(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部フランジと下部フランジの両側部にウェブを一体に接着したボックス型木製梁において、
前記下部フランジに、アラミド繊維等の補強繊維部材が長さ方向に沿って接着され、
前記上部フランジと下部フランジ及びウェブの内面に配されるとともに、前記補強繊維部材の長さ方向に直交する方向に材軸方向を向けたスチフナーが設けられていることを特徴とする木製梁。
【請求項２】
上部フランジと下部フランジの中央部にウェブを一体に接着したＩ型木製梁において、
前記下部フランジに、アラミド繊維等の補強繊維部材が長さ方向に沿って接着され、
前記上部フランジの横幅が前記下部フランジの横幅よりも小さくされ、
前記上部フランジと下部フランジ及びウェブの内面に配されるとともに、前記補強繊維部材の長さ方向に直交する方向に材軸方向を向けたスチフナーが設けられていることを特徴とする木製梁。
【請求項３】
繊維方向を互いに平行にした複数の単板と細幅のアラミド繊維等の補強繊維シートとを単板の繊維方向に補強繊維シートの長さ方向をほぼ一致させた状態で積層接着して大判の合板を製造する工程と、
該合板を予定された建築部材の幅寸法に合わせて上記補強繊維シートに沿って切断し合板部材を製造する工程と、
上記で製造された複数の合板部材を、互いの補強繊維シートをほぼ平行にして積層接着する工程とを具備したことを特徴とする木製梁や柱などの建築部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家屋等の建築物の躯体を構成する木製梁及び木製梁や柱などの建築部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地震等による建築物の倒壊は、建築物の躯体を構成する建築部材自体あるいは建築部材同士の接合箇所が破損することにより生じており、このため、木造建築物の耐震・耐久性能の改善が大きな社会的な問題となっている。
そこで、阪神大震災以来、主要の建築部材を、耐震用の特殊な金物を用いて補強を行っており、特に、新築においては、法的にも、耐震・耐久性といった性能が要求されているため、筋交いや火打ちに特殊な金物を用いることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような補強構造にあっては、その補強に用いられる特殊な金物が大型かつ複雑なものであるため、その取り付け施工作業に多大な労力を要するという問題がある。また、補強金物は、建築部材の経年的な縮みによりゆるみが生じ、補強効果が低下してしまうという問題がある他。金物を設置するために新たに木材の欠損が生じて耐力た低下するという問題もある。しかも、この種の補強金具の場合、塩害等によって腐食しやすい。
このように、金物による補強方式には、補強性能のみならず、耐久性、信頼性などにも多くの問題があり、満足すべきものではない。
【０００４】
本発明の課題は上記従来の問題点を解決することであり、曲げ強度の大きい木製梁を提供することを目的とする。
本発明の他の目的はコストの低い木製梁を提供することである。
本発明の別の目的は、曲げ強度の大きい木製梁や柱などの建築部材を能率的に製造することができる木製梁や柱などの建築部材の製造方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、強度の大きい木製梁や柱などの建築部材をコスト安に製造することができる木製梁や柱などの建築部材の製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記少なくとも１つの目的を達成するために、請求項１記載の発明は、上部フランジと下部フランジの両側部にウェブを一体に接着したボックス型木製梁において、下部フランジに、アラミド繊維等の補強繊維部材が長さ方向に沿って接着され、上部フランジと下部フランジ及びウェブの内面に配されるとともに、補強繊維部材の長さ方向に直交する方向に材軸方向を向けたスチフナーが設けられている構成とした。
【０００６】
この手段では、梁の下部にかかる引張荷重を、引張耐力の強い補強繊維部材が負担し、曲げ強度を強化する。
単板を接着した木製梁は、経年的な縮みを生じにくいが、仮に縮小するようなことがあっても、補強繊維部材は金物と違って、正常な接着状態を保つ。また、補強繊維部材は塩害等によって腐良するおそれがない。
その上、ボックス型とされた木製梁の形状上の特性が生かされる。
木製梁の内部には、スチフナーを所定間隔で設ける。このスチフナーには、通常、配線などを挿通させる貫通孔が形成される。
【０００９】
請求項２記載の発明は、上部フランジと下部フランジの中央部にウェブを一体に接着したＩ型木製梁において、下部フランジに、アラミド繊維等の補強繊維部材が長さ方向に沿って接着され、上部フランジの横幅が下部フランジの横幅よりも小さくされ、上部フランジと下部フランジ及びウェブの内面に配されるとともに、補強繊維部材の長さ方向に直交する方向に材軸方向を向けたスチフナーが設けられている構成とした。
【００１０】
この手段においても、請求項１記載の発明とほぼ同一の作用を期待でき、またＩ型とされた木製梁の特性が生かされる。
この構成では、一般に床下地合板等に釘や接着剤等で一体とされる上部フランジの横幅が小さくされ、その分、使用材料の量（体積）が減って重量が軽減されるので、対コスト強度と対重量強度が大きくなる。
上部フランジと下部フランジの寸法差通りの台形状のスチフナーを設けた場合は、座屈強度が効率的に高まる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、繊維方向を互いに平行にした複数の単板と細幅のアラミド繊維等の補強繊維シートとを単板の繊維方向に補強繊維シートの長さ方向をほぼ一致させた状態で積層接着して大判の合板を製造する工程と、該合板を予定された建築部材の幅寸法に合わせて上記補強繊維シートに沿って切断し合板部材を製造する工程と、上記で製造された複数の合板部材を、互いの補強繊維シートをほぼ平行にして積層接着する工程とを具備した構成とした。
【００１５】
この手段では、補強繊維シートが合板部材に予め接着されているので、合板部材どうしを手際よく接着することができる。
補強繊維シートは、単板の間に挟み込んでそれらに接着することも、外側の単板の外面に接着することもできる。
大判の合板を合板部材に切断する場合、補強繊維シートの縁に沿って切断することも、また補強繊維シートの中央部や中央部から外れた位置を単板と一緒に切断することもできる。
【００１８】
本発明において、単板どうしの接着、又は単板と補強繊維部材の接着に用いられる接着剤の種類は任意である。
また、補強繊維部材としては、アラミド繊維の他に、炭素繊維やガラス繊維などのシートやロッドを用いることができる。また、単板の使用枚数も任意である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
なお、下記図９に示す第７の実施の形態は参考とする。
図１と図２は本発明の第１の実施の形態を示す。図において符号１は単板積層材（ＬＶＬ）の製造方法により、ロータリーレースで切削した単板、２は補強繊維部材であるアラミド繊維シート（補強繊維シート）である。
【００２０】
単板１とアラミド繊維シート２とは、単板１，１の間にアラミド繊維シート２を挟み込み、単板１，１どうし及び両単板１とアラミド繊維シート２を接着剤でそれぞれ接着して大判の合板Ｐとする。単板１，１の繊維方向は互いに平行（一致）にされ、アラミド繊維シート２の長さ方向が単板１の繊維方向に一致されている。また、アラミド繊維シート２は、予定された建築部材の寸法位置（例えば、３０ｃｍ間隔）に配設される。
【００２１】
上記合板Ｐは、上記の寸法位置、つまり梁背位置でアラミド繊維シート２の縁に沿って切断されて合板部材（ラミナ）ＰL とされる。
【００２２】
本木製梁Ａａは、上記で製造された複数の合板部材ＰL を、互いのアラミド繊維シート２を一致させて下部に配し、一体に左右に積層接着して成る。
なお、図２の木製梁Ａａは、３枚の合板部材ＰL の両外側面に単板１を、その繊維方向を他の単板１の繊維方向に平行にしてそれぞれ接着して製造されている。
【００２３】
上記の構成とされた木製梁Ａａにおいては、木製梁Ａａの下部にかかる引張荷重を、引張強度の大きいアラミド繊維シート２が受けるため、木製梁Ａａの強度が向上する。アラミド繊維シート２は塩害等によって腐食することはなく、また単板１が経年変化で縮むようなことがあっても単板１から剥離せずに接着し続けるので、長年月にわたって所定の強度が保たれる。
【００２４】
図３と図４は本発明の第２の実施の形態を示す。
単板１，１を、互いの繊維方向を平行にして接着剤で一体に接着し、大判の合板Ｐａとする。
【００２５】
上記の合板Ｐａは、予定された建築部材の寸法位置で単板１の繊維方向に沿って切断されて合板部材ＰLａ とされる。この際、切断と同時に切断ラインに沿って所定の幅と深さを有するＬ型のシャクリ（切欠溝）１ａを形成する。
【００２６】
上記で製造された複数の合板部材ＰLａ を、互いのシャクリ１ａを下部に配して一体に左右に積層接着し、各シャクリ１ａに、アラミド繊維を組紐状に編んだフィブラロッド（補強繊維ロッド、補強繊維部材）２ａを嵌め込んで単板１にそれぞれ接着し、木製梁Ａｂとする。
なお、この木製梁Ａｂの場合も、３枚の合板部材ＰLａ の両外側面に単板１を、その繊維方向を他の単板１の繊維方向に平行にしてそれぞれ接着して製造されている。
【００２７】
この木製梁Ａｂにおいても、下部に配設された引張強度の大きいフィブラロッド２ａは、木製梁Ａｂにかかる引張力を受け、また塩害等によって腐食することがなく、しかも単板１が縮むことがあっても接着を保つので、図２の木製梁Ａａと同一の効果が得られる。
【００２８】
図５は本発明の第３の実施の形態を示す。
この木製梁Ａｃは、複数の単板１を互いの繊維方向を一致させて一体に接着した合板Ｐａ（図３）を、予定された建築部材の寸法位置で単板１の繊維方向に沿って切断して合板部材ＰLｂ （シャクリはなし）とし、その合板部材ＰLｂ を複数上下に積層するとともに下部にアラミド繊維シート２を合板部材ＰLｂ の全長にわたって挟み込んで合板部材ＰLｂ どうし及び合板部材ＰLｂ とアラミド繊維シート２をそれぞれ接着剤で一体に接着して成る。
【００２９】
この木製梁Ａｃにおいても、前述の木製梁Ａａ，Ａｂと同一の作用効果を期待できる。単板１で合板部材ＰLｂ を形成せずに、所定枚数の単板１をアラミド繊維シート２と一緒に積層接着することもできる。また単板１を集成材とすることができ、この場合は、半端材の再利用が可能となる。
【００３０】
図６は本発明の第４の実施の形態を示す。
この木製梁Ａｄは、上部フランジＦａと下部フランジＦｂの両側部にそれらの全長にわたってウェブＷを一体に接着したボックス型木製梁となっている。
【００３１】
上部フランジＦａは、複数の単板１を互いの繊維方向を平行にして一体に接着した合板Ｐａ（図３）を、予定された建築部材の寸法位置で単板１の繊維方向に沿って切断して合板部材ＰLｂ とし、その合板部材ＰLｂ を複数上下に積層接着して製造されている。
【００３２】
これに対して、下部フランジＦｂは、合板部材ＰLｂ ，ＰLｂ の間にアラミド繊維シート２を合板部材ＰLｂ の全長にわたって挟み込んで一体に接着して成る。なお、アラミド繊維シート２は下側の合板部材ＰLｂ の下面に接着することもある。
ウェブＷは合板製とされている。
【００３３】
符号４は合板製のスチフナーであり、上部フランジＦａと下部フランジＦｂ及びウェブＷ，Ｗの内面に所定の間隔で接着されている。このスチフナー４には、配線や配管等を挿通させたり、断熱材等を充填するための貫通孔４ａが必要に応じて形成される。
なお、図６では手前側のウェブＷの端部部分がスチフナー４を見せるために切除されている。
【００３４】
この木製梁Ａｄにおいては、ボックス型としての長所が生かされる上、アラミド繊維シート２の働きによって木製梁Ａａ，Ａｂ，Ａｃとほぼ同一の効果が得られる。
【００３５】
図７は本発明の第５の実施の形態を示す。
この木製梁Ａｅも、上部フランジＦｃと下部フランジＦｄの両側部にその全長にわたってウェブＷを一体に接着したボックス型木製梁となっている。図６と同様に手前側のウェブＷの端部部分が切除されている。
【００３６】
上部フランジＦｃは、前述の合板部材ＰLｂ を複数左右に積層接着して製造され、また下部フランジＦｄは、複数左右に積層接着された合板部材ＰLｂ のうちの外側の合板部材ＰLｂ の外面にアラミド繊維シート２をそれぞれ接着して製造されている。また所定間隔で配置される合板製のスチフナー４には貫通孔４ａが形成されている。
なお、アラミド繊維シート２が接着される合板部材ＰLｂ の厚さはアラミド繊維シート２の厚さ分小さくされ、上部フランジＦｃと下部フランジＦｄの横幅を同一にしている。
【００３７】
この木製梁Ａｅにおいても、ボックス型の長所が生かされ、またアラミド繊維シート２によって木製梁Ａａ，Ａｂ，Ａｃ，Ａｄとほぼ同一の効果が得られる。なお、下部フランジＦｄを、フィブラロッド２ａを用いた図４の木製梁Ａｂに準じた構成としてもよい。
【００３８】
図８は本発明の第６の実施の形態を示す。
この木製梁Ａｆにおいては、製材（１個の単板１と考えることができる）からなる上部フランジＦｅと、互いの繊維方向にした２枚の単板１，１の間にアラミド繊維シート２を挟み込んで単板１，１と接着剤で一体に接着した下部フランジＦｆ、及び貫通孔４ａを形成した単板構造のスチフナー４が用いられ、上部フランジＦｅと下部フランジＦｆの左右両側部にそれらの全長にわたってウェブＷをそれぞれ接着して製造されている。
なお、図６と同様に手前側のウェブＷの端部部分が切除されている。
【００３９】
この木製梁Ａｄにおいても前述の木製梁Ａａ〜Ａｅとほぼ同一の効果が得られる。上部フランジＦｅと下部フランジＦｆの両方又はいずれか一方を集成材とすることもある。
【００４０】
図９は本発明の第７の実施の形態と示す。
この木製梁Ａｇは、上部フランジＦａと下部フランジＦｂの中央部にそれらの全長にわたってウェブＷａを一体に接着したＩ型木製梁となっている。
【００４１】
上部フランジＦａと下部フランジＦｂの構造は、図６の前記木製梁Ａｄの上部フランジＦａ及び下部フランジＦｂと同一であり、またウェブＷａには合板が用いられている。
【００４２】
この木製梁Ａｇにおいては、Ｉ型木製梁としての長所がそのまま生かされる上、アラミド繊維シート２の働きによって木製梁Ａａ〜Ａｆとほぼ同一の効果を期待することができる。
なお、必要に応じてスチフナーが所定の間隔で設けられる。上部フランジと下部フランジの両方又はいずれか一方を製材又は集成材とすることができる。また、ウェブＷａには、必要に応じて、配線、配管用の孔が設けられるよう、パンチングによる切込みを付けることが行われる。
【００４３】
図１０は本発明の第８の実施の形態を示す。
この木製梁Ａｈは、図９の木製梁Ａｇの上部フランジＦａの横幅を小さくするとともに下部フランジＦｂの横幅を大きくし、ウェブＷａの左右両側に台形状のスチフナー６を所定間隔で上部フランジＦａと下部フランジＦｂ及びウェブＷａに接着した構造となっている。
他の構造及び切込み等の点は図９の木製梁Ａｇと同じである。
【００４４】
ところで、一般に、梁の上部フランジは施工現場で床下地合板と釘、接着剤等で一体となるため下部フランジより強度を必要としない。
【００４５】
図１０の木製梁Ａｈは、アラミド繊維シート２の働きによって木製梁Ａａ〜Ａｇとほぼ同一の効果をあげるほか、下部フランジＦｂの幅が広い分、曲げ強度が大きくなり、また上部フランジＦａの幅、つまり梁背が小さいので軽量化が可能となる。しかも台形状のスチフナー６によって座屈が防止され、過剰な積載荷重や地震などの安全を確保できる。
【００４６】
本発明において、単板、合板部材、スチフナー、ウェブ、アラミド繊維シート、補強繊維ロッド等を接着する接着剤の種類や接着方法は任意である。
また、合板を構成する単板の積層枚数や木材種類、合板部材の積層数等も図のものに限られるものではなく、種々設計変更することができる。
また、本発明は、梁に限らず、柱、その他の建築部材にも適用することができる。図の総ての木製梁Ａａ〜Ａｈにおいては、補強繊維部材が梁の端面から少しはみだしているが、このようにせずに、梁の端面と同一に切り揃える場合もある。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、曲げ強度が大きくて耐久力とその信頼性に優れ、しかも半端材の使用によりコストを低減することができる、ボックス型木製梁やＩ型木製梁を市場に提供することができる。
また、曲げ強度の大きい木製梁や柱などの建築部材を能率よくコスト安に製造することができる製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る木製梁に使用される合板の一例を示す外観図である。
【図２】  本発明に係る木製梁の第１の実施の形態を示す外観図である。
【図３】  本発明に係る木製梁に使用される合板の他の例を示す外観図である。
【図４】  本発明に係る木製梁の第２の実施の形態を示す外観図である。
【図５】  本発明に係る木製梁の第３の実施の形態を示す外観図である。
【図６】  本発明に係る木製梁の第４の実施の形態を手前側のウェブの一部を切除して示した外観図である。
【図７】  本発明に係る木製梁の第５の実施の形態を手前側のウェブの一部を切除して示した外観図である。
【図８】  本発明に係る木製梁の第６の実施の形態を手前側のウェブの一部を切除して示した外観図である。
【図９】  本発明に係る木製梁の第７の実施の形態を示す外観図である。
【図１０】  本発明に係る木製梁の第８の実施の形態を示す外観図である。
【符号の説明】
Ａａ，Ａｂ，Ａｃ，Ａｄ，Ａｅ，Ａｆ，Ａｇ，Ａｈ  木製梁（建築部材）
１  単板
１ａ  シャクリ
２  アラミド繊維シート（補強繊維部材、補強繊維シート）
２ａ  フィブラロッド（補強繊維部材、補強繊維ロッド）
４，６  スチフナー
４ａ  貫通孔
Ｐ，Ｐａ  合板
ＰL ，ＰLａ ，ＰLｂ   合板部材
Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅ  上部フランジ
Ｆｂ，Ｆｄ，Ｆｆ  下部フランジ
Ｗ，Ｗａ  ウェブ
【図１】
0004334742.tif 000002
【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】
0004334742.tif 000008
【図８】
0004334742.tif 000009
【図９】
0004334742.tif 000010
【図１０】
0004334742.tif 000011