(57)【要約】【課題】伝統構法による木造軸組を基本としつつ現代的な手法を加味して合理化を図る。【解決手段】鋼材や鉄筋コンクリート等の高強度の構造部材と木材とが併用され、かつ伝統構法による木造軸組の外観を有する複合構造軸組であって、柱１を、木材よりも高強度の構造部材からなる芯部１ａと、その外側に装着した木材からなる筒状の木部１ｂとによる二重構造とする。柱の芯部を、その脚部が基礎１１に埋設されて自立するとともに頭部が自由端とされてそれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として設ける。柱の芯部として極厚肉のシームレス鋼管を採用する。柱の木部として対の半割筒体を採用する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材や鉄筋コンクリート等の高強度の構造部材と木材とが併用され、かつ伝統構法による木造軸組の外観を有する複合構造軸組であって、柱が、木材よりも高強度の構造部材からなる芯部と、その外側に装着された木材からなる筒状の木部とによる二重構造とされ、前記芯部はその脚部が基礎に埋設されて自立するとともに頭部が自由端とされてそれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として設けられたことを特徴とする複合構造軸組。
【請求項２】
芯部は極厚肉のシームレス鋼管からなることを特徴とする請求項１記載の複合構造軸組。
【請求項３】
木部は対の半割筒体からなることを特徴とする請求項１または２記載の複合構造軸組。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寺社建築のような伝統的な意匠や外観の木造建物に適用して好適な構造に係わり、特に、鋼材や鉄筋コンクリート等の現代的で高強度の構造部材と木材とを併用しつつ伝統構法による木造軸組そのままの外観を有する複合構造軸組に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寺社建築に代表されるような我が国の伝統的な意匠や外観の建物を現在において計画する場合、その構造も伝統構法による木造とすることが理想的であるが、現在では耐震性能をはじめとする法規制上の問題や、施工技術上の問題からして現実的ではない場合が多い。しかし、単なる現代的な鉄骨造や鉄筋コンクリート造とすることは意匠や外観と不調和であって好ましくなく、そのため現代的な構造を採用しつつ可及的に木造建物に模した仕上げを行うことが考えられている。
【０００３】
その一例として、特許文献１には、鉄骨造のラーメン架構の躯体と、伝統的な木組によって解体自在に組み立てられる木製化粧材とを併用し、鉄骨造の躯体に対して木製化粧材を着脱自在に装着するという木鉄混用建物が提案されている。これによれば、鉄骨造ラーメン架構という現代的で合理的な構造を採用しつつ、外観は伝統構法による木造軸組そのままとすることができ、また木製化粧材を解体することで木製化粧材のみならずその内部の鉄骨材に対しても長期にわたって保守を行うことが可能であるので充分な耐久性も確保できるとされ、極めて有効であると考えられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１８０５３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示される木鉄混用建物は、木材と鉄骨材とを混用するとはいえ、構造的には完全に鉄骨造であって木材は単に化粧材として使用されているに過ぎないから、もはや木造の範疇を越えているというべきものである。そのため、構造的にはあくまで木造であることを基本としつつ、鉄骨や鉄筋コンクリート等の現代的な手法の併用は必要最少限に留めることで、伝統的な木造に限りなく近く、しかも充分に現代的で合理的な構造の開発も望まれていた。
【０００６】
なお、現代の木造建物たとえば木造住宅では、釘や鎹をはじめとして各種の接合金物を多用するものであることはいうまでもなく、また、たとえば特開昭５７−１１９０３５号公報に開示されているように木材を鋼材により補強した木鋼合成材を用いることも行われており、その意味では木造に現代的な手法を加味することは広く行われているといえる。しかし、そのような意味での現代的な木造による建物は、接合金物の採用を前提としていることからして、これをそのまま寺社建築等の伝統的な意匠、外観の木造建物に適用できるものではないし、伝統構法による木造建物が本来的に備える優れた耐久性が得られるものでもない。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明の目的は、寺社建築等の伝統的な意匠、外観の木造建物に適用して最適な複合構造軸組を実現し提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、鋼材や鉄筋コンクリート等の高強度の構造部材と木材とが併用され、かつ伝統構法による木造軸組の外観を有する複合構造軸組であって、柱が、木材よりも高強度の構造部材からなる芯部と、その外側に装着された木材からなる筒状の木部とによる二重構造とされ、前記芯部はその脚部が基礎に埋設されて自立するとともに頭部が自由端とされてそれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として設けられたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、芯部は極厚肉のシームレス鋼管からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、木部は対の半割筒体からなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の一実施形態である複合構造軸組を示す。図１に示すように、この複合構造軸組は寺社建築における伝統構法による木造軸組と全く同様の外観を有するもので、対の柱１間に地覆２、足固貫３、内法貫４、頭貫５をそれぞれ木組みにより組み付け、かつそれらの間に力板６と貫７とを交互に取り付けることで全体として柱１間に板壁を形成し、かつ柱頭部には組物８を介して通し肘木９を設け、通し肘木９と頭貫５との間には琵琶板１０を取り付けたものであって、柱１以外は全て純木材が用いられ、柱１以外の各部材どうしの接合も伝統的な木組みによるものとされている。
【００１２】
在来の木造軸組では柱としても丸太材等の純木材を使用し、それを単に礎石上に立設するのであるが、本実施形態の複合構造軸組では柱１として以下の構造のものが採用され、その柱１が鉄筋コンクリート造の基礎１１上に立設されており、その点においてのみ在来の木造軸組と異なるものとなっている。
【００１３】
すなわち、本実施形態における柱１は、その断面を図２に示すように、木材よりも高強度の現代的な構造部材としての鋼管からなる芯部１ａと、その外側に装着された木部１ｂとによる二重構造の複合柱とされている。芯部１ａとしての鋼管には極肉厚材からなるシームレス鋼管が採用されており、その芯部１ａは、図３に示すように、脚部が基礎１１に埋設されて自立するとともに頭部が自由端とされていて、構造的にはこれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として機能して優れた水平耐力を発揮し得るものである。
【００１４】
また、芯部１ａの外側の木部１ｂは木材からなる対の半割筒体からなり、それが芯部１ａを被覆するようにその両側に装着され、基礎１１上の礎石１２上に設置されている。そして、この柱１は二重構造とされているとはいえ、あたかも単なる丸太材であるかのような外観とされ、この柱１の木部１ｂに対して他の部材、すなわち上記の地覆２、足固貫３、内法貫４、頭貫５、力板６、貫７がそれぞれ組み付けられ、それらはいずれも在来の木造軸組の場合と同様にそのまま構造部材として機能するものとなっている。なお、在来の木造軸組では、柱と他の部材と接合する際には柱を貫通させるような木組も多用されるが、本実施形態の柱１は鋼管を芯部１ａとする二重構造とされていることからそのような木組は採用できないので、木部１ｂに対して他の部材を係合させるような木組を採用する必要がある。
【００１５】
本実施形態の複合構造軸組は、シームレス鋼管による芯部１ａを有する二重構造の柱１を採用した以外は在来の木造軸組と実質的に同様のものであり、したがって鋼材と木材との複合的な構造とはいえ鋼材による補強は必要最少限に留められていて基本的にはあくまで木造の範疇に属するものであるといえるし、その外観は伝統構法による在来の木造軸組そのままとできるものである。
【００１６】
そして、本実施形態の複合構造軸組では、柱１に鋼管からなる芯部１ａを設け、その芯部１ａをそれ自体でキャンティレバー形式の柱として機能させることから、必要最少限の補強でこの軸組全体を充分に増強でき、特に、芯部１ａはそれ自体の復元力により水平耐力要素として有効に機能するから、この軸組全体の水平耐力を大きく向上させることができるものである。一例として、芯部１ａとしてシームレス鋼管（外径２００ｍｍ程度、肉厚３０ｍｍ程度のもの）を採用した場合には、単なる木柱の場合に比較して水平耐力を１０倍程度も高めることことが実証されている。しかも、本実施形態で採用したシームレス鋼管は、その変形性能が在来の木造軸組における木柱と大きく異なるものではなく、したがってこのようなシームレス鋼管は構造的に在来の木造軸組に無理なくなじんで優れた補強効果が得られ、しかもシームレスで極肉厚であるしさらには亜鉛メッキを施すことにより普通鋼管に比較して耐久性も遙かに優れたものであり、木造軸組に組み合わせるものとして極めて有効であり合理的である。
【００１７】
このように、本実施形態の複合構造軸組は、充分な水平耐力を自ずと確保できることから、伝統構法による木造軸組では水平耐力を確保するために不可欠とされている板壁を省略することも可能であり、それにより板壁のない開放的な軸組を構成することが可能であるので、建物の平面計画上の自由度を高めることができる。勿論、図示例のように在来の木造軸組と同様に板壁を設けることとすれば、在来の木造軸組では望み得ない優れた耐震性能を確保することができる。
【００１８】
また、在来の木造軸組では柱として大断面の丸太材が必要であり、近年においてはその調達が困難な場合もあるが、本実施形態では中実断面の丸太材は必要とせず、芯部１ａに装着する木部１ｂとして木製の半割筒体を調達すれば良く、したがって資材調達に要する費用を軽減することができる。勿論、芯部１ａとしての鋼管は工業製品であるので安価にかつ容易に入手できるし、その品質や信頼性も充分に確保することができる。
【００１９】
さらに、本実施形態の複合構造軸組の施工は何等面倒ではなく、在来の木造軸組の場合と同等ないしそれよりも簡易な施工が可能である。すなわち、その施工に際しては、図３に示したように基礎１１を施工した段階でまず芯部１ａとなる鋼管を堀立柱として自立させ、その芯部１ａに木部１ｂを装着して柱１を施工してしまえば、その状態は伝統構法において木柱を立設した状態と実質的に変わるところはなく、したがってそれ以降は伝統構法と同様の手法で他の部材を順次組み付けていけば良い。勿論、芯部１ａは堀立柱としてその脚部を基礎１１に直接埋設するだけで容易に施工できるし、芯部１ａに対する木部１ｂの装着も何等面倒ではなく、鋼材と木材との複雑な取り合いや溶接作業等の煩雑な作業も一切不要であり、この点においても施工は容易である。
【００２０】
以上で本発明の一実施形態を説明したが、以下にその変形例と若干の補足的な説明を列挙する。
【００２１】
上記のように、芯部１ａとしてはシームレス鋼管の採用が最も好ましいが、木材よりも高強度の構造部材であって所期の補強性能が得られるものであれば、たとえば普通鋼管や各種断面の鉄骨材、あるいはコンクリート充填鋼管、遠心成型のプレキャストプレストレスト部材等も芯部１ａとして採用可能である。勿論、基礎１１の構造も芯部１ａを堀立柱として設けるものである限りにおいて任意である。
【００２２】
芯部１ａはそれ自体をキャンティレバー形式の堀立柱として設ければ良いが、芯部１ａの脚部に足固め的な架構を付加して剛性を調節したり、あるいは芯部１ａの頭部間につなぎ材をピン接合により設ける（その場合はつなぎ材を頭貫５により隠蔽すれば良い）ようなことは任意である。ただし、芯部１ａの頭部間に鉄骨梁を架設してラーメン架構を構成することは、先行技術文献１に示したもののように実質的に鉄骨造となってしまうことになり、木造を基本とする本発明の主旨にもとるので好ましくない。
【００２３】
二重構造の柱１における外側の木部１ｂは単なる化粧材とし、柱１としての構造的な強度、機能は全て芯部１ａに持たせる設計とすることでも良いが、木部１ｂにも柱１としての強度の一部を受け持たせて板壁との組み合わせにより耐力の一部を負担するような設計とすることも可能である。
【００２４】
柱１は円柱とすることに限らず角柱とすることも可能であり、その場合、木部１ｂの外観を角筒状とし、芯部１ａとしては円形鋼管のみならず角形鋼管あるいは適宜断面の鉄骨を用いれば良い。さらに、木部１ｂは必ずしも半割とすることはなく、必要であれば３分割ないし４分割することでも良いし、あるいは可能であれば木部１ｂを割ることなく単なる閉鎖断面の円筒状ないし角筒状としてその中空部に芯部１ａを挿入するようにしても良い。
【００２５】
本発明は、伝統的な意匠、外観の木造建物であれば寺社建築に限らず各種用途の木造建物に広く適用できるものであるし、柱を二重構造とする限りにおいて軸組の形態は任意であることはいうまでもない。さらに、新築のみならず歴史的価値のある既存木造建物の改修や復元に際して耐震補強対策として適用することも可能であり、その場合は外観をそのまま保存しつつ耐震性能を格段に向上させることが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明の複合構造軸組は、木材よりも高強度の構造部材からなる芯部をそれ自体がキャンティレバー形式の堀立柱として機能するように設け、その外側に筒状の木部を装着した二重構造の柱を採用したので、伝統構法による木造軸組そのままの意匠と外観でありながら優れた水平耐力と耐震性能を有するものとなり、その施工も何等面倒ではないし、コスト軽減も図ることが可能であり、伝統的な意匠、外観の木造建物の新築や既存改修に適用して最適である。
【００２７】
請求項２の発明は、芯部として極厚肉のシームレス鋼管を採用したので、小断面のシームレス鋼管によって優れた補強効果が得られることはもとより、シームレス鋼管はその外側に装着される木部とも構造的になじみやすく、耐久性にも優れるものであるので、本発明において採用するものとして最適である。
【００２８】
請求項３の発明は、木部として対の半割筒体を採用したので、芯部に対して何等複雑な取り合いを要することなくその外側に容易に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である複合構造軸組を示す立面図である。
【図２】同、柱の断面図である。
【図３】同、芯部を堀立柱として設けた状態を示す図である。
【符号の説明】
１  柱
１ａ  芯部
１ｂ  木部
２  地覆
３  足固貫
４  内法貫
５  頭貫
６  力板
７  貫
８  組み物
９  通し肘木
１０  琵琶板
１１  基礎
１２  礎石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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