JP5019786B2 - Column beam connection structure in a wooden building and metal fittings for column beam connection used in the column beam connection structure - Google Patents
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Description
本発明は、木造の建築物において使用される柱材と梁材との接合技術に関する。 The present invention relates to a technique for joining a column material and a beam material used in a wooden building.
従来の木造軸組構造においては、筋交いを補強材として用いた入れ壁の剛性により耐震強度を確保する構造が広く一般的に採用されていた。そのため、所期の耐震強度を確保し得る壁構造が必要とされることから、間取りの自由度や、窓の位置、開口面積の大きさなどが制約されるという難点があった。また、筋交いを用いるということは、その筋交いや固定用金具等の材料コストのほかに、その取付け作業にも手間がかかり、コスト高につくという問題があった。さらに、柱材と梁材との接合手段として使用されている羽子板ボルトは、強度的にもあまり大きな補強効果が望めないのが実状であった。 In the conventional wooden frame structure, a structure that ensures seismic strength by the rigidity of the wall that uses bracing as a reinforcing material has been widely adopted. For this reason, since a wall structure that can ensure the desired seismic strength is required, the degree of freedom in layout, the position of the window, the size of the opening area, and the like are limited. In addition, the use of bracing has a problem in that, in addition to the material cost of the bracing and fixing metal fittings, it also takes time and labor to install the bracing. Furthermore, the fact that the wing plate bolt used as a means for joining the column member and the beam member cannot be expected to have a great reinforcing effect in terms of strength.
そこで、上述の問題点に鑑み、接合状態における保持力の大きい柱材と梁材との接合構造を開発し、従来の入れ壁の剛性に基づく耐震強度に対する依存度を削減し、間取りの自由度や、窓の位置、開口面積の大きさ等に対する制約を縮小することを目的とした技術が既に提案されている(特許文献1)。
この特許文献1に記載されている柱梁接合方法は、柱材と梁材にそれぞれ設置される上下の柱側接合用金具及び梁側接合用金具の接合面をラック状に形成し、それら各接合用金具のラック状の凹凸部を噛合わせることにより、柱材と梁材とを接合させるものであり、従来の羽子板ボルトの場合と比較して、強固な接合状態が得られるなど、多くの利点を備えるものであった。
In the column-beam joining method described in
ところで、この従来技術におけるラック状凹凸部の噛合わせ結合状態では、図11に例示したように、接合対象である接合用金具Aに作用する外力の軸心Caと接合用金具Bに作用する外力の軸心Cbとが、間隔Sだけ離間した偏心状態にあり、接合用金具A,Bを介して例えば引張力が作用した場合には、接合用金具Aと接合用金具Bとの噛合わせ結合部に曲げモーメントMが作用し、それらの接合用金具A,Bを互いに離す方向の外力として加算されることになる。したがって、この曲げモーメントMの付加に起因して、固定用ボルトの挿通孔による断面欠損部分で曲げ破壊が生じたり、固定用ボルトの螺合部に剪断破壊が生じるといった影響が派生し、接合用金具Aと接合用金具Bとの噛合わせ結合部の本来の性能が制限されるといった技術的問題があった。 By the way, in this meshing state of the rack-shaped concavo-convex portions in the prior art, as illustrated in FIG. 11, the external force acting on the joint Ca and the axis Ca of the external force acting on the fitting A to be joined. When the shaft center Cb is in an eccentric state spaced apart by a distance S and, for example, a tensile force is applied via the joining fittings A and B, the joining fitting A and the joining fitting B are meshed. The bending moment M acts on the portion, and is added as an external force in the direction in which the joining brackets A and B are separated from each other. Therefore, due to the addition of the bending moment M, there is an effect that bending fracture occurs in the cross-sectional defect portion due to the insertion hole of the fixing bolt, or shear failure occurs in the screwed portion of the fixing bolt. There has been a technical problem that the original performance of the meshing joint between the metal fitting A and the joining metal fitting B is limited.
その技術的問題の解決手段として、固定用ボルトの挿通孔による前記断面欠損部分の板厚を増やして補強したり、固定用ボルトの本数を増やしたりする対応策も考えられるが、金具自体の形状が過大になりコストが嵩むばかりでなく、金具の重量が増えて施工性を害することにもなり、偏心による曲げモーメントに対する有効な解決手段とはいえない。さらに、接合対象である前記接合用金具Aに作用する外力の軸心Caと接合用金具Bに作用する外力の軸心Cbとが同じ直線上に位置するように構成することにより、それぞれの接合用金具の板厚を増やすことなく偏心に基づく曲げモーメントを解消することも有効であるが、その接合用金具の板厚を抑えるためには、凹凸部の噛合わせ結合状態をより的確かつ安定的に保持するための工夫が必要とされた。 As a solution to the technical problem, countermeasures such as increasing the thickness of the cross-sectional defect part by the fixing bolt insertion hole and reinforcing the number of fixing bolts can be considered. This is not only an effective solution to the bending moment caused by eccentricity, but also increases the weight of the metal fitting and impairs the workability. Furthermore, by configuring so that the axial center Ca of the external force acting on the joining bracket A to be joined and the axial center Cb of the external force acting on the joining bracket B are positioned on the same straight line, It is also effective to eliminate the bending moment due to eccentricity without increasing the thickness of the metal fittings, but in order to reduce the thickness of the metal fittings for joining, the meshing connection state of the uneven parts is more accurate and stable. Engineering husband for holding was required.
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて開発したもので、柱梁接合用金具における凹凸部の噛合わせ結合状態を保持するための固定具の配設の仕方を工夫して、接合用金具の板厚を抑えながら十分な保持作用が得られ、しかも接合用金具自体の軽量化や材料コストの削減にも有効な柱梁接合技術を提供することを目的とするものである。 The present invention was developed in view of the above-described conventional technical situation, and devised how to dispose the fixtures for maintaining the meshed connection state of the uneven portions in the beam-to-column fittings. The purpose of the present invention is to provide a beam-to-column joining technique that provides a sufficient holding action while suppressing the plate thickness of the joining bracket, and that is also effective for reducing the weight of the joining bracket itself and reducing the material cost. .
前記課題を解決するため、請求項1,2の発明では、柱材側に連結される柱側接合用金具と、梁材側に連結される梁側接合用金具とを用い、それらの接合用金具の接合面に形成した互いに接合する3つ以上の傾斜部を有する凹凸部からなる噛合わせ結合手段を介して柱材と梁材とを接合する木造建築物の柱梁接合構造において、前記凹凸部を形成する両端部に位置する傾斜部同士の接合部の範囲内を貫通させた固定具によって、それらの両端部に位置する各傾斜部の内側終端部に連接して形成した平坦部同士を接合させた状態で前記凹凸部の噛合わせ状態を保持するという技術手段を採用した。前記凹凸部を形成する傾斜部を、前記固定具の挿通孔を備えた傾斜部と備えない傾斜部とから構成し、固定具の挿通孔を備えた傾斜部相互間に、それらの固定具の挿通孔を備えた傾斜部より高さの低い挿通孔を備えない傾斜部を配設するようにしてもよい(請求項3)。また、前記凹凸部を形成する傾斜部を、前記固定具の挿通孔を備えた傾斜部と備えない傾斜部とから構成し、挿通孔を備えない傾斜部の、当該接合用金具の接合軸線方向に対する傾斜角を、挿通孔を備えた傾斜部より大きく設定することも有効である(請求項4)。
In order to solve the above-mentioned problems, in the inventions of
本発明によれば、次の効果を得ることができる。
(1)本発明では、凹凸部の噛合わせ状態を保持するための固定具を、その凹凸部を形成する両端部に位置する傾斜部同士の接合部の範囲内を貫通させ、それらの両端部に位置する各傾斜部の内側終端部に連接して形成した平坦部同士をも接合させた状態で前記凹凸部の噛合わせ状態を保持するように構成したので、それらの固定具が貫通される両端部の傾斜部の間に位置する中間の傾斜部について接合面積を減らすことなく、外力に対する抗力機能をより的確に維持できるとともに、外力によって前記接合部の変形が進んだ場合でも、接合部の端部からめくれ上がる事態を的確に防止することができ、凹凸部の噛合わせ状態をより的確かつ安定的に保持することができる。
(2)したがって、それぞれの接合用金具の板厚を増やすことなく、接合対象である双方の接合用金具の軸心を一直線上に位置させる形態の場合などにも、簡便に対応することができる。
(3)また、固定具にて凹凸部を形成する傾斜部を貫通させるように構成したので、その凹凸部の噛合わせ結合状態が直接的に保持され、的確かつ強固な保持状態が簡便に得られる。
(4)しかも、固定具は凹凸部からなる噛合わせ部内に配設されるので、固定具を前記噛合わせ部分の外側に配設した従来技術の場合に比べて、接合用金具自体の長さを縮小することができ、その分、軽量化が可能であり材料コストの削減にも有効である。
(5)さらに、凹凸部を形成する傾斜部を、固定具の挿通孔を備えた傾斜部と備えない傾斜部とから構成し、挿通孔を備えない傾斜部の、当該接合用金具の接合軸線方向に対する傾斜角を、挿通孔を備えた傾斜部より大きく設定するようにすれば、その傾斜角を大きくした分、両側の接合用金具間の軸方向に作用する外力に対する抗力を大きくすることができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) In the present invention, the fixing tool for maintaining the meshing state of the concavo-convex portions is allowed to pass through the range of the joint portion between the inclined portions located at both ends forming the concavo-convex portions, and both the end portions thereof. since it is configured to so that to hold the meshing state of the uneven portion in a state that also is joined to the flat portions formed by connecting the inner end of the inclined portion positioned, their fixture is penetrated It is possible to maintain the resistance function against the external force more accurately without reducing the bonding area for the intermediate inclined portion located between the inclined portions at both ends, and even when the deformation of the bonded portion is advanced by the external force, the bonded portion It is possible to prevent the situation of turning up from the end portion of the sculpture accurately, and to maintain the meshing state of the concavo-convex part more accurately and stably.
(2) Therefore, it is possible to easily cope with a case where the axial centers of both of the joining metal fittings to be joined are positioned on a straight line without increasing the thickness of each joining metal fitting. .
(3) Moreover, since it comprised so that the inclination part which forms an uneven | corrugated part may be penetrated with a fixing tool, the meshing coupling state of the uneven | corrugated | grooved part is hold | maintained directly, and an exact and firm holding state is obtained easily. It is done.
(4) Moreover, since the fixture is disposed in the meshing portion formed of the concavo-convex portion, the length of the joining metal fitting itself is longer than in the case of the prior art in which the fixture is disposed outside the meshing portion. Therefore, the weight can be reduced and the material cost can be reduced.
(5) Further, the inclined portion forming the uneven portion is composed of an inclined portion provided with an insertion hole of the fixture and an inclined portion not provided, and the joining axis of the fitting for the inclined portion not provided with the insertion hole. If the inclination angle with respect to the direction is set to be larger than that of the inclined portion having the insertion hole, the resistance against the external force acting in the axial direction between the metal fittings on both sides can be increased by increasing the inclination angle. it can.
本発明が適用される木造建築物の柱材や梁材としては、間取りの自由度や窓の位置、開口面積の大きさ等に対する制約を縮小できることから構造用集成材を用いたものが望ましいが、単に所定の寸法に加工した一般的な木材でも適用し得ることはいうまでもない。凹凸部を形成する傾斜部に関しては、全て同じ傾斜角からなる傾斜面を組合わせた形態でもよいし、異なる傾斜角の傾斜面を組合わせた形態でもよい。それらの場合において、具体的な傾斜角に関しては、自由な設定が可能である。また、両端部に位置する傾斜部に固定具を貫通させるようにし、それらの間に高さの低い固定具が貫通されない傾斜部を1個あるいは複数個配設する形態が基本的な形態である。すなわち、前記凹凸部は、両端部の傾斜部とその中間の傾斜部からなり、互いに接合する3つ以上の傾斜部を有する形態から構成されることになる。 As a pillar or beam of a wooden building to which the present invention is applied, it is preferable to use a structural laminated material because it can reduce restrictions on the degree of freedom of layout, the position of windows, the size of the opening area, etc. Needless to say, the present invention can also be applied to general wood processed into a predetermined size. With respect to the inclined portions that form the concavo-convex portions, a configuration in which inclined surfaces having the same inclination angle are combined may be used, or an inclined surface having different inclination angles may be combined. In those cases, a specific inclination angle can be freely set. In addition, the basic configuration is such that one or a plurality of inclined portions that are not penetrated by a fixture having a low height are disposed between the inclined portions positioned at both ends, and the fixing tools are not penetrated therebetween. . That is, the concavo-convex portion is composed of an inclined portion at both ends and an intermediate inclined portion, and has a form having three or more inclined portions joined to each other.
図1は本発明の第1実施例に係る柱梁接合用金具の噛合わせ結合状態を示した断面図である。図中1,2は接合用金具であり、その中の一方の金具、例えば接合用金具1が柱材側に連結される柱側接合用金具として使用され、他方の接合用金具2が梁材側に連結される梁側接合用金具として使用される。それらの接合用金具1,2の端部には雌ネジ3,4が形成され、接合用金具1の端部に形成された雌ネジ3には例えば柱材側に設置されたアンカー部材の雄ネジ部が螺合され、他方の接合用金具2の端部に形成された雌ネジ4には梁材側に設置されたアンカー部材の雄ネジ部が螺合される。これにより、接合用金具1は柱材に、接合用金具2は梁材に連結され、それらの接合用金具1,2を介して柱材と梁材とが接合されることになる。接合用金具1,2の対向する接合面には、両側の傾斜部5,6と、それらの傾斜部5,6より高さの低い中間の傾斜部7と、それらの傾斜部5〜7の間の平坦部8,9からなる噛合い可能な凹凸部が形成されている。また、図示のように、両側のそれぞれの傾斜部5,6の中間位置に対応して、それらの傾斜部5,6の接合部の範囲内を固定用ボルト10,11により貫通した状態で締付け固定できるように、接合用金具2側に挿通孔12,13、接合用金具1側に雌ネジ14,15が前記傾斜部5,6を挟んで形成されている。以上のように、本実施例における凹凸部を形成する傾斜部の場合には、固定具として固定用ボルト10,11が貫通される傾斜部5,6と貫通されない傾斜部7とから構成され、固定用ボルト10,11が貫通される両端部に位置する傾斜部5,6相互間に、それらの傾斜部5,6より高さの低い、固定用ボルト10,11が貫通されない傾斜部7が配設されている。なお、傾斜部の設置数や配置を変更することは可能である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a meshing connection state of a beam-to-column fitting according to a first embodiment of the present invention. In the figure,
しかして、前記接合用金具1,2を接合する場合には、それらの接合用金具1,2の接合面に形成された傾斜部5〜7を備えた凹凸部を図1のように噛合わせた状態で、固定用ボルト10,11を用いて雌ネジ14,15に対して締付け固定することにより、前記凹凸部の噛合わせ結合状態が的確に保持され、接合用金具1,2の接合状態が安定的に保持される。すなわち、固定用ボルト10,11の締付け固定により、図示のように凹凸部の両端部に位置する傾斜部5,6が接合されるとともに、それらの各傾斜部5,6の内側終端部に連接してそれぞれの接合用金具1,2に形成された平坦部8,9同士も同時に接合されることから、この平坦部8,9の接合状態の下で前記凹凸部の噛合わせ状態がより的確かつ安定的に保持されることになる。因みに、その固定用ボルト10,11による雌ネジ14,15に対する締付け固定の際には、傾斜部5〜7自体に誘導されて凹凸部の噛合いが的確かつ安定的に行われる。図2は傾斜部5,6と傾斜部7との傾斜角の関係を示した説明図である。図示のように、前記固定用ボルト10,11の挿通孔を備えた傾斜部5,6の傾斜角は、接合用金具1,2の接合軸線Lの方向に対してθa、固定用ボルトを貫通させる挿通孔を備えない傾斜部7の傾斜角はθbであり、本実施例では、後者の固定用ボルトが貫通されない傾斜部7の傾斜角θbを、固定用ボルトが貫通される傾斜部5,6の傾斜角θaより大きく設定している。図示のように、接合用金具1,2を介して外力、例えば接合軸線Lの方向の引張力Fが傾斜部7に作用した場合には、傾斜部7に垂直な方向の凹凸部に対する押圧力Faと、傾斜部7に沿った接合用金具1,2同士を離間させる方向の離反力Fbに分解できることから、傾斜部7の傾斜角θbを大きく設定することにより、傾斜部7に沿って滑る方向の離反力Fbを抑え、凹凸部に対する押圧力Faを増やして、引張力Fに対する抗力状態をより安定的に確保することができる。
Thus, when joining the
図3は本発明の第2実施例に係る柱梁接合用金具を示した断面図である。本実施例は前記第1実施例の変形例であり、接合用金具16,17の傾斜部18〜21に対する固定用ボルトの貫通部に改良を加えたものである。すなわち、本実施例では、図示のように、接合用金具17に形成した固定用ボルトの挿通孔22,23の下端部と、接合用金具18に形成した雌ネジ24,25の上端部に、互いに嵌合可能な半円筒状の凸状の嵌合部26,27と凹状の嵌合部28,29を形成し、それらの嵌合により、接合用金具16,17同士の噛合わせ結合状態や、接合用金具16,17に作用する外力に対する接合状態の強化を図ったものである。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a beam-to-column fitting according to a second embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the first embodiment, in which improvements are made to the through portions of the fixing bolts with respect to the
図4は本発明の第3実施例に係る柱梁接合用金具の噛合わせ結合状態を示した断面図である。本実施例は、柱材側に連結設置される接合用金具30の端部に連結用ボルト31の挿通孔32を形成するとともに、その内側に作業スペース用の凹部33を形成したものである。この接合用金具30を柱材に設置する場合には、図示のように連結用ボルト31を凹部33から挿通孔32に挿通して柱材側に連結固定することになる。なお、梁材側に連結設置される接合用金具34は、前記実施例の場合と同様の構成からなる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a meshing connection state of a column beam joining bracket according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, an
しかして、本実施例に係る接合用金具30,34を用いて柱材と梁材を接合する場合には、図5に示したように柱材35の内部に埋設した下方のアンカー部材36の端面に形成された雌ネジに対して連結用ボルト31を螺合し、締付け固定することにより下方の柱側接合用金具30を柱材35に対して連結設置する。また、梁材37の内部に埋設した上下のアンカー部材38,39の端部に形成されたそれぞれの雄ネジに対して梁側接合用金具34の端部に形成した雌ネジを螺合して締付け固定することにより、上下の梁側接合用金具34を梁材37に対して互いに上下逆向きに設置する。因みに、後者の上下の梁側接合用金具34の梁材37への設置作業は、工場等において予め実施することが可能であり、簡便で精度のよい作業が可能である。
Thus, when the column member and the beam member are joined using the joining
その後、図6に示したように、柱材35に設置された下方の柱側接合用金具30に対して梁材37に設置された下方の梁側接合用金具34を載置し、それらの接合面に形成された凹凸部を噛合せながら固定用ボルトにより締付け固定する。しかる後、梁材37の端部に設置された上方の梁側接合用金具34に対して上方の柱側接合用金具30を載置し、それらの接合用金具30,34の接合面に形成した凹凸部を噛合せながら固定用ボルトにより締付け固定する。これと前後して、柱側接合用金具30に形成された凹部33によって形成される作業用スペースを活用して連結用ボルト31を挿通孔32に挿通し、柱材35の内部に埋設された上方のアンカー部材40の端面に形成された雌ネジに螺合して締付け固定することにより、上方の柱側接合用金具30を柱材35に連結設置する。以上の接合作業により、上下の柱側接合用金具30と上下の梁側接合用金具34との間の前記凹凸部の噛合わせ結合作用を介して柱材35と梁材37とが的確に接合されることになる。
Thereafter, as shown in FIG. 6, the lower beam-
図7〜図9は本発明の第4実施例に係る柱梁接合用金具を示したものであり、図7はその断面図、図8は平面図、図9は左側面図である。本実施例は、前記第3実施例の変形例であり、接合用金具41に形成した凹部42の構成に特徴がある。すなわち、本実施例の接合用金具41の場合には、図示のように凹部42の下部に開口部43を形成するとともに、側部に図9のように下方が前記開口部43に開口した馬蹄形の挿通部44を形成した点で特徴を有する。図10に示したように、本接合用金具41を梁材45の端部に設置された上方の梁側接合用金具46と柱材47との間に設置する場合には、柱材47側のアンカー部材48の端部に形成された雌ネジに連結用ボルト49を螺合しておき、その連結用ボルト49を前記凹部42の側部に形成した馬蹄形の挿通部44と下部に形成した開口部43を介して凹部42の内部へ挿通した上、締付け固定することにより、接合用金具41を簡便に柱材47側へ連結固定することができる。
FIGS. 7 to 9 show a beam-to-column fitting according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a sectional view, FIG. 8 is a plan view, and FIG. 9 is a left side view. This embodiment is a modification of the third embodiment, and is characterized by the configuration of the
1,2…接合用金具、3,4…雌ネジ、5〜7…傾斜部、8,9…平坦部、10,11…固定用ボルト、12,13…挿通孔、14,15…雌ネジ、16,17…接合用金具、18〜21…傾斜部、22,23…挿通孔、24,25…雌ネジ、26〜29…嵌合部、30…接合用金具、31…連結用ボルト、32…挿通孔、33…凹部、34…接合用金具、35…柱材、36…アンカー部材、37…梁材、38〜40…アンカー部材、41…接合用金具、42…凹部、43…開口部、44…挿通部、45…梁材、46…梁側接合用金具、47…柱材、48…アンカー部材、49…連結用ボルト
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