(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の柱と同柱に対して交差状に接合された複数の梁部材とにより構成され、複数段に配設された同梁部材によって上下方向に階層化された空間を有する建築架構の柱構造において、
方形断面でかつ同一形状の複数の長尺状の柱構成部材を径方向でかつ直交する２方向に隣接させて前記柱を構成し、この２方向において前記柱構成部材の本数を変更可能とする一方、前記階層化された各階の同一平面上にある同柱について下層階の同柱の同柱構成部材の連結本数を上層階の同柱の同柱構成部材の連結本数よりも前記２方向において多くするとともに隣接するすべての柱構成部材を最外層に配置される柱構成部材に対するボルト及びナットによる締結によって相互に連結するようにしたことを特徴とする建築架構の柱構造。
【請求項２】
前記柱を構成する前記柱構成部材は断面矩形形状とされ、同各柱構成部材とも同じ断面面積を有していることを特徴とする請求項１に記載の建築架構の柱構造。
【請求項３】
前記柱は各階層で異なる本数の柱構成部材から構成されている場合でも同柱の架構の外側を向いた外周面が異なる階層間で面一に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の建築架構の柱構造。
【請求項４】
前記柱を構成する前記柱構成部材のうち少なくとも１本は複数の階層間を貫いて配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の建築架構の柱構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建築架構に関し、特に柱構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来軸組工法における建築架構、具体的には梁部材としての梁や桁と柱とによって構成される骨組みでは木製の柱を同じく木製の梁部材にいわゆる剛に接合して組み立てていく。一般に柱は家の四隅や設計上特に荷重や引き抜き力の大きくかかる部分に通し柱を、それ以外の位置には梁によって階層化された各階毎に管柱を配置する。基本的には管柱は上方の荷重をバランスよく受ける必要から各階のにおいて平面的に同一位置に配置される。
このような建築架構においては立体的な一種のラーメン構造を構築するという発想で設計がなされるため、基本的に各階とも同じ寸法の構成部材によって構成される。従って、平面的に同一位置に配置される管柱は同じ太さで構成され、勿論通し柱は各階を貫いているためこれも同じ太さで構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年では新築の住宅について工務店は性能表示の評価の必要性が出てきた。すなわち、構造の安全性が強く要求されるようになってきており、その流れから建築架構の強度計算も極めて高い精度で行なわれるようになってきている。そのような正確な強度計算に基づいて従来の建築架構をチェックすると強度の点で過性能の建築架構が見受けられていた。例えば、必要とされる強度以上の太い柱を用いているケースがまま見受けられた。もちろん柱は太いに越したことはないが、太くなることで居住空間が少なくなり建築費用がアップしてしまうという弊害も伴う。
本発明は上記課題を解決するためのものである。その目的は従来一律に考えていた柱の太さを強度に応じて変更するようにした建築架構の柱構造を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明では、複数の柱と同柱に対して交差状に接合された複数の梁部材とにより構成され、複数段に配設された同梁部材によって上下方向に階層化された空間を有する建築架構の柱構造において、方形断面でかつ同一形状の複数の長尺状の柱構成部材を径方向でかつ直交する２方向に隣接させて前記柱を構成し、この２方向において前記柱構成部材の本数を変更可能とする一方、前記階層化された各階の同一平面上にある同柱について下層階の同柱の同柱構成部材の連結本数を上層階の同柱の同柱構成部材の連結本数よりも前記２方向において多くするとともに隣接するすべての柱構成部材を最外層に配置される柱構成部材に対するボルト及びナットによる締結によって相互に連結するようにしたことを要旨とする。
請求項２の発明では請求項１の発明の構成に加え、前記柱を構成する前記柱構成部材は断面矩形形状とし、同各柱構成部材とも同じ断面面積を有するようにしたことを要旨とする。また、請求項３の発明では請求項１又は２の発明の構成に加え、前記柱は各階層で異なる本数の柱構成部材から構成されている場合でも同柱の架構の外側を向いた外周面が異なる階層間で面一に構成されているようにしたことを要旨とする。請求項４の発明では請求項１〜３のいずれかの発明の構成に加え、前記柱を構成する前記柱構成部材のうち少なくとも１本は複数の階層間を貫いて配置されるようにしたことを要旨とする。
【０００５】
【発明の効果】
以上のように構成することで請求項１の発明では、耐荷重の減少する上層階においては下層階よりも柱構成部材の連結本数を少なくして柱を構成することができ、柱構成部材の連結本数を調整することによって簡単かつ合理的に柱の断面積を変更することができる。
請求項２の発明では請求項１に記載の発明の効果に加え、柱を構成する基本単位である柱構成部材を断面矩形形状の同寸法の部材とすることによって種々の規格の柱構成部材を用意する必要がなくなり、同寸法の部材のみを製造することができるため結果としてコストダウンとなる。また、前もって基本単位である柱構成部材の断面積が明確であるため柱の断面積の計算が容易となる。請求項３の発明では請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、建築架構を取り巻く外周壁面の施工が容易となる。請求項４の発明では請求項１〜３のいずれかに記載の発明の効果に加え、柱構成部材のうち少なくとも１本がいわゆる通し柱のように機能するためより強度を増すことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の建築架構の柱構造を具体化した実施形態について図面に基づいて説明する。尚、実際の建築架構では設計によってはかなり複雑に梁部材と柱とが配置される構造を採るが、本実施の形態では発明の理解の点を重視して簡略化した構造で説明する。
図１及び図２に示すように、柱１１と梁部材としての梁１３とによって建築架構が構成されている。まず柱１１から説明する。
図１、図３図５〜図７に示すように、柱１１は柱構成部材としてのモジュール柱１５から構成されている。モジュール柱１５は横断面正方形の角材であって、それ自体がラミナＬを積層して構成された（本実施の形態ではラミナＬの五枚積層材）集成材とされている。一階部分のすべての柱１１は９本のモジュール柱１５を正方形に配置して（３×３の配置）構成されており、１本のモジュール柱１５の断面積を基準とするならば９倍の断面積を有する。二階部分のすべての柱１１は４本のモジュール柱１５を正方形に配置して（２×２の配置）構成されており、１本のモジュール柱１５の断面積を基準とするならば４倍の断面積を有する。三階部分のすべての柱１１は１本のモジュール柱１５自体を柱１１としている。本実施の形態では一階に配置された柱１１はすべて同じ平面位置において二階及び三階にも配置されている。
【０００７】
次に、柱１１を構成するモジュール柱１５がどのように各階を貫通することになるかを図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１及び図１２ではモジュール柱１５をその配設位置毎に更に番号を付す。図１１に示すように、例えばコーナー部Ｃ１に配置される柱１１は一階部分の９本のモジュール柱１５ａ〜１５ｉのうち４本のモジュール柱１５ａ，１５ｂ，１５ｄ，１５ｅが二階部分の柱１１と一体的に連結されている。つまり、一階から二階へはこれら４つのモジュール柱１５ａ，１５ｂ，１５ｄ，１５ｅが一種の通し柱として配置されることとなる。また、二階部分の４本のモジュール柱１５ａ，１５ｂ，１５ｄ，１５ｅのうち１本のモジュール柱１５ａ自体が三階部分の柱１１とされるため一階から三階へはこのモジュール柱１５ａが一種の通し柱として配置されることとなる（特に図２参照）。
【０００８】
同様に図１２に示すように、２つのコーナー部Ｃ１，Ｃ２の中間に配置される柱１１は一階部分の９本のモジュール柱１５ａ〜１５ｉのうち４本のモジュール柱１５ａ，１５ｂ，１５ｄ，１５ｅ（又はモジュール柱１５ｂ，１５ｃ，１５え，１５ｆ）の二階部分の柱１１と一体的に連結されている。つまり、一階から二階へはこれら４つのモジュール柱１５ａ，１５ｂ，１５ｄ，１５ｅ（１５ｂ，１５ｃ，１５え，１５ｆ）が一種の通し柱として配置されることとなる。また、二階部分の４本のモジュール柱１５ａ，１５ｂ，１５ｄ，１５ｅ（１５ｂ，１５ｃ，１５ｅ，１５ｆ）のうちモジュール柱１５ｂ自体が三階部分の柱１１とされるため一階から三階へはこのモジュール柱１５ｂが一種の通し柱として配置されることとなる（特に図２参照）。尚、ここで一階から二階への通し柱がモジュール柱１５ａ，１５ｂ，１５ｄ，１５ｅとモジュール柱１５ｂ，１５ｃ，１５え，１５ｆの２パターンを採るのは一階部分の柱１１を構成するモジュール柱１５が９本あるためであって、いずれのパターンと採るかは隣接する柱と心ズレさえしなければどちらのパターンでも構わない。
本実施の形態ではすべての柱１１は上記のように４本のモジュール柱１５を一階から二階への通し柱となし、１本のモジュール柱１５で一階から三階への通し柱となす。
【０００９】
図１０に示すように、隣接するモジュール柱１５同士は連結ボルト２０及びナット２１によって締結されて柱１１を構成している。この連結構造について説明する。
図３、図４及び図７に示すように、モジュール柱１５には隣接する他のモジュール柱１５を相互に連結するために連結用の第１及び第２のボルト孔１６，１８が形成されている。図４に示すように、第１のボルト孔１６はモジュール柱１５の１８０度対向する表面１５ａ，１５ｃに開口され、第２のボルト孔１８は第１のボルト孔１６と直交するように表面１５ｂ，１５ｄに開口されている。両ボルト孔１６，１８は上下方向に若干ずれて直交して配置され、各表面１５ａ〜１５ｄに開口された開口部位置には凹部１９が形成されている。
図１０に示すように、隣接する各モジュール柱１５同士は第１のボルト孔１６（又は第２のボルト孔１８）を照合させ、最も外側となる位置にあるモジュール柱１５から連結ボルト２０を挿通し、反対位置の最も外側となる位置にあるモジュール柱１５においてナット２１にて締結する。モジュール柱１５の下端部には第１のスリット２２が形成されている。同第１のスリット２２にはモジュール柱１５の下端寄りに形成された第３のボルト孔２３が連通させられている。
このように構成される柱１１は図３に示すように各モジュール柱１５毎に柱脚金具２５の挿入板２６が第１のスリット２２に挿入され第３のボルト孔２３を介して図示しない固定ボルト及びナットにて図示しない土台あるいは基礎コンクリート等に固定されている。
図４及び図９に示すように、モジュール柱１５の上端寄りには後述する接合金具２９を取り付けるための対向する２面に形成された大小の凹部３０，３１及びこれら凹部３０，３１の底部に開口する第４のボルト孔３２が形成されている。凹部３０，３１及び第４のボルト孔３２は接合構造を構成する。
【００１０】
次に梁１３について説明する。
図１及び図５に示すように、一階部分の梁１３は梁構成部材としての３本のモジュール梁１７から構成されている。図１及び図８に示すように、二階部分の梁１３は梁構成部材としての２本のモジュール梁１７から構成されている。図１、図５及び図９に示すように、三階部分の梁１３は梁構成部材としての１本のモジュール梁１７から構成されている。各モジュール梁１７はムク材からなる横断面長方形の同寸法の角材である。モジュール梁１７の幅はモジュール柱１５の一辺の長さ（幅）と同寸とされている。一方、図２に示すように、モジュール梁１７の成は一階及び二階は同寸とされているが、三階のモジュール梁１７の成はこれらより若干短い。各モジュール梁１７は図５〜図７に示すように１本のモジュール柱１５に毎に接合されている。
【００１１】
次に、モジュール梁１７とモジュール柱１５との接合構造について説明する。尚、以下本実施の形態では一階及び二階部分のモジュール梁１７とモジュール柱１５との接合構造について図示して説明するが、三階部分のモジュール梁１７についても同様に接合される。
図８に示すように、モジュール梁１７の両端には端面に対して一段後退した段違い部３５が形成されている。同段違い部３５の中央から内部方向に向かって断面五角形形状の座繰り部３６が形成され同座繰り部３６底部から長手方向に第２のスリット３７が形成されている。モジュール梁１７端部寄り両側には第２のスリット３７に連通する第５のボルト孔３８が形成されている。
【００１２】
このような梁１３（モジュール梁１７）側の接合構造と前記柱１１（モジュール柱１５）側の接合構造とは接合金具２９を介して接合されている。図９及び図１３に示すように、接合金具２９は背板３９と差し込み板４０とによるＴ字状の基本外形とされ、背板３９には上下方向に２つのリング４１が形成されている。各リング４１の中央には第１の透孔４２が形成され、同第１の透孔４２と隣接する差し込み板４０部分には切り欠き４３が形成されている。差し込み板４０には第２の透孔４４が形成されている。
このような構成の接合金具２９は差し込み板４０がモジュール梁１７の第２のスリット３７に挿入されるとともに、背板３９はモジュール柱１５の側面に当接されている。更に、２つのリング４１はモジュール柱１５の凹部３０内に埋設されている（図９）。接合金具２９はモジュール柱１５に対しては第４のボルト孔３２を介して凹部３１側から挿通され切り欠き４３内に突出された連結ボルト４５先端にナット４６を締結させて固着されている。一方、接合金具２９はモジュール梁１７に対しては第５のボルト孔３８と背板３９の第２の透孔４４を照合された状態で側方から挿通された連結ボルト４７先端にナット（図示せず）を締結させて固着されている。
【００１３】
以上、本実施形態のように構成することにより、次のような効果が奏されることとなる。
（１）建築架構は下層階にかかる荷重が大きく、上層階では荷重は小さくなる。本実施の形態では正確に強度計算を行うことによって各階の強度に応じた太さ（断面積）の柱１１を配設することができ、過性能の柱を供給するということがないため結局コストの削減となる。
（２）柱１１を複数のモジュール柱１５を連結して構成するようにした。そのため、太さ（断面積）はモジュール柱１５をどれだけ連結するかで容易に調整できるため強度計算に対応した建築架構を実現することが容易になった。また、太い「ムク」材で一体的に柱を形成する場合に比べて狂いにくいため割れやひびが生じにくくなる。更に、モジュール柱１５はラミナＬを積層した集成材であるためさらに狂いにくくかつ資源の有効的な活用が可能となっている。
（３）モジュール柱１５は規格が統一された同じ断面積のものを使用している。そのため、すなわち同一のモジュール柱１５のみを製造すればよいこととなり、結果としてコストの削減に寄与する。
（４）柱１１を構成するモジュール柱１５は必ず複数の階を貫通して配設され、いわばすべての柱１１が通し柱の役割を果たしていることとなる。従って、従来の構造における同じ断面積の柱と比較して強度が向上する認められる。
（５）図１又は図２に示すように、実施の形態の建築架構では柱１１の外周はすべての階において面一に構成されている。そのため、このように各階で柱１１の太さが異なるにもかかわらず段差が生じることがなく最も防水性が要求される外壁の施工において特に有利となる。
（６）上層階においては柱１１を細くすることで内部容積が増す結果となる。そのため、上層階での居住空間が拡大することとなり有利である。
【００１４】
また、上記実施形態は次のように変更して実施することも可能である。
・各階においてどのようなモジュール柱の連結数とするかは種々の条件で自由に変更可能である。要は同じ平面位置にある柱１１において下層階よりも上層階のほうが太い（断面積が大きい）ということがなく、かつ同じ平面位置にあるすべての階層の柱１１の太さ（断面積）が同じでなければよい。例えば図１４に示すように、柱１１を構成するすべての（上記実施の形態では９本）モジュール柱１５を一階二階では完全に通し柱として、三階部分で初めて減らす（上記実施の形態の二階部分のように４本のモジュール柱１５とするごとく）ようにしてもよい。勿論、これ以外のパターンでも構わない。
また、同様に、通し柱となるモジュール柱１５をいくつにするか、あるいはどこまで通すかは同じ平面位置にある柱１１において下層階よりも上層階のほうが太い（断面積が大きい）ということがなく、かつ同じ平面位置にあるすべての階層の柱１１の太さ（断面積）が同じでなければ自由に設定できる。
・上記実施の形態では柱１１が断面正方形となるように３×３や２×２のパターンで組み合わされていた。しかし、上記モジュール柱１５を使用するとしてこのパターンを３×４としたり２×４としたりあるいは、断面凸状や凹状のような断面異形に組み合わせても構わない。
・更に、上記モジュール柱１５のような断面正方形以外の基本モジュール柱を用意することも自由である。
・図１５に示すように、隣接するモジュール柱１５間にスペーサ５１を介在させるようにしても構わない。このようにすると隣接するモジュール柱１５間に隙間が形成され通気性を確保することができることとなる。
・図１６に示すように、隣接するモジュール柱１５のラミナＬの積層方向を互い違いにして柱１１を構成するようにしてもよい。このように配置すればより強度（特に曲げ強度）の向上が認められる。
・上記実施の形態ではすべての階のすべての外周が面一とされていた。しかし要は、柱１１の太さが上下階で違っていてもこれらの階の間で面一に構成されればよい。
・上記実施の形態では梁部材として梁１３を例として挙げたが、これは桁、動作し、貫等であっても構わない。
・モジュール柱１５は集成材でなくともよい。柱構成部材は木材を主材料とする木質系材料であれば例えば木屑を樹脂で固めて形成するようなものでもよい。集成材を含めこのような「ムク」材以外のものであればモジュール柱１５を途中継手を形成せず一本ものとして形成することができ、非常に長いモジュール柱１５を得ることができる。その結果、四階建て以上の背の高い木造建築に応用することができる。
・上記接合金具２９は接合の一例であって、他の接合方法であっても勿論構わない。
・上記実施の形態ではモジュール柱１５毎にモジュール梁１７が接合されていたが、梁１３については必ずしも柱１１がモジュール柱１５で構成されるような連結体である必要はない。
その他本発明はその趣旨を逸脱しない態様で変更して実施することは自由である。
【００１５】
上記実施の形態から把握できる本発明のその他の技術的思想について、下記に説明する。
（１）  同一階層に存在する管柱はすべて同じ柱構成部材の連結本数を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の建築架構の柱構造。
（２）  前記柱構成部材は断面形状は正方形の角材であることを特徴とする付記１若しくは請求項１〜４のいずれかに記載の建築架構の柱構造。
（３）  前記梁部材は複数の長尺状の梁構成部材を径方向に連結して構成されていることを特徴とする付記１又は２若しくは請求項１〜４のいずれかに記載の建築架構の柱構造。
（４）  前記柱構成部材と梁構成部材とは１対１の関係で接合されることを特徴とする付記１〜３は２若しくは請求項１〜４のいずれかに記載の建築架構の柱構造。
（５）  前記柱構成部材は木材を主材料とする木質系材料で形成されていることを特徴とする付記１〜４若しくは請求項１〜４のいずれかに記載の建築架構の柱構造。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の建築架構の概略を説明する斜視図。
【図２】同じ実施形態における建築架構の一部破断正面図。
【図３】同じ実施形態における柱の固定方法を説明する斜視図。
【図４】同じ実施形態におけるモジュール柱の一部破断斜視図。
【図５】同じ実施形態における一階部分の柱と梁の接合箇所を説明する斜視図。
【図６】同じ実施形態における二階部分の柱と梁の接合箇所を説明する斜視図。
【図７】同じ実施形態における三階部分の柱と梁の接合箇所を説明する斜視図。
【図８】同じ実施形態における梁の端部の構成を説明する拡大斜視図。
【図９】同じ実施形態における柱と梁の接合箇所を説明する断面図。
【図１０】同じ実施形態におけるモジュール柱の連結構造を説明する部分断面図。
【図１１】同じ実施形態におけるモジュール柱の配置状態を説明するための説明図。
【図１２】同じ実施形態におけるモジュール柱の配置状態を説明するための説明図。
【図１３】同じ実施形態において使用される接合金具の斜視図。
【図１４】他の実施形態における建築架構の一部破断正面図。
【図１５】他の実施形態におけるモジュール柱の連結構造を説明する部分断面図。
【図１６】他の実施形態におけるモジュール柱の連結構造を説明する部分断面図。
【符号の説明】
１１…柱、１３…梁部材としての梁、１５…柱構成部材としてのモジュール柱、１７…梁構成部材としてのモジュール梁。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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