JP2021195861A - 連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】木造建築を始めとする各種木構造において、部材の破損を防ぐため、使用箇所に応じて剛性や耐力を調整可能であり、また従来との互換性にも配慮された連結構造を提供すること。【解決手段】隣接する一方材８１と他方材９１を一体化する連結構造は、いずれも棒状の埋設具２１と緩衝軸１１を用い、これらを一方材８１の下穴８４に直列で埋め込み、緩衝軸１１を介して一方材８１と他方材９１を引き寄せる形態とする。そして埋設具２１にはラグスクリューなどを用い、これを下穴８４の奥方に埋め込み、一方材８１と一体化させる。また緩衝軸１１は、横断面の小さい中央域１５を有しており、緩衝軸１１の一端側を埋設具２１に取り付け、他端側を他方材９１に取り付け、中央域１５の変形で衝撃荷重を緩和する。緩衝軸１１の形状を変えることで剛性や耐力を調整可能で、さらに従来の組合金具などを流用可能で、互換性の確保も容易である。【選択図】 図１

Description

本発明は、木造建築を始めとする各種木構造において、部材の据え付けに用いる連結構造に関する。

木造建築は、住宅などを中心に広く普及しているが、その素材である木材は、いわゆる「粘り強さ」に乏しく、過大な衝撃荷重を受けることで割れを生じてしまい、この割れの規模や場所によっては、木造建築の安全性に影響を及ぼすことがある。しかし近年は、過去の震災などを教訓として様々な対策が講じられるようになり、木造建築においても十分な安全性を確保できるようになった。その具体例としては、骨格を構成する部材同士の連結箇所に金属部品を介在させ、これをバネのように変形させることで衝撃荷重を緩和する技術が挙げられ、部材の大型化を避けながらも、十分な強度を確保できるようになった。

このように金属部品を変形させる技術は、後記の特許文献のように様々なものが提案されており、そのうち特許文献１では、棒材（柱など）の締結部において、地震などによる引張荷重でボルト類が塑性変形した後も、締結部の強度を維持可能な締結具が開示されている。この締結具は、棒材と基礎などを締結ボルトで引き寄せており、締結ボルトの弾塑性変形で衝撃荷重を緩和させているほか、締結ボルトの頭部に押圧具を接触させている。その結果、締結ボルトが塑性変形した後も、締結ボルトの頭部の浮き上がりが規制され、締結部の緩みを防ぐことができる。

特許文献２では、柱と梁などの部材同士を一体化する連結構造が開示されており、連結される二部材を引張ボルトで引き寄せている。そしてこの二部材のうちの一方には、引張ボルトと螺合できるよう、ラグスクリューなどの固着軸を埋め込んであり、さらに引張ボルトの軸部の一部区間には、隣接する他の区間と比べて弾性率の小さい変形域を設けてあり、その弾塑性変形で衝撃荷重を緩和させている。このような変形域を設けた引張ボルトを用いることで、その弾塑性変形が容易になるため、引張ボルトの長尺化を回避でき、固着軸などに汎用品を使用することが可能になり、コストの削減を期待できる。なお変形域は、摩擦圧接法によって他の区間と接合されている。

特許文献３では、衝撃を吸収する機能を備えた連結具が開示されている。この連結具は、従来のホゾシャフトに相当するもので、丸棒状の外観であり、連結される二部材を貫くように差し込み、個々の部材の側面からドリフトピンを打ち込むことで二部材が連結されるが、従来のホゾシャフトのような一本の丸棒状ではなく、複数の短軸棒を緩衝軸で一体化した構成になっており、しかも緩衝軸には弾塑性変形を生じやすい素材を用いており、衝撃を吸収する機能が確保されている。このように緩衝軸を介して複数の短軸棒を一体化することで、汎用性が向上する。また特許文献４では、特許文献３と同様の連結具が開示されているが、この連結具は一本の丸棒状である。ただし連結具の弾塑性変形を実現するため、その中央付近に長円孔を形成して横断面を小さくしている。

特開２０１１−２４７０２９号公報 特開２０１６−１０８８９３号公報 特開２０１８−３５６４２号公報 特開２０１８−１４１３３０号公報

前記の各特許文献のように、部材同士の連結箇所のほか、基礎と部材との連結箇所などに金属部品を組み込み、その弾塑性変形を利用する技術は、様々なものが提案されている。しかし課題は残っており、特許文献１のように、部材同士を連結するボルトを弾塑性変形させる場合、ボルトという性質上、その素材が限定されるほか、長さや太さについても規格などによる制限があり、変形の特性を精密に調整することは難しい。また特許文献３では、緩衝軸として全ネジボルトを用いているが、同様にその素材や太さなどには制限があり、やはり、変形の特性を精密に調整することは難しい。

このように、衝撃荷重の緩和に各種ボルトの弾塑性変形を利用する場合、その変形の特性を精密に調整することは難しく、使用箇所に応じた最適な物を選択できない可能性があり、その結果、剛性が不足して日常的な外力で不快な揺れを生じる恐れがあるほか、逆に剛性が必要以上に高くなり、本来の機能を発揮できず、部材の破損を招く恐れがある。

また、金属部品の弾塑性変形を利用して衝撃荷重を緩和する場合、その弾性変形が限界に達し、塑性変形を生じてしまう局面で指す「耐力」についても、設計段階で諸条件に応じて自在に設定できることが望ましい。ただしこれについても、金属部品として各種ボルトを使用する場合、その素材や長さや太さなどによる制限が生じるため、自在に設定することは難しい。したがって、各種ボルトの弾塑性変形に依存することのない他の方法を検討すべきだが、その費用が極端に上昇することは避けるべきであり、従来の連結構造との互換性を確保することが望ましい。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、木造建築を始めとする各種木構造において、部材の破損を防ぐため、使用箇所に応じて剛性や耐力を調整可能であり、また従来との互換性にも配慮された連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、一方材と他方材が隣接しており、該一方材と該他方材を棒状の緩衝軸を介して互いに引き寄せ合う連結構造であって、前記緩衝軸は、その中央に位置する中央域と、該中央域を挟み込むように配置される接続域と、からなり、該中央域は該接続域よりも横断面が小さく、また該接続域の端面にはメネジまたはオネジのいずれかを設けてあり、前記一方材には、前記他方材との接触面に対して直交方向に伸びる下穴を設けてあり、該下穴の奥方には該一方材と一体化される埋設具を埋め込んであり、前記下穴において、前記埋設具よりも入り口側には前記緩衝軸を配置してあり、該緩衝軸の一端側は該埋設具に取り付けてあり、他端側は前記他方材に取り付けてあり、前記一方材と前記他方材を引き離すような荷重は、前記中央域を介して伝達されることを特徴とする。

本発明による連結構造は、柱と梁や、梁同士や、柱脚金物と柱など、木造建築の骨格を構成する部材を据え付けるために用い、連結される二部材のうち、一方を一方材と称し、残る一方を他方材と称するものとする。そして一方材と他方材は面接触しており、この接触面を跨ぐように金属部品を組み込み、一方材と他方材を引き寄せて密着させる。なお一方材については、各種木材であることを前提とするが、他方材については各種木材に限定されるものではなく、柱脚金物などの金属部品になる場合もあれば、基礎などのコンクリート構造物になる場合もある。

緩衝軸は、棒状の金属部品で、その中央に位置する中央域を接続域で挟み込んだ構成で、一方材に形成した下穴に埋め込む。この接続域は、緩衝軸を一方材や他方材に取り付けるための部位で、概ね一定の横断面を維持している。対して、接続域で挟み込まれる中央域は、隣接する接続域に対して横断面を小さくした部位で、緩衝軸全体では、中央域だけがくびれた外観になり、各種の引張試験で用いる試験片に類似している。そのため、両方の接続域を保持して引張荷重を作用させるならば、横断面の小さい中央域の応力が増大し、そこに弾塑性変形が集中することになる。なお緩衝軸の製造方法は自在であり、一塊の金属から一体的に形成する場合もあれば、複数の金属を接合する場合もある。

緩衝軸を一方材や他方材に取り付けるため、個々の接続域の端面にはメネジまたはオネジを設けるほか、緩衝軸に工具を掛けて回転させるため、接続域の端面には、六角形の頭部などを設けることがある。なお緩衝軸を埋め込む下穴は、一方材と他方材との接触面に対して概ね直交方向に伸びるものとする。そして下穴に埋め込まれた緩衝軸単体は、弾塑性変形を生じることを考慮し、下穴に固着させることなく変位可能とする。

埋設具は、一方材の下穴に埋め込み、一方材と一体化させる金属部品で、その具体例としてはラグスクリューや異形棒鋼やシャフトやパイプが挙げられ、そのうちラグスクリューについては、その側周面から突出する凸条を下穴の内周面に食い込ませ、一方材と緩みなく一体化させる。また異形棒鋼は、下穴に埋め込み、接着剤で一方材と一体化させる。そのほかシャフトやパイプについては、下穴に埋め込んだ後、これと交差するように固定ピンを打ち込み、一方材と一体化させる。

本発明では、一本の下穴に埋設具と緩衝軸が直列で配置されることになるが、埋設具は下穴の奥方に配置され、緩衝軸は下穴の入り口側に配置される。さらに緩衝軸のメネジまたはオネジは、隣接する埋設具に螺合させ、双方を一体化させる。したがって緩衝軸は、埋設具を介して一方材と一体化することになる。対して、緩衝軸を他方材に取り付ける方法は様々であり、その具体例としては、他方材についても何らかの金属部品を取り付け、この金属部品と緩衝軸を螺合させることもできれば、緩衝軸から突出するオネジを他方材の中に差し込み、その先部にナットを螺合させ、緩衝軸の端面に他方材を密着させることもできる。そのほか一箇所の連結構造において、埋設具と緩衝軸は、一組だけ使用することも可能だが、ネジリや曲げモーメントなどを考慮し、複数組とすることが多い。

このように、一方材と他方材を互いに引き寄せ合う連結構造において、一方材に形成した下穴に埋設具と緩衝軸を直列で埋め込み、緩衝軸を介して一方材と他方材を引き寄せ、しかも緩衝軸には、くびれを有する中央域を設けることで、一方材と他方材を引き離す方向に過大な衝撃荷重が作用した場合、緩衝軸の中央域の応力が増大して大きな弾塑性変形を生じ、バネのような機能を発揮する。そのため、一方材などに作用する衝撃荷重が緩和される。なお緩衝軸は専用の金属部品であり、その中央域の横断面および長さを自在に調整可能で、使用箇所に応じた最適な剛性や耐力を設定することができる。

請求項２記載の発明は、緩衝軸と併せて使用する金属部品を特定するもので、一方材と他方材との接触箇所には、一方片と他方片とからなる組合金具を配置してあり、一方片は一方材に取り付け、他方片は他方材に取り付け、一方片と他方片を一体化することで一方材と他方材が互いに引き寄せ合う状態になり、且つ一方片は緩衝軸を介して一方材に取り付けてあることを特徴とする。この発明では、一方材と他方材との連結に組合金具を用いており、組合金具は一方片と他方片の二要素を中心に構成され、一方材と他方材との接触箇所に配置され、そのうち一方片は一方材に取り付け、他方片は他方材に取り付ける。

組合金具は、従来から普及している製品を流用可能であり、一方片と他方片を互いに密着させた後、双方を何らかの手段で変位不能に一体化することで一方材と他方材を連結する。そして一方片は、一方材の下穴に埋め込んだ緩衝軸に接触させ、さらにボルトやナットなどで緩衝軸と一体化させる。したがって一方片は、緩衝軸と埋設具を介して一方材に取り付けられる。なお、他方片の取り付け方法については自在だが、一方片と同様、何らかの埋設具を介在させることが多い。このように、一方材と他方材との連結に組合金具を用いることで、一方材や他方材の加工方法や現地での施工手順などは、従来とほぼ同一になる。

請求項３記載の発明は、施工作業の簡素化と緩衝軸の屈曲防止を実現するもので、一方材の下穴の入り口側は、緩衝軸よりも大径としてあり、下穴と緩衝軸との隙間には、筒状のサポートカラーを組み込んであることを特徴とする。一方材の下穴については、その奥側に埋設具を埋め込むほか、手前側に緩衝軸を埋め込むことになるが、下穴の入り口側を大径化することで、埋設具の埋め込みが容易になり、施工作業の簡素化が実現する。またこの大径化により、緩衝軸の周囲には隙間が形成されることになるが、これを埋めるように筒状のサポートカラーを組み込むことで、過大な荷重が作用した場合でも、緩衝軸の屈曲が規制され、緩衝軸はその軸線に沿って伸縮することになる。

請求項１記載の発明のように、一方材と他方材を互いに引き寄せ合う連結構造において、一方材に形成した下穴に埋設具と緩衝軸を直列で埋め込み、緩衝軸を介して一方材と他方材を引き寄せ、しかも緩衝軸には、くびれを有する中央域を設けることで、一方材と他方材を引き離す方向に過大な衝撃荷重が作用した場合、緩衝軸の中央域の応力が増大して大きな弾塑性変形を生じ、バネのような機能を発揮する。そのため、一方材などに作用する衝撃荷重が緩和され、木造建築などの安全性が確保される。

緩衝軸は、その目的に特化した専用の金属部品であり、その中央域の横断面および長さを自在に調整可能である。そのため、使用箇所に応じて剛性や耐力を最適に設定することができ、不快な揺れや部材の破損を防ぐことができる。また緩衝軸は単純な形状であるため、個別に製造する場合でも、その費用を抑制可能である。さらに緩衝軸は、従来のラグスクリューなどと直列に配置するため、埋設具（ラグスクリューなど）を埋め込む下穴の長さを調整するだけで緩衝軸を無理なく配置可能である。したがって、従来の連結構造との互換性を確保できるため、その導入費用が極端に上昇することはない。

請求項２記載の発明のように、一方片と他方片とからなる組合金具を用いて一方材と他方材を連結し、さらに一方片は、緩衝軸を介して一方材に取り付けることで、請求項１記載の発明と同様、使用箇所に応じて剛性や耐力を最適に設定することができる。また組合金具は、従来から普及している製品を流用可能であり、従来の連結構造との互換性を確保できるため、一方材や他方材の加工方法や現地での施工手順などに大きな変更はなく、その導入費用が極端に上昇することはない。

請求項３記載の発明のように、一方材の下穴の入り口側は、緩衝軸よりも大径とするほか、下穴と緩衝軸との隙間には、筒状のサポートカラーを組み込むことで、埋設具の埋め込みが容易になり、施工作業の簡素化が実現する。またこの大径化により、緩衝軸の周囲には隙間が形成されることになるが、これを埋めるように筒状のサポートカラーを組み込むことで、過大な荷重が作用した場合でも、緩衝軸の屈曲が規制され、緩衝軸はその軸線に沿って伸縮することになり、伸縮を繰り返した場合でも緩衝軸の機能が変化することはなく、連結構造の挙動の変化も防ぐことができる。

本発明による連結構造の具体例を示す斜視図であり、ここでは階段状の組合金具を用いて一方材と他方材を連結することを想定している。 図１の一方材と他方材を連結する過程を示す斜視図である。 図１の一方材と他方材が連結した状態を示す斜視図であり、図の下方には、一方材と他方材を引き離す方向に過大な衝撃荷重が作用した状態を描いてある。 図１とは異なる組合金具を用いた連結構造を示す斜視図であり、ここでは角棒状の組合金具を用いて一方材と他方材を連結することを想定している。 図４の一方材と他方材を連結する過程を示す斜視図である。なお図の左下には、一方片と他方片を密着させた状態を描いてある。 柱の据え付けに緩衝軸を用いた場合を示す斜視図である。 図６の柱を基礎に据え付けた状態を示す斜視図である。なお図の上方には、埋設具と緩衝軸を他方材に固定する様子を描いてある。 図１の連結構造にサポートカラーを組み込む場合を示す斜視図である。 先の図８に対し、サポートカラーを長尺化した場合を示す斜視図である。 図９の縦断面図であり、図の上方は当初の状態であり、図の下方は引張荷重によって緩衝軸が塑性変形した状態である。 図１０のような塑性変形を生じた後、一方材と他方材を接近させる方向に圧縮荷重が作用した場合を示す縦断面図であり、図の上方は接近の途中段階であり、図の下方は当初の状態に戻った最終段階である。

図１は、本発明による連結構造の具体例を示しており、ここでは階段状の組合金具を用いて一方材８１と他方材９１を連結することを想定している。この図の一方材８１は水平方向に伸びる梁であり、また他方材９１は直立する柱であり、一方材８１の端面を他方材９１の側面に接触させ、この接触面に組合金具を配置しており、組合金具を介して一方材８１と他方材９１を連結している。なお一方材８１と他方材９１のいずれも、木造建築の骨格を構成する部材で、集成材などの各種木材を所定の形状に加工したものである。

組合金具は、一方片４１と他方片５１の二要素を中心に構成され、一方材８１と他方材９１との接触面の中央付近に配置される。そのうち一方片４１は、その一側面を階段状に仕上げた形状で、この一側面の中間には上向きの受け面４２が形成され、その上下には直立する壁面４３が形成され、さらに上下の壁面４３のいずれにも、固定ボルト３８を差し込むための抜け穴４７を設けてある。この抜け穴４７は反対面に到達しているほか、その入り口には、固定ボルト３８の頭部を収容するためのザグリ４６を設けてある。そのほか受け面４２の中央には、メネジ４５を形成してあるほか、このメネジ４５を挟み込むように二箇所にピン穴４４を設けてある。

組合金具の他方片５１は、一方片４１を上下反転させたような形状で、その中間には下向きの押圧面５２が形成され、その上下には直立する壁面５３が形成され、さらに上下の壁面５３のいずれにも、固定ボルト３８を差し込むための抜け穴５７とザグリ５６を設けてある。そのほか、他方片５１の上面中央には縦穴５５を設けてあるほか、この縦穴５５を挟み込むように二箇所にピン穴５４を設けてあり、縦穴５５とピン穴５４のいずれも押圧面５２に到達している。

一方片４１と他方片５１を接近させ、他方片５１の押圧面５２を一方片４１の受け面４２に載せ、併せて双方の壁面４３、５３を接触させると、一方片４１と他方片５１は直方体状の一つの塊になり、その後、縦穴５５からメネジ４５に向けて寄せボルト４９を差し込み、これを締め付けると一方片４１と他方片５１が分離不能に密着し、さらに双方のピン穴５４、４４を貫くように貫通ピン４８を打ち込むと、一方片４１と他方片５１が強固に一体化する。なお組合金具を埋め込むため、一方材８１の端部には収容溝８５を加工してある。収容溝８５は、組合金具の大半を覆い隠すことができるよう、一方材８１の底面には到達しておらず、その手前で途切れている。

一方片４１は、埋設具２１と緩衝軸１１を介して一方材８１に取り付ける。対する他方片５１は埋設具２４だけを介して他方材９１に取り付けるが、この図での埋設具２１、２４は、汎用のラグスクリューを用いている。埋設具２１、２４の側周面には、螺旋状に伸びる凸条２６が突出しているほか、施工時に工具を掛けるため、埋設具２１、２４の一端面には、六角形の頭部２７を形成してある。そして一方材８１側の埋設具２１については、頭部２７の中心からオネジ２９が突出しているが、他方材９１側の埋設具２４については、頭部２７の中心にメネジ２８を形成してある。さらに一方材８１の収容溝８５の奥面には、埋設具２１を埋め込むための下穴８４を加工してあり、他方材９１についても、その側面から有底の下穴９４を加工してあり、これらの下穴８４、９４に埋設具２１、２４を埋め込むと、その凸条２６が下穴８４、９４の内周面に食い込み、埋設具２１、２４は一方材８１や他方材９１と強固に一体化される。なお下穴８４、９４は、一方材８１と他方材９１のいずれも、上下に二本が並んでおり、それぞれに埋設具２１、２４を埋め込む。

緩衝軸１１は、一方材８１と他方材９１を引き寄せるほか、連結構造に作用する衝撃荷重を緩和する役割を担う棒状で、中央域１５を接続域１６、１７で挟み込んだ構成である。そして二箇所の接続域１６、１７は同径だが、中央域１５はこれよりも絞り込まれて小径としてあり、引張荷重が作用した際は中央域１５の応力が増大して弾塑性変形が誘発され、バネのように機能する。また緩衝軸１１の組み込みを考慮し、一方の接続域１６の端面には六角形の頭部１４を形成してあり、その中心にはメネジ１９を形成してあり、反対側の接続域１７の端面にもメネジ１９を形成してある。この図のように、緩衝軸１１は比較的単純な形状であり、その製造に要する費用は抑制可能である。そのため、個別の連結箇所に応じて最適な緩衝軸１１を提供することも容易である。

一方材８１の下穴８４は、埋設具２１と緩衝軸１１を直列で収容可能な長さを確保してあり、その奥方に埋設具２１を埋め込んだ後、緩衝軸１１を埋め込み、埋設具２１のオネジ２９と緩衝軸１１のメネジ１９（図の右側の方）を接触させ、さらに緩衝軸１１の頭部１４を利用してオネジ２９とメネジ１９を螺合させ、下穴８４の中で埋設具２１と緩衝軸１１を一体化させる。その際、緩衝軸１１の端面は、下穴８４の入り口と段差なく並べ、一方片４１が緩衝軸１１と接触できるようにする。また他方材９１についても、その下穴９４に埋設具２４を埋め込むが、この端面は下穴９４の入り口と段差なく並べ、他方片５１が埋設具２４と接触できるようにする。

一方片４１や他方片５１は、固定ボルト３８を用いて一方材８１や他方材９１に取り付ける。この固定ボルト３８は、一方片４１の抜け穴４７から緩衝軸１１のメネジ１９に向けて差し込まれるほか、他方片５１の抜け穴５７から埋設具２４のメネジ２８に向けて差し込まれるが、固定ボルト３８の頭部は、一方片４１や他方片５１のザグリ４６、５６に埋め込まれ、壁面４３、５３から突出することはない。したがって双方の壁面４３、５３は、無理なく接触可能である。また当然ではあるが、下穴８４、９４と抜け穴４７、５７は、同心に配置する。

図２は、図１の一方材８１と他方材９１を連結する過程を示している。一方材８１の下穴８４には、埋設具２１と緩衝軸１１を直列で埋め込み、さらに収容溝８５には一方片４１を配置し、その後、一方片４１から緩衝軸１１に向けて固定ボルト３８を差し込み、これを締め付けると、一方片４１が収容溝８５の奥面に密着し、一方材８１に固定される。なお緩衝軸１１は、先の図１のように、オネジ２９とメネジ１９との螺合によって埋設具２１と一体化しており、また一方片４１は、埋設具２１と緩衝軸１１を介して一方材８１に固定されている。そして他方材９１については、埋め込まれた埋設具２４を覆い隠すように他方片５１を配置し、その後、固定ボルト３８を差し込むと、他方片５１が他方材９１に固定される。

一方材８１に一方片４１を取り付け、他方材９１に他方片５１を取り付けた後、一方材８１と他方材９１を接近させ、他方片５１の押圧面５２を一方片４１の受け面４２に載せ、且つ双方の壁面４３、５３を接触させると、図の下方のように、一方片４１と他方片５１は一つの塊のようになり、併せて一方材８１と他方材９１が接触する。この状態で寄せボルト４９を差し込むと、一方片４１と他方片５１は変位不能に一体化し、さらに貫通ピン４８を打ち込むと、一方片４１と他方片５１はより強固に一体化し、一方材８１と他方材９１の連結が完了する。

図３は、図１の一方材８１と他方材９１が連結した状態を示している。一方材８１と他方材９１を連結した後は、一方片４１と他方片５１の全体が収容溝８５に埋め込まれるため、一方片４１と他方片５１の底部や側部が覆い隠され、美観などの面で優れている。さらに一方材８１の上に床板などを敷設すると、一方片４１を始めとする全ての金属部品が覆い隠される。

そして図の下方のように、一方材８１と他方材９１を引き離す方向に過大な衝撃荷重が作用すると、その荷重は緩衝軸１１を介して伝達されるが、必然的にその中央域１５の応力が局地的に増大するため、ここに大きな変形を生じ、図のように細長く引き伸ばされた状態になる。その結果、一方材８１や他方材９１に作用する衝撃荷重が緩和され、割れなどの破損を防ぐことができる。なお緩衝軸１１が引き伸ばされた後は、一方材８１と他方材９１に隙間が生じるほか、一方片４１と他方片５１は収容溝８５から飛び出す。

図４は、図１とは異なる組合金具を用いた連結構造を示している。この図の組合金具は、いずれも角棒状の一方片６１と他方片７１で構成され、そのうち一方片６１は、単純な角棒状の棒体６２に先鋭部６３や受け帯６５を設けたもので、先鋭部６３は、文字通り、棒体６２の端部をクサビ状に仕上げた部位で、棒体６２の下部に位置している。また受け帯６５は、棒体６２を囲むように横に飛び出た部位で、棒体６２の上部に位置している。残る他方片７１については、一方片６１を上下反転させたような構成で、棒体７２の上部に先鋭部７５を設け、棒体７２の下部に受け帯７３を設けてある。そして、双方の先鋭部６３、７５を相手方の受け帯７３、６５の内側に差し込むことで、棒体６２、７２同士が密着する。当然ながら、先鋭部６３、７５と受け帯７３、６５は、棒体６２、７２同士が緩みなく密着可能な形状に仕上げてある。

組合金具の先鋭部６３、７５を相手方の受け帯７３、６５の内側に差し込んだ後、一方片６１と他方片７１を変位不能に一体化するため、貫通ピン６８を打ち込む。そのため一方片６１の側面にはピン穴６４を設けてあるほか、他方片７１については、棒体７２から板を突出させ、その先にピン穴７４を設けてある。そのほか個々の棒体６２、７２の側面には、固定ボルト３８を差し込むための抜け穴６７、７７を設けてあり、その入り口には、固定ボルト３８の頭部を収容するためのザグリ６６、７６を設けてある。

この図では、一方材８２と他方材９２のいずれも水平方向に伸びる梁であり、一方材８２の端面が他方材９２の側面に接触し、組合金具を用いて双方を連結する。さらに埋設具２２については、側周面にリブ３２が形成された異形棒鋼を用いており、接着剤３３で一方材８２などに固定する。

この図の緩衝軸１２は、横断面の小さい中央域１５を挟み込むように接続域１６、１７が配置されており、図の右側の接続域１７の端面にはオネジ１８が突出しており、図の左側の接続域１６の端面には頭部１４が形成され、その中心にはメネジ１９を形成してある。また埋設具２２は、一方材８２側と他方材９２側で同じ物を用いており、その一端面の中心にはメネジ２８を形成してある。そして一方材８２と他方材９２のいずれも、埋設具２２を埋め込むための下穴８４、９４を加工してあり、他方材９２の下穴９４は、埋設具２２の長さに応じた有底としてあり、埋め込まれた埋設具２２を接着剤３３で固定することになるが、その際、埋設具２２の端面は、下穴９４の入り口と段差なく並べ、その後、他方片７１を埋設具２２に接触させ、固定ボルト３８で他方片７１を他方材９２に固定する。

一方材８２の端部には、組合金具を収容するための収容溝８５を加工してあるが、この収容溝８５は施工作業などを考慮し、一方材８２の上下両面を結んでおり、一方材８２の下方から組合金具を視認することができる。また収容溝８５の奥面には下穴８４を加工してあり、そこに埋設具２２と緩衝軸１２を埋め込むが、埋設具２２は下穴８４の奥方に配置し、緩衝軸１２はその手前側に配置し、さらに埋設具２２のメネジ２８と緩衝軸１２のオネジ１８を螺合させ、埋設具２２と緩衝軸１２を直列で一体化する。なおここでも、埋設具２２は接着剤３３で固定するほか、緩衝軸１２の端面は、下穴８４の入り口と段差なく並べ、一方片６１が緩衝軸１２に接触できるようにする。

一方材８２の下穴８４に埋設具２２と緩衝軸１２を埋め込んだ後、緩衝軸１２を覆い隠すように一方片６１を配置し、次に一方片６１の抜け穴６７から緩衝軸１２のメネジ１９に向けて固定ボルト３８を差し込むと、一方片６１が一方材８２に固定される。その後、一方材８２を吊り上げ、他方片７１の真上に一方片６１を配置し、一方材８２を徐々に下降させると、双方の先鋭部６３、７５が相手方の受け帯７３、６５の内側に入り込み、一方片６１が他方片７１で支持された状態になり、引き続き、一方材８２の横穴８６から貫通ピン６８を打ち込み、これが一方片６１と他方片７１の双方のピン穴６４、７４を貫くことで、一方片６１と他方片７１は変位不能に一体化し、一方材８２と他方材９２の連結が完了する。

図５は、図４の一方材８２と他方材９２を連結する過程を示している。一方材８２の下穴８４には埋設具２２と緩衝軸１２を直列で埋め込み、さらに収容溝８５に一方片６１を配置した後、一方片６１から緩衝軸１２に向けて固定ボルト３８を差し込み、これを締め付けると、一方片６１が収容溝８５の奥面に密着し、一方材８２に固定される。なお緩衝軸１２は、先の図４のように、メネジ２８とオネジ１８との螺合によって埋設具２２と一体化しており、一方片６１は、埋設具２２と緩衝軸１２を介して一方材８２に固定されている。また他方材９２については、埋め込まれた埋設具２２を覆い隠すように他方片７１を配置し、その後に固定ボルト３８を差し込み、他方片７１を他方材９２に固定する。

一方材８２に一方片６１を取り付け、他方材９２に他方片７１を取り付けた後、一方材８２と他方材９２を接近させ、双方の先鋭部６３、７５を相手方の受け帯７３、６５の内側に差し込むと、図の下方のように、一方片６１と他方片７１は一つの塊のようになり、併せて一方材８２と他方材９２が接触する。この状態で貫通ピン６８を打ち込むと、一方片６１と他方片７１は変位不能に一体化し、一方材８２と他方材９２の連結が完了する。以降、一方材８２と他方材９２を引き離す方向に過大な衝撃荷重が作用すると、緩衝軸１２の中央域１５の応力が局地的に増大し、ここに大きな変形を生じ、一方材８２や他方材９２に作用する衝撃荷重が緩和され、割れなどの破損を防ぐことができる。なお図５の左下には、一方片６１と他方片７１を密着させた状態を描いてある。

図６は、柱の据え付けに緩衝軸１３を用いた場合を示している。ここでの一方材８３は、基礎１００に据え付けられる柱だが、基礎１００と一方材８３は直に接触することがなく、その間に柱脚金物が挟み込まれる。柱脚金物は、金属板を枠状に組み上げた構成だが、この柱脚金物は、一方材８３と連結される他方材９３に相当する。そして、基礎１００から突出するアンカーボルト１０１を差し込むため、他方材９３の下部には大穴９９を設けてあり、実際に他方材９３を基礎１００に据え付ける際は、大穴９９にアンカーボルト１０１を差し込むと共に、他方材９３の底面を基礎１００の上面に載せ、その後、アンカーボルト１０１にナット３９を螺合させる。なおこのナット３９が大穴９９に落下しないよう、大径のワッシャ１０２で大穴９９を塞いでいる。

一方材８３を他方材９３に引き寄せるため、埋設具２３と緩衝軸１３を用いている。ここでの埋設具２３は丸棒状のシャフトであり、一方材８３の底面に加工した下穴８４に埋め込み、さらに埋設具２３と交差するように固定ピン８７を打ち込むことで、埋設具２３が一方材８３に固定される。この固定ピン８７を打ち込むため、埋設具２３の側周面には側穴３６を設けてあり、また一方材８３の側面には、下穴８４と交差するように横穴８６を加工してあり、横穴８６と側穴３６を同心に揃えた後、固定ピン８７を打ち込む。

緩衝軸１３は、横断面の小さい中央域１５を接続域１６、１７で挟み込んだ構成で、図の上側の接続域１７の端面にはオネジ１８が突出しており、図の下側の接続域１６の端面には六角形の頭部１４が形成され、その中心からオネジ１８が突出している。そして緩衝軸１３は、埋設具２３と直列で下穴８４に埋め込まれるが、埋設具２３は下穴８４の奥方に配置され、緩衝軸１３は下穴８４の入り口側に配置される。また埋設具２３の底面中心には、メネジ２８を形成してあり、これに緩衝軸１３のオネジ１８を螺合させることで、埋設具２３と緩衝軸１３を一体化することができる。

緩衝軸１３の下方のオネジ１８は、他方材９３の上部に設けた小穴９８に差し込み、小穴９８を通過したオネジ１８にナット３９を螺合させることで、緩衝軸１３を他方材９３に引き寄せることができる。緩衝軸１３は、他方材９３と埋設具２３との間に配置されるため、一方材８３を持ち上げる方向に衝撃荷重が作用した場合、その荷重は緩衝軸１３で受け止められるが、その際、緩衝軸１３の中央域１５が変形することで、一方材８３の破損を防ぐ。

図７は、図６の柱を基礎１００に据え付けた状態を示している。埋設具２３のメネジ２８と緩衝軸１３のオネジ１８を螺合させ、埋設具２３と緩衝軸１３を直列で一体化させた後、一方材８３の下穴８４に埋設具２３と緩衝軸１３を埋め込み、埋設具２３の側穴３６と一方材８３の横穴８６を同心に揃えた後、横穴８６から埋設具２３に向けて固定ピン８７を打ち込み、埋設具２３を一方材８３に固定する。また緩衝軸１３のオネジ１８（下方に突出する方）は、他方材９３の小穴９８に差し込み、小穴９８から突出したオネジ１８にナット３９を螺合させ、これを締め付けると、一方材８３が他方材９３に引き寄せられる。

柱脚金物に相当する他方材９３は、基礎１００の上面に載せることになるが、その大穴９９にはアンカーボルト１０１が差し込まれており、アンカーボルト１０１にワッシャ１０２を組み込んだ後にナット３９を螺合させ、これを締め付けると、他方材９３が基礎１００の上面に固定されるため、一方材８３は、他方材９３を介して基礎１００に据え付けられる。なお図の上方には、埋設具２３と緩衝軸１３を他方材９３に固定する様子を描いてあり、緩衝軸１３のオネジ１８が他方材９３の内部に到達しており、そこにナット３９を螺合させている。

この図の場合、施工手順は自在に選択可能で、埋設具２３と緩衝軸１３を一方材８３に埋め込んだ後、一方材８３を他方材９３に載せ、他方材９３の内部でナット３９を締め付け、柱を基礎１００に据え付けることができる。別の手順としては、埋設具２３と緩衝軸１３を他方材９３に取り付け、その後、吊り上げた一方材８３を下降させ、その下穴８４に埋設具２３と緩衝軸１３を差し込み、最後に固定ピン８７を打ち込み、柱を基礎１００に据え付けることもできる。

図８は、図１の連結構造にサポートカラー８９を組み込む場合を示している。ここでの連結構造は、サポートカラー８９を組み込むことを除き、図１と全く同じであり、一方材８１側の埋設具２１は、下穴８４の奥方に埋め込む。そしてこの埋め込みの際は、凸条２６を下穴８４の内周面に食い込ませるため、大きなトルクが必要になり、埋設具２１を回転させる工具も相応の強度が必要になる。したがって、この工具が無理なく使用できるよう、図のように、下穴８４の内径を途中で変化させ、入り口側を大径とすることがある。その結果、緩衝軸１１を下穴８４の入り口側に埋め込んだ際、緩衝軸１１と下穴８４に隙間が生じてしまい、緩衝軸１１の保持が難しくなり、施工時の手間が増えるほか、施工後、連結構造にせん断荷重が作用すると、緩衝軸１１が下穴８４の中で屈曲し、一方材８１と他方材９１との変形を誘発する恐れがある。

このような事態に対応するため、緩衝軸１１と下穴８４との隙間には、サポートカラー８９を組み込むことが望ましい。サポートカラー８９は単純な筒状の金属部品で、下穴８４の入り口側に埋め込むだけだが、これによって緩衝軸１１を埋設具２１と同心に揃えることができるほか、緩衝軸１１が下穴８４の中で屈曲することを防ぎ、せん断荷重に対する強度が向上する。なおサポートカラー８９は、単に緩衝軸１１と隣接しているだけであり、引張荷重による緩衝軸１１の変形を妨げることはない。またこの図において、他方材９１側は図１と全く同じであり、一方材８１と他方材９１が連結した後の外観についても、図１と全く同じである。

図９は、先の図８に対し、サポートカラー８８を長尺化した場合を示している。この図の連結構造は、先の図８と全く同じ形態だが、サポートカラー８８については、緩衝軸１１と同等の長さを確保してあり、サポートカラー８８の内部には緩衝軸１１の中央域１５が収容されるほか、中央域１５を挟んで対向する左右の接続域１６、１７も一体で収容される。したがって、荷重によって緩衝軸１１が変形する際は、その接続域１６、１７がサポートカラー８８の内周面に沿って擦れ合うように変位することになり、仮に引き伸ばされた後に圧縮荷重が作用した場合でも、左右の接続域１６、１７は同心を維持することになる。その結果、圧縮荷重によって中央域１５が押し縮められる際は、この荷重の偏りが抑制され、中央域１５が屈曲することなく押し潰され、次第に元の形状に近づいていく。なお、この図のようなサポートカラー８８がない場合、圧縮荷重による変形で緩衝軸１１の端部などが下穴８４の内周面に食い込み、左右の接続域１６、１７が同心を維持できなくなる恐れがある。

図１０は、図９の縦断面を示しており、図の上方は当初の状態であり、図の下方は引張荷重によって緩衝軸１１が塑性変形した状態である。この図のように、一方材８１と他方材９１はＬ字状に連結されており、一方材８１に加工された下穴８４については、その奥方に埋設具２１を埋め込んであるほか、入り口側に緩衝軸１１を埋め込んであり、埋設具２１と緩衝軸１１は同心で一体化しており、さらに一方材８１の収容溝８５には一方片４１を配置してあり、一方片４１は、固定ボルト３８を介して緩衝軸１１と一体化している。また他方材９１については、その側面から伸びる下穴９４に埋設具２４を埋め込んであり、この埋設具２４を覆い隠すように他方片５１を配置してあり、他方片５１は、固定ボルト３８を介して埋設具２４と一体化している。そして一方片４１と他方片５１は、寄せボルト４９などを介して一体化しており、一方片４１と他方片５１を介して一方材８１と他方材９１が連結されている。

一方材８１の下穴８４の内径について、緩衝軸１１を収容する入り口側では、緩衝軸１１の外径よりも大きくしてあり、必然的に緩衝軸１１の外周には隙間が確保され、そこに筒状のサポートカラー８８を埋め込んである。このサポートカラー８８は、緩衝軸１１と同等の長さを確保してあり、サポートカラー８８の内部の中心付近では、緩衝軸１１の中央域１５が収容されており、さらにサポートカラー８８の内部の両端付近では、緩衝軸１１の接続域１６、１７が収容されており、しかもサポートカラー８８と接続域１６、１７との隙間は必要最小限としてある。そのため緩衝軸１１に過大な圧縮荷重が作用した場合でも、左右の接続域１６、１７は同心で並ぶことになり、中央域１５は屈曲することなく押し潰される。

図１０の下方では、一方材８１と他方材９１を引き離すような引張荷重が作用し、緩衝軸１１の中央域１５が大きく引き伸ばされているが、このように塑性変形を生じた状態においても、図の左側の接続域１６は、サポートカラー８８から離脱していない。そのためここでも、左右の接続域１６、１７は同心で並んでいる。なお緩衝軸１１の頭部１４は、当初、図１０の上方のように、サポートカラー８８の内部に収容されている。しかし緩衝軸１１が変形した後は、図１０の下方のように、頭部１４がサポートカラー８８から離脱し、収容溝８５に入り込むこともある。この場合においても、接続域１６の一部はサポートカラー８８の内部に収容されている。

図１１は、図１０のような塑性変形を生じた後、一方材８１と他方材９１を接近させる方向に圧縮荷重が作用した場合を示しており、図の上方は接近の途中段階であり、図の下方は当初の状態に戻った最終段階である。このように、緩衝軸１１の左右の接続域１６、１７のいずれもサポートカラー８８の内部に収容されている場合、緩衝軸１１に圧縮荷重が作用すると、その中央域１５は屈曲することなく押し潰されていく。したがって下方の図のように、当初の状態に戻った際、中央域１５は元の形状に戻り、次に同様の荷重が作用した場合でも、同様の挙動を示すことになる。

１１ 緩衝軸（両端にメネジ）
１２ 緩衝軸（頭部側にメネジ、反対側にオネジ）
１３ 緩衝軸（両端にオネジ）
１４ 頭部
１５ 中央域
１６ 接続域（頭部側）
１７ 接続域（頭部の反対側）
１８ オネジ
１９ メネジ
２１ 埋設具（ラグスクリュー、端部にオネジ）
２２ 埋設具（異形棒鋼）
２３ 埋設具（シャフト）
２４ 埋設具（ラグスクリュー、端部にメネジ）
２６ 凸条
２７ 頭部
２８ メネジ
２９ オネジ
３２ リブ
３３ 接着剤
３６ 側穴
３８ 固定ボルト
３９ ナット
４１ 一方片
４２ 受け面
４３ 壁面
４４ ピン穴
４５ メネジ
４６ ザグリ
４７ 抜け穴
４８ 貫通ピン
４９ 寄せボルト
５１ 他方片
５２ 押圧面
５３ 壁面
５４ ピン穴
５５ 縦穴
５６ ザグリ
５７ 抜け穴
６１ 一方片
６２ 棒体
６３ 先鋭部
６４ ピン穴
６５ 受け帯
６６ ザグリ
６７ 抜け穴
６８ 貫通ピン
７１ 他方片
７２ 棒体
７３ 受け帯
７４ ピン穴
７５ 先鋭部
７６ ザグリ
７７ 抜け穴
８１ 一方材（梁）
８２ 一方材（梁）
８３ 一方材（柱）
８４ 下穴
８５ 収容溝
８６ 横穴
８７ 固定ピン
８８ サポートカラー（両側の接続域を跨ぐ長さを有するもの）
８９ サポートカラー（下穴の入り口側の接続域だけを取り囲むもの）
９１ 他方材（柱）
９２ 他方材（梁）
９３ 他方材（柱脚金物）
９４ 下穴
９８ 小穴
９９ 大穴
１００ 基礎
１０１ アンカーボルト
１０２ ワッシャ

Claims (3)

1. 一方材（８１乃至８３）と他方材（９１乃至９３）が隣接しており、該一方材（８１乃至８３）と該他方材（９１乃至９３）を棒状の緩衝軸（１１乃至１３）を介して互いに引き寄せ合う連結構造であって、
   前記緩衝軸（１１乃至１３）は、その中央に位置する中央域（１５）と、該中央域（１５）を挟み込むように配置される接続域（１６、１７）と、からなり、該中央域（１５）は該接続域（１６、１７）よりも横断面が小さく、また該接続域（１６、１７）の端面にはメネジ（１９）またはオネジ（１８）のいずれかを設けてあり、
   前記一方材（８１乃至８３）には、前記他方材（９１乃至９３）との接触面に対して直交方向に伸びる下穴（８４）を設けてあり、該下穴（８４）の奥方には該一方材（８１乃至８３）と一体化される埋設具（２１乃至２３）を埋め込んであり、
   前記下穴（８４）において、前記埋設具（２１乃至２３）よりも入り口側には前記緩衝軸（１１乃至１３）を配置してあり、該緩衝軸（１１乃至１３）の一端側は該埋設具（２１乃至２３）に取り付けてあり、他端側は前記他方材（９１乃至９３）に取り付けてあり、
   前記一方材（８１乃至８３）と前記他方材（９１乃至９３）を引き離すような荷重は、前記中央域（１５）を介して伝達されることを特徴とする連結構造。
2. 前記一方材（８１乃至８２）と前記他方材（９１乃至９２）との接触箇所には、一方片（４１または６１）と他方片（５１または７１）とからなる組合金具を配置してあり、該一方片（４１または６１）は該一方材（８１乃至８２）に取り付け、該他方片（５１または７１）は該他方材（９１乃至９２）に取り付け、
   該一方片（４１または６１）と該他方片（５１または７１）を一体化することで該一方材（８１乃至８２）と該他方材（９１乃至９２）が互いに引き寄せ合う状態になり、且つ該一方片（４１または６１）は前記緩衝軸（１１乃至１２）を介して該一方材（８１乃至８２）に取り付けてあることを特徴とする請求項１記載の連結構造。
3. 前記一方材（８１乃至８３）の前記下穴（８４）の入り口側は、前記緩衝軸（１１乃至１３）よりも大径としてあり、該下穴（８４）と該緩衝軸（１１乃至１３）との隙間には、筒状のサポートカラー（８８または８９）を組み込んであることを特徴とする請求項１または２記載の連結構造。

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