JP4023612B2 - 接合金物および柱と梁の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、住宅をはじめとする比較的小規模な木造建築物に好適な柱と梁との接合金物、およびこの接合金物を用いた接合構造に関する。

阪神淡路大震災を契機に、木造建築物における接合金物はその建築物の安全性を確保する上で重要なものであるとの認識が広く普及してきており、バランスよく耐力壁を配置することが図られている。耐力壁による耐力が十分に発揮されるためには、耐力の加算を成立させる耐力壁の脇部に設けられた柱頭柱脚の接合部が極めて重要であり、耐力壁の種類と配置に応じた接合金物が必要となっている。そこで、本出願人は、木造建築物の水平構面での剛性確保に加えて、柱と梁の接合部における強度性能を確保するために、例えば特許文献１に記載されたような耐力壁とともに接合部に用いる接合金物を提案している。

この接合金物は、鋼製のプレート部とパイプ部とが羽子板状に一体化して形成されている。プレート部は柱の上下端に形成されたスリットに挿入され、適宜個数、設けられたピン孔に柱の側面から挿入されるドリフトピンによって柱と接合される。また、パイプ部は梁に形成されたほぞ孔に挿入され、適宜個数、設けられたピン孔に梁の側面から挿入されるドリフトピンによって梁材と接合される。これにより、地震時、剛性の高い壁面の脇部において、柱に作用する引き抜き力に抵抗して地震エネルギーを十分に吸収できるようにしている。
特開２００３−２５３７８９号公報

前記の構成において、プレート部およびパイプ部に設けられるピン孔の個数は、要求される引き抜き耐力に応じて適宜選定され、柱に作用する引き抜き力が大きくなるにしたがって、梁に挿入される接合金物のパイプ部のピン孔数およびドリフトピンの本数を増やして、引き抜き耐力を増大させるようにしている。しかし、梁の上下に柱材を同一芯上に接合する場合は、梁の天面側と下面側の両方から２本のパイプ部が同一のほぞ孔に嵌入するので、要求される引き抜き耐力を確保するためにパイプ部のピン孔数およびドリフトピンの本数を増やすと、これに対応して梁せいも大きくしなければならなくなる。すると、部材コストが高くなるだけでなく、孔加工に手間がかかり、納まりも悪くなるおそれがある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、梁を挟んで立設される下層部の柱と上層部の柱の接合部において、大きい引き抜き耐力が要求される場合でも、梁せいを増大させることなく所定の引き抜き耐力を確保することのできる接合金物、およびこの接合金物を用いた柱と梁の接合構造を提供することを目的としている。

前記の課題を解決するため、本発明は柱と梁とを梁勝ち状態に接合するための接合金物であって、ドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔を有するプレート部が、ドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔を有するパイプ部の一端に羽子板状に結合され、前記パイプ部の他端は断面半月状の相欠部となされ、この相欠部にもドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔が設けられたことを特徴とす柱と梁とを梁勝ち状態に接合するための接合金物であって、ドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔を有するプレート部が、ドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔を有するパイプ部の一端に羽子板状に溶接され、前記パイプ部の他端は半割状に切り欠かれて該半割状部分に平坦な板材が溶接されることにより断面半月状の相欠部となされ、この相欠部にもドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔が設けられたことを特徴とする。

また、本発明は梁を挟んで立設される下層部の柱と上層部の柱とが、上下対をなす２個の接合金物を介して接合される接合構造であって、各接合金物は、ドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔を有するプレート部が、ドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔を有するパイプ部の一端に羽子板状に溶接され、前記パイプ部の他端は半割状に切り欠かれて該半割状部分に平坦な板材が溶接されることにより断面半月状の相欠部となされ、この相欠部にもドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔が設けられ、各柱の端部には柱端面に開口して接合金物のプレート部が嵌入されるスリットが形成されるとともに、梁における柱端面の当接部には梁せい方向に貫通して接合金物のパイプ部が嵌入されるほぞ孔が設けられ、梁の下面側において下層部の柱を接合する接合金物のパイプ部と、梁の天面側において上層部の柱を接合する接合金物のパイプ部とが、上記ほぞ孔に上下両側から挿入されてそれぞれの相欠部が互いに重合され、両相欠部を貫通する貫通孔に少なくとも１本のドリフトピンまたはボルトを嵌挿させて両接合金物が梁に固定されることを特徴とする。

これらの発明によれば、一つの接合金物のパイプ部に形成された相欠部と、他の接合金物の相欠部とを重合させて、これらを同軸上に配置することができる。したがって、梁を挟んで立設される下層部の柱と上層部の柱との接合部において、梁に形成された１つのほぞ孔にこれらの接合金物のパイプ部を天面側と下面側から嵌入させ、両相欠部を重合することで、２本のパイプ部が同軸上に配置されて貫通孔も合致し、この貫通孔にドリフトピンまたはボルトを嵌挿させて緊結することで、効率よく２個の接合金物が連結され、柱と梁とを接合することができる。また、従来の構造では、梁に下向きの引張力と上向きの引張力とが作用して、梁の中央部分が上下に割裂するおそれがあるが、本発明では、下向きの引張力と上向きの引張力とが、相欠部を貫通するドリフトピンまたはボルトを介して均衡するので、梁の中央部分が割裂するのを防ぐことができる。

梁を挟んで立設される下層部の柱と上層部の柱との接合部において、本発明の接合金物および接合構造を採用することで、梁せいを増大させることなく所定の引き抜き耐力を発揮させることができ、部材コストおよび加工コストがかさむのを防ぐことができる。また、かかる接合構造において、２個の接合金物の両相欠部は少なくとも１本のドリフトピンまたはボルトを共用して連結されるので、使用するドリフトピンまたはボルトの本数を減らすことができ、生産性および施工性にも優れたものとすることができる。

以下、本発明に係る接合金物および集成材の接合構造の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

まず、本発明の接合金物について説明する。図１は本発明に係る接合金物を示す正面図、図２は図１の接合金物の縦断面図、図３は接合金物のパイプ部の横断面図である。

接合金物１は、鋼製のプレート部１２とパイプ部１３とからなり、プレート部１２に嵌合片１２２が形成されてパイプ部１３の一端に嵌合され、パイプ部１３とプレート部１２とが溶接等により羽子板状に一体化されている。

プレート部１２およびパイプ部１３には、それぞれをドリフトピンまたはボルトによって柱梁に固定するための複数の貫通孔１２１，１３１が設けられている。プレート部１２の貫通孔１２１は、ドリフトピンがプレート部１２の平面に直交するように貫通して２個並設されている。パイプ部１３に設けられる貫通孔１３１も、プレート部１２の貫通孔１２１と同一方向に貫通して形成されている。

また、図示するように、パイプ部１３の他端は、断面半月状の相欠部１４となされている。相欠部１４は、パイプ部１３の先端部が半割状とされ、かかる部分に平坦な板材が溶接されて当接面１４１が形成されている。この溶接部分は当接面１４１およびパイプ部１３の外径よりも外側に突出しないように接合されている。これにより、相欠部１４は他の接合金物１のパイプ部１３に形成された相欠部１４と、互いに重合することが可能な構成となっている。

この相欠部１４に設けられる貫通孔１３２は、パイプ部１３の周面と当接面１４１とに貫通して設けられている。この貫通孔１３２は、相欠部１４に少なくとも１つ形成されていれば足りる。

次に、本発明に係る柱と梁の接合構造について図４および図５を参照しつつ説明する。

本発明の接合構造は、梁５を挟んで立設される上層部の柱３と下層部の柱４とが、上下対をなす２個の接合金物１ａ，１ｂを介して接合された構成となっている。

各柱３，４の端部には、柱端面に開口し、接合金物１のプレート部１２が嵌入されるスリット３１，４１が、柱幅方向に形成されている。柱３，４に形成される各スリット３１，４１は、直径３０ｃｍ程度の小径の丸鋸での加工が可能であり、かかるスリット加工は容易に行うことができる。また、梁５における柱端面の当接部には、梁せい方向に貫通して接合金物１のパイプ部１３が嵌入されるほぞ孔５１が設けられている。

接合金物１ａは、パイプ部１３が梁５のほぞ孔５１に天面側から嵌入され、プレート部１２が上層部の柱３のスリット３１に嵌入されて配置される。また、梁５の下面側からも接合金物１ｂのパイプ部１３が嵌入されるとともに、下層部の柱４のスリット４１にプレート部１２が嵌入される。ここで、梁５の天面側において上層部の柱３を接合する接合金物１ａのパイプ部１３と、下層部の柱４を接合する接合金物１ｂのパイプ部１３とは、それぞれのパイプ部１３端部の相欠部１４を互いに重合させて同軸上に配置されることになる。

このように柱３，４と梁５にまたがって嵌入された各接合金物１ａ，１ｂは、柱３，４および梁５の側面（図４おける正面又は背面側）から貫通孔１２１，１３１に嵌挿される複数本のドリフトピン２１，２２（またはボルト）によって、柱３，４および梁５と一体に接合される。また、同軸上に配置された各パイプ部１３の相欠部１４，１４を貫通する貫通孔１３２にも、１本のドリフトピン２２（またはボルト）が嵌挿されて、２個の接合金物１ａ，１ｂが互いに連結される。そして、これらの嵌挿されたドリフトピン２１，２２（またはボルト）の剪断耐力によって、接合金物１ａ，１ｂによる接合部の強度が担保されるとともに、柱３，４のスリット３１，４１、および梁５のほぞ孔５１が形成されている材端部分を緊結することができる。

したがって、これら２個の接合金物１ａ，１ｂは、１個のほぞ孔５１において相欠部１４を重合させて、少なくとも１本のドリフトピン２２（またはボルト）を共用して緊結するだけで、両パイプ部１３，１３を連結することができる。そして、接合金物１ａ，１ｂに嵌挿される３本のドリフトピン２２（またはボルト）のうち、相欠部１４に貫通する１本を共用して、上部の２本が上層部の柱３を接合する接合金物１ａに作用し、下部の２本が下層部の柱４を接合する接合金物１ｂに作用して、要求される接合強度を担保することができる。これによって、部材コストおよび加工コストを低減させることができるとともに、大きい引き抜き耐力が要求される場合でも、梁せいを大きくすることなく柱の引き抜き力に対して抵抗しうる合理的な接合構造とすることができる。

また、かかる接合構造において接合金物１は、柱３，４に要求される引き抜き耐力および上階からの鉛直荷重等を考慮して適宜選択し、異なった種類のものを組み合わせて使用することができる。すなわち、接合金物１は、前記した構成に限定されず、プレート部１２およびパイプ部１３の貫通孔１３１の数やパイプ長さを、要求される引き抜き耐力に応じた構成とすることができる。

例えば、図６および図７に示した接合金物１（１ｃ）は、プレート部１２に４個の貫通孔１２１が均等に配設されている。また、パイプ部１３は、前記接合金物１（１ａ，１ｂ）のパイプ長さよりも長く形成されて、パイプ円筒部分に３個の貫通孔１３１が、相欠部１４に１個の貫通孔１３２が、それぞれ設けられている。相欠部１４に形成される貫通孔１３２は、前記接合金物１（１ａ，１ｂ）と同様に、パイプ部１３の周面と当接面１４１とに貫通して設けられている。

また、この接合金物１ｃは、パイプ部１３の先端部にプレート部１２の厚みに対応したスリットが形成されて、パイプ部１３がプレート部１２を挟み込み、溶接等によって羽子板状に一体化されている。接合金物１ｃは、かかる構成とされることにより、１本につき約５０ｋＮの引き抜き耐力を確保することができるようになっている。

以上説明したように本発明では、接合金物１のプレート部１２の大きさや貫通孔１２１の配置および個数、およびパイプ部１３の長さや貫通孔１３１，１３２の個数を適正に設計することにより、実用上、十分な接合強度や粘りを発揮することができる。

本発明の接合金物および柱と梁の接合構造は、木造建築物において高い剛性を有する耐力壁脇の柱頭・柱脚の仕口等、柱と梁との接合部の強度性能を満たすために好適に利用することができ、構造耐力上主要な部分を強化して地震時にも耐えうる構法を実現することができる。

本発明に係る接合金物を示す正面図である。 図１の接合金物の縦断面図である。 本発明に係る接合金物のパイプ部の横断面図である。 本発明に係る柱と梁の接合構造を示す正面図である。 図４の断面図である。 本発明に係る接合金物の他の例を示す正面図である。 図６の接合金物の側面図である。

符号の説明

１ 接合金物
１ａ，１ｂ，１ｃ 接合金物
１２ プレート部
１２１ 貫通孔
１３ パイプ部
１３１ 貫通孔
１３２ 貫通孔（相欠部）
１４ 相欠部
１４１ 当接面
２１ ドリフトピン
２２ ボルト
３ 柱（上層部）
３１ スリット
４ 柱（下層部）
４１ スリット
５ 梁
５１ ほぞ孔

Claims (2)

1. 柱と梁とを梁勝ち状態に接合するための接合金物であって、ドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔を有するプレート部が、ドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔を有するパイプ部の一端に羽子板状に溶接され、前記パイプ部の他端は半割状に切り欠かれて該半割状部分に平坦な板材が溶接されることにより断面半月状の相欠部となされ、この相欠部にもドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔が設けられたことを特徴とする接合金物。
2. 梁を挟んで立設される下層部の柱と上層部の柱とが、上下対をなす２個の接合金物を介して接合される接合構造であって、
   各接合金物は、ドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔を有するプレート部が、ドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔を有するパイプ部の一端に羽子板状に溶接され、前記パイプ部の他端は半割状に切り欠かれて該半割状部分に平坦な板材が溶接されることにより断面半月状の相欠部となされ、この相欠部にもドリフトピンまたはボルト固定用の貫通孔が設けられ、
   各柱の端部には柱端面に開口して接合金物のプレート部が嵌入されるスリットが形成されるとともに、梁における柱端面の当接部には梁せい方向に貫通して接合金物のパイプ部が嵌入されるほぞ孔が設けられ、
   梁の下面側において下層部の柱を接合する接合金物のパイプ部と、梁の天面側において上層部の柱を接合する接合金物のパイプ部とが、上記ほぞ孔に上下両側から挿入されてそれぞれの相欠部が互いに重合され、両相欠部を貫通する貫通孔に少なくとも１本のドリフトピンまたはボルトを嵌挿させて両接合金物が梁に固定されることを特徴とする柱と梁の接合構造。

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