JP2005090086A - 木材の結合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 梁と柱、柱と土台等の木材同士を結合にする際にアリ又は平ほぞ等の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の端面に設けられた嵌合凸部１ｂを第２の木材２の側面に設けられた嵌合穴２ｂ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、嵌合凸部の第２の木材の幅方向に沿う両側面１ｄに夫々溝を設け、第２の木材の側面２ｃに嵌合凸部の溝と整合させてピン穴２ｆを貫設し、嵌合穴に嵌合凸部を嵌合し、溝とピン穴とを整合させて結合ピン３を嵌挿し、両端を第２の木材に固定し、中央部を嵌合凸部の溝に嵌合させて第１の木材と第２の木材とを結合する。
【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アリ又は平ほぞ等の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嵌合凸部を第２の木材の側面に設けられた嵌合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、前記嵌合凸部の前記第２の木材の幅方向に沿う両側面に夫々溝を設け、前記第２の木材の側面に前記嵌合凸部の溝と整合させてピン穴を貫設し、前記嵌合穴に前記嵌合凸部を嵌合し、前記溝とピン穴とを整合させて結合ピンを嵌挿し、両端を前記第２の木材に固定し、中央部を前記嵌合凸部の溝に嵌合させて前記第１の木材と第２の木材とを結合することを特徴としている。

請求項２の発明では、前記嵌合凸部はアリであり、前記嵌合穴は前記アリが嵌合する角穴であり、前記ピン穴は前記アリに応じた断面楔状をなす楔穴であり、前記結合ピンは、断面楔状をなし前記アリと前記楔穴に嵌合する楔であることを特徴としている。
請求項３の発明では、前記嵌合凸部は平ほぞであり、前記嵌合穴は前記平ほぞが嵌合する角穴であり、前記溝は断面半円形状の溝であり、前記ピン穴は前記断面半円形の溝に応じた断面円形の穴であり、前記結合ピンは、前記溝及び穴に嵌合する断面円形のピンであることを特徴としている。

請求項４の発明では、前記嵌合凸部は平ほぞであり、前記嵌合穴は前記平ほぞが嵌合する角穴であり、前記溝は断面角形の溝であり、前記ピン穴は前記角形の溝に応じた断面角形の穴であり、前記結合ピンは、前記溝及び穴に嵌合する断面角形のピンであることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、木材の軸組工法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、結合ピンが木材の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等の効果がある。

請求項２の発明によれば、アリ構造による結合を簡単に実現することができ、複雑なアリ溝加工が不要となり作業性の向上が図られる。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。
請求項３及び請求項４の発明によれば、平ほぞの両側面に溝を設けて結合ピンで固定することで、平ほぞの欠損を少なくすることができ、強度の低下を軽減することができる。

図１は、本発明に係る木材の結合結合を適用した実施例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、図２は、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、図３は、図２に示す結合部の矢線III−IIIに沿う断面図である。図１に示すように第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アリ１ｂが形成されている。土台２は、上面２ａにアリ１ｂが嵌合する角穴２ｂが設けられており、アリ１ｂと角穴２ｂとの間に結合ピン３が介在される。柱１のアリ１ｂは、土台２の長手方向に沿うの前後両側面１ｃ、１ｃが平行な面をなし、土台２の幅方向に沿う左右両側面１ｄ、１ｄが木口（端面）１ａから先端に向かってテーパ状に拡開する台形状をなしている。

図１及び図２に示すように土台２の角穴２ｂは、アリ１ｂが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は、アリ１ｂが嵌合された状態においてアリ１ｂの端面１ｅが底面２ｄに当接する深さとされている。土台２の角穴２ｂの幅方向の前後両側面２ｃ、２ｃには角穴２ｂの底面２ｄと左右の内面２ｅ、２ｅとの隅部に幅方向（前後方向）に沿ってアリ１ｂと対応する断面楔形状の穴（以下「楔穴」という）２ｆ、２ｆが貫通して設けられている。楔穴２ｆは、垂直な側面が角穴２ｂの内面２ｅと面一をなし、水平な上面が、アリ１ｂが角穴２ｂに嵌合された状態において当該アリ１ｂの付け根部分の段差面と面一をなし、傾斜面がアリ１ｂのテーパをなす側面１ｄと面一をなすように穿設されている。尚、角穴２ｂの深さは、図２に２点鎖線で出示すようにアリ１ｂの長さよりも深くてもよい。

結合ピンとしての楔３は、その断面形状が楔穴２ｆと対応した楔形状（三角形）とされ、その長さが土台２の幅と略同じ長さの棒状とされており、土台２の前後両側面２ｃ、２ｃに設けられた楔穴２ｆ、２ｆに嵌挿可能とされている。この楔３は、例えば、木材により形成されている。木製の楔３は、同じ木材である柱１、土台２となじみがよく接触面における摩擦力が大きく好ましい。尚、楔３としては木材に限るものではなく、他の例えば、樹脂部材や鉄部材でもよい。

以下に柱１と土台２との結合について説明する。
図１及び図２に示すように土台２の上方から柱１のアリ１ｂを角穴２ｂに嵌め込んで木口１ａを上面２ａに載置する。この状態において土台２の左右の楔穴２ｆとアリ１ｂのテーパをなす側面１ｄとが整合される。次いで、土台２の一側面例えば、前側面２ｃの左右の楔穴２ｆに夫々楔３を打ち込み後側面まで圧入嵌挿する。図２及び図３に示すように楔３は、中央部３ａがアリ１ｂと嵌合し、両側部３ｂ、３ｂが土台２に固定されてアリ１ｂを角穴２ｂに逸脱不能に結合する。

この結合状態において、柱１に上向の引張荷重が作用した場合、アリ１ｂの左右のテーパをなす側面１ｄ、１ｄが左右の楔３、３を押し開くように摺動し、前記引張荷重の大部分が楔３、３に伝達される。即ち、アリ１ｂの側面１ｄと当該側面に当接する楔３との間に大きな摩擦力が発生してアリ１ｂの滑りが阻止され、前記引張荷重が楔３に有効に伝達される。楔３、３に伝達された前記引張荷重は、更に角穴２ｂの側面２ｅ、２ｅに伝達され、楔効果によりこれら側面２ｅ、２ｅを大きな力で押し開くように作用する。楔３は、両端３ｂが土台２に固定されていることで抜けが阻止され前記引張荷重が土台２に有効に伝達される。これにより、アリ１ｂに作用する引張荷重が軽減され、アリ１ｂが角穴２ｂから抜けることが防止され、地震等により縦揺れした際に柱１が土台２から外れることが防止される。

これにより、柱１と土台２とのアリ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、楔３は、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、図２に２点鎖線で示すように楔穴２ｆの垂直な側面を角穴２ｂの側面２ｅに入り込むように拡げて略逆台形状の穴２ｆ'としてアリ１ｂと対応する角穴２ｂの側面２ｅに角溝を形成し、この台形状の穴２ｆ'に嵌合する断面台形状の結合部材を使用してアリ１ｂと土台２とを結合するようにしてもよい。
更に、図２に２点鎖線で示すようにアリ１ｂの端面１ｅの中央に楔穴１ｆ"を設け、土台２に楔穴１ｆ"と同様に楔穴設けて、これらの楔穴に楔を打ち込んで嵌合し、アリ１ｂと土台２とを結合するようにしてもよい。この場合楔に代えて楔穴１ｆ"に内接する断面円形の例えば、ドリフトピン等を使用してもよく、ドリフトピンを使用する場合には土台２の穴を丸穴とすることができ穴加工が容易となる。

図４は、本発明に係る木材の結合構造を適用した実施例２を示す柱と土台との結合部の断面図で、柱１は、木口１ａの中央に嵌合凸部としての平ほぞ１ｇが形成されている。土台２は、上面２ａに平ほぞ１ｇが嵌合する角穴２ｂが設けられている。平ほぞ１ｇは、図中左右両側面１ｈ、１ｈの略中央に土台２の幅方向に沿って断面半円形の溝１ｉ、１ｉが設けられている。一方、土台２の前後両側面２ｃには当該土台２の幅方向に沿って平ほぞ１ｇの溝１ｉ、１ｉと対応して丸穴２ｉ、２ｉが貫通して設けられており、角穴２ｂの左右両側面２ｅ、２ｅには夫々平ほぞ１ｇの溝１ｉ、１ｉと対応して断面半円形状の溝２ｉ'、２ｉ'が形成されている。そして、これらの角断面半円形溝１ｉと２ｉ'とは、平ほぞ１ｇを角穴２ｂに嵌合した状態において前記丸穴２ｉを形成する。尚、実施例１においてアリ１ｂのテーパ状をなす側面１ｄは、平らな側面即ち、平ほぞの側面に付け根部が深く先端が浅い断面略Ｖ形の溝を形成したものと見ることができる。

柱１は、土台２の上方からアリ１ｂを角穴２ｂに嵌め込んで木口１ａを上面２ａに載置する。この状態において土台２の左右の丸穴２ｉと平ほぞ１ｇの側面１ｈの半円形状の溝１ｉとが整合される。次いで、土台２の一側面例えば、前側面２ｃの左右の丸穴２ｉに夫々結合ピンとしての中実ピン４を打ち込み、後側面まで圧入嵌挿する。ピン４は、中央部が平ほぞ１ｇの溝１ｉと角穴２ｂの側面２ｅの溝２ｉ'と嵌合し、両側部が土台２に固定されて平ほぞ１ｇを角穴２ｂに逸脱不能に結合する。これにより、柱１が土台２に固定される。このように平ほぞ１ｇの両側面に溝１ｉを設けてピン４で固定することで、平ほぞ１ｇの欠損を少なくすることができ、強度の低下を軽減することができる。

尚、図４に２点鎖線で示すように土台２の側面から平ほぞ１ｇの左右のピン４、４の間に小径のドリフトピン５を打ち込んで更に強固に結合するようにしてもよい。この場合、ドリフトピン５は、補助ピンとして使用するものであり、細いピンで十分である。平ほぞ１ｇは、前記引張荷重が加わった際に左右のピン４、４により圧縮力を受けることで、ドリフトピン５による割れが防止されるため、ドリフトピン５から平ほぞ１ｇの端面までの距離の規制が緩和される。従って、これら左右のピン４、４の間に小径のドリフトピン５を打ち込むことで、土台２の上面２ａまでの距離を十分に確保しつつ平ほぞ１ｇと土台２の間にドリフトピンを有効に使用することが可能である。

尚、ピン４としては木製に限るものではなく、他の例えば、樹脂部材や鉄部材でもよい。また、中実ピンに代えてパイプを使用してもよく、パイプを使用した場合には電気配線を通すことができ有効である。

図５は、本発明に係る木材の結合金具を適用した実施例３を示す柱と土台との結合部の断面図で、図４に示す実施例２の丸穴２ｉに代えて角穴２ｊを設けた構成としたものである。即ち、平ほぞ１ｇは、図中左右両側面１ｈ、１ｈの中央からやや下部寄りに前後方向に角形の溝１ｊ、１ｊが設けられており、土台２の角穴２ｂの前後両側面２ｃには溝１ｊ、１ｊと対応する正方形状の角穴２ｊ、２ｊが貫通して設けられており、角穴２ｂの左右両側面２ｅ、２ｅには平ほぞ１ｇの溝１ｊ、１ｊと対応して角形の溝２ｊ'、２ｊ'が形成されている。そして、これらの角形の溝１ｊと２ｊ'とは、平ほぞ１ｇを角穴２ｂに嵌合した状態において前記正方形状の角穴２ｊを形成する。また、角穴２ｊは、図示のように上下両面が平ほぞ１ｇの中央側に向かって斜めに下がるように即ち、上側角部２ｋが角穴２ｂの側面２ｅに入り込み、下側角部２ｋ'が平ほぞ１ｇの側面１ｈに入り込むように形成されている。

柱１は、土台２の上方からアリ１ｂを角穴２ｂに嵌め込んで木口１ａを上面２ａに載置する。この状態において土台２の左右の角穴２ｊと平ほぞ１ｇの側面１ｈの溝１ｊとが前後方向に整列される。次いで、土台２の一側面例えば、前側面２ｃの左右の角穴２ｊに夫々結合部材としての断面正方形状のピン６を打ち込み、後側面まで圧入嵌挿する。ピン６は、中央部が平ほぞ１ｇの角溝１ｊと角穴２ｂの側面２ｅの角溝２ｊ'と嵌合し、両側部が土台２に固定されて平ほぞ１ｇを角穴２ｂに逸脱不能に結合する。これにより、柱１が土台２に固定される。

ピン６は、断面正方形状をなしていることで回転が阻止され、上側角部が角穴２ｂの側面２ｅに入り込み、下側角部が平ほぞ１ｇの側面１ｈに入り込むように挿入されてことで、柱１に引張荷重が作用した場合に、２点鎖線６'で示すような位置に挿入したり、或いはこれを９０°回転させて側面１ｈと内面２ｅとの当接面に上下の角部を位置するように挿入する場合に比べて捻れに対する抗力が大きく有効である。

尚、ピン６としては木製に限るものではなく、他の例えば、樹脂部材や鉄部材でもよい。
また、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を適用した柱と土台との結合部の断面図である。（実施例３）

符号の説明

１ 柱
１ｂ アリ
１ｇ 平ほぞ
１ｉ、１ｊ 溝
２ 土台
２ｂ 角穴
２ｆ 楔穴（ピン穴）
２ｉ、２ｊ ピン穴
３ 楔（結合ピン）
４、５、６ ピン（結合ピン）

Claims (4)

1. 第１の木材の端面に設けられた嵌合凸部を第２の木材の側面に設けられた嵌合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、
   前記嵌合凸部の前記第２の木材の幅方向に沿う両側面に夫々溝を設け、
   前記第２の木材の側面に前記嵌合凸部の溝と整合させてピン穴を貫設し、
   前記嵌合穴に前記嵌合凸部を嵌合し、前記溝とピン穴とを整合させて結合ピンを嵌挿し、両端を前記第２の木材に固定し、中央部を前記嵌合凸部の溝に嵌合させて前記第１の木材と第２の木材とを結合することを特徴とする木材の結合構造。
2. 前記嵌合凸部はアリであり、前記嵌合穴は前記アリが嵌合する角穴であり、前記ピン穴は前記アリに応じた断面楔状をなす楔穴であり、前記結合ピンは、断面楔状をなし前記アリと前記楔穴に嵌合する楔であることを特徴とする請求項１記載の木材の結合構造。
3. 前記嵌合凸部は平ほぞであり、前記嵌合穴は前記平ほぞが嵌合する角穴であり、前記溝は断面半円形状の溝であり、前記ピン穴は前記断面半円形の溝に応じた断面円形の穴であり、前記結合ピンは、前記溝及び穴に嵌合する断面円形のピンであることを特徴とする請求項１記載の木材の結合構造。
4. 前記嵌合凸部は平ほぞであり、前記嵌合穴は前記平ほぞが嵌合する角穴であり、前記溝は断面角形の溝であり、前記ピン穴は前記角形の溝に応じた断面角形の穴であり、前記結合ピンは、前記溝及び穴に嵌合する断面角形のピンであることを特徴とする請求項１記載の木材の結合構造。

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