JP2653414B2 - ラグスクリューボルトを用いた木材の柱−梁接合構造 - Google Patents

ラグスクリューボルトを用いた木材の柱−梁接合構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、木材の柱と梁、特に大
断面の柱と梁を剛に接合するための接合構造に関するも
のである。
【0002】
【従来技術】近年、各地に大規摸な木造建築物が建設さ
れているが、桁行方向並びに張間方向の両方向とも壁の
不用なラーメン構造を実現するための十分な技術は開発
されていない。
【0003】このような方法として考えられるのは、柱
に両切りボルトを通し、このボルトによって柱部材と梁
部材と緊結する方法であるが、柱側面への梁木口面のめ
り込みが大きいのが致命的な欠点となるため、実際にこ
れを採用することは困難である。
【0004】また、異形鉄筋を柱と梁に挿入し、接着剤
で固めるという方法も考えられているが、施工時に養生
期間が必要になることや温湿度の管理が必要になるとい
う欠点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
にこれまで適切な方法がなかった木材を用いて桁行方向
並びに張間方向の両方向を同時に剛接合することを可能
とし、鉄骨構造や鉄筋コンクリート構造と同様に、2方
向ラーメン構造を木構造で実現することができる新規な
木材の柱−梁接合構造を提供するところにある。
【0006】また本発明の別の目的は、大断面の集成材
という構造材を用いることにより、最終造作材の役割も
これに与え、したがって内部仕上げのコストの低減化、
自由度の大きい広い空間の確保を図ることができる新規
な木材の柱−梁接合構造を提供するところにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を実現
するためになされた本発明よりなる木材の柱−梁接合構
造の特徴は、軸部のラグスクリューネジ部と端部のボル
トネジ部を有するラグスクリューボルトと、鋼製板によ
りT字型に形成されていると共に、そのT字頭部板に前
記ラグスクリューボルトのボルトネジ部がナット締めさ
れる貫通穴が複数設けられ、かつT字脚部板にドリフト
ピンが貫通嵌合される複数の小孔が設けられているガセ
ットプレートとを用いて、木材の柱部材と梁部材を接合
させる構造であって、前記木材の梁部材の端部に、前記
ガセットプレートのT字脚部板が嵌挿するスリットと、
該T字脚部板の前記小孔に対応する貫通小孔とを設け、
木材の柱部材に対し、前記ラグスクリューボルトの複数
を並列してその端部のボルトネジ部が外部に突出するよ
うに水平方向に螺着させると共に、前記ガセットプレー
トのT字頭部板の貫通孔に該外部に突出したボルトネジ
部を貫通させてナット締めにより締結固定し、更に、前
記ガセットプレートのT字脚部板を梁部材のスリットに
嵌挿すると共に、これらT字脚部板の小孔及びこれに対
応する梁部材の貫通小孔に渡ってせん断力伝達用のドリ
フトピンを嵌合させた構成をなすところにある。
【0008】上記構成において、ガセットプレートに
は、通常は十数mm〜数十mm厚みの矩形鋼板をT字型
をなすように突き当てて、K型溶接したものが好ましく
用いられ、またそのT字脚部板は、梁部材端部に設けた
垂直なスリットに垂直な姿勢で嵌挿するように構成する
のが一般的である。また柱部材にねじ込まれるラグスク
リューボルトは、ガセットプレートを数点で強固に支持
することが必要であり、このために通常は、矩形に設け
られるT字頭部板の少なくとも四隅近傍に貫通穴を設け
て、これらに貫通する4本ラグスクリューボルトが柱部
材に螺着貫通するように並設されるが、これに限定され
ず、より多くの本数のラグスクリューボルトによる締結
部(一般的には6本,8本のように偶数本)を設けるこ
ともできる。なお本発明において用いられるラグスクリ
ューボルトは、適用する柱部材や梁部材の寸法等によっ
ても異なるが、一般的には、直径20〜40mm程度の
丸棒鋼の軸部に、例えば後記実施例で言えば、谷径2.
7cm,山径3.5cm,角度60度のラグスクリュー
(らせん状ネジ)の加工を施し、端部に例えばM27ボ
ルト仕様のネジ加工を施したものが用いられるが、これ
に限定されるものではない。
【0009】また上記構成において、接合される柱部材
と梁部材は、ラグスクリューボルトの一端側にボルトネ
ジ部を設けてこれとガセットプレートの締結により柱部
材に対して一つの梁部材を接合するものであってもよい
し、ラグスクリューボルトの両端にボルトネジ部を設け
て、柱部材を貫通してその両側の端部夫々に梁部材を接
合させるものでもよいし、更に、柱部材に埋設して並列
した一群のラグスクリューボルトに対して他の一群のラ
グスクリューボルトを直交方向に埋設して、1本の柱部
材に対して3方向あるいは4方向に梁部材を接合させる
ものであってもよい。
【0010】更に又、上記構成におけるドリフトピンが
嵌合するT字脚部板の小孔及びこれに対応する梁部材の
貫通小孔は、せん断力を負担するのに十分な本数のドリ
フトピンが嵌合できる個数設けられる必要があり、代表
的には、同心二重円の周状等間隔にこれらを多数設ける
ことが好ましい。
【0011】なおドリフトピンは、梁部材とガセットプ
レートの間のせん断力を負担できるものであれば足りる
が、一般的には直径8〜22mm程度、好ましくは14
〜19mm程度の鋼製のピンを用いることがよく、ガセ
ットプレートのT字脚部板の小孔及びこれに対応する梁
部材の貫通小孔は、このドリフトピンを打ち込んで密に
嵌合する内径をもつように形成される。
【0012】本発明によって接合される柱部材、及び梁
部材には、例えばベイマツ集成材で代表される集成材等
が用いられるが、これに限定されるものではなく、例え
ば単板積層材(LVL)やPSLのようないわゆるエン
ジニアリングウッドであっても同様に本発明を適用する
ことができる。
【0013】
【作用】以上の構成をなす本発明によれば、両切りボル
トの軸部にラグスクリューと同じらせん状のネジを加工
したボルトを木材の柱部材の貫通穴にねじ込み、柱部材
の外に出たボルトネジ部と木材の梁部材とをT字型のガ
セットプレートとドリフトピンを用いて容易にしかも強
固に接合することができ、柱側面への梁部材のめり込み
も少なく、変形も少ない優れた接合構造となる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の接合構造を図面に示した実施
例、及び強度試験の結果に基づいて更に説明する。
【0015】実施例1 図1は柱部材1を示したものであり、本例ではベイ
マツ集成材(15cm×45cm)の3枚101〜10
3を、更に2次接着(3層を2次接着)して、450m
m角、長さ4110mmの所定の形状を成す柱部材1を
作成し、これに図示の位置4カ所(図の上端から140
1mm,2111mmの各位置に2カ所)に直径27m
mの貫通孔(先孔)104を穿設した。なお図1(a)
はこの柱部材1の貫通孔方向から見た正面図、図(b)
は同側面図である。
【0016】 図2はラグスクリューボルト2を示し
たものであり、本例では、上記柱部材1の幅(45c
m)に相当する長さに渡って、山の径が3.5cm、谷
の径が2.7cm、ネジの角度60度、ピッチ10mm
のラグスクリュー状にネジ加工がされた軸部201と、
この軸部201を柱部材1にねじ込んだ状態で該柱部材
1の外に突出する部分にM27ボルト仕様のネジ加工が
された端部5cmのボルトネジ部202とを有するよう
に設けられている。そしてこのラグスクリューボルト2
は、上記柱部材1の直径27mmの貫通孔104にトル
クレンチを用いて図4に示すように両端が突出したねじ
込まれる。なお図2(a)はラグスクリューボルト2の
全体図、図2(b)は同一部拡大図である。
【0017】 図3はベイマツ集成材によって作成さ
れた梁部材(幅200mm×高さ800mm、長さ26
16mm)3を示し、その一端に厚み11mmのスリッ
ト301を約800mm加工し、更に直径d=18mm
の鋼製ドリフトピンを円周状に打ち込めるような多数の
貫通孔(先孔)302が穿設されている。なお、この梁
部材3の上記端部の角部には、柱部材1から突出したラ
グスクリューボルト2の端部に下記ガセットプレート4
をナット締めするための容積を確保する段付部303が
形成されている。なお図3(a)は梁部材3の正面
図、、図3(b)は同側面図、図3(c)は同平面図で
ある。
【0018】 図4は、柱部材1の両側面に、ラグス
クリューボルト2の長さ5cmのM27仕様ボルトネジ
部が4本突出した状態を示している。
【0019】 図5はT字型のガセットプレート4を
示し、矩形の幅200mm、高さ790mm,厚み14
mmの鋼板からなるT字頭部板(エンドプレート)40
1に、その四隅4カ所に直径30mmの貫通孔403を
穿設し、このT字頭部板401に対して、矩形の横79
0mm、高さ790mm,厚み9mmの鋼板からなるT
字脚部板402をK型溶接で突き当て溶接して固着して
なっている。このT字脚部板402には、図示の如く、
半径260mm、半径323mmの同心二重円の円周に
沿って、内側及び外側の円周上にそれぞれ16個づつの
直径18mmの小孔404が等間隔に図示の如く穿設さ
れている。なお図5(a)はガセットプレート4の正面
図、、図4(b)はT字頭部板401側からみた同側面
図、図5(c)は同平面図である。
【0020】 図6は、以上の柱部材1、梁部材3
を、ラグスクリューボルト2及びガセットプレート4に
よって接合した柱−梁接合構造を展開図で示したもので
あり、本例では、柱部材1に対して交叉する2方向にラ
グスクリューボルト2を夫々4本づつ並設させて貫通
し、夫々のボルトの端部に、ガセットプレート4を介し
て梁部材3を接合した。すなわち、柱部材1にねじ込み
固定した4本のラグスクリューボルト2の端部ボルトネ
ジ部202に、ガセットプレート4の貫通孔403を貫
通させてナット6で締結することにより、該ガセットプ
レート4を柱部材に固定し、このガセットプレート4の
T字脚部板401に梁部材3のスリット301を嵌挿し
て、ガセットプレート4の小孔404及びこれに対応し
た梁部材3の貫通孔302に直径18mmのドリフトピ
ン5を打ち込み嵌合してこれらを固定して、接合を終了
する。
【0021】なお本例では、ラグスクリューボルトの柱
部材からの突出端部の下面を凹型の耐火用カバー(集成
材)で覆うようにしている。
【0022】強度試験例 以上の構成をなす柱−梁接合構造について、梁の高さ5
00mm(試験体1)、650mm(試験体2)、80
0mm(試験体3)の3種類の柱−梁十字型接合試験体
を作成し、図7に示したように柱部材の状態に下記条件
で左右振動(図の左右方向の振動)を繰り返し与える強
度試験(図7)を行った。なお、柱部材の下端及び梁部
材の外側端部はいずれもピンヒンジにより支持させた。
【0023】試験条件 左右振動の大きさ ・・・・最初左右に20mmづつ、
その後√2倍づつ増加させ、最終的に左右に245mm
づつ振動させた。
【0024】振動の繰り返し回数・・・・8回 その結果を、ガセットプレートのT字頭部板401の柱
側面へのめり込みは最初のうち全く発生せず、従来の変
形の大きい接合法に比較して非常に変形の少ない接合で
あること分かった。
【0025】破損状況は、梁部材の高さが50cmと小
さい試験体1の場合は梁部材側のドリフトピン接合部が
破壊し、梁部材の高さが65cm、80cmと大きくな
るにつれて、柱からラグスクリューボルト2が引き抜け
るように破壊した。その時の耐力は従来のめり込み変形
が大きい接合法に比較して大幅に向上した。
【0026】以上の結果から、上記の接合法を用いるこ
とによって、建設現場で容易に施工ができ、しかも初期
の変形が少なく、強度と粘りの大きい柱−梁接合部が構
成できることが実証された。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、柱側面への梁のめり込
みをなくし、変形が少なく強さも卓越した接合構造を提
供することができるという効果がある。
【0028】また、非常に簡単な方法で大断面の柱と梁
を剛に接合することができ、しかもこれまで適切な方法
がなかった桁行方向並びに張間方向の両方向を同時に剛
接合することが可能となり、鉄骨造や鉄筋コンクリート
造と全く同じ2方向ラーメン構造を木構造で実現するこ
とができるという効果も得られる。
【0029】又更に、大断面集成材は構造材が最終造作
材の役割も果すため、本接合法によって建設された建物
は、内部仕上げのコストが低減され、しかも自由度の大
きい広い空間を確保できるという効果も奏する。
【0030】また、異形鉄筋を柱と梁に挿入して接着剤
で固めるという接合構造に比べて、接着のための施工時
の養生期間の確保や温湿度管理の必要がなく、建上げ時
間を大幅に短縮できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】柱部材を示したものであり、(a)はこの柱部
材1の貫通孔方向から見た正面図、(b)は同側面図で
ある。
【図2】ラグスクリューボルトを示したものであり、
(a)はその全体図、(b)は同一部拡大図である。
【図3】梁部材を示したものであり、(a)は梁部材の
正面図、(b)は同側面図、(c)は同平面図である。
【図4】柱部材に4本のラグスクリューボルトをねじ込
み、ラグスクリューボルトの両端が柱側面に突出した状
態を示した図である。
【図5】ガセットプレートを示したものであり、(a)
はガセットプレートの正面図、、(b)はT字頭部板側
からみた同側面図、(c)は同平面図である。
【図6】柱部材及び梁部材3を、ラグスクリューボルト
及びガセットプレートによって接合した柱−梁接合構造
の展開図である。
【図7】柱−梁接合構造の強度を試験した装置の概要を
示した図である。
【符号の説明】
1・・・柱部材、2・・・ラグスクリューボルト、3・
・・梁部材、4・・・ガセットプレート、5・・・ドリ
フトピン、6・・・ナット。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸部のラグスクリューネジ部と端部のボ
    ルトネジ部を有するラグスクリューボルトと、鋼製板に
    よりT字型に形成されていると共に、そのT字頭部板に
    前記ラグスクリューボルトのボルトネジ部がナット締め
    される貫通穴が複数設けられ、かつT字脚部板にドリフ
    トピンが貫通嵌合される複数の小孔が設けられているガ
    セットプレートとを用いて、木材の柱部材と梁部材を接
    合させる構造であって、 前記木材の梁部材の端部に、前記ガセットプレートのT
    字脚部板が嵌挿するスリットと、該T字脚部板の前記小
    孔に対応する貫通小孔とを設け、 木材の柱部材に対し、前記ラグスクリューボルトの複数
    を並列してその端部のボルトネジ部が外部に突出するよ
    うに水平方向に螺着させると共に、前記ガセットプレー
    トのT字頭部板の貫通孔に該外部に突出したボルトネジ
    部を貫通させてナット締めにより締結固定し、更に、前
    記ガセットプレートのT字脚部板を梁部材のスリットに
    嵌挿すると共に、これらT字脚部板の小孔及びこれに対
    応する梁部材の貫通小孔に渡ってせん断力伝達用のドリ
    フトピンを嵌合させてなることを特徴とするラグスクリ
    ューボルトを用いた木材の柱−梁接合構造。
  2. 【請求項2】 ラグスクリューボルトのボルトネジ部が
    両端、又は片側一端に設けられていることを特徴とする
    請求項1に記載したラグスクリューボルトを用いた木材
    の柱−梁接合構造。
  3. 【請求項3】 ドリフトピンが嵌合するT字脚部板の小
    孔及びこれに対応する梁部材の貫通小孔の多数が、一重
    円、同心二重円、同心三重円のいずれかの周状に等間隔
    に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記
    載したラグスクリューボルトを用いた木材の柱−梁接合
    構造。
  4. 【請求項4】 T字脚部板が垂直姿勢をなし、T字頭部
    板が矩形をなしていて、かつその矩形の少なくとも四隅
    近傍の各位置でラグスクリューボルトによりナット締め
    固定されていることを特徴とする請求項1ないし3のい
    ずれかに記載したラグスクリューボルトを用いた木材の
    柱−梁接合構造。
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