JP2009062775A - 木造建築構造材の接合・固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の単純な固定金具を用いて、より簡単に接合・固定作業を行うこと。
【解決手段】木造建築構造材の接合・固定方法である。固定金具として螺子棒（アンカーボルト）15及びナット21等を使用する。土台11に貫通孔16を、柱部材12に挿通孔17を穿孔する。挿通孔17の端部部分に、挿通孔17と略直交する方向に丸穴18を穿孔する。挿通孔17が丸穴18の壁面に開口する部位の周辺部を略平面状に切削する。貫通孔16と挿通孔17内にアンカーボルト15を挿通し、ナット21等により締付・固定する工程とからなる。丸穴18の内径を略５４ｍｍ以内に設定する。柱部材12の挿通孔17の位置を柱部材11の軸芯から半径方向距離において、柱部材11の１辺の長さの６分の１の長さの範囲内とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、木造建築において、固定金具を用いて、柱部材と土台、柱部材と梁等の横架部材、或は横架部材同士等の建築構造材の接合・固定方法に関するものである。

固定金具を用いた建築構造材の接合具としては、下記特許文献１に記載のものを挙げることができる。
この接合具は、円柱状受具と引張棒とから成り、円柱状受具には引張棒の雄ねじ部を挿入できる嵌入孔が形成され、この嵌入孔内にはウォームホイールが遊転自在に内装され、そのウォームホイールの内部に雌ネジが形成されて、前記雄ねじ部と螺合する。
ウォームホイールの外周部には、円柱状受部の端面から挿入された回転力伝達杆により回転されるウォームが噛合し、ウォームの回転によりウォームホイール内の雌ねじ部と螺合した前記雄ねじ部が引き寄せられて接合力を発揮できるものである。
また、強く螺合された引張棒にウォームによって回転力が付与されて前記接合力を解除することも可能となる。
更に、柱を介して梁同士を接合する際には、適宜スリーブ体を利用して、引張棒と連結棒とを連結し、前記円柱状受具によって締め付けて接合することが可能となるものである。
特開２００３−３０１５２９号公報

上記従来の接合具においては、先ずその円柱状受具の構造が複雑であり、使用する接合具の部品点数が多い点を挙げることができる。
そして、何よりも、施工作業に際して、円柱状受具を仕口の近傍で横断するように埋設するのであるが、ウォームホイールの雌ねじの方向を引張棒の長手方向と一致させるのが難しいのである。

即ち、引張棒とウォームホイールの雌ねじの向きを一致させること、及び、その引張棒の軸芯と雌ねじの軸芯とを一致させる作業が困難なものとなる。
これを実際には、現場で構造材を中空に保持した状態で行わなければならないのであり、作業者はこの接合作業をそれぞれの接合部位で行わねばならず、労苦の多いものであった。
更に、このウォームギア方式においては、ウォームによるウォームホイールの締め付け作業に時間が掛かり、尚且つその締め付けが弱いという大きな欠点が存するのである。

そこで、本発明においては、上記問題点を解決するために、より単純な固定金具を用いて、より簡単に接合、固定作業を行うことができるような施工方法を提供することをその第一の課題としている。
しかも、この施工方法により完成した木造建築物の強度が従来のものと同等以上のものとすることも本発明の課題である。
従来においては、柱や梁等の建築構造材に横穴等を設けることは、その断面欠損等が生じ、強度が損なわれるためにタブーなことで、今まで全く顧慮されなかった事項なのであるが、本発明者は、長年の鋭意、工夫の末、その横穴の形状や大きさ等を考慮して、所定形状で、所定の大きさのものであれば、その構造材の強度が損なわれずに、木造建築の骨組である構造部材を接合・固定できる方法を想到するに至った者である。

そこで上記問題点を解決するために、本発明の第１のものは、木造建築における柱部材と土台、柱部材と梁等の横架部材、又は横架部材同士等を各種の固定金具を用いて接合・固定する方法において、固定金具として螺子棒及びナット等を使用し、被固定部材の仕口の軸方向に螺子棒の挿通孔及び／又は貫通孔を両接合・固定部材のそれぞれに穿設する工程と、被固定部材の前記挿通孔の端部部分に、挿通孔と略直交する方向に横断面略円形の丸穴を所定深さ穿孔する工程と、前記挿通孔が前記丸穴の壁面に開口する部位の周辺部を略平面状に切削する工程と、被接合・固定部材同士の前記挿通孔及び貫通孔内に螺子棒を挿通し、ナット等により締付・固定する工程とからなり、前記丸穴の内径を略５４ｍｍ以内に設定したことを特徴とする木造建築構造材の接合・固定方法である。

本発明の第2のものは、上記第1の発明において、被固定部材が柱部材の場合において、螺子棒の挿通孔の位置を柱部材の軸芯から半径方向距離において、柱部材の外径（角材の場合にはその１辺の長さ）の６分の１の長さの範囲内としたことを特徴とする木造建築構造材の接合・固定方法である。

本発明の第1のものにおいては、螺子棒とナット等を用いて、被接合・固定部材同士に設けられた挿通孔等に螺子棒を挿通して、挿通孔の端部に形成された丸穴から目視により、座金やワッシャを介してナットをソケットレンチ等により容易に締付、固定することができる。
丸穴の内径も約５４ｍｍ以下の範囲内に設定して、この範囲内にあれば断面欠損のリスクも極めて少なく、建築基準法等の法令に規定されている強度基準をクリアすることができたものである。
また、従来のほぞ穴は、ノミ等により矩形形状に穴を開けるものであるが、本発明においては、丸穴を穿孔する方法を採用している関係上、角部からのひび割れや破断等の恐れも非常に少ないものとなる。

本発明の第２のものにあっては、柱部材において、螺子棒の挿通孔の位置を軸芯から半径方向距離において、柱部材の外径（角材の場合にはその１辺の長さ）の6分の１の長さの範囲内にすることにより、固定部位が中心から少しずれることによる構造力学上の回転モーメントの悪影響を受けることがない範囲内に設定したため、その接合・固定強度等に何らの問題も生ずることがない。
このように、挿通孔を中心から少しずらすことにより、挿通孔端部に略直交方向に穿孔する丸穴の深さを少しでも浅くすることができるのであり、それ故、断面欠損リスクも減少することとなるのである。

以下、添付の図面を用いて、本発明の最良の実施形態について説明する。
図１は、本発明の接合・固定方法によって、土台と柱とが接合・固定された状態を図示する説明図である。
基礎コンクリート１０の上に１辺が１２０ｍｍの角材から成る土台１１を載置し、この土台１１の上に、やはり1辺が１２０ｍｍの柱部材１２を立設する。
基礎コンクリート１０には、上端部に雄ねじが刻設された螺子棒１５としてのアンカーボルトが植設されており、このアンカーボルト１５が上方に突出する部分を挿通させるための貫通孔１６を土台１１に設ける。この貫通孔１６は、土台１１の軸芯と略直交する横断（上下）方向に設けられる。

更に、柱部材１２の略軸芯部で、その軸方向に挿通孔１７を穿孔する。挿通孔１７の長さは、アンカーボルト１５の突出長さに応じて設定する。
この挿通孔１７の上方端部分に柱部材１２の一側面１２ｓから、挿通孔１７と略直交する横断方向にホールソー等を用いて丸穴１８を穿孔する。
この丸穴１８の内径は、柱部材１２の1辺が１２０ｍｍのものを使用しており、約５４ｍｍ以内の範囲に設定している。

次に、柱部材１２の挿通孔１７が丸穴１８に望む開口部周縁を略平面に、この場合は略水平面にノミ等を用いて切削する。これは、座金を介してナット締めするためのものである。
そして、基礎コンクリート１０から上方に突出しているアンカーボルト１５を土台１１の貫通孔１６に挿通させ、その後柱部材１２の挿通孔１７に挿入させる。
最後に、挿通孔１７から丸穴１８内に突出したアンカーボルト１５の上端部に座金２０を嵌入させ、適宜ワッシャ等を介してナット２１をソケットレンチ等により締付、固定することができる。

このように、本発明においては、土台１１への穴あけ作業、柱部材１２への挿通孔と丸穴１８の穴開け作業等により、後は螺子棒としてのアンカーボルト１５とナット２１等の固定手段により簡単に構造材の接合・固定ができるものである。
しかも、丸穴による断面欠損の恐れもなく、法令で基準とされる強度をも有するものとなっている。

図２は、本発明に係る柱部材と横架部材との接合・固定を示す説明図である。
この部分では、柱部材１２に梁等の横架部材１３を接合・固定するのであるが、基本的には、上記の柱部材と土台との接合・固定方法と同様のものとなる。
柱部材１２の適宜位置に、その軸芯と略直交する横方向に貫通孔１６、１６を設ける。横架部材１３にもこれらの貫通孔１６、１６の延長線上に挿通孔１７、１７を穿孔する。
これらの挿通孔１７、１７の端部部分に向かって、それぞれ横架部材１３の対向する両側面（上側面と下側面）から丸穴１８、１８を穿孔する。

丸穴１８、１８に望む挿通孔１７、１７の開口部周辺を略平面に切削する。
両端部に雄ねじが刻設された螺子棒１４、１４を柱部材１２の貫通孔１６、１６から横架部材１３の挿通孔１７、１７内に挿通し、その両端部を貫通孔１６、１６と挿通孔１７、１７の両開口部から突出させた状態とし、その両端部に座金２０、２０、ワッシャ等を介してナット２１、２１によって締付・固定することにより、柱部材１２と横架部材１３とが接合・固定されるのである。

螺子棒１４は、図中左側、即ち柱部材１２の側の端部に適宜頭部が形成された長軸のボルト形態のものであってもよい。このボルト形態のものを使用することにより、ナットの締付・固定は片方の端部のみでよいことになる。
桁梁等の横架部材１３の場合は、その断面が図中上下方向の辺を長辺とする矩形形状を有するものを使用しており、挿通孔１７は、その横架部材１３の略中央の軸芯部分に形成する必要がなく、図2のように、上方側及び下方側に寄った部位に形成することができるし、接合・固定強度を考慮すれば、図のように上下2箇所に挿通孔１７を設け、上下2箇所で固定する方が好ましい。

図3は、本発明に係る横架部材と柱部材との接合・固定、及び横架部材同士の接合・固定を示す説明図である。
図中、左右の柱部材１２と横架部材１３との接合・固定は同じである。
即ち、横架部材１３の上下方向に貫通孔２３を設け、上下の柱部材１２の前記貫通孔２３の延長線上に挿通孔１７をそれぞれに設け、挿通孔１７の上端部及び下端部に横方向から丸穴１８、１８を穿設する。
丸穴１８、１８に望む挿通孔１７、１７の開口部周縁を略平面に切削することも上記の場合と同様である。
その後、両端に雄ねじが刻設された螺子棒１９をこれらの貫通孔２３及び挿通孔１７、１７に挿通して、両端部で座金２０及びワッシャ等を介してナット２１で締付・固定するのである。

横架部材１３ａと１３ｂの接合・固定に関しても、上記と同様に、横架部材１３ａと１３ｂのそれぞれに幅方向の略中央で、所定距離下方又は上方の位置に略水平の挿通孔３１、３２を設け、これら挿通孔３１、３２の両端部分に横架部材１３ａ、１３ｂの上側面及び下側面から所定内径の丸穴１８、１８を穿設する。
丸穴１８のそれぞれで、挿通孔３１、３２が開口する開口部周縁を略平面（この場合は鉛直面）に切削する。
その後、両端部に雄ねじ部が刻設された螺子棒３０を前記挿通口３１、３２に挿通して、その両端部を座金２０及びワッシャ等を介してナット２１によって締付・固定することができる。

図4は、図1の説明図で示した土台と柱部材との接合・固定状態を示しており、その（Ａ）が正面図、その（Ｂ）が前図のＢ−Ｂ断面図を示している。
この図では、アンカーボルト１５、丸穴１８等の位置を見て取ることができる。
土台１１及び柱部材１２は、それぞれ１辺が１２０ｍｍの角材を使用している。丸穴１８の座繰り深さＤは６５ｍｍであり、両平面図及び断面図から解る通り、軸芯から更に図中左方向に５ｍｍ程深く設けられている。

アンカーボルト１５の軸芯は、丸穴１８の開口側面１２ｓから４０ｍｍの位置に設けられ、その軸芯は、柱部材の軸芯から２０ｍｍ程図中右方向にずれた位置に配置されている。
このアンカーボルト１５の軸芯の位置は、当然のこととして柱部材１２の軸芯に配置することも可能であるが、出来る限り丸穴の座繰り深さを少なくするために、アンカーボルト１５の軸芯を柱部材１２の軸芯から丸穴１８の開口側面１２ｓ側に２０ｍｍ程近付けている。
この２０ｍｍという長さは、柱部材１２の外径、この場合は1辺の長さ１２０ｍｍの6分の１に設定しているのである。

この外径の6分の１の範囲内であれば、建築構造力学上、柱部材の軸芯にアンカーボルトを配置したのと同等の効力が認められているからである。
従って、上記図4に示した実施形態においては、その6分の１の範囲内の限度位置までアンカーボルトの位置を丸穴の開口部側にずらせて、丸穴の深さを出来る限り少なくしたものである。
この6分の１の範囲というのは、柱部材に関してのものであり、横架部材の場合には当てはまらないのである。即ち、柱部材等の立設した部材の固定部位における負荷の回転モーメントの構造力学上の問題だからである。

最後に、挿通孔の端部に設ける丸穴の内径に関してであるが、この丸穴は、柱部材等の構造材としては、一般的にはその外径として１２０ｍｍのものを使用するが、この外径が１２０ｍｍの構造材にあっては、その丸穴の内径は約５４ｍｍ程度が最適である。
工具等による切削作業や締付作業を考慮すれば、この丸穴の内径はより大きければ作業性が向上するが、逆に大きくすれば強度の劣化に繋がる。この兼ね合いを考慮して、度重なる実験を重ねた結果、上記結論に至ったものである。

以上、一実施形態について説明したが、本発明にあっては種々その形態を変更することが可能である。
先ず、本発明の接合・固定方法にあっては、木造建築の骨組を構成する構造材のあらゆるものに適用でき、またあらゆる箇所において使用することができるものである。
固定手段として用いる螺子棒とナット等に関しても、既存の各種のものから選択して所望のものを使用することができる。即ち、その長さや外径も自由に選択でき、両端部又は一方端部に刻設される雄ねじ部を設ける範囲も自由に設定することができ、更には、螺子棒の一方端に頭部を設けて、一方端のナットによる締付・固定を省略することも可能である。

但し、横架部材同士を接合・固定する場合等、一定の場合には、頭部付きの螺子棒を使用することができない場合もある。この場合には、両端部側に雄ねじが刻設されたものを用いて、その両端部でナット等による締付・固定を行えばよい。
座金やワッシャ等も適宜自由に選択して使用することができる。
以上、本発明は、既存の固定手段を用い且つ適宜穴あけ作業を施したのち、適宜工具を用いて締付・固定作業を行うことにより、簡易に木造建築構造材の接合・固定作業を行うことができる方法を提供することができたものである。

本発明の接合・固定方法によって、土台と柱とが接合・固定された状態を図示する説明図である。 本発明に係る柱部材と横架部材との接合・固定方法を示す説明図である。 本発明に係る横架部材と柱部材との接合・固定、及び横架部材同士の接合・固定方法を示す説明図である。 図1で示した土台と柱部材との接合・固定状態を示しており、その（Ａ）が正面図、その（Ｂ）が（Ａ）図のＢ−Ｂ断面図を示している。

符号の説明

１１ 土台
１２ 柱部材
１３ 横架部材
１４、１５、１９、３０ 螺子棒
１６、２３ 貫通孔
１７、３１、３２ 挿通孔
１８ 丸穴
２１ ナット

Claims (2)

1. 木造建築における柱部材と土台、柱部材と梁等の横架部材、又は横架部材同士等を各種の固定金具を用いて接合・固定する方法において、
   固定金具として螺子棒(14, 15, 19, 30)及びナット(21)等を使用し、
   被固定部材(11, 12, 13)の仕口の軸方向に螺子棒(14, 15, 19, 30)の挿通孔(17, 31, 32)及び／又は貫通孔(16, 23)を両接合・固定部材(11, 12, 13)のそれぞれに穿設する工程と、
   被固定部材(11, 12, 13)の前記挿通孔(17, 31, 32)の端部部分に、挿通孔(17, 31, 32)と略直交する方向に横断面略円形の丸穴(18)を所定深さ穿孔する工程と、
   前記挿通孔(17, 31, 32)が前記丸穴(18)の壁面に開口する部位の周辺部を略平面状に切削する工程と、
   被接合・固定部材(11, 12, 13)同士の前記挿通孔(17, 31, 32)及び貫通孔(16)内に螺子棒(14, 15, 19, 30)を挿通し、ナット(21)等により締付・固定する工程とからなり、
   前記丸穴(18)の内径を略５４ｍｍ以内に設定したことを特徴とする木造建築構造材の接合・固定方法。
2. 被固定部材が柱部材(12)の場合において、螺子棒(15)の挿通孔(17)の位置を柱部材(11)の軸芯から半径方向距離において、柱部材(11)の外径（角材の場合にはその１辺の長さ）の６分の１の長さの範囲内としたことを特徴とする請求項１に記載の木造建築構造材の接合・固定方法。