JP4939834B2 - コーナー金物 - Google Patents

Description

この発明は、主として木造軸組み工法住宅において、柱と土台又は横架材（梁、胴差、桁）との結合を補強するコーナー金物に関する。

木造住宅、特に木造軸組み住宅では、柱と土台又は横架材との結合個所にホールダウン金物やコーナー金物を単独であるいは組み合わせて用いることにより耐震性を補強している。このうちボックス形コーナー金物はその構造上、外力で変形しにくく強度が高いので多く用いられている。しかし、特許文献１〜４のように、変形しにくく強度の高いことだけを要件として開発され、柱と土台又は横架材との結合個所をできるだけ強固に固定すれば足りるとするものが多い。

図１〜３は、このように強力なコーナー金物１を用いて柱２と土台３を結合している例であり、コーナー金物１は垂直壁４が柱２にビス５で固定され、底壁６が土台３にビス７で固定されている。コーナー金物１はさらに、コンクリート基礎８に一端を固定したアンカーボルト９により、土台３ともども基礎８と緊結されている。この補強構造において、図２のように、地震などで柱２に引抜き力Ａが作用すると、コーナー金物１はアンカーボルト９による引抜き抵抗力Ｂ（反力）とで、コーナー金物１を右回転（ａ）させるモーメントが生じ、この回転により、コーナー金物１の垂直壁４と底壁６が交わった角部を柱３側へ蹴り出す（矢印ｂ）と共に柱脚部を右回転方向へ強く引くことになる。このため、コーナー金物１の強度が高すぎると、コーナー金物１の上端部で柱が屈曲され折損することがある。
図３は、同様な構造において、柱２がコーナー金物１と反対側に傾斜するときであり、コーナー金物１は前記と同様に引抜き力Ａとこれに対する引抜き抵抗力Ｂとにより右回転のモーメントを受け、右回転（ａ）と蹴り出し（矢印ｂ）の作用が生じるが、この場合、コーナー金物１に当接している柱２の下端部は、コーナー金物１の角部から大きな力で圧迫を受け圧縮破壊されることがある。
なお、図は柱２の傾斜と破壊の程度を強調して示している。コーナー金物１の変形としては他に、柱２がコーナー金物１と反対側に傾斜するとき、両側の連結壁の間隔がすぼまる変形を伴うことがある。

登録実用新案第３１０６６０６号公報（代表図面） 特開２００３−３１３９４９号公報（図６） 特開平１０−２６６３４９号公報 特開平９−６７８６２号公報

前記のように、柱２の折損や圧縮破壊が生じるのは、コーナー金物が必要以上に強固であって結合箇所の構造が剛に過ぎるためであり、その結果、コーナー金物１の上端部と柱２との当接箇所に引張り力、せん断力、あるいは曲げせん断力に対する応力が集中し、また、コーナー金物１の角部と柱２の下端部との当接箇所には、柱とコーナー金物が引寄せ合うことによる押圧に対する応力が集中して、木材の圧縮耐力を超過してしまうためと考えられる。
この発明は、柱２と土台３又は横架材を結合するボックス形コーナー金物の強度を、耐震補強金物として十分な強度を発揮しながら、地震などで柱が傾斜し柱に設定以上の引抜力が作用する場合には変形し、柱との間に過度の応力集中が生じるのを防止する程度とすることを課題とする。

コーナー金物を、柱に固定する垂直壁と土台又は横架材に固定する底壁及びこれらの両側を連結する連結壁を備えたボックス形の構造とする。連結壁のの外側端縁（垂直壁から底壁へと渡る縁）であって柱寄りの位置に先行曲げ破壊凹部を形成する。この凹部は入隅側縁から柱側に凹ませる。これにより、一定以上の荷重に対しては金物が変形する柔構造の結合とすることができる。また、垂直壁の基部と底壁が形成する角部を両側の連結壁と共に切欠く。この切欠き部は柱下端の逃げ空間となって、柱下端が圧縮破壊されるのを防止する。

柱が金物側へ傾斜してコーナー金物との関係でせん断力、曲げせん断力が一定以上大きくなるとき、コーナー金物が先行曲げ破壊凹部からうつむくように下向きに変形し、柱の傾斜が許容されるので、応力の集中が防止され、柱が折損したり、コーナー金物が回転することによる、柱と金物の引寄せ合いによる蹴り出しで柱の下端部が圧縮破壊されたりするのが抑制される。また、柱の傾斜が前記と逆のとき、コーナー金物の上部は先行破壊凹部から上向きに仰ぐように変形し、柱の傾斜が許容される。また、コーナー金物の角部が柱の下端部を押圧する傾向となるが、コーナー金物の角部は大きく切欠かれているので、実際には柱の下端部が側方から圧力を受けることはなく、柱の下端部が圧縮破壊されることがない。これにより、柱が破損して軸組み構造が一挙に倒壊する危険を防止することができる。

図４は、この発明によるコーナー金物１０であり、垂直壁４と底壁６及びこれらを連結した両側の連結壁１１（１１ａ，１１ｂ）を備えたボックス形である。この実施例において、連結壁１１は、それぞれ、上方の垂直部１２（１２ａ，１２ｂ）と下方の水平部１３（１３ａ，１３ｂ）及び斜行部１４（１４ａ，１４ｂ）を一体に備えた形状であり、垂直部１２と斜行部１４との境界付近に、垂直壁４側へ凹む先行曲げ破壊凹部１５（１５ａ，１５ｂ）を形成してある。
垂直壁４は連結壁１１の垂直部１２の上端よりも長く突出している。
また、垂直壁４と底壁６の面が直交する角部が、図５のように、連結壁１１ともども切欠かれ、比較的大きな切欠き部１６を構成している。

このコーナー金物１は、厚さ３．２ｍｍの鋼板を図６のような平面形状に打ち抜き、垂直４を中央として左右対称な各部分の境界線を谷折りにプレス加工し、二つの底壁相当部分１７ａ，１７ｂを重ねてある。
この例において、コーナー金物１の上下方向寸法（高さ）は３００ｍｍ、左右方向寸法は１６０ｍｍ、前後方向寸法（幅）は６０ｍｍである。切欠き部１６の高さは６０ｍｍ、左右方向寸法は６０ｍｍである。なお、これら寸法は、柱１と土台２又は横架材の規模や必要とする耐震補強の程度によって異なる。
先行曲げ破壊凹部１５は、コーナー金物１の上部に垂直壁４側から図４で右方向に作用する曲げせん断力が柱の折損荷重の７０％程度になったとき、垂直部１２がこの個所から変位し始める大きさと形状に設計されている。この実施例では４０ｋＮ程度である。

コーナー金物１は、図７のように用いられる。すなわち、この実施例では、柱２と土台３（又は梁や胴差などの横架材）との入り隅個所に配置され、垂直壁４を柱１にビスなどで固定し、底壁６をビスとアンカーボルト９で土台３に固定してある。すると、切欠き部１６が柱２と土台３の間に空間として現れる。
通常、この状態であるが、地震の発生で柱２がコーナー金物１側へ傾斜すると（図８）、柱２がコーナー金物１の上部を側方に押圧する。そして、この側圧が設定した圧力以上であると、コーナー金物１の上部が先行曲げ破壊凹部１５から土台３側へうつむくように傾斜して側圧を逃し、柱２に応力が集中するのを防止する。
柱１の傾斜がコーナー金物１から離れる方向であるときは、コーナー金物１の上部が柱２側へ引かれるが、この側圧が設定した圧力以上であると、コーナー金物１の上部が先行曲げ破壊凹部１５から上向きに仰ぐような格好に傾斜して側圧を逃し、柱２に応力が集中するのを防止する。また、柱２に対する引抜力とアンカーボルト９からの引抜き抵抗力による回転モーメントでコーナー金物１の角部が柱２の下端部を側方から押圧する傾向となるが、コーナー金物１の角部は実際は切欠き部１６に構成されているので、押圧作用は発生せず、柱２の下端部が圧迫されることがない。したがって、柱２の下端部が圧縮破壊されることが防止される。
以上のように、地震時に柱２の破損が防止されるので、家屋の軸組みが倒壊して被害が拡大するという事態を避けることができる。

図６において、符号１８は長孔で、底壁６に貫通して形成されており、図７，８のように、基礎８に埋設したアンカーボルト９の上部を通し易くしてある。アンカーボルト９は、土台３から基礎８へ向けて穿孔した孔に差し込んで基部を基礎８に固定したものである。この実施例ではコーナー金物１をビスとアンカーボルト９で固定しているが、ビスだけで固定し、長孔１８は引き寄せ金物の引き寄せボルトを挿通させるために使用することもある。
垂直壁４の上部が垂直部１２よりも上方へ突出していると両側に連結壁１１の垂直部１２が存在しないので、柱２の傾斜に応じて変形しやすい。すなわち、曲げせん断力に対してあまり抵抗せず、前記の先行曲げ破壊凹部１５と同様に、コーナー金物１が剛になり過ぎない。さらに、垂直壁４に配置するビスの間隔を広げることができるので、より大きな引抜き力を安定して発揮させることができる。

以上実施例について説明したが、剛構造の一部に先行曲げ破壊凹部と柱の変位を吸収する逃げ空間となる切欠き部を設けることによって柱に無理がかからないようにすることが要点であり、ボックス形のコーナー金物であってこの要点を備えるものが本願の発明である。
先行曲げ破壊凹部１５の形態は半円状に限らない。どの程度の側圧によって曲げ破壊を開始させるかによって形態と大きさを選択することができる。

従来の結合構造例の正面図（柱の傾斜なし）。 従来の結合構造例の正面図（金物側への傾斜）。 従来の結合構造例の正面図（反対側への傾斜）。 斜視図。 裏面側から見た斜視図。 展開図。 本願による結合構造例の正面図（傾斜なし）。 本願による結合構造例の正面図（金物側への傾斜）。 本願による結合構造例の正面図（反対側への傾斜）。

符号の説明

１ コーナー金物
２ 柱
３ 土台（横架材）
４ 垂直壁
５ ビス
６ 底壁
７ ビス
８ コンクリート基礎
９ アンカーボルト
１０ コーナー金物（本願）
１１ａ，１１ｂ 連結壁
１２ａ，１２ｂ 垂直部
１３ａ，１３ｂ 水平部
１４ａ，１４ｂ 斜行部
１５ａ，１５ｂ 先行曲げ破壊凹部
１６ 切欠き部
１７ａ，１７ｂ 底壁相当部分
１８ 長孔

Claims (3)

1. 柱と土台又は横架材の結合を補強するボックス形のコーナー金物であって、柱側固定部分としての垂直壁と土台又は横架材部分への固定部分としての底壁及びこれらを連結した両側の連結壁とを一体に結合してあり、連結壁の外側端縁であって柱寄りの位置に柱側へ凹む先行曲げ破壊凹部を形成するとともに、垂直壁と底壁が直交する角部を両側の連結壁と共に切欠き、柱下端の圧縮破壊防止用切欠き部を形成してあることを特徴としたコーナー金物。
2. 底壁に、ボルト挿通用の長孔を底壁の長手方向に形成してあることを特徴とした請求項１に記載のコーナー金物。
3. 垂直壁の上部を両側の連結壁よりも長く突出させてあることを特徴とした請求項１又は２に記載のコーナー金物。

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