JP2007132053A - 木質部材の結合構造及び結合金具 - Google Patents

Abstract

【課題】基礎と土台及び柱間を一体的に結合し、地震などの際の上下方向の振動にも対応するための構造及び結合金具を提供するものである。
【解決手段】基礎２の上面にアンカーボルト４を突出させ、アンカーボルト４に土台４０を介して柱７０を立設させる構造において、基礎２上のアンカーボルト４の突出端に結合するとともに、アンカーボルト４の突出端と面方向に異なる突出位置に移動調整自在として連結ボルト２０を上部に突設した軸心調整用の結合金具１０と、柱７０の中心部に形成された中心孔７４に挿入される内ねじ筒よりなる結合棒７６と、結合棒７６を柱７０に固定する支持ピン８４と、を具備し、連結ボルト２０の突出端を結合棒７６の内腔雌ねじ部７８に螺締させようにした。
【選択図】 図７

Description

本発明は、木質部材の結合構造及び結合金具に関し、特に、基礎上に土台を固定し、さらに土台上に柱を立設させて一体的に結合するための木質部材の構造及びこれに用いる結合金具に関する。

木質軸組構造の住宅の基礎の施工手順は、図１０に示すように、施工予定位置にトレンチを掘削し、トレンチ内に割りぐり石１を充填し、ランマで締め固め、捨てコンクリートを打設してから、型枠をトレンチ内に建て込み、次いで型枠内へコンクリートを打設し、コンクリートの養生固化後に、脱型し、得られた基礎２とそのフーチング２ａに形成された隙間周縁への土砂の埋め戻し、盛土、敷き均し、締め固めなどの一連の土工作業により完成させている。

この後は基礎２上に木質部材である土台３を設置固定し、これ以降は土台３上に柱の建て込みを始めとする軸組施工を行うようになっている。
以上において、前記基礎２と土台３の結合は、基礎上２に突出するアンカーボルト４を土台３上に貫通させ、アンカーボルト４の土台３からの突出端にワッシャ５を介してナット６をねじ込むことによって行う。

また、土台３に対する柱の建て込みには伝統的な手法であるほぞとほぞ穴を介した継手による結合に加えて、従来では短冊金物などの外付け金物を介在させて連結し、耐震補強を行っている。

しかしながら、従来の施工方法にあっては、基礎−土台間の結合構造、及び土台−柱間の結合構造において、次に述べる技術的課題があった。

まず、従来の基礎−土台間の接合は、図示のごとく、必ずしもアンカーボルト４の軸心が基礎２の幅方向中心Ｏに一致して突出するとは限らず、片側に所定のずれ寸法ｄだけずれた状態で突出する場合もあり、特に最近では耐震施工の目的で、ベース筋、主筋、補強筋など組合わせた鉄筋を用いて鉄筋コンクリート製基礎２を施工する例も多いことから、アンカーボルト４を基礎２の中心Ｏ上に精度良く突出させることはさらに難しい課題となっていた。

以上の課題の解決する対策として、従来では、土台３に予めボルト径よりも十分大きな径の挿通孔３ａを貫通しておき、アンカーボルト４の突出位置が片側に偏在しても接合に支障がないようにするか、あるいは現場施工により、アンカーボルト４の突出位置に応じた位置に挿通孔３ａを明けるなどの対策をとっている。

しかし前者の対策は、ナット６がゆるんだ場合など、基礎２に対し土台３が容易にずれるおそれや、アンカーボルト４の曲げなどの問題が生じ、結合強度低下の原因ともなる。また後者の対策では現場でいちいち寸法計測を行いつつ孔明け作業を行わなければならないため、施工が面倒である。

いずれの場合であっても、図示のごとくアンカーボルト４の軸心が基礎２の幅方向片側に位置しているため、基礎２−土台３間に図中矢印で示す幅方向の横力Ｆ，Ｆ’が作用すると、アンカーボルト４を挟む土台３の材厚の薄い側が破損しやすくなるほか、仕上げ上の収りが低下し、見栄えが悪いものとなっていた。

なお、アンカーボルト４の軸心が基礎２の幅方向中心位置Ｏ上に突出している場合には前記のような問題はないが、同図１０に図示のごとく土台３の断面は正四角形状であり、土台３を貫通してこれの上に突出させるためには基礎２上からの突出量を相当長くしなければならず、曲げ剛性などの点でも課題を生じていた。

次に土台−柱間の接合においては、従来の外付け金具を用いた補強構造では、金具そのものが薄板から構成されているため、十分な耐震補強効果が得にくい一方で、鉄筋などにより補強された基礎は十分な耐震強度を有している。特に、地震などの際には、柱が上方に飛び出すようにして土台から離れ、倒れやすいという問題があった。

したがって、土台と柱の結合位置にアンカーボルトを突出させ、このアンカーボルトを利用して土台−柱間の結合を行うようにすれば、土台に加え柱も基礎に結合し、耐震強度を向上できるが、具体的な結合構造としては従来では考えられてはいなかった。

本発明は以上の課題を解決するものであって、その目的は、アンカーボルトの基礎からの突出位置の偏在の有無にかかわらず、常に土台の中心にボルトの軸心を一致させた状態で先端が突出し、その中心位置でナットを締付けることにより、平均化した結合強度で基礎、土台及び柱間を接合できるようにした木質部材の結合構造及び結合金具を提供するものである。

本発明の他の目的は、前記結合金具を利用して基礎−土台−柱間の結合を行い、より剛性の高い、上下方向の振動にも強い結合構造を得ることにある。

前記目的を達成するため、請求項１記載による本発明の木質部材の結合構造では、基礎２の上面にアンカーボルト４を突出させ、該アンカーボルト４に土台４０を介して柱７０を立設させて結合する木質部材の結合構造において、前記基礎２上の前記アンカーボルト４の突出端に結合するとともに、アンカーボルト４の突出端と面方向に異なる突出位置に移動調整自在として連結ボルト２０を上部に突設した軸心調整用の結合金具１０と、前記柱７０の中心部に形成された中心孔７４に挿入される内ねじ筒よりなる結合棒７６と、前記結合棒７６の上部側を横方向に貫通するように前記柱７０に打ち込むことにより、結合棒７６を柱７０に固定する支持ピン８４と、を具備している。
前記土台４０にはその幅方向中心位置に前記連結ボルト２０を挿通するための挿通孔４２（６０）を上下に貫通形成するとともに、該挿通孔４０の下部にあって、前記結合金具１０が格納される下面開口の格納室４４を形成し、土台４０から突出する連結ボルト２０の突出端を前記結合棒７６の内腔雌ねじ部７８に螺締させるようにした。

前記格納室４４が前記挿通孔４０と同軸上に形成された下面開口する円形の大径穴であっても良い。

請求項２の発明では、前記結合金具１０は、その底部に面方向に形成された長孔２６に前記アンカーボルト４の突出端を挿入して、結合金具本体内部の固定ナット１４により締め付け固定し、前記連結ボルト２０は、結合金具本体に対し回動自在に設けられていることを特徴としている。

請求項３の発明では、柱７０の中心部に形成された中心孔７４に挿入される内ねじ筒よりなる結合棒７６と、結合棒７６の上部又は下部側を横方向に貫通するように前記柱７０に打ち込むことにより、結合棒７６を柱７０に固定する支持ピン８４と、を具備し、対向する木質部材側から突出するボルト（連結ボルト２０）の突出端を結合棒７６の内腔雌ねじ部７８に螺締させるようにしたことを特徴とする。

請求項４の発明では、前記結合金具１０は、断面略コ字形をなし、かつ対向する木質部材から突出するボルト（アンカーボルト４）の雄ネジ部４ａを挿通する長孔２６を形成した固定用ブラケット１２と、前記雄ネジ部４ａの長孔２６からの突出端にネジ結合する固定ナット１４と、前記固定ナット１４の上部おいて固定用ブラケット１２の上部における長手方向中心位置に着脱可能に結合配置される回り止め用ブラケット１８と、前記回り止め用ブラケット１８の上部に、回り止め用ブラケット１８に対して回動自在に突出した連結ボルト２０とを、備えたこのを特徴とする。

請求項１記載の結合構造によれば、アンカーボルト４を直接でなく、基礎２上に配置される結合金具１０を介在し、結合金具１０を土台４０の下部内側に設けた格納室４０に格納した状態で基礎上に土台４０を設置し、結合金具１０より突出する連結ボルト２０を介して基礎２上に土台４０を介して柱７０をを結合できる。このとき、アンカーボルト４の軸心が基礎の幅方向中心からずれている場合には、結合金具１０の連結ボルト２０の軸心を幅方向中心に一致すべく前記アンカーボルト４に対する取付位置を面方向にずらして調整すれば、容易に中心位置にずらすことが出来る。また、アンカーボルトの基礎上からの突出量による曲げ剛性などの問題も生じない。

また、柱７０に上下方向の衝撃が生じた場合には、柱７０とアンカーボルト４とが、結合棒７６及び支持ピン８４によって結合されているので、柱の引き抜けによる転倒などの事故が生じない。

請求項２記載の結合構造によれば、前記結合金具１０を格納室４４を構成する大径孔の円周方向に沿って移動させつつ、長孔２６に沿って連結ボルト２０の突出位置を調整できるため、幅方向だけでなく、長さ方向の調整も可能である。

請求項３の結合構造によれば、基礎と土台の結合だけでなく、柱も基礎上のアンカーボルト４に結合棒７６と支持ピン８４を介して固定できるため、強度、剛性の高い結合が出来る。

請求項４記載の結合金具によれば、ブラケット底面に形成された長孔の移動調整量に応じた調整量で上記アンカーボルト４と連結ボルト２０との軸心のずれを調整できる。

以下、本発明の最良の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１〜図５は本発明を基礎−土台間の結合に適用した第１実施形態を示し、図１は土台連結前の結合金具と基礎との関係を示す一部拡大部を含むカットモデルの分解斜視図、図２（ａ），（ｂ）は同結合金具の取付手順を示す説明用斜視図、図３（ａ），（ｂ）は同結合金具を介して土台を取付ける手順を示す説明用斜視図、図４は取付完成状態を示す正断面図、図５（ａ），（ｂ）及び（ｃ），（ｄ）はアンカーボルトのずれの状態と、矯正後の状態を示す平面図である。

なお、本実施形態において、従来と同一部材には同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分、及び新たに付加された部品のみ異なる符号を用いて説明する。

図１において、アンカーボルト４の基礎２からの突出量は従来に比べて極めて短く、この突出位置に雄ネジ部４ａが形成されている。

この雄ネジ部４ａに取付けられる軸心調整用結合金具１０は、断面略コ字形をなすアンカーボルト固定用ブラケット１２と、アンカーボルト４の雄ねじ部４ａにネジ結合する皿座金付ナットよりなる固定ナット１４と、固定ナット１４の上部に配置される上部ナット１６と、前記固定用ブラケット１２の上部内側に嵌合され、その内側に前記上部ナット１６を上位置に保持する回り止め用ブラケット１８と、下端を上部ナット１６にねじ込み固定された後述する土台固定用の連結ボルト２０と、前記回り止め用ブラケット１８を固定用ブラケット１２の上部中心に位置決めする固定ピン２２とからなっている。連結ボルト２０は、結合金具１０（回り止め用ブラケット１８）の上面に回動自在に突出され、アンカーボルト４の雄ねじ部４ａの突出位置と連結ボルト２０の突出軸芯位置とが、幅方向及び長手方向に調整自在とされている。

前記固定用ブラケット１２は、図１の一部に拡大して示すように、略コ形をなす厚肉鋼板製の底板部２４に短径方向の内径が雄ねじ部４ａの外径にほぼ等しい長孔２６を打抜き形成し、この長孔２６に前記雄ねじ部４ａを挿通し、その上部突出端に前記皿座金付ナットよりなる固定ナット１４を締付けて固定するようになっている。

前記底板部２４の幅方向両側には、一対の側壁２８が立上げ形成され、この両側壁２８の中央には位置決め用のピン孔３０が打抜き形成され、かつその両側壁２８の両端には前記回り止め用ブラケット１８を固定用ブラケット１２の中央に位置決めする合計４つの突起３２が内側に向けて突設されている。

前記回り止め用ブラケット１８は、前記固定用ブラケット１２と同様の厚さの厚肉鋼板を、前記両側壁２８の内側に嵌合可能となるよう断面コ字形に折曲げ形成し、その頂部中心に前記連結ボルト２０の挿通孔３４を、両側に前記固定ピン２２の挿通用ピン孔３６をそれぞれ打抜きにより形成したものである。

次に、以上の連結金具１０を用いた基礎２と土台の連結手順を図２〜図４を用いて説明する。まず図２（ａ）に示すように、前記上部ナット１６及び連結ボルト２０は予め回り止め用ブラケット１８に固定しておき、前記固定用ブラケット１２側とは分離しておく。

そして、前記アンカーボルト４の雄ネジ部４ａに固定用ブラケット１２の長孔２６を挿通し、固定ナット１４を緩くネジ結合した後、図１とは９０°回動位置で固定用ブラケット１２を長孔２６に沿って矢印に示すごとく幅方向に移動させ、ピン孔３０が基礎２の幅方向中心Ｏの直上に位置した段階で、図示しないボックスレンチなどにより固定ナット１４を締上げ、固定用ブラケット１２を基礎２上に固定する。

次いで、前記回り止め用ブラケット１８を固定用ブラケット１２の上部に嵌め付け、固定ピン２２により連結することで、図２（ｂ）に示すように、回り止め用ブラケット１８の上部に突出する固定用ボルト２０は、基礎２の幅方向中心Ｏ上に突出することになる。

その後、前述する土台を基礎２上に設置することになるが、図３（ａ）に示すごとく、この土台４０は断面正四角形状に製材され、その幅方向中心の上下を貫通してボルト挿通孔４２を形成するとともに、その下部にはホールソーなどによって格納室４４を構成する大径穴が同心状に開口形成されている。この格納室４４の径は、前記固定用ブラケット１２の長手方向の径より僅かに大きく、深さは側壁２８の高さに等しい。

したがって、土台４０の設置状態では、その格納室４４内に結合金具１０を格納した状態で、連結ボルト２０のみが挿通孔４２を通じて土台４０上に突出するので、図３（ｂ）に示すように、連結ボルト２０の突出端に座金４６を介してナット４８を締付けることにより、同図３（ｂ）及び図４に示すように、土台４０と基礎２の幅方向の中心Ｏに位置決め状態に結合されることになる。

完成状態において、図４の矢印で示す横力Ｆ，Ｆ’が土台４０に加わっても、連結ボルト２０を挟む左右の材厚は同じであるため、脆弱な部分がなく、十分な耐力を得ることが出来るほか、土台４０の中心上でボルト−ナット結合が行われるため、施工仕上りの見栄えも向上することになる。

なお、アンカーボルト４の基礎２上からの突出長さは従来より短く、かつ剛性の高い結合金具１０の上部中心に突出する連結ボルト２０により基礎２−土台４０間の結合がなされるため、曲げ剛性の問題も解消する。

また、前記実施形態では、図５（ａ），（ｂ）のように、基礎２の幅方向中心に対してアンカーボルト４の位置が横に所定寸法ｄ分だけずれている場合について説明を行い、ブラケット１２の中心が基礎２の幅方向中心Ｏに一致すべく横移動により位置修正を行った場合を示した。これに対し、同図５（ｃ）のように、基礎２に対する土台４０の取付位置がその幅方向成分ｄｘに加え長さ方向成分ｄｙもずれている場合は、その方向成分に応じて固定用ブラケット１２のアンカーボルト４を基点にその角度をα分傾け、中心Ｏに一致すべく斜め移動することにより、図５（ｄ）に示すように、ブラケット１２の中心を一致点Ｏに一致させることが出来る。その移動量は（ｄｘ² ＋ｄｙ² ）^1/2 となる。

要は、固定用ブラケット１２に形成された長孔２６の長さ分を調整範囲として縦横方向の移動調整が可能となるため、幅方向だけでなく、長さ方向に対しても調整可能となる。

また、アンカーボルト４の軸心が基礎２の幅方向中心Ｏに一致して突出している場合には、その固定位置は結合金具１０の中心で、前記連結ボルト２０と同一軸心となるだけであるが、結合金具１０の高い剛性により、少なくともアンカーボルト４の基礎２上への突出長さが短い分曲げ剛性の問題は解消されるものとなる。

図６は、前記結合金物１０の他の実施形態を示すカットモデルの分解斜視図である。本実施の形態では、前記上部ナット１６と回り止め用ブラケット１８との組合せに替えて、固定用ブラケット１２の両側壁２８間に嵌合する矩形状の取付ブロックよりなる回り止め用ブラケット５０の上面中心にネジ孔を形成して、これに前記連結ボルト２０の下端をねじ込み固定するとともに、このネジ孔と直交して回り止め用ブラケット５０の側面中心を貫通するピン孔５２を貫通形成した以外は前記実施形態と同じである。

本実施形態では、前記取付ブロックよりなる回り止め用ブラケット５０が、上記台１の実施形態に係る上部ナットと回り止め用ブラケットとの２つの機能を兼用するため、前記実施形態より部品数が減じ、構成が簡略化される。

次に、前記結合金具１０を利用して、基礎−土台間の結合に加え、土台−柱間の結合に適用した場合の実施の形態につき、図７〜図９を用いて説明する。図７はそのカットモデルの分解斜視図、図８（ａ），（ｂ）は同取付手順を示す説明用斜視図、図９は取付完成状態を示す正断面図である。

図７において、前記土台４０の下部には、前記結合金具１０を格納した格納室４４が開口しているとともに、格納室４４の上部には前記挿通孔４２に替えて格納室４４に連通する長方形のほぞ穴よりなる挿通孔６０が開口し、前記結合金具１０の上部中心に突出する連結ボルト２０をこの挿通孔６０上に突出させている。

前記土台４０上に建て込まれる柱７０は、土台４０と同一断面寸法の正四角形状のもので、その下端には前記挿通孔６０に嵌合されるほぞ７２が突出形成されている。ほぞ７２の中心には下面開口する中心穴７４が形成され、この中心孔７４には大径の結合棒７６が挿通されるようになっている。結合棒７６は、鉄筋鋼棒よりなる内ねじ筒により形成されている。

前記結合棒７６の下部には前記連結ボルト２０にねじ込まれる雌ねじ部７８が形成され、かつ結合棒７６の上部側にはこの雌ねじ部７８に直交して結合棒７６内を横断するピン孔８０が貫通形成されている。

前記柱７０の上部側には、前記結合棒７６の取付状態で、前記ピン孔８０に連通する下孔８２が横方向に貫通形成され、前記結合棒７６を中心孔７４に挿通した状態で下孔８２を通じて支持ピン８４を打込み、前記ピン孔８２に挿通することで結合棒７６を柱７０内に支持し、柱７０そのものの土台４０に対する抜止めを行うようになっている。

さらに、前記下孔８２の下部にはこれの横方向に直交して一対の下孔８２が柱７０を貫通形成され、この下孔にも支持ピン８４が打込まれるようになっている。

前記各支持ピン８４は、その先端８４ａを先細り状とし、かつ後端周囲には抜止め用の一対の突起部８４ｂをプレス成形により形成したものであり、柱７０に打込み易く、かつ一旦打込んだ状態では、簡単には抜けないようにしている。

以上の構成における組立手順は、まず図８（ａ）に示すように、結合棒７６を前記連結ボルト２０にねじ込む。ねじ込み作業にあたっては、最初は手でねじ込むが、最終段階ではレンチ８６を用いて連結ボルト２０の付け根までねじ込み、強固に連結する。

その後（ｂ）に示すように、柱７０のほぞ２を挿通孔６０に嵌合し、土台４０上に柱７０を建て込むことにより、結合棒７６は柱７０の中心孔７４に挿通される。

この状態で、結合棒７６のピン孔８０が柱７０の上部側下孔８２に一致したら、支持ピン８４を下孔８２に打込めば、支持ピン８４は結合棒７６のピン孔８０を貫通して、他端側に到達し、柱７０そのものを結合棒７６に連結することにより土台４０より抜止めされ、さらに下部側の各下孔８２に支持ピン８２をうちこむことにより、上部側支持ピン８２の下部に交叉した状態で上部側支持ピン８２もその摩擦力によって抜止めされることになる。

したがって組立完成状態では、図９に示すように基礎２−土台４０−柱７０間が、アンカーボルト４、結合金具１０及び結合棒７６を介して一体的に連結され、より強度剛性の高い結合となり、耐震性も向上するものとなる。

なお、以上の実施形態では、結合金具１０を介在しているが、アンカーボルト４が基礎２の幅方向中心に突出し、かつ十分に曲げ剛性が高いならば、直接アンカーボルト４と結合棒７６をネジ結合し、これらを介して土台４０−柱７０間を補強することも可能である。

本発明に係る実施形態による土台連結前の結合金具と基礎との関係を示す一部拡大部を含むカットモデルの分解斜視図である。 （ａ），（ｂ）は同結合金具の取付手順を示す説明用斜視図である。 （ａ），（ｂ）は同結合金具を介して土台を取付ける手順を示す説明用斜視図である。 取付完成状態を示す正断面図である。 （ａ），（ｂ）及び（ｃ），（ｄ）はアンカーボルトのずれの状態と、矯正後の状態を示す平面図である。 結合金具の他の実施形態を示す全体的カットモデルを示す分解斜視図である。 本発明を基礎、土台及び柱の結合構造に適用した実施形態によるカットモデルの分解斜視図である。 （ａ），（ｂ）は同取付手順を示す説明用斜視図である。 取付完成状態を示す正断面図である。 従来の基礎−土台間の結合の不具合を示す正断面図である。

符号の説明

２ 基礎
４ アンカーボルト
４ａ 雄ネジ部
１０ 結合金具
１２ 固定用ブラケット
１４ 固定ナット
１６ 上部ナット
１８、５０ 回り止め用ブラケット
２０ 連結ボルト
２２ 固定ピン
４０ 土台
４２、６０ 挿通孔
４４ 格納室
７０ 柱
７２ ほぞ
７４ 中心孔
７６ 結合棒
７８ 雌ねじ部
８０ ピン孔
８２ 下孔
８４ 支持ピン

Claims (4)

1. 基礎の上面にアンカーボルトを突出させ、該アンカーボルトに土台を介して柱を立設させて結合する木質部材の結合構造において、
   前記基礎上の前記アンカーボルトの突出端に結合するとともに、アンカーボルトの突出端と面方向に異なる突出位置に移動調整自在として連結ボルトを上部に突設した軸心調整用の結合金具と、
   前記柱に形成された中心孔に挿入される内ねじ筒よりなる結合棒と、
   前記結合棒の上部側を横方向に貫通するように前記柱に打ち込むことにより、結合棒を柱に固定する支持ピンと、
   を具備し、
   前記土台にはその幅方向中心位置に前記連結ボルトを挿通するための挿通孔を上下に貫通形成するとともに、該挿通孔の下部にあって、前記結合金具が格納される下面開口の格納室を形成し、土台から突出する連結ボルトの突出端を前記結合棒の内腔雌ねじ部に螺締させるようにしたことを特徴とする木質部材の結合構造。
2. 前記結合金具は、その底部に面方向に形成された長孔に前記アンカーボルトの突出端を挿入して、結合金具本体内部の固定ナットにより締め付け固定し、前記連結ボルトは、結合金具本体に対し回動自在に設けられていることを特徴とする請求項１記載の木質部材の結合構造。
3. 柱に形成された中心孔に挿入される内ねじ筒よりなる結合棒と、結合棒を横方向に貫通するように前記柱に打ち込むことにより、結合棒を柱に固定する支持ピンと、を具備し、対向する木質部材から突出するボルトの突出端を結合棒の内ねじに螺締させるようにしたことを特徴とする木質部材の結合構造。
4. 請求項１又は２に用いる前記結合金具において、
   断面略コ字形をなし、かつ対向する木質部材から突出するボルトの雄ネジ部を挿通する長孔を形成したアンカーボルト固定用ブラケットと、
   前記雄ネジ部の長孔からの突出端にネジ結合する固定ナットと、
   前記固定ナットの上部おいて固定用ブラケットの上部空間に着脱可能に結合配置される回り止め用ブラケットと、
   前記回り止め用ブラケットの上部に、回り止め用ブラケットに対して回動自在に突出した連結ボルトとを、備えたことを特徴とする結合金具。

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