木造ラーメン抵抗フレームに関する研究（PDF）

木造モーメント
木造モーメント抵抗
モーメント抵抗フレーム
抵抗フレームに
フレームに関する開発研究
する開発研究
立花
正彦【未来科学部建築学科】
深澤
協三【(社)日本建設業経営協会
中央技術研究所】
玉井
幸夫
、大友
克己【（株）みらいテクノハウス】
1．研究目的
狭小敷地に建つ住宅では、図1に示す通り、駐車場、店舗として利用する都合上、間口部分をオープンフレームにする
必要に迫られるケースがある。
耐震壁の配置
による偏心の
可能性
本研究は、上記のような狭小敷地に建てる住宅の間口部分に適用できる、木質部材によるオープンフレームの実用化
を目的としている。本工法では、狭小敷地における部材の搬入、建て方の利便性を図るため、柱の大断面化を図2に示す
通り、この種の構造で多用される集成材ではなく、本工法では、4寸角を重ね合わせて1つの材としている。
本研究は、4寸角材同士をテーパー付きコッター（以下コマコッターと略称）で一体化する方法について、コッター材質を
実験変数(鋼材及び木材）とする押し抜きせん断実験及び本工法を用いた梁部材の曲げ実験を行い、コッターによる材一
体化の性能の把握を目的とする。
2．実験計画
１）押抜きせん断実験
試験体一覧を表1に示す。実験変数は1)コッター材質2)コッター接合数3)コッター接合間隔である。試験体は図３に示
水平力を負担可能な
フレームとする
す通り単材B×D=120×120の部材3本の各部材間にコッターを設けスクリュー型座金を用いてボルト締めをして3本一
図1.本講法の適用イメージ
体化とする。コッター材質は鋼材、黒檀、タモである。
２）梁曲げ実験
コマコッター
試験体は図４に示す通り、梁中間部の開口の有無の２体である。木工法では単材３本をコッターで一体化するためこ
のような開口を容易に設けられる。この開口は設備配管等に利用できる。梁寸法はB×D＝120×360㎜、スパンは
4550㎜である。実験方法は図４に示す通りｱﾑｽﾗｰ試験材による単純梁中央１点集中荷重による単調載荷である。測定
項目は荷重・中央変形・支点変形・部材間ズレ・曲げ歪である。
3．実験結果
ヒノキ材
ヒノキ材
１）押抜きせん断実験
①破壊性状：すべての試験体接合部で、コッター木部材のめり込みが生じていた。また黒檀コッターに木部材の模様が
4寸角同士をテーパー付
きコッターで一体化
写っていた。
②荷重変形関係：載荷したせん断力と木部材間のズレ変形曲線に対するコッター材質の比較を図５に示す。最大耐力は
コマコッター
鋼材＞黒檀＞タモの順であり、コッター自身の固さが最大耐力へ影響を及ぼしている。鋼材コッターを用いた場合の接合
数（１面・２面）の比較を図６に示す。これらの荷重ー変形曲線は接合数で規準化したものである。接合数１面の最大耐力
は１割程度２面より高く、接合数が少ない程、接合部一面当りの負担せん断力が大きいことが判る。黒檀コッター・接合数
２面で接合間隔を比較したものを図７に示す。同図に示す通り接合間隔の短い側で剛性耐力とも高い値を示す。
２）梁曲げ実験
図2.コマコッターによる部材一体化
①破壊性状：実験終了後、試験体を解体するとすべての試験体接合部では、木にズレによるコマコッターのめり込みが2
表1.せん断要素試験体一覧
～3mm生じていた。
接合数・間隔
②荷重変形関係：各試験体の荷重－全体変形曲線と計算値の曲げ剛性を図８に示す。実験値の曲げ剛性は非合成時と
1ヶ
コッター名
全断面有効時の間にあることから、本構法の断面一体化の効果があることが判る。実験値の曲げ剛性は11.9×108kN・
鉄
mm²である。図８より、No.1、No.2の荷重－全体変形曲線はほぼ一致しており、開口を設けても剛性の低下はみられな
い。断面内歪分布図を図９に示す。P(中央戴荷荷重)=2kN時は平面保持に近い歪分布である。その後P=25kNでは
2ヶ
－
120mm
Wa-1T(－)
－
240mm
Wa-2T(24)
黒檀
WKa-1T(－) WKa-2T(12)
タモ
WSa-1T(－)
WKa-2T(24)
－
WSa-2T(24)
7,5
No.1、No.2ともに平面保持は崩れていて、３本の単材が別々に曲げに抵抗している。
35
7,5
21
36
アムスラー試験機
アムスラー試験機
7,5
3,5 14 3,5
36
7,5
15
10 10
50
15
コマコッター詳
細図
41
4寸角材
(ヒノキ)
ヒノキ)
荷重(KN)
35
鉄
30
25
25
25
黒檀
20
20
15
15
15
10
10
40
タモ
5
0
図3.試験体形状・寸法
0.5
1
1.5
2
2.5
0
3
0.5
図５.コッターの種類の比較
1
CL
40
アムスラーヘッド
P(kN)
30
開口
No.1試験体
120
510
510
240
450
2215
1
1.5
2
2.5
P=2kN
開口無
No.2
非合成時
120
295
120 120
260
図４.梁曲げ実験試験体
No.1
100
δ(mm)
0
0
黒檀
0.5
図７.接合間隔の比較
P=25kN
2215
4430
鋼材
0
No.2試験体
変位計
A断面
690
0
曲げ剛性：
11.9×10８kN・mm2
10
295
3
開口有
20
A
120 120
2.5
ロードセル
A
写真1．実験状況
260
2
全断面有効時
球座
100
1.5
図６.接合数の比較
開口の有無の比較
変位計
240mm
5
0
0
120mm
20
接合数2
5
スクリュー型座金詳細
図
M12
荷重(KN)
接合数1
30
10
16 総ネジボルト
35
荷重(KN)
30
10
20
30
40
図８.荷重－全体変形曲線
タモ
写真２．コッター
4．まとめ
コマコッターを用いることにより、単材同士を高い剛性で接合できることが押抜きせん断実験及び梁曲げ実験より明らかになった。
-1500
-1500
00
1500
1500
50
図９.断面内歪分布図
3