JP4882392B2 - Construction materials - Google Patents
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Description
本発明は、異なる樹種のラミナを積層した異樹種集成材からなる柱材や梁材その他の建築用構造材に関する。 The present invention relates to a pillar material, a beam material, and other structural materials for building made of laminated material of different tree species in which lamina of different tree species are laminated.
近年、木造建築物における柱材や梁材等の構造材として、複数のラミナ(ひき板)を積層接着した集成材が多用されつつある。集成材は、無垢の製材よりも大きい断面や長さの製品を自由に作ることが可能であり、製造段階で木材の欠点が除去または分散されるので、反りや割れが生じにくく、寸法安定性や均質性に優れるという特長を有している。 In recent years, a laminated material obtained by laminating and laminating a plurality of laminaes (grind boards) has been widely used as a structural material such as a pillar material or a beam material in a wooden building. Glulam can freely produce products with a larger cross-section and length than solid lumber, and the defects of wood are removed or dispersed during the manufacturing stage, so that warpage and cracking are less likely to occur, and dimensional stability And it has the feature of being excellent in homogeneity.
集成材は、柱材や梁材として利用される構造用集成材と、敷居や長押、建具枠等に利用される造作用集成材とに大別されるが、特に構造用集成材については十分な強度が要求されるので、日本農林規格に詳細な性能基準が規定されている。そのため、構造用集成材のラミナとして実用上、利用される樹種はスプルースやベイマツをはじめとする外材がほとんどであり、その結果、構造用集成材が無垢の製材に比較して高価なものとなる傾向にあった。 Glulams are broadly divided into structural glulams used as pillars and beams and construction glulams used for sills, long presses, joinery frames, etc. Because a high strength is required, detailed performance standards are stipulated in Japanese Agricultural and Forestry Standards. For this reason, most of the tree species that are practically used as the lamina for structural laminated lumber are spruce and bay pine, and as a result, structural laminated lumber is more expensive than solid lumber. There was a trend.
そこで、構造用集成材を低コストで供給すべく、国内人工林資源の豊富なスギ等の国産材を集成材のラミナに混用することが検討されるようになった。例えば、平成10年度から12年にかけて実施された、林野庁の補助事業である「ハイブリッドティンバー製造システム等開発事業」(事業主体:(社)全国木工機械工業会、全国木造住宅機械プレカット協会)においては、スギ短尺材とベイマツとを混用して曲げ性能を向上させた異樹種構造用集成材の製造技術が研究され、その成果が日本農林規格の認可を受けるに至った。 Therefore, in order to supply structural laminated timber at a low cost, it has been considered to mix domestic timber such as cedar, which has abundant domestic plantation forest resources, into laminated lamina. For example, in the “Development Project for Hybrid Timber Manufacturing System” (business entity: National Woodworking Machinery Manufacturers Association, National Wooden Housing Machinery Pre-Cut Association), a subsidized project of the Forestry Agency conducted from 1998 to 2012 The production technology of the laminated wood for heterogeneous tree structure that improved the bending performance by mixing cedar short timber and bay pine was studied, and the result was approved by the Japanese Agricultural Standard.
かかる異樹種集成材は、例えば特許文献1にも記載されているように、強度が高いとされるベイマツやダフリカカラマツ等のラミナを外層(中立軸から遠い位置)に配置し、強度的に弱いとされるスギを内層(中立軸付近)に配置して積層した構成となっている。このように異樹種のラミナを混用する仕組みは、スギ等の国産材を積極的に活用して国内人工林資源を活性化するのに寄与し、それによって大気中の二酸化炭素の吸収率を高め得るという点で、国家的な環境問題においても有意義な技術であるとされている。
上記のように、外層と内層とを異樹種のラミナで構成した集成材は、材長方向(軸方向)にわたっては略一様の断面性能となる。しかし、実際に柱材や梁材として利用される建築用構造材においては、材長方向における端部と中間部とで要求される強度性能が相違するのが通常である。本発明は、このような観点から、建築用構造材の使われ方に応じて集成材の強度設計をさらに改良すべくなされたもので、異樹種集成材としての樹種の組み合わせ方をより合理化した建築用構造材を提案し、もってスギをはじめとする低強度樹種の有効活用を促進することを解決課題とする。 As described above, the laminated material in which the outer layer and the inner layer are made of different species of lamina has a substantially uniform cross-sectional performance over the length direction (axial direction). However, in a structural material for a building that is actually used as a column member or a beam member, the strength performance required for the end portion and the intermediate portion in the material length direction is usually different. From this point of view, the present invention was made to further improve the strength design of the laminated wood according to the way the structural material for construction is used, and more rationalized the way of combining the tree species as a different tree species laminated wood. We propose a structural material for building and promote effective utilization of low-strength tree species such as cedar.
上記した目的を達成するため、本発明の建築用構造材は、異なる樹種のラミナを積層した異樹種集成材からなる、柱材や梁材その他略棒状の建築用構造材において、材長方向における両端部と中間部とでラミナの強度に係る樹種構成を相違させたことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the structural material for building of the present invention is a columnar material, a beam material, or a substantially rod-shaped structural material for building made of different tree species laminated with different types of lamina. It is characterized in that the tree species composition relating to the strength of the lamina is made different between the both end portions and the intermediate portion.
すなわち、この発明は、上記従来の異樹種集成材のように外層と内層の樹種構成を相違させたものとは異なり、材長方向における両端部と中間部の樹種構成を相違させた点に特徴を有する。これによって、柱材や梁材として利用されるときの応力分布に応じた合理的な強度設計の可能性が拡がり、低強度材の有効活用を図ることができる。 That is, the present invention is characterized in that the tree species configuration of both ends and the middle portion in the material length direction is different from that in which the tree species configuration of the outer layer and the inner layer is different as in the above-described conventional different tree species laminated lumber. Have As a result, the possibility of rational strength design according to the stress distribution when used as a column material or a beam material is expanded, and the low strength material can be effectively utilized.
上記発明の具体的な構成として、材長方向における両端部は高強度樹種のラミナを積層し、材長方向における中間部は低強度樹種のラミナを積層するか、又は低強度樹種のラミナと中・高強度樹種のラミナを混用して積層したものとすることができる。この構成は、比較的断面積の大きい構造材を想定したものである。この種の構造材は、その両端部が各種の接合金物を介して他の構造材と接合されることが多く、その接合部には剛接合に近い強度が期待される。そのため、端部には、ボルトやドリフトピンを挿通させるための孔や、プレートを挿し込むためのスリットが加工され、これらの加工箇所近傍に曲げ応力や引張応力、剪断応力が集中する。したがって、かかる端部の耐力を確保するために、外層から内層までを高強度樹種のラミナ構成とする一方、応力があまり集中しない中間部については低強度樹種を主体としたラミナ構成とし、全体として合理的かつ経済的な樹種配分を実現している。 As a specific configuration of the invention, both ends in the wood length direction are laminated with lamina of high-strength tree species, and the middle portion in the wood length direction is laminated with lamina of low-strength tree species, or with lamina of low-strength tree species. -Laminate of high-strength tree species can be mixed and laminated. This configuration assumes a structural material having a relatively large cross-sectional area. This type of structural material often has both ends joined to other structural materials via various types of joint hardware, and the joint is expected to have a strength close to a rigid joint. Therefore, holes for inserting bolts and drift pins and slits for inserting plates are processed at the end, and bending stress, tensile stress, and shear stress are concentrated in the vicinity of these processed portions. Therefore, in order to ensure the proof strength of the end portion, the lamina configuration of the high-strength tree species from the outer layer to the inner layer, while the lamina configuration mainly composed of the low-strength tree species for the intermediate portion where the stress is not concentrated much, Reasonable and economical distribution of tree species.
また、上記とは反対の構成として、材長方向における両端部は低強度樹種のラミナを積層、又は低強度樹種のラミナと中・高強度樹種のラミナを混用して積層し、材長方向における中間部は高強度樹種のラミナを積層したものとすることもできる。この構成は、比較的断面積の小さい構造材を想定したものである。この種の構造材は主として在来軸組構法に多用されるが、その両端部は、ほぞ加工等によって他の構造材と接合されることが多い。そのような接合部には元々あまり大きな接合強度が期待されないが、細長い材の中間部には曲げによる応力が生じるので、例えば柱材にあっては中間部が容易に座屈しないような強度設計が必要になる。そこで、中間部は外層から内層までを高強度樹種のラミナ構成とする一方、大きな接合強度を期待しない端部については低強度樹種を主体としたラミナ構成とし、全体として合理的かつ経済的な樹種配分を実現している。 Also, as the opposite configuration, both ends in the lumber direction are laminated with lamina of low-strength tree species, or laminating lamina of low-strength tree species and lamina of medium / high-strength tree layers, The middle part may be a laminate of high-strength tree lamina. This configuration assumes a structural material having a relatively small cross-sectional area. This type of structural material is mainly used mainly in the conventional frame construction method, but both ends thereof are often joined to other structural materials by mortise processing or the like. Such joints are originally not expected to have very high joint strength, but stress is caused by bending in the middle part of the elongated material. For example, in the case of column materials, the strength design is such that the middle part does not easily buckle. Is required. Therefore, the middle part has a lamina composition of high-strength tree species from the outer layer to the inner layer, while the end part that does not expect large joint strength has a lamina composition mainly composed of low-strength tree species, and the tree species that is rational and economical as a whole Allocation is realized.
さらに、上記建築用構造材の少なくとも一面に、外壁材や、その下地材となる構造用合板その他の面材耐力要素が取りつく場合にあっては、それら面材耐力要素が接合される面の外層を高強度樹種のラミナとすることにより、ビスや釘等の接合具の引抜き耐力及び剪断耐力を確保することができる。 Furthermore, in the case where an outer wall material, a structural plywood or other surface material strength element as the base material is attached to at least one surface of the structural material for building, the surface material strength element of the surface to be joined is attached. By making the outer layer a lamina of a high-strength tree species, it is possible to ensure the pulling-out strength and shearing strength of joints such as screws and nails.
なお、本発明においては、樹種の強度区分として、高強度樹種にはベイマツ、ダフリカカラマツ、ヒノキ、ヒバ、カラマツ等、中強度樹種にはベイツガ、エゾマツ、スプールス、オウシュウアカマツ等、低強度樹種にはスギ(国産スギ、ベイスギ等)をそれぞれ想定している。ただし、木材自体の強度には個体差があるので、上記区分はあくまでも目安であって、本発明の要部は、1本の材の端部と中間部との間で積層される樹種の強度が「相対的に」相違していることにある。 In the present invention, as the intensity classification of the tree species, high-intensity tree species such as bay pine, dafrika larch, cypress, hiba, larch, etc. Are assumed to be Japanese cedar (Japanese cedar, Japanese cedar, etc.). However, since there are individual differences in the strength of the timber itself, the above classification is only a guideline, and the main part of the present invention is the strength of the tree species stacked between the end portion and the middle portion of one piece of wood. Are “relatively” different.
上述のように構成される本発明の建築用構造材は、柱材や梁材として使用される場合の材長方向の応力分布を想定して、強度が要求される部分は高強度樹種のラミナ構成とする一方、応力があまり集中しない部分については低強度樹種を主体としたラミナ構成とすることにより、全体として合理的かつ経済的な樹種配分を実現するものであるから、必要な強度を確保しつつ、国産スギをはじめとする低強度樹種の有効活用を図ることができる。 The building structural material of the present invention configured as described above assumes a stress distribution in the material length direction when used as a pillar material or a beam material, and the portion where strength is required is a lamina of a high strength tree species. On the other hand, the laminar structure mainly composed of low-strength tree species is used for the parts where stress is not concentrated very much, so that the tree species can be distributed rationally and economically as a whole. However, it is possible to effectively use low-strength tree species such as domestic cedar.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に例示した建築用構造材1Aは、工業化住宅等に利用される大断面の柱材である。材長は1階層分で、断面は12〜15cm角である。この柱材は、柱脚及び柱頭に、図示しない適宜の接合金物を連結するためのスリット2やボルト孔3が加工されている。この加工箇所には局所的な曲げ応力や引張応力、剪断応力が生じるので、これに耐え得るよう、上下数十cm内の両端部4はベイマツ等の高強度樹種からなるラミナを積層して形成されている。一方、図中に網点で示した中間部5は、スギ等の低強度樹種からなるラミナを主体に構成されている。ラミナ同士を長さ方向に接合する箇所には、公知のフィンガージョイントやスカートジョイントが採用される。高強度樹種からなる両端部4と低強度樹種からなる中間部5との実用的な材長比は、概ね2:8ないし3:7である。
A
図2に例示した建築用構造材1Bは、図1の柱材を建物の外周部分に配置する場合の変形形態である。この柱材は、その一側面(図中左手前側)に図示しない外壁体その他の面材耐力要素がビスや釘で取り付けられる。そこで、それら接合具の引抜き耐力及び剪断耐力を確保し、耐力壁としての強度を十分に発揮しうるよう、片側の外層6を材長方向全体にわたって高強度樹種のラミナで形成している。
The structural material for
図3に例示した建築用構造材1Cは、在来軸組構法に利用される中断面の柱材である。材長は1階層分で、断面は9〜12cm角である。この柱材は、柱脚及び柱頭が土台や梁材に対してほぞ接合される。ほぞ7による接合箇所には元々あまり大きな接合強度が期待されないが、中間部8には容易に座屈しない強度が要求される。そこで、図中に網点で示した上下数十cm内の両端部9はスギ等の低強度樹種からなるラミナ構成とし、中間部8は外層から内層までをベイマツ等の高強度樹種からなるラミナ構成としている。
The
図4に例示した建築用構造材1Dは、図3の柱材を建物の外周部分に配置する場合の変形形態である。この柱材は、その一側面(図中左手前側)に図示しない外壁体その他の面材耐力要素がビスや釘で取り付けられる。そこで。それら接合具の引抜き耐力及び剪断耐力を確保し、耐力壁としての強度を十分に発揮しうるよう、片側の外層10を材長方向全体にわたって高強度樹種のラミナで形成している。
The construction
図5に例示した建築用構造材1Eは、工業化住宅等に利用される大断面の梁材である。材長は数mで、断面は幅15cm×高さ30cm程度である。この梁材は、両端に、図示しない適宜の接合金物を連結するためのスリット11やボルト孔12が加工されている。この加工箇所には局所的な曲げ応力や引張応力、剪断応力が生じるので、これに耐え得るよう、数十cm内の両端部13はベイマツ等の高強度樹種からなるラミナを積層して形成されている。中間部14は、スギ等の低強度樹種からなるラミナを主体に構成した内層15(図中の網点部分)を、高強度樹種からなるラミナの外層16で上下から挟んだサンドイッチ構造となっている。ラミナ同士を材長方向に接合する箇所には、公知のフィンガージョイントやスカートジョイントが採用される。
The construction
このように、本発明の建築用構造材は、柱材や梁材として使用される場合の材長方向の応力分布を想定して、強度が要求される部分は高強度樹種のラミナ構成とする一方、応力があまり集中しない中間部については低強度樹種を主体としたラミナ構成としたものである。これにより、必要な強度を確保しつつ、全体として合理的かつ経済的な樹種配分を実現することができ、スギをはじめとする低強度樹種の活用を促進することができる。 In this way, the structural material for building of the present invention assumes the stress distribution in the material length direction when used as a pillar material or a beam material, and the portion where strength is required is a lamina configuration of a high-strength tree species. On the other hand, the intermediate part where stress is not concentrated is a laminar structure mainly composed of low-strength tree species. As a result, it is possible to achieve a reasonable and economical tree species distribution as a whole while ensuring the necessary strength, and to promote the use of low-strength tree species such as cedar.
1A、1B、1C、1D、1E、建築用構造材
4 端部
5 中間部
8 中間部
9 端部
10 外層
13 端部
14 中間部
15 内層
16 外層
1A, 1B, 1C, 1D, 1E, structural material for building 4
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