JP4546492B2 - 木質構造物における木材接合部の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、木造軸組工法による木造建築物などの木質構造物における木材接合部の補強構造に関する。

上記木造建築物の木材接合部を構成する、木材同士の接合は、伝統的工法として、一般にほぞ組などに代表される仕口構造が用いられていたが、最近では下記特許文献１、２に示すように、耐震強度を増すために、これら仕口部にまたがって補強金具を配置し、釘やボルトなどの線状結合具を打込むことによって補強金具を介して強制結合するか、あるいは、複数の線状結合具を直接仕口部に打込むことによって、仕口部を剛結合構造とする接合工法が採用されている。
特開２００３−１６６５１２号公報 特開２００４−２４５０３４号公報

しかし、この種の接合工法によって、次に述べる新たな課題が生じている。
すなわち、例えば図５に示すように、木ねじなどの線状結合具ａをプレート状補強金具ｂを介して直交する木材ｃ，ｄ同士を剛結合する構造において、一方の木材ｃの繊維直交方向に結合具ａを打込むことによって、木目に沿う木材繊維間を引き剥がし、木材の繊維方向に割裂ｅを生じさせる応力が生じ、特に巨大地震が生じた場合には、その揺れによる剪断力が大きく働き、繊維方向に割裂ｅが拡大伝播し、木材そのものを破壊するおそれが生ずることである。

この現象は、予め木材の材質選定や、断面寸法を大きくするなどの対策、および打込み応力が生じないような前処理、例えば、結合金具の打込み用下孔の径を十分大きく取るなどの対策によって、一応解決できるとされている。

しかし、前者の対策では、実際には経済的な制約があり、特に断面寸法を大きくした場合には、断面に対して結合金具の打込み寸法が相対的に小さくなり、仕口部に外力が加わると、結合金具が結合位置から容易に抜出たり、補強金具がはずれやすくなり、補強効果が小さくなる。

また、後者の対策においても、特に線状結合具が釘などの場合、打込んだ際の摩擦保持力が小さくなるため、前記と同様に結合箇所から抜けたりはずれやすく、補強効果としては小さなものとなる。

本発明は、以上の課題を解決するものであり、簡単な構造の付加により、仕口部における結合強度を十分に確保する一方で、木目方向に沿う繊維間の割れや、割れの伝達を防止できるようにした木質構造物における木材接合部の補強構造および補強方法を提供するものである。

前記目的を達成するために、請求項１の発明は、木材同士の交叉位置における接合箇所を、結合金具を用いて剛結合するようにした木質構造物の木材接合部の構造において、
前記木材接合部を構成する一方の木材の、木材接合部の近傍位置に、前記結合金具に起因して一方の木材に生じる割裂を防止するために、該一方の木材の木材繊維方向と交叉する方向に木材の割裂防止用ねじ具をねじ込むようにして設けたことを特徴としている。

請求項１の発明では、木材接合部を構成する一方の木材に形成したほぞ穴に他方の木材の端面に設けたほぞを挿入するとともに、一方の木材の側面から他方の木材のほぞに達する釘、木ねじなどの線状結合具を打ち込むことにより、木材接合部を剛結合するようにした木質構造物の木材接合部の構造において、
前記木材接合部を構成する一方の木材における前記他方の木材の前後位置に、該一方の木材の木材繊維方向と交叉する方向であって前記線状結合具と直交する方向に、木材の割裂防止用ねじ具をねじ込むようにして設けたことを特徴としている。

請求項２の発明では、木材接合部を構成する一方の木材に形成したほぞ穴に他方の木材の端面に設けたほぞを挿入するとともに、一方及び他方の木材の連続する両側面に、プレート状補強金具を添設するとともに、該プレート状補強金具と一方及び他方の木材とに釘、木ねじなどの線状結合具を打ち込むことにより、木材接合部を剛結合するようにした木質構造物の木材接合部の構造において、
前記木材接合部を構成する一方の木材における前記他方の木材の前後位置に、該一方の木材の木材繊維方向と交叉する方向であって前記線状結合具と直交する方向に、木材の割裂防止用ねじ具をねじ込むようにして設けたことを特徴としている。

請求項１又は２の発明は、前記割裂防止用ねじ具は、前記他方の木材の端面に設けたほぞの長さよりも長くしたことを特徴としている。

請求項３の発明は、前記割裂防止用ねじ具は、前記他方の木材の前後位置に、前後一対又は前後複数対づつねじ込むようにして設けたことを特徴としている。

本願の参考例では、木材接合部を構成する一方の木材に対し他方の木材の端面を直角に接合し、他方の木材の中心から一方の木材の下面に連続するボルト孔を形成し、一方の木材の下面よりボルト孔内に挿通して下端を該一方の木材の下面に固定したボルト棒の先端に、他方の木材に横方向に貫通形成した窓孔内においてナット具をねじ込むことにより、一方及び他方の木材を剛結合するようにした木質構造物の木材接合部の構造において、
前記木材接合部を構成する他方の木材の木材繊維方向と交叉する方向であって前記ボルト棒と直交する方向に、木材の割裂防止用ねじ具をねじ込むようにして設けたことを特徴とする。

本発明の施工方法は、木材同士の交叉位置における接合箇所を、結合金具を用いて剛結合するようにした木質構造物の木材接合部の構造において、
前記木材接合部を構成する一方の木材の、木材接合部の近傍位置に、前記結合金具に起因して一方の木材に生じる割裂を防止するために、該一方の木材の木材繊維方向と交叉する方向に木材の割裂防止用ねじ具をねじ込むようにして設けることを特徴としている。

また、本発明の施工方法は、木材同士の交叉位置における接合箇所を、結合金具を用いて剛結合するようにした木質構造物の木材接合部の構造において、
前記木材接合部を構成する一方の木材の、木材接合部の近傍位置に、前記結合金具に起因して一方の木材に生じている割裂の広がりを防止するために、該一方の木材の木材繊維方向と交叉する方向に木材の割裂防止用ねじ具をねじ込むようにして設けることを特徴としている。

請求項１の発明では、結合金具の挿通により木材繊維間を引き剥がす方向の応力が、割裂防止用ねじ具の引締め力により抑制され、結合金具による割裂を抑制し、少なくとも割裂防止用ねじ具の挿通位置で割裂の伝播を止めることができる。

請求項１の発明では、一方及び他方の木材のほぞとほぞ穴による仕口部分を、他方の木材の側方から打ち込む線状結合具により剛結合とする構造において、他方の木材の仕口部分の前後位置に木材の割裂防止用ねじ具をねじ込むようにして設けると共に、該割裂防止用ねじ具の長さをほぞ又はほぞ穴の長さよりも長くしたので、複数の線状結合具による複数の割裂を抑制し、少なくとも割裂防止用ねじ具の挿通位置で割裂の伝播を止めることができると共に、ほぞ又はほぞ穴下部の他方の木材の部分に木材繊維の方向に沿って連続する割裂を有効に阻止することができる。

請求項２の発明では、プレート状補強金具を介在させた場合において、請求項２と同様な作用効果を生じさせることができる。

請求項１又は２の発明では、線状連結具の挿通範囲内に確実に割裂防止用ねじ具を交叉配置させることができる。

請求項３の発明では、割裂防止用ねじ具を木材幅に応じた本数で配置することができる。

参考例の発明では、柱と、横架材との仕口部をボルトナットにより剛結合する構造において、繊維と平行方向の圧縮力による割裂またはその伝播を割裂防止用ねじ具の挿通位置で止めることができる。

本発明の施工方法では、前記各構造による剛結合部分の割裂を予め予防する方法として好適である。

本発明の施工方法では、主としてリフォーム工事において、剛結合により既に発生した割裂の伝播やその拡大を防止するための補修方法として好適である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明を土台と柱の仕口構造に適用した第１実施形態を示す。

図１（ａ）において、図示しない基礎上に設置固定された土台１の柱取付位置には、ほぞ穴２が形成され、このほぞ穴２には柱３の先端に突設されたほぞ４が嵌め込まれることにより、土台１上に柱３を建て込むようになっている。これに先立ち土台１の柱建て込み位置の近傍において、割裂防止用ねじ具６をねじ込んだ状態で、柱３を建て込む。割裂防止用ねじ具６は、繊維間を引き剥がす応力を発生することなく、かつそのねじ山によって、ねじ込み方向の繊維間を互いに引締める力を発生する。

次に、（ｂ）に示すように、土台１の一側面よりほぞ４に向けて左右１対の固定用ねじ具８をねじ込み、ほぞ４の側面を貫通して土台１の他方側に到達させることによって、（ｃ）に示すように、土台１と柱４間は固定用ねじ具８によって剛結合された土台１−柱３の仕口構造を得られる。

ここで、固定用ねじ具８のねじ込みによる応力によって繊維間を引き剥がし、（ｃ）に想像線で示すように繊維方向に沿った割裂９を発生させる力が生じようとするが、割裂防止用ねじ６具によって繊維間を引締める力が大きく働き、割裂９そのものが生じないか、あるいは発生したとしても、割裂防止用ねじ６具のねじ込み位置まででその伝播が止り、部材そのものの強度を保持することができるのである。

なお、（ｃ）に示すように、割裂防止用ねじ具６のねじ込み深さＤは、ほぞ４のほぞ穴２に対する差込み深さＤ１より深い位置まで到達し、従って、固定用ねじ具８のねじ込み位置がほぞ４の側面におけるどの位置であっても割裂防止作用がなされることになる。

図２は本発明を土台と柱の仕口構造に適用した第２実施形態を示す。本実施形態においては、補強金具１０を介在する以外は、前記第一実施形態とほぼ同様の構成であるので、同一部材、あるいは同一箇所には同一符号を用いて説明する。

図２において、補強金具８は、土台１と柱３の接合部側面にまたがって位置決め当接される所定厚みの亜鉛メッキ鋼材などからなるプレート状のプレス打抜き成形体からなるものであり、その柱３に対する対接面および土台１に対する対接面には複数の取付孔１０ａが開口形成されている。

この構造においては、前記と同じく、図２（ａ），（ｂ）に示すように、柱３の左右に割裂防止用ねじ具６をねじ込んだ後、補強金具１０に形成された複数の取付孔１０ａを通じて固定用ねじ具８をねじ込んで取付けることにより、図２（ｃ）に示すように、補強金具１０を介して剛結合された土台１−柱３の仕口構造を得ることができ、また固定用ねじ具８のねじ込みによる土台１の繊維方向の割裂を割裂防止用ねじ具６により防止または割裂の伝播を防止できる。

なお、本実施形態においては、固定用ねじ具８のねじ込み長さは、必ずしもほぞ４を貫通する長さでなくても、補強金具１０による連結効果によって強固な結合形態を得られる。 また、本実施形態では、土台１にのみ割裂防止用ねじ具６をねじ込んだが、柱３側にも、固定用ねじ６のねじ込み位置に直交して予め割裂防止用ねじ具６をねじ込んでおくことも可能であり、この場合の割裂防止用ねじ具６のねじ込み位置は、（ｃ）における固定用ねじ具８のねじ込み位置の範囲Ｗの外側であることは勿論である。
さらに、固定用ねじ具８に替えて線状固定具として釘を用いることも可能であり、この場合には打込み応力が大となり、割裂９がさらに生じやすい条件となるが、割裂防止用ねじ８によって防止されることになる。

次に本発明を、管柱などの柱と、胴差し、梁などの横架材との仕口部に適用した第３実施形態を図３、図４を用いて説明する。第３実施形態は、本発明の参考例である。図において、横架材２０および横架材２０上に直交配置された柱２１の中心には、両者共通の鉛直なボルト孔２２が穿孔されているとともに、柱２１の側面には前記ボルト孔２２と直交する窓孔２３が貫通形成され、横架材２０の下面より角ワッシャ２４を介してボルト孔２２内に挿通されたボルト２５の先端を、窓孔２３内において、角ワッシャ２６を介してナット２７をねじ込むことにより横架材２０の上部に柱２１を剛結合により連結している。

この構造においては、窓孔２３内において、レンチなどによりナット２７を強く締上げることにより、角ワッシャ２６を通じて窓孔２３の下部に柱２１の繊維と平行な圧縮力が作用し、この圧縮力は窓孔２３の下縁両側に割裂９を生じさせる剪断力として作用するが、予め窓孔２３の下部にあって、柱２１の左右に割裂防止用ねじ具６を繊維直交方向にねじ込んでおくことにより、割裂９の発生を予防するか、あるいは発生したとしても、割裂防止用ねじ具６のねじ込み位置で、割裂９の繊維方向の伝播を防止できることになる。

本発明を垂木と母屋、あるいは垂木と軒げたなど、斜め材と水平材との仕口部に適用させることができる。

なお、上記各実施形態においては、柱−土台間、柱−横架材間、斜め材−水平材間の仕口部を剛結合する場合に適用した場合を示したが、Ｌ字形、Ｔ字形あるいは十字形に交叉する横架材同士の仕口部を剛結合する場合にも適用できる。

また、各実施形態では、割裂の防止用として、予め割裂防止用ねじ具６をねじ込んだうえで、線状結合具により、木材間を剛結合する場合について説明したが、剛結合による仕口部分に経年劣化や、地震後に割裂が生じた場合において、その位置の木材強度の強弱に応じて、その木材強度が十分であると判断した上で、割裂が木材繊維方向に伝播することを防止するために、主としてリフォーム工事時における補修加工として割裂防止用ねじ具をねじ込むようにできることは勿論である。

（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施形態による施工手順を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の第２実施形態による施工手順を示す斜視図である。 本発明の参考例による斜視図である。 同組立状態の断面図である。 土台と柱間を剛結合した場合における従来の不具合を示す斜視図である。

１ 土台
３，２１ 柱
５ 下孔
６ 割裂防止用ねじ具
８ 固定用ねじ具（線状連結具）
９ 割裂
１０ プレート状補強金具
１０ａ 取付孔
２０ 横架材
２４，２５，２６，２７ 連結金具（２４，２６角ワッシャ、２５ ボルト、２７ ナット）

Claims (3)

1. 木材接合部を構成する一方の木材に形成したほぞ穴に他方の木材の端面に設けたほぞを挿入するとともに、一方の木材の側面から他方の木材のほぞに達する釘、木ねじなどの線状結合具を打ち込むことにより、木材接合部を剛結合するようにした木質構造物の木材接合部の構造において、
   前記木材接合部を構成する一方の木材における前記他方の木材の前後位置に、該一方の木材の木材繊維方向と交叉する方向であって前記線状結合具と直交する方向に、木材の割裂防止用ねじ具をねじ込むようにして設け、該割裂防止用ねじ具は、前記他方の木材の端面に設けたほぞの長さよりも長くしたことを特徴とする木質構造物における木材接合部の補強構造。
2. 木材接合部を構成する一方の木材に形成したほぞ穴に他方の木材の端面に設けたほぞを挿入するとともに、一方及び他方の木材の連続する両側面に、プレート状補強金具を添設するとともに、該プレート状補強金具と一方及び他方の木材とに釘、木ねじなどの線状結合具を打ち込むことにより、木材接合部を剛結合するようにした木質構造物の木材接合部の構造において、
   前記木材接合部を構成する一方の木材における前記他方の木材の前後位置に、該一方の木材の木材繊維方向と交叉する方向であって前記線状結合具と直交する方向に、木材の割裂防止用ねじ具をねじ込むようにして設け、該割裂防止用ねじ具は、前記他方の木材の端面に設けたほぞの長さよりも長くしたことを特徴とする木質構造物における木材接合部の補強構造。
3. 前記割裂防止用ねじ具は、前記他方の木材の前後位置に、前後一対又は前後複数対づつねじ込むようにして設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の木質構造物における木材接合部の補強構造。

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