JP4847616B1

JP4847616B1 - 木質構造の剛接合金物

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Publication number: JP4847616B1
Application number: JP2011051249A
Authority: JP
Inventors: 幹夫田代
Original assignee: 幹夫田代
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2031-03-09
Also published as: JP2012188816A

Abstract

【課題】本発明は、木造建築物の軸組構法におけるラ−メン構法で最も重要である、柱と梁の接合金物を提供すること。
【解決手段】柱と梁の接合部において、鋼板片をコ字形状に折曲形成し、柱面に当接するウェブ面で、外向きに突起したボルト孔を有する取付け板３ａと、取付け板３ａの左右両側に突出する側面に、ボルト孔を有する側面板３ｂと、取付け板３ａと側面板３ｂの底部から水平に延出する置き板３ｃ、ｄとで形成されている梁受け金具３に、ウェブ面が上部になるようにコ字形状に鋼板片を折曲形成し、柱に当接する前記ウェブの端が台形状に形成されている押し板４ａと、押し板４ａを直角に折曲げ、垂直面にボルト孔を有するアングル板４ｃと、前記ウェブの一部から、ボルト孔を有し、両側から下向きに延出する差込み板４ｂとで形成されているＵ金具４を重合し、側面板３ｂと、差込み板４ｂがボルト５で連結される剛接合金物。
【選択図】図２

Description

本発明は、木造建築物の軸組構法におけるラ−メン構法で最も重要である、柱と梁の接合部での接合金物に関するものである。

従来の木造住宅等の軸組構法は、まず、柱と梁で軸組を構成し、それに壁や床を取り付けて行く構法である。柱には「通し柱」と「管柱」があり、柱の構造的な役割は、通し柱、管柱ともに垂直荷重を支持し、耐力壁として外周に作用する圧縮力や引張力に抵抗し、また、風圧力（水平力）を受ける外壁面での変形を防ぐことである。

従来、木造住宅等の軸組構法での通し柱は、柱の中間に梁を差し込むため、柱の断面欠損が大きくて、曲げ耐力は期待できずに引張力も不足する場合が多い。そこで、建築基準法関係告示第１４６０号では必要な性能を確保するため、継手・仕口ではホゾや相欠きと組み合わせながら補強・補助金物等を使用するように明記されている。

近年、木造住宅等の軸組構法での柱の断面欠損を少なくする工法として、梁と柱又は梁と桁を堅固確実に固定すると共に、金物との当接部を安定化し、かつ筋交いの固定を容易にすることを目的とした梁受け金物及び梁受け装置が、特開２００２−１３８５８４号公報（第１公知例）で開示されている。

また、実願２００２−３５２９号公報（第２公知例）では、梁受け金物の外側にコの字型の補強金具を設け、梁受け金物と補強金具部を一体の状態で、梁が取付けられる柱にボルト・ナット類で止め付けることにより耐力の強化を図る方法が開示されている。

近年、住宅用の木質ラ−メン構法が注目され、車庫一体型の住宅や店舗兼用住宅、さらに、一般の住宅でも、大きなスパン、大きな開口のものが求められており、代表的な木質ラ−メン構法として、鋼板挿入式ドリフトピンの接合方法が、図５に示す方法で行われている。即ち、事前にスリット加工された集成材の柱１２の芯に、ドリフトピン孔１７を有する鋼板１５を挿入して、柱１２の側面からドリフトピン１６を差し込み、柱１２に鋼板１５を固定する。次に、柱１２から突起している鋼板１５に、集成材の梁１３に加工されているスリット１４を差し込み、梁の側面から、ドリフトピン１６と呼ばれている丸鋼で連結して、柱１２と梁１３を一体化している。

特開２００２−１３８５８４号実願２００２−３５２９号

しかしながら、第１公知例と第２公知例の梁受け金物は、集成材の柱と梁の接合方法として、せん断力と軸力（引張・圧縮）を考慮して開発されたものである。近年、モ−メント・回転剛性を考慮して開発された、代表的な図５の鋼板挿入式のドリフトピンを使用している架構方式においても、完全な剛にできない課題があり、半剛接合（ピンと剛の中間）の評価である。例えば、図５に示す、鋼板挿入式ドリフトピンの接合方法は、集成材を縦方向にスリットして鋼板を挿入する方式で、地震等でモ−メントが矢印のように発生し接合部が回転しようとすると、それをドリフトピンが抵抗して、ドリフトピンが集成材にめり込み接合部が微少に回転する。その力の伝達は、梁のモ−メント――ドリフトピンのせん断力――鋼板の曲げ――ドリフトピンのせん断力――柱のモ−メントとなり、モ−メントに対しては鋼板のみで抵抗するシステムであり、ウェブ接合のため、外層に近いほど力学的性能の高い（一般的に、コストを考慮して強度的に重要な梁の外層面である梁の上層面と下層面には、高強度樹種の高価なベイマツ等、内層ラミナには低強度樹種の杉等が使用されている）集成材の特性が有効に利用されているとは言い難い。近年、高性能な木質ラ−メン構法への期待が高まっており、現在、木質ラ−メンの構法性能に関する設計法の確立が待望されている。

本発明の解決すべき課題は、木造建築物の軸組構法におけるラ−メン構法の要である柱と梁の接合部を、剛接合が可能で、また、集成材の特性（外層ラミナ）を活かすことができる接合金物を提供するものである。

本発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、前記の鋼板挿入式ドリフトピンの接合方法では、ドリフトピンのみでは回転を伴うため、本発明では集成材梁の上下面に、キュ−ブ状である接合金物のフランジ部を当接し、剛性を備えた他辺を集成材の柱に接続し、モ−メントによる接合部の回転を、集成材梁を狭持するフランジで阻止する（別の表現をすれば、柱に固定されている剛性のある略キュ−ブ型の金物で、梁の回転を阻止して、柱と梁の角度を保持する）。すなわち、フランジ接合形式の基に、集成材の外層面も活用ができる接合金物の技術的知見を得た。その要旨とするところは以下の通りである。

木造建築物の軸組構法における柱と梁の接合部において、鋼板片をコ字形状に折曲形成し、柱面に当接するウェブ面で、外向きに突起したボルト貫通孔が複数形成されている取付け板と、前記取付け板の左右両側に突出する側面に、複数のボルト貫通孔を有する側面板と、前記取付け板と前記側面板の底部から水平に延出する置き板とで形成されている梁受け金具に、ウェブ面が上部になるようにコ字形状に鋼板片を折曲形成し、柱に当接する前記ウェブの端が台形状に形成されている押し板と、前記押し板を直角に折曲げ、垂直面にボルト貫通孔を有するアングル板と、前記ウェブの一部から、複数のボルト貫通孔を有し、両側から下向きに延出する差込み板とで形成されているＵ金具を重合し、前記の側面板と、前記の差込み板がボルトで連結されることを特徴とする木質構造用の剛接合金物。

（Ａ）本発明に係る木質構造用の剛接合金物によれば、従来の梁受け金物は、木造住宅等の軸組構法において、主にせん断力と軸力を考慮して開発されたものであり、近年の曲げ応力を考慮した鋼板挿入式の木質ラ−メン構法でも、半剛接合（ピンと剛の中間）での評価である。本発明の剛接合金物は、木質柱と木質梁の接合箇所において、剛接合が可能で集成材の特性（外層ラミナ）を活用しての、せん断・軸力・モ−メントの伝達が可能な剛接合金物である。したがって、高性能な純ラ−メン（Ｘ、Ｙ方向の二方向ラ−メン）構法で、耐震性、耐久性を重要視した設計を合理的に行うことができ、粘り強い構造等の効果が得られる。

（Ｂ）本発明に係る木質構造用の剛接合金物によれば、従来の一般的な鋼板挿入式での鋼板は、梁の成（高さ）に沿って存在し、梁の外端部（フランジ部）の位置には鋼板が存在しない方式である。しかし、本発明の剛接合金物の形状は、各面の板から構成されているキュ−ブ状のため、梁上下の外層面の位置（フランジ部）にも鋼板を有し、柱面にも鋼板を有して、回転剛性の高い接合金物で梁と柱面が接合される。したがって、モ−メント抵抗性能の高いラ−メン構法を得ることができる。

（Ｃ）本発明に係る木質構造用の剛接合金物によれば、柱に接触する梁受け金具に、せん断受け用の爪（突起部）を有し、その爪は柱に挿入され、ボルトで柱に圧着されている。また、梁からの鉛直力による爪の変形に対してはボルトで支える構造である。したがって、ボルトに補強された爪で、効率よくせん断耐力を保持するのは容易である。

（Ｄ）本発明に係る木質構造用の剛接合金物によれば、本発明の接合方法は、接着剤を用いた接合方法と異なり、ボルト接合のため、骨組みの組み立て、解体も容易である。例えば、梁受け金具内にはナットが内設されており、梁と反対側の柱面からボルト挿入穴にボルトを挿入し、めがねレンチでボルトを緊結する。したがって、骨組みの組み立て、解体、および現場管理も容易である。

（Ｅ）本発明に係る木質構造用の剛接合金物によれば、梁受け金具、Ｕ金具とも、一枚の鋼板からプレス加工で折曲げ・組み立てを行うことが可能である。したがって、歩留まりが良く、自動化ができ、低コストでの製作が可能で、品質管理も容易である。

本発明に係る木質構造用の剛接合金物の実施例を示す模式図である。本発明に係る実施例を示す柱と梁との接合部の分解斜視図である。本発明に係る梁受け金具の実施例を示す説明図であり、（ａ）は実施の形態を示した模式図、（ｂ）は展開図、（ｃ）は正面図、（ｄ）はイ方向からの側面図、（ｅ）は突起付き貫通孔の拡大図、（ｆ）はナット付き板の正面図である。本発明に係るＵ金具の実施例を示す説明図であり、（ａ）は実施の形態を示した模式図、（ｂ）は展開図、（ｃ）は正面図、（ｄ）はイ方向からの側面図、（ｅ）はロ方向からの側面図である。従来技術に係る木造建築物の軸組構法における、木質ラ−メン構法の一例を示す模式図である。

以下、図１〜図５に基づいて、本発明に係る木質構造用の剛接合金物の実施形態例を説明する。図１は本発明に係る木質構造用の剛接合金物の実施例を示す模式図であり、図２は実施例を示す柱と梁との接合部の分解斜視図である。この例において、木質柱１，木質梁２，木質梁の上層面２ａ、木質梁の下層面２ｂ、梁のスリット２ｃ、梁受け金具３，取付け板３ａ、側面板３ｂ、外置き板３ｃ、内置き板３ｄ、Ｕ金具４、押し板４ａ、差込み板４ｂ、アングル板４ｃ、リブ４ｄ、ボルトガイド溝４ｅ、ボルト５，ボルト貫通孔６，突起付き貫通孔７，ナット付き板８、座金９，ナット１０，およびボルト挿入穴１１から構成される。以下、これに沿って説明する。

まず、木質柱１と木質梁２を接合する剛接合金物の構成について説明する。図１に示すように、本発明の剛接合金物は、梁受け金具３とＵ金具４とを重合して形成されている。図１と図２に示すように、梁受け金具３は、取付け板３ａを木質柱１に、ボルト５で結合してから、その後、木質梁２を接合する金具である。次に、Ｕ金具４は、当該部に上部から差し込んで、差込み板４ｂが、側面板３ｂと重合し、木質梁２の上層面２ａに当接している押し板４ａと、押し板４ａの垂直辺であるアングル板４ｃとで、木質柱１と木質梁２を接合する金具である。

次に、梁受け金具３について説明する。梁受け金具３は、図３（ａ）に示すように、梁受け金具３は、木質柱１に当接する取付け板３ａと、木質梁２を固定する複数の側面板３ｂと、建て方（組立）時に木質梁２の支持にも使用できる、外置き板３ｃおよび内置き板３ｄとで形成されている。このような梁受け金具３は、図３（ｂ）に示す板取りで、一枚の鋼板からプレス加工で折曲し、組立を行うことも可能である。例えば、まず、折曲げ加工の前にボルト貫通孔６の孔加工を施し、その後、取り付け板３ａの左右側辺ＡＢ，ＣＤを支点として、お互い内側に対峙するように直角に折曲げる。その際、内置き板３ｄもＢＤを支点として同時に内側に直角に折曲げる。次いで、外置き板３ｃを、ＢＥ，ＤＦを支点として、外側に直角に折曲げて略箱型形状に形成する。続いて、図３（ｅ）に示すように、取付け板３ａ面にバ−リング加工を施し、突起付き貫通孔７を形成する。なお、木質柱１に接触する取付け板３ａに、バ−リング加工を施すことで、せん断受け用の爪（突起部）でせん断耐力ができ、さらに、突起部（フランジ）の内径にはボルトが挿通されており、フランジの縁が補強される構造のため、木質柱１と梁受け金物３間の、せん断耐力を高くする等の効果が得られる。その後、外置き板３ｃと内置き板３ｄを溶接で繋ぎ、これにより、図３（ａ）に示したような梁受け金具３が形成される。また、図３（ｆ）に示すように、ナット付き板８は、長方形の鋼板片に、ボルト貫通孔６の孔加工を施しナット１０を付着して形成されている。

次いで、Ｕ金具４について説明する。Ｕ金具４は、図４（ａ）に示すように、押し板４ａと、木質梁２を固定する複数の差し込み板４ｂと、木質柱１に当接するアングル板４ｃとで形成されている。このようなＵ金具４は、図４（ｂ）に示す板取りで、一枚の鋼板からプレス加工で折曲し、組立を行うことも可能である。例えば、まず、折曲げ加工の前に、ＡＥとＣＦ間のせん断加工と、ボルト貫通孔６の孔あけ加工と、ボルトガイド溝４ｅの溝加工を施し、その後、アングル板４ｃ下方のＥＦを支点として外側に直角に折曲げる。その際、同時に折曲げ部にリブ４ｄ付けを行う。なお、リブ４付けを行うことにより、曲げ部分の強度が増し剛性を向上させる効果が得られる。続いて、ウェブ４ａの左右側辺ＡＢ，ＣＤを支点として、お互い内側に対峙するように直角に折曲げる。これにより、図４（ａ）に示したようなＵ金具４が形成される。

続いて、剛接合金物の結合形態について説明する。図１と図２に示すように、木質柱１に結合されている、梁受け金具３の外置き板３ｃおよび内置き板３ｄの上面に、木質梁２を載置し、梁受け金具３の複数の側面板３ｂと、木質梁２のスリット２ｃ部を噛み合わせ、さらに、複数の差込み板４ｂが重合し、木質梁２の側面からのボルト５で緊結し木質梁２が結合される。また、アングル板４ｃは木質柱１にボルト５を緊結して剛性を確保している。力の伝達形式は、外周に作用する引張力に対しては、取付け板３ａ絡みのボルト５と、アングル板４ｃ絡みのボルト５で、圧縮力に対しては柱・梁で負担する役割で構成され、また、せん断力に対しては、主に取付け板３ａ、モ−メントに対しては、梁受け金具３とＵ金具４を重合したキュ−ブ状の各面の板で負担する役割で構成されている。

集成材の外層部が高強度樹種（外層ラミナ）で構成されている木質梁２の上層面２ａと、下層面２ｂとの剛接合金物の結合形態について説明する。図１と図２に示すように、木質梁２の上層面２ａには、Ｕ金具４の押し板４ａが、下層面２ｂには、梁受け金具３の外置き板３ｃおよび内置き板３ｄが当接し、梁受け金具３とＵ金具４が複数の板で繋がっている、すなわち、複数の側面板３ａと複数の差し込み板４ｂ、さらに、木質梁２のスリット部に当該する集成材が重合して、ボルトで緊結し結合されている。したがって、集成材が剛接合金物から抜け出さないように、集成材の横と上下と中と四方から金物で結合されており、集成材の外層部で強度的に重要な該当箇所の高強度樹種（ベイマツ、ヒノキ等）を効果的に活かすことができるシステム構造となっている。なお、上記既述では、剛接合金物と木質梁２の接合具をボルトで説明をしているが、本発明ではこれに限ることなく、ボルトと同程度の機能が発揮できるものであれば、公知の何れの方法でも良い。例えば、ドリフトピン等を挙げることができる。

施行例を作業手順により説明する。建設現場において、まず、建て方作業の前に、プレカットされた木質柱１と梁受け金具３の結合を実施する。まず、地上で木質柱１を枕木等（図面を省略した、養生材兼作業台）の上に水平に並べて、図２に示すように、木質柱１に有するボルト挿入穴１１（図面を省略した）と、取付け板３ａと、座金９とに形成されているボルト貫通孔６を合致させ、ボルト５を挿通しナット付き板８とで緊結を行って、梁受け金具３を木質柱１に結合する。なお、木質柱１に、梁受け金具３を結合する場合は、工場での作業が品質上望ましいが、現場での立地条件や、養生、運搬費、工期等を検討した上での低コストの選択となる。

続いて、図２に示すように、建て方作業にて木質柱１を垂直に建てて、水平材である木質梁２のスリット２ｃを、木質柱１より突起している側面板３ｂに差し込み、外置き板３ｃおよび内置き板３ｄの上面に仮設置する。次に、木質梁２側面の一番下のボルト挿入穴１１（側面板３ｂと差込み板４ｂと木質梁２のボルト挿入穴１１の穴ピッチは合致している）にボルト５を差込み仮固定にする。その際、側面板３ｂとスリット２ｃとの隙間を左右同じ間隔になるように注意する。次いで、Ｕ金具４の差込み板４ｂを、側面板３ｂとスリット２ｃとの隙間に上部から差し込み、先導するボルトガイド溝４ｅを、すでに装着済みの木質梁２と側面板３ｂで保持されているボルト５に当接し、溝形状に沿って、Ｕ金具４を引き寄せて、各々のボルト用の穴を合致させ、木質梁２側面のボルト挿入穴１１から残りのボルト５を挿入し、緊結して集成材梁２の結合を行う。さらに、アングル板４ｃに有するボルト貫通孔６と、木質柱１に有するボルト挿入穴１１（図面を省略した）を合致させ、ボルト５で緊結して集成材柱１の結合を行い、集成柱１と集成材梁２を接合する。したがって、せん断・軸力・モ−メントの伝達が可能な剛接合金物で、モ−メント抵抗性能の高いラ−メン構法を得ることができる。

上述した金物類の材質は、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）を代表として示したが、本発明ではこれに限ることなく、機能的に満足すべき強度が得られることができれば、公知
の材質で良い。例えば、鋳物、アルキャスト等を挙げることができる。なお、当該金物のサイズは、設計時の諸条件により決められるが、プレ−トの厚さは１．６〜３．２ｍｍ程度で、梁受け金具とＵ金具を組合わせて、幅は１２０〜２１０ｍｍ（ウェブ幅は４０〜７０ｍｍ）程度、高さは２５０〜５００ｍｍ程度、長さは１５０〜３００ｍｍ程度である。

以上説明したように木質構造用の剛接合金物の本発明に係るによれば、集成材の特性（外層ラミナ）を活用しての剛接合ができる接合金物である。したがって、純ラ−メン構法が可能な剛接合金物を提供することで、耐震性、耐久性を重要視した構造設計を合理的に行うことができ、粘り強い構造等の効果が得られる。また、大規模な木造の技術が系統立っていない現状に貢献することも可能であり、住宅および建設業界での社会に与える効用は極めて大きい。

１木質柱
２木質梁
２ａ木質梁の上層面
２ｂ木質梁の下層面
２ｃ梁のスリット
３梁受け金具
３ａ取付け板
３ｂ側面板
３ｃ外置き板
３ｄ内置き板
４Ｕ金具
４ａ押し板
４ｂ差込み板
４ｃアングル板
４ｄリブ
４ｅボルトガイド溝
５ボルト
６ボルト貫通孔
７突起付き貫通孔
８ナット付き板
９座金
１０ナット
１１ボルト挿入穴
１２従来の柱
１３従来の梁
１４従来の梁のスリット
１５従来の鋼板
１６ドリフトピン
１７ドリフトピン孔
１８ドリフトピン挿入穴

Claims

木造建築物の軸組構法における柱と梁の接合部において、鋼板片をコ字形状に折曲げて、ウェブ面とウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面を形成し、柱面に当設する側のウェブ面に、外向きに突起した複数のボルト貫通孔を設けた取付け板と、前記両側面に、複数のボルト貫通孔を設けた側面板と、前記取付け板と前記側面板の底部から水平に延出する置き板とで形成されている梁受け金具に、ウェブ面が上部になるようにコ字形状に鋼板片を折曲げて、ウェブ面とウェブ面の両側の一部からウェブ面に垂直に突出する両側面を形成し、前記ウェブ面の端が台形状に形成されている押し板と、前記押し板の台形状の端から直角に延出させた垂直面に、ボルト貫通孔を設けた、柱に当接するアングル板と、前記両側面に、複数のボルト貫通孔を設けた差込み板とで形成されているＵ金具を重合し、前記の側面板と、前記の差込み板がボルトで連結されることを特徴とする木質構造用の剛接合金物。