JP7155490B2 - 木質床材、木質床材の固定構造及び木質床材の製造方法 - Google Patents

木質床材、木質床材の固定構造及び木質床材の製造方法 Download PDF

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特許法第30条第2項適用 平成30年2月28日 建設通信新聞 平成30年2月28日付日刊、第2面にて公開 平成30年3月1日 CLTアイディアコンテスト2017設計部門パンフレット、第7~10頁にて公開 平成30年2月27日 http://clta.jp/compe2017s/kekka/index.cgi にて公開 平成30年2月26日 CLTアイディアコンテスト2017設計部門表彰式にて公開
本発明は、木質床材、木質床材の固定構造及び木質床材の製造方法に関する。
下記特許文献1には、金物を用いて木材同士を接合した木材の接合構造が記載されている。
特開2015-094112号公報
上記特許文献1のように金物を用いて木材同士を接合する場合、多数のビスを用いるため施工に時間がかかる。また、例えば木材に孔空け加工を施し、コンクリートやエポキシ樹脂などの湿式材料を用いて木材同士を接合する場合、打設から硬化まで時間がかかる。
本発明は、上記事実を考慮して、施工手間を削減できる木質床材、木質床材の固定構造及び木質床材の製造方法を提供することを目的とする。
請求項1の木質床材は、スラブを形成し、前記スラブの強度を発現させると共に、端面に平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連ねて形成された第1凹凸部と、前記端面の反対側の端面に平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連ねて形成され、前記第1凹凸部と係合可能な形状とされた第2凹凸部と、を有し、前記第1凹凸部における前記凸部及び前記凹部、並びに、前記第2凹凸部における前記凸部及び前記凹部は、表面から裏面に亘って形成された平坦な面とされており、前記第1凹凸部の前記凸部と前記第2凹凸部の前記凹部とは互いに対向する位置に配置され、前記第1凹凸部の前記凹部と前記第2凹凸部の前記凸部とは互いに対向する位置に配置され、前記凸部と前記凹部との間に、前記凸部の上底及び前記凹部の上底の中心線である基準線に沿う平坦面が形成されていない
請求項1の木質床材によると、端面に形成された第1凹凸部と、反対側の端面に形成された第2凹凸部とが係合可能な形状とされている。このため、複数枚の木質床材を敷き並べた際、互いに隣接する一方の木質床材における第1凹凸部と、他方の木質床材における第2凹凸部とが互いに係合することができる。これにより木質床材同士で面内応力を伝達することができる。
すなわち、金物を用いたり湿式材料を用いなくても、一方の木質床材における第1凹凸部と他方の木質床材における第2凹凸部とを互いに係合させるだけで、木質床材同士で応力を伝達できる。また、金物等を用いて木質床材同士を接合する場合であっても、第1凹凸部及び第2凹凸部を備えない構成と比較して、金物の数量を削減できるため、施工手間を削減できる。
一態様の木質床材は、前記第1凹凸部及び前記第2凹凸部は、平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連ねて形成されている。
一態様の木質床材によると、第1凹凸部及び前記第2凹凸部における凸部及び凹部が台形状に形成されている。このため、例えば凸部及び凹部が長方形状や正方形状に形成されている場合と比較して、局部的な応力集中が発生し難い。このため、凹凸部が損傷し難い。
請求項2の木質床材は、前記基準線に対する、前記凸部及び前記凹部の角度が55°以上65°以下である。
請求項3の木質床材の固定構造は、スラブを形成し、前記スラブの強度を発現させると共に、端面に平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連なる第1凹凸部と、前記端面の反対側の端面に平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連ねて形成され、前記第1凹凸部と係合可能な形状とされた第2凹凸部と、が形成された木質床材及び被係合部材と、
前記木質床材の前記第1凹凸部と前記被係合部材の前記第2凹凸部とが係合した状態で、前記木質床材の前記第1凹凸部と前記被係合部材の前記第2凹凸部とを固定する固定部材と、を備え、前記木質床材及び前記被係合部材それぞれにおいて、前記第1凹凸部における前記凸部及び前記凹部、並びに、前記第2凹凸部における前記凸部及び前記凹部は、表面から裏面に亘って形成された平坦な面とされており、前記木質床材及び前記被係合部材それぞれにおいて、前記第1凹凸部の前記凸部と前記第2凹凸部の前記凹部とは互いに対向する位置に配置され、前記木質床材及び前記被係合部材それぞれにおいて、前記第1凹凸部の前記凹部と前記第2凹凸部の前記凸部とは互いに対向する位置に配置され、前記凸部と前記凹部との間に、前記凸部の上底及び前記凹部の上底の中心線である基準線に沿う平坦面が形成されていない
請求項3の木質床材の固定構造によると、木製床材と被係合部材とが、固定部材によって固定される。また、木質床材における第1凹凸部と、木質床材に隣接する被係合部材における第2凹凸部とが互いに係合する。これにより木質床材と被係合部材同士で面内応力を伝達することができるため、第1凹凸部及び第2凹凸部を備えない構成と比較して、固定部材の固定強度を小さくできる。このため固定部材の数量を削減でき、施工手間を削減できる。
請求項4の木質床材の製造方法は、スラブを形成し、前記スラブの強度を発現させる木質床材の製造方法であって、長尺に形成された複数のラミナを幅方向に接着して板材を形成する工程と、複数の前記板材を上下方向に積層及び接着して積層材を形成する工程と、前記積層材の端面を切削して、平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連なる第1凹凸部を形成する工程と、前記端面の反対側の端面を切削して、平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連なると共に、前記第1凹凸部と係合可能な形状とされた第2凹凸部を形成する工程と、を有し、前記第1凹凸部における前記凸部及び前記凹部、並びに、前記第2凹凸部における前記凸部及び前記凹部は、表面から裏面に亘って形成された平坦な面とされ、前記第1凹凸部の前記凸部と前記第2凹凸部の前記凹部とは互いに対向する位置に配置され、前記第1凹凸部の前記凹部と前記第2凹凸部の前記凸部とは互いに対向する位置に配置され、前記凸部と前記凹部との間に、前記凸部の上底及び前記凹部の上底の中心線である基準線に沿う平坦面が形成されていない
請求項4の木質床材の製造方法によると、複数のラミナを接着及び積層させて積層材を形成した後で、積層材の端面を切削することにより第1凹凸部及び第2凹凸部が形成される。このため、例えばラミナをずらしながら接着及び積層させて第1凹凸部及び第2凹凸部を形成する製造方法と比較して、第1凹凸部及び第2凹凸部を形成し易く、加工精度が高い。
また、端面に形成された第1凹凸部と、反対側の端面に形成された第2凹凸部とが係合可能な形状とされている。このため、複数枚の木質床材を敷き並べた際、互いに隣接する一方の木質床材における第1凹凸部と、他方の木質床材における第2凹凸部とが互いに係合することができる。これにより木質床材同士で面内応力を伝達することができる。
本発明に係る木質床材、木質床材の固定構造及び木質床材の製造方法によると施工手間を削減できる。
(A)は本発明の実施形態に係る木質床材を示す斜視図であり、(B)は木質床材における凹凸部の形状を示す部分拡大図であり、(C)は木質床材を敷き並べてスラブを形成した状態を示す部分平面図である。 (A)は木質床材の短辺に形成された凹凸部を梁の上に配置した例を示す部分平面図であり、(B)は木質床材の長辺に形成された凹凸部を梁の上に配置した例を示す部分平面図であり、(C)は梁の上に凹凸部を配置しない例を示す部分平面図である。 (A)はラミナを幅方向に接着して板材を形成した状態を示す斜視図であり、(B)は板材を積層して積層材を形成した状態を示す斜視図であり、(C)は積層材を切削している状態を示す斜視図である。 (A)は木質床材の長辺のみに凹凸部を形成した変形例を示す平面図であり、(B)は木質床材の短辺のみに凹凸部を形成した変形例を示す平面図である。 (A)は木質床材の凹凸部に溝を形成した状態を示す斜視図であり、(B)は木質床材の凹凸部に突起を形成した状態を示す斜視図である。 (A)は互いに隣接する木質床材同士の隙間にモルタルを充填させ、木質床材の凹凸部とモルタルとを係合させた変形例を示す平面図であり、(B)は木質床材の凹凸部とコンクリート床版とを係合させた変形例を示す平面図である。 比較例に係る木質床材を敷き並べた状態を示す部分平面図である。 本発明の実施形態に係る木質床材の凹凸部をビスで固定した変形例を示す部分拡大平面図である。
(木質床材)
図1(A)に示すように、本発明の実施形態に係る木質床材10は、4つの端面にそれぞれ凹凸部12、14、16、18が形成されている。
図1(B)に示すように、凹凸部12は、凸部12Aと凹部12Bとが交互に連なって形成されている。凸部12Aは、木質床材10において、基準線Lより面内方向(木質床材10の面内方向)外側へ突出している部分を指し、凹部12Bは、基準線Lより面内方向内側へ凹んでいる部分を指す。基準線Lは、台形状の凸部12Aにおける上底(木質床材10の面内方向外側へ最も突出した部分)と、台形状の凹部12Bにおける上底(木質床材10の面内方向内側へ最も凹んだ部分)との中心線である。
凸部12A及び凹部12Bの基準線Lに対する傾斜角θは、(θ=tan-12)で示される角度とされている。なお、傾斜角θは厳密にこの角度と一致していなくてもよいが、概ね60°前後(55°以上65°以下)とすることが好適である。
また、凸部12Aにおける上底から凹部12Bにおける上底までの距離H1(以下、凹凸部の「振幅」と称す場合がある)は特に限定されるものではないが、本実施形態においては概ね50mm程度とされている。さらに、凸部12A及び凹部12Bの幅Wも特に限定されるものではないが、本実施形態においては概ね700mm~900mm程度とされている。
図1(A)に示すように、凹凸部14、16、18の構成は凹凸部12の構成と同様であり詳細な説明は省略するが、凹凸部14、18は木質床材10の長辺に沿って形成されており、凹凸部12、16は木質床材10の短辺に沿って形成されている。このため、凸部14A、18A及び凹部14B、18Bは、凸部12A、16A及び凹部12B、16Bと比較して、数量が多い。
凹凸部12における凸部12A及び凹部12Bは、凹凸部16における凹部16B及び凸部16Aに対応する位置に設けられている。すなわち、図1(C)に示すように、木質床材10を敷き並べた際、一方の木質床材10の凸部12Aと他方の木質床材10の凹部16Bとを係合させることができる。また、一方の木質床材10の凹部12Bと他方の木質床材10の凸部16Aとを係合させることができる。
同様に、凹凸部14における凸部14A及び凹部14Bは、凹凸部18における凹部18B及び凸部18Aに対応する位置に設けられている。すなわち、図1(C)に示すように、木質床材10を敷き並べた際、一方の木質床材10の凸部14Aと他方の木質床材10の凹部18Bとを係合させることができる。また、一方の木質床材10の凹部14Bと他方の木質床材10の凸部18Aとを係合させることができる。
木質床材10を敷き並べてスラブ20を形成する場合、図2(A)に示すように、梁22の上部に凹凸部12、16が配置されるように木質床材10を載置する。又は、図2(B)に示すように、梁22の上部に凹凸部14、18が配置されるように木質床材10を載置してもよい。さらに、図2(C)に示すように、梁22の上部に凹凸部12、14、16、18が必ずしも配置されないように木質床材10を載置してもよい。
(木質床材の製造方法)
木質床材10は、CLTを用いて形成されている。木質床材10を製造するためには、まず、図3(A)に示すように長尺に形成された複数のラミナ34を幅方向に接着して板材32を形成する。同様に、長尺に形成された複数のラミナ38を幅方向に接着して板材36を形成する。ラミナ34、38は、長手方向と繊維方向が略一致している。
板材32と板材36とは、互いに外形状が略同一となるように形成される。また、板材32と板材36とを上下に揃えて配置した際、ラミナ34とラミナ38とは互いに略直交するようにして配置される。
次に、図3(B)に示すように、板材32と板材36とを交互に積層して互いに接着する。これにより、繊維方向が互いに直交する板材32と板材36とが積層された積層材30が形成される。
次に、図3(C)に示すように、積層材30をNC加工機によって切削し、凹凸部12、14、16、18を形成する。このように、本発明に係る木質床材の製造方法によると、板材32と板材36とを積層した後でまとめて切削できる。
これに対して、例えばラミナを長手方向にずらしながら接着して板材を形成し、この板材を積層させて凹凸部を形成する製造方法では、工程が多く手間がかかる。また、加工精度を確保しにくい。さらに、台形状の凹凸部を形成することは難しい。
(作用・効果)
本発明の実施形態に係る木質床材10によると、図1(A)に示すように、短辺の端面に形成された凹凸部12と、反対側の端面に形成された凹凸部16とが係合可能な形状とされている。同様に、長辺の端面に形成された凹凸部14と、反対側の端面に形成された凹凸部18とが係合可能な形状とされている。
このため、図1(B)に示すように、複数枚の木質床材10を敷き並べた際、互いに隣接する一方の木質床材10における凹凸部12と、他方の木質床材における凹凸部16とを互いに係合させることができる。同様に、一方の木質床材10における凹凸部14と、他方の木質床材における凹凸部18とを互いに係合させることができる。これにより、木質床材10同士で面内応力を伝達させることができる。
すなわち、図1(C)においてY方向に沿って互いに隣接する木質床材10A、10Bは、矢印N1で示すように、Y方向に沿った応力を互いに伝達することができる。さらに、木質床材10A、10Bにおけるそれぞれの凹凸部18、14が係合することで、矢印N2で示すように、X方向に沿った応力を互いに伝達することができる。
同様に、図1(C)においてX方向に沿って互いに隣接する木質床材10A、10Cも、X方向に沿った応力及びY方向に沿った応力の双方を互いに伝達することができる。このように、本発明の実施形態に係る木質床材10によると、凹凸部12、14、16、18を設けることにより、隣接する木質床材10同士で面内応力を伝達できる。
また、木質床材10においては、凹凸部12における凸部12A及び凹部12Bが台形状に形成され、凸部12A及び凹部12Bの基準線Lに対する傾斜角θは(θ=tan-12)で示される角度とされている。凸部14A、凹部14B、凸部16A、凹部16B、凸部18A及び凹部18Bについても同様である。このため、例えば凸部及び凹部が長方形状や正方形状に形成されている場合と比較して、局部的な応力集中が発生し難く損傷し難い。
なお、傾斜角θは必ずしも(θ=tan-12)で示される角度と一致していなくてもよいが、60°前後(55°以上65°以下)とすることが好適である。傾斜角θを55°以上とすることで、隣接する木質床材10同士で応力を伝達しやすい。また、傾斜角を65°以下とすることで、例えば図1(C)における木質床材10Cが木質床材10AからY方向に沿った力を受けた場合に、凹凸部12と凹凸部16とが滑って応力を伝達し難くなることを抑制できる。
このように、本発明の実施形態に係る木質床材10によると、金物を用いたり湿式材料を用いなくても、一方の木質床材10における凹凸部12と他方の木質床材10における凹凸部16とを互いに係合させるだけで、木質床材10同士で応力を伝達できる。これにより、施工手間を削減できる。
なお、互いに係合する凹凸部12と凹凸部16及び互いに係合する凹凸部14と凹凸部18とは、互いに接着剤や金物を用いて接合してもよい。図8には、木質床材10Aにおける凹凸部12と木質床材10Cにおける凹凸部16とが係合された状態が示されているが、これらの係合面には、ビス50が、木質床材10A及び木質床材10Cの一方の表面から、他方の裏面に向って打ち込まれている。ビス50は、釘や木ダボ等に代えることもできる。
このような固定部材を併用することで、互いに隣接する木質床材10同士における面内応力伝達機能を補完することができる。これにより、凹凸部12、16(又は凹凸部14、18)の基準線Lに対する傾斜角θを55°より小さくしても、木質床材10同士で応力を伝達することができる。なお、固定部材の数量や位置は適宜変更することができる。
また、木質床材10においては、凹凸部12における凸部12Aから凹部12Bまでの距離H1(図1(B)参照)は約50mm程度とされている。凹凸部14、16、18における凸部14A、16A、18Aから凹部14B、16B、18Bまでの距離も同様である。このため、例えば図2(A)に示す、梁22に架け渡された木質床材100において、スラブの強度が発現する部分は、凹凸部14、18を除いた幅H2に含まれる部分となる。
これに対して、例えば図7に示した比較例に係る木質床材100では、隣接する木質床材100同士を、木質床材100の端面に形成した溝102へ挿入した繋ぎ筋104及び溝102に充填したモルタルによって連結している。
木質床材100の端面から溝102の先端部までの距離は特に限定されるものではないが、木質床材100同士で応力を伝達するためには、例えば概ね300mm程度必要である。この場合、梁22に架け渡された木質床材100において、スラブの強度に算定できる部分は、溝102を除いた幅H3に含まれる部分のみとなる。すなわち、木質床材100は、木質床材10と比較して断面欠損が大きく、強度が小さい。
なお、本実施形態に係る木質床材10における凹凸部12、14、16、18の振幅は50mm程度とされており、互いに隣接する木質床材10の凹凸部同士が押圧することでスラブに発生する面内応力を十分に伝達することができるが、より大きな面内応力に対応するために、この振幅は適宜大きくしてもよい。
また、本実施形態における木質床材10においては、4つの側端面にそれぞれ凹凸部12、14、16、18を設けているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図4(A)に示す木質床材40のように、2つの長辺のみに、それぞれ凹凸部14、18を形成してもよい。または、図4(B)に示す木質床材42のように、2つの短辺のみに、それぞれ凹凸部12、16を形成してもよい。
また、本実施形態においては、凹凸部12、14、16、18はそれぞれ、木質床材10の面内方向外側へ突出又は面内方向内側へ凹んだ形状とされ、水平方向に沿って凹凸が形成された形状とされている。
本発明の実施形態においては、この凹凸部12、14、16、18の何れか又は全てを、さらに上下方向に沿って凹凸させてもよい。すなわち、例えば図5(A)、(B)に示す木質床材44のように、凹凸部12における凸部12A、凹部12Bの上下方向(Z方向)に沿った面に溝12Cを設け、凹凸部14における凸部14A、凹部14Bの上下方向(Z方向)に沿った面に溝14Cを設ける。
また、凹凸部16における凸部16A、凹部16Bの上下方向(Z方向)に沿った面に突出部16Cを設け、凹凸部18における凸部18A、凹部18Bの上下方向(Z方向)に沿った面に突出部18Cを設ける。この突出部16C、18Cは、溝12C、溝14Cと係合可能な形状とする。
このように、上下方向に沿って凹凸させた場合、突出部16Cと溝12C、突出部18Cと溝14Cとの摩擦力によって、隣接する木質床材44同士で応力を伝達することができる。
なお、木質床材44は、木質床材10と同様に板材を積層したCLTによって形成されている。木質床材44を製造するためには、突出部16C、18C、溝12C、及び溝14Cが形成された板材を、予めNC加工によって凹凸部12、14、16、18が形成された板材で挟み込んで形成される。このように、CLTを用いることで、木質床材は様々な形状に加工できる。
また、本発明における木質床材10は、隣接する木質床材10同士を係合させて配置したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図6(A)に示すように、木質床材10同士を離間して配置し、その離間した部分にモルタルMを充填してもよい。このように構成しても、木質床材10同士は、モルタルを介して応力を伝達できる。
また、木質床材10は、図6(B)に示すように、コンクリート床材Cと組合わせて用いることもできる。この場合においても、コンクリート床材Cと木質床材10との間で応力を伝達できる。このように、木質床材10の凹凸部12、14、16、18と係合させる被係合体は、木質床材10に限らず、コンクリート、鋼材、他の木材などを適宜選択できる。なお、木質床材10の凹凸部12、14、16、18には、ボルト頭が突出するように、ラグスクリューボルト(固定部材の一例)等を捩じ込んで、このラグスクリューボルトとコンクリートとを付着させてもよい。
また、本実施形態において、木質床材10、40、42、44は何れもCLTを用いて形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばこれらの木質床材は、LVLや集成材等を用いて形成してもよい。このように、本発明は様々な態様で実施できる。
10 木質床材(被係合部材)
12 凹凸部(第1凹凸部)
14 凹凸部(第1凹凸部)
16 凹凸部(第2凹凸部)
18 凹凸部(第2凹凸部)
12A 凸部
12B 凹部
14A 凸部
14B 凹部
16A 凸部
16B 凹部
18A 凸部
18B 凹部
34、38 ラミナ
32、36 板材
30 積層材
40 木質床材(被係合部材)
42 木質床材(被係合部材)
44 木質床材(被係合部材)
50 ビス(被係合部材)
C コンクリート床材(被係合部材)
M モルタル(被係合部材)

Claims (4)

  1. スラブを形成し、前記スラブの強度を発現させると共に、
    端面に平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連ねて形成された第1凹凸部と、
    前記端面の反対側の端面に平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連ねて形成され、前記第1凹凸部と係合可能な形状とされた第2凹凸部と、
    を有し、
    前記第1凹凸部における前記凸部及び前記凹部、並びに、前記第2凹凸部における前記凸部及び前記凹部は、表面から裏面に亘って形成された平坦な面とされており、
    前記第1凹凸部の前記凸部と前記第2凹凸部の前記凹部とは互いに対向する位置に配置され、前記第1凹凸部の前記凹部と前記第2凹凸部の前記凸部とは互いに対向する位置に配置され、前記凸部と前記凹部との間に、前記凸部の上底及び前記凹部の上底の中心線である基準線に沿う平坦面が形成されていない、 木質床材。
  2. 前記基準線に対する、前記凸部及び前記凹部の角度が55°以上65°以下である、請求項1に記載の木質床材。
  3. スラブを形成し、前記スラブの強度を発現させると共に、端面に平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連なる第1凹凸部と、前記端面の反対側の端面に平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連ねて形成され、前記第1凹凸部と係合可能な形状とされた第2凹凸部と、 が形成された木質床材及び被係合部材と、
    前記木質床材の 前記第1凹凸部と前記被係合部材の前記第2凹凸部とが係合した状態で、前記木質床材の前記第1凹凸部と前記被係合部材の前記第2凹凸部とを固定する固定部材と、
    を備え、
    前記木質床材及び前記被係合部材それぞれにおいて、前記第1凹凸部における前記凸部及び前記凹部、並びに、前記第2凹凸部における前記凸部及び前記凹部は、表面から裏面に亘って形成された平坦な面とされており、
    前記木質床材及び前記被係合部材それぞれにおいて、前記第1凹凸部の前記凸部と前記第2凹凸部の前記凹部とは互いに対向する位置に配置され
    前記木質床材及び前記被係合部材それぞれにおいて、前記第1凹凸部の前記凹部と前記第2凹凸部の前記凸部とは互いに対向する位置に配置され、前記凸部と前記凹部との間に、前記凸部の上底及び前記凹部の上底の中心線である基準線に沿う平坦面が形成されていない、木質床材の固定構造。
  4. スラブを形成し、前記スラブの強度を発現させる木質床材の製造方法であって、
    長尺に形成された複数のラミナを幅方向に接着して板材を形成する工程と、
    複数の前記板材を上下方向に積層及び接着して積層材を形成する工程と、
    前記積層材の端面を切削して、平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連なる第1凹凸部を形成する工程と、
    前記端面の反対側の端面を切削して、平面視で台形状の凸部及び凹部が交互に連なると共に、前記第1凹凸部と係合可能な形状とされた第2凹凸部を形成する工程と、
    を有し、
    前記第1凹凸部における前記凸部及び前記凹部、並びに、前記第2凹凸部における前記凸部及び前記凹部は、表面から裏面に亘って形成された平坦な面とされ、
    前記第1凹凸部の前記凸部と前記第2凹凸部の前記凹部とは互いに対向する位置に配置され、前記第1凹凸部の前記凹部と前記第2凹凸部の前記凸部とは互いに対向する位置に配置され、前記凸部と前記凹部との間に、前記凸部の上底及び前記凹部の上底の中心線である基準線に沿う平坦面が形成されていない、
    木質床材の製造方法。
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