JP5065730B2 - 部材接合具 - Google Patents

Description

本発明は、木造建築物の骨格を構成する土台や梁などの部材に対して、交角を有するように配置される斜材を締結するための部材接合具に関する。

木造建築物の施工方法は様々存在しているが、柱や梁などの部材を締結して骨格を構成する軸組工法は、間取りの自由度が高いなど利点が多く、現在でも広く使用されている。軸組工法は建物の強度を確保するため、柱や梁などといった骨格を構成する部材同士を強固に締結する必要があり、古くから部材の端面にホゾを加工するなどの対策が取られている。しかしホゾは、部材の断面欠損によって強度が低下するなどの課題があり、最近では費用や作業性などに優れた各種金物が使用される場合が多い。

前記の金物は、その使用箇所や部材の断面形状などに応じて様々な種類が存在しているが、最も普及しているのは、部材に加工された溝などに埋め込まれて、ボルトやドリフトピンなどを介して部材と一体化する形態である。このような標準的な金物は、軸組工法において大量に使用されるため、量産によって単価の抑制も可能であり、建築費用の軽減に貢献している。

大半の建物は、施工性や居住性などを考慮して、外縁や部屋などの区画は矩形状を基調としている。しかし都市部などで敷地に制約がある場合、やむを得ず、建物の外縁を台形状にするなど、変則的な形状を採り入れることがある。このような建物は、一部の部材を斜方向に配置する必要があるが、軸組工法は、柱や梁などを格子状に締結することを原則としており、斜方向に配置された部材（以下、斜材と記載）を他の部材に締結する際は、汎用の金物の使用が難しく、ホゾなどを用いた伝統的な方法を例外的に採り入れる必要があり、施工時の費用や時間が増加しやすい。なお斜材の締結に関しては、溝の向きを調整するなどの対策で、従来の金物を流用することも不可能ではないが、設計や加工や施工などに様々な制約が発生する。

斜材と他の部材との交角を４５度や６０度など、一定の角度に限定するならば、これに応じた汎用性のある金物を使用でき、量産によって単価の増加も抑制できる。しかし斜材は、限られた敷地を極限まで活用するなどの目的で使用されるため、その交角が限定されることは好ましくない。そこで交角に依存せず、汎用性の高い部材接合具が使用できるならば、費用の増加を抑制しながら円滑に斜材を配置できるようになる。さらに斜材を組み込む際、その交角によって設計や施工の手間が増えることは避けられないが、その手間もできるだけ軽減できることが好ましい。なお本発明に類似する先行技術の例として、以下の文献が挙げられる。
特開平９−２０９５４５号公報 特開平１０−９６２６８号公報

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、土台や梁などに対して交角を有して配置される斜材を締結するための部材接合具の提供を目的としている。

前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、木造建築の骨格構造において、幹部材の側面に枝部材の端面を締結するための部材接合具であって、幹部材と枝部材との接合面に形成された受入溝に嵌まり込む本体と、前記本体を幹部材に固定するため本体に設けてある取付部と、枝部材の受入溝に切り込まれた係合溝に差し込まれる羽板と、前記本体と前記羽板とを連結する軸体と、から構成され、前記羽板には、枝部材との結合のため保持孔や保持溝を備えており、前記軸体は、羽板の基部に形成された筒体の内部を挿通しており、羽板が揺動可能に本体と一体化しており、前記取付部は、前記本体の側面から突出する棒状で前記受入溝の内部に形成された埋設穴に嵌まり込み、当該取付部の端面には、幹部材に差し込まれたボルトを螺合するためのネジ穴を有しており、前記本体は円柱状であり、当該本体と前記筒体は前記軸体によって同心に揃い、さらに筒体の外径は本体の外径よりも小さいことを特徴とする部材接合具である。

幹部材および枝部材は、いずれも棒状の木材であり、建物の骨格を構成するもので、幹部材は、土台や梁や柱などの基幹となる部材であり、一方の枝部材は、幹部材によって支持される側の部材であり、幹部材の側面に枝部材の端面を接触させてＴ字状の締結部を構成する。ただし本発明では、両部材の交角が直角である必要はなく、枝部材は幹部材に対して所定の傾きを有した状態で締結される。

本発明による部材接合具は、本体と取付部と羽板と軸体の四要素を基本に構成されており、そのうち本体は、幹部材と枝部材との接合部に形成される受入溝に嵌まり込むもので、締結部の剛性を確保するため、本体と受入溝との隙間はできるだけ小さくすることが好ましい。なお受入溝の断面形状については、幹部材と枝部材との接合面上に中心がある真円断面が理想的であり、これに応じて本体は円柱状とする。また取付部は、本体と一体的に形成されており、さらに幹部材との締結機能を有している。次に羽板は、枝部材の端面を起点として、その長手方向に形成された係合溝に差し込まれるもので、その表面には、枝部材との締結のため保持溝や保持孔が形成されている。羽板を枝部材に差し込んだ状態で、枝部材の側面から保持孔または保持溝に向けてドリフトピンなどを打ち込むことで、枝部材と羽板が一体化する。なお羽板については、一式の部材接合具において一枚だけが使用される。

軸体は、本体と羽板を一体化するための機能を有するが、単に一体化するのではなく、羽板を揺動自在に支持する。そのため羽板において最も幹部材に近い側である基部には、軸体を挿通するための筒体が形成されており、筒体の内周を軸体の外周よりわずかに広くすることで、羽板は自在に揺動できる。なお軸体は、本体によって拘束されており、軸体が本体から離脱することはなく、したがって羽板が本体から離脱することもない。また羽板の揺動を妨げないよう、筒体は本体よりも小形化する。

このように構成することで、枝部材を取り付けるための羽板は、軸体を中心として自在に揺動可能であり、幹部材と枝部材との交角がどのように変化しても両部材を締結できる。しかも本体を受入溝の中に嵌め込むことで、部材接合具全体を安定して固定できるため、幹部材と枝部材との剛性も十分に確保できる。

取付部は、幹部材の受入溝の内部に形成された埋設穴に嵌まり込む棒状で、本体の側面から突出しており、且つ幹部材に差し込まれたボルトを螺合するためのネジ穴を有している。取付部は、本体に対して直交する方向に延びており、この取付部が嵌め込まれる埋設穴は、幹部材側の受入溝の周面を起点として反対面に向けて延びるように形成される。したがって取付部と埋設穴は同一断面形状である必要があるが、必ずしも双方を密着させる必要はなく、作業性などを考慮して隙間があってもよい。なお断面形状としては、円形が最適だがこれに限定される訳ではない。

またネジ穴は、取付部の端面に形成される雌ネジであり、取付部と幹部材とを分離不能に一体化する機能がある。このネジ穴に螺合するボルトは、幹部材の側面から差し込まれるが、そのため埋設穴と連通するキリ孔を事前に形成しておく必要がある。なお取付部については、一つの本体に一つでも構わないが、信頼性を確保するため複数を形成することが好ましい。このように構成することで、部材接合具は取付部を介して幹部材と一体化して、羽板を介して枝部材と一体化して、幹部材と枝部材との接合が実現する。

請求項１記載の発明のように、幹部材に締結される取付部と、枝部材に締結される羽板とが、軸体等を介して一体化しているため、羽板は幹部材に拘束されることなく自在に揺動可能である。そのため本発明による部材接合具は、幹部材と枝部材（斜材）との交角に応じて羽板の角度を調整できるため、この交角に依存することなく両部材の締結が可能であり、設計や施工作業が簡素化でき、建設費や作業時間の増加を抑制できる。しかも本発明品は汎用性があるため、部材の断面寸法などに応じて数種類の規格を決めた上で量産体制を取ることも可能で、一層のコストダウンが実現する。さらに本体や取付部や羽板などは、全て部材内に埋め込まれるため、板材などの敷設にも支障がなく、また耐火性にも優れる。

また本体を円柱状とした上、幹部材に形成された埋設穴に取付部を埋め込む構造にすることで、本発明品を使用する際、幹部材に対して行う加工がドリルなど汎用の工具だけで対応できるため、加工費用を抑制できる。

図１は、本発明による部材接合具１１の概要を示す斜視図であり、図１（Ａ）は全体を示しており、図１（Ｂ）は部材接合具１１単体を（Ａ）とは反対側から見た状態である。この図のように、水平に敷設された幹部材Ａの側面に、枝部材Ｂの端面を接触させる接合部において、双方の部材の交角が直角でない場合、従来の金物の使用は困難であり、本発明による部材接合具１１の使用が適している。部材接合具１１は、本体１２や羽板２０などから構成されており、そのうち本体１２は、上下に延びる円柱状であり、幹部材Ａと枝部材Ｂとの境界部に加工された受入溝３１，３２に収容される。また本体１２の側面からは、二個の取付部１３が水平方向に延びており、幹部材Ａ側の受入溝３１の奥に加工された埋設穴３６に埋め込まれる。この取付部１３は円断面であり、その端面中央には、ボルトなどを螺合するためのネジ穴１５が形成されている。

幹部材Ａと枝部材Ｂとを接触させた際の受入溝３１，３２の直径は、本体１２の直径と同一であり、本体１２は受入溝３１，３２に面接触して、安定した状態で据え置かれる。なお受入溝３１，３２は、作業性などの観点からその中心が幹部材Ａと枝部材Ｂとの境界面上に位置している。これに対して、取付部１３を差し込む埋設穴３６については、作業性を考慮して取付部１３との間に若干の隙間がある。そして埋設穴３６の奥には、同心だが直径の小さいキリ孔３７が反対面に向けて加工されている。このキリ孔３７から取付部１３に向けてボルト２４を差し込んで、その先端をネジ穴１５に螺合させて締め上げることで、本体１２が幹部材Ａ側に引き寄せられて、双方は強固に一体化する。なおボルト２４の頭部を幹部材Ａに埋め込むため、キリ孔３７の出口付近には、直径を拡大した座グリ穴３８が加工されている。

羽板２０は、枝部材Ｂの端面に加工された係合溝３３に差し込まれるもので、上下に長い単純な平面状である。その上辺には保持溝２２が形成されており、その下には計四個の保持孔２３が形成されている。保持溝２２および保持孔２３は、羽板２０を枝部材Ｂに差し込んだ際、双方を貫通して一体化するドリフトピン２６を挿通するためのもので、枝部材Ｂの側面にもこれに合わせたピン孔３５を事前に加工しておく必要がある。そのほか羽板２０の上下両側には、管状の筒体２１が接合されている。この筒体２１は文字通り真円断面の管であり、その中心軸は上下で一致する。なお係合溝３３については、羽板２０が自在に揺動できることから、枝部材Ｂの長手方向に加工すればよく、幹部材Ａとの交角を考慮する必要はない。

軸体１４は、羽板２０を揺動自在な状態で本体１２と一体化するもので、羽板２０の縁部の上下に接合された筒体２１の中を挿通しており、その先端が本体１２の中に差し込まれており、本体１２と軸体１４は不動状態で一体化している。しかし軸体１４と筒体２１とは隙間が確保されているため、羽板２０は一定の範囲で自在に揺動できる。ただし羽板２０は単に揺動だけができるに過ぎず、他については本体１２と強固に一体化されており、枝部材Ｂに作用する水平荷重や垂直荷重は確実に幹部材Ａに伝達される。

図１に示す部材接合具１１は、あくまでも一例であり、取付部１３については、本図のように二個に限定されるわけではなく、その断面形状も自在である。羽板２０についても、保持溝２２は省略可能であり、保持孔２３の個数についても制限はない。

図２は、本発明による部材接合具１１を用いて幹部材Ａと枝部材Ｂとを締結する工程を示す斜視図であり、図２（Ａ）は幹部材Ａと枝部材Ｂとを一体化する前の段階で、図２（Ｂ）は幹部材Ａと枝部材Ｂとを一体化している段階である。図２（Ａ）のように、取付部１３を埋設穴３６に差し込んだ上、本体１２を幹部材Ａ側の受入溝３１に密着させ、幹部材Ａの反対面からボルト２４を差し込んで締め上げると、本体１２は幹部材Ａと完全に一体化する。ただしこの段階では、羽板２０は何らの拘束も受けておらず、軸体１４を中心として自在に揺動可能な状態である。なお枝部材Ｂについては、その端面が交角に応じて斜方向に切断されており、端面の中央から枝部材Ｂの長手方向に沿って係合溝３３が加工されている。さらに枝部材Ｂの側面には、ドリフトピン２６を打ち込むためのピン孔３５が計三個加工されており、そのうちの最上部には、締結作業に先立ってドリフトピン２６’を打ち込んでおく。

図２（Ａ）の段階の後、枝部材Ｂを吊り上げて羽板２０の上方に係合溝３３を移動する。そして枝部材Ｂを徐々に降下させていくと、係合溝３３に羽板２０が差し込まれていき、枝部材Ｂに打ち込まれているドリフトピン２６’が保持溝２２によって受け止められると、枝部材Ｂの仮置きが完了する。この段階で、幹部材Ａと枝部材Ｂは所定の交角を有した状態で密着しているが、枝部材Ｂと羽板２０との締結は不完全な状態である。そこで、残り二箇所のピン孔３５にドリフトピン２６を打ち込むと、幹部材Ａと枝部材Ｂとが完全に一体化する。なお保持孔２３は計四個形成されているが、実際にドリフトピン２６を挿通するのは二個だけである。

図３は、図１に示す部材接合具１１の詳細形状を示しており、図３（Ａ）は平面図で、図３（Ｂ）は左側面図で、図３（Ｃ）は正面図で、図３（Ｄ）は右側面図で、図３（Ｅ）はＺ−Ｚ断面図である。これら一連の図のように本体１２は中空状の円断面であり、この中空部分の端部近傍にはネジが形成されている。また本体１２と一体化している取付部１３についても、本体１２と同様の円断面であり、端面にネジ穴１５が形成されている。羽板２０は、上方に保持溝２２が形成されており、その下には計四個の保持孔２３が形成されているほか、本体１２の上下を挟み込むように円筒状の筒体２１が接合されている。そして軸体１４は、汎用の六角穴付ボルトを流用したもので、筒体２１の内部を貫き、その先端は本体１２に螺合している。なお軸体１４と筒体２１との間には微少な空間が確保されているため、羽板２０の揺動を拘束することはない。また軸体１４の先端に形成されている雄ねじは、形成区間が限定されているため、本体１２へのねじ込み長さも制限され、筒体２１の端面を押し付けることはない。

図４は、図１とは別形態の部材接合具１１’を示しており、図４（Ａ）は概要を示す斜視図で、図４（Ｂ）は部材接合具１１’単体の中央部の断面図である。この部材接合具１１’は、羽板２０などの形態は図１と同様だが、取付部１３’については、他の図のような円柱状ではなく、幹部材Ａの側面に密着する平面状で、本体１２を中心とした左右対称形である。また取付部１３’と幹部材Ａとは、釘類２５によって一体化されており、そのため取付部１３’には複数の釘孔１６が形成されている。なお取付部１３’は、単純に幹部材Ａの側面に密着させても構わないが、取付部１３’が幹部材Ａの側面から張り出していると、枝部材Ｂを締結する際の作業性が悪化する。そのため図のように幹部材Ａの側面を部分的に削り込んだ凹部３４を加工して、この中に取付部１３’を埋め込む場合がある。

そのほか軸体１４’については、断面図に示すように、本体１２および上下の筒体２１を一本で貫通するものとして、その両端にフランジを形成することもできる。この場合、軸体１４’は本体１２と一体化されることはないが、両端のフランジによって軸体１４’が離脱することはなく、筒体２１を確実に本体１２と一体化できる。

図５は本発明による部材接合具１１の使用例を示す斜視図である。この図のように、基礎コンクリートＦの一部は斜方向に打設されており、これら一連の基礎コンクリートＦの上面に土台４１が敷設されており、この土台４１に複数の柱４２が載せられている。そして柱４２の上部を結ぶ梁４３が水平に架設されており、この梁４３を結ぶように横架材４４が配置されている。また強度確保や床板などを支持するための斜材４５も使用されており、これらの横架材４４や斜材４５の締結部のうち、一点鎖線円で囲まれている箇所では、部材同士の交角が直角ではない。このような箇所において、本発明による部材接合具１１は、その交角に依存することなく汎用的に使用可能で、作業性が向上してコストの増加も抑制できる。

本発明による部材接合具の概要を示す斜視図であり、（Ａ）は全体を示しており、（Ｂ）は部材接合具単体を（Ａ）とは反対側から見た状態である。 本発明による部材接合具を用いて幹部材と枝部材とを締結する工程を示す斜視図であり、（Ａ）は幹部材と枝部材とを一体化する前の段階で、（Ｂ）は幹部材と枝部材とを一体化している段階である。 図１に示す部材接合具の詳細形状を示しており、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は左側面図で、（Ｃ）は正面図で、（Ｄ）は右側面図で、（Ｅ）はＺ−Ｚ断面図である。 図１とは別形態の部材接合具を示しており、（Ａ）は概要を示す斜視図で、（Ｂ）は部材接合具単体の中央部の断面図である。 本発明による部材接合具の使用例を示す斜視図である。

１１ 部材接合具
１２ 本体
１３ 取付部
１４ 軸体
１５ ネジ穴
１６ 釘孔
２０ 羽板
２１ 筒体
２２ 保持溝
２３ 保持孔
２４ ボルト
２５ 釘類
２６ ドリフトピン
３１ 受入溝（幹部材側）
３２ 受入溝（枝部材側）
３３ 係合溝
３４ 凹部
３５ ピン孔
３６ 埋設穴
３７ キリ孔
３８ 座グリ穴
４１ 土台
４２ 柱
４３ 梁
４４ 横架材
４５ 斜材
Ａ 幹部材
Ｂ 枝部材
Ｆ 基礎コンクリート

Claims (1)

1. 木造建築の骨格構造において、幹部材（Ａ）の側面に枝部材（Ｂ）の端面を締結するための部材接合具であって、
   幹部材（Ａ）と枝部材（Ｂ）との接合面に形成された受入溝（３１，３２）に嵌まり込む本体（１２）と、
   前記本体（１２）を幹部材（Ａ）に固定するため本体（１２）に設けてある取付部（１３）と、
   枝部材（Ｂ）の受入溝（３２）に切り込まれた係合溝（３３）に差し込まれる羽板（２０）と、
   前記本体（１２）と前記羽板（２０）とを連結する軸体（１４）と、
   から構成され、
   前記羽板（２０）には、枝部材（Ｂ）との結合のため保持孔（２３）や保持溝（２２）を備えており、
   前記軸体（１４）は、羽板（２０）の基部に形成された筒体（２１）の内部を挿通しており、羽板（２０）が揺動可能に本体（１２）と一体化しており、
   前記取付部（１３）は、前記本体（１２）の側面から突出する棒状で前記受入溝（３１）の内部に形成された埋設穴（３６）に嵌まり込み、当該取付部（１３）の端面には、幹部材（Ａ）に差し込まれたボルト（２４）を螺合するためのネジ穴（１５）を有しており、
   前記本体（１２）は円柱状であり、当該本体（１２）と前記筒体（２１）は前記軸体（１４）によって同心に揃い、さらに筒体（２１）の外径は本体（１２）の外径よりも小さいことを特徴とする部材接合具。

Images