JP7560314B2 - 木質材と鉄骨材との接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、木質材と鉄骨材との接合構造に関する。

木質材と鉄骨材とを接合するに当たり、耐火木質柱等の木質材と鉄骨梁等の鉄骨材とを直接接触させて接合することが考えられる。しかしながら、木質材と鉄骨材とを直接接触させて接合すると、火災時等に、鉄骨材から木質材に直接的に熱が伝達されてしまい、木質材の温度上昇を招くことになる。よって、木質材が着火温度まで温度上昇してしまい、木質柱としての荷重支持能力が損なわれる等、木質材の本来の機能を発揮することができなくなる可能性がある。

そこで、従来、木質材と鉄骨材との接合部を覆うコンクリート部が備えられ、そのコンクリート部が、木質材と鉄骨材との間にも介在され、木質材と鉄骨材との間を所定の間隔に保持している（例えば、特許文献１参照。）。これにより、木質材と鉄骨材との間にコンクリート部を介在させることで、鉄骨材から木質材に直接的に熱が伝達されるのを抑制している。

特許第６５２８２７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の接合構造では、木質材と鉄骨材との間にコンクリート部を施工しなければならず、その施工が手間のかかるものとなっており、施工性の面で改善の余地があった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、施工性の向上を図りながら、火災時等に木質材の温度上昇を抑制することができる木質材と鉄骨材との接合構造を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、
木質材と鉄骨材との接合構造において、
前記鉄骨材において、前記木質材に接合される接合部位以外の部位に接する状態で配設されるコンクリート部と、
前記鉄骨材の前記接合部位と前記木質材との間を所定間隔隔てる状態に保持する間隔保持部とが備えられ、
前記鉄骨材の前記接合部位と前記木質材とが、その間に前記間隔保持部を介在させて接合され、
前記間隔保持部は、モルタルの充填により構成され、
前記鉄骨材から延設されて前記木質材の内部まで延びる状態で配設される鉄骨側連結部と、その鉄骨側連結部を貫通して連結される状態で前記木質材の内部に配設される木質側連結部とが備えられている点にある。

本構成によれば、熱容量が大きなコンクリート部を、鉄骨材における鉄骨側接合部位以外の部位に接する状態で配設することで、火災時等に、鉄骨材の温度上昇を抑制することができる。しかも、モルタルにて構成された熱容量の大きな間隔保持部を、鉄骨側接合部位と木質材との間に介在させることで、鉄骨材から木質材に直接的に熱が伝達されるのを抑制することができ、木質材の温度上昇を適切に防止することができる。また、間隔保持部を構成するに当たり、モルタルを充填するだけで構成することができるので、間隔保持部の施工を容易に行うことができる。よって、施工性の向上を図りながら、火災時等に木質材の温度上昇を適切に防止することができる。

又、本構成によれば、木質材の内部において、鉄骨側連結部を貫通して連結させる状態で木質材連結部を配設するだけで、鉄骨側連結部と木質側連結部とを安定して連結することができ、鉄骨材の鉄骨側接合部位と木質材との間に間隔保持部を介在させる状態で、鉄骨材と木質材とを適切に接合することができる。しかも、鉄骨側連結部が木質材の内部に延びる状態で配設され、木質側連結部も木質材の内部に配設されているので、鉄骨側連結部と木質側連結部が外部に露出することなく、意匠性の向上を図ることができる。
本発明の第２特徴構成は、木質材と鉄骨材との接合構造において、
前記鉄骨材において、前記木質材に接合される接合部位以外の部位に接する状態で配設されるコンクリート部と、
前記鉄骨材の前記接合部位と前記木質材との接合方向で対向する対向面間を所定間隔隔てる状態に保持する間隔保持部とが備えられ、
前記鉄骨材の前記接合部位と前記木質材とが、それらの前記対向面間に前記間隔保持部を介在させて接合され、
前記間隔保持部は、モルタルの充填により構成されている点にある。

木質柱と鉄骨梁との接合構造を示す側面図 木質柱と鉄骨梁との接合構造を示す平面図 木質柱の断面図 木質柱と鉄骨梁との接合構造を示す側面図 木質柱の断面図

本発明に係る木質材と鉄骨材との接合構造の実施形態を図面に基づいて説明する。
この木質材と鉄骨材との接合構造は、図１及び図２に示すように、木質材としての耐火木質柱１と鉄骨材としての鉄骨梁２とを接合させるための接合構造である。

耐火木質柱１は、図１及び図３に示すように、その内方側から順に、荷重支持部１１、燃え止まり層１２、燃え代層１３が備えられている。荷重支持部１１は、荷重を支持するものであり、木製にて構成されている。燃え止まり層１２は、火災時等にその熱を吸収するものであり、モルタル等にて構成されている。燃え代層１３は、火災時等に炭化して、遮熱層を形成するものであり、木製にて構成されている。この実施形態では、耐火木質柱１を間柱として備えているが、間柱に限らず、例えば、管柱や通し柱として備えることもできる。

鉄骨梁２は、Ｈ形鋼にて構成されている。図１に示すように、鉄骨梁２として、耐火木質柱１の上方側に、第１鉄骨梁２１と第２鉄骨梁２２とが配設され、耐火木質柱１の下方側に、第３鉄骨梁２３と第４鉄骨梁２４とが配設されている。耐火木質柱１は、その上端部が上方側接合部３にて第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２に接合され、その下端部が下方側接合部４にて第３鉄骨梁２３及び第４鉄骨梁２４に接合されている。このように、耐火木質柱１と鉄骨梁２とを接合する接合部として、上方側接合部３と下方側接合部４とが備えられ、本発明に係る木質材と鉄骨材との接合構造が上方側接合部３に適用されている。

（上方側接合部）
上方側接合部３では、図１及び図２に示すように、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２に対して、耐火木質柱１の上端部が接合されている。第１鉄骨梁２１と第２鉄骨梁２２とは、お互いに直交する状態で接合プレート３１にてボルト接合され、図２に示すように、平面視でＴ字状になるように配設されている。第１鉄骨梁２１と第２鉄骨梁２２の上部には、図１に示すように、コンクリート製の上方側スラブ３２が備えられている。

上方側接合部３には、図１に示すように、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２における鉄骨側接合部位以外の部位に接する状態で配設される上方側コンクリート部３３（コンクリート部に相当する）と、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２の鉄骨側接合部位と耐火木質柱１の上端部との間を所定間隔隔てる状態に保持するモルタル製の上方側間隔保持部３４（間隔保持部に相当する）とが備えられている。上方側接合部３では、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２における鉄骨側接合部位２１ａと耐火木質柱１とが、その間に上方側間隔保持部３４を介在させて接合されている。

上方側コンクリート部３３は、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２における鉄骨側接合部位以外の部位に接する状態で配設されている。第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２において、図１に示すように、耐火木質柱１の上端部と接合する鉄骨側接合部位は、第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａの下面部となっている。そこで、上方側コンクリート部３３は、第１鉄骨梁２１において、下フランジ２１ａの下面部よりも上方側で上フランジ２１ｂの上面部までの部位と接するとともに、第２鉄骨梁２２において、下フランジ２２ａの下面部よりも下方側から上フランジ２２ｂの上面部までの第２鉄骨梁２２の全体と接することで、第１鉄骨梁２１において下フランジ２１ａの下面部（鉄骨側接合部位）以外の部位と接する状態で備えられている。

ちなみに、この実施形態では、第２鉄骨梁２２の下フランジ２２ａが、第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａよりも少し上方側に配設されているので、耐火木質柱１の上端部と接合する鉄骨側接合部位が、第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａの下面部となっている。この構成に代えて、例えば、第２鉄骨梁２２の下フランジ２２ａと第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａとを上下方向で同一位置又は略同一位置に配設することもできる。この場合には、耐火木質柱１の上端部と接合する鉄骨側接合部位が、第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａの下面部と第２鉄骨梁２２の下フランジ２２ａの下面部となり、上方側コンクリート部３３が、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２において、この鉄骨側接合部位以外の部位に接する状態で備えられることになる。

上方側コンクリート部３３は、図２に示すように、平面視において、耐火木質柱１の上面部に相当する箇所だけでなく、第１鉄骨梁２１の長さ方向及び第２鉄骨梁２２の長さ方向に第１所定距離Ｋ１だけ張り出した大きさを有している。図２において、耐火木質柱１の幅を第２所定距離Ｋ２にて示している。これにより、上方側コンクリート部３３は、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２における鉄骨側接合部位（第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａの下面部）以外の部位を、各鉄骨梁２１、２２の長さ方向に延びる状態で覆うことになり、熱容量の大きな上方側コンクリート部３３として十分な大きさを確保することができる。

上方側間隔保持部３４は、図１に示すように、耐火木質柱１の上面部と第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａの下面部（鉄骨側接合部位）との間に配設され、モルタルの充填により構成されている。上方側間隔保持部３４は、平面視において、耐火木質柱１の上面部と同じ又は略同じ大きさを有し、上下方向において、第１所定厚みＡ１（図１参照）の厚みを有している。これにより、上方側間隔保持部３４が、耐火木質柱１の上面部の全体にわたって存在して、第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａの下面部と耐火木質柱１の上端部との間を、第１所定間隔Ａ１を隔てる状態に保持している。

このようにして、熱容量の大きな上方側コンクリート部３３を、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２における鉄骨側接合部位（第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａの下面部）以外の部位に接する状態で備えることで、火災時等に、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２の温度上昇を抑制することができる。しかも、モルタルにて構成された熱容量の大きな上方側間隔保持部３４を、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２の鉄骨側接合部位と耐火木質柱１の上端部との間に介在させることで、第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２から耐火木質柱１に直接的に熱が伝達させるのを抑制することができ、耐火木質柱１の温度上昇を適切に防止することができる。

上方側接合部３において、第１鉄骨梁２１と耐火木質柱１とを連結するために、モルタルで構成された上方側間隔保持部３４に加えて、図１、図３、及び、図４に示すように、第１鉄骨梁２１側の上方鉄骨側連結部３５と耐火木質柱１側の上方木質側連結部３７とが備えられている。ちなみに、図４では、上方側コンクリート部３３を省略して図示している。

上方鉄骨側連結部３５は、図１及び図４に示すように、第１鉄骨梁２１から延設されて耐火木質柱１の内部まで延びる状態で配設されるガゼットプレートにて構成されている。上方鉄骨側連結部３５は、その上端部が第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａの下面部に溶接等により連結され、上下方向で上方側間隔保持部３４を貫通し、その下端部が耐火木質柱１の内部まで延びている。

上方木質側連結部３７は、図１、図３、及び、図４に示すように、上方鉄骨側連結部３５を貫通して連結される状態で耐火木質柱１の内部に配設される水平方向に延びるピンにて構成されている。上方木質側連結部３７は、図４に示すように、上方鉄骨側連結部３５に形成された上下方向に長いルーズ孔部３６の内部を貫通することで、上方鉄骨側連結部３５を貫通して連結されている。上方木質側連結部３７の両端部には、その上方木質側連結部３７を挿入させる挿入孔部を塞ぐ閉塞部材３８が備えられている。

上方側接合部３の施工順序について説明すると、耐火木質柱１が設置されている状態において、まず、第１鉄骨梁２１の下フランジ２１ａに上方鉄骨側連結部３５を連結させて（工場等で予め連結しておく、又は、現場での溶接等による現場施工にて連結する）、耐火木質柱１の上面部との間に所定間隔（第１所定間隔Ａ１）を隔てて第１鉄骨梁２１を設置する。この第１鉄骨梁２１の設置を行う際には、上方鉄骨側連結部３５を耐火木質柱１の内部まで差し込み、その上方鉄骨側連結部３５に対して上方木質側連結部３７を貫通して連結させる。そして、第１鉄骨梁２１に第２鉄骨梁２２を接合した状態において、コンクリートの打設により第１鉄骨梁２１及び第２鉄骨梁２２を覆う上方側コンクリート部３３を構築する。その後、耐火木質柱１の上面部と上方側コンクリート部３３との間に、モルタルの充填により上方側間隔保持部３４を構築している。

ちなみに、上述の説明では、第１鉄骨梁２１の設置、上方側コンクリート部３３の構築、上方側間隔保持部３４の構築の順に施工する例を示したが、施工順序については適宜変更が可能である。

（下方側接合部）
下方側接合部４では、図１に示すように、第３鉄骨梁２３及び第４鉄骨梁２４に対して、耐火木質柱１の下端部が接合されている。第３鉄骨梁２３と第４鉄骨梁２４とは、お互いに直交して交差する状態で接合され、平面視で十字状になるように配設されている。第３鉄骨梁２３と第４鉄骨梁２４の上部には、コンクリート製の下方側スラブ４１が備えられている。下方側スラブ４１において耐火木質柱１の設置個所には、柱用のコンクリート製の立ち上がり部４２が備えられ、その立ち上がり部４２の上部に耐火木質柱１が設置されている。図示は省略するが、下方側スラブ４１と立ち上がり部４２とに亘って鉄筋が配設され、下方側スラブ４１と立ち上がり部４２との一体化が図られている。

下方側接合部４には、図１に示すように、立ち上がり部４２と耐火木質柱１の下端部との間の隙間を埋める隙間埋め部４４が備えられている。これにより、下方側接合部４では、立ち上がり部４２と耐火木質柱１とが、その間に隙間埋め部４４を介在させて接合されている。

隙間埋め部４４は、耐火木質柱１の下面部と立ち上がり部４２の上面部との間に配設され、モルタルの充填により構成されている。隙間埋め部４４は、平面視において、耐火木質柱１の下面部（立ち上がり部４２の上面部）と同じ又は略同じ大きさを有しており、上下方向において、第２所定厚みＡ２（図１参照）の厚みを有している。これにより、隙間埋め部４４が、耐火木質柱１の下面部の全体にわたって存在して、立ち上がり部４２の上面部と耐火木質柱１の下面部との間を、第２所定間隔Ａ２を隔てる状態に保持している。

下方側接合部４において、第３鉄骨梁２３及び第４鉄骨梁２４と耐火木質柱１とを連結するために、モルタルで構成された隙間埋め部４４等に加えて、図１及び図５に示すように、第３鉄骨梁２３側の下方鉄骨側連結部４５と耐火木質柱１側の下方木質側連結部４６とが備えられている。

下方鉄骨側連結部４５は、図１及び図５に示すように、第３鉄骨梁２３から延設されて耐火木質柱１の内部まで延びる状態で配設されるガゼットプレートにて構成されている。下方鉄骨側連結部４５は、図５に示すように、お互いに直交して交差する状態で十字状に配設されている。下方鉄骨側連結部４５は、図１に示すように、その下端部が第３鉄骨梁２３の上フランジ２３ａの上面部に溶接等により連結され、上下方向で下方側コンクリート部４３及び隙間埋め部４４を貫通し、その上端部が耐火木質柱１の内部まで延びている。

下方木質側連結部４６は、図１及び図５に示すように、下方鉄骨側連結部４５を貫通して連結される状態で耐火木質柱１の内部に配設される水平方向に延びるピンにて構成されている。下方木質側連結部４６は、上方木質側連結部３７と同様であるので、図示は省略するが、下方鉄骨側連結部４５に形成された上下方向に長いルーズ孔部の内部を貫通することで、下方鉄骨側連結部４５を貫通して連結されている。下方木質側連結部４６の両端部には、その下方木質側連結部４６を挿入させる挿入孔部を塞ぐ閉塞部材４７が備えられている。

下方側接合部４の施工順序について説明すると、第３鉄骨梁２３及び第４鉄骨梁２４が設置されている状態において、まず、第３鉄骨梁２３の上フランジ２３ａに対して下方鉄骨側連結部４５を溶接等による現場施工にて連結し、コンクリートの打設により下方側スラブ４１及び立ち上がり部４２を構築する。ちなみに、第３鉄骨梁２３の上フランジ２３ａに対する下方鉄骨側連結部４５の連結は、工場等にて予め連結しておくこともできる。そして、立ち上がり部４２の上面部に、モルタルの充填により隙間埋め部４４を構築した後、隙間埋め部４４の上面部に耐火木質柱１を設置する。この耐火木質柱１の設置を行う際には、下方鉄骨側連結部４５を耐火木質柱１の内部まで差し込み、その下方鉄骨側連結部４５に対して下方木質側連結部４６を貫通して連結させる。

ちなみに、上述の説明では、下方側スラブ４１及び立ち上がり部４２の構築、隙間埋め部４４の構築、耐火木質柱１の設置の順に施工する例を示したが、施工順序については適宜変更が可能である。例えば、下方側スラブ４１、立ち上がり部４２、隙間埋め部４４を構築していなくても、第３鉄骨梁２３の上フランジ２３ａに対して連結された下方鉄骨側連結部４５を、耐火木質柱１の内部まで差し込み、その下方鉄骨側連結部４５に対して下方木質側連結部４６を貫通して連結させることで、耐火木質柱１を設置することができる。よって、下方側スラブ４１及び立ち上がり部４２の構築、並びに、隙間埋め部４４の構築よりも先行して、耐火木質柱１の設置を行うこともできる。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。
尚、以下に説明する各実施形態の構成は、夫々単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記実施形態では、耐火木質柱１と鉄骨梁２とを接合する接合部として、２つの鉄骨梁２を接合する接合箇所に対して、１つの耐火木質柱１を接合しているが、単に、１つの鉄骨梁２と１つの耐火木質柱１とを接合する接合部としてもよい。

（２）上記実施形態では、木質材と鉄骨材とを接合する接合部として、木質材を耐火木質柱１とし、鉄骨材を鉄骨梁２としているが、例えば、木質材を耐火木質梁とし、鉄骨材を鉄骨柱とする等、どのような接合箇所とするかは適宜変更が可能であり、木質材と鉄骨材とを接合する接合部であればよい。

（３）上記実施形態では、本発明に係る木質材と鉄骨材との接合構造を上方側接合部３に適用した例を示したが、本発明に係る木質材と鉄骨材との接合構造を下方側接合部４にも適用することもできる。

１ 耐火木質柱（木質材）
２ 鉄骨梁（鉄骨材）
３３ 上方側コンクリート部（コンクリート部）
３４ 上方側間隔保持部（間隔保持部）
３５ 上方鉄骨側連結部（鉄骨側連結部）
３７ 上方木質側連結部（木質側連結部）

Claims (2)

1. 木質材と鉄骨材との接合構造において、
   前記鉄骨材において、前記木質材に接合される接合部位以外の部位に接する状態で配設されるコンクリート部と、
   前記鉄骨材の前記接合部位と前記木質材との間を所定間隔隔てる状態に保持する間隔保持部とが備えられ、
   前記鉄骨材の前記接合部位と前記木質材とが、その間に前記間隔保持部を介在させて接合され、
   前記間隔保持部は、モルタルの充填により構成され、
   前記鉄骨材から延設されて前記木質材の内部まで延びる状態で配設される鉄骨側連結部と、その鉄骨側連結部を貫通して連結される状態で前記木質材の内部に配設される木質側連結部とが備えられている木質材と鉄骨材との接合構造。
2. 木質材と鉄骨材との接合構造において、
   前記鉄骨材において、前記木質材に接合される接合部位以外の部位に接する状態で配設されるコンクリート部と、
   前記鉄骨材の前記接合部位と前記木質材との接合方向で対向する対向面間を所定間隔隔てる状態に保持する間隔保持部とが備えられ、
   前記鉄骨材の前記接合部位と前記木質材とが、それらの前記対向面間に前記間隔保持部を介在させて接合され、
   前記間隔保持部は、モルタルの充填により構成されている木質材と鉄骨材との接合構造。

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