JP2020007797A - 柱と木造梁との接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】柱と木造梁との接合構造において、梁に大きなプレストレスを与え、モーメント抵抗接合を可能にする。【解決手段】梁（２）は木質材料からなり、柱（３）は、木質材料からなる柱本体（１４）と、コンクリート造の接合体（１５）とを有する。梁（２）は、プレストレスによって、柱（３）の側面に圧接する。梁（２）を木質材料からなる柱本体（１４）の側面に接合させるならば、木質材料の直交異方性により、大きなプレストレスを与えることができないが、梁（２）はコンクリート造の接合体（１５）に接合するため、大きなプレストレスを与えることができる。そのため、柱（３）と梁（２）との接合をモーメント抵抗接合にすることができる。【選択図】図１

Description

本開示は、プレストレスが与えられた柱と木造梁との接合構造に関する。

一般的な木造住宅の梁は、概ね４〜６ｍ程度以下のスパンを有する。オフィスや店舗を木造とする場合、梁のスパンをこれよりも大きくし、柱梁の接合部を強化することが好ましい。例えば、特許文献１には、木造梁にプレストレスを導入することにより、梁の断面を増大させずに梁のスパンを大きくできることが示されている。また、特許文献２には、木造の柱梁の接合部にプレストレスを導入することにより、接合部の回転剛性と耐力を増大させることが示されている。柱や梁に使用される集成材や単板積層材等の木質材料は、直交異方性、すなわち、繊維に平行な方向の圧縮力には強いが繊維に直交する方向の圧縮力には弱いという性質を有する。そこで、特許文献２に記載の構造では柱に鉄筋を挿入することにより補強し、プレストレスを導入している。

特開平１０−１７６３８５号公報 特開２００９−１９７４１６号公報

特許文献１に記載の構造では、木造梁を強化することはできるが、柱梁の接合部を強化することはできなかった。特許文献２に記載の構造は、木造の柱梁の接合部を強化している。しかし、梁端部の角座金の部分にしか圧着力が入らないため、梁に十分なプレストレスを与えることができなかった。また、鉄筋による柱の補強は、手間がかかるとともに、木材柱としての欠損が生じ、接合部の損傷が早期に生じるおそれがあった。

このような問題を鑑み、本発明は、梁に大きなプレストレスを与えることができる、モーメント抵抗接合の柱と木造梁との接合構造を提供することを目的とする。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱と木造梁との接合構造（１，４１，５１）は、木造の梁（２，５２）と、鉛直方向に延在する柱本体（１４）及び前記梁が接合する接合体（１５）を有する柱（３）と、前記梁が前記接合体に圧接するように前記梁にプレストレスを与える緊張材（４，５）とを有し、前記接合体がコンクリート造であることを特徴とする。

この構成によれば、柱梁接合部の柱側の接合体がコンクリート造となるため、接合体に側方から大きな圧縮力が加わっても柱は破壊しない。そのため、梁に大きなプレストレスを与えることができ、柱と木造梁との接合部をモーメント抵抗接合の接合構造とすることができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造は、上記構成において、前記柱本体は木質材料からなることを特徴とする。

この構成によれば、再生可能資源である木質材料を有効利用することができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造は、上記構成において、前記柱本体は、上端部において前記接合体に接合する下層部（２６）と、下端部において該接合体に接合する上層部（２７）とを備え、前記接合体は、コンクリート部分（１６）と、下端側及び上端側において前記コンクリート部分から突出した鋼棒（１７）とを有するプレキャストコンクリート部材からなり、前記鋼棒の下端側が、前記下層部の上端面から下方に向かって形成された第１孔（２８）に突入して、前記第１孔に注入された接着剤（３２）によって前記下層部に固定され、前記鋼棒の上端側が、前記上層部の下端面から上方に向かって形成された第２孔（３０）に突入して、前記第２孔に注入された接着剤によって前記上層部に固定されたことを特徴とする（図８及び図９参照）。

この構成によれば、接合体がプレキャストコンクリート部材からなり、かつ柱本体と接合体との接合がグルードインロッド接合であるためるため、工期を短縮できる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造（５１）は、上記構成において、前記鋼棒の少なくとも上端側はねじ部を有し、前記ねじ部に螺合したナット（３５）は前記上層部を支持することを特徴とする。

この構成によれば、柱の構築時に、スペーサーを用いずに上層部を接合体に載置でき、施工性がよい。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造は、上記の第２の構成において、前記柱本体は、上端部において前記接合体に接合する下層部（２６）と、下端部において該接合体に接合する上層部（２７）とを備え、前記接合体は、プレキャストコンクリート部材からなり、上端側において前記上層部に埋設された鋼棒（１７）の下端側が、前記下層部の上端面から下方に向かって形成された第１孔（２８）に突入して、前記第１孔に注入された接着剤（３２）によって前記下層部に固定され、前記鋼棒の中間部が、上下方向に延在するように前記接合体に形成された貫通孔（１６ａ）に挿通され、前記貫通孔に注入されたグラウト（３４）によって前記接合体に固定されたことを特徴とする（図１０及び図１１参照）。

この構成によれば、建設現場での接着作業及びグラウト注入作業の回数を減らすことができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造は、上記の下層部及び上層部を有する構成の何れかにおいて、前記下層部の上端側及び／又は前記上層部の下端側では、金属板又は繊維強化プラスチックシートからなる柱補強部材（３７）が該下層部及び／又は該上層部の側面を拘束していることを特徴とする。

この構成によれば、柱補強部材によって下層部の上端側及び／又は上層部の下端側の強度及び靭性を増大させることにより、鋼棒が第１孔及び／又は第２孔から抜けることや、鋼棒が第１孔及び／又は第２孔から抜けようとする力によって下層部及び／又は上層部が割裂することを防止する。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造は、上記構成の何れかにおいて、前記緊張材は、アンボンド緊張材であることを特徴とする。

この構成によれば、接合体がコンクリート造であるため、大地震時においても接合構造は弾性を保ちとともに、アンボンドプレストレスによるリセンタリング機能により、地震終了後の残留変形が小さくなる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造は、上記構成の何れかにおいて、前記柱は、第１柱（３ａ）と、前記第１柱から水平方向に離間した第２柱（３ｂ）とを備え、前記接合体は、前記第１柱に設けられた第１接合体（１５ａ）と、前記第２柱に設けられた第２接合体（１５ｂ）とを備え、前記緊張材は、一端側が前記第１接合体に定着され、他端側が前記第２接合体に定着されて、前記第１柱及び前記第２柱間に配置された前記梁にプレストレスを与える第１緊張材（４）を備えることを特徴とする。

この構成によれば、第１緊張材によって、梁の延在方向の全長に渡ってプレストレスを与えることにより、梁断面を増大させずに梁のスパンを大きくできるとともに、梁柱間にもプレストレスを与えることができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造は、上記構成において、前記柱は、前記第１柱及び前記第２柱の間に配置された第３柱（３ｃ）を更に備え、前記接合体は、前記第３柱に設けられた第３接合体（１５ｃ）を更に備え、前記第１緊張材は、前記第３接合体を貫通していることを特徴とする。

この構成によれば、１つの第１緊張材によって、互いの軸芯が整合する２以上の梁にプレストレスを与えることができ、プレストレスの導入作業の手間を減らすことができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造は、上記構成の何れかにおいて、前記緊張材は、一端側において前記梁に定着され、他端側において前記接合体に、又は他端側において前記接合体を挟んで該梁の延在方向の延長線上に延在する他の梁に定着された第２緊張材（５）を備えることを特徴とする。

この構成によれば、柱梁接合部の接合をより強固にすることができる。また、第１緊張材と第２緊張材との双方を使用する場合は、第２緊張材により、梁端部に加わる長期荷重を打ち消すようにプレストレスを導入できる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造（５１）は、上記構成において、前記梁（５２）は、該梁の延在方向の全長に渡って延在して互いに対向する１対の第１板材（５３，５３）と、該梁の端部に延在して前記１対の第１板材に挟まれるように接着された第２板材（５４）とを有し、前記第２板材は、前記第２緊張材が貫通した挿通孔（５６）を有し、前記接合体に圧接する側とは反対側の端部において前記第２緊張材の一端側を定着させることを特徴とする。

この構成によれば、簡易に梁を作成することができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造は、上記構成の何れかにおいて、前記梁における前記接合体に圧接する端部では、金属板又は繊維強化プラスチックシートからなる梁補強部材（２５）が該梁の延在方向に平行な面を拘束していることを特徴とする。

この構成によれば、梁の圧縮強度及び靭性を増大させ、地震時に梁の端部が圧縮力によって壊れることを防止できる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る接合構造は、上記構成の何れかにおいて、前記梁及び前記接合体の互いに接合する接合面の少なくとも一方は、凹部（２３）又は凸部を有し、前記接合面間には充填材（２４）が充填されたことを特徴とする。

この構成によれば、シアキーによって、せん断力が梁及び接合体間で伝達されるとともに、緊張材が切断しても梁の落下が防止される。

本発明によれば、梁に大きなプレストレスを与えることができる、モーメント抵抗接合の柱と木造梁との接合構造を提供することができる。

第１実施形態に係る接合構造の柱及び梁の軸線を含む断面における断面図 第１実施形態に係る梁の構成を示す斜視図 第１実施形態に係る接合部の柱及び梁の軸線を含む断面における断面図 第１実施形態におけるシアキーの第１変形例の柱及び梁の軸線を含む断面における断面図 第１実施形態におけるシアキーの第２変形例に係る接合体及び梁の分解斜視図 第１実施形態におけるシアキーの第３変形例に係る接合体の斜視図 第１実施形態に係る梁の一部を示す斜視図 第１実施形態に係る柱を示す縦断面図 第１実施形態に係る柱の施工方法を示す正面図 第１実施形態における柱及び接合体の変形例を示す断面図 第１実施形態における柱及び接合体の変形例を示す分解斜視図 第２実施形態に係る接合構造の柱及び梁の軸線を含む断面における断面図 第３実施形態に係る接合構造を示す横断面図 第３実施形態に係る接合構造を示す縦断面図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る接合構造１を示す断面図である。接合構造１は、木造の梁２と、柱３と、梁２に対してその全長に渡ってプレストレスを与える第１緊張材４と、梁２の端部にプレストレスを与える第２緊張材５を有する。

梁２において、木材の繊維は、概ね梁２の延在方向に延びている。梁２には、第１緊張材４を挿通させる第１挿通孔６と、第２緊張材５を挿通させる２つの第２挿通孔７，７と、両端部の近傍に位置して第２緊張材５の一端側を定着させる定着凹部８，８とが設けられている。第１挿通孔６は、梁２の延在方向の全長に渡って直線状に設けられる。第２挿通孔７は、第１挿通孔６の上方に位置し、梁２の端部及び定着凹部８間に直線状に設けられる。定着凹部８は、梁２の端部近傍の上面に設けられる。図２は、梁２を構成する２つの部材９，９の斜視図であり、第１挿通孔６、第２挿通孔７及び定着凹部８の形成方法を示す。梁２の材料をその中心軸を通る鉛直面で切断し、切断された２つの部材９，９を再び合わせたときに、第１挿通孔６、第２挿通孔７及び定着凹部８が形成されるように、切断面を切削して、第１溝１０、第２溝１１及び凹部１２を設ける。その後、２つの部材９，９を切断面で接着して梁２とする。１対の第１溝１０，１０が第１挿通孔６を構成し、１対の第２溝１１，１１が第２挿通孔７を構成し、１対の凹部１２，１２が定着凹部８を構成する。梁２は、図３及び図７に示すように複数のひき板１３を接着・成形した集成材、又は単板積層材等の木質材料からなることが好ましい。

柱３は、鉛直方向に延在する柱本体１４と、梁２が接合する接合体１５とを有する。木造の柱本体１４は、集成材又は単板積層材等の木質材料からなることが好ましく、木材の繊維は概ね鉛直方向に延びている。接合体１５は、コンクリート造、好ましくは鉄筋コンクリート造である。図１に示す第１実施形態では、柱３は、紙面左側に配置された第１柱３ａと、紙面右側に配置された第２柱３ｂと、第１柱３ａ及び第２柱３ｂの間に配置された第３柱３ｃとを備える。第１柱３ａ及び第３柱３ｃ間に１本の梁２が架け渡され、第２柱３ｂ及び第３柱３ｃ間に他の１本の梁２が架け渡されている。なお、第１柱３ａ及び第２柱３ｂ間に複数の第３柱３ｃが配置されてもよく、この場合、互いに隣接する２つの第３柱３ｃ間に１本の梁２が架け渡される。第１〜第３柱３ａ，３ｂ，３ｃの各々に対応する柱本体１４及び接合体１５を、第１〜第３柱本体１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第１〜第３接合体１５ａ，１５ｂ，１５ｃと記す。以下、第１〜第３柱３ａ，３ｂ，３ｃについて、これらを総称する場合、又は互いに区別する必要がない場合は、単に柱３と記す。同様に、第１〜第３柱本体１４ａ，１４ｂ，１４ｃについて、これらを総称する場合、又は互いに区別する必要がない場合は、単に柱本体１４と記し、第１〜第３接合体１５ａ，１５ｂ，１５ｃについて、これらを総称する場合、又は互いに区別する必要がない場合は、単に接合体１５と記す。

図８に示すように、接合体１５は、コンクリート部分１６と、下端側及び上端側においてコンクリート部分１６から突出した鋼棒１７とを有する。接合体１５は、プレキャストコンクリート部材からなることが好ましいが、現場打ちコンクリートによって構築されてもよい。図１に示すように、接合体１５には、第１緊張材４が挿通される第１貫通孔１８と、第２緊張材５が挿通される第２貫通孔１９とが設けられている。第１貫通孔１８は、その接合体１５に接合される梁２の第１挿通孔６に連通し、梁２の延在方向に沿ってコンクリート部分１６を貫通している。第２貫通孔１９は、第１貫通孔１８の上方に位置し、その接合体１５に接合される梁２の第２挿通孔７に連通し、梁２の延在方向に沿ってコンクリート部分１６を貫通している。

第１緊張材４及び第２緊張材５は、それぞれ、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、又は、アラミド繊維、炭素繊維若しくはガラス繊維等の繊維強化プラスチック製の棒若しくはケーブル等を素材とする。クリープ等による緊張力減退の影響を減らすため、緊張材として弾性係数の小さな素材を採用することが好ましい。第１緊張材４の端部は、第１緊張材４に張力を直接ジャッキで導入できる定着具２０によって定着されることが好ましい。また、第２緊張材５の両端部にはねじ部が形成され、第２緊張材５の両端部は、ねじ部に螺合するナット２１及びワッシャー２２等によって接合体１５又は定着凹部８に定着される。定着凹部８にスパナ等の工具を差し込み、ナット２１を締め付けることにより第２緊張材５に張力を導入できる。なお、接合体１５に定着する第２緊張材５の端部は、第１緊張材４と同様に定着具２０で定着してもよく、第１緊張材４の端部にねじ部を設けて、第１緊張材４の端部をナット２１及びワッシャー２２等によって定着してもよい。

第１緊張材４の一端側（図１の左端側）は、第１接合体１５ａに定着し、他端側（図１の右端側）は第２接合体１５ｂに定着している。１つの第１緊張材４によって、互いの軸芯が整合する２つの梁２，２にプレストレスを与えており、プレストレスの導入作業の手間を低減している。

第１接合体１５ａの第２貫通孔１９に挿通された第２緊張材５は、一端側（図１の右端側）において梁２の定着凹部８（図１における左側の梁２の左側の定着凹部８）に定着し、他端側（図１の左端側）において第１接合体１５ａの梁２が接合する側とは反対側の側面（図１における左側の側面）に定着している。第２接合体１５ｂの第２貫通孔１９に挿通された第２緊張材５は、一端側（図１の左端側）において梁２の定着凹部８（図１における右側の梁２の右側の定着凹部８）に定着し、他端側（図１の右端側）において第２接合体１５ｂの梁２が接合する側とは反対側の側面（図１における右側の側面）定着している。第３接合体１５ｃの第２貫通孔１９に挿通された第２緊張材５は、一端側（図１の左端側）において梁２の定着凹部８（図１における左側の梁２の右側の定着凹部８）に定着し、他端側（図１の右端側）において他の梁２の定着凹部８（図１における右側の梁２の左側の定着凹部８）に定着している。なお、第１緊張材４及び第２緊張材５の接合体１５に定着する端部は、接合体１５の側面ではなく、接合体１５の内部に定着してもよい。

第１緊張材４は、梁２の全体がその延在方向に圧縮され、かつ梁２の端部が接合体１５に圧接するように、プレストレスを与える。第２緊張材５は、梁２の端部がその延在方向に圧縮され、かつ梁２の端部が接合体１５に圧接するように、プレストレスを与える。接合体１５がコンクリート造であるため、繊維が概ね鉛直方向に延びる木質の柱本体１４に接合する場合に比べて、大きなプレストレスを与えることができ、梁２及び柱３間でモーメントが伝達される。第１緊張材４によって梁２の全体がその延在方向に圧縮されるため、梁２の延在方向に直交する断面を増大させずに梁２のスパンを大きくすることができる。また、梁２及び柱３間でモーメントが伝達されるとき、長期荷重によって梁２の端部の上側には引張力が生じる。この引張力を打ち消すように第２緊張材５がプレストレスを与えるため、大きな圧着力を梁２の断面に均等に与えることができ、その結果、離間耐力が増大する。梁２が接合体１５から離間すると剛性が落ちるが、離間耐力の増大によって高い剛性をより保つことができ、地震時の変形を小さくすることができる。なお、第１緊張材４、第１挿通孔６及び第１貫通孔１８と、第２緊張材５、第２挿通孔７及び第２貫通孔１９との一方を設けなくともよい。第１緊張材４及び第２緊張材はアンボンド緊張材とすることが好ましい。アンボンドとすることによって、地震終了後の残留変形が小さくなる。

図３に示すように、梁２及び接合体１５の互いに接合する接合面の各々には、上下方向の中間部が凹むように２つの凹部２３が形成され、接合面間にグラウト等の充填材２４が充填されることにより、シアキーが形成されている。凹部２３の数は、変更してもよい。第１緊張材４及び第２緊張材５によるプレストレスによって生じる梁２及び接合体１５間の摩擦力と、シアキーとによって、せん断力が梁２及び接合体１５間で伝達される。また、第１緊張材４及び第２緊張材５が切断しても、シアキーが梁２の落下を防止する。凹部２３は、梁２及び接合体１５の何れか一方のみの接合面に設けられてもよく、梁２及び／又は接合体１５の凹部２３を凸部にしてシアキーを形成してもよい。

図４〜図６は、それぞれ、シアキーの第１〜第３変形例を示す。図４に示す第１変形例のように、接合体１５に梁２の端部が突入する凹部２３を設けて、凹部２３に充填材２４を充填することによりシアキーを形成してもよい。図５に示す第２変形例では、一端側が接合体１５に埋設されて、他端側が梁２に形成された孔３８に嵌入した鋼製の長尺材３９によってシアキーが形成される。長尺材３９として、パイプ又は鋼棒等を使用できる。長尺材３９としてパイプを使用するときは、孔３８として、第１挿通孔６及び／又は第２挿通孔７を使用し、パイプにおける接合体１５の側の端部を第１貫通孔１８及び／又は第２貫通孔１９に固定し、パイプ内に第１緊張材４及び／又は第２緊張材５を挿通させてもよい。図６に示す第３変形例では、一端側が接合体１５に埋設されて、他端側が梁２（図１参照）に形成された溝（図示せず）に嵌入したＣＴ形鋼等の形鋼４０によってシアキーが形成される。

図７に示すように、梁２の端部を梁補強部材２５で拘束することにより、梁２の圧縮強度及び靭性を増大させ、地震時に梁２の端部が圧縮力によって壊れることを防止することが好ましい。梁補強部材２５は、梁２の端部における梁２の延在方向に平行な面（上面、下面及び幅方向に直交する側面）を覆う４つの金属板によって形成された筒状部２５ａと、筒状部２５ａにおける梁２の接合面側に取り付けられた金属板からなる蓋部２５ｂとを有する。蓋部２５ｂには、それぞれ、第１挿通孔６及び第２挿通孔７に連通して、第１緊張材４及び第２緊張材５（図１参照）を挿通させる孔２５ｃが設けられている。各金属板は互いに溶接等により結合される。金属板によって形成された梁補強部材２５と梁２の端部との間にはグラウト（図示せず）等が充填される。なお、梁補強部材２５は、蓋部２５ｂを省略して、筒状部２５ａのみから形成してもよい。また、梁補強部材２５の材料として、アラミド繊維、炭素繊維又はガラス繊維等の繊維強化プラスチックシートを使用してもよい。この場合、梁２の端部における延在方向に平行な面に繊維強化プラスチックシートを巻き付けることによって筒状部２５ａを形成するため、筒状部２５ａと梁２の端部との間にグラウト等を充填するべき隙間はない。さらに、繊維強化プラスチックシートからなる蓋部２５ｂを取り付けてもよく、蓋部２５ｂを設けなくてもよい。

図８及び図９は、柱本体１４と接合体１５との接合を示す。柱本体１４は、上端側において接合体１５に接合する下層部２６と、下端側において接合体１５に接合する上層部２７とを備える。下層部２６には、その上端面から下方に向かう有底の第１孔２８と、第１孔２８の下端近傍に連通するように下層部２６側面から横方向に向かう注入孔２９とが形成されている。上層部２７には、その下端面から上方に向かう有底の第２孔３０と、第２孔３０の下端近傍に連通するように上層部２７側面から横方向に向かう注入孔２９と、第２孔３０の上端近傍に連通するように上層部２７側面から横方向に向かう排出孔３１とが形成されている。接合体１５の鋼棒１７は、上端側及び下端側がコンクリート部分１６から突出している。柱本体１４と接合体１５とは、グルードインロッド（ＧＩＲ）接合によって互いに接合される。すなわち、鋼棒１７の下端側が第１孔２８に突入して、第１孔２８に注入された接着剤３２によって下層部２６に固定され、鋼棒１７の上端側が第２孔３０に突入して、第２孔３０に注入された接着剤３２によって上層部２７に固定される。鋼棒１７は、コンクリート部分１６及び接着剤３２との付着力を高めるため、全ねじボルトのように表面に凹凸を有することが好ましい。接着剤３２は無機接着剤が好ましい。

柱本体１４と接合体１５との接合手順について説明する。まず、下層部２６を所定の位置に配置する。次に、下層部２６の上面にスペーサー３３を設置し、鋼棒１７の下端側が第１孔２８に突入し、コンクリート部分１６がスペーサー３３に載置されるように、プレキャストコンクリート部材である接合体１５を配置する。次に、下層部２６の注入孔２９から接着剤３２を注入し、第１孔２８を接着剤３２で充填する。次に、下層部２６の上面及びコンクリート部分１６の下面間をグラウト３４で充填する。接合体１５が下層部２６に固定された後、鋼棒１７の上端側を第２孔３０に突入させ、上層部２７を鋼棒１７の上端側に螺合したナット３５にワッシャー３６を介して支持されるように配置する。鋼棒１７は、全ねじボルトであることが好ましいが、上部のみにねじ部が形成されたものでもよい。ワッシャー３６の上面における上層部２７に当接する部分には、第２孔３０に注入される接着剤３２が漏れないように隙間塞ぎ用接着剤（図示せず）が塗布されている。次に、コンクリート部分１６の上面及び上層部２７の下面間にグラウト３４を充填するとともに、接着剤３２が、上層部２７の注入孔２９からを注入されて、第２孔３０を充填し、その一部が排出孔３１から排出される。なお、下層部２６の上面及び上層部２７の下面には、グラウト３４の水分の吸収を防ぐため撥水材等を塗布しておくことが好ましい。

図１０及び図１１は、柱本体１４と接合体１５との接合の変形例を示す。接合体１５は、コンクリート部分１６を有するプレキャストコンクリート部材である。柱本体１４の下層部２６及び上層部２７と接合体１５とを連結する鋼棒１７は、接合体１５を構成するプレキャストコンクリート部材とは別体であり、上層部２７に設けられた孔に突入して接着された状態で建設現場に搬入される。接合体１５のコンクリート部分１６には、上下方向に延在して鋼棒１７が挿通される貫通孔１６ａと、貫通孔１６ａの下端近傍からコンクリート部分１６の側面へ横方向に向かう排出孔１６ｂとが形成されている。下層部２６には、その上端面から下方に向かって延在し鋼棒１７が挿通される有底の第１孔２８と、第１孔２８の下端近傍に連通するように下層部２６側面から横方向に向かう注入孔２９とが形成されている。貫通孔１６ａ及び第１孔２８の口径は、鋼棒１７の径よりも少し大きい。鋼棒１７の下端側が貫通孔１６ａ及び第１孔２８に挿入されるように、上層部２７を上方から下方に移動させて所定の位置に配置した後、下層部２６の注入孔２９から接着剤３２を注入して鋼棒１７を下層部２６に接着し、さらに、下層部２６と接合体１５の下端との間に設置された型枠（図示せず）に設けた注入孔（図示せず）からグラウト３４を注入する。注入されたグラウト３４は、下層部２６と接合体１５の下端との間を充填し、さらに、下端側から貫通孔１６ａに進入して貫通孔１６ａを充填する。さらに、貫通孔１６ａを通ったグラウト３４は、排出孔１６ｂから排出されて型枠が設置された梁２と接合体１５の側面との間を充填するとともに、貫通孔１６ａの上端側から排出されて、型枠が設置された接合体１５の上面と上層部２７の下面との間にも充填される。この変形例によると、建設現場での柱本体１４と接合体１５接着作業が１回で済み、グラウト３４の注入作業も１回で済む。

図９に示すように、下層部２６の上端近傍の側面及び上層部２７下端近傍の側面には、それぞれ、繊維強化プラスチックシートを巻きつけることによって形成された筒状の柱補強部材３７が設けられている。柱補強部材３７が側面を拘束することによって、グルードインロッド接合された下層部２６の上端側及び上層部２７の下端側の強度及び靭性を増大させ、鋼棒１７が第１孔２８及び第２孔３０から抜けることや、鋼棒１７が第１孔２８及び第２孔３０から抜けようとする力によって下層部２６及び上層部２７が割裂することを防止する。柱補強部材３７は、注入孔２９及び／又は排出孔３１（図８参照）を覆うように配置される場合は、接着剤３２（図８参照）の注入後に下層部２６及び上層部２７に取り付けられ、注入孔２９及び／又は排出孔３１（図８参照）からずれて配置される場合は、下層部２６及び上層部２７の接合体１５への接合前に取り付けてもよい。なお、柱補強部材３７は、金属板によって形成されてもよく、この場合、柱補強部材３７と下層部２６の上端近傍の側面及び上層部２７の下端近傍の側面との間にはグラウト等が充填される。また、柱補強部材３７は、梁補強部材２５と同様に、下層部２６の上面又は上層部２７の下面を覆う蓋部（図示せず）を有してもよい。

接合構造１を有する建物には、粘弾性系制振装置（図示せず）を併用することが好ましい。粘弾性系制振装置により、初期建物剛性を付加できる。また、木造の接合構造１は、非線形弾性型の復元力特性のため減衰が不足するが、粘弾性系制振装置によって減衰が補助される。

接合構造１の作用効果について説明する。接合体１５をコンクリート造とすることにより、梁２と接合体１５との間に大きな圧力が加わるようにプレストレスを与えても、接合体１５は破壊しない。そのため、第１緊張材４及び第２緊張材５によるプレストレスを大きくでき、梁２と接合体１５との互いの接合をモーメント抵抗接合とすることができる。梁２を接合体１５に高い圧力で押し付けることにより、梁２が接合体１５から離間するまで接合構造１の剛性を確保でき、また、離間後の接合構造１の曲げ耐力を増大させることができ、ラーメン架構としての剛性及び耐力が増大する。また、接合構造１の剛性が大きくなるため、架構全体の剛性を増大させることができる。さらに、梁２の端部の柔らかい層は、接合体１５に圧接することによりつぶれるため、より確実な剛接合とすることが可能となる。

接合構造１によって、木造梁のスパンを比較的大きくでき、広く開放的な空間を作ることができる。また、木造建物の剛性及び耐力が増大するため、木材の利用可能範囲が広がり、再生可能資源である木材、特に木質材料の利用促進に貢献する。また、木材は、コンクリートや鉄骨に比べて軽いため、建物の自重を低減させることができる。

第１緊張材４は、ジャッキで張力を導入するため、トルクによって張力を導入する場合に比べて張力の管理が容易である。

接合体１５がコンクリート造であるため、大地震時においても接合構造１は弾性を保ち、アンボンドプレストレスによるリセンタリング機能により、地震終了後の残留変形が小さくなる。また、接合体１５がコンクリート造であるため、梁２の端部を含め加工手間等が低減される。また、接合体１５をプレキャストコンクリート部材とし、柱本体１４との接合をグルードインロッド接合とすることにより、場所打ちコンクリートで接合体１５を構築する場合に比べて、施工の手間が低減され、工期を短縮できる。

図１２を参照して、第２実施形態に係る接合構造４１を説明する。説明に当たって、第１の実施形態と共通する構成は、同一の名称及び符号を用い、その説明を省略する。また、第１実施形態と類似する構成は、同一の名称及び符号を用い、その異なる部分を説明する。図１２は、第１緊張材４を含む縦断面の断面図である。

接合構造４１は、木造の梁２と、柱３と、梁２の全長に渡ってプレストレスを与える第１緊張材４とを有する。第２実施形態に係る接合構造４１は、緊張材が第１緊張材４のみである点等で第１実施形態と相違する。

梁２において第１緊張材４が挿通される第１挿通孔６は、下に凸となるように湾曲している。第１緊張材４が湾曲して配置されるため、１本の緊張材を直線状に配置する場合に比べて、梁２の延在方向の全体に渡って長期荷重を打ち消すようにプレストレスを与えることができる。

図１３及び１４を参照して、第３実施形態に係る接合構造５１を説明する。説明に当たって、第１の実施形態と共通する構成は、同一の名称及び符号を用い、その説明を省略する。また、第１実施形態と類似する構成は、同一の名称及び符号を用い、その異なる部分を説明する。図１３は、第２緊張材５を含む横断面（図１４のＩＸ−ＩＸ断面）の断面図であり、図１４は、第１緊張材４及び第２緊張材５を含む縦断面（図１３のＸ−Ｘ断面）の断面図である。

接合構造５１は、木造の梁５２と、柱３と、梁５２の全長に渡ってプレストレスを与える第１緊張材４と、梁５２の端部にプレストレスを与える第２緊張材５とを有する。第３実施形態は、主として梁５２の形状が第１実施形態と相違する。

梁５２は、梁５２の延在方向の全長に渡って延在して梁５２の幅方向に互いに対向する１対の第１板材５３，５３と、梁５２の両端部に延在して１対の第１板材５３，５３に挟まれるように接着された第２板材５４，５４とを有する。第１板材５３及び第２板材５４は木質材料からなる。第２板材５４には、第１緊張材４が挿通された第１挿通孔５５と、第１挿通孔５５の上方に位置して、第２緊張材５が挿通された第２挿通孔５６とが、梁５２の延在方向に沿って直線状に形成されている。第２板材５４は梁５２の端部にのみ延在して比較的延在方向の長さが短いため、第１挿通孔５５及び第２挿通孔５６はドリルで形成できる。また、第２板材５４が端部にのみ延在するため、梁５２を構成する木質材料の接着面積を小さくすることができる。このように、梁５２の作成が比較的簡易である。

第１緊張材４の中間部は、梁５２の幅方向に互いに離間した１対の第１板材５３，５３、及び梁５２の延在方向に互いに離間した２つの第２板材５４，５４に囲まれた空間５７に露出している。第２緊張材５の一端側は、第２板材５４における接合体１５に圧接する側とは反対側の端部５８に定着される。端部５８には、金属板からなる補強板５９が取り付けられていることが好ましい。第２緊張材５の他端側は、他の梁５２の第２板材５４の端部５８又は接合体１５に定着される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、接合体と柱本体との間の目地部は、グラウトでなく、第１及び第２孔に注入される接着剤でこれらと一体に充填してもよい。また、柱全体をコンクリート造としてもよい。シアキーの形状は変更可能である。

１，４１，５１：接合構造
２，５２：梁
３：柱
４：第１緊張材
５：第２緊張材
１４：柱本体
１５：接合体
１６：コンクリート部分
１７：鋼棒
２３：凹部
２４：充填材
２５：梁補強部材
２６：下層部
２７：上層部
２８：第１孔
３０：第２孔
３２：接着剤
３５：ナット
３７：柱補強部材

Claims (13)

1. 柱と木造梁との接合構造であって、
   木造の梁と、
   鉛直方向に延在する柱本体及び前記梁が接合する接合体を有する柱と、
   前記梁が前記接合体に圧接するように前記梁にプレストレスを与える緊張材とを有し、
   前記接合体がコンクリート造であることを特徴とする接合構造。
2. 前記柱本体は木質材料からなることを特徴とする請求項１に記載の接合構造。
3. 前記柱本体は、上端部において前記接合体に接合する下層部と、下端部において該接合体に接合する上層部とを備え、
   前記接合体は、コンクリート部分と、下端側及び上端側において前記コンクリート部分から突出した鋼棒とを有するプレキャストコンクリート部材からなり、
   前記鋼棒の下端側が、前記下層部の上端面から下方に向かって形成された第１孔に突入して、前記第１孔に注入された接着剤によって前記下層部に固定され、
   前記鋼棒の上端側が、前記上層部の下端面から上方に向かって形成された第２孔に突入して、前記第２孔に注入された接着剤によって前記上層部に固定されたことを特徴とする請求項２に記載の接合構造。
4. 前記鋼棒の少なくとも上端側はねじ部を有し、前記ねじ部に螺合したナットは前記上層部を支持することを特徴とする請求項３に記載の接合構造。
5. 前記柱本体は、上端部において前記接合体に接合する下層部と、下端部において該接合体に接合する上層部とを備え、
   前記接合体は、プレキャストコンクリート部材からなり、
   上端側において前記上層部に埋設された鋼棒の下端側が、前記下層部の上端面から下方に向かって形成された第１孔に突入して、前記第１孔に注入された接着剤によって前記下層部に固定され、
   前記鋼棒の中間部が、上下方向に延在するように前記接合体に形成された貫通孔に挿通され、前記貫通孔に注入されたグラウトによって前記接合体に固定されたことを特徴とする請求項２に記載の接合構造。
6. 前記下層部の上端側及び／又は前記上層部の下端側では、金属板又は繊維強化プラスチックシートからなる柱補強部材が該下層部及び／又は該上層部の側面を拘束していることを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の接合構造。
7. 前記緊張材は、アンボンド緊張材であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の接合構造。
8. 前記柱は、第１柱と、前記第１柱から水平方向に離間した第２柱とを備え、
   前記接合体は、前記第１柱に設けられた第１接合体と、前記第２柱に設けられた第２接合体とを備え、
   前記緊張材は、一端側が前記第１接合体に定着され、他端側が前記第２接合体に定着されて、前記第１柱及び前記第２柱間に配置された前記梁にプレストレスを与える第１緊張材を備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の接合構造。
9. 前記柱は、前記第１柱及び前記第２柱の間に配置された第３柱を更に備え、
   前記接合体は、前記第３柱に設けられた第３接合体を更に備え、
   前記第１緊張材は、前記第３接合体を貫通していることを特徴とする請求項８に記載の接合構造。
10. 前記緊張材は、一端側において前記梁に定着され、他端側において前記接合体に、又は他端側において前記接合体を挟んで該梁の延在方向の延長線上に延在する他の梁に定着された第２緊張材を備えることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の接合構造。
11. 前記梁は、該梁の延在方向の全長に渡って延在して互いに対向する１対の第１板材と、該梁の端部に延在して前記１対の第１板材に挟まれるように接着された第２板材とを有し、
    前記第２板材は、前記第２緊張材が貫通した挿通孔を有し、前記接合体に圧接する側とは反対側の端部において前記第２緊張材の一端側を定着させることを特徴とする請求項１０に記載の接合構造。
12. 前記梁における前記接合体に圧接する端部では、金属板又は繊維強化プラスチックシートからなる梁補強部材が該梁の延在方向に平行な面を拘束していることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の接合構造。
13. 前記梁及び前記接合体の互いに接合する接合面の少なくとも一方は、凹部又は凸部を有し、前記接合面間には充填材が充填されたことを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の接合構造。

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