JP2006037438A - 軸組側周囲の締付け用金具、及びこれを用いた木造軸組構造の補強工法、並びに木造軸組構造の修正工法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業コストを抑制しつつ、簡易、迅速に軸組の所望部位に配置可能であると共に、配置部位の寸法変更にも柔軟に対応可能な軸組側周囲の締付け用金具、及びこれを用いた木造軸組構造の補強工法、修正工法を提供する。
【解決手段】木造軸組構造を成す建築物の軸組の側周囲に対してその上下左右の任意の対向方向から狭みこんで把持する基体２と、該基体の対向部のフランジ３１どうしを連結する締結手段３とから成り、基体は軸組の側面周囲に倣う形状を略２分割体で構成している。また、締結手段は基体のフランジのボルト穴３１ａを貫通させて取り付けたボルト・ナット３２、３３から構成し、ナットはダブルナットにすると共にボルトにコイルバネ５を環装して配置している。このように構成した締付け用金具を、軸組の所望部位に取り付け、木造軸組構造の補強及び歪み修正として使用している。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、木造軸組構造を成す建築物の軸組の側面周囲に取り付ける締付け用金具、及びこれを用いて行う木造軸組構造の補強工法、並びに木造軸組構造の修正工法に関する。

木造軸組工法で構築した建築物における略直線状の構造用の骨組（以下、「軸組」と称する。）、例えば、土台、棟木、梁、柱、筋交い、等においては、経年変化や地震、台風等の自然災害によりひび割れ等の劣化や歪みが生じたり、接合部分がゆるんだりすることがあった。このため、これらの軸組には、躯体の剛性維持や安全性確保、又は耐震性の向上の観点から軸組に補強や補修、又は劣化や歪みの修正が必要となる場合があった。

このような補強等には、例えば、特許文献１に示すように、所定長さを有するＬ形の補強部材を家屋の基礎と軸組（例えば、柱）に近接させて配置し、耐震性の向上を図るものがある。

また、非特許文献１に示すように、家屋の軸組（例えば、棟木）のひび割れが生じた部位をコ字状に形成した部材により挟み込んだ後にボルト締結するひび割れ進行防止金具もある。
特開２００１−３０３７７２号公報（第３−４頁、第１図） 意匠登録第１１６２７６７号公報（図面）

しかしながら、特許文献１の補強部材は基礎や軸組に直接的にアンカー等を配置して取り付けるため、アンカーを取り付けるために軸組等を加工し、接着剤の注入等しなければならず、その配置作業が繁雑な上、配置への時間を要し、結果として高コストなものとなる問題があった。

非特許文献１のひび割れ進行防止金具は、軸組に配置する場合において、コ字状部材のボルト締結部に寸法を適合させた板材を介在させる必要があった。このため、例えば、軸組の高さ寸法等が変更されれば、板材の板厚を変更しなければならず、配置作業現場において柔軟に対応することは困難であった。また、単純にコ字状の部材をボルト締結している構成であるため、地震や強風により突発的に軸組に作用する大きな外力には対応し難いものであった。

そこで、本願発明は、かかる課題を鑑みて為されたものであり、作業コストを抑制しつつ、簡易、迅速に軸組の所望部位に配置ができ、配置する軸組の寸法変更にも柔軟に対応できると共に、軸組に突発的に作用する大きな外力にも対応可能な軸組側周囲の締付け用金具、及びこれを用いた木造軸組構造の補強工法、並びに木造軸組構造の修正工法を提供する。

上記の課題を解決するために、本願発明の軸組側周囲の締付け用金具は、以下のように構成している。

すなわち、木造軸組構造を成す建築物の軸組、例えば、梁、柱の側周囲に対してその上下方向又は左右方向の任意の対向する方向から狭みこんで把持する基体（２）と、該基体（２）の対向部、例えば、フランジ（３１）どうしを連結する締結手段（３）とから成ることを特徴としている。基体（２）は把持する軸組の側面周囲に倣う形状、例えば、矩形、円形、楕円を成し、この形状を略２分割体としたものとしている。

また、締結手段（３）は基体（２）のフランジ（３１）のボルト穴（３１ａ）を貫通させて取り付けた１又は２以上のボルト・ナット（３２、３３）から構成している。特にナット（３３）はゆるみ防止のため、いわゆるダブルナットとしても良い。締結手段（３）は、ボルト・ナット（３２、３３）の他にも例えば、いわゆる万力等を使用して基体（２）を連結するようにしても良い。

さらに、締結手段（３）のボルト（３２）に弾発手段、例えば、コイルバネ（５）を環装して配置している。弾発手段は、板バネをフランジ３１間に配置するようにしても良い。これらの弾発手段により、軸組には付勢力が作用すると共に、軸組が大きく変形した場合にも基体（２）間の対向部に生じるズレが吸収されることとなる。

上記のように構成した本願発明の軸組側周囲の締付け用金具は、軸組の所望部位、例えば、梁や柱のひび割れが生じた部位に取り付けることにより、ひび割れの進行を防止し、その結果として木造軸組構造の補強を為している。

また、本願発明の軸組側周囲の締付け用金具は、軸組の地震や強風により歪んだ部位に取り付けて木造軸組構造の歪み修正として使用することも可能である。

なお、特許請求の範囲の書類と上記の課題を解決するための手段の欄で記載した括弧付き符号は、発明の構成の理解を容易にするため参考として図面符号を付記したもので、この図面上の形態に限定するものでないことはもちろんである。

本願発明の軸組側周囲の締付け用金具、及びこれを用いた木造軸組構造の補強工法、並びに木造軸組構造の修正工法は、上述した構成及び工法であるため、以下の効果を発揮する。

すなわち、軸組側周囲の締付け用金具は、フランジを有する基体を対向方向から軸組の所望部位に当接させ、フランジをボルト・ナットにより締結し、軸組を把持するように締付けることが可能である。このため、軸組を直接的に加工、例えば、アンカーの配置や穴あけ等を行う必要がなく、その配置が迅速に行える上、配置場所の修正（位置変更）を簡便に行うことが可能である。その結果、作業コストの大幅な削減効果を奏する。

また、基体を、コイルバネ等の弾発手段を環装したボルト・ナットにより締付けているため、軸組の締付方向の寸法にバラツキ又は変更があっても、ボルトの螺合状態（締結状態）を調整することによる対応が可能である。

さらには、軸組に地震や台風等による大きな外力、例えば、曲げ、引張りが作用した場合でも、コイルバネの柔軟性により基体の軸組側周囲に対する当接状態が維持されるので、軸組の補強状態の維持と共に基体の変形防止の効果を有する。

本願の締付け用金具は上記のような効果を有するため、これを用いた軸組の補強工法及び修正工法は、その補強及び修正作用が従来品より格段に安定しているだけでなく、取り付け作業も簡易、迅速に行え、その産業界に対する貢献は顕著である。

以下に、本願発明にかかる軸組側周囲の締付け用金具（以下、「締付け用金具」略称する。）と、及びこれを用いた木造軸組構造の補強工法、並びに木造軸組構造の修正工法における最良の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は本実施例の締付け用金具の外観斜視図であり、図２は本実施例の締付け用金具の断面図であり、図３は本実施例の締付け用金具の軸組への取り付けを示す組立斜視図であり、図４は本実施例の締付け用金具の作用を示す側面図である。図５は本実施例の締付け用金具を使用した木造軸組構造の修正工法を示す側面図である。

本実施例の締付け用金具１は、木造軸組構造を成す建築物の軸組、例えば、土台、棟木、梁、柱、筋交い等の所望部位をその軸組の側面周囲に倣う形状の略２分割体とした一対の基体２により狭みこむように把持して連結状態を成し、軸組の補強又は修正を行うものである。

基体２は、帯状金属板を曲げ形成して成るものであり、両端側に延設して成るフランジ３１を配設し、それぞれ２ヶ所のボルト穴３１ａを穿孔している。基体２の曲げ部には基体自身の形状維持又は剛性向上のために内曲げ側にリブ２１を形成している。フランジ３１と平行を成す面が、図示するように、軸組である梁Ｂに当接状態を為す。なお、基体２の形状は把持する軸組の側面周囲に倣う形状を略２分割した形状であるため、本実施例では、梁Ｂの側面周囲に倣う凸状（又は凹状）の形状である。

締結手段３は、梁Ｂを把持した基体２の対向する各フランジ３１に形成したボルト穴３１ａを貫通して配置するボルト３２と、該ボルト３２に螺合して配置するナット３３から構成している。なお、ナット３３はゆるみ防止対策としていわゆるダブルナットとしている。

また、ボルト３２には２つの基体２のフランジ３１を貫通した側（図中では下側基台のフランジ）に弾発手段としてコイルバネ５と、基体２のフランジ３１との当接部やコイルバネ５の上下にワッシャ４を環装して配設している。このワッシャ４の配設によりコイルバネ５の両端部の当接状態が安定し、その伸縮機能の安定性が向上している。

上記のように構成した締付け用金具１は、作業者により以下のように軸組の所望部位、例えば梁Ｂのひび割れＥが生じた部位に配置され、木造軸組構造の補強に供されることになる。

先ず、一対から成る基体２により、梁Ｂの所望位置を対向する２方向から挟み込む。そして、図３に示すように、基体２のフランジ３１の各ボルト穴３１ａにワッシャ４を介してボルト３２を貫通させて配置し、貫通した側のボルト３２の先端側からワッシャ４、コイルバネ５、ワッシャ４、ナット３３（ダブルナット）の順番で環装、又は螺合させて配置する。そして、ナット３３のボルト３２に対しての螺合位置を、コイルバネ５の弾発力、すなわち締付け用金具１の梁Ｂに対しての把持力を考慮して調整する。

本実施例の締付け用金具１は、上記のようにボルト・ナット３２、３３の締結のみで配置可能なため、作業者は梁Ｂに穴あけ等の加工作業をする必要はなく、迅速な配置と把持力の調整が簡便にできる。

また、ボルト３２にコイルバネ５を換装していることは、梁Ｂに安定した把持力が作用するだけでなく、梁Ｂが地震や強風のような突発的な外力により大きく変形した場合にも、図４に示すように、基体２のフランジ３１間に生じるズレを吸収し、基体自身の変形防止と梁側周囲への把持状態を維持する作用がある。

本実施例の締め付け用金具１は、木造軸組構造の補強に加えて、木造軸組構造の歪み修正に供することも可能である。この歪み修正工法は、軸組の継手部分が経年変化等によりズレが生じ、軸組全体が歪んでいる場合に特に有効である。

具体的な実施例としては、例えば、図５（Ａ）に示すように、母屋Ｍの腰掛け蟻継きの継手部Ｕにおいて鎹（かすがい）Ｊのみで固定している凸状側（通称、男木（おぎ）側）が経年劣化や地震等で離隔し、これを原因として、母屋Ｍを支える束柱Ｐが傾いて構造の全体に歪みの影響が及ぶ場合がある。このような歪みに対して、当該継手部Ｕの部分に本願に係る締付け用金具を取り付け、所定力の締結を行って継手部Ｕに生じた離隔を解消し、木造軸組構造の全体に及ぶ恐れのある歪みの修正を行うこととしている（図５（Ｂ）参照）。

なお、締付け用金具１のフランジ３１に配置するボルト数は、片側２個であるが、ひび割れ等の劣化部の状態に対応して適宜に変更することは可能である。この場合は、図６（Ａ）に示すように片側１個（合計２個）の締付け用金具６、又は図６（Ｂ）に示すように片側３個（合計６個）の締付け用金具７のように適宜にボルト数を変更する。
［強度試験に関して］

本願発明の締付け用金具は、福島県林業研究センターにおいて、曲げや引張の強度試験（試験成績書、１６林研第４５号）を行ったので、参考として試験結果を抜粋して記載する。
［供給材料］

（１）曲げ強度試験１（梁材の曲げ試験用供試体）
曲げ試験１に用いた供試材は、幅１２０ｍｍ、高さ２４０ｍｍ、長さ４，０００ｍｍのベイマツ材であり、図７に示す割れ加工（中間割れ、貫通割れを施工。）及び締付け用金具１、６（ボルト４個タイプは図示符号１、ボルト２個タイプは図示符号６）を配設した合計９体（Ｎｏ．１からＮｏ．９）である。ここで、割れ加工のうち、中間割れとは、梁背方向の側面に深さ４０ｍｍ、幅５〜６ｍｍのスリットを入れたものであり、貫通割れとは正角材（１２０ｍｍ角）を接着剤等使用せずに単に重ね合わせたものを示す。また、供試体に対する締付け用金具の配置は図８に示す。
（２）曲げ強度試験２（母屋材の曲げ試験用供試体）
曲げ試験２に用いた供試材は、幅９０ｍｍ、高さ９０ｍｍ、長さ２，０００ｍｍのベイマツ材であり、材長方向の中央部から約２２０ｍｍずらした位置において、腰掛け蟻継ぎにより継手加工を行った後、継手部分に締付け用金具１、６を図９に示すように配置した合計３体（Ｎｏ．１からＮｏ．３）である。
（３）引張強度試験（母屋材の曲げ試験用供試体）
引張試験に用いた供試材は、幅９０ｍｍ、高さ９０ｍｍ、長さ２，０００ｍｍのベイマツ材であり、材長方向の中央部において、腰掛け蟻継ぎにより継手加工を行った後、継手部分に締付け用金具１、６を図１０に示すように配置した合計３体（Ｎｏ．１からＮｏ．３）である。
［試験工法］

（１）曲げ強度試験１（梁材の曲げ試験）
曲げ強度試験１は、容量５０ｔの実大強度試験機を用いて、下部支点間スパン３，６００ｍｍ、荷重点間スパン１，２００ｍｍの３等分点４点荷重法により材が破壊に至るまで加力した。材中央部におけるたわみおよび破壊時の荷重からそれぞれ、下記に式により曲げ強さと曲げヤング係数を算出した。
曲げ強さ（ＭＯＲ）＝ａＰｍａｘ／（２ｚ）、ここで、ａは支点・荷重点間スパン、Ｐｍａｘは最大荷重（Ｎ）、Ｚは断面係数（ｍｍ^３）である。
曲げヤング係数（ＭＯＥ）＝ａ（３Ｌ^２―４ａ^３）ΔＰ／｛４８Ｉ（Δｙ）｝、ここで、Ｌは支点間スパン（ｍｍ）、Ｉは断面２次モーメント（ｍｍ^４）、ΔＰは比例域における上限荷重（Ｐｍａｘの４０％）と下限荷重（１０％）との差（Ｎ）、ΔｙはΔＰに対応するスパン中央のたわみ（ｍｍ）である。
（２）曲げ強度試験２（母屋材の曲げ試験）
曲げ強度試験２は、容量５０ｔの実大強度試験機を用いて、下部支点間スパン９００ｍｍの中央荷重法により材が破壊に至るまで加力し、材中央部におけるたわみおよび破壊時の最大荷重を測定した。また、参考値として曲げ強さと曲げヤング係数を下記に式に算出した。
曲げ強さ（ＭＯＲ）＝ａＰｍａｘｌ／（４ｚ）、ここで、Ｐｍａｘは最大荷重（Ｎ）、ｌはスパン（ｍｍ）、Ｚは断面係数（ｍｍ^３）である。
曲げヤング係数（ＭＯＥ）＝ΔＰＩ^３／（４８ＩΔｙ）、ここで、ΔＰは比例域における上限荷重（Ｐｍａｘの４０％）と下限荷重（１０％）との差（Ｎ）、ΔｙはΔＰに対応するスパン中央のたわみ（ｍｍ）、Ｉは断面２次モーメント（ｍｍ^４）である。
（３）引張強度試験（母屋材の曲げ試験）
引張試験は、引張試験機を用いて、供試体のチャック間の距離が材の横断面の長辺（９０ｍｍ）の１０倍になるように設置し、材が破壊に至るまで加力した。破壊時の最大荷重を測定し、引張強さを下記の式により算出した。また、継手部分を含む５２５ｍｍの標点距離間における材の変位（伸び）を測定した。
引張曲げ強さ＝Ｐｍａｘ／Ａ、ここで、Ｐｍａｘは最大荷重（Ｎ）、Ａは供試体の横断面の面積（ｍｍ^２）である。
［試験結果］

曲げ強度試験１は図１１（Ａ）に、曲げ強度試験２は図１１（Ｂ）に、引張強度試験は図１１（Ｃ）に記載する。
曲げ強度試験１の結果を比較すると、供試体に関して割れ無し、中間割れ、貫通割れの何れにおいても締付け用金具を配設し、さらに締付け用金具の比較においてもボルトの個数が多い方において強度が大きいことが示された。
曲げ強度試験２及び引張試験の結果も、曲げ強度試験１と同様に、締付け用金具が配設されている方の強度が大きく、締付け用金具の比較においてもボルト数が多い方の強度が大きいことが示された。

本実施例の締付け用金具の外観斜視図である。 本実施例の締付け用金具の断面図である。 本実施例の締付け用金具の軸組への取り付けを示す組立斜視図である。 本実施例の締付け用金具の作用を示す側面図である。 本実施例の締付け用金具を使用した木造軸組構造の修正工法を示す側面図である。 本実施例の締付け用金具の変形例（Ａ）（Ｂ）を示す外観斜視図である。 締付け用金具の曲げ強度試験１の供試体を示す断面図である。 曲げ強度試験１における供試体への締付け用金具の配置状態を示す側面図である。 曲げ強度試験２における供試体への締付け用金具の配置状態を示す側面図である。 引張強度試験における供試体への締付け用金具の配置状態を示す上面図である。 本実施例の締付け用金具の試験結果一覧（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を示す図面である。

符号の説明

１ 締付け用金具
２ 基体
２１ リブ
３ 締結手段
３１ フランジ
３１ａ ボルト穴
３２ ボルト
３３ ナット
４ ワッシャ
５ コイルバネ
６ 補強金具（ボルト片側１個）
７ 補強金具（ボルト片側３個）
Ｂ 梁（軸組）
Ｅ ひび割れ
Ｊ 鎹
Ｍ 母屋
Ｐ 束柱
Ｕ 継手部

Claims (5)

1. 木造軸組構造を成す建築物の軸組の側面周囲に取り付ける締付け用金具であって、
   該軸組の側面周囲に倣う形状を成し、かつ二分割体からなる基体（２）と、
   この二分割体の基体（２）の対向部どうしを連結する締結手段（３）と、
   から成ることを特徴とした軸組側周囲の締付け用金具。
2. 締結手段（３）を、
   基体（２）の対向部のそれぞれに対面状に形成したフランジ（３１）と、
   この対面する２つのフランジ（３１）を貫通させて取り付けた１又は２以上のボルト・ナット（３２、３３）から構成したことを特徴とする請求項１記載の軸組側周囲の締付け用金具。
3. 締結手段（３）において、弾発手段（５）を介して締付けるようにしたことを特徴とする請求項１、又は２記載の軸組側周囲の締付け用金具。
4. 木造軸組構造を成す建築物の軸組に請求項１、２、又は３記載の軸組側周囲の締付け用金具を取り付けることにより、木造軸組構造の軸組を補強することを特徴とした木造軸組構造の補強工法。
5. 木造軸組構造を成す建築物の軸組に請求項１、２、又は３記載の軸組側周囲の締付け用金具を取り付けることにより、木造軸組構造の歪みを修正することを特徴とした木造軸組構造の修正工法。
   
   

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