JP4062274B2 - 柱梁用接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、接合部材を介して柱と梁を接合するための柱梁用接合構造の改良に関する。

柱と梁を接合するための柱梁用接合構造としては、例えば、特許文献１に開示されるように、柱接合プレートにウェブ接合プレートを溶接して構成した主接合部材と、Ｌ字型に屈曲されたフランジ接合金具にブレース接合金具を溶接して構成した副接合部材とを利用し、矩形断面の柱の側面にストレートＨ型の梁をボルト接合するようにした柱梁接合構造が公知である。
この柱梁接合構造は、溶接手段を使用せずに柱と梁を接合することを目的としたものではあるが、接合に用いられる主接合部材や副接合部材の製造に際しては従来と同様に金属板の切り出しや溶接といった面倒な作業が必要であった。
つまり、現場での柱梁の組み立て作業は簡略化され得るが、接合部材の製造工程を含めた全体の作業の流れは其れほど簡略化され得ないといった問題が残る。
また、この柱梁接合構造では、補強用のブレース等の部材の装着が必須となる。このため、広い間口が取れない、多くの部材を必要とする等の問題も生じる。

一方、アルミニウム合金を利用した柱梁構造としては、例えば、特許文献２に開示されるように、柱と梁の各々をアルミニウム合金で成形した骨組み構造が公知である。
しかし、このものは柱と梁を接合する接合部材が鉄鋼製であり、また、一体成形でもないので、接合部材の製造自体にコストが掛かり、更に、アルミニウム合金の梁は押出成形が可能であるにも関わらず、梁の製造後、梁の内側の四隅に雌ネジを螺刻する後加工を施さないと柱に接合できないという煩わしさがあった。

特開平９−２９１５９３号公報（図２） 特開平７−２４３２３９号公報（図２）

そこで、本発明の課題は、前記従来技術の欠点を改善し、接合部材の製造および現場での柱梁の組み立て作業が共に容易な柱梁用接合構造を提供することにある。

本発明の柱梁用接合構造は、接合部材を介して柱と梁を接合するための柱梁用接合構造であり、前記目的を達成するため、特に、
押出成形された長尺の柱と、
リブにより形成された中空部を備えて押出成形された長尺の梁と、
前記柱の一面に固着されて前記梁の端部から前記中空部に突入する主接合部材と、
前記梁の長手方向の面に当接する面と此の面に沿った貫通孔とを備えて押出成形され前記梁の端部の対向する２面に位置する１組の副接合部材と、
前記梁の前記対向する２面の各々に前記各副接合部材を固定するための締結手段と、
前記各副接合部材の前記貫通孔を貫通し前記柱の前記一面に螺刻されたネジ穴に螺合して前記各副接合部材を前記柱の前記一面に固定するボルトとを備えたことを特徴とする構成を有する。

梁はリブにより形成された中空部を備えた構造であって、副接合部材は梁の長手方向の面に当接する面と梁の長手方向に沿った貫通孔を備えた構成であるから、柱，梁，副接合部材の何れも押出成形によって容易に成形可能である。
特に、副接合部材は、押出成形された長尺の母材を押出方向と直交する面で短く切断することにより多数製造することが可能であり、面倒な溶接作業や雌ネジの螺刻作業が全く不要であるため生産効率が高い。
現場での柱梁の組み立てに際しては、まず、柱の長手方向の一面に主接合部材を固着する。
また、１組の副接合部材の各々は、締結手段を利用して梁の端部の対向する２面の各々に固定することにより、予め、梁の端部に取り付けておく。
次いで、前記柱の一面に固着された主接合部材を前記梁の中空部の端部に突入させるようにして梁の端部を主接合部材に係合させ、更に、締結手段等を利用して主接合部材を中空部の両側に位置するリブに固定する。主接合部材を中空部に突入させた段階で梁の上下移動が拘束されるので、柱に対する梁の組み付け作業が容易となる。
そして、最終的に、１組の副接合部材の各々が備える貫通孔にボルトを挿通し、前記柱の一面に螺刻されたネジ穴にボルトの先端を螺合させることで、これらの副接合部材を介して柱と梁を強固に固定する。
梁を柱に固定するための副接合部材は、梁の面に当接する面と此の面に沿った貫通孔、つまり、梁の径方向外側に突出した貫通孔を介して柱に固定されるので、梁の接合部に作用する外力等に抗して梁を確実に固定することができる。
よって、この柱梁接合構造では、ブレース等の補強部材が不要となり、より少ない建築部材で間口を広くとることが可能になる。

ここで、前記柱は、少なくとも前記梁を取り付ける長手方向の一面に肉厚部を備えて中空状に押出成形されていることが望ましい。

柱を中空状とすることで軽量化が達成され、また、梁を取り付ける面には肉厚部が形成されているので、副接合部材を柱に固定するボルトを螺合するネジ穴の機械的な強度を確保することができる。

また、前記肉厚部は前記柱の少なくとも対向する２面に成形し、対向する肉厚部同士をリブによって結合することが望ましい。

柱の対向する２面に肉厚部を形成した場合は、柱の両側に梁を固定することができ、また、柱の４面の全てに肉厚部を形成した場合には、この柱を中心として四方に梁を固定することができる。
しかも、柱の対向する２面が相互にリブによって結合されているので、柱の機械的な強度を向上させることができる。

更には、リブにより形成された中空部と貫通孔を有する膨出部とを備えて押出成形され前記膨出部の一部を切除した長尺の梁と、
前記柱の一面に固着されて前記梁の端部から前記中空部に突入する主接合部材と、
前記梁の端部側に残された膨出部の貫通孔を貫通し前記柱の前記一面に螺刻されたネジ穴に螺合して前記残された膨出部を前記柱の前記一面に固定するボルトとによって柱梁用接合構造を構成することも可能である。

この構成は、要するに、押出成形の工程において、前述の副接合部材を梁の対向する２面に一体に成形したものである。
このようにして梁と膨出部とを一体に押出成形した場合、膨出部と其の貫通孔も梁のフルスパンに亘って成形されることになるので、膨出部の一部を切除した上、梁の端部側に残された膨出部を実質的な副接合部材として利用し、この残された膨出部の貫通孔にボルトを挿通し、前記柱の一面に螺刻されたネジ穴にボルトの先端を螺合させることで、梁の両側の膨出部を介して柱と梁を強固に固定するようにする。
この場合、梁と膨出部は一体であるので、副接合部材として機能する膨出部を梁に固定するための締結手段は不要である。

梁と膨出部を一体に押出成形した場合も、前記と同様、梁を取り付ける長手方向の一面に肉厚部を備えて中空状に押出成形された柱を利用できる。

これにより、軽量化が達成され、柱に対する副接合部材の取り付け強度が確保される。

前記と同様、柱の少なくとも対向する２面に肉厚部を成形し、対向する肉厚部同士をリブによって結合することができる。

柱の対向する２面に肉厚部を形成した場合は、柱の両側に梁を固定することができ、また、柱の４面の全てに肉厚部を形成した場合には、この柱を中心として四方に梁を固定することができる。リブの機能については既に述べた通りである。

これらの柱，梁，主接合部材，副接合部材はアルミニウム合金によって成形することが望ましい。

全てを同一素材とすることで電食等による部材の劣化を防止でき、特に、アルミニウム合金を利用することで柱梁構造の軽量化が達成される。

本発明の柱梁用接合構造は、柱，リブにより形成された中空部を備えた梁，梁に当接する面と此の面に沿った貫通孔とを備えた副接合部材の断面形状の各々を各部で均一なものとしているので、柱，梁，副接合部材の何れも押出成形によって容易に成形可能であり、特に、副接合部材は、押出成形された長尺の母材を押出方向と直交する面で短く切断することにより多数製造することが可能であり、面倒な溶接作業が全く不要であることから生産効率が高い。
また、柱に固着された主接合部材を梁の端部の中空部に突入させた段階で梁の上下移動が拘束されるので、柱に対する梁の組み付け作業が容易となる。
しかも、梁を柱に固定するための副接合部材は、梁の径方向外側に突出して梁と平行に位置する貫通孔を介して柱に固定されるので、梁の接合部に作用する外力等に抗して梁を確実に固定することができる。
よって、この柱梁接合構造では、ブレース等の補強部材が不要となり、より少ない建築部材で間口を広くとることが可能になる。

更に、柱は梁を取り付ける長手方向の一面に肉厚部を備えて中空状に押出成形されているので、柱梁構造の軽量化が達成され、また、副接合部材を柱に固定するボルトを螺合するネジ穴の機械的な強度を保障することができる。

柱の肉厚部を柱の少なくとも対向する２面に成形した場合には、柱の両側もくは柱を中心とした四方に梁を固定することができ、しかも、対向する肉厚部同士をリブによって結合しているので、柱の機械的な強度を向上させることができる。

また、貫通孔を有する膨出部を押出成形により梁と一体成形し、膨出部の一部を切除した上、梁の端部側に残された膨出部を実質的な副接合部材として利用することで生産効率を更に向上させることができる。
この場合、梁と膨出部は一体であるので、副接合部材として機能する膨出部を梁に固定するための締結手段が不要となる。

梁と膨出部を一体に押出成形した場合も、梁を取り付ける面に肉厚部を備えた中空状の柱を利用することができ、柱梁構造の軽量化および柱に対する副接合部材の取り付け強度の向上が実現される。

更に、柱の少なくとも対向する２面に肉厚部を成形してリブで結合することにより、柱の両側もくは柱を中心とした四方に梁を固定することができ、リブによって柱の機械的な強度を向上させることができる。

また、これらの柱，梁，主接合部材，副接合部材をアルミニウム合金によって成形することで電食等による部材の劣化が防止され、特に、アルミニウム合金を利用することで、柱梁構造の軽量化が達成される。

次に、本発明を実施するための最良の形態について、一例を挙げて具体的に説明する。図１は一実施の形態における柱梁用接合構造１の構成について具体的に示した斜視図、また、図２は各構成要素の各々について具体的に示した組立図である。

この柱梁用接合構造１は、図１および図２に示されるように、概略において、長尺の柱２と長尺の梁３、および、接合部材として機能する主接合部材４と１組の副接合部材５，５によって構成されている。

柱２は、長手方向の４面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの全てに長手方向に延びる肉厚部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを備え、対向する２面の関係にある肉厚部６ａと肉厚部６ｃとの間、および、対向する２面の関係にある肉厚部６ｂと肉厚部６ｄとの間が、各々、リブ７ａ，７ｂによって一体に結合されている。

柱２は押出成形によって成形されたもので、図２に示される通り、柱２の長手方向に直交した面の断面形状は何処を取っても均一である。

また、梁３を取り付ける側の柱２の一面２ａには、この一面２ａに主接合部材４を固着するボルト８を螺合するためのネジ穴９と、この一面２ａに副接合部材５，５を取り付けるボルト１０，１０を螺合するためのネジ穴１１，１１とが、図２に示されるようにして螺刻されている。これらのネジ穴９，１１は何れも肉厚部６ａの部分に形成され、例えば、図３に示されるように、ボルト８，１０の先端部を螺合して固定するに十分な深さを備えている。

梁３は、図１に示される通り、長手方向の４面３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとリブ１３，１３によって構成され、其の内部は、リブ１３，１３によって、長手方向に延びる３つの中空部１４に分割されている。

梁３は押出成形によって成形されたもので、図２に示される通り、梁３の長手方向に直交した面の断面形状は何処を取っても均一である。

また、梁３の長手方向の端部では、長手方向の２面３ｂ，３ｄの一部が切除され、略矩形状の開口部１５ｂ，１５ｄが、図１および図３に示されるようにして形成されている。

主接合部材４は、図２に示される通り、略直方体形状の中実のブロック体で、この主接合部材４を柱２の一面２ａに固着するボルト８を挿通するための貫通孔１２を備える。

副接合部材５は、図２に示されるように、梁３の対向する２面３ａもしくは３ｃに当接する係合プレート部５ａと該係合プレート部５ａからオフセットして位置する膨出部５ｂとによって一体に成形されている。押出成形時における副接合部材５の押し出し方向は、図２の紙面の左右方向であり、膨出部５ｂには、係合プレート部５ａからオフセットして位置する貫通孔５ｃが押出成形の時点で一体に成形されている。

図２に示される通り、副接合部材５の断面形状は何処を取っても均一である。

副接合部材５は押出成形の完了時点では梁３と同様に長尺の母材形状を有し、これを押出方向と直交する面で短く切断することによって図２に示されるような副接合部材５が多数製造される。

従って、副接合部材５の製造に際しては面倒な溶接作業や雌ネジの螺刻作業等は全く不要であり、その生産効率は極めて高い。

梁３の幅方向の中央に位置する中空部１４に突入した主接合部材４を該中空部１４の両側に位置するリブ１３，１３に固定するための締結手段としては、図２に示されるようにして複数のボルト１６およびナット１７が利用され、また、梁３の対向する２面３ａ，３ｃの各々に副接合部材５，５の係合プレート部５ａ，５ａを固定するための締結手段としては、多数の皿ネジ１８が利用されている。

柱２と梁３の組み立てに際しては、まず、柱２の長手方向の一面２ａに主接合部材４を配置し、この主接合部材４の貫通孔１２にボルト８を挿通し、ボルト８の先端を柱２の肉厚部６ａのネジ穴９に螺合させて、柱２の一面２ａに主接合部材４を固着する。
但し、主接合部材４の柱２への固着方法はこれに限らず、例えば、主接合部材４の貫通孔１２および柱２のネジ穴９を設けずに主接合部材４を柱２に直接溶接する等、その他の固定方法を用いることも十分可能である。

また、副接合部材５，５の各々は、締結手段である多数の皿ネジ１８を利用して梁３の端部の対向する２面３ａ，３ｃの各々に係合プレート部５ａ，５ａを固定することにより、予め、梁３の端部に取り付けておく。

次いで、柱２の一面２ａに固着された主接合部材４を梁３の幅方向の中央に位置する中空部１４の端部に突入させるようにして梁３の端部を主接合部材４に係合させる。

主接合部材４を中空部１４に突入させた段階で梁３の上下移動が拘束されるので、柱２に対する梁３の組み付け作業が容易となる。

無論、これとは逆に、主接合部材４を梁３の幅方向の中央に位置する中空部１４の端部に突入させてから副接合部材５，５を梁３の端部に取り付けるようにしてもよい。

更に、締結手段であるボルト１６およびナット１７を利用して、主接合部材４を中空部１４の両側に位置するリブ１３，１３に固定する。ボルト１６を貫通させる主接合部材４およびリブ１３，１３の部分には、予め、図２に示されるような孔１９，２０を穿設しておくか、或いは、この時点で改めて孔１９，２０を穿設するようにする。

主接合部材４を介して柱２の一面２ａに梁３が固定された状態を図３に示す。主接合部材４を梁３の中空部１４に突入させてリブ１３，１３に固定することができるので、柱２に対する梁３の取り付け強度を向上させることができる。

そして、１組の副接合部材５，５の各々が備える膨出部５ｂ，５ｂの貫通孔５ｃ，５ｃにボルト１０，１０を挿通し、柱２の肉厚部６ａに螺刻されたネジ穴１１，１１にボルト１０，１０の先端を螺合させることで、図１に示す通り、これらの副接合部材５，５を介して柱２と梁３を強固に固定する。

梁３を柱２に固定するための副接合部材５，５は、梁３の対向する２面３ａ，３ｃに当接した係合プレート部５ａ，５ａからオフセットして位置する膨出部５ｂ、つまり、梁３の径方向外側に突出した膨出部５ｂ，５ｂの貫通孔５ｃ，５ｃを介して柱２に固定されるので、梁３の接合部に作用する外力等に抗して梁３を確実に柱２に対し直交状態で固定することができる。

最後に、梁３の長手方向の端部に位置する開口部１５ｂ，１５ｄをアクセスパネル２１，２１で覆って作業を終了する。合成樹脂等からなるアクセスパネル２１，２１の四隅には断面略Ｌ字型の係合突起２１ａが設けられており、この係合突起２１ａが開口部１５ｂ，１５ｄの淵部に内側から嵌合することによってアクセスパネル２１，２１の脱落が防止される。

この実施の形態では、柱２，梁３，主接合部材４，副接合部材５，５の全てを同一種のアルミニウム合金によって成形しているので、異種金属の接合部に生じる電食等による部材の劣化を確実に防止でき、特に、アルミニウム合金を利用することにより、柱梁構造の軽量化が実現されている。

ボルト１６を通すための孔２０等のように、押出成形時の押出方向と直交する方向の孔についてはドリリング等の後加工が必要であるが、加工対象物がアルミニウム合金であるため、通常の鉄鋼材に比べれば穴あけ等の後加工も極めて容易である。

次に、副接合部材５，５に相当する部分を梁の対向する２面に一体に成形した例について図４（ａ）の側面図および図４（ｂ）の断面図を参照して説明する。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示される梁３’は、長手方向の４面３ａ’，３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’とリブ１３’，１３’、および、長手方向の２面３ａ’，３ｃ’からオフセットして位置する貫通孔５ｃ’，５ｃ’を有する膨出部５ｂ’，５ｂ’を備えて押出成形された長尺の一体成形品であり、其の内部は、リブ１３’，１３’によって、長手方向に延びる３つの中空部１４’に分割されている。

また、梁３’の長手方向の端部では、長手方向の２面３ｂ’，３ｄ’の一部が切除され、略矩形状の開口部１５ｂ’，１５ｄ’が形成されている。

梁３’に膨出部５ｂ’，５ｂ’が一体に押出成形される結果、膨出部５ｂ’，５ｂ’と其の貫通孔５ｃ’，５ｃ’も梁３’のフルスパンに亘って成形されることになるので、膨出部５ｂ’，５ｂ’の一部を切除した上、梁３’の端部側に残された膨出部５ｂ’，５ｂ’の部分を実質的な副接合部材５，５として利用し、この残された膨出部５ｂ’，５ｂ’の貫通孔５ｃ’，５ｃ’に前述したボルト１０，１０を貫通させて、梁３’の両側の膨出部５ｂ’，５ｂ’を介して柱２の一面２ａに梁３’を固定することになる。

具体的には、図４（ａ）に示されるように、梁３’の長手方向の端部から前述したボルト１０の長さに適した一定の間隔（Ｘ）を置いて、両側の膨出部５ｂ’，５ｂ’の一部を、ボルト１０の全長に匹敵する程度の範囲（Ｙ）で切除し、一定の間隔（Ｘ）の範囲にある膨出部５ｂ’，５ｂ’の部分を実質的な副接合部材５，５として利用する。

このようにして膨出部５ｂ’，５ｂ’および貫通孔５ｃ’，５ｃ’を梁３’に完全に一体成形した場合も、柱２に対する梁３’の取付方法は、実質的に、前述した梁３の場合と同様である。

以上に記載した接合構造は、柱と梁との接合のみに用いられるものではなく、例えば、柱と土台、更には梁同士の接合等、あらゆる建築部材同士の接合に用いることができる。

一実施の形態における柱梁用接合構造の構成について具体的に示した斜視図である。 同柱梁用接合構造の各構成要素の各々について具体的に示した組立図である。 図１の矢視Ａ−Ａに相当する断面図である。 副接合部材を梁の対向する２面に一体に成形した例について示した図で、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は断面図である。

符号の説明

１ 柱梁用接合構造
２ 柱
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 長手方向の一面
３ 梁
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 長手方向の一面
３’ 梁
３ａ’，３ｂ’，３ｃ’，３ｄ’ 長手方向の一面
４ 主接合部材
５ 副接合部材
５ａ 係合プレート部
５ｂ 膨出部
５ｃ 貫通孔
５ｂ’ 膨出部
５ｃ’ 貫通孔
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 肉厚部
７ａ，７ｂ リブ
８ ボルト
９ ネジ穴
１０ ボルト
１１ ネジ穴
１２ 貫通孔
１３ リブ
１３’ リブ
１４ 中空部
１４’ 中空部
１５ｂ，１５ｄ 略矩形状の開口部
１５ｂ’，１５ｄ’ 略矩形状の開口部
１６ ボルト（締結手段）
１７ ナット（締結手段）
１８ 皿ネジ（締結手段）
１９ 孔
２０ 孔
２１ アクセスパネル
２１ａ 係合突起

Claims (7)

1. 接合部材を介して柱と梁を接合するための柱梁用接合構造であって、
   押出成形された長尺の柱と、
   リブにより形成された中空部を備えて押出成形された長尺の梁と、
   前記柱の一面に固着されて前記梁の端部から前記中空部に突入する主接合部材と、
   前記梁の長手方向の面に当接する面と此の面に沿った貫通孔とを備えて押出成形され前記梁の端部の対向する２面に位置する１組の副接合部材と、
   前記梁の前記対向する２面の各々に前記各副接合部材を固定するための締結手段と、
   前記各副接合部材の前記貫通孔を貫通し前記柱の前記一面に螺刻されたネジ穴に螺合して前記各副接合部材を前記柱の前記一面に固定するボルトとを備えたことを特徴とする柱梁用接合構造。
2. 前記柱は、少なくとも前記梁を取り付ける長手方向の一面に肉厚部を備えて中空状に押出成形されていることを特徴とする請求項１記載の柱梁用接合構造。
3. 前記肉厚部が前記柱の少なくとも対向する２面に成形され、対向する肉厚部同士がリブによって結合されていることを特徴とする請求項２記載の柱梁用接合構造。
4. 接合部材を介して柱と梁を接合するための柱梁用接合構造であって、
   押出成形された長尺の柱と、
   リブにより形成された中空部と貫通孔を有する膨出部とを備えて押出成形され前記膨出部の一部を切除した長尺の梁と、
   前記柱の一面に固着されて前記梁の端部から前記中空部に突入する主接合部材と、
   前記梁の端部側に残された膨出部の貫通孔を貫通し前記柱の前記一面に螺刻されたネジ穴に螺合して前記残された膨出部を前記柱の前記一面に固定するボルトとを備えたことを特徴とする柱梁用接合構造。
5. 前記柱は、少なくとも前記梁を取り付ける長手方向の一面に肉厚部を備えて中空状に押出成形されていることを特徴とする請求項４記載の柱梁用接合構造。
6. 前記肉厚部が前記柱の少なくとも対向する２面に成形され、対向する肉厚部同士がリブによって結合されていることを特徴とする請求項５記載の柱梁用接合構造。
7. 前記柱，梁，主接合部材，副接合部材がアルミニウム合金によって成形されていることを特徴とする請求項１，請求項２，請求項３，請求項４，請求項５または請求項６記載の柱梁用接合構造。

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