部16の三層構造とされている。しかし、木質柱10の構造は適宜変更であり、例えば、木質柱には燃え代層が設けられても良い。また、木質柱は、無耐火構造であっても良い。なお、木質柱とは、荷重を支持する心部(木質心部)が、少なくとも木質材で形成された柱を意味する。
【0069】
また、上記実施形態では、ボルト部材20,90がラグスクリューとされている。しかし、ボルト部材20,90は、ラグスクリューに限らず、例えば、スタッドボルト又はアンカーボルト等であっても良い。
【0070】
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】
【0071】
10 木質柱
20 ボルト部材
30 プレキャストコンクリート部材
40 鋼製仕口部材
50 耐火被覆部材