JP2018091005A

JP2018091005A - ブレース取付金物

Info

Publication number: JP2018091005A
Application number: JP2016233913A
Authority: JP
Inventors: 宜記肌勢; Yoshiki Hadase
Original assignee: Daidohant Co Ltd
Current assignee: Daidohant Co Ltd
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-06-14

Abstract

【課題】木造建築物の枠組みの対角方向に張設されるブレースの両端部を木材に取付固定するブレース取付金物を提供する。
【解決手段】木材に固着される固定金具(4)とブレースの端部を連結する連結金具(5)を枢軸(6)により枢結しており、連結金具(5)は、ブレースの端部を連結する頭部(15)と、枢軸に枢結される脚部(16)と、頭部の両側壁(19)と脚部の舌片(21)の間に延設された１対のアーム部(17)を一体に備え、１対のアーム部(17)を頭部から脚部に向けて末広がり状に傾斜する傾斜ライン(La)に沿って設け、両側壁(19)の肉厚ｔ１と、舌片(21)の肉厚ｔ２と、アーム部(17)の肉厚ｔ３をｔ１＞ｔ３かつｔ２＞ｔ３に形成し、頭部がブレースの引張力(F)を受けたとき、アーム部(17)を傾斜ライン(La)から内向きに湾曲して伸長させるように構成している。
【選択図】図４

Description

本発明は、木造建築物を構成する枠組み木材の対角方向に張設されるブレースの両端部をそれぞれの木材に取付固定するブレース取付金物に関する。

従来、木造建築物は、土台及び梁と柱により鉛直面に形成される矩形枠組みや、土台や梁の相互により水平面に形成される矩形枠組みに関して、枠組みの対角方向にブレース（筋交）を張設することにより、耐力構造が構成されている。

この際、ブレースは、両端部を前記枠組みにおける対角位置の入隅部の木材に対して取付金物により取付固定される。

特許第５６９４６５７号公報特許第３２９０５９０号公報

ところで、近年、木造建築物は、木材の接合部を連結金物で固着する金物工法が普及しており、耐震強度を高めているが、地震等の発生時に所定以上の応力が加えられると、木材に割裂が生じるので、連結金物を高強度としている場合でも、脆性的な破壊を招来するおそれがある。

この点に関して、前記ブレースの場合、例えば鉄筋により形成されたブレースは、鉄筋の線径等により破断応力が決まり、引張荷重を受けて伸長させられた後に破断するので、地震等の発生時に靱性に優れた粘り強い接合を可能にする。つまり、引張荷重の発生時から破断までの時間（以下、「持続時間」という。）を稼ぐことが可能なため、脆性的破壊の到来を遅延することできる利点がある。

しかしながら、従来技術において、前記のような「持続時間」は、もっぱらブレース自体の設計に依存しており、ブレースの両端部を取付固定するためのブレース取付金物については、可及的高強度に形成されているのが現状である。

本発明は、ブレース自体による「持続時間」に加えて、靱性を有するブレース取付金物を提供することにより、ブレースが破断するまでの「持続時間」を長引かせ、これにより木造建築物の脆性的な破壊を遅延させることを目的としている。

そこで、本発明が手段として構成したところは、木造建築物を構成する枠組み木材の対角方向に張設されるブレースの両端部をそれぞれの木材に取付固定するブレース取付金物であり、木材に固着される固定金具と、ブレースの端部を連結する連結金具を備え、前記固定金具と連結金具をブレースの軸線に交差する枢軸を介して枢結して成る構成において、前記連結金具は、ブレースの端部を連結する頂壁の両側に側壁を垂設した断面門形の頭部と、前記枢軸に枢結される１対の舌片を備えた脚部と、前記頭部の両側壁と前記脚部の間に延設された１対のアーム部を一体に備え、前記頭部の両側壁を含む幅Ｗ１と前記脚部の１対の舌片を含む幅Ｗ２をＷ１＜Ｗ２に形成することにより、前記１対のアーム部を頭部から脚部に向けて末広がり状に傾斜する傾斜ラインに沿って設けており、前記頭部の両側壁の肉厚ｔ１と、前記脚部の舌片の肉厚ｔ２と、前記アーム部の肉厚ｔ３をｔ１＞ｔ３かつｔ２＞ｔ３に形成することにより、前記頭部がブレースの引張力を受けたとき、前記アーム部を前記傾斜ラインから内向き湾曲状態で伸長させるように構成して成る点にある。

本発明の好ましい実施形態において、前記肉厚ｔ１とされた頭部の両側壁は、頂壁の両側からブレースの軸線と平行して垂設された垂壁と、該垂壁から屈折して前記傾斜ラインに沿う拡開壁を備えており、前記頂壁がブレースの引張力を受けたとき、前記拡開壁を内向きに変形させるように構成している。

前記肉厚ｔ２とされた脚部の舌片は、ブレースの軸線と平行な軸受部と、該軸受部から屈折して前記傾斜ラインに沿う傾斜壁を備えており、１対の舌片の傾斜壁を相互に横壁により連結一体化している。

前記連結金具は、アルミニウムの押出により成形された押出成形材の裁断物により構成されており、前記頭部の頂壁にブレースの端部を挿着する挿着孔を穿設すると共に、前記脚部の舌片部に枢軸を挿通する軸孔を穿設して成ることが好ましい。

本発明によれば、地震等の発生時においてブレース２に引張力Ｆが生じたとき、該引張力Ｆを受けることにより適切に変形する取付金物３が提供され、該取付金物３の粘り強い靱性により、ブレース２が破断するまでの「持続時間」を長引かせることができるので、木造建築物の脆性的な破壊を遅延させることが可能になるという効果がある。

ブレースが張設される木造建築物における枠組み構造部を示す斜視図である。本発明の取付金物によりブレースを取付固定した枠組み構造部を示す正面図である。図２のＥ部を示す拡大断面図である。本発明の１実施形態に係る取付金物を構成する固定金具と連結金具を分解した状態で示す斜視図である。連結金具の断面図である。連結金具の作用を示しており、（Ａ）は無負荷状態の断面図、（Ｂ）はブレースの軸方向に頭部が移動するときの作用を示す断面図、（Ｃ）は拡大図、（Ｄ）は頭部の移動によりアーム部が湾曲状態で伸長した状態を示す断面図である。固定金具の作用を示しており、（Ａ）は無負荷状態の断面図、（Ｂ）は軸受筒部がブレースの軸方向に移動するときの作用を示す断面図、（Ｃ）は軸受筒部の移動により変形した状態を示す断面図である。取付金物の作用を示しており、（Ａ）は無負荷状態の連結金具を示す断面図、（Ｂ）はブレースの張力を受けることにより変形した状態の連結金具を示す断面図である。取付金物の作用を示しており、（Ａ）は無負荷状態の固定金具を示す断面図、（Ｂ）はブレースの張力を受けることにより変形した状態の固定金具を示す断面図である。連結金具を示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は背面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は平面図、（Ｅ）は底面図、（Ｆ）はＡ−Ａ断面図である。固定金具を示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は左側面図、（Ｄ）は平面図、（Ｅ）は底面図、（Ｆ）はＢ−Ｂ断面図である。

以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。

図１は木造建築物を部分的に例示しており、土台及び梁と柱により形成された鉛直面の矩形枠組み１Ｖや、梁の相互により形成された水平面の矩形枠組み１Ｈには、それぞれ枠組みの対角方向にブレース２が張設され、耐力構造が構成される。

図２に示すように、ブレース２は、例えば、両端部に雄ネジを有するボルト部２ａを形成した鉄筋から成り、該ボルト部２ａを前記枠組みにおける対角位置の入隅部の木材１ａに対して取付金物３により取付固定される。

図３及び図４に示すように、取付金物３は、木材１ａに固着される固定金具４と、ブレース２のボルト部２ａを連結する連結金具５を備え、前記固定金具４と連結金具５をブレース２の軸線に交差する枢軸６を介して枢結される。

前記固定金具４は、木材１ａの表面に沿って添設される基板部７と、該基板部７の両端部から相互に山形状となるように傾斜して起立する第１壁８及び第２壁９と、両壁８、９の対向端部に位置して前記枢軸６を挿通する筒孔１０を形成する軸受筒部１１と、該軸受筒部１１を前記基板部７に連結する斜壁１２を備えている。このような形状の固定金具４は、アルミニウムの押出により成形された長尺の押出成形材を所定幅に裁断することにより構成されており、前記基板部７には、両端部位と、前記第２壁９に対向する部位にビス孔１３が穿孔される。尚、第２壁９には、前記ビス孔に連通する通孔１４が穿孔される。

前記連結金具５は、上下に離間して配置された頭部１５及び脚１６部と、前記頭部１５と脚部１６の間に延設された１対のアーム部１７、１７を一体に備えている。前記頭部１５は、頂壁１８の両側に側壁１９、１９を垂設した断面門形状に形成され、前記脚部１６は、横壁２０により連結一体化された一対の舌片２１、２１により構成され、前記アーム部１７は、前記頭部１５の側壁１９と前記脚部１６の舌片２１を連結一体化している。更に、図示実施形態の場合、前記頭部１５の両側壁１９、１９の内側面には対向するリブ２２、２２が突設され、これにより頂壁１８の下側にナット収納部２３を形成し、前記脚部１６の一方の舌片２１の外側面には１対のリブ２４、２４が平行に突設されている。このような形状の連結金具５は、アルミニウムの押出により成形された長尺の押出成形材を所定幅に裁断することにより構成されており、前記頭部１５の頂壁１８にはブレース２のボルト部２ａを挿入するための連結孔２５が穿孔され、前記脚部１６の１対の舌片２１、２１には前記枢軸６を挿通するための軸孔２６が穿孔される。

上記の取付金物３を使用することにより木造建築物の矩形枠組みにブレース２を張設するときは、枠組みの入隅部の所定４か所に固定金具４を固着し、ブレース２の両端部のボルト部２ａに連結金具５を連結固定した後、連結金具５を固定金具４に枢結する。

固定金具４は、基板部７を木材１ａの表面に添設され、ビス孔１３を介して、ビス２７を木材１ａに螺入することにより、木材１ａに堅固に固着される。この際、固定金具４は、前記第１壁８をブレース２に対向する姿勢として配置され固着される。

連結金具５は、頭部１５のナット収納部２３に連結ナット２８を廻り止め状態で収納させた状態で、ブレース２のボルト部２ａを連結孔２５から回転させながら挿入することにより、該ボルト部２ａを連結ナット２８に螺着させられる。尚、前記ボルト部２ａには予めロックナット２９が螺合されており、該ロックナット２９と連結ナット２８で頂壁１８を挟着することにより、ボルト部２ａの弛み止めを構成する。この際、頂壁１８の表面に多数の罫線状の溝を形成しておけば、ロックナット２９の喰い付きによる弛み止め手段を構成することができる。

図示省略しているが、ブレース２の両端部のボルト部２ａ、２ａは、相互に右ネジと左ネジの逆ネジを構成している。従って、ブレース２の両端部に１対の連結金具５、５を配置し、両端部のボルト部２ａ、２ａをそれぞれの連結ナット２８、２８に螺合した状態でブレース２を回転すると、１対の連結金具５、５の連結ナット２８、２８が同時に螺進させられ、連結金具５、５の離間距離が所定距離とされる。そこで、ブレース２の両端部の連結金具５、５を枠組みの対角位置に固着された固定金具４、４に枢結すれば、これにより、ブレース２が枠組みの対角方向に張設される。

この際、連結金具５は、舌片２１、２１を固定金具４の軸受筒部１１の両側に外嵌し、相互に連通する筒孔１０と軸孔２６、２６に枢軸６を挿通することにより、固定金具４に枢結される。図示実施形態の場合、枢軸６は、六角頭付ボルトにより構成され、該ボルトの挿出端に枢結ナット３０が締着される。六角ナットから成る枢結ナット３０は、一方の舌片２１のリブ２４、２４により廻り止め状態で嵌合されているので、枢軸６の頭部を駆動回転するだけで枢結ナット３０が締着される。この際、他方の舌片２１の表面に多数の罫線状の溝を形成しておけば、枢軸６の頭部の喰い付きによる弛み止め手段を構成することができる。

枠組みに張設されたブレース２は、鉄筋の線径等により所定の破断応力に対応する強度を有しており、更に、部分的に周溝等を形成することにより小径部を設け、破断応力に関する許容応力が所定値となるように構成されている。従って、地震等の発生時、引張荷重により伸長させられた後に破断し、引張荷重の発生時から破断までの「持続時間」により、脆性的破壊の到来を遅延させる。

本発明は、ブレース自体による「持続時間」に加えて、前記取付金物３が粘り強い靱性を有するように構成することにより、ブレース２が破断するまでの「持続時間」を長引かせること可能にしている。

（連結金具の特徴）
図５に示すように、アルミニウムの押出成形材により形成された連結金具５は、頭部１５の両側壁１９、１９を含む幅Ｗ１と脚部１６の一対の舌片２１、２１を含む幅Ｗ２をＷ１＜Ｗ２とするように形成し、１対のアーム部１７、１７を頭部１５から脚部１６に向けて末広がり状に傾斜する傾斜ラインＬａに沿って設けている。

しかも、連結金具５は、頭部１５の両側壁１９、１９の肉厚ｔ１と、脚部１６の各舌片２１の肉厚ｔ２と、各アーム部１７の肉厚ｔ３をｔ１＞ｔ３かつｔ２＞ｔ３に形成し、これにより、前記頭部１５がブレース２の引張力を受けたとき、前記アーム部１７、１７を前記傾斜ラインＬａから内向き湾曲状態で伸長させるように構成している。

好ましくは、前記肉厚ｔ１とされた頭部１５の両側壁１９、１９は、頂壁１８の両側からブレース２の軸線Ａｘと平行な平行ラインＬｂに沿って垂設された垂壁１９ａと、該垂壁１９ａから屈折して前記傾斜ラインＬａに沿う拡開壁１９ｂを備え、該傾斜ラインＬａと前記平行ラインＬｂの屈折点Ｐ１を肉厚ｔ１とされた側壁１９に位置させており、これにより、前記頂壁１８がブレース２の引張力を受けたとき、前記拡開壁１９ｂ、１９ｂを内向きに変形させるように構成している。

また、前記肉厚ｔ２とされた脚部１６の舌片２１、２１は、ブレース２の軸線Ａｘと平行な平行ラインＬｃに沿う軸受部２１ａと、該軸受部２１ａから屈折して前記傾斜ラインＬａに沿う傾斜壁２１ｂを備え、該傾斜ラインＬａと前記平行ラインＬｃの屈折点Ｐ２を肉厚ｔ２とされた舌片１６に位置させている。前記軸孔２６は、前記軸受部２１ａに穿孔され、前記横壁２０は、前記傾斜壁２１ｂ、２１ｂを連結一体化している。尚、舌片２１の外側面には、前記軸受部２１ａと傾斜壁２１ｂの境界部に沿って溝２１ｃを設けることが好ましい。

（連結金具の作用）
上記構成とされた連結金具５の作用を図６に示している。図６（Ａ）に示す無負荷の状態から、地震等の発生時にブレース２の張力による引張力Ｆが頭部１５に作用すると、図６（Ｂ）（Ｃ）に示すように、アーム部１７の伸長を介して頭部１５が脚部１６から離れる方向（図示の上向き）に移動する。これにより、前記傾斜ラインＬａは、図示符号Ｌｘで示すように、引上げられると共に、外側に向けて偏位させられる。伸長時のアーム部１７には元の傾斜ラインＬａに戻る方向の張力が作用しているので、その結果、アーム部１７は、図６（Ｄ）に示すように内向きに湾曲しながら伸長させられる。

頭部１５に対して更に引張力が作用すると、内向きに湾曲したアーム部１７は、結局は破断することになるが、破断に至る前に内向きに湾曲しながら伸長させられることにより、破断応力を分散し、応力集中個所を有しないので、連結金具５に対する引張荷重の発生から破断までの「持続時間」が確保される。

ところで、頭部１５の分厚い側壁１９の全体と、脚部１６の分厚い舌片２１の全体をブレース２の軸線Ａｘに平行なラインＬｂ、Ｌｃに沿って形成し、アーム部１７だけを傾斜ラインＬａに沿って形成する場合は、前記屈折点Ｐ１、Ｐ２が薄いアーム部１７の両端に形成されることになり、望ましくない。この場合、頭部１５が引っ張られたとき、薄いアーム部１７の両端に応力が集中し、早期に破断してしまうからである。

この点に関して、図示実施形態の連結金具５は、拡開壁１９ｂを形成することにより、頭部１５とアーム部１７の屈折点Ｐ１を肉厚ｔ１とされた側壁１９に負担させているので、頭部１５が引張力Ｆを受けたとき、図６（Ｄ）に示すように、拡開壁１９ｂ、１９ｂが内向きに変形させられ、これにより、薄いアーム部１７の端部に対する応力集中が防止される。

更に、連結金具５は、傾斜壁２１ｂを形成することにより、舌片１６とアーム部１７の間の屈折点Ｐ２を肉厚ｔ２とされた舌片１６に負担させているので、伸長時に内向きに湾曲する薄いアーム部１７の端部に対する応力集中が防止される。尚、屈折点Ｐ２の近傍に位置して舌片１６に溝２１ｃを形成しておけば、引張力Ｆの方向に向けて溝２１ｃが広がることにより、傾斜壁２１ｂをアーム部１７の伸長方向に追従させることが可能となり、薄いアーム部１７の端部に対する応力集中の防止効果が向上する。

（固定金具の特徴）
図７に示すように、アルミニウムの押出成形材により形成された固定金具４は、基板部７を木材１ａの表面に固着された状態で、軸受筒部１１に連結金具５が枢結され、該軸受筒部１１に対して、ブレース２から連結金具５を介して、木材１ａの表面から角度θで示す方向に引張力Ｆを受ける。

基板部７の引張力Ｆに向かう外側面（図示の上向き外側面）に対して、第１壁８は、鈍角とされた角度θ１で傾斜し、第２壁９は、鋭角とされた角度θ２で傾斜し、斜壁１２は、鋭角とされた角度θ３であってθ３＞θ２の角度で傾斜している。

そこで、図７（Ａ）に示す無負荷の状態から、地震等の発生時にブレース２の張力による引張力Ｆが連結金具５を介して軸受筒部１１に作用すると、図７（Ｂ）に示すように、第１壁８にはθ１を狭める方向のモーメントＭ１が生じ、第２壁９には引張方向の力Ｍ２が生じる。

その結果、図７（Ｃ）に示すように、枢軸６が受ける引張力Ｆにより、固定金具４は、第１壁８がモーメントＭ１により変形され、第２壁９が張力Ｍ２により内向きに湾曲しつつ伸長変形され、更に斜壁１２が伸長変形させられることにより、筒孔１０を押し広げ変形しながら、軸受筒部１１を引張力Ｆに向けて追従させる。この際、第２壁９には通孔１４が設けられているので、好適に伸長変形する。

従って、地震等の発生により連結金具５が引張力Ｆに向けて変形させられている間、同時に固定金具４も変形しつつ軸受筒部１１と共に枢軸６を引張力Ｆに向けて追従させるので、固定金具４により連結金具５の破断応力を緩衝することができ、その結果、ブレース２が終局的に破断するまでの「持続時間」を長引かせることが可能となる。

（要約）
上記の作用を要約すると、地震等の発生時に、連結金具５は、図８（Ａ）に示す状態から図８（Ｂ）に示すように変形することにより、頭部１５を引張力Ｆに向けて追従させる。この際、固定金具４は、図９（Ａ）に示す状態から図９（Ｂ）に示すように変形することにより、枢軸６を引張力Ｆに向けて追従させる。

このように、アルミニウム素材から成る取付金具３が適切に変形する粘り強い靱性を有する結果、ブレース２が破断するまでの「持続時間」を長引かせることができ、木造建築物の脆性的な破壊を遅延させることが可能になる。

１Ｖ、１Ｈ矩形枠組み
１ａ木材
２ブレース
２ａボルト部
３取付金物
４固定金具
５連結金具
６枢軸
７基板部
８第１壁
９第２壁
１０筒孔
１１軸受筒部
１２斜壁
１３ビス孔
１４通孔
１５頭部
１６脚部
１７アーム部
１８頂壁
１９側壁
１９ａ垂壁
１９ｂ拡開壁
２０横壁
２１舌片
２１ａ軸受部
２１ｂ傾斜壁
２１ｃ溝
２２リブ
２３ナット収納部
２４リブ
２５連結孔
２６軸孔
２７ビス
２８連結ナット
２９ロックナット
３０枢結ナット

Claims

木造建築物を構成する枠組み木材の対角方向に張設されるブレースの両端部をそれぞれの木材に取付固定するブレース取付金物であり、木材に固着される固定金具(4)と、ブレースの端部を連結する連結金具(5)を備え、前記固定金具と連結金具をブレースの軸線に交差する枢軸(6)を介して枢結して成る構成において、
前記連結金具(5)は、ブレースの端部を連結する頂壁(18)の両側に側壁(19)を垂設した断面門形の頭部(15)と、前記枢軸に枢結される１対の舌片(21)を備えた脚部(16)と、前記頭部の両側壁と前記脚部の間に延設された１対のアーム部(17)を一体に備え、
前記頭部(15)の両側壁(19)を含む幅Ｗ１と前記脚部(16)の１対の舌片(21)を含む幅Ｗ２をＷ１＜Ｗ２に形成することにより、前記１対のアーム部(17)を頭部から脚部に向けて末広がり状に傾斜する傾斜ライン(La)に沿って設けており、
前記頭部の両側壁(19)の肉厚ｔ１と、前記脚部の舌片(21)の肉厚ｔ２と、前記アーム部(17)の肉厚ｔ３をｔ１＞ｔ３かつｔ２＞ｔ３に形成することにより、前記頭部がブレースの引張力(F)を受けたとき、前記アーム部(17)を前記傾斜ライン(La)から内向き湾曲状態で伸長させるように構成して成ることを特徴とするブレース取付金物。
前記肉厚ｔ１とされた頭部(15)の両側壁(19)は、頂壁(18)の両側からブレースの軸線(Ax)と平行して垂設された垂壁(19a)と、該垂壁から屈折して前記傾斜ライン(La)に沿う拡開壁(19b)を備えており、前記頂壁がブレースの引張力(F)を受けたとき、前記拡開壁(19b)を内向きに変形させるように構成して成ることを特徴とする請求項１に記載のブレース取付金物。
前記肉厚ｔ２とされた脚部(16)の舌片(21)は、ブレースの軸線(Ax)と平行な軸受部(21a)と、該軸受部から屈折して前記傾斜ライン(La)に沿う傾斜壁(21b)を備えており、１対の舌片の傾斜壁(21b)を相互に横壁(20)により連結一体化して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のブレース取付金物。
前記連結金具(5)は、アルミニウムの押出により成形された押出成形材の裁断物により構成されており、前記頭部(15)の頂壁(18)にブレースの端部を挿着する連結孔(25)を穿設すると共に、前記脚部(16)の舌片(21)に枢軸(6)を挿通する軸孔(26)を穿設して成ることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のブレース取付金物。