JPH1122026A - 木質材のコンクリート躯体への固定方法およびその木質コンクリート構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】木質材３をセメントを含むコンクリート材料層
５および鋼管よりなる外装部材６を介してコンクリート
躯体４中に固定する木質材３のコンクリート躯体４への
固定方法およびその構造物で、当該外装部材６の内部に
木質材３を装着し、木質材３と外装部材６との間にセメ
ントを含むコンクリート材料層５を介在させ、木質材３
の固定端、セメントを含むコンクリート材料層５および
外装部材６をコンクリート躯体４中に埋設してなる木質
材とコンクリート材との組み合わせからなる構造物。 【効果】従来例のようにボルトや金物等を使用しなくて
も、構造力学上の、ガタの少ない固定端を作ることが出
来、施工手間がかからず、ボルトの位置等にも影響され
ず、多数のボルトも必要なく、木質材の断面を必要以上
に大きくすることなく、木質材とコンクリート躯体との
間で、構造力学上の、ガタの少ない固定端を作ることが
出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、木質材のコンクリート
躯体への固定方法およびその木質コンクリート構造物に
関し、特に、柱や梁等の木質材の固定しようとする端部
をコンクリート躯体と固定するのに、セメントを含むコ
ンクリート材料層および外装部材を介して固定し、構造
力学上の固定端を得んとする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】柱や梁や壁等の主要な骨組に木質材を用
いた木構造では、一般に、コンクリート製の基礎上に、
土台を設置し、その上に柱等を構築し、木構造を構成し
ている。

【０００３】一方、構造力学上の、いわゆる固定端を作
るという考えから、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すよう
に、金物１やボルト２等を用いて、木質材３の固定しよ
うとする端部（以下、固定端という）をコンクリ−ト基
礎等のコンクリート躯体４に固定する方法が考えられ
る。尚、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）を側面から見た図で
ある。しかし、当該固定方法では、ボルト２の穴のゆる
みや金物１と木質材３との間に生ずる間隙の影響で、構
造力学上の、ガタの少ない固定端を作ることが出来ず、
従って、ボルト２に作用する力の大きさもボルト個々の
ガタにより影響され、さらには、力の方向および作用力
−相対変位関係もボルト２の位置により大きく変化して
しまうという問題がある。また、当該固定端構造では、
木質材３の固定部分が大きな荷重を負担する場合には、
多数のボルト２が必要となる。このため、木質材３の断
面を大きくしたり、施工手間がかかる等、経済的な不利
益もある。

【０００４】また、木質材とコンクリート躯体の結合部
分をガタの少ない固定端とするのに、図８（Ｃ）に示す
ように、木質材３の固定端を直接コンクリート躯体４中
に埋設する方法が考えられるが、木質材３を直接コンク
リート躯体４中に埋め込むと、木質材３が、コンクリー
ト躯体４を構成するのに用いられる生コンクリート中の
アルカリ成分を吸収して劣化したり、水分により膨張
し、コンクリート硬化後は乾燥収縮してコンクリート躯
体４と木質材３との間に隙間が出来てしまい、固定が不
完全になる等の問題がある。また、コンクリ−ト硬化
後、コンクリート基礎を経て、浸入する水を木質材３が
絶えず吸収してしまう虞れもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる技術
上の問題点を解消することのできる技術を提供すること
を目的としたものである。本発明の前記ならびにそのほ
かの目的と新規な特徴は、本明細書の記述からあきらか
になるであろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、木質材をセメ
ントを含むコンクリート材料層および外装部材を介して
コンクリート躯体中に固定することを特徴とする木質材
のコンクリート躯体への固定方法に係るものである。ま
た、本発明は、木質材の固定しようとする部分をコンク
リート躯体中に固定してなる木質コンクリート構造物で
あって、外装部材の内部に木質材を装着し、当該木質材
と当該外装部材との間にセメントを含むコンクリート材
料層を介在させ、木質材の固定しようとする部位、セメ
ントを含むコンクリート材料層および外装部材をコンク
リート躯体中に埋設してなることを特徴とする木質コン
クリート構造物に係るものである。

【０００７】次に、本発明についてその詳細を適宜図面
を参照しつつ説明する。図１（Ａ）は、本発明の方法一
例原理図を示す。図１（Ａ）に示すように、木質材３の
固定しようとする端部（固定端）を、その一端部が開放
され、且つ、底部を有してなる外装部材６の内部に植設
し、当該木質材３と当該外装部材６との間に、セメント
を含むコンクリート材料（層）５を充填する。木質材３
の固定端は、当該外装部材６内部で当該セメントを含む
コンクリート材料層５により固定され、且つ、当該木質
材３の固定端、その周囲に形成されたセメントを含むコ
ンクリート材料層５および当該コンクリート材料層５の
外側の外装部材６が、コンクリート躯体４中に埋設され
ているので、当該木質材３の固定端は、その周囲に形成
された当該セメントを含むコンクリート材料層５および
その外側の当該外装部材６を介してコンクリート躯体４
中に強固に固定される。

【０００８】上記実施例によれば、従来例のようにボル
ト２や金物１等を使用しなくても、構造力学上の、ガタ
の少ない固定端を作ることが出来、施工手間がかから
ず、ボルト２の位置等にも影響されず、多数のボルト２
も必要なく、木質材３の断面を必要以上に大きくするこ
となく、木質材３とコンクリート躯体４との間で、構造
力学上の、ガタの少ない固定端を作ることが出来る。ま
た、木質材３の固定端を直接コンクリート躯体４中に埋
設する方法に比較して、木質材３は、外装部材６内部の
セメントを含むコンクリート材料層５のみからのアルカ
リ成分の吸収に止まり、コンクリート硬化後の乾燥収縮
におけるコンクリート躯体４と木質材３との間の隙間も
当該セメントを含むコンクリート材料層５のみに影響さ
れ、また、外装部材６が、コンクリート躯体４から木質
材３への水の浸入を阻止し、さらに、水分の吸収を外装
部材６内部のセメントを含むコンクリート材料層５のみ
からに止まらせることが出来る。この場合、エポキシ樹
脂等の樹脂を充填することもできるが、当該樹脂使用の
場合、施工時の発熱や火災時の損傷を受け易いのに対
し、セメントを含むコンクリート材料は、施工時の発熱
も少なく、耐熱性もあり、火災時の損傷を少なくするこ
とができる利点がある。

【０００９】図１（Ｂ）に基づき本発明の他の一例を説
明する。当該実施例では、外装部材６として空調のダク
トに用いられるような蛇腹状のパイプを使用し、また、
木質材３にシアコネクタ−７を突設するようにして、主
として、木質材３の上方向への引抜き力に対しより抗し
得るようにしている。即ち、蛇腹状のパイプ６のリブ部
をコンクリート躯体４とかみ合わせ、また、木質材３を
シアコネクタ−７を介してセメントを含むコンクリート
材料層５とかみ合わせて、より一層木質材３の上方向へ
の引抜き力に対抗し得るようにしている。この場合、木
質材３に生じる軸引張力は、シアコネクタ−７を経由し
て、セメントを含むコンクリート材料層５に伝達され、
さらに、蛇腹状のパイプ６のリブ部を経由して、コンク
リート躯体４に伝えられるようになっている。上記にお
いて、さらに、プレ−ト８上に、蛇腹状のパイプ６を立
設し、木質材３の下端部を、当該プレ−ト８に固定する
ようにして、より一層木質材３とコンクリート躯体４と
の間で、構造力学上の、ガタの少ない固定端を作ること
が出来るようにしている。

【００１０】図２は、本発明を適用した実施例図で、コ
ンクリート躯体としての布基礎４に、図１（Ａ）に示す
施工例の下で、木質材としての柱３を立設する例を示
す。図１（Ａ）に示す施工例と同様に、図２に示すよう
に、柱３の固定端を、その一端部が開放され、且つ、底
部を有してなる外装部材６の内部に植設し、当該木質材
３と当該外装部材６との間に、セメントを含むコンクリ
ート材料層５を充填し、柱３の固定端、その周囲に形成
されたセメントを含むコンクリート材料層５および当該
コンクリート材料層５の外側の外装部材６を布基礎４中
に埋設する。

【００１１】図３は、本発明を適用した他の実施例図
で、コンクリート製支柱４に、図１（Ａ）に示す施工例
の下で、梁３を架設する例を示す。梁３の固定端を、そ
の一端部が開放され、且つ、底部を有してなる外装部材
６の内部に装着し、当該木質材３と当該外装部材６との
間に、セメントを含むコンクリート材料層５を充填し、
梁３の固定端、その周囲に形成されたセメントを含むコ
ンクリート材料層５およびその外側の外装部材６をコン
クリート製支柱４中に埋設して、、梁３の固定端をコン
クリート製支柱４に固定する。尚、図示していないが、
コンクリート製支柱４に代えて、コンクリート製壁と
し、当該壁に複数本数の梁を架設して、当該梁の上にベ
ランダを形成すること等もできる。

【００１２】図４は、本発明を適用したさらに他の実施
例図で、自動車の車庫に使用されるガレージ９におい
て、柱３を、コンクリート基礎４に、セメントを含むコ
ンクリート材料層５及び外装部材６を介して立設してな
る例を示す。この場合、従来例では、柱脚および柱と梁
の仕口がピンとなるので、柱３と柱３の間に、筋かいや
耐力壁を設けなければならなかったり何等かの補強が必
要であったが、本発明では、これらは不要である。

【００１３】図５は、本発明を適用したさらに他の実施
例図で、梁３の中途部分を、外装部材６内部に挿着し、
当該梁３と外装部材６との間にセメントを含むコンクリ
ート材料層５を形成して、梁３の中途部分をコンクリー
ト躯体４中に埋設し、梁３を架設する例を示す。

【００１４】本発明に使用される木質材としては、柱や
梁等の木質構造材が例示でき、木質材は、製材、集成
材、単板積層材等の木材又は木材加工材の形態で用いる
ことができ、必要に応じて防腐、防水、防火等の処理を
施したものを用いることができる。特に、防水性を考慮
して、木質材を防水性の樹脂被膜で被覆する、あるい
は、防水剤で防水処理をする等の手段が有効である。ま
た、前記のように、木質材３にシアコネクタ−７を突設
する等突起部を付設する等の手段も有効である。

【００１５】本発明に使用される外装部材としては、鋼
管が代表例として例示できるが、プラスチック、陶磁
器、ガラス等の材質よりなるものでもよい。その使用用
途からは、水密性がよく、硬質な材料からなるものが好
ましい。また、前記のように、適宜凹凸等の付いた外装
部材を使用すると、木質材の固定端の耐引き抜き力も向
上して好ましい。

【００１６】本発明で使用されるセメントを含むコンク
リート材料としては、セメント、細骨材および粗骨材か
らなるコンクリート材料、粗骨材を用いないモルタル、
骨材を全く用いないセメントペーストが挙げられる。セ
メント、細骨材および粗骨材からなるコンクリート材料
は、セメント、細骨材、粗骨材および水を練り混ぜるこ
とにより形成される。当該骨材には、例えば、砂、砕
砂、砂利、砕石その他これらに類したものが挙げられ
る。当該骨材は、一般に、コンクリート体積の６０〜８
０％を占める。セメントを含むコンクリート材料には、
木質材への水の吸収を最小限に止める為に、その硬化の
際の余剰水の発生が少なく、また、木質材のガタを最小
限に止める為に、収縮の度合いの出来るだけ少ないもの
が好ましい。当該コンクリート材料には、適宜必要に応
じて、ＡＥ（ｅｎｔｒａｉｎｅｄａｉｒ）剤、減水剤、
促進剤（水和反応促進剤）等の各種混和剤を添加するこ
とができる。

【００１７】本発明で使用されるセメントを含むコンク
リート材料には、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリ
ル樹脂等の樹脂を添加することができる。木質材及びセ
メントを含むコンクリート材料の両方に対して接着性の
ある樹脂を使用することが好ましい。当該樹脂には、樹
脂を主成分とし、充填剤、可塑剤等の各種添加剤を配合
してなる木材用接着剤を使用することができる。当該樹
脂は、例えば液状の形態で用いられる。

【００１８】本発明で適用されるコンクリート躯体とし
ては、コンクリート布基礎等が例示でき、例えば、セメ
ント、水、細骨材、粗骨材及び必要に応じて混和材料を
練り混ぜ一体化させたものが挙げられる。

【００１９】本発明の方法は、例えば、鋼管６の内部に
木質材３の固定端を入れ、セメントを含むコンクリート
材料層５を充填しておき、これを硬化前のコンクリート
４中に埋込みする、あるいは、硬化前のコンクリート躯
体４中に鋼管６を設置しておき、当該鋼管６の内部に木
質材３の固定端を入れ、木質材３と鋼管６との間隙にセ
メントを含むコンクリート材料を流し込み、セメントを
含むコンクリート材料層５を形成する等の各種仕様で実
施することができる。

【００２０】

【試験例】

（１）図６に示すように、その断面が３８ｍｍＸ８８ｍ
ｍ、長さ３５２ｍｍの梁供試体３の中央に、角形鋼管
（５０Ｘ１００ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ）６をセットし、
当該梁と角形鋼管との間隙をセメントを含むコンクリー
ト材５にて充填し、加圧盤１０を介して荷重をかけ、め
り込み試験を行なった。その試験結果を、図７（Ａ）に
示す。一方、セメントを含むコンクリート材に代えてエ
ポキシ樹脂を充填し、同様にしてめり込み試験を行なっ
た。その試験結果を、図７（Ｂ）に示す。これら試験結
果では、両者はほぼ同じような、荷重−相対変位にある
ことが分る。 （２）本発明の施工例に関連して、角形鋼管（１００Ｘ
１００ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ）に、その断面が６５．５
ｍｍＸ６５．５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのベイツガ材よ
りなる梁を、当該角形鋼管内部への呑み込み長さを２０
０ｍｍとし、また、エポキシ樹脂層の充填厚さを１４．
０５ｍｍとして、埋め込み合体させ、基礎コンクリート
中に埋設した。当該片持ち梁について、基礎の上ばりよ
り６５０ｍｍ離れた点にて集中荷重を加え、ＪＩＳ Ｚ
２１１３曲げ試験方法に準拠して曲げ試験を行ったとこ
ろ、固定が良好に行われており、ガタが少なく、ベイツ
ガ材の曲げ耐力（無欠点材）の２／３まで固定状態が安
定していた。上記（１）に示すように、めり込み試験に
おける荷重−相対変位が、エポキシ樹脂の場合とセメン
トを含むコンクリート材料では同じような結果を示す事
から、セメントを含むコンクリート材料にあっても、同
様に、固定が良好に行われ、安定した固定状態が得られ
ることが類推される。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来例のようなボルトや金物等を使用しなくても、構造
力学上の、ガタの少ない固定端を作ることが出来、施工
手間がかからず、ボルトの位置等にも影響されず、多数
のボルトも必要なく、木質材の断面を必要以上に大きく
することもなく、木質材とコンクリート躯体との間で、
構造力学上の、ガタの少ない固定端を作ることが出来
る。また、木質材の固定端を直接コンクリート躯体中に
埋設する方法に比較して、木質材は、外装部材内部のセ
メントを含むコンクリート材料層のみからのアルカリ成
分の吸収に止まり、コンクリート硬化後の乾燥収縮にお
けるコンクリート躯体と木質材との間の隙間も当該セメ
ントを含むコンクリート材料層のみに影響され、また、
外装部材が、コンクリート躯体から木質材への水の浸入
を阻止し、さらに、水分の吸収を外装部材内部のセメン
トを含むコンクリート材料層のみからに止まらせること
が出来る。この場合、樹脂を充填することもできるが、
当該樹脂使用の場合、施工時の発熱や火災時の損傷を受
け易いのに対し、セメントを含むコンクリート材料は、
施工時の発熱も少なく、耐熱性もあり、火災時の損傷を
少なくすることができる利点がある。自動車の車庫に使
用されるガレージのような場合において、柱を、コンク
リート基礎に、セメントを含むコンクリート材料層及び
外装部材を介して立設すれば、従来例では、柱脚および
柱と梁の仕口がピンとなるので、柱と柱の間に、筋かい
や耐力壁を設けなければならなかったり何等かの補強が
必要であったが、本発明では、これらを不要とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、本発明の方法の一例原理図、（Ｂ）
は、本発明の方法の他一例原理図

【図２】本発明を適用した実施例図

【図３】本発明を適用した他の実施例図

【図４】本発明を適用したさらに他の実施例図

【図５】本発明を適用したさらにまた他の実施例図

【図６】試験方法を示す説明図

【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ試験結果を示
すグラフ図

【図８】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ比較
例施工図

【符号の説明】

１ 金物 ２ ボルト ３ 木質材 ４ コンクリート躯体 ５ セメントを含むコンクリ−ト材料層 ６ 外装部材（鋼管） ７ シアコネクタ− ８ プレ−ト ９ ガレ−ジ １０ 加圧盤

フロントページの続き (72)発明者 手塚 升 東京都江東区住吉１−19−１−1804 (72)発明者 山田 伸典 千葉県佐倉市藤治台３−７ (72)発明者 依田 定和 横浜市緑区美しが丘１−13−６ たまプラ ーザ団地５−302 (72)発明者 辻 健 東京都板橋区板橋４−13−１ 大鹿振興株 式会社内 (72)発明者 練生川 禎 東京都板橋区板橋４−13−１ 大鹿振興株 式会社内 (72)発明者 小川 勝利 横浜市南区中村町２−127−６ (72)発明者 島田 隆 千葉県海上郡海上町後草2024

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木質材をセメントを含むコンクリート材
   料層および外装部材を介してコンクリート躯体中に固定
   することを特徴とする木質材のコンクリート躯体への固
   定方法。
2. 【請求項２】 木質材の固定しようとする端部をコンク
   リート躯体中に固定することを特徴とする、請求項１に
   記載の木質材のコンクリート躯体への固定方法。
3. 【請求項３】 木質材が、柱または梁であることを特徴
   とする、請求項１または２に記載の木質材のコンクリー
   ト躯体への固定方法。
4. 【請求項４】 外装部材が、鋼管であることを特徴とす
   る、請求項１、２または３に記載の木質材のコンクリー
   ト躯体への固定方法。
5. 【請求項５】 木質材の固定しようとする部位をコンク
   リート躯体中に固定してなる木質コンクリート構造物で
   あって、外装部材の内部に木質材を装着し、当該木質材
   と当該外装部材との間にセメントを含むコンクリート材
   料層を介在させ、これら木質材の固定しようとする部
   位、セメントを含むコンクリート材料層および外装部材
   をコンクリート躯体中に埋設してなることを特徴とする
   木質コンクリート構造物。