JPH10238016A

JPH10238016A - 複合柱材

Info

Publication number: JPH10238016A
Application number: JP4571397A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Arikawa; 泰史有川; Harunobu Hirata; 治伸平田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】重量の増加を少なくし、断面積を増加するこ
となく機械的強度の向上した複合柱材を提供すること。【解決手段】基本断面が正四角形状で、その側面の長
手方向に貫通する凹所１ａを有する天然木材、あるいは
合成木材よりなる本体材１と、本体材１の機械的強度を
補強する凹所１ａに固着された補強材２と、を備える複
合柱材Ｖにおいて、補強材２は、前記長手方向に連なる
空間部２ａを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸組構法等の木造
建造物の柱として使用される複合柱材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軸組構法の木造建造物は、天然木
材、あるいは合成木材よりなる木質材を用いて梁などの
横架材や柱、筋かい等を構成している。また、近年、住
環境の向上を目的とし、都市部を中心にして３階建て構
造の木造住宅が普及しつつある。この３階建て構造の木
造住宅においては、地震などの揺れに対する耐震性向上
を図るため、軸組構法における構造部材の座屈荷重等、
機械的強度面の向上を目的とし、鉄骨材等、従来の木材
より高弾性係数をもった補強材を有する複合部材の使用
が提案されている。

【０００３】詳しくは、軸組構法の木造建造物におい
て、その構造の強度、安定性及び耐久性を大きく左右す
る梁材に鉄骨を用い、この鉄骨梁を木質材とを組み合わ
て建築物を構成することが検討され、図７に示すよう
に、横架材として鉄骨梁ａと木質材ｂ、ｂとを複合した
複合梁材が提案されている。この複合梁材は、木質材
ｂ、ｂと柱等の部材とを緊結して組み合わせることとし
ている。

【０００４】また、上記の複合部材は、他に、鉄筋補強
材を有する木材として実開昭５５−４８９２５にて開示
された、図８に示すものがある。すなわち、このもの
は、木材ｂの所定の位置に軽量鉄骨などで形成された補
強材ａ、ａを貼着あるいは埋め込まれる溝を形成し、こ
の木材柱ｂの溝に補強材ａを任意に固着したものであ
る。

【０００５】一方、３階建て構造の木造住宅は、単位面
積当たりの重量が大きく、一般の２階建て住宅に比べて
柱にはより大きな圧縮荷重が加わることとなる。従っ
て、柱への圧縮加重に対し、強度的な安全係数を高める
ため、例えば、断面積の大きな木質の柱材を用いること
がある。すなわち、一般の２階建て住宅においては一辺
の長さが１０５ｍｍの柱材を使用するが、３階建て住宅
においては一辺の長さが１２０ｍｍの柱材が用いられる
ことがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の断面
積の大きな柱材を用いた場合、一般に、住宅の外観デザ
イン向上のために、住宅の内方側に向けて壁面から柱材
を部分的に突出させている。その結果、柱どうしが対向
して設けられた場所として、特に廊下スペースなどにお
いては、部分的に極端に幅が狭くなり居住者に違和感を
与えることとなった。また、この対応策として、上記の
図８に示すような複合柱材を使用した場合は柱材として
の座屈荷重等の機械的強度は向上するが、強度面の改善
とともに柱材自体の重量も増加し、住宅の耐震性を低下
させることが懸念されることがあった。

【０００７】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、重量の増加を少なくし、
断面積を増加することなく機械的強度の向上した複合柱
材を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の複合柱材は、基本断面が正四角形状
で、その側面の長手方向に貫通する凹所を有する天然木
材、あるいは合成木材よりなる本体材と、この本体材の
機械的強度を補強する前記凹所に固着された補強材と、
を備える複合柱材において、前記補強材は、前記長手方
向に連なる空間部を有している。これにより、補強材が
空間を有して構成されるものとなる。

【０００９】また、請求項２記載の複合柱材は、請求項
１記載の空間部は、長手方向に連設される開口を有して
いる。これにより、補強材が開口を介して固着し得るも
のとなる。

【００１０】また、請求項３記載の複合柱材は、請求項
１又は２記載の補強材を、前記本体材の対向する両側面
に固着している。これにより、補強材どうしにて本体材
を狭持して固着し得るものとなる。

【００１１】また、請求項４記載の複合柱材は、請求項
１乃至３記載の補強材は、前記空間部を、長手方向に沿
って分割する分割壁を一体に有している。これにより、
分割壁にて空間部が長手方向に分割されるものとなる。

【００１２】また、請求項５記載の複合柱材は、請求項
１乃至４記載の補強材は、その長手方向の端部に、複合
柱材と横架材との接合固定に用いる接合手段を有してい
る。これにより、複合柱材が、補強材に設けられた接合
手段にて横架材と接合固定されるものとなる。

【００１３】また、請求項６記載の複合柱材は、請求項
５記載の接合手段を、前記長手方向と直交する方向に突
設している。これにより、複合柱材は、横架材とは突設
部分が接合固定されるものとなる。

【００１４】また、請求項７記載の複合柱材は、請求項
２乃至６記載の補強材は、屋内配線用の配線器具固着用
ボックスを接合固定する固定手段が前記開口に並設して
いる。これにより、屋内配線用の配線器具固着用ボック
スが補強材に設けられた固定手段にて開口に並設固定さ
れるものとなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の複合柱材の第１の
実施の形態を図１乃至図４に基づいて、第２の実施の形
態を図５に基づいて、第３の実施の形態を図６に基づい
て、それぞれ説明する。

【００１６】［第１の実施の形態］図１は、第１の実施
の形態の複合柱材の分解斜視図である。図２は、複合柱
材による座屈荷重向上と軽量化を説明する説明図であ
る。図３は、図１に示す複合柱材の施工状態を示す説明
図である。図４は、第１の実施の形態の別の実施例の施
工状態を示す説明図である。

【００１７】この複合柱材Ｖは、例えば、軸組構法の木
造建造物の柱として使用されるもので、本体材１と、補
強材２、２と、を備えて構成されている。

【００１８】本体材１は、天然木材、あるいは合成木材
により、基本断面が正四角形状で、その対向する両側面
に、長手方向に貫通する凹所１ａ、１ａを有して形成さ
れている。凹所１ａ、１ａは、横断面矢視にて所定の幅
と深さとの寸法をもって形成され、その底面には、後述
する補強材２、２を固着するための所定個数の透孔１ｂ
が、所定間隔をもって穿設されている。

【００１９】補強材２、２は、本体材１の機械的強度を
補強するために上記凹所１ａ、１ａに固着されるもの
で、鉄材等、本体材１より高い弾性係数をもった材料に
より、横断面矢視にて、上記の、凹所１ａの幅より僅か
に小さい幅寸法と、凹所１ａの深さと略同一の高さ寸法
とをもった大略コ字状を有して長尺状に形成されてい
る。従って、補強材２、２は、その長手方向に連なる空
間部２ａを有するとともに、空間部２ａが長手方向に連
設される開口を有するものとなる。上記コ字状の底部に
は、補強材２を前記本体材１へ固着するための所定個数
の透孔２ｂが、所定間隔をもって穿設されている。ま
た、この補強材２、２は、その長手方向の端部に、複合
柱材Ｖとして構成された状態にて、図３に示すように、
例えば土台Ｈ、あるいは梁材等の横架材との接合固定に
用いる接合手段に相当する接合片２ｃ、２ｃが、補強材
２の長手方向と直交する方向に突設されている。なお、
この接合片２ｃ、２ｃには、横架材との接合の際、接合
ボルトＦを挿通するための透孔２ｄが適宜設けられてい
る。

【００２０】以上説明した複合柱材Ｖは、本体材１の凹
所１ａ、１ａに、補強材２のコ字状が背向するように配
設されて、所定個数の固着用ボルト３ａが透孔２ｂ、透
孔１ｂに挿通され、ナット３ｂと螺合されて本体材１と
補強材２とが、補強材２、２どうしにて本体材１を狭持
するようにして固着され構成される。従って、固着用ボ
ルト３ａあるいはナット３ｂの頭部が複合柱材Ｖの側面
から突出しないものとなる。

【００２１】上記の複合柱材Ｖの、機械的強度の一つで
ある座屈強度に対する強度設計は、一般の柱材と同じ
く、オイラー座屈理論と呼ばれる考え方に基づいたそれ
ぞれの構成部材の強度の和として計算することができ
る。すなわち、上記の複合柱材の各部材の座屈荷重Ｐcr
は、下記の式により計算される。

【００２２】

【数１】

【００２３】ここで、Ｅ：材料の縦弾性係数、Ｌ：長
さ、Ｉ：断面２次モーメント、π：円周率である。

【００２４】いま、複合柱材Ｖを、基本断面が一辺１０
５ｍｍの正四角形状とする本体材１に、幅寸法４０ｍ
ｍ、高さ寸法４０ｍｍをもった補強材、幅寸法４０ｍ
ｍ、高さ寸法４０ｍｍをもって、一面開口を有して上記
の空間部２ａを有する横断面矢視コ字状の補強材を、本
体材１の一側面、及び対向する両側面にそれぞれ固着し
たものについて、座屈荷重と重量とを計算すると図２に
示すようになる（なお、図中の計算は、本体材を、縦弾
性係数Ｅ＝８００ｋｇｆ／平方ミリ、比重は０．９と
し、補強材を、縦弾性係数Ｅ＝２１０００ｋｇｆ／平方
ミリ、比重は７．８としている）。

【００２５】すなわち、補強材２を固着し、さらにその
補強材２の本数を増加することにより座屈荷重の大きさ
が増加し、また、コ字状補強材を使用した場合には、僅
かに座屈荷重の大きさが減少するが複合柱材の重量を大
幅に軽量化できる。なお、図中のＥ字状補強材について
は後述するが、座屈荷重の向上と複合柱材の軽量化の目
安として、単位重量あたりの座屈荷重値に着目した場
合、従来の木質材のみの構成の０．２８（ｔ／ｋｇ）に
最も近い０．２１（ｔ／ｋｇ）となることが解る。

【００２６】また、上記の複合柱材Ｖは、図３に示すよ
うに、補強材２は、補強材２に設けられた接合手段であ
る接合片２ｃの端面側の面が、複合柱材Ｖの端面ととも
に横架材である土台Ｈの側面に当接された後、透孔２ｄ
に接合ボルトＦを挿通して接合される。従って、建築構
造物からの端面側からの圧縮荷重を本体材１とともに均
等に支持できる。さらに、図４に示すように接合用金具
Ｍを用いることなく土台等の横架材と接合でき、従って
簡単に施工できる。また、内装下地材としての石膏ボー
ドＰ等を、接合用金具Ｍに対する逃げのための切り欠き
を形成することなく、柱Ｖと横架材Ｈとに固定できると
いう効果も奏する。

【００２７】また、上記の複合柱材Ｖを軸組構法の構造
部材として使用した場合、補強材１が空間部２ａを有し
て形成されるものとなるので、屋内配線用の配線器具へ
の接続電線を空間部２ａに設けることができる。すなわ
ち、この接続電線は、住宅の室内間に設けられた壁にお
いては、間柱間と内装下地パネル間との中空部に適宜設
けることが出来るが、外壁等においては、従来の柱材を
使用したときに、柱間と外装材及び内装下地パネル間と
の中空部のグラスウール材等の断熱材とともに、別途設
けられた配線用の電線管内に配設される。これに対し、
上記の複合柱材Ｖを使用したときは、上記の接続電線
を、グラスウール材等にて邪魔されることなく空間部２
ａを縦貫して配設できる。

【００２８】以上説明した複合柱材Ｖによると、補強材
２が空間を有して形成されるものとなるので、重量の増
加を少なくし、断面積を増加することなく座屈荷重を増
加できる。また、補強材２が開口２ａを介して固着し得
るものとなるので、固着用ボルト３ａとナット３ｂとの
螺合がし易く、補強材２の固着が容易にできる。また、
補強材２、２どうしにて本体材１を狭持して固着し得る
ものとなるので、本体材１に偏って圧縮荷重が加わるこ
となく、補強材にて均等に圧縮荷重を支持出来、座屈荷
重強度を安定して確保できる。また、複合柱材Ｖが、補
強材２、２に設けられた接合手段にて横架材と接合固定
されるものとなるので、建築構造物からの圧縮荷重を本
体材とともに均等に支持出来、以て、さらに安定して圧
縮荷重の支持が出来る。また、複合柱材Ｖは、横架材と
は突設部分が接合固定されるものとなるので、簡単に施
工できる。

【００２９】［第２の実施の形態］図５は、第２の実施
の形態の複合柱材の横断面矢視図である。

【００３０】この複合柱材は、補強材２の形状が第１の
実施の形態と異なるもので、他の構成部材は第１の実施
の形態のものと大略同一である。

【００３１】このものの補強材２、２は、第１の実施の
形態と同じく鉄材等、本体材１より高い弾性係数をもっ
た材料により、横断面矢視にて、上記の、凹所１ａの幅
より僅かに小さい幅寸法と、凹所１ａの深さと略同一の
高さ寸法をもって、上記の空間部２ａを長手方向に沿っ
て、空間部２a1、２a2に２分割する分割壁２ｅを有する
大略Ｅ字状を有して長尺状に形成されている。上記Ｅ字
状の空間部２a1、２a2は、このものにおいては空間の幅
の大きい空間部２a1と、この空間部２a2より幅の小さい
空間部２a2とに分割され、空間部２a1の底部には、前記
本体材１へ補強材２を固着するための所定個数の透孔２
ｂが、第１の実施の形態のものと同様に穿設されてい
る。

【００３２】以上説明した複合柱材Ｖも、本体材１の凹
所１ａ、１ａに、補強材２のＥ字状が背向するように配
設されて、所定個数の固着用ボルト３ａが透孔２ｂ、透
孔１ｂに挿通され、ナット３ｂと螺合されて本体材１と
補強材２とが固着される。

【００３３】上記の複合柱材Ｖの、機械的強度の一つで
ある座屈強度に対する強度設計は、複合柱材Ｖを、基本
断面が一辺１０５ｍｍの正四角形状とする本体材１に、
幅寸法５０ｍｍ、高さ寸法４０ｍｍをもって、一面開口
を有して上記の空間部２a1、２a2を有する横断面矢視Ｅ
字状の補強材について、本体材１の一側面、及び対向す
る両側面にそれぞれ固着したものについて計算結果は図
２に示すようになる。

【００３４】すなわち、このＥ字状補強材を使用した場
合には、座屈荷重の向上と複合柱材の軽量化の目安とし
て、単位重量あたりの座屈荷重値に着目した場合、従来
の木質材のみの構成の０．２８（ｔ／ｋｇ）に最も近い
０．２１（ｔ／ｋｇ）となることより、第１の実施の形
態のものよりさらに、複合柱材の座屈荷重強度の向上と
軽量化が達成できる。

【００３５】また、上記の複合柱材Ｖを軸組構法の構造
部材として使用した場合、分割壁２ｅにて空間部が長手
方向に分割されるものとなる。従って、屋内配線用の配
線器具への接続電線を空間部２a1に設けることができ、
さらに、例えば電話用配線、テレビ共聴用信号配線等の
弱電用屋内配線を、商用電源である屋内配線と分割壁２
ｅにて離隔して空間部２a2に設けることができる。そし
て、柱材の座屈強度の更なる向上とともに、屋内配線を
第１の実施の形態のものよりさらに整然と配設出来る効
果を奏するものとなる。

【００３６】以上説明した複合柱材Ｖによると、分割壁
２ｅにて空間部２ａが長手方向に分割されるものとなる
ので、屋内配線用の接続電線の配設の容易なものとな
る。

【００３７】［第３の実施の形態］図６は、第３の実施
の形態の複合柱材による施工状態を示す説明図である。

【００３８】この複合柱材は、補強材２の形状が第１の
実施の形態と異なるもので、他の構成部材は第１の実施
の形態のものと大略同一である。

【００３９】このものの補強材２、２は、第１の実施の
形態と同じく鉄材等、本体材１より高い弾性係数をもっ
た材料により、図６に示すように、上記の、凹所１ａの
幅より僅かに小さい幅寸法と、凹所１ａの深さと略同一
の高さ寸法をもった大略コ字状を有して長尺状に形成さ
れ、その長手方向の端部に、複合柱材Ｖとして構成され
た状態にて横架材との接合固定に用いる接合手段である
接合片２ｃ、２ｃが、補強材２の長手方向と直交する方
向に突設されている。そして、このものが第１の実施の
形態のものと異なる点は、例えば図６に示すような、屋
内配線用の配線器具固着用ボックス（以下、ボックスと
称する）４を接合固定するための固定手段である、固定
片２ｆ、２ｆが前記開口に並設されている点である。

【００４０】固定片２ｆ、２ｆは、ボックス４に設けら
れた被固定片４２を噛み合わせる際に長手方向にスライ
ドさせるための開口２ｇ、２ｇが隣接して形成されてい
る。そして、上記ボックス４を構成する箱体４１の外側
面に設けられた固定手段に相当する被固定片４２を、ス
リットに噛み合わせて係合させ嵌合固着する。また、こ
の固定片２ｆ、２ｆは、図示していない長手方向の他端
側にも図示と逆方向に向けて設けられており、従って、
複合柱材Ｖを、上下の方向性の無いものとして施工でき
る。また、ボックス４も、箱体４１の外側面の両側に、
配線器具への接続電線通線用である、良く知られたノッ
クアウト形状４１ａとともに、互いに対向する向きに被
固定片４２がそれぞれ設けられており、従って、複合柱
材Ｖの左右どちらの補強材２、２の開口２ａに並設され
た固定片２ｆ、２ｆへも嵌合固着できる。

【００４１】以上説明した複合柱材Ｖは、図６に示すよ
うにして、屋内配線用のボックス４が、補強材２に設け
られた固定片２ｆ、２ｆにて前記開口に並設固定され
る。そして、屋内配線用の配線器具への接続電線が、グ
ラスウール材等にて邪魔されることなく、空間部２ａを
縦貫して配設され、ボックス４へ通線されて配線器具へ
接続される。

【００４２】以上説明した複合柱材Ｖによると、屋内配
線用の配線器具固着用ボックス４が補強材２に設けられ
た固定片２ｆ、２ｆにて開口に並設固定されるものとな
るので、空間部２ａに設けられた屋内配線用の接続電線
等がさらに容易に配設できる。

【００４３】なお、以上の説明の実施の形態のものは、
補強材を横断面コ字状、あるいは横断面Ｅ字状のものと
して説明したが、本発明はそのもののみに限定するもの
でなく、例えば横断面矢視略ロ字状として空間部を有す
るものであっても良い。また、図４に示すように、補強
材の端部の接合片の無いものであっても良く、さらに、
補強材の数は２本以外、例えば１本であっても良い。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の複合柱材は、補強材が空
間を有して形成されるものとなるので、重量の増加を少
なくし、断面積を増加することなく座屈荷重を増加でき
る。

【００４５】また、請求項２記載の複合柱材は、請求項
１記載のものの効果に加え、補強材が開口を介して固着
し得るものとなるので、補強材の固着が容易にできる。

【００４６】また、請求項３記載の複合柱材は、請求項
１又は２記載のものの効果に加え、補強材どうしにて本
体材を狭持して固着し得るものとなるので、本体材に偏
って圧縮荷重が加わることなく、補強材にて均等に圧縮
荷重を支持出来、座屈荷重強度を安定して確保できる。

【００４７】また、請求項４記載の複合柱材は、請求項
１乃至３記載のものの効果に加え、分割壁にて空間部が
長手方向に分割されるものとなるので、例えば、屋内配
線用の接続電線の配設の容易なものとなる。

【００４８】また、請求項５記載の複合柱材は、請求項
１乃至４記載のものの効果に加え、複合柱材が補強材に
設けられた接合手段にて横架材と接合固定されるものと
なるので、建築構造物からの圧縮荷重を本体材とともに
均等に支持出来、以て、さらに安定して圧縮荷重の支持
が出来る。

【００４９】また、請求項６記載の複合柱材は、請求項
５記載のものの効果に加え、複合柱材は、横架材とは突
設部分が接合固定されるものとなるので、簡単に施工で
きる。

【００５０】また、請求項７記載の複合柱材は、請求項
２乃至６記載のものの効果に加え、屋内配線用の配線器
具固着用ボックスが補強材に設けられた固定手段にて開
口に並設固定されるものとなるので、空間部に設けられ
た屋内配線用の接続電線等がさらに容易に配設できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、第１の実施の形態の複合柱材の分解
斜視図である。

【図２】複合柱材による座屈荷重向上と軽量化を説明す
る説明図である。

【図３】図１に示す複合柱材の施工状態を示す説明図で
ある。

【図４】第１の実施の形態の別の実施例の施工状態を示
す説明図である。

【図５】第２の実施の形態の複合柱材の横断面矢視図で
ある。

【図６】第３の実施の形態の複合柱材による施工状態を
示す説明図である。

【図７】従来例の斜視図である。

【図８】他の従来例の斜視図である。

【符号の説明】

Ｖ複合柱材Ｈ土台（横架材）１本体材１ａ凹所２補強材２ａ空間部２ｃ接合片（接合手段）２ｅ分割壁２ｆ固定片（固定手段）４配線器具固着用ボックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基本断面が正四角形状で、その側面の長
手方向に貫通する凹所を有する天然木材、あるいは合成
木材よりなる本体材と、この本体材の機械的強度を補強
する前記凹所に固着された補強材と、を備える複合柱材
において、前記補強材は、前記長手方向に連なる空間部を有するこ
とを特徴とする複合柱材。
【請求項２】前記空間部は、長手方向に連設される開
口を有することを特徴とする請求項１記載の複合柱。
【請求項３】前記補強材を、前記本体材の対向する両
側面に固着したことを特徴とする請求項１又は２記載の
複合柱。
【請求項４】前記補強材は、前記空間部を、長手方向
に沿って分割する分割壁を一体に有することを特徴とす
る請求項１乃至３記載の複合柱材。
【請求項５】前記補強材は、その長手方向の端部に、
複合柱材と横架材との接合固定に用いる接合手段を有す
ることを特徴とする請求項１乃至４記載の複合柱材。
【請求項６】前記接合手段を、前記長手方向と直交す
る方向に突設したことを特徴とする請求項５記載の複合
柱材。
【請求項７】前記補強材は、屋内配線用の配線器具固
着用ボックスを接合固定する固定手段が前記開口に並設
されたことを特徴とする請求項２乃至６記載の複合柱
材。