(57)【要約】【課題】外観が良好であるとともに、簡単に構造材同士を一体化でき、部材の合わせ面におけるスリップ（滑り）を確実に防止し得る組合せ構造材を提案する。【解決手段】構造材２，３同士を、少なくとも１面において部材長手方向に沿って面接触させ、その接触面において一体化を図った組合せ構造材１であって、組み合わされた一方側構造材２に、部材長手方向に適宜の間隔で、幅方向に沿って深部側が幅広形状となる断面形状で凹状部４，４…を形成するとともに、他方側構造材３に、前記凹状部４，４…に対応する部位に対し、幅方向に沿って前記凹状部４に整合する断面形状で凸状部５，５…を形成し、接触面において、前記一方側構造材２の凹状部４，４…と前記他方側構造材３の凸状部５，５…とが嵌合によって接合され、前記構造材２，３同士が一体化されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造材同士を、少なくとも１面において部材長手方向に沿って面接触させ、その接触面において一体化を図った組合せ構造材であって、
組み合わされた一方側構造材に、部材長手方向に適宜の間隔で、幅方向に沿って深部側が幅広形状となる断面形状で凹状部を形成するとともに、他方側構造材に、前記凹状部に対応する部位に対し、幅方向に沿って前記凹状部に整合する断面形状で凸状部を形成し、
接触面において、前記一方側構造材の凹状部と前記他方側構造材の凸状部とが嵌合によって接合され、前記構造材同士が一体化されていることを特徴とする組合せ構造材。
【請求項２】
前記凹状部の断面形状は台形とされる請求項１記載の組合せ構造材。
【請求項３】
前記凸状部は、構造材本体を切削することにより形成してある請求項１，２いずれかに記載の組合せ構造材。
【請求項４】
前記構造材は、鋼またはアルミニウム合金である請求項１〜３いずれかに記載の組合せ構造材。
【請求項５】
前記組合せ構造材は梁部材とされ、２つの構造材が上下段で接合され、一体化されている請求項１〜４いずれかに記載の組合せ構造材。
【請求項６】
前記組合せ構造材は柱部材とされ、４つの構造材がそれぞれ、隣接する構造材と直交する２面で接合され、一体化されている請求項１〜４いずれかに記載の組合せ構造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的小断面の構造材同士を組み合わせて一体化した組合せ構造材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、比較的小断面の部材を組み合わせて、力学的に一体化した組合せ構造材が知られている。
【０００３】
このような組合せ構造材は、主に木材に対して多く見られる。例えば、下記特許文献１では、一辺１２０ｍｍの方角材の側面に、長尺のボルトが貫通する孔を設け、方角材を左右側面同士を突き合わせ、方角材の対角線方向の両側角部に一対のＬ字形の角材緊締用金具を当てて、これらを１本の貫通ボルトにより締結固定することにより一体化した組合せ構造材が提案されている。
【０００４】
また、下記特許文献２では、重ね合わされた角材をねじ締結して一体化した角材組合わせ構造材であって、前記各角材は芯持ち材であり、その年輪を横切る方向に延びて重ね合わせ角材を固縛する締結ねじのための取付孔が形成され、重ね合わせ面には角材の長手方向に直交して延びる半円形溝が形成され、該半円形溝を対面させることにより生じる円筒孔に、該円筒孔の直径より大きい径を有するメタルピンが嵌着され、重ね合わせ面を密着させたときメタルピンが木面表層を圧縮し、前記円筒孔の周縁に緻密層が形成されている角材組合わせ構造材が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−９３７０号公報
【特許文献２】特開２００６−４５８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に係る組合せ構造材の場合は、Ｌ字形の角材緊締用金具が外部に露出しているため、著しく外観を損なうなどの問題があるとともに、梁材として使用する場合は、木材に空けたボルト孔の遊間やボルトに作用する支圧応力が過大となって孔に変形が起こり、木材同士の合わせ面で滑りを起こす可能性があるため、少なくとも重ね梁としての強度は有するとしても、曲げに対して一体的に抵抗する組合せ構造材とは成り難い、更には組合せ構造材を組み立てるのに多くの手間と時間を要するなどの問題があった。
【０００６】
上記特許文献２に係る角材組合せ構造材の場合は、メタルピンを重ね合わせ面に設けることにより、角材同士のズレを防止し得るようになるが、組合せ構造材に組み立てるのに多くの手間と時間を要するなどの問題が依然として解決されていない。
【０００７】
一方で、前記組合せ構造材は、大きな断面の部材を得難い木材に対する適用が主であり、鋼材の場合は、各種断面の構造材が予め用意されていることが多いため、鋼材を対象とした組合せ構造はあまり提案されていない。通常は、ボルト・ナットによる一体化が一般的であると思われる。
【０００８】
そこで本発明の主たる課題は、比較的小断面の構造材同士を組み合わせて一体化した組合せ構造材において、外観が良好であるとともに、簡単に構造材同士を一体化でき、部材の合わせ面におけるスリップ（滑り）を確実に防止し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、構造材同士を、少なくとも１面において部材長手方向に沿って面接触させ、その接触面において一体化を図った組合せ構造材であって、
組み合わされた一方側構造材に、部材長手方向に適宜の間隔で、幅方向に沿って深部側が幅広形状となる断面形状で凹状部を形成するとともに、他方側構造材に、前記凹状部に対応する部位に対し、幅方向に沿って前記凹状部に整合する断面形状で凸状部を形成し、
接触面において、前記一方側構造材の凹状部と前記他方側構造材の凸状部とが嵌合によって接合され、前記構造材同士が一体化されていることを特徴とする組合せ構造材が提供される。
【００１０】
上記請求項１記載の発明においては、一方側構造材に、部材長手方向に適宜の間隔で、幅方向に沿って深部側が幅広形状となる断面形状で凹状部を形成するとともに、他方側構造材に、前記凹状部に対応する部位に対し幅方向に沿って前記凹状部に整合する断面形状で凸状部を形成し、接触面において、前記一方側構造材の凹状部と前記他方側構造材の凸状部とが嵌合によって接合され、前記構造材同士を一体化するものである。
【００１１】
従って、外観的には単に各構造材同士が組み合わされた状態であるため、外観が良好であるとともに、各構造材同士を工場又は現場においても簡単に一体化することができる。また、接合面では凹状部と凸状部との嵌合によって部材の合わせ面におけるスリップ（滑り）を確実に防止することが可能となる。
【００１２】
請求項２に係る本発明として、前記凹状部の断面形状は台形とされる請求項１記載の組合せ構造材が提供される。
【００１３】
上記請求項２記載の発明は、好適な凹状部の断面形状を規定したものである。確実な抜止めを図り得る点で、構造材に形成される前記凹状部の断面形状は、台形とするのが望ましい。
【００１４】
請求項３に係る本発明として、前記凸状部は、構造材本体を切削することにより形成してある請求項１，２いずれかに記載の組合せ構造材が提供される。
【００１５】
上記請求項３記載の発明は、前記凸状部を構造材本体を切削することにより形成するものである。組み合わせる構造材として、同一断面の部材を使用する場合は、凸状部は該凸状部以外の構造材本体を切削することによって形成するのが効率的である。
【００１６】
請求項４に係る本発明として、前記構造材は、鋼またはアルミニウム合金である請求項１〜３いずれかに記載の組合せ構造材が提供される。
【００１７】
上記請求項４記載の発明は、構造材として好適な素材を規定したものである。本発明は、木材に対しても適用が可能であるが、好ましくは鋼またはアルミニウム合金に対して適用される。近年は、リサイクル性と加工性に優れたアルミニウム合金が、環境負荷の総合的な削減の一翼を担う素材として脚光を浴び始めており、アルミニウム合金を建築構造に使用できる法整備が2000年6月に行われ、戸建て住宅や低層建築物などへの適用実績も増えつつある。
【００１８】
請求項５に係る本発明として、前記組合せ構造材は梁部材とされ、２つの構造材が上下段で接合され、一体化されている請求項１〜４いずれかに記載の組合せ構造材が提供される。
【００１９】
上記請求項５記載の発明は、本発明の組合せ構造材を梁部材として使用する場合の好適例を示したものである。すなわち、梁部材として使用する場合は、２つの構造材を上下段で接合し、一体化した構造とするのが望ましい。この場合は、重ね合わせ面が高さ方向の中央となるため、この位置では曲げモーメントによる引張力や圧縮力が作用しない。従って、構造材に形成した凹状部（断面欠損）が構造的弱点とならずに済むようになる。
【００２０】
請求項６に係る本発明として、前記組合せ構造材は柱部材とされ、４つの構造材がそれぞれ、隣接する構造材と直交する２面で接合され、一体化されている請求項１〜４いずれかに記載の組合せ構造材が提供される。
【００２１】
上記請求項６記載の発明は、本発明の組合せ構造材を柱部材として使用する場合の好適例を示したものである。すなわち、柱部材として使用する場合は、４つの構造材を用い、それぞれの構造材が隣接する構造材と直交する２面で接合され、一体化されている構造とするのが望ましい。各構造材同士が２つの直交面で隣接する構造材と一体化されていることにより、座屈強度にも優れ、高い圧縮強度特性を持つようになる。
【発明の効果】
【００２２】
以上詳説のとおり本発明によれば、外観が良好であるとともに、簡単に構造材同士を一体化でき、部材の合わせ面におけるスリップ（滑り）を確実に防止し得る組合せ構造材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
〔第１形態例〕
図１は本発明に係る組合せ構造材１の組み立て要領を示す斜視図であり、図２は組合せ構造材１の断面図、図３はその側面図である。
【００２４】
組合せ構造材１は、構造材同士を、少なくとも１面において部材長手方向に沿って面接触させ、その接触面において一体化を図ったものである。具体的には、図１に示されるように、各構造材２，３の接触面において、一方側構造材２に、部材長手方向に適宜の間隔で、幅方向に沿って深部側が幅広形状となる断面形状で凹状部４、４…を形成するとともに、他方側構造材３に、前記凹状部４，４…に対応する部位に対し、幅方向に沿って前記凹状部４に整合する断面形状で凸状部５，５…を形成する。そして、構造材２，３の内の一方又は両方を側方側から、一方側構造材２の凹状部４，４…と、他方側構造材３の凸状部５，５…とを嵌合させるようにスライドさせ、接触面同士を接合することによって前記構造材２，３同士を一体化する。
【００２５】
以下、さらに具体的に詳述する。
【００２６】
図示された上段側の構造材２は、上フランジ２ａと、下フランジ２ｂと、これら上下フランジ２ａ、２ｂを繋ぐとともに、離間をおいて配設された２つのウェブ２ｃ、２ｄとによって縦長の中空部２ｅが形成された中空Ｈ形断面部材である。下段側の構造材３も同様である。
【００２７】
前記上段側構造材２の下フランジ２ｂの下面には、部材長手方向に適宜の間隔で、幅方向に沿って深部側が幅広形状となる断面形状、具体的には台形状の凹状部４、４…が形成されている。また、前記下段側構造材３の上フランジ３ａの上面には、前記凹状部４，４…に対応する部位に対し、幅方向に沿って前記凹状部４に整合する断面形状で凸状部５，５…が形成されている。前記凸状部５，５…は、上段側構造材２と下段側構造材３とが同一断面の部材が使用されているため、構造材本体を切削することによって形成されている。
【００２８】
前記上段側構造材２の凹状部４，４…と、下段側構造材３の凸状部５，５…とが整合することにより、結果的に前記凹状部４，４…の間に形成されている凸状部分４ａと、前記凸状部５，５…の間に形成されている凹状部分５ａとが整合することになり、互い違いに噛合する接合面を形成するようになっている。
【００２９】
前記凹状部及び凸状部４，５の形状としては、台形状以外に、小判形状、楕円形状、多角形状等とすることもできるが、せん断抵抗面積を大きく確保できる点で台形とするのが望ましい。
【００３０】
前記構造材２，３としては、鋼材はもちろんの事、アルミニウム合金によって製造された形材とすることができる。
【００３１】
組立は、同図１に示されるように、構造材２及び構造材３の内の一方又は両方を、図示例では構造材３側を側方から水平方向に移動させ、構造材２の下フランジ２ｂに形成された凹状部４，４…と、構造材３の上フランジ３ａに形成された凸状部５，５…とを嵌合によって接合し、一体化を図る。
【００３２】
上記組合せ構造材１は、梁部材としての使用を想定したものである。２つの構造材２，３を上下段で接合し、一体化した場合は、図４に示されるように、合わせ面が高さ方向の中央となるため、この位置では曲げモーメントによる引張力や圧縮力が作用しない。従って、構造材２，３に形成した凹状部４…および凸状部５、５の間の凹状部分５ａ（断面欠損部）が構造的弱点とならずに済むようになる。なお、図中、(+)は圧縮状態を示し、(-)は引張り状態を示す。
【００３３】
ところで、上記形態例では、前記構造材２，３の断面形状を中空Ｈ形断面としたが、種々の断面形状とすることが可能である。その他の具体例を図５に示す。図５(A)は構造材２，３を中空矩形断面とした例であり、図５(B)(C)は構造材２，３を中空台形断面とした例であり、図５(D)は構造材２，３を中空半円断面とした例であり、図５(E)は、構造材２，３を溝型鋼を背面合わせでボルト・ナットで一体化し断面Ｈ形状とした例であり、図５(F)は溝型鋼を背面合わせとし、連結部材６で一体化し断面Ｈ形状とした例であり、更に図５(G)は上下のフランジ幅を異ならせた断面Ｈ形状とした例である。
【００３４】
いずれの場合も、上下段で重ね合わせた構造材２，３を、その合わせ面において、構造材同士２、３に形成された凹状部４，４…と、凸状部５，５…とを嵌合させることによって前記構造材同士２，３を一体化する。
【００３５】
〔第２形態例〕
次いで、本発明に係る組合せ構造材１を柱部材として適用した場合について説明する。
【００３６】
図６に示される例は、中空矩形断面の２つの構造材７，８を接合し、組合せ柱構造材６としたものである。この場合も、一方側構造材８の一面に、部材長手方向に適宜の間隔で、幅方向に沿って深部側が幅広形状となる断面形状で凹状部４，４…を形成するとともに、他方側構造材７の一面に、前記凹状部４，４…に対応する部位に対し、幅方向に沿って前記凹状部４に整合する断面形状で凸状部５，５…を形成する。そして、構造材７，８の内の一方又は両方を側方側から、一方側構造材８の凹状部４，４…と、他方側構造材７の凸状部５，５…とを嵌合させるようにスライドさせ、接触面同士を接合することによって前記構造材同士７，８を一体化する。
【００３７】
さらに、図８に示される例は、４つの構造材１２〜１５を接合し、組合せ柱構造材１１としたものである。各構造材１２〜１５の断面形状は、隣接する構造材と直交する２面で接触する形状、例えば図示例の矩形状とするのが望ましい。各構造材１２〜１５には、直交する２面に対して凹状部４、４…又は凸状部５，５…が形成される。
【００３８】
そして先ず、図９に示されるように、構造材１２と構造材１３とを凹状部４、４…と凸状部５，５…との嵌合によって接合し一体化する。この際、図１０に示されるように、一体化された構造材１２，１３の合成面Ａには、連続する凹状部４，４…が形成されている。また、構造材１４と構造材１５とを凹状部４、４…と凸状部５，５…との嵌合によって接合し一体化する。この際、図１０に示されるように、一体化された構造材１４，１５の合成面Ｂには、連続する凸状部５，５…が形成されている。そして、最後に、一体化された構造材１２，１３と、一体化された構造材１４，１５とを凹状部４，４…と凸状部５，５…との嵌合によって接合し一体化する。
【００３９】
次いで、図１１に示される例は、１／４中空円弧断面の４つの構造材１７〜２０を用いて、大きな円形断面の組合せ柱構造材１６を構成した例である。なお、一体化の要領は、前記図８に示される組合せ柱構造材１１と全く同様であるので省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る組合せ構造材１の組み立て要領を示す斜視図である。
【図２】組合せ構造材１の断面図である。
【図３】その側面図である。
【図４】組合せ構造材１の曲げモーメント状態図である。
【図５】(A)〜(G)はそれぞれ梁部材使用の場合の構造材２，３の断面形状例を示す図である。
【図６】２つの構造材７、８を用いた組合せ柱構造材６の例を示す平面図である。
【図７】その接合要領を示す斜視図である。
【図８】４つの構造材１２〜１５を用いた組合せ柱構造材１１の例を示す平面図である。
【図９】その接合要領（その１）を示す斜視図である。
【図１０】その接合要領（その２）を示す斜視図である。
【図１１】構造材断面の他例に係る、４つの構造材１７〜２０を用いた組合せ柱構造材１６の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…組合せ構造材、２・３・７・８・１２〜１５・１７〜２０…構造材、４…凹状部、４ａ…凸状部分、５…凸状部、５ａ…凹状部分
【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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