JP2705746B2 - 締結構造およびそれに使用するナット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二つの部材間の締結、
例えば、建築物のラーメン構造等を形成するための鉄骨
部材間をボルトとナットで締結する締結構造と、その締
結構造に使用するナットに関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物等のラーメン構造を構成する鉄骨
等は、一般にボルトとナットを用いた締結がおこなわれ
る。

【０００３】そして、鉄骨構造において、立設される柱
の梁接合部分には、肉厚の角パイプ又はパイプ状の溶接
可能な鋳鋼が使用される場合があり、かかる柱とこれに
直交する梁との締結は、柱に直接あるいは補強板を溶接
してこのその部分にめねじを螺設し、このめねじに、梁
の面板に形成した挿通孔から挿通した締結ボルトを螺合
させて締結する。しかし、かかる場合には、補強板にめ
ねじを螺設することより、めねじ側が一般構造鋼とな
り、締結手段の一方（めねじ側）に高張力鋼を使用する
こができないという問題がある。

【０００４】高張力鋼ボルトとナットを使用するものと
して、柱に形成した挿通孔の内周面側にナットを溶接し
ておき、このナットに梁の面板に形成した挿通孔から挿
通した締結ボルトを螺合させて締結する締結構造が用い
られる。

【０００５】また、別の締結構造として、図５に図示す
るように、外周面におねじが形成されたナット３′を螺
着した取付用の内挿部材６を、角パイプの柱１の中に予
め配設し、この内挿部材６のナット３′に、梁２側から
挿通した締結ボルト４を締結する締結構造が本発明者に
より提案されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
柱の内周面側にナットを溶接する場合には、高張力のナ
ットと締結ボルトとを用いることができるものの、溶接
の熱影響により高張力のナットの機械的特性が変化す
る。また、上記溶接は狭い空間での溶接作業となるとと
もに、且つ非常に手間と労力を要する作業となるため、
締結構造が高価になり、また、狭い空間での作業である
ことより、ナットの座面が柱の内周面にピッタリ接合さ
せることが困難で、締結構造自体の信頼性の点でも解決
すべき課題を有していた。

【０００７】また、図５に図示する締結構造において
は、狭い空間での手間のいる作業をする必要がなく、且
つ締結構造の信頼性の点でも又ナットの強度低下という
問題はないが、この場合には、締結構造に要する加工工
数が非常に多くなり、価格的にかなり高価になるととも
に、締結作業時にも、内挿部材の柱内への取付を位置的
に正確におこなわなければならず、かなりの工数を必要
とする。

【０００８】本発明は、このような状況に鑑みおこなわ
れたもので、加工工数の少ない且つ締結時の作業工数も
少なく、さらに正確に締結できる締結構造と、その締結
構造に使用するナットを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本第１の発明にかかる締
結構造は、締結しようとする一方の部材にナットを一体
的に固着するとともに、締結しようとする他の部材に締
結ボルト挿通孔を形成し、該挿通孔から締結ボルトを挿
通して前方のナットと螺合させて締結する締結構造にお
いて、上記締結しようとする一方の部材に取着孔を形成
するとともに、外周面が上記取着孔に嵌入するような寸
法に形成され且つ内周径が締結ボルトのおねじ外径より
大きく且つ先端が該一方の部材から突出しない長さに構
成されたカラーを先端に一体的に形成したナットを、上
記取着孔の背面側から該ナットのカラーを上記取着孔に
嵌入することによって上記締結しようとする一方の部材
に固着し、このナットに、上記締結しようとする他の部
材の挿通孔から締結ボルトを挿通して上記ナットに螺着
するよう構成したことを特徴とする。

【００１０】本第２の発明にかかるナットは、締結しよ
うとする一方の部材に形成された取着孔に一体的に固着
される締結用ナットであって、上記ナットの先端に、該
ナットを固着しようとする部材に形成された取着孔に嵌
入する外周面が先端で縮径したテーパ状になった外周面
と、締結ボルトのおねじ外径より大きく構成された内周
径を有し、且つ長さ的に先端が該一方の部材から突出し
ない長さに構成されたカラーが、一体的に形成されてい
ることを特徴とする。

【００１１】本第３の発明にかかるナットは、締結しよ
うとする一方の部材に形成された取着孔に一体的に固着
される締結用ナットであって、上記ナットの先端に、該
ナットを固着しようとする部材に形成された取着孔に嵌
入する外周面に実質上内周面の変形が伴わない塑性変形
手段を施した外周面と、締結ボルトのおねじ外径より大
きく構成された内周径を有し、且つ長さ的に先端が該一
方の部材から突出しない長さに構成されたカラーが、一
体的に形成されていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】しかして、本第１の発明にかかる締結構造によ
れば、締結しようとする一方の部材にナットの取着孔を
形成しておき、この取着孔に背面からナットのカラーを
加圧嵌入して、該締結しようとする一方の部材にナット
を固着すれば、後は、このナットに、締結しようとする
他の部材の挿通孔から締結ボルトを挿通して螺合させれ
ば、簡単に締結することが可能となる。そして、この締
結構造では、締結しようとする一方の部材とナットが別
体となるため、ナットを高張力鋼で構成することができ
る。また、ナットのカラーの内周径が締結ボルトのおね
じ外径より大きく構成されているため、ナットへの締結
ボルトの螺着において、該締結ボルトの伸び代が通常の
ナットを使用した場合と同様に十分確保することができ
る。

【００１３】また、カラーはナットを上記締結しようと
する一方の部材の取着孔へ単に固定する作用しかしない
ため、肉厚を薄く構成できることより、締結力に影響す
るナットの座面面積も十分確保することができる。さら
に、ナットは、締結時において、締結しようとする一方
の部材に固着されているため、ナット側の座金も不要と
なる。

【００１４】本第２の発明にかかるナットによれば、締
結しようとする一方の部材に形成された取着孔に、ナッ
トに形成されたカラーを圧入すれば、カラー部分は塑性
変形して、該締結しようとする一方の部材に固着され
る。そして、上記固着の際、カラーの外周面が先端で縮
径したテーパ状に構成されているため、小さな加圧力で
嵌入することができる。さらに、この固着は、締結ボル
トを螺着する際及び搬送時にナットが脱落しない程度で
よいため、カラーの肉厚は薄くてよく、またカラーの嵌
入時（圧入時）の塑性変形量もさほど多くする必要がな
い。このため、締結ボルトとナットの締結力に影響する
ナットの座面面積を、十分確保することができる。

【００１５】本第３の発明にかかるナットによれば、締
結しようとする一方の部材に形成された取着孔に、ナッ
トに形成されたカラーを圧入すれば、カラー部分の外周
面に施された塑性変形手段、例えば、ロレットの山の部
分が塑性変形して、該締結しようとする一方の部材に固
着される。そして、上記固着の際、カラーの外周面が容
易に変形可能に構成されているため、小さな加圧力で嵌
入することができる。

【００１６】さらに、この固着は、締結ボルトを螺着す
る際及び搬送時にナットが脱落しない程度でよいため、
カラーの肉厚は薄くてよく、またカラーの嵌入時（圧入
時）の塑性変形量もさほど大きくする必要がない。この
ため、締結ボルトとナットの締結力に影響するナットの
座面面積を、十分確保することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明にかかる締結構造とナットの実
施例を図面を参照しながら説明する。

【００１８】図１は本締結構造による柱と梁の締結部分
を示す斜視図、図２は本締結構造を示す断面図で、(a)
はナットを取着孔に嵌入した締結ボルト螺着前の状態を
示す図,(b)はナットに締結ボルトを螺着した後の状態を
示す図、図３(a),(b) はナットの詳細な構成を示す一部
断面した側面図と正面図である。

【００１９】図１において、１は建築物の柱、２は同じ
く梁で、上記柱１の梁２が締結される部分は肉厚の別部
材が溶接により一体的に取着されている。

【００２０】そして、上記柱１には、締結のための断面
円形の取着孔11が穿設され、この取着孔11には、図３に
図示する高張力鋼からなるナット３が加圧嵌入される。
このナット３の先端は、外周面が先端で縮径したテーパ
状に形成されるとともに、内周径が締結ボルト４のおね
じ外径より大きくなったカラー3aを具備している。上記
カラーのテーパ状になった外周面の基端部位の外径は、
上記取着孔11の内径より塑性変形分だけ大きく (太径
に) 形成されている。また、図２に図示するように、カ
ラー3aの長さ方向の寸法は、上記取着孔11の孔深さ、即
ち柱の肉厚より寸法的にやや小さく構成されている。そ
して、ナット3 の座面には内周部には、上記加圧嵌入に
よる取着孔11周部のかえりあるいは加圧嵌入等による鉄
屑を吸収・収容するための「ぬすみ (空間) 」3bが環状
に形成されている。さらに、このナット３のめねじ3c
は、上記加圧嵌入によるカラー3aの変形によって、影響
を受けることがないように、ナットの座面よりやや後退
した部分から形成されている。

【００２１】また、図１に図示するように、梁２の締結
端となる面板2aには、上記取着孔11に対応する位置に、
高張力鋼からなる締結ボルト４を挿通するための断面円
形の挿通孔21が形成されている。この挿通孔21の孔径
は、締結ボルト４のサイズに合った所定の寸法となって
いる。

【００２２】しかして、本締結構造によれば、まず柱１
に形成された各取着孔11に、その背面側 (柱の内周側)
からナット３のカラー3aを加圧嵌入する (図２(a) 参
照) 。

【００２３】この嵌入（圧入）は、ねじを用いておこな
ってもよくあるいは油圧工具等を用いておこなってもよ
い。この嵌入により、ナット３のカラー3aは、図２(a)
あるいは(b) に図示するように、上記取着孔11の内周面
に沿って塑性変形し、該ナット３は柱１の取着孔の背面
に該ナットの座面が密着するよう固着される。この際、
カラー3aの嵌入により、柱１の取着孔11周囲にかえり
(突出状の変形) が発生しても、あるいは取着孔11周部
が摩耗して鉄屑が発生しても、上記ナット３に設けられ
たぬすみ3b部分に収容され、該ナット３の座面の柱１背
面への密着を妨げることはない。また、カラー3aの内周
面はやや縮径するが、上述のように締結ボルト４のおね
じ外径より大きく構成されているので、螺合に悪影響を
与えるほど、該締結ボルト4 のおねじに接触することは
ない。

【００２４】そして、この状態において、図１に図示す
るように、梁２の面板2aに形成された挿通孔21と、柱の
取着孔11 (カラー3aの孔) が一致するように、梁２の面
板2aを柱１に当接させる。

【００２５】次に、図１，図２(b) に図示するように、
面板2aの挿通孔21から締結ボルト４を挿通し該ナット３
に螺着する。この螺着の際に、ナット３のめねじに締結
ボルト４のおねじを当接させて螺合させ始めるときに
も、ナット３のカラーは柱の取着孔11に沿って塑性変形
して嵌入されているため、脱落することはない。

【００２６】また、柱１の内周にナット３を加圧嵌入す
るのを工場で予めしておき、この柱を建設現場まで搬送
する等の場合にも、上述のようにナット３のカラーは柱
の取着孔11に沿って塑性変形して嵌入されているため、
柱１から脱落することはない。

【００２７】そして、ナット３に締結ボルト４を締結完
了した状態において、この締結構造の場合、カラー3aの
内周径を締結ボルト４のおねじ外径より大きく構成して
いるため、締結ボルト４はカラー3a内で自由に伸長でき
るため、高張力ボルト・ナットの締結機能に必要な締結
ボルトの伸び代が得られる。

【００２８】上述のように、本実施例にかかるナットを
用いた本締結構造によれば、上述のように構成されたカ
ラーのついたナットを、柱の内周面から圧入するだけで
よいため、簡単に且つ強固に締結することができる。ま
た、上記カラーの肉厚は、塑性変形によりナットを固定
できる程度のものであればよいため、薄くてよく (例え
ば、Ｍ２５程度のサイズのもので、概ね１mm程度であれ
ばよいため）、締結力に影響を与えるナットの座面面積
を、所望の締結力を低減させるほどに減少させることは
ない。さらに、この締結構造では、ナットは当初より柱
の内周面に固着されているため、ナットを高張力鋼で構
成しても、上記内周面を損傷させる危惧がなく、従っ
て、ナット側の座金は不要となる。

【００２９】しかも、本発明にかかる締結構造において
は、ナットの固着に溶接等を用いないため、材質的に劣
化することもない。

【００３０】ところで、上記実施例では、ナットを中空
軸状の柱の内周側に用いた場合について説明したが、通
常の板材間の締結構造としても適用できることは言うま
でもない。

【００３１】ところで、この実施例において、テーパ状
に形成されている上記カラー3aの外周面のテーパ角度
は、判りやすいように誇張されて角度的に大きく表され
ているが、実際には１〜３度程度で十分で、このテーパ
角は必ずしも必要なものではない。但し、テーパ角を小
さくした場合、あるいはテーパ角をなくした場合には、
先端を面取りして挿着孔への挿入をし易くすることが望
ましい。

【００３２】また、上記実施例では、上記カラー3aの外
周は、全長にわたってテーパ状に形成されているが、先
端部において部分的に形成されていてもよい。

【００３３】さらに、上記実施例では、ナットの外形に
関して何ら説明していないが、通常の六角状であっても
よいし、あるいは丸形等にしてもよい。

【００３４】また、上記ナットに代えて、図４(a),(b)
に図示するように、ナット３のカラー3aを先端に面取部
3a′を有するストレート状の円筒で構成し、このカラー
3aの外周面にロレットの山が取付孔11の内周より大きく
ロレットの谷が取付孔11の内周より小さいロレット加工
(カラーの内周面に変形を及ぼさない塑性変形手段）を
施しておいてもよく、この場合には、取付孔１１に嵌入
当初はカラー3a先端の面取部3a′が当接して円滑に挿入
でき、面取部3a′が挿入できた後、さらにカラー3aを圧
入すると、ロレットの山が潰れながら取付孔11に嵌入し
て、ナット３は取付孔11に一体に固着され、脱落するこ
とはない。

【００３５】そして、この実施例にかかる構成のナット
の場合には、上述した図３に示す構成のナットが有する
基本的作用を奏することは勿論であるが、カラーを取付
孔に嵌入する際、ロレットの山の部分が谷の部分に押し
つぶされる形態で嵌入されるため、図３に図示する構成
のナットに比べて、嵌入させる際の圧入（力）が小さく
てよく、しかもカラー内周面の変形も殆どないため、カ
ラーの内周径をボルトの外径より極少し大きくするだけ
でよいため、ナットの座面面積をより大きく確保するこ
とができる。

【００３６】さらに、この構成のナットの場合には、カ
ラーの外周がストレート状の円筒でよいため、加工が容
易となり、しかもカラー外周部分の塑性変形寸法（塑性
変形する外径寸法）が大きいため、加工精度を低くして
も所望の作用効果を奏することができる。

【００３７】なお、上記ロレットの形態は、平目であっ
てもアヤ目のいずれのタイプのものであってもよく、ま
た名称的には一般に「ロレット」と呼ばれている以外の
ものであっも上記同様に塑性変形するもの（塑性変形手
段）であればよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明にかかる締結構造とナットによれ
ば、上述のように、締結しようとする一方の部材にカラ
ーを具備したナットを加圧嵌入しさえすれば、締結ボル
トとナットの締結時にナットを回転不能に工具等で把持
しておく必要がないため、締結が簡単におこなえ、締結
に必要な工数が従来のものに比べて大幅に低減させるこ
とができる。

【００３９】また、本締結構造によれば、締結後におい
て、締結ボルトを従来のものと同じように伸長させた状
態とすることができるため、高張力用の締結ボルトとナ
ットを使用しても、締結機能においてなんら劣ることは
ない。

【００４０】さらに、締結構造に使用するナットは、構
成が単純であることより、冷間加工によって大量生産が
可能であるため、安価に提供することができる。

【００４１】特に、カラー外周にロレット等の塑性変形
手段を施した構成のものは、取付孔への嵌入が容易で、
しかもより安価に提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本締結構造による柱と梁の締結部分を示す斜
視図である。

【図２】 本締結構造を示す断面図で、(a) はナットを
取着孔に嵌入した締結ボルト螺着前の状態を示す図,(b)
はナットに締結ボルトを螺着した後の状態を示す図あ
る。

【図３】 (a) はナットの詳細な構成を示す一部断面し
た側面図、(b) はナットの詳細な構成を示す (a)のI-I
矢視図である。

【図４】 (a) ，(b) はそれぞれ他の実施例にかかるナ
ットの構成を示す一部破断したナットの側面図である。

【図５】 従来の締結構造を示す柱と梁の締結部分の斜
視図である。

【符号の説明】

１…柱 (締結しようとする一方の部材) 11…取着孔 ２…梁 (締結しようとする他の部材) 21…挿通孔 ３…ナット 3a…カラー

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 締結しようとする一方の部材にナットを
   一体的に固着するとともに、締結しようとする他の部材
   に締結ボルト挿通孔を形成し、該挿通孔から締結ボルト
   を挿通して前方のナットと螺合させて締結する締結構造
   において、 上記締結しようとする一方の部材に取着孔を形成すると
   ともに、外周面が上記取着孔に嵌入するような寸法に形
   成され且つ内周径が締結ボルトのおねじ外径より大きく
   且つ先端が該一方の部材から突出しない長さに構成され
   たカラーを先端に一体的に形成したナットを、上記取着
   孔の背面側から該ナットのカラーを上記取着孔に嵌入す
   ることによって上記締結しようとする一方の部材に固着
   し、このナットに、上記締結しようとする他の部材の挿
   通孔から締結ボルトを挿通して上記ナットに螺着するよ
   う構成したことを特徴とする締結構造。
2. 【請求項２】 締結しようとする一方の部材に形成され
   た取着孔に一体的に固着される締結用ナットであって、 上記ナットの先端に、該ナットを固着しようとする部材
   に形成された取着孔に嵌入する外周面が先端で縮径した
   テーパ状になった外周面と、締結ボルトのおねじ外径よ
   り大きく構成された内周径を有し、且つ長さ的に先端が
   該一方の部材から突出しない長さに構成されたカラー
   が、一体的に形成されていることを特徴とするナット。
3. 【請求項３】 締結しようとする一方の部材に形成され
   た取着孔に一体的に固着される締結用ナットであって、 上記ナットの先端に、該ナットを固着しようとする部材
   に形成された取着孔に嵌入する外周面に実質上内周面の
   変形が伴わない塑性変形手段を施した外周面と、締結ボ
   ルトのおねじ外径より大きく構成された内周径を有し、
   且つ長さ的に先端が該一方の部材から突出しない長さに
   構成されたカラーが、一体的に形成されていることを特
   徴とするナット。