JP7201149B2 - 水平部材の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、水平部材の補強構造に関する。

近年、意匠性や軽量化の観点から、木質の水平部材によって建物の梁や床が構築されることがある。例えば、特許文献１には、下階の建物ユニットの壁パネルと上階の建物ユニットの壁パネルとの間に木質の床パネルが挟込まれた接合構造が開示されている。

特開２０００－２３０２７６号公報

しかし、特許文献１に示すような上下の壁パネルによって木質の床パネルが挟込まれている構成において、地震時等に壁パネルに水平荷重が加わった場合、上下の壁パネルのずれによって床パネルに面外方向のせん断力が加わり、床パネルが変形する虞があった。

本発明は上記事実に鑑み、木質の水平部材の面外方向の変形を抑制することができる水平部材の補強構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の水平部材の補強構造は、木質の水平部材と、前記水平部材の上下面に配置され前記水平部材を上下から狭持する壁部材と、前記水平部材と前記壁部材の間の上下に設けられ前記壁部材の厚さ方向両側にはみ出す大きさの補強部材と、を有する水平部材の補強構造であって、前記補強部材は、隣合う前記壁部材の継目部分に配置されているとともに、前記壁部材は、前記補強部材が配置されていない箇所では、前記水平部材の上下面と接触して配置されており、前記補強部材及び前記水平部材を貫通し、上下の前記壁部材を接合する引きボルトを有する。

上記構成によれば、水平部材の上下面に水平部材を上下から狭持する壁部材が配置されており、木質の水平部材と水平部材を上下から狭持する壁部材との間に、壁部材の厚さ方向両側にはみ出す大きさの補強部材が設けられている。補強部材は、隣合う壁部材の継目部分に配置されており、壁部材は、補強部材が配置されていない箇所では、水平部材の上下面と接触して配置されている。そして、引きボルトが、補強部材及び水平部材を貫通し、上下の壁部材を接合している。
このため、補強部材によって水平部材の面外方向（鉛直方向）の変形を抑制することができる。

請求項２に記載の水平部材の補強構造は、請求項１に記載の水平部材の補強構造であって、前記補強部材は、隣合う前記壁部材の継目部分に配置されている。

壁部材に面内方向の水平荷重が加わった場合、隣合う壁部材が継目部分で互いにずれることにより、壁部材の継目部分において水平部材に最も大きなせん断力が加わる。ここで、上記構成によれば、隣合う壁部材の継目部分に補強部材が配置されているため、水平部材の面外方向の変形を効率よく抑制することができる。

請求項３に記載の水平部材の補強構造は、請求項１又は２に記載の水平部材の補強構造であって、前記水平部材には、前記補強部材が嵌込まれる凹部が設けられており、前記補強部材及び前記水平部材を貫通し、前記壁部材を接合する鋼材を有する。

上記構成によれば、補強部材が水平部材に設けられた凹部に嵌込まれており、補強部材及び水平部材を鋼材が貫通している。このため、壁部材に水平荷重が繰り返し加わった場合であっても、水平部材に対して補強部材がずれ動くことを抑制することができる。

本発明によれば、木質の水平部材の面外方向の変形を抑制することができる。

第１実施形態における水平部材及び壁部材を示す全体斜視図である。 （Ａ）は図１におけるＡ－Ａ線断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ－Ｂ線断面図である。 水平荷重が加わった場合の第１実施形態における水平部材及び壁部材を示す、図２（Ｂ）に相当する断面図である。 第２実施形態における水平部材及び壁部材を示す全体斜視図である。 （Ａ）は図４におけるＣ－Ｃ線断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＤ－Ｄ線断面図である。 水平荷重が加わった場合の第２実施形態における水平部材及び壁部材を示す、図５（Ｂ）に相当する断面図である。 （Ａ）は変形例における水平部材と壁部材との接合部分を示す部分拡大図であり、（Ｂ）はそのＥ－Ｅ線断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態における水平部材の補強構造について、図１～図３を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態において、水平部材は例えば建物を構成する床部材１０である。床部材１０は、例えば図示しない複数のラミナ材を木質繊維の繊維方向が直交するように重ね合わせて接着した木質の直交集成材（ＣＬＴ、Ｃｒｏｓｓ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｔｉｍｂｅｒ）で構成されており、水平方向に延びている。

また、床部材１０の上部及び下部には、床部材１０とともに建物を構成する壁部材１２がそれぞれ設けられている。壁部材１２はそれぞれ鉛直方向に延び、壁部材１２によって床部材１０が上下から狭持されている。壁部材１２は、例えば床部材１０と同様に木質の直交集成材で構成されており、隣合う壁部材１２同士が継目部分で突合わされて互いにスプライン接合されている。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、床部材１０の上面及び下面における壁部材１２の継目部分と接する部分には、凹部１４がそれぞれ設けられている。また、凹部１４には、例えば水平方向に延びる矩形の鋼板から成る補強部材１６がそれぞれ嵌込まれている。なお、本実施形態では、凹部１４の深さは補強部材１６の高さ（厚さ）と略等しくされており、凹部１４に嵌込まれた補強部材１６の上面又は下面が床部材１０の上面又は下面と同一面となっている。

さらに、床部材１０、壁部材１２、及び補強部材１６には、床部材１０及び補強部材１６を厚さ方向に貫通して壁部材１２に設けられた締結口１８に達する貫通孔２０が形成されている。貫通孔２０には、締結口１８において両端部がナット２２で締結された鋼材としての引きボルト２４が挿通されており、これにより、上下の壁部材１２同士が、床部材１０及び補強部材１６を挟込むように引寄せられて互いに固定されている。

本実施形態の壁部材１２に面内方向の水平荷重が加わった場合、上下の壁部材１２がずれることにより、間に狭持された床部材１０に面外方向（鉛直方向）のせん断力が加わる。特に壁部材１２の継目部分では、図３に示すように、隣合う壁部材１２同士が互いにずれる（ロッキング変形する）ことにより、床部材１０に加わるせん断力が最も大きくなる。

一般的に、直交集成材等で構成された木質の床部材１０は、面外方向の外力に対する強度が面内方向の外力に対する強度と比較して小さい。しかし、本実施形態によれば、床部材１０における壁部材１２の継目部分と接する部分に補強部材１６が配置されているため、補強部材１６が変形することで床部材１０に加わる面外方向のせん断力を吸収することができ、床部材１０の面外方向の変形を効率よく抑制することができる。

また、本実施形態によれば、補強部材１６が床部材１０に設けられた凹部１４に嵌め込まれているとともに、床部材１０、壁部材１２、及び補強部材１６を貫通する引きボルト２４によって固定されている。このため、壁部材１２に水平荷重が繰り返し加わった場合であっても、床部材１０に対して補強部材１６がずれ動くことを抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、補強部材１６が床部材１０の上面及び下面にそれぞれ配置されている。このため、補強部材１６が床部材１０の上面又は下面のみに配置されている構成と比較して、床部材１０の剛性をより高めることができ、床部材１０の面外方向の変形をより抑制することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態における水平部材の補強構造について、図４～図６を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については図示及び説明を省略し、差異点のみを説明する。

第１実施形態では、床部材１０が１枚の直交集成材で構成されていたのに対し、第２実施形態では、図４に示すように、隣合う床部材３０同士が継目部分で突合わされて互いにスプライン接合されている。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、床部材３０の継目部分は壁部材３２の継目部分と同じ位置に設けられており、床部材３０の継目部分の上面及び下面に設けられた凹部３４に補強部材３６がそれぞれ嵌込まれている。また、第１実施形態と同様に、床部材３０、壁部材３２、及び補強部材３６は、貫通孔４０に挿通された鋼材としての引きボルト４４によって互いに固定されている。

本実施形態の壁部材３２に面内方向の水平荷重が加わった場合、図６に示すように、隣合う壁部材３２同士が互いにずれる（ロッキング変形する）ことにより、床部材３０の継目部分に大きなせん断力が加わる。

ここで、本実施形態によれば、床部材３０及び壁部材３２の継目部分に補強部材３６が配置されているため、補強部材３６が変形することで床部材３０に加わる面外方向のせん断力を吸収することができ、床部材３０の面外方向の変形を効率よく抑制することができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明について第１、第２実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。

例えば、上記実施形態では、補強部材１６、３６が床部材１０、３０の上面及び下面にそれぞれ配置されていたが、床部材１０、３０の上面又は下面のどちらか一方のみに補強部材１６、３６が配置されていてもよい。

床部材１０、３０の上面又は下面の少なくとも一方に補強部材１６、３６を配置することで、補強部材１６、３６が配置されていない構成と比較して、床部材１０、３０の剛性を部分的に高めることができ、床部材１０、３０の面外方向の変形を抑制することができる。

また、上記実施形態では、床部材１０、３０が壁部材１２、３２によって直接狭持されていたが、床部材に固定された補強部材を壁部材で狭持する構成としてもよい。具体的には、例えば図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、補強部材としての鉄骨造の梁５４の両側面に床部材５０をそれぞれ固定し、壁部材５２によって梁５４を上下から狭持する構成としてもよい。なお、梁５４のウェブにおける壁部材５２の継目部分に対応する部分には、補強用のリブプレート５４Ａが設けられている。

床部材５０に固定された梁５４を壁部材５２で狭持する構成とすることで、壁部材５２によって床部材５０を直接狭持することなく、壁部材５２と床部材５０とを互いに固定することができる。このため、補強部材としての鉄骨造の梁５４によって、床部材５０の面外方向の変形を抑制するとともに、壁部材５２の鉛直軸力の伝達率を向上させることができる。

また、上記実施形態では、水平部材として床部材１０、３０を例に説明したが、水平部材は床部材１０、３０には限られず、例えば梁部材であってもよい。また、床部材１０、３０が直交集成材で構成されていたが、木質であればよく、例えば単板の繊維方向を揃えて積層して接着した単板積層材（ＬＶＬ（Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｖｅｎｅｅｒ Ｌｕｍｂｅｒ））や、単層の無垢材で構成されていてもよい。

同様に、壁部材１２、３２も直交集成材には限られず、単板積層材や単層の無垢材、プレキャストの鉄筋コンクリート（ＲＣ）で構成されていてもよい。また、補強部材１６、３６の材質も、木質の床部材１０、３０より剛性が高い材料であれば鋼板には限られない。さらに、鉄筋や棒鋼、炭素繊維を板状に並べたものを補強部材１６、３６としてもよい。

また、上記実施形態では、床部材１０、３０、壁部材１２、３２、及び補強部材１６、３６を固定する鋼材として引きボルト２４、４４が用いられていたが、引きボルト２４、４４の代わりにＰＣ鋼線を用いてもよく、複数のビスによって床部材１０、３０、壁部材１２、３２、及び補強部材１６、３６を固定してもよい。

さらに、補強部材１６、３６が床部材１０、３０の凹部１４、３４に嵌込まれていたが、床部材１０、３０に凹部を設けずに床部材１０、３０の上面又は下面に補強部材１６を載置してもよい。又は、壁部材１２、３２側に凹部を設け、壁部材１２、３２の凹部に補強部材１６、３６を嵌込む構成としてもよい。

また、補強部材１６を床部材１０の側面に沿って鉛直方向に配置してもよい。補強部材１６を鉛直方向に配置することによっても、床部材１０の剛性を高めることが可能となり、床部材１０の面外方向の変形を抑制することが可能となる。

さらに、上記実施形態では、壁部材１２、３２の継目部分に補強部材１６、３６が配置されていたが、壁部材１２、３２の継目部分以外の部分に補強部材が配置されていてもよい。少なくとも床部材と壁部材との間に補強部材を配置することで、床部材の剛性を補強部材によって高めることができ、床部材の曲げ変形を抑制することができる。

１０、３０、５０ 床部材（水平部材の一例）
１２、３２、５２ 壁部材
１４、３４ 凹部
１６、３６ 補強部材
２４、４４ 引きボルト（鋼材の一例）
５４ 梁（補強部材の一例）

Claims (3)

1. 木質の水平部材と、
   前記水平部材の上下面に配置され前記水平部材を上下から狭持する壁部材と、
   前記水平部材と前記壁部材の間の上下に設けられ前記壁部材の厚さ方向両側にはみ出す大きさの補強部材と、
   を有する水平部材の補強構造であって、
   前記補強部材は、隣合う前記壁部材の継目部分に配置されているとともに、前記壁部材は、前記補強部材が配置されていない箇所では、前記水平部材の上下面と接触して配置されており、前記補強部材及び前記水平部材を貫通し、上下の前記壁部材を接合する引きボルトを有する、
   水平部材の補強構造。
2. 前記補強部材は、隣合う前記壁部材の継目部分に配置されている、請求項１に記載の水平部材の補強構造。
3. 前記水平部材には、前記補強部材が嵌込まれる凹部が設けられており、
   前記補強部材及び前記水平部材を貫通し、前記壁部材を接合する鋼材を有する、
   請求項１又は２に記載の水平部材の補強構造。

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