(57)【要約】【課題】全体的に木造の雰囲気を醸し出すことが可能な立体骨組構造体を提供する。【解決手段】本発明の一側面に係る立体骨組構造体は、端部及び該端部から延びる溝部を各々有する木製の複数の骨組部材であって、前記端部同士が接触すると共に前記溝部同士が連続するように配置される複数の骨組部材と、前記各溝部にそれぞれ嵌入する板状の複数の嵌入片を有し、当該各嵌入片が前記各溝部に嵌入した状態で、前記複数の骨組部材を接合する金属製の接合具と、を備え、前記各嵌入片が前記各溝部に嵌入する方向において、前記各嵌入片の幅は、前記各溝部の深さよりも短くなっている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部及び該端部から延びる溝部を各々有する木製の複数の骨組部材であって、前記端部同士が接触すると共に前記溝部同士が連続するように配置される複数の骨組部材と、
前記各溝部にそれぞれ嵌入する板状の複数の嵌入片を有し、当該各嵌入片が前記各溝部に嵌入した状態で、前記複数の骨組部材を接合する金属製の接合具と、
を備え、
前記各嵌入片が前記各溝部に嵌入する方向において、前記各嵌入片の幅は、前記各溝部の深さよりも短くなっている、
立体骨組構造体。
【請求項２】
前記複数の骨組部材は、複層立体ラチス構造を構成するように配置される、
請求項１に記載の立体骨組構造体。
【請求項３】
前記木製の各骨組部材の繊維の延びる方向は、他の前記骨組部材と前記端部同士で接触する方向を向いている、
請求項１又は２に記載の立体骨組構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体骨組構造体の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体トラス構造体等の立体骨組構造体の接合手段の一つとして、それぞれ骨組部材に連結する複数のリンク部と各リンク部を連結する球状部を備えるボールジョイントが知られている。従来の木造の立体骨組構造体では、このボールジョイントを用いて、複数の木材を連結していた。例えば、特許文献１では、ボールジョイントにより複数の木材を連結した木造立体構造物の一例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２００４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このボールジョイントを用いた木造の立体骨組構造体について、本件発明者らは、次のような問題点を見出した。すなわち、ボールジョイントは、一般的に、鋼等の金属製である。また、ボールジョイントは、立体骨組構造体の内部に隠れることはなく、外部に露出した状態で各骨組部材を連結する。そのため、ボールジョイントを用いて構築される立体骨組構造体では、外観上、木製の部分と金属製の部分とが現れることになり、全体的に木造の雰囲気を醸し出すことができないという問題点があることを本件発明者らは見出した。
【０００５】
本発明は、一側面では、このような実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、全体的に木造の雰囲気を醸し出すことが可能な立体骨組構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【０００７】
すなわち、本発明の一側面に係る立体骨組構造体は、端部及び該端部から延びる溝部を各々有する木製の複数の骨組部材であって、前記端部同士が接触すると共に前記溝部同士が連続するように配置される複数の骨組部材と、前記各溝部にそれぞれ嵌入する板状の複数の嵌入片を有し、当該各嵌入片が前記各溝部に嵌入した状態で、前記複数の骨組部材を接合する金属製の接合具と、を備え、前記各嵌入片が前記各溝部に嵌入する方向において、前記各嵌入片の幅は、前記各溝部の深さよりも短くなっている。
【０００８】
上記構成に係る立体骨組構造体では、各骨組部材を端部同士で接触させることで、各骨組部材の圧縮軸力を伝達させている。また、各骨組部材の端部に設けた溝に挿入する接合具が、各骨組部材の引張軸力、せん断力、及び曲げモーメントを負担している。そのため、これらの応力を考慮して、骨組部材及び接合具を適宜選定することで、立体骨組構造体の強度を確保することができる。
【０００９】
ここで、上記構成では、嵌入される接合具の各嵌入片の幅は、各骨組部材の溝の深さよりも短くなっている。そのため、各嵌入片を各溝に完全に嵌入させることにより、金属製の接合具が木製の各骨組部材の外部に殆ど露出しないようにすることができる。よって、上記構成に係る立体骨組構造体によれば、金属製の部分が外観に殆ど現れないようにすることができるため、全体的に木造の雰囲気を醸し出すことができる。
【００１０】
なお、立体骨組構造体の強度を高めるためには、接合具のサイズを大きくする、すなわち、接合具の各嵌入片の幅を大きくしたほうがよい。しかしながら、上記構成では、金属製の接合具を利用しているため、接合具のサイズを多少小さくしても、立体骨組構造体の強度を確保することができる。そこで、上記構成では、金属製の接合具を利用することで立体骨組構造体の強度を確保しつつ、全体的に木造の雰囲気を醸し出すとの観点から、接合具の各嵌入片を各骨組部材の溝よりも小さくして、接合具が外部に殆ど露出しないようにしている。
【００１１】
また、上記一側面に係る立体骨組構造体の別の形態として、前記複数の骨組部材は、複層立体ラチス構造を構成するように配置されてよい。複層立体ラチス構造とは、構成部材による格子が上下面に配置され、その間に綴り材が配置された構造形式であり、小さな部材で大きな建築物を実現できる構法である。当該構成によれば、複層立体ラチス構造の建築物を構築することができる。なお、複層立体ラチス構造を採用した場合、各骨組部材の配置が複雑になるため、各骨組部材の溝に各嵌入片が嵌入される接合具の形状も複雑になる。そのため、樹脂材のような加工性の乏しい材料を接合具に利用した場合には、複層立体ラチス構造に対応する接合具を形成するのが困難である。しかしながら、当該構成では、加工性に優れている金属材を接合具に利用している。そのため、複雑な形状の接合具であっても容易に作製することができる。
【００１２】
また、上記一側面に係る立体骨組構造体の別の形態として、前記木製の各骨組部材の繊維の延びる方向は、他の前記骨組部材と前記端部同士で接触する方向を向いていてもよい。当該構成によれば、各骨組部材を繊維方向に接触接合させることで、各骨組部材で圧縮軸力を適切に負担することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、全体的に木造の雰囲気を醸し出すことが可能な立体骨組構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施の形態に係る立体骨組構造体の一例を模式的に例示する斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る立体骨組構造体の一例を模式的に例示する平面図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る立体骨組構造体の一例を模式的に例示する底面図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る立体骨組構造体の一例を斜め方向から見た状態を模式的に例示する。
【図５】図５は、実施の形態に係る立体骨組構造体の一例を模式的に例示する立面図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る立体骨組構造体の一例を模式的に例示する断面図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る弦材（骨組部材）の一例を模式的に例示する斜視図である。
【図８】図８は、実施の形態に係る斜材（骨組部材）の一例を模式的に例示する斜視図である。
【図９】図９は、実施の形態に係る接合具の一例を模式的に例示する斜視図である。
【図１０】図１０は、実施の形態に係る建築物の一例を模式的に例示する。
【図１１】図１１は、変形例に係る建築物の一例を模式的に例示する。
【図１２】図１２は、変形例に係る建築物の一例を模式的に例示する。
【図１３】図１３は、変形例に係る斜材（骨組部材）の一例を模式的に例示する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形が行われてもよい。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。なお、以下の説明では、説明の便宜のため、図面内の向きを基準として説明を行う。
【００１６】
§１  構成例
まず、図１〜図６を用いて、本実施形態に係る立体骨組構造体１の構成例について説明する。図１〜図３は、本実施形態に係る立体骨組構造体１の一例を模式的に例示する斜視図、平面図、及び底面図である。図４は、立体骨組構造体１の一例を斜め方向から見た状態を模式的に例示する。図５及び図６は、立体骨組構造体１の一例を模式的に例示する立面図及び断面図である。
【００１７】
各図に示されるとおり、本実施形態に係る立体骨組構造体１は、骨組部材として、４つの弦材２と、４つの斜材３と、を備えている。各弦材２及び各斜材３は、端部（２１、３１）と、端部（２１、３１）から延びる溝部（２２、３２）を有しており、端部（２１、３１）同士が接触すると共に溝部（２２、３２）同士が連続するように配置されている。各弦材２及び各斜材３は、接合具５によって接合される。
【００１８】
接合具５は、各弦材２及び各斜材３の端部（２１、３１）同士を接触させた状態で、各溝部（２２、３２）に嵌入可能な形状に形成され、各溝部（２２、３２）に内挿されて各弦材２及び各斜材３を接合する。具体的には、接合具５は、各溝部（２２、３２）にそれぞれ対応する８つの板状の嵌入片５１を有しており、各嵌入片５１が対応する各溝部（２２、３２）に嵌入した状態で、４つの弦材２及び４つの斜材３を接合する。
【００１９】
本実施形態では、図１、図４及び図５に示されるとおり、各弦材２及び各斜材３には、各溝部（２２、３２）を通過し、幅方向に貫通する４つの貫通孔（２３、３３）が間隔を空けて設けられている。これに対応して、図６に例示されるように、各嵌入片５１にも、厚み方向に貫通する４つの貫通孔５２が間隔を空けて設けられている。
【００２０】
各弦材２及び各斜材３の貫通孔（２３、３３）及び各嵌入片５１の貫通孔５２にはドリフトピンがセットされる。これにより、各弦材２及び各斜材３と接合具５とが結合され、各弦材２及び各斜材３は接合具５により接合された状態になる。以下、各構成要素について説明する。
【００２１】
［弦材及び斜材］
まず、図７及び図８を更に用いて、弦材２及び斜材３について説明する。図７は、弦材２の一例を模式的に例示する斜視図である。図８は、斜材３の一例を模式的に例示する斜視図である。
【００２２】
各図に示されるとおり、各弦材２及び各斜材３は、断面矩形状に形成されている。また、各弦材２は、水平方向に十字になるように配置され、各斜材３は、各弦材２の接合部から各弦材２の十字の間で斜め下方向に延びるように配置されている。各弦材２及び各斜材３の端部（２１、３１）の形状は、互いに端面で接触するように適宜形成される。
【００２３】
本実施形態では、図７に例示されるように、各弦材２の端部２１は、略三角状に形成されており、その中央には、幅方向に貫通し、各弦材２の延びる方向（以下、「長手方向」とも称する）に延びる溝部２２が設けられている。各端部２１は、溝部２２の両側に、隣接する他の弦材２の端面と接触する第１端面２１１及び第２端面２１２を有している。第１端面２１１と第２端面２１２との間には、接合具５の嵌入片５１が通過可能な程度の段差が設けられており、各弦材２の第２端面２１２は、嵌入片５１を介して隣接する他の弦材２の第２端面２１２と接触する。
【００２４】
一方、本実施形態では、図８に例示されるように、各斜材３の端部３１は、略尖頭状に形成されており、中央には、幅方向に貫通し、各斜材３の延びる方向（以下、「長手方向」とも称する）に延びる溝部３２が設けられている。各端部３１は、溝部３２の両側に、隣接する弦材２の端部の側面と接触する第１端面３１１と隣接する他の斜材３の端面と接触する第２端面３１２とを有している。本実施形態では、以上のような形状により、各弦材２及び各斜材３は、端部（２１、３１）同士が接触すると共に溝部（２２、３２）同士が連続するように形成されている。
【００２５】
各弦材２及び各斜材３は、木製の材料で形成される骨組部材である。各弦材２及び各斜材３における木製の繊維の延びる方向は、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。本実施形態では、各弦材２及び各斜材３は、端部（２１、３１）同士で接触している。そのため、図７及び図８に例示されるように、各弦材２及び各斜材３における木製の繊維の延びる方向は、他の弦材２及び他の斜材３と端部（２１、３１）同士で接触する方向（本実施形態では、長手方向）を向いていてもよい。これにより、各弦材２及び各斜材３を繊維方向に接触接合するようにし、各弦材２及び各斜材３で圧縮軸力を適切に負担できるようにすることができる。
【００２６】
［接合具］
次に、図９を更に用いて、接合具５について説明する。図９は、接合具５の一例を模式的に例示する斜視図である。接合具５は、鋼材等の金属材料で形成される。接合具５の形状は、各弦材２及び各斜材３の溝部（２２、３２）に嵌入可能なように適宜形成される。
【００２７】
本実施形態では、図９に示されるとおり、接合具５は、各弦材２及び各斜材３の溝部（２２、３２）にそれぞれ嵌入される８つの板状の嵌入片５１を有している。これらのうち、４つの嵌入片５１は、各弦材２の溝部２２に対応して十字になるように配置され、残りの４つの嵌入片５１は、各斜材３の溝部３２に対応して、十字の中央から、当該十字の間で斜め下方向に延びるように配置されている。これにより、本実施形態に係る接合具５は、各弦材２及び各斜材３の溝部（２２、３２）に嵌入可能なように形成されている。
【００２８】
また、図６に示されるとおり、各嵌入片５１が各溝部（２２、３２）に嵌入する方向において、各嵌入片５１の幅Ｗ２は、各溝部（２２、３２）の深さＷ１よりも短くなるように設定される。これにより、各嵌入片５１は、各溝部（２２、３２）から露出しないように構成されている。
【００２９】
なお、各嵌入片５１の幅Ｗ２が小さすぎると、構築される立体骨組構造体１の強度が低くなってしまう。そのため、各嵌入片５１の幅Ｗ２は、各溝部（２２、３２）から各嵌入片５１が露出しない最低限の範囲で、各溝部（２２、３２）の深さＷ１よりも短くなるように設定されてよい。例えば、各弦材２の及び各斜材３の幅が１００ｍｍから１２０ｍｍの範囲であり、これに応じて、各溝部（２２、３２）の深さＷ１が１００ｍｍから１２０ｍｍの範囲である場合に、各嵌入片５１の幅Ｗ２は、７６ｍｍから９６ｍｍの範囲で設定されてよい。
【００３０】
［作製方法］
次に、本実施形態に係る立体骨組構造体１の作製方法について説明する。まず、各弦材２、各斜材３及び接合具５の材料を用意する。例えば、各弦材２及び各斜材３には、角状の木材を用意する。また、例えば、接合具５には、平板状の鋼材を用意する。
【００３１】
続いて、各材料を適宜加工し、各弦材２、各斜材３及び接合具５を形成する。例えば、角状の木材に対して切削、削孔等の加工を行うことで、各弦材２及び各斜材３を作製する。また、例えば、平板状の鋼材に対して溶接、削孔等の加工を行うことで、接合具５を形成する。
【００３２】
そして、接合具５の各嵌入片５１を対応する各弦材２及び各斜材３の溝部（２２、３２）に嵌入しながら、各弦材２及び各斜材３を組み立て、各弦材２及び各斜材３の貫通孔（２３、３３）及び各嵌入片５１の貫通孔５２にドリフトピンをセットする。これにより、本実施形態に係る立体骨組構造体１を作製することができる。
【００３３】
§２  使用方法
次に、図１０を更に用いて、本実施形態に係る立体骨組構造体１の使用方法について説明する。図１０は、本実施形態に係る立体骨組構造体１を用いた二層ラチス構造体１００の一例を例示する。
【００３４】
図１０に例示される二層ラチス構造体１００では、各骨組部材（弦材２及び斜材３）が二層の平板状の立体ラチス構造体を構成するように配置されており、各接合部１０１は、立体骨組構造体１とほぼ同様に構成されている。すなわち、各接合部１０１では、各骨組部材が接触するように配置され、各骨組部材の端部から延びる溝部には接合具５が嵌入しており、これによって、各骨組部材は接合している。
【００３５】
このように、本実施形態に係る立体骨組構造体１を使用すれば、複層立体ラチス構造を有する建築物を作製することができる。なお、図１０では、二層ラチス構造体１００の有する複数の接合部の一つに符号を付している。これに合わせて、複数の弦材の一つ、複数の斜材の一つ、及び複数の接合具の一つにそれぞれ符号を付している。
【００３６】
§３  特徴
以上のとおり、本実施形態に係る立体骨組構造体１では、各骨組部材（弦材２及び斜材３）を端部（２１、３１）同士で接触させることで、各骨組部材（弦材２及び斜材３）の圧縮軸力を伝達させている。また、各骨組部材（弦材２及び斜材３）の端部（２１、３１）に設けた溝部（２２、３２）に嵌入する接合具５が、各骨組部材（弦材２及び斜材３）の引張軸力、せん断力、及び曲げモーメントを負担している。そのため、これらの応力負担を考慮して、各骨組部材（弦材２及び斜材３）及び接合具５を適宜選定することで、立体骨組構造体１の強度を確保することができる。
【００３７】
ここで、本実施形態では、嵌入される接合具５の各嵌入片５１の幅Ｗ２は、各骨組部材（弦材２及び斜材３）の溝部（２２、３２）の深さＷ１よりも短くなっている。そのため、図１及び図１０に例示されるように、各嵌入片５１を各溝部（２２、３２）に完全に嵌入させることにより、金属製の接合具５が木製の各骨組部材（弦材２及び斜材３）の外部に殆ど露出しないようにすることができる。よって、本実施形態に係る立体骨組構造体１によれば、金属製の部分が外観に殆ど現れないようにすることができるため、全体的に木造の雰囲気を醸し出すことができる。
【００３８】
なお、立体骨組構造体１の強度を高めるためには、接合具５のサイズを大きくする、すなわち、各嵌入片５１の幅を大きくしたほうがよい。しかしながら、本実施形態では、接合具５に、樹脂材料ではなく、金属材料を利用しているため、接合具５のサイズを多少小さくしても、立体骨組構造体１の強度を確保することができる。すなわち、本実施形態では、金属製の接合具５を利用することで、立体骨組構造体１の強度を確保しつつ、全体的に木造の雰囲気を醸し出すとの観点から、接合具５の各嵌入片５１の幅Ｗ２を各弦材２及び各斜材３の溝部（２２、３２）の深さＷ１よりも小さくして、接合具５が外部に殆ど露出しないようにしている。
【００３９】
また、本実施形態によれば、図１０に例示される複層立体ラチス構造を有する建築物を構築することができる。ここで、複層立体ラチス構造を採用した場合には、図１０に例示されるように、各骨組部材（弦材２及び斜材３）の配置が複雑になる。そのため、図９に例示されるように、各骨組部材の溝部（２２、３２）に各嵌入片５１が嵌入される接合具５の形状も複雑になり得る。そのため、樹脂材料のような加工性の乏しい材料を接合具５に利用した場合には、複層立体ラチス構造に対応する接合具５を形成するのが困難である。例えば、図９に例示されるような形状の接合具を射出成形により作製しようとすると、接合具の製造コストが非常に高くなってしまう。しかしながら、本実施形態では、加工性に優れている鋼材等の金属材料を接合具５に利用している。そのため、複雑な形状の接合具５であっても容易に作製することができる。
【００４０】
§４  変形例
以上、本発明の実施形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。また、上記立体骨組構造体１の各構成要素に関して、実施の形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換、及び追加が行われてもよい。上記立体骨組構造体１の各構成要素の形状及び大きさは、実施の形態に応じて、適宜設定されてもよい。例えば、以下の変更が可能である。なお、以下で説明する変形例では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、適宜説明を省略した。
【００４１】
＜４．１＞
例えば、上記実施形態では、図１０に例示される二層ラチス構造体１００は、平板状に形成されている。しかしながら、上記立体骨組構造体１を用いて構築される立体ラチス構造は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、上記立体骨組構造体１を用いて、図１１及び図１２に例示される湾曲状の立体ラチス構造を構築してもよい。
【００４２】
図１１は、円筒状の二層ラチス構造体２００の一例を例示する。図１２は、円環状の二層ラチス構造体３００の一例を例示する。各二層ラチス構造体（２００、３００）の各接合部（２０１、３０１）は、上記二層ラチス構造体１００と同様に、上記立体骨組構造体１とほぼ同様に構成される。なお、各二層ラチス構造体（２００、３００）では、各骨組部材が湾曲するように配置されるため、溝部３２を斜めにした斜材３を用いる箇所が発生する。
【００４３】
図１３は、各二層ラチス構造体（２００、３００）で利用可能な斜材３Ａの一例を例示する。図１３に例示されるように、斜材３Ａは、幅方向に貫通し、当該幅方向に対してやや傾いた溝部３２Ａを有する。各二層ラチス構造体（２００、３００）の湾曲する箇所では、この斜材３Ａを用いることにより、接合具５の各嵌入片５１が各骨組部材の溝部に嵌入させることができる。
【００４４】
また、例えば、上記立体骨組構造体１を利用して構築される複層立体ラチス構造は、図１０〜図１２に示される二層に限られなくてもよく、三層以上であってもよい。各骨組部材（弦材２及び斜材３）は、複層立体ラチス構造を構築するように適宜配置される。更に、上記立体骨組構造体１を利用して構築可能な構造は、上記のような複層立体ラチス構造に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。上記立体骨組構造体１は、様々な建築物の構造を形成するのに利用可能である。
【００４５】
＜４．２＞
また、例えば、骨組部材（弦材２及び斜材３）、接合具５、及び貫通孔（２３、３３、５２）の数は、上記実施形態に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。また、例えば、弦材２の溝部２２の深さと斜材３の溝部３２の深さとは相違していてもよく、接合具５の各嵌入片５１の幅Ｗ２は同一でなくてもよい。また、例えば、各溝部（２２、３２）は、各弦材２及び各斜材３の幅方向に貫通していなくてもよい。また、例えば、上記実施形態では、ドリフトピンを利用して、各弦材２及び各斜材３と接合具５とを結合している。しかしながら、各弦材２及び各斜材３と接合具５とを結合する方法は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…立体骨組構造体、
２…弦材（骨組部材）、２１…端部、２２…溝部、２３…貫通孔、
３…斜材（骨組部材）、３１…端部、３２…溝部、３３…貫通孔、
５…接合具、５１…嵌入片、５２…貫通孔、
１００・２００・３００…二層ラチス構造体
【図１】
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【図２】
2018084079.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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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