JP6106512B2

JP6106512B2 - 連結具

Info

Publication number: JP6106512B2
Application number: JP2013094299A
Authority: JP
Inventors: 義憲大倉
Original assignee: 義憲大倉
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: JP2014214542A

Description

本発明は、木造建築を始めとする各種木構造で用い、部材同士を強固に一体化する連結具に関する。

木造建築では、柱や梁などの構造材から各種内装材まで、様々な木材を使用しており、これらは金具や釘などで所定の位置に固定する。一般的な金具は、二部材を跨ぐように配置した後、金具から木材に向けてボルトや釘類を差し込むが、この釘類は、部材の表面に対して直角方向に差し込む。ただし、釘類の引き抜け防止などを目的として、下記特許文献のように、あえて部材に対して斜方向に差し込むこともある。

特許文献１では、構造体の結合接続方法が開示されている。この発明は、金具類を木材などに取り付けるために開発され、専用の連結器具を用いて、アングルなどの金具類を固定している。この連結器具には、木材などの表面に対して交角を有する斜孔を複数形成してあり、斜孔から木材などに向けて釘を打ち込む。打ち込まれた釘は、Ｘ字状またはハの字状の配置になり、金具類を引き離すような荷重に対して、強力に対抗できる。

特許文献２は、特許文献１の発明者によって創作された考案で、木材などの表面に固定するアンカー金具が開示されている。このアンカー金具には、左右一対の斜面部を設けてあり、そこに釘などの結合具を打ち込むため、傾斜貫孔を形成してある。傾斜貫孔に打ち込まれた結合具は、Ｘ字状またはハの字状の配置になり、アンカー金具を引き離すような荷重に対して、強力に対抗できる。なお文献中には、Ｔ字状やＬ字状など様々な形状のアンカー金具が開示されており、あらゆる場所での使用が想定されている。

特開昭４８−７１４８号公報実開昭４９−６５０１３号公報

木材に差し込まれた釘類にせん断荷重が作用すると、その頭部付近などが湾曲して木材にめり込み、釘類に緩みが生じて、部材同士の連結箇所の剛性低下など、様々な不具合を引き起こす。そのため、木造建築で使用する釘類には、過大なせん断荷重が作用しないよう注意すべきである。しかし現実には、木材の配置などの制約から、せん断荷重の軽減が難しいことも多い。例えば、柱などの構造材に筋交いを固定する場合、そこで使用する釘類は、作業性の観点から、構造材の表面に対して直角に差し込むことが多い。その結果、釘類には過大なせん断荷重が作用して、その一部が木材にめり込み、以降の剛性が低下することがある。

前記特許文献２のように、一個のアンカー金具を取り付けるため、角度の異なる複数の結合具（釘類）を打ち込む場合、アンカー金具に作用する荷重の方向によっては、特定の結合具だけに荷重が集中して、その結合具にめり込みや抜けが生じて、アンカー金具の取り付けが緩むことも予想される。このように、木材に対して斜方向に釘類を打ち込む場合、特定の釘類だけに荷重が集中しないよう、何らかの対策を講じることが好ましい。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、木造建築を始めとする各種木構造で用い、差し込まれたネジ釘に作用するせん断荷重を軽減でき、また特定のネジ釘に荷重が集中することを抑制可能な連結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、一方材と他方材を連結するための連結具であって、前記一方材の表面に固定されるベース体と、前記ベース体と前記他方材との間をつなぐ中間体と、前記ベース体を前記一方材に固定するためのネジ釘と、前記ベース体と前記中間体を一体化する固定具と、を用い、前記ベース体には、前記一方材の表面に対して交角を有する傾斜面と、該傾斜面から直角方向に伸び且つ前記ネジ釘を差し込むことのできる軸孔と、を設け、前記中間体は、前記ベース体の外側に覆い被さる冠部と、前記他方材を取り付けるための接続手段と、を有し、前記冠部には、前記軸孔に差し込まれた前記ネジ釘の頭部と接触する密着面を設けたことを特徴とする連結具である。

本発明は、木造建築を始めとする各種木構造において、二部材を連結するためのもので、様々な箇所での使用を想定している。そのため、連結される二部材のうち一方を一方材と称し、他方を他方材と称するものとする。一方材は、柱を始めとする棒材のほか、板材でも構わないが、他方材は、棒材とする。また一方材と他方材との配置についても、自在に決めることができる。

ベース体は、一方材の表面に取り付けられる金属片で、ネジ釘で一方材に固定され、その底面は、一方材の表面に接触できるよう、平面状に仕上げてある。またネジ釘は、側周面に螺旋状のオネジを形成してあり、且つ一端にドライバーなどの工具を掛けるための頭部を有するものであれば、長さや断面径は自在である。そしてネジ釘は、一方材の表面に対して直角方向にねじ込む訳ではなく、ある程度の交角を有するものとする。

軸孔は、ネジ釘を差し込むためのもので、ベース体の表裏面を貫通する。この軸孔は、一方材の表面から垂直に突出する軸線に対して、１５度から６０度程度の交角を与えるほか、その内径は、ネジ釘の頭部以外が無理なく通過できる程度とする。次に傾斜面は、軸孔の入り口に設ける平滑面で、軸孔の方向に対して直交するように形成してあり、ネジ釘の頭部と接触する。当然ながら傾斜面は、ベース体と一方材との接触面に対して、反対側に位置する。また一箇所の傾斜面には、複数の軸孔を設けることもできる。

傾斜面は、一個のベース体に一面だけとしても構わないが、左右対称に二面を形成することが多い。なお、傾斜面を左右に配置した場合、ベース体を横方向から眺めると、傾斜面はハの字状、または逆ハの字状になり、その軸孔に差し込んだネジ釘は、一方材の内部でＸ字状、またはハの字状の配置となる。仮に、ネジ釘がＸ字状の配置となる場合、一方材の内部でのネジ釘同士の接触を防ぐため、軸孔を千鳥配置にするなどの対策を講じる。

中間体は、ベース体と他方材を連結する役割を担い、その一端には、ベース体と接触する冠部を備え、他端には、他方材と一体化する接続手段を備える。この接続手段とは、中間体と他方材を一体化する各種構造を指し、具体例としては、他方材の端部に差し込むプレートや、他方材の端部に固定するブラケットなどが挙げられる。なお接続手段自体は、従来技術をそのまま流用したものである。

冠部は、ベース体の外側に覆い被さり、ベース体と一体化するもので、ベース体と隙間なく密着できるよう、傾斜面などに応じた形状とする。なおベース体の外側とは、ベース体の全表面のうち、一方材に対向する側を指す。また冠部には、ベース体に差し込まれたネジ釘の頭部を押圧する密着面を設ける。この密着面は、頭部と接触できるならば単純な平面でも構わない。ただし、ネジ釘の頭部が傾斜面から突出する場合、冠部にはこの頭部を収容する凹部を形成する必要があり、この凹部の底が密着面になる。

固定具は、ベース体と中間体を一体化するもので、通常はボルトを使用する。このボルトを差し込むため、冠部には丸孔を設け、ベース体にはボルトと螺合するメネジを設ける。ネジ釘でベース体を一方材に固定した後、冠部をベース体に覆い被せ、冠部からベース体に向けて固定具を差し込むと、ベース体と中間体が一体化するほか、密着面でネジ釘の頭部が押圧される。

このように、一方材の表面に対して交角を有するようにネジ釘を差し込むことで、荷重の作用する方向と、ネジ釘の方向を近づけることができ、ネジ釘には、せん断荷重に代わって引張荷重の作用する割合が増大する。ネジ釘は、引張荷重に対する強度に優れ、しかもその荷重を一方材の広範囲に分散できるため、一方材と他方材との連結がより強固なものとなる。また、密着面でネジ釘の頭部を押圧することで、ネジ釘は、押圧方向の荷重も受け止めることができる。そのため、ネジ釘を複数の方向に差し込んだ場合でも、特定のネジ釘に荷重が集中することを防止でき、ネジ釘の変形などの不具合を生じない。

請求項２記載の発明は、ベース体と冠部との関係を限定するもので、冠部は、複数のベース体を跨ぐように覆い被さることを特徴とする。実際に部材同士を連結する場合、一方材の幅が狭いなど様々な制約があり、一個のベース体だけで負担できる荷重には限度がある。そこで本発明のように、ベース体を複数配置した上、冠部は、複数のベース体を跨ぐような形状とすることで、一個の中間体は、複数のベース体で支持され、連結具として、より過大な荷重に耐えることができる。

請求項１記載の発明のように、二部材をつなぐ連結具をベース体と中間体で構成して、ベース体には、ネジ釘を斜方向に差し込むための軸孔を設けることで、ネジ釘には、せん断荷重に代わって引張荷重の作用する割合が増大する。またネジ釘は、引張荷重に対する強度に優れ、しかもその荷重を一方材の広範囲に分散できる。そのため、過大な荷重によってネジ釘が湾曲して木材にめり込み、部材同士の連結箇所の剛性が低下するといった事態を回避できる。

さらに、差し込まれたネジ釘の頭部を中間体の密着面で押圧することで、ネジ釘は、押圧方向の荷重も受け止めることができる。そのため、ネジ釘を複数の方向に差し込んだ場合でも、特定のネジ釘に荷重が集中することを防止でき、ネジ釘の変形による緩みなどの不具合を生じない。

請求項２記載の発明のように、ベース体を複数配置した上、冠部は、複数のベース体を跨ぐような形状とすることで、一個の中間体は、複数のベース体で支持される。そのため連結具は、より過大な荷重に耐えることができる。

本発明による連結具の形状例と、その使用状態を示す斜視図である。図１の一方材と他方材を連結する過程を示す斜視図である。図１の一方材と他方材を連結した状態の縦断面図と側面図である。図１とは異なる連結具の形状を示す斜視図である。図４の一方材と他方材を連結した状態を示す斜視図である。図１や図４とは異なる形状の連結具を示す斜視図である。

図１は、本発明による連結具の形状例と、その使用状態を示している。この図では、木造建築の骨格を構成する一方材４１と他方材５１を連結するため、ベース体１１と中間体２１で構成される連結具を用いている。なお、一方材４１は垂直に伸びる柱で、他方材５１は柱を補強する筋交いで、いずれも集成材を含む木製とする。また連結具は全て金属製である。

ベース体１１は厚みのある板状で、ネジ釘１９によって一方材４１の側面に固定される。ネジ釘１９は、一方材４１の側面に対して斜方向に差し込むため、ベース体１１の上下には、角部を削り込んだ傾斜面１３を設けてあり、この傾斜面１３を基点として、ネジ釘１９を差し込むための軸孔１４を設けてある。なお、差し込まれたネジ釘１９が一方材４１の内部で接触しないよう、軸孔１４は上下で千鳥配置となっており、上側は三箇所だが、下側は二箇所となっている。

ここで使用するネジ釘１９は、汎用の木ネジを大形化したもので、引張荷重に対する強度に優れているほか、頭部は平面状になっている。またベース体１１の軸孔１４の入り口部分は、ネジ釘１９の頭部を埋め込むザグリ１５を形成してある。そのためネジ釘１９の差し込みを終えると、その頭部は傾斜面１３と段差なく並ぶ。

中間体２１は、ベース体１１と他方材５１をつなぐもので、この図では、冠部２３と接続手段３１の二要素からなる。冠部２３は、ベース体１１に覆い被さるもので、ベース体１１の傾斜面１３のほか、差し込まれたネジ釘１９の頭部にも接触する密着面２５を設けてある。また冠部２３とベース体１１は、左右の固定具２７で一体化する。固定具２７は汎用のボルトで、冠部２３に設けた丸孔２４から差し込み、ベース体１１のメネジ１７に螺合させる。なお施工時は、まずネジ釘１９でベース体１１を一方材４１に固定して、次に、ベース体１１を覆い隠すように冠部２３を載せ、さらに固定具２７を丸孔２４に差し込み、メネジ１７に螺合させる。

中間体２１の接続手段３１は、他方材５１の端部に加工したスリット５２に差し込む単純な金属板で、接続手段３１をスリット５２に差し込み、他方材５１の側面からドリフトピン３７を打ち込むと、双方が一体化する。なお、ドリフトピン３７を打ち込むため、接続手段３１の表面には計四個の横孔３６を設けてある。また他方材５１の側面には、横孔３６と対になる下孔５３を加工してある。下孔５３は、スリット５２を貫通して反対面に到達している。

冠部２３と接続手段３１を一体化するため、冠部２３の背面からは二列のクレビス２６が突出している。その間に接続手段３１を差し込み、これらを貫通するように支点ピン３４を差し込むと、クレビス２６と接続手段３１は、支点ピン３４を介して揺動自在に一体化する。そのため、一方材４１と他方材５１の交角は、自在に調整できる。なお支点ピン３４を差し込むため、クレビス２６の先端付近にはピン孔２８を設け、接続手段３１の先端付近には支点孔３５を設けてある。

固定具２７を用いて冠部２３をベース体１１に取り付けると、密着面２５はネジ釘１９の頭部に接触する。そのため、経年によるネジ釘１９の緩みを防止できるほか、中間体２１に作用した垂直荷重は、ネジ釘１９の頭部でも受け止めることができる。仮に中間体２１に下向きの荷重が作用した場合、密着面２５がないならば、その荷重は、下側の傾斜面１３に差し込まれた二個のネジ釘１９だけで受け止められる。しかし密着面２５が機能することで、その荷重は、上下五個のネジ釘１９で受け止められる。

図２は、図１の一方材４１と他方材５１を連結する過程を示している。他方材５１のスリット５２に接続手段３１を差し込み、他方材５１の側面からドリフトピン３７を打ち込み、さらにクレビス２６と接続手段３１を貫通するように支点ピン３４を差し込み、冠部２３から他方材５１までを一体化する。また、ベース体１１の傾斜面１３に計五個のネジ釘１９を差し込み、ベース体１１を一方材４１の側面に固定する。その後、ベース体１１の外側に冠部２３を覆い被せて、次に丸孔２４に固定具２７を差し込む。そして固定具２７を締め付けると、ベース体１１と中間体２１が一体化して、一方材４１と他方材５１が連結される。

図３は、図１の一方材４１と他方材５１を連結した状態の縦断面と側面を示している。ネジ釘１９は、ベース体１１の上下の傾斜面１３から差し込まれており、二方向に差し込まれたネジ釘１９は、一方材４１の内部でＸ字状の配置となる。またネジ釘１９の頭部は、冠部２３の密着面２５に押圧される。そのためネジ釘１９の緩みを防止できるほか、密着面２５を介して、ネジ釘１９を押圧する方向に荷重を加えることができる。

図３の下方に描くように、ベース体１１の下方から差し込まれたネジ釘１９は、他方材５１とほぼ同じ方向に伸びている。そのため、他方材５１を図の左下に引き寄せる引張荷重は、ベース体１１の下方に差し込まれたネジ釘１９にそのまま伝達する。このネジ釘１９は、引張荷重を一方材４１の広い範囲に分散させるため、ベース体１１周辺に過大な応力が作用することを回避できる。

このように、ネジ釘１９の方向と荷重の方向をできるだけ一致させることで、ネジ釘１９に作用するせん断荷重が軽減され、引張荷重が増大する。ネジ釘１９は、引張荷重に対する強度に優れるため、必然的に連結箇所の強度が向上する。

次に、他方材５１を図の右上に突き上げる圧縮荷重は、冠部２３の密着面により、ベース体１１の下方に差し込まれたネジ釘１９を押圧する。この圧縮荷重は、ネジ釘１９により一方材４１の広い範囲に分散して、ベース体１１と一方材４１との接触面の圧力が緩和される。そのため、経年によってベース体１１が一方材４１に陥没するといった事態を防止できる。

図４は、図１とは異なる連結具を示している。この図では、垂直に伸びる一方材４１と、水平に伸びる他方材５１を連結しており、一方材４１の側面には、上下に二個のベース体１１を取り付け、さらに中間体２２は、上下二個のベース体１１を跨ぐような形状としている。個々のベース体１１は、上下に傾斜面１３を設け、その一方には三個の軸孔１４を形成して、他方には二個の軸孔１４を形成してあるほか、中央の左右二箇所にはメネジ１７を形成してある。そして二個のベース体１１は、一方材４１の側面を部分的に削り取った段部４４の中に配置した上、ネジ釘１９で固定する。

中間体２２は、二個のベース体１１と接触できるよう上下方向に伸びた形状で、ハの字状の密着面２５を上下二組形成してあり、全てのネジ釘１９の頭部と接触する。また、固定具２７を差し込むための丸孔２４は、ベース体１１のメネジ１７に対応して、計四箇所に設けてある。そのほか接続手段３２は、他方材５１のスリット５２に差し込む板状だが、図１のものとは異なり、冠部２３の背面と直結している。なお接続手段３２の表面には、横孔３６のほか横溝３８も設けてある。横溝３８は、他方材５１を仮置きする際に用いる。

他方材５１と接続手段３２は、ドリフトピン３７で一体化する。そのため図１と同様、他方材５１の側面には下孔５３を加工してある。なお計五列の下孔５３のうち、一番上のものには、あらかじめドリフトピン３７を打ち込んでおく。そして施工時は、このドリフトピン３７を横溝３８に載せて他方材５１を仮置きして、その後、残りの下孔５３にドリフトピン３７を打ち込み、他方材５１を完全に固定する。

施工後、他方材５１には自重などの垂直荷重が作用する。この荷重は、ネジ釘１９を介して一方材４１に伝達されるが、ネジ釘１９は斜方向に差し込まれている。そのためネジ釘１９には、せん断荷重のほか、交角に応じて引張荷重や圧縮荷重も作用する。ネジ釘１９は、引張方向や圧縮方向の荷重に対する強度に優れるため、一方材４１と他方材５１を強固に連結することができる。

図５は、図４の一方材４１と他方材５１を連結した状態を示している。他方材５１は、一方材４１の側面から水平方向に突出しており、Ｔ字状の連結箇所が構成される。また一方材４１の側面に加工された段部４４には、上下に二個のベース体１１が固定されており、その外側を冠部２３が覆い隠している。冠部２３は、段部４４を塞ぐように配置され、さらに他方材５１は、接続手段３２やドリフトピン３７で中間体２２に固定されている。

図６は、図１や図４とは異なる形状の連結具を示している。この図のベース体１２は、傾斜面１３がこれまでの各図とは反対の構成になっており、側端部に向かうに連れて厚さが増大している。また、一方材４１に差し込まれたネジ釘１９は、内部で他のネジ釘１９と接触することがないため、上下の傾斜面１３のいずれにも三個の軸孔１４を形成してある。対する中間体２９は、ベース体１２と面接触できる形状としてあり、冠部２３は、中央の厚さが増大している。なお、ベース体１２と冠部２３を固定具２７で一体化する点は、これまでの各図と変わらない。

接続手段３９は、他方材５１の端面に接触するＴ字状で、係止釘５５で他方材５１に固定する。また接続手段３９は、支点ピン３４を介してクレビス２６に固定される。そのほかこのベース体１２は、図１のようなザグリ１５を形成していないため、傾斜面１３からネジ釘１９の頭部が突出する。この頭部を収容するため、冠部２３には円断面の凹部を設けてあり、その底がネジ釘１９の頭部と接触する密着面２５となる。

１１ベース体
１２ベース体
１３傾斜面
１４軸孔
１５ザグリ
１７メネジ
１９ネジ釘
２１中間体
２２中間体
２３冠部
２４丸孔
２５密着面
２６クレビス
２７固定具
２８ピン孔
２９中間体
３１接続手段
３２接続手段
３４支点ピン
３５支点孔
３６横孔
３７ドリフトピン
３８横溝
３９接続手段
４１一方材
４４段部
５１他方材
５２スリット
５３下孔
５５係止釘

Claims

一方材（４１）と他方材（５１）を連結するための連結具であって、
前記一方材（４１）の表面に固定されるベース体（１１又は１２）と、
前記ベース体（１１又は１２）と前記他方材（５１）との間をつなぐ中間体（２１又は２２又は２９）と、
前記ベース体（１１又は１２）を前記一方材（４１）に固定するためのネジ釘（１９）と、
前記ベース体（１１又は１２）と前記中間体（２１又は２２又は２９）を一体化する固定具（２７）と、
を用い、
前記ベース体（１１又は１２）には、前記一方材（４１）の表面に対して交角を有する傾斜面（１３）と、該傾斜面（１３）から直角方向に伸び且つ前記ネジ釘（１９）を差し込むことのできる軸孔（１４）と、を設け、
前記中間体（２１又は２２又は２９）は、前記ベース体（１１又は１２）の外側に覆い被さる冠部（２３）と、前記他方材（５１）を取り付けるための接続手段（３１又は３２又は３９）と、を有し、
前記冠部（２３）には、前記軸孔（１４）に差し込まれた前記ネジ釘（１９）の頭部と接触する密着面（２５）を設けたことを特徴とする連結具。
前記冠部（２３）は、複数の前記ベース体（１１又は１２）を跨ぐように覆い被さることを特徴とする請求項１記載の連結具。