JP2010077644A - 木質構造部材の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】木質構造部材の長手方向に加わる加圧力を分散でき、加圧耐力を向上できるようにした木質構造部材の接合構造を提供する。
【解決手段】一方の木質構造部材１２の長手方向に形成された接合面に直交して柱材としての他方の木質構造部材１４の端面を対向させて接合する木質構造部材の接合構造において、前記一方の構造部材１２の接合面内に埋設され、その頭部を接合面に面一に表出させた複数本の頭部を有する線状支持体よりなる支持具ＳＢと、前記他方の構造部材１４の接合端面と、前記一方の構造部材１２の接合面との間にに介在される所定厚みの補強プレート１とを具備したことを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、木質構造部材の接合構造に関し、特に木質構造部材の長手方向に加わる加圧力を分散でき、加圧耐力を向上できるようにした接合構造に係るものである。

例えば、土台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による継手構造に加えて、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。また、一般にコンクリート基礎（布基礎）と土台間の結合は、基礎内に一体化され、上部に突出するアンカーボルトを土台に挿通し、ボルト先端をナットで締結する構造が一般的である。

これに対し、先に本出願人は、下記特許文献１に示すように、基礎と土台および柱の三者をアンカーボルトで一体的に結合する接合構造を開発した。この接合構造は、アンカーボルトが土台のほぞ穴内に突出するとともに、柱のほぞ内に棒状のナットを嵌合可能に設け、棒状ナットをアンカーボルトに螺合したのち、柱を土台上に建て込んで、棒状ナットを柱下部に嵌合し、この棒状ナットの上部を柱に直交して貫通するピンなどを介して柱に連結固定したものである。

この接合構造によれば、従来の外付け金物を接合部周囲に取り付ける構造に比べて、強度剛性が高く、耐震強度を高めることができる。
特開２００７−１３２０５３号公報

ところで地震は、主として水平方向の変形力として建物に作用するが、震源、あるいは震央に近い地域の場合、初期に大きな縦揺れが生じ、この力は柱を通じて土台や胴差しなどの横架材に直接的な圧縮−引き抜き荷重が繰り返し加わり、横架材に対する圧縮変形力として作用するほか、鉛直方向荷重だけでなく、接合部に回転モーメントが加わると、局部的に大きな圧縮荷重が加わることにより、柱−横架材間の接合部に大きなダメージを与えるという課題があった。

そこで本発明は、以上の課題を解決するものであって、その目的とするところは、木質構造部材の長手方向に加わる加圧力を分散でき、加圧耐力を向上できるようにした木質構造部材の接合構造を提供するものである。

前記目的を達成するため、本発明は、図の実施の形態にも示すように、一方の木質構造部材１２の長手方向に形成された接合面に直交して柱材としての他方の木質構造部材１４の端面を対向させて接合する木質構造部材の接合構造において、前記一方の構造部材１２の接合面内に埋設され、その頭部を接合面に面一に表出させた複数本の頭部を有する線状支持体よりなる支持具ＳＢと、前記他方の構造部材１４の接合端面と、前記一方の構造部材１２の接合面との間にに介在される所定厚みの補強プレート１とを具備したことを特徴とする。

上記補強プレート１は、金属板、例えば、鋼鈑或いはアルミ板により形成させることができる。補強プレート１を硬質樹脂板により形成させることもできる。上記支持具ＳＢは、ボルト、釘、又は、木螺子により形成される。

請求項２の発明では、前記一方の構造部材１２の接合面にはほぞ穴１６を形成し、他方の構造部材１４の接合端面にはほぞ２２を突出形成するとともに、前記補強プレート１の中央には、前記ほぞ形状に応じたほぞ貫通孔２を形成したことを特徴とする。

請求項３の発明では、前記補強プレート１の周縁には、前記一方の構造部材１２の接合面に達する複数の取付孔４が貫通して傾斜状に形成され、各取付孔４を通じて一方の構造部材内部に挿通される線状の固定具Ｂを介して前記補強プレート１を一方の構造部材１２に固定することを特徴とする。

請求項４の発明では、前記補強プレート１の中間板面には、複数の取付孔３が貫通して形成され、各取付孔３を通じて前記他方の構造部材内部に挿通される線状の固定具Ｂを介して前記補強プレート１を他方の構造部材１４に固定することを特徴とする。

上記固定具Ｂは、釘、又は、木螺子により形成される。

請求項５の発明では、前記補強プレート１には、その中央に前記他方の構造部材１４の接合端面に形成したほぞ２２形状に応じたほぞ貫通孔２と、補強プレート１の周縁に傾斜状に貫通形成した複数の取付孔４と、補強プレート１のほぞ貫通孔２周囲における中間板面に貫通形成した複数の取付孔３とが形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載されるように、本発明では、前記一方の構造部材１２が土台、胴差し、桁などの横架材であり、他方の構造部材１４が横架材に鉛直に建て込まれる柱とされている。

本発明によれば、補強プレートによって他方の構造部材から伝わる力が均一化し、また、一方の構造部材の接合面では支持具によってその力の１部を分担し、一方の構造部材内で拡散するため、力が分散され、圧縮力に対する支持耐力を向上できる。従って、柱材としての他方の構造部材の端面が横架材としての一方の構造部材の接合面にめり込む、或いは、めり込むように傾くということがない。

請求項３乃至５の発明によれば、補強プレートと一方或いは他方の構造部材とが固定具を介して結合されており、一方の構造部材への圧縮力だけでなく、他方の構造部材の引き抜き力にも対抗させることができる。

請求項２の発明によれば、一般に用いるほぞ組構造への対応ができる。

本発明によれば、地震の縦揺れによる柱の繰り返し圧縮−引き抜き荷重に対し、土台その他の横架材に加わるダメージを減少できる。

（第１実施形態）
図１乃至図５は、本発明の第１の実施態様を示し、これにより、第１の実施態様を説明する。
図１（ａ）は、本発明が適用される一枚の金属製補強プレート１の表裏をミラー対称的に示し、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図において、補強プレート１は、板厚８〜１０mm程度であって、外形が柱断面と同じく正方形をなしているとともに、その中央に長方形のほぞ嵌合孔２を形成した成形体であって、上側面を柱取付面、下側面を横架材取付面としている。ほぞ嵌合孔２の左右には、長手方向に沿って二個づつ、合計４つの柱取付用の取付孔３が上下を貫通して形成されている。また補強プレート１の周囲にはこれを斜めに貫通して各辺に二個づつ、合計八個の横架材取付用の取付孔４が傾斜状に貫通して形成され、底面側において各柱取付用の取付孔３の近傍に向けて開口している。なお、各柱取付用の取付孔３の下面には、これと同心、かつ大径のねじ頭埋設穴部３ａが形成されている。

次に前記補強プレート１を用いた木質構造部材の接合構造を説明する。このうち、図２は接合構造をカットモデル的に示す分解斜視図である。図２において、コンクリート製の布基礎１０上に設置された一方の木質構造部材としての土台１２上には、前記補強プレート１を介して、他方の木質構造部材としての柱１４がその柱心を土台１２に一致して鉛直に建て込まれるようになっている。

土台１２に形成されたほぞ穴１６の底部中心位置には、ボルト挿通孔１２ａが上下に貫通形成され、この挿通孔１２ａには、基礎１０に下部埋設されたアンカーボルト１８の上端が突出している。このアンカーボルト１８には、下部内周に前記アンカーボルト１８に螺合する図示しない雌ねじ部を形成した螺子筒からなる縦長状の長ナット２０がレンチなどを介してねじ込まれるようになっている。この長ナット２０の上部にはこれと直交してピン孔２０ａが貫通形成されている。

柱１４の下端には、補強プレート１の板厚分だけ突出長さを増したほぞ２２が突設されているとともに、ほぞ２２の中心には柱心に向けて前記長ナット２０を挿通する嵌合穴２４が形成されている。この嵌合穴２４に交叉して、柱１４の中央には一つのピン孔１４ａが開口され、このピン孔１４ａに長ナット２０の固定用の連結ピン２６が挿通されるようになっている。また、ピン孔１４ａと９０°交叉する位置であって、やや下側の嵌合孔２４から外れた仕位置には左右一対の第２のピン孔１４ｂが貫通形成され、このピン孔１４ａが形成には支持用のピン２８が挿通されるようになっている。

また、ほぞ穴１６の長手方向両側における、土台１２の表面には補強プレート１の荷重支持用の皿ねじよりなる支持具ＳＢを取り付けるための下穴１２ｂが２箇所ずつ合計４箇所形成されている。これら下穴１２ｂは、補強プレート１に差し込まれる横架材取付用ねじとしての固定具Ｂと干渉する位置を避けて予め形成される。

次に以上の構成における組立手順を説明する。まず図３（ａ）に示すように、柱１４の下面に補強プレート１を嵌合し、ねじ取付孔３に木ねじよりなる固定具Ｂを挿通し、電動ドライバなどを介して補強プレート１を柱１の下面に固定する。このねじ込み時には図３（ａ）の１部拡大して示すように、最終的には、固定具Ｂの上端に形成されたナベ頭式の大径頭部Ｂ１が、埋設穴部３ａの穴底部に着底し、補強プレート１と面一となるようになっている。

また、この取付作業と並行して、土台１２側では、図３（ｂ）に示すように前記下穴１２ｂに頭部を有する線状支持体である支持具ＳＢを同じく電動ドライバを介してねじ込み固定する。この場合支持具ＳＢの頭部は、土台１２の上面に食い込んで面一となる。また、長ナット２０もレンチなどによりアンカーボルト１８に螺合しておき、その上部のピン挿通孔２０ａの向きと高さが柱１４に形成されたピン孔１４ａに一致することを予め確認しておく。

次いで、図４に示すように、柱１４を土台１２上に建て込む。建て込み後は、柱１２のピン孔１４ａと、長ナット２０のピン孔２０ａとの一致を確認した後、連結ピン２６を挿通して長ナット２０に連結し、次いで第２のピン孔１４ｂに支持用のピン２８をそれぞれ挿通して連結ピン２６の下部に交叉してこれを下支えする（図５参照）。

この連結作業終了後、補強プレート１の側部に斜めに開口する横架材取付用のねじ取付孔４に固定具Ｂを挿通し、同じく電動ドライバなどにより土台１２側に向けてねじ込む。図４の１部に拡大して示すように、ねじ込み完了状態で、ねじ頭部Ｂ１は柱１２の下縁に食い込むとともに、補強プレート１の角部でその最大ねじ込み位置が規制されることにより、接合の完了を確認でき、この接合を各辺で２箇所合計８箇所行うことにより、同図４および図５に示す接合構造が完成する。

なお、図４には、固定具Ｂの全体的構成が示されているが、各固定具Ｂのうち、横架材取付用の固定具Ｂは、互いに隣り合う辺に螺合される固定具Ｂの先端同士が土台１２内で互いに干渉することを防止するために、柱取付用の固定具Ｂより長さの短いものが使用される。

図５は、組立状態を示す正断面図および側断面図である。なお、いずれの断面とも柱心で断面されているので、各固定具Ｂ，支持具ＳＢは破線に示す想像線としている。また、特に横架材取付用の固定具Ｂは柱１４のほぞ２２にかかることなく土台１２内にのみ、ねじ込み固定されている。

以上の接合構造において、柱１４に加圧力Ｐが加わると、この加圧力Ｐは、柱１４の下端を土台１２に対し、めりこむ力となって作用するが、補強プレート１の接合面で加圧力Ｐを均等に分散するため、土台１２の柱１４との接合面への局部的な圧縮変形を防止できることになる。

またこれに加え、補強プレート１の底面４箇所は、支持具ＳＢの頭部に接し、この支持具ＳＢが荷重の１部を分担し、土台１の内部に拡散するため、支持具ＳＢの介在により、土台１２の圧縮変形度合いはさらに小さくなる。

図１１は、その特性変化を示すグラフであり、このグラフからも明らかなように、支持具ＳＢを付加した場合に、同一の沈み込み変位を生じさせる荷重（加圧力）は、１．２〜１．８倍近くなり、その効果が検証されている。

また、加圧力Ｐの逆方向の引張り力が生ずると、柱１４を土台１２および基礎１０に結合している長ナット２０は、これに直接連結したピン２８に加えて、土台１２にねじ込まれた８箇所の固定具Ｂによっても間接的に支持されるものとなっているため、引き抜き荷重にも十分に抗することができ、これらにより縦揺れなどにより、土台１２に対して繰り返し圧縮−引き抜き力が生じても充分抗することのできる剛結合が達成できる。

（第２実施形態）
次に図６は、本発明の第２実施形態を示す。なお、前記第１実施形態と同一部材には同一符号を用いて説明を省略する。本実施形態では、アンカーボルト１８と、長ナット２０および柱側のピン２６，２８，３２による接合構造を伴わない、通常のほぞとほぞ穴結合の間に、前記補強プレート１を介在したものである。アンカーボルト１８は土台１２の適宜の位置を貫通し、その突出端をワッシャを介してナットＮで固定されている。本実施形態では、その断面箇所を固定具Ｂの取付位置としているため、前記第１実施形態とは逆に、固定具Ｂは実線で示し、ほぞ２２およびほぞ穴１６、並びに支持具ＳＢは破線で示す想像線としている。

本実施形態では、第１実施形態ほどの剛結合は達成できないものの、縦揺れによる圧縮力は補強プレート１と支持具ＳＢが分担し、引っ張り荷重は、柱１４および土台１２にねじ込まれたも固定具Ｂが分担するため、圧縮−引っ張り荷重に対する耐久性を十分に得ることができる。

（第３実施形態）
図７及び図８は、第３実施形態を示す。
第３実施形態では、補強プレート１０１には、上記ほぞ嵌合孔２を形成し、取付孔４、４は廃止している。第３実施形態では、単に柱１４の設置時に柱１４の下端と土台１２の取付面に補強プレート１を介在させるだけでもよく、この場合には、固定具Ｂの取付による作業工数も削減できる。

（第４実施形態）
図９及び図１０は、第４実施形態を示す。
第４実施形態に係る補強プレート２０１では、第１実施形態における補強プレート１の傾斜状の取付孔４を廃止し、ほぞ嵌合孔２と上下を貫通するねじ取付孔３のみを設けている。第４実施形態では、固定具Ｂを介して予め柱１４の下端に予め補強プレート２０１を取付ておくだけでもよく、この場合には、補強プレート２０１と支持具ＳＢの接触により部材間に加わる圧縮荷重を分担し、長ナット２０のみにより部材間の引っ張り荷重を分担している。

なお、以上の各実施形態においては、土台１２および柱１４を杉、檜などの木材むく板とし、その断面を年輪および年輪に直交する正目状の断面として図示しているが、ランバーコアなどの集成材により構成することも可能である。

また、土台と柱の接合構造だけに限定されるものでなく、柱と胴差しなど、柱と上部側横架材との接合箇所一般に適用できることは勿論である。

（ａ）は、本発明に使用される一枚の補強プレートを表裏から見た斜視図、（ｂ）は同じく断面図である。 第１実施形態における接合構造をカットモデル的に示す分解斜視図である。 （ａ），（ｂ）は同接合構造の取付作業の途中経過を示す説明用の斜視図である。 同じく接合構造の完成状態を示す斜視図である。 同じく柱心で切った正断面図および側断面図である。 第２実施形態における接合構造をカットモデル的に示す分解斜視図である。 第３実施形態における補強プレートの斜視図である。 第３実施形態を示す正断面図および側断面図である。 第４実施形態における補強プレートの斜視図である。 第４実施形態を示す正断面図および側断面図である。 荷重受用ビスの有無による圧縮荷重に対する沈み込み量を比較したグラフである。

符号の説明

１ 補強プレート
２ ほぞ嵌合孔
３，４ 取付孔
３ａ ねじ頭埋設穴部
１０ 布基礎
１２ 一方の木質構造部材としての土台
１２ａ ボルト挿通孔
１２ｂ 皿ねじ用下穴
１４ 他方の木質構造部材としての柱
１６ ほぞ穴
１８ アンカーボルト
２０ 長ナット
１４ａ，１４ｂ，２０ａ ピン孔
２２ 嵌合孔
２６ 連結用ピン
２８ 支持用ピン
Ｂ 固定具
Ｂ１ 頭部
ＳＢ 支持具
Ｎ ナット

Claims (6)

1. 一方の木質構造部材（１２）の長手方向に形成された接合面に直交して柱材としての他方の木質構造部材（１４）の端面を対向させて接合する木質構造部材の接合構造において、
   前記一方の構造部材（１２）の接合面内に埋設され、その頭部を接合面に面一に表出させた複数本の頭部を有する線状支持体よりなる支持具（ＳＢ）と、
   前記他方の構造部材（１４）の接合端面と、前記一方の構造部材（１２）の接合面との間にに介在される所定厚みの補強プレート（１）とを具備したことを特徴とする木質構造部材の接合構造。
2. 前記一方の構造部材（１２）の接合面にはほぞ穴（１６）を形成し、他方の構造部材（１４）の接合端面にはほぞ（２２）を突出形成するとともに、前記補強プレート（１）の中央には、前記ほぞ形状に応じたほぞ嵌合孔（２）を形成したことを特徴とする請求項１記載の木質構造部材の接合構造。
3. 前記補強プレート（１）の周縁には、前記一方の構造部材（１２）の接合面に達する複数の取付孔（４）が貫通して傾斜状に形成され、各取付孔（４）を通じて一方の構造部材内部に挿通される線状の固定具（Ｂ）を介して前記補強プレート（１）を一方の構造部材（１２）に固定することを特徴とする請求項１又は２記載の木質構造部材の接合構造。
4. 前記補強プレート（１）の中間板面には、複数の取付孔（３）が貫通して形成され、各取付孔（３）を通じて前記他方の構造部材内部に挿通される線状の固定具（Ｂ）を介して前記補強プレート（１）を他方の構造部材（１４）に固定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の木質構造部材の接合構造。
5. 前記補強プレート（１）には、その中央に前記他方の構造部材（１４）の接合端面に形成したほぞ（２２）形状に応じたほぞ嵌合孔（２）と、補強プレート（１）の周縁に傾斜状に貫通形成した複数の取付孔（４）と、補強プレート（１）のほぞ嵌合孔（２）周囲における中間板面に貫通形成した複数の取付孔（３）とが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の木質構造部材の接合構造。
6. 前記一方の構造部材（１２）が土台、胴差し、桁などの横架材であり、他方の構造部材（１４）が横架材に鉛直に建て込まれる柱であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか記載の木質構造部材の接合構造。

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