(57)【要約】【課題】柱部材中の木質材の使用比率を高めつつ、火災時の建物の倒壊の進行を遅らせることができ、製造コストを抑えた耐力木造柱を提供する。【解決手段】耐力木造柱１０は、軸力を支持する木質の心材１２と、心材１２の側面に長手方向に沿って設けられ、軸力を支持可能な鋼製支持部材１４と、を有する。【選択図】図６
2020122323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸力を支持する木質の心材と、
前記心材の側面に長手方向に沿って設けられ、前記軸力を支持可能な鋼製支持部材と、
を有する耐力木造柱。
【請求項２】
前記心材は、四角柱状であり、
前記鋼製支持部材は、前記心材の角部を覆うように取付けられている、請求項１に記載の耐力木造柱。
【請求項３】
前記心材は、四角柱状であり、
前記鋼製支持部材は、前記心材の角部以外の側面を覆うように取り付けられている、請求項１に記載の耐力木造柱。
【請求項４】
前記心材の上側で前記心材に軸力を伝達する仕口部として、鉄骨材が設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の耐力木造柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐力木造柱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１のように、建物の柱部材として木質材及び鋼製部材を両方用いる柱が知られている。特許文献１には、柱の軸中心の部分に角型の鋼管が設けられると共に、鋼管の周囲に木質材が配置されたハイブリッド柱材が開示されている。特許文献１の場合、製造時には、周囲の木質材は、断面がＵ字状の２個の木質材に分割されており、２個の木質材が、それぞれのＵ字の内側に鋼管を挟み込むように対称的に配置され、鋼管と嵌め合わされて一体化され、柱として組み立てられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０８９３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、近年、環境配慮の面から木質材の利用の促進が求められている。一方、一般的に、木質材は、鋼製部材より着火温度（着火点）が低く、かつ、燃え易いという性質を有する。換言すると、耐火性においては、鋼管の方が、木質材より優れている。このため、木質材のみからなる柱部材を用いた建物では、柱部材に鋼製部材を用いた建物と比べ、火災時の軸耐力が小さくなるという問題がある。なお、本明細書では、火災が生じている状態を「火災時」と、火災が生じていない状態を「通常時」と、それぞれ分けて定義する。
【０００５】
特許文献１のハイブリッド柱材の場合、柱の中心に鋼管が配置されているため、火災時に、鋼管の周囲の木質材が消失した後であっても、中心の鋼管によって、柱の軸耐力は、一定時間、継続して維持可能ではある。しかし、製造の際、周囲の木質材を複数に分割して作製したり、作製した複数の木質材の内面形状を、鋼管に嵌め合わせるため、鋼管の外側面（外周面）の形状に沿うように加工したりする手間がかかる。このため、製造コストが嵩むという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の問題に鑑み、柱部材中の木質材の使用比率を高めつつ、火災時の軸耐力を維持することができ、さらに、製造コストを抑えた耐力木造柱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】
【０００７】
本発明の第１態様に係る耐力木造柱は、軸力を支持する木質の心材と、心材の側面に長手方向に沿って設けられ、軸力を支持可能な鋼製支持部材と、を有する。
【０００８】
第１態様に係る耐力木造柱によれば、耐力木造柱の中心に木質の心材が設けられ、柱部材中の木質材の使用比率が高められる。また、心材の側面に軸力を支持可能な鋼製支持部材が長手方向に沿って設けられているため、火災時の軸耐力を維持することができる。また、中心に鋼管が配置されるハイブリッド柱材と比べ、周囲の木質材を複数に分割して作製したり、鋼管に嵌め合わせるために複数の木質材の内面形状を鋼管の外側面の形状に沿うよう加工したりする手間がかからないため、製造コストを低減できる。
【０００９】
また、例えば、心材の外側面に耐火被覆の巻き付けや吹き付け等の施工処理を省略することが可能になるので、耐火被覆が施工された柱と同程度の軸耐力を実現するに際し、耐力木造柱全体の外形を小さくすることができ、製造コストを低減できる。換言すると、従来の木造柱と同径の心材を用いて、通常時に、鋼製支持部材が軸力を心材と共に負担する場合には、本発明に係る耐力木造柱は、より高軸力の荷重を負担できる。
【００１０】
本発明の第２態様に係る耐力木造柱は、第１態様において、心材は、四角柱状であり、鋼製支持部材は、心材の角部を覆うように取付けられている。
【００１１】
第２態様に係る耐力木造柱によれば、鋼製支持部材が、四角柱状の心材の角部を覆うように取付けられているため、角部の二面加熱を低減できる。四角柱状の心材は、柱材として多用されるため、第２態様に係る耐力木造柱は、有効性が高い。
【００１２】
本発明の第３態様に係る耐力木造柱は、第１態様において、心材は、四角柱状であり、鋼製支持部材は、心材の角部以外の側面を覆うように取り付けられている。
【００１３】
第３態様に係る耐力木造柱によれば、鋼製支持部材が、四角柱状の心材の角部以外の側面を覆うように取付けられているため、角部以外の側面の加熱を低減できる。
【００１４】
本発明の第４態様に係る耐力木造柱は、第１〜第３態様のいずれかの態様において、心材の上側で心材に軸力を伝達する仕口部として、鉄骨材が設けられている。
【００１５】
第４態様に係る耐力木造柱によれば、仕口部が、鉄骨材であるため、梁を仕口部に接合する際、梁と仕口部との固定度を高めることができる。また、仕口部を介して、梁が負担する応力を鋼製支持部材へ確実に伝達することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る耐力木造柱によれば、柱部材中の木質材の使用比率を高めつつ、火災時の軸耐力を維持することができ、さらに、製造コストを抑えた耐力木造柱を提供できる。また、本発明に係る耐力木造柱を用いることによって、耐火木造建物を従来よりも安価に建設できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る耐力木造柱の構成を、仕口部の一部を破断して説明する斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る耐力木造柱と接続される仕口部を説明する斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る耐力木造柱の、仕口部における接続方法を説明する分解正面図である。
【図４】第１実施形態に係る耐力木造柱が用いられた建物の仕口部を説明する正面図である。
【図５】図４中の５−５線断面図である。
【図６】第１実施形態に係る耐力木造柱において、通常時から火災時にかけて軸力の負担が変化する状態を（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に説明する正面図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１実施形態の変形例に係る耐力木造柱において、鋼製支持部材を一体化する連結部材を説明する正面図である。
【図８】（Ａ）は、変形例に係る耐力木造柱に備えられた耐火材を説明する断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、変形例に係る耐力木造柱の鋼製支持部材を説明する断面図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、仕上げ材を備える、変形例に係る耐力木造柱を説明する断面図である。
【図１０】（Ａ）は、第２実施形態に係る耐力木造柱を説明する正面図であり、（Ｂ）は、充填部材が配置された角部を、心材側から見て部分的に拡大した斜視図である。
【図１１】第２実施形態に係る耐力木造柱において、通常時から火災時にかけて鋼製支持部材が伸長する状態を（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に説明する正面図である。
【図１２】図８（Ｂ）中に示した変形例に係る耐力木造柱と接続される仕口部を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の第１及び第２実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。但し、図面における厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１９】
−第１実施形態−
＜耐力木造柱の構造＞
まず、第１実施形態に係る耐力木造柱１０を、図１〜図６を参照して説明する。図１に示すように、耐力木造柱１０は、軸力を支持する木質の心材１２と、心材１２の側面に長手方向（図１中の上下方向）に沿って設けられ、軸力を支持可能な４本の鋼製支持部材１４と、を有する。
【００２０】
心材１２の図１中の上側には、仕口部１６が設けられている。仕口部１６の下側のベースプレート１６Ａの下面は、心材１２の上面及び鋼製支持部材１４の上面に接しており、仕口部１６は、耐力木造柱１０の軸力を心材１２及び鋼製支持部材１４に伝達する。
【００２１】
なお、図１中の仕口部１６は、説明の便宜のため、上部の図示が省略されると共に、下部の一部が切り欠かれて図示されている。また、図１中では、見易さのため、仕口部１６の挿入部材１６Ｃ（図２参照。）の図示を省略する。
【００２２】
心材１２は、四角柱状であり、樹種としては例えばスギ、ヒノキ等、適宜採用可能である。なお、本発明では、心材は、四角柱状に限定されず、例えば円柱状等、角柱以外の他の形状であってもよい。また、角柱の角部が面取りされてもよい。また、心材としては、単材に限定されず、集成材が用いられてもよい。また、心材１２の断面積は、建物内で使用される際、耐力木造柱１０に求められる軸力に応じて、任意に設定可能である。
【００２３】
心材１２の上部には、平面視で十字状のスリット（切り込み）１３が、心材１２の上端面に開口して設けられている。なお、本発明ではスリットの形状は、十字状に限定されず、一本の線状等、他の形状も適宜採用できる。第１実施形態では、スリット１３の十字をなす互いに直交する溝部分の幅は、ほぼ等しいと共に、スリット１３の溝は、一定の深さを有する。図３及び図４に示すように、スリット１３には、仕口部１６の挿入部材１６Ｃが差し込まれている。なお、図示を省略するが、挿入部材１６Ｃ及び心材１２を接合するために、ボルト、ラグスクリュー、ドリフトピン等が、更に設けられてもよい。心材１２は、上面が仕口部１６に接し、仕口部１６から伝達される軸力を支持する。
【００２４】
鋼製支持部材１４は、図１に示したように、断面がＬ字状のアングル材（等辺山形鋼）であり、心材１２の隣り合う側面の角部を覆うように取付けられている。鋼製支持部材１４の図１中の下端面は、心材１２の下端面と、また、上端面は、心材１２の上端面と、それぞれ面一とされている。すなわち、鋼製支持部材１４は、心材１２と同じ長さである。
【００２５】
鋼製支持部材１４と心材１２とは、例えば接着剤やドリフトピン等によって一体化されている。第１実施形態では、鋼製支持部材１４は、通常時において、心材１２と同じ長さであり、かつ、上端面が仕口部１６に接触していることによって、心材１２と共に軸力を支持している。
【００２６】
図２に示すように、仕口部１６は、上下一対のベースプレート１６Ａ，１６Ａと補強部１６Ｂとを備える。一対のベースプレート１６Ａ，１６Ａは、Ｈ形鋼（鉄骨材）の一対のフランジのそれぞれである。仕口部１６は、軸力が鋼製支持部材１４に確実に伝達されるように、平面視で、心材１２及び鋼製支持部材１４のすべてを内側に含んで設けられている。具体的には、図２中の下側のベースプレート１６Ａの形状は、４本の鋼製支持部材１４の外縁によって形成される四角形を含むように設定されており、ベースプレート１６Ａの下面は、４本の鋼製支持部材１４の上端面のすべてに接触する。
【００２７】
補強部１６Ｂは、例えばコンクリートであり、Ｈ形鋼のウェブの両側で一対のフランジ間に充填され、仕口部１６の強度を補強する。なお、補強部１６Ｂに鉄筋を配置してＲＣ化することで、仕口部１６の強度を更に高めてもよい。また、ロックウール等の耐火材をベースプレート１６Ａや補強部１６Ｂに更に設置して仕口部１６の耐火性を高めることで、火災時に加熱された仕口部１６の金属部材を介して耐力木造柱１０に伝達される熱量を抑制することもできる。
【００２８】
図２中で上側のベースプレート１６Ａの上面、及び、下側のベースプレート１６Ａの下面には、挿入部材１６Ｃがそれぞれ設けられている。挿入部材１６Ｃは、平面視で十字状であり、板厚が等しい２枚の板状部材が直交するように構成されている。なお、本発明では、挿入部材の形状は、十字状に限定されず、例えば、一枚の板状部材等、他の形状も適宜採用できる。図２中に例示した挿入部材１６Ｃは、例えば鋼板を用いて作製され、溶接等によって仕口部１６と一体的に接合されている。挿入部材１６Ｃの図２中の上下方向の高さは、心材１２のスリット１３の深さとほぼ同じである。また、挿入部材１６Ｃの板厚は、スリット１３の溝部分の幅とほぼ同じである。図３に示すように、挿入部材１６Ｃが心材１２のスリット１３に差し込まれることによって、耐力木造柱１０は、仕口部１６と一体化される。
【００２９】
図４及び図５に示すように、一体化された耐力木造柱１０と仕口部１６は、接続部材１８によって固定される。図４中の右上側の領域中の接続部材１８によって例示するように、接続部材１８は、Ｌ字状の接続金具１８Ａと、ボルト１８Ｂと、ナット１８Ｃとを有する。接続金具１８Ａの図４中のＬ字の鉛直部分は、鋼製支持部材１４の外側面と溶接等によって接合されている。また、接続金具１８Ａの図４中のＬ字の水平部分は、ベースプレート１６Ａと、ボルト１８Ｂ及びナット１８Ｃによって接合されている。
【００３０】
また、図４中の仕口部１６の左右の側面には、ガセットプレート１６Ｄが設けられ、ガセットプレート１６Ｄを介して、耐火木造梁２０Ａ及び鉄骨梁２０Ｂが、仕口部１６に接続されている。耐火木造梁２０Ａとしては、例えば木質材の心材の周囲に耐火被覆が巻き付けられた木造部材等を使用できる。また、耐火木造梁２０Ａ及び鉄骨梁２０Ｂの上には、床スラブ２２がそれぞれ設置されている。
【００３１】
なお、図４中では、鉄骨梁２０Ｂと仕口部１６とが、ガセットプレート１６Ｄを介して接合される場合が例示されていたが、本発明ではこれに限定ず、ガセットプレート１６Ｄを用いることなく、鉄骨梁２０Ｂと仕口部１６とは、ガセットプレート１６Ｄを用いることなく連結されてもよい。例えば、図２中に例示した仕口部１６の一対のベースプレート１６Ａ，１６Ａ間に、上下方向に延びる板状の１枚目のウェブと直交するように、別の板状部材（図示省略）を２枚目のウェブとして、板面が鉄骨梁２０Ｂのウェブ面と平行になるように配置する。
【００３２】
そして、鉄骨梁２０Ｂのフランジの端面と、仕口部１６のベースプレート１６Ａ（フランジ）の端面とを突き合わせ、端面同士を直接溶接する。また、鉄骨梁２０Ｂのウェブの端面と、仕口部１６の２枚目のウェブの板状部材の端面とを突き合わせ、端面同士を直接溶接すればよい。
【００３３】
なお、仕口部１６、耐火木造梁２０Ａ及び鉄骨梁２０Ｂには、求められる耐火性に応じて耐火被覆等の追加的な耐火処理が施されてもよい。このように、第１実施形態に係る耐力木造柱１０と他の柱部材又は梁部材とが組み合わされることによって、耐火木造建物が構築され、耐火木造建物の軸力（鉛直荷重）が、心材１２及び鋼製支持部材１４によって支持される。
【００３４】
＜軸力の負担状態の変化＞
次に、通常時及び火災時における、心材１２と鋼製支持部材１４との間の軸力の負担状態を説明する。まず、図６（Ａ）に示すように、通常時には、心材１２と鋼製支持部材１４との両方によって、軸力が支持されている。
【００３５】
次に、図６（Ｂ）に示すように、火災が生じて、耐力木造柱１０が火炎Ｆに晒されると、心材１２の温度が上昇し、心材１２が燃焼を開始する。第１実施形態では、木質材である心材１２の着火温度が２６０℃程度であると共に、鋼製支持部材１４の剛性耐力が著しく低下する温度が３５０℃程度に設定されている。ここで、「剛性耐力が著しく低下する温度」とは、鋼製支持部材１４が、軸力を支持できる状態から支持できない状態に移行する際の、閾値としての温度を意味する。燃焼に伴って温度が２６０℃程度以上に上昇すると、心材１２は、鋼製支持部材１４に先行して燃焼を開始する。
【００３６】
図６（Ｂ）中には、耐力木造柱１０の温度が、２８０℃程度〜３００℃程度の場合が例示されている。図６（Ｂ）の状態では、心材１２は、一部が消失して部分的に残存しているだけであるが、鋼製支持部材１４は、消失しない。このため、心材１２及び鋼製支持部材１４間における柱の軸力の負担割合は、燃焼に伴って、心材１２の方が、徐々に小さくなると共に、鋼製支持部材１４の方が、徐々に大きくなる。
【００３７】
そして、図６（Ｃ）に示すように、心材１２の消失が更に進行し、心材１２が軸力を全く負担できない状態になると、軸力のすべては、鋼製支持部材１４によって負担されることになる。すなわち、第１実施形態は、従来のように火災時に内側の心材１２を火炎Ｆから保護して消失を抑えるだけでなく、内側の心材１２から周囲の鋼製支持部材１４に軸力の負担を移行させ、心材１２の消失後も、軸耐力を一定時間、維持することを特徴とする。
【００３８】
なお、通常、鋼製部材は、加熱によって熱膨張することが知られている。ここで、第１実施形態の鋼製支持部材１４は、通常時において既に、心材１２と長さが揃えられた上で、接続部材１８によって仕口部１６と一体的に接合されている。このため、火災時に鋼製支持部材１４が熱膨張しても、鋼製支持部材１４は、仕口部１６と一体的に伸長する、或いは、上側の仕口部１６に対して更に突き当たるように伸長する。よって、第１実施形態では、熱膨張によって鋼製支持部材１４が伸長しても、軸力は確実に支持される。
【００３９】
（作用効果）
第１実施形態に係る耐力木造柱１０では、耐力木造柱１０の中心に木質の心材１２が設けられ、柱部材中の木質材の使用比率が高められる。また、心材１２の側面に軸力を支持可能な鋼製支持部材１４が長手方向に沿って設けられているため、火災時の軸耐力を維持することができる。また、中心に鋼管が配置されるハイブリッド柱材と比べ、周囲の木質材を複数に分割して作製したり、鋼管に嵌め合わせるために複数の木質材の内面形状を鋼管の外側面の形状に沿うよう加工したりする手間がかからないため、製造コストを低減できる。
【００４０】
また、例えば、心材１２の外側面に耐火被覆を施工する処理を省略することが可能になるので、耐火被覆が施工された柱と同程度の軸耐力を実現するに際し、耐力木造柱１０全体の外形を小さくすることができ、製造コストを低減できる。換言すると、従来の木造柱と同径の心材を用いて、通常時に、鋼製支持部材１４が軸力を心材１２と共に負担する場合には、第１実施形態に係る耐力木造柱１０は、より高軸力の荷重を負担できる。
【００４１】
このため、第１実施形態によれば、柱部材中の木質材の使用比率を高めつつ、火災時の軸耐力を維持することができ、さらに、製造コストを抑えた耐力木造柱１０を提供できる。また、本発明に係る耐力木造柱１０を用いることによって、耐火木造建物を従来よりも安価に建設できる。
【００４２】
また、第１実施形態では、鋼製支持部材１４が、四角柱状の心材１２の角部を覆うように取付けられているため、角部の二面加熱を低減できる。四角柱状の心材１２は、柱材として多用されるため、第２態様に対応する第１実施形態に係る耐力木造柱１０は、有効性が高い。
【００４３】
また、第１実施形態では、仕口部１６が、鉄骨材であるため、梁を仕口部１６に接合する際、梁と仕口部１６との固定度を高めることができる。また、仕口部１６が心材１２及び鋼製支持部材１４のすべてを内側に含んで設けられているため、梁が負担する応力を鋼製支持部材１４へ確実に伝達することができる。      
特に、通常、木造柱と木造梁との接合部の剛性を高めることは難しいため、設計上、接合にはピン接合が用いられることが多く、木造梁の断面積が大きくなり易い。しかし、第１実施形態では、鋼製支持部材１４によって、耐力木造柱１０自体の剛性が強化されていると共に、耐火木造梁２０Ａと仕口部１６との固定度が高められている。このため、図４中の仕口部１６の左側に円弧状の破線矢印で例示したように、耐火木造梁２０Ａの曲げモーメントに対する剛性を高めることが可能になるので、耐火木造梁２０Ａの梁せいを低く抑えたり断面寸法を小さく抑えたりすることが可能になる。
【００４４】
＜変形例＞
次に、第１実施形態の変形例に係る耐力木造柱１０を、図７〜図９を用いて説明する。なお、以下の変形例に係る耐力木造柱１０の説明では、図１〜図６に示した耐力木造柱１０と異なる点について主に説明し、同名の等価な部材については重複説明を省略する。
【００４５】
図７（Ａ）に示すように、第１実施形態に係る耐力木造柱１０では、隣り合う鋼製支持部材１４同士を連結する連結部材２６Ａが、１本以上、水平に延びるように、更に設けられてもよい。また、図７（Ｂ）に示すように、２本以上の連結部材２６Ｂが、隣り合う鋼製支持部材１４間で交差するように設けられてもよい。連結部材２６Ａ，２６Ｂは、板状の鋼製部材で構成できる。隣り合う鋼製支持部材１４同士を連結する連結部材２６Ａ，２６Ｂによって、鋼製支持部材１４の一体性が高まり、座屈が抑制される。このため、火災時に、鋼製支持部材１４が、軸力を更に安定的に支持できる。
【００４６】
また、図８（Ａ）に示すように、第１実施形態に係る耐力木造柱１０では、鋼製支持部材１４の外側面に、鋼製支持部材１４を覆うように、耐火材２８が設けられてもよい。耐火材２８としては、例えば、加熱によって発泡し体積が増加する熱膨張性の耐火被覆等を採用できるが、これに限定されない。耐火材２８によって、火災時における耐力木造柱１０の耐火性を更に高めることができる。
【００４７】
また、第１実施形態に係る耐力木造柱１０Ａでは、図８（Ｂ）に示すように、鋼製支持部材１４Ａが、心材１２の角部以外の外側面を覆うように取り付けられてもよい。鋼製支持部材１４Ａは、平板状であり、心材１２と同じ長さであって、通常時、心材１２と共に軸力を支持する。第３態様に対応する図８（Ｂ）に示した耐力木造柱１０Ａによれば、心材１２の角部以外の外側面の加熱が低減されるので、耐火性を高めつつ、軸力を支持できる。
【００４８】
なお、鋼製支持部材１４Ａは、角柱状の心材１２のすべての外側面に設けられる必要はなく、任意の面に設けられればよい。また、ひとつの面に対して、二枚以上の鋼製支持部材１４Ａが配置されてもよい。すなわち、本発明では、心材１２の外側面上に並べて設けられる複数の鋼製支持部材は、柱の軸力を支持可能である限り、枚数及び配置は限定されない。
【００４９】
また、図８（Ｂ）中に例示したように、本発明に係る耐力木造柱における鋼製支持部材としては、アングル材に限定されない。例えばチャンネル材やＨ形鋼、或いは角型鋼管等、心材１２の外側面を部分的に覆うことが可能な各種の形状が採用されてよい。特に、鋼管は、断面二次モーメントが比較的大きいため、鋼製支持部材として使用すれば、火災時の座屈等の変形に対して有効である。
【００５０】
また、図８（Ｃ）に示すように、１本の管状の鋼製支持部材１４Ｂの内側に心材１２が配置され、心材１２の外側面全体が覆われてもよい。管状の鋼製支持部材１４Ｂは、心材１２と同じ長さであり、通常時、心材１２と共に軸力を支持する。すなわち、本発明では、鋼製支持部材は、心材１２の外側面上に並べて設けられる複数の鋼材に限定されない。図８（Ｃ）中に例示した耐力木造柱１０Ｂによれば、心材１２の外側面全体の耐火性を高めつつ軸力を支持できる。
【００５１】
また、第１実施形態に係る耐力木造柱１０では、図９（Ａ）に示すように、心材１２の外側面に、仕上げ材３２が、木質材のスペーサ３０を介して設けられてもよい。また、仕上げ材３２は、木質の化粧材である。スペーサ３０は、心材１２と仕上げ材３２との間に隙間を形成する。また、図９（Ａ）中の耐火材２８は、熱膨張性であり、火災時には、心材１２と仕上げ材３２との隙間の中で膨張する。
【００５２】
なお、スペーサ３０は、鋼材等、木質材以外の材料であってもよいと共に、心材１２と同じ長さである必要はない。また、火災時、耐火材２８が仕上げ材３２の位置まで膨張する前に、仕上げ材３２が燃えて消失すれば、耐火材２８が更に外側に拡がることが可能になるため、スペーサ３０が無くても構わない。また、耐火材２８は熱膨張性に限定されない。
【００５３】
図９（Ａ）に示した耐力木造柱１０によれば、耐火材２８によって、耐火性を更に高めることができる。また、最外側に配置される仕上げ材３２が木質の化粧材であるため、通常時、耐力木造柱１０における外観の木質性が、更に高まる。また、スペーサ３０及び仕上げ材３２がいずれも木質であるため、耐火木造建物における木質材の利用が更に促進される。
【００５４】
なお、スペーサ３０及び仕上げ材３２は、スギやヒノキ等の一般の木造建築に用いられる木材（一般木材）に限定されず、一般木材以外の材料であっても適宜採用できる。特に、仕上げ材３２としては、燃え止まり効果を発揮できる層（燃え止まり層）が採用できる。燃え止まり層は、難燃性を有する層や熱伝導を抑制できる層を有することによって、耐火性が高められた部材である。
【００５５】
難燃性を有する層としては、例えば、木材に難燃薬剤を注入して不燃化処理した難燃薬剤注入層が使用できる。また、熱伝導を抑制できる層は、一般木材よりも熱容量が大きな材料、一般木材よりも断熱性が高い材料、又は一般木材よりも熱慣性が高い材料によって形成してもよいし、これらの材料と一般木材とを組み合わせて形成してもよい。
【００５６】
また、一般木材よりも熱容量が大きな材料としては、例えばモルタル、石材、ガラス、繊維補強セメント、石膏等の無機質材料、各種の金属材料などが使用できる。一般木材よりも断熱性が高い材料としては、例えば珪酸カルシウム板、石膏ボード、ロックウール、グラスウールなどが挙げられる。一般木材よりも熱慣性が高い材料としては、例えばセランガンバツ、ジャラ、ボンゴシ等の木材が使用できる。
【００５７】
このように仕上げ材３２の耐火性が高められることによって、耐力木造柱１０の耐火性を更に強化できる。或いは、仕上げ材３２の耐火性が高められた分、仕口部１６における耐火処理を低減できるため、コスト性を向上できる。
【００５８】
また、図９（Ｂ）に示すように、仕上げ材３２が、鋼製支持部材１４の外側面に直接、接して設けられてもよい。図９（Ｂ）に示した耐力木造柱１０の場合、図９（Ａ）に示したような耐火材２８及びスペーサ３０がいずれも配置されない。このため、図９（Ａ）に示した耐力木造柱１０と比べ、より簡易な構造で耐力木造柱１０を実現でき、製造コストを低減できる。
【００５９】
図９（Ｂ）に示した耐力木造柱１０は、例えば、火災時に、求められる耐火性が限定的である場合に好適である。具体的には、例えば、鋼製支持部材１４の剛性耐力が著しく低下する温度を３５０℃と設定する。そして、火災時に、耐力木造柱１０の温度が２６０℃程度に上昇して、まず、最外側の仕上げ材３２が燃焼したとしても、温度が３５０℃に到達するまでの間は鋼製支持部材１４の軟化が抑制されるため、鋼製支持部材１４は、軸力を支持することが可能である。そして、温度が３５０℃に到達して鋼製支持部材１４が軸力を支持できなくなる前に、消火作業や避難作業が完了されればよい。
【００６０】
−第２実施形態−
＜耐力木造柱の構造＞
次に、第２実施形態に係る耐力木造柱１０Ｃを、図１０及び図１１を参照して説明する。耐力木造柱１０Ｃは、図１０（Ａ）に示すように、軸力を支持する木質の心材１２と、心材１２の側面に長手方向に沿って設けられ、軸力を支持可能な鋼製支持部材１４Ａと、を有する。
【００６１】
ここで、図１に示したように、第１実施形態に係る耐力木造柱１０は、通常時における鋼製支持部材１４の長さが心材１２と同じであることによって、通常時は勿論、火災時にも軸力を支持可能に構成されていた。しかし、図１０（Ａ）に示したように、第２実施形態に係る耐力木造柱１０Ｃでは、通常時には、鋼製支持部材１４Ａは、心材１２と同じ長さではなく、心材１２より短く設定されており、上側の仕口部１６と接合しない。このため、第２実施形態に係る耐力木造柱１０Ｃの鋼製支持部材１４Ａは、通常時には軸力を支持しない。しかし、耐力木造柱１０Ｃは、火災時に鋼製支持部材１４Ａが、仕口部１６に突き当たる長さまで伸長することによって、軸力を支持可能に構成されている点が、第１実施形態と異なる。
【００６２】
具体的には、鋼製支持部材１４Ａの下端は、鋼製支持部材１４Ａの図１０（Ａ）中の下側の仕口部１６におけるベースプレート１６Ａ上で、心材１２の下端と同じ高さの位置に、接続部材１８を介して固定されている。一方、鋼製支持部材１４Ａの上端は、鋼製支持部材１４Ａの図１０（Ａ）中の上側の仕口部１６におけるベースプレート１６Ａの下端から一定の距離Ｄ１離れて低く配置されている。鋼製支持部材１４Ａとベースプレート１６Ａとの間の隙間には、充填部材２４が設けられており、鋼製支持部材１４Ａの上端は、ベースプレート１６Ａと接触していない。
【００６３】
ここで、例えば、長さが１ｍの鋼材の場合、種類によって異なるが、温度が１００℃上昇すると、１ｍｍ程度伸長する。すなわち、鋼製支持部材１４Ａの長さが３ｍ程度であって、熱によって温度が２００℃上昇する場合、鋼製支持部材１４Ａは、６ｍｍ程度、伸長可能である。第２実施形態では、耐力木造柱１０Ｃに用いられる鋼製支持部材１４Ａの通常時の長さは、火災時に上側の仕口部１６におけるベースプレート１６Ａに突き当たる程度以上に伸長するように、熱膨張による伸長率を考慮して予め設定されている。
【００６４】
図１０（Ｂ）に示すように、充填部材２４は、全体がＬ字状であり、心材１２の４隅において、鋼製支持部材１４Ａと下側のベースプレート１６Ａとの間の隙間を埋めるように配置されている。充填部材２４は、可燃性を有し、木質材の着火温度（例えば約２６０℃）以下で燃焼を開始すると共に、心材１２が消失を開始する前までに、溶融又は焼失するものが、好適に使用できる。
【００６５】
具体的には、例えば、ウレタンフォームやメラミン樹脂を用いたクッション状の部材が、充填部材２４として採用可能である。また、木材やＦＲＰ樹脂といった、ある程度の強度剛性を有する部材も充填部材２４として使用できる。充填部材２４が心材１２の消失開始前に溶融又は焼失することによって、軸力が心材１２から鋼製支持部材１４Ａへ移行する前の時点で、鋼製支持部材１４Ａがベースプレート１６Ａに突き当たり、軸力が滞りなく移行することを担保できる。
【００６６】
また、充填部材２４によって、鋼製支持部材１４Ａと仕口部１６との間の隙間が埋められるため、通常時、心材１２と鋼製支持部材１４Ａとの間の接合面が空気に暴露する面積を低減でき、鋼製支持部材１４Ａの心材１２からの剥がれを抑制できる。第２実施形態に係る耐力木造柱１０Ｃにおける、鋼製支持部材１４Ａ及び充填部材２４以外の他の部材の構成については、第１実施形態に係る耐力木造柱１０におけるそれぞれ同名の部材と等価である。
【００６７】
＜軸力の負担状態の変化＞
次に、通常時及び火災時における、心材１２と鋼製支持部材１４Ａとの間の軸力の負担状態を、鋼製支持部材１４Ａの伸長に係る部分を中心に説明する。まず、図１１（Ａ）に示すように、通常時の第２実施形態に係る耐力木造柱１０Ｃにおいては、鋼製支持部材１４Ａが仕口部１６に突き当たっておらず、心材１２のみによって軸力が支持されている。
【００６８】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、火災が生じて、耐力木造柱１０の温度が上昇すると、充填部材２４が溶融又は焼失すると共に、鋼製支持部材１４Ａが、熱膨張によって伸長を開始する。図１１（Ｂ）中には、鋼製支持部材１４Ａの伸長によって、鋼製支持部材１４Ａの上端がベースプレート１６Ａから離れた距離Ｄ２が、図１１（Ａ）に示した距離Ｄ１より短くなった状態が例示されている。しかし、鋼製支持部材１４Ａは、仕口部１６に未だ突き当たっていないため、軸力を支持していない。
【００６９】
次に、火災が進行し、温度が更に上昇すると、鋼製支持部材１４Ａは、更に伸長し、図１１（Ｃ）に示すように、上側の仕口部１６におけるベースプレート１６Ａの下面に突き当たる。突き当たりによって、鋼製支持部材１４Ａとベースプレート１６Ａとの間の隙間は消失すると共に、鋼製支持部材１４Ａは、仕口部１６と接触し、心材１２と共に軸力を負担する。以後、図６を用いて説明した第１実施形態の場合と同様に、火災の進行に伴って心材１２が消失することによって、軸力の負担割合は、鋼製支持部材１４Ａの方が心材１２より大きくなる。
【００７０】
（作用効果）
第２実施形態に係る耐力木造柱１０Ｃでは、第１実施形態の場合と同様に、耐力木造柱１０Ｃの中心に木質の心材１２が設けられ、心材１２の側面に鋼製支持部材１４Ａが配置されているため、柱部材中の木質材の使用比率が高められる。また、火災により心材１２が燃えた際、鋼製支持部材１４Ａが軸力を支持する。このため、第２実施形態においても、柱部材中の木質材の使用比率を高めつつ、火災時の軸耐力を維持することができ、さらに、製造コストを抑えた耐力木造柱１０Ｃを提供できる。
【００７１】
また、第２実施形態によれば、通常時の鋼製支持部材１４Ａの長さが心材１２より短く、通常時には軸力を支持しないため、通常時における鋼製支持部材１４Ａの金属疲労を低減することができる。第２実施形態に係る耐力木造柱１０Ｃの他の効果については、第１実施形態の場合と同様である。
【００７２】
＜その他の実施形態＞
本発明は上記の開示した実施の形態によって説明したが、この説明は、本発明を限定するものではない。本開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。
【００７３】
例えば、第１実施形態では、仕口部１６として、図２で示したような鉄骨材を用いた形状が例示されたが、本発明では、耐力木造柱の心材及び鋼製支持部材に軸力を伝達できる限り、仕口部の形状はこれに限定されず、適宜、変更できる。例えば、仕口部は、一枚のベースプレートであってもよい。
【００７４】
また、第２実施形態では、充填部材２４は、Ｌ字状であって、心材１２の４隅に配置された場合が例示されたが、本発明では、これに限定されず、例えば、心材１２の４隅だけでなく側面全体に亘って設けられたリング状であってもよい。充填部材２４の形状や寸法は、火災時における鋼製支持部材１４Ａのベースプレート１６Ａへの突き当たりが阻害されない限り、適宜、変形可能である。
【００７５】
また、充填部材２４は必須ではない。充填部材２４が無く、鋼製支持部材１４Ａと下側のベースプレート１６Ａとの間に隙間が形成されたままの状態であっても、火災時に鋼製支持部材１４Ａが軸力を支持可能である限り、本発明に係る耐力木造柱は成立し得る。
【００７６】
また、本発明に係る耐力木造柱の仕口部としては、図２中に例示した仕口部１６に限定されず、耐力木造柱の構成に応じて、適宜変更できる。例えば、図１２中には、心材１２の角部以外の４個の外側面に鋼製支持部材１４Ａが設けられた耐力木造柱１０Ａ（図８（Ｂ）参照。）に対応する仕口部３６が例示されている。仕口部３６は、ウェブ部３６Ｄと、フランジ部３６Ａと、挿入部材３６Ｃとを有する。換言すると、仕口部３６は、２個のＨ形鋼がそれぞれのウェブ高さの中央でクロス（交差）するように構成されている。
【００７７】
ウェブ部３６Ｄは、仕口部３６の本体部であり、板厚が略等しい２枚の鋼製の板状部材が、平面視で十字状をなすように設けられている。フランジ部３６Ａは、鋼製の板状部材であり、ウェブ部３６Ｄの２枚の板状部材の両端にそれぞれ設けられ、仕口部３６中に計４枚配置されている。図１２中のフランジ部３６Ａ及びウェブ部３６Ｄの上下方向のそれぞれの高さは、略等しい。挿入部材３６Ｃは、鋼製の板状部材であり、ウェブ部３６Ｄと略同じ厚みを有する。挿入部材３６Ｃは、図１２中のウェブ部３６Ｄの上端及び下端に、溶接等により、ウェブ部３６Ｄと平行に接合されている。
【００７８】
仕口部３６が耐力木造柱１０Ａと接合される場合、耐力木造柱１０Ａの心材１２の上部に、挿入部材３６Ｃの形状と対応する一本の線状のスリットが設けられ、このスリットに挿入部材３６Ｃが差し込まれる。また、仕口部３６の４個のフランジ部３６Ａは、それぞれの下端面は、４個の鋼製支持部材１４Ａの上端面上に位置するように載置される。このため、梁が負担する応力を心材１２及び鋼製支持部材１４Ａへ確実に伝達することが可能になる。
【００７９】
このように、本発明は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００８０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  耐力木造柱
１２  心材
１４，１４Ａ  鋼製支持部材
１６，３６  仕口部
【図１】
2020122323.tif 000003
【図２】
2020122323.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020122323.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020122323.tif 000011
【図１０】
2020122323.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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