(57)【要約】【課題】軽量化を図ることで流通段階の運搬や建築施工段階での取り扱いが容易であり、製造コストの低減化を図ることができるとともに、曲げ靱性等の耐力が向上したプレストレス建築用構造体を得る。【解決手段】プレストレス建築用構造体２は、長手方向に矩形状の空洞部４を設けた直方体形状の中空集成材６と、空洞部４内に通した緊張材８とを備え、緊張材８を介して中空集成材６にポストテンションによるプレストレスが導入された構造体である。中空集成材６は、例えば木造住宅の解体に伴って木質廃材として発生した木材を繊維方向に沿って挽き、長尺部材とした多数のラミナ１６ａ…，１６ｂ…で構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材を繊維方向に沿って挽いて長尺部材とした多数のラミナを、それらの短尺側同士を当接し、それら当接した部分を接着剤を介して一体に接合することで、長手方向に連続した空洞部を設けた中空集成材を形成し、緊張材を前記空洞部に通して引張力を付与することで前記中空集成材にプレストレスを導入してなることを特徴とするプレストレス建築用構造体。
【請求項２】
前記ラミナを、横断面矩形の小角材として形成し、複数本の前記ラミナの短尺側の側面同士を接合して所定のラミナ層を形成し、この所定のラミナ層に、複数本の前記ラミナの短尺側の側面同士を接合してなる他のラミナ層を積層して接合するとともに、この他のラミナ層を形成しているラミナの側面同士の接合位置を、前記所定のラミナ層を形成しているラミナの側面同士の接合位置の間に位置させたことを特徴とする請求項１記載のプレストレス建築用構造体。
【請求項３】
前記ラミナを、木質廃材を用いて形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のプレストレス建築用構造体。
【請求項４】
前記請求項１乃至３の何れかに記載のプレストレス建築用構造体を用いた建築用梁材であって、
少なくとも２本の前記中空集成材を水平方向に直列に接続し、水平方向に連通した各中空集成材の前記空洞部に前記緊張材を通して引張力を付与することで前記中空集成材に同時にプレストレスを導入してなることを特徴とするプレストレス建築用構造体を用いた建築用梁材。
【請求項５】
水平方向に直列に配置した少なくとも一対の前記中空集成材の互いの前記空洞部同士が連通する位置に、せん断補強部材を設けたことを特徴とする請求項４記載のプレストレス建築用構造体を用いた建築用梁材。
【請求項６】
前記請求項１乃至３の何れかに記載のプレストレス建築用構造体を用いた建築用柱材であって、
少なくとも２本の前記中空集成材を上下方向に直列に接続し、上下方向に連通した各中空集成材の前記空洞部に前記緊張材を通して引張力を付与することで前記中空集成材に同時にプレストレスを導入してなることを特徴とするプレストレス建築用構造体を用いた建築用柱材。
【請求項７】
上下方向に直列に配置した少なくとも一対の前記中空集成材の互いの前記空洞部同士が連通する位置に、せん断補強部材を設けたことを特徴とする請求項６記載のプレストレス建築用構造体を用いた建築用柱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集成材を利用したプレストレス建築用構造体と、このプレストレス建築用構造体を用いた建築用柱材及び建築用梁材に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築分野において集成材が盛んに使用されるようになってきている。集成材は、木材を繊維方向に挽いてラミナを形成し、これらラミナを重合して接着することで製造されるもので、元の素材（木材）に比べて割れや狂いが少ない建築材料である。
この集成材を、高荷重を受ける木造構造物の建築用構造体として利用する技術として、例えば特許文献１、特許文献２に記載の技術が知られている。
特許文献１の技術は、木材を２．５〜５cm程度の厚さに挽いて形成した板状のラミナを長手方向に揃えて積み重ね、それらの接合面に接着剤を施した素集成材を複数製造している。そして、これら素集成材を重ね合わせるが、各素集成材の重ね合わせ面に形成した凹溝が緊張材を通す貫通孔となり、各素集成材の重ね合わせ面同士を接合した後、貫通孔に通した緊張材によりプレストレスを導入した集成材梁である。
【０００３】
また、特許文献２の技術は、板状のラミナ、或いは小角材のラミナを接合してなる一対の長尺な接合集成材を形成し、これら接合集成材の長手方向に凹溝を形成し、これら凹溝が対向するように一対の接合集成材を接合し、対向した凹溝で形成した貫通孔に通した緊張材によりプレストレスを導入したプレストレス集成材である。
これら特許文献１、２の集成材を利用した建築用構造体は、緊張材によりプレストレスを導入することで曲げ耐力が大幅に向上した構造体となる。
【特許文献１】特開平06-229065号公報
【特許文献２】特開平09-220707号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１、２の建築用構造体は、緊張材が通る小さな貫通孔を設けているが、中実部材と殆ど同様の横断面形状となっており重量が重い構造体となるので、流通段階での運搬や、建築施工段階での取り扱いに問題がある。
また、特許文献１の建築用構造体は、緊張材を通すための貫通孔（重ね合わせ面に設けた凹溝）を形成する作業に多くの手間と時間が必要であり、製造コストの面で問題がある。
さらに、近年、省資源、環境保全の面から集成材に適した木材（原木）の産出量が減少してきており、集成材の材料コストの面においても問題がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、軽量化を図ることで流通段階の運搬や建築施工段階での取り扱いが容易であり、製造コストの低減化を図ることができるとともに、曲げ靱性等の耐力が向上したプレストレス建築用構造体、これを用いた建築用柱材及び建築用梁材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明に係るプレストレス建築用構造体は、木材を繊維方向に沿って挽いて長尺部材とした多数のラミナを、それらの短尺側同士を当接し、それら当接した部分を接着剤を介して一体に接合することで、長手方向に連続した空洞部を設けた中空集成材を形成し、緊張材を前記空洞部に通して引張力を付与することで前記中空集成材にプレストレスを導入してなる構造体である。
ここで、前記ラミナを、横断面矩形の小角材として形成し、複数本の前記ラミナの短尺側の側面同士を接合して所定のラミナ層を形成し、この所定のラミナ層に、複数本の前記ラミナの短尺側の側面同士を接合してなる他のラミナ層を積層して接合するとともに、この他のラミナ層を形成しているラミナの側面同士の接合位置を、前記所定のラミナ層を形成しているラミナの側面同士の接合位置の間に位置させることが好ましい。ここで、前記ラミナを、木質廃材を用いて形成することが好ましい。
【０００６】
一方、本発明に係るプレストレス建築用構造体を用いた建築用梁材は、少なくとも２本の前記中空集成材を水平方向に直列に接続し、水平方向に連通した各中空集成材の前記空洞部に前記緊張材を通して引張力を付与することで前記中空集成材に同時にプレストレスを導入してなる建築用梁材である。
なお、前記建築用梁材は、水平方向に直列に配置した少なくとも一対の前記中空集成材の互いの前記空洞部同士が連通する位置に、せん断補強部材を設けることが好ましい。
さらに、本発明に係るプレストレス建築用構造体を用いた建築用柱材は、少なくとも２本の前記中空集成材を上下方向に直列に接続し、上下方向に連通した各中空集成材の前記空洞部に前記緊張材を通して引張力を付与することで前記中空集成材に同時にプレストレスを導入してなる建築用柱材である。
なお、上下方向に直列に配置した少なくとも一対の前記中空集成材の互いの前記空洞部同士が連通する位置に、せん断補強部材を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るプレストレス建築用構造体によると、緊張材によりプレストレスを導入しているので、曲げ靱性等の耐力に優れた建築用構造体となる。また、長手方向に空洞部を設けた軽量な中空集成材を使用しているので、運搬作業や、建築現場での取り扱いを容易に行うことができるとともに、空洞部を、緊張材を通すための貫通孔として利用することができ、緊張材を通すための孔の施工が不要となり、製造コストの低減化を図ることができる。
また、本発明に係るプレストレス建築用構造体を用いた建築用梁材によると、曲げ靱性等の耐力に優れた長尺な建築用梁材を得ることができるとともに、複数本の中空集成材の空洞部に緊張材を通し、それら中空集成材にプレストレスを同時に導入していることから、プレストレスの導入作業を容易に行うことができる。
さらに、本発明に係るプレストレス建築用構造体を用いた建築用柱材によると、曲げ靱性等の耐力に優れた長尺な建築用柱材を得ることができるとともに、上述した建築用梁材と同様に、複数本の中空集成材の空洞部に緊張材を通し、それら中空集成材にプレストレスを同時に導入していることから、プレストレスの導入作業を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るプレストレス建築用構造体の１実施形態を長手方向から示した要部断面図である。
本実施形態のプレストレス建築用構造体２は、長手方向に矩形状の空洞部４を設けた直方体形状の中空集成材６と、空洞部４内に通した緊張材８とを備え、緊張材８を介して中空集成材６にポストテンションによるプレストレスが導入された構造体である。ここで、本実施形態の空洞部４は、横断面積の３０〜６０％の範囲で開口している。また、プレストレスを導入した緊張材８の両端部は、プレート１０とナット１２からなる定着部１４により締結されている。
【０００９】
中空集成材６は、例えば木造住宅の解体に伴って木質廃材として発生した木材を繊維方向に沿って挽き、長尺部材とした多数のラミナ１６ａ…，１６ｂ…で構成されている。
すなわち、図２に示すように、ラミナ１６ａは、３×３cmの断面寸法の小角材であり、ラミナ１６ｂは、１．５×３cmの断面寸法の小角材である。
そして、第１下部ラミナ層１８ａ及び第２下部ラミナ層１８ｂを重ねて接着剤で接合し、第１左側ラミナ層２０ａ及び第２左側ラミナ層２０ｂを重ねて接着剤で接合し、第１右側ラミナ層２２ａ及び第２右側ラミナ層２２ｂを重ねて接着剤で接合し、第１上部ラミナ層２４ａ及び第２上部ラミナ層２４ｂを重ねて接着剤で接合し、これらラミナ層を、四角形状をなすように接着剤で接合することで矩形状の空洞部４を画成している。
【００１０】
ここで、第１下部ラミナ層１８ａ及び第２下部ラミナ層１８ｂは、アミダ目状に接合されている。すなわち、第１下部ラミナ層１８ａは、ラミナ１６ａ…の短尺側の側面同士を接着剤で接合して形成されており、第２下部ラミナ層１８ｂも、ラミナ１６ａ…、１６ｂ…の短尺側の側面同士を接着剤で接合して形成されているが、第２下部ラミナ層１８ｂのラミナ１６ａ…の側面同士が接合する位置は、第１ラミナ層１８ａのラミナ１６ａ…の側面同士が接合する位置の間に位置するように接合している。
【００１１】
また、第１左側ラミナ層２０ａ及び第２左側ラミナ層２０ｂ、第１右側ラミナ層２２ａ及び第２右側ラミナ層２２ｂ、第１上部ラミナ層２４ａ及び第２上部ラミナ層２４ｂも、同様に、一方のラミナ層のラミナの側面同士が接合する位置を、他方のラミナ層のラミナの側面同士が接合する位置の間に位置させることで、アミダ目状に接合されている。
したがって、本実施形態のプレストレス建築用構造体２によると、緊張材８によりプレストレスを導入しているので、曲げ靱性や、曲げ強度、圧縮強度等の耐力に優れた建築用構造体となる。
【００１２】
また、本実施形態のプレストレス建築用構造体２は、長手方向に空洞部４を設けて軽量な構造体としているので、運搬作業や、建築現場での取り扱いを容易に行うことができる。
しかも、空洞部４を緊張材８を通すための貫通孔として利用することができ、緊張材を通すための孔の施工が不要となるので、製造コストの低減化を図ることができる。
また、中空集成材６を構成する多数のラミナ１６ａ…，１６ｂ…は、木質廃材から形成しているので、中空集成材６を形成する際の材料コストの低減化を図ることができる。
さらに、中空集成材６を構成している多数のラミナ１６ａ…，１６ｂ…はアミダ目状に接合され、隣接するラミナ１６ａ，１６ａ同士、或いは隣接するラミナ１６ａ，１６ｂ同士を強固に結合しているので、引張、圧縮及び曲げが加わる中空集成材６は、建築用構造体としての機能を十分に果たすことができる。
【００１３】
なお、本実施形態では、長手方向に断面矩形の空洞部４を設けた直方体形状の中空集成材６を説明したが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、例えば、長手方向に円形の空洞部を設けた円筒形状の集成材であっても、同様の効果を奏することができる。
また、中空集成材６の構造は、図２で示した構造に限るものではなく、ラミナ１６ａ，１６ｂの断面寸法を変えてラミナの本数、配列を変更することで、外寸法、空胴部の大きさが異なる中空集成材６を製造することも可能である。
また、緊張材８としては、一般にＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼縒り線等のＰＣ鋼材が用いられるが、アラミド繊維筋等の高強度合成樹脂、炭素繊維、或いは高強度合成樹脂及び炭素繊維の複合材料等の新素材を用いることもできる。
【００１４】
次に、図３は、本発明に係る建築用梁材の１実施形態を示した要部断面図である。なお、図１及び図２で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態の建築用梁材３０は、２本の中空集成材６を水平方向に直列に接続し、水平方向に連通した各中空集成材６の空洞部４に緊張材８を通している。そして、緊張材８を介して２本の中空集成材６にポストテンションによるプレストレスを同時に導入している。ここで、２本の中空集成材６にプレストレスを導入した緊張材８の両端部は、プレート１０とナット１２からなる定着部１４により締結されている。
【００１５】
ここで、２本の中空集成材６の空洞部４同士が水平方向に連通する位置にモルタル３２が充填されている。このモルタル３２は、２本の中空集成材６の互いに接続する側の外壁から空洞部４に連通して形成した注入孔６ａ，６ｂから注入されており、空洞部４内に配置したモルタル仕切り部材３４で囲まれた空間に充填されている。なお、このモルタルが、本発明のせん断補強部材に相当する。
この２本の中空集成材６の空洞部４同士が連通する位置にモルタル３２を充填する作業は、２本の中空集成材６にプレストレスを導入した後に行っている。
本実施形態の建築用梁材３０によると、２本の中空集成材６に対して緊張材８によりプレストレスを導入しているので、曲げ靱性や、曲げ強度、圧縮強度等の耐力に優れた長尺な建築用梁材を得ることができる。
【００１６】
また、２本の中空集成材６の空洞部４に緊張材８を通し、２本の中空集成材６にプレストレスを同時に導入していることから、集成材からなる長尺な梁材に対するプレストレスの導入作業を容易に行うことができる。
また、２本の中空集成材６の空洞部４同士が水平方向に連通する位置に充填したモルタル３２は、中空集成材６の接続位置にせん断力が加わってもそれに抗する補強部として機能するので、２本の中空集成材６の接続位置のずれを確実に防止した建築用梁材とすることができる。
【００１７】
さらに、前記モルタル３２は、空洞部４内を水平方向に延在している緊張材８の移動も防止するので、プレストレス導入の安定化も図ることができる。
さらにまた、本実施形態の建築用梁材３０は、図１及び図２で示したプレストレス建築用構造体２と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、２本の中空集成材６を水平方向に直列に接続した構成としたが、３本以上の中空集成材６を水平方向に直列に接続した構成としても、同様の効果を奏することができる。
さらに、図４は、本発明に係る建築用柱材の１実施形態を示した要部断面図である。なお、本実施形態も、図１、図２及び図３で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
本実施形態の建築用柱材４０は、２本の中空集成材６を上下方向に直列に接続し、上下方向に連通した各中空集成材６の空洞部４に２本の緊張材８を通している。２本の緊張材８の下端８ａはアンカー形状とされて基礎コンクリート４２に埋設されている。そして、２本の緊張材８の上端側に引張力を付与することで、これら緊張材８を介して２本の中空集成材６にポストテンションによるプレストレスが同時に導入されている。ここで、２本の中空集成材６にプレストレスを導入した緊張材８の上端部は、プレート１０とナット１２からなる定着部１４により締結されている。
【００１９】
ここで、２本の中空集成材６の空洞部４同士が上下方向に連通する位置にモルタル３２が充填されている。このモルタル３２は、上部に配置した中空集成材６の外壁から空洞部４に連通して形成した注入孔６ａから注入されており、空洞部４内に配置したモルタル仕切り部材３４より上部の空間に充填されている。この２本の中空集成材６の空洞部４同士が上下方向に連通する位置にモルタル３２を充填する作業は、２本の中空集成材６にプレストレスを導入した後に行っている。
【００２０】
本実施形態の建築用柱材４０によると、２本の中空集成材６に対して緊張材８によりプレストレスを導入しているので、曲げ靱性や、曲げ強度、圧縮強度等の耐力に優れた長尺な建築用柱材を得ることができる。
また、２本の中空集成材６の空洞部４に２本の緊張材８を通し、２本の中空集成材６にプレストレスを同時に導入していることから、集成材からなる長尺な柱材に対するプレストレスの導入作業を容易に行うことができる。
また、２本の中空集成材６の空洞部４が上下方向に連通する位置に充填したモルタル３２は、中空集成材６の接続位置にせん断力が加わってもそれに抗する補強部として機能するので、２本の中空集成材６の接続位置のずれを確実に防止した建築用柱材とすることができる。
さらに、前記モルタル３２は、空洞部４内を上下方向に延在している２本の緊張材８の移動も防止するので、プレストレス導入の安定化も図ることができる。
【００２１】
さらにまた、本実施形態の建築用柱材４０は、図１及び図２で示したプレストレス建築用構造体２と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、２本の中空集成材６を上下方向に直列に接続した構成としたが、３本以上の中空集成材６を上下方向に直列に接続した構成としても、同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態では、上下方向に連通した各中空集成材６の空洞部４に２本の緊張材８を通したが、緊張材８の本数が本発明の要旨に限定されるものではない。
さらに、図３及び図４では、中空集成材６の空洞部４同士が連通する位置にモルタル３２を充填したが、このモルタル３２に換えて、木塊（もっこん）等の補強材を空洞部４同士が連通する位置に接合しても、本発明のせん断補強部材として機能する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るプレストレス建築用構造体を長手方向から示した要部断面図である。
【図２】図１のII-II線矢視図である。
【図３】本発明に係るプレストレス建築用構造体を用いた建築用梁材を示す図である。
【図４】本発明に係るプレストレス建築用構造体を用いた建築用柱材を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
２    プレストレス建築用構造体
４    空洞部
６    中空集成材
８    緊張材
１４  定着部
１６ａ，１６ｂ  ラミナ
１８ａ  第１下部ラミナ層（所定のラミナ層）
１８ｂ  第２下部ラミナ層（他のラミナ層）
２０ａ  第１左側ラミナ層（所定のラミナ層）
２０ｂ  第２左側ラミナ層（他のラミナ層）
２２ａ  第１右側ラミナ層（所定のラミナ層）
２２ｂ  第２右側ラミナ層（他のラミナ層）
２４ａ  第１上部ラミナ層（所定のラミナ層）
２４ｂ  第２上部ラミナ層（他のラミナ層）
３０  建築用梁材
３２  モルタル（せん断補強部材）
４０  建築用柱材
【図１】
2005144747.tif 000003
【図２】
2005144747.tif 000004
【図３】
2005144747.tif 000005
【図４】
2005144747.tif 000006