JP6568408B2 - 木造建築用コーナ金物 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、木造建築における土台と柱や、柱と梁等、相互に直交して接合される木製の第１構造部材と第２構造部材のコーナ部を連結すると共に補強するための木造建築用コーナ金物に関する。

従来、コーナ金物は、折曲された金属板素材により形成されており、コーナ部を構成する第１構造部材と第２構造部材の被着面のそれぞれにビス等で固着される第１取付板部と第２取付板部を備えている。

ところで、近年は、コーナ部を補強するため、コーナ部に対して斜交方向に傾斜する補強板部を設け、該補強板部を前記第１取付板部と第２取付板部の間に連設したコーナ金物が提供されている。

特開２０１５−９６６７７号公報 意匠登録第１５１１５７６号公報 意匠登録第１４６８０７９号公報 意匠登録第１４０２４６５号公報

木造建築において土台と柱や、柱と梁等、相互に直交して接合される第１構造部材と第２構造部材をコーナ金物により連結して成る構造体は、一般的に、コーナ金物の降伏応力を高めるのが良いと考えられている。

しかしながら、木造建築における構造体は、所定以上の応力が加えられると、木質とされた構造部材に割裂が生じるので、脆性的な破壊を招来する。従って、地震等が発生したときは、コーナ金物が全体的に高強度とされている場合でも、脆性的な破壊が瞬時に生じるおそれがある。

上記特許文献に示されるようなコーナ金物は、土台等に第１取付板部を第１ビスで固着し、柱等に第２取付板部を第２ビスで固着するように構成されている。従って、柱等が土台から離反する方向の引張力を受けると、第１ビスが牽引され、土台等の木質に割裂を招来し、割裂が開始すると第１ビスが瞬時に引き抜かれるので、接合部分の脆性的な破壊を発生する。また、第１ビスが引き抜きに抗して耐えている場合は、第１ビスを挿通した孔を拡大させながら第１取付板部が破断し、破断が開始すると瞬時に所謂ビスのホール抜けを招来するので、接合部分の脆性的な破壊を発生する。

上記に鑑み、本発明は、靱性を具備させることにより、上述のような脆性的な破壊を遅延させることが可能なコーナ金物を提供するものである。

そこで、上記課題を解決するために本発明が手段として構成したところは、相互に直交するＸ方向とＹ方向に関して、Ｘ方向に配置された木質材から成る第１構造部材に対してＹ方向から第２構造部材を突き合わせた状態で、両部材のコーナ部を連結するコーナ金物であり、金属板素材を折曲することにより、前記コーナ部に臨む第１構造部材と第２構造部材の被着面にそれぞれネジ部材により固着状態で接合される第１取付板部と第２取付板部を設け、前記コーナ部に対して斜交方向に傾斜する補強板部を前記第１取付板部と第２取付板部の間に連設して成る構成において、前記第２取付板部と前記補強板部との間に位置して、Ｙ方向に関して第２構造部材が第１構造部材から離反する方向の引張力Ｐを受けたとき、前記離反方向に変形することによりコーナ金物に靱性を与える変形部が折曲形成されており、前記変形部は、前記第２取付板部の下端折曲部と補強板部の上端折曲部の間でＸ方向に向く段状板部を備え、前記引張力Ｐを受けたとき、前記折曲部の折曲角度を拡開させる方向に変形することにより降伏し、前記ネジ部材により固着された接合部の脆性的な破壊を遅延させるように構成して成る点にある。

具体的には、前記第１取付板部に開設した孔に挿通されるネジ部材を第１構造部材に挿着する構成において、前記ネジ部材を保持する第１構造部材の保持力Ｎと、前記ネジ部材に対して孔を介して係止固定された第１取付板部の係止力Ｆに対して、前記変形部の降伏応力ＫをＫ＜ＮかつＫ＜Ｆに構成している。

本発明の好ましい実施形態において、前記変形部は、前記２取付板部と前記補強板部の間に介在された段状板部を備え、該段状板部の両端を前記第１取付板部及び前記補強板部に対して屈折する折曲部を介して連設しており、前記引張力Ｐを受けたとき、前記折曲部の折曲角度を拡開させることにより変形するように構成している。

この際、前記第２取付板部と段状板部の折曲角度θを９０度以下に形成することが好ましい。

更に、本発明が手段として構成したところは、相互に直交するＸ方向とＹ方向に関して、Ｘ方向に配置された木質材から成る第１構造部材に対してＹ方向から第２構造部材を突き合わせた状態で、両部材のコーナ部を連結するコーナ金物であり、金属板素材を折曲することにより、前記コーナ部に臨む第１構造部材と第２構造部材の被着面にそれぞれネジ部材により固着される第１取付板部と第２取付板部を設け、前記コーナ部に対して斜交方向に傾斜する補強板部を前記第１取付板部と第２取付板部の間に連設して成る構成において、前記第２取付板部の下端と補強板部の上端との間にＸ方向の段状板部を折曲形成することにより、該段状板部の両端に折曲部を設け、前記段状板部の両端の折曲部のうち少なくとも一方の折曲部に関して、該折曲部の外側から内側に向けて金属板素材を圧入することにより、該折曲部の内側面を架橋状に結合するリブを一体に形成しており、Ｙ方向に関して第２構造部材が第１構造部材から離反する方向の引張力Ｐを受けることにより該第２構造部材のネジ部材に剪断力が作用するとき、前記段状板部の両端の折曲部が拡開変形させられ降伏する変形部を構成すると共に、前記リブが前記拡開変形に抗することにより前記剪断力を分散するモーメントを生じさせる変形強度設定手段を構成して成る点にある。

好ましくは、前記リブは、前記段状板部と第２取付板部の間に形成された折曲部に設けられ、該折曲部の内側面を架橋状に結合している。

請求項１に記載の本発明によれば、柱等の第２構造部材３が土台等の第１構造部材２から離反する方向の引張力Ｐを受けたとき、直ちに木質の割裂や、ビスのホール抜け等による脆性的な破壊を生じることがなく、変形部１２を前記離反方向に変形させて降伏させることにより、靱性に優れた粘り強い接合を可能にして脆性的な破壊を遅延させることができるという効果がある。
この際、変形部１２は、第２取付板部６と補強板部７の間に介在された段状板部１３と、該段状板部１３の両端に連設した折曲部１４、１５により構成され、前記引張力Ｐを受けたとき、前記折曲部１４、１５の折曲角度を拡開させることにより変形して降伏するものであるから、従来のコーナ金物の全体的構成を大きく変更する必要はなく、折曲工程を付加するだけで、簡単に実施することが可能であり、比較的安価に提供することができるという利点がある。

請求項２に記載の本発明によれば、保持力Ｎを超える応力により木質の割裂が生じてネジ部材５の引き抜きを生じる前の状態と、係止力Ｆを超える応力により孔８から第１取付板部５が判断してホール抜けを生じる前の状態で、変形部１２を好適に変形させるので、接合部の脆性的破壊の到来を遅延させることが可能になる。

この際、請求項３に記載の本発明によれば、第２取付板部６と段状板部１３の折曲部１４の折曲角度θを９０度以下に形成しているので、折曲部の変形による拡開角度αを大きくすることができ、変形部１２の十分な変形量による優れた靱性を確保することが可能になる。

そして、請求項４に記載の本発明によれば、前記折曲部１４、１５のうち少なくとも一方の折曲部に関して、該折曲部の外側から内側に向けて金属板素材を圧入することにより、該折曲部の内側面を架橋状に結合するリブ１７を一体に形成し、リブ１７の変形を伴うことにより初めて折曲部を拡開しつつ変形するように構成することにより、変形強度設定手段１８を構成しているので、リブ１７の大きさや個数を選択することにより、変形部１２の降伏応力Ｋを所定値に設定することが容易であり、コーナ金物１に所望の靱性を具備させることができるという利点がある。

更に、請求項５に記載の本発明によれば、前記リブ１７を段状板部１３と第２取付板部６の間の折曲部１４に設け、該折曲部１４の内側面を架橋状に結合しているので、前記引張力Ｐを受けたとき、リブ１７で一体化された折曲部１４を介して第２取付板部６にモーメントを生じさせ、第１取付板部６を第２構造部材３に固着した第２ネジ部材１１に対する剪断応力を分散することにより、該第２ネジ部材１１を破断から保護することができる。

本発明の第１実施形態に係るコーナ金物を示す斜視図である。 （Ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）はその部分拡大図である。 （Ａ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、（Ｂ）はその部分拡大図である。 第１実施形態に係るコーナ金物の外観を示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は背面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は平面図、（Ｅ）は底面図である。 第１実施形態に係るコーナ金物の使用例を示す斜視図である。 第１実施形態に係るコーナ金物の作用を示しており、（Ａ）は接合部の連結状態を示す断面図、（Ｂ）は引張力により変形部が変形した状態を示す断面図、（Ｃ）は変形部の変形を経て接合部が破壊された状態を示す断面図である。 変形部の詳細を示しており、（Ａ）は変形前の状態を示す拡大断面図、（Ｂ）は変形後の状態を示す拡大断面図，（Ｃ）はリブで一体化された折曲部により剪断応力が軽減される作用を示す拡大断面図である。 本発明のコーナ金物の別の実施形態を示しており、（Ａ）は第２実施形態を示す斜視図、（Ｂ）は第３実施形態を示す斜視図、（Ｃ）は第４実施形態を示す斜視図である。 比較例に係るコーナ金物を示しており、（Ａ）はコーナ金物の斜視図、（Ｂ）はコーナ金物による接合部の連結状態を示す断面図、（Ｃ）は引張力を受けた状態を示す断面図である。

以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。

（第１実施形態）
図１ないし図５に示すように、コーナ金物１は、木造建築の相互に直交するＸ方向とＹ方向に関して、Ｘ方向に配置された第１構造部材２に対してＹ方向から第２構造部材３を突き合わせた状態で、両部材のコーナ部を連結するために使用される。

第１構造部材２及び第２構造部材３は、それぞれ木材の角材から成り、例えば、製材の他、集成材や単板積層材等が使用される。図例の場合、水平方向に配置された土台と該土台に鉛直方向から突き合せられた柱を例示しているが、これに限られるものではなく、梁等の横架材と柱により構成されるものでも良い。尚、一般的に、第１構造部材２と第２構造部材３の突き合わせ部分は、ホゾ４により嵌合されているが、その有無を問うものではない。

コーナ金物１は、１枚の金属板素材を折曲することにより、前記コーナ部に臨む第１構造部材２及び第２構造部材３のそれぞれの被着面２ａ、３ａに固着される第１取付板部５と第２取付板部６を設け、前記コーナ部に対して斜交方法ないし筋交方向に傾斜する補強板部７を前記第１取付板部５と第２取付板部６の間に連設している。

前記第１取付板部５は、複数の孔８（図例では２個の孔）を貫設しており、ビス等の第１ネジ部材９により前記第１構造部材２の被着面２ａに固着される。前記第２取付板部６は、複数の孔１０（図例では４個の孔）を貫設しており、ビス等の第２ネジ部材１１により前記第２構造部材３の被着面３ａに固着される。

図示実施形態の場合、第１ネジ部材９及び第２ネジ部材１１は、それぞれ第１構造部材２及び第２構造部材３の木質中にネジ込みにより挿着されるビスを示しているが、貫通状態でナットを締結することにより挿着されるボルトであっても良い。

コーナ金物１の前記第２取付板部６と前記補強板部７の間には、その間に介在して、他の部分よりも変形しやすい変形部１２が設けられている。即ち、後述する引張力Ｐを受けたとき、コーナ金物１の変形部以外の他の部分が変形する前に、変形部１２が変形するように形成されている。

図２に示すように、前記変形部１２は、第２取付板部６と補強板部７の間に介在された段状板部１３（図示水平方向の板部分）を備え、該段状板部１３の両端を第２取付板部６と補強板部７に対して屈折する折曲部１４、１５を介して連設されている。この際、前記折曲部１４を構成する第２取付板部６と段状板部１３の折曲角度θは、９０度以下に形成することが好ましい。

図２及び図３に示すように、前記段状板部１３の両端に設けられた折曲部１４、１５のうち少なくとも一方の折曲部（図示実施形態の場合、第２取付板部６に連なる折曲部１４）は、該折曲部１４の外側（第２取付板部６の背面側）から内側（段状板部１３の上側）に向けて短溝１６が形成されるように金属板素材を圧入することにより、該折曲部１４の内側に向けて膨出すると共に該内側面を架橋状に結合するリブ１７を一体に形成しており、これにより、変形強度設定手段１８が構成されている。

図５に示すように、コーナ金物１は、第１取付板部５を第１構造部材２の被着面２ａに重合した状態で、孔８に挿通した第１ネジ部材９を第１構造部材２の木質中にねじ込むことにより固着され、第２取付板部６を第２構造部材３の被着面３ａに重合した状態で、孔１０に挿通した第２ネジ部材１１を第２構造部材３の木質中にねじ込むことにより固着され、これにより、両構造部材２、３の接合部をコーナ部にて連結固定する。

この状態で、図６（Ａ）に示すように、前記第１ネジ部材９は、第１構造部材２の木質による保持力Ｎで保持されており、第１取付板部５は、前記第１ネジ部材９に対して孔８を介して係止固定された係止力Ｆで係止固定されている。これに対して、コーナ金物１は、前記変形部１２の降伏応力ＫをＫ＜ＮかつＫ＜Ｆに形成されている。この降伏応力Ｋは、折曲部１４、１５を構成する金属板素材の板厚を選択する他に、変形強度設定手段１８を構成するリブ１７の大きさや個数を選択することにより設定することができ、その結果、第１構造部材２に前記保持力Ｎを超える応力が生じたり、第１取付板部５に前記係止力Ｎを超える応力が生じたりする前に、変形部１２が変形を開始するように形成されている。

ところで、図６（Ｂ）に示すように、第２構造部材３に対して第１構造部材２から離反する方向の引張力Ｐが与えられ、変形部１２に降伏応力Ｋを超える応力が生じると、図示のように、引張力Ｐの方向に向けて移動させられる第２構造部材３及び第２取付板部６に追従しながら、リブ１７の変形と共に折曲部１４、１５が折曲角度を拡開しながら変形する。

このため、変形部１２が変形し終わる（つまり、伸び切る）までは、第１構造部材２に割裂が生じて第１ネジ部材９の保持力Ｎが失われたり、孔８から亀裂が生じて第１取付板部５の係止力Ｆが失われたりすることはない。従って、接合部は、脆性的な破壊が回避され、コーナ金物１の優れた靱性により接合状態を持続する。

そこで、図６（Ｃ）に示すように、変形部１２が変形し切り、引き続き引張力Ｐにより前記保持力Ｎ及び係止力Ｆを超える応力が作用したときに初めて、第１構造部材２に割裂Ｂが発生し、孔８に亀裂８Ｂが発生することになるので、脆性的な破壊を遅延させることができる。

この際、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、前記折曲部１４を構成する第２取付板部６と段状板部１３の折曲角度θを９０度以下に形成しておけば、折曲部１４の拡開により変形部１２が変形し終わるまでの拡開角度αを必要十分なものとなるように確保することが可能となり、靱性が優れたものとなる。

ところで、図７（Ｃ）に示すように、第２構造部材３に前記引張力Ｐが作用したとき、下端（第１取付板部５）を第１構造部材２に固着されたコーナ金物１の反力Ｒと共に、第２ネジ部材１１を破断する方向に剪断応力が作用する。そこで、これにより第２ネジ部材１１が剪断されると、瞬時に脆性的破壊を招来することになる。この点に関して、図示実施形態の場合、前記リブ１７を段状板部１３と第２取付板部６の間の折曲部１４に設け、該折曲部１４の内側面を架橋状に結合しているので、リブ１７で一体化された折曲部１４と共に第２取付板部６にモーメントＭを生じさせ、これにより前記剪断力を分散することが可能であり、第２ネジ部材１１を破断から保護することができる。

（第２実施形態）
図８（Ａ）は、本発明の第２実施形態に係るコーナ金物１を示しており、変形部１２を構成する段状板部１３と第２取付板部６の間の折曲部１４に複数のリブ１７を設けることにより変形強度設定手段１８を構成している。その他の構成は、上述した第１実施形態の構成と同様である。この第２実施形態によれば、リブ１７の個数を選択することにより、変形部１２の降伏応力Ｋを所定値となるように容易に設定することができる。

（第３実施形態）
図８（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るコーナ金物１を示しており、変形部１２を構成する段状板部１３と第２取付板部６の間の折曲部１４に比較的大きく膨隆するように形成したリブ１７を設けることにより変形強度設定手段１８を構成している。その他の構成は、上述した第１実施形態の構成と同様である。この第３実施形態によれば、リブ１７の個数を選択することにより、変形部１２の降伏応力Ｋを所定値となるように容易に設定することができる。

（第４実施形態）
図８（Ｃ）は、本発明の第４実施形態に係るコーナ金物１を示しており、変形部１２のリブ１７は、段状板部１３と補強板部７の間の折曲部１５に設けられ、これにより変形強度設定手段１８を構成している。その他の構成は、上述した第１実施形態の構成と同様である。このように、リブ１７は、段状板部１３の両端の折曲部１４、１５のうち、第１実施形態のように一方の折曲部１４に設ける他、第２実施形態のように他方の折曲部１５に設けても良く、更には、両方の折曲部１４、１５に設けても良い。

（比較例）
図９は、本発明に対して、比較例に係るコーナ金物１Ａを示しており、該コーナ金物１Ａは、本発明の変形部１２を設けていない点を除き、上述した本発明の第１実施形態に係るコーナ金物１と概ね同様に構成しており、従って、同一構成部分は同一符号で示している。

図９（Ｂ）に示すように、第１ネジ部材９が第１構造部材２の木質による保持力Ｎで保持され、第１取付板部５が前記第１ネジ部材９に対して孔８を介して係止固定された係止力Ｆで係止固定された状態から、図９（Ｃ）に示すように、第２構造部材３に対して第１構造部材２から離反する方向の引張力Ｐが与えられると、引張力Ｐは、直接、第１取付板部５及び第１ネジ部材９に対する引き抜き力として作用する。

この際、比較例に係るコーナ金物１Ａは、上述した本発明のコーナ金物１のような靱性を有しないので、引張力Ｐに伴い、第１ネジ部材９の牽引により第１構造部材２の木質に割裂Ｂを生じ、第１ネジ部材９が引き抜かれ、或いは、第１取付板部５が孔から亀裂８Ｂにより破断し、ホール抜けを招来するおそれがあるので、直ちに接合部分の脆性的な破壊を発生する可能性が高い。

しかも、第２ネジ部材１１に対して引張力Ｐに相当する剪断応力が作用するので、該第２ネジ部材１１が剪断されてしまい、直ちに接合部分の脆性的な破壊を発生するおそれがある。

これに対して、本発明が靱性の高いコーナ金物１を提供することにより、構造物における接合部の脆性的な破壊を遅延させ、優れた効果を奏することは、上述したとおりである。

１ コーナ金物
２ 第１構造部材
２ａ 被着面
３ 第２構造部材
３ａ 被着面
４ ホゾ
５ 第１取付板部
６ 第２取付板部
７ 補強板部
８、１０ 孔
９ 第１ネジ部材
１１ 第２ネジ部材
１２ 変形部
１３、１３ａ 段状板部
１４、１４ａ、１５、１５ａ 折曲部
１６ 短溝
１７ リブ
１８ 変形強度設定手段

Claims (5)

1. 相互に直交するＸ方向とＹ方向に関して、Ｘ方向に配置された木質材から成る第１構造部材(2)に対してＹ方向から第２構造部材(3)を突き合わせた状態で、両部材(2)(3)のコーナ部を連結するコーナ金物であり、
   金属板素材を折曲することにより、前記コーナ部に臨む第１構造部材と第２構造部材の被着面(2a)(3a)にそれぞれネジ部材(9)(11)により固着状態で接合される第１取付板部(5)と第２取付板部(6)を設け、前記コーナ部に対して斜交方向に傾斜する補強板部(7)を前記第１取付板部と第２取付板部の間に連設して成る構成において、
   前記第２取付板部(6)と前記補強板部(7)との間に位置して、Ｙ方向に関して第２構造部材(3)が第１構造部材(2)から離反する方向の引張力Ｐを受けたとき、前記離反方向に変形することによりコーナ金物に靱性を与える変形部(12)が折曲形成されており、
   前記変形部(12)は、前記第２取付板部(6)の下端折曲部(14)と補強板部(7)の上端折曲部(15)の間でＸ方向に向く段状板部(13)を備え、前記引張力Ｐを受けたとき、前記折曲部(14)(15)の折曲角度を拡開させる方向に変形することにより降伏し、前記ネジ部材により固着された接合部の脆性的な破壊を遅延させるように構成して成ることを特徴とする木造建築用コーナ金物。
2. 前記第１取付板部(5)に開設した孔(8)に挿通されるネジ部材(9)を第１構造部材(2)に挿着する構成において、
   前記ネジ部材(9)を保持する第１構造部材(2)の保持力Ｎと、前記ネジ部材(9)に対して孔(8)を介して係止固定された第１取付板部(5)の係止力Ｆに対して、前記変形部(12)の降伏応力ＫをＫ＜ＮかつＫ＜Ｆに形成して成ることを特徴とする請求項１に記載の木造建築用コーナ金物。
3. 前記第２取付板部(6)と段状板部(13)の折曲角度θを９０度以下に形成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の木造建築用コーナ金物。
4. 前記段状板部(13)の両端に設けられた折曲部のうち少なくとも一方の折曲部に関して、該折曲部の外側から内側に向けて金属板素材を圧入することにより、該折曲部の内側面を架橋状に結合するリブ(17)を一体に形成しており、該リブにより折曲部の拡開変形に抗する変形強度設定手段(18)を構成して成ることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の木造建築用コーナ金物。
5. 相互に直交するＸ方向とＹ方向に関して、Ｘ方向に配置された木質材から成る第１構造部材(2)に対してＹ方向から第２構造部材(3)を突き合わせた状態で、両部材(2)(3)のコーナ部を連結するコーナ金物であり、
   金属板素材を折曲することにより、前記コーナ部に臨む第１構造部材と第２構造部材の被着面(2a)(3a)にそれぞれネジ部材(9)(11)により固着される第１取付板部(5)と第２取付板部(6)を設け、前記コーナ部に対して斜交方向に傾斜する補強板部(7)を前記第１取付板部と第２取付板部の間に連設して成る構成において、
   前記第２取付板部(6)の下端と補強板部(7)の上端との間にＸ方向の段状板部(13)を折曲形成することにより、該段状板部(13)の両端に折曲部(14)(15)を設け、
   前記段状板部(13)の両端の折曲部(14)(15)のうち少なくとも一方の折曲部に関して、該折曲部の外側から内側に向けて金属板素材を圧入することにより、該折曲部の内側面を架橋状に結合するリブ(17)を一体に形成しており、
   Ｙ方向に関して第２構造部材(3)が第１構造部材(2)から離反する方向の引張力Ｐを受けることにより該第２構造部材(3)のネジ部材(11)に剪断力が作用するとき、前記段状板部(13)の両端の折曲部が拡開変形させられ降伏する変形部(12)を構成すると共に、前記リブ(17)が前記拡開変形に抗することにより前記剪断力を分散するモーメントを生じさせる変形強度設定手段(18)を構成して成ることを特徴とする木造建築用コーナ金物。

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