JP7222825B2 - 木造建築構造躯体及び接合部材 - Google Patents

Description

本発明は、中規模又は大規模の木造建築物において好適に採用することができる木造建築構造躯体、及びこの木造建築構造躯体で用いるのに適した接合部材に関するものである。

木造の建築物は戸建て住宅に多く採用されているが、集会所等の公共施設、体育館、集合住宅、工場等の中規模又は大規模の建築物にも採用される。このような木造建築物では、地震時等の水平力に対して柔軟に変形を許容する、いわゆる柔構造として構造躯体の損傷や倒壊を抑止しようとするものが提案されている。

特許文献１には、柱の脚部を基礎に接合する構造において、柱に水平力が作用したときに柱下端の回転変形を許容するとともに、復元力を付与することできる構造が提案されている。この柱脚部接合構造では、柱の軸線方向に配置された緊張材の緊張力によって柱の下端を基礎に押し付けており、この緊張力が柱下端の回転変形に対して復元力として作用するものである。
また、特許文献２には、隣接する耐荷重要素間にエネルギー消散具を取り付け、双方の耐荷重要素間に生じる相対的変位によってエネルギーを吸収し、地震時等における構造物の震動を減衰させるものである。

特開２０１９－４４４０１号公報 特表２０１０－５００４９３号公報

このような木造建築物において、次のような解決が望まれる課題がある。
柱の復元力を得るために、緊張材の緊張力によって柱の下端を基礎に強く押し付けると、柱の断面には大きな圧縮応力度が生じる。このため、大きな復元力を得ようとすると荷重を支持する柱の耐力を維持するのが難しくなる。

また、建築物の大型化にともない、柱の断面寸法が大きくなると、水平力が作用して柱が傾斜したときに、柱の側面には上下方向の変位が生じることになる。このような変位が生じると柱に接合されている梁や床構造に過大な力が作用し、損傷や過大な変形が発生するおそれがある。

一方、隣接する耐荷重要素つまり構造部材の相対的な変位に対して抵抗を付与するとともに塑性変形によってエネルギーを吸収する接合部材が提案されているが、大きな構造に対して好適に用いることができる接合部材が望まれる。また、構造部材間の相対的な変位が大きくなり、接合部材に塑性変形が残留したときには新たなものに取り替えて、変形が生じる前の状態に復元可能とすることが望ましい。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、地震時等の水平力に対して大きな耐荷力と復元力とを有する木造建築構造躯体を提供すること、及びこのような木造建築構造躯体において好適に用いることができ、取り替えが容易な接合部材を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 一対の側面より隣接する他の一対の側面の幅が大きい扁平な矩形断面の柱であって、基礎上に立設された木質材からなる扁平柱と、 前記扁平柱の幅の小さい側面と間隔をあけて対向し、前記基礎上に立設された軸柱と、 前記軸柱に一端が支持され、ほぼ水平に支持された梁と、 前記基礎に下端が定着され、緊張力が導入されて上端が前記扁平柱に定着された緊張材と、を有し、 前記扁平柱と前記軸柱とは、対向する該扁平柱の側面と該軸柱の側面との上下方向の相対的な変位を許容するとともに上下方向の相対的な変位に対して抵抗を付与する接合部材によって接合されており、 床構造は前記梁又は前記軸柱に支持され、 前記扁平柱は、前記床構造との間に上下方向の相対的な変位を許容するものである木造建築構造躯体を提供する。

この木造建築構造躯体では、扁平柱の幅の大きい側面に沿った方向の水平力が作用したときに、扁平柱と軸柱との双方に傾きが生じ、これらの対向する側面には上下方向の相対的な変位が生じる。これに対し、扁平柱と軸柱とを接合する接合部材が相対的な変位を許容するとともに、抵抗を付与するものとなっているので、構造躯体の柔軟な変形を許容するとともに、倒壊に対して大きな抵抗力を有する構造とすることが可能となる。
また、扁平柱に水平力が作用して該扁平柱の下端で引張側が浮き上がるように回転変位が生じても、緊張材の緊張力によって扁平柱の下面を基礎に押し付ける方向の力が作用し、構造躯体の変形を復元する力となる。
そして、床構造に作用する荷重は軸柱によって支持されるので、扁平柱に作用する負荷は少なくなり、緊張材の緊張力により圧縮応力度の限度内で扁平柱を基礎に強く押し付けることができる。したがって、安定して大きな復元力を得ることができる。
さらに、扁平柱は幅の大きい側面に沿った方向に傾くと、この側面の縁では上下方向の変位が大きくなるが、床構造は梁又は軸柱に支持され、扁平柱と床構造との相対的な変位が許容されていることにより、床構造や梁に過大なひずみが生じたり、構造躯体の柔軟な変形が拘束されたりするのを回避することが可能となる。
なお、一端が軸柱に支持された梁の他端は、他の軸柱に支持されるものであってもよいし、他の構造部材によって支持されるものであってもよい。また、床構造は梁又は軸柱に支持されるとともに他の構造部材にも支持されるものを含む。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の木造建築構造躯体において、 前記扁平柱は、最上階の天井の高さにまで連続するものであり、 前記軸柱と該扁平柱との間隔は、該扁平柱の下端から上端まで維持されているものとする。

この木造建築構造躯体では、多層階を有する木造建築物の柔軟な変形を許容するとともに、倒壊に対して抵抗力を有するものとなる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の木造建築構造躯体において、 前記接合部材は、金属からなり、弾性変形を生じるとともに、所定の変形量を超えると塑性変形を生じるものとする。

この木造建築構造躯体では、扁平柱と軸柱との相対的な変位が小さいときには、接合部材が弾性的に挙動し、構造躯体の柔軟な変形を許容するとともに、復元力を有するものとなる。そして、地震時のように構造躯体に大きな水平力が繰り返し作用するときには、扁平柱と軸柱との間の相対的な変位が大きくなって接合部材に塑性変形が生じる。このとき、接合部材の応力ひずみ履歴はループ状となり、エネルギーを吸収して震動を減衰させるものとなる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の木造建築構造躯体において、 前記扁平柱は複数が設けられ、 幅の広い側面が互いに直角となる方向に向いた複数の扁平柱を含むものとする。

この木造建築構造躯体では、すべての方向に作用する水平力に対して柔軟に変形を許容して耐震性を有するともに、復元力を有する構造とすることができる。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の木造建築構造躯体において、 複数の前記扁平柱の内の第１の扁平柱の幅の小さい側面と対向する軸柱と、第２の扁平柱の幅の小さい側面と対向する軸柱とは、これらの間に架け渡される前記梁とともに、又は前記軸柱と間隔をおいて立設された中間軸柱と、両端が前記軸柱又は前記中間軸柱とにそれぞれ支持される前記梁とともに、軸組み構造体を構成しているものとする。

この木造建築構造躯体では、軸柱と梁と、又はこれらと中間軸柱とで構成される軸組み構造体によって複数の扁平柱を含む一連の建築構造躯体を形成することができる。これにより、建築構造躯体に要求される規模、柱や壁の配置、耐震性能等に応じて適切な位置に扁平柱を配置し、すべての方向に作用する水平力に対して柔軟に抵抗する構造とすることが可能となる。
なお、上記軸組み構造体は一つの木造建築構造躯体においてすべての軸柱が梁等で連結されたものであってもよいし、複数の分離された軸組み構造体が扁平柱を介して接合されて一連の建築構造躯体を構成するものであってもよい。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の木造建築構造躯体において、 前記軸組み構造体が、梁と軸柱又は中間軸柱との間で曲げモーメントが伝達されるラーメン構造であるものとする。

この木造建築構造躯体では、軸組み構造体がラーメン構造となって水平力に抵抗する機能を有するものとなる。これにより、水平力に対して抵抗する機能が分散され、地震動に対して安定した耐力を有する構造とすることが可能となる。

請求項７に係る発明は、請求項４に記載の木造建築構造躯体において、 前記軸柱の一つには、２以上の側面に、幅の広い側面が互いに直角となる方向に向けた複数の前記扁平柱又は幅の広い側面を同じ方向に向けた複数の前記扁平柱が、前記接合部材を介して接合されているものとする。

この木造建築構造躯体では、一つの軸柱の周囲に複数の扁平柱を集中して設けることができる。これにより、壁を設ける位置等の自由度が増し、建築物の用途等に応じた設計が可能となる。

請求項８に係る発明は、 間隔をあけて立設された２つの柱の双方に固定され、双方の柱の上下方向の相対的な変位に抵抗を付与するとともに該相対的な変位を許容する、金属からなる接合部材であって、 双方の柱の対向する側面にそれぞれ取り付けられる２つの連結部材と、 互いに結合される２つの前記連結部材の間に介挿される中間板と、を有し、 前記連結部材のそれぞれは、 前記柱の側面に固定される板状の取付け部と、 前記取付け部の上端部及び下端部のほぼ水平方向の折り曲げ線によって折り曲げられ、対向する前記柱に向かって張り出した張出し部と、 前記張出し部の先端から前記取付け部とほぼ平行となるように曲折された曲折部と、を備え、 双方の前記連結部材の２つの前記曲折部が上下の２か所で対向し、対向する前記曲折部の間に、前記曲折部が対向する上下の位置間で連続する前記中間板を挟み込んで、双方の前記曲折部が結合されている接合部材を提供するものである。

この接合部材では、水平力の作用によって２つの柱が傾斜し、２つの柱の対向する側面に上下方向の相対的な変位が生じたときに、この相対的な変位に抵抗して柱の倒壊を抑制するとともに、連結部材の弾性的な変形によって双方の柱に復元力を付与するものとなる。また、相対的な変位が大きくなると連結部材に塑性変形が生じ、相対的な変位が方向を反転して繰り返し作用するときに、連結部材の応力ひずみ履歴がループ状となり、エネルギーを吸収して柱の震動を減衰させることができる。
また、２つの連結部材の間に中間板が挟み込まれることにより、曲折部の方向が拘束され、２つの柱の相対的な変位に抵抗する剛性が増大する。そして、連結部材の曲げ変形の生じる領域が増加し、塑性変形が生じたときのエネルギーの吸収量が増大する。

請求項９に係る発明は、請求項８に記載の接合部材において、 前記柱の側面に金属の取付け基板が固定され、 前記取付け部は、前記取付け基板に重ね合わされ、該取付け基板に取付けボルトで固定されるものとする。

この接合部材では、取付け部を固定する取付けボルトを抜き取り、取付け部を取付け基板から容易に取り外すことができる。したがって、２つの柱間で大きな相対的変位が生じて連結部材又は中間板に塑性変形が残留したときには、連結部材又は中間板を取り替えて変形前の状態に容易に復元することが可能となる。

請求項１０に係る発明は、請求項８又は請求項９に記載の接合部材において、 前記張出し部は、取付け部から対向する柱の側面に向かって傾斜する方向に張り出すものとする。

この接合部材では、２つの柱間に相対的な変位が生じたときに、張出し部には曲げ変形とともに張出し部の軸線方向の力が作用する。これにより、相対的な変位に抵抗する接合部材の剛性が増大する。したがって、張出し部の傾斜角度の調整によって接合部材の剛性の設定が可能となる。

請求項１１に係る発明は、請求項８から請求項１０までのいずれかに記載の接合部材において、 前記中間板は、前記取付け部、前記張出し部、及び前記曲折部より厚い板材で形成されているものとする。

この接合部材では、曲折部の方向が中間板によって強く拘束され、張出し部から曲折部にかけて有効に曲げ変形を生じさせることができる。

以上説明したように、本発明の木造建築構造躯体では、地震時等の水平力に対して柔軟に変形を許容し、大きな耐荷力と復元力とを有するものとなる。また、本発明の接合部材では、柔軟な変形を可能とする木造建築構造躯体において好適に用いることができ、大きなエネルギーの吸収性能を有するとともに取り替えが容易となる。

本発明の一実施形態である木造建築構造躯体を示す概略斜視図である。 図１に示す木造建築構造躯体の正面図である。 図１に示す木造建築構造躯体の一部の側面図である。 図１に示す木造建築構造躯体で用いられる扁平柱及び軸柱の平面図並びに扁平柱及び軸柱の上端部を示す側面図である。 扁平柱及び軸柱の平断面図並びに扁平柱及び軸柱の下端部を示す側面図である。 扁平柱及び軸柱の下端部の断面図である。 扁平柱及び軸柱の下端部を基礎に結合する構造を示す側面図及び断面図である。 扁平柱及と軸柱とを接合する接合部材の平面図及び側面図である。 図１に示す木造建築構造躯体に水平力が作用したときの変形を示す概略図である。 木造建築構造躯体に水平力が作用したときの、図８に示す接合部材の変形を示す概略図である。 扁平柱と軸柱との配置の他の例を示す概略平面図である。 扁平柱と軸柱との接合に用いることができる接合部材の他の例を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である木造建築構造躯体を示す概略斜視図である。また、図２は、図１示す木造建築構造躯体の正面図、図３は側面図である。
この木造建築構造躯体は、木造建築物の自重及び載荷重を支持する構造体として機能するものであり、扁平な矩形断面を有する複数の扁平柱１と、扁平柱のそれぞれの幅の小さい側面と間隔を開けて対向するように立設された軸柱２と、軸柱と所定の間隔をあけて立設された中間軸柱３と、軸柱間、中間軸柱間又は軸柱と中間軸柱との間に架け渡された複数の梁４と、を主要部材として構成されるものである。そして、扁平柱１と軸柱２とは接合部材５によって接合されており、床構造６は梁４、軸柱２又は中間軸柱３に支持されている。また、扁平柱１及び軸柱２の軸線方向には緊張材７，８が配置され、扁平柱１及び軸柱２の底面を基礎９に向けて押し付けるように緊張力が導入されている。

図１に示す木造建築構造躯体は、上述の扁平柱１、軸柱２、中間軸柱３及び梁４を組み合わせて立体的な構造体としたものであり、扁平柱１は幅の大きい側面をＸ方向に向けて配置されるものと、幅の大きい側面をＹ方向に向けて配置されるものとを備えている。それぞれの扁平柱１の両脇には、幅の小さい側面と対向して軸柱２が立設され、軸柱２と扁平柱１との間には下端から上端まで所定の間隔が維持されている。そして、これらの扁平柱１と軸柱２とは双方間に配置された接合部材５によって接合されている。

軸柱と他の軸柱との間隔が大きくなる部分では、これらの間に中間軸柱３が立設されている。例えば、図１中に示す軸柱2-2と軸柱2-3との間には３つの中間軸柱3-1,3-2,3-3が所定の間隔で立設されている。
梁４は、軸柱と軸柱の間、軸柱と中間軸柱との間又は中間軸柱と中間軸柱との間に架け渡されるものがあり、本実施の形態では、上段梁４ａと下段梁４ｂとの２段が設けられている。これらの梁４は、軸柱又は中間軸柱の間に架け渡されて、上下方向の力を主に伝達するように支持されるものであってもよいし、両端又は一方の端部で上下方向の力と曲げモーメントとが伝達されるように支持されるものであってもよい。

例えば、扁平柱1-3に沿って立設された軸柱2-6と扁平柱1-4に沿って立設された軸柱2-7との間に架け渡された上段4a-5梁及び下段梁4b-5、扁平柱1-1に沿って立設された軸柱2-2と扁平柱1-2に沿って立設された軸柱2-3との間で軸柱2-2,2-3又は中間軸柱3-1,3-2,3-3に支持された上段梁4a-1,4a-2,4a-3,4a-4及び下段梁4b-1,4b-2,4b-3,4b-4は、主に上下方向の力すなわちせん断力を伝達するように支持されたものである。また、軸柱2-2と軸柱2-8との間及び中間軸柱3-1と中間軸柱3-4との間でＹ方向に架け渡された上段梁4a-6,4a-7及び下段梁4b-6,4b-7は、上下方向の力とともに曲げモーメントを伝達することができるように支持され、軸柱2-2,2-8又は中間軸柱3-1,3-4とともにラーメン構造体を形成している。

上記扁平柱１は、小断面の木材を貼り合わせた集成材で形成されたものであり、対向する一対の側面より、これに隣接する他の一対の側面の幅が大きい扁平な矩形断面を有するものである。これらの扁平柱１は、図４（ａ）に示すように２つの扁平な断面を有する集成材１ａを、幅の大きい側面が対向するように間隔をあけて併設したものである。
扁平柱１を構成する２つの集成材１ａ，１ａの間には緊張材７が上下方向に配置されている。これらの緊張材７には緊張力が導入され、下端部は基礎９を構成するコンクリート内に埋め込んで定着され、上端部は扁平柱１の上端面に支圧板７ａを介して定着されている。
なお本実施の形態では、２つの集成材１ａ，１ａを併設して扁平柱１としているが、一つの扁平な断面を有する集成材で扁平柱を構成するものであってもよい。このときには、緊張材は集成材に形成された上下方向の貫通孔に挿通される。

上記軸柱２は、扁平柱１と同様に集成材で形成されており、断面がほぼ正方形となっている。この断面の一片の長さは扁平柱１の断面の長い辺より短く、扁平柱１の短い辺より長く設定されている。
上記軸柱２には、中央部分に軸線方向の貫通孔が形成されており、この貫通孔に緊張材８が挿通されている。緊張材８には緊張力が導入され、扁平柱１に定着された緊張材７と同様に上端が軸柱２の上部に定着されるとともに下端部は基礎９のコンクリート中に埋め込んで定着されている。

中間軸柱３は、軸柱２と同様に集成材からなり、断面形状がほぼ正方形となっており、軸柱２と離れた位置に設けられるものである。このような中間軸柱３が配置される位置、数等は建築物の用途や規模等に基づいて適宜に設定することができるものである。本実施の形態では、これらの中間軸柱３にも軸線方向に沿って緊張材１０が配置され、底面を基礎９に向けて押し付けるように緊張力が導入されている。

上記梁４は集成材で形成されており、梁高や幅は支間の長さや載荷される荷重等に応じて適宜に定めることができるものである。梁４の端部を軸柱２又は中間軸柱３に接合する構造は、主にせん断力が伝達される構造又はせん断力と曲げモーメントとが伝達される構造とすることができる。主にせん断力が伝達される構造では、軸柱２又は中間軸柱３に梁受け金具（図示しない）を固定し、梁４の端部をピン等によって梁受け金具に連結するものを採用することができる。また、梁４の端部と軸柱２又は中間軸柱３との間で曲げモーメントが伝達される構造とするときには、梁端に鋼板（図示しない）を強固に固定し、この鋼板の上部と下部とをボルト等によって軸柱２又は中間軸柱３固定する構造を採用することができる。

床構造６は、梁４間に支持される小梁、根太、床板等によって構成されるものであり、これらの自重及び床構造に載荷される荷重は、主に梁４によって支持されるものとなっている。また、軸柱２又は中間軸柱３に直接支持されるものであってもよいが、扁平柱１によっては支持されず、扁平柱１と床構造６とは上下方向の相対的は変位が許容されるものとなっている。
また、屋根構造（図示しない）も床構造と同様に主に上段梁４ａによって支持され、扁平柱１とは上下方向の相対的な変位が許容される。

扁平柱１に沿って配置された緊張材７にはＰＣ鋼棒が用いられており、図４（ａ）又は図５（ａ）に示すように幅の広い側面が対向するように配置された２つの集成材１ａ，１ａの間に２本が配置され、上端部は支圧板７ａを介して扁平柱１の上面に定着される。また、図５（ｂ）に示すように下端部は基礎９のコンクリート中に埋め込まれ、定着されている。これらの緊張材７は中間部分で接続して用いることができ、扁平柱１を構成する集成材に設けられた開口１ｂからの操作によりカプラー７ｂを介して接続して用いることができる。
軸柱２及び中間軸柱３に沿って配置される緊張材８，１０も同様にＰＣ鋼棒が用いられており、軸柱２又は中間軸柱３の中央部に設けられた貫通孔に挿通されている。

扁平柱１、軸柱２及び中間軸柱３の下端には、図５（ｂ）及び図６に示すようにベースプレート１２が固定されており、基礎９の上面に固定されている支圧プレート１３上に重ね合わせられ、ベースプレート１２と支圧プレート１３とが接合ボルト１４によって結合されている。ベースプレート１２は、図６に示すように扁平柱１、軸柱２又は中間軸柱３の下端部に埋め込まれて接着剤によって結合された埋め込みボルト１５によって扁平柱１、軸柱２又は中間軸柱３の下端部に固定されている。また、支圧プレート１３は基礎９のコンクリート中に埋め込まれたアンカーボルト１６によって基礎９の上面に固定されている。

ベースプレート１２を支圧プレート１３に結合する構造は、図７に示すように、支圧プレート１３に設けられたボルト孔に接合ボルト１４をねじ込み、締め付けることによって結合するものである。接合ボルトの頭部１４ａとベースプレート１２との間には、円筒状のボルト受け部材１７が介挿されており、接合ボルト１４の長さを大きくして引張力が作用したときの伸び量を大きく設定することができるものとなっている。
ボルト受け部材１７は、中心軸線の方向に貫通する中心孔１７ａを有するものであり、この中心孔１７ａに接合ボルト１４が挿通され、ベースプレート１２に設けられた貫通孔を経て支圧プレート１３のボルト孔にねじ込まれる。中心孔１７ａは接合ボルト１４の外径よりわずかに大きい内径を有するものである。

このボルト受け部材１７の下部は下部固定ボルト１８によってベースプレートに固定されている。また、接合ボルト１４の頭部には鍔状部１４ｂが設けられており、この鍔状部１４ｂがボルト受け部材１７の上面に当接される。そして、接合ボルトの頭部１４ａは上部固定ボルト１９により、鍔状部１４ｂを介してボルト受け部材１７の上部に固定されている。

このようにベースプレート１２が支圧プレート１３に結合されていることにより、ベースプレート１２が支圧プレート１３から離れて浮き上がるように変位が生じ、接合ボルト１４の伸び変形が塑性領域となった後にベースプレート１２が支圧プレート１３に押し付けられたときに、接合ボルト１４には圧縮力が作用する。そして、ボルト受け部材１７の中心孔１７ａの内径が接合ボルトの外径よりわずかに大きくなっていることにより、接合ボルト１４の座屈が抑止されるものである。

図８は、扁平柱１と軸柱２とを接合する接合部材５の平面図及び側面図である。
この接合部材５は、間隔をあけて立設された扁平柱１と軸柱２との間に取り付けられ、双方に固定されるものであり、図２又は図３に示すように上下方向に所定の間隔をあけて複数が配置される。これらの接合部材５は、双方の柱の上下方向の相対的な変位に抵抗を付与するとともに、相対的な変位を許容するものである。
これらの接合部材５は、双方の柱の対向する側面にそれぞれ取り付けられる２つの連結部材３１と、互いに結合される２つの前記連結部材３１の間に介挿される中間板３２と、を備えている。

上記連結部材３１のそれぞれは、鋼板を曲げ加工して形成されたものであり、扁平柱１又は軸柱２の側面に固定される取付け部３１ａと、この取付け部３１ａの上端部及び下端部のほぼ水平方向の折り曲げ線によって折り曲げられ、対向する扁平柱１又は軸柱２に向かって張り出した張出し部３１ｂと、張出し部３１ｂの先端から取付け部３１ａとほぼ平行となるように曲折された曲折部３１ｃと、を備えている。取付け部３１ａは、扁平柱１又は軸柱２の側面に沿った取付け面を有するものであり、取付けボルト３３の挿通孔が設けられている。これらの挿通孔に挿通された取付けボルト３３を扁平柱１又は軸柱２に固定された取付け基板３４のボルト孔にねじ込み、固定することができるものである。

双方の連結部材３１は２つの曲折部３１ｃが上下の２か所で対向し、双方の曲折部３１ｃの間に鋼から成る中間板３２を挟み込んで２つの連結部材３１と一つの中間板３２が複数の結合ボルト３５によって結合されている。中間板３２は、上下の曲折部３１ｃが対向する位置間で連続する平板である。この中間板３２は、連結部材３１と同じ厚さの鋼板を用いることができ、連結部材３１より曲げ変形が生じにくいものとして連結部材３１より厚い鋼板を用いることもできる。

取付け基板３４は、この取付け基板３４に結合された埋め込みボルト３６によって扁平柱１又は軸柱２に固定されている。取付け基板３４には複数のボルト孔が設けられており、このボルト孔の内周面に形成された雌ネジに埋め込みボルト３６がねじり合わされている。この埋め込みボルト３６は、扁平柱１又は軸柱２に設けられたボルト挿入穴に挿入し、接着剤で固定されている。

このような木造建築構造躯体では、地震動による大きな水平力が作用したときに、図９に示すように扁平柱１及び軸柱２の下端は、基礎９との間で曲げモーメントに抵抗するとともに、接合ボルト１４の伸びによって回転変位を許容する。これにともなって扁平柱１と軸柱２との双方には傾きが生じ、これらの対向する側面が上下方向へ相対的に変位する。このような相対的な変位に対して、扁平柱１と軸柱２とを接合する接合部材５が抵抗力を付与し、倒壊を防ぐとともに接合部材５の変形によって構造躯体の安全性が維持される範囲内で相対的な変位を許容する。したがって、構造躯体は柔軟に変形が可能な、いわゆる柔構造として大きな地震力に抵抗することが可能な構造となる。
また、図９中の矢印Ａで示すように緊張材７，８の緊張力によって扁平柱１及び軸柱２の下面を基礎９に押し付ける方向の力が作用しており、矢印Ｂで示すように扁平柱１及び軸柱２の引張側で下端が浮き上がるように回転変位が生じたときに扁平柱１及び軸柱２の傾きを復元する力となる。

上記接合部材５は、扁平柱１と軸柱２との間に上下方向の相対的な変位が生じたときに、図１０に示すように主に２つの連結部材３１に変形が生じる。そして、この変形が弾性領域内であると弾性力によって扁平柱１及び軸柱２に復元力を付与する。また、地震時等の大きな水平力が繰り返し作用して接合部材５に塑性変形が生じるときには、接合部材５の応力ひずみ履歴がループ状となり、エネルギーを吸収して柱及びこれらの柱を含む構造躯体の震動を減衰させることができる。
なお、扁平柱１と軸柱２との間に相対的な変位が生じたときの接合部材５の変形は、図１０に示すように主に２つの連結部材の張出し部３１ｂに生じ、中間板３２には緩やかに湾曲する曲げ変形が生じる。この中間板３２は、２つの連結部材３１の間に挟み込んで連結されていることにより、連結部材の取付け部３１ａとほぼ平行となった曲折部３１ｃの方向を維持するように機能する。したがって、連結部材の張出し部３１ｂには、曲折部３１ｃに近い領域にまで大きな曲げ変形が生じる。これにより、接合部材５の扁平柱１と軸柱２との相対的変位に抵抗する剛性が大きくなるととともに、変形が塑性領域になったときにはエネルギーの吸収量が増大する。

このような接合部材５は、水平力の作用が解消された後にも塑性変形が残留することがある。このようなときには、上記接合部材５を新たなものに取り替えることができ、大きな荷重が作用する前の状態に復元することが容易となっている。
この接合部材の連結部材３１は、取付け基板３４のネジ孔にねじ込まれる取付けボルト３３によって取付け基板３４に固定されており、取付けボルト３３を抜き取ることによって２つの連結部材３１と中間板３２とが一体になったまま扁平柱１及び軸柱２から容易に取り外すことができる。そして、新たな接合部材５は２つの連結部材３１と中間板３２とをあらかじめ組み立てた状態で扁平柱１と軸柱２との双方に、取付けボルト３３を取付け板３４のボルト穴にねじ込むことによって容易に取り付けることができる。

一方、この木造建築構造躯体に支持される床構造６は、主に梁４、軸柱２及び中間軸柱３によって支持され、扁平柱１には床構造６からの負荷がほとんど生じないものとなる。したがって、扁平柱１は緊張材７の緊張力によって強く基礎９に押し付けておくことができる。これにより扁平柱１は安定した復元力を有するものとなり、構造躯体全体の復元力に寄与する。
また、床構造６は扁平柱１に対して上下方向の相対的な変位が可能となっており、扁平柱１と軸柱２とに傾きが生じてこれらの対向する側面に相対的な変位が生じても、床構造６には大きなせん断力や曲げモーメントが生じることはなく、過大な変形が生じるのも回避される。

以上に説明した木造建築構造躯体及びこのような木造建築構造躯体に好適に用いることができる接合部材は、本発明の一実施形態であって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜に態様を変更して実施することができる。

例えば、図１に示す木造建築構造躯体では、扁平柱１、軸柱２及び中間軸柱３のいずれもがこの構造躯体によって構成される建築物の外周部に設けられているが、扁平柱、軸柱及び中間軸柱はいずれも建築物の外周部より内側に設けることもできる。そして、外周部に設けられた軸柱又は中間軸柱と梁で連結して軸組み構造体を構成することができる。
また、図１に示す木造建築構造躯体では、２つの軸柱2-1,2-5を含む軸組み構造体は、２つの軸柱2-2,2-3と３つの中間軸柱3-1,3-2,3-3を含む軸組み構造体と、小梁（図示しない）又は床構造で連結されて梁では連結されていないが、外周部より内側に軸柱又は中間軸柱を設けて連続する軸組み構造体を形成することもできる。

図１に示す木造建築構造躯体では、扁平柱１とこの扁平柱の幅の小さい側面とそれぞれ対向する２つの軸柱２とは、扁平柱１の幅の大きい側面をＸ方向又はＹ方向に向けて、それぞれが分散して配置されている。しかし、一つの扁平柱と対向する軸柱が他の扁平柱の幅の小さい側面と対向するものであってもよい。例えば、図１１（ａ）に示すように、軸柱2-11の一つの側面に扁平柱1-11が対向し、反対側の側面に他の扁平柱1-12の幅の小さい側面が対向するように、２つの扁平柱1-11,1-12を同じ方向に直列に配置することができる。また、図１１（ｂ）に示すように、軸柱2-12の一つの扁平柱1-13と対向する側面と隣接する側面に他の扁平柱1-14の幅の小さい側面が対向し、２つの扁平柱1-13,1-14の幅の大きい側面が互いに直角となるように配置することもできる。

このように扁平柱、軸柱及び中間軸柱の配置、数等は、建築物の規模、用途等に応じて適宜に設計することができるものである。また、これらの扁平柱、軸柱、中間軸柱及び梁の断面形状、寸法等についても適宜に設定することができる。さらに、扁平柱、軸柱及び中間軸柱を基礎に接合する構造も図５、図６，図７に示す構造に限定されるものではなく、他の形態を採用することができる。ただし、構造躯体の柔軟な変形を許容するために、扁平柱、軸柱及び中間軸柱の下端は、曲げモーメントに対して抵抗することができるとともに引張側で下端が浮き上がるように回転変位が生じるのを許容する構造とするのが望ましい。

一方、扁平柱と軸柱とを接合する接合部材も、図８に示すものに限定されるものではなく、例えば図１２に示すものを採用することもできる。
この接合部材２０は、図８に示すものと同様に２つの連結部材４１と一つの中間板４２とこれら連結する複数の結合ボルト４５とを備えている。そして、連結部材４１は取付け部４１ａと張出し部４１ｂと曲折部４１ｃとを有するものであるが、この接合部材２０では張出し部４１ｂが、取付け部４１ａから対向する扁平柱２１又は軸柱２２の側面に向かって傾斜する方向に突き出している。このような接合部材２０では、対向する扁平柱２１の側面と軸柱２２の側面とが上下方向へ相対的に変位したときに、連結部材４１の張出し部４１ｂには側面形状おける軸線方向の圧縮力又は引張力が生じる。張出し部４１ｂに曲げモーメントと併せて軸力が生じることにより、接合部材２０は扁平柱２１と軸柱２２との間の相対的な変位に対して大きな剛性を有するものとなって変形に抵抗する。そして、この剛性は張出し部４１ｂの傾斜角に影響される。したがって、張出し部４１ｂが張り出す角度の設定によって接合部材２０の剛性を設定することが可能となる。
なお、図１２中に示す符号４３は接合部材の取付けボルト、符号４４は接合部材の取付け基板を示すものである。
この他、接合部材は他の態様のものであって、対向する側面の相対的な変位に対して抵抗するとともに相対的な変位を許容する構造のものを採用することができる。

１：扁平柱， ２：軸柱， ３：中間軸柱， ４：梁， ４ａ：上段梁， ４ｂ：下段梁，５：接合部材， ６：床構造， ７：緊張材， ８：緊張材， ９：基礎， １０：緊張材， １２：ベースプレート， １３支圧プレート：， １４：接合ボルト， １４ａ：接合ボルトの頭部， １４ｂ：接合ボルトの鍔状部， １５：埋め込みボルト， １６：アンカーボルト， １７：ボルト受け部材， １７ａ：ボルト受け部材の中心孔， １８：下部固定ボルト， １９：上部固定ボルト， ２０：接合部材， ２１：扁平柱， ２２：軸柱，
３１：連結部材， ３１ａ：取付け部， ３１ｂ：張出し部， ３１ｃ：曲折部， ３２：中間板， ３３：取付けボルト， ３４：取付け基板， ３５：結合ボルト， ３６：埋め込みボルト，
４１：連結部材， ４１ａ：取付け部， ４１ｂ：張出し部， ４１ｃ：曲折部， ４２：中間板， ４３：取付けボルト， ４４：取付け基板， ４５：結合ボルト， ４６：埋め込みボルト

Claims (11)

1. 一対の側面より隣接する他の一対の側面の幅が大きい扁平な矩形断面の柱であって、基礎上に立設された木質材からなる扁平柱と、
   前記扁平柱の幅の小さい側面と間隔をあけて対向し、前記基礎上に立設された軸柱と、
   前記軸柱に一端が支持され、ほぼ水平に支持された梁と、
   前記基礎に下端が定着され、緊張力が導入されて上端が前記扁平柱に定着された緊張材と、を有し、
   前記扁平柱と前記軸柱とは、対向する該扁平柱の側面と該軸柱の側面との上下方向の相対的な変位を許容するとともに上下方向の相対的な変位に対して抵抗を付与する接合部材によって接合されており、
   床構造は前記梁又は前記軸柱に支持され、
   前記扁平柱は、前記床構造との間に上下方向の相対的な変位を許容するものであることを特徴とする木造建築構造躯体。
2. 前記扁平柱は、最上階の天井の高さにまで連続するものであり、
   前記軸柱と該扁平柱との間隔は、該扁平柱の下端から上端まで維持されていることを特徴とする請求項１に記載の木造建築構造躯体。
3. 前記接合部材は、金属からなり、弾性変形を生じるとともに、所定の変形量を超えると塑性変形を生じるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の木造建築構造躯体。
4. 前記扁平柱は複数が設けられ、
   幅の広い側面が互いに直角となる方向に向いた複数の扁平柱を含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の木造建築構造躯体。
5. 複数の前記扁平柱の内の第１の扁平柱の幅の小さい側面と対向する軸柱と、第２の扁平柱の幅の小さい側面と対向する軸柱とは、これらの間に架け渡される前記梁とともに、又は前記軸柱と間隔をおいて立設された中間軸柱と、両端が前記軸柱又は前記中間軸柱とにそれぞれ支持される前記梁とともに、軸組み構造体を構成していることを特徴とする請求項４に記載の木造建築構造躯体。
6. 前記軸組み構造体が、梁と軸柱又は中間軸柱との間で曲げモーメントが伝達されるラーメン構造であることを特徴とする請求項５に記載の木造建築構造躯体。
7. 前記軸柱の一つには、２以上の側面に、幅の広い側面が互いに直角となる方向に向けた複数の前記扁平柱又は幅の広い側面を同じ方向に向けた複数の前記扁平柱が、前記接合部材を介して接合されていることを特徴とする請求項４に記載の木造建築構造躯体。
8. 間隔をあけて立設された２つの柱の双方に固定され、双方の柱の上下方向の相対的な変位に抵抗を付与するとともに該相対的な変位を許容する、金属からなる接合部材であって、
   双方の柱の対向する側面にそれぞれ取り付けられる２つの連結部材と、
   互いに結合される２つの前記連結部材の間に介挿される中間板と、を有し、
   前記連結部材のそれぞれは、
   前記柱の側面に固定される板状の取付け部と、
   前記取付け部の上端部及び下端部のほぼ水平方向の折り曲げ線によって折り曲げられ、対向する前記柱に向かって張り出した張出し部と、
   前記張出し部の先端から前記取付け部とほぼ平行となるように曲折された曲折部と、を備え、
   双方の前記連結部材の２つの前記曲折部が上下の２か所で対向し、対向する前記曲折部の間に、前記曲折部が対向する上下の位置間で連続する前記中間板を挟み込んで、双方の前記曲折部が結合されていることを特徴とする接合部材。
9. 前記柱の側面に金属の取付け基板が固定され、
   前記取付け部は、前記取付け基板に重ね合わされ、該取付け基板に取付けボルトで固定されるものであることを特徴とする請求項８に記載の接合部材。
10. 前記張出し部は、取付け部から対向する柱の側面に向かって傾斜する方向に張り出すものであることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の接合部材。
11. 前記中間板は、前記取付け部、前記張出し部、及び前記曲折部より厚い板材で形成されていることを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれかに記載の接合部材。

Images