JP2013238061A

JP2013238061A - 接合金物

Info

Publication number: JP2013238061A
Application number: JP2012112295A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Sugime; 勝也杉目
Original assignee: Kaneshin Co Ltd
Current assignee: Kaneshin Co Ltd
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2032-05-16
Also published as: JP5759930B2

Abstract

【課題】横架材と構造材の接合部分に過大な荷重だけでなく、過大な曲げモーメントが作用した場合には、金具自体の塑性変形によってエネルギーを吸収して、横架材や構造材の破壊をなるべく少なくすることができる接合金物を提供すること。
【解決手段】接合金物１は、構造材の側面に横架材の端面をＴ字状に接合するための接合金物１であって、構造材の側面に接触し、ボルト孔にボルト４１を通して構造材に固定される背板１１と、横架材の端面に加工されたスリット３１，３１に差し込まれ、ピン孔１２ａ１〜１２ａ３にドリフトピン５を通して横架材に固定される一対の側板１２，１２とを有し、その側板１２，１２におけるそれぞれのピン孔１２ａ１〜１２ａ３は、その一対の側板１２，１２の内側に向かって窪んで設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種の木構造において、柱や胴差し等の構造材の側面に、梁や桁等の横架材の端面をＴ字状に接合する際に用いる接合金物に関し、特に、その接合部分に過大な曲げモーメントが作用した際、横架材や構造材の破壊をできるだけ遅くする接合金物に関する。

従来の接合金物として、例えば、柱などの構造材と梁などの横架材をＴ字状に接合する接合金物について、構造材の側面に固定される背板と、横架材のスリットに差し込まれてドリフトピン等で固定される後縁部とを空間的に分離して、背板と後縁部を複数の枝状部だけで一体化することによって、構造材と横架材との間に過大な荷重が作用した際、枝状部が必然的に応力が高くなり塑性変形を引き起こし、この塑性変形でエネルギーを吸収することで、部材に作用する負荷を緩和させて、接合部の破壊をできるだけ少なくようにした接合金物が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−２１４３５４号公報

しかし、上述の従来の接合金物では、接合金物の側板に横架材の長手方向に延びる各種形状の複数の枝状部を設けているため、その加工に手間がかかると共に、複数の枝状部が構造材の長手方向に複数段に形成されているため、横架材と構造材の接合部分に過大な曲げモーメントが作用した場合には、塑性変形によってエネルギーを吸収することができない場合がある。

そこで、本発明は、横架材と構造材の接合部分に過大な荷重だけでなく、過大な曲げモーメントが作用した場合には、金具自体の塑性変形によってエネルギーを吸収して、横架材や構造材の破壊をなるべく少なくすることができる接合金物を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の接合金物は、柱や胴差し等の構造材の側面に、梁や桁等の横架材の端面をＴ字状に接合するための接合金物であって、構造材の側面に接触し、ボルト孔にボルトを通して構造材に固定される背板と、横架材の端面に加工されたスリットに差し込まれ、ピン孔にドリフトピンを通して横架材に固定される一対の側板と、を有し、その一対の側板におけるそれぞれのピン孔は、その一対の側板の内側に向かって窪んで設けられていることを特徴とする。
ここで、一対の側板により挟まれた背板の裏面には、一対の側板間に背板補強プレートが設けられているようにすると良い。ここで、背板補強プレートとしては、背板と同厚の鋼板でも良いし、背板より厚い合成樹脂製のプレートなどでも良い。

本発明の接合金物では、一対の側板におけるそれぞれのピン孔は、その一対の側板の内側に向かって窪んで設けられているため、横架材と構造材の接合部分に過大な荷重だけでなく、過大な曲げモーメントが作用した場合には、そのピン孔の周囲の窪み部分が折れ曲がって塑性破壊する。そのため、金具自体の塑性変形によって曲げモーメント時に作用する応力のエネルギーを吸収して、横架材や構造材の破壊をなるべく少なくすることができる。

（ａ），（ｂ）それぞれ、実施形態の接合金物の使用状態における要部断面図、平面図である。（ａ）〜（ｃ）それぞれ、実施形態の接合金物の正面図、右側面図、平面図である。（ａ），（ｂ）それぞれ、図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、Ｂ部分の拡大断面図である。過大なモーメントが作用した場合の接合金物の塑性変形の例を示す図である。（ａ），（ｂ）それぞれ、過大なモーメントが作用した場合のピン孔の塑性変形の例を示す図である。（ａ），（ｂ）それぞれ、合成樹脂などからなる背板補強プレートを背板の裏側に取り付けた状態の左側面図、Ｃ−Ｃ線断面図である。

以下、本発明に係る接合金物の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、下記に説明する実施形態はその寸法等も含めあくまで本発明の一例であり、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更可能である。

図１は実施形態の接合金物１の使用状態を示す図であって、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は平面図である。また、図２および図３は実施形態の接合金物１を示す図であって、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は右側面図、図２（ｃ）は平面図、図３（ａ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）はＢ部分の拡大断面図である。図１に示すように、この接合金物１は、柱や胴差し等の構造材２の側面に、梁や桁等の横架材３の端面をＴ字状に接合するためのもので、図２に示すように、一枚の金属板をカットおよび折り曲げて構成されており、背板１１と、左右両側の側板１２，１２とを有している。ここで、側板１２，１２の高さは約２６６ｍｍ、幅は９０ｍｍ、その間隔は４３ｍｍで、この接合金物１に使用している金属板の厚さは、例えば、１．６ｍｍとして、通常、このサイズの接合金物１で使用する金属板の厚さ３．２ｍｍの半分の厚さとしている。そのため、後述するように背板１１の裏側に背板補強プレート１３，１３’を取り付けて補強している。

背板１１は、図１に示すように柱等の構造材２の側面に接触する部分で、図２（ｂ）に示すように、ボルト４１を通して構造材２に固定するため、ボルト４１の外径にほぼ等しいか若干大きい内径を有する複数のボルト孔１１ａが所定間隔で設けられている。図２（ｂ）では、背板１１にボルト孔１１ａが９つ設けられているが、このボルト孔１１ａの数は任意であり、また、９つのボルト孔１１ａの内、任意のボルト孔１１ａ、例えば、１つ置きに使用して、例えば、図１に示すように４つのボルト孔１１ａを使用して４本のボルト４１を通してそれぞれナット４２により締め付ける。ここで、背板１１には、図１（ｂ）に示すように、背板１１と同様に９つのボルト孔１３ａが設けられ、背板１１や側板１２，１２と同厚である１．６ｍｍの鋼板からなる背板補強プレート１３がスポット溶接などにより溶着されている。なお、本実施形態では、背板補強プレート１３のボルト孔１３ａは、背板１１のボルト孔１１ａより若干内径を大きくしている。

側板１２，１２は、図１（ｂ）や図２（ｃ）に示すように、背板１１の両側に設けられるもので、それぞれ、梁や桁等の横架材３の端面に加工されたスリット３１，３１に差し込まれ、複数のピン孔１２ａ１〜１２ａ３にそれぞれドリフトピン５を通して横架材３に固定される。ここで、ピン孔１２ａ１〜１２ａ３は、図２（ａ）に示すように、所定間隔で上下方向に３つ設けられている。また、最上位のピン孔１２ａ１の上方には、ピン孔１２ａ１〜１２ａ３と同一間隔でピン受溝１２ｂが設けられており、そのピン受溝１２ｂにより横架材３の上部に予め固定されたドリフトピン５を受けるように構成されている。これは、構造材２と横架材３とをこの接合金物１を介して連結する前に、予め横架材３の上部にドリフトピン５を挿入して固定しておき、構造材２と横架材３とをこの接合金物１を介して連結する際に、ドリフトピン５をピン受溝１２ｂに位置させて位置決めし、その後、側板１２，１２に設けられたピン孔１２ａ１〜１２ａ３にそれぞれドリフトピン５を通すためである。ここで、ピン受溝１２ｂおよび３つのピン孔１２ａ１〜１２ａ３は、それら中心が背板１１におけるボルト孔１１ａ間のほぼ中心になるように設けられているが、本発明では、必ずしもこのように設ける必要はない。

そして、この一対の側板１２，１２における３つのピン孔１２ａ１〜１２ａ３は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、その一対の側板１２，１２の間の中心に向かって、例えば、プレス加工やエンボス加工等の押し出し加工によって窪んで設けられている。

特に、この実施形態では、図３（ｂ）に示すように、一対の側板１２，１２におけるそれぞれのピン孔１２ａ１〜１２ａ３は、それぞれ、プレス加工やエンボス加工等の押し出し加工によって、一対の側板１２，１２からほぼ垂直に折れ曲がって窪んだ垂直段差部１２ａ１１〜１２ａ３１、およびその垂直段差部１２ａ１１〜１２ａ３１から垂直に折れ曲がって側板１２，１２に平行に延びる段差平面１２ａ１２〜１２ａ３２を設けており、その段差平面１２ｂ２に設けている。なお、側板１２の表面と段差平面１２ｂ２の表面との段差Ｄ１は、側板１２の厚さ分としており、少なくも側板１２の厚さである１．６ｍｍ以上とする。また、ピン孔１２ａ１〜１２ａ３の直径を例えば１２．５ｍｍとすると、段差平面１２ｂ２の直径は内側が２０．０ｍｍ、外側が２３．０ｍｍとなる。なお、図３（ｂ）は、ピン孔１２ａ３の断面を拡大して示しており、他のピン孔１２ａ１，１２ａ２も同様に構成されている。なお、本発明では。各ピン孔１２ａ１〜１２ａ３の周囲に垂直段差部１２ａ１１〜１２ａ３１や段差平面１２ａ１２〜１２ａ３２を設けることは任意であり、垂直段差部１２ａ１１〜１２ａ３１の代わりに先細などに傾斜した段差部を設けてその先細周縁にさらに段差平面１２ａ１２〜１２ａ３２とピン孔１２ａ１〜１２ａ３を設けたり、あるいは段差平面１２ａ１２〜１２ａ３２を省略してその傾斜した段差部の先細周縁にピン孔１２ａ１〜１２ａ３を直接設けるなどしても良く、要は、側板１２，１２の表面から窪んだ位置にピン孔１２ａ１〜１２ａ３が設けられていれば良い。

そのため、地震などによって構造材２と横架材３が揺れて、構造材２と横架材３との間の接合部分に耐力（弾性変形限界）以上の過大な曲げモーメントが作用した場合、両側の側板１２，１２は板厚１．６ｍｍという薄い金属板を使用しているので、一対の側板１２，１２において金具自体が塑性変形を起こすと共に、ピン受溝１２ｂおよびピン孔１２ａ１〜１２ａ３にて溝や孔が広がる等して塑性変形する。例えば、ピン孔１２ａ１の場合であれば、図４に示すように塑性変形する。

具体的には、構造材２と横架材３との間の接合部分に耐力（弾性変形限界）以上の過大な曲げモーメントによって、ピン受溝１２ｂでは、例えば、図４に示すように、図上鉛直方向に対し左斜め下約３０度の方向に塑性変形して溝が広がる。

これに対し、ピン孔１２ａ１の場合であれば、過大な曲げモーメントによって、例えば、図４に示すように図上ほぼ鉛直方向に向かってピン孔１２ａ１が広がる等して塑性変形する。図５は、ピン孔１２ａ１における塑性変形の状態を断面図により示しており、過大な曲げモーメントによって、ピン孔１２ａ１の上側の垂直段差部１２ａ１１および段差平面１２ａ１２が下方へ伸びる一方、ピン孔１２ａ１の下側の垂直段差部１２ａ１１および段差平面１２ａ１２が縮む等して塑性変形する。

さらに、その下のピン孔１２ａ２の場合であれば、過大な曲げモーメントによって、例えば、図４に示すように図上鉛直方向に対しほぼ左斜め下約３０度の方向に向かってピン孔１２ａ２が広がる等して塑性変形する。さらに、最下位のピン孔１２ａ３の場合であれば、過大な曲げモーメントによって、例えば、図４に示すように図上鉛直方向に対しほぼ左斜め下約４５度の方向に向かってピン孔１２ａ３が広がる等して塑性変形する。

このように、構造材２と横架材３との間の接合部分に耐力（弾性変形限界）以上の過大な曲げモーメントが作用した場合には、一対の側板１２，１２において側板１２，１２自体が塑性変形を起こすと共に、特にピン受溝１２ｂおよびピン孔１２ａ１〜１２ａ３にて溝や孔が広がる等して塑性変形して、構造材２と横架材３の結合部分にかかる負荷を緩和するので、構造材２と横架材３の結合部分の破壊や損傷をなるべく少なくすることができる。なお、背板１１には、背板１１と同厚の背板補強プレート１３がスポット溶接などにより溶着されて補強されているため、側板１２，１２ほどは変形しない。

また、この結合金具１では、構造材２に対し横架材３が上下方向または水平方向にせん断力が作用し、接合金具１に部分に下方または上方へ過大なせん断力が作用した場合には、ピン孔１２ａ１〜１２ａ３周囲の垂直段差部１２ａ１１〜１２ａ３１および段差平面１２ａ１２〜１２ａ３２が上下方向または水平方向に塑性変形して、構造材２と横架材３の結合部分の破壊や損傷をできるだけ少なくする。

なお、上記実施形態の説明では、一対の側板１２，１２により挟まれた背板１１の裏面には、一対の側板１２，１２間に、背板１１や側板１２，１２と同厚ので鋼板からなる背板補強プレート１３をスポット溶接などにより設けるものとして説明したが、本発明ではこれに限らず、背板補強プレート１３を省略しても良いし、背板１１や側板１２，１２より厚い合成樹脂（プラスチック）などからなる背板補強プレート１３’をカシメ加工や接着材などにより背板１１の裏側に取り付けるようにしても良い。

図６は、合成樹脂などからなる背板補強プレート１３’を背板１１の裏側に取り付けた状態を示しており、図６（ａ）はその右側面図、図６（ｂ）はそのＣ−Ｃ線断面図である。図６（ａ），（ｂ）に示すように、背板補強プレート１３’を背板１１の裏側に取り付けるため、背板１１には、例えば、カシメ加工用孔１１ｂを設ける一方、背板補強プレート１３’には、カシメ加工用凸部１３ｂ’を設ける。そして、カシメ加工用凸部１３ｂ’をカシメ加工用孔１１ｂに挿入した後、カシメ加工用凸部１３ｂ’を叩いたり、カシメ加工用孔１１ｂを潰してカシメ加工用凸部１３ｂ’をカシメ加工などして、背板補強プレート１３’を背板１１の裏側に取り付ける。

また、上記実施形態の説明では、各ピン孔１２ａ１〜１２ａ３の周囲に垂直段差部１２ａ１１〜１２ａ３１および段差平面１２ａ１２〜１２ａ３２を設け、ピン受溝１２ｂには垂直段差部および段差平面を設けずに説明したが、本発明では、これに限らず、各ピン孔１２ａ１〜１２ａ３と同様にピン受溝１２ｂに垂直段差部および段差平面を設けても良いし、さらには、各ピン孔１２ａ１〜１２ａ３およびピン受溝１２ｂの内、例えば、ピン孔１２ａ１，１２ａ２にのみ垂直段差部１２ａ１１，１２ａ２１および段差平面１２ａ１２，１２ａ２２を設けるようにしても勿論良い。また、上記実施形態では、垂直段差部１２ａ１１〜１２ａ３１および段差平面１２ａ１２〜１２ａ３２の大きさを同一として説明したが、本発明では、例えば、ピン孔１２ａ１，１２ａ２の垂直段差部１２ａ１１，１２ａ２１および段差平面１２ａ１２，１２ａ２２のみ、あるいはピン孔１２ａ３の垂直段差部１２ａ３１および段差平面１２ａ３２のみその径を大きくして、ピン孔１２ａ１，１２ａ２あるいはピン孔１２ａ３にてのみ塑性変形が起こりやすくしても勿論良い。

１接合金具
１１背板
１１ａボルト孔
１２側板
１２ａ１〜１２ａ３ピン孔
１２ａ１１〜１２ａ３１垂直段差部
１２ａ１２〜１２ａ３２段差平面
１２ｂピン受溝
１３，１３’ 背板補強プレート
１３ａ，１３ａ’ ボルト孔
２構造材
３横架材
３１スリット
４１ボルト
４２ナット
５ドリフトピン

Claims

柱や胴差し等の構造材の側面に、梁や桁等の横架材の端面をＴ字状に接合するための接合金物であって、
構造材の側面に接触し、ボルト孔にボルトを通して構造材に固定される背板と、
横架材の端面に加工されたスリットに差し込まれ、ピン孔にドリフトピンを通して横架材に固定される一対の側板と、を有し、
その一対の側板におけるそれぞれのピン孔は、その一対の側板の内側に向かって窪んで設けられていることを特徴とする接合金物。
請求項１記載の締結金物において、
一対の側板により挟まれた背板の裏面には、一対の側板間に背板補強プレートが設けられていることを特徴とする接合金物。