JP2005299150A - 木造建築の柱と梁の接合金具と柱脚支持金物及びこれを用いた木造建築の耐力評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】柱と梁の接合における接合金具の小型化と締結ボルト本数の削減及び、木材断面を小さくすることができ、かつ、耐力評価を多層の門型フレームで行うことにより、プラン自由度がよく、平面プラン、立体プランにおけるモジュラーコーディネーションに優れた建物を構築することができる木造建築の柱と梁の接合金具を提供する。
【解決手段】柱４の側面に重ねる側板１７の一面側に柱４の縦孔１８へ挿入する柱接合プレート１９と、他面側に梁５の木口に形成した縦溝２０を挿入する梁接合プレート２１と、この梁接合プレート２１の下部の位置に梁受プレート２２を設けて接合金具６を形成し、前記柱接合プレート１９に締結具で柱を締結するための複数の結合孔２５と、梁接合プレート２１に締結具で梁５を締結するための複数の結合孔２６を設け、この結合孔２５と２６の配置と数を、各接合プレートに用いた鋼板のへりあき条件に従って設定する。
【選択図】図４

Description

この発明は、木造建築の柱と梁を結合する接合金具とこれを用いた建物の耐力評価方法
に関する。

木造建築の基本的な軸組構造は、基礎柱上に複数の柱を立設し、前記柱間に梁を架設して接合することにより門型フレームを構築し、この門型フレームに耐力壁や筋交い等の補強を施して構築されている。

木造建築の構築において、最も必要となるのは耐震強度と耐風強度であり、このため、構築せんとする木造建築においては、柱と梁によって形成された門型フレームの耐力評価を行い、規定の強度が得られているかを確認する必要がある。

上記門型フレームの耐力評価は、基礎柱上に立設した柱間に梁を架設して門型フレームを組み立て、この門型フレームに測定装置で外力を加えることにより、その耐力を測定するものであり、従来、このような耐力評価は１層の門型フレームで行っていた。

また、門型フレームの構築において、柱と梁の結合は、木造ラーメン構造が採用されており、これに用いる接合金具は、柱の側面に重ねる側板の一面側に柱の縦孔へ挿入する柱接合プレートと、他面側に、梁の木口に形成した縦溝を挿入する梁接合プレートを設けて形成され、柱接合プレートと柱の締結及び梁接合プレートと梁の結合は、各プレートに多数のボルト又はドリフトピンの挿通孔を設けると共に、柱及び梁にもこれに対応した位置にボルト又はドリフトピンの挿通孔を設け、柱接合プレートと柱及び梁接合プレートと梁を、それぞれ各ボルト又はドリフトピンの挿通孔を利用してボルト又はドリフトピンで締結し、柱に対して梁を直角に固定するものである。

上記接合金具による柱と梁の接合において、各接合プレートと柱及び梁に設けるボルト又はドリフトピンの挿通孔の数と配置が結合強度に大きく関与する部位であり、このため、従来の接合金具におけるボルト又はドリフトピンの挿通孔の数と配置は、木質の柱及び梁におけるへりあき条件に従って設定している（特許文献１と２参照）。
特開２００１−１０７４５６号公報 特開２０００−２９１１４４号公報

ところで、柱と梁の接合に用いられている従来の接合金具において、各接合プレートと柱及び梁に設ける各ボルト又はドリフトピンの挿通孔の数と配置の設定は、木質の柱及び梁におけるへりあき条件に従って設定しているので、端部のボルト又はドリフトピンの挿通孔の位置を柱及び梁の端部から大きく設定しなければならず、このため、木材断面が大きくなり、接合金具も大型化するだけでなく、使用するプレートの板厚が厚くなり、ボルト又はドリフトピンの挿通孔の数も多くなるため、ボルト又はドリフトピンの本数が多くなり、組み立ての効率が悪いという問題がある。

また、１層の門型フレームによる耐力評価は、プラン自由度がなく、平面プラン、立体プランにおけるモジュラーコーディネーションが悪いという問題がある。

そこで、この発明の課題は、柱と梁の接合における接合金具の小型化と締結ボルト又はドリフトピンの本数の削減及び、木材断面を小さくすることができると共に、耐力評価を多層の門型フレームで行うことにより、プラン自由度がよく、平面プラン、立体プランにおけるモジュラーコーディネーションに優れた建物を構築することができる木造建築の柱と梁の接合金具とこれを用いた木造建築の耐力評価方法を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、請求項１の発明は、柱の側面に重ねる側板の一面側に柱の縦孔へ挿入する柱接合プレートを設け、前記側板の他面側に、梁の木口に形成した縦溝を挿入する梁接合プレートと、この梁接合プレートの下部の位置に梁受プレートを設けて接合金具を形成し、前記柱接合プレートに締結具で柱を締結するための複数の結合孔と、梁接合プレートに締結具で梁を締結するための複数の結合孔をそれぞれ設け、上記柱接合プレート及び梁接合プレートに設ける結合孔の配置と数を、各接合プレートに用いた鋼板のへりあき条件に従って設定した構成を採用したものである。

上記接合金具は、側板の両面に柱接合プレートと梁接合プレートを同一面の配置になるよう溶接によって垂直に固定し、梁受プレートを側板及び梁接合プレートの下部に溶接で水平に固定し、柱接合プレートと梁接合プレートのそれぞれに結合孔を、鋼板のへりあき条件に従って設定した配置と数だけ設けて形成され、鋼板のへりあき条件に従って設定することにより、各プレートの端縁からの結合孔の位置を短く設定することができるだけでなく、設ける数を少なくすることができ、これによって、接合金具の小型化と使用する板厚を薄くすることができる。

請求項２の発明は、アンカーボルトの締結孔が設けられた底板の上面で両側に起立板を立設し、この起立板の上に水平の上板を固定して箱型の柱脚支持金物本体を形成し、前記上板の上面に柱脚の挿入溝を差し込む垂直の柱接合プレートを立設し、この柱接合プレートに締結具で柱を締結するための複数の結合孔を設け、上記柱接合プレートに設ける結合孔の配置と数を、柱接合プレートに用いた鋼板のへりあき条件に従って設定した構成を採用したものである。

請求項３の発明は、請求項２の柱脚支持金物を用い、基礎柱上に柱脚部を弾性固定して複数の柱を立設し、前記柱間に請求項１の柱と梁の接合金具を用いて梁を結合することにより多層の門型フレームを構築し、この門型フレームの耐力評価を多層にて行う構成を採用したものである。

上記基礎柱上に対する柱脚部の弾性固定は、基礎柱上に固定する柱脚支持金物本体が鋼板製の箱型に形成されていることによって得られることになる。

請求項１の発明によると、側板の一面側に柱の縦孔へ挿入する柱接合プレートと他面側に梁の木口に形成した縦溝を挿入する梁接合プレート及び、この梁接合プレートの下部の位置に梁受プレートを設けて接合金具を形成し、前記柱接合プレートに締結具で柱を締結するための複数の結合孔と、梁接合プレートに締結具で梁を締結するための複数の結合孔をそれぞれ設け、上記柱接合プレート及び梁接合プレートに設ける結合孔の配置と数を、各接合プレートに用いた鋼板のへりあき条件に従って設定したので、各プレートの端縁からの結合孔の位置を短く設定することができるだけでなく、設ける数を少なくすることができ、柱と梁の接合における接合金具の小型化と締結具の本数の削減及び、木材断面を小さくすることができる。

また、柱と梁の端部間に側板を介在させ、梁接合プレートの下部の位置に梁受プレートを設けて梁の端部を支持することで、これらがめり込み防止プレートになり、柱に対する梁のめり込み防止が確実に得られることになる。

請求項２の発明によると、基礎柱上に柱脚を取り付ける柱脚支持金物の本体を、底板の上面で両側に立設した起立板の上に水平の上板を固定して鋼板製の箱型に形成し、前記上板の上面に柱脚の挿入溝を差し込む垂直の柱接合プレートを立設し、この柱接合プレートに設ける結合孔の配置と数を、柱接合プレートに用いた鋼板のへりあき条件に従って設定したので、箱型の柱脚支持金物本体によって、基礎柱への柱脚の取り付け部分に弾力性が得られると共に、柱接合プレートの端縁からの結合孔の位置を短く設定することができるだけでなく、設ける数を少なくすることができ、基礎柱への柱脚の取り付けを行う柱脚支持金物の小型化と締結具の本数の削減及び、柱の断面を小さくすることができる。

請求項３の発明によると、建物の耐力評価を多層の門型フレームで行うことにより、建物のプラン自由度がよく、平面プラン、立体プランにおけるモジュラーコーディネーションに優れた建物を構築することができる。

柱の側面に重ねる側板の一面側に柱の縦孔へ挿入する柱接合プレートと他面側に梁の木口に形成した縦溝を挿入する梁接合プレート及び、この梁接合プレートの下部の位置に梁受プレートを設けて接合金具を形成し、前記柱接合プレートに締結具で柱を締結するための複数の結合孔と、梁接合プレートに締結具で梁を締結するための複数の結合孔をそれぞれ設け、各プレートに設ける結合孔の配置と数を、各接合プレートに用いた鋼板のへりあき条件に従って設定する。

図１と図２のように、建物の軸組みとなる門型フレーム１は、基礎柱２の上に柱脚支持金物３で柱脚部を弾性固定して両側に木製の柱４を立設し、この柱４間に柱４と梁５を固定化する接合金具６を用い、各階ごとに木製の梁５を架設することによって多層に組み立てられ、柱４と梁５の結合が木造ラーメン構造になっている。

上記柱脚支持金物３は、図３のように、長方形となる底板７の上に重ねて溶接により固定した補強板８の上面で両端寄りの位置に弧状となる一対の起立板９を設け、底板７と補強板８にはアンカーボルトの締結孔１０を複数設け、前記両起立板９の上に水平の上板１１を設け、この上板１１の下面に図示省略した補強リブを設けて鋼製で箱型の柱脚支持金物本体３ａを形成し、前記上板１１の上面に垂直の柱接合プレート１２を設け、この柱接合プレート１２に締結具となるドリフトピン１３で柱４を結合するための結合孔１４が柱結合プレート１２に用いた鋼板のへりあき条件に従って設定した数と配置で設けた構造になっている。

上記柱脚支持金物３の上に立設する柱４は、柱脚部に柱接合プレート１２の挿入溝１５と、柱接合プレート１２の結合孔１４に適合する数と配置となるドリフトピンの挿通孔１６が設けられている。

ここで、柱脚支持金物３の柱接合プレート１２に設ける結合孔１４と、柱脚部の挿通孔１６は、両側の位置に三個が一組となり、三個の結合孔１４及び挿通孔１６を三角形の配置で設けている。

上記柱脚支持金物３の上に柱４を接続した状態で、図５（Ａ）のように、柱の頂部が左右に揺れてドリフトピンに掛かる張力を受けた場合、三個の結合孔１４及び挿通孔１６を三角形の配置としておくことにより、図５（Ｂ）のイメージ図のように、各結合孔１４及び挿通孔１６での踏ん張り力が有効に発生し、柱脚部の取り付け強度を向上させることができる。

また、この柱脚支持金物３の柱接合プレート１２に柱４を接続した状態において、柱脚支持金物３が張力を受けた際、底板７にアンカーボルトのナットを中心とする張力が加わり、底板７がすり鉢状に変形すると同時に、柱脚支持金物本体３ａの全体が湾曲状に変形するという問題があり、底板７に強度が要求される。

そこで、この柱脚支持金物３は、上述したように、底板７の上に補強板８を重ねて溶接により固定した二枚重ね構造とし、補強板８の長手方向に沿う両側に上向きのフランジ８ａを折り曲げ加工することで、折り曲げ加工が可能な板厚の底板７と補強板８を用い、底板７及び柱脚支持金物本体３ａの全体に変形が生じない強度を得ることができるようにしている。

また、図３のように、柱脚支持金物本体３ａにおける上板の両端部には、下地材を施工するための釘もしくはビスの挿通孔１１ａがそれぞれ複数個設けてある。

上記柱４と梁５を固定化する接合金具６は、柱４の側面に重ねる側板１７の一面側に柱４の縦孔１８へ挿入する柱接合プレート１９と、他面側に梁５の木口に形成した縦溝２０を挿入する梁接合プレート２１を同一面の配置になるよう溶接によって垂直に固定し、この梁接合プレート２１の下部の位置に梁受プレート２２を側板１７及び梁接合プレート２１の下部に溶接で水平に固定して形成され、前記柱接合プレート１９に締結具であるボルト又はドリフトピン２３を用いて柱４を締結するための複数の結合孔２５と、梁接合プレート２１に同じくボルト又はドリフトピン２３で梁５を締結するための複数の結合孔２６をそれぞれ設け、上記柱接合プレート１９及び梁接合プレート２１に設ける結合孔２５と２６の配置と数が、各接合プレート１９、２１に用いた鋼板のへりあき条件に従って設定されている。

このように、柱接合プレート１９と梁接合プレート２１のそれぞれに結合孔２５、２６を、鋼板のへりあき条件に従って設定した配置と数とすることにより、各プレート１９、２１の端縁からの結合孔２５、２６の位置を短く設定することができるだけでなく、設ける数を少なくすることができ、これによって、接合金具６の小型化と使用する板厚を薄くすることができる。

図４は、上記柱接合プレート１９と梁接合プレート２１に設ける結合孔２５、２６の具体的な数と配置の一例を示し、柱接合プレート１９と梁接合プレート２１に６ｍｍ厚の鋼板を用い、鋼板のへりあき寸法を３０〜５０ｍｍに設定し、各結合孔２５、２６は直径を１６ｍｍとし、柱接合プレート１９は、高さ寸法が４１４ｍｍ、幅が２３５ｍｍで、その結合孔２５は上下の位置と中間部に合計１０個を設け、また、梁接合プレート２１は、高さ寸法が３２５ｍｍ、幅が２５０ｍｍで、その結合孔２６は、上下の位置に１２個を設けたものである。

上記接合金具６による柱４と梁５の接合において、側板１７は柱４に対する梁５のめり込み防止を行い、梁受プレート２２は、施工時の梁５の受けとなって作業性を向上させるものであるが、梁接合プレート２１の垂直縁と下縁の二辺を側板１７と梁受プレート２２に溶接固定した構造は、該梁接合プレート２１の湾曲変形するのを抑制する補強効果がある。

なお、柱脚支持金物３の柱接合プレート１２は、図３のように、６ｍｍ厚の鋼板を用い、鋼板のへりあき寸法を１９〜２９ｍｍに設定し、各結合孔１４は直径を１６ｍｍとし、両側に３個づつが設けられている。

上記のような各部の設定により、例えば、柱４は１２０×２４０ｍｍ角、梁５は１２０×３３０ｍｍ角とすることができ、このような寸法設定は、従来の木造建築の柱や梁に比べて１割から２割程度細くなる。

上記接合金具６を用いて接合する柱４と梁５において、柱４には、柱接合プレート１９を挿入する縦孔１８と、柱接合プレート１９の結合孔２５の配置と数に対応するボルト又はドリフトピンの挿通孔２７が設けられ、また、梁５には、梁接合プレート２１へ挿入するよう木口に形成した縦溝２０と、梁接合プレート２１の結合孔２６の配置と数に対応するボルト又はドリフトピンの挿通孔２８が設けられ、柱接合プレート１９と柱４及び梁接合プレート２１と梁５を、それぞれ各挿通孔２７、２８を利用してボルト又はドリフトピン２３で締結し、木造ラーメン構造によって柱４に対して梁５を直角に固定するものである。

図１のように、上記柱脚支持金物３とボルト又はドリフトピン１３を用いて基礎柱２上に立設した柱４に、接合金具６とボルト又はドリフトピン２３を用いて梁５を上下多層位置において結合することにより、基礎柱２上に柱脚部が弾性固定され、柱４と梁５が接合金具６で木造ラーメン構造に結合された多層の門型フレーム１を構築することができる。

図６は、上記門型フレーム１に対する耐力評価の測定を実施する試験設備の一例を示し、試験場床面上に固定した両側の固定架台３１の上に２層の門型フレーム１を組み立て、固定架台３１上に立設した揺動杆３２と試験場側壁の間にオイルジャッキ３３と振れ止め装置３４を設け、上下の梁５を結合する配力ビーム３５と揺動杆３２を加力治具３６で結合し、少なくとも、柱４と梁５の接合部分及び柱脚支持金物３と柱４の接合部分に変位計３７を設置し、この状態で、オイルジャッキ３３を伸縮させることにより、柱４と梁５の接合部分及び柱脚支持金物３と柱４の接合部分の変位を変位計で測ることにより、各接合部分の耐力を測定するものである。

上記門型フレーム１は、基礎柱２上に柱脚部が弾性固定され、柱４と梁５が接合金具６で木造ラーメン構造に結合された構造になっているので、フレーム１の耐力が大きく、しかも、耐力評価を多層の門型フレーム１で行うことにより、建物のプラン自由度がよく、平面プラン、立体プランにおけるモジュラーコーディネーションに優れた建物を構築することができる。

門型フレームの正面図 門型フレームの拡大した正面図 柱脚支持金物と柱の分解斜視図 柱と梁の接合金具と柱と梁の分解斜視図 （Ａ）は柱の頂部が左右に揺れてドリフトピンに掛かる張力を受けた場合の説明図、（Ｂ）は柱脚部の挿通孔に加わった引張り力を踏ん張って支持する状態のイメージ図 門型フレームの試験装置を示す縦断正面図

符号の説明

１ 門型フレーム
２ 基礎柱
３ 柱脚支持金物
３ａ 柱脚支持金物本体
４ 柱
５ 梁
６ 接合金具
７ 底板
８ 補強板
９ 起立板
１０ 締結孔
１１ 上板
１２ 柱接合プレート
１３ ドリフトピン
１４ 結合孔
１５ 挿入溝
１６ 挿通孔
１７ 側板
１８ 縦孔
１９ 柱接合プレート
２０ 縦溝
２１ 梁接合プレート
２２ 梁受プレート
２３ ドリフトピン
２５ 結合孔
２６ 結合孔
２７ 挿通孔
２８ 挿通孔
３１ 固定架台
３２ 揺動杆
３３ オイルジャッキ
３４ 振れ止め装置
３５ 配力ビーム
３６ 加力治具
３７ 変位計

Claims (3)

1. 柱の側面に重ねる側板の一面側に柱の縦孔へ挿入する柱接合プレートを設け、前記側板の他面側に、梁の木口に形成した縦溝を挿入する梁接合プレートと、この梁接合プレートの下部の位置に梁受プレートを設けて接合金具を形成し、前記柱接合プレートに締結具で柱を締結するための複数の結合孔と、梁接合プレートに締結具で梁を締結するための複数の結合孔をそれぞれ設け、上記柱接合プレート及び梁接合プレートに設ける結合孔の配置と数を、各接合プレートに用いた鋼板のへりあき条件に従って設定した木造建築の柱と梁の接合金具。
2. アンカーボルトの締結孔が設けられた底板の上面で両側に起立板を立設し、この起立板の上に水平の上板を固定して箱型の柱脚支持金物本体を形成し、前記上板の上面に柱脚の挿入溝を差し込む垂直の柱接合プレートを立設し、この柱接合プレートに締結具で柱を締結するための複数の結合孔を設け、上記柱接合プレートに設ける結合孔の配置と数を、柱接合プレートに用いた鋼板のへりあき条件に従って設定した木造建築の柱脚支持金物。
3. 請求項２の柱脚支持金物を用い、基礎柱上に柱脚部を弾性固定して複数の柱を立設し、前記柱間に請求項１の柱と梁の接合金具を用いて梁を結合することにより多層の門型フレームを構築し、この門型フレームの耐力評価を多層にて行うことを特徴とする木造建築の耐力評価方法。

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