JP3742368B2

JP3742368B2 - 柱梁接合構造

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Publication number: JP3742368B2
Application number: JP2002253636A
Authority: JP
Inventors: 秀行那須; 央樹石山
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004092148A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、木造建築物における柱と梁とを接合する構造に係り、特に柱と梁との接合部で相対的な変形が拘束され、双方間で曲げモーメントの伝達が生じる柱梁接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に普及している木造建築物では古くから柱と梁とを、柱に設けたほぞ穴に梁の端部を加工したほぞを差し入れることによって接合している。このような接合構造では、双方間における変形を許容し、曲げモーメントの伝達は行われない。つまり、曲げモーメントに抵抗することができず、複数の柱および複数の梁（胴差、軒けた、土台等の横方向に架設される部材を含む）で形成される軸組みは、変形が生じ易い。このため、柱間の壁内に筋交いを配置し、地震時等の水平方向力によって軸組みが変形しようとするのに抵抗するものとなっている。
【０００３】
筋交いは、一般的に複数の位置に設けられ、さらに直交する二つの方向に必要となる。したがって、従来の木造建築物では筋交いを設ける壁体を確保する必要があるために、開口部の設定や屋内空間の利用に支障を生じることもある。このような事情から、柱と梁とをいわゆる剛結合、つまり曲げモーメントの伝達が生じる結合とし、軸組みをラーメン構造とする提案がなされている。
【０００４】
特許公報第2798239号に記載の接合構造は、梁と柱との双方に、外周面に雄ネジを有する棒鋼を水平方向にねじ込み、これらを継ぎ手金具を介して連結するものである。
特開2000-265553号公報に記載の接合構造は、梁又は柱のいずれか一方にラグスクリューボルトをねじ込み、他方に切り欠き部を設けてこの部分に係止したボルトを上記ラグスクリューボルトに連結するものである。
【０００５】
また、特許公報第2653414号に記載の接合構造は、柱にラグスクリューボルトを水平にねじ込み、梁には端面全域を覆うようにガセットプレートを取り付ける。そして、ラグスクリューボルトの端部に螺合したナットによってガセットプレートとラグスクリューボルトとを締結するものである。
上記のような接合構造によって、木造の軸組みをラーメン構造とし、筋交いを低減又は不要とすることができ、設計の自由度が大幅に拡大する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来から知られている接合構造では、次のような未解決の課題がある。
特許公報第2798239号及び特許公報第2653414号に記載の接合構造では、柱の側面に梁の端面を突き当てて接合するものである。このため、接合面には曲げモーメントと大きなせん断力が作用する。この大きなせん断力に抵抗するために、梁端面の全域を覆うような大きな金属製の接合用部材を用いるものとなっている。
このように大きな接合用の部材を用いると特許公報第2798239号に示されるように、接合部の構造が複雑になったり、特許公報第2653414号に示される構造のように接合用部材を木部材に固着するのに多数のピンが必要となったりする。そして、加工の作業量及び費用が増大することになる。また、金属製の接合部材を固着するために、梁の軸線方向つまり木目の方向に複数のスクリュー部材をねじ込む構造では、梁に割れ等が生じるおそれもある。
【０００７】
一方、特開2000-265553号公報に記載されるように、木部材に切り欠きを設けてボルトを係止する構造では、切り欠きから木材の割れ等が生じ、構造上の弱点になることがある。
【０００８】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造で曲げモーメントを確実に伝達することが可能な木製の柱と梁との接合構造を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、木製梁に所定間隔をあけて設けられた二つの鉛直方向の穴に、外周部に螺旋状の張り出し部を有するスクリュー部材がそれぞれねじ込まれ、木製柱の下端部又は上端部における柱幅方向（梁の軸線方向）の両側端部に、それぞれ柱固定金具が固着されており、該木製柱の下端面又は上端面の、柱幅方向における中央部が前記木製梁の上面又は下面に当接され、前記スクリュー部材の上端部又は下端部が前記柱固定金具と結合されており、前記柱固定金具は、前記木製梁に当接される第１の板部と、該第１の板部の対向する２辺から垂直に立ち上げられた２つの第２の板部とを有し、前記第１の板部は、ボルト孔を有し、該ボルト孔に挿通された柱固定用ボルトによって前記スクリュー部材と結合されており、前記第２の板部は、前記木製柱に水平方向に貫入される複数のピン又はボルトで該木製柱に結合されており、前記柱固定金具は、対向する２つの第２の板部を連結して該第２の板部の座屈を防止するように相互間の間隔を拘束するボルトを有することを特徴とする
柱梁接合構造を提供する。
【００１０】
上記構成において、木製の梁及び柱は、双方の軸線を含む面内における部材幅がこの面に対して厚さ方向の部材寸法より大きいものを用いるのが望ましい。つまり、梁と柱とを接合してラーメン構造を形成したときに曲げモーメントが作用する方向の部材寸法を大きくすることによって本発明の効果がより顕著となるものである。ここで梁は、胴差、軒けた、土台等の横方向に架設される部材一般を含むものである。
【００１１】
この接合構造では、柱の上端面又は下端面が梁の下面又は上面に当接されるものであり、接合面には、曲げモーメントと大きな支圧力（接合面と垂直な方向の力）とが作用し、大きなせん断力（接合面と平行な方向の力）は、作用しない。したがって、柱の中央部が直接に梁に当接されて大きな鉛直方向の力を伝達する。一方、両側端部に固着された柱固定金具は、曲げモーメントが作用したときに柱の軸線方向に生じる圧縮力と引張力とを梁に伝達するものとなり、柱固定金具及びこの柱固定金具と木製の柱とを固着する部分に作用する力は小さく抑えられる。このため、柱固定金具及びその取り付け部分を簡単な構造とすることができる。
【００１２】
また、柱固定金具は梁にねじ込まれたスクリュー部材に結合されており、柱の軸線方向の圧縮力及び引張力がスクリュー部材を介して梁に伝達される。このとき、スクリュー部材は木製梁の上下方向つまり木目と直角の方向に貫入されており、梁を補強する効果を有する。そして、このスクリュー部材を介して梁の断面内の広い範囲に分布して力を伝達することになり、梁内に応力が集中することが少なく、円滑に曲げモーメントが伝達される。
【００１３】
さらに、この接合構造では柱固定金具がほぼ平行な２枚の第２の板部を有し、この第２の板部を介して柱との間で力の伝達が行われる。また、柱に柱固定金具を固着するためのピン又はボルトには支圧力と大きなせん断力が作用するが、第２の板部が２枚あることによって分散され、ピン又はボルトの数を低減することも可能となる。
また、第１の板部は１本のボルトで１本のスクリュー部材に結合され、柱及び梁の厚さ方向（双方の軸線を含む面に対して直角方向）の部材寸法が小さい場合にも、スクリュー部材を貫入することによって大きな断面欠損を生じることがない。
【００１４】
上記のような接合構造で柱と梁との間に大きな曲げモーメントが作用すると、柱幅方向の両側端部に設けられた柱固定金具の一方に、柱の軸線方向の大きな圧縮力が作用する。この圧縮力がある限度を超えると第２の板部は座屈を生じるおそれがある。しかし、２枚の第２板部をボルトで連結することにより、第２の板部の側方への変位が拘束され、座屈が有効に防止される。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の柱梁接合構造において、前記木製柱は、前記柱固定金具が取り付けられる位置に、該木製柱の対向する２つの側面間に該側面と平行な２つのスリットを有し、前記第２の板部は、前記スリット内に挿入して結合されているものとする。
【００１６】
この接合構造では、柱固定金具の第２の板部が柱に設けられたスリット内に挿入して結合されているので、柱の対向する２面には柱固定金具が露出しない。したがって、この面を直接に居室内に現し、内装面とすることが可能となる。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造において、前記スクリュー部材は、端面が木製梁の表面より内側となるようにねじ込まれ、該端面から該スクリュー部材の軸線方向にねじ穴を有し、該ねじ穴に螺合されるボルトによって前記柱固定金具の第１の板部が結合されているものとする。
【００１８】
この接合構造では、スクリュー部材の端面に設けられたねじ穴にボルトをねじ込むことによって柱固定金具を容易に接合することができる。そして、スクリューボルトの端面が木製梁の下面又は上面より内側にあるので、上記ボルトを強く締め付けると柱の端面を梁の下面又は上面に強く押し付けた状態で接合することができる。これにより、柱と梁との接合部で高い剛性が維持される。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の柱梁接合構造において、前記スクリュー部材は、下端部が、前記木製梁の下面に接合される柱の上端部に固定された柱固定金具に結合され、上端部が、前記木製梁の上面に接合される柱の下端部に固定された柱固定金具に結合されているものとする。
【００２０】
この接合構造では、梁にねじ込まれた２本のスクリュー部材に、この梁を下側から支える柱と、この梁の上に立設される柱との双方が連結される。そして、このスクリュー部材を介して、梁と双方の柱との間で円滑に力が伝達される。また、梁の上下に接合される２つの柱は、スクリュー部材を介して連結され、梁によって分離されているにもかかわらず、連続した柱のように高い剛性を有するものとなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の柱梁接合構造が好適に用いられる木造建築物の構造躯体を示す概略斜視図である。
この構造躯体は、木製柱１と木製梁２とを曲げモーメントの伝達が可能に接合したラーメン架構体を複数組み合わせて形成されている。それぞれラーメン架構体を構成する木製柱１（以下、柱という）及び木製梁２（以下、梁という）は、これらの軸線を含む立面と平行な方向の断面寸法を大きく、これと直角方向の断面寸法を小さくして扁平な部材となっている。
【００２２】
したがって、各ラーメン架構体の各部材は一方向の曲げに抵抗する部材として用いられ、複数の一方向ラーメンを組み合わせて構造躯体の全体を構成している。各ラーメン架構体は、柱１の上端面に梁２を当接して接合する、いわゆる梁勝ち構造となっており、梁２_-1と梁２_-2とを接合することによって複数のラーメン架構体が互いに連結されている。
【００２３】
図２及び図３は、図１に示すラーメン架構体で用いられる柱梁接合構造であって、本願に係る発明の一実施形態を示す断面図であり、図２は、ラーメン架構体の軸線を含む面と直角方向の断面を、図３は、ラーメン架構体の軸線と平行は断面を示すものである。また、図４，図５及び図６は同じ接合構造の分解斜視図である。
この接合構造は、梁２にねじ込まれた２本のスクリュー部材１１と、柱に固着された２つの柱固定金具１２とをボルト１３によって連結するものであり、２つの柱固定金具１３が取り付けられた位置間では、柱の上面1aが直接に梁２の下面の当接されている。
【００２４】
上記スクリュー部材１１は、図７に側面図及び正面図を示すように、棒状の鋼部材の側面に螺旋状の張り出し部１１ａを設けたものであり、両端部には端面から軸線方向にねじ穴１１ｂが設けられている。このスクリュー部材１１は、図５に示すように、梁２に所定間隔をあけて二つの貫通孔２ａを鉛直方向に設け、さらに螺旋状の溝を切削した後にねじ込まれたものであり、スクリュー部材１１の上下の端面は、梁の上面及び下面より部材内側となるように長さが設定されている。
【００２５】
柱固定金具１２は、図６に示すように、梁２の下面と対向する第１の板部１２ａとこの第１の板部１２ａの対向する２辺から平行に立ち上げられた２つの第２の板部１２ｂとを有しており、第１の板部１２ａの中央にはボルト１３を挿通する貫通孔１２ｃが設けられている。この第１の板部１２ａには、曲げ変形が生じないように充分な厚さの鋼板が用いられる。また、第２の板部１２ｂには、ピン１４を挿通する複数の穴１２ｄが設けられている。
【００２６】
一方、柱１の上端部には、図６に示すように、柱幅方向（梁の軸線方向）の両側端部に切り欠き１ｂが設けられ、この切り欠き１ｂから柱の軸線方向の平行な二つのスリット１ｃが設けられている。このスリット１ｃには上記柱固定金具の第２の板部１２ｂが挿入され、柱の立面から挿入されたピン１４が柱１を貫通するとともに第２の板部１２ｂの上記穴１２ｄに挿通され、柱固定金具１２が柱１に固着されるものとなっている。
【００２７】
上記柱固定金具１２の第１の板部上面は、柱の上端面１ａとほぼ一致するか又はやや低位となるように柱固定金具１２が固着されており、貫通孔１２ｃに挿通されたボルト１３をスクリュー部材１１の端部に設けられたねじ穴１１ｂに螺合することによって柱固定金具１２とスクリュー部材１１とが結合され、柱１と梁２とが接合される。このとき、スクリュー部材１１の下面は梁２の下面よりやや上位に位置し、柱固定金具１２の上面が柱１の上面よりやや低位にあるので、ボルト１３を強く締め付けると柱１の上面が梁２の下面に直接当接されるとともに強く押しつけられる。これにより柱１と梁２とは常に圧接された状態で鉛直方向の力が伝達される。そして、接合部分に作用する曲げモーメントに対しては、スクリュー部材１１からボルト１３及び柱固定金具１２を介して柱１に伝達される引張力及びスクリュー部材１１から柱固定金具１２を介して柱１に伝達される圧縮力によって抵抗するものとなり、双方の接合部は高い剛性が維持される。
【００２８】
上記柱梁接合部に曲げモーメントが作用したときに、柱固定金具１２の一方にはボルト１３から第１の板部１２ａに上方への引張力が作用し、他方には、スクリュー部材１１又は梁２の下面から第１の板部１２ａに下方への圧縮力が作用する。上方への引張力が作用したときには、第１の板部１２ａに曲げ変形が生じるが、第１の板部１２ａに厚い鋼板を用いることによって曲げモーメントに抵抗させることができる。一方、圧縮力が作用する場合には、第２の板部１２ｂに大きな圧縮力が作用し、この第２の板部１２ｂはスリット１ｃに挿入するために薄い鋼板が用いられているので、座屈が生じるおそれも考えられる。このような座屈を防止するために、図８に示すように、柱固定金具１２の上部で第２の板部１２ｂをボルト１５及びナット１６で連結し、第２の板部１２ｂが側方に変形するのを拘束する。これにより座屈が生じる圧縮力を著しく増大させることができ、有効に座屈を防止することができる。
【００２９】
以上に説明した実施形態は、柱１とその上に支持される梁２とを接合するものであるが、上記梁２の上に２階部分の柱３を立設することができる。この柱３も梁２と曲げモーメントの伝達が可能に接合し、２層のラーメン架構体を形成する場合には、図９に示すように、上記と全く同じ構造を上下に反転して２階部分の柱３を梁２に接合することができる。このとき、梁２に貫入されたスクリュー部材１１は、１階部分の柱１の接合に用いたものと共通に用いることができる。これにより、１階部分の柱１と２階部分の柱３とがスクリュー部材１１を介して連結され、双方の柱は通し柱に近い剛性を有するものとなる。
【００３０】
なお、２階部分の柱３は、上記のように１階部分の柱１と同じ位置に立設されるものに限定されるものではなく、全く位置を変えて立設することができるし、２本のスクリュー部材１１の内の一方のみを共通に用いて少しずれた位置に立設することもできる。
【００３１】
図１０は、柱５と梁６とが接合される部分で、さらに他の梁７が接合される構造を示す概略斜視図である。
この構造では、柱５と第１の梁６とは、図２から６までに示す接合構造と同様に接合されているが、第１の梁６に貫入された２本のスクリュー部材２１の内の１本が、その長さ方向の中間部に軸線と直角方向に貫通するねじ穴２１ａを有するものとなっている。そして、第１の梁６の側面から上記スクリュー部材２１のねじ穴２１ａに通じる横穴６ａが第１の梁６に設けられており、この横穴６ａに挿通してスクリュー部材２１に螺合されたボルト２２により、第１の梁６の側面に梁接合金具２３が固着されている。
【００３２】
上記梁接合金具２３は、第１の梁６の側面に当接される第１の接合板部２３ａと、この第１の接合板部２３ａの両側縁から直角に立ち上げられた２つの第２の接合板部２３ｂとを有しており、第１の接合板部２３ａには上記スクリュー部材２１に螺合されるボルト２２が挿通される穴２３ｃが設けられている。また、２つの第２の接合板部２３ｂには、それぞれの対応する位置にピン２５を挿通する穴２３ｄが設けられている。
【００３３】
第２の梁７には、端部に鉛直方向の貫通孔７ａが設けられ、この貫通孔７ａにスクリュー部材２４がねじ込まれている。このスクリュー部材２４は、軸線方向の中間位置に、軸線と直角方向の貫通孔が設けられ、この貫通孔にピン２５が挿通されるようになっている。また、第２の梁７の端部には、この梁の軸線と平行で鉛直方向のスリット７ｂが、上記スクリュー部材２４が貫入された位置の両側に設けられており、このスリット７ａに、上記梁接合金具の第２の接合板部２３ｂが挿入される。そして、第２の梁７の側面からピン２５が挿入され、上記第２の接合板部２３ｂ及びスクリュー部材２４の貫通孔２４ａに挿通することによって梁接合金具２３とスクリュー部材２４とが結合されている。
【００３４】
上記構成により第２の梁７は第１の梁６の側面に当接して接合され、双方の梁間に作用するせん断力は、第２の梁７のスクリュー部材２４からピン２５、梁接合金具２３、ボルト２２及び第１の梁のスクリュー部材２１を介して第１の梁６に伝達される。このように接合される二つの梁６，７は、鉛直方向すなわち梁の木目と直角方向にスクリュー部材２１，２４が貫入され、梁が割れたりしないように補強されるとともに、スクリュー部材を介して梁の断面にそのまま断面力が伝達され、局部的に応力が集中するのが回避される。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係る柱梁接合構造では、柱の上端面又は下端面に当接される梁と柱との間で、曲げモーメントは、梁に貫入されたスクリュー部材及び柱に固着された柱固定金具を介して伝達される。また、鉛直方向の力は梁の下面又は上面から柱の端面に直接に伝達される。これにより簡単な構造で鉛直方向の力と曲げモーメントとが簡単な構造で確実に伝達されるとともに、双方の接合部で高い剛性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の柱梁接合構造が好適に用いられる木造建築物の構造躯体を示す概略斜視図である。
【図２】本願に係る発明の一実施形態である柱梁接合構造を示す断面図であり、ラーメン架構体の軸線を含む面と直角方向の断面を示す図である。
【図３】本願に係る発明の一実施形態である柱梁接合構造を示す断面図であり、ラーメン架構体の軸線を含む面と平行な断面を示す図である。
【図４】図２及び図３に示す柱梁接合構造の分解斜視図である。
【図５】図２及び図３に示す柱梁接合構造の分解斜視図である。
【図６】図２及び図３に示す柱梁接合構造の分解斜視図である。
【図７】図２から図６までに示す柱梁接合構造で用いられるスクリュー部材の側面図及び正面図である。
【図８】柱固定金具の座屈を防止する手段を示す概略断面図である。
【図９】図２から図６までに示す構造の柱梁接合部分の梁上にさらに柱を接合する構造を示す概略斜視図である。
【図１０】図２から図６までに示す構造の柱梁接合部分で、梁に他の梁を接合する構造を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１、５柱
２、６梁
３２階部分の柱
７梁に接合される他の梁
１１スクリュー部材
１２柱固定金具
１３ボルト
１４ピン
１５第２の板部の座屈を防止するボルト
１６ナット
２１、２４スクリュー部材
２２ボルト
２３梁接合金具
２５ピン

Claims

木製梁に所定間隔をあけて設けられた二つの鉛直方向の穴に、外周部に螺旋状の張り出し部を有するスクリュー部材がそれぞれねじ込まれ、
木製柱の下端部又は上端部における柱幅方向（梁の軸線方向）の両側端部に、それぞれ柱固定金具が固着されており、
該木製柱の下端面又は上端面の、柱幅方向における中央部が前記木製梁の上面又は下面に当接され、
前記スクリュー部材の上端部又は下端部が前記柱固定金具と結合されており、
前記柱固定金具は、前記木製梁に当接される第１の板部と、該第１の板部の対向する２辺から垂直に立ち上げられた２つの第２の板部とを有し、
前記第１の板部は、ボルト孔を有し、該ボルト孔に挿通された柱固定用ボルトによって前記スクリュー部材と結合されており、
前記第２の板部は、前記木製柱に水平方向に貫入される複数のピン又はボルトで該木製柱に結合されており、
前記柱固定金具は、対向する２つの第２の板部を連結して該第２の板部の座屈を防止するように相互間の間隔を拘束するボルトを有することを特徴とする柱梁接合構造。
前記木製柱は、前記柱固定金具が取り付けられる位置に、該木製柱の対向する２つの側面間に該側面と平行な２つのスリットを有し、
前記第２の板部は、前記スリット内に挿入して結合されていることを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合構造。
前記スクリュー部材は、端面が木製梁の表面より内側となるようにねじ込まれ、該端面から該スクリュー部材の軸線方向にねじ穴を有し、
該ねじ穴に螺合されるボルトによって前記柱固定金具の第１の板部が結合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造。
前記スクリュー部材は、下端部が、前記木製梁の下面に接合される柱の上端部に固定された柱固定金具に結合され、上端部が、前記木製梁の上面に接合される柱の下端部に固定された柱固定金具に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合構造。