JP2006118254A - 柱梁接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 建築物の構築現場では簡単な作業で梁と柱とを接合することができるとともに、柱の軸線方向の引張力及びせん断力の伝達が可能となるように接合することが可能な柱梁接合構造を提供する。
【解決手段】 横方向に架設される木製の梁２ａの上面に柱３の端面を当接して接合するものとし、梁には鉛直方向に太径のスクリュー部材４ａをねじ込む。このスクリュー部材の端面から軸線方向に設けられたねじ穴に螺合して接合金具８を固着する。接合金具は円筒体と、この内側に挿入されて先端部が上記スクリュー部材のねじ孔に螺合されるボルトとを有する。このボルトによって円筒体を鉛直方向に固定する。柱の端面には鉛直方向の穴が設けられ、この穴に円筒体を嵌め入れるとともに、柱の側面から該接合金具を貫通するように挿入された係合ピン９によって、柱と円筒体とを係止する。
【選択図】 図２

Description

本願発明は、木造建築物における柱と梁とを接合する構造に係り、特に梁の上面又は下面に柱の端面を突き当てて接合する構造であって、接合部に柱の軸線方向の引張力又はせん断が発生しても、これに抵抗することができる柱梁接続構造に関するものである。

古くから一般に普及している木造構造物では、梁等の横架材の上に柱を立設するときに、梁の上面にほぞ穴を設け、これに柱端部に形成したほぞを差し入れて接合している。そして、双方の側面にわたって金具を打ち付け、引張力すなわち柱を引き抜こうとする力にも抵抗できるようにしている。

また、引張力及びせん断力に対して柱の中心位置で抵抗するようにした構造が、特許文献１に開示されている。この構造は、梁の上面又は下面から鉛直方向に円形断面の穴を切削するともに、この穴に円筒状の金具（パイプピン）を挿入し、先端を梁の上面又は下面から突き出した状態とする。そして、柱の端面にも同様の穴を切削しておき、円筒状の金具の先端を上記柱端面の穴に挿入して柱と梁とを接合する。柱及び梁の側面からはピンを挿入し、円筒状の金具に挿通させて円筒状の金具と柱と、及び円筒状の金具と梁とが抜け出さないように固定する。このような構造では、柱の中心軸上にある円筒状の金具を介して引張力及びせん断力が伝達される。したがって、引張力及びせん断力は柱の中心に作用し、力が有効に伝達されて地震時等における耐力が向上する。
特開２００３−１３５０３号公報

しかしながら、上記のような従来の接続構造では、次にような改善が望まれる課題がある。
特許文献１に記載の接続構造では、柱と梁との双方に円筒状の金具を正確に方向を合わせて挿入し、側方からピンを貫入する必要がある。このため、建物を構築する現場で慎重な作業が必要となり、作業の効率が悪くなってしまう。また、土台や胴差しに円筒状の穴具を差し入れて、この上に柱を立設した場合には、増改築において円筒状の金具を撤去しようとしたときに、床を撤去した後の作業や外装を撤去した後の作業が必須となり、合理的でない場合が生じる。

一方、特開２００４−９２１４９号公報には、梁と梁とを接合するときに、双方の梁に対して鉛直にスクリュー部材をねじ込み、これらに側方から螺合されたボルトによって接合金具を固着して双方の梁を接合する技術が開示されている。このように梁と梁とが接合された部分ではその上側又は下側に柱を接合する場合が多く、特許文献１に記載の接続構造を採用しようとすると、梁と梁とを接合するためのスクリュー部材と、梁と柱とを接合するための円筒状の金具とが干渉し、双方を貫入することができない。

本願に係る発明は、上記にような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、建築物の構築現場では簡単な作業で梁と柱とを接合することができるとともに、柱の軸線方向の引張力及びせん断力の伝達が可能となるように強固に接合が可能な柱梁接続構造を提供することである。また、これに併せて、スクリュー部材を用いた梁と梁との接合部分でも、さらに梁に柱を強固に接合することができる接続構造を提供する。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 横方向に架設される木製の梁と、この梁の上面又は下面に端面を当接して接合される木製の柱との接続構造であって、 前記梁に設けられた鉛直方向の穴に、棒状の金属であって外周部に螺旋状の張り出し部を有するスクリュー部材がねじ込まれ、 該スクリュー部材の端面から軸線方向に設けられたねじ穴に螺合することによって、梁の上面又は下面から突出するように接合金具が固着され、 柱の端面に設けられた穴に前記接合金具が嵌合されるとともに、柱の側面から該接合金具を貫通するように挿入された係合ピンによって、該柱と前記接合金具とが係止されている柱梁接続構造を提供する。

この接続構造では、接合金具がスクリュー部材の端面に容易に固着されるとともに、スクリュー部材が梁にねじ込まれて一体となっているので、接合金具は梁の上面又は下面から突き出した状態でしっかりと固定される。そして、柱の端面に設けられた穴に接合金具が嵌合されることによって柱の端面は梁の上面又は下面に当接させることができる。これにより柱の軸力は柱の端面から梁へと伝達される。また、柱に作用する水平方向の力つまりせん断力は、柱からその断面内に内包された接合金具へ伝達され、さらに接合金具を介してスクリュー部材へと伝達される。スクリュー部材は木部材である梁と広い範囲で接触しており、力を分散して梁に伝達することができる。また、柱に引張力が作用する場合には、柱の側面から貫入された係合ピンが柱及び接合金具を貫通していることにより、この係合ピンによって柱から接合金具に引き抜き力が伝達される。したがって、引張力に対しても、柱から接合金具及びスクリュー部材を介して梁に確実に力が伝達される。
また、接合金具の梁への取り付けは、スクリュー部材のねじ穴に締め込むだけでよく、柱及び梁を組み立てる現場では、簡単・迅速に作業を行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項1に記載の柱梁接続構造において、 前記接合金具は、 一方の端部が内側に張りだしてボルト頭部の係止部が設けられた円筒体と、この円筒体の内側に挿入され、頭部が上記係止部に係止されるとともに先端部が前記円筒体の一方の端部より突き出して、前記スクリュー部材のねじ穴に螺号されるボルトとを有し、 前記円筒体には、軸線と直角方向に貫通し、前記係合ピンが貫通される横孔が形成されているものとする。

この接続構造では、円筒体の内側にボルトが挿入され、このボルトの先端がスクリュー部材の端面に設けられたねじ穴に螺合されることにより、円筒体をスクリュー部材に固着することができる。そして、スクリュー部材と円筒体とボルトとの軸線を一致させて結合することができ、さらに円筒体を柱の中心軸線上に嵌合することによって、柱に作用する水平方向力をその軸線上で伝達することができる。これにより、地震時等における水平方向力がいずれの方向に作用する場合でも、均等な強度で抵抗するものとなる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の柱梁接続構造において、 前記スクリュー部材の端面には凹部が形成されており、前記接合金具は前記スクリュー部材との当接面に、前記凹部に嵌合される凸部を有しており、前記凹部に前記凸部を嵌合した状態で該接合金具が前記スクリュー部材に結合されるものとする。

スクリュー部材を梁にねじ込む作業は、スクリュー部材を周方向に回転させるものであるが、スクリュー部材の上端面または下端面に設けられた凹部に工具を係合させることによって容易に回転させることができる。

このスクリュー部材をねじ込む作業は、工場等の充分な設備のあるところで行うことができ、周方向に正確に位置を合わせてねじ込むことができる。このようにスクリュー部材が正確にねじ込まれていると、上記スクリュー部材の端面に形成されている凹部に接合金具の凸部を係合することによって、接合金具の周方向の位置を正確に合わせて結合することができる。したがって、現場で容易に方向を定めて接合金具を固定することが可能となる。
このように正確に接合金具が固着されることにより、柱の側面から水平方向に貫通される係合ピンの挿通穴と接合金具の方向とを容易に一致させることができ、柱と接合金具とを貫通するように係合ピンは容易に貫入されて施工の効率が向上する。

請求項４に係る発明は、請求項２に記載の柱梁接続構造において、 前記接合金具の円筒体の他端には、該円筒体に挿入されたボルトの脱落を防止する小突起が設けられているものとする。

円筒体の内側に挿入されたボルトは小突起によって円筒体の内側から抜け出さないように係止され、これらを対にして扱うことができる。したがって、取り扱いが容易になる。また、梁の下面に取り付ける場合等には、工具をボルトに係止してねじ込む作業が容易となり、施工性が向上する。

以上説明したように、本願発明に係る柱梁接続構造では、梁等にねじ込まれたスクリュー部材を利用して、柱を引き抜こうとする力及び柱端部のせん断力に対して有効に抵抗する構造とすることができる。そして、柱及び梁を組み立てる現場における作業を簡略化することができ、効率の良い作業が可能となる。

以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明に係る柱梁接続構造を好適に用いることができる木造建築物の構造体を示す概略斜視図である。
この構造体は、木製の梁１と主柱２が剛結合つまり曲げモーメントが伝達されるように結合されたラーメン架構体を複数組み合わせて形成されている。主柱１及び梁２の断面形状は、ラーメン架構体の軸線が含まれる立面と平行な方向に断面寸法がが大きく、この立面と直角方向に断面寸法が小さくなった扁平な形状となっている。したがって、このラーメン架構体は、上記軸線を含む立面内で作用する曲げモーメント及びせん断力に対して有効に抵抗する部材として用いられ、このような一方向ラーメンを異なる方向に複数を組み合わせて立体的な構造躯体を構成している。

ラーメン架構体のそれぞれは、主柱１の上端面に梁２の下面を当接して接合する、いわゆる梁勝ち構造となっており、異なる方向のラーメン架構体の接合は、梁２ａの側面に他のラーメン架構体の梁２ｂの端面を突き当てて結合している。

ラーメン架構体は、鉛直方向の荷重を主に主柱１で負担するものとなっているが、梁２の支間長が大きいときには、主柱１ａと主柱１ｂとの間に軸柱３が設けられる。軸柱３は、曲げモーメントに対して抵抗することは期待されておらず、鉛直方向の荷重を軸力によって支持し、梁２の曲げモーメントを低減するものとなっている。

図２は、図１に示すラーメン架構体で用いられる下層部分の梁２ａと上層部分の軸柱３との接続構造であって、本願に係る発明の一実施形態を示す概略斜視図である。また、図３は同じ接続構造の断面図である。
この構造は、ラーメン架構体の第１の梁２ａと第２の梁２ｂとが接合される位置で、軸柱３が梁２ａ上に立設されるものである。第１の梁２ａと第２の梁２ｂとは、それぞれの梁の鉛直方向にねじ込まれたスクリュー部材４ａ，４ｂを用いて接合するものであり、第１の梁２ａの側面に第２の梁２ｂの端面を突き当てて接合されている。

上記スクリュー部材４は、図４に平面図、正面図及び平面図を示すように、棒状の金属部材の外周面に螺旋状の張り出し部４１を設けたものであり、上端面から軸線方向にねじ穴４２が設けられている。そして、端面には半径方向に筋状となった凹部４３が設けられている。また、長さ方向の中間部分には軸線と直角方向に横孔４４が設けられ、第１の梁２ａにねじ込まれた第１のスクリュー部材４ａではこの横孔４４の内周面に雌ねじが切削されている。また、第２の梁２ｂにねじ込まれた第２のスクリュー部材４ｂの横孔はピンを挿通することができるように滑らかな内周面となっている。

第１の梁２ａの側面から、この梁にねじ込まれた第１のスクリュー部材４ａの横孔に複数のボルト５が螺合され、これらのボルト５によって第１の梁２ａの側面に梁接合金具６が取り付けられている。そして、第２の梁２ｂの端部に設けられたスリット２１に梁接合金具６の張り出し板部６１が挿入され、第２の梁２ｂの側面から第２のスクリュー部材４ｂを貫通するピン７がこの梁接合金具６に係止される。これにより、第１の梁２ａと第２の梁２ｂとは鉛直方向の力すなわち梁のせん断力の伝達が可能に接合されている。

第１のスクリュー部材４ａの上端面から軸線方向に設けられたねじ孔４２には、軸柱３を接合するための柱梁接合金具８が取り付けられる。この柱梁接合金具８は、図５に示すように、両端が開放された円筒体８１とこの内側に挿入されたボルト８２とを有するものであり、円筒体８１の一方の端部は、ボルトの頭部８２ａか係止されるように内側に張り出して内径が縮小されている。そして、ボルトの先端８２ｂがこの端部から外側に突き出して頭部８２ａが上記縮径部８１ａに係止されるものとなっている。一方、円筒体８１の他方の端部には、内側に向かって小突起８１ｂが突き出すように設けられており、ボルト８２がこの円筒体８１の内部から抜け落ちないようになっている。

上記円筒体８１の側面には、軸線と直角方向に円形の貫通孔８１ｃが設けられている。また、円筒体８１のボルト先端が突き出した端面には、半径方向に軸線を有する複数の筋状の凸部８１ｄが設けられている。

上記円筒体８１は、上記ボルト８２を第１のスクリュー部材４ａの上端面に設けられたねじ孔４２にねじ込むことによって固定されており、下端面を第１のスクリュー部材４ａの上端面に密着させ、軸線を鉛直にして接合されている。このとき、円筒体８１の端面に設けられた筋状の凸部８１ｄは、第１のスクリュー部材４ａの端面に設けられた凹部４３に嵌め合わされている。

軸柱３の下端面には、この円筒体８１の外径に対応する円形断面の孔が軸線方向に設けられており、この穴内に円筒体８１が収容され、端面が梁２ａの上面に当接するように軸柱３が接合されている。この軸柱３の側面からは、予め設けられたピン孔３１に係合ピン９が挿入され、円筒体８１の側面に設けられた貫通孔８１ａに挿通されて軸柱３と円筒体８１とがピン９によって係止されるものとなっている。したがって、軸柱３を梁２ａから引き抜く方向の力が作用したときには、ピン９によって軸柱３に係止された円筒体８１に引き抜き力が伝達され、ボルト８２及びスクリュー部材４ａを介して梁２ａに伝達される。したがって、引き抜きに対して確実に抵抗する。また、軸柱３の下端にせん断力が作用する場合にも、円筒体８１、ボルト８２及びスクリュー部材４ａを介して軸柱３から梁２ａにせん断力が確実に伝達され、軸柱３と梁２ａとの接合部は地震時等の水平方向の力に抵抗できるものとなる。

次に、上記軸柱３と梁２とを接合する工程について説明する。
工場等における加工段階で、梁２ａに鉛直方向の貫通孔を設け、スクリュー部材４ａをねじ込む。スクリュー部材４ａは、端面に設けられた凹部４３に工具を係止し、回転させることによってねじ込むことができる。スクリュー部材４ａには、梁接合金具６を取り付けるための横孔４４が設けられており、この横孔４４の方向が梁接合金具６を固定するボルト５と螺合できるように、正確に方向を設定する。

建築物を構築する現場では梁２ａを架設した後、図６（ａ）（ｂ） に示すようにスクリュー部材４ａの端面に設けられたねじ孔４２にボルト８２をねじ込んで円筒体８１を固定する。このとき、ボルト８２は円筒体８１の上方からレンチ１０を差し入れて回転する。また、円筒体８１を固定するときに端部に設けられた凸部８１ｄをスクリュー部材４ａの端面に設けられた凹部４３にはめ入れる。これにより円筒体８１に設けられた横孔８１ｃの方向が正確に設定される。この円筒体８１を、図７（ａ）（ｂ）に示すように、予め軸柱３の端面から軸線方向に設けられた穴３２に嵌めこみ、軸柱３の端面を梁２ａの上面に当接させる。そして、軸柱３の側面から係合ピン９をピン孔３１に挿通して軸柱３と円筒体８１に設けられた横孔８１ｃに貫通させる。これにより、軸柱３と円筒体８１は係合ピン９によって係止され、円筒体８１はボルト８２によってスクリュー部材４ａに固定される。したがって、梁２ａと軸柱３とは水平方向の力及び軸柱３を引き抜く力に対して抵抗可能に接合される。

以上に説明した実施形態は、梁２とその上に支持される軸柱３との接続構造であるが、軸柱とその上に支持される梁との接合部にも同様の構成を適用することができる。この場合の接続構造は、上記構造を上下反転したものとする。そして、接合の工程は、立設された軸柱上に円筒体を固定した梁を支持し、円筒体を柱の端面から下方に設けられた孔に嵌め入れて梁の下面を柱上端面に当接させる。

本願発明に係るの柱梁接続構造が好適に用いられる木造建築物の構造体を示す概略斜視図である。 図１に示す構造躯体の梁と軸柱とを接合する構造であって、本願に係る発明の一実施形態である柱梁接続構造を示す概略斜視図である。 図２に示す柱梁接続構造の断面図である。 図２及び図３に示す柱梁接続構造に用いられるスクリュー部材の平面図、正面図及び側面図である。 図２及び図３に示す柱梁接続構造で用いられる柱梁接合金具を示す平面図、正面図、底面図及び断面図である。 図２及び図３に示す柱梁接続構造によって柱と梁とを接合する工程を示す概略図である。 図２及び図３に示す柱梁接続構造によって柱と梁とを接合する工程を示す概略図である。

符号の説明

１：主柱、 ２：梁、 ３：軸柱、 ４：スクリュー部材、 ５：柱梁接合金具、 ６：梁接合金具、 ７：ボルト、 ８：ピン、 ９：係合ピン、 １０：レンチ
３１：ピン孔、 ３２：孔
４１：螺旋状の翼体、 ４２：ねじ孔、 ４３：筋状の凹部、 ４４：横孔、
８１：円筒体、 ８１ａ：縮径部、 ８１ｂ：小突起、 ８１ｃ：横孔、 ８１ｄ：凸部、 ８２：ボルト、

Claims (4)

1. 横方向に架設される木製の梁と、この梁の上面又は下面に端面を当接して接合される木製の柱との接続構造であって、
   前記梁に設けられた鉛直方向の穴に、棒状の金属であって外周部に螺旋状の張り出し部を有するスクリュー部材がねじ込まれ、
   該スクリュー部材の端面から軸線方向に設けられたねじ穴に螺合することによって、梁の上面又は下面から突出するように接合金具が固着され、
   柱の端面に設けられた穴に前記接合金具が嵌合されるとともに、柱の側面から該接合金具を貫通するように挿入された係合ピンによって、該柱と前記接合金具とが係止されていることを特徴とする柱梁接続構造。
2. 前記接合金具は、
   一方の端部が内側に張りだしてボルト頭部の係止部が設けられた円筒体と、この円筒体の内側に挿入され、頭部が上記係止部に係止されるとともに先端部が前記円筒体の一方の端部より突き出して、前記スクリュー部材のねじ穴に螺号されるボルトとを有し、
   前記円筒体には、軸線と直角方向に貫通し、前記係合ピンが貫通される横孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の柱梁接続構造。
3. 前記スクリュー部材の端面には凹部が形成されており、前記接合金具は前記スクリュー部材との当接面に、前記凹部に嵌合される凸部を有しており、前記凹部に前記凸部を嵌合した状態で該接合金具が前記スクリュー部材に結合されるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の柱梁接続構造。
4. 前記接合金具の円筒体の他端には、該円筒体に挿入されたボルトの脱落を防止する小突起が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の柱梁接続構造。
   
   

Images