JP2002250083A - 木造構造物の弾性継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 木造構造物において、柱と梁等の継手部分に
は一般的に羽子板ボルト等継手金物が用いられるが、木
材の乾燥収縮等により継手金物の締め付けナットに緩み
が生じる。このため、当該継手部分の強度が小となり、
構造物の耐久性に影響が生じることがある。 【解決手段】 本継手は筒体１７と筒体１７内に概内接
設置した弾性を有する板状のバネ板１８と、これら双方
を筒体１７外部から筒体１７及びバネ板１６に設けられ
た穴を貫通させたボルト５と、バネ板１８を固定するた
めボルト端に螺着するナット９から構成し、本継手を柱
と胴差、梁等の継手部分に係合することにより、バネ板
１８の弾性力を利用し、継手のナット１９が緩まず継手
の強度を維持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は木造建築物の柱と胴
差等木材間を接合する継手金物に属し、詳しくは、木造
建築構造物の木材の乾燥等による収縮により生じる継手
部分の緩みを金属の弾性力を利用することにより防止す
る継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より木造構造物の柱と胴差（水平
材）の継手構造は図３に示す構造が用いられている。図
３に基づき従来の継手構造を説明する。胴差１の端部に
ほぞと呼ばれる凸部を設け、これに対する柱２側の一部
に設けた穴（ほぞ穴）に差し込み、かつ羽子板ボルト３
を用いて両者を強固に締結する。胴差１の荷重を柱自身
で受けるべく柱２には腰掛け４と呼ばれる構造が設けら
れる。図３は胴差１を柱２に差し込み、羽子板ボルト３
で係合した状態を示す。すなわち羽子板ボルト３をボル
ト１０及び逆目くぎ６を用いて胴差１に取付ける。施工
上、羽子板ボルト３を胴差１の図右方向に同一方向にな
るよう取付ける必要があるが、取付けは高所作業が多
く、足場が悪く作業性が悪いため、これが若干斜めに取
付けられることがあり得る。羽子板ボルト３はボルト部
７が柱から水平に突出し、端部を座金８及びナット９で
螺着する。現在、本構造が一般的木造構造物の継手とし
て用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがこれら継手構
造を用いた建築物でも時間経過と共に木材の乾燥による
収縮や荷重により羽子板ボルト３のボルト部７とナット
９に緩みが生じがちとなる。これを防止すべく、くさび
を胴差の反対側からほぞに打ち込むことが行われる場合
もあるが、木材の収縮による緩みを回避することは不可
能である。羽子板ボルト３のナット９の緩みが生じると
胴差１と柱２の係合部の締結力が低下し、建築物の耐久
性に影響が生じる。このようなナット９の緩みが生じた
場合、ナット９の締め直しを行えば良いが、築後は天
井、内装材、外装材等がすでに施工完了しているため、
ナット９の緩み有無を調査すること自体が困難であり、
外装材等を損傷させずにナット９の締め直しを行うこと
は極めて困難である。

【０００４】そこで、予めナット９の緩み代分を、ナッ
ト９がめり込む位強固に締めておくという方法も考えら
れるが、一時的には効果があるが、木材を局部的に痛
め、局部的強度低下の原因となり、一定期間後の木材の
収縮から生じるナット９の緩みは避けられない。ナット
を強固に締めるといっても具体的にどの程度締め付けた
かは木材の場合、圧縮収縮するため判断が難しい。これ
が鉄骨構造物の場合であると、ボルト接合はハイテンボ
ルトを用い、ボルトのサイズごとに締め付けトルクが規
定され、かつ締め付けにはトルクレンチを用いて正確な
トルク値で締め付けることが可能である。従って、鉄骨
構造物はナットの緩みを心配する必要はなく、この点が
木造構造物の場合と大きく異なる。

【０００５】一方、木材の収縮に対応するためボルトの
一端にスプリングを介した構造が見られる。これを図２
に示す。本構造は、梁１２と方づえ（斜材）１３を締結
する場合の立面図を示す。梁上部から下方に貫通した穴
を利用し、方づえ１３の下部から座金８及びコイルバネ
１４を取付けたボルト１０を上方へ差し込み、梁１２上
方で座金８、ナット９で締め付けるという構造である。
本構造でも基本的にはナット９の緩み防止という目的は
達成可能であるが、人目に見えない個所で用いるなら良
いが、近年木造構造物の柱や梁を天井を設けず露出さ
せ、居住者が木材の質感を味わうことが盛んに行われて
おり、このような傾向の中においてはボルト１０や、コ
イルバネ１４のような金属部分はできるだけ居住者の目
に触れないことが要求されている。

【０００６】そこで本発明は、木造構造物の継手部分に
板状の金属のたわみによる弾性力を利用した継手構造を
用い、木材が収縮しても支障ない構造とし、施工後も本
構造が極力人目に触れずに螺着部のナットの緩み防止が
できる継手を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、筒体と筒体
内に概内接設置した弾性を有する板状のバネ板と、これ
ら双方を筒体外部から筒体及びバネ板に設けられた穴を
貫通させたボルトとボルトが貫通後、バネ板を固定する
ナットから構成されている。本継手を、例えば柱と胴差
の継手部に用いるに際し、胴差に予め筒体を軽く打ち込
める程度の穴部を胴差上面に設け、筒体を装着する。一
方、柱側から水平にあけた貫通穴を通し、座金を伴った
ボルトを水平に通し、筒体及びバネ板を貫通した後、ナ
ットで螺着する。ボルトを回転させ、ナットが螺着して
いるためボルトの回転に従ってバネ板がたわみ、本継手
部が、当該バネ板の弾性力で強固に固定されるというの
が主な構造である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の構成の外観を図１に示
す。本発明は鋼製の筒体１７に概内接設置されたバネ板
１８と、バネ板１８の概中央部を貫通する座金８を伴っ
たボルト５及びボルト５が図右端において当該ボルト５
と螺着するナット９を主な構成要素とする。本発明を木
造継手部に用いた外観を図４に示す。柱２には腰掛け４
が設けられ胴差１が取り合っている。胴差１には本発明
の筒体１７の外径（一例として約４３ｍｍ）分より、若
干径の大な穴を予め加工しておく。本加工穴は胴差１の
下部まで貫通させても良いが、本図では貫通させないこ
とにより、当該部が室内居住者の目に触れないことを目
的として貫通させない状態に基づいて説明する。

【０００９】本穴にまず筒体１７のみを上部から下方に
向けて装着する。前述の通り、穴径は筒体１７の外径よ
り若干大のはずであるが、木材の水分変化により軽く打
ち込む位の状態が適当である。筒体１７を装着し終わ
り、かつバネ板１８を上から挿入設置する。一方、予め
柱２及び胴差１にはボルト５を水平に貫通させるための
貫通穴１９を設けておき、座金８を介したボルト５を柱
２側から当該貫通穴１９に通し、かつ筒体１７の貫通穴
２０及びバネ板１８の貫通穴２２を通し、最後にボルト
５を回転させナット９（図４では図示しない。）をボル
ト最終端（図右端）に螺着する。この取付け完了した状
態を図５に示す。なお、筒体１７側面の貫通穴２０は、
ボルト５の径より余裕をとった径または楕円とした方が
ボルト５が入り易い。本状態にて、ボルト５をレンチで
回転させることによりボルトに軸力が生じる。すなわ
ち、バネ板１８が図左方へ、平面で見た場合の「く」の
字状にたわみ、この時の弾性力によりボルト５に引っ張
り力が生じ、ナット９の緩みが防止できる。結果的に本
発明により柱２と胴差１は常時強固に締結される。

【００１０】従来の羽子板ボルト３のみでは、羽子板部
分の取付け方向が、胴差１方向とは人手による取付けの
ため若干ずれることがあり得たが、本発明では弾性力に
より胴差１が必然的に柱２側に強固に引き寄せられるた
め、この部分は直角に結合する。筒体外径約４３ｍｍの
場合、実測によるとバネ板の弾性変形量は少なくとも１
８ｍｍであり、ほぼ均等軸力をボルトに与えて木材収縮
を吸収できる。筒体１７の径及びバネ板１８の内接寸法
（板幅）を大とすればさらに弾性変形量を大とすること
ができ、木材収縮に対し長期間効果を発揮することが可
能であり、木造住宅の瑕疵期間を充分に越えることがで
きる。従って、設計者、施工者の信頼が大となる。バネ
板１８はＳＳ材（一般構造用圧延鋼）であっても充分本
効果を発揮することができるが、できればＳＵＰ材（バ
ネ鋼）の方がさらに変形に対する弾性効果が大である。
但し、胴差の幅は１２０ｍｍが一般的であるため、断面
欠損を考慮すれば自ずと筒体外径には制限が生じる。

【００１１】なお、ナットは一般的形状のナットでも良
いが、図６に示した通り、バネ板の変形が弾性域内で生
じる範囲が大であることを目的として本図に示すコマ型
とした方がより効果的である。以下本ナットをコマ型ナ
ット２１と呼ぶ。なお、本図はボルト５を図左方に若干
引っ張った状態を示しているため、バネ板１８がややた
わんでいる。コマ型ナット２１を筒体内に装着するため
には別途平板に両面テープで本コマ型ナットを貼り付
け、ボルト５との螺着が完了した時点で平板を上方へ引
き抜く方法が簡易で確実に行うことができる。本説明は
柱２と胴差１を例に説明したが、柱と梁、柱と土台、梁
と火打ち梁等他の継手部分でも同様利用できる。

【００１２】図５は、胴差１内に本発明のボルト５を一
本用いた場合について説明したが、図７に示す通り、ボ
ルト５が二本で筒体１７が１または２個、またバネ板も
１枚または２枚を用いても良い。いずれの場合も構造物
の結合力はより強まる。また図示しないが、バネ板１８
とコマ型ナット２１の面接触部には予めローレット掛け
（ざらざら目）を施しておくことにより弾性力によるコ
マ型ナット２１の緩みも防止できる。また、以上は筒体
１７を円筒として図示し説明したが円筒に限定する必要
はなく、四角形の角型鋼管を用いても良く、三角形でも
良い。四角形の角型鋼管を用いた場合、バネ板がたわむ
ことができるように四辺の向きに注意する必要がある。
また、バネ板１８自体にめねじ部２３を設け、これとボ
ルト５を直接螺着することによりコマ型ナット２１を廃
することができる。これを図８に示す。めねじ部２３の
板厚を大にする必要があるが、たわみ部、すなわち材料
力学でいう「はり」の長さが短くなるため、結果的にバ
ネ板の弾性力が大となる。なお、めねじ部を設ける代わ
りに、当該部にナットを溶接や圧接により固着させても
良い。

【００１３】なお、本説明はバネ板１８のたわみを利用
することを述べて来たが、バネ板１８に限定する必要は
なく、図９に示す通り、バネ板１８の代わりにコイルバ
ネ１４を用いても良い。この場合、コイルバネ１４が縮
んだ時のコイルバネ自身の厚みが大きいため、肝心の木
材収縮量吸収効果がバネ板１８に比較しやや小というデ
メリットがある。バネ板１８を用いる理由はこの変形量
を大きく取れるところにある。また筒体という表現を用
いて説明してきたが、筒状でなくとも図１０（１）に示
す通り、円筒を端面に垂直に半割りにしたものでもよ
い。以下、特許請求の範囲も含めこれを半割れ体２４と
呼ぶ。半割れ体２４を用いた本発明の操作を説明する。
ボルト５の回転に従って、バネ板１８がくの字状にたわ
み、かつ半割れ体２４の中に引き寄せられる。これを図
１０（２）に示す。この時、半割れ体２４は開く方向
（径が大になる方向）にあり、木材の穴部の中で強固に
固定されることになるため、結果的に半割れ体２４であ
ることが本弾性継手の強度低下に影響しない。

【００１４】一方、公知例として実公昭５９−３０４
４、特開平９−６０１２４及び特開平１１−１００９０
３には次の内容が開示されている。いずれも長ボルトと
円筒から構成され、長ボルト端が円筒側面に設けられた
めねじと螺着する。目的は本願発明と同じであるが、本
願はバネ板を用いているところが最大の特徴であり、当
該バネ板のたわみが弾性力を発揮し、長期間にわたり木
材の収縮による結合ボルトとナットの緩みを防止すると
いう格別の効果を奏するという点が特徴である。しか
し、公知例にはこれら記載が無く、この点が本願が、前
記公知例とは構成、効果において根本的に異なるところ
である。

【００１５】次に、柱一本に対し両側から一対の胴差を
取付ける場合について説明する。これを行うには図１１
に示す装置を用いる。本装置は次の構成から成ってい
る。尤も筒体は前記したように半割れ体でも差し支えな
いが、ここでは筒体１７に基づき説明する。筒体１７
Ａ、バネ板１８Ａ等の一体物、及び筒体１７Ｂ、バネ板
１８Ｂ等の一体物の計２式を用い、概中央部で各々のボ
ルトＡ３１、Ｂ３２と、六角ロングナット３０で螺着す
る。この時、ボルトＡ３１及び六角ロングナットとの螺
着部側は右ねじであるが、ボルトＢ３２及び六角ロング
ナットとの螺着部側は左ねじで構成されている。

【００１６】本装置を柱及び一対の胴差に取付けた状態
を図１２に示す。筒体を胴差に貫入するための穴、胴差
１、柱２に水平に貫通穴１９をあけておくことは既述の
通りであるから説明を省くが、一方の胴差１Ａには先
に、筒体１７Ａ、バネ板１８Ａ、ボルトＡ３１、六角ロ
ングナット３０、ボルトＢ３２及びコマ型ナット２１Ａ
を設定しておく。このとき、他方の筒体１７Ｂ、バネ板
１８Ｂは胴差１Ｂに装着しておくが、コマ型ナット２１
Ｂは螺着せず外しておく。胴差１Ａを取付ける際、先の
一体を貫通穴１９を経て、柱の反対側にボルトＢ３２を
突出させておく。次に、胴差１Ｂを柱側に寄せて取付け
る際、胴差１Ｂの貫通穴１９にボルトＢ３２を挿入し、
筒体１７Ｂ及びバネ板１８Ｂを貫通した後、コマ型ナッ
ト２１Ｂで螺着する。その後、柱２の一部に設けた縦長
穴３３からレンチを用い、六角ロングナット３０を回転
させる。これにより両ボルトＡ３１、Ｂ３２は柱中央に
引き寄せられ、結果的に一対の胴差１Ａ，１Ｂは柱２に
強固に結合する。

【００１７】なお、六角ロングナット３０の回転を行う
ための柱２の縦長穴３３が設けられない場合がある。こ
れは、たとえば柱２の四辺に各々胴差１を二対取り合う
場合であり、先の一対は前述の通り施工できるが、その
後の一対を取付ける場合が相当する。この場合には図１
３に示す通り、筒体１７Ｂ内からボルト５を回転させる
機構を設けることによりこの問題を解決できる。本装置
を図１３に基づき説明する。本装置は筒体１７Ａ、Ｂと
バネ板１８Ａ、Ｂ等の２式を一本のボルト５で結合した
ものである。ボルトでなくとも丸鋼の一端（図１３では
左端）におねじ加工したものでもよい。これまでの構造
と異なるのは一方の筒体１７Ｂ内でボルト５端部（図１
３では右端）をギア取り合いとし、ギアを介して直角に
立設した回転軸を胴差の上部で回転できることにある。

【００１８】図１３は柱２の両端に胴差１Ａ及び１Ｂを
一対取付けた立断面を示す。胴差１Ａに筒体１７Ａを取
付け後、バネ板１８Ａを筒体内に設置し、ボルト５及び
コマ型ナット２１Ａの一体物を水平貫通穴１９を利用し
て取付ける。すなわち、この一体物を、柱にも予め設け
た水平貫通穴にボルト５を通し、柱右側に突出させる。
この時点でボルト５の右端のギア付ナット４１は未だ取
付けられていないから、柱から突出可能である。

【００１９】この後、予め筒体１７Ｂを装着した胴差１
Ｂを、前述した通り、突出したボルト５端が胴差１Ｂの
水平貫通穴１９、筒体１７Ｂの貫通穴２０、及びバネ板
１８Ｂの貫通穴２２を経た状態で設定する。その後、ボ
ルト５右端にギア付ナット４１を装着し、ノックピン４
２を打ち込み、両者を一体とする。その後、ギア４３と
軸受板４５を伴った回転軸４４をバネ板１８Ｂにボルト
４６を用いて取付ける。なお、回転軸４４は、当該部に
組み込む前に予め軸受板４５を取付けた後、ギア４３を
前記同様ノックピンを用いて組み立てておく。軸受板４
５はなるべく幅狭（図１３の紙面直角方向に小）とし、
前記の通りバネ板１８Ｂが平面上「く」の字状にたわみ
易くする。また回転軸４４の上端には水平にバー４７が
取付けられている。または、回転軸４４の当該部に穴が
設けられ、棒状体を差し込んでもよい。本バー４７を回
転することにより、ギア４３とギア付ナット４１のギア
同士が噛み合っているため、ボルト５が回転し、ボルト
に引っ張り力が発生する。これにより、これまでの説明
と同様、バネ板１８Ａ及び１８Ｂ双方が柱側へボルト５
により引かれる。なお、図示しないが回転軸４４にはラ
チェット機構が設けられており、解除しない限り逆転で
きない構造となっている。以上の構成から、最終的に胴
差１Ａ、１Ｂは柱２に強固に固定される。

【００２０】本装置を用いれば、柱一本に胴差を二対計
４本を固定することができる。もちろん、ボルト５を直
交させる必要があるため、貫通穴１９は上下方向にずら
す必要があることは言うまでもない。またここで詳述し
たギア噛み合い、回転軸等から構成された構造物は図１
に示した筒体内においても用いることができる。

【００２１】なお、ここで公知例として実開昭５４−１
５２５１０を紹介する。本公知例には、梁の両側に一対
の梁を取付けるに際し、一対の「ネジ付アーム」とこれ
と螺着するボルト、本ボルトは中間部で「両ネジボル
ト」で右ネジ、左ネジを用いて螺着され、中央梁の中間
に設けられたスリットから「両ネジボルト」を回転させ
ることにより、一対の梁を中央の梁に固定することが開
示されている。本公知例にも、本願発明にいうバネ板を
用いておらず、従ってバネ板による弾性力による固定と
いう内容は開示されていないため、本願発明とは構成、
効果が異なる。

【００２２】

【発明の効果】本発明では、特許請求の範囲第１項記載
の通り、筒体と筒体内に概内接設置した弾性を有する板
状のバネ板と、これら双方を筒体外部から筒体及びバネ
板に設けられた穴を貫通させたボルトとボルト貫通後、
バネ板を固定するコマ型ナットから構成されている。そ
のため、本継手を例えば柱と胴差の継手部に用いた場
合、柱側から当該ボルトを回転させるに従い、胴差に装
着された筒体内のバネ板がたわみ、バネ板の弾性力によ
り本継手部分は強固に固定されるという優れた効果を奏
する。特に、特許請求の範囲第２項によればコマ型ナッ
トを排することができ、バネ板のたわみ部分の寸法が小
となるため、より弾性力が大となる効果が生じる。また
特許請求の範囲第３項によれば、本装置を用いることに
より柱一本の両側に一対係合された胴差を柱中央に設け
た縦長穴から六角ロングナットを回転させ、胴差一対を
同時に引き寄せ固定（又は逆に離反）することができ
る。特許請求の範囲第４項によれば、本装置を用いるこ
とにより、柱の両側に一対係合された胴差に対し、一方
の胴差の上面位置から回転軸を回転させることにより、
ギア噛み合いを経て一対の胴差が同時に柱側に引き寄せ
られ固定（又は離反）することができる。そのため、柱
一本に二対の胴差を係合することができる。特許請求の
範囲第５項によれば筒体を半割れ体としたことで軽量化
をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構造を示す斜視図である。

【図２】従来の木造継手構造に弾性体を用いた立面図で
ある。

【図３】従来の継手構造を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施例を示す断面図である。

【図６】本発明の変形例を示す平面図である。

【図７】本発明の変形例を示す立断面図である。

【図８】本発明の変形例を示す平面図である。

【図９】本発明の変形例を示す平面図である。

【図１０】本発明の変形例を示す平面図である。

【図１１】本発明の変形例を示す正面図である。

【図１２】（１）は本発明の実施例を示す平面図（Ａ視
図）、（２）は正面図である。

【図１３】本発明の変形例を示す立断面図である。

【符号の説明】

１ 胴差 ２ 柱 ３ 羽子板ボルト ４ 腰掛け ５ ボルト ７ 羽子板ボルトのボルト部 ８ 座金 ９ ナット １２ 梁 １４ コイルバネ １７ 筒体 １８ バネ板 １９ 貫通穴 ２１ コマ型ナット ２４ 半割れ体 ３０ 六角ロングナット ３１ ボルトＡ ３２ ボルトＢ ３３ 縦長穴 ３４ ボルト ４１ ギア付ナット ４２ ノックピン ４３ ギア ４４ 回転軸 ４５ 軸受板 ４６ ボルト ４７ バー

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Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木造構造物の継手部分において、筒体と
   筒体内に概内接設置される弾性体からなる板状のバネ板
   と、これら双方を筒体外部から筒体及びバネ板に設けら
   れた穴を貫通させたボルトと、ボルトが貫通後バネ板の
   後段でボルトに螺着するためのナットから構成されたこ
   とを特徴とする木造構造物の弾性継手。
2. 【請求項２】 木造構造物の継手部分において、筒体と
   筒体内に概内接設置される弾性体からなる板状のバネ板
   と、筒体外部から筒体に設けられた穴を貫通させたボル
   トを前記バネ板に設けられためねじ、またはバネ板に固
   着されたナットで螺着すべく構成されたことを特徴とす
   る木造構造物の弾性継手。
3. 【請求項３】 木造構造物の継手部分において、筒体と
   筒体内に概内接設置された弾性体からなる板状のバネ板
   と筒体外部から筒体に設けられた穴及びバネ板を貫通さ
   せたボルトとボルト端に螺着するナット又はボルト端に
   螺着したバネ板の一体物を２式用い、これら両者の各ボ
   ルト他端を１個のロングナットで螺着し、ロングナット
   の回転方向により前記２式がロングナット側に接近、又
   は離反すべく、ロングナット及びこれと螺着するボルト
   側に各々を右ネジ、左ネジを用いて構成したことを特徴
   とする木造構造物の弾性継手。
4. 【請求項４】 筒体と筒体内に概内接設置された弾性体
   からなる板状のバネ板と筒体外部から筒体に設けられた
   穴及び当該バネ板を貫通させた丸鋼端に設けられたおね
   じと螺着するナット又は当該おねじと螺着したバネ板の
   一体物の当該丸鋼の他端が一方の筒体側面の穴から入
   り、一方のバネ板を貫通した後バネ板の貫通穴より大径
   のギアを伴い、かつ当該ギアと直角にギア噛み合いし、
   バネ板に固定支持された回転軸とからなることを特徴と
   した木造構造物の弾性継手。
5. 【請求項５】 筒体が円筒又は円筒を端面から垂直に切
   断した半割れ体であることを特徴とする特許請求の範囲
   第一項、第二項、第三項、または第四項記載の木造構造
   物の弾性継手。