JP2005090085A - 木材の結合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 柱と土台、柱と梁等の木材同士を結合にする際に平ほぞ等による軸組構造による結合を簡単に実現することができ、しかも木材の持つ強度を最大限に引き出すことができる木材の結合構造を提供する。
【解決手段】 第１の木材１に設けられたほぞ１ｂを第２の木材２に設けられた角穴２ｂに嵌合させて結合する木材の結合構造であって、ほぞの第２の木材の幅方向に沿う側面１ｄに第２の木材の長手方向に沿って第１のピン５を打ち込み、ほぞの第２の木材の長手方向に沿う両側面１ｃに、四隅近傍にピン穴３ｆ、３ｇが穿設され且つほぞの付け根側の２つのピン穴３ｆが第１のピンと交差且つ周接する結合金具３を装着し、結合金具を装着したほぞを第２の木材の角穴に嵌合して側面２ｃから第２のピン６、７を打ち込み、ほぞと第２の木材とを結合すると共にほぞの付け根側の第２のピン６を第１のピン５と交差且つ接触させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に木造建築物の柱と土台、柱と梁等の結合に好適な木材の結合構造に関する。

古来より、日本の木造建築物は、軸組み工法で建築され、材木の力を巧みに利用して強度と共に美しさも追求してきている。一方、現代の木造建築は、合理化や工期短縮、職人の不足等の理由で結合部に金物を多用している。例えば、柱と梁との結合部に使用される軸組み工法の美点である仕口にアリとアリ溝（穴）を用いた工法は、女木（柱）のアリ溝加工の難しさを簡略化して角穴を穿設し、男木（梁）の木口に形成した角形の嵌合突部を嵌合し、羽子板ボルトで補強するのが一般的になっている。また、地震時のエネルギ吸収能力を高めた木造建築物における梁と柱とを鋼板とドリフトピンとにより連結する結合構造も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、柱と土台との結合構造においては、結合部にＴ形をなし、水平部が土台に固定され、垂直部が柱の木口に設けられたスリットに挿入されてアンカーピンで固定される鋼板製の組付プレートが使用されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−３８５９１号公報（図１） 特開２００２―１１５３３９号公報（図７）

しかしながら、羽子板ボルトや、組付プレートとドリフトピン等を使用した場合、美感が悪くなるばかりでなく、ボルト穴や、ナットを埋め込むための座堀加工や、ドリフトピンを多数打ち込むための多数の穴加工による木材の欠損も大きくなり、強度も低下する。また、パネル工法等においては、パネルを取り付ける際に金物やボルトが邪魔になることがある。

また、柱と土台との結合に鋼板製の組付プレートを使用した場合、この組付プレートが災いして木痩せしたときに隙間が生じるという問題もある。更に、ドリフトピンを使用する場合、木材の強度上木口からドリフトピンまで所定距離、具体的にはピン径の約７倍程度の距離を必要とされる等の制約もある。
このため、本発明では、柱と土台、柱と梁等の木材同士を結合にする際に平ほぞ等による軸組構造による結合を簡単に実現することができ、しかも木材の持つ強度を最大限に引き出すことができる木材の結合構造を提供することを目的する。

上記目的を達成するため、請求項１の発明では、第１の木材の端面に設けられたほぞを第２の木材の側面に設けられた角穴に嵌合させてこれらを結合する木材の結合構造であって、前記ほぞの前記第２の木材の幅方向に沿う側面に前記第２の木材の長手方向に沿って第１のピンを打ち込み、前記ほぞの前記第２の木材の長手方向に沿う両側面に、四隅近傍にピン穴が穿設され且つ前記ほぞの付け根側の２つのピン穴が前記第１のピンと交差且つ周接する結合金具を装着し、前記結合金具を装着したほぞを前記第２の木材の角穴に嵌合し側面から前記結合金具の各ピン穴に第２のピンを打ち込み前記ほぞと前記第２の木材とを貫通結合すると共に、前記ほぞの付け根側の２本の第２のピンを前記第１のピンと交差且つ接触させることを特徴としている。

請求項２の発明では、前記結合金具は、両側板が底板の一側に直角に折曲されて略コ字状をなし、前記両側板の四隅近傍にピン穴が整合して穿設されていることを特徴としている。
請求項３の発明では、前記結合金具の四隅のピン穴は、前記ほぞの付け根側の２つのピン穴の間隔と前記ほぞの先端側の２つのピン穴の間隔とが異なることを特徴としている。

請求項４の発明では、前記結合金具は、側板の内側に突出して前記ほぞの側面に係止する係止爪と、外側に突出して前記角穴の側面に係止する係止爪とが形成されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、ほぞ構造による柱と土台等の木材の結合を簡単に実現することができ、しかも、木材の持つ強度を最大限に引き出すことが可能である。また、結合ピンが木材側面から突出することがなく、パネル工法等においてパネルを取り付ける際に邪魔になることがない。更に、美感を損ねることもなく、木材の欠損も少なく、強度の低下が抑えられる。

また、柱等に荷重が加わった場合、結合ピンがほぞに打ち込んである第１のピンと交差して接触していることで、第２のピンに加わる荷重が第１のピンに分散され、この結果、ほぞに加わる荷重が軽減されて損傷が軽減される。
また、ほぞを固定する付け根側の第２のピンと端面側の第２のピンは、結合金具を介して端面からの距離を交換した形となっており、第１の木材に上向きの引張荷重が加わったときに付け根側の第２のピンがほぞの割れを防止し、先端側の第２のピンが第２の木材の割れを防止することで、損傷が軽減される。

請求項２の発明によれば、第１の木材のほぞへの結合金具の装着が容易であり、予め組み付けておくことで現場での組付作業の向上を図ることができる。
請求項３の発明によれば、第１の木材のほぞの第２のピンによる木割れを防止することができる。
請求項４の発明によれば、第１の木材のほぞに予め結合金具を組み付けて仮止めしておくことが可能であり、現場での組付作業性が向上する。また、外側の係止爪は、第２の木材の角穴に嵌合されたときに当該角穴の側面に食い込んで係止され、角穴との密着性の向上が図られる。

図１は、本発明に係る木材の結合構造を適用した実施例１を示し、木造建築物の柱と土台との結合部の組立斜視図である。第１の木材としての柱１は、第２の木材としての土台２と直交して組み付けられ、下端面の木口１ａの中央に嵌合凸部としてのほぞ例えば、平ほぞ１ｂが形成されている。土台２は、上面２ａに平ほぞ１ｂが嵌合する角穴２ｂが設けられており、平ほぞ１ｂと角穴２ｂとの間に結合金具３が介在される。柱１の平ほぞ１ｂは、土台２の長手方向に長く、幅方向に短い断面長方形状をなし、長手方向に沿う側面１ｃ、１ｃの四隅近傍にピン穴１ｆ、１ｆ、１ｇ、１ｇが貫設されており、幅方向に沿う側面１ｄ、１ｄに、ピン穴１ｈが長手方向に沿って水平に貫設されている。平ほぞ１ｂの付け根側（図中上側）のピン穴１ｆ、１ｆの中心間距離と端面１ｅ側（図中下側）のピン穴１ｇ、１ｇの中心間距離とが異なるように設定されており、例えば、平ほぞ１ｂの付け根側のピン穴１ｆ、１ｆの中心間距離は、端面１ｅ側のピン穴１ｇ、１ｇの中心間距離よりも短く設定されている。これにより平ほぞ１ｂのピンによる木割れを防止している。ピン穴１ｈは、平ほぞ１ｂの付け根側のピン穴１ｆ、１ｆの下側に位置し、これらと直角に交差し且つ周接するように穿設されている。平ほぞ１ｂは、アリ加工に比べて加工が容易である。

結合金具３は、両側板３ａ、３ａが底板３ｂの一側に直角に折曲されて端面視略コ字状（角形のＵ字状）をなし、側板３ａ、底板３ｂが平ほぞ１ｂの側面１ｃ、端面１ｅと同じ大きさとされ、平ほぞ１ｂの両側面１ｃ、１ｃに外嵌可能とされている。結合金具３は、両側板３ａに平ほぞ１ｂのピン穴１ｆ、１ｆ、１ｇ、１ｇと対応してピン穴３ｆ、３ｆ、３ｇ、３ｇが穿設されている。この結合金具３は、鋼板をプレス加工して形成される。

土台２の角穴２ｂは、平ほぞ１ｂに結合金具３が装着された状態で嵌合する大きさとされ、柱１の木口１ａが土台２の上面２ａに載置される。角穴２ｂの両側面２ｃ、２ｃには平ほぞ１ｂのピン穴１ｆ、１ｆ、１ｇ、１ｇと対応してピン穴２ｆ、２ｆ、２ｇ、２ｇが貫設されている。角穴２ｂは、アリ溝加工に比べて加工が容易である。
以下に柱１と土台２との結合について説明する。

図１に示すように先ず柱１の平ほぞ１ｂのピン穴１ｈに第１のピンとしての例えば、金属の補助ピン５を打ち込む。この補助ピン５は、平ほぞ１ｂの長さと略同じ長さとされている。次いで、平ほぞ３に結合金具３を嵌合装着して図２及び図３に示すように土台２の角穴２ｂに嵌合する。この場合、結合金具３を平ほぞ１ｂに軽く圧入させて仮止めしてもよく、或いは、接着剤で接着して仮止めしておいてもよい。

次に、土台２の側面２ｃのピン穴２ｆ、２ｆ、２ｇ、２ｇに第２のピンとしての結合ピン６、６、７、７を打ち込む。これらの結合ピン６、７は、土台２の幅と略同じ長さとされており、図３に示すように土台２、結合金具３の側板３ａ、平ほぞ１ｂを貫通する。これにより平ほぞ１ｂを土台２に逸脱不能に固定する。土台２の上側の穴２ｆ、２ｆに打ち込んだ２本の結合ピン６は、平ほぞ１ｂ内において当該平ほぞ１ｂに打ち込んである補助ピン５と直角に交差し且つ接触する。

平ほぞ１ｂと土台２とを固定する上側の結合ピン６、６と下側の結合ピン７、７は、結合金具３を介して木口１ａからの距離を交換した形となっており、柱１に上向きの引張荷重が加わったときに上側の結合ピン６、６が平ほぞ１ｂの割れを防止し、下側の結合ピン７、７が土台２の割れを防止する。また、柱１に圧縮荷重が加わった場合、上側の結合ピン６、６が平ほぞ１ｂに打ち込んである補助ピン５と交差して接触していることで、これらの結合ピン６に加わる圧縮荷重が補助ピン５に分散され、この結果、平ほぞ１ｂに加わる荷重が軽減され、損傷が軽減される。図３に示すように平ほぞ１ｂは、土台２の幅方向に沿う幅が当該柱１の幅の略１／３程度と狭く、補助ピン５により結合ピン６に加わる荷重を分散させることで強度の向上を図ることができ有効である。

尚、補助ピン５を結合ピン６、６の上側又は結合ピン７、７の上側に直交且つ接触するように配置してもよく、この場合、柱１に引張加重が加わったときに結合ピン６又は７に加わる荷重を分散して平ほぞ１ｂに加わる負担を軽減することができる。勿論、結合ピン６の両側に配置することも可能である。また、補助ピン５と結合ピン６とは必ずしも直交させる必要はなく、斜めに交差してもよい。

これにより、柱１と土台２との平ほぞ構造による結合を簡単に実現することができ、しかも、木材の持つ強度を最大限に引き出すことが可能である。また、結合ピン６、７は、両端が土台２の側面２ｃから突出することがなく、パネル工法等においてパネルを取り付ける際に邪魔になることがない。更に、美感を損ねることもなく、木材の欠損も少なく、強度の低下が抑えられる。

尚、補助ピン５、結合ピン６、７等は金属ピンでもよく、木製、或いは樹脂製のピンでもよい。また、柱１と土台２とを結合する結合ピン６、７として金属のパイプを使用することで電気配線を通すことができ有効である。また、コ字状の結合金具３に代えて、側板３ａに相当する平板を２枚使用してもよい。この場合、平板は平ほぞ１ｂの側面１ｃに接着剤で固定することが好ましい。

図４は、本発明に係る木材の結合構造の実施例２を示す結合部の断面図である。結合金具３は、実施例１に示す結合金具３の底板３ｂの略中央にボルト挿通穴３ｈを穿設し、側板３ａの高さを、平ほぞ１ｂの高さよりも少なくともボルト８の頭部８ａの高さ程度高く設定したものである。また、土台２の角穴２ｂの底面中央にボルト穴２ｈを穿設したものである。そして、土台２は、布基礎（基礎コンクリート）１１上に適宜の間隔で配置されたパッキン１２を介して載置されており、土台２の下面２ｄと布基礎１１の上面１１ａとの間に通気用の隙間１３が設けられている。従って、この隙間１３により、ボルト−ナット結合が可能である。

結合金具３は、前もって土台２の角穴２ｂに嵌合されて底板３ｂがボルト８とナット９とにより土台２に固定されている。そして、柱１の平ほぞ１ｂが結合金具３に嵌合されて結合ピン６、７により固定される。これにより、結合金具３を土台２に強固に固定することが可能である。尚、ボルト８に代えて布基礎１１に植設したアンカーボルトにより結合金具３を固定することもできる。

図５は、本発明に係る木材の結合構造の結合金具の実施例３を示す正面図で、結合金具３は、両側板３ａに内方及び外方に突出する係止爪３ｉ、３ｊを多数形成したものである。係止爪３ｉは、側板３ａの内側に開口端側から底板３ｂに向かって斜め下方に切り起こして形成され、係止爪３ｊは、側板３ａの外側に底板３ｂ側から開口端側に向かって斜め上方に切り起こして形成されている。この結合金具３は、図１に示す平ほぞ１ｂに外嵌装着されたときに内側の係止爪３ｉが平ほぞ１ｂの側面１ｃに食い込んで逸脱不能に係止される。これにより、平ほぞ１ｂに予め結合金具３を組み付けておくことが可能であり、現場での組付作業性が向上する。また、外側の係止爪３ｊは、土台２の角穴２ｂに嵌合されたときに当該角穴２ｂの側面に食い込んで係止され、角穴２ｂとの密着性の向上が図られる。

図６は、本発明に係る木材の結合構造の結合金具の実施例４を示す正面図で、結合金具３は、両側板３ａに外方に突出する係止爪３ｋを多数形成したものである。係止爪３ｋは、側板３ａの外側に底板３ｂ側から開口端側に向かって斜め上方略く字状に切り起こして形成されており、先端３ｍが内方に突出可能とされている。この結合金具３は、図１に示す平ほぞ１ｂに外嵌装着されたときに係止爪３ｋのく字状の折曲部３ｎを叩いて先端３ｍを平ほぞ１ｂの側面１ｃに食い込ませて逸脱不能に係止させる。これにより、平ほぞ１ｂに予め結合金具３を組み付けておくことが可能であり、現場での組付作業性が向上する。

尚、上記した各実施例においては、木造建築における柱と土台との結合構造に適用した場合について説明したが、柱と梁、梁と梁との結合構造に適用してもよく、更に他の例えば、コンクリート部材同士の結合にも適用し得ることは勿論である。

本発明に係る木材の結合構造を適用した柱と土台との結合部の組立斜視図である。（実施例１） 図１に示す柱と土台を組み付けた状態の結合部の断面図である。 図２に示す結合部の矢線III−IIIに沿う断面図である。 本発明に係る木材の結合構造を適用した柱と土台との結合部の断面図である。（実施例２） 本発明に係る木材の結合構造に適用する結合金具の正面図である。（実施例３） 本発明に係る木材の結合構造に適用する結合金具の正面図である。（実施例４）

符号の説明

１ 柱
１ｂ 平ほぞ
１ｆ、１ｇ、１ｈ ピン穴
２ 土台
２ｂ 角穴
２ｆ、２ｇ ピン穴
３ 結合金具
３ｆ、３ｇ ピン穴
３ｈ ボルト孔
３ｊ、３ｉ、３ｋ 係止爪
５ 補助ピン
６、７ 結合ピン
８ ボルト
９ ナット

Claims (4)

1. 第１の木材の端面に設けられたほぞを第２の木材の側面に設けられた角穴に嵌合させてこれらを結合する木材の結合構造であって、
   前記ほぞの前記第２の木材の幅方向に沿う側面に前記第２の木材の長手方向に沿って第１のピンを打ち込み、
   前記ほぞの前記第２の木材の長手方向に沿う両側面に、四隅近傍にピン穴が穿設され且つ前記ほぞの付け根側の２つのピン穴が前記第１のピンと交差且つ周接する結合金具を装着し、
   前記結合金具を装着したほぞを前記第２の木材の角穴に嵌合し側面から前記結合金具の各ピン穴に第２のピンを打ち込み前記ほぞと前記第２の木材とを貫通結合すると共に、前記ほぞの付け根側の２本の第２のピンを前記第１のピンと交差且つ接触させることを特徴とする木材の結合構造。
2. 前記結合金具は、両側板が底板の一側に直角に折曲されて略コ字状をなし、前記両側板の四隅近傍にピン穴が整合して穿設されていることを特徴とする請求項１記載の木材の結合構造。
3. 前記結合金具の四隅のピン穴は、前記ほぞの付け根側の２つのピン穴の間隔と前記ほぞの先端側の２つのピン穴の間隔とが異なることを特徴とする請求項１又は２記載の木材の結合構造。
4. 前記結合金具は、側板の内側に突出して前記ほぞの側面に係止する係止爪と、外側に突出して前記角穴の側面に係止する係止爪とが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３記載の木材の結合構造。

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