JP4242339B2 - 軸組構造体における接合構造及び軸組構造体 - Google Patents

Description

本発明は、木製の軸組構造体における接合構造及び軸組構造体に関する。更に詳しくは、所要間隔をもって並設された構成部材の間に斜材を所要角度で設けてなる軸組構造体における部材と部材の接合部（節点）において、荷重が各部材の軸線方向に伝わり易くすることにより、構成部材にかかる剪断力（剪断応力、剪断荷重）が小さくできるようにしたものに関する。

軸組構造体は、各部材を繋いで骨組構造を有するよう構成してある。このような軸組構造体には、例えば、三角形の骨組を基本単位とするトラス構造体がある。トラス構造体は、橋や屋根等の骨材等として広く用いられている。

本発明者は、木製の軸組構造体について研究を行っている。そして、軸組構造体における接合構造として、図１２に示す構造を開発するに至っている。

この軸組構造体は、下弦材９０または上弦材（図示省略）と各斜材９１，９１とが、内蔵した接合金具９５，９５によって接合されている。この軸組構造体には、接合金具９５，９５が外部に露出しないので、外観を損なわないという利点がある。

しかし、上記した接合構造にも次の点において改良の余地があることがわかった。
即ち、この接合構造では、荷重が各部材の軸線方向へ（斜材９１から下弦材９０または上弦材へ、斜材９１から隣り合う斜材９１へ）伝わり難く、下弦材９０や上弦材に大きな剪断力がかかってしまう。木材は一般的に、軸線方向への荷重に対する耐力（強度）には優れるが剪断方向には弱いという特性を有する。そのためこの接合構造では、少なくとも下弦材９０や上弦材を十分な耐力を有する径大なもの等にする必要がある。

本発明の目的は、所要間隔をもって並設された構成部材の間に斜材を所要角度で設けてなる軸組構造体における部材と部材の接合部において、荷重が各部材の軸線方向に伝わり易くすることにより、構成部材にかかる剪断力が小さくできるようにする、軸組構造体における接合構造及び軸組構造体を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
第１の発明にあっては、
木製の軸組構造体における接合構造であって、
所要間隔をもって並設された下弦材及び上弦材と、
下弦材及び上弦材の間に設けてあり、端面を上記下弦材及び上弦材に直接または間接的に突き合わせた状態で所要角度で斜設された複数本の斜材と、
を備え、
下弦材及び上弦材には、前記斜材の端部が取り付けられる位置のみに取着溝が形成されており、
前記斜材の各木口面には、接合金具取着孔が、斜材の軸線方向に沿って所要深さ延びるよう形成されており、
接合金具は所定の開き角度を有し、両端側に所要長さを有する軸部を備え、曲げまたは溶接によって両軸部が基部で繋がれており、
内周部を削って内部の空間を広げる孔拡張部が形成されている斜材の各接合金具取着孔内には、接合金具の軸部が差し込まれ固定して隣り合う斜材は接合金具で繋がれており、
前記接合金具は下弦材及び上弦材に形成した取着溝に基部を入れて固定され、当該接合金具によって斜材は下弦材及び上弦材とも繋がれており、
取着溝、接合金具取着孔及び孔拡張部は、注入される接着剤で充填されることを特徴とする、
軸組構造体における接合構造である。

第２の発明にあっては、
第１の発明に係る軸組構造体における接合構造を有することを特徴とする、
軸組構造体である。

軸組構造体を構成する構成部材は、横方向や縦方向に延びるよう設けることができる。
このような軸組構造体としては、例えば、トラス構造体、ラーメン構造体、柱と斜材（筋かいを含む）の構造体、梁と斜材の構造体等を挙げることができる。

（作 用）
本発明に係る軸組構造体における接合構造及び軸組構造体は、所要間隔をもって並設された構成部材の間に、斜材が構成部材と共に部材と部材の接合部を形成するよう、端面を構成部材に直接または間接的に突き合わせた状態で所要角度で斜設してある。斜材は隣り合うもの同士が角度を維持するまたは実質的に維持する状態で一体になるよう繋がれており、そして、この一体化された状態で上記部材と部材の接合部を構成するよう構成部材に接合されている。

隣り合う斜材及び構成部材が内蔵した接合手段によって接合されているもの、及び、接合手段が軸部と基部を備えており、各軸部を隣り合う斜材に軸線方向に沿うよう設け、基部を構成部材に設けて接合されているものは、荷重は接合手段を介して各部材に伝わる。

斜材及び構成部材に、接合手段を内蔵するための空間部が形成してあるものは、接合手段を空間部に入れた状態で、当該空間部に接着剤または固化剤を充填してこれが固まることにより固定してある。

本発明に係る軸組構造体における接合構造及び軸組構造体よれば、斜材の隣り合うもの同士が角度を維持するまたは実質的に維持する状態で一体になるよう繋がれており、そして、この一体化された状態で部材と部材の接合部を構成するよう構成部材に接合されているので、構成部材にかかる荷重は、各部材の軸線方向にスムーズに伝わり易い。具体的には例えば、斜材にかかる荷重は、隣り合う斜材や接合した構成部材の軸線方向に伝わり易い。これにより構成部材にかかる剪断力が従来技術で示したものより小さくできるので、構成部材は径大なものにする必要がない。更には、径大な構成部材を使わなくて良いので、その分、軸組構造体の軽量化を図ることもできる。

接合手段が内蔵してあるものは、軸組構造体における接合構造及び軸組構造体において接合手段が外部に露出しないので、外観も損なわない。

本発明の実施の形態を図面に基づき更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る構成部材の接合構造の第１の実施の形態を示す分解斜視図、
図２は図１に示す接合構造を備えた軸組構造体の一実施例を示す正面視説明図、
図３は図２に示す軸組構造体のＡ部を拡大して示す一部切り欠き断面図である。

符号Ｔ１は木製の軸組構造体における接合構造を示している。なお、図１及び図３では下弦材１と斜材２，２ａの接合構造のみを示したが、接合構造Ｔ１には上弦材４と斜材２，２ａとの接合構造も含まれる。接合構造Ｔ１は、下弦材１または上弦材４と、隣り合う斜材２，２ａを三角形状に軸組みして形成されている。下弦材１や上弦材４は構成部材を構成する。

図１及び図３を参照し、下弦材１と斜材２，２ａを例にとって接合構造Ｔ１について詳述する。
接合構造Ｔ１は、下弦材１と、二本の斜材２，２ａを備えている。下弦材１と斜材２，２ａは共に木製の角材で形成されており、斜材２，２ａの方が下弦材１よりもやや径の小さいものが使用されている。

下弦材１の上面の一部には、接合部材取付部である所要幅を有する取着溝１０が下弦材１の軸線方向に略沿って延びるよう形成されている。取着溝１０は、内部形状が略逆三角形状を有するようくりぬいて形成されている。この取着溝１０は、斜材２，２ａの端部が取り付けられる位置に形成されている。

取着溝１０が形成された位置に対応する下弦材１の一方の側面には、所要径を有するピン孔１１が、取着溝１０を貫き、他方の側面までは表れない深さを有するよう形成されている。ピン孔１１は、取着溝１０の中心部よりやや下側となる位置に、詳しくは、接合金具３（後述）を取着溝１０内に入れてピン孔１１にピンＰを挿し込んだときに、このピンＰによって接合金具３が取着溝１０から抜けない状態となる位置に形成されている。また、取着溝１０の内底部には、下弦材１の下面と通ずる樹脂注入孔１４が形成されている。

斜材２，２ａの各木口面２０（端面）は、下弦材１に対して傾斜した状態で突き合うように斜めに切断されている。各木口面２０の略中心部には、接合部材取付部である接合金具取着孔２１が、斜材２の軸線方向に略沿って所要深さ延びるよう形成されている。

各接合金具取着孔２１の内部の所要の位置には、内周部を削って内部の空間部を拡げるよう形成した孔拡張部２１０・・・が、軸線方向に間隔をあけて三箇所に形成されている。各孔拡張部２１０は、木口面２０側が平面状となる側面視半球形状に形成されている。
また、各接合金具取着孔２１の内奥側には、外部と通ずる空気排出孔２２が形成されている。

下弦材１と斜材２，２ａは、剛性を有する接合手段である接合金具３を介して繋がれている。接合金具３は、直径が取着溝１０の幅や接合金具取着孔２１の内径よりやや小さい棒状の鋼材を略中央から略「Ｖ」形状に曲げて、両端に直線状の軸部３０，３０を有し、その間にこれらを繋ぐ基部である折曲部３１が形成されるようにしてある。接合金具３の曲げ角度は、内部形状が逆三角形状を有するよう形成した取着溝１０の内壁と略同じ角度になるよう形成されている。本実施の形態で接合金具３は、頭部を備えない長尺状の全ねじボルトを使用した。

接合金具３は、折曲部３１を取着溝１０内に入れ、ピン孔１１にピンＰを挿し込んで、このピンＰがストッパーとなり取着溝１０から抜けないように取り付けてある。なお、ピンＰを挿し込んだ後のピン孔１１には、木製の栓部材１２が詰められ、栓部材１２と下弦材１の側面が実質的に面一になるようにして外部からピン孔１１が目立たないようにしてある。

接合金具３を取り付けた下弦材１の取着溝１０には、接合金具３で挟まれた間の部分の空間部を埋めるための充填部材１３が設けてある。

斜材２，２ａは、下弦材１の上面から突出した接合金具３の軸部３０，３０を木口面２０から接合金具取着孔２１内に挿し込み、木口面２０を下弦材１の上面に突き合わせて取り付けてある。そして、樹脂注入孔１４からエポキシ樹脂等の接着剤５（固着剤、固化剤）を注入し、取着溝１０、接合金具取着孔２１，２１及び孔拡張部２１０・・・を充填して固まることで、一体となり外れないよう接合されている。樹脂を注入する際において、取着溝１０、接合金具取着孔２１，２１及び孔拡張部２１０・・・にあった空気は、注入された樹脂に押されて空気排出孔２２から排出される。

本実施の形態で下弦材と斜材は、共に角材で形成されたものを使用したが、これは限定するものではなく、例えば、円柱状のものを使用することもできるし、多角柱状のものを使用することもできる。

本実施の形態で接合金具３は、金属製の全ねじボルトを使用したが、これは限定するものではなく、剛性を備えており構成部材同士を略一体的に接合（連結）できるものであれば、例えば、異形筋や、板状やパイプ状のものを使用することもできる。また、材料も金属以外に、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の合成樹脂を用いることもできる。

本実施の形態で接着剤５はエポキシ樹脂を使用したが、接合対象である構成部材同士を略一体的に接着または固着できるものであれば、特に限定するものではなく、例えば、ポリウレタン樹脂等を使用することができる。接着剤５は接着強度の高いものが好ましい。

（作 用）
図１ないし図３を参照し、本実施の形態で示す接合構造Ｔ１の作用を説明する。
接合構造Ｔ１は、斜材２，２ａの各接合金具取着孔２１内に接合金具３の軸部３０，３０が差し込んで固定してあり、こうして隣り合う斜材２，２ａは接合金具３で繋がれている。更に、接合金具３は下弦材１に形成した取着溝１０に折曲部３１を入れて固定してあり、この接合金具３によって斜材２，２ａは下弦材１とも繋がれている。このため例えば、斜材２にかかる荷重は、斜材２ａや下弦材１の軸線方向にスムーズに伝わり易い。これにより下弦材１にかかる剪断力が従来技術で示したものより小さくできるので、上弦材や下弦材１は径大なものにする必要がない。更には、径大な上弦材や下弦材１を使わなくて良いので、その分、軸組構造体の軽量化を図ることもできる。

図４は本発明に係る構成部材の接合構造の第２の実施の形態を示す分解斜視図、
図５は図４に示す接合構造を示す一部切り欠き断面図である。
なお、図４及び図５において、上記図１ないし図３で示したものと同一または同等箇所には同一の符号を付して示している。また、以下の説明において構造について上記で示した箇所と重複する説明は、必要な事項を除き省略する。

接合構造Ｔ２は、下弦材１ａと斜材２ｂ、２ｃを備えている。下弦材１ａの上面の一部には所要幅を有する取着溝１０ａが形成されている。取着溝１０ａは内部形状が正面視において略長方形状を有するようくりぬいて形成されている。

斜材２ｂ，２ｃの木口面２０側には、接合金具３ａ（後述）に固定したときに向かい合って当接する当接面２３が、木口面２０と略直交するよう側面をやや切り落として形成されている。

接合金具３ａは、棒状の鋼材で形成してある直線状の軸部材３０ａ，３０ａと、軸部材３０ａ，３０ａを取り付ける基部であるベース部材３１ａを備えている。ベース部材３１ａは取着溝１０ａよりやや小さい長方形状の板体であり、取着溝１０ａ内に入れた状態でピンＰが貫通するようピン孔１１と対応する位置には貫通孔３１０ａが形成されている。
各軸部材３０ａは、ベース部材３１ａに切欠部３１１ａを設け、これに嵌めて溶接することにより取り付けられている。

接合金具３は、ベース部材３１ａを取着溝１０ａ内に入れ、ピン孔１１にピンＰを挿し込んで貫通孔３１０ａも貫通させることにより、ピンＰがストッパーとなり取着溝１０ａから抜けないように取り付けてある。

（作 用）
接合構造Ｔ２によれば、接合構造Ｔ１で用いていた充填部材１３が不要なので、少ない部品点数で構成でき接合構造がより簡単である。
なお、上記した接合構造Ｔ１と共通する構成により生じる同様の作用、効果については説明を省略した。

図６は本発明に係る構成部材の接合構造の第３の実施の形態を示す分解斜視図、
図７は図６に示す接合構造を示す一部切り欠き断面図である。
なお、図６及び図７において、上記図１ないし図５で示したものと同一または同等箇所には同一の符号を付して示している。また、以下の説明において構造について上記で示した箇所と重複する説明は、必要な事項を除き省略する。

接合構造Ｔ３は、下弦材１ｂと斜材２ｂ、２ｃを備えている。下弦材１ｂの上面の一部には所要幅を有する取着溝１０ｂが形成されている。取着溝１０ｂは、底部側を正面視略正方形状にくりぬき、更にその上側を正面視逆台形状にくりぬいた内部形状を有するよう形成されている。

接合金具３ｂは、棒状の鋼材で形成してある直線状の軸部材３０ｂ，３０ｂと、軸部材３０ｂ，３０ｂを取り付ける基部であるベース部材３１ｂを備えている。ベース部材３１ｂはピンＰの直径よりも孔３１０ｂの内径がやや大きい六角ナットが使用してあり、軸部材３０ｂ，３０ｂは六角ナットの隣り合う外面に溶接して取り付けられている。

接合金具３ｂは、ベース部材３１ｂを取着溝１０ｂ内に入れ、ピン孔１１にピンＰを挿し込んで孔３１０ｂも貫通させることにより、ピンＰがストッパーとなり取着溝１０ｂから抜けないように取り付けてある。

（作 用）
接合金具３ｂは、ベース部材３１ｂに六角ナットを利用しており、軸部材３０ｂ，３０ｂが六角ナットの隣り合う外面に溶接して構成してあるので、所定の開き角度を持ったものが簡単に製造できる。
なお、上記した接合構造Ｔ１と共通する構成により生じる同様の作用、効果については説明を省略した。

図８は本発明に係る構成部材の接合構造の第４の実施の形態を示す分解斜視図、
図９は図８に示す接合構造を示す断面説明図である。
なお、図８及び図９において、上記図１ないし図７で示したものと同一または同等箇所には同一の符号を付して示している。また、以下の説明において構造について上記で示した箇所と重複する説明は、必要な事項を除き省略する。

接合構造Ｔ４は、下弦材１ｃと斜材２ｄ、２ｅを備えている。下弦材１ｂの上面の一部には取着溝１０ｃが形成されている。取着溝１０ｃは、正面視において上記接合構造Ｔ３で示す取着溝１０ｂと略同じ内部形状を有しながら、ピンＰの軸線方向に取着溝１０ｂの略倍の所要幅を有するよう形成されている。

接合金具３ｃは、棒状の鋼材で形成してある直線状の軸部材３０ｃ，３０ｃと、軸部材３０ｃ，３０ｃを取り付ける基部であるベース部材３１ｃを備えている。ベース部材３１ｃはピンＰの直径よりも孔３１０ｃの内径がやや大きい二つの六角ナットを孔３１０ｃが対応するよう重ねて形成してある。軸部材３０ｃ，３０ｃは一方の六角ナットの外面と他方の六角ナットの外面に、それぞれ隣り合うように溶接して取り付けられている。

斜材２ｄ、２ｅに形成されている接合金具取着孔２１ｄ、２１ｅは、上記した軸部材３０ｃ，３０ｃと対応するように木口面２０，２０の略中心からややずらして形成されている。

接合金具３ｃは、ベース部材３１ｃを取着溝１０ｃ内に入れ、ピン孔１１にピンＰを挿し込んで孔３１０ｃも貫通させることにより、ピンＰがストッパーとなり取着溝１０ｃから抜けないように取り付けてある。

（作 用）
接合金具３ｃは、ベース部材３１ｃが六角ナットを重ねて形成してあり、軸部材３０ｃ，３０ｃがそれぞれの六角ナットに溶接してあるので、上記した接合金具３ｂより軸部材３０ｃ，３０ｃのベース部材３１ｃへの取り付け作業がし易い。
なお、上記した接合構造Ｔ１と共通する構成により生じる同様の作用、効果については説明を省略した。

図１０は本発明に係る構成部材の接合構造の第５の実施の形態を示す分解斜視図、
図１１は図１０に示す接合構造を示す一部切り欠き断面図である。
なお、図１０及び図１１において、上記図１ないし図９で示したものと同一または同等箇所には同一の符号を付して示している。また、以下の説明において構造について上記で示した箇所と重複する説明は、必要な事項を除き省略する。

接合構造Ｔ５は、下弦材１ｅと斜材２ｂ、２ｃを備えている。下弦材１ｅの上面の一部には所要幅を有する取着溝１０ｅが形成されている。取着溝１０ｅは、内部形状が略逆三角形状を有するようくりぬいて形成されている。また、取着溝１０ｅの底部には、接合金具３ｅ（後述）の取着ネジ部を通すネジ部挿通孔１００ｅが、下弦材１ｅの底面に貫通するよう形成されている。下弦材１ｅの底面のネジ部挿通孔１００ｅと対応する箇所には、内部に段部が形成されるよう径大な取着孔１０１ｅが形成してある。

接合金具３ｅは、棒状の鋼材を略中央から略「Ｖ」形状に曲げて、両端に直線状の軸部３０ｅ，３０ｅを有し、その間にこれらを繋ぐ基部である折曲部３１ｅが形成されるようにしてある。更に折曲部３１ｅの下側には、下方に延びるよう取着ネジ３２ｅが固着されている。

接合金具３ｅは、折曲部３１ｅを取着溝１０ｅに入れて取着ネジ３２ｅをネジ部挿通孔１００ｅに通し、下弦材１ｅの下側からワッシャー３３ｅとナット３４ｅを取着孔１０１ｅに設けて、ネジ部挿通孔１００ｅを貫通した取着ネジ３２ｅに設けることにより取着溝１０ｅから抜けないように取り付けてある。

（作 用）
接合金具３ｅは、ネジ部挿通孔１００ｅを通った取着ネジ３２ｅにワッシャー３３ｅとナット３４ｅを設けることによって下弦材１ｅに固定することができ、接合金具３ｅを安定させた状態で接合作業ができる。
なお、上記した接合構造Ｔ１と共通する構成により生じる同様の作用、効果については説明を省略した。

本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。

本発明に係る構成部材の接合構造の第１の実施の形態を示す分解斜視図。 図１に示す接合構造を備えた軸組構造体の一実施例を示す正面視説明図。 図２に示す軸組構造体のＡ部を拡大して示す一部切り欠き断面図。 本発明に係る構成部材の接合構造の第２の実施の形態を示す分解斜視図。 図４に示す接合構造を示す一部切り欠き断面図。 本発明に係る構成部材の接合構造の第３の実施の形態を示す分解斜視図。 図６に示す接合構造を示す一部切り欠き断面図。 本発明に係る構成部材の接合構造の第４の実施の形態を示す分解斜視図。 図８に示す接合構造を示す断面説明図。 本発明に係る構成部材の接合構造の第５の実施の形態を示す分解斜視図。 図１０に示す接合構造を示す一部切り欠き断面図。 従来の軸組構造体における構成部材の接合構造を示す説明図。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 下弦材
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 斜材
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ 接合金具
４ 上弦材
５ 接着剤

Claims (2)

1. 木製の軸組構造体における接合構造であって、
   所要間隔をもって並設された下弦材(1)及び上弦材(4)と、
   下弦材(1)及び上弦材(4)の間に設けてあり、端面を上記下弦材(1)及び上弦材(4)に直接または間接的に突き合わせた状態で所要角度で斜設された複数本の斜材(2,2a)と、
   を備え、
   下弦材(1)及び上弦材(4)には、前記斜材(2,2a)の端部が取り付けられる位置のみに取着溝(10)が形成されており、
   前記斜材(2,2a)の各木口面(20)には、接合金具取着孔(21)が、斜材(2,2a)の軸線方向に沿って所要深さ延びるよう形成されており、
   接合金具(3)は所定の開き角度を有し、両端側に所要長さを有する軸部(30)を備え、曲げまたは溶接によって両軸部(30)が基部で繋がれており、
   内周部を削って内部の空間を広げる孔拡張部(210)が形成されている斜材(2,2a)の各接合金具取着孔(21)内には、接合金具(3)の軸部(30)が差し込まれ固定して隣り合う斜材(2,2a)は接合金具(3)で繋がれており、
   前記接合金具(3)は下弦材(1)及び上弦材(4)に形成した取着溝(10)に基部を入れて固定され、当該接合金具(3)によって斜材(2,2a)は下弦材(1)及び上弦材(4)とも繋がれており、
   取着溝(10)、接合金具取着孔(21,21)及び孔拡張部(210)は、注入される接着剤で充填されることを特徴とする、
   軸組構造体における接合構造。
2. 請求項１記載の軸組構造体における接合構造を有することを特徴とする、
   軸組構造体。

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