JP2002167902A - フレーム部材及びそれを使用した骨組構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】湿度の変化による寸法の変化や狂いを抑えるこ
とにより、十分な物理的強度を備えた木造の骨組構造体
を設計通りに構築することができるフレーム部材及びそ
れを使用した骨組構造体を提供する。 【解決手段】フレーム部材１は、丸太や角材等の木材で
形成したフレーム本体２を有している。フレーム本体２
の軸心部には、金属製の棒体３が長手方向に設けてあ
る。フレーム本体２は、一対のフレーム構成体２０，２
０を有し、棒体３を間に挟んだ張り合わせ構造になって
いる。棒体３の両端部はフレーム本体２からやや突出し
ており、この突出部分３１には略正三角形状のガゼット
プレート４が両側に一枚ずつ設けられている。各ガゼッ
トプレート４の所要の位置には、フレーム部材１・・・
同士を接合するためのボルト孔４１が設けてある。複数
のフレーム部材１を互いに接合することで骨組構造体を
構築する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフレーム部材及びそ
れを使用した骨組構造体に関する。更に詳しくは、湿度
の変化による寸法の変化や狂いを抑えることにより、十
分な物理的強度を備えた木造の骨組構造体を設計通りに
構築することができるフレーム部材及びそれを使用した
骨組構造体に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、木そのものが持つ素材の良さが見直
され、野外コンサートホールやスポーツ施設、展示場等
で、立体トラス等の骨組構造により構築した木造の骨組
構造体が採用されている。この木造の骨組構造体は、木
が持つ温かさや優美さといった美観性に加え、スマート
で高い採光性と広い無柱空間を得ることができる等の優
れた特徴を有している。

【０００３】木造の骨組構造体は、通常、木製のフレー
ム部材の両端部に金属製のジョイント（接合部材）を取
り付けてユニット化し、このユニット化したフレーム部
材同士を接合することで構築される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フレーム部材及びそれを使用した骨組構造体には、次の
ような課題があった。フレーム部材は木材を使用して形
成されているので、湿度の変化に伴って木材の含水率が
変動すると、フレーム部材の寸法が変わったり、ときに
はフレーム部材に反りやねじれ等の狂いが生じたりす
る。このため、設計通りに骨組構造体を構築できなかっ
たり、骨組構造体を構築した後で物理的強度が低下する
等の問題が発生していた。

【０００５】また、従来の骨組構造体では、金属製のジ
ョイント部分が表面にむき出しになっているため、火災
が発生した場合では、高熱がジョイント部分に直接的に
伝わる。このため、短時間のうちにジョイント部分が変
形し、骨組構造体が崩壊するといった安全上の問題もあ
った。

【０００６】ところで、加工木材である集成材に比べ、
心持ち材（丸太や角材）等の天然木材は、湿度の変化に
よる寸法の変化や狂いが生じやすい。このため、木造の
骨組構造体の材料としてはあまり適していない。しかし
ながら、材料コストの面では、集成材よりも天然木材の
方が極めて安価である。

【０００７】そこで、本発明者は、湿度の変化による寸
法の変化や狂いが生じやすい天然木材を用いた場合で
も、十分な物理的強度を備えた木造の骨組構造体を設計
通りに構築できないかという点について鋭意研究を進
め、本発明を完成するに至った。

【０００８】（発明の目的）本発明の目的は、湿度の変
化による寸法の変化や狂いを抑えることにより、十分な
物理的強度を備えた木造の骨組構造体を設計通りに構築
することができるフレーム部材及びそれを使用した骨組
構造体を提供することにある。また本発明の他の目的
は、火災が発生した場合に、接合部分の損壊（変形）を
遅らせることによって、火災時の安全性を向上させた骨
組構造体を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明にあっては、
骨組構造体を構成するためのフレーム部材であって、木
製のフレーム本体と、当該フレーム本体の内部に長手方
向に設けられた金属製の棒体と、当該棒体に設けてあ
り、他のフレーム部材と接合するための接合部材と、を
有していることを特徴とする、フレーム部材である。

【００１０】第２の発明にあっては、骨組構造体を構成
するためのフレーム部材であって、木製のフレーム本体
と、当該フレーム本体の軸心部に長手方向に設けられ、
当該フレーム本体の両端部から所要の長さをもって突出
している金属製の棒体と、当該棒体の突出部分に設けて
あり、他のフレーム部材と接合するための接合部材と、
を有していることを特徴とする、フレーム部材である。

【００１１】第３の発明にあっては、フレーム本体は、
棒体を間に挟んだ張り合わせ構造になっていることを特
徴とする、第１または第２の発明に係るフレーム部材で
ある。

【００１２】第４の発明にあっては、第１，２または第
３の発明に係るフレーム部材を用いて構成したことを特
徴とする、骨組構造体である。

【００１３】第５の発明にあっては、フレーム部材の接
合部分が木製のカバー部材で覆われていることを特徴と
する、第４の発明に係る骨組構造体である。

【００１４】フレーム本体に用いる木材としては、例え
ば杉、桧、松、米松、けやき、樫、ラワン材、レッドウ
ッド、ジラ、ボンゴシ等を挙げることができるが、これ
らに特に限定されない。

【００１５】本明細書にいう「木材」とは、自然のまま
で加工してない天然木材（自然木）や、集成材等のよう
な加工木材も含む意味で使用している。また、本明細書
にいう「木材」とは、防腐処理や防虫処理等を施した処
理木材も含む意味で使用している。

【００１６】接合部材としては、例えば、接合板（ガゼ
ットプレート等）、ボルトとナット、ターンバックル等
を挙げることができるが、特にこれらに限定されない。

【００１７】（作用）複数のフレーム部材を互いに接合
して、骨組構造体を構築する。詳しくは、フレーム部材
の接合部材を、他のフレーム部材の接合部材とを接合し
て、骨組構造体を構築する。

【００１８】フレーム部材は、木製のフレーム本体の内
部に長手方向に設けられた金属製の棒体と、当該棒体に
設けてあり、他のフレーム部材と接合するための接合部
材を備えているので、湿度の変化によって木材の含水率
が変動してフレーム本体の寸法が変化した場合でも、金
属製の棒体に設けられた接合部材間の距離、つまり、接
合部間の距離は一定の長さに保たれる。したがって、フ
レーム部材全体の寸法が変化することはない。

【００１９】また、湿度の変化により木製のフレーム本
体の含水率が変動した場合でも、金属製の棒体によって
フレーム部材に反りやねじれ等の狂いが生じることを抑
制できる。

【００２０】フレーム部材の接合部分が木製のカバー部
材で覆われている骨組構造体では、火災が発生した際に
接合部分が炎と直接的に接する（高熱が直接的に伝わ
る）ことはない。つまり、木が燃えている間は接合部分
の損壊（変形）を遅らせることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明を図面に示した実施の形態
に基づき更に詳細に説明する。図１は本発明に係るフレ
ーム部材の一実施の形態を示す説明図で、そのうちの図
１(ａ)はフレーム部材の側面視説明図で、図１(ｂ)は図
１(ａ)で上部側のフレーム構成体を外した状態を示す平
面視説明図である。図２はフレーム部材の製造工程を示
す正面視説明図で、そのうちの図２(ａ)は丸太を用いて
製造した場合を示し、図２(ｂ)は角材を用いて製造した
場合を示している。

【００２２】複数のフレーム部材１を互いに接合するこ
とで骨組構造体を構築する。フレーム部材１は、丸太や
角材等の木材で形成したフレーム本体２を有している。
フレーム本体２の軸心部には、金属製の棒体３が長手方
向に設けてある。フレーム本体２は、一対のフレーム構
成体２０，２０を有し、棒体３を間に挟んだ張り合わせ
構造になっている。

【００２３】なお、本実施の形態では、棒体３は鉄やス
テンレス鋼等によって形成されているが、特にこれらに
限定されない。

【００２４】また、フレーム本体２は、特に丸太や角材
に限定するものではなく、種々の形状とすることができ
る。例えば、中央部分の端面形状が丸形で端部側が角
形、またはその逆の形状等が挙げることができるが、こ
れらに限定されない。

【００２５】棒体３の両端部はフレーム本体２からやや
突出しており、この突出部分３１には接合部材である略
正三角形状のガゼットプレート４が両側に一枚ずつ（棒
体３全体では計４枚）設けられている。各ガゼットプレ
ート４の所要の位置には、フレーム部材１・・・同士を
接合するためのボルト孔４１が設けてある。

【００２６】なお、ガゼットプレートの形状は、特に限
定するものではなく、略正三角形状以外に、例えば、円
形状や楕円形状、長方形状や正方形状、あるいはその他
の多角形や異形状（不規則な形状）のものなどを挙げる
ことができる。

【００２７】次に、フレーム部材１の製造方法を説明す
る。なお、以下に示す製造方法は一つの例を示してお
り、特にこの方法に限定するものではない。まず、図２
（ａ）または（ｂ）に示すように、フレーム本体２とな
る丸太や角材を軸心部を通る面で半分に割り（切断
し）、フレーム構成体２０，２０を形成する。フレーム
構成体２０，２０は十分に乾燥させる。

【００２８】次に、フレーム構成体２０，２０の切断面
に、棒体３を設けるための溝２１，２１を形成する。な
お、棒体３の両端部には、予め、上記したガゼットプレ
ート４，４（図１参照）を溶接して取り付けてある。

【００２９】そして、溝２１を有するフレーム構成体２
０，２０の切断面にエポキシ樹脂等の接着剤を塗布した
後、棒体３が溝２１に嵌るようにフレーム構成体２０，
２０で挟み込み、フレーム部材１を完成させる。以上の
ように、木材の軸心部（断面中心）に棒体３を配置して
接着剤で固めることで、棒体３の座屈を防止することが
できる。

【００３０】なお、棒体３は、木製のフレーム本体２と
の接着力を大きくするため、ねじ切り棒体や表面に節状
の突起をもたせた異形棒体によって形成されているが、
特にこれらに限定されない。また、フレーム本体２の内
部に、棒体を長手方向に数本（複数本）設け、両端に位
置する棒体にガゼットプレート４等の接合部材を取り付
けるようにすることもできる。

【００３１】更に、フレーム本体２の両端部から棒体３
を出さずに雌ねじを埋め込み、この雌ねじにガゼットプ
レートを設けた雄ねじを取着するようにしても良い。ま
た更に、フレーム構成体２０，２０同士をボルトやナッ
ト等で幅方向に固定することもできる。

【００３２】以上説明したように、フレーム部材１は、
他のフレーム部材１と接合するガゼットプレート４，４
を備えた金属製の棒体３を有しているので、湿度の変化
によって木材の含水率が変動してフレーム本体２の寸法
が変化した場合でも、両端部のガゼットプレート４，４
間の距離、つまり、接合部間の距離は一定の長さに保た
れる。したがって、フレーム部材１全体の寸法が変化す
ることはなく、設計通りに骨組構造体を構築することが
できる。

【００３３】図３は本発明に係る骨組構造体の第１の実
施の形態を示す斜視図、図４は図３に示す骨組構造体の
屋根部分の要部を示す拡大説明図、図５は図４で点線で
囲んだフレーム部材の接合部分を示す拡大説明図であ
る。なお、図５では、説明の都合上、カバー部材を外し
た状態で接合部分を表している。図１，３，４，５を参
照して、フレーム部材１を用いて構築した骨組構造体８
Ａについて説明する。

【００３４】図４，５に示すように、複数のフレーム部
材１，・・・を約６０度の角度で互いに接合し、立体ト
ラスを構築する。詳しくは、フレーム部材１の端部に設
けられたガゼットプレート４，４を、隣り合う他のフレ
ーム部材１のガゼットプレート４，４と重ね合わせ、ボ
ルト５とナット（図面では見えず）で共締め連結する。

【００３５】このように、フレーム部材１同士の接合は
金属製のガゼットプレート４で行うので、木材同士を組
み合わせて接合する場合に比べ、確実な接合を行うこと
ができる。

【００３６】なお、ボルト５としては、接合を確実に行
えることから摩擦接合用高力ボルトを用いることが好ま
しいが、特にこれに限定されない。

【００３７】ガゼットプレート４を含む金属製の接合部
分は、表面からむき出しにならないように木製のカバー
部材７（図４参照）で覆い被す。カバー部材７はエポキ
シ樹脂等の接着剤によって接合部分に固定される。更に
カバー部材７で覆った部分に新たにできた隙間にも接着
剤が充填され、強固に固められる。

【００３８】本実施の形態ではカバー部材７を正三角形
状の板材で構成し、この板材を６枚合わせて六角形状と
し接合部分の表と裏を覆うようにしている。なお、一枚
の板材で六角形状のカバー部材を形成することもでき
る。

【００３９】このように、金属製の接合部分が木製のカ
バー部材７で覆われているので、火災が発生した際に、
接合部分が炎と直接的に接する（高熱が直接的に伝わ
る）ことはない。これにより、木製のカバー部材７が燃
えている間は、熱による接合部分の損壊（変形）を遅ら
せることができるので、その間に（骨組構造体が崩壊す
る前に）人を安全な場所に避難させることができる。

【００４０】また、金属製の接合部分を木製のカバー部
材７で覆うことにより、錆防止や美観の向上といった効
果も得られる。なお、骨組の組み方によっては接合部分
の形状が変わるので、その形状に合ったカバー部材７が
適宜用意される。

【００４１】骨組構造体８Ａの屋根以外の部分は、フレ
ーム部材１のガゼットプレート４，４の形状を変えた
り、接合部材の種類そのものを変えたりして、フレーム
部材１を適宜組み合わせ、構築する。

【００４２】以上説明したように、骨組構造体８Ａは、
内部に棒体３を有するフレーム部材１を接合することで
構築されているので、湿度の変化により木製のフレーム
本体２の含水率が変動した場合でも、棒体３によってフ
レーム部材１に反りやねじれ等の狂いが生じることを抑
制できる。したがって、骨組構造体の構築後に、物理的
強度が低下するといった問題を防止することができる。

【００４３】これにより、集成材に比べ、寸法の変化や
狂いが生じやすい心持ち材（丸太や角材）等の天然木材
でも、フレーム部材１の材料として好適に使用すること
ができる。したがって、材料コストも安価に抑えること
ができる。

【００４４】また、木材は圧縮力に強く、金属は引張力
に強いため、圧縮力を主にフレーム本体２に負担させ、
引張力を主に棒体３に負担させることで、フレーム部材
１に生じる応力は効率よく処理される。したがって、上
記したように、十分な物理的強度を備えた骨組構造体８
Ａの構築が可能である。

【００４５】更に、骨組構造体８Ａは、力のかかる方向
に沿ってフレーム部材１を配置した無駄の少ない構造で
あり、且つ、金属製の棒体３により骨組構造体８の骨組
みが連続的に繋がっているので、巨大な構造物を比較的
軽く、しかも丈夫につくることができる。

【００４６】図６は本発明に係る骨組構造体の第２の実
施の形態を示す斜視図、図７は本発明に係る骨組構造体
の第３の実施の形態を示す斜視図、図８は本発明に係る
骨組構造体の第４の実施の形態を示す斜視図、図９は本
発明に係る骨組構造体の第５の実施の形態を示す斜視図
である。フレーム部材１の接合部材を適宜変更して、フ
レーム部材１を組み合わせることにより、例えば屋根部
分が曲面を有するハウス型の骨組構造体８Ｂ（図６参
照）、ドーム型の骨組構造体８Ｃ，８Ｄ（図７，８参
照）、ピラミッド型の骨組構造体８Ｅ（図９参照）等を
構築することができる。作用や効果については、上記し
た骨組構造体８Ａとほぼ同様であるので、説明は省略す
る。

【００４７】なお、本明細書で使用している用語と表現
はあくまで説明上のものであって、限定的なものではな
く、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するもの
ではない。また、本発明は図示の実施の形態に限定され
るものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形
が可能である。

【００４８】

【発明の効果】本発明は上記構成を備え、次の効果を有
する。 （ａ）本発明に係るフレーム部材は、木製のフレーム本
体の内部に長手方向に設けられた金属製の棒体と、当該
棒体に設けてあり、他のフレーム部材と接合するための
接合部材を備えているので、湿度の変化によって木材の
含水率が変動してフレーム本体の寸法が変化した場合で
も、金属製の棒体に設けられた接合部材間の距離、つま
り、接合部間の距離は一定の長さに保たれる。したがっ
て、フレーム部材全体の寸法が変化することはなく、設
計通りに骨組構造体を構築することができる。

【００４９】（ｂ）また、湿度の変化により木製のフレ
ーム本体の含水率が変動した場合でも、金属製の棒体に
よってフレーム部材に反りやねじれ等の狂いが生じるこ
とを抑制できる。したがって、骨組構造体を構築した後
に、物理的強度が低下するといった問題を防止すること
ができる。

【００５０】（ｃ）本発明に係る骨組構造体によれば、
フレーム部材の接合部分が木製のカバー部材で覆われて
いるので、火災が発生した際に接合部分が炎と直接的に
接する（高熱が直接的に伝わる）ことはない。つまり、
木が燃えている間は接合部分の損壊（変形）を遅らせる
ことができるので、その間に（骨組構造体が崩壊する前
に）人を安全な場所に避難させることができる。このよ
うに、接合部分の損壊（変形）を遅らせることによっ
て、火災時の安全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフレーム部材の一実施の形態を示
す説明図で、そのうちの図１(ａ)はフレーム部材の側面
視説明図で、図１(ｂ)は図１(ａ)で上部側のフレーム構
成体を外した状態を示す平面視説明図である。

【図２】フレーム部材の製造工程を示す正面視説明図
で、そのうちの図２(ａ)は丸太を用いて製造した場合を
示し、図２(ｂ)は角材を用いて製造した場合を示してい
る。

【図３】本発明に係る骨組構造体の第１の実施の形態を
示す斜視図。

【図４】図３に示す骨組構造体の屋根部分の要部を示す
拡大説明図。

【図５】図４で点線で囲んだフレーム部材の接合部分を
示す拡大説明図。

【図６】本発明に係る骨組構造体の第２の実施の形態を
示す斜視図。

【図７】本発明に係る骨組構造体の第３の実施の形態を
示す斜視図。

【図８】本発明に係る骨組構造体の第４の実施の形態を
示す斜視図。

【図９】本発明に係る骨組構造体の第５の実施の形態を
示す斜視図。

【符号の説明】

１ フレーム部材 ２ フレーム本体 ２０ フレーム構成体 ２１ 溝 ３ 棒体 ３１ 突出部分 ４ ガゼットプレート ４１ ボルト孔 ５ ボルト ７ カバー部材 ８Ａ〜８Ｅ 骨組構造体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 骨組構造体を構成するためのフレーム部
   材であって、 木製のフレーム本体(2)と、 当該フレーム本体(2)の内部に長手方向に設けられた金
   属製の棒体(3)と、 当該棒体(3)に設けてあり、他のフレーム部材(1)と接合
   するための接合部材と、を有していることを特徴とす
   る、フレーム部材。
2. 【請求項２】 骨組構造体を構成するためのフレーム部
   材であって、 木製のフレーム本体(2)と、 当該フレーム本体(2)の軸心部に長手方向に設けられ、
   当該フレーム本体(2)の両端部から所要の長さをもって
   突出している金属製の棒体(3)と、 当該棒体(3)の突出部分(31)に設けてあり、他のフレー
   ム部材(1)と接合するための接合部材と、を有している
   ことを特徴とする、 フレーム部材。
3. 【請求項３】 フレーム本体(2)は、棒体(3)を間に挟ん
   だ張り合わせ構造になっていることを特徴とする、 請求項１または２記載のフレーム部材。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載のフレーム部
   材(1)を用いて構成したことを特徴とする、 骨組構造体。
5. 【請求項５】 フレーム部材(1)の接合部分が木製のカ
   バー部材(7)で覆われていることを特徴とする、 請求項４記載の骨組構造体。