JP2010059765A - 土台と柱の締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
垂直荷重によって柱が土台にめり込むことを防止した上、金属の露見部分も抑制して建物の健全性を長期間維持できる土台と柱の締結構造を提供すること。
【解決手段】
土台２１の上面と柱２３の下端面との間に挟み込まれる介挿板１１と、土台２１の中に埋め込まれる棒材１２などの支持部材と、を備え、介挿板１１の下面と棒材１２の上端面を直接的または間接的に接触させた締結構造によって、柱２３に作用する垂直荷重は、介挿板１１と棒材１２を経て基礎３１などに伝達していくため、土台２１に作用する荷重が軽減され、柱２３が土台２１にめり込むことを回避でき、しかも介挿板１１を柱２３の下端面よりも広くする必要もなく、介挿板１１への結露も防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、木造建築物の骨格を構成する土台と柱の締結構造に関する。

木造住宅などを建設する際の工法は様々だが、柱や梁など棒状の部材を組み合わせて建物の骨格を構成する軸組工法が最も広く普及している。この軸組工法は、建物の強度を確保するため部材同士を強固に締結する必要があり、古くからホゾとホゾ溝を組み合わせるといった対策が講じられており、最近ではこれに代わって各種の金物も使用されている。軸組工法で建物を構築する際は、まず建物の外縁に沿って溝を掘削して、この溝に型枠を配置してコンクリートを流し込み、壁状の基礎を構築する。そして基礎の上面に土台を敷設して、さらに土台の上面に柱を直立させて、柱の先端同士を横架材で連結して建物の骨格が完成する。

コンクリートで形成された基礎の中には、土台を固定するためのアンカーボルトが埋め込まれている。このアンカーボルトによって土台を基礎に引き寄せており、地震や強風による外力が作用した場合でも、建物の浮き上がりを防止できる。さらに土台の上に直立する柱についても、土台から離脱することのないよう、ホールダウン金物などを用いて基礎と一体化している。したがって柱は、常に下方に引き寄せられており、しかも建物上部の荷重も作用するため、土台と柱との接触面には大きな圧力が発生する。そのため土台が軟質であれば、経年によって柱が土台の上面にめり込んでいき、床などの水平が維持できなくなる恐れがある。そこで土台には硬質な木材を使用することが多い。

前記のように土台は硬質な木材を使用すべきだが、このような木材は、国内での資源量が限られており、しかも輸入品も情勢の変化等で価格が高騰する傾向があり、より安価で入手性に問題のない木材の使用が検討されている。例えば杉は、過去に国内で大量に植え付けが行われており、その用途を確保する必要に迫られているが、比較的軟質であることから建物の骨格での使用は進んでいない。特に杉を土台として使用する場合には、前記のように柱のめり込み対策が不可欠である。この課題に関しては下記特許文献のように、土台と柱の境界に金属板等を挟み込んで、柱から伝達する荷重を広範囲に分散させて、めり込みを防止する技術が提案されている。
特開平８−２３２３４０号公報 特開平９−６０１１３号公報 特開２００３−１１９８８２号公報

これらの特許文献のように、土台と柱との間に金属板類を介在させる場合、土台の陥没を防ぐには金属板の面積をできるだけ増大すべきである。しかし金属板を柱の下端面よりも大きくすると、その縁部が柱から飛び出して外部に露見することになる。金属板は熱伝達が良好であるため気温が低い場合には、この露見している部分に結露が発生して、経年に伴い周辺の木材を腐食させる恐れがある。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、垂直荷重によって柱が土台にめり込むことを防止した上、金属の露見部分も抑制して建物の健全性を長期間維持できる土台と柱の締結構造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、締結金物等によって土台の上に柱を締結する締結構造であって、土台の上面と柱の下端面との間に挟み込まれる介挿板と、土台の中に埋め込まれる支持部材と、を備え、前記介挿板は、支持部材に載置されていることを特徴とする土台と柱の締結構造である。

本発明は、土台の上面に柱の下端面が接触しており、しかも双方の間に各種締結金物やホゾなどが介在しており、側面から見てＬ字状またはＴ字状の締結部に適用される。したがって柱の側面に土台の端面が接触している締結部には適用できない。そして介挿板は、土台と柱との間に挟み込まれる板であり、柱に作用する垂直荷重を受け止める機能を有する。この介挿板の素材は限定されないが、荷重を受け止めるという性格上、柱を構成する木材よりも剛性の高い鋼板などを用いる必要がある。また介挿板は、少なくとも柱の下端面の外縁と同等の大きさが必要であり、且つ結露を防止する観点から、介挿板は柱の下端面から突出させないことが好ましい。ただし介挿板と柱の下端面が必ずしも全面的に接触していなくても構わず、例えば、介挿板の角部を滑らかにするための面取りなどは許容される。また柱を基礎と一体化するため、土台と柱との間を貫通するシャフトやホゾなどを用いる場合、これらを通過させるための孔を介挿板に設ける必要がある。

支持部材は、土台の上面から下向きに埋め込まれる棒状の物であり、介挿板の下面に接触することで介挿板を受け止める機能を有する。これによって柱に作用する垂直荷重が土台の上面に伝達せず、柱が土台にめり込むことを防止する。なお支持部材については、土台よりも剛性の大きい金属棒などを使用する必要があるが、必ずしも土台を上下に貫通していなくてもよい。また支持部材は、介挿板と一体化させることも可能だが、別体として据付後に接触するような形態でもよい。さらに支持部材と介挿板は、直接接触していることが原則だが、設計上の都合などで双方の間に他の物を介在させてもよい。そのほか、介挿板一枚当たりに使用する支持部材の本数については、最低一本でも構わないが、バランスを考慮して複数本使用することが好ましい。

請求項２記載の発明は支持部材の具体例を示しており、支持部材は、棒材であり、その下端が土台の下面にほぼ一致していることを特徴とする。本発明による支持部材は、断面形状が一定の単純な棒材であり、この棒材の下端が基礎パッキンや締結金物や基礎など、土台の下に位置する物に接触して、介挿板を介して伝達された荷重が基礎パッキンなどに直接伝達する。したがって土台は、柱からの垂直荷重が作用しない。また、この棒材を差し込むため、土台には事前に埋設孔を加工する必要がある。なお請求の範囲に記載した「ほぼ一致している」とは、目視のレベルで棒材の下端と土台の下面との段差が認識できない程度であることを意味している。

請求項３記載の発明も支持部材の具体例を示しており、支持部材は、ネジ釘であり、土台の上面から下向きにねじ込まれていることを特徴とする。この場合、ネジ釘は、必ずしも土台の下面まで到達している必要はなく、ネジ釘の全体が土台の中に埋め込まれていても構わない。このように構成することで、介挿板からネジ釘に伝達した垂直荷重は、ネジ山を介して土台の広範囲に分散されるため、柱の上面付近に過度の垂直荷重が作用することがなく、柱が土台にめり込むことを防止できる。

請求項４記載の発明も支持部材の具体例を示しており、締結金物は、土台の中に埋め込まれる筒状体と柱の中に埋め込まれる差込部とを有する柱脚具であり、支持部材は、該筒状体であることを特徴とする。柱脚具は、柱を基礎に固定するために使用され、様々な形状の物が存在しているが、円筒形の筒状体と、この筒状体の上から突出する差込部で構成されている形態が一般的であり、筒状体の底にアンカーボルトを挿通して、これにナットを螺合して基礎に固定する。また差込部を柱の下端面に差し込み、これと交差するドリフトピンなどを打ち込むことで柱を基礎に固定する。なお基礎と柱との間には土台が介在しており、筒状体は土台の中に埋め込まれる。したがって土台には、筒状体を差し込むための孔を事前に加工する必要がある。また差込部の形状については、丸棒状や板状となり、いずれの場合もその側面にドリフトピンを通過させるための孔が形成されている。

本発明では、この柱脚具の筒状体を支持部材として利用する。筒状体は、基礎の上面に載置され、しかも筒状体と差込部との境には断面の違いによる段差が形成される。この段差を利用して介挿板を保持して、この上に柱を載置することで、柱を柱脚具のほか介挿板でも支持でき、土台に作用する荷重を大幅に軽減できる。なお筒状体と介挿板は、直接的に接触している必要はなく、例えば、寸法上の都合で筒状体と介挿板に隙間がある場合、高さ調整のため別途にスペーサを挟み込む場合もある。そのほか、柱脚具の形状は様々で、筒状体と差込部が溶接などで一体化されている物と、ピン等を利用して施工時に一体化する物が存在しているが、いずれも場合でも介挿板が配置できれば、本発明は実現可能である。

請求項１記載の発明のように、土台の上面と柱の下端面との間に介挿板を挟み込んだ上、この介挿板に作用する荷重を受け止める支持部材を土台に埋め込むことで、土台の上面に柱の荷重が作用しなくなるため、柱が土台の上面にめり込むことを防止でき、杉などの比較的軟質な木材も土台として使用可能になり、森林資源の有効活用が期待できる。また介挿板を支持部材で受け止めるため、介挿板を柱の下端面よりも広くする必要がなく、介挿板の表面が外部に露見しないため結露の発生も防止でき、長期間建物の健全性を維持できる。

請求項２記載の発明のように、支持部材として土台を貫通する棒材を用いて、この棒材の下端を基礎パッキンや締結金物や基礎に接触させる構造とすることで、土台には柱に作用する垂直荷重が一切伝達しないため、柱のめり込みを完全に防止できるほか、あらかじめ棒材を差し込むための埋設孔を土台に加工しておけば、現地での作業量が過度に増えることもなく、施工性に優れている。また請求項３記載の発明のように、支持部材としてネジ釘を用いることで、柱から伝達する垂直荷重を土台の広範囲に分散できるほか、汎用のネジ釘を使用することからコスト面にも優れている。

請求項４記載の発明のように、柱脚具を利用して柱を基礎に固定する構造において、柱脚具の筒状体の上面を利用して介挿板を載置することで、筒状体が支持部材としての機能を兼ね備えることになる。この場合、柱に作用する荷重は、介挿板から柱脚具を経て基礎に伝達するため、土台の上面に柱がめり込むことを防止できる。

図１は、本発明による介挿板１１と棒材１２（支持部材）を用いて柱２３を固定する構成例を示している。本図は建物の角部を想定しており、コンクリート製の基礎３１は直角に折れ曲がっており、この上面に二本の土台２１、２２がＬ字状に敷設される。なお土台２１、２２は、基礎３１の上面に直接敷設するのではなく、床下の換気のため所定の隙間を確保しており、基礎３１の上面には、プレート３４とシャフト３５が一体になった締結金物３３が置かれている。さらに基礎３１の中にはアンカーボルト３７が埋設されており、この先端にナット３８を螺合させてプレート３４を固定している。このプレート３４から直立する円柱状のシャフト３５は、土台２１に加工された軸孔２４および柱２３に加工された底穴２６に差し込まれ、さらにシャフト３５の側面にはピン孔３６が形成されており、このピン孔３６と柱２３の側面に加工された横孔２７を同心に揃えた後、横孔２７からドリフトピン３２を打ち込んで柱２３の浮き上がりを防止する。

土台２１の上面と柱２３の下端面との間には、鋼板を用いた介挿板１１を挟み込む。さらに介挿板１１の下に金属製の棒材１２を埋め込む。介挿板１１は柱の断面形状に等しい矩形状で、その中心にはシャフト３５を挿通するための中孔１４が形成されている。また棒材１２は単純な丸棒状であり、その全長は土台２１の高さと一致させている。なお土台２１に棒材１２を差し込むため、軸孔２４を囲むように計四本の埋設孔２５が加工されている。

図２は、図１の各要素を組み合わせた状態を示しており、図２（Ａ）は全体で、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面である。この図に示すように、二本の土台２１、２２は、締結金物３３のプレート３４の上に載置されており、さらに土台２１の上に介挿板１１を挟んで柱２３が載せられている。また締結金物３３は、アンカーボルト３７とナット３８によって基礎３１と一体化しており、柱２３はドリフトピン３２を介して締結金物３３と一体化しており、土台２１および柱２３は基礎３１に固定されている。土台２１の上面と柱２３の下端面との間には介挿板１１が挟み込まれており、介挿板１１の下面は棒材１２に接触している。この棒材１２は土台２１の中を貫通しており、締結金物３３のプレート３４の上面に接触しており、柱２３に作用する垂直荷重は、介挿板１１から棒材１２および締結金物３３を介して基礎３１に伝達する。そのため土台２１の上部に作用する荷重は限定的になり、柱２３が土台２１にめり込むことを防止できる。

図３は、支持部材としてネジ釘１３を用いた場合の構成例を示しており、図１と異なるのは支持部材として棒材１２ではなくネジ釘１３を用いた点だけである。本図では、土台２１の軸孔２４を取り囲むように計四本のネジ釘１３を打ち込んでおり、このネジ釘１３の頭部が介挿板１１と接触して垂直荷重が伝達される。なおネジ釘１３は、土台２１の高さよりも短く、ネジ釘１３がプレート３４と接触することはない。

図４は、図３の各要素を組み合わせた状態を示しており、図４（Ａ）は全体で、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面である。このように支持部材としてネジ釘１３を用いた場合でも外観は図２（Ａ）と同じである。しかし介挿板１１の下に位置する支持部材には、ネジ釘１３を使用している。したがってネジ釘１３の頭部に伝達した荷重は、ネジ釘１３の先端から後端までの全域に分散されて土台２１に伝達するため、土台２１の上面近傍に荷重が集中することがなく、図２と同様、柱２３が土台２１にめり込むことを防止できる。

図５は、図１および図３とは異なる本発明の構成を示している。この図では基礎３１と土台２１の間に基礎パッキン３９が挟み込まれており、さらに土台２１の中間部分に柱２３が載置されている。また柱２３の下端面の中央には凸状に突出するホゾ２８が加工されており、対する土台２１の上面には、このホゾ２８を差し込むためのホゾ溝２９が加工されている。そして土台２１の上面と柱２３と下端面との間には介挿板１１が挟み込まれており、この介挿板１１の下に棒材１２が埋め込まれている点は図１と同じだが、土台２１の上面には、介挿板１１の厚さ分だけ削り込んだ段差部４０を設けているため、土台２１の上面と柱２３の下端面が同一水準に並ぶ。そのほか介挿板１１の中孔１４は、ホゾ２８を余裕で通過できる大きさであり、また埋設孔２５に埋め込まれた棒材１２は、基礎パッキン３９の上面と介挿板１１の下面の両方に接触するため、柱２３に作用する垂直荷重は、土台２１を介することなく基礎パッキン３９に伝達する。

図６は、介挿板１１と棒材１２（支持部材）の形状例を示しており、図６（Ａ）は上方から見たもので、図６（Ｂ）は下方から見たものである。このように介挿板１１と棒材１２は、図１のように分離している形態に限られる訳ではなく、本図のように一体化することも可能である。仮に、土台や柱の形状が統一されていれば、都度、介挿板１１の大きさや棒材１２の長さを変える必要はなく、本図のように介挿板１１と棒材１２を一体化して、施工時などの取り扱いを容易にすることもできる。

図７は、締結金物として柱脚具５０を使用しており、この柱脚具５０の筒状体５１を支持部材として利用して介挿板１１を支持する構造を示している。柱脚具５０は、柱２３を基礎３１に固定するための締結金物として機能しており、円筒形の筒状体５１と、その上の円柱状の差込部５２を中心に構成されている。筒状体５１は有底でその中心にアンカーボルト３７を差し込むことができ、さらにアンカーボルト３７の先部にナット３８を螺合できるよう、筒状体５１の側面には窓５４が形成されており、工具類を差し入れることができる。また差込部５２は、柱２３の下端面に加工された底穴２６に差し込まれるもので、その側面にはドリフトピン３２を打ち込むためのピン孔３６が形成されている。なお筒状体５１と差込部５２を一体化するため、その境界には円盤状の接続板５３を組み込んでいる。

土台２１には柱脚具５０を埋め込むため、筒状体５１と直径の等しい大孔４１が加工されている。また柱２３の側面には、底穴２６と交差する横孔２７が加工されており、これにドリフトピン３２を打ち込むことで、柱２３と柱脚具５０が一体化する。そのほか、土台２１の上面に載置される介挿板１１は、支持部材として機能する筒状体５１によって支持されるが、介挿板１１と筒状体５１を直接接触させることができないため、その間にスペーサ４５を介在させている。

図８は、図７の柱脚具５０の詳細な形状を示しており、図８（Ａ）は構成要素を分離して描いたもので、図８（Ｂ）は構成要素を一体化したもので、図８（Ｃ）は図８（Ｂ）のＣ−Ｃ断面である。このように筒状体５１は有底の円筒形であり、その中心にはアンカーボルト３７を挿通するための丸孔５５が形成されているほか、側面を切り欠いた窓５４が二箇所に形成されている。また筒状体５１と差込部５２との間には接続板５３が挟み込まれており、これらが溶接によって一体化されている。

図９は、図７の各要素を組み合わせた状態を示しており、図９（Ａ）は全体で、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ断面である。このように締結金物として柱脚具５０を使用した上、柱脚具５０の筒状体５１を支持部材として利用した場合でも、柱脚具５０の全体が土台２１などの中に埋め込まれているため、外観は図２（Ａ）と同じである。また介挿板１１は、スペーサ４５を介して柱脚具５０の接続板５３の上面に載置されている。そのため柱２３に作用する荷重が土台２１に伝達することはなく、柱脚具５０を介して基礎３１に伝達していき、柱２３が土台２１にめり込むことを防止している。なお接続板５３の上面が、土台２１の上面と同じ高さであれば、当然ながらスペーサ４５は不要で、接続板５３の上に介挿板１１を直接載置できる。

本発明による介挿板と棒材（支持部材）を用いて柱を固定する構成を示す斜視図である。 図１の各要素を組み合わせた状態を示しており、（Ａ）は全体の斜視図で、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 支持部材としてネジ釘を用いて柱を固定する構成を示す斜視図である。 図３の各要素を組み合わせた状態を示しており、（Ａ）は全体の斜視図で、（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図１および図３とは異なる本発明の構成を示す斜視図である。 介挿板と棒材（支持部材）が一体化された形状例を示す斜視図で、（Ａ）は上方から見たもので、（Ｂ）は下方から見たものである。 締結金物として柱脚具を使用しており、この柱脚具の筒状体を支持部材として利用して介挿板を支持する構造を示す斜視図である。 図７の柱脚具の詳細な形状を示しており、（Ａ）は構成要素を分離して描いた斜視図で、（Ｂ）は構成要素を一体化した斜視図で、（Ｃ）は図８（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。 図７の各要素を組み合わせた状態を示しており、（Ａ）は全体の斜視図で、（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１１ 介挿板
１２ 棒材（支持部材）
１３ ネジ釘（支持部材）
１４ 中孔
２１ 土台（柱と締結している方）
２２ 土台（柱と締結していない方）
２３ 柱
２４ 軸孔
２５ 埋設孔
２６ 底穴
２７ 横孔
２８ ホゾ
２９ ホゾ溝
３１ 基礎
３２ ドリフトピン
３３ 締結金物
３４ プレート
３５ シャフト
３６ ピン孔
３７ アンカーボルト
３８ ナット
３９ 基礎パッキン
４０ 段差部
４１ 大孔
４５ スペーサ
５０ 柱脚具（締結金物）
５１ 筒状体（支持部材）
５２ 差込部
５３ 接続板
５４ 窓
５５ 丸孔

Claims (4)

1. 締結金物（３３又は５０）等によって土台（２１）の上に柱（２３）を締結する締結構造であって、
   土台（２１）の上面と柱（２３）の下端面との間に挟み込まれる介挿板（１１）と、
   土台（２１）の中に埋め込まれる支持部材（１２又は１３又は５１）と、を備え、
   前記介挿板（１１）は、支持部材（１２又は１３又は５１）に載置されていることを特徴とする土台と柱の締結構造。
2. 前記支持部材は、棒材（１２）であり、その下端が土台（２１）の下面にほぼ一致していることを特徴とする請求項１記載の土台と柱の締結構造。
3. 前記支持部材は、ネジ釘（１３）であり、土台（２１）の上面から下向きにねじ込まれていることを特徴とする請求項１記載の土台と柱の締結構造。
4. 前記締結金物は、土台（２１）の中に埋め込まれる筒状体（５１）と柱（２３）の中に埋め込まれる差込部（５２）とを有する柱脚具（５０）であり、前記支持部材は、該筒状体（５１）であることを特徴とする請求項１記載の土台と柱の締結構造。

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