JP2008050777A - 柱梁接合金具及び柱梁接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】木造の建築物の構築現場において、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、製作費用が低廉な柱梁接合金具、及びこの接合金具を用いた柱梁接合構造を提供する。
【解決手段】梁２の上面に対向して金属の筒状部材８１がその軸線を鉛直にして支持され、 該筒状部材は、梁の上面と対向する側の端部に、絞り加工によって断面が縮小された断面縮小部を有している。この筒状部材にボルト８２が挿入され、頭部が筒状部材の内側で断面縮小部に係止される。そして、断面が縮小された端面からボルトの先端部が突き出し、梁に固定されている。一方、柱３の端面からは軸線方向に穴３２が設けられ、この穴に筒状部材が挿入される。柱の側面からは、柱の軸線とほぼ直角方向に設けられた横孔３１にピン９が挿入され、筒状部材が柱から抜け出すのを抑止するようにこの筒状部材に係止される。
【選択図】 図３

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及びこれに用いる接合金具に係り、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及び接合金具に関するものである。

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、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構造が多く採用されている。一方、柱の軸線方向の引張力及びせん断力は、柱の中心軸線付近で伝達される構造が望ましいと考えられることから、柱の中心位置にせん断力及び引張力を伝達するための金具を配置する接合構造も特許文献１及び特許文献２に開示されている。

特許文献１に開示されている構造は、梁の上面又は下面から鉛直方向に円形断面の穴が切削され、この穴に円筒状の金具（パイプピン）が挿入されている。そして、この金具の先端が梁の上面又は下面から突き出した状態とされ、柱の端面に切削された同様の穴に、円筒状の上記金具の先端を挿入して柱と梁とを接合するものとなっている。柱及び梁の側面からはピンが挿入され、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されている。このような構造では、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。

また、特許文献２に開示されている柱梁接合構造では、図９に示すように、梁１０２に太径のスクリュー部材１０４が鉛直方向にねじ込まれており、このスクリュー部材１０４には端面から軸線方向にねじ穴が設けられている。このねじ穴に螺合することによって接合金具１０８が梁１０２に固着されている。接合金具１０８は円筒体１８１と、この内側に挿入されて前記円筒体１８１に係止され、先端部が上記スクリュー部材１０４のねじ穴に螺合されるボルト１８２とを有するもので、このボルト１８２によって円筒体１８１が鉛直方向に固定される。柱１０３の端面には鉛直方向の穴１３１が設けられ、この穴に円筒体１８１を嵌め入れるとともに、柱１０３の側面から該円筒体１８１を貫通するように挿入された係合ピン１０９によって、柱１０３と円筒体１８１とが係止される。これにより接合金具１０８およびスクリュー部材１０４を介して、柱１０３と梁１０２とが強固に接合されるものとなっている。
特開２００３−１３５０３号公報 特開２００６−１１８２５４号公報

しかしながら、上記のような従来の接合構造および接合金具には、次の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、柱と梁との双方に対して円筒状の金具を慎重に正確な位置に挿入する必要がある。つまり、円筒状の金具には、係合ピンを挿通するための貫通孔が設けられており、柱又は梁に設けられたピン挿入用の横孔と位置を正確に合わせて挿入しなければならない。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金具を差し入れて、この上に柱を立設した場合には、増改築等において円筒状の金具を撤去しようとしたときに、床又は外装材を撤去した後でなければ円筒状の金具を取り外せないことがあり、増改築の費用が嵩んで合理的ではない。

一方、特許文献２に記載の柱梁接合構造では、接合金具１０８をあらかじめ梁１０２に容易に取りつけておくことができる。また、増改築を行う場合等において柱１０３を撤去した後は、円筒体１８１内のボルト１８２を緩めることによって接合金具１０８を簡単に除去することができ、増改築等が容易に可能となる。
しかし、上記接合金具１０８の円筒体１８１は、一方の端部に端板が溶接によって取りつけられ、この端板に設けられた孔にボルト１８２を挿通して頭部がこの端板に係止されるようになっている。このような溶接部分を含む円筒体１８１の製造は、工数が増加し、製作コストが高くなるという問題点がある。

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、木造の建築物の構築現場において、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、製作費用が低廉な接合金具、及びこの接合金具を用いた柱梁接合構造を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 木製の柱と梁とを接合するための接合金具であって、 前記柱の端面から軸線方向に設けられた穴に挿入され、該柱の端面側の端部に、絞り加工によって断面が縮小された断面縮小部を有する筒状部材と、 この筒状部材の内側で頭部が前記断面縮小部に係止され、前記柱の端面から突き出した先端部が前記梁に固定されるボルトと、 前記柱の側面から該柱の軸線とほぼ直角方向に設けられた横孔に挿入され、該柱の前記穴に挿入された前記筒状部材に係止されて、該筒状部材が柱から抜け出すのを抑止するピンとを有する柱梁接合金具を提供する。

この接合金具では、筒状部材が一方の端部に断面縮小部を有しており、内挿されるボルトの頭部を上記断面縮小部に係止して、ボルトの先端部をこの筒状部材から突き出すことができる。そして、このボルトを梁に固定することによって上記筒状部材を柱の上面又は下面から軸線を垂直にして固着することができる。この筒状部材が、柱の端面から軸線方向に設けられた穴に挿入され、ピンによって抜け出さないように係止されることにより、この接合金具を介して柱と梁とが、柱の軸線方向の引張力に対しても抵抗するように接合される。

上記筒状部材の断面縮小部は、金属の円筒体を絞り加工することによって、すなわち、円筒体の外側から半径方向の力を周方向にほぼ均等に作用させ、円筒体の外周面の半径を縮小することによって形成されたものである。このようにして断面縮小部を形成する加工は、円筒体の端部にプレートを溶接接合してボルトの係止部を形成するより、著しく作業量を低減することが可能となり、製作コストが低廉となる。

また、上記筒状部材を柱の端面から軸線方向に設けられた穴に挿入した際に、前記断面縮小部は外周面の半径が小さくなっていることによって柱の穴の内周面と接触しない。したがって、筒状部材と柱との間の摩擦が低減され、筒状部材を柱の穴に挿入した後、柱の軸線周りの角度調整等を行うときに、筒状部材が柱とともに回転するのが防止される。これにより、柱の角度調整が容易となり、筒状部材を柱に係止するためのピンの挿入を効率よく行うことができる。

請求項２に係る発明は、 木製の柱と、この柱の端面を梁の上面又は下面に当接して接合する柱梁接合構造であって、 前記梁の上面又は下面に対向して金属の筒状部材がその軸線を鉛直にして支持され、 該筒状部材は、前記梁の上面又は下面と対向する側の端部に、絞り加工によって断面が縮小された断面縮小部を有し、 該筒状部材にボルトが挿入され、頭部が該筒状部材の内側で前記断面縮小部に係止され、 該筒状部材の断面が縮小された端面から突き出した前記ボルトの先端部が前記梁に固定されており、 前記柱の端面から軸線方向に設けられた穴に前記筒状部材が挿入され、 該柱の側面から該柱の軸線とほぼ直角方向に設けられた横孔に挿入されたピンが、前記筒状部材が該柱から抜け出すのを抑止するように該筒状部材に係止されている柱梁接合構造を提供するものである。

この接合構造では、接合金具の筒状部材からボルトの先端が突き出して、梁に固定されているため、接合金具の筒状部材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筒状部材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。これにより柱の圧縮力は柱の端面から梁へと伝達される。
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、このピンによって柱から接合金具の筒状部材に引き抜き力が伝達される。一方、筒状部材に内挿されるボルトの頭部は、筒状部材の断面縮小部に係止されることにより、接合金具の筒状部材からボルトに引き抜き力が伝達される。さらに、ボルトの先端が梁に固定されることにより、前記ボルトからに梁へと引き抜き力が伝達される。したがって、引張力に対して、柱から接合金具を介して梁に確実に力が伝達される。
そして、上記接合金具の筒状部材は、ボルトの頭部が係止される断面縮小部が絞り加工によって形成されており、請求項１について説明したように接合金具の製作費用を低減することができるとともに、柱と梁とを接合するときの作業効率を向上させることができる。

請求項３に係る発明は、 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、前記梁に鉛直方向にねじ込まれており、 該スクリュー部材には、前記梁の上面又は下面に露出した端面から該スクリュー部材の軸線方向に設けられたねじ穴が形成されており、 前記ボルトの先端部は、前記スクリュー部材の前記ねじ穴にねじ込んで固定されていることを特徴とする請求項２に記載の柱梁接合構造を提供する。

この接合構造では、接合金具の筒状部材から突き出したボルトの先端部は、梁にねじ込まれたスクリュー部材に固定されるため、接合金具を梁に確実に固定することができる。そして、柱から伝達される引張力及び圧縮力はスクリュー部材を介して梁の断面の広い範囲に分布して作用する。

以上説明したように、本願発明に係る柱梁接合構造又は本願発明に係る柱梁接合金具を利用した接合構造では、柱を引き抜こうとする力に対して有効に抵抗する構造とすることができるともに、効率の良い作業が可能となる。また、柱と梁との接合部を形成するためのコストを低減することが可能となる。

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合構造を好適に用いることができる木造建築物の構造体の一例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と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。また、梁２ａが片持ち状に張り出した部位の先端及び後方で柱に軸引張力が作用する部位や、柱と梁との間で曲げモーメントに抵抗する必要がない部位でも軸柱を用いることができる。つまり、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との接合構造を示す概略斜視図であり、図３は同じ接合構造の断面図である。なお、この接合構造は、本願の請求項２に係る発明の一実施形態であり、この接合構造で用いられる柱梁接合金具は、請求項１に係る発明の一実施形態である。
この接合構造は、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を用いて接合されるものであり、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、正面図及び側面図を示すように、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。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、図３に示すように、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、筒状部材８１とこれに内挿されたボルト８２とを有するものであり、筒状部材８１の柱端面側の端部には、断面縮小部８１ａが形成されている。この断面縮小部８１ａは、円筒状の部分８１ｂから柱の端面側へ徐々に断面を縮小して形成されたものであり、断面縮小部８１ａの内径はボルトの頭部８２ａの外径より小さくなっている。これにより、ボルトの頭部８２ａが筒状部材８１内で係止され、ボルトの先端８２ｂが筒状部材８１の端面から外側に突き出すものとなっている。
一方、上記筒状部材８１の断面縮小部８１ａが設けられた端部と反対側の端部付近には、側面から軸線と直角方向に円形の貫通孔８１ｃが設けられている。

前記筒状部材８１は、鋼製の管部材を所定の長さに切断し、この管部材の一方の端部に絞り加工を施して断面縮小部８１ａが形成されたものである。したがって、この筒状部材８１は少ない工数により低コストで製作することができるものとなっている。

上記筒状部材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。

一方、軸柱３の下端面には、この筒状部材の絞り加工が施されていない円筒状の部分８１ｂの外径に対応する円形断面の穴が軸線方向に設けられている。そして、この穴内に筒状部材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、予め設けられた横孔３１にピン９が挿入され、筒状部材８１の側面に設けられた貫通孔８１ｃに挿通されて軸柱３と筒状部材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に係止された筒状部材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。これにより、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、筒状部材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），図６（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をねじ込んで筒状部材８１を固定する。このとき、筒状部材８１の上方からレンチ１０を差し入れてボルト８２を回転させる。その後、図７（ａ）（ｂ）に示すように、固定された筒状部材８１の上方に軸柱３を支持し、予め軸柱３の端面から軸線方向に設けられた穴３２に筒状部材８１が嵌め入れられるように軸柱３を下降させる。そして、軸柱３の端面を梁２ａの上面に当接させる。

その後、軸柱に設けられた横孔３１と接合金具の筒状部材に設けられた貫通孔８１ｃとの方向とが一致するように軸柱３をその軸線回りに回転し、ピン９を挿入する横孔３１の方向の調整を行う。このとき、筒状部材の断面縮小部８１ａは軸柱３に設けられた穴３２の内周面と接触していないため、筒状部材８１と穴３２との間に生じる摩擦は僅かであり、筒状部材８１が共廻りすることがなく、容易に調整することができる。そして、軸柱３の側面からピン９を横孔３１に挿入して軸柱３と筒状部材８１に設けられた貫通孔８１ｃに挿通させる。これにより軸柱３と筒状部材８１はピン９によって係止され、筒状部材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との接合構造であるが、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。この場合の接合構造は、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筒状部材を固定した梁を支持し、筒状部材を軸柱の端面から下方に設けられた穴に嵌め入れて梁の下面を柱上端面に当接させる。

また、上記実施の形態では、筒状部材から突き出したボルトの先端部はスクリュー部材に螺合することによって固着されるものであったが、梁に固定された他の部材にねじ込んで固着されるものであってもよいし、図８に示すようにボルト８３を筒状部材８１に挿通し、梁２ａを貫通させてナット８５で固着されるものであってもよい。このとき筒状部材８１が梁２ａに突き当てられる部分には座金８４を介挿するの望ましい。

本願発明に係るの柱梁接合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合構造を示す概略斜視図である。 図２に示す柱梁接合構造の断面図である。 図２及び図３に示す柱梁接合構造に用いられるスクリュー部材の上面図、正面図及び側面図である。 図２及び図３に示す柱梁接合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に示す柱梁接合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に示す柱梁接合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。 本願発明の他の実施形態である柱梁接合構造を示す概略断面図である。 従来の柱梁接合構造を示す断面図である。

符号の説明

１：主柱、 ２：梁、 ３：軸柱、 ４：スクリュー部材、 ５：ボルト、 ６：梁接合金具、 ７：ピン、 ８：柱梁接合金具、 ９：ピン、 １０：レンチ、
２１：梁の端部に設けられたスリット、 ３１：横孔、 ３２：穴、
４１：螺旋状の翼体、 ４２：ねじ孔、 ４４：横孔、
８１：筒状部材、 ８１ａ：断面縮小部、 ８１ｂ：円筒状の部分、 ８１ｃ：貫通孔、 ８２：ボルト、 ８２ａ：ボルトの頭部、 ８２ｂ：ボルトの先端、 ８３：ボルト、 ８４：座金

Claims (3)

1. 木製の柱と梁とを接合するための柱梁接合金具であって、
   前記柱の端面から軸線方向に設けられた穴に挿入され、該柱の端面側の端部に、絞り加工によって断面が縮小された断面縮小部を有する筒状部材と、
   この筒状部材の内側で頭部が前記断面縮小部に係止され、前記柱の端面から突き出した先端部が前記梁に固定されるボルトと、
   前記柱の側面から該柱の軸線とほぼ直角方向に設けられた横孔に挿入され、該柱の前記穴に挿入された前記筒状部材に係止されて、該筒状部材が柱から抜け出すのを抑止するピンとを有することを特徴とする柱梁接合金具。
2. 木製の柱と、この柱の端面を梁の上面又は下面に当接して接合する柱梁接合構造であって、
   前記梁の上面又は下面に対向して金属の筒状部材がその軸線を鉛直にして支持され、
   該筒状部材は、前記梁の上面又は下面と対向する側の端部に、絞り加工によって断面が縮小された断面縮小部を有し、
   該筒状部材にボルトが挿入され、頭部が該筒状部材の内側で前記断面縮小部に係止され、
   該筒状部材の断面が縮小された端面から突き出した前記ボルトの先端部が前記梁に固定されており、
   前記柱の端面から軸線方向に設けられた穴に前記筒状部材が挿入され、
   該柱の側面から該柱の軸線とほぼ直角方向に設けられた横孔に挿入されたピンが、前記筒状部材が該柱から抜け出すのを抑止するように該筒状部材に係止されていることを特徴とする柱梁接合構造。
3. 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前記梁に鉛直方向にねじ込まれており、
   該スクリュー部材には、前記梁の上面又は下面に露出した端面から該スクリュー部材 の軸線方向にねじ穴が形成されており、
   前記ボルトの先端部は、前記スクリュー部材の前記ねじ穴にねじ込んで固定されていることを特徴とする請求項２に記載の柱梁接合構造。
   
   

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