JP2007085158A - 部材締結具 - Google Patents

Abstract

【課題】
無垢の杉などのように繊維方向に沿って割れやすい木材を、ドリフトピンの打ち込みなどによるヒビ割れの発生を防止して、強度が必要とされる木造建築物の構造材などに使用するための部材連結具を提供すること。
【解決手段】
ボルト１２とナット２０によって金物１１を主幹部材Ｓに一体化して、ドリフトピン１３によって金物１１を結合部材Ｋに一体化して、主幹部材Ｓと結合部材Ｋとを丁字状に接続している締結部において、側周面に螺旋凸条２５が形成されている補強軸１４を、結合部材Ｋの端面付近に木質繊維と直交する方向に埋め込んでいく。これによって螺旋凸条２５が結合部材Ｋの中に食い込んでいき、木質繊維に沿って引き裂かれることを防止できるため、ドリフトピン１３などの打ち込みに耐える強度が確保され、比較的割れやすい木材を構造材として使用することが可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、木造建築物などにおいて二本の木材を丁字状に結合する際に用いる部材締結具に関する。

現在、国内の森林は一部で荒廃が進み、災害や生態系などの面で様々な問題が発生している。荒廃が進んだ要因の一つには、価格の安い輸入材によって林業の採算性が失われて、人為的な管理が不可能になったということが挙げられる。特に数十年前に盛んに植林の行なわれた杉は、当初予想された需要がなくなり収益も望めないことから、人工林にとって必要不可欠な間伐などの手入れが行なわれなくなり、急速に荒廃が進んでいる。この荒廃を食い止める対策の一つとしては、木材の需要を拡大することが挙げられ、各地域では地場の森林資源を活用した特産品の開発に力を注いでいる。

過去に大量に植林が行なわれて現在伐採時期に達している杉は、比較的軟質で強度も不足気味であり、しかも繊維方向に沿ってヒビ割れが生じやすいという性質があり、木造建築において土台や柱や梁といった構造材として大々的に使用することは難しく、その用途が限定されている。ただし杉を無垢の状態で使用せず、一旦集成材に加工して強度を高めた上で構造材に使用することは可能である。

集成材については、これまでの技術開発によって経年による接着剤のはがれや、化学物質の揮発による健康被害、といった問題は既に解決されており、建築用途で構造材を始めとする各所に問題なく使用可能である。しかし集成材は費用が高くなりがちであり、また人工的な木目の並びは、高級感を想起させるものではなく、むしろ汎用的な規格品といった没個性的な印象を与えやすく、原木を製材加工しただけの無垢の部材を使用したいという希望も根強い。

国内産の杉を無垢の状態で木造建築物の構造材として使用することは不可能ではなく、部材の断面積を増大したり、骨格の組み方を工夫するなどの対策によって強度の確保は可能である。しかし部材同士を一体化している締結部は、釘などを打ち込んだり、ホゾとホゾ溝を加工したり、各種の金物を介在させたり、というように様々な追加工が行なわれるため、部材にヒビ割れが生じる可能性が極めて高い。特に金物を介在させて部材を締結する場合、金物と部材とを一体化するドリフトピンの打ち込みによるヒビ割れの発生は避けられず、しかもヒビ割れは木質繊維に沿って延びていき、最終的に部材が分裂する恐れがある。したがって杉を構造材として使用するには、ドリフトピンの打ち込みなどによるヒビ割れを防止することが重要にポイントになる。なお木材の端面のヒビ割れを防止する対策としては、以下の特許文献が存在している。
特開２００５−８９９９２号公報

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、無垢の杉などのように繊維方向に沿って割れやすい木材を、ドリフトピンの打ち込みなどによるヒビ割れの発生を防止して、強度が必要とされる木造建築物の構造材などに使用するための部材締結具の提供を目的としている。

前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、主幹部材の側面と結合部材の端面とを結合する部材締結具であって、主幹部材と結合部材との接触面に介在する中央板と、結合部材の端面に形成された溝に差し込まれ且つ前記中央板から直角に延びている側面板と、から成る金物と、前記金物を主幹部材に固定するためのボルトおよびナットと、前記金物を結合部材に固定するためのドリフトピンと、結合部材の前記溝によって区画される領域のうちの一カ所以上に埋め込まれる補強軸と、から構成され、前記補強軸は、頭部と、該頭部から延びる円柱状の脚部と、該脚部の側周面に形成してある螺旋凸条と、から成り、前記螺旋凸条による結合部材中への食い込みによってヒビ割れの発生を防止できることを特徴とする部材締結具である。

本発明は、二本の棒状の木材を丁字状に締結している箇所に適用され、主幹部材および結合部材とは、締結している二本の部材を識別するため便宜的に付与された名称であり、接触面が部材の側面になっている方を主幹部材、接触面が端面になっている方を結合部材としている。したがって土台が主幹部材で柱が結合部材になる場合や、柱が主幹部材で梁が結合部材になる場合など、様々な形態がありうる。

金物は金属板を折り曲げて形成したもので、主幹部材と結合部材とを実質的に締結する役割があり、中央板と、この中央板から直角に延びる側面板と、から構成され、中央板の両側部から側面板が延びているコの字状の外観のものが主流だが、中央板の一側部から一枚の側面板が延びているＬ字状の外観のものも存在している。そして中央板は主幹部材と結合部材との接触面に挟み込まれ、また側面板は結合部材の中に差し込まれるもので、従来の形態と基本的に変わりがない。なお中央板は、主幹部材に一体化するための固定孔が形成され、また主幹部材には固定孔に合わせて両側面を貫通するキリ孔が事前に加工され、固定孔からキリ孔に向けてボルトを差し込み、このボルトの先部にナットを螺合させることで金物が主幹部材に固定される。一方の側面板は、結合部材の端面に加工された溝に差し込まれるもので、結合部材と側面板とを貫くドリフトピンによって双方が一体化される。したがって側面板には、ドリフトピンを通過させるための係止孔が形成され、また結合部材には、係止孔に合わせて両側面を貫通するピン孔が事前に加工されている。

補強軸は、ドリフトピンの打ち込みなどによって結合部材の端面付近からヒビ割れが発生することを防止するために使用され、結合部材の端面に加工された溝によって区画される領域に埋め込まれる。溝は側面板に合わせて一列または二列となるため、この領域は計二カ所または三カ所になり、この全ての領域または一部の領域に補強軸が埋め込まれる。補強軸は、工具類を掛けるための頭部と、この頭部から同心で細長く延びる脚部と、から構成され、釘などに似た細長い円柱状で先鋭な外観であり、脚部の側周面にはネジ釘などに似た螺旋凸条が形成されている。したがって補強軸の脚部の先端を結合部材に突き付けて頭部に工具を掛けて全体を旋回させると、やがて螺旋凸条が結合部材に食い込んでいく。なお補強軸は、本発明に適した専用のものを製作することも可能であるが、汎用のコーチボルト（ラグスクリュー）などを用いても良い。そのほか補強軸は単に埋め込めば良い訳ではなく、ドリフトピンの打ち込みに先立って木質繊維と直交する方向に埋め込む必要がある。

このように構成することで、結合部材に埋め込まれた補強軸の螺旋凸条が木質繊維の中に突き刺さり、隣接する木質繊維を引き裂こうとする荷重が作用した場合、この荷重が螺旋凸条を介して補強軸によって受け止められ、結合部材に作用する荷重が緩和されるため、繊維方向に引き裂かれてヒビ割れが発生することを防止でき、ドリフトピンの打ち込みにも耐えることができる。

請求項１記載の発明のように、主幹部材と結合部材とを一体化するための金物に加えて、結合部材の端面周辺を強化する補強軸を使用する部材締結具によって、木質繊維に沿って割れやすい素材を締結する際、補強軸の螺旋凸条が結合部材に食い込むことで、ドリフトピンの打ち込みなどによる木質繊維を引き裂こうとする荷重を受け止めて、ヒビ割れの発生を防止できる。そのため、杉を始めとする比較的割れやすい木材を無垢の状態で木造建築物の構造材として使用することが可能になり、集成材に比べて費用の低減が可能で、しかも天然素材による良好な雰囲気を建築物に与えることができる。また本発明によって国内産の杉の用途を拡大できることが期待され、その経済的な効果で健全な林業経営が可能になり、適切な森林管理によって防災面や環境面での効果も見込まれる。

図１は、本発明による部材締結具の構成を示す斜視図である。水平に横たわっている主幹部材Ｓの側面に、同じく水平に横たわる結合部材Ｋの端面を接触させて、金物１１を介して双方を一体化している。ここで使用される金物１１は、真ん中に位置する中央板１５と、この中央板１５の両側から直角に延びる側面板１６と、から構成されており、中央板１５は主幹部材Ｓの側面に接触するが、この際の位置決めを行うため円柱状のホゾ１７が上下に二個形成されている。このホゾ１７は中空でその中心には固定孔１８が形成されており、ホゾ１７の内部にボルト１２の頂部２１を収納して、その先部２２だけを固定孔１８から外部に突き出すことができる。またホゾ１７と対になるホゾ穴３２が主幹部材Ｓの側面に加工されており、このホゾ穴３２に同心で主幹部材Ｓを貫くキリ孔３１が加工されており、その先にはナット２０を収納するための座グリ穴３３が加工されている。金物１１を固定する際は、ホゾ穴３２にホゾ１７を差し込んでから、ボルト１２を図のように差し込んでいき、先部２２の先にナット２０を螺合させて、ボルト１２を引き寄せる。なおボルト１２は汎用的なもので、旋回のために工具類を掛けることのできる部分が頂部２１であり、雄ねじが形成された細長い部分が先部２２である。

金物１１の側面板１６は、結合部材Ｋの端面に形成された溝３５の中に差し込まれるもので、さらに側面板１６と結合部材Ｋとはドリフトピン１３によって一体化される。したがって側面板１６にはドリフトピン１３を挿通するための係止孔１９が左右とも同位置に形成され、また結合部材Ｋにもドリフトピン１３を打ち込むためのピン孔３６が事前に加工されている。したがって金物１１をボルト１２によって主幹部材Ｓに一体化した後、側面板１６に結合部材Ｋの溝３５を差し込んでから、双方を貫通するドリフトピン１３を打ち込むことで、最終的に主幹部材Ｓと結合部材Ｋとが一体化される。なお金物１１の中央板１５を収納するため、結合部材Ｋの端面には、両溝３５の間を削った切欠３４が形成されている。またドリフトピン１３は、結合部材Ｋとの摩擦によって固定される。

結合部材Ｋが端面から木質繊維に沿って割れていくことを防止するため、結合部材Ｋの端面近傍には補強軸１４が埋め込まれる。この補強軸１４は、端部に形成された頭部２３と、この頭部２３から延びる脚部２４と、から構成され、頭部２３には工具を掛けることのできるプラス形の彫り込みが加工されており、また脚部２４の側周面には半径方向に突出している螺旋凸条２５が形成されている。そして補強軸１４は、結合部材Ｋに加工された溝３５によって区画される三カ所の領域ａ，ｂ，ｃの全てに使用され、木質繊維に対して直交する垂直方向に埋め込まれる。ただし補強軸１４の全長は、結合部材Ｋの高さの半分程度であるため、上下両側に使用している。

補強軸１４の埋め込みは、ドリフトピン１３を打ち込む際の衝撃でヒビ割れが発生することを防止するため、その前に行う必要がある。また補強軸１４や金物１１やドリフトピン１３などが内部で干渉しないよう、それぞれの配置には注意を要する。そのほか金物１１については、ホゾ１７の有無や側面板１６の枚数が異なるなど様々な形態が存在しているが、補強軸１４はこれらに関係なく使用可能である。

図２は、本発明を使用した締結部の断面構造を示しており、図２（Ａ）は図１に示す各要素を組み上げた際の中央部の縦断面で、図２（Ｂ）は補強軸１４の形態を変えたものである。図２（Ａ）のように金物１１の中央板１５に形成されたホゾ１７は、主幹部材Ｓのホゾ穴３２にはめ込まれており、さらにボルト１２によってこれらが一体化されている。また金物１１の側面板１６には、結合部材Ｋを貫通しているドリフトピン１３が打ち込まれている。そして補強軸１４は、上下両方から打ち込まれているが相互に干渉しないよう位置をわずかに変えており、これによって結合部材Ｋは上下方向の全域が強化された状態になり、結合部材Ｋの中に食い込んでいる螺旋凸条２５によって、部材を上下に引き裂こうとする荷重が作用した場合でも、補強軸１４がこれを受け止める。なお図２（Ａ）は結合部材Ｋの中央部であり、これ以外の二つの領域ａ，ｃにも補強軸１４が同様に埋め込まれている。

また図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す補強軸１４の形態を変えて、全長を延ばした補強軸１４’を使用したもので、一本を上面から埋め込んで結合部材Ｋの底面まで到達させており、図２（Ａ）に比べて使用数や作業量の削減が可能である。ただし全長を延ばしたことで埋め込み時の作業は難しくなるため、使用の際は注意が必要である。

図３は、本発明の使用箇所の例を示す斜視図であり、木造建築物の骨格の一部だけ示している。ここでは地面に基礎コンクリート４１が打設されており、この上に土台４２を横倒しに配置しており、さらに柱４３を直立させている。また柱４３の上には、梁４４が水平に載せられており、柱４３と梁４４との結合によって強固な骨格が構築されており、これらの柱４３や梁４４以外にも、補助的な横木４５も使用されている。そして図中の一点鎖線円で囲んでいる丁字状の結合部に本発明を使用可能であり、部材のヒビ割れを防止することで杉などの強度が不十分な木材も構造材としての使用が可能になる。

図４及び図５に示す例は、前記図中の一点鎖線円で囲んでいる丁字状の結合部に本発明を使用し、柱等の縦に配設される木材に、梁等の水平に配設される木材を連結することで構成された仕口構造の一例である。

この例は、一の木材たる主幹部材の柱４３と、他の木材たる結合部材の梁４４とが金具により連結された仕口構造であって、柱４３と梁４４との連結部に双方に固定された金物１１を介在し、前記柱４３に前記金物１１をボルト１２で固定すると共に、前記梁４４に同金物１１をドリフトピン１３で固定したものである。

前記柱４３及び梁４４には、当該柱４３に埋め込まれたボルト１２、及び前記梁４４に埋め込まれたドリフトピン１３から、それらの直径長以上に離隔しない位置へ、当該木材の繊維に引っ掛かる螺旋凸条２５を備えた補強軸１４が捩じ込まれている。当該補強軸１４は、各々の木材４３，４４に埋め込まれた前記ボルト１２或いはドリフトピン１３の長手方向と直角に交差し、且つ各木材４３，４４の長手方向と直角に交差する様に捩じ込まれている。

前記螺旋凸条２５に引っ掛かった木材の繊維は、木材内部においてその存在位置が規制され、繊維間の剥離等によりボルト１２やドリフトピン１３が移動する道筋の形成が抑止される。その結果、前記補強軸１４の存在、及びその螺旋凸条２５に掛かる木材の繊維は、仕口部にて生じる応力によりボルト１２やドリフトピン１３が木材内部を移動しない様にそれらを複数の方向から支持する役割を果たす。

ここで使用される金物１１は、先に示した金物１１と同様に、真ん中に位置する中央板１５と、この中央板１５の両側から直角に延びる側面板１６と、から構成されており、中央板１５は柱４３の側面に接触するが、この際の位置決めを行うため円柱状のホゾ１７が上下に二個形成されている。このホゾ１７は中空でその中心には固定孔１８が形成されており、当該ホゾ１７の内部にボルト１２の頂部２１を収納して、その先部２２だけを固定孔から外部に突き出すことができる。

また、ホゾ１７と対になるホゾ穴３２が柱４３の側面に加工されており、このホゾ穴３２に同心で柱４３を貫くキリ孔３１が加工されており、その先にはナット２０を収納するための座グリ穴３３が加工されている。前記金物１１を固定する際は、前記ホゾ穴３２にホゾ１７を差し込んでから、前記ボルト１２を差し込んでいき（図１のボルト１２参照）、先部２２の先にナット２０を螺合させて、ボルト１２を引き寄せる。

前記ボルト１２に掛かる荷重や応力によって前記柱４３が前記キリ孔３１から木質繊維に沿って割れていく等の損傷を防止するため、当該柱４３に埋め込まれたボルト１２の下方
であって、且つその直径長以内の位置へ、前記ドリフトピン１３の長手方向及び木質繊維に対して直交する方向に補強軸１４が捩じ込まれる。

この補強軸１４は、先にも記した通り、端部に形成された頭部２３と、この頭部２３から延びる脚部２４と、から構成され、頭部２３には工具を掛けることのできる加工が適宜施されており、また脚部２４の側周面には半径方向に突出している螺旋凸条２５が形成されている。或いは、脚部２４全体が螺旋凸状２５のみで構成される例えばコルクスクリュー状を採用しても良い。尚、前記補強軸１４は、その全長が梁４４の高さの半分程度のものを上下両側に使用しても良いし（図５参照）、梁４４の全長を有するものを一本使用しても良い。

前記金物１１の側面板１６にあっても、先に示した金物１１と同様に、前記梁４４の端面に形成された溝３５の中に差し込まれるもので（図１の結合部材Ｋ参照）、さらに前記側面板１６と梁４４とはドリフトピン１３によって一体化される。したがって側面板１６にはドリフトピン１３を挿通するための係止孔１９が左右とも同位置に形成され、また、前記梁４４にもドリフトピン１３を打ち込むためのピン孔３６が事前に加工されている。

したがって、金物１１をボルト１２によって柱４３に一体化した後、側面板１６に梁４４の溝３５を差し込んでから、双方を貫通するドリフトピン１３を打ち込むことで、最終的に柱４３と梁４４とが一体化される。なお金物１１の中央板１５を収納するため、前記梁４４の端面には、前記両溝３５の間を削った切欠３４が形成されている。またドリフトピン１３は、梁４４との摩擦によって固定される。

当該例にあっても、前記梁４４が端面から木質繊維に沿って割れていくことを防止するため、当該梁４４の端面近傍には補強軸１４が捩じ込まれる。この補強軸１４は、先にも記した通り、端部に形成された頭部２３と、この頭部２３から延びる脚部２４と、から構成され、頭部２３には工具を掛けることのできる加工が適宜施されており、また脚部２４の側周面には半径方向に突出している螺旋凸条２５が形成されている。そして補強軸１４は、前記梁４４に加工された溝３５によって区画される三カ所の領域ａ，ｂ，ｃの全てに使用され、前記ドリフトピン１３の長手方向及び木質繊維に対して直交する垂直方向に埋め込まれる。

図４において、前記補強軸１４は、上下両方から打ち込まれているが相互に干渉しないよう位置をわずかに変えており、これによって結合部材Ｋは上下方向の全域が強化された状態になり、梁４４の中に食い込んでいる螺旋凸条２５によって、部材を上下に引き裂こうとする荷重が作用した場合でも、補強軸１４がこれを受け止める。

図１は、本発明による部材締結具の構成を示す斜視図である。 本発明を使用した締結部の断面構造を示しており、（Ａ）は図１に示す各要素を組み上げた際の中央部の縦断面で、（Ｂ）は補強軸の形態を変えたものである。 本発明の使用箇所の例を示す斜視図である。 本発明による仕口構造の一例を示した断面図である。 本発明による仕口構造の一例を示した図４の図中左方向から見た正面図である。

符号の説明

１１ 金物
１２ ボルト
１３ ドリフトピン
１４ 補強軸
１５ 中央板
１６ 側面板
１７ ホゾ
１８ 固定孔
１９ 係止孔
２０ ナット
２１ 頂部
２２ 先部
２３ 頭部
２４ 脚部
２５ 螺旋凸条
３１ キリ孔
３２ ホゾ穴
３３ 座グリ穴
３４ 切欠
３５ 溝
３６ ピン孔
４１ 基礎コンクリート
４２ 土台
４３ 柱
４４ 梁
４５ 横木
Ｓ 主幹部材
Ｋ 結合部材

Claims (3)

1. 主幹部材（Ｓ）の側面と結合部材（Ｋ）の端面とを結合する部材締結具であって、
   主幹部材（Ｓ）と結合部材（Ｋ）との接触面に介在する中央板（１５）と、結合部材（Ｋ）の端面に形成された溝（３５）に差し込まれ且つ前記中央板（１５）から直角に延びている側面板（１６）と、から成る金物（１１）と、
   前記金物（１１）を主幹部材（Ｓ）に固定するためのボルト（１２）およびナット（２０）と、
   前記金物（１１）を結合部材（Ｋ）に固定するためのドリフトピン（１３）と、
   結合部材（Ｋ）の前記溝（３５）によって区画される領域（ａ，ｂ，ｃ）のうちの一カ所以上に埋め込まれる補強軸（１４）と、
   から構成され、
   前記補強軸（１４）は、頭部（２３）と、該頭部（２３）から延びる円柱状の脚部（２４）と、該脚部（２４）の側周面に形成してある螺旋凸条（２５）と、から成り、前記螺旋凸条（２５）による結合部材（Ｋ）中への食い込みによってヒビ割れの発生を防止できることを特徴とする部材締結具。
2. 一の木材と他の木材とが金具により連結された仕口構造において、
   一の木材と他の木材との連結部に双方に固定された金物（１１）を介在し、
   前記一の木材又は前記他の木材に前記金物（１１）をボルト（１２）又はドリフトピン（１３）で固定し、
   前記一の木材又は他の木材における、当該一の木材又は他の木材に埋め込まれたボルト（１２）又はドリフトピン（１３）からそれらの直径長以内の位置へ、当該木材の繊維に引っ掛かる螺旋凸条を備えた補強軸（１４）を、当該ボルト（１２）又はドリフトピン（１３）の長手方向と直角に交差し、且つ前記一の木材又は他の木材の長手方向と直角に交差する様に捩じ込んでなる木造建造物の仕口構造。
3. 前記補強軸（１４）が、前記ボルト（１２）又はドリフトピン（１３）の下方に位置する前記請求項２に記載の木造建造物の仕口構造。
   
   

Images