(57)【要約】【課題】大断面の集成材や大断面の製材を用いずに、高剛性で撓みを小さくすることができる木製梁を形成することで、木製梁のローコスト化を図ることを目的としている。【解決手段】複数の製材２，３を組み合わせて構成される木製梁１において、複数の製材２，３が梁成方向に重ねられ、複数の製材２，３の側面に、複数の製材側面の間に跨って配置された鋼板４が当てがわれ、この鋼板４が複数の製材２，３にそれぞれ固定された構成からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の製材を組み合わせて構成される木製梁において、
複数の製材が梁成方向に重ねられ、
該複数の製材の側面に、複数の製材側面の間に跨って配置された鋼板が当てがわれ、
該鋼板が複数の製材にそれぞれ固定された構成からなることを特徴とする木製梁。
【請求項２】
請求項１記載の木製梁において、
前記鋼板の上から各製材に鋲又は釘が打ち付けられ、或いは前記鋼板の上から各製材に木ネジがねじ込まれて、鋼板が複数の製材にそれぞれ固定されていることを特徴とする木製梁。
【請求項３】
請求項１または２記載の木製梁において、
前記鋼板として、梁軸方向に並べられた複数の鋼板片が用いられ、
該複数の鋼板片は、複数の製材側面の間に跨って配置されているとともに複数の製材にそれぞれ固定されていることを特徴とする木製梁。
【請求項４】
請求項３記載の木製梁において、
前記複数の鋼板片がトラス状に配設されていることを特徴とする木製梁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の製材を組み合わせて構成される木製梁に関する。
【背景技術】
【０００２】
木材のヤング係数（剛性）は鋼材の３％〜５％程度と小さいため、木造構造物では、居住性・収まりの観点から木造構造の梁（以下、木製梁と記す。）の撓みが問題となることが多い。この木製梁の撓みは、梁成を大きくすることで小さくすることができるが、梁成が大きい大断面の製材には割れが入っている場合が多く、割れが入った製材からなる木製梁ではその割れによる強度低下が懸念される。
【０００３】
そこで、従来、大断面の木製梁には、板材や単板を積層させて接着した構成からなる集成材が用いられている。この集成材によれば、割れによる強度低下の心配がなく、製材では困難であった大断面の木製梁を実現することが可能である。さらに、集成材によれば、弱点部が分散することにより製材に比べて強度や剛性のばらつきが小さいため、設計を合理的に行うことが可能である（例えば、特許文献１，２参照。）。
【特許文献１】特開平８−１９９７１９号公報
【特許文献２】特開平７−２５２８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の集成材からなる木製梁では、集成材が製材に比べて高価であるため、コストが嵩むという問題が存在する。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、大断面の集成材や大断面の製材を用いずに、高剛性で撓みを小さくすることができる木製梁を形成することで、木製梁のローコスト化を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、複数の製材を組み合わせて構成される木製梁において、複数の製材が梁成方向に重ねられ、該複数の製材の側面に、複数の製材側面の間に跨って配置された鋼板が当てがわれ、該鋼板が複数の製材にそれぞれ固定された構成からなることを特徴としている。
【０００７】
このような特徴により、重ねられた複数の製材が鋼板によって補剛され、木製梁の曲げ剛性が増大される。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の木製梁において、前記鋼板の上から各製材に鋲又は釘が打ち付けられ、或いは前記鋼板の上から各製材に木ネジがねじ込まれて、鋼板が複数の製材にそれぞれ固定されていることを特徴としている。
【０００９】
このように、鋼板に鋲用、釘用又は木ネジ用の孔を設けずに、鋼板の上から鋲又は釘を打ち付け、或いは鋼板の上から木ネジをねじ込んでいるため、鋲等と鋼板とのあそびがなく、荷重載荷初期の段階から、製材と鋼板との間にて力が伝達される。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の木製梁において、前記鋼板として、梁軸方向に並べられた複数の鋼板片が用いられ、該複数の鋼板片は、複数の製材側面の間に跨って配置されているとともに複数の製材にそれぞれ固定されていることを特徴としている。
【００１１】
このような特徴により、複数の製材の側面を覆う大判の鋼板を用いずに、複数の鋼板片によって組み合わされた複数の製材が補剛される。このため、鋼板材の使用量が低減される。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の木製梁において、前記複数の鋼板片がトラス状に配設されていることを特徴としている。
【００１３】
このような特徴により、トラス状に配置された鋼板片が、木製梁に作用する湾曲力に対して効果的に抵抗するとともに、製材同士の軸方向のずれに対しても効果的に抵抗する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る木製梁によれば、大断面の集成材や大断面の製材を用いることなく、高剛性の木製梁を形成することができるため、木製梁のローコスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る木製梁の第１、第２の実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
まず、第１の実施の形態における木製梁１について説明する。
図１は第１の実施の形態における木製梁１の斜視図であり、図２は第１の実施の形態における木製梁１の断面図である。
【００１７】
図１，図２に示すように、木製梁１は、２本の製材２，３を組み合わせて構成される梁構造体である。木製梁１の概略構成は、２本の製材２，３が梁成方向に重ねられ、重ねられた２本の製材２，３の側面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂに、２本の製材２，３の側面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの間に跨って配置された鋼板４，５が当てがわれ、これらの鋼板４，５が２本の製材２，３にそれぞれ固定された構成からなる。
【００１８】
上記した製材２，３は、素材（原木）から所要の寸法に製材木取りされた木材であり、断面矩形に加工された長尺の角材である。２本の製材２，３は、同じ長さ（軸線方向の長さ寸法）に加工されており、各々の端面を揃えるように配置されている。また、２本の製材２，３は、断面矩形の梁本体部を構成するように両側面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを揃えて重ね合わせられている。具体的には、各製材２，３の重ね面２ｃ，３ｃがそれぞれ平滑に形成されており、これらの重ね面２ｃ，３ｃ同士が接面されて２本の製材２，３が積み重ねられている。また、各製材２，３の幅寸法は同じ寸法になっており、積み重ねられた２本の製材２，３の一方の側面２ａ，３ａと他方の側面２ｂ，３ｂとは、それぞれ互いに面一になっている。なお、上記した２本の製材２，３には、割れがある確率が低い小断面の角材（製材）が用いられており、割れが無い製材を選別して使用することが好ましい。
【００１９】
積み重ねられた２本の製材２，３（梁本体部）の両側面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂには鋼板４，５がそれぞれ当てがわれており、２枚の鋼板４，５によって積み重ねられた製材２，３が挟み込まれた状態になっている。
【００２０】
鋼板４，５は、２本の製材２，３からなる梁本体部を補剛するための補剛材であり、所定厚さの公知の鋼板からなる。鋼板４，５は、梁軸方向に沿って延在する大判の鋼板からなり、面一の製材側面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂに対向配置されている。また、鋼板４，５は、面一に形成された一方側の製材側面２ａ，３ａ間や一方側の製材側面２ｂ，３ｂ間に跨って配置されている。そして、鋼板４，５は、複数の鋲６…によって各製材２，３の側面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂにそれぞれ鋲止めされている。鋼板４，５を固定するための鋲６…は、鋼板４，５の上から製材２，３に打ち付けられている。つまり、鋼板４，５に鋲用の孔が形成されてなく、鋲６…が鋼板４，５を打ち抜いており、鋲６…は鋼板４，５を貫通して製材２，３内に定着されている。また、複数の鋲６…は、梁軸方向（鋼板４，５の長手方向）に一定の間隔で打ち付けられている。上記した鋼板４，５の厚さと、鋲６…の径（太さ）、長さ及びピッチ（打ち付け間隔）は、木製梁１について所要の曲げ剛性が得られるように設計する。
【００２１】
次に、上記した構成からなる木製梁１の効果を検証した曲げ試験について説明する。
なお、今回の曲げ試験は、上記した木製梁１の構成からなる試験体（補剛あり）と、２本の製材２，３を積み重ねただけであって鋼板４，５が無い構成からなる試験体（補剛なし）とを使用した３点曲げ試験である。
【００２２】
図３は今回の曲げ試験の試験結果を表したグラフであって、荷重と撓みの関係を示したグラフである。図３に示すＫ０は補剛なしの試験体の曲げ剛性を示しており、図３に示すＫＳは補剛ありの試験体の曲げ剛性を示している。
図３に示すように、補剛ありの試験体の曲げ剛性は、補剛なしの試験体の曲げ剛性と比較して２．５倍程度大きくなっている。このため、上記した構成からなる木製梁１が、鋼板４，５による補剛がない梁に比べて曲げ剛性が大きくなることがわかる。
【００２３】
上記した構成からなる木製梁１によれば、２本の製材２，３が梁成方向に重ねられ、これらの製材２，３の側面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂに、２本の製材２，３の側面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの間に跨って配置された鋼板４，５が当てがわれ、これらの鋼板４，５が２本の製材２，３にそれぞれ固定された構成からなるため、上記した曲げ試験の結果からも明らかなように、重ねられた２本の製材２，３が鋼板４，５によって補剛され、木製梁の曲げ剛性が増大され、高剛性の木製梁１を形成することができる。このように、大断面の集成材や大断面の製材を用いることなく、小断面の製材２，３を用いているため、木製梁１のローコスト化を図ることができる。
【００２４】
また、上記した構成からなる木製梁１によれば、小断面の製材２，３を用いて高剛性の木製梁１を形成するため、木製梁１を構成する資材を容易に調達することができる。これは、小断面の製材２，３は、大断面の製材２，３に比べて容易に調達することができるためである。したがって、上記した構成からなる木製梁１は量産性に優れ、戸建て住宅等の小規模な建築物にも幅広く提供することができる。
【００２５】
また、上記した構成からなる木製梁１によれば、鋼板４，５の上から各製材２，３に鋲６…が打ち付けられて鋼板４，５が各製材２，３にそれぞれ固定されているため、鋲６…と鋼板４，５とのあそびがなく、荷重載荷初期の段階から、製材２，３と鋼板４，５との間にて力が伝達される。これによって、載荷初期の段階から木製梁１の剛性を増大させることができ、木製梁１の撓みを効果的に抑制することができる。
【００２６】
また、上記した構成からなる木製梁１によれば、鋼板４，５が製材２，３に対して鋲止めされているため、簡単に木製梁１を形成することができる。これは、鋼板４，５に鋲６…を打ち付ける作業は、専用工具にて簡単に行うことができ、特別な技術は不要であるためである。したがって、簡単な施工が求められる戸建て住宅等の小規模な建築物にも上記した木製梁１を採用することができ、上記した木製梁１は多種多様な木造構造物に汎用することができる。
【００２７】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態における木製梁１０１について説明する。
なお、第２の実施の形態における木製梁１０１は、第１の実施の形態における木製梁１の鋼板４，５に代えて複数の鋼板片１０４…を設けた構成からなり、第２の実施の形態における製材２，３は上記した第１の実施の形態と同様である。したがって、以下に説明する第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の構成については、第１の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
図４は第２の実施の形態における木製梁１０１の斜視図である。
【００２８】
図４に示すように、２本の製材２，３の側面２ａ，３ａには、小片の複数の鋼板片１０４…が当てがわれており、これら複数の鋼板片１０４…は、２本の製材２，３の側面２ａ，３ａの間に跨ってそれぞれ配置されているとともに２本の製材２，３にそれぞれ固定されている。
【００２９】
鋼板片１０４は、大判の鋼板を短冊状にカットして小分けしたような長方形の鋼板である。鋼板片１０４は、梁軸方向に直交する方向に延在されており、その両端が各製材２，３の側面２ａ，３ａに鋲止めされている。なお、鋲止めの方法は、上記した第１の実施の形態と同様であり、鋼板片１０４の上から鋲６…が打ち付けられている。また、鋼板片１０４…は、梁軸方向に複数の並べられており、複数の鋼板片１０４…は、梁全体に亘ってトラス状（ジグザグ）に配設されている。
【００３０】
上記した構成からなる木製梁１０１によれば、製材２，３を補剛する鋼板として、梁軸方向に並べられた複数の鋼板片１０４…が用いられ、これら複数の鋼板片１０４…は、複数の製材側面２ａ，３ａの間に跨って配置されているとともに２本の製材２，３にそれぞれ固定されているため、製材側面２ａ，３ａ全体を覆う大判の鋼板を用いずに、小片の鋼板片１０４…によって製材２，３が補剛される。これによって、鋼板材の使用量が低減させることができ、コストを一層低減させることができる。
【００３１】
また、上記した構成からなる木製梁１０１によれば、複数の鋼板片１０４…がトラス状に配設されているため、トラス状に配置された鋼板片１０４…が、木製梁１０１に作用する湾曲力に対して効果的に抵抗する。これによって、高い曲げ剛性を得ることができ、木製梁１０１の撓みを一層低減させることができる。さらに、トラス状に配置された鋼板片１０４…が、２本の製材２，３同士の軸方向へのずれに対しても効果的に抵抗する。これによって、組み合わされた２本の製材２，３同士がずれ難くなり、２本の製材２，３を組み合わせて構成された木製梁１０１の形状が崩れ難くなる。
【００３２】
以上、本発明に係る木製梁の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、２本の製材２，３を重ね合わせて木製梁１を形成しているが、本発明は、製材の本数は適宜変更可能であり、３本以上の製材を梁成方向に積み重ねてもよい。
【００３３】
また、上記した実施の形態では、長方形の鋼板４，５や鋼板片１０４…が用いられているが、本発明は、鋼板や鋼板片の形状を限定するものではなく、長方形以外の鋼板や鋼板片を用いてもよい。例えば、正方形や三角形の鋼板や鋼板片を用いてもよく、その他の形状の鋼板や鋼板片を用いてもよい。
【００３４】
また、上記した実施の形態では、重ねられた２本の製材２，３を２枚の鋼板４，５で挟み込む構成になっているが、本発明は、重ねられた複数の製材の一方の側面にのみ鋼板を当てがってもよい。
【００３５】
また、上記した実施の形態では、鋼板４，５や鋼板片１０４…を鋲止めとしているが、本発明は、上記した鋲６…に代えて釘を打ち付けてもよく、或いは、鋼板（鋼板片も含む。以下同様。）の上から木ネジをねじ込んでもよい。この場合、釘や木ネジが鋼板を貫通して製材に定着され、鋼板と複数の製材とが固定される。また、本発明は、鋼板に鋲用、釘用又は木ネジ用の孔を形成しておき、この孔から鋲や釘を打ち込んだり木ネジをねじ込んだりしてもよい。さらに、上記した鋲、釘、木ネジ以外の部品を使って鋼板と複数の製材とを固定してもよく、ビスやボルト等の他の固定具によって鋼板や鋼板片を製材に固定することも可能である。
【００３６】
また、上記した第２の実施の形態では、複数の鋼板片１０４…が梁全体に亘ってトラス状に配設されているが、本発明は、梁全体に並べられた鋼板片のうちの一部がトラス状に配置されていてもよい。
また、本発明は、複数の鋼板片がトラス以外の形で並べられていてもよく、例えば、隣り合う鋼板片同士を同じ方向（斜め方向或いは鉛直方向）にそれぞれ延在させてもよい。  
さらに、本発明は、複数の鋼板片が梁全体で同じ形で配設されていなくてもよく、例えば、梁中央部における鋼板片と梁端部における鋼板片とが異なる形で配設されていてもよい。
【００３７】
その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を説明するための木製梁１の斜視図であり
【図２】本発明に係る第１の実施の形態を説明するための木製梁１の断面図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態を説明するための木製梁の曲げ試験の試験結果を表したグラフである。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態を説明するための木製梁１０１の斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１０１  木製梁
２  製材
３  製材
２ａ，３ａ  製材側面
２ｂ，３ｂ  製材側面
４  鋼板
５  鋼板
６  鋲
１０４  鋼板片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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