(57)【要約】      （修正有）【課題】中小規模の居住系木造建築に強度・高品質・乾式組立化などに適応できる架構連結体を提供する。【解決手段】扁平型断面集成木材の短辺両側に高機能繊維膜を接着剤で張り付けた複合材又は、ＰＣ部材の扁平型柱の柱頭小口に、共通の扁平型梁の断面短辺を揃えＴ型に剛接合した架構を平面的に直線状又は直交状に連結して建物の外郭構造を形成した架構連結体とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平型断面集成木材の短辺両側に高機能繊維膜を接着剤で張り付けた複合材又は、ＰＣ部材の扁平型柱の柱頭小口に、前記共通の扁平型梁の断面短辺を揃えＴ型に剛接合した架構の長辺面の片面、又は両面に前記柱の長辺面を揃えた共通断面の柱を、前記Ｔ型架構梁の上面、又は上階に連結する柱の長辺幅を超える位置、又は上階梁断面の上面まで延長し、柱と柱又は柱と梁断面各々の短辺方向に貫通又は長辺面同士を接合金物で複合した架構を平面的に直線状又は直交状に連結して建物の外郭構造を形成した架構連結体。
【請求項２】
前記、請求項１記載の建物の外郭構造を形成した架構片面、又は両面に複合した柱を、共通形状断面の部材でなるＴ型、又は逆Ｔ型、又は階を跨ぐ十字型の架構に替え、前記同様にＴ型に剛接合した架構に複合した架構連結体。
【請求項３】
前記、請求項１及び２記載の連結架構体の外側に、前記共通部材を並立する柱間隙中心軸でピン接合部品、又は階中間位置で上下階を跨ぐ柱小口同士の間に制震装置を設置した架構連結体。
【請求項４】
前記、請求項１〜３記載の架構連結体の柱と梁、又は柱と複合柱の中心軸交点に、楕円形長辺が柱梁断面長辺１／３の直径貫通面に接着剤で蜜着した筒状部材内面に蜜着した楕円形の摩擦剛性抵抗体を挿入し両小口にネジ付丸座金ボルトで固定した接合工法。［図５］−４〜６
【請求項５】
前記、請求項１〜４記載の前記柱と梁の長辺面が接し直交する中心軸の交点から上下左右均等４か所に部材断面短辺面から内側に両部材を貫通した鋼管外面が６０ミリ程度の位置で直径が４５〜６０ミリの円形鋼材又は鋼管で前記記載の両小口にネジ付丸座金ボルトで固定した接合工法。［図５］−２
【請求項６】
前記、請求項１〜５記載の柱頭柱脚両小口上下から前記共通部材断面長辺長さの位置で短辺両側間に角棒鋼の両小口及び両小口から５〜６ｃｍの小口に直交する位置にネジ付きボルトのネジ穴を予め備え貫通し、前記梁の上下面からネジ付ボルトで梁断面中間位置で、円筒貫通面に挿入した鋼管部材を貫通した鋼管空間内で上下からのネジボルトをナットで締結した前記Ｔ型の剛接合した架構の柱と梁の剛接合工法。［図５］−３
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【００１】高機能繊維補強集成材・ＰＣ造の扁平型部材の多次元的ラーメン型スケルトン構造技術。
【背景技術】
【００２】木材は、石・鉄・煉瓦に勝る材料だが先進技術や汎用技術の綜合性を欠いている。近年、集成材の従来軸組構造が金物及び接着技術に移っても架構の本質から脱皮できない。一方、集成材と高機能繊維膜の複合部材は建築工法の根幹を変革する可能性を感じさせる。また、鉄筋コンクリート造の高強度化と高品質化も現場作業から脱皮する技術も極少ない。【００３】自然災害や人類・地理・技術・経済社会のインフラ的汎用型技術の出現が望まれる。特に、民生的な居住系中低層建築物は、人々の継続的生存空間であり経済活動と一体的に使い続ける、財産的価値及び都市社会的住環境の根幹的持続性を担う基本的要件が必要だ。【００４】建築物は固有の立地・使用目的に合う建築を組み込み固有の価値を造り出すために個別の部材・部品・接合が多品種少量型になり、品質・生産性・綜合的本質価値が低下する新たな矛盾を広げ複雑化した無意識な悪循環を転換再生する要素技術が必要だろう。【００５】集成材と高機能繊維膜の複合部材、及びＰＣ部材の異素材の性質を引き出し、共通部材の高強度・高品質を超えて現場作業のロボット化や世代を跨ぐ新たな技術が連携し、使う人々の安全・便利・快適・価値魅力の世代を跨ぐ持続化につなげる技術が望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００６】固有多様な立地・使用・目的は評価の視点・条件が変われば表裏の逆転が起こり、居住系の顧客優先思考が本質を欠く矛盾にもなる。汎用性のないものは本質の価値とはなり難い。建築空間・構造形式に共通性を持たせ、造りやすく、使いやすく、便利で、丈夫で無駄のない社会性及び経済性に適応する根幹的な単純化・複合化が必要と言えるだろう。【００７】少ない資源、少ない加工、単純な形態にこそ、固有多様で持続的な建築空間となる。正方形の６ｍ〜８ｍ四方１階高さの空間及び構造単位を共通化して、縦・横・斜・上下、及び屋内外空間相互を連結し、世代を跨ぐ使用目線の価値魅力が経済性・社会変化に適応し無駄のない汎用性に中に固有の使い方、快適便利で安全な社会性のある建築が必要だろう。
【課題を解決するための手段】
【００８】正方形・長方形・円形は幾何学的で繰り返し型の構造と均等性が力学性や生産性・品質等を関係付ける性質が多様性を共通部材により資源・加工組立ての生産性に活かす。【００９】木材は自然形状の加工を抑える３〜６ｍ程度の材料が力学性・接合性・生産性・流通性・施工性・非防火性・建築規模・階数並びに従来型生産に適応する整合性が多々ある。【０１０】木材繊維方向力を更に強化し、繊維直交方向の弱点・割裂を補う高機能繊維複合部材の新たな汎用的接合工法・少品種部材の共用架構形式やＰＣ部材の複合化も引き出す。【０１１】ＰＣ造部材は木材の弱点を補い軽くて強い高機能繊維複合膜構造の利点を引き出す地震に強い、新たな建築工法を異種素材の特性を関係つける複合構造形式を造り、素材と部材形状特性がもつ接合手法・接合位置・部材割裂防止など多次元的複合化を創出する。【０１２】建物自重・積載荷重・地震反復力と部材及び接合部の応力負担を個別又は一体的に抑制。制御する共用・汎用型ラーメン構造スケルトンを造り、小型・軽量・定尺の共用部材としてリユース可能な着脱構造で、固有の建物寿命を超えて使い続ける構造部材を担う。【０１３】多様な規模・階層の総合的なデザインに展開可能な架構形式で、企画者・設計者施工者・内外装・インフィル建材の連携で綜合的建築空間の価値魅力化を消費者に届ける。【０１４】柱を支える基礎梁と床を支える梁が同じ長さの部材中央に接合部を設ける逆Ｔ型の架構を地盤に安定し、柱頭に梁中央部を乗せＴ型架構の連結体を直線状・直交状に平面的に正方形の１辺にＴ型架構２基を対照並行に連結した場合には、６ｍ〜８ｍ四方の架構を形成するために平面的に架構の数と配置の増減・角度の選択から様々な建物形状を固有の敷地・建築規模に３〜６ｍ長さ最少部材数で強度品質の安定した共用型構造架構を造る。【０１５】柱頭に梁中央下面を直接接合して均等な荷重を梁の中心で均等に支持し、地震力を効果的に負担する柱梁は長方形で柱小口短辺両側の接合はＰＣ造・集成材及び高機能繊維膜の引張力を引き出し４層程度は同じ部材で部材数と荷重支持力を比例増減して共用し、空間と構造部材形状が力学的にも融合し建築コストの綜合的事業性に反映する構造を造る。【０１６】地震の水平力の階数増減に適応する添柱をＴ型架構の柱位置又は梁端接合位置に階数を跨ぎ建物の外郭線Ｔ型架構の外側に接合位置をずらし複合する架構を形成する。【０１７】架構の剛性及び制震性を共通柱部材の複合、又は特定の添柱により強化及び制御し効果的な高度化・生産・流通・汎用・現場組立・維持更新性を単純合理的に構築する上で、集成材と高機能繊維複合部材及び鉄筋・コンクリートの複合構造部材双方の物理的合理性を関係付ける架構にする。【０１８】長方形集成材の柱も梁と同様の複合部材を使い、柱の柱頭小口で梁の下面を支えるＴ型基本形式、及び空間と同時に増大する自重・地震水平力を負担する集成材と高機能繊維膜の複合部材と架構形式の優れた相互機能を引き出す共通部材の接合形式を追求する。【０１９】建築空間に溶け込む柱と梁を共通形状及び寸法で接合形式を単純化する。また、部材の共通化は接合や複合部材の生産性に不可欠で柱と梁を長方形断面とする力学的整合性は、高機能繊維膜の効果的な複合形状でもある。また、防湿・防蟻・割裂を予防するために小口や部材端の接合部も覆い、部材品質の長期耐用性高度化につなげる。【０２０】長方形柱・梁断面の長辺両面接合部は短辺の応力効果に劣るが扁平部材局部の応力集中を緩和する安全性を補う有力な接合部として活用する。【０２１】扁平部材の接合は部材中心で接合面を増やし単位強度を抑制する円筒状又は楕円筒状の接合部双方の摩擦抵抗力を面積で効果を高める面摩擦力を活かす方向で解決する。【０２２】建物の空間が広く階高が大きい建築用途の場合と居住専用空間では架構形式や細長比に応じて同じ部材の複合や添柱と管柱の併設で剪断力・メリ込み防止・支持力・座屈に対応する複合部材の高機能繊維膜の物性や力学特性を活かす部材配置で架構を造る。【０２３】その構成を維持するために、床の大梁の荷重を直接柱位置に合せ、柱部材の支持応力と地震水平応力を分散して部材毎の長期持続的耐久品質を確保する。【０２４】制震構造として長方形断面柱の長辺方向並列配置の短辺面高機能繊維膜が向き合う上下逆運動を使い単純構造の効果的な制震機能を引き出す。【０２５】扁平型部材による断面二次モーメント力、同断面形状部材による面複合により木材及びコンクリート部材の力学特性、素材特性の弱点・利点を使い分け補う接合形式で材料強度・接合面強度を使い分けた構造形式を拓き、資源の効率利用、加工の抑制、単純な建設、多様な使い方、便利、快適、持続的可変性を多次元的に関付ける、居住系建築空間の個別要件と整合するラーメン構造スケルトンでインフィル建材・技術の連携空間を造る。【０２６】Ｔ型架構と高機能繊維補強集成材・扁平型ＰＣ部材の共通・共用・複合レゴ型架構が想定する許容力を担うには複合部材の接合力を引き出す引張力部材同士の接合構造が重要であり、現場の部材組み立てには乾式化・単純化・共通化を備え架構形式を完結する。【０２７】高機能繊維補強集成材の接合は、素材性と複合性を一体化する方向が基本である。集成材の局部強度を補い高機能繊維膜の繊維方向の連続性を引き出すには繊維切断を避け乾式接合の初歩は摩擦接合を基本に、集成材の剪断接合を利用する複合構造で対処する。【０２８】ＰＣ構造の接合要素は多々実績があり、既存技術の改良で扁平小型部材に適用できる工法の応用が基本になる。【０２９】接合部品の乾式化・単純化・共通化・接合力・作業性・コストのバランスを実現する基礎は架構形式が綜合的な決め手に帰着し、Ｔ型架構の探求と成果に期待する。
【発明の効果】
【０３０】高機能繊維樹脂補強集成材、及びＰＣ扁平型部材の最少共用部材で住空間のスケルトンにより、安全快適便利で多様な住環境の合理的な単純化と綜合化の可能性が見える。【０３１】レゴ型の１００年型木造・ＰＣ造のラーメン構造と内外装建材により多様なデザインを誰でもが、どこでも、造り、地震に強く、無駄のない社会的資産の建築に役立つだろう。【０３２】居住系中低層建築が多用途を跨ぎ共用可能な経済・時代を跨ぐ財産的価値を拓き蜜集木造市街地の耐震化・防災化、居住系建築資産の長寿命化、可変更新、魅力化の実現。【０３３】居住系中低層建築群の多様や用途及び用途転換・規模階層の増減・移築・内外装の更新・構造のモニタリング・経済的価値・時代変化適応・新技術を取り込み使い続ける。
【図面の簡単な説明】
【図１】居住系建築の空間及びＴ型架構の構造単位を繰り返し連結して、空間規模を拡大する建築計画を例示した平面図であり、建物外郭の主様な構造要素を整然と配置している。外郭の柱に床を支える梁で結び力の流れ・負担を明確化し、部材長さ・大きさの共通化が見られる。また、所要室の平面計画の目安になる。柱以外に耐力壁が不要であり、構造単位の組み合わせ計画にも役立つ。更に、柱以外の内外隣接空間の連続性を活かす凹凸空間も容易になり、壁・窓の形状・開放などが自在にデザインできる。
【図２】Ｔ型架構を建物外郭構造として左右・上下に連結した軸組図を点線で表示し、空間単位の大きさ、階層の増減で異なる構造計画にＴ型架構の柱の外付柱・並列柱・Ｔ型・逆Ｔ型・十字型の複合部材で許容力をコントロールして同じ部材で構造設計が成立する組み合わせ軸組図、及び、詳細図。（外付柱部材の継位置・部材長・接合部を「ずらした」例示図）
【図３】「図１」平面的空間単位の大小（１×１）〜（３×３）の（Ａ）〜（Ｆ）と、階層数による支持力・地震力等に対応する部材許容力を外郭のＴ型架構軸組図に複合部材を種類・数量・配置の計画参考イメージ図。上段から１階建て４種類、〜２階、３階、４階建ての階層区分とＴ型架構の柱の外側に複合する２種類の外付柱を例示した軸組図。
【図４】偏平型形状部材の集成材と高機能繊維樹脂複合膜の複合部材及びＰＣ部材の接合図。木材と高機能繊維膜の複合部材の高機能接合力を引き出す接合形式、及び扁平ＰＣ部材特性を活かした接合形式の図。
【図５】接合部詳細図。素材特性を有効に関係付けてＴ型架構の接合手法に応用している。
【発明を実施するための形態】
【０３４】建築物の外郭構造を最少の小型部材を複合共用して平屋から４〜５階建てに適用する支持力及び耐震及び制震性の構造を、木造集成材と高機能繊維膜複合部材及びＰＣ造の長方形断面の柱の柱頭小口上に梁の中央をＴ型の剛性を備える架構の梁端同士を平面的に直線状又は直交状に連結して建物の外郭構造を形成する。
【０３５】建物が２階建てになると建物の自重や２階の床荷重の垂直荷重や地震力の水平荷重が増大化し、同じ部材で平屋も２階も同じ部材で安全性を確保する場合は平屋の建物でも２階用の部材を使い、３階建ての場合はロスが大きくなり、共通部材を共用する合理性が徐々に低下する。
【０３６】また、用途による積載荷重や床面積の増減、及び階高さの増減で荷重や地震力が大きく変わり、個別物件毎に設計する既存の設計手法との合理性の評価が難しくなる。
【０３７】個別要件に対応する共用架構及び部材の数量を外郭構造のＴ型架構の外側に添柱形式の通柱状に複合して、垂直的支持力及び増加の大きい地震力を負担して、基本構造のＴ型架構の部材の共用性の利点を確保しつつ、同じ部材又は特定の部材を複合して支持力及び地震力を吸収する部材を建築物の個別要件に共通共用部材を合理的に活用する。
【０３８】Ｔ型架構の柱又は梁と柱位置で外側に複合する部材はＴ型架構の部材の共通化し、長さを増減し部材が階を跨ぎ部材断面の長辺中心でピン接合する。
【０３９】外付柱を並立する間隙に制震装置を設置する場合は、柱見付け巾を調整する。
【０４０】外付柱を階中間位置で分断し、柱と梁のＴ型・逆Ｔ型・十字型を適宜組み込む。
【０４１】添柱を単独で必要個所に階高さに合して複合する場合、階を跨いで添柱の接続位置を分散する場合、これを適宜建物構造特性の活かす複合の組み合わせが共通部材を共用してＴ型架構、及び添柱複合構造が多様な建築物に組み込まれ、スケルトンの長寿命化及び、建物の構造モニタリング技術との整合性を図り、建築物の可変的持続性を高める。
【実施例】
【０４２】図１にＴ型架構が立面的に左右に４連、階数的に４層の点線書の姿図の柱位置の外側に１階から最上階までの長さを様々な長さで添柱とＴ型架構部材の継位置をずらす配置で複合する利用形態を平面図及び軸組図で表し、Ｔ型架構と添柱の接合位置が双方部材の中心位置で回転ピン接合を想定する。
【産業上の利用可能性】
【０４３】居住系建築物は個別要件に合わせて構造を設計しているが、使用条件が異なる用途替えに適応し難い、個別コスト意識の矛盾、共通性汎用性の活用、すり合わせ型建築手法の無駄となる部材・部品・設計・施工・維持管理等の共通性を活用する社会資産とすることで、造る技術を使う技術に領域を広め、快適安全なスケルトンにより、既存建物の価値魅力の持続化、都市環境の持続、省資源省エネルギー低炭素型建築産業を構築する。【０４４】地震災害・浸水・土砂崩れ・蜜集市街地建築物の耐震・耐火構造化の高度化技術の一手法として、構造スケルトンが多様な建築に歓迎され内外装との綜合化が試される。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図５−４】
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【図５−５】
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【図５−６】
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