(57)【要約】      （修正有）【課題】木材及びコンクリート部材の力学特性、素材特性の弱点・利点を使い分ける接合形式で、構造品質の不揃いを削減、建機・簡易ロボット化・構造のモニタリングの実現を早めるラーメン架構の提供。【解決手段】扁平型断面集成材柱２本の短辺両面が並ぶ中心で、扁平型集成材柱１本の長辺中心で直交し十字型複合柱を形成し、十字型複合柱の長辺方向の中心軸と建物の外郭線を合し、十字型複合柱の中心の柱を、透かし合わせ梁で挟み込む架構を直交し、扁平型ＰＣ造梁の中心軸と十字型複合柱の長手方向中心軸を合わせ、扁平型ＰＣ造梁長さの中央で接合し、Ｔ型架構を形成した、十字型複合柱長辺の両端面に近接した位置のＰＣ棒鋼により、基礎梁、叉は階層毎の扁平型ＰＣ造梁間を緊張力で、十字型複合柱の柱頭及び直交した、透かし合わせ梁を圧着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平型断面集成材柱２本の短辺両面が並ぶ中心で、前記扁平型集成材柱１本の長辺中心で直交し十字型複合柱を形成し、前記十字型複合柱の長辺方向の中心軸と建物の外郭線を合し、前記十字型複合柱の中心の柱を、透かし合わせ梁で挟み込む架構を直交し、扁平型ＰＣ造梁の中心軸と前記十字型複合柱の長手方向中心軸を合わせ、前記扁平型ＰＣ造梁長さの中央で接合し、Ｔ型架構を形成した、前記十字型複合柱長辺の両端面に近接した位置のＰＣ棒鋼により、基礎梁、叉は階層毎の前記扁平型ＰＣ造梁間を緊張力で、前記十字型複合柱の柱頭及び直交した、透かし合わせ梁を圧着してなる架構の連結体。
【請求項２】
前記、請求項１記載の十字型複合柱の柱頭、及び前記透かし合わせ梁の上面に、前記扁平型ＰＣ造梁下端面の間に、材質硬度差を補う緩衝部材を介し接合したＴ型の連結体。
【請求項３】
前記、請求項１、及び２記載の連結体の、透かし合わせ梁の間隙中央でＰＣ棒鋼が梁端両小口、又は前記透かし合わせ梁の片方の小口面と、十字型柱の中柱を貫通した柱側面に、ＰＣ棒鋼端の定着部を備えることを特徴とする連結体。
【請求項４】
前記、請求項１〜３記載の建物外郭線上の十字型複合柱の柱頭柱脚及び中間を水平貫通したＰＣ棒鋼とシェアプレートを一体化した緊結具を備えていることを特徴とする連結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【００１】集成材を活用した木造建築物の大型・高層化と自然災害の猛威と多様性に適応するには、大型部材同士の接合に素材特性の差が大きい従来型の接合手法の根幹的革新が望まれる。特に、長期耐用・持続性を引き出すには接合技術を超えた複合技術が必要な分野である。
【背景技術】
【００２】木材は、石・鉄・煉瓦に勝る再生可能な材料であるが、不均質な特性、繊維方向力を活かす工夫と一線を引く木材業界のヅレがあり、根幹的な技術の開発が遅れている。一方、自然災害や社会変化に人々の適応空間に木材を活かす広い社会的位置付けも低い。【００３】大形化・高層化に応じて増大する応力バランスを確実にコントロールする力学性で地盤に伝え、生き物である人の感性や諸機能を造りだす、綜合化技術が望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４】圧縮材と引張材を兼ねる鉄筋コンクリート造の鉄筋を引張接合に活かすために、ＰＣ部材を階層毎の梁部材に複合し、繊維軸力部材と繊維直角部材を区分する接合が活きる工法開発が効果的と考えられる。また、火炎・振動・遮音機能を構造に役立てる構成技術と動的力学性、及び部材の共用、施工の単純化の先に、綜合的な解決策が見えてくる。単純化・共通化・共用化の分野に効果的な幾何学的相似形で多様性を活かす課題が見える。
【課題を解決するための手段】
【００５】柱荷重の支持部材積を増やし、繊維方向圧縮力を活かし、繊維方向引張接合力にＰＣ棒鋼とＰＣ造を複合構成のラーメン構造の外郭構造を想定し、耐力壁・制震機能のある部材構成の付加により弱点を補う。外郭構造線に直交する合わせ梁を複合柱と２方向剛性を形成する連結体として、木材及びＰＣ造との効果的な複合構造を活用し、木材の引っ張り力の接合手段の課題を解決する。異なる材料間の接合面に圧縮緩衝材は欠かせない。【００６】また、構造形式が多様な建築用途の便利・快適な空間及びデザインを活かすスケルトン・インフィルの分離による着脱のレゴ構造の２方向ラーメン構造で解決する。【００７】主構造の柱及び梁を個別に着脱し、時代変化に可変構造で、建築的価値・魅力の長期耐用性を活かす木造技術で、生産及び保全のＩＯＴ化に向いたレゴ構造で実現する。【００８】柱・梁部材を共通部材で構築した建物外郭の主構造を連結し、空間の広い建物を目指す。扁平型の汎用部材２本の短辺面間に直交する１本の複合で十字型になるように複合し、透かし合わせ梁で中央の柱側面を挟み込み十字型柱の長辺方向に直交した方向の梁と十字型複合柱による外郭構造の連結体をつくる。【００９】柱頭及び直交合わせ梁の上面を合わせた面上に扁平型ＰＣ造の梁中心軸を合わせ、複合柱と合わせ梁上にＰＣ造梁と両部材の硬度緩衝材を介して乗せる構成に加え、扁平型ＰＣ造の梁に予めＰＣ棒鋼の接合部品を備えた梁を、柱頭と下階柱頭上の扁平型ＰＣ造梁をＰＣ棒鋼の接合部品を介して、ＰＣ棒鋼で複合柱を圧着する接合形式の構造とし、木造柱とＰＣ梁を分離して引張接合部品で圧着する仕組みを使う。【０１０】扁平型断面集成材柱２本の短辺面で直交する配置で中央の柱を挟み込む十字型の複合柱を形成する。扁平型ＰＣ造の梁幅を複合柱の中央柱の長辺に合わせる、又は広くして複合柱の断面を十分に伝達させる梁の長さの中央で、複合柱と扁平型ＰＣ造梁がＴ型になる連結体を造る。【０１１】また、十字型の複合柱の長辺中心軸を建物外郭線にあわせて４〜６ｍの等間隔に立てた柱中心間の柱頭同士間にＰＣ扁平梁を門型に架け渡す建物外郭構造も形成できる。【０１２】十字型複合柱中心軸と前記扁平型ＰＣ造梁の中心軸線上に予めＰＣ棒鋼接合具を装着した接合具を介して、前記複合柱の柱脚に、柱頭と同じ扁平型ＰＣ造梁間をＰＣ棒鋼で緊結圧着し、前記十字型複合した３本柱中心軸の柱頭柱脚間及び両端に近い位置でＰＣ棒鋼等を貫通して３本の柱を一体化し、前記合わせ梁の中空部で前記合わせ梁端を定着金物で圧着し、それぞれの部材を複合した連結体を木材の欠点を補う構成で実現する。【０１３】複合柱の長辺方向の中心軸に３本の柱を複合するＰＣ棒鋼・シェヤープレートを介して複合強度を強化し、柱頭・柱脚と梁部材のテコ機能を繰り返す応力制御機構をつくる。
また、シェヤープレートの材質を弾性ゴム等の復元力により制震機能の付加も可能にする。【０１４】十字型複合柱の長辺方向架構中心軸に合わせＰＣ造梁の中心軸に直交する十字型になるように配置の長方形柱の長辺両側面を挟み込む合わせ梁内の両側面を合わせる。【０１５】ＰＣ梁の中心軸は十字型柱２本の中心軸に合わせて配置し、直交する柱長辺長さを超える幅で構成し、柱脚側の扁平梁も同じ形態に構成し、建物外郭連結体構造を造る。【０１６】ＰＣ梁には、柱頭柱脚の外郭線に複合柱断面の短辺面に近接し間隙を設けて添えるＰＣ棒鋼の接合具を予め装着した接合具間を、十字型柱長辺の梁中心軸で十字型柱を圧着するためのＰＣ棒鋼等により、柱梁軸方向の中心の、前記十字柱断面の両短辺面からＰＣ棒鋼の緊張ボルト作業クリアランスを確保するように近接した位置で十字型柱頭・柱脚の扁平型ＰＣ梁を圧着接合する複合架構を形成する。【０１７】建物の外郭線に直交する、透かし合わせ梁は対向する建物外郭線に設置した十字型の複合柱に直交する、合わせ梁端同士を連結する梁を介して、床構造一体の空間と構造を形成する架構体にする。【０１８】透かし合わせ梁の間隙中央にＰＣ棒鋼を固定具により固定し、透かし合わせ梁端小口と十字型柱の中柱を貫通した側面の両側に、ＰＣ棒鋼端の定着部を備え、２方向の剛性を創りだしている。【０１９】建物の平面形状が正方形又は長方形をした外郭の少なくとも１面を、Ｔ型又は門形の成した連結体を連結する構成であり、木材の圧縮軸力を断面積で活かしつつ、引張接合部を持たずに、多様な応力の連結を効果的に活かす構造を構築している。【０２０】引張力を担うＰＣ棒鋼の技術は大型建築物や橋梁で実績済の従来技術を採用すし、木造の十字型複合柱・透かし合わせ梁の素材、及び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と共に、正方形・長方形建築物の空間単位を繰り返す、荷重・応力が均等な建築物となり、木造の本質を活かした安全性の確保並びに木材の歩留まり・流通・加工・部材のリユース・部分的な部材交換などに向けたバランスの良い木構造になるだろう。【０２１】正方形の１辺が１０ｍ四方、階高３〜６ｍ、階数１０層程度の建築物が見えてくる。【０２２】剪断力・メリ込み防止・支持力・座屈に対応する階層毎の梁をＰＣ造にすること、木造建築の引張力の接合部を最少化し、木造の耐火部材加工の開発を進めやすくする。【０２３】木材の加工、現場の施工性を上げ構造モニタリングセンサーを装着し、木造構造物に異次元機能を装備する付加価値付けにより、森林生育費用の捻出にも貢献する。【０２４】部材の共通化は接合や複合部材の生産性を高め、構造部材の腐蝕原因となる断熱・防蟻などの機能分離が可能になり、新たな技術を引き出すことを狙う。【０２５】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。
【発明の効果】
【０２６】木材及びコンクリート部材の力学特性、素材特性の弱点・利点を使い分ける接合形式で材料及び接合面強度を効果的に力学的構造に反映するレゴ化する構造形式を拓き、構造品質の不揃いを削減、建機・簡易ロボット化・構造のモニタリングの実現を早める。【０２７】資源の効率利用、加工の抑制と共通化、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により、インフィル建材・技術の外力による同時破損を抑え長期耐用性を造る。【０２８】大型木造建築物の構造的局部強度や部材サイズの共通化と安全性を両立し、大きな応力が作用する建築構造になれた構造概念と区別する形式を示すことで新たな木造技術の開発環境にインパクトを与える。【０２９】人々が継続的に暮らす安全を担保する強度を再生資源で空間を美しくどこでも、誰もが加工・組み立てができる、基本的要件の根幹を担える使い方の技術により、日本及び世界の森林資源で、人類の居住環境づくりを低炭素化技術で進められ、森林の保全育成の循環性を推進する一助になる。【０３０】木材の縦方向軸力が構造デザインに反映した、安定感を窓・天井・家具等のデザインに波及し、木造による高層化を想定した建築デザインの安定した、建物を使う人々の心理的・視覚的価値づくりを通じて、木造建築の普及と森林保全の認識強化に役立てる。【０３１】また、その知見が土地利用を粗密化する都市建築技術の必要性に気付く社会・時代に向かわせ、地震に柔軟で強い歪を活かした建築構造を見直す知見がはたらく、無駄のない社会的資産として、長期持続的な耐用の建築として木造建築の財産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）架構アイソメ図：十字型複合柱の柱頭長辺方向にＰＣ造扁平梁長さの中央をＴ型に架け渡す連結体と複合柱間を門型に梁を架け渡す連結体。（ロ）架構  平面図：２基の十字型柱間に扁平ＰＣ造梁を門型状に架けた平面図。（梁の両端に隣接する梁の一部を含む）  （ハ）架構  側面図：十字型複合柱間の柱頭中心間に扁平ＰＣ造梁を架け、柱頭・柱脚の扁平ＰＣ造梁間をＰＣ棒鋼で緊張圧着したラーメン図。（二）架構  交差部断面図：複合十字型柱頭・柱脚間にＰＣ扁平梁を平使い、柱頭・柱脚と扁平ＰＣ造梁の部材間に部材硬度差の緩衝材を設ける。（ホ）架構  交差部平面図：複合十字型柱・透かし合わせ梁上ＰＣ扁平梁半分と合わせ梁の片方でＰＣ棒鋼の定着端で固定する。
【図２】（イ）建築外郭線４面を囲む長方形の建物の外郭架構でなる平面図。（ロ）外郭架構  立面図
【発明を実施するための形態】
【０３２】扁平型断面の汎用集成部材を効果的に複合し、大型化・高層化に合う複合大断面の汎用的柱部材をつくり、効果的に繊維方向軸力を柱頭柱脚小口面のＰＣ造梁に圧着接合するＰＣ棒鋼の緊張力を関係付けて、弾力的構造形式で力学的に木材活用率を向上し、大型木造建築を長期耐用化する部材の着脱性に構成した、レゴ構造の連結体を様々な建築の形・デザインを自在に組み合せることができる構造として、完成後の社会変化や生活の環境や技術を、スケルトンを核に据えて可変的な社会性のある建築に役立てる。
【０３３】具体的な構造の形は、十字型複合柱の長辺方向の部材中心軸に合わせ、扁平型のＰＣ造梁の平面を上下に、中心軸を柱部材に合わせ、柱材の繊維方向力をＰＣ部材でメリ込みを生まない接合特性を活かし、十字型複合柱に沿わすＰＣ棒鋼の引張力・復元性を使い、柱頭面の繊維方向力と扁平ＰＣ梁下面の反発力を、テコ機能を活かした弾性力学特性を発揮する異種複合形式としている。
【０３４】木造大型高層化に応える柱の支持耐力と床剛性の二方向力を柱頭接合部に持たせる建物外郭構造線に直交する合わせ梁で、十字型複合柱の中柱を挟み込む構成をつくる。
【０３５】扁平型のＰＣ梁部材が、柱頭の十字型面と合わせ梁の接合面積の計で垂直軸力を伝達することで、大型高層建築物の荷重を大断面で効果的な伝達性を実現している。
【０３６】合わせ梁は十字型複合柱の建築外郭構造線上の柱部材に直交し、側面剛性をもつと共に、床梁構成を一体化することで、建物の外郭線上の剛性を同時に強化している。
【実施例】
【０３７】長方形、正方形の建物外郭四辺に安全安心の連結体４基を連結した、図２（イ）平面図は、対向連結体の合わせ梁の間に、同形式の合わせ梁を配した基本構造である。
建物内部に柱が必要ない又は少ない構造が効果的に造れる。また、（ロ）立面図は、階層毎の梁を扁平型にして内部空間を活かす、縦長型開口部を形成する構造が計画できる。【０３８】図１（二）床構造断面図、に示す床梁構造の重量化により、上部階振動音の抑制構造に比べて床梁を小型部材化するＰＣ棒鋼構造の複合による計画を図示しているが、外観を木造建築にイメージ的に軽やかな解放感を見せるデザインに活かしている。【０３９】十字型の複合柱は施工時に自立でき、小型軽量の扁平型ＰＣ造の中心を仮止め予め備えたＰＣ棒鋼の緊結を完結する連結体の連続化を隣接梁端同士のピン接合構造により、建設現場の機械化を促進する。【０４０】連結体の複合柱と扁平ＰＣ梁の圧着接合部を分解する階層毎の部材化構造により、部材交換・減築も容易になる、機能の持続化・長期耐用の建築構造に役立てる。
この実施例図では、複合柱部材・扁平型ＰＣ梁・合わせ梁は、１種類で構成され木材部材の繊維方向の圧着ＰＣ棒鋼・梁同士の接合金物もそれぞれ１種類で構成している。
【産業上の利用可能性】
【０４１】木材の集成材を汎用的なサイズ１種類で複合柱を構成し、床梁も同じ構成部材を共用し、工場設備・加工設備搬送・流通・共用化し、総合的生産性を高めるレゴ構造。【０４２】木造の繊維軸方向に直交する梁をなくし、木材特性の強度をダイレクトに強度に反映し、梁もレゴ構造のＰＣ造梁を乾式接合で連結し、床梁はレゴ型の十字型複合柱と一体化と単純化によりＰＣ棒鋼で補強し、接合形式も共通化する。【０４３】接合機能の安全性・接合金物の単純化と品質、現場の施工性・機械化を活かす。【０４４】建物の外郭構造を共通の連結体を連続する構成である利点を活かし、基礎梁・基礎・杭も共通形式を活かし、生産から施工・維持管理まで全てが、レゴ・幾何学・的に、素材・加工・建設・安全・経済・保全等が、数学・力学・デジタル的に関係つける産業的利用可能性を備えている。
【図１】
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【図２】
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