JP4643946B2 - 鉄骨軸組架構の接合部構造およびワンサイドボルトシステム - Google Patents

Description

本発明は、ワンサイドボルトを用いた鉄骨軸組架構の接合部構造およびワンサイドボルトシステムに関する。

近年、住宅を増改築するケースが増えているが、増改築時に新旧の構造躯体同士を接合する際に、旧躯体が内装材の内側に隠蔽されている場合には、内装材やその周辺部材を解体して旧躯体を露出させ、ボルト・ナットにより接合するか、現場溶接を行うことによって対応している。ところが、旧躯体の納まり上、躯体の片面側しか露出せず、躯体の両側から施工することができないこともあった。

そこで、接合部の片側からの施工だけで部材同士の接合を行うために、ワンサイドボルトを使用することが考えられる。従来のワンサイドボルトとして、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。この種のワンサイドボルトは、ピンに外嵌されるスリーブとを有し、ピンの後端部にはシェア座金や受け座金、ナット等が外嵌されており、角形鋼管柱と鉄骨梁との接合部など、閉鎖断面からなる接合部に用いられている。
特許第２８２１０９５号公報

前記のように、部材同士をワンサイドボルトを用いて接合すれば、高力ボルト等で接合する場合とは異なり、接合部に雌ねじを切ったり、裏ナット溶接を行ったりする必要がないので、作業性の向上や構造の簡易化を図ることができると考えられる。しかし、前記従来のワンサイドボルトでは、ボルト孔の孔径や接合部の必要強度ごとに、使用するワンサイドボルトのボルトおよびスリーブのサイズを変えなければならなかったため、ボルト頭部の径に応じた工具を用いて締め付け作業を行わなければならず、接合部ごとに工具を使い分けなければならなかった。また、孔径の異なるボルト孔の種類分だけ、ワンサイドボルトも複数種類用意しなければならず、結果的に、ワンサイドボルトが複数種類混在する現場で、それぞれに対応する複数種類の工具を使い分けて施工作業を行うことになり、非常に煩雑で作業性を欠く原因になっていた。

加えて、近年では作業者の減少や高齢化が進んでおり、できるだけ少ない作業工程により、効率よく施工作業を進められることも求められている。

そこで本発明は、上記のような問題点にかんがみてなされたものであり、一端側からの操作で他端に頭部を締め付けることのできるワンサイドボルトを用いて接合部を施工するだけでなく、使用するワンサイドボルトの部品点数を減らすとともに、締結作業に用いる工具の種類を減らして、作業性および信頼性を高めることのできるワンサイドボルトシステム、および、かかるワンサイドボルトシステムを採用した鉄骨軸組架構の接合部構造を提供するものである。

上記した目的を達成するため、本発明は、鉄骨軸組架構における部材同士の接合部を複数本のワンサイドボルトで接合する接合部構造であって、ワンサイドボルトは、スリーブと、スリーブ内に螺合されるボルトとを備え、スリーブは、後端部の内周面にボルト軸部に螺合可能な雌ねじ部が形成されるとともに、軸方向に複数本のスリットが形成されて軸方向力により外側へ鍔状に拡開変形可能とされ、このスリーブは所定の内径に対して肉厚が複数種類形成されることにより、複数種類の外径を有するものとなされる一方、それら複数種類のスリーブの頭径と、ボルトの頭径および軸径が所定の寸法で統一され、接合部に形成された径の異なるボルト孔に、各孔径に対応しうる外径のスリーブが挿入され、各スリーブにはそれぞれ同一軸径のボルトが螺合されて、部材同士が接合されることを特徴とする。

この構成によれば、接合部の片側からの施工が可能になるだけでなく、径の異なるボルト孔が形成された接合部ごとに、複数種類のボルトを用意する必要がなく、ワンサイドボルトの部品点数を減らすことができる。また、複数種類の外径からなるスリーブの各頭径と、ボルトの頭径および軸径が所定の寸法で統一されているので、同一の締結工具でワンサイドボルトの締め付けを行うことができ、接合部ごとに締結工具を持ち替える必要がなくなる。ここで、ボルトの頭径、およびスリーブの頭径とは、各頭部における対向する二面幅を言うものとする。

また、前記接合部構造において、水平方向部材同士からなる接合部と、水平方向部材と垂直方向部材からなる接合部とで、各接合部に形成されたボルト孔および該ボルト孔に挿入されるスリーブの外径が異なることが好ましい。

これによると、水平方向部材同士からなる接合部と、水平方向部材と垂直方向部材からなる接合部とでは、必要強度が異なるため、同一軸径のボルトに対してスリーブの外径を変化させ、所定の肉厚を確保することにより、必要強度を担保することができる。

また、本発明のワンサイドボルトシステムにおいては、頭径が統一されて外径が異なる複数種類のスリーブと、頭径および軸径が統一されたボルトとを備えるワンサイドボルトシステムであって、スリーブは、後端部の内周面にボルト軸部に螺合可能な雌ねじ部が形成されるとともに、軸方向に複数本のスリットが形成されて軸方向力により外側へ鍔状に拡開変形可能とされ、このスリーブは所定の内径に対して肉厚が複数種類形成されることにより、複数種類の外径を有するものとなされる一方、それら複数種類のスリーブの頭径と、ボルトの頭径および軸径が所定の寸法で統一されており、径の異なるボルト孔に対し、各孔径に対応しうる外径のスリーブを挿入し、各スリーブにそれぞれ同一軸径のボルトを螺合することにより、一種類のボルトで異なる径のボルト孔に対応するスリーブを使用可能とされたことを特徴とする。これにより、使用するワンサイドボルトの部品点数や、ワンサイドボルトの締結作業に用いる工具の種類を減らすことができ、上記の接合部構造を実現することができる。

上述のように構成される本発明の鉄骨軸組架構の接合部構造によれば、一端側からの操作で他端に頭部を締め付けることのできるワンサイドボルトを用いて接合部を施工するだけでなく、使用するワンサイドボルトの部品点数を減らすとともに、締結作業に用いる工具の種類を減らして、作業性および信頼性を高めることができる。

以下、本発明に係る鉄骨軸組架構の接合部構造を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の接合部構造に用いられるワンサイドボルトの一例を示す部分断面図、図２は前記ワンサイドボルトの部材接合状態を示す部分断面図である。

本発明は、鉄骨軸組架構における部材同士の接合部を複数本のワンサイドボルト１０で接合する接合部構造である。使用されるワンサイドボルト１０は、スリーブ１１０と、スリーブ１１０内に螺合されるボルト１２０とを備えている。スリーブ１１０は、ボルト１２０の軸部１２１に螺合可能な雌ねじ部１１２が、後端部の内周面に形成されている。そして、この雌ねじ部１１２とスリーブ１１０の先端部の間には、軸方向に複数本のスリット１１１が形成されており、締め付け時の軸方向力によって、図２に示すように外側へ鍔状に拡開変形するように形成されている。

また、このワンサイドボルト１０は、スリーブ１１０が所定の内径を有するのに対して、その肉厚が複数種類形成されて、複数種類の外径Φで構成されている。また、図１に示すように、スリーブ１１０の内周面には段加工が施されて、拡開変形しやすいように形成されている。一方、ボルト１２０はスリーブ１１０の内径に対応した所定の軸径で形成されている。

さらに、ワンサイドボルト１０においては、外径Φが複数種類で形成されたスリーブ１１０の頭径と、ボルト１２０の頭径が所定の寸法で統一されている。これにより、ワンサイドボルト１０を締め付ける際、スリーブ１１０の外径Φが複数種類であっても、それらを同一の工具で締め付けることが可能になる。

かかるワンサイドボルト１０により接合される接合部は、梁などの水平方向部材同士からなる接合部と、梁と柱または梁と軸組部材など、水平方向部材と垂直方向部材からなる接合部とで、形成されるボルト孔およびそのボルト孔に挿入されるスリーブの外径が異なっている。すなわち、本発明では、接合部ごとに径の異なるボルト孔８に、その孔径に対応しうる外径のスリーブ１１０が挿入されるようになっている。そして、それらの外径の異なる各スリーブ１１０に対して、統一された軸径を有する同一種類のボルト１２０が螺合されて、部材同士が接合される。

このような鉄骨軸組架構の接合部構造は、前記したワンサイドボルト１０が本発明のワンサイドボルトシステムを備えることによって成立している。すなわち、ワンサイドボルト１０は、頭径が統一されて外径Φが異なる複数種類のスリーブ１１０と、頭径および軸径が統一されたボルト１２０とからなり、一種類のボルト１２０で異なる径のボルト孔８に対応するスリーブ１１を使用可能としたシステムを備えた構成である。

これにより、使用するワンサイドボルトの部品点数や、ワンサイドボルトの締結作業に用いる工具の種類を、かかる頭径に対応しうるものだけに限定することができ、作業性を格段に高めることができる。

次に、本発明の鉄骨軸組架構の接合部構造について実施例を挙げて説明する。図３は本発明の実施例１におけるワンサイドボルトの側面図であり、図４は本発明の実施例１における接合部構造を示す斜視図である。

この実施例において、ワンサイドボルト１０ａ、１０ｂは、ボルト１２０の軸径がともに８ｍｍであるのに対して、２種類のスリーブが形成されており、スリーブ１１０ａの外径Φ₁が１２ｍｍで、スリーブ１１０ｂの外径Φ₂が１４ｍｍとされている。

また、このように複数種類の外径を有するスリーブ１１０ａおよびスリーブ１１０ｂの各頭径と、ボルト１２０の頭径とは所定の寸法で統一されており、例示の形態では、スリーブ１１０ａ，１１０ｂの頭径がともに１９ｍｍとされ、ボルト１２０の頭径はすべて１３ｍｍとされている。

接合部のボルト孔の異なる孔径への対応は、スリーブ１１０ａ，１１０ｂの肉厚および外径によってなされている。例示の形態では、スリーブ１１０ａ，１１０ｂの肉厚は、ワンサイドボルト１０ａでは１．４ｍｍ以上の肉厚が確保され、ワンサイドボルト１０ｂでは１．９５ｍｍ以上の肉厚が確保されている。また、スリーブ１１０ａ，１１０ｂの長さは、接合する部材の板厚に応じて複数種類形成されている。

また、これらのスリーブ１１０ａ，１１０ｂには、それぞれ軸方向に４本のスリット１１１が均等に配置されている。さらに、ワンサイドボルト１０ｂのスリーブ１１０ｂには、外周面のほぼ中央に段部１１３が設けられて、前記の肉厚を確保しても軸方向力によって拡開変形しうるように構成されている。このスリーブ１１０ｂの外周面の段加工は、例えば、段部１１３にかえて溝加工を施すことによっても同様の効果が期待できる。

かかるワンサイドボルト１０ａ，１０ｂを用いて構成される接合部には、例えば図４に示すように、既存の梁１に対して新規の梁２が接合されるような場合に好適である。

この場合、梁１のウェブ１１、および梁１，２に介在されるスプリットティ７には、互いに整合する１３ｍｍの孔径のボルト孔８が複数箇所に形成されている。そして、これらの梁１，２の接合部には、前記ワンサイドボルト１０ａが使用され、外径１２ｍｍのスリーブ１１０ａに軸径８ｍｍのボルト１２０が螺合されている。

また、梁１の上下フランジ１２，１３には、それぞれ上下階の軸組部材５が接合され、これらの接合部には１５ｍｍの孔径のボルト孔９が複数箇所に形成されている。かかる接合部には、孔径１５ｍｍのボルト孔９に対応しうるワンサイドボルト１０ｂが使用され、挿入されるスリーブ１１０ｂは外径１４ｍｍであるが、ボルト１２０は前記と同様の軸径８ｍｍのものを螺合させて接合することができる。

このように、水平方向と垂直方向とで接合される部材およびボルト孔径が異なる場合であっても、ワンサイドボルト１０ａ、１０ｂのスリーブ１１０ａ，１１０ｂにそれぞれ挿入するボルト１２０は、軸径８ｍｍのもの一種類で対応することができる。また、水平方向と垂直方向とで、使用するスリーブ１１０ａ，１１０ｂの外径および肉厚を変え、接合部ごとに必要な締め付け力を確保することができるようになる。

また、かかる接合部においてワンサイドボルト１０ａ，１０ｂの締結作業は、前記のように統一されたボルト１２０およびスリーブ１１０ａ，１１０ｂの各頭径に対応した締付工具があれば足りるので、接合部ごとに締付工具を持ち替える必要がなくなる。そして、締付工具により締結作業を行うことで、ワンサイドボルト１０ａ，１０ｂのスリーブ１１０ａ，１１０ｂはボルト１２０に螺合するとともに外側へ鍔状に拡開変形し、バルビングを生じるので、接合部の片側からの作業だけで容易に締結作業を完了させることができる。

図５は本発明の実施例２における接合部構造を示す斜視図である。この接合部構造は、既存の梁３，４の接合部に対して新規の梁つなぎ６を前記実施例１と同様のワンサイドボルト１０ａ、１０ｂを使用して接合する例である。

この場合、水平方向に接合される梁３のウェブ３１および梁つなぎ６には、互いに整合する１３ｍｍの孔径のボルト孔８が形成され、梁３の上下フランジ３２，３３と軸組部材５との接合部には、それぞれ１５ｍｍの孔径のボルト孔９が形成されている。そして、梁３と梁つなぎ６との接合部には、外径１２ｍｍのスリーブ１１０ａ（ワンサイドボルト１０ａ）が挿入されて、軸径８ｍｍのボルト１２０が螺合される。一方、梁３と軸組部材５との接合部には、外径１４ｍｍのスリーブ１１０ｂ（ワンサイドボルト１０ｂ）が挿入されるが、このスリーブ１１０ｂにも軸径８ｍｍのボルト１２０を螺合させることができる。したがって、かかる実施例２においても、異なる径のボルト孔８，９に対してボルト１２０は一種類だけ用意すればよく、その締結作業は、８ｍｍのボルト頭部に対応した締付工具があれば足りるので、接合部ごとに締付工具を持ち替える必要がなくてすみ、作業性が高められる。

図６および図７は本発明の実施例３における接合部構造をそれぞれ示す正面図である。住宅の増改築工事に際しては、住宅の構造上、既存の非耐力壁を耐力壁に入れ替える必要が出てくることがある。例示した形態では、枠形状に配設されたスタッド５１とランナー５２からなる軸組に壁パネル５０…５０が固定されており、中央の軸組（非耐力壁）部分を耐力壁となるように変更した場合について示す。

これらの接合部構造では、耐力壁５０ａと、これに隣接する既存の壁パネル５０とを支持しているスタッド５１，５１には、互いに整合する１３ｍｍの孔径のボルト孔（図示省略）が形成されており、かかる接合部には外径１２ｍｍのスリーブ１１０ａを備えたワンサイドボルト１０ａを用いて接合することができる。

また、耐力壁５０ａを支持しているランナー５２と、梁３の下フランジ３３との接合部には、それぞれ１５ｍｍの孔径のボルト孔（図示省略）が形成されており、かかる接合部には外径１４ｍｍのスリーブ１１０ｂを備えたワンサイドボルト１０ｂを用いて接合することができる。

通常、このような場合には、入れ替え対象となる壁パネル５０および軸組を取り外すだけでなく、この壁パネル５０の両側に設けられている入れ替え対象外の壁パネル５０についても、外装材もしくは内装材、および下地材等の面材を取り外す作業が必要であり、これによって現れたスタッド５１，５１の両側からボルト及びナットで締結して新規の耐力壁５０ａを固定しなければならない。しかし、本発明に係るワンサイドボルト１０ａ，１０ｂを利用すれば、接合部の片側からの施工が可能であるので、図６に示すように、入れ替え対象外の壁パネル５０を取り外す必要はなく、入れ替え対象である壁パネル５０や軸組を交換するだけですみ、耐力壁５０ａを設けるための施工工数を大幅に削減することができる。また、図７に示すように、耐力壁５０ａを設ける部分の既存軸組を残したまま、新規の耐力ブレース５３を組み込むことで耐力壁５０ａを設置する場合にも、前記と同様に入れ替え対象外の壁パネル５０を取り外すことなく施工することができ、工期の短縮化を図ることができる。

さらに、かかる接合部構造においても、軸組に形成されている異なった径のボルト孔に対して、ボルト１２０を一種類だけ用意すればよく、各接合部の締結作業も、８ｍｍのボルト頭部に対応した締付工具があれば足りるので、スタッド５１同士の接合部と、ランナー５２と梁３との接合部との双方で締付工具を持ち替える必要がなくてすみ、作業性も高められる。

なお、ワンサイドボルト１０ａ，１０ｂのスリーブ１１０ａ，１１０ｂに設けられるスリット１１１は、前記各実施例においてはそれぞれ４本であったが、これに限らず、例えば６本のスリットが均等に配置されてもよい。

この発明は、鉄骨軸組架構からなる接合部を片側からしか施工できないような増改築を伴う施工現場において有効であり、かかる施工現場においても信頼性の高い接合部構造を提供することができる。

本発明の接合部構造に用いられるワンサイドボルトの一例を示す部分断面図である。 前記ワンサイドボルトによって接合された部材の接合状態を示す部分断面図である。 本発明の実施例１の接合部構造に用いられるワンサイドボルトの側面図である。 本発明の実施例１に係る軸組架構の接合部構造を示す斜視図である。 本発明の実施例２に係る軸組架構の接合部構造を示す斜視図である。 本発明の実施例３に係る軸組架構の接合部構造を示す正面図である。 本発明の実施例３に係る軸組架構の接合部構造の他の例を示す正面図である。

符号の説明

１〜４ 梁
５ 軸組架構
６ 梁つなぎ
７ スプリットティ
８，９ ボルト孔
１０，１０ａ，１０ｂ ワンサイドボルト
１１０，１１０ａ，１１０ｂ スリーブ
１１１ スリット
１１２ 雌ねじ部
１１３ 段部
１２０ ボルト
１２１ 軸部

Claims (3)

1. 鉄骨軸組架構における部材同士の接合部を複数本のワンサイドボルトで接合する接合部構造であって、
   ワンサイドボルトは、スリーブと、スリーブ内に螺合されるボルトとを備え、
   スリーブは、後端部の内周面にボルト軸部に螺合可能な雌ねじ部が形成されるとともに、軸方向に複数本のスリットが形成されて軸方向力により外側へ鍔状に拡開変形可能とされ、
   このスリーブは所定の内径に対して肉厚が複数種類形成されることにより、複数種類の外径を有するものとなされる一方、それら複数種類のスリーブの頭径と、ボルトの頭径および軸径が所定の寸法で統一され、
   接合部に形成された径の異なるボルト孔に、各孔径に対応しうる外径のスリーブが挿入され、各スリーブにはそれぞれ同一軸径のボルトが螺合されて、部材同士が接合されることを特徴とする鉄骨軸組架構の接合部構造。
2. 水平方向部材同士からなる接合部と、水平方向部材と垂直方向部材からなる接合部とで、各接合部に形成されたボルト孔および該ボルト孔に挿入されるスリーブの外径が異なることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨軸組架構の接合部構造。
3. 頭径が統一されて外径が異なる複数種類のスリーブと、頭径および軸径が統一されたボルトとを備えるワンサイドボルトシステムであって、
   スリーブは、後端部の内周面にボルト軸部に螺合可能な雌ねじ部が形成されるとともに、軸方向に複数本のスリットが形成されて軸方向力により外側へ鍔状に拡開変形可能とされ、
   このスリーブは所定の内径に対して肉厚が複数種類形成されることにより、複数種類の外径を有するものとなされる一方、それら複数種類のスリーブの頭径と、ボルトの頭径および軸径が所定の寸法で統一されており、
   径の異なるボルト孔に対し、各孔径に対応しうる外径のスリーブを挿入し、各スリーブにそれぞれ同一軸径のボルトを螺合することにより、一種類のボルトで異なる径のボルト孔に対応するスリーブを使用可能とされたことを特徴とするワンサイドボルトシステム。

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