JP5385314B2 - 連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、木造建築において、基礎の上面に敷設された土台に柱を据え付けるための連結構造に関する。

住宅などの木造建築物の施工方法は様々だが、国内では、土台や柱や梁などの棒材を骨格とする木造軸組構法が広く普及している。この構法で建物の強度を確保するには、隣接する棒材同士を強固に連結する必要があり、近年は棒材同士を跨ぐように各種金物を組み込むことが多い。なお軸組の下には、建物の外縁や室内の仕切りなどに沿ってコンクリート製の基礎を打設してあり、その上面に土台を敷設して、土台から柱を立ち上げている。この土台や柱は、建物の強度を確保する上で重要であり、地震時の浮き上がりを防止するため、ホールダウン金物などで基礎と一体化している。

本願発明と関連のある先行技術の例としては、以下の特許文献が挙げられる。文献１では、土台と柱の接合方法が開示されており、柱の側面にパイプ状の引き寄せ部材を差し込み、さらに引き寄せ部材の端部付近にボルトを差し込んでいる。このボルトは、土台の下面から差し込まれており、その先端にナットを螺合して締め上げることで、引き寄せ部材が土台に引き寄せられ、柱の浮き上がりを防止している。

文献２では、建物の角部などに用いる接合構造が開示されており、角部に集結する土台や梁を柱や基礎などに据え付けるための接合金物を使用している。この接合金物は、土台や梁の端面に差し込み可能な翼部と、柱に差し込み可能なパイプピンと、が一体化した形状で、翼部は、土台や梁の側面から打ち込まれるピンによって固定される。またパイプピンは、アンカーボルトによって基礎に固定されるほか、柱の側面から打ち込まれるピンによっても固定される。

次に文献３では、土台や柱や梁などの木材同士を接合する軸組構造が開示されている。この技術は、木材の内部を貫通する中空孔が加工された中空木材を使用することを前提としており、木材同士の接合部には、双方の中空孔を跨ぐように接続ソケットを埋め込んでいる。さらに中空孔や接続ソケットの中には、基礎と一体化したボルトが差し込まれており、その上端を梁から突出させて、この部分にナットを螺合する。ナットを締め上げると、梁や柱などが基礎に引き寄せられ、軸組構造が完成する。

特開２００７−１９１９０５号公報 特開２００２−１３１９９号公報 特開２００７−９４１７号公報

土台や柱の据え付けは、建物の安全性を確保する上で極めて重要であり、前記特許文献を始めとする様々な技術開発が進められている。その結果、設計や施工が適切であれば、現在の建物は十分な安全性が確保されている。ただし従来のホールダウン金物や特許文献１のような構成は、柱の側面にボルトなどを配置する必要があり、土台と柱との連結部に筋交いなどを取り付ける際の障害になる恐れがある。また近年は、建築費用の低減要求が厳しくなっており、安全性を確保した上で、使用する部品の削減や棒材の加工の簡素化などの取り組みが進められている。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、施工時の費用を抑制可能で、しかも外部に突出する箇所のない土台と柱との連結構造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、地盤から立ち上がる基礎の上面に固定するプレートと、前記プレートの上面に載置される土台に埋め込む支持パイプと、前記土台の上面から直立する柱にねじ込むラグスクリューと、前記支持パイプと前記ラグスクリューとを貫通するスタッドボルトと、前記スタッドボルトの上端部に螺合するナットと、を備え、前記プレートには、前記スタッドボルトの下端部と螺合するネジ孔を設けてあり、前記スタッドボルトを介して前記柱を前記プレートに引き寄せ可能で、前記柱の側面には、前記ナットを組み込むための窓を設けてあることを特徴とする連結構造である。

本発明は、木造軸組構法において、土台の上面に柱を据え付けるための連結構造に関するもので、土台はプレートを挟んで基礎の上面に載置され、さらに柱の下面は土台の上面に接触することを前提とする。基礎は、コンクリート製で地盤から壁状に立ち上がり、建物の外縁などに沿って延びており、その幅は土台よりもやや広く、上面は水平に仕上げてある。またプレートは、基礎と土台との隙間を確保するための鋼板で、土台の横幅と同等の横幅としてあり、基礎の上面から突出するアンカーボルトを差し込み可能で、基礎と一体化することができる。

柱は、プレートの真上に配置する。ただしプレートと柱との間には土台が配置され、双方が接触することはない。さらに柱を基礎に引き寄せるため、柱の下面にはラグスクリューをねじ込む。ラグスクリューは、鋼製の丸棒状で、木ネジを大形化したような外観で、側周面から突出する凸条が螺旋状に延びている。凸条が柱の中に食い込むことで、柱とラグスクリューが強固に一体化するほか、凸条によって柱の変形を抑制できる。なお一本の柱に一個のラグスクリューをねじ込む場合もあるが、柱の断面形状に応じて複数個をねじ込む場合もある。

支持パイプは、鋼製の円筒状で、ラグスクリューと同心に配置され、土台の上下面を貫くように差し込む。その全長は、土台の高さとほぼ同等として、下端面はプレートに接触して、上端面はラグスクリューに接触するものとする。なお支持パイプを差し込むため、土台にはあらかじめ軸孔を加工しておく。支持パイプは、プレートとラグスクリューに接触するため、柱に作用する下向きの荷重をプレートに伝達する機能を担っており、柱や土台に生じる応力を緩和できる。

スタッドボルトは、単純な丸棒状で、側周面の全域または両端部だけにネジを形成したもので、本発明では、同心にそろったラグスクリューと支持パイプとの中心を貫通するように差し込む。そのためラグスクリューは中空状であり、また支持パイプは、スタッドボルトを差し込み可能な内径とする。なおスタッドボルトの全長は、ラグスクリューと支持パイプの長さの合計よりもやや長くする。

ラグスクリューと支持パイプとの中心を貫通するように差し込んだスタッドボルトの下端部は、プレートに螺合させる。そのためプレートには、所定の位置にネジ孔を設けておく。対するスタッドボルトの上端部には、ナットを螺合させる。このナットは、ラグスクリューの上端面に接触可能で、締め上げによってラグスクリューと支持パイプを密着させることができる。また窓は、ナットの差し込みや締め上げのため、柱の側面をくり抜いたもので、ねじ込まれたラグスクリューの上端部に応じた位置に設ける。

スタッドボルトの下端部をプレートのネジ孔に螺合させた後、スタッドボルトの上端部にナットを螺合させて締め上げていくと、やがてナットとスタッドボルトが一体で回り始めて、スタッドボルトの下端面が基礎に接触する。これ以降、スタッドボルトは回転不能になり、以降は、ナットによってラグスクリューが下方に押し込まれる。そのためラグスクリューと支持パイプは、プレートとナットで挟み込まれ、柱が基礎に引き寄せられる。

請求項２記載の発明は、スタッドボルトの緩みを防止するためのもので、支持パイプの内周面の下端部には、スタッドボルトと螺合可能な内ネジを設けてあることを特徴とする。請求項１記載の発明は、スタッドボルトで柱を基礎に据え付けており、経年によってスタッドボルトに緩みが生じてはならない。そのため幹線道路沿いの建物など、日常的に微細な振動にさらされて、スタッドボルトに緩み生じやすい場合には、何らかの対策が必要である。

請求項２記載の発明では、支持パイプの内周面にスタッドボルトと螺合する内ネジを設けている。この内ネジをスタッドボルトに螺合させて締め上げることで、支持パイプをプレートに密着させることができ、この反力をスタッドボルトが受けることで、螺合箇所の摩擦が増大して緩みの発生を抑制できる。

請求項１記載の発明のように、土台に支持パイプを埋め込み、柱にラグスクリューをねじ込み、さらに基礎の上面にアンカーボルトを介してプレートを固定して、プレートに螺合するスタッドボルトで柱を基礎に引き寄せる連結構造とすることで、プレートを除く全ての部品を土台や柱の中に埋め込むことができ、柱の側面などには何らの部品も配置されない。そのため筋交いなどを自在に取り付け可能で、利便性に優れている。

さらに、プレートや支持パイプやラグスクリューやスタッドボルトは、汎用品を流用可能で、長さの調整などの最小限の作業だけで製品化でき、溶接等の工程は不要である。また施工に際しては、土台や柱への穴加工や、ラグスクリューのねじ込みといった一般的な作業だけで対応でき、無理なく施工時の費用を抑制できる。

請求項２記載の発明のように、支持パイプの内周面には、スタッドボルトと螺合する内ネジを設けることで、プレートと支持パイプによってスタッドボルトに引張荷重を与えることができる。この反力によって、スタッドボルトとプレートとの螺合箇所の摩擦が増大して、日常的に微細な振動が加わるような環境においても、スタッドボルトの緩みを抑制できる。

本発明による連結構造の具体例を示す斜視図である。 図１の連結構造を組み上げる際の途中段階を示す斜視図である。 図１の連結構造を組み上げた状態を示す斜視図と、その縦断面図である。 土台に埋め込まれる支持パイプに内ネジを設けた場合を示す斜視図である。 図４の連結構造を組み上げた状態を示す縦断面図である。

図１は、本発明による連結構造の具体例を示している。この連結構造は、基礎３１の上面に土台４１を載せて、さらに土台４１の上面に柱５１を据え付けるもので、プレート１６を介して土台４１と柱５１を基礎３１に固定している。基礎３１は、地盤から立ち上がるコンクリート製であり、一定の厚さで建物の外縁などに沿って延びており、その上面は水平に仕上げてある。基礎３１の内部には、所定の位置にアンカーボルト３２が埋め込まれており、その先端が基礎３１の上面から突出している。また土台４１は、基礎３１の上面に沿って水平に敷設され、これに柱５１などを据え付けていく。なお土台４１と柱５１のいずれとも、集成材を含む木製である。

土台４１は、基礎３１の上面に直接載置する訳ではなく、双方の間にプレート１６を挟み込んでいる。プレート１６は、土台４１とほぼ同じ横幅の鋼板を切り出したもので、基礎３１や土台４１の長手方向に沿って配置して、さらに基礎３１と強固に一体化して、建物の浮き上がりを防止する機能を担う。そのためプレート１６の両端には、アンカーボルト３２を差し込むための丸孔１７を設けてあり、固定ナット３４によって基礎３１と一体化する。なおアンカーボルト３２や固定ナット３４を収容するため、土台４１の下面には逃げ穴４２を加工してある。

柱５１は、ラグスクリュー２２とスタッドボルト１１を介してプレート１６に連結する。ラグスクリュー２２は、鋼製の丸棒の側周面に螺旋状の凸条２４を設けたもので、凸条２４が柱５１の中に食い込むことで、柱５１と強固に一体化され、しかも柱５１の経年変形で緩みが生じることもない。またラグスクリュー２２の中心には、両端面を貫く貫通孔２３を設けてあるほか、ラグスクリュー２２の下端部は、工具を掛けるため六角形に仕上げてある。さらにラグスクリュー２２をねじ込むため、柱５１の下端面を起点として、長手方向に延びる下穴５３をあらかじめ加工してある。下穴５３の内径は、ラグスクリュー２２の外径（凸条２４を除く）とほぼ等しく、凸条２４だけが柱５１の中に食い込んでいく。なお図の柱５１の横断面は正方形ではなく、横幅（土台４１の長手方向）が大きい。そのためラグスクリュー２２を左右に計二個配置している。

土台４１は、柱５１に作用する下向きの荷重を受け止めるため、経年によって押し潰されるように変形する恐れがある。これを防止するため、土台４１の内部には、ラグスクリュー２２と同心になる位置に支持パイプ１２を埋め込んでいる。支持パイプ１２は、鋼製の丸パイプで中心孔１３が両端を貫通している。その下端面をプレート１６に接触させて、上端面をラグスクリュー２２に接触させることで、柱５１に作用する下向きの荷重が土台４１に伝達しない構造としてある。なお支持パイプ１２を埋め込むため、土台４１にはあらかじめ上下面を貫通する軸孔４３を加工してある。

スタッドボルト１１は、柱５１をプレート１６に引き寄せるために使用しており、同心にそろった中心孔１３と貫通孔２３に差し込まれる。スタッドボルト１１の下端部と螺合できるよう、プレート１６にはネジ孔１８を設けてあり、またスタッドボルト１１の上端部にはナット２８を螺合させる。なおナット２８の差し込みや締め上げができるよう、柱５１の側面には窓５４を加工してある。窓５４は下穴５３と交差して反対面に達している。

支持パイプ１２を土台４１に埋め込み、ラグスクリュー２２を柱５１にねじ込み、土台４１の上面からネジ孔１８に向けてスタッドボルト１１を差し込み、次に柱５１を土台４１に載せると、スタッドボルト１１の上端部は、貫通孔２３を抜けて窓５４の中に到達する。その後、窓５４からナット２８を差し込んでスタッドボルト１１と螺合させると、柱５１がプレート１６に引き寄せられて据え付けが完了する。なお柱５１に作用する水平荷重を受け止めるため、土台４１と柱５１との境界にはピン２９を埋め込んである。ピン２９は鋼製の棒状で、土台４１の上面と柱５１の下面に設けたピン穴４５、５５に埋め込む。

図２は、図１の連結構造を組み上げる際の途中段階を示している。この図のように土台４１と柱５１を連結する前の段階で、土台４１には支持パイプ１２とピン２９を埋め込んでおき、柱５１にはラグスクリュー２２をねじ込んでおく。またプレート１６は、基礎３１の上面に載置した上、アンカーボルト３２に固定ナット３４を螺合して基礎３１と一体化しておく。次に土台４１をプレート１６に載せて、さらに支持パイプ１２にスタッドボルト１１を差し込み、その下端部をネジ孔１８に螺合させる。その後、吊り上げた柱５１を徐々に降下させて、スタッドボルト１１の上端部をラグスクリュー２２に差し込んでいく。そして柱５１の下面が土台４１に接触した後、窓５４からナット２８を差し込み、これをスタッドボルト１１の上端部に螺合させて締め上げる。

図３は、図１の連結構造を組み上げた状態を示している。柱５１はスタッドボルト１１によってプレート１６に引き寄せられており、柱５１と土台４１は、プレート１６を介して基礎３１と一体化している。また支持パイプ１２やラグスクリュー２２やスタッドボルト１１は、全体が土台４１や柱５１の中に埋め込まれており、ナット２８は窓５４の内部に位置しており、土台４１や柱５１の側面から突出する部品はない。そのため筋交いなどを配置する際の自由度が高い。

縦断面図のように、スタッドボルト１１の下端面が基礎３１に接触すると、これ以上、スタッドボルト１１をねじ込むことはできない。そのためスタッドボルト１１の上端部に螺合させたナット２８を締め上げる際、スタッドボルト１１も一体で回転することはない。またプレート１６は、柱５１の横幅（縦断面図の左右方向）よりも長くなっており、柱５１や支持パイプ１２から伝達する荷重を無理なく受け止めることができる。なおこの図では、支持パイプ１２とラグスクリュー２２との境界を土台４１と柱５１との境界に一致させているが、この形態に限定されることはなく、ラグスクリュー２２を柱５１の下面からわずかに突出させて、その分だけ支持パイプ１２を短くすることもできる。

窓５４は、ねじ込まれたラグスクリュー２２の上端部と交差するように加工してあり、ナット２８を締め上げる工具を差し込むため、十分な内径を確保してある。そのほか柱５１に作用する水平荷重を無理なく伝達できるよう、土台４１と柱５１との境界には、一個のピン２９を配置している。またアンカーボルト３２と固定ナット３４を収容するため、土台４１の下面には逃げ穴４２を設けてある。

図４は、土台４１に埋め込まれる支持パイプ１２に内ネジ１５を設けた場合を示している。この図は、支持パイプ１２の形状を除いて先の図１と同じ構成であり、スタッドボルト１１を介して柱５１をプレート１６に引き寄せている。なお支持パイプ１２は、上部を六角形として工具を掛けることができる形状となっており、さらに中心孔１３の下には、スタッドボルト１１と螺合可能な内ネジ１５を設けてある。

施工時は、まず土台４１の軸孔４３に支持パイプ１２を差し込み、さらに土台４１をプレート１６の上面に載せる。次に中心孔１３からネジ孔１８に向けてスタッドボルト１１を差し込む。その後、スタッドボルト１１を回転させて、その下端部を内ネジ１５とネジ孔１８に螺合させる。螺合を続けていき、スタッドボルト１１の下端面を基礎３１に接触させた後、支持パイプ１２の上部に工具を掛けて回転させると、内ネジ１５によって支持パイプ１２とプレート１６が密着する。この反力でスタッドボルト１１の下部に引張荷重が発生して、螺合箇所の摩擦も増大して緩みが生じにくくなる。

図５は、図４の連結構造を組み上げた状態を縦断面で示している。支持パイプ１２の下部内周には内ネジ１５を設けてあり、これがスタッドボルト１１と螺合している。そのためスタッドボルト１１の下部では、プレート１６のネジ孔１８と螺合している区間と、内ネジ１５と螺合している区間と、が引き合い、その反力でプレート１６と支持パイプ１２が密着する。これによって双方の螺合箇所の摩擦が増大して、スタッドボルト１１の下端部とプレート１６との緩みを抑制できる。

１１ スタッドボルト
１２ 支持パイプ
１３ 中心孔
１５ 内ネジ
１６ プレート
１７ 丸孔
１８ ネジ孔
２２ ラグスクリュー
２３ 貫通孔
２４ 凸条
２８ ナット
２９ ピン
３１ 基礎
３２ アンカーボルト
３４ 固定ナット
４１ 土台
４２ 逃げ穴
４３ 軸孔
４５ ピン穴
５１ 柱
５３ 下穴
５４ 窓
５５ ピン穴

Claims (2)

1. 地盤から立ち上がる基礎（３１）の上面に固定するプレート（１６）と、
   前記プレート（１６）の上面に載置される土台（４１）に埋め込む支持パイプ（１２）と、
   前記土台（４１）の上面から直立する柱（５１）にねじ込むラグスクリュー（２２）と、
   前記支持パイプ（１２）と前記ラグスクリュー（２２）とを貫通するスタッドボルト（１１）と、
   前記スタッドボルト（１１）の上端部に螺合するナット（２８）と、
   を備え、
   前記プレート（１６）には、前記スタッドボルト（１１）の下端部と螺合するネジ孔（１８）を設けてあり、前記スタッドボルト（１１）を介して前記柱（５１）を前記プレート（１６）に引き寄せ可能で、前記柱（５１）の側面には、前記ナット（２８）を組み込むための窓（５４）を設けてあることを特徴とする連結構造。
2. 前記支持パイプ（１２）の内周面の下端部には、前記スタッドボルト（１１）と螺合可能な内ネジ（１５）を設けてあることを特徴とする請求項１記載の連結構造。
   
   

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