(57)【要約】【課題】木質梁材の長期たわみを低減することができる合成梁の提供。【解決手段】合成梁１０は、木質梁材２と、木質梁材２の上面２ａに接合した直交集成板（ＣＬＴ）の床材４と、木質梁材２の上面２ａとＣＬＴの床材４の下面４ｂとの間に配設され、木質梁材２とＣＬＴの床材４とを接合するブルドッグジベル接合具６と、木質梁材２とＣＬＴの床材４とを貫通して、木質梁材２とＣＬＴの床材４とを緊結するボルト８とから構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質梁材と、
前記木質梁材の上面に接合した直交集成板の床材と、
前記木質梁材と前記直交集成板の床材とを接合する接合具と
から構成した
ことを特徴とする、合成梁。
【請求項２】
前記接合具は、前記木質梁材の上面と前記直交集成板の床材の下面との間に配設したジベル接合具であることを特徴とする、請求項１記載の合成梁。
【請求項３】
前記木質梁材と前記床材とを貫通して、前記木質梁材と前記直交集成板の床材と緊結する緊結部材を設けたことを特徴とする、請求項１又は２記載の合成梁。
【請求項４】
前記木質梁材は、互いに直交する方向にそれぞれ延在している
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の合成梁。
【請求項５】
前記木質梁材は、木質ラーメン構法の梁を構成する集成材である
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の合成梁。
【請求項６】
前記直交集成板の床材は、９０ｍｍ〜２７０ｍｍの厚さを有する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の合成梁。
【請求項７】
木質梁材と、直交集成板の床材とを準備する準備工程と、
前記木質梁材の上面にジベル接合具を配置する配置工程と、
前記ジベル接合具を配置した前記木質梁材の上面に前記直交集成板の床材を重ねて、前記ジベル接合具を前記木質梁材及び前記直交集成板の床材の両方にめり込ませ、前記木質梁材と前記直交集成板の床材とを接合する接合工程と
を有することを特徴とする、合成梁の施工方法。
【請求項８】
前記準備工程において、前記木質梁材及び前記直交集成板の床材にはそれぞれ先孔が形成されており、
前記接合工程は、前記木質梁材及び前記直交集成板の床板の前記先孔に緊結部材を貫通させ、前記緊結部材によって前記木質梁材と前記直交集成板の床板とを緊結する工程を含む
ことを特徴とする、請求項７記載の合成梁の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質合成梁及びその施工方法に関し、より詳細には、木質の梁材と直交集成板（ＣＬＴ：Cross Laminated Timberともいう）の床材とからなる木質合成梁及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、木造建築物の２階以上の上層階の床の施工にあたっては、梁間に一定区画ごとに小梁を設け、梁及び小梁に床面材の周囲を留め付ける床構法が採用されている。また、小梁を設けずに、梁上に構造用合板を床材として直接敷設する構法の一例が、下記の特許文献１に記載されている。さらに、構造用合板と梁とを木ねじを用いて締結した床締結構造が、下記の特許文献２に記載されている。
【０００３】
また、近年、木質ラーメン構法による建築物が建築されている。木質ラーメン構法では、木造であっても大スパンの設計が可能となり、大空間を実現することができる。木質ラーメン構法においても、従来の床構法や、構造用合板を梁に直接施設する構法によって、上層階の床が施工されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６２７１５号公報
【特許文献２】特開２００５−９０５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、木質梁材は、一般に、建築物の構造上十分な強度を有していても、長い間に長期たわみを生じる。このため、多くの建築物において、長期たわみを考慮して、木質梁材の断面積を大きくしていた。特に、木質ラーメン構法による大スパンの梁材では、経年変化による長期たわみを考慮し、大断面積を確保するために高い梁成を必要としていた。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、木質梁材の長期たわみを低減することができる合成梁及びその施工方法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】
【０００７】
本発明の合成梁は、木質梁材と、木質梁材の上面に接合した直交集成板（ＣＬＴ）の床材と、木質梁材と直交集成板の床材とを接合する接合具とから構成したことを特徴としている。
【０００８】
直交集成板とは、ひき板又は小角材（これらをその繊維方向に互いにほぼ平行にして長さ方向に接合接着して調製したものを含む。）をその繊維方向を互いにほぼ平行にして幅方向に並べ又は接着したものを、主としてその繊維方向を互いにほぼ直角にして積層接着し３層以上の構造を持たせた一般材をいう（農林水産省告示第３０７９号）。また、直交集成板の寸法規格は、厚さ３６ｍｍ〜５００ｍｍ、幅３００ｍｍ以上、長さ９００ｍｍ以上である（同号）。
【０００９】
本発明の合成梁は、木質梁材と直交集成板の床材とを接合して一体化することにより、木質梁材と直交集成板の床材との合成梁の断面二次モーメントＩを大きくして、木質梁材の長期たわみを低減することができる。
【００１０】
なお、従来から床材として使用されている構造用合板は、その厚さが高々２４ｍｍ又は２８ｍｍしかなく、梁成（例えば、３００ｍｍ）に対して大変薄いものである。このため、構造用合板を梁材に直接施設しても、断面二次モーメントを大きくする合成効果は実質的に無く、梁材の長期たわみを低減する効果は期待できなかった。
【００１１】
これに対し、直交集成板は、その厚さが、従来の構造用合板よりも遙かに厚いものである。このため、直交集成板を床材として、梁材と一体化させることにより、合成梁の断面二次モーメントを十分に大きくすることができる。
【００１２】
また、合成梁の断面二次モーメントを大きくすることができるため、合成梁全体で長期たわみを低減するのに十分な断面二次モーメントを確保しつつ、梁材自体の断面積を従来よりも小さくすることができる。特に、大スパンのラーメン構法の梁材において梁成を低くすることができ、梁材のコスト低減を図ることができる。
【００１３】
さらに、直交集成板は、構造用合板と比較して、厚さが厚いだけでなく、直交方向にほぼ同等の性能を有する両方向板であるため、荷重の負担が分散し、振動しにくい特性を有する。このため、直交集成板は、床材として使用して好適である。また、互いに直交するＸＹ方向に延在する梁と、直交集成板とを接合すれば、ＸＹ方向の両方で互いに同等の合成効果を得ることができる。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、接合具は、木質梁部材の上面と直交集成板と下面の間に配設したジベル接合具である。
【００１５】
ジベル接合具は、木材の接合具の一種であり、接合する二つの部材間に配設して、その両方の部材にめり込ませることにより、二つの部材間の剪断ずれを防ぐ働きを有する。ジベル接合具の例としては、スプリットリング、コアプレート、及びブルドッグジベルが挙げられる。
【００１６】
ところで、ジベル接合具による接合強度は、一般に、建築物の終局時の応力に耐えられ強度よりも低いため、ジベル接合具は、通常、構造材の接合には使用されない。これに対し、合成梁においては、以下に説明するように、敢えてジベル接合具を構造材の接合に使用することができる。
【００１７】
合成梁の設計にあたっては、応力に対しては合成効果を考慮せずに、梁材だけで十分な強度が保たれるように設計することができる。これにより、梁材だけで終局時の安全性が従来同様に担保されれば、合成梁における梁材と直交集成板の床材との接合自体には、終局的な応力に耐える性能は要求されない。したがって、接合具は、梁材と直交集成板の床材との間の長期たわみによる剪断力に耐えるのに十分な性能（剪断性能）さえ満たしていればよく、合成梁の接合具としてジベル接合具を使用ことができる。
【００１８】
ジベル接合具によって木質梁部材と直交集成板とを接合することにより、木質梁部材と直交集成板との間の剪断ずれを防ぐことができる。また、ジベル接合具は、常時、直交集成板の床材の荷重により梁材に押さえつけられているため、経年による材の収縮やクリープが発生した場合においても接合が維持される。さらに、個々のジベル接合具は一定の面積を有しているため、ジベル接合具を使用すれば、木ねじで接合した場合と比較して、接合具への剪断力の集中を緩和することができる。
【００１９】
また、本発明の合成梁の施工方法は、木質梁材と、直交集成板の床材とを準備する準備工程と、木質梁材の上面にジベル接合具を配置する配置工程と、木質梁材の上面に直交集成板の床材を重ね、ジベル接合具を木質梁材及び前記直交集成板の床材の両方にめり込ませて、木質梁材と前記直交集成板の床材とを接合する接合工程とを有することを特徴としている。
【００２０】
このように、本発明の合成梁の施工方法によれば、木質梁材の上面にジベル接合具を配置し、その上に直交集成板の床材を重ねて、簡単に木質梁材と直交集成板の床材とを接合して、合成梁を施工する。このため、合成梁を予め工場等で製造する必要が無く、梁材と直交集成板の床材とを建築現場に搬送し、建築現場で合成梁を簡単に施工することができる。なお、接合にあたっては、木槌による打ち込み、及びボルト等による緊結の一方又は双方を行うことにより、ジベル接合具を木質梁材と直交集成板にめり込ませることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の合成梁によれば、木質梁材の長期のたわみを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態による合成梁の斜視図である。
【図２】図１に示した合成梁の断面図である。
【図３】ジベル接合具の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態による合成梁の一部断面分解斜視図である。
【図５】（Ａ）は、合成梁のたわみ方を示す模式図であり、（Ｂ）は、従来の梁単体のたわみ方を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の合成梁及びその施工方法の実施形態を説明する。
図１に、木質梁材２とＣＬＴの床材４とを一体化した合成梁１０の斜視図を示し、図２に、図１に示した合成梁の断面図を示す。
【００２４】
本実施形態の合成梁１０は、木質梁材２と、木質梁材２の上面２ａに接合した直交集成板（ＣＬＴ）の床材４と、木質梁材２の上面２ａとＣＬＴの床材４の下面４ｂとの間に配設されて木質梁材２とＣＬＴの床材４とを接合するブルドッグジベル接合具６とから構成されている。
【００２５】
本実施形態の木質梁材２は、梁成Ｈ＝３６０ｍｍ、幅Ｗ＝１２０ｍｍ、長さＬ＝４ｍの寸法を有し、梁間距離Ｄ＝３ｍ程度の間隔で配置されている。なお、木質梁材２は、無垢材であってもよし、集成材であってもよい。
【００２６】
一方、本実施形態のＣＬＴの床材４は、厚さＴ＝１５０ｍｍ〜１８０ｍｍ、幅３ｍ、長さ３ｍの寸法を有している。
なお、ＣＬＴの床材４の厚さは、９０ｍｍ〜２７０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは、１５０ｍｍ〜１８０ｍｍであるのがよい。また、ＣＬＴの床材４の幅を３ｍ以上とすることによって、合成効果を高めることができる。また、ＣＬＴの床材４の長さには特に制限はなく、例えば１０ｍ以上であってもよい。
【００２７】
また、ＣＬＴの床材４の厚さは、木質梁材２の梁成の１／３〜１／２であることが好ましい。これにより、合成梁の合成効果を高めることができる。
【００２８】
また、図１に示すように、本実施形態では、木質梁材２の長さ方向に、複数枚のＣＬＴの床材４が施設されている。隣接するＣＬＴの床材４は、端面どうしを当接させてもよいし、端面どうしを離間させてもよい。また、図１に示す例では、木質梁材２が、ＣＬＴの床材４の中心線に沿って位置するようにＣＬＴの床材４が施設されているが、木質梁材２は、ＣＬＴの床材４の周縁部に位置してもよい。
なお、ＣＬＴの床材４のうち、木質梁材２を挟む有効幅Ｅ＝約１ｍの部分が、合成梁１０の断面二次モーメントの向上に実質的に寄与すると考えられる。
【００２９】
また、ＣＬＴの床材４は、構造用合板と比較して、厚さが厚いだけでなく、直交方向にほぼ同等の性能を有する両方向板であるため、荷重の負担が分散し、振動しにくい特性を有する。したがって、互いに直交するＸＹ方向に延在する木質梁材２及び３と、ＣＬＴの床材４とを接合すれば、ＸＹ方向の両方で互いに同等の合成効果を得ることができる。
【００３０】
図３に、ブルドッグジベル接合具６の斜視図を示す。ブルドッグジベル６は、中央に開口部６０ａを形成した平面部６０を有すると共に、その周囲に、平面部６０に対して交互に上下に立ち上がった歯６１とを有する。ブルドックジベル６は、これらの歯６１を木質梁部材２とＣＬＴの床材４とにめり込ませることによって、木質梁部材２とＣＬＴの床材４との剪断ずれを防止する耐剪断力を発揮する。ブルドッグジベル接合具６はまた、常時、ＣＬＴの床材４の荷重により、木質梁材２に押さえつけられているため、経年による材の収縮やクリープが発生した場合においても接合が維持される。
【００３１】
本実施形態の合成梁１０の設計にあたっては、木質梁材２だけで終局時の安全性が従来同様に担保されるように、木質梁材２だけで十分な強度が確保されるように設計される。その結果、合成梁１０における木質梁材２とＣＬＴの床材４との接合具自体には、木質梁材２とＣＬＴの床材４との間の長期たわみによる剪断力に耐えるのに十分な性能（剪断性能）だけが要求され、終局的な応力に耐える性能は要求されない。このため、通常、構造材の接合には使用されないブルドッグジベル接合具６を、木質梁材２とＣＬＴの床材４との接合に使用することができる。
【００３２】
さらに、木質梁材２とＣＬＴの床板４とは、木質梁材２及びＣＬＴの床板４を貫通するボルト８によって緊結されている。緊結によって、木質梁材２とＣＬＴの床板４との一体性が確保される。また、緊結によっても、ブルドッグジベル接合具６の歯６１を木質梁材２の上面２ａとＣＬＴの床材４の下面４ｂとにめり込ませることができる。
なお、ボルト８の直径は、例えば１０ｍｍ、１２ｍｍ又は１６ｍｍのように任意好適なものを選択することができる。
【００３３】
図４を参照して、本実施形態の合成梁の施工方法を説明する。合成梁の施工に当たっては、木質梁材２と、直交集成板（ＣＬＴ）の床材４とを準備する。
木質梁材２には、その上面２ａから下面２ｂまで貫通する先孔２０が、長さ方向に沿って一定間隔で形成されている。さらに、木質梁材２の上面２ａには、ブルドッグジベル接合具６を配置するために、先孔２０を中心とした座堀部２１が形成されている。座堀部２１の深さは、ブルドッグジベル６の平面部の肉厚と等しいことが好ましい。なお、座堀部２１の形成は省略することもできる。
一方、ＣＬＴの床材４にも、その上面４ａから下面４ｂまで貫通する先孔４０が形成されている。
【００３４】
次に、建築現場で組み上げられた木質梁材２の上面２ａの各座堀部２１にブルドッグジベル接合具６を配置する。
なお、図４に示す例では、木質梁材２の長さ方向に沿って一列にブルドッグジベル接合具６が配列されているが、ジベル接合具の配列はこれに限定されない。例えば、ジベル接合具を複数列配列してもよいし、千鳥状に互いに違いに配置してもよい。
【００３５】
続いて、ブルドッグジベル接合具６を配置した木質梁材２の上面２ａにＣＬＴの床材４を重ねる。このとき木質梁材２の先孔２０と、ＣＬＴの床材４の先孔４０の位置を一致させる。ＣＬＴの床材４を木槌で打ち込むことにより、ブルドッグジベル接合具６の歯６１を木質梁材２及びＣＬＴの床材４の両方にめり込ませ、木質梁材２とＣＬＴの床材４とを接合する。さらに、木質梁材２の先孔２０とＣＬＴの床材４の先孔４０とを貫通したに緊結部材としてのボルト８とナット９で木質梁材２とＣＬＴの床板４とを緊結して、木質梁材２とＣＬＴの床材４との一体性を確保する。このようにして、木質梁材２とＣＬＴの床材４とが接合した合成梁１０が施工される。
【００３６】
図５（Ａ）に、木質梁材２とＣＬＴの床材４とを一体化した合成梁の長期たわみを模式的に示し、図５（Ｂ）に、従来の梁の長期たわみを模式的に示す。なお、図５（Ａ）では、木質梁材２と接合したＣＬＴの床材４のうち、木質梁２を中心とした有効幅Ｅの部分だけを模式的に示している。図５（Ａ）に示す合成梁１０は、合成効果により、木質梁材２よりも断面二次モーメントが大きくなるため、合成梁１０の長期たわみは、図５に示す木質梁材２のみの長期たわみよりも小さくなる。
【００３７】
また、合成効果により合成梁１０の断面二次モーメントを大きくすることができるので、合成梁１０全体で長期たわみを低減するのに十分な断面二次モーメントを確保しつつ、木質梁材２自体の断面積を従来よりも小さくすることができる。特に、大スパンのラーメン構法の集成材の梁材において梁成を低くすることができ、梁材のコスト低減を図ることができる。また、無垢材の梁材とＣＬＴの床材とを接合した合成梁は、高価な大断面積の集成材の梁材を使用しなくとも、高い断面二次モーメントを確保して、長期たわみの低減を図ることができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能である。上述した実施形態では、接合具として、ブルドッグジベル接合具を使用した例を説明したが、本発明における接合具は、これに限定されず、木質梁材とＣＬＴの床材との間の剪断ずれを防ぐことができるものであればよく、例えば、ジベル接合具の例としては、スプリットリング、及びコアプレートでもよい。また、ジベル接合具以外の接合具の例として、ビスやボルトが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の合成梁及びその施工方法は、種々の木造建築物に適用することができる。特に、大スパン梁を必要とする公共建築物の木造化に利用して好適である。また、本合成梁は、振動を効果的に抑制することができるので、ダンス教室用途など下階に振動を及ぼすことが懸念される用途にも建築用途を広げることができる。また、本発明の合成梁は、木材を大量に使用できるＣＬＴを用いるため、国産木材の有効活用に寄与することが期待される。
【符号の説明】
【００４０】
２  木質梁材
２ａ  上面
２ｂ  下面
３  木質梁材
４  直交修正板（ＣＬＴ）の床材
４ａ  上面
４ｂ  下面
６  ブルドッグジベル接合具
８  ボルト
９  ナット
１０  合成梁
２０、４０  先孔
６０  平面部
６０ａ  開口部
６１  歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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