JP2007303250A - 木造建築物における柱梁接合構造及びその柱梁接合構造に使用される柱梁接合用金具 - Google Patents

Abstract

【課題】柱材と梁材を接合する柱梁接合用金具の接合面に形成される凹凸部の噛合わせ結合状態を保持するための固定具の配設の仕方を工夫し、接合用金具の板厚を抑えながら十分な保持作用が得られ、しかも接合用金具自体の軽量化や材料コストの削減にも有効な柱梁接合技術を提供する。
【解決手段】柱材側に連結される柱側の接合用金具１と、梁材側に連結される梁側の接合用金具２とを用い、それらの接合用金具１，２の接合面に形成した凹凸部からなる噛合わせ結合手段を介して柱材と梁材とを接合する木造建築物の柱梁接合構造において、前記凹凸部を形成する傾斜部５，６同士の接合部を貫通させた固定具１０，１１によって凹凸部の噛合わせ状態を保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、木造の建築物において使用される柱材と梁材との接合技術に関する。

従来の木造軸組構造においては、筋交いを補強材として用いた入れ壁の剛性により耐震強度を確保する構造が広く一般的に採用されていた。そのため、所期の耐震強度を確保し得る壁構造が必要とされることから、間取りの自由度や、窓の位置、開口面積の大きさなどが制約されるという難点があった。また、筋交いを用いるということは、その筋交いや固定用金具等の材料コストのほかに、その取付け作業にも手間がかかり、コスト高につくという問題があった。さらに、柱材と梁材との接合手段として使用されている羽子板ボルトは、強度的にもあまり大きな補強効果が望めないのが実状であった。

そこで、上述の問題点に鑑み、接合状態における保持力の大きい柱材と梁材との接合構造を開発し、従来の入れ壁の剛性に基づく耐震強度に対する依存度を削減し、間取りの自由度や、窓の位置、開口面積の大きさ等に対する制約を縮小することを目的とした技術が既に提案されている（特許文献１）。
特開２００１−１１５５５２号公報

この特許文献１に記載されている柱梁接合方法は、柱材と梁材にそれぞれ設置される上下の柱側接合用金具及び梁側接合用金具の接合面をラック状に形成し、それら各接合用金具のラック状の凹凸部を噛合わせることにより、柱材と梁材とを接合させるものであり、従来の羽子板ボルトの場合と比較して、強固な接合状態が得られるなど、多くの利点を備えるものであった。

ところで、この従来技術におけるラック状凹凸部の噛合わせ結合状態では、図１１に例示したように、接合対象である接合用金具Ａに作用する外力の軸心Ｃａと接合用金具Ｂに作用する外力の軸心Ｃｂとが、間隔Ｓだけ離間した偏心状態にあり、接合用金具Ａ，Ｂを介して例えば引張力が作用した場合には、接合用金具Ａと接合用金具Ｂとの噛合わせ結合部に曲げモーメントＭが作用し、それらの接合用金具Ａ，Ｂを互いに離す方向の外力として加算されることになる。したがって、この曲げモーメントＭの付加に起因して、固定用ボルトの挿通孔による断面欠損部分で曲げ破壊が生じたり、固定用ボルトの螺合部に剪断破壊が生じるといった影響が派生し、接合用金具Ａと接合用金具Ｂとの噛合わせ結合部の本来の性能が制限されるといった技術的問題があった。

その技術的問題の解決手段として、固定用ボルトの挿通孔による前記断面欠損部分の板厚を増やして補強したり、固定用ボルトの本数を増やしたりする対応策も考えられるが、金具自体の形状が過大になりコストが嵩むばかりでなく、金具の重量が増えて施工性を害することにもなり、偏心による曲げモーメントに対する有効な解決手段とはいえない。さらに、接合対象である前記接合用金具Ａに作用する外力の軸心Ｃａと接合用金具Ｂに作用する外力の軸心Ｃｂとが同じ直線上に位置するように構成することにより、それぞれの接合用金具の板厚を増やすことなく偏心に基づく曲げモーメントを解消することも有効であるが、その接合用金具の板厚を抑えるためには、凹凸部の噛合わせ結合状態を保持するための固定用ボルトが螺合される雌ネジ側の十分な螺合長を確保するための工夫が必要とされた。

本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて開発したもので、柱梁接合用金具における凹凸部の噛合わせ結合状態を保持するための固定具の配設の仕方を工夫して、接合用金具の板厚を抑えながら十分な保持作用が得られ、しかも接合用金具自体の軽量化や材料コストの削減にも有効な柱梁接合技術を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するため、請求項１，２の発明では、柱材側に連結される柱側接合用金具と、梁材側に連結される梁側接合用金具とを用い、それらの接合用金具の接合面に形成した凹凸部からなる噛合わせ結合手段を介して柱材と梁材とを接合する木造建築物の柱梁接合構造において、前記凹凸部を形成する傾斜部同士の接合部を貫通させた固定具によって凹凸部の噛合わせ状態を保持するという技術手段を採用した。前記凹凸部を形成する傾斜部を、前記固定具の挿通孔を備えた傾斜部と備えない傾斜部とから構成し、固定具の挿通孔を備えた傾斜部相互間に、それらの固定具の挿通孔を備えた傾斜部より高さの低い挿通孔を備えない傾斜部を配設するようにしてもよい（請求項３）。また、前記凹凸部を形成する傾斜部を、前記固定具の挿通孔を備えた傾斜部と備えない傾斜部とから構成し、挿通孔を備えない傾斜部の、当該接合用金具の接合軸線方向に対する傾斜角を、挿通孔を備えた傾斜部より大きく設定することも有効である（請求項４）。

本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）本発明では、凹凸部の噛合わせ状態を保持するための固定具を凹凸部を形成する傾斜部同士の接合部を貫通させるように構成したので、雌ネジ等の固定具との固着部に関して十分な長さを簡便に確保することができる。
（２）したがって、それぞれの接合用金具の板厚を増やすことなく、接合対象である双方の接合用金具の軸心を一直線上に位置させる形態の場合などにも、簡便に対応して固定具に対する十分な固着長を確保することができる。
（３）また、固定具にて凹凸部を形成する傾斜部を貫通させるように構成したので、その凹凸部の噛合わせ結合状態が直接的に保持され、的確かつ強固な保持状態が簡便に得られる。
（４）しかも、固定具は凹凸部からなる噛合わせ部内に配設されるので、固定具を前記噛合わせ部分の外側に配設した従来技術の場合に比べて、接合用金具自体の長さを縮小することができ、その分、軽量化が可能であり材料コストの削減にも有効である。
（５）さらに、凹凸部を形成する傾斜部を、固定具の挿通孔を備えた傾斜部と備えない傾斜部とから構成し、挿通孔を備えない傾斜部の、当該接合用金具の接合軸線方向に対する傾斜角を、挿通孔を備えた傾斜部より大きく設定するようにすれば、その傾斜角を大きくした分、両側の接合用金具間の軸方向に作用する外力に対する抗力を大きくすることができる。

本発明が適用される木造建築物の柱材や梁材としては、間取りの自由度や窓の位置、開口面積の大きさ等に対する制約を縮小できることから構造用集成材を用いたものが望ましいが、単に所定の寸法に加工した一般的な木材でも適用し得ることはいうまでもない。凹凸部を形成する傾斜部に関しては、全て同じ傾斜角からなる傾斜面を組合わせた形態でもよいし、異なる傾斜角の傾斜面を組合わせた形態でもよい。それらの場合において、具体的な傾斜角に関しては、自由な設定が可能である。また、両端部に位置する傾斜部に固定具を貫通させるようにし、それらの間に高さの低い固定具が貫通されない傾斜部を１個あるいは複数個配設する形態が基本的な形態であるが、固定具の設置数を変更したり、固定具を貫通させる傾斜部の位置を変更したりすることも可能である。さらに、柱材側に連結された柱側接合用金具と梁材側に連結された梁側接合用金具とを直接的に噛合わせ結合させる形態だけでなく、それらの柱側接合用金具と梁側接合用金具との間に連結用の中間金具を噛合わせる形態にも適用が可能である。

図１は本発明の第１実施例に係る柱梁接合用金具の噛合わせ結合状態を示した断面図である。図中１，２は接合用金具であり、その中の一方の金具、例えば接合用金具１が柱材側に連結される柱側接合用金具として使用され、他方の接合用金具２が梁材側に連結される梁側接合用金具として使用される。それらの接合用金具１，２の端部には雌ネジ３，４が形成され、接合用金具１の端部に形成された雌ネジ３には例えば柱材側に設置されたアンカー部材の雄ネジ部が螺合され、他方の接合用金具２の端部に形成された雌ネジ４には梁材側に設置されたアンカー部材の雄ネジ部が螺合される。これにより、接合用金具１は柱材に、接合用金具２は梁材に連結され、それらの接合用金具１，２を介して柱材と梁材とが接合されることになる。接合用金具１，２の対向する接合面には、両側の傾斜部５，６と、それらの傾斜部５，６より高さの低い中間の傾斜部７と、それらの傾斜部５〜７の間の平坦部８，９からなる噛合い可能な凹凸部が形成されている。また、それぞれの傾斜部５，６の中間位置に対応して、それらの傾斜部５，６を固定用ボルト１０，１１により貫通した状態で締付け固定できるように、接合用金具２側に挿通孔１２，１３、接合用金具１側に雌ネジ１４，１５が前記傾斜部５，６を挟んで形成されている。以上のように、本実施例における凹凸部を形成する傾斜部の場合には、固定具として固定用ボルト１０，１１が貫通される傾斜部５，６と貫通されない傾斜部７とから構成され、固定用ボルト１０，１１が貫通される傾斜部５，６相互間に、それらの傾斜部５，６より高さの低い、固定用ボルト１０，１１が貫通されない傾斜部７が配設されている。なお、傾斜部の設置数や配置を変更したり、固定具としての固定用ボルトの設置数を変更したり、固定用ボルトを貫通させる傾斜部の位置を変更したりすることは可能である。

しかして、前記接合用金具１，２を接合する場合には、それらの接合用金具１，２の接合面に形成された傾斜部５〜７を備えた凹凸部を図１のように噛合わせた状態で、固定用ボルト１０，１１を用いて雌ネジ１４，１５に対して締付け固定することにより、前記凹凸部の噛合わせ結合状態が的確に保持され、接合用金具１，２の接合状態が安定的に保持される。因みに、その固定用ボルト１０，１１による雌ネジ１４，１５に対する締付け固定の際には、傾斜部５〜７自体に誘導されて凹凸部の噛合いが的確かつ安定的に行われる。図２は傾斜部５，６と傾斜部７との傾斜角の関係を示した説明図である。図示のように、前記固定用ボルト１０，１１の挿通孔を備えた傾斜部５，６の傾斜角は、接合用金具１，２の接合軸線Ｌの方向に対してθａ、固定用ボルトを貫通させる挿通孔を備えない傾斜部７の傾斜角はθｂであり、本実施例では、後者の固定用ボルトが貫通されない傾斜部７の傾斜角θｂを、固定用ボルトが貫通される傾斜部５，６の傾斜角θａより大きく設定している。図示のように、接合用金具１，２を介して外力、例えば接合軸線Ｌの方向の引張力Ｆが傾斜部７に作用した場合には、傾斜部７に垂直な方向の凹凸部に対する押圧力Ｆａと、傾斜部７に沿った接合用金具１，２同士を離間させる方向の離反力Ｆｂに分解できることから、傾斜部７の傾斜角θｂを大きく設定することにより、傾斜部７に沿って滑る方向の離反力Ｆｂを抑えて凹凸部に対する押圧力Ｆａを増やして、引張力Ｆに対する抗力状態をより安定的に確保することができる。

図３は本発明の第２実施例に係る柱梁接合用金具を示した断面図である。本実施例は前記第１実施例の変形例であり、接合用金具１６，１７の傾斜部１８〜２１に対する固定用ボルトの貫通部に改良を加えたものである。すなわち、本実施例では、図示のように、接合用金具１７に形成した固定用ボルトの挿通孔２２，２３の下端部と、接合用金具１８に形成した雌ネジ２４，２５の上端部に、互いに嵌合可能な半円筒状の凸状の嵌合部２６，２７と凹状の嵌合部２８，２９を形成し、それらの嵌合により、接合用金具１６，１７同士の噛合わせ結合状態や、接合用金具１６，１７に作用する外力に対する接合状態の強化を図ったものである。

図４は本発明の第３実施例に係る柱梁接合用金具の噛合わせ結合状態を示した断面図である。本実施例は、柱材側に連結設置される接合用金具３０の端部に連結用ボルト３１の挿通孔３２を形成するとともに、その内側に作業スペース用の凹部３３を形成したものである。この接合用金具３０を柱材に設置する場合には、図示のように連結用ボルト３１を凹部３３から挿通孔３２に挿通して柱材側に連結固定することになる。なお、梁材側に連結設置される接合用金具３４は、前記実施例の場合と同様の構成からなる。

しかして、本実施例に係る接合用金具３０，３４を用いて柱材と梁材を接合する場合には、図５に示したように柱材３５の内部に埋設した下方のアンカー部材３６の端面に形成された雌ネジに対して連結用ボルト３１を螺合し、締付け固定することにより下方の柱側接合用金具３０を柱材３５に対して連結設置する。また、梁材３７の内部に埋設した上下のアンカー部材３８，３９の端部に形成されたそれぞれの雄ネジに対して梁側接合用金具３４の端部に形成した雌ネジを螺合して締付け固定することにより、上下の梁側接合用金具３４を梁材３７に対して互いに上下逆向きに設置する。因みに、後者の上下の梁側接合用金具３４の梁材３７への設置作業は、工場等において予め実施することが可能であり、簡便で精度のよい作業が可能である。

その後、図６に示したように、柱材３５に設置された下方の柱側接合用金具３０に対して梁材３７に設置された下方の梁側接合用金具３４を載置し、それらの接合面に形成された凹凸部を噛合せながら固定用ボルトにより締付け固定する。しかる後、梁材３７の端部に設置された上方の梁側接合用金具３４に対して上方の柱側接合用金具３０を載置し、それらの接合用金具３０，３４の接合面に形成した凹凸部を噛合せながら固定用ボルトにより締付け固定する。これと前後して、柱側接合用金具３０に形成された凹部３３によって形成される作業用スペースを活用して連結用ボルト３１を挿通孔３２に挿通し、柱材３５の内部に埋設された上方のアンカー部材４０の端面に形成された雌ネジに螺合して締付け固定することにより、上方の柱側接合用金具３０を柱材３５に連結設置する。以上の接合作業により、上下の柱側接合用金具３０と上下の梁側接合用金具３４との間の前記凹凸部の噛合わせ結合作用を介して柱材３５と梁材３７とが的確に接合されることになる。

図７〜図９は本発明の第４実施例に係る柱梁接合用金具を示したものであり、図７はその断面図、図８は平面図、図９は左側面図である。本実施例は、前記第３実施例の変形例であり、接合用金具４１に形成した凹部４２の構成に特徴がある。すなわち、本実施例の接合用金具４１の場合には、図示のように凹部４２の下部に開口部４３を形成するとともに、側部に図９のように下方が前記開口部４３に開口した馬蹄形の挿通部４４を形成した点で特徴を有する。図１０に示したように、本接合用金具４１を梁材４５の端部に設置された上方の梁側接合用金具４６と柱材４７との間に設置する場合には、柱材４７側のアンカー部材４８の端部に形成された雌ネジに連結用ボルト４９を螺合しておき、その連結用ボルト４９を前記凹部４２の側部に形成した馬蹄形の挿通部４４と下部に形成した開口部４３を介して凹部４２の内部へ挿通した上、締付け固定することにより、接合用金具４１を簡便に柱材４７側へ連結固定することができる。

本発明の第１実施例に係る柱梁接合用金具の噛合わせ結合状態を示した断面図である。 各傾斜部の傾斜角の関係を示した説明図である。 本発明の第２実施例に係る柱梁接合用金具を示した断面図である。 本発明の第３実施例に係る柱梁接合用金具の噛合わせ結合状態を示した断面図である。 同柱梁接合用金具を用いた柱梁接合作業を示した説明図である。 同柱梁接合作業を示した説明図である。 本発明の第４実施例に係る柱梁接合用金具を示した断面図である。 同柱梁接合用金具を示した平面図である。 同柱梁接合用金具を示した左側面図である。 柱梁接合作業を示した部分拡大図である。 従来技術における凹凸部の噛合わせ結合状態を例示した断面図である。

符号の説明

１，２…接合用金具、３，４…雌ネジ、５〜７…傾斜部、８，９…平坦部、１０，１１…固定用ボルト、１２，１３…挿通孔、１４，１５…雌ネジ、１６，１７…接合用金具、１８〜２１…傾斜部、２２，２３…挿通孔、２４，２５…雌ネジ、２６〜２９…嵌合部、３０…接合用金具、３１…連結用ボルト、３２…挿通孔、３３…凹部、３４…接合用金具、３５…柱材、３６…アンカー部材、３７…梁材、３８〜４０…アンカー部材、４１…接合用金具、４２…凹部、４３…開口部、４４…挿通部、４５…梁材、４６…梁側接合用金具、４７…柱材、４８…アンカー部材、４９…連結用ボルト

Claims (4)

1. 柱材側に連結される柱側接合用金具と、梁材側に連結される梁側接合用金具とを用い、それらの接合用金具の接合面に形成した凹凸部からなる噛合わせ結合手段を介して柱材と梁材とを接合する木造建築物の柱梁接合構造において、前記凹凸部を形成する傾斜部同士の接合部を貫通させた固定具によって凹凸部の噛合わせ状態を保持するように構成したことを特徴とする木造建築物における柱梁接合構造。
2. 柱材側に連結される柱側接合用金具と、梁材側に連結される梁側接合用金具とを用い、それらの接合用金具の接合面に形成した凹凸部からなる噛合わせ結合手段を介して柱材と梁材とを接合する木造建築物の柱梁接合用金具であって、前記凹凸部を形成する傾斜部に固定具の挿通孔を形成し、固定具を前記傾斜部同士の接合部に貫通させた状態で、凹凸部の噛合わせ状態を保持するように構成したことを特徴とする木造建築物における柱梁接合用金具。
3. 前記凹凸部を形成する傾斜部を、前記固定具の挿通孔を備えた傾斜部と備えない傾斜部とから構成し、固定具の挿通孔を備えた傾斜部相互間に、それらの固定具の挿通孔を備えた傾斜部より高さの低い挿通孔を備えない傾斜部を配設したことを特徴とする請求項２に記載の木造建築物における柱梁接合用金具。
4. 前記凹凸部を形成する傾斜部を、前記固定具の挿通孔を備えた傾斜部と備えない傾斜部とから構成し、前記挿通孔を備えない傾斜部の、当該接合用金具の接合軸線方向に対する傾斜角を、挿通孔を備えた傾斜部より大きく設定したことを特徴とする請求項２又は３に記載の木造建築物における柱梁接合用金具。
   
   
   
   

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