特許 7607879 構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-20

(45)【発行日】2025-01-06

(54)【発明の名称】構造体

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/94 20060101AFI20241223BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20241223BHJP

【ＦＩ】

E04B1/94 K

E04B1/94 E

E04B1/94 D

E04B1/94 L

E04H9/02 321E

E04H9/02 321H

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023134089

(22)【出願日】2023-08-21

【審査請求日】2023-09-14

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 「２０２３年度日本建築学会大会 学術講演梗概集・建築デザイン発表梗概集」，ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇａｋｋａｉ－ｗｅｂ．ｎｅｔ／ｐ／ａｉｊ／ｒｅｇ／ｍｏｄ２．ｐｈｐ，３１１８「ＣＬＴ外壁と柱・梁との取合い目地の耐火性能検証」，２０２３年８月１０日掲載

(73)【特許権者】

【識別番号】390024556

【氏名又は名称】株式会社シェルター

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100180231

【弁理士】

【氏名又は名称】水島 亜希子

(72)【発明者】

【氏名】安達 広幸

(72)【発明者】

【氏名】武田 純一

(72)【発明者】

【氏名】孫田 正樹

(72)【発明者】

【氏名】藤生 直人

(72)【発明者】

【氏名】山木戸 勇也

(72)【発明者】

【氏名】丹羽 博則

(72)【発明者】

【氏名】瀬川 紘史

【審査官】坂田 誠

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２７８２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第４４３６５３０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０２４－８０８８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／９４

Ｅ０４Ｈ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

木製の垂直材及び木製の横架材により構築された矩形形状の開口部を有する架構と、
前記架構の開口部に嵌め込まれた木製のパネルと、
前記垂直材の材軸方向及び前記横架材の材軸方向により規定される、前記架構及び当該架構の開口部に嵌め込まれたパネルの一面に取り付けられた耐火板材と、
前記耐火板材の表面に取り付けられた外装材と、
を備え、
前記耐火板材及び前記外装材は、前記垂直材、前記横架材及び前記パネルの各接合箇所において分割され、
前記架構と前記パネルとの間の目地に耐火繊維材が充填され、
前記耐火板材及び前記外装材の分割箇所を形成する目地に、当該目地の最奥部から開口端部に向けて耐火目地材及びシーリング材がこの順番で充填された、
構造体。

【請求項2】

前記耐火板材及び前記外装材の分割箇所を形成する目地は、前記垂直材、前記横架材及び前記パネルの各接合箇所の目地より狭い、
請求項１に記載の構造体。

【請求項3】

前記外装材の目地の開口端部が、段付傾斜面に形成され、
前記段付傾斜面の少なくとも段付面に前記シーリング材が充填された、
請求項１に記載の構造体。

【請求項4】

前記耐火板材は、少なくとも１層の石膏ボードからなる、
請求項１に記載の構造体。

【請求項5】

前記耐火繊維材は、ロックウール又はグラスウールからなる、
請求項１に記載の構造体。

【請求項6】

前記耐火目地材は、アルカリアースシリケートウールからなる、
請求項１に記載の構造体。

【請求項7】

前記シーリング材は、２成分形ポリウレタン系シーリング材又は２成分形変成シリコーン系シーリング材からなる、
請求項１に記載の構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、木造建築物の外壁を構成する構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

木造建築物の壁面構造として、特開２００４－２７８２１２号公報（特許文献１）に記載されるように、木製柱及び木製梁により構築された矩形形状の架構に対して、矩形形状のパネルを嵌め込んだものが提案されている。このような壁面構造は、木製建築物に地震や台風などによる水平力が作用すると、平行四辺形的変形が生じ、その結果、パネルが架構に接触して水平力に対抗することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－２７８２１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような壁面構造を使用して耐火性能を有する木製建築物の外壁を構成する場合、壁面構造の外面に対して、少なくとも１層の耐火板材及び外装材をこの順番で積層することが考えられる。しかしながら、架構に水平力が作用して平行四辺形的変形が生じた場合、架構とパネルとの取り合い部（接合箇所）において、耐火板材及び外装材が損傷する可能性があり、これによって耐火性能が損なわれるおそれがあった。

【0005】

そこで、本発明は、木製の垂直材及び木製の横架材により構築された架構とこれに嵌め込められた木製のパネルとの取り合い部において、耐火板材及び外装材の損傷を防ぎつつ耐火性能を確保することができる、構造体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】

【0006】

構造体は、木製の垂直材及び木製の横架材により構築された矩形形状の開口部を有する架構と、架構の開口部に嵌め込まれた木製のパネルと、垂直材の材軸方向及び横架材の材軸方法により規定される、架構及びその開口部に嵌め込まれたパネルの一面に取り付けられた耐火板材と、耐火板材の表面に取り付けられた外装材と、を備えている。そして、耐火板材及び外装材は、垂直材、横架材及びパネルの各接合箇所において分割されている。また、架構とパネルとの間の目地に耐火繊維材が充填され、耐火板材及び外装材の分割箇所を形成する目地に、その最奥部から開口端部に向けて耐火目地材及びシーリング材がこの順番で充填されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、木製の垂直材及び木製の横架材により構築された架構とこれに嵌め込められた木製のパネルとの取り合い部において、耐火板材及び外装材の損傷を防ぎつつ耐火性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】構造体の一例を示す平面図である。

【図2】図１におけるＡ－Ａ断面図である。

【図3】構造体の他の例を示す平面図である。

【図4】構造体の要部の一例を示す拡大断面図である。

【図5】架構に平行四辺形的変形が生じた様子の説明図である。

【図6】パネルの変形例を示す平面図である。

【図7】パネルの他の変形例を示す平面図である。

【図8】パネルの他の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１及び図２は、木造建築物の外壁を構成する構造体１００の一例を示している。ここで、以下説明する構造体１００は、本実施形態のあくまで一例を示すものであり、その構成に限定されると解釈すべきではない。従って、本技術分野の当業者であれば、本実施形態の技術的思想の範囲内で、自らの経験、知識、技術常識などを考慮して、適宜変形可能であることはいうまでもない。

【0010】

構造体１００は、木製の一対の柱１１０及び木製の一対の梁１２０により構築された矩形形状の開口部を有する架構１３０と、架構１３０の開口部に嵌め込まれた木製のパネル１４０と、架構１３０及びパネル１４０の一面に取り付けられた耐火板材１５０と、耐火板材１５０の表面に取り付けられた外装材１６０と、を備えている。

【0011】

柱１１０及び梁１２０は、例えば、無垢材又は集成材から構成されている。そして、周知の接合技術や接合金物を利用して、一対の柱１１０の下端が基礎（図示せず）に強固に固定され、その中間部に一対の梁１２０の両端部が強固に固定されて架構１３０が構築されている。ここで、柱１１０が垂直材の一例として挙げられ、梁１２０が横架材の一例として挙げられる。なお、図１に示す架構１３０は、柱勝ちの架構であるが、図３に示すような梁勝ちの架構であってもよい。

【0012】

パネル１４０は、例えば、平面視で矩形形状を有する直交集成材ＣＬＴから構成され、架構１３０の開口部に対して所定寸法の目地（例えば、５０ｍｍ）を隔てて嵌め込み可能な寸法を有している。ここで、目地の所定寸法は、地震などの水平力が架構１３０に作用して変形四辺形的変形が生じたときに、柱１１０、梁１２０及びパネル１４０に生じ得る相対変位量を考慮して適宜決定することができる。そして、パネル１４０は、周知の接合技術や接合金物を利用して、架構１３０の開口部に嵌め込まれて固定されている。なお、パネル１４０の板厚としては、例えば、これが嵌め込まれる架構１３０の柱１１０の寸法と略同じとすることができる。このようにすれば、架構１３０とパネル１４０との取り合い部が面一になって、ここに耐火板材１５０及び外装材１６０を取り付ける作業が容易になる。

【0013】

耐火板材１５０は、架構１３０及びその開口部に嵌め込まれたパネル１４０の一面、具体的には、柱１１０の材軸方向及び梁１２０の材軸方向により規定される２面のうち、木造建築物の室外側に配置された外面に、例えば、接着剤やステープルなどにより固定されている。耐火板材１５０は、例えば、図４に示すように、架構１３０及びパネル１４０側に配置された下張り耐火板材１５０Ａと、下張り耐火板材１５０Ａの表面に配置された上張り耐火板材１５０Ｂと、を含むことができる。ここで、下張り耐火板材１５０Ａ及び上張り耐火板材１５０Ｂは、木造建築物の外面が雨などに晒されることを踏まえ、例えば、耐水強化石膏ボードとすることができる。また、下張り耐火板材１５０Ａ及び上張り耐火板材１５０Ｂの厚さは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。なお、耐火板材１５０は、上述した２層に限らず、例えば、構造体１００に要求される耐火性能に応じた２層以上としてもよい。

【0014】

外装材１６０は、例えば、軽量気泡コンクリートＡＬＣ、サイディングから構成され、周知の接合技術や接合金物を利用して、耐火板材１５０の表面（外表面）に取り付けられている。

【0015】

ところで、矩形形状の開口部を有する架構１３０に地震などの水平力が作用すると、図５に示すように、架構１３０に平行四辺形的変形が生じ、その結果、柱１１０、梁１２０及びパネル１４０の取り合い部（接合箇所）に相対変位が発生してしまう。その相対変位がある程度大きくなると、架構１３０及びパネル１４０に取り付けられた耐火板材１５０及び外装材１６０に許容限度を超えた応力が発生して損傷し、構造体１００の耐火性能が低下してしまうことが懸念される。

【0016】

そこで、本実施形態では、図２に示されるように、耐火板材１５０及び外装材１６０は、架構１３０とパネル１４０との接合箇所、要するに、柱１１０、梁１２０及びパネル１４０の各接合箇所において分割されている。ここで、耐火板材１５０及び外装材１６０の分割箇所には、所定寸法（例えば、２５ｍｍ）の目地が設けられている。従って、このように耐火板材１５０及び外装材１６０を分割することで、架構１３０に水平力が作用して平行四辺形的変形が生じても、柱１１０、梁１２０及びパネル１４０の相対変位に追従して耐火板材１５０及び外装材１６０が移動するので、これらの損傷を抑制することができる。

【0017】

また、架構１３０とパネル１４０との接合箇所、並びに耐火板材１５０及び外装材１６０の分割箇所には、上述したような目地が設けられているので、その箇所の耐火性能を確保する必要がある。

【0018】

そこで、本実施形態では、図２及び図４に示すように、柱１１０及び梁１２０により構築される架構１３０とパネル１４０との間の目地に、耐火繊維材１７０が充填されている。ここで、耐火繊維材１７０としては、例えば、優れた断熱性能、耐熱性能及び吸音性能を有するロックウール又はグラスウールとすることができる。なお、ロックウールは、グラスウールよりも水や湿気に強いばかりか、グラスウールよりも高温に耐え得るため、耐火繊維材１７０として適切なものであるが、広く使用されているグラスウールであっても十分な性能を発揮可能である。

【0019】

一方、耐火板材１５０及び外装材１６０の分割箇所には、図２及び図４に示すように、分割箇所にある目地の最奥部から開口端部に向けて、耐火目地材１８０及びシーリング材１９０がこの順番で充填されている。具体的には、外装材１６０の目地の開口端部は、図４に示すように、段付傾斜面１６０Ａに形成されている。ここで、段付傾斜面１６０Ａは、外装材１６０の開口端部が斜めに延びる傾斜面１６０Ａ１に形成され（要するに、面取加工され）、その奥部が目地と平行に延びる平面視で矩形形状の段付面１６０Ａ２に形成されている。そして、目地の最奥部から外装材１６０の段付面１６０Ａ２の直下まで耐火目地材１８０が充填され、その上層（外層）にシーリング材１９０が充填されている。

【0020】

耐火目地材１８０としては、例えば、アルカリアースシリケートウール（ＡＥＳウール）を使用することができる。アルカリアースシリケートウールは、シリカ、カルシア、マグネシアを主成分とし、任意の形状に成形した人造鉱物繊維断熱材である。アルカリアースシリケートウールは、耐熱性に優れているだけでなく耐衝撃性に優れており、軽量で取り扱いが容易であるという特長を有している。

【0021】

シーリング材１９０としては、例えば、２成分形ポリウレタン系シーリング材、又は２成分形変成シリコーン系シーリング材を使用することができる。２成分形ポリウレタン系シーリング材又は２成分形変成シリコーン系シーリング材は、耐候性、耐久性、接着性、良好な施工品質、追従性を有するシーリング材であって、建築物で広く利用されているものである。ここで、２成分形のシーリング材は、基材と硬化剤とが反応して硬化する混合反応硬化型のシーリング材であって、１成分形に比べて２液系コーキングガンや撹拌機が必要となるが、硬化速度の制御がし易いという特長を有している。

【0022】

かかる構造体１００によれば、柱１１０及び梁１２０により構築された架構１３０に地震などの水平力が作用すると、架構１３０には、上述したように、平行四辺形的変形が生じる（図５参照）。ここで、架構１３０及びその開口部に嵌め込まれたパネル１４０の一面に取り付けられた耐火板材１５０及び外装材１６０は、架構１３０を構築する柱１１０及び柱１２０並びにパネル１４０の各接合箇所において分割されている。従って、柱１１０、梁１２０及びパネル１４０に相対変位が発生しても、これに追従して分割された各部材が移動するので、耐火板材１５０及び外装材１６０の損傷などを避けることができる。

【0023】

また、柱１１０又は梁１２０とパネル１４０との間の目地に耐火繊維材１７０が充填されているため、柱１１０、梁１２０及びパネル１４０に相対変位が発生しても、耐火繊維材１７０が弾性変形して追従する。このため、柱１１０、梁１２０及びパネル１４０の間の目地に隙間が発生することが抑制され、耐火性能を維持することができる。

【0024】

さらに、耐火板材１５０及び外装材１６０の分割箇所には、その最奥部から開口端部に向けて耐火目地材１８０及びシーリング材１９０がこの順番で層状に充填されている。このため、架構１３０に平行四辺形的変形が生じ、分割された耐火板材１５０及び外装材１６０の目地の幅が変化しても、耐火目地材１８０及びシーリング材１９０が弾性変形して追従し、耐火性能を維持することができる。ここで、シーリング材１９０は、外装材１６０の開口端部に形成された段付傾斜面１６０Ａの奥部にある段付面１６０Ａ２に充填されているため、外装材１６０との接触面積の増加を通して、外装材１６０に対する優れた密着性を発揮することができる。

【0025】

このように構成された構造体１００の耐火性能を確認するため、以下のような条件で試験体の加熱試験を行った。

【0026】

柱１１０、梁１２０及びパネル１４０を模擬する試験体として、厚さ１５０ｍｍの直交集成材ＣＬＴを使用した。また、２層の耐火板材１５０として、厚さ２１ｍｍの下張り耐水強化石膏ボードを使用するとともに、厚さ１５ｍｍの耐水強化石膏ボードを使用した。直交集成材ＣＬＴを目地幅５０ｍｍで複数に分割し、その目地に厚さ５０ｍｍ、８０ｋｇ／ｍ^３のロックウールを充填した。耐火板材１５０及び外装材１６０を直交集成材ＣＬＴの分割箇所において目地幅２５ｍｍで複数に分割し、その目地の最奥部から６２ｍｍまで耐火目地材１８０としてのアルカリアースシリケートウールを充填するとともに、そこから１５ｍｍに亘ってシーリング材１９０を充填した。

【0027】

そして、加熱条件は、ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度曲線に従った２時間加熱とし、小型壁炉によって試験体の加熱試験を行った。ここでは、試験体の加熱終了後に６時間経過するまで温度測定を継続し、試験体の温度測定値がすべて低下傾向になったことが確認できたら、試験体を解体して観察した。その結果、直交集成材ＣＬＴの表面は、変色しておらず、炭化が全く生じていないことが確認できた。

【0028】

従って、本実施形態に係る構造体１００は、各部材の目地について、優れた耐火性能を発揮可能であることを理解できるであろう。

【0029】

柱１１０及び梁１２０により構築された架構１３０の開口部に嵌め込まれるパネル１４０は、図１に示される１枚に限らず、例えば、架構１３０の大きさに応じて、図６に示すように、複数枚（図示の例では２枚）から構成されていてもよい。この場合には、各パネル１４０の目地に、耐火繊維材１７０が充填されていればよい。なお、パネル１４０は、図６に示すような横方向だけでなく、縦方向に複数枚配置、又は横方向及び縦方向にそれぞれ複数枚配置されていてもよい。これらのパネル１４０は、周知の接合技術や接合金物を使用して連結することができる。

【0030】

パネル１４０は、直交集成材ＣＬＴからなる構成に限らず、図７及び図８に示すような構成であってもよい。即ち、パネル１４０は、水平方向に延びる一対の木製の横架材１４０Ａと、一対の横架材１４０Ａの両端部及び中間部（図示の例では３か所）を相互に連結する複数の木製の垂直材１４０Ｂと、一対の木製の面材１４０Ｃと、を含んでいる。面材１４０Ｃは、一対の横架材１４０Ａ及び一対の垂直材１４０Ｂにより構築された枠体の両面に対して、接着剤やステープルなどでそれぞれ取り付けられている。また、横架材１４０Ａ、垂直材１４０Ｂ及び面材１４０Ｃにより区画される直方体形状の空間には、断熱性、耐火性及び遮音性を確保すべく、ロックウールやグラスウールなどの耐火繊維材１４０Ｄが充填されている。

【0031】

このようなパネル１４０は、中実の直交集成材ＣＬＴよりも軽量であるため、構造体１００の重量を軽減することができる。構造体１００の重量が減ると、これを支持する他の架構の負荷が軽減され、木造建築物の耐久性を向上させることができる。

【0032】

なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置き換えたりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。

【符号の説明】

【0033】

１００…構造体
１１０…柱（垂直材）
１２０…梁（横架材）
１３０…架構
１４０…パネル
１５０…耐火板材
１５０Ａ…下張り耐火板材（石膏ボード）
１５０Ｂ…上張り耐火板材（石膏ボード）
１６０…外装材
１６０Ａ…段付傾斜面
１６０Ａ２…段付面
１７０…耐火繊維材
１８０…耐火目地材
１９０…シーリング材

【要約】

【課題】木製の垂直材及び木製の横架材により構築された架構とこれに嵌め込められた木製のパネルとの取り合い部において、耐火板材及び外装材の損傷を防ぎつつ耐火性能を確保する。
【解決手段】構造体１００は、木製の柱１１０及び木製の梁１２０により構築された架構１３０と、その開口部に嵌め込まれた木製のパネル１４０と、架構１３０及びパネル１４０の一面に取り付けられた耐火板材１５０と、その表面に取り付けられた外装材１６０と、を備えている。耐火板材１５０及び外装材１６０は、柱１１０、梁１２０及びパネル１４０の各接合箇所において分割されている。また、架構１３０とパネル１４０との間の目地に耐火繊維材１７０が充填され、耐火板材１５０及び外装材１６０の分割箇所を形成する目地に、その最奥部から開口端部に向けて耐火目地材１８０及びシーリング材１９０がこの順番で充填されている。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】