(57)【要約】【課題】本発明は、木造住宅の在来軸組構法における主要部材であって、柱に挿嵌されている金物に接合する、木造合成梁を提供すること。【解決手段】帯状の鋼板を、長手方向に沿って軽ミゾ形鋼状に折曲形成され、長手両端部のウェブに複数のボルト孔４を有し、前記ウェブのボルト孔近傍以外のウェブ背側には複数の突起部を有する梁材用の軽ミゾ形鋼であって、前記軽ミゾ形鋼の上下フランジ２先端から外向きに延在するリップ３の中心近傍には、凸面を内側に湾曲した溝３ａが施され、前記リップ端部近傍部に所定の間隔で釘穴７を有してなる略軽ミゾ形鋼において、一対の前記略軽ミゾ形鋼ウェブ相互を重合し、前記ウェブの突起部相互をカシメ５結合で一体化し、断面が略Ｈ字形状に形成されて、前記上下フランジから延在するリップ３間には、木材６を挿入し、前記リップに有する釘穴７から前記木材６を釘８で固定される木造用合成梁。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の鋼板を、長手方向に沿って軽ミゾ形鋼状に折曲形成され、長手両端部のウェブに複数のボルト孔を有し、前記ウェブのボルト孔近傍以外のウェブ背側には複数の突起部を有する梁材用の軽ミゾ形鋼であって、前記軽ミゾ形鋼の上下フランジ先端から外向きに延在するリップの中心近傍には、凸面を内側に湾曲した溝が施され、前記リップ端部近傍部に所定の間隔で釘穴を有してなる略軽ミゾ形鋼において、一対の前記略軽ミゾ形鋼ウェブ相互を重合し、前記ウェブの突起部相互をカシメ結合で一体化し、断面が略Ｈ字形状に形成されて、前記上下フランジから延在するリップ間には、両端部にスリット加工が施されている木材を挿入し、前記リップに有する釘穴から前記木材を釘で固定されることを特徴とする木造用合成梁。
【請求項２】
帯状の鋼板を長手方向に沿って、まず、軽ミゾ形鋼状に折曲形成し、長手両端部のウェブに複数のボルト孔を施し、前記ウェブのボルト孔近傍以外のウェブ背側には複数の突起部を施した梁材用の軽ミゾ形鋼であって、前記軽ミゾ形鋼の上下フランジ先端から外向きに延在するリップの中心近傍に、凸面を内側に湾曲した溝を施し、前記リップ端部近傍部には所定の間隔で釘穴を施してなる略軽ミゾ形鋼において、一対の前記略軽ミゾ形鋼ウェブ相互を重合し、前記ウェブの突起部相互をカシメ結合で一体化して、断面を略Ｈ字形状に形成した後、前記上下フランジから延在するリップ間に、両端部にスリット加工をほどこした木材を挿入し、前記リップに有する釘穴から前記木材を釘で固定することを特徴とする木造用合成梁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造住宅の在来軸組構法における主要部材の柱と梁の接合において、予め木質柱に挿嵌されている金物（プレ−ト形状）に接合する合成梁（梁断面の中央部は鋼板で、梁の上下は小径な木材を使用）とその製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、住宅建築は大半が木造建築であり、その大部分が軸組構法である。その木造の軸組構法は、３階建以外は法的規制も少なく、設計段階から、構造設計者が介入せずに自由に実務者が設計・施工ができていたため、構造のばらつきが非常に多いのが現状である。しかし、阪神・淡路大震災以降は、被害の多かった在来軸組構法の研究が急増し、詳細な設計法が完備されつつある。一方、大径の木材や質的に優秀な木材が天然材としては得られなくなってきており、近年、環境面での森林のＣＯ２の吸収効果と林業振興で地方再生も兼ねて、間伐材のような小径木の丸太を有効利用し、これらの丸太から切り出した帯状板材（ラミナ、或いはひき板とも称されている）を複数積層接着してなる集成材が、木造建築における柱、梁等の構造材に用いられている。
【０００３】
政府は環境保全や、遊休資源の活用に迫れて、農水省では、昨年まとめた農林・林業再生プランで「１０年後の木材自給率５０％以上」を目指す方針を示していて、「公共建築物木材利用促進法案」では、国や地方が率先して国産材利用に努めるよう明記し、さらに、国が建設する学校や庁舎などでの活用を義務付ける検討をしている。しかし、公共建築や民間の非住宅を木造での大規模な構造にしたくとも、規模が違うため蓄積がある木造住宅の技術は転用できない。すなわち、大規模な木造の技術が系統立っていないのが現状である。
【０００４】
木造住宅の軸組構法は、まず、柱と梁で軸組を構成し、それに壁や床を取り付けて行く構法である。柱には「通し柱」と「管柱」があり、柱の構造的な役割は、通し柱、管柱ともに垂直荷重を支持し、耐力壁として外周に作用する圧縮力や引張力に抵抗し、また、風圧力（水平力）を受ける外壁面での変形を防いでいる。
【０００５】
従来、木造住宅の軸組構法での通し柱は、柱の中間に梁を差し込むため、柱の断面欠損が大きくて、曲げ耐力は期待できずに引張力も不足する場合が多い。そこで、建築基準法関係告示第１４６０号で必要性能を確保するため、継手・仕口ではホゾや相欠きと組み合わせながら補強・補助金物等が明記されている。
【０００６】
近年、特開２００７−２８４９４号公報（第１公知例）では、集成材は製材と比較して高価で高コストのため、集成材の長所（無垢材のような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、さらに、弱点部が分散することにより、強度や剛性のばらつきが小さいので設計を合理的に行うことができる等）を生かしながら、ロ−コスト化を図る目的で、複数の製材を組み合わせて鋼板で補強した木製梁が開示されている。
【０００７】
また、実開昭５７−１１９０２１号公報（第２公知例）では、住宅壁用の複合桟材として木材取り付け作業の能率が上がる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２８４９４号
【特許文献２】実開昭５７−１１９０２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、現在木造建築における柱、梁等の構造材に多く使用されている集成材は、ラミナ（挽き板）の高強度樹種のみでは高コストになるため、強度の弱い樹種から強い樹種まで、広い範囲の樹種の中から選択して効率的な断面形状にしている。しかし、そのため管理が広範囲になり在庫も増えてくる。さらに、ラミナの反り・割れ・節等の管理も必要であり、強度の確保とコストとは反比例しておりコスト削減に努力はしているが、製材品より高価になっている。また、木質の小口から水を吸水する可能性があり、施工現場での雨天時の対応（材料置き場の養生管理・建て方中止等）が必要になる。
【００１０】
次いで、第１公知例の場合は、複数の製材品が梁成方向に重ねられ、該複数の製材品の側面に配置された鋼板に、鋲で固定する工法であるが、各製材品は反り・割れ・節・曲がり・捻れ等を持っており、当然各製材品の癖を考慮して組み立てられるが、寸法精度を守るのはコスト的に難しく、また、前記組み立て時の製材品の癖に鋼板がなじみ固定され、部材の形状寸法・曲がり・捻れ等の品質上の問題が発生する可能性がある。
【００１１】
また、第２公知例の場合は、住宅壁用の複合桟材として考案されている引用文献には、板状体１５ａ、１５ｂの間にスポットを施す部位毎に、細片の板状体２０を配置すると記載されているが、製作順序は長尺の板状体１５に、割付位置を出して細片の板状体２０を組み合わせる。その後、細片の板状体２０の位置を注意（間隔・直角・出入り等）して仮付を行う。仮付け後に、部材の集結の確認・寸法精度確認を行ってスポットを施す工程と思われるが、単品の割には工程が煩雑でコスト高になる可能性がある。また、接合部１８に木材１４を挿入する工法であるが、複合桟材の製品成（Ｗ１）、製品の捻れ等で寸法の許容差が生じるが、何処で調整するのか記載されてないので定かではないが、複数の複合桟材が組み立てられた場合は、仕上げ面での化粧合板２４の平滑性が保てないと思われる。
【００１２】
本発明の解決すべき課題は、上述した低コストで断面性能が高い梁と、従来の木質梁で対応できなかった大規模な建築物の技術上の問題点を解決することである。また、杉をはじめとする低強度樹種の活用を促進するとともに、効率的な断面形状で断面性能が高い木造用合成梁を低コストで提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、曲げ強度および引張強度が必要な当該部には鋼板を使用し、納まりが必要な当該部には小径な木材を使用することでの技術的知見を得た。具体的には、木造住宅の梁は、住宅内部の家具、居住者等の荷重が梁にかかり、曲げ応力となり、梁成の中心を境に梁の上側に圧縮応力、下側には引張応力が生じている。そのため、従来の木造住宅の梁では高強度樹種のベイマツ等が使用されている。本発明の技術では、応力に対処する箇所は鋼板を使用し、梁のホゾ等での接合箇所には低強度樹種を使用する。すなわち、各資材の特徴を生かすことで、強度の確保と低強度樹種の活用の両立が可能にすることができることに想到した。その要旨とするところは以下の通りである。
【００１４】
（１）帯状の鋼板を、長手方向に沿って軽ミゾ形鋼状に折曲形成され、長手両端部のウェブに複数のボルト孔を有し、前記ウェブのボルト孔近傍以外のウェブ背側には複数の突起部を有している梁材用の軽ミゾ形鋼であって、前記軽ミゾ形鋼の上下フランジ先端から外向きに延在するリップの中心近傍には、凸面を内側に湾曲した溝が施され、前記リップ端部近傍部に所定の間隔で釘穴を有してなる略軽ミゾ形鋼において、一対の前記略軽ミゾ形鋼ウェブ相互を重合し、前記ウェブの突起部相互をカシメ結合で一体化し、断面が略Ｈ字形状に形成されて、前記上下フランジから延在するリップ間に、両端部にスリット加工が施されている木材を挿入し、前記リップに有する釘穴から前記木材を釘で固定されることを特徴とする木造用合成梁。
【００１５】
（２）帯状の鋼板を長手方向に沿って、まず、軽ミゾ形鋼状に折曲形成し、長手両端部のウェブに複数のボルト孔を施し、前記ウェブのボルト孔近傍以外のウェブ背側には複数の突起部を施した梁材用の軽ミゾ形鋼であって、前記軽ミゾ形鋼の上下フランジ先端から外向きに延在するリップの中心近傍に、凸面を内側に湾曲した溝を施し、前記リップ端部近傍部には所定の間隔で釘穴を施してなる略軽ミゾ形鋼において、一対の前記略軽ミゾ形鋼ウェブ相互を重合し、前記ウェブの突起部相互をカシメ結合で一体化して、断面を略Ｈ字形状に形成した後、前記上下フランジから延在するリップ間に、両端部にスリット加工を施した木材を挿入し、前記リップに有する釘穴から前記木材を釘で固定することを特徴とする木造用合成梁の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
（Ａ）本発明に係る木造用合成梁によれば、木質柱に挿嵌されている金物（プレ−ト形状）と当該合成梁とブレ−スとの芯が通った構造である。したがって、軸力系の強力な耐力壁で耐震性、耐久性を重要視した設計を合理的に行うことができ、粘り強い構造となる。さらに、従来の木造梁と異なりクリ−プ現象（床のたわみが進行して元に戻らない）が少ない等の効果も得られる。
【００１７】
（Ｂ）本発明に係る木造用合成梁によれば、木質の通し柱を大断面にすると、半剛接合でのラ−メン系の耐力壁を作ることができる。具体的には、大断面の通し柱の中心部に挿嵌されている金物（プレ−ト形状）と、当該合成梁の双ウェブとでサンドイッチ構造なり、ボルトで緊結して、プレ−ト（金物）で曲げ応力に抵抗させる。したがって、木造住宅等以外でも大スパンが可能になり、耐震性、耐久性を重要視した設計を合理的に行うことができ粘り強い構造を得ることができる。
【００１８】
（Ｃ）本発明に係る木造用合成梁によれば、異種資材の組み合わせにより各々の特徴を生かすことで、強度の確保と低強度樹種の活用の両立ができる合成梁である。例えば、強度が必要な当該部に鋼板を加工して使用し、梁のホゾ等の接合箇所には杉等を載置し効率的な断面を形成する。したがって、ロングスパンの対応が可能であり、断面性能が高くて低コストの極めて実用性の高い合成梁を得ることができ、国内人口林資源の豊富な杉をはじめとする低強度樹種の活用を促進し有効活用を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る木造用合成梁の一例を示す模式図であり、（ａ）はＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ平面図である。
【図２】本発明に係る木造用合成梁を形成する略軽ミゾ形鋼の製造工程の一例を示す説明図であり、（ａ）は略軽ミゾ形鋼の突起部ウェブの加工前、（ｂ）は突起部ウェブの加工後の模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図１〜図２に基づいて、本発明を実施するための最良の形態を実施例で説明する。
図１は、本発明に係る木造用合成梁の一例を示す模式図であり、（ａ）はＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ平面図、図２は木造用合成梁を形成する略軽ミゾ形鋼の製造工程の一例を示す説明図であり、（ａ）は略軽ミゾ形鋼の突起部ウェブの加工前、（ｂ）は突起部ウェブの加工後の模式図である。この例において、ウェブ１、ハット型ウェブ１ａ、フランジ２、リップ３，湾曲溝３ａ、ボルト孔４、カシメ５，木材６，釘穴７、および釘８から構成される。以下、これに沿って説明する。
【００２１】
まず、略軽ミゾ形鋼を製作するが、長尺鋼板の曲げ加工する前に、鋼板長辺両側端近傍に約３００ｍｍ前後の間隔で、直径４．５ｍｍ程度の釘穴７の穴加工を行う。次に、図２（ａ）に示すように、釘穴７が加工されている長尺鋼板を長手方向に沿って、コ字形状に折曲げてウェブ１とフランジ２を形成する。さらに、前記コ字形状の上下のフランジ２の先端を、上下に直角折曲しリップ３を形成する。その際、前記リップ３の中心部近傍に湾曲した溝３ａの形状を施す。すなわち、リップ３の一部を湾曲した溝３ａの形状にするのは、当該略軽ミゾ形鋼を一対にした断面において、前記湾曲した溝３ａの間に、該当湾曲した溝３ａより僅かに大きい木材６を挿入することにより、瞬時にスプリングバック作用の効果が得られるためである。続いて、図２（ｂ）に示すように、ウェブ１の全面を所定の位置の間隔で絞り加工を施し、ハット型ウェブ１ａを製作する。尚、略軽ミゾ形鋼の両端のハット型ウェブ１ａの位置・寸法は、設計時の諸条件により決定する。例えば、設計荷重・外力から通し柱、梁の断面が決定すると、次に、金物（プレ−ト形状）の寸法が決まり、そこから位置・寸法が決定する。また、略軽ミゾ形鋼の中間でのハット型ウェブ１ａの位置は、軸力系の耐力壁の場合は管柱の位置で決まる。すなわち、断面Ｈ字形梁の上または下の管柱位置に、管柱取り付け用プレ−ト兼ブレ−ス用ガセットプレ−トを当接し、前記ガセットプレ−トと、２枚のウェブ１とでサンドイッチしてからボルトの締結を行うが、前記ガセットプレ−トに隣接するウェブがハット型ウェブ１ａの位置である。当該略軽ミゾ形鋼のサイズは、設計時の諸条件により決められるが、ウェブ寸法２００〜６００ｍｍ程度、フランジ寸法５０〜１５０ｍｍ程度であり、長さは３〜１２ｍ程度まで製作が可能で、板厚は１．６〜６．０ｍｍ程度である。
【００２２】
つづいて、前記既述で製作された略軽ミゾ形鋼の背中を合わせて略Ｈ字形状に組み立てる。まず、図１に示すように、背中合わせに配置した略軽ミゾ形鋼相互のウェブ１間を重合し、ウェブ１の位置、フランジ２の水平段差の有無、ウェブ１ａ等の接触状況を確認し、図１（ｂ）に示すように、重合したウェブ１ａの所定の位置にカシメ加工５を施し固定する。固定手段はボルト・ナット等による締着、ねじと止め、溶接、カシメ等が挙げられるが、所要の強度が得られれば公知の何れの方法でも良い。尚、重合部のウェブ１ａの幅は接続強度が得られるように適宜決定する。これにより、強固に固定された略Ｈ字形状の形鋼が製作される。当該Ｈ字形状形鋼のサイズは、ウェブ寸法２００〜６００ｍｍ程度、フランジ寸法１００〜３００ｍｍ程度、長さは３〜１２ｍ程度まで製作が可能である。
【００２３】
次いで、図１に示すように、Ｈ字形状形鋼の上下のリップ３間に、事前に木材両端がスリット加工された木材６を挿入する。この場合、木材の幅寸法はリップの湾曲溝３ａ間より僅かに大きめに製作されている。リップの湾曲溝３ａ間に木材６を挿入することにより、両サイドのリップ３が僅かに開き、リップ３のスプリングバック作用の効果により木材６が固定される。つづいて、釘穴７から釘８等でスチ−ルと木材を一体化するが、事前に木材の反り等が湾曲溝３ａの凸面で押さえられているため、釘８等の取付け作業時に他の箇所の木材が動くこともなく、容易に取付け作業が行うことができる。尚、固定手段は、釘、木ねじ、グル−ラムリベット、ドラフトピン、ラグスクリュ−、ボルト・ナット等による締着等が挙げられるが、所要の強度が得られれば公知の何れの方法でも良い。
【００２４】
合成梁用鋼板の材質としては、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融５５％アルミニュウム−亜鉛合金めっき鋼板等が望ましいが、特に限定されるものではない。製作する機械については特に問わないが、例えば、軽ミゾ形鋼の形状を成形加工する方法としては、引き抜き成形方法、プレス加工方法、ロ−ル成形方法等のいずれかで成形することができるし、カシメ加工はプレス機で、また、各々の機械を組み合わせた複合機械設備で製作することもできる。木材の材質は、杉をはじめとする低強度樹種から選別することもできる。
【００２５】
以上説明したように本発明に係る木造用合成梁によれば、異種資材の組み合わせにより、各々特徴を生かすことで、強度の確保と間伐材等の小径低強度樹種活用の両立が可能な合成梁であり、断面性能が高く低コストの極めて実用性の高いため、耐震性、耐久性を重要視した設計を合理的に行うことができ、また、国内人口林資源の豊富な杉をはじめとする低強度樹種の活用を促進し有効活用を図ることもでき、建設業界および森林資源の保護活用等で社会に与える効用は極めて大きい。
【符号の説明】
【００２６】
１      ウェブ
１ａ    ハット型ウェブ  
２      フランジ
３      リップ
３ａ    湾曲溝
４      ボルト孔
５      カシメ
６      木材
７      釘穴
８      釘    
【図１】
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【図２】
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