木製の柱部材およびその製造方法
【課題】 たとえば比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物を実現するのに好適で且つ効率的な断面形状を有する柱部材。
【解決手段】 第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素（１ａ）と、第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素（１ｂ，１ｃ）とを備えている。第１柱要素および第２柱要素には、鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置において、所定方向に沿って延びる孔（２）がそれぞれ形成されている。孔の中には、第１柱要素と第２柱要素との間に亘って延びるように棒状部材（３）が埋設されている。棒状部材を介して第１柱要素と第２柱要素とを接合するために、孔の中に接着剤が充填されている。
【解決手段】 第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素（１ａ）と、第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素（１ｂ，１ｃ）とを備えている。第１柱要素および第２柱要素には、鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置において、所定方向に沿って延びる孔（２）がそれぞれ形成されている。孔の中には、第１柱要素と第２柱要素との間に亘って延びるように棒状部材（３）が埋設されている。棒状部材を介して第１柱要素と第２柱要素とを接合するために、孔の中に接着剤が充填されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木製の柱部材およびその製造方法に関し、特に比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物に好適な柱部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、木造建築では、矩形状の断面を有する木製の柱部材、すなわち「角材」が用いられている。これは、天然木材を用いる場合においても、木質構造材料を用いる場合においても同様である。なお、木質構造材料とは、エンジニアリングウッドと総称される材料であり、合板や集成材やＬＶＬ（Laminated Veneer Lumber ：構造用単板積層材）などの材料を示している。
【０００３】
一方、本出願人は、たとえば異形鉄筋のような棒状部材を介して一対の木製部材を剛接合する構造を提案している（たとえば特許文献１を参照）。この棒状部材を用いる剛接合構造では、互いに接合すべき一対の木製部材の各々に孔または溝が形成され、この孔または溝の中に棒状部材が埋設される。そして、棒状部材が埋設された孔または溝の中に接着剤を充填して硬化させることによって、棒状部材を介して一対の木製部材を接合する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９１２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、上述の剛接合構造を適用して比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物を構築しようとすると、非常に大きな矩形状の断面を有する角材からなる柱部材が必要になる。この場合、天然木材から大断面形状の角材を確保するには、幹の大きな樹木を確保しなければならず、その取得が困難であるという不都合があった。
【０００６】
一方、木質構造材料からなる大断面形状の角材を製造するには、接着工程が多くなり、製造コスト、製造時間、要求精度などの点で実現が困難になるという不都合があった。また、天然木材の場合においても、木質構造材料の場合においても、大断面形状の角材からなる柱部材を運搬することが容易でないという不都合があった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物を実現するのに好適で且つ効率的な断面形状を有する柱部材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、木製の柱部材であって、
第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素と、前記第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素とを備え、
前記第１柱要素および前記第２柱要素には、鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置において、所定方向に沿って延びる孔または溝がそれぞれ形成され、
前記孔または前記溝の中には、前記第１柱要素と前記第２柱要素との間に亘って延びるように棒状部材が埋設され、
前記棒状部材を介して前記第１柱要素と前記第２柱要素とを接合するために、前記孔または前記溝の中に接着剤が充填されていることを特徴とする柱部材を提供する。
【０００９】
第１形態の好ましい態様によれば、前記第１の断面形状および前記第２の断面形状はともに長方形状である。また、前記第１の方向と前記第２の方向とはほぼ直交していることが好ましい。また、前記棒状部材は、繊維強化プラスチックにより形成されていることが好ましい。あるいは、前記棒状部材は、異形鉄筋であることが好ましい。
【００１０】
本発明の第２形態では、木製の柱部材の製造方法であって、
第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素および前記第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素に、鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置において、所定方向に沿って延びる孔または溝をそれぞれ形成し、
前記孔または前記溝の中に、前記第１柱要素と前記第２柱要素との間に亘って延びるように棒状部材を埋設し、
前記棒状部材を介して前記第１柱要素と前記第２柱要素とを接合するために、前記孔または前記溝の中に接着剤を充填することを特徴とする柱部材の製造方法を提供する。
【００１１】
第２形態の好ましい態様によれば、前記棒状部材として、繊維強化プラスチックにより形成された棒状部材を用いる。この場合、前記繊維強化プラスチックは、アラミド繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック、チタン繊維強化プラスチック、またはポリエステル繊維強化プラスチックであることが好ましい。あるいは、前記棒状部材として、異形鉄筋を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素と、第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素とにより柱部材を構成している。その結果、本発明では、一方の方向の曲げモーメントを第１柱要素が効率的に負担し、他方の方向の曲げモーメントを第２柱要素が効率的に負担することになり、たとえば比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物を実現するのに好適で且つ効率的な断面形状を有する柱部材が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる柱部材の構成を概略的に示す斜視図である。また、図２は、本実施形態にかかる柱部材の横断面図である。図１を参照すると、本実施形態の柱部材１は、細長い長方形状の断面を有する３つの柱要素、すなわち第１柱要素１ａと第２柱要素１ｂと第３柱要素１ｃとにより構成されている。
【００１４】
ここで、第２柱要素１ｂの長方形断面の長手方向と、第３柱要素１ｃの長方形断面の長手方向とがほぼ一致している。また、第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃの長方形断面の長手方向は、第１柱要素１ａの長方形断面の長手方向と直交している。図２を参照すると、３つの柱要素１ａ〜１ｃには、たとえば水平方向に沿って延びる孔２が、柱部材１の鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置に形成されている。
【００１５】
孔２は、たとえば円形状断面を有し、第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃの長方形断面の長手方向に沿って、すなわち第１柱要素１ａの長方形断面の短手方向に沿って形成されている。また、孔２は、第１柱要素１ａを貫通しているが、第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃに対しては非貫通孔である。孔２の中には、３つの柱要素１ａ〜１ｃの間に亘って延びるように、たとえばアラミド繊維強化プラスチックで形成された棒状部材３が埋設されている。棒状部材３は、たとえば異形鉄筋と同様の外形形態を有するように形成されている。
【００１６】
なお、棒状部材３の材料として、アラミド繊維強化プラスチックに代えて、炭素繊維などの高強度な強化繊維の単独の繊維強化プラスチックや、複合繊維からなるハイブリッドタイプの繊維強化プラスチックなどを用いることができる。具体的には、強化繊維として、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、チタン繊維などの金属繊維や、ポリエステル繊維などの有機繊維などを用いることができる。また、棒状部材３として、異形鉄筋などを用いることもできる。
【００１７】
さらに、孔２の中には、棒状部材３を介して３つの柱要素１ａ〜１ｃを互いに接合するために、たとえば適当な充填器具を用いて接着剤（たとえばエポキシ樹脂系接着剤、あるいは適当な場合には無収縮モルタルなど）が充填されている。この場合、孔２と連通するように適当な位置に形成された注入孔を介して接着剤を注入してもよい。また、たとえば非貫通孔部分の底部近傍と連通するように形成されたエア抜き兼充填確認孔を利用して、非貫通孔の中に接着剤が完全に充填されたことを確認してもよい。
【００１８】
また、棒状部材３が埋設された孔２の中に接着剤を充填する前に、第２柱要素１ｂと第１柱要素１ａとの突き合わせ部および第３柱要素１ｃと第１柱要素１ａとの突き合わせ部に所定のシールを形成することにより、充填すべき接着剤の突き合わせ部からの漏れを防止することができる。接着剤の注入、充填、漏れ防止などについては、たとえば特開２００４−４４１８２号公報などを参照することができる。
【００１９】
こうして、柱部材１の鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置に接着剤の作用により埋設固定された棒状部材３を介して、柱部材１を構成する３つの柱要素１ａ〜１ｃが互いに実質的に剛接合される。すなわち、３つの柱要素１ａ〜１ｃを用いて、いわゆる十字状の断面形状を有する柱部材１が構成される。なお、柱部材１の鉛直方向に間隔を隔てて形成される孔の数、断面形状、長さなどについては様々な変形例が可能である。
【００２０】
本実施形態の柱部材１には、たとえば特開２００３−１９１２１２号公報に開示された剛接合構造を用いて、図２において破線で示す４つの木製梁部材１１ａ〜１１ｄが剛接合される。すなわち、第１柱要素１ａの２つの自由端側には、図中横方向に延びる梁部材１１ａおよび１１ｂがそれぞれ接合される。また、第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃの自由端側には、図中縦方向に延びる梁部材１１ｃおよび１１ｄがそれぞれ接合される。
【００２１】
この場合、図中横方向に延びる梁部材１１ａおよび１１ｂから柱部材１に伝わる曲げモーメントは、この方向の曲げモーメントに対して効率的に抵抗可能な断面を有する第１柱要素１ａ、すなわち横方向に細長く延びる長方形状の断面を有する第１柱要素１ａにより主として負担される。一方、図中縦方向に延びる梁部材１１ｃおよび１１ｄから柱部材１に伝わる曲げモーメントは、この方向の曲げモーメントに対して効率的に抵抗可能な断面を有する第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃ、すなわち縦方向に細長く延びる長方形状の断面を有する第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃにより主として負担される。
【００２２】
以上のように、本実施形態では、第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素１ａと、第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素（１ｂ，１ｃ）とにより柱部材１を構成している。その結果、一方の方向の曲げモーメントを第１柱要素１ａが効率的に負担し、他方の方向の曲げモーメントを第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃが効率的に負担することになり、たとえば比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物を実現するのに好適で且つ効率的な断面形状を有する柱部材１が実現される。二方向ラーメン構造物に対して本実施形態の柱部材を適用した具体例については後述する。
【００２３】
ところで、上述の実施形態では、３つの柱要素１ａ〜１ｃを二軸対称的に配置して十字状の断面形状を有する柱部材を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、細長い断面形状を有する少なくとも２つの柱要素を、その断面の長手方向が互いに交差するように配置することにより様々な変形例にしたがう柱部材を実現することができる。以下、本実施形態にかかる柱部材の各変形例を説明する。
【００２４】
図３（ａ）に示す第１変形例では、本実施形態と比較すると、第１柱要素１ａが図中右側へ偏心している。この変形例は、たとえば梁部材１１ａが梁部材１１ｂに比して極端に短い場合、梁部材１１ａ側がバルコニー側である場合などに適用される。図３（ｂ）に示す第２変形例では、本実施形態と比較すると、第３柱要素１ｃが省略されている。第２変形例の柱部材は、たとえば二方向ラーメン構造物の端部などに適用される。
【００２５】
図４（ａ）に示す第３変形例では、図中横方向に細長い断面形状を有する２つの柱要素１ｄおよび１ｅを縦方向に間隔を隔てて配置し、縦方向に細長い断面形状を有する柱要素１ｆを２つの柱要素１ｄと１ｅとの間に配置している。この場合、柱要素１ｄおよび１ｅの２つの自由端側には、横方向に延びる梁部材１１ｅ，１１ｆおよび１１ｇ，１１ｈがそれぞれ接合される。また、柱要素１ｆの２つの自由端に対応して、縦方向に延びる梁部材１１ｉおよび１１ｊがそれぞれ接合される。
【００２６】
図４（ｂ）に示す第４変形例は、第３変形例に類似しているが、縦方向に細長い断面形状を有する２つの柱要素１ｆおよび１ｇを、２つの柱要素１ｄと１ｅとの間において横方向に間隔を隔てて配置している。この場合、柱要素１ｆおよび１ｇの２つの自由端に対応して、縦方向に延びる梁部材１１ｉ，１１ｊおよび１１ｋ，１１ｍがそれぞれ接合される。すなわち、第３変形例では一方向に二重梁構造となり、第４変形例では二方向に二重梁構造となる。
【００２７】
図５（ａ）に示す第５変形例では、４つの柱要素１ｈ，１ｉ，１ｊおよび１ｋにより中央に矩形状の空間が形成されるように、図中横方向に細長い断面形状を有する２つの柱要素１ｈおよび１ｉを縦方向に間隔を隔てて配置し、縦方向に細長い断面形状を有する２つの柱要素１ｊおよび１ｋを横方向に間隔を隔てて配置している。この場合、柱要素１ｈおよび１ｉの２つの端部に対応して、横方向に延びる梁部材１１ｎ，１１ｏおよび１１ｐ，１１ｑがそれぞれ接合される。また、柱要素１ｊおよび１ｋの２つの端部に対応して、縦方向に延びる梁部材１１ｒ，１１ｓおよび１１ｔ，１１ｕがそれぞれ接合される。
【００２８】
図５（ｂ）に示す第６変形例は、第５変形例に類似しているが、柱要素１ｈに整列するように柱要素１ｈ’を、柱要素１ｉに整列するように柱要素１ｉ’を、柱要素１ｊに整列するように柱要素１ｊ’を、柱要素１ｋに整列するように柱要素１ｋ’をそれぞれ付加している。その結果、柱要素１ｈ’の自由端側に梁部材１１ｏが接続され、柱要素１ｉ’の自由端側に梁部材１１ｑが接続され、柱要素１ｊ’の自由端側に梁部材１１ｓが接続され、柱要素１ｋ’の自由端側に梁部材１１ｕが接続される。第５変形例および第６変形例では二方向に二重梁構造となる。
【００２９】
図６に示す第７変形例では、中央に三角形状の空間が形成されるように、細長い断面形状を有する３つの柱要素１ｍ，１ｎおよび１ｐを配置している。この場合、柱要素１ｍの自由端側に梁部材１１ｖが接合され、柱要素１ｎの自由端側に梁部材１１ｗが接合され、柱要素１ｐの自由端側に梁部材１１ｘが接合される。なお、上述した第１変形例〜第７変形例は例示的であって、柱部材の断面構成については本発明の範囲内において様々な変形例が可能である。
【００３０】
なお、上述の説明では、棒状部材３を埋設するための孔２を形成している。しかしながら、孔に代えて、棒状部材３を埋設するための溝、たとえば全体的にＵ字型の断面を有する溝を形成する変形例も可能である。この変形例の場合、棒状部材３が埋設された溝の中に、適当な充填器具を用いて接着剤を充填する。そして、必要に応じて、接合部の外観を良好に保つため、および棒状部材３を外部の環境からより完全に隔絶するために、棒状部材３が埋設された溝の中に接着剤を充填させた後に、所定の栓部材によって溝を覆う。
【００３１】
以下、二方向ラーメン構造物に対して本実施形態の柱部材を適用した具体例について説明する。図７は、本実施形態の柱部材を適用した二方向ラーメン構造物における木製部材の接合構造を概略的に示す図である。図８は、図７に示す接合構造を用いて構成された二方向ラーメン構造物の一例を概略的に示す図である。図７を参照すると、下層階の柱部材を構成する木製の下層柱部材２１の上端面と、木製の梁部材２２の下側面とが当接している。
【００３２】
また、上層階の柱部材を構成する木製の上層柱部材２３の下端面と梁部材２２の上側面とが当接している。下層柱部材２１および上層柱部材２３には、本実施形態または変形例にかかる柱部材が用いられている。そして、この状態において、下層柱部材２１と梁部材２２と上層柱部材２３とが互いに接合される。ここで、一対の柱部材２１および２３には、その長手軸線方向（図中鉛直方向）に沿って複数（例えば４つ）の円形状断面の非貫通孔が形成されている。また、梁部材２２には、柱部材２１および２３の非貫通孔と鉛直方向に沿って整列するように同断面の貫通孔が同数だけ形成されている。
【００３３】
すなわち、下層柱部材２１には、その接合端（上端）から所定距離だけ延びるように間隔を隔てた４つの非貫通孔２１ａ〜２１ｄ（２１ｃおよび２１ｄは不図示）が形成されている。同様に、上層柱部材２３には、その接合端（下端）から所定距離だけ延びるように間隔を隔てた４つの非貫通孔２３ａ〜２３ｄ（２３ｃおよび２３ｄは不図示）が形成されている。そして、梁部材２２には、４つの非貫通孔２１ａ〜２１ｄと４つの非貫通孔２３ａ〜２３ｄとの間で直線状に連通する４つの貫通孔２２ａ〜２２ｄ（２２ｃおよび２２ｄは不図示）が形成されている。
【００３４】
一対の柱部材２１および２３に形成された非貫通孔（２１ａ，２３ａ）および梁部材２２に形成された貫通孔２２ａの中には、たとえばアラミド繊維強化プラスチックで形成された棒状部材２４ａが、下層柱部材２１、梁部材２２および上層柱部材２３に亘って延びるように埋設される。同様に、アラミド繊維強化プラスチック棒状部材２４ｂ〜２４ｄ（２４ｃおよび２４ｄは不図示）が、一対の柱部材２１および２３に形成された非貫通孔（２１ｂ〜２１ｄ，２３ｂ〜２３ｄ）および梁部材２２に形成された貫通孔（２２ｂ〜２２ｄ）の中において、下層柱部材２１、梁部材２２および上層柱部材２３に亘って延びるようにそれぞれ埋設される。
【００３５】
なお、棒状部材２４（２４ａ〜２４ｄ）の材料として、アラミド繊維強化プラスチックに代えて、炭素繊維などの高強度な強化繊維の単独の繊維強化プラスチックや、複合繊維からなるハイブリッドタイプの繊維強化プラスチックなどを用いることができる。具体的には、強化繊維として、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、チタン繊維などの金属繊維や、ポリエステル繊維などの有機繊維などを用いることができる。また、棒状部材２４として、異形鉄筋などを用いることもできる。
【００３６】
次に、棒状部材２４ａ（２４ｂ〜２４ｄ）が埋設された孔２１ａ，２２ａ，２３ａ（２１ｂ〜２１ｄ，２２ｂ〜２２ｄ，２３ｂ〜２３ｄ）の中に、適当な充填器具を用いて接着剤（たとえばエポキシ樹脂系接着剤、あるいは適当な場合には無収縮モルタルなど）を充填する。この場合、たとえば孔の入口近傍と連通するように形成された注入孔を介して接着剤を注入してもよい。また、たとえば各非貫通孔の底部近傍と連通するように形成されたエア抜き兼充填確認孔を利用して、非貫通孔の中に接着剤が完全に充填されたことを確認してもよい。
【００３７】
また、棒状部材２４が埋設された孔の中に接着剤を充填する前に、下層柱部材２１と梁部材２２との突き合わせ部および上層柱部材２３と梁部材２２との突き合わせ部に所定のシールを形成することにより、充填すべき接着剤の突き合わせ部からの漏れを防止することができる。こうして、接着剤の作用により埋設固定された棒状部材２４を介して、下層柱部材２１と梁部材２２と上層柱部材２３とが実質的に剛接合される。接着剤の注入・充填については、たとえば特開２００４−４４１８２号公報などを参照することができる。
【００３８】
なお、上述の説明では、各木製部材２１〜２３に棒状部材２４を埋設するための孔（非貫通孔または貫通孔）を形成している。しかしながら、孔に代えて、各木製部材２１〜２３のうちの少なくとも１つの部材に棒状部材２４を埋設するための溝、たとえば全体的にＵ字型の断面を有する溝を形成する変形例も可能である。この変形例の場合、棒状部材２４が埋設された溝の中に、適当な充填器具を用いて接着剤を充填する。そして、必要に応じて、接合部の外観を良好に保つため、および棒状部材２４を外部の環境からより完全に隔絶するために、棒状部材２４が埋設された溝の中に接着剤を充填させた後に、所定の栓部材によって溝を覆う。
【００３９】
こうして、本実施形態や変形例にかかる柱部材および図７に示す接合構造を用いて、図８に示すような二方向ラーメン構造物（図８では一方向に沿ったラーメン構造だけを示す）を構築することができる。ただし、図８に例示する二方向ラーメン構造物では、１階の柱部材を構成する最下層柱部材３１の下端面と基礎部材３２の上端面とが当接した状態において、たとえば異形鉄筋と同様の外形形態を有するアラミド繊維強化プラスチック棒状部材２４を介して、最下層柱部材３１と基礎部材３２とが実質的に剛接合されている。すなわち、基礎部材３２には鉛直方向に沿って延びる複数の非貫通孔（不図示）が形成され、基礎部材３２に形成された各非貫通孔の中には最下層柱部材３１および基礎部材３２の双方に亘って延びるように棒状部材２４がそれぞれ埋設固定されている。
【００４０】
また、４階の柱部材を構成する最上層柱部材３３の上端面と４階の梁部材を構成する最上層梁部材３４の下側面とが当接した状態において、たとえば異形鉄筋と同様の外形形態を有するアラミド繊維強化プラスチック棒状部材２４を介して、最上層柱部材３３と最上層梁部材３４とが実質的に剛接合されている。すなわち、最上層梁部材３４には鉛直方向に沿って延びる複数の孔（非貫通孔あるいは貫通孔）または溝が形成され、最上層梁部材３４に形成された各孔または各溝の中には最上層柱部材３３および最上層梁部材３４の双方に亘って延びるように棒状部材２４がそれぞれ埋設固定されている。
【００４１】
図８に示す二方向ラーメン構造物では、木製柱部材の側面に木製梁部材の端面を当接させて接合する従来の通し柱方式とは異なり、木製の下層柱部材の上端面と木製の梁部材の下側面とを当接させ且つ上層柱部材の下端面と梁部材の上側面とを当接させて接合する「通し梁方式」を採用している。そして、各木製部材の孔または溝の中に埋設固定された棒状部材を介して各木製部材を互いに実質的に剛接合する接合方式を採用している。
【００４２】
したがって、図８に示す二方向ラーメン構造物では、ある階の柱部材の上端面に当該階の梁部材を載置した状態、および当該階の梁部材の上側面にその上層階の柱部材を載置した状態で、各木製部材を互いに実質的に剛接合することになる。その結果、重力の作用に抗して木製梁部材の接合姿勢を保つことが困難な従来技術とは異なり、建て方に際して重力を利用して木製梁部材の接合姿勢を保つことが容易であり、その接合姿勢を保つための大掛かりな仮設部材が不要である。
【００４３】
また、図８に示す二方向ラーメン構造物では、例えば１階分の骨組みがほぼ剛接合された時点で２階の床部材を敷設することができる。すなわち、各階分の骨組みがほぼ剛接合された時点でその上階分の床部材を敷設するような各階毎の作業工程が可能になる。その結果、林立する木製柱部材が床部材の敷設作業の障害物となる従来技術とは異なり、大型パネル版（ＰＣ版、ＡＬＣ版など）のような床部材の敷設作業を各階毎に効率良く行うことができる。
【００４４】
特に、図８に示す二方向ラーメン構造物では、アラミド繊維強化プラスチック棒状部材を用いて木製部材を接合しているので、木構造の一般的な現場においても鋸などを用いてアラミド繊維強化プラスチック棒状部材の加工（切断）を容易に行うことができる。その結果、異形鉄筋を用いる場合とは異なり鉄骨加工工場での下請け加工工程が不要になり、良好な施工性が得られるだけでなく、施工費用（時間的損失，費用的損失）の低減を図ることができる。
【００４５】
また、アラミド繊維強化プラスチック棒状部材は、鉄筋よりも軽量であり、且つ鉄筋よりも大きな強度を有する。したがって、本実施形態では、鉄筋を用いる接合構造よりも大きな接合強度を確保することができ、且つ建物全体の軽量化を図ることができる。その結果、耐震性能を向上させることができるとともに、大スパン構造の実現が可能になる。
【００４６】
また、鉄筋よりも軽量なアラミド繊維強化プラスチック棒状部材は現場への持込が容易であり、施工性を向上させることができる。さらに、鉄筋よりも大きな強度を有するアラミド繊維強化プラスチック棒状部材は鉄筋よりも短くすることができるので、木製部材のリユース率を向上させることができる。
【００４７】
なお、図８に示す二方向ラーメン構造物では、水平方向に延びる梁部材において長手軸線方向に沿った継手接合が必要な場合がある。この場合、たとえば特開２００４−４４１８２号公報に開示されているように、一対の木製梁部材の端面同士を当接させ、双方の部材に亘って接着剤により埋設固定された棒状部材を介して、十分な接合強度を確保しつつ継手接合を行うことにより、所要の長さの梁部材を得ることができる。
【００４８】
また、図８に示すような二方向ラーメン構造物では、木製部材として天然木材を使用してもよいし、木質構造材料からなる木製部材を用いることもできる。この点は、本実施形態や変形例にかかる柱部材についても同様である。すなわち、本実施形態や変形例にかかる柱部材を構成する各柱要素として天然木材を使用してもよいし、木質構造材料からなる木製部材を用いることもできる。
【００４９】
ところで、図８に示す二方向ラーメン構造物では、１本の棒状部材が柱部材の一部分だけに埋設されている。しかしながら、これに限定されることなく、下層柱部材の下端から上層柱部材の上端まで延びるように棒状部材を埋設する変形例も可能である。図９に示す変形例にかかる二方向ラーメン構造物では、基礎部材３２から最下層柱部材３１および最上層柱部材３３を経て最上層梁部材３４まで延びるように、たとえば異形鉄筋と同様の外形形態を有するアラミド繊維強化プラスチック棒状部材２５が埋設固定されている。
【００５０】
ここで、棒状部材２５は必ずしも継ぎ目の無い棒状部材である必要はなく、必要に応じてカプラーにより継手接合されていてもよいし、重ね継手接合されていてもよいし、棒状部材の定着が十分である場合には単に突き合わせ状態で継手接合されていてもよい。図９の変形例では、基礎部材３２の所定位置から鉛直方向に長く延びる棒状部材２５をガイドとして建て方を効率的に進めることができる。
【００５１】
なお、上述の説明では、通し梁方式の二方向ラーメン構造物の柱部材に本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、従来の通し柱方式の二方向ラーメン構造物の柱部材に対しても同様に本発明を適用することができる。また、二方向ラーメン構造物の柱部材に限定されることなく、一般的な木造構造物の柱部材に対しても同様に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態にかかる柱部材の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本実施形態にかかる柱部材の横断面図である。
【図３】本実施形態の変形例にしたがう柱部材の横断面図である。
【図４】本実施形態の別の変形例にしたがう柱部材の横断面図である。
【図５】本実施形態のさらに別の変形例にしたがう柱部材の横断面図である。
【図６】本実施形態のさらに別の変形例にしたがう柱部材の横断面図である。
【図７】本実施形態の柱部材を適用した二方向ラーメン構造物における木製部材の接合構造を概略的に示す図である。
【図８】図７に示す接合構造を用いて構成された二方向ラーメン構造物の一例を概略的に示す図である。
【図９】図８に示す二方向ラーメン構造物の変形例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 柱部材
１ａ〜１ｐ 柱要素
２ 孔
３ 棒状部材
１１ａ〜１１ｘ 梁部材
２１ 木製の下層柱部材
２１ａ〜２１ｄ 下層柱部材に形成された非貫通孔
２２ 木製の梁部材
２２ａ〜２２ｄ 梁部材に形成された貫通孔
２３ 木製の上層柱部材
２３ａ〜２３ｄ 上層柱部材に形成された非貫通孔
２４ａ〜２４ｄ，２５ 棒状部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木製の柱部材およびその製造方法に関し、特に比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物に好適な柱部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、木造建築では、矩形状の断面を有する木製の柱部材、すなわち「角材」が用いられている。これは、天然木材を用いる場合においても、木質構造材料を用いる場合においても同様である。なお、木質構造材料とは、エンジニアリングウッドと総称される材料であり、合板や集成材やＬＶＬ（Laminated Veneer Lumber ：構造用単板積層材）などの材料を示している。
【０００３】
一方、本出願人は、たとえば異形鉄筋のような棒状部材を介して一対の木製部材を剛接合する構造を提案している（たとえば特許文献１を参照）。この棒状部材を用いる剛接合構造では、互いに接合すべき一対の木製部材の各々に孔または溝が形成され、この孔または溝の中に棒状部材が埋設される。そして、棒状部材が埋設された孔または溝の中に接着剤を充填して硬化させることによって、棒状部材を介して一対の木製部材を接合する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９１２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、上述の剛接合構造を適用して比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物を構築しようとすると、非常に大きな矩形状の断面を有する角材からなる柱部材が必要になる。この場合、天然木材から大断面形状の角材を確保するには、幹の大きな樹木を確保しなければならず、その取得が困難であるという不都合があった。
【０００６】
一方、木質構造材料からなる大断面形状の角材を製造するには、接着工程が多くなり、製造コスト、製造時間、要求精度などの点で実現が困難になるという不都合があった。また、天然木材の場合においても、木質構造材料の場合においても、大断面形状の角材からなる柱部材を運搬することが容易でないという不都合があった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物を実現するのに好適で且つ効率的な断面形状を有する柱部材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、木製の柱部材であって、
第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素と、前記第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素とを備え、
前記第１柱要素および前記第２柱要素には、鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置において、所定方向に沿って延びる孔または溝がそれぞれ形成され、
前記孔または前記溝の中には、前記第１柱要素と前記第２柱要素との間に亘って延びるように棒状部材が埋設され、
前記棒状部材を介して前記第１柱要素と前記第２柱要素とを接合するために、前記孔または前記溝の中に接着剤が充填されていることを特徴とする柱部材を提供する。
【０００９】
第１形態の好ましい態様によれば、前記第１の断面形状および前記第２の断面形状はともに長方形状である。また、前記第１の方向と前記第２の方向とはほぼ直交していることが好ましい。また、前記棒状部材は、繊維強化プラスチックにより形成されていることが好ましい。あるいは、前記棒状部材は、異形鉄筋であることが好ましい。
【００１０】
本発明の第２形態では、木製の柱部材の製造方法であって、
第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素および前記第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素に、鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置において、所定方向に沿って延びる孔または溝をそれぞれ形成し、
前記孔または前記溝の中に、前記第１柱要素と前記第２柱要素との間に亘って延びるように棒状部材を埋設し、
前記棒状部材を介して前記第１柱要素と前記第２柱要素とを接合するために、前記孔または前記溝の中に接着剤を充填することを特徴とする柱部材の製造方法を提供する。
【００１１】
第２形態の好ましい態様によれば、前記棒状部材として、繊維強化プラスチックにより形成された棒状部材を用いる。この場合、前記繊維強化プラスチックは、アラミド繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック、チタン繊維強化プラスチック、またはポリエステル繊維強化プラスチックであることが好ましい。あるいは、前記棒状部材として、異形鉄筋を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素と、第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素とにより柱部材を構成している。その結果、本発明では、一方の方向の曲げモーメントを第１柱要素が効率的に負担し、他方の方向の曲げモーメントを第２柱要素が効率的に負担することになり、たとえば比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物を実現するのに好適で且つ効率的な断面形状を有する柱部材が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる柱部材の構成を概略的に示す斜視図である。また、図２は、本実施形態にかかる柱部材の横断面図である。図１を参照すると、本実施形態の柱部材１は、細長い長方形状の断面を有する３つの柱要素、すなわち第１柱要素１ａと第２柱要素１ｂと第３柱要素１ｃとにより構成されている。
【００１４】
ここで、第２柱要素１ｂの長方形断面の長手方向と、第３柱要素１ｃの長方形断面の長手方向とがほぼ一致している。また、第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃの長方形断面の長手方向は、第１柱要素１ａの長方形断面の長手方向と直交している。図２を参照すると、３つの柱要素１ａ〜１ｃには、たとえば水平方向に沿って延びる孔２が、柱部材１の鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置に形成されている。
【００１５】
孔２は、たとえば円形状断面を有し、第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃの長方形断面の長手方向に沿って、すなわち第１柱要素１ａの長方形断面の短手方向に沿って形成されている。また、孔２は、第１柱要素１ａを貫通しているが、第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃに対しては非貫通孔である。孔２の中には、３つの柱要素１ａ〜１ｃの間に亘って延びるように、たとえばアラミド繊維強化プラスチックで形成された棒状部材３が埋設されている。棒状部材３は、たとえば異形鉄筋と同様の外形形態を有するように形成されている。
【００１６】
なお、棒状部材３の材料として、アラミド繊維強化プラスチックに代えて、炭素繊維などの高強度な強化繊維の単独の繊維強化プラスチックや、複合繊維からなるハイブリッドタイプの繊維強化プラスチックなどを用いることができる。具体的には、強化繊維として、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、チタン繊維などの金属繊維や、ポリエステル繊維などの有機繊維などを用いることができる。また、棒状部材３として、異形鉄筋などを用いることもできる。
【００１７】
さらに、孔２の中には、棒状部材３を介して３つの柱要素１ａ〜１ｃを互いに接合するために、たとえば適当な充填器具を用いて接着剤（たとえばエポキシ樹脂系接着剤、あるいは適当な場合には無収縮モルタルなど）が充填されている。この場合、孔２と連通するように適当な位置に形成された注入孔を介して接着剤を注入してもよい。また、たとえば非貫通孔部分の底部近傍と連通するように形成されたエア抜き兼充填確認孔を利用して、非貫通孔の中に接着剤が完全に充填されたことを確認してもよい。
【００１８】
また、棒状部材３が埋設された孔２の中に接着剤を充填する前に、第２柱要素１ｂと第１柱要素１ａとの突き合わせ部および第３柱要素１ｃと第１柱要素１ａとの突き合わせ部に所定のシールを形成することにより、充填すべき接着剤の突き合わせ部からの漏れを防止することができる。接着剤の注入、充填、漏れ防止などについては、たとえば特開２００４−４４１８２号公報などを参照することができる。
【００１９】
こうして、柱部材１の鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置に接着剤の作用により埋設固定された棒状部材３を介して、柱部材１を構成する３つの柱要素１ａ〜１ｃが互いに実質的に剛接合される。すなわち、３つの柱要素１ａ〜１ｃを用いて、いわゆる十字状の断面形状を有する柱部材１が構成される。なお、柱部材１の鉛直方向に間隔を隔てて形成される孔の数、断面形状、長さなどについては様々な変形例が可能である。
【００２０】
本実施形態の柱部材１には、たとえば特開２００３−１９１２１２号公報に開示された剛接合構造を用いて、図２において破線で示す４つの木製梁部材１１ａ〜１１ｄが剛接合される。すなわち、第１柱要素１ａの２つの自由端側には、図中横方向に延びる梁部材１１ａおよび１１ｂがそれぞれ接合される。また、第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃの自由端側には、図中縦方向に延びる梁部材１１ｃおよび１１ｄがそれぞれ接合される。
【００２１】
この場合、図中横方向に延びる梁部材１１ａおよび１１ｂから柱部材１に伝わる曲げモーメントは、この方向の曲げモーメントに対して効率的に抵抗可能な断面を有する第１柱要素１ａ、すなわち横方向に細長く延びる長方形状の断面を有する第１柱要素１ａにより主として負担される。一方、図中縦方向に延びる梁部材１１ｃおよび１１ｄから柱部材１に伝わる曲げモーメントは、この方向の曲げモーメントに対して効率的に抵抗可能な断面を有する第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃ、すなわち縦方向に細長く延びる長方形状の断面を有する第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃにより主として負担される。
【００２２】
以上のように、本実施形態では、第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素１ａと、第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素（１ｂ，１ｃ）とにより柱部材１を構成している。その結果、一方の方向の曲げモーメントを第１柱要素１ａが効率的に負担し、他方の方向の曲げモーメントを第２柱要素１ｂおよび第３柱要素１ｃが効率的に負担することになり、たとえば比較的大きいスパンの二方向ラーメン構造物を実現するのに好適で且つ効率的な断面形状を有する柱部材１が実現される。二方向ラーメン構造物に対して本実施形態の柱部材を適用した具体例については後述する。
【００２３】
ところで、上述の実施形態では、３つの柱要素１ａ〜１ｃを二軸対称的に配置して十字状の断面形状を有する柱部材を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、細長い断面形状を有する少なくとも２つの柱要素を、その断面の長手方向が互いに交差するように配置することにより様々な変形例にしたがう柱部材を実現することができる。以下、本実施形態にかかる柱部材の各変形例を説明する。
【００２４】
図３（ａ）に示す第１変形例では、本実施形態と比較すると、第１柱要素１ａが図中右側へ偏心している。この変形例は、たとえば梁部材１１ａが梁部材１１ｂに比して極端に短い場合、梁部材１１ａ側がバルコニー側である場合などに適用される。図３（ｂ）に示す第２変形例では、本実施形態と比較すると、第３柱要素１ｃが省略されている。第２変形例の柱部材は、たとえば二方向ラーメン構造物の端部などに適用される。
【００２５】
図４（ａ）に示す第３変形例では、図中横方向に細長い断面形状を有する２つの柱要素１ｄおよび１ｅを縦方向に間隔を隔てて配置し、縦方向に細長い断面形状を有する柱要素１ｆを２つの柱要素１ｄと１ｅとの間に配置している。この場合、柱要素１ｄおよび１ｅの２つの自由端側には、横方向に延びる梁部材１１ｅ，１１ｆおよび１１ｇ，１１ｈがそれぞれ接合される。また、柱要素１ｆの２つの自由端に対応して、縦方向に延びる梁部材１１ｉおよび１１ｊがそれぞれ接合される。
【００２６】
図４（ｂ）に示す第４変形例は、第３変形例に類似しているが、縦方向に細長い断面形状を有する２つの柱要素１ｆおよび１ｇを、２つの柱要素１ｄと１ｅとの間において横方向に間隔を隔てて配置している。この場合、柱要素１ｆおよび１ｇの２つの自由端に対応して、縦方向に延びる梁部材１１ｉ，１１ｊおよび１１ｋ，１１ｍがそれぞれ接合される。すなわち、第３変形例では一方向に二重梁構造となり、第４変形例では二方向に二重梁構造となる。
【００２７】
図５（ａ）に示す第５変形例では、４つの柱要素１ｈ，１ｉ，１ｊおよび１ｋにより中央に矩形状の空間が形成されるように、図中横方向に細長い断面形状を有する２つの柱要素１ｈおよび１ｉを縦方向に間隔を隔てて配置し、縦方向に細長い断面形状を有する２つの柱要素１ｊおよび１ｋを横方向に間隔を隔てて配置している。この場合、柱要素１ｈおよび１ｉの２つの端部に対応して、横方向に延びる梁部材１１ｎ，１１ｏおよび１１ｐ，１１ｑがそれぞれ接合される。また、柱要素１ｊおよび１ｋの２つの端部に対応して、縦方向に延びる梁部材１１ｒ，１１ｓおよび１１ｔ，１１ｕがそれぞれ接合される。
【００２８】
図５（ｂ）に示す第６変形例は、第５変形例に類似しているが、柱要素１ｈに整列するように柱要素１ｈ’を、柱要素１ｉに整列するように柱要素１ｉ’を、柱要素１ｊに整列するように柱要素１ｊ’を、柱要素１ｋに整列するように柱要素１ｋ’をそれぞれ付加している。その結果、柱要素１ｈ’の自由端側に梁部材１１ｏが接続され、柱要素１ｉ’の自由端側に梁部材１１ｑが接続され、柱要素１ｊ’の自由端側に梁部材１１ｓが接続され、柱要素１ｋ’の自由端側に梁部材１１ｕが接続される。第５変形例および第６変形例では二方向に二重梁構造となる。
【００２９】
図６に示す第７変形例では、中央に三角形状の空間が形成されるように、細長い断面形状を有する３つの柱要素１ｍ，１ｎおよび１ｐを配置している。この場合、柱要素１ｍの自由端側に梁部材１１ｖが接合され、柱要素１ｎの自由端側に梁部材１１ｗが接合され、柱要素１ｐの自由端側に梁部材１１ｘが接合される。なお、上述した第１変形例〜第７変形例は例示的であって、柱部材の断面構成については本発明の範囲内において様々な変形例が可能である。
【００３０】
なお、上述の説明では、棒状部材３を埋設するための孔２を形成している。しかしながら、孔に代えて、棒状部材３を埋設するための溝、たとえば全体的にＵ字型の断面を有する溝を形成する変形例も可能である。この変形例の場合、棒状部材３が埋設された溝の中に、適当な充填器具を用いて接着剤を充填する。そして、必要に応じて、接合部の外観を良好に保つため、および棒状部材３を外部の環境からより完全に隔絶するために、棒状部材３が埋設された溝の中に接着剤を充填させた後に、所定の栓部材によって溝を覆う。
【００３１】
以下、二方向ラーメン構造物に対して本実施形態の柱部材を適用した具体例について説明する。図７は、本実施形態の柱部材を適用した二方向ラーメン構造物における木製部材の接合構造を概略的に示す図である。図８は、図７に示す接合構造を用いて構成された二方向ラーメン構造物の一例を概略的に示す図である。図７を参照すると、下層階の柱部材を構成する木製の下層柱部材２１の上端面と、木製の梁部材２２の下側面とが当接している。
【００３２】
また、上層階の柱部材を構成する木製の上層柱部材２３の下端面と梁部材２２の上側面とが当接している。下層柱部材２１および上層柱部材２３には、本実施形態または変形例にかかる柱部材が用いられている。そして、この状態において、下層柱部材２１と梁部材２２と上層柱部材２３とが互いに接合される。ここで、一対の柱部材２１および２３には、その長手軸線方向（図中鉛直方向）に沿って複数（例えば４つ）の円形状断面の非貫通孔が形成されている。また、梁部材２２には、柱部材２１および２３の非貫通孔と鉛直方向に沿って整列するように同断面の貫通孔が同数だけ形成されている。
【００３３】
すなわち、下層柱部材２１には、その接合端（上端）から所定距離だけ延びるように間隔を隔てた４つの非貫通孔２１ａ〜２１ｄ（２１ｃおよび２１ｄは不図示）が形成されている。同様に、上層柱部材２３には、その接合端（下端）から所定距離だけ延びるように間隔を隔てた４つの非貫通孔２３ａ〜２３ｄ（２３ｃおよび２３ｄは不図示）が形成されている。そして、梁部材２２には、４つの非貫通孔２１ａ〜２１ｄと４つの非貫通孔２３ａ〜２３ｄとの間で直線状に連通する４つの貫通孔２２ａ〜２２ｄ（２２ｃおよび２２ｄは不図示）が形成されている。
【００３４】
一対の柱部材２１および２３に形成された非貫通孔（２１ａ，２３ａ）および梁部材２２に形成された貫通孔２２ａの中には、たとえばアラミド繊維強化プラスチックで形成された棒状部材２４ａが、下層柱部材２１、梁部材２２および上層柱部材２３に亘って延びるように埋設される。同様に、アラミド繊維強化プラスチック棒状部材２４ｂ〜２４ｄ（２４ｃおよび２４ｄは不図示）が、一対の柱部材２１および２３に形成された非貫通孔（２１ｂ〜２１ｄ，２３ｂ〜２３ｄ）および梁部材２２に形成された貫通孔（２２ｂ〜２２ｄ）の中において、下層柱部材２１、梁部材２２および上層柱部材２３に亘って延びるようにそれぞれ埋設される。
【００３５】
なお、棒状部材２４（２４ａ〜２４ｄ）の材料として、アラミド繊維強化プラスチックに代えて、炭素繊維などの高強度な強化繊維の単独の繊維強化プラスチックや、複合繊維からなるハイブリッドタイプの繊維強化プラスチックなどを用いることができる。具体的には、強化繊維として、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、チタン繊維などの金属繊維や、ポリエステル繊維などの有機繊維などを用いることができる。また、棒状部材２４として、異形鉄筋などを用いることもできる。
【００３６】
次に、棒状部材２４ａ（２４ｂ〜２４ｄ）が埋設された孔２１ａ，２２ａ，２３ａ（２１ｂ〜２１ｄ，２２ｂ〜２２ｄ，２３ｂ〜２３ｄ）の中に、適当な充填器具を用いて接着剤（たとえばエポキシ樹脂系接着剤、あるいは適当な場合には無収縮モルタルなど）を充填する。この場合、たとえば孔の入口近傍と連通するように形成された注入孔を介して接着剤を注入してもよい。また、たとえば各非貫通孔の底部近傍と連通するように形成されたエア抜き兼充填確認孔を利用して、非貫通孔の中に接着剤が完全に充填されたことを確認してもよい。
【００３７】
また、棒状部材２４が埋設された孔の中に接着剤を充填する前に、下層柱部材２１と梁部材２２との突き合わせ部および上層柱部材２３と梁部材２２との突き合わせ部に所定のシールを形成することにより、充填すべき接着剤の突き合わせ部からの漏れを防止することができる。こうして、接着剤の作用により埋設固定された棒状部材２４を介して、下層柱部材２１と梁部材２２と上層柱部材２３とが実質的に剛接合される。接着剤の注入・充填については、たとえば特開２００４−４４１８２号公報などを参照することができる。
【００３８】
なお、上述の説明では、各木製部材２１〜２３に棒状部材２４を埋設するための孔（非貫通孔または貫通孔）を形成している。しかしながら、孔に代えて、各木製部材２１〜２３のうちの少なくとも１つの部材に棒状部材２４を埋設するための溝、たとえば全体的にＵ字型の断面を有する溝を形成する変形例も可能である。この変形例の場合、棒状部材２４が埋設された溝の中に、適当な充填器具を用いて接着剤を充填する。そして、必要に応じて、接合部の外観を良好に保つため、および棒状部材２４を外部の環境からより完全に隔絶するために、棒状部材２４が埋設された溝の中に接着剤を充填させた後に、所定の栓部材によって溝を覆う。
【００３９】
こうして、本実施形態や変形例にかかる柱部材および図７に示す接合構造を用いて、図８に示すような二方向ラーメン構造物（図８では一方向に沿ったラーメン構造だけを示す）を構築することができる。ただし、図８に例示する二方向ラーメン構造物では、１階の柱部材を構成する最下層柱部材３１の下端面と基礎部材３２の上端面とが当接した状態において、たとえば異形鉄筋と同様の外形形態を有するアラミド繊維強化プラスチック棒状部材２４を介して、最下層柱部材３１と基礎部材３２とが実質的に剛接合されている。すなわち、基礎部材３２には鉛直方向に沿って延びる複数の非貫通孔（不図示）が形成され、基礎部材３２に形成された各非貫通孔の中には最下層柱部材３１および基礎部材３２の双方に亘って延びるように棒状部材２４がそれぞれ埋設固定されている。
【００４０】
また、４階の柱部材を構成する最上層柱部材３３の上端面と４階の梁部材を構成する最上層梁部材３４の下側面とが当接した状態において、たとえば異形鉄筋と同様の外形形態を有するアラミド繊維強化プラスチック棒状部材２４を介して、最上層柱部材３３と最上層梁部材３４とが実質的に剛接合されている。すなわち、最上層梁部材３４には鉛直方向に沿って延びる複数の孔（非貫通孔あるいは貫通孔）または溝が形成され、最上層梁部材３４に形成された各孔または各溝の中には最上層柱部材３３および最上層梁部材３４の双方に亘って延びるように棒状部材２４がそれぞれ埋設固定されている。
【００４１】
図８に示す二方向ラーメン構造物では、木製柱部材の側面に木製梁部材の端面を当接させて接合する従来の通し柱方式とは異なり、木製の下層柱部材の上端面と木製の梁部材の下側面とを当接させ且つ上層柱部材の下端面と梁部材の上側面とを当接させて接合する「通し梁方式」を採用している。そして、各木製部材の孔または溝の中に埋設固定された棒状部材を介して各木製部材を互いに実質的に剛接合する接合方式を採用している。
【００４２】
したがって、図８に示す二方向ラーメン構造物では、ある階の柱部材の上端面に当該階の梁部材を載置した状態、および当該階の梁部材の上側面にその上層階の柱部材を載置した状態で、各木製部材を互いに実質的に剛接合することになる。その結果、重力の作用に抗して木製梁部材の接合姿勢を保つことが困難な従来技術とは異なり、建て方に際して重力を利用して木製梁部材の接合姿勢を保つことが容易であり、その接合姿勢を保つための大掛かりな仮設部材が不要である。
【００４３】
また、図８に示す二方向ラーメン構造物では、例えば１階分の骨組みがほぼ剛接合された時点で２階の床部材を敷設することができる。すなわち、各階分の骨組みがほぼ剛接合された時点でその上階分の床部材を敷設するような各階毎の作業工程が可能になる。その結果、林立する木製柱部材が床部材の敷設作業の障害物となる従来技術とは異なり、大型パネル版（ＰＣ版、ＡＬＣ版など）のような床部材の敷設作業を各階毎に効率良く行うことができる。
【００４４】
特に、図８に示す二方向ラーメン構造物では、アラミド繊維強化プラスチック棒状部材を用いて木製部材を接合しているので、木構造の一般的な現場においても鋸などを用いてアラミド繊維強化プラスチック棒状部材の加工（切断）を容易に行うことができる。その結果、異形鉄筋を用いる場合とは異なり鉄骨加工工場での下請け加工工程が不要になり、良好な施工性が得られるだけでなく、施工費用（時間的損失，費用的損失）の低減を図ることができる。
【００４５】
また、アラミド繊維強化プラスチック棒状部材は、鉄筋よりも軽量であり、且つ鉄筋よりも大きな強度を有する。したがって、本実施形態では、鉄筋を用いる接合構造よりも大きな接合強度を確保することができ、且つ建物全体の軽量化を図ることができる。その結果、耐震性能を向上させることができるとともに、大スパン構造の実現が可能になる。
【００４６】
また、鉄筋よりも軽量なアラミド繊維強化プラスチック棒状部材は現場への持込が容易であり、施工性を向上させることができる。さらに、鉄筋よりも大きな強度を有するアラミド繊維強化プラスチック棒状部材は鉄筋よりも短くすることができるので、木製部材のリユース率を向上させることができる。
【００４７】
なお、図８に示す二方向ラーメン構造物では、水平方向に延びる梁部材において長手軸線方向に沿った継手接合が必要な場合がある。この場合、たとえば特開２００４−４４１８２号公報に開示されているように、一対の木製梁部材の端面同士を当接させ、双方の部材に亘って接着剤により埋設固定された棒状部材を介して、十分な接合強度を確保しつつ継手接合を行うことにより、所要の長さの梁部材を得ることができる。
【００４８】
また、図８に示すような二方向ラーメン構造物では、木製部材として天然木材を使用してもよいし、木質構造材料からなる木製部材を用いることもできる。この点は、本実施形態や変形例にかかる柱部材についても同様である。すなわち、本実施形態や変形例にかかる柱部材を構成する各柱要素として天然木材を使用してもよいし、木質構造材料からなる木製部材を用いることもできる。
【００４９】
ところで、図８に示す二方向ラーメン構造物では、１本の棒状部材が柱部材の一部分だけに埋設されている。しかしながら、これに限定されることなく、下層柱部材の下端から上層柱部材の上端まで延びるように棒状部材を埋設する変形例も可能である。図９に示す変形例にかかる二方向ラーメン構造物では、基礎部材３２から最下層柱部材３１および最上層柱部材３３を経て最上層梁部材３４まで延びるように、たとえば異形鉄筋と同様の外形形態を有するアラミド繊維強化プラスチック棒状部材２５が埋設固定されている。
【００５０】
ここで、棒状部材２５は必ずしも継ぎ目の無い棒状部材である必要はなく、必要に応じてカプラーにより継手接合されていてもよいし、重ね継手接合されていてもよいし、棒状部材の定着が十分である場合には単に突き合わせ状態で継手接合されていてもよい。図９の変形例では、基礎部材３２の所定位置から鉛直方向に長く延びる棒状部材２５をガイドとして建て方を効率的に進めることができる。
【００５１】
なお、上述の説明では、通し梁方式の二方向ラーメン構造物の柱部材に本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、従来の通し柱方式の二方向ラーメン構造物の柱部材に対しても同様に本発明を適用することができる。また、二方向ラーメン構造物の柱部材に限定されることなく、一般的な木造構造物の柱部材に対しても同様に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態にかかる柱部材の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本実施形態にかかる柱部材の横断面図である。
【図３】本実施形態の変形例にしたがう柱部材の横断面図である。
【図４】本実施形態の別の変形例にしたがう柱部材の横断面図である。
【図５】本実施形態のさらに別の変形例にしたがう柱部材の横断面図である。
【図６】本実施形態のさらに別の変形例にしたがう柱部材の横断面図である。
【図７】本実施形態の柱部材を適用した二方向ラーメン構造物における木製部材の接合構造を概略的に示す図である。
【図８】図７に示す接合構造を用いて構成された二方向ラーメン構造物の一例を概略的に示す図である。
【図９】図８に示す二方向ラーメン構造物の変形例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 柱部材
１ａ〜１ｐ 柱要素
２ 孔
３ 棒状部材
１１ａ〜１１ｘ 梁部材
２１ 木製の下層柱部材
２１ａ〜２１ｄ 下層柱部材に形成された非貫通孔
２２ 木製の梁部材
２２ａ〜２２ｄ 梁部材に形成された貫通孔
２３ 木製の上層柱部材
２３ａ〜２３ｄ 上層柱部材に形成された非貫通孔
２４ａ〜２４ｄ，２５ 棒状部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木製の柱部材であって、
第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素と、前記第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素とを備え、
前記第１柱要素および前記第２柱要素には、鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置において、所定方向に沿って延びる孔または溝がそれぞれ形成され、
前記孔または前記溝の中には、前記第１柱要素と前記第２柱要素との間に亘って延びるように棒状部材が埋設され、
前記棒状部材を介して前記第１柱要素と前記第２柱要素とを接合するために、前記孔または前記溝の中に接着剤が充填されていることを特徴とする柱部材。
【請求項２】
前記第１の断面形状および前記第２の断面形状はともに長方形状であることを特徴とする請求項１に記載の柱部材。
【請求項３】
前記第１の方向と前記第２の方向とはほぼ直交していることを特徴とする請求項１または２に記載の柱部材。
【請求項４】
前記棒状部材は、繊維強化プラスチックにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の柱部材。
【請求項５】
前記繊維強化プラスチックは、アラミド繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック、チタン繊維強化プラスチック、またはポリエステル繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項４に記載の柱部材。
【請求項６】
前記棒状部材は、異形鉄筋であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の柱部材。
【請求項７】
木製の柱部材の製造方法であって、
第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素および前記第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素に、鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置において、所定方向に沿って延びる孔または溝をそれぞれ形成し、
前記孔または前記溝の中に、前記第１柱要素と前記第２柱要素との間に亘って延びるように棒状部材を埋設し、
前記棒状部材を介して前記第１柱要素と前記第２柱要素とを接合するために、前記孔または前記溝の中に接着剤を充填することを特徴とする柱部材の製造方法。
【請求項８】
前記棒状部材として、繊維強化プラスチックにより形成された棒状部材を用いることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記繊維強化プラスチックは、アラミド繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック、チタン繊維強化プラスチック、またはポリエステル繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記棒状部材として、異形鉄筋を用いることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項１】
木製の柱部材であって、
第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素と、前記第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素とを備え、
前記第１柱要素および前記第２柱要素には、鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置において、所定方向に沿って延びる孔または溝がそれぞれ形成され、
前記孔または前記溝の中には、前記第１柱要素と前記第２柱要素との間に亘って延びるように棒状部材が埋設され、
前記棒状部材を介して前記第１柱要素と前記第２柱要素とを接合するために、前記孔または前記溝の中に接着剤が充填されていることを特徴とする柱部材。
【請求項２】
前記第１の断面形状および前記第２の断面形状はともに長方形状であることを特徴とする請求項１に記載の柱部材。
【請求項３】
前記第１の方向と前記第２の方向とはほぼ直交していることを特徴とする請求項１または２に記載の柱部材。
【請求項４】
前記棒状部材は、繊維強化プラスチックにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の柱部材。
【請求項５】
前記繊維強化プラスチックは、アラミド繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック、チタン繊維強化プラスチック、またはポリエステル繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項４に記載の柱部材。
【請求項６】
前記棒状部材は、異形鉄筋であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の柱部材。
【請求項７】
木製の柱部材の製造方法であって、
第１の方向に細長い第１の断面形状を有する第１柱要素および前記第１の方向と交差する第２の方向に細長い第２の断面形状を有する第２柱要素に、鉛直方向に沿って間隔を隔てた複数の高さ位置において、所定方向に沿って延びる孔または溝をそれぞれ形成し、
前記孔または前記溝の中に、前記第１柱要素と前記第２柱要素との間に亘って延びるように棒状部材を埋設し、
前記棒状部材を介して前記第１柱要素と前記第２柱要素とを接合するために、前記孔または前記溝の中に接着剤を充填することを特徴とする柱部材の製造方法。
【請求項８】
前記棒状部材として、繊維強化プラスチックにより形成された棒状部材を用いることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記繊維強化プラスチックは、アラミド繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック、チタン繊維強化プラスチック、またはポリエステル繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記棒状部材として、異形鉄筋を用いることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−９４８４（Ｐ２００６−９４８４Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９０６５２（Ｐ２００４−１９０６５２）
【出願日】平成１６年６月２９日（２００４．６．２９）
【出願人】（３９３０１９１３７）株式会社市浦都市開発建築コンサルタンツ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２９日（２００４．６．２９）
【出願人】（３９３０１９１３７）株式会社市浦都市開発建築コンサルタンツ (2)
【Ｆターム（参考）】
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