JP2006052552A - 木質部材の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｈ形材またはＨ形材から構成される接合材と、木質部材との接合強度を高めて、剛性の高い木質部材の接合構造を提供する。
【解決手段】Ｈ形材１０を用いるモーメント抵抗形の接合構造により、２つの木質部材２同士の継手や柱梁接合部を構成する場合に、タッピングネジ６が木質部材２のみならずＨ形材ともネジ機構にて固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、木質部材を用いた建築物等の構造骨組を構築するための、木質部材の接合構造に関する。

木質部材の接合のためにＨ形材を用いるモーメント抵抗型接合法が提案されている（特許文献１参照）。この接合法では、Ｈ形材のウェッブの両側に木質部材をはめ込み、又は軸方向から木質部材を挿入する。

この接合法は、大断面集成材の木質部材だけでなく、木材を鋼材や繊維材で補強した木質ハイブリッド部材を接合することができ、木質部材同士の継手、これらを直交して接合する柱梁接合部に利用することができる。
特開２００４−３６２８３号公報

ところで、例えばＨ形材からの木質部材の引き抜け防止策を検討する必要がある。ここでＨ形材から木質部材の引き抜けを防止するとともに、Ｈ形材と木質部材との接合強度を高めて、剛性の高い木質部材の接合構造を実現することが好ましい。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｈ形材またはＨ形材から構成される接合材と、木質部材との接合強度を高めて、剛性の高い木質部材の接合構造を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の木質部材の接合構造は、木質部材と、前記木質部材を接合するＨ形材またはＨ形材から構成される接合材と、前記Ｈ形材または前記接合材と、前記木質部材の双方に、ネジ機構にて固定されたタッピングネジとを有する。

上記の本発明では、Ｈ形材または接合材と、木質部材との双方に、ネジ機構にてタッピングネジが固定されていることから、接合構造に荷重が繰り返し加えられた場合におけるタッピングネジのがたを抑制することができる。この結果、Ｈ形材または接合材と、木質部材との接合強度を高めて、剛性の高い木質部材の接合構造を実現することができる。

本発明によれば、Ｈ形材またはＨ形材から構成される接合材と、剛性の高い木質部材の接合構造を実現することができる。

以下に、本発明の木質部材の接合構造の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明に係る木質部材の接合構造では、Ｈ形材またはＨ形材から構成される接合材を用いる。すなわち、接合材は、その構成要素としてＨ形材を備える。

図１（ａ）は、本実施形態に係るＨ形材の斜視図である。

Ｈ形材１０は、対向する２つのフランジ１１がウェッブ１２により結ばれたＨ形断面をした一体構造の部材である。Ｈ形材１０は、好ましくは鋼材により形成される。ウェッブ１２の両側には、一対の凹部１３を有する。

フランジ１１には、後述するタッピングネジ用の挿入孔１１ａが複数形成されており、ウェッブ１２には後述するボルト用の挿入孔１２ａが形成されている。なお、図１（ａ）では、１つのフランジ１１に挿入孔１１ａが１０個形成されている例を示しているが、数に限定はない。

本実施例では、Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側の一対の凹部１３に、接合される木質部材が嵌め込まれて構成される。当該接合構造において、例えば、Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側に木質部材を挟み込むようにする構成と、Ｈ形材１０のウェッブ１２の端部から木質部材を挿入する構成がある。

図１（ｂ）は、Ｈ形材１０による木質部材の接合方法の一例を示す斜視図である。
Ｈ形材１０のウェッブ１２の端部から、溝２ａを設けた木質部材２が挿入される。木質部材２は、例えば、製材、集成材、あるいはＬＶＬ等木質系部材のいずれであってもよい。木質部材２には、Ｈ形材１０に挿入した状態において、Ｈ形材１０の挿入孔１２ａに対応する位置に、ボルト５を挿入するための挿入孔２ｂが設けられている。

木質部材２の溝２ａをＨ形材１０のウェッブ１２に挿入した後に、ボルト５を挿入孔２ｂ，１２ａに挿入することにより木質部材２とウェッブ１２とが固定される。これにより、木質部材２の引き抜けが防止される。

また、Ｈ形材１０に木質部材２を確実に固定するため、フランジ１１に設けられた各挿入孔１１ａに、タッピングネジ６が挿入されて、木質部材２とフランジ１１とが固定される。図面の簡略化のため、図１（ｂ）では、１つのタッピングネジ６のみを図示しているが、各挿入孔１１ａにタッピングネジ６が挿入される。

タッピングネジ６は、木質部材２に対しネジ山を刻みながら締め込むことができる形式のネジである。従って、木質部材２の対応する位置に、ドリルで下穴（目的のネジの外径よりもやや小さい穴を開けておく）を開けておいた後にタッピングネジ６を締め込むことが好ましいが、ネジ径が小さいときは必ずしも下穴を開けておかなくてもよい。

図２（ａ）は、タッピングネジ６による木質部材２とフランジ１１との接合部を示す断面図である。

本実施例では、フランジ１１にはタッピングネジ６を挿入する位置に挿入孔１１ａが形成されており、当該挿入孔１１ａの内面には、タッピングネジ６の雄ねじ６ａに螺合する雌ねじが形成されている。この結果、木質部材２およびフランジ１１の双方に、ネジ機構にてタッピングネジ６が固定される。フランジ１１とネジ機構にてタッピングネジ６を固定するため、タッピングネジ６はネジ頭の直下まで雄ねじ６ａを備える。

従来は、Ｈ形材１０と木質部材２とをネジにて固定する場合には、Ｈ形材１０には内面が平滑な挿入孔１１ｂを設けている。例えば、図２（ｂ）に示すように、フランジ１１には平滑な挿入孔１１ｂが形成され、タッピングネジ６は木質部材２とのみネジ機構にて固定される。

上記の木質部材の接合構造では、木質部材２に正負の荷重を加えた場合、木質部材２とＨ形材１０のフランジ１１との間で荷重が伝達される。木質部材２とフランジ１１が接する支圧面積が大きく、荷重伝達が木質部材２の表面で行われることが１つの特徴である。曲げに対する接合部の変形は、木質部材２のフランジ１１へのめり込み変形とＨ形材１０のフランジ１１の曲げ変形により生じ、これらの部位の塑性変形により、エネルギー吸収が生じる。

上記の作用に加えて、本実施例では、木質部材２およびＨ形材１０のフランジ１１の双方に、ネジ機構にてタッピングネジ６が固定されていることから、正負の荷重が繰り返し加えられた場合におけるタッピングネジ６のがたを抑制することができる。この結果、Ｈ形材１０と木質部材２との接合強度が高められて、剛性の高い木質部材の接合構造を実現することができる。

次に、上記の本実施例に係る木質部材の接合構造の効果について、詳細な実験結果を参照して説明する。

図３は、実験を行ったモデルを説明するための図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

実験では、支持板１４にＨ形材１０を固定し、支持板１４には複数の穴１５を設けて、当該穴１５にボルトを挿入することにより、支持板１４を土台に固定した。このＨ形材１０のウェッブ１２に、木質部材２を挿入し、ボルト５およびタッピングネジ６により固定した。

そして、図３（ｂ）に示すように、木質部材２に正方向の荷重＋Ｐと、負方向の荷重−Ｐを繰り返し与え、木質部材２の変形角と、ボルト５の周囲に発生する曲げモーメント±Ｍを測定した。なお、木質部材２の変形角は、例えば、木質部材２が荷重＋Ｐにより木質部材２’に変形した場合に、木質部材の高さｈと、木質部材２と木質部材２’の中心間の距離δとにより、δ／ｈ（＝変形角）で表される。

図４（ａ）に示す本実施例に係る木質部材２の接合構造に荷重Ｐを加えた場合における、曲げモーメント−変形角曲線を図４（ｂ）に示す。
また、比較例として、図５（ａ）に示すボルト５やタッピングネジ６で固定していない木質部材２の接合構造に荷重Ｐを加えた場合における、曲げモーメント−変形角曲線を図５（ｂ）に示す。

図５（ｂ）に示す比較例では、ボルト５やタッピングネジ６による補強がないことから、Ｈ形材１０に対して木質部材２のがたが発生していることがわかる。これに対し、図４に示す本実施例の場合には、がたが発生していない。このため、図４（ｂ）に示すように、木質部材の接合構造の強度は、木質部材２の強度に近づいており、接合効率の高い接合構造を実現できていることがわかる。

以下、Ｈ形材１０への木質部材２の接合の他の例を示すとともに、Ｈ形材から構成される接合材の例について説明する。

図６は、本発明の実施例２を説明するための図である。本実施例では、Ｈ形材を用いた木質部材の接合方法の他の例を説明する。

図６に示す木質部材の接合構造は、Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側に、２つの木質部材２を挟み込んで構成されている。実施例１と同様にして、木質部材２の挿入孔２ｂと、ウェッブ１２の挿入孔１２ａに、ボルト５を挿入して両者が固定される。また、フランジ１１の挿入孔１１ａにタッピングネジ６を挿入することにより、フランジ１１と木質部材２がタッピングネジ６により固定される。

図７は、本発明の実施例３を説明するための図である。本実施例では、Ｈ形材を用いた木質部材の接合方法の他の例を説明する。

図７に示すように、２つの木質部材２が、Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側に、スペーサ３を介して嵌め込まれている。

予め２つの木質部材２がスペーサ３を介して互いに固定又は仮止めされている場合は、スペーサ３で形成される２つの木質部材２間の隙間４にＨ形材１０のウェッブ１２を差し込むようにして、２つの木質部材２を、Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側に嵌め込む。
あるいは、木質部材２とスペーサ３とが互いにばらばらの場合には、Ｈ形材１０のウェッブ１２およびスペーサ３を２つの木質部材２により挟み込む。

実施例１と同様にして、木質部材２の挿入孔２ｂと、ウェッブ１２の挿入孔１２ａに、ボルト５を挿入して両者が固定される。また、フランジ１１の挿入孔１１ａにタッピングネジ６を挿入することにより、フランジ１１と木質部材２がタッピングネジ６により固定される。

図８は、本発明の実施例４を説明するための図である。本実施例では、Ｈ形材を用いた木質部材の接合方法の他の例を説明する。

図８に示す木質部材の接合構造は、実施例１と同様に、Ｈ形材１０のウェッブ１２の端部から、溝２ａを設けた木質部材２が挿入されて構成されている。実施例１と同様にして、木質部材２の挿入孔２ｂと、ウェッブ１２の挿入孔１２ａに、ボルト５を挿入して両者が固定される。また、フランジ１１の挿入孔１１ａにタッピングネジ６を挿入することにより、フランジ１１と木質部材２がタッピングネジ６により固定される。

以上、実施例２〜４により、Ｈ形材１０への木質部材２の嵌め込み例を説明したが、実施例５では、上記の実施例２〜４を組み合わせて、複数の木質部材２を直線的に接合する接合構造の例について説明する。

図９（ａ）に示すように、Ｈ形材１０のウェッブ１２の一端側を２つの木質部材２で挟み込み、他端側も２つの木質部材２で挟み込むことにより、木質部材２を直線的に接合することができる。このとき、一端側あるいは他端側、または両者ともスペーサを介して木質部材２を挟み込んでもよい。

図９（ｂ）に示すように、Ｈ形材１０のウェッブ１２の一端側を２つの木質部材で挟み込み、ウェッブ１２の他端側からは溝２ａを設けた木質部材２を挿入することにより、木質部材２を直線的に接合することができる。

図９（ｃ）に示すように、Ｈ形材１０のウェッブ１２の一端側から溝２ａを設けた木質部材２を挿入し、ウェッブ１２の他端側からも溝２ａを設けた木質部材２を挿入することにより、木質部材２を直線的に接合することができる。

上記の図９（ａ）〜図９（ｃ）に示す接合構造ともに、実施例１と同様にして、フランジ１１の挿入孔１１ａにタッピングネジ６を挿入することにより、フランジ１１と木質部材２がタッピングネジ６により固定される。また、図示はしないが、木質部材２とＨ形材１０のウェッブ１２とはボルトにより固定される。

図１０は、本発明の実施例６を説明するための図である。実施例６は、Ｈ形材１０をＴ字形に一体に組み合わせたＴ字形接合材１６を用いる接合構造の例である。

図１０に示す木質部材の接合構造では、Ｔ字形接合材１６の３つのＨ形材１０のそれぞれに、当該Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側に２つの木質部材２を挟み込むか、あるいはウェッブ１２の端部から溝２ａが形成された木質部材２を挿入することにより、木質部材２をＴ字形に接合した接合構造が構成される。

上記の接合構造では、実施例１と同様にして、フランジ１１の挿入孔１１ａにタッピングネジ６を挿入することにより、フランジ１１と木質部材２がタッピングネジ６により固定される。また、図示はしないが、木質部材２とＨ形材１０のウェッブ１２とはボルトにより固定される。

図１１は、本発明の実施例７を説明するための図である。実施例７は、複数のＨ形材１０を２軸方向に直交して一体に組み合わせた十字形接合材１７を用いる接合構造の例である。

図１１に示す木質部材の接合構造では、十字形接合材１７を構成する４つのＨ形材１０のそれぞれに、当該Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側に２つの木質部材２を挟み込むか、あるいはウェッブ１２の端部から溝２ａが形成された木質部材２を挿入することにより、木質部材２を十字形に接合した接合構造が構成される。

上記の接合構造では、実施例１と同様にして、フランジ１１の挿入孔１１ａにタッピングネジ６を挿入することにより、フランジ１１と木質部材２がタッピングネジ６により固定される。また、図示はしないが、木質部材２とＨ形材１０のウェッブ１２とはボルトにより固定される。

図１２は、本発明の実施例８を説明するための図である。実施例８は、複数のＨ形材１０をＬ字形に一体に組み合わせたＬ字形接合材１８を用いる接合構造の例である。

図１１に示す木質部材の接合構造では、Ｌ字形接合材１８を構成する２つのＨ形材１０のそれぞれに、当該Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側に２つの木質部材２を挟み込むか、あるいはウェッブ１２の端部から溝２ａが形成された木質部材２を挿入することにより、木質部材２をＬ字形に接合した接合構造が構成される。

上記の接合構造では、実施例１と同様にして、フランジ１１の挿入孔１１ａにタッピングネジ６を挿入することにより、フランジ１１と木質部材２がタッピングネジ６により固定される。また、図示はしないが、木質部材２とＨ形材１０のウェッブ１２とはボルトにより固定される。

図１３は、本発明の実施例９を説明するための図である。実施例９は、複数のＨ形材１０を３軸方向に直交して一体に組み合わせた放射形接合材１９を用いる接合構造の例である。

図１３に示す木質部材の接合構造では、放射形接合材１９を構成する６つのＨ形材１０のそれぞれに、当該Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側に２つの木質部材２を挟み込むか、あるいはウェッブ１２の端部から溝２ａが形成された木質部材２を挿入することにより、木質部材２を３軸方向に直交するように接合した接合構造が構成される。

上記の接合構造では、実施例１と同様にして、フランジ１１の挿入孔１１ａにタッピングネジ６を挿入することにより、フランジ１１と木質部材２がタッピングネジ６により固定される。また、図示はしないが、木質部材２とＨ形材１０のウェッブ１２とはボルトにより固定される。

図１４は、本発明の実施例１０を説明するための図である。実施例１０は、複数のＨ形材１０を３軸方向に直交して一体に組み合わせた角部直交形接合材２０を用いる接合構造の例である。

図１４に示す木質部材の接合構造では、角部直交形接合材２０を構成する３つのＨ形材１０のそれぞれに、当該Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側に２つの木質部材２を挟み込むか、あるいはウェッブ１２の端部から溝２ａが形成された木質部材２を挿入することにより、建築物の角部において木質部材２を３軸方向に直交するように接合した接合構造が構成される。

上記の接合構造では、実施例１と同様にして、フランジ１１の挿入孔１１ａにタッピングネジ６を挿入することにより、フランジ１１と木質部材２がタッピングネジ６により固定される。また、図示はしないが、木質部材２とＨ形材１０のウェッブ１２とはボルトにより固定される。

図１５は、本発明の実施例１１を説明するための図である。実施例１１は、複数のＨ形材１０により十字形を構成し、当該十字形に直交する方向にＨ形材１０を一体に組み合わせた直交材付き十字形接合材２１を用いる接合構造の例である。

図１５に示す木質部材の接合構造では、直交材付き十字形接合材２１を構成する５つのＨ形材１０のそれぞれに、当該Ｈ形材１０のウェッブ１２の両側に２つの木質部材２を挟み込むか、あるいはウェッブ１２の端部から溝２ａが形成された木質部材２を挿入することにより、木質部材２を直交材付き十字形に接合した接合構造が構成される。

上記の接合構造では、実施例１と同様にして、フランジ１１の挿入孔１１ａにタッピングネジ６を挿入することにより、フランジ１１と木質部材２がタッピングネジ６により固定される。また、図示はしないが、木質部材２とＨ形材１０のウェッブ１２とはボルトにより固定される。

本発明は、上記の実施例の説明に限定されない。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

（ａ）はＨ形材１０の斜視図であり、（ｂ）はＨ形材１０による木質部材２の接合方法の一例を示す斜視図である。 （ａ）は実施例１におけるタッピングネジ６による木質部材２とフランジ１１との接合部を示す断面図であり、（ｂ）は比較例におけるタッピングネジ６による木質部材２とフランジ１１との接合部を示す断面図である。 本実施形態に係る木質部材２の接合構造の効果を検証するためのモデルを説明するための図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 （ａ）は実施例１の木質部材２の接合構造を示す斜視図であり、（ｂ）は実施例１の木質部材２の接合構造における曲げモーメント−変形角曲線を示す図である。 （ａ）は比較例の木質部材２の接合構造を示す斜視図であり、（ｂ）は比較例の木質部材２の接合構造における曲げモーメント−変形角曲線を示す図である。 実施例２を説明する斜視図である。 実施例３を説明する斜視図である。 実施例４を説明する斜視図である。 実施例５を説明する斜視図である。 実施例６を説明する斜視図である。 実施例７を説明する斜視図である。 実施例８を説明する斜視図である。 実施例９を説明する斜視図である。 実施例１０を説明する斜視図である。 実施例１１を説明する斜視図である。

符号の説明

２…木質部材、２ａ…溝、２ｂ…挿入孔、３…スペーサ、４…隙間、５…ボルト、６…タッピングネジ、６ａ…雄ねじ、１０…Ｈ形材、１１…フランジ、１１ａ…挿入孔、１１ｂ…挿入孔、１２…ウェッブ、１２ａ…挿入孔、１３…凹部、１４…支持板、１５…ボルト、１６…Ｔ字形接合材、１７…十字形接合材、１８…Ｌ字形接合材、１９…放射形接合材、２０…角部直交形接合材、２１…直交材付き十字形接合材

Claims (6)

1. 木質部材と、
   前記木質部材を接合するＨ形材またはＨ形材から構成される接合材と、
   前記Ｈ形材または前記接合材と、前記木質部材の双方に、ネジ機構にて固定されたタッピングネジと
   を有する木質部材の接合構造。
2. 前記Ｈ形材は、対向する２つのフランジがウェッブにより結ばれて構成された
   請求項１記載の木質部材の接合構造。
3. 前記接合材は、複数の前記Ｈ形材がＴ字、十字、または立体的に一体に組み合わされて構成されている
   請求項２記載の木質部材の接合構造。
4. 前記Ｈ形材の前記ウェッブの両側に前記木質部材が嵌め込まれ、
   前記タッピングネジは、前記Ｈ形材のフランジあるいはウェッブと、前記木質部材に、ネジ機構にて固定された
   請求項２または３に記載の木質部材の接合構造。
5. 前記Ｈ形材の前記ウェッブの両側から、前記木質部材を挟み込んで構成された
   請求項４記載の木質部材の接合構造。
6. 前記木質部材の端部に溝が形成されており、前記溝に前記Ｈ形材のウェッブを差し込むように、前記木質部材が挿入された
   請求項４記載の木質部材の接合構造。

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