(57)【要約】【課題】プレストレスト木造梁において、凸状に配置される緊張材に大きな張力を与えることを可能にする。【解決手段】繊維の方向がそろえられた木質材料は、繊維に直交する方向の力に弱い。プレストレスト木造梁１は、木造の梁本体２と、梁本体２にプレストレスを与える緊張材３とを有する。梁本体２の下面には、梁本体２の延在方向に沿って、緊張材３を受容する溝４が設けられている。溝４の底面は、梁本体２の幅方向から見て下に凸になるように湾曲するとともに補強板５が取り付けられている。緊張材３の吊り上げ力は溝４の底面に対して繊維に直交する方向に作用するが、補強板５によって溝４の底面が保護されるため、緊張材３に大きな張力を与えても溝４の底面がへこまない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木造の梁本体と、
前記梁本体にプレストレスを与える緊張材とを有し、
前記梁本体の下面には、前記梁本体の延在方向に沿って、前記緊張材を受容する溝が設けられ、
前記溝の底面は、前記延在方向の少なくとも中間部において、前記梁本体の幅方向から見て下に凸になるように湾曲及び／又は屈曲するとともに補強板が取り付けられており、
前記緊張材の少なくとも中間部は、前記補強板の下面に圧接していることを特徴とするプレストレスト木造梁。
【請求項２】
前記補強板は、鋼材又は圧縮加工した木材を含むことを特徴とする請求項１に記載のプレストレスト木造梁。
【請求項３】
当該プレストレスト木造梁は、柱又は大梁に支持され、
前記柱又は大梁を貫通し、前記緊張材を挿通させるパイプと、
前記パイプにおける前記梁本体の側の端部に取り付けられて前記梁本体に当接する第１プレート、及び前記パイプにおけるその反対側の端部に取り付けられた第２プレートとを更に有し、
前記緊張材の一端側は、前記第２プレートに係止されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプレストレスト木造梁。
【請求項４】
前記第１プレートは、前記パイプの端部を突入させる第１凹部を有し、
前記梁本体の端部は、前記第１プレートの少なくとも一部を突入させる第２凹部を有することを特徴とする請求項３に記載のプレストレスト木造梁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、緊張材が下に凸になるように湾曲及び／又は屈曲して配置されたプレストレスト木造梁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な木造住宅の梁は、概ね４〜６ｍ程度以下のスパンを有する。オフィスや店舗を木造とする場合、梁のスパンをこれよりも大きくすることが好ましい。例えば、特許文献１及び２には、木造梁にプレストレスを導入することにより、梁のスパンを大きくできることが示されている。特許文献１に記載の梁では、集成材を切断して２つに分割し、切断面に溝を設け、分割された集成材を接着することによって、切断面に設けられた溝が、緊張材を挿通させる貫通孔となる。貫通孔は、梁の幅方向から見て下に凸となるように湾曲している。また、特許文献２に記載の梁では、緊張材の中間部が、梁の下面から下方に膨出するように設けられたサドルに支持され、緊張材の両端部側が、梁の下面に設けられた中空孔内に配置されることにより、緊張材が、梁の幅方向から見て下に凸となるように湾曲している。このように、緊張材を直線状ではなく下に凸になるように配置した方が、長期荷重を効率的に打ち消すようにプレストレスを導入できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２２９０６５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８９７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構造では、緊張材を挿通させる貫通孔を作成するのに手間がかかる。また、集成材や単板積層材等の木質材料は、直交異方性、すなわち、繊維に平行な方向の圧縮力には強いが繊維に直交する方向の圧縮力には弱いという性質を有するところ、緊張材の吊り上げ力により、凸状に形成された貫通孔の上面に繊維に直交する方向の力が加わる。そのため、大きなプレストレスを与えると貫通孔の上面がへこんでしまうため、大きなプレストレスを与えることができなかった。特許文献２に記載の構造では、木造梁本体の下面にサドルを取り付けるため、梁全体として梁せいが大きくなり、梁の下方の空間が狭くなっていた。
【０００５】
このような問題を鑑み、本発明は、比較的容易に施工でき、梁せいを増大させなくとも、凸状に配置される緊張材に大きな張力を与えることができるプレストレスト木造梁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】
【０００６】
本発明の少なくともいくつかの実施形態に係るプレストレスト木造梁（１，２１）は、木造の梁本体（２）と、前記梁本体にプレストレスを与える緊張材（３）とを有し、前記梁本体の下面には、前記梁本体の延在方向に沿って、前記緊張材を受容する溝（４）が設けられ、前記溝の底面は、前記延在方向の少なくとも中間部において、前記梁本体の幅方向から見て下に凸になるように湾曲及び／又は屈曲するとともに補強板（５）が取り付けられており、前記緊張材の少なくとも中間部は、前記補強板の下面に圧接していることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、補強板が緊張材の吊り上げ力に抵抗するため、梁せいを増大させずに、溝の底面が凹むことを防止できる。また、切削によって溝を形成できるため、施工が比較的容易である。
【０００８】
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、上記構成において、前記補強板は、鋼材又は圧縮加工した木材を含むことを特徴とする。
【０００９】
補強板の素材として鋼材を使用した場合には、剛性が高いため補強効果が高く、施工も容易である。また、補強板の素材として圧縮加工した木材を使用した場合には、梁の自重の増加を抑制できる。
【００１０】
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、上記構成のいずれかにおいて、当該プレストレスト木造梁（２１）は、柱（２２）又は大梁に支持され、前記柱又は大梁を貫通し、前記緊張材を挿通させるパイプ（２３）と、前記パイプにおける前記梁本体の側の端部に取り付けられて前記梁本体に当接した第１プレート（２４）、及び前記パイプにおけるその反対側の端部に取り付けられた第２プレート（２５）とを更に有し、前記緊張材の一端側は、前記第２プレートに係止されたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、緊張材の張力は、第２プレート、パイプ及び第１プレートを介して梁本体に伝わり、柱又は大梁に影響を与えないため、柱又は大梁の耐力を考慮せずにプレストレスの大きさを設定できる。
【００１２】
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、上記構成において、前記第１プレートは、前記パイプの端部を突入させる第１凹部（２７）を有し、前記梁本体の端部は、前記第１プレートの少なくとも一部を突入させる第２凹部（２８）を有することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、第１凹部及び第２凹部、並びにこれらに突入するパイプの端部及び第１プレートがシアキーとして機能するため、梁から柱又は大梁にせん断力が伝達される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、比較的容易に施工でき、梁せいを増大させなくとも、凸状に配置される緊張材に大きな張力を与えることができるプレストレスト木造梁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るプレストレスト木造梁の（Ａ）側面図、（Ｂ）Ａ図のＢ−Ｂ断面図
【図２】第１実施形態に係るプレストレスト木造梁と柱との接合部の例を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図
【図３】第１実施形態に係るプレストレスト木造梁と柱との接合部の他の例を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図
【図４】第２実施形態に係るプレストレスト木造梁の柱との接合部を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係るプレストレスト木造梁（以下、単に「梁」という）１を示す。梁１は、木造の梁本体２と、梁本体２にプレストレスを与える緊張材３とを有する。
【００１７】
梁本体２において、木材の繊維は、概ね梁本体２の延在方向に延びている。梁本体２は、繊維方向のそろった木質材料、すなわち、木材を切削してひき板、小角材又は単板とし、欠点を除去したあとで、ふたたび、それらの繊維方向をそろえて多数重ね、接着・成形した集成材又は単板積層材であることが好ましい。
【００１８】
梁本体２の下面には、その梁本体２の延在方向に沿って、幅方向の中央を通るように、緊張材３を受容する溝４が設けられている。溝４の深さは、中央が最も浅く、端部に向かうほど深くなっている。すなわち、溝４の底面（上面）が、正面視で（梁本体２の幅方向から見て）、下に凸になるように湾曲している。溝４は、梁本体２の材料の下面を切削することにより形成される。
【００１９】
溝４の底面には、補強板５が貼り付けられている。補強板５は、鋼材又は圧縮加工した木材からなり、可撓性の平板又は溝４の底面と同様に湾曲した板である。補強板５は、接着剤等により溝４の底面に固定される。補強板５の素材として鋼材を使用した場合には、剛性が高いため補強効果が高く、施工も容易である。また、補強板５の素材として圧縮加工した木材を使用した場合には、梁１の自重の増加を抑制できる。溝４における最も浅い部分の深さは、０でもよいが、緊張材３が梁本体２の下面から突出しないように、補強板５の厚さと緊張材３の太さとを足した値以上であることが好ましい。
【００２０】
緊張材３は、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、又は、アラミド繊維、炭素繊維若しくはガラス繊維等の繊維強化プラスチック製の棒若しくはケーブル等を素材とするアンボンド緊張材である。緊張材３は、溝４に受容され、緊張後は、湾曲した補強板５の下面に圧接する。図２に示すように、緊張材３は、定着具６によって、梁本体２の端部に定着される。定着具６は、鋼製のプレート７を介して梁本体２の端部の面取りされた上部に係止される。
【００２１】
第１実施形態の梁１は、木造の大梁８に支持されている。大梁８は、概ねその延在方向に木材の繊維が延びており、集成材又は単板積層材であることが好ましい。大梁８は、梁１に向かって突出する鋼製の１対の連結板９，９を有する。梁本体２の端部には、１対の連結板９，９間に突入する突出部１０が設けられている。１対の連結板９，９及び突出部１０には、互いに整合する第１貫通孔１１，１１及び第２貫通孔１２が複数設けられている。第２貫通孔１２には、補強のための鋼製の筒状部材（図示せず）が嵌合されていることが好ましい。両端部にねじ部が形成された連結ロッド１３が、第１貫通孔１１，１１及び第２貫通孔１２に挿通され、連結ロッド１３の両端部にナット１４が締結されることにより、梁１が大梁８にピン結合する。１対の連結板９，９の外面間距離は、梁本体２の幅に略等しい。
【００２２】
図３は、梁１と大梁８との互いの接合の他の例を示す。図３に示すように、梁本体２の端面は、斜め上を向くように傾斜し、プレート７が取り付けられている。プレート７に緊張材３の張力を受けた定着具６が係止されている。梁本体２は、突出部１０に代えて、プレート７から大梁８に向かって突出する鋼製の１対の第２連結板１５，１５を有する。第２連結板１５は、対応する連結板９の第１貫通孔１１に整合する第２貫通孔１２を有する。互いに対応する連結板９と第２連結板１５とが互いにボルト１６及びナット１４によって接合されることにより、梁１が大梁８にピン接合する。１対の第２連結板１５，１５は、正面視で定着具６と重なるように配置できるため、梁１の下部側だけでなく上部側でも大梁８に接合できる。
【００２３】
緊張材３が補強板５を介して溝４の底面に圧接するため、プレストレスを大きくしてもその吊り上げ力によって溝４の底面が凹むことが防止される。補強板５は、溝４の底面に取り付けられるため、梁せいを増大させない。また、定着具６から梁本体２への力が、梁本体２との接触面積の大きいプレート７によって分散されるため、プレストレスを大きくしても、定着具６から梁本体２への圧力による梁本体２の破損が防止される。
【００２４】
溝４は、梁本体２の下面を切削することによって形成されるため、比較的容易に形成することができる。
【００２５】
図４は、第２実施形態に係る梁２１を示す。説明に当たって、第１実施形態と共通する構成は、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２６】
梁２１は、木造の柱２２に支持されている。柱２２は、木材の繊維が概ね鉛直方向にそろえられた木質材料からなることが好ましい。
【００２７】
梁２１は、梁本体２の延在方向に沿って柱２２を貫通し、緊張材３を挿通させる鋼製のパイプ２３と、パイプ２３における梁本体２側の端部に取り付けられた鋼製の第１プレート２４、及びその反対側の端部に取り付けられて柱２２に対向又は当接した鋼製の第２プレート２５と、緊張材３の端部に設けられたねじ部に螺合して第２プレート２５に当接したナット等の定着具２６とを有し、緊張材３はこれらによって定着される。定着具２６を緊張材３の端部に締結することにより、緊張材３が緊張した状態で定着具２６が第２プレート２５に係止される。緊張材３の張力は、柱２２に加わらず、定着具２６から第２プレート２５、パイプ２３及び第１プレート２４を介して梁本体２に伝わる。繊維の方向がそろえられた木質材料は直交異方性を有し、繊維に直交する方向の力に対して弱い。しかし、柱２２の繊維に対して直交する向きに作用する緊張材３の張力は柱２２に直接の影響を与えないため、緊張材３の張力を大きくして、梁２１に大きなプレストレスを与えることができる。
【００２８】
第１プレート２４は、パイプ２３の端部を突入させる第１凹部２７を有する。梁本体２の端部は、第１プレート２４を部分的に突入させる第２凹部２８を有する。これらが、シアキーとして機能するため、梁２１から柱２２にせん断力が伝達される。また、第２プレート２５は、パイプ２３の端部を突入させる第３凹部２９を有するため、パイプ２３に対してパイプ２３に直交する方向への移動が規制される。
【００２９】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。溝の底面は、正面視で、湾曲形状に代えて屈曲形状としてもよく、湾曲部と屈曲部の双方を有してもよい。また、溝の底面は、正面視で、少なくとも中間部で下に凸に湾曲及び／又は屈曲していればよく、端部は、直線状でも上に凸であってもよい。この場合、補強板は、下に凸に湾曲及び／又は屈曲した部分に取り付けられていればよい。大梁又は柱を鉄筋コンクリート造、鉄骨造、又は鉄骨鉄筋コンクリート造としてもよい。第１実施形態の梁が柱に支持されてもよく、第２実施形態の梁が大梁に支持されてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１，２１：プレストレスト木造梁
２：梁本体
３：緊張材
４：溝
５：補強板
８：大梁
２２：柱
２３：パイプ
２４：第１プレート
２５：第２プレート
２７：第１凹部
２８：第２凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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