(57)【要約】【課題】  接合部の剛性及び耐力を格段に向上させた、木製部材と鋼製部材との接合構造を提供する【解決手段】  木製部材２と鋼製部材３との接合部において、ウェブ部１１３の上下端部の少なくとも何れかにフランジ部１１２を形成した鋼製金具の基端部を鋼製部材１１の管状部１１１に固着する。鋼製部材１１の管状部１１１から突出させた前記鋼製金具のウェブ部１１３を木製部材１２に形成した挿入溝１２１内に挟持させて固定すると共に、前記鋼製金具のフランジ部１１２を木製部材１２の上下端面の少なくとも何れかに固着して、木製部材１２と鋼製部材１１とを接合する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木製部材と鋼製部材との接合部において、ウェブ部の上下端部の少なくとも何れかにフランジ部を形成した鋼製金具の基端部を前記鋼製部材に固着し、前記鋼製部材から突出させた前記鋼製金具のウェブ部を前記木製部材に形成した挿入溝内に挟持させて固定すると共に、前記鋼製金具のフランジ部を前記木製部材の上下端面の少なくとも何れかに固着して、前記木製部材と前記鋼製部材とを接合するようにしたことを特徴とする木製部材と鋼製部材との接合構造。
【請求項２】
前記鋼製金具のウェブ部は、前記木製部材の両側面に亘って貫通させた貫通ボルト等の締結部材によって固定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の木製部材と鋼製部材との接合構造。
【請求項３】
前記鋼製金具のフランジ部は、前記木製部材の上下端面の少なくとも何れかにラグスクリュー等の締結部材によって固着するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の木製部材と鋼製部材との接合構造。
【請求項４】
前記鋼製部材と前記木製部材との間に引きボルト等の締結部材を配設して、前記木製部材を前記鋼製部材に向かって引き付けるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の木製部材と鋼製部材との接合構造。
【請求項５】
前記鋼製金具は、Ｔ形又はＨ形断面形状を呈することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の木製部材と鋼製部材との接合構造。
【請求項６】
前記木製部材は梁部材であって、前記鋼製部材は複数のこれら梁部材を接合する接合部材であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の木製部材と鋼製部材との接合構造。
【請求項７】
前記鋼製部材は柱部材を兼用することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の木製部材と鋼製部材との接合構造。
【請求項８】
前記鋼製金具はＨ形断面形状を呈するものであって、鋼製柱部近傍においてフランジ部の幅が減少するドッグボーン形状に成形することを特徴とする請求項７に記載の木製部材と鋼製部材との接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大規模空間構造物のラチスシェル構造から成る屋根架構等において適用される木製部材と鋼製部材との接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スポーツホール、イベントホール等の大規模空間構造物の屋根架構には、多数の鋼製部材から成る梁部材を三角又は四角格子状に連結して構成したラチスシェル構造が採用されている（特許文献１参照）。
ところが、近年、木製部材の有する美観性、軽量性等が考慮されて、単層ラチスシェル構造を構成する梁部材として木製部材が使用されるようにもなってきた。
【０００３】
しかし、梁部材として木製部材を使用する場合には、従来の鋼製部材を使用する場合と比較して、接合部の剛性及び耐力が不足するため、ラチスシェル構造が座屈したり、変形したりし易い。
そこで、このような問題点を解消するために、木製部材と鋼製ジョイントとの接合部にＴ型金具を介在させて、接合部の剛性及び耐力を向上させる構造が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−０１８７４２号公報
【特許文献２】特開平０８−０６０７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２に記載の接合構造は、多角筒状ジョイントの外側面にＴ型金具のヘッド部をボルトによって固定するものであって、木製部材の上端面と多角筒状ジョイントとは直接には連結されていないものであるから、木製部材と鋼製部材との接合部の剛性及び耐力は未だ十分なものとは言えなかった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたものであって、木製部材と鋼製部材との接合部の剛性及び耐力を格段に向上させた、木製部材と鋼製部材との接合構造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】
上記目的を達成するために、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造は、木製部材と鋼製部材との接合部において、ウェブ部の上下端部の少なくとも何れかにフランジ部を形成した鋼製金具の基端部を前記鋼製部材に固着し、前記鋼製部材から突出させた前記鋼製金具のウェブ部を前記木製部材に形成した挿入溝内に挟持させて固定すると共に、前記鋼製金具のフランジ部を前記木製部材の上下端面の少なくとも何れかに固着して、前記木製部材と前記鋼製部材とを接合するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記鋼製金具のウェブ部は、前記木製部材の両側面に亘って貫通させた貫通ボルト等の締結部材によって固定するのが好ましい。
【０００９】
又、前記鋼製金具のフランジ部は、前記木製部材の上下端面の少なくとも何れかにラグスクリュー等の締結部材によって固着するのが好ましい。
【００１０】
さらに、前記鋼製部材と前記木製部材との間に引きボルト等の締結部材を配設して、前記木製部材を前記鋼製部材に向かって引き付けるようにしてもよい。
【００１１】
前記鋼製金具は、Ｔ形又はＨ形断面形状を呈するのが好ましい。
【００１２】
前記木製部材は梁部材であって、前記鋼製部材は複数のこれら梁部材を接合する接合部材であってもよい。
【００１３】
さらに、前記鋼製部材は柱部材を兼用してもよい。
【００１４】
又、前記鋼製金具はＨ形断面形状を呈するものであって、鋼製柱部近傍においてフランジ部の幅が減少するドッグボーン形状に成形するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造は、鋼製部材のウェブ部の上下端部の少なくとも何れかにフランジ部を形成し、ウェブ部を木製部材に形成した挿入溝内に挟持させて固定すると共に、フランジ部を木製部材の上下端面の少なくとも何れかに固着したことによって、接合部の剛性及び耐力を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造を適用したラチスシェル構造の斜視図及びその接合部の一部拡大平面図である。
【図２】本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造を示す一実施形態の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）は正面図である。
【図３】本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造を示す他実施形態の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）は正面図である。
【図４】本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造を示す他実施形態の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）は正面図である。
【図５】本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造を示す他実施形態の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）は正面図である。
【図６】本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造を示す他実施形態の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）は正面図である。
【図７】本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造において、鋼製部材のフランジ部をドッグボーン形状に形成した場合を示す他実施形態の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図８】接合部面外曲げ試験における試験装置及び実施方法を示す説明図である。
【図９】各試験体の曲げモーメントと回転角との関係を示す図である。
【図１０】各試験体の曲げモーメントと回転角との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造の好適な実施形態について、以下、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造は、特には、図１に示すように、スポーツホール、イベントホール等の大規模空間構造物の屋根架構を構成するラチスシェル構造１において適用される。
図１に示すラチスシェル構造１は、多数の木製部材から成る梁部材２を四角格子状に連結し、梁部材２，２同士を鋼製部材から成る接合部材３を介して連結する構成としたものであって、本発明は、この木製部材と鋼製部材との接合構造に関する。
【００１９】
［実施形態１］
図２は、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造の一実施形態であって、接合部材１１は、鋼製部材であって、管状部１１１の上端にフランジ部１１２を固着し、その側面にウェブ部１１３を突設してある。
よって、管状部１１１の領域を除くと、フランジ部１１２とウェブ部１１３とによって、Ｔ形断面形状を呈する鋼製金具が形成されることになる。
フランジ部１１２には、適宜間隔で複数の挿通孔１１２ａを穿設してあり、ウェブ部１１３には、高さ方向略中間部に挿通孔１１３ａを穿設してある。
【００２０】
一方、杆状部材１２は、木製部材であって、幅方向中央部の一端部から中間部に掛けて挿入溝１２１を形成してある。
又、適宜間隔で上端面から適宜深さまで挿通孔１２ａを穿設し、高さ方向略中間部に側面間を貫通する貫通孔１２ｂを穿設してある。
【００２１】
接合部材１１に杆状部材１２を連結するには、接合部材１１のウェブ部１１３を杆状部材１２の挿入溝１２１に挿入させた状態で、杆状部材１２の貫通孔１２ｂ、ウェブ部１１３の挿通孔１１３ａに亘って六角ボルト１４を挿通させ、その雄ネジ部にナット１５を螺着させる。
次いで、接合部材１１のフランジ部１１２の挿通孔１１２ａ、杆状部材１２の挿通孔１２ａにラグスクリュー１３を挿通させ、捩じ込めば、接合部材１１に杆状部材１２を連結することができる。
ここで、ラグスクリュー１３は、その先端部が杆状部材１２の高さ方向中間部まで捩じ込むようにする。
【００２２】
［実施形態２］
図３は、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造の他実施形態であって、接合部材２１は、鋼製部材であって、管状部２１１の上端にフランジ部２１２を固着し、その側面にウェブ部２１３を突設してある。
よって、管状部２１１の領域を除くと、フランジ部２１２とウェブ部２１３とによって、Ｔ形断面形状を呈する鋼製金具が形成されることになる。
フランジ部２１２には、適宜間隔で複数の挿通孔２１２ａ，２１２ｂを穿設してあり、ウェブ部２１３には、高さ方向略中間部に挿通孔２１３ａを穿設してある。
【００２３】
一方、杆状部材２２は、木製部材であって、幅方向中央部の一端部から中間部に掛けて挿入溝２２１を形成してある。
又、適宜間隔で上端面から適宜深さまで挿通孔２２ａを穿設し、高さ方向略中間部に側面間を貫通する貫通孔２２ｂを穿設してある。
【００２４】
接合部材２１に杆状部材２２を連結するには、接合部材２１のウェブ部２１３を杆状部材２２の挿入溝２２１に挿入させた状態で、杆状部材２２の貫通孔２２ｂ、ウェブ部２１３の挿通孔２１３ａに亘って六角ボルト２４を挿通させ、その雄ネジ部にナット２５を螺着させる。
次いで、接合部材２１のフランジ部２１２の挿通孔２１２ａ、杆状部材２２の挿通孔２２ａにラグスクリュー２３を挿通させ、捩じ込むと共に、フランジ部２１２の挿通孔２１２ｂに全螺子ビス２６を挿通させ、捩じ込めば、接合部材１１に杆状部材１２を連結することができる。
ここで、ラグスクリュー２３、全螺子ビス２６は、その先端部が杆状部材２２の高さ方向中間部まで捩じ込むようにする。
【００２５】
［実施形態３］
図４は、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造の他実施形態であって、接合部材３１は、鋼製部材であって、管状部３１１の上端にフランジ部３１２を固着し、その側面にウェブ部３１３を突設してある。
この実施形態においても、管状部３１１の領域を除くと、フランジ部３１２とウェブ部３１３とによって、Ｔ形断面形状を呈する鋼製金具が形成されることになるが、ウェブ部３１３の高さは、後述する杆状部材３２の高さの略１／２としてある。
フランジ部３１２には、適宜間隔で複数の挿通孔３１２ａを穿設してあり、管状部３１１の下端部には、挿通孔３１１ａを穿設してある。
【００２６】
一方、杆状部材３２は、木製部材であって、高さ方向の上端部から中間部に亘って、幅方向中央部の一端部から中間部に掛けて挿入溝３２１を形成してあり、下端部の中間部には陥没部３２２を形成してあり、その陥没部３２２から一端部に掛けて貫通孔３２３を穿設してある。
又、適宜間隔で上端面から適宜深さまで挿通孔３２ａを穿設してある。
【００２７】
接合部材３１に杆状部材３２を連結するには、接合部材３１のウェブ部３１３を杆状部材３２の挿入溝３２１に挿入させた状態で、杆状部材３２の貫通孔３２３、管状部材３１１の挿通孔３１１ａに亘って引きボルト３４を挿通させ、その両端部の雄ネジ部にナット３５を螺着させる。
次いで、接合部材３１のフランジ部３１２の挿通孔３１２ａ、杆状部材３２の挿通孔３２ａにラグスクリュー３３を挿通させ、捩じ込めば、接合部材３１に杆状部材３２を連結することができる。
ここで、ラグスクリュー３３は、その先端部が杆状部材３２の高さ方向中間部まで捩じ込むようにする。
【００２８】
［実施形態４］
図５は、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造の他実施形態であって、接合部材４１は、鋼製部材であって、管状部４１１の上端及び下端にフランジ部４１２，４１３を固着し、その側面にウェブ部４１４を突設してある。
よって、管状部４１１の領域を除くと、フランジ部４１２，４１３とウェブ部４１４とによって、Ｈ形断面形状を呈する鋼製金具が形成されることになる。
フランジ部４１２，４１３には、適宜間隔で複数の挿通孔４１２ａ，４１３ａを穿設してあり、ウェブ部４１４には、高さ方向略中間部に挿通孔４１４ａを穿設してある。
【００２９】
一方、杆状部材４２は、木製部材であって、幅方向中央部の一端部から中間部に掛けて挿入溝４２１を形成してある。
又、適宜間隔で上端面及び下端面から適宜深さまで挿通孔４２ａ，４２ｂを穿設し、高さ方向略中間部に側面間を貫通する貫通孔４２ｃを穿設してある。
【００３０】
接合部材４１に杆状部材４２を連結するには、接合部材４１のウェブ部４１４を杆状部材４２の挿入溝４２１に挿入させた状態で、杆状部材４２の貫通孔４２ｃ、ウェブ部４１４の挿通孔４１４ａに亘って六角ボルト４４を挿通させ、その雄ネジ部にナット４５を螺着させる。
次いで、接合部材４１のフランジ部４１２の挿通孔４１２ａ、杆状部材４２の挿通孔４２ａにラグスクリュー４３を挿通させ、捩じ込むと共に、接合部材４１のフランジ部４１３の挿通孔４１３ａ、杆状部材４２の挿通孔４２ｂにラグスクリュー４３を挿通させ、捩じ込めば、接合部材４１に杆状部材４２を連結することができる。
ここで、ラグスクリュー４３は、その先端部が杆状部材４２の高さ方向中間部まで捩じ込むようにする。
【００３１】
［実施形態５］
尚、接合部材５１は、図６に示すように、上端のフランジ部５１２に比して下端のフランジ部５１３の幅を小さくし、かつ、それらの間隔を短くして、フランジ部５１２，５１３とウェブ部５１４とによって、変形Ｈ形断面形状を呈する鋼製金具を形成するようにしてもよい。
【００３２】
［実施形態６］
さらに、接合部材６１は、図７に示すように、Ｈ形断面形状を呈するものであって、管状部材６１１近傍において、フランジ部６１２の幅が減少するドッグボーン形状とした鋼製金具を形成するようにしてもよい。
【００３３】
このように、木製部材である杆状部材６２やその接合部に先行して、接合部材６１のフランジ部６１２の幅を減少させて塑性化させることによって、鋼製金具である接合部材６１に十分な靭性を付与させることができる。
【００３４】
次に、図１に示すラチスシェル構造１において、スパンが２４ｍの場合に適用する梁部材を想定して、その接合部における剛性及び耐力を検討する。
【００３５】
［剛性及び耐力試験］
載荷は４点荷重法により行い、図８に示すような構成によって、アムスラー試験機７１に装着した加力梁７２を介して、試験体７３の接合部に等曲げモーメントを加えた。
【００３６】
試験体７３において、木製部材としては、表１に示す木材（集成材）を使用し、鋼製部材及び締結部材としては、表２に示すものを使用した。
【００３７】
【表１】
2019035255.tif 000003
【００３８】
【表２】
2019035255.tif 000004
【００３９】
試験体７３としては、上記において説明したように、実施形態１乃至４の如く構成したものを使用した。
ここで、ＴＢ３００は、実施形態１であって、ウェブ部の長さ３００ｍｍ、ＴＢ４４０は、実施形態１であって、ウェブ部長さ４４０ｍｍ、ＰＢは、実施形態２、ＢＢは、実施形態３、ＨＢは、実施形態４であって、各々ウェブ部長さ３００ｍｍの試験体である。
【００４０】
試験体ＴＢ３００は、木製部材としては、幅１５０ｍｍ、高さ２１０ｍｍ、長さ１５２０．５ｍｍの矩形断面形状を呈し、挿入溝の幅３０ｍｍ、長さ３１０ｍｍに形成したものを使用した。
又、鋼製部材としては、管状部の肉厚１４．５ｍｍ、外径１５９ｍｍ、フランジ部の肉厚９ｍｍ、幅１３０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、ウェブ部の肉厚９ｍｍ、高さ２１０ｍｍ、長さ３００ｍｍに形成したものを使用した。
【００４１】
試験体ＴＢ４４０は、挿入溝の長さを４５０ｍｍに形成する以外は、試験体ＴＢ３００と同様の木製部材を使用した。
又、フランジ部の長さ４４０ｍｍ、ウェブ部の長さ４４０ｍｍに形成する以外は、試験体ＴＢ３００と同様の鋼製部材を使用した。
【００４２】
試験体ＰＢは、木製部材及び鋼製部材として、試験体ＴＢ３００と同様の木製部材及び鋼製部材を使用した。
【００４３】
試験体ＢＢは、挿入溝の深さを１１０ｍｍに形成し、陥没部から一端部に掛けて貫通孔を形成する以外は、試験体ＴＢ３００と同様の木製部材を使用した。
又、鋼製部材としては、ウェブ部の高さ１００ｍｍに形成する以外は、試験体ＴＢ３００と同様の鋼製部材を使用した。
【００４４】
試験体ＨＢは、木製部材としては、試験体ＴＢ３００と同様の木製部材を使用した。
又、鋼製部材としては、ウェブ部の両端部にフランジ部を形成する以外は、試験体ＴＢ３００と同様の鋼製部材を使用した。
【００４５】
試験結果は、図９及び１０に示す通りであった。図９及び１０に示すグラフは、縦軸を曲げモーメントＭ（ｋＮｍ）、横軸を回転角θ（１０−２×ｒａｄ）とし、各試験体におけるそれらの関係を示すものである。
又、１，２，３（丸付き文字）は、３体の試験体サンプルを示し、南側、北側は、図８に示す如く、各試験体における配置部分を、試験時の配置方向で示すものである。
【００４６】
又、表３に、各試験体における最大曲げ耐力Ｍｍａｘ及び木製部材曲げ耐力Ｍｂに対する比率Ｍｍａｘ／Ｍｂを示した。
【００４７】
【表３】
2019035255.tif 000005
【００４８】
さらに、表４に、各試験体における回転剛性Ｋθ、無次元化回転剛性κ及び座屈荷重低減係数β（κ）を示した。
ここで、Ｋθの算出方法は、日本建築学会、木質構造設計規準に準拠するものとし、κ及びβ（κ）の算出は、日本建築学会、ラチスシェル屋根構造設計指針に基づき、数式１及び数式２に拠るものとした。
【００４９】
【表４】
2019035255.tif 000006
【００５０】
【数１】
2019035255.tif 000007
【００５１】
【数２】
2019035255.tif 000008
【００５２】
以上の試験結果によれば、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造を採用すれば、最大曲げ耐力Ｍｍａｘは木製部材曲げ耐力Ｍｂの０．３４〜０．８７倍であり、無次元化回転剛性κは７．５〜２２である。
よって、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造によれば、接合部における剛性及び耐力を十分に確保できることがわかった。
【００５３】
上記においては、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造を大規模空間構造物の屋根架構を構成するラチスシェル構造１に適用する場合について説明したが、本発明の木製部材と鋼製部材との接合構造は、その他の木製部材と鋼製部材との接合構造にも適用できること、勿論である。
【符号の説明】
【００５４】
１  ラチスシェル構造
２  梁部材
３  接合部材
１１  接合部材
１１１  管状部
１１２  フランジ部
１１３  ウェブ部
１２  杆状部材
１２１  挿入溝
１３  ラグスクリュー
１４  六角ボルト
３４  引きボルト
【図１】
2019035255.tif 000009
【図２】
2019035255.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019035255.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【図８】
2019035255.tif 000016
【図９】
2019035255.tif 000017
【図１０】
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