JP2022070080A - 接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】緩みにくい接合構造を提供する。【解決手段】隙間Ｖ１をあけて配置された第一部材（部材１２）と第二部材（部材１４）とを連結する連結部材２０と、隙間Ｖ１に挿入された楔部材３０と、楔部材３０を隙間Ｖ１に引き込み、第一部材及び第二部材を押圧して、第一部材と連結部材及び第二部材と連結部材の連結部のガタつきを抑制する引き込み部材４０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、接合構造に関する。

下記特許文献１には、ボルトをせん断抵抗体として用いる支圧接合において、ボルト孔とボルト軸部間に配置した筒状充填材を変形させて、ボルト軸部とボルト孔間のクリアランスを充填する支圧接合部の構成が記載されている。

特開２００７－２８５４２２号公報

上記特許文献１における支圧接合部では、ボルトとボルト孔間のクリアランスに起因する、部材間のずれや、初期すべり、あるいはナットの緩みなどの接合部性能の低下を抑制できる。

しかしながら、特許文献１のような支圧接合部を、木材等の比較的柔らかい母材を被接合部材とする接合構造に用いる場合、ボルトと母材との間の支圧力によって母材が変形し、ボルトとボルト孔間にクリアランスが生じる可能性がある。このようなクリアランスが生じると、接合部が緩み易くなる。このため、特許文献１のような支圧接合部が適用できる被接合部材は限定される。

本発明は、上記事実を考慮して、緩みにくい接合構造を提供することを目的とする。

請求項１の接合構造は、隙間をあけて配置された第一部材と第二部材とを連結する連結部材と、前記隙間に挿入された楔部材と、前記楔部材を前記隙間に引き込み、前記第一部材及び前記第二部材を押圧して、前記第一部材と前記連結部材及び前記第二部材と前記連結部材の連結部のガタつきを抑制する引き込み部材と、を備えている。

請求項１の接合構造においては、隙間をあけて配置された第一部材と第二部材が連結部材で連結されている。そして、隙間には楔部材が挿入され、この楔部材は、引き込み部材によって隙間に引き込まれている。このため、引き込み部材は、楔部材を介して第一部材と第二部材とを押圧する。

これにより、第一部材と連結部材及び第二部材と連結部材の連結部のガタつきが抑制され、かつ、連結部は、緩み難い状態で保持される。これにより、第一部材と第二部材との間で曲げモーメントや軸力に対して、安定した初期剛性を確保できる。さらに、第一部材と第二部材とは圧縮力が作用した状態で保持されるため、耐力が向上する。

請求項２の接合構造は、請求項１に記載の接合構造において、前記隙間に前記楔部材が引き込まれた状態で、前記隙間には、前記楔部材が引き込まれる方向に空間が形成されている。

請求項２の接合構造では、楔部材が引き込まれる方向に空間が確保されている。このため、楔部材が緩んだとき、引き込み部材で楔部材をさらに隙間に引き込むことで、押圧力を復元できる。

請求項３の接合構造は、請求項１又は請求項２に記載の接合構造において、前記楔部材の挿入方向は、前記第１部材及び第２部材に曲げモーメントが作用する面内と交わる方向である。

請求項３の接合構造では、曲げモーメントが作用する面内と交わる方向に楔部材が挿入されている。すなわち、曲げモーメントが作用する方向と、楔部材が引き込み部材によって引き込まれる方向が異なる。このため、曲げモーメントが作用しても楔部材が緩みにくい。

本発明によると、緩みにくい接合構造を提供することができる。

（Ａ）は本発明の第一実施形態に係る接合構造を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 （Ａ）は本発明の第一実施形態に係る接合構造において楔部材を上下に分割した変形例を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 （Ａ）は本発明の第実施形態に係る接合構造を仕口部に適用した変形例を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 （Ａ）は本発明の第二実施形態に係る接合構造を示す側断面図であり、（Ｂ）は平面図である。

以下、本発明の実施形態に係る接合構造について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。但し、明細書中に特段の断りが無い限り、各構成要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において構成を省略する又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。

各図において矢印Ｘ、Ｙで示す方向は水平面に沿う方向であり、互いに直交している。また、矢印Ｚで示す方向は鉛直方向に沿う方向である。各図において矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示される各方向は、互いに一致するものとする。

＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態に係る接合構造は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、それぞれ木製の梁部材である部材１２と部材１４とを接合する継手構造である。部材１２及び部材１４は、連結部材２０、楔部材３０及び引き込み部材４０を用いて互いに接合されている。

（第一部材、第二部材）
図１（Ｂ）に示すように、本発明における第一部材及び第二部材の一例としての部材１２及び部材１４は、連結部材２０、楔部材３０及び引き込み部材４０を用いて接合された状態において、互いに隙間Ｖ１をあけて配置されている。部材１２及び部材１４の端面（部材１２及び部材１４が互いに対向する端面）は、それぞれ傾斜面１２Ａ、１４Ａとされている。

傾斜面１２Ａは、部材１２を平面視した状態で、部材１２の両側面から中央に向かって、部材１４側に近づくように傾斜した凸状の傾斜面である。換言すると、部材１２の端面が、上下方向の中心線を稜線とする凸状に形成され、傾斜面１２Ａが形成されている。

同様に、傾斜面１４Ａは、部材１４を平面視した状態で、部材１４の両側面から中央に向かって、部材１２側に近づくように傾斜した凸状の傾斜面である。換言すると、部材１４の端面が、上下方向の中心線を稜線とする凸状に形成され、傾斜面１４Ａが形成されている。

傾斜面１２Ａの頂部には、部材１２の材軸方向（Ｘ方向）に沿う溝１２Ｂが形成されている。溝１２Ｂは、部材１２の平面視における中心線ＣＬを通る位置に形成されている。同様に、傾斜面１４Ａの頂部には、部材１４の材軸方向（Ｘ方向）に沿う溝１４Ｂが形成されている。溝１４Ｂは、部材１４の平面視における中心線（部材１２の中心線と一致する中心線）ＣＬを通る位置に形成されている。

（連結部材）
連結部材２０は、鋼板２２及びドリフトピン２４を備えて構成された接手部材である。この連結部材２０によって、部材１２と部材１４とが連結される。

鋼板２２は、溝１２Ｂ、１４Ｂに挿入された平板である。鋼板２２は、隙間Ｖ１をあけて配置された部材１２、１４に架け渡されて配置されている。

ドリフトピン２４は、鋼板２２及び部材１２にそれぞれ形成され互いに連通された貫通孔に挿通された鋼棒である。また、ドリフトピン２４は、鋼板２２及び部材１４にそれぞれ形成され互いに連通された貫通孔にも挿通されている。このドリフトピン２４により、部材１２及び部材１４が、部材１２及び部材１４の軸方向へ移動することが記載されている。

（楔部材）
楔部材３０は、部材１２及び部材１４より硬度が高い材料、一例として鋼材を用いて形成され、部材１２と部材１４との間の隙間Ｖ１に挿入されている。

楔部材３０は、図１（Ｂ）に示すように、平面視で台形状に形成され、鋼板２２の両側にそれぞれ設けられている。また、楔部材３０において台形状の脚に相当する面は、傾斜面１２Ａ及び傾斜面１４Ａに接して配置されている。さらに、楔部材３０は、図１（Ａ）に示すように、部材１２、１４の上下方向に亘って配置されている。

ここで、部材１２及び部材１４には、連結された状態において、曲げモーメントＭが作用する場合がある。この曲げモーメントＭは、部材１２及び部材１４の材軸方向（Ｘ方向、梁の延設方向）及び鉛直方向（Ｚ方向）に沿う構面内に作用するモーメントである。

楔部材３０は、図１（Ａ）における前後方向、すなわち、部材１２及び部材１４に曲げモーメントが作用する面内と交わる方向に沿って挿入されている。図１（Ｂ）を用いて説明すると、楔部材３０は、部材１２、１４の軸方向と直交する方向（Ｙ方向）に沿って挿入されている。なお、楔部材３０は、鋼板２２との間、換言すると、楔部材３０の挿入方向の前方に空間Ｖ２を有して配置されている。

（引き込み部材）
引き込み部材４０は、押圧板４２と、ボルト４４と、を備えて形成された緊張材である。押圧板４２は２枚設けられ、鋼板２２の両側に設けられた一対の楔部材３０の表面にそれぞれ配置されている。換言すると、一対の押圧板４２が、一対の楔部材３０を外側から挟み込んで配置されている。

ボルト４４は、押圧板４２、楔部材３０及び鋼板２２にそれぞれ形成され、互いに連通された貫通孔に挿通された雄ねじ部材である。ボルト４４の先端にはナット４４Ａが捩じ込まれており、押圧板４２を互いに近づく方向へ押圧している。また、図１（Ａ）に示すように、ボルト４４は、上下方向に２本配置されている。

このボルト４４の押圧力が、押圧板４２を介して、楔部材３０へ伝達される。これにより、楔部材３０は、図１（Ｂ）に示すように、部材１２、１４の軸方向と直交する方向（Ｙ方向）に沿って隙間Ｖ１へ引き込まれ、部材１２及び部材１４を押圧する。押圧方向は、傾斜面１２Ａ、１４Ａの法線方向である。すなわち、ボルト４４の押圧力によって、楔部材３０と部材１２との間には支圧応力が発生し、同様に、楔部材３０と部材１４との間にも、支圧応力が発生する。

なお、楔部材３０が、ボルト４４の押圧力に対して損傷し難い剛性を備えていれば、押圧板４２は省略してもよい。

（作用及び効果）
第一実施形態の接合構造においては、図１（Ｂ）に示すように、隙間Ｖ１をあけて配置された部材１２と部材１４とが、連結部材２０で連結されている。そして、隙間Ｖ１には楔部材３０が挿入され、この楔部材３０は、引き込み部材４０によって隙間Ｖ１に引き込まれている。このため、引き込み部材４０が、楔部材３０を介して、部材１２と部材１４とを傾斜面１２Ａ、１４Ａの法線方向へ押圧する。

部材１２、１４が傾斜面１２Ａ、１４Ａの法線方向へ押圧されると、当該押圧力における部材１２、１４の軸方向成分により、部材１２、１４は互いに離れる方向へ移動しようとする。一方、部材１２、１４は連結部材２０によって互いに連結され、ドリフトピン２４によって軸方向への移動が規制されている。これにより、部材１２、１４とドリフトピン２４との間には、部材１２、１４の軸方向の支圧力が作用する。

この支圧力よって、仮にドリフトピン２４と、ドリフトピン２４を挿通する貫通孔との間に隙間がある場合でも、部材１２と連結部材２０及び部材１５と連結部材２０の連結部のガタつきが抑制され、かつ、連結部は、緩み難い状態で保持される。これにより、部材１２と部材１４との間で、図１（Ａ）に示す曲げモーメントＭや軸力Ｎに対して安定した初期剛性を確保できる。

さらに、部材１２と部材１４とは圧縮力が作用した状態で保持されるため、耐力が向上する。具体的には、部材１２及び部材１４において、楔部材３０とドリフトピン２４とで挟まれた領域に、圧縮応力が作用する。これにより、例えば部材１２と部材１４との間に引張力が作用しても、この圧縮応力によって、引張力に抵抗することができる。

また、第一実施形態に係る接合構造では、図１（Ｂ）に示すように、楔部材３０が引き込まれる方向に空間Ｖ２、すなわち、引き込み代が確保されている。このため、楔部材３０が緩んだとき、ボルト４４を締め込み、楔部材３０をさらに隙間Ｖ１に引き込むことで、押圧力を復元できる。

さらに、第一実施形態に係る接合構造では、曲げモーメントＭが作用する面内と交わる方向に楔部材３０が挿入されている。すなわち、曲げモーメントＭが作用する方向と、楔部材３０が引き込み部材４０のボルト４４によって引き込まれる方向が異なる。このため、曲げモーメントＭが作用しても楔部材３０が緩みにくい。

（変形例）
本実施形態においては、楔部材３０を、部材１２、１４の上下方向に亘って配置しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図２（Ａ）、（Ｂ）に示す楔部材３０Ａ、３０Ｂのように、楔部材は上下に分割して配置してもよい。引き込み部材４０における押圧板も二枚に分割し（押圧板４２Ａ、４２Ｂ）、それぞれ楔部材３０Ａ、３０Ｂの表面に配置する。

この場合、楔部材３０Ａ、３０Ｂは、部材１２及び部材１４に作用する曲げモーメントＭが大きい位置、例えば部材１２及び部材１４の上下端部の何れかを含んで配置することが好ましい。

このように、楔部材を分割して形成することで、接合構造を軽量化することができる。接合構造を軽量化することで、部材１２、１４を備えた架構が軽量化されるため、架構の施工性が向上する。また、楔部材を曲げモーメントＭが大きい位置のみに配置することで、曲げモーメントＭが主に作用する梁部材の接合構造において、効率よく曲げモーメントＭに抵抗することができる。

また、本実施形態に係る接合構造は、木製の梁部材である部材１２と部材１４とを接合する継手構造としたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば本発明の接合構造は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、部材１２に代えて、柱部材である部材１６と梁部材である部材１４とを接合する「仕口構造」とすることができる。

部材１６には、部材１２と同様の溝１６Ｂを形成し、この溝１６Ｂに、鋼板２２が挿入される。部材１６には部材１２の傾斜面１２Ａに相当する傾斜面を形成してもよいが、図３（Ｂ）に示すように傾斜面を備えない構成としてもよい。この場合、楔部材３０Ｃとしては、平面視で部材１６と接触する辺がＹ方向に沿う直角台形の楔部材を用いる。本発明における楔部材は、挿入方向に傾斜した傾斜面を部分的に備えていればよく、この傾斜面は平面でもよいし、曲面でもよい。

また、本実施形態においては、部材１２及び部材１４を木製部材とし、楔部材３０を鋼材としているが、本発明の実施形態はこれに限らない。部材１２、１４及び楔部材３０の材質は特に限定されるものではなく、木材、樹脂、コンクリート、窯業系材料、金属及びこれらの複合材料等を適宜組み合わせて用いることができる。

さらに、楔部材３０としては部材１２及び部材１４より硬質の材料を用いることが好ましいが、部材１２及び部材１４より軟質の材料を用いてもよい。このような材料を用いても、傾斜面を備えていれば楔効果（支圧力の発生効果）を得ることができる。

また、本実施形態においては、楔部材３０が引き込まれる方向（挿入方向の前方）に空間Ｖ２が確保されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば楔部材３０と部材１２との間、及び、楔部材３０と部材１４との間に支圧応力が作用した状態を維持できれば、この空間Ｖ２は必ずしも設ける必要はない。

また、本実施形態においては、連結部材として溝１２Ｂ、１４Ｂに挿入した鋼板２２及びドリフトピン２４を用いているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば連結部材として、部材１２、１４の側面に接触して配置した鋼板、及び、この鋼板を部材１２、１４に接合するビスやラグスクリューボルト等を用いてもよい。

また、本実施形態においては、Ｚ方向を鉛直方向、Ｙ方向を水平方向としているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばＺ方向を水平方向として、Ｙ方向を鉛直方向としてもよい。すなわち、本発明の接合構造は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示された状態を９０度回転したものも含まれる。

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態に係る接合構造は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、それぞれ木製の梁部材である部材５２と部材５４とを接合する継手構造である。部材５２及び部材５４は、連結部材２０、楔部材６０及び引き込み部材７０を用いて互いに接合されている。

第一実施形態に係る接合構造では、曲げモーメントＭが作用する面内と「交わる方向」に楔部材３０が挿入されている（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）が、第二実施形態に係る接合構造では、曲げモーメントＭが作用する面内に「沿う方向」に楔部材６０が挿入されている。

なお、以下の説明においては、第一実施形態と同様の構成及び効果については説明を省略する場合がある。また、第二実施形態においては、第一実施形態における各種の変形例を、適宜適用することができる。

（第一部材、第二部材）
図４（Ａ）に示すように、本発明における第一部材及び第二部材の一例としての部材５２及び部材５４は、連結部材２０、楔部材６０及び引き込み部材７０を用いて接合された状態において、互いに隙間Ｖ３をあけて配置されている。部材５２及び部材５４の端面（部材５２及び部材５４が互いに対向する端面）には、それぞれ傾斜面５２Ａ、５４Ａが形成されている。

傾斜面５２Ａは、部材５２を側面視した状態で、部材５２の上面から下面に向かって、部材５４側に近づくように傾斜した傾斜面である。同様に、傾斜面５４Ａは、部材５４を側面視した状態で、部材５４の上面から下面に向かって、部材５２側に近づくように傾斜した傾斜面である。

傾斜面５２Ａには、部材５２の材軸方向（Ｘ方向）に沿う溝５２Ｂが形成されている。溝５２Ｂは、図４（Ｂ）に示す部材５２の平面視における中心線ＣＬを通る位置に形成されている。同様に、傾斜面５４Ａには、部材５４の材軸方向（Ｘ方向）に沿う溝５４Ｂが形成されている。溝５４Ｂは、部材５４の平面視における中心線（部材５２の中心線と一致する中心線）ＣＬを通る位置に形成されている。

（連結部材）
本実施形態における連結部材２０の鋼板２２は、溝５２Ｂ及び５４Ｂに挿入されている。すなわち鋼板２２は、隙間Ｖ３をあけて配置された部材５２、５４に架け渡されて配置されている。

（楔部材）
楔部材６０は、部材５２及び部材５４より硬度が高い材料、一例として鋼材を用いて形成され、部材５２と部材５４との間の隙間Ｖ３に挿入されている。

楔部材６０は、図４（Ａ）に示すように、側面視で台形状に形成され、図４（Ｂ）に示すように、鋼板２２の両側にそれぞれ設けられている。また、楔部材６０において台形状の脚に相当する面は、傾斜面５２Ａ及び傾斜面５４Ａに接して配置されている。さらに、楔部材６０は、上方の厚みが、下方の厚みより大きく形成されている。

上述したように、楔部材６０は、図４（Ａ）におけるＺ方向、すなわち、部材１２及び部材１４に曲げモーメントが作用する面内に沿って、かつ、上方から下方へ挿入されている。なお、楔部材６０は、引き込み部材７０の底板７４との間に空間Ｖ４を有して配置されている。

（引き込み部材）
引き込み部材７０は、押圧板７２と、底板７４と、ボルト７６と、を備えて形成されている。押圧板７２は、楔部材６０の上面に配置されている。底板７４は、部材５２及び部材５４の底面に架け渡されて配置されている。

ボルト７６は、押圧板７２、楔部材６０及び底板７４にそれぞれ形成され、互いに連通された貫通孔に挿通された雄ねじ部材である。ボルト７６の先端にはナット７６Ａが捩じ込まれており、押圧板７２を下方（底板７４側）へ押圧している。

このボルト７６の押圧力が、押圧板７２を介して、楔部材６０へ伝達される。これにより、楔部材６０は、部材５２、５４の軸方向と直交する方向（Ｚ方向）に沿って隙間Ｖ３へ引き込まれ、部材５２及び部材５４を押圧する。

（作用及び効果）
第二実施形態に係る接合構造では、楔部材６０を上下方向に挿入することで、図４（Ｂ）に示すように、部材５２及び部材５４の側方に部材が突出することを抑制できる。このため、部材５２及び部材５４を、軸方向と交わる方向（Ｙ方向）に複数配置して、複合梁を形成することができる。なお、互いに隣り合う部材５２同士、部材５４同士は、接着してもよいししなくてもよい。

また、楔部材６０は、上方の厚みが、下方の厚みより大きく形成されている。これにより、部材５２及び部材５４が接合された状態で、上面寄りの部分に作用する曲げモーメントが下面寄りの部分に作用する曲げモーメントより大きい場合において、耐力を発揮し易い。

なお、上面寄りの部分に作用する曲げモーメントが、下面寄りの部分に作用する曲げモーメントより小さい場合には、上方の厚みが下方の厚みより小さく形成された楔部材を用いることができる。

１２ 部材（第一部材）
１４ 部材（第二部材）
１６ 部材（第一部材）
２０ 連結部材
３０ 楔部材
３０Ａ 楔部材
３０Ｂ 楔部材
３０Ｃ 楔部材
４０ 引き込み部材
４４ ボルト（引き込み部材）
５２ 部材（第一部材）
５４ 部材（第二部材）
６０ 楔部材
７０ 引き込み部材
Ｖ１ 隙間
Ｖ２ 空間
Ｖ３ 隙間
Ｖ４ 空間

Claims (3)

1. 隙間をあけて配置された第一部材と第二部材とを連結する連結部材と、
   前記隙間に挿入された楔部材と、
   前記楔部材を前記隙間に引き込み、前記第一部材及び前記第二部材を押圧して、前記第一部材と前記連結部材及び前記第二部材と前記連結部材の連結部のガタつきを抑制する引き込み部材と、
   を備えた接合構造。
2. 前記隙間に前記楔部材が引き込まれた状態で、前記隙間には、前記楔部材が引き込まれる方向に空間が形成されている、
   請求項１に記載の接合構造。
3. 前記楔部材の挿入方向は、前記第一部材及び第二部材に曲げモーメントが作用する面内と交わる方向である、
   請求項１又は請求項２に記載の接合構造。

Images