JP2017133242A

JP2017133242A - 柱と横架材の補強部材および柱と横架材の接合構造

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Publication number: JP2017133242A
Application number: JP2016014225A
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Inventors: 直輝中村; Naoteru Nakamura
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Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-08-03
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Abstract

【課題】金物を横架材に埋め込まずに工事現場で取り付けできるようにし、補強強度を上げ、木材の使用促進に寄与し、木材の化粧面を持ち、使用箇所の意匠性を保持し、適宜補強部材の長さを容易に変更することが可能な、柱と横架材を半剛接状に固着する補強部材を提供する。
【解決手段】柱９１の外表面に当接して所定の支持点Ｙ１まで延在し柱９１に固着される第１板と、梁９２の外表面に当接して所定の支持点Ｘ１まで延在し梁９２に固着される第２板を有する第１金物１を備え、第１金物１は柱９１と梁９２の少なくとも一方の支持点Ｙ１，Ｘ１を延伸させる追加の補強材を取り付ける取付部を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、柱と横架材の補強部材に関し、詳しくは、柱の外表面に当接して固着される第１板と、横架材の外表面に当接して固着される第２板を有する金物を用いた柱と横架材の補強部材とその補強部材を用いる柱と横架材の接合構造に関するものである。

地震の活動期とも言われる昨今、住宅の安全性により高い関心が集まっている。従来の木造建築物では、安全性や耐震性を高めるために、柱と直交する横架材の接合部から接合部へ斜めに筋交い材を配設したり、構造用合板を用いた耐震壁を配設したり、火打ち材や方杖を配設したりする方法がある。

しかし、柱と横架材の間に斜めに筋交い材や構造用合板を用いた耐震壁を配設すると、窓や出入口を設けることが困難になり、柱と横架材の間に窓や出入口を優先的に設けると筋交い材や構造用合板を用いた耐震壁を配設することが困難となる。その上筋交い材や構造用合板を用いた耐震壁は、木造建築物全体にバランスよく配設しなければならないため、計画プランが限定される。また、木製の方杖では接合部の強度として十分なものとはいえない。

そのため、金物を補強に使用することが知られている。一般的には特許文献１に示されるようにＬ型の金物を柱と直交する横架材の接合部に取り付ける方法がある。Ｌ型の金物を柱と直交する横架材の接合部に取り付ける方法は、取り付けが容易であるが金属が外観として露出するので意匠的に好ましくない。また、これは木製の筋交いに代わるものであり、補強強度には限界があるという問題があった。

そこで特許文献２や特許文献３、特許文献４や特許文献５に示されるように金物を横架材に埋め込んで使用する方法がある。特許文献２や特許文献３に示されている方法は、柱と横架材の接合強度を増した意匠性の高い方法であり、国産素材の柱や横架材を加工して使用できるが、接合部の水平力による曲げモーメントには不対応という問題がある。地震や台風時の水平モーメントに対しては、筋交いや方杖を配設して抵抗応力を高める必要がある。特許文献４や特許文献５に示されている方法は剛接工法であり、構造用集成材で作られた柱や横架材に金物を埋め込んで製作されており、金物が露出しないため意匠性が高い。その上、大スパンの木構造建物建設ができる。

特開２００２−３８５８８号公報特開平１０−２５８１１号公報特開２００５−２００９０７号公報特開２０１３−５７１６８号公報特許第５６８２０５７号公報

しかしながら、前述の特許文献４や特許文献５に示されている金物を横架材に埋め込む加工は複雑であるため、特殊な機械を有する加工場での加工が必要となり、小規模工場や建築現場では容易に加工できない。その上、コスト面でも割高になる問題があった。また、ＣＯ2の25％削減を実現させることを目的とした『公共建築物における木材の利用促進に関する法律』が2010年5月26日に公布され、公共建築物に国産材の使用促進が推しはかられているが、前述の特許文献４や特許文献５に示されている金物を柱や横架材に埋め込む工法は、柱や横架材が主として構造用集成材で構築されている上、構造用集成材は材料が主に外国産材であり、国産材の使用割合は少ない。その上、大型の公共建築物には最適であるが、住宅建築や小規模建築には不向きである。金物を埋め込まない横架材や柱を使用する場合（従来からある工法の一つである在来木造軸組み工法）、その横架材と柱はほぞとほぞ穴（ここでは貫通あなを孔と記し、貫通していないあなを穴と記す。）とボルトを用いて接合されているピン接合であり、水平力は筋交い等で負担しているが、このピン接合を活かしたまま、且つ筋交い等を使わないで安全性や耐震性を高めるには、補強金物などで接合部を固結する必要がある。また、ピン接合の横架材の中央には剛接合と比べて鉛直力による大きな曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントは横架材の長さの二乗に比例するので、横架材の中央になるべく近い部分を補強部材で支持し、横架材の支点間の距離を短くして横架材の曲げモーメント抵抗力を高める必要がある。また、地震や強風では横方向に大きな荷重を受け、筋交い等が無い場合は、柱と横架材の接合部や柱に曲げモーメントが発生する。このような場合には、柱と横架材の接合部を補強部材で補強し、且つ柱と横架材の結合箇所からなるべく長い距離になるように、長い補強部材を設けて柱の曲げモーメント抵抗力を高め、柱の折損を防ぐ必要がある。

そこで、建築現場で容易に取り付けることができる補強部材の候補としてＬ型の金物が考えられる。しかしながら、補強リブを追加するなどして金物を剛体にすることはできるが、Ｌ型の金物の寸法を長くしなければ、横架材の支持点を横架材の中央に近づけることができない。ところが、Ｌ型の金物の寸法を長くすれば、金物が露出して意匠性が悪くなるという問題があった。また、金物は金型や溶接などで製作されるので、取り付け場所に応じて適宜補強部材の長さを変更するのは容易ではなかった。

本発明は、金物を横架材に埋め込まずに工事現場で取り付けできるようにし、補強強度を上げ、木材の使用促進に寄与し、木材の化粧面を持ち、使用箇所の意匠性を保持し、適宜補強部材の長さを容易に変更することが可能な、柱と横架材の補強部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の柱と横架材の補強部材は、柱の外表面に当接して所定の支持点まで延在し前記柱に固着される第１板と、横架材の外表面に当接して所定の支持点まで延在し前記横架材に固着される第２板を有する第１金物を備え、前記第１金物は柱と横架材の少なくとも一方の支持点を延伸させる追加の補強材を取り付ける取付部を備えたことを特徴とする。

第１金物と第２金物はいずれも柱、横架材の外表面としか当接していない。したがって、特許文献２、３、４、５のように補強部材が木材に埋め込まれるために木材の複雑な加工を予め工場内で行わなければならないという問題を、本発明は解消することができる。また、補強部材を木材に埋め込むための加工による断面欠損を少なくすることができる。また、既存の木造建築であっても補強工事を容易に施工できる。また、第１金物と第２金物を取り付けることで柱と横架材の接合部を固結し、且つ柱や横架材の支持点を所定の支持点まで延在することができる。対応する柱間の両端ピン接合時の横架材（梁）の鉛直時応力は、横架材（梁）の中央部で最大曲げモーメントＷＬ^２／８（Ｗは横架材にかかる鉛直荷重、Ｌは対応する柱間の横架材の支持点間長さ）となるため、本発明は追加の補強材を取り付けて横架材の支持点を伸ばせば（図８のＸ１→Ｘ２参照）、横架材の曲げモーメントが横架材支持点間の長さの二乗に比例する支持点間長さ（Ｌ）を短くすることができ、効果的な横架材の曲げモーメント抵抗力の増大となる。柱に対しても追加の補強材を取り付けて柱の支持点（図８のＹ１→Ｙ２参照）を伸ばせば、柱と固着された補強材により柱Ｙ２点部の断面係数が大きくなるので、水平力（風力、地震力）による柱の曲げモーメント抵抗力が増加することとなる。また、同じ第１金物を使用して、建築物や補強部材の取り付け場所に応じて、適宜、補強材の寸法を変更するだけで、容易に柱や横架材の支持位置を変更することができる。たとえば、僅かな補強しか必要としない箇所には短い補強材を、大きな補強が必要な箇所にはより長い補強材を使用すればよい。補強材の材質として木材や表面をＦＲＰ（繊維強化プラスチック）で射出成型した複合材（木材強度同等品）が考えられるが、木材にすれば金型が不要なので補強材の寸法変更が容易である。

また、本発明の柱と横架材の補強部材においては、前記横架材の外表面に当接して前記横架材を前記第２板とで挟着する第３板と、前記柱の外表面に当接して前記柱に固着される第４板を有する第２金物を備えたことを特徴とする。

横架材は第１金物と第２金物で挟着されるので、第１金物の横架材への固着力が大きくなり、また横架材の割裂防止にもなる。さらに、横架材を挟着する第１金物と第２金物が共に柱に固着されるので、在来木造軸組み工法としておおいれ加工などでピン接合されている横架材のほぞが柱に食い込む嵌合接合効果と第１金物、第２金物と柱の接合による引きボルト型接合効果により取合部曲げモーメント抵抗力が強くなる。その上、第１金物には補強材を取り付けるので、固着される柱は合成柱に、挟着される横架材は合成横架材となり、それぞれ断面係数が大きくなるため、より取合部の曲げモーメント抵抗力が強くなる。接合部の軸力は柱が負担し、せん断力は柱と第１金物、第２金物に用いたボルト、コーチスクリュー、横架材のほぞが負担するため、柱、横架材接合部は半剛接合状態となり強度が増大する。

また、本発明の柱と横架材の補強部材においては、前記補強材は柱に固着される第１木材と、横架材に固着される第２木材と、前記第１木材と前記第２木材の間に配設される第３木材で構成され、前記第１金物は、前記第１〜第３木材に挟まれる第５板、第６板と、前記第５板の一端と前記第６板の一端を連結する第７板と、該第７板の一端を前記第１板に連結する第８板と、前記第７板の他端を前記第２板に連結する第９板を備えて、前記第１板、前記第２板、前記第７板、前記第８板と前記第９板で多角形の空部を形成し、前記第１木材は前記第１板と前記第５板に取り付けられ、前記第２木材は前記第２板と前記第６板に取り付けられることを特徴とする。

補強材は露出しても柱や横架材と同じ木材であるので、金物の露出と比較して意匠性が高い。また、木材の利用促進に貢献する。第１金物は第１板と第２板のＬ型のみではなく、多角形であるので補強強度が増加する。また、第５板と第６板が多角形の角から立設されるリブとなって、さらに補強強度が増加する。

また、本発明の柱と横架材の補強部材においては、前記第３木材を前記第７板とで挟着し、前記第１木材と前記第２木材を連結する第３金物を備えたことを特徴とする。

これにより、第３金物が第１木材と第２木材を連結しているので、柱と横架材の角度が広がるのを防止する補強部材の張力を増強する。また、第３木材を第３金物と第１金物の第７板で挟着しているので、両端に曲げ部がある第３金物の中央部が張力によって浮くのが防止される。

また、本発明の柱と横架材の補強部材においては、前記第３金物を覆い、前記第１木材と前記第３木材と前記第２木材を連結する第４木材を備えたことを特徴とする。柱と横架材の結合箇所からできるだけ離間した位置を支持するために第１木材と第２木材をより長くしたときは、第１木材と第２木材の間に入れる木材を多段（第３木材と第５木材）にすることによって、補強強度を増加させることができる。また、第４木材は第３金物（木材を多段にしたときは第４金物）の露出や錆びを防ぐ被覆材にもなる。

第１実施形態に係る補強部材の構成を示す斜視図である。図１のボルト、コーチスクリュー留めを示す斜視図である。図３Ａは第１金物を示す斜視図であり、図３Ｂは第１木材を示す斜視図である。第１金物に第１木材と第２木材を取り付けた斜視図である。図５Ａは第３木材を示す斜視図であり、図５Ｂは第３金物を示す斜視図である。図６Ａは第２金物を示す斜視図であり、図６Ｂは第４木材を示す斜視図である。柱と横架材に第４木材以外の補強部材が固着された斜視図である。図１の側面図である。第１実施形態の第１変形例を示す斜視図である。第１実施形態の第２変形例を示す側面図である。第１実施形態の第３変形例を示す側面図である。第２実施形態を示す側面図である。第２実施形態を示す斜視図である。第２実施形態の第１変形例を示す側面図である。第３実施形態を示す側面図である。第４実施形態で使用される水平ブレース取り付け用金物を示す図である。第４実施形態を示す図である。

以下、実施形態及び図面を参照にして本発明を実施するための形態を説明するが、以下に示す実施形態は、本発明をここに記載したものに限定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。
［第１実施形態］

本発明の第１実施形態の柱９１と横架材である梁９２の補強部材１００を図１〜図９を用いて説明する。第１実施形態の補強部材１００は、金属の第１金物１、補強木材２、金属の第２金物３、金属の第３金物４と、これらを固着するためのボルト（ボルトＢ１〜Ｂ４、ボルトＤ、ナット、座金、スプリングワッシャー）やコーチスクリューＣやタッピングネジなどの固着用部品からなる。

図１、図２、図８に示すように、補強木材２は柱９１に固着される第１木材２１と、第１木材２１と同一形状であり梁９２に固着される第２木材２２と、第１木材２１と第２木材２２の間に配設される第３木材２３と、第１〜第３木材２１，２２，２３に固着される第４木材２４からなる。

図２、図３Ａ、図８に示すように、第１金物１は、柱９１の外表面と当接する第１板１１と、梁９２の外表面と当接する第２板１２と、第１木材２１と第３木材２３の間に配設される第５板１３と、第２木材２２と第３木材２３の間に配設される第６板１４と、第５板１３の一端と第６板１４の一端を連結する第７板１５と、第７板１５の第１板１１側となる一端と第１板１１の背面を連結する第８板１６と、第７板１５の第２板１２側となる他端と第２板１２の背面を連結する第９板１７を備え、第１板１１、第２板１２、第９板１７、第７板１５と第８板１６で五角形の空部１８を形成する。

更に、第１金物１には、第１板１１の背面から延在し第２板１２と第８板１６を連結して立設される第１リブ１１ａと、第８板１６の背面から延在し第１板１１と第５板１３を連結して立設される第２リブ１６ａと、第９板１７の背面から延在し第２板１２と第６板１４を連結して立設される第３リブ１７ａと、第７板１５の背面の中央から延在しその背面に垂直に立設されるボス１５ａと、第７板１５の背面から延在しボス１５ａと第５板１３を連結して立設される第４リブ１５ｂと、第７板１５の背面から延在しボス１５ａと第６板１４を連結して立設される第５リブ１５ｃを備えている。

また、第１板１１の空部１８側には、ボルトＢ１が貫通するボルト孔Ｈ１が２つ（一部図示せず）と、コーチスクリューＣが貫通するコーチスクリュー孔Ｈ２が複数（一部図示せず）設けられている。第１板１１の空部１８の外側には、コーチスクリュー孔Ｈ２が複数設けられている。第２板１２の空部１８側には、ボルトＢ１が貫通するボルト孔Ｈ１が１つと、コーチスクリュー孔Ｈ２が複数（一部図示せず）設けられている。第２板１２の空部１８の外側には、コーチスクリュー孔Ｈ２が複数設けられている。第５板１３には、コーチスクリュー孔Ｈ２が複数設けられている。第６板１４にはコーチスクリュー孔Ｈ２が複数設けられている。また、ボス１５ａには、第７板１５を貫通するボルト孔Ｈ３が設けられている。

第１金物１の製作方法は板金加工と溶接や鋳型など種々の方法がある。たとえば、第１板１１と第２板１２を板金加工で１曲げを有するＬ型にし、第７板１５と第８板１６と第９板１７を板金加工で両端に２曲げを有するワ型にして、第１板１１と第２板１２のＬ型に溶接し、残りの部品をこれに溶接して第１金物１を製作する。溶接のときは位置決めの治具を用いる。

図３Ａに示すように、金属製の第１金物１は五角形の空部１８を形成する板に五角形の４つの頂点から板が延在し、その４つの板を全てリブで連結した形状となっている。また、第１リブ１１ａもあり、ＸＹＺ３方向の荷重に強い構造となっている。

図３Ｂ、図４に示すように、第１木材２１は無垢の木材（柱材、横架材、堅木材）を加工したものであり、その木材の側面の一つである背面２１ａが柱９１と当接する。背面２１ａは繊維方向に長い長方形となっている。第１木材２１の背面２１ａの反対側の前面２１ｂは一端側に直線で斜めに切り欠かれた斜面２１ｃを有し、他端側に斜面２１ｃから弧を描いて徐々に厚みが少なくなる曲面２１ｄを有している。

図４に示すように、第１木材２１は第１金物１の第１板１１と第５板１３を取付部として第１金物１に取り付けられる。第１木材２１の斜面２１ｃが第１金物１の第５板１３と当接し、第１木材２１の背面２１ａの一端が第１金物１の第１板１１と当接し、第１木材２１の斜面２１ｃ側の端面２１ｅが第１金物１の第８板１６と当接するように、第１木材２１が第１金物１に嵌入される。この嵌入では、第１木材２１に、第１金物１の第２リブ１６ａの逃げである溝２１ｆが設けられ、第１面２１ａから第１金物１の第１板１１が突出しないように第１座繰り２１ｇが設けられ、斜面２１ｃから第１金物１の第５板１３が突出しないように第２座繰り２１ｈが設けられている。嵌入された第１木材２１は複数のコーチスクリューＣで第１金物１の第１板１１と第５板１３に螺着される。第１木材２１の背面２１ｂにはボルトＢ２、Ｂ３が貫通するボルト孔Ｈ１が２つ設けられている。そして、ボルトＢ３が貫通するボルト孔Ｈ１にはナットが入り込む座繰りが形成されている。座繰り部には第１木材と同等の木材で作られた栓２１ｉを取り付け意匠性を高める。

第２木材２２は第１木材２１と同一形状であり、員数２で共通使用される。図４に示すように、第２木材２２は、第１木材２１と同様に第１金物１の第２板１２と第６板１４を取付部として第１金物１に取り付けられる。ここでも木材２１と同様に第２木材２２の端面２１ｅは第１金物１の第９板１７と当接する。

図５Ａに示すように、第３木材２３は無垢の木材の両端が斜めに切断された、側面が台形の形状をしている。第１斜面２３ａ、第２斜面２３ｂはそれぞれ第１金物１の第５板１３と第６板１４に当接し、台形の短辺となる天面２３ｃは第１金物１の第７板１５に当接する。天面２３ｃには第１金物１の第４リブ１５ｂと第５リブ１５ｃの逃げである溝２３ｄとボルトＤが貫通するボルト孔Ｈ３が設けられている。このボルト孔Ｈ３は第１金物１のボス１５ａが入るように座繰られている。繊維方向は台形の平行な２辺と同じ方向になっている。

図５Ｂに示すように、第３金物４は両端に鈍角の曲げを有する板金加工物であり、中央部４１の中心にボルト孔Ｈ３と、曲げられた２つの端部４２にそれぞれボルト孔Ｈ１が設けられている。また、中央部４１のボルト孔Ｈ３の横に複数のコーチスクリュー孔Ｈ２が設けられている。図７に示すように、第３金物４は、ボルトＢ２により第１木材２１を柱９１と挟着し、第２木材２２を梁９２と挟着し、ボルトＤにより第３木材２３を第１金物１と挟着する。また、複数のコーチスクリューＣにより第３木材２３に螺着される。これにより、第３金物４が第１木材２１と第２木材２２を連結しているので、柱９１と梁９２の角度が広がるのを防止する補強部材１００の張力を増強する。また、第３木材２３を第３金物４と第１金物１の第７板１５で挟着しているので、両端に曲げ部がある第３金物４が張力によってその中央部４１が浮くのが防止される。

図６Ａに示すように、第２金物３は梁９２の外表面に当接する第３板３１と、柱９１の外表面に当接する第４板３２からなるＬ型の板金加工物であり、曲げ部の中央に補強用の三角形状のリブ３３を備えている。第３板３１には、２つのボルト孔Ｈ１と複数のコーチスクリュー孔Ｈ２が設けられている。第４板３２には、複数のボルトＢ４がそれぞれ貫通する複数のボルト孔Ｈ１と複数のコーチスクリュー孔Ｈ２が設けられている。第３板３１は、ボルトＢ１により梁９２を第１金物１と挟着し、ボルトＢ２により梁９２を第２木材２２と挟着する。柱９１を挟む形で他の第４板３２がある場合は、両方の第４板３２で柱９１をボルトＢ４により挟着し、柱９１を挟む形で他の第４板３２が無い場合は代わりのフラットバー等と第４板３２で柱９１をボルトＢ４により挟着する。また、第３板３１と梁９２は複数のコーチスクリューＣで螺着され、第４板と柱９１は複数のコーチスクリューＣで螺着される。第２金物３は引きボルトの耐力が確保できれば、市販の金物（ホールダウン金物等）を加工して使用することもでき、形状を限定するものではない。

図６Ｂに示すように、第４木材２４は無垢の木材の両端が斜めに切断された、側面が台形に近い形状であり、その台形の底面は中央部と端部が削られて２つの山があるうねりの曲面２４ａになっている。この曲面２４ａの反対面が背面２４ｂであり、斜めに切断された２つの面が第１斜面２４ｃと第２斜面２４ｄである。図示せぬが、背面２４ｂと第１斜面２４ｃと第２斜面２４ｄには第３金物４とネジ類（ボルトＢ２、ボルトＤ、ナット、座金、スプリングワッシャー等）の逃げである座繰りが設けられている。第４木材２４は、背面２４ｂが第３金物４とネジ類を覆うようにして第３木材２３と当接され、第１斜面２４ｃが第１木材２１と当接され、第２斜面２４ｄが第２木材２２と当接され、コーチスクリューＣやタッピングネジによって第１〜第３木材２１、２２、２３に固着される。第４木材２４の台形の底面は中央部と端部が削られて２つの山があるうねりの曲面２４ａになっているが、形状は限定するものではない。

次に図１、図２、図４、図７、図８を用いて補強部材１００の接合構造を説明する。柱９１と梁９２の接合部は、柱９１のほぞ穴（図示せず）に梁９２のほぞ（図示せず）が圧入されたおおいれ加工やボルトで接合されたピン接合である。本実施形態の補強部材１００はその接合を補強するものである。

図４に示すように、第１木材２１が第１金物１の第１板１１と第５板１３を取付部として第１金物１に複数のコーチスクリューＣで取り付けられ、第２木材２２が第１金物１の第２板１２と第６板１４を取付部として第１金物１に複数のコーチスクリューＣで取り付けられる。この３部品の結合作業は工事現場に行く前の準備作業として行うことができる。また、この３部品の結合作業は工事現場で行うこともできる。

結合された３部品を柱９１と梁９２の接合部下部に取り付け、第２金物３を柱９１と梁９２の接合部上部に取り付け、結合された３部品と第２金物３で梁９２がボルトＢ１、Ｂ２により挟着され、結合された３部品の第２木材２２がボルトＢ３で梁９２に固着される。また、結合された３部品と柱９１を挟む形で取り付けられた図示せぬ金物とで柱９１がボルトＢ１、Ｂ２、Ｂ３により挟着される。このとき柱９１や梁９２にはボルト孔Ｈ１に対応して貫通孔が穿通されている。（図示せず）これらの柱９１と梁９２へのボルトの固着作業では全てのボルトが挿入されるまではナットがゆるく締められ、全てのボルトが挿入されればナットがきつく締められる。結合された３部品が柱９１と梁９２の接合部下部に取り付けられるとき、第１金物１の第１板１１の空部１８側にある複数のコーチスクリュー孔Ｈ２は複数のコーチスクリューＣによる仮留めに利用することができ、第１金物１の第２板１２の空部１８側にある複数のコーチスクリュー孔Ｈ２は複数のコーチスクリューＣによる仮留めに利用することができる。結合された３部品の第１木材２１は複数のコーチスクリューＣによって柱９１に螺着され、第２木材２２は複数のコーチスクリューＣによって梁９２に螺着される。第２金物３の第３板３１と梁９２は複数のコーチスクリューＣによって螺着され、第４板３２と柱９１は複数のコーチスクリューＣによって螺着される。

また、第３木材２３が第１木材２１と第２木材２２の間に挿入され、その第３木材２３に重ねて第３金物４が第１木材２１と第２木材２２の間に取り付けられる。そして、第３木材２３が第３金物４と第１金物１とでボルトＤにより挟着され、柱９１と第１木材２１が柱９１を挟む形で取り付けられた図示せぬ金物と第３金物４とでボルトＢ２により挟着され、梁９２と第２木材２２が第３金物４と第２金物３とでボルトＢ２により挟着される。また、複数のコーチスクリューＣにより第３木材２３と第３金物４は螺着される。

そして、第４木材２４が第１〜第３木材２１、２２、２３に複数のコーチスクリューＣで螺着される。なお、コーチスクリューＣの頭を突出させたくないときは沈め打ち込みにすればよい。

このように、本実施形態の第１金物１と第２金物３はいずれも柱９１と梁９２の外表面としか当接していない。したがって、補強部材が木材に埋め込まれるために木材の複雑な加工を予め工場内で行わなければならないという問題を、本実施形態は解消することができる。また、既存の木造建築であっても補強工事を容易に施工できる。また、第１金物と第２金物を取り付けることで柱９１と梁９２の接合部を固結し、且つ柱９１や梁９２の支持点を所定の支持点まで延在することができる。対応する柱９１間の両端ピン接合時の梁９２（横架材）の鉛直時の応力は、梁９２の中央部で最大曲げモーメントＷＬ^２／８（Ｗは梁にかかる鉛直荷重、Ｌは対応する柱間の梁の支持点間長さ）となるため、本実施形態は追加の補強材としての第２木材２２を取り付けて梁９２の支持点を伸ばす（図８のＸ１→Ｘ２参照）ので、梁９２の鉛直時曲げモーメントが梁支持点間の長さの二乗に比例する長さ（Ｌ）を短くすることができ、効果的な梁９２の鉛直荷重による曲げモーメント抵抗力の増大となる。柱９１に対しても追加の補強材としての第１木材２１を取り付けて柱９１の支持点を伸ばす（図８のＹ１→Ｙ２参照）ので第１木材２１によって、固着された柱９１の断面係数が大きくなり、水平力（風力、地震力）による柱の曲げモーメント抵抗力が増加することとなる。梁９２の断面係数は第２木材２１、第３木材２３、第４木材２４によっても増加され、柱９１の断面係数は第２木材２２、第３木材２３、第４木材２４によっても増加される。また、新たな金型を製作することなく同じ第１金物１を使用して、建築物や補強部材１００の取り付け場所に応じて、適宜、第１木材２１や第２木材２２の寸法を変更するだけで、容易に柱９１や梁９２の支持位置を変更することができる。たとえば、僅かな補強しか必要としない箇所には追加の補強材を短いものにすることができ、大きな補強が必要な箇所にはより長い第１木材２１や第２木材２２を使用すればよい。第１木材２１や第２木材２２が露出しても柱９１や梁９２と同じ木材であるので、金物の露出と比較して意匠性が高い。また、木材の利用促進に貢献する。なお、本実施形態の第４木材２４の材質は意匠性が高いので木材であったが、木材に限定するものでなく、たとえば、ＦＲＰ材で射出成型した複合材に意匠性が高い塗料を吹き付けてもよい。

梁９２は第１金物１と第２金物３で挟着されるので、第１金物１の梁９２への固着力が大きくなり、また梁９２の割裂防止にもなる。さらに、梁９２を挟着する第１金物１と第２金物３が共に柱９１に固着されるので、在来木造軸組み工法としておおいれ加工などでピン接合されている梁９２のほぞが柱９１に食い込む嵌合接合効果と第１金物１、第２金物３と柱９１の接合による引きボルト型接合効果により取合部曲げモーメント抵抗力が強くなる。その上、第１金物１には補強材を取り付けるので、固着される柱９１は合成柱に、挟着される梁９２は合成梁となり、それぞれ断面係数が大きくなるため、より取合部曲げモーメント抵抗力が強くなる。接合部の軸力は柱９１が負担し、せん断力は柱９１と第１金物１、第２金物３に用いたボルト、コーチスクリュー、梁９２のほぞが負担するため、柱９１と梁９２の接合部は半剛接合状態となり強度が増大する。また、対応する柱９１側にも同じように取り付けて使用する。

本実施形態の補強部材１００は梁９２と桁梁９３の両方が直行してピン接合された柱９１にも適用することができる。図９は第１実施形態の変形例としてこれを示す斜視図である。この変形例では梁９２と桁梁９３の高さは同一になっている。このために、何も対策しないと、柱９１を貫通する梁９２側のボルトＢ１〜Ｂ４と桁梁９３側のボルトＢ１〜Ｂ４が当たることになる。そこで、桁梁９３側の第１金物１および第２木材２２と桁梁９３の間にボルトの直径よりも厚い第１堅木スペーサー５１を挿入させ、桁梁９３側の第２金物３の第３板３１と桁梁９３の間にボルトの直径よりも厚い第２堅木スペーサー５２を挿入させて、ボルト同士の当たりを回避することができる。なお、ボルト同士の当たりを回避する方法はこれに限定するものではなく、たとえば、ボルト孔Ｈ１を長孔にしてもよい。

図１０は柱９１の両側に梁９２がある場合を示す第１実施形態の第２変形例である。このような場合は柱９１を挟んで両側の補強部材を貫通するボルトＢ１〜Ｂ４で共締めすることができる。

また、本実施形態の補強部材１００を取り付ける空間が梁９２と桁梁９３の上下左右八方に取り付けることが可能な場合がある。図１１は第１実施形態の第３変形例としてこれを示す斜視図である。このように、八方に本実施形態の補強部材１００を取り付ければ、補強強度がより高くなる。
［第２実施形態］

次に、第２実施形態の柱と横架材の補強部材１００Ａを、図１２と図１３を用いて説明する。図１２は第１実施形態の補強部材１００における図８に対応する。図１３は第１実施形態の第１変形例の補強部材１００における図９に対応する。第２実施形態の補強部材１００Ａにおいては、第１実施形態の補強部材１００と構成が同一の部分については同一の参照符号を付与し、第１実施形態の補強部材１００と構成が近似する部分については参照符号に添え字「Ａ」を付して相違点のみ記す。

本発明の補強部材１００を取り付ける箇所の補強強度が僅かな補強しか必要としない場合は、支持点を伸ばす追加の補強材を短いものにすることができる。逆に、補強部材１００を取り付ける箇所の補強強度が非常に強くなければならないときは、支持点を更に伸ばすために第１実施形態の第１木材２１と第２木材２２の少なくとも一方を延伸させなければならない。第２実施形態はその両方を延伸させたものである。

図１２に示すように、第２実施形態の第１木材２１Ａと第２木材２２Ａは第１実施形態の第１木材２１と第２木材２２よりも延伸されており、柱９１と梁９２の支持点が伸ばされている。これにより、第１木材２１Ａと第２木材２２Ａの支持点（図１２のＹ３、Ｘ３）は第１実施形態の支持点（図８のＹ２、Ｘ２）よりも伸びて補強強度が増加している。延伸された第１木材２１Ａと第２木材２２Ａの補強力を更に増加させるために、第３木材２３、第３金物４Ａに重ねて第１木材２１Ａと第２木材２２Ａの間に第５木材２５が追加される。

そして、第５木材２５と第１木材２１Ａと第２木材２２Ａを連結する第４金物６が追加される。第４金物６は第３金物４を長くした形状であり、第１金物と第４金物６で第３木材２３と第３金物４Ａと第５木材２５がボルトＤによって挟着され、柱９１と第１木材２１Ａが柱９１を挟む形で取り付けられた図示せぬ金物と第４金物６でボルトＢ５により挟着され、梁９２が第４金物６と第２金物３ＡでボルトＢ５により挟着される。第４木材２４Ａが長くなって第１実施形態と同様に第５木材２５と第１木材２１Ａと第２木材２２Ａに複数のコーチスクリューＣにより螺着される。この第５木材２５と第４金物６の追加により、第２実施形態の補強部材１００Ａは柱９１に取り付けるボルトＢ５と梁９２に取り付けるボルトＢ５が追加される。また、ボルトＤの長さは追加された第５木材と第４金物６の厚み分長くなり、第１木材２１Ａと第２木材２２Ａのボルト孔Ｈ１の数及びコーチスクリュー孔Ｈ２の数、コーチスクリューＣの数も追加される。第２金物３Ａの第３板３１Ａが延伸され、ボルト孔Ｈ１の数及びコーチスクリュー孔Ｈ２の数、コーチスクリューＣの数も追加される。このとき柱９１や梁９２にはボルト孔Ｈ１に対応して貫通孔が穿通されている。（図示せず）このようにして、補強強度がより増加する。

第２実施形態では第１木材２１Ａと第２木材２２Ａの両方を延伸させたが、設置箇所に応じてその一方のみを延伸させてもよい。また、第１木材２１Ａと第２木材２２Ａの間の木材を更に多段にしてもよい。また、図１３に示すように、梁９２と桁梁９３の両方が直行してピン接合された柱９１にも第１堅木スペーサー５１Ａと第２堅木スペーサー５２Ａを使用して第２実施形態の補強部材１００Ａを適用することができる。

図１２、図１３では第１木材２１Ａと第２木材２２Ａの両方を延伸させると共に第５木材２５を追加したが、図１４の第２実施形態の第１変形例に示すように、第５木材２５の追加を省くこともできる。また、第１木材２１Ａを第２木材２２Ａよりも長く延伸させることもできる。
［第３実施形態］

次に、第３実施形態の柱９１と横架材９２Ｂの補強部材１００Ｂ、１００Ｃを、図１５を用いて説明する。図１５は第１実施形態の補強部材１００における図８に略対応する。第３実施形態の補強部材１００Ｂ、１００Ｃにおいては、第１実施形態の補強部材１００と構成が同一の部分については同一の参照符号を付与し、第１実施形態の補強部材１００と構成が近似する部分については参照符号に添え字「Ｂ」または「Ｃ」を付して相違点のみ記す。

第１実施形態の柱９１と梁９２の角度は直角であったが、本発明は登り梁などの直角でない横架材にも適用することができる。図１５に示すように、第３実施形態の梁９２Ｂは尺貫法で４寸５分（約２４度）の登り梁である。図１５の右側に示すような柱９１と梁９２Ｂのなす角が鈍角な補強部材１００Ｂの場合も、図１５の左側に示すような柱９１と梁９２Ｂのなす角が鋭角な補強部材１００Ｃの場合も第１金物１Ｂ、１Ｃの角度と第３木材２３Ｂ、２３Ｃの角度を変更し、取り付ける第１木材２１Ｂ、２１Ｃや第２木材２２Ｂ、２２Ｃの成を調整することで本発明の補強部材を適用することができる。なお、図１５の左側に示すように、補強部材１００Ｃによる補強強度が弱くてよい場合は第３金物や第４木材を省くことができる。

また、耐震のために水平ブレースを対応する四方向柱９１に取り付けることがある。このときは第１金物１の第１リブ１１ａに切欠きが設けられ、この切欠きに水平ブレースを取り付けるための板金部品である水平ブレース接合板が貫通され、水平ブレース接合板に設けられた孔を使用して水平ブレースが取り付けられる。第１リブ１１ａの切欠きの位置は水平ブレース接合板がボルトＢやナットに当たらない位置に設けられる。このようにして、第１金物１の第１リブ１１ａに切欠きを設けることで水平ブレースを容易に取り付けることができる。そうすれば建物の水平構面の耐力を増加させることができる。

また、第１金物１の五角形の空部１８は第１リブが無い貫通領域が形成されている。この貫通領域に電気や通信、空調などの配線コードや配線管を通すことができる。一方、意匠上、空部１８を塞ぎたいときは、空部の両側にカバーを嵌めてもよい。
［第４実施形態］

図１６、図１７は第１金物１の空部１８にある第１リブ１１ａに切欠きを設けることなく、耐震のための水平ブレース５５を取り付けるための水平ブレース取り付け用金物５４を取り付ける例を示す第４実施形態の図である。柱９１の外表面と柱９１に取り付けた第１金物１の第１板１１の背面から第１リブ１１ａを頂点とし、柱９１の４面に取り付けると円柱型のようになる円板堅木５３を、第２板１２の背面側から当接して取り付け、複数のコーチスクリューＣで柱９１に留め、その外周を巻き込むように第２板１２の背面側から当接して水平ブレース取り付け用金物５４を取り付け、複数のコーチスクリューＣで円板堅木５３に留める。このとき、水平ブレース取り付け用金物５４はその端部が柱９１の４隅部から出る位置に取り付けておく。その水平ブレース取り付け用金物５４の端部で、水平ブレース５５を挟み込むように取り付け、複数のボルトで挟着する。このとき水平ブレース取り付け用金物５４には複数のコーチスクリュー孔Ｈ２と複数のボルト孔Ｈ４を設けておく。また、円板堅木５３にはネジ類の逃げである座繰り５３ａを設けておく。水平ブレース取り付け用金物５４は、引っ張り耐力が確保できれば他の金物を代用することもでき、形状を限定するものではない。また、円板堅木５３の材質は木材であったが、木材に限定するものではなく、強度が確保できればＦＲＰ材で射出成型した複合材などで代用してもよい。

また、柱や横架材の断面形状が大きくない場合でも、補強部材の長さを延伸することにより柱や横架材の強度を増加させることができる。また、補強部材に国産素材を使用することにより、国産材の使用促進がはかられるが、使用木材を国産素材に限定するものではない。

また、上述の実施形態では横架材として梁９２、桁梁９３や登り梁を用いて補強構造の接合を説明したが、接合部を形成する他の横架材として、建築物の骨組みで横に架け渡された胴差、桁などとも呼ばれる構造材も含まれる。また、柱として柱９１を用いて補強構造の接合を説明したが、接合部を形成する他の柱として、通柱、主要な管柱などと呼ばれる柱材、丸柱、多角形の柱も含まれる。丸柱や多角形の柱に使用するときは、接合面をフラットの形状加工する必要がある。

１００：補強部材
１：第１金物
１１：第１板
１１ａ：第１リブ
１２：第２板
１３：第５板
１４：第６板
１５：第７板
１５ａ：ボス
１５ｂ：第４リブ
１５ｃ：第５リブ
１６：第８板
１６ａ：第２リブ
１７：第９板
１７ａ：第３リブ
１８：空部
２１：第１木材
２２：第２木材
２３：第３木材
２４：第４木材
２５：第５木材
３：第２金物
３１：第３板
３２：第４板
４：第３金物
９１：柱
９２：梁
Ｈ１、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５：ボルト孔
Ｈ２：コーチスクリュー孔
Ｘ１〜Ｘ３、Ｙ１〜Ｙ３：支持点

Claims

柱の外表面に当接して所定の支持点まで延在し前記柱に固着される第１板と、横架材の外表面に当接して所定の支持点まで延在し前記横架材に固着される第２板を有する第１金物を備え、
前記第１金物は柱と横架材の少なくとも一方の支持点を延伸させる追加の補強材を取り付ける取付部を備えたことを特徴とする柱と横架材の補強部材。
前記横架材の外表面に当接して前記横架材を前記第２板とで挟着する第３板と、前記柱の外表面に当接して前記柱に固着される第４板を有する第２金物を備えたことを特徴とする請求項１に記載の柱と横架材の補強部材。
前記補強材は柱に固着される第１木材と、横架材に固着される第２木材と、前記第１木材と前記第２木材の間に配設される第３木材で構成され、
前記第１金物は、前記第１〜第３木材に挟まれる第５板、第６板と、前記第５板の一端と前記第６板の一端を連結する第７板と、該第７板の一端を前記第１板に連結する第８板と、前記第７板の他端を前記第２板に連結する第９板を備えて、前記第１板、前記第２板、前記第７板、前記第８板と前記第９板で多角形の空部を形成し、
前記第１木材は前記第１板と前記第５板に取り付けられ、前記第２木材は前記第２板と前記第６板に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の柱と横架材の補強部材。
前記第３木材を前記第７板とで挟着し、前記第１木材と前記第２木材を連結する第３金物を備えたことを特徴とする請求項３に記載の柱と横架材の補強部材。
前記第３金物を覆い、前記第１木材と前記第３木材と前記第２木材を連結する第４木材を備えたことを特徴とする請求項４に記載の柱と横架材の補強部材。
柱の外表面に当接して所定の支持点まで延在し前記柱に固着される第１板と、横架材の外表面に当接して所定の支持点まで延在し前記横架材に固着される第２板を有する第１金物と、
前記横架材の外表面に当接して前記横架材を前記第２板とで挟着する第３板と、前記柱の外表面に当接して前記柱に固着される第４板を有する第２金物と、
を備えた柱と横架材の接合構造であって、
前記第１金物は柱と横架材の少なくとも一方の支持点を延伸させる追加の補強材を取り付ける取付部を備えたことを特徴とする柱と横架材の接合構造。