JP6576825B2 - 木造柱の柱脚部接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、木造柱を基礎に高い接合耐力で接合することが可能であると同時に、構造が簡単で、高精度かつ低コストで構成することが可能で、設置施工性も良好な木造柱の柱脚部接合構造に関する。

木造柱の柱脚部を基礎に接合するための木造柱の柱脚部接合構造として、特許文献１が知られている。特許文献１の「木質部材の接合金具アセンブリ」は、２通りの構造を開示している。

前者の接合金具アセンブリは、柱の脚部と基礎との間に配設される柱脚金物と、柱脚部の柱背方向両端に埋め込まれるラグスクリューと、基礎に固定されるアンカーボルトとを備えている。前記柱脚金物は、柱脚部木口に当接する上部ベースプレートと、基礎に当接する下部ベースプレートと、前記上部ベースプレートと下部ベースプレートとの間に設けられる壁状の複数のリブプレートとを有している。前記ラグスクリューは、前記上部ベースプレートを介して柱背方向両端にそれぞれ４本ずつ埋め込まれており、一方、前記アンカーボルトは、同じく柱背方向両端における前記ラグスクリューと対向する部位において、２本ずつ基礎に埋設されている。また、前記上部ベースプレートの上面には、柱脚部木口に穿設された凹部内に嵌入される突起が２個形成されている。前記ラグスクリューの頭部には、メネジ部が形成されており、ボルトを螺入することで当該ラグスクリューを上部ベースプレートに固定している。この上部ベースプレートに形成された、ボルト用のボルト孔は、当該ボルトの外径よりも５〜１０ｍｍ程度大きくされており、柱にせん断力が作用したときに、ラグスクリュー及びボルトに当該せん断力が伝達されるのを遮断できるようになっている（段落[００３７]−段落[００３９]参照）。

後者の接合金具アセンブリでは、上下のプレートと、この上下のプレート間に配設されるリブプレートとからなる柱脚金物に代えて一枚の鋼板からなる柱脚金物を採用している。この柱脚金物は、柱脚部木口から柱背方向両端に延びる延設部を有しており、この延設部を介してアンカーボルトが基礎に固定される。また、柱脚金物の上面には、柱脚部木口に穿設された凹部内に嵌入される突起が形成されている。かかる接合金具アセンブリにおいても、前記接合金具アセンブリと同じく、鋼板の上面に形成された突起によりせん断力に抵抗することができ、同様の作用効果を奏することができる。また、接合金具アセンブリでは、柱脚金物を一枚の鋼板で構成しており、リブプレートなどを省略しているので、前記接合金具アセンブリに比べて構造を簡略化することができ、コストダウンを図ることができる（段落[００４６]参照）。

特開２００８−２５５６２７号公報

背景技術の後者の構造では、柱に、これを傾かせる水平方向の横方向外力が作用すると、横方向外力が入力される側で、柱の柱脚部に引き抜き引張力が発生し、アンカーボルトに最も近い位置のラグスクリューは、他の位置のラグスクリューよりも極端に大きな負荷を負担することとなって、他の位置のラグスクリューよりも先行して引き抜けてしまったり、あるいは柱脚部に亀裂が入って柱が破壊されてしまい、結果的に、柱脚部の接合構造としては十分に余裕があるにも拘わらず、アンカーボルトに最も近い位置のラグスクリューによって接合箇所の耐力が決まってしまうという課題があった。

他方、背景技術の前者の構造では、柱脚金物に関し、部品点数が多く構造が複雑であると共に、溶接接合で組み立てられるので、溶接熱による歪みなどのため、精度よく製作することが困難であり、また、鋼材使用量が多く、組立作業も煩雑で、高コストであるという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、木造柱を基礎に高い接合耐力で接合することが可能であると同時に、構造が簡単で、高精度かつ低コストで構成することが可能で、設置施工性も良好な木造柱の柱脚部接合構造を提供することを目的とする。

本発明にかかる木造柱の柱脚部接合構造は、木造柱の柱脚部を基礎に接合するための木造柱の柱脚部接合構造であって、上記基礎に設置される１枚のベース板と、上記基礎にそれぞれ定着されると共に上記ベース板の縁辺に近接する位置で該ベース板にそれぞれ接合され、該基礎に該ベース板を接合する複数のアンカーボルトと、該各アンカーボルト個々に対し、当該アンカーボルトを上記ベース板の上記縁辺との間で包囲する配列で一群を成して、上記木造柱の上記柱脚部に一端側が定着されかつ他端側が該ベース板に接合され、該ベース板に該木造柱の該柱脚部を接合する複数群の接合具とを備え、上記木造柱に横方向外力が作用して生じる引き抜き力に対し、上記ベース板が上記アンカーボルト及び上記接合具の降伏前に降伏するように、該ベース板の降伏強度は、該アンカーボルト及び該接合具それぞれの降伏強度よりも小さく設定されると共に、上記各アンカーボルトとこれを包囲する一群の上記接合具それぞれとの距離が等距離に設定されることを特徴とする。

前記ベース板が前記アンカーボルト及び前記接合具の降伏前に降伏するように、該ベース板の板厚が設定されることを特徴とする。

前記一群の接合具が奇数本である場合、いずれか一本の該接合具は、前記ベース板の板面の中心と前記アンカーボルトとを結ぶ線分上に配置され、他の該接合具は、該線分に関して線対称の位置に配設されることを特徴とする。

前記一群の接合具が偶数本である場合、該接合具は、前記ベース板の板面の中心と前記アンカーボルトとを結ぶ線分に関して線対称の位置に配設されることを特徴とする。

前記アンカーボルトは、前記木造柱の前記柱脚部の平断面外形輪郭よりも内方に配設され、上記柱脚部には、上記アンカーボルトを設けるための切り欠き部が形成されていることを特徴とする。

本発明にかかる木造柱の柱脚部接合構造にあっては、木造柱を基礎に高い接合耐力で接合することができると同時に、構造が簡単で、高精度かつ低コストで構成することができ、優れた設置施工性も発揮することができる。

本発明に係る木造柱の柱脚部接合構造の好適な一実施形態を示す側面図である。 図１中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。 図１中、Ｂ部拡大斜視図である。 本発明に係る木造柱の柱脚部接合構造の第１変形例を示す一部破断側面図である。 図４中、Ｃ−Ｃ線矢視断面図である。 第１変形例の変形形態を示す図５に対応する断面図である。 本発明に係る木造柱の柱脚部接合構造の第２変形例を示す一部破断側面図である。 図７中、Ｄ−Ｄ線矢視断面図である。

以下に、本発明にかかる木造柱の柱脚部接合構造の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る木造柱の柱脚部接合構造の側面図、図２は、図１中、Ａ−Ａ線矢視断面図、図３は、図１中、Ｂ部拡大斜視図である。

本実施形態に係る木造柱の柱脚部接合構造は、図１〜図３に示すように、木造柱１の柱脚部１ａをコンクリート製等の基礎２に接合する構造であって、基礎２側に設けられる鋼製等の金属製の１枚のベース板３と、ベース板３を基礎２に固定するための金属製の複数本のアンカーボルト４と、ベース板３と木造柱１の柱脚部１ａとを連結するための金属製の複数本の接合具５とから構成される。

ベース板３は、レベリング機能などのあるグラウト材６を介して基礎２上に設置される。ベース板３の外形形状は、図示例にあっては正方形状であるが、円形状や多角形状であってもよい。木造柱１の柱脚部１ａの平断面形状（木口形状）も、図示例にあっては基本的に、ベース板３と相似形状の正方形状であるが、円形状や多角形状であってもよい。ベース板３の外形形状と木造柱１の柱脚部１ａの平断面形状とは、相似形状でなくてもよい。ベース板３の板面の中心と、木造柱の平断面形状の中心（図中、共にＺで示す。）とが一致される。

アンカーボルト４は、ベース板３に形成されたボルト孔に挿通され、下方部分が基礎２中に埋設されて定着されると共に、ボルト孔から突出される上端部にダブルナット７が螺合され、ダブルナット７がアンカーボルト４に対して締め付けられることによって、ベース板３は基礎２に接合される。ボルト孔は、ベース板３の縁辺３ａに近接する位置に形成され、従って、アンカーボルト４は、ベース板３にその縁辺３ａに近接する位置で、ダブルナット７によりベース板３に接合される。

図示例にあっては、アンカーボルト４は、正方形状のベース板３の隣り合う一対の縁辺３ａで挟まれる４つの隅角部それぞれに配置されて、４本設けられている。アンカーボルト４はもちろん、隅角部に限らず、ベース板３の縁辺３ａ、すなわち正方形状の各辺に近接する位置に配置されていてもよい。ベース板３の外形形状が円形状の場合には、アンカーボルト４は弧状の縁辺近くに当該縁辺に沿って間隔を隔てて複数配置される。

本実施形態では、アンカーボルト４は、木造柱１の柱脚部１ａの平断面領域（木口領域）の内側に配設される。このために、柱脚部１ａには、アンカーボルト４をこれが柱脚部１ａに納まるように設けるための切り欠き部８が形成される。

図示例では、アンカーボルト４、言い換えればダブルナット７全体が柱脚部１ａの平断面形状の内側に納められる場合が示されているが、これに限らず、アンカーボルト４及びダブルナット７が部分的に納まる態様であってもよいことはもちろんである。

接合具５は、異形鉄筋やラグスクリュー等で、ロッド状に形成され、例えば異形鉄筋の場合には、木造柱１に対し、当該木造柱１の柱脚部１ａに穿設された孔部に上端側が挿入され、孔部に充填される接着材で柱脚部１ａに対し強固に定着される。ラグスクリューの場合には、これが柱脚部に螺入される。接合具５の下端側は、ベース板３に溶接接合される。溶接接合に代えて、ネジ接合を採用してもよい。ベース板３に接合された接合具５が木造柱１の柱脚部１ａに定着されることにより、ベース板３に柱脚部１ａが接合される。

接合具５は、各アンカーボルト４個々に対して、複数本が一群を成して、言い換えれば、１本のアンカーボルト４と複数本の接合具５とが一組のグループを構成するように設けられる。図示例では、３本の接合具５と１本のアンカーボルト４とで一組のグループとされて、３本の接合具５が一群を成している。３本の接合具５は、１本のアンカーボルト４を、ベース板３の縁辺３ａとの間で包囲する配列で設けられる。

すなわち、各１本のアンカーボルト４は、ベース板３の縁辺３ａと複数本の接合具５で挟まれる配置で設けられる。１本のアンカーボルト４と複数本の接合具５で構成される一組のグループは、他の組のグループと位置的に干渉し合わないように、すなわち、ベース板３上でグループ同士が互いに隣り合うように、領域を分けて配置される。

図１及び図２に示すように、木造柱１に例えば左側から横方向外力Ｆが作用すると、木造柱１は右側へ倒れるように傾き、これにより、木造柱１の左側部分で浮き上がりによる引き抜き力が生じる。

同様に、木造柱１に正面側から（図２中、下側から）横方向外力Ｆｘが作用すると、木造柱１は背面側（図２中、上側）へ倒れるように傾き、これにより、木造柱１の正面側部分（図２中、下側部分）で浮き上がりによる引き抜き力が生じる。また、木造柱１に左斜め正面側から（図２中、左斜め下方側から）横方向外力Ｆｘが作用すると、木造柱１は右斜め背面側（図２中、右斜め上方側）へ倒れるように傾き、これにより、木造柱１の左斜め正面側部分（図２中、左斜め下方側部分）で浮き上がりによる引き抜き力が生じる。

以下、左側から横方向外力Ｆが作用した場合について説明すると、木造柱１の左側部分が浮き上がる引き抜き力が生じることで、ベース板３の左側縁辺３ａに最も近接する第１接合具５ａ位置で最も浮き上がり変位が大きくなり、左側縁辺から離れている第２及び第３接合具５ｂ，５ｃ位置では浮き上がり変位が小さい。従って、第２及び第３接合具５ｂ，５ｃ位置に比べて、第１接合具５ａ位置における荷重負担は極端に大きい。

引き抜き力に対する抵抗作用は、基礎２に定着されているアンカーボルト４の引張降伏強度、アンカーボルト４で基礎２に接合されているベース板３の面外変形による降伏強度、ベース板３と木造柱１の柱脚部１ａとを接合している接合具５の引張降伏強度によって発揮される。これらのうち、接合具５の引張降伏強度が最も小さい場合、接合具５の引張変位が顕著となり、特に、第１接合具５ａに大きな引張変位が発生し、第２及び第３接合具５ｂ，５ｃを設けているにも拘わらず、これら接合具５ｂ，５ｃにはさほどの引張変位は生じず、第１接合具５ａが降伏するか否かで木造柱１の柱脚部１ａの接合耐力が左右されてしまう。

本実施形態にあっては、ベース板３がアンカーボルト４及び接合具５の降伏前に面外変形して降伏するように、ベース板３の面外変形の降伏強度は、アンカーボルト４及び接合具５それぞれの引張降伏強度よりも小さく設定される。具体的には、ベース板３はその板厚が、アンカーボルト４及び接合具５の降伏前に降伏するように設定され、具体的には薄い板厚で形成される。

このように設定すると、木造柱１の傾きに対し引張力で抵抗する接合具５が接合されたベース板３は、ベース板３の左側縁辺３ａに最も近接する第１接合具５ａ位置で、最も大きく浮き上がるように面外変形され、これにより、第１接合具５ａの荷重負担を小さくすることができる。左側縁辺３ａから離れている第２及び第３接合具５ｂ，５ｃ位置では、これら接合具５ｂ，５ｃの荷重負担は小さく、ベース板３の面外変形も小さい。

すなわち、ベース板３の面外変形の降伏強度を、接合具５及びアンカーボルト４の引張降伏強度よりも小さく設定することにより、一部の接合具５、例えば第１接合具５ａだけに大きな荷重負担が生じないようにし、また、ベース板３に生じる面外変形の荷重負担分が他の接合具５、例えば第２及び第３接合具５ｂ，５ｃに分散されて、これら他の接合具５ｂ，５ｃで負担されるようになっている。

このような荷重負担の分散は、木造柱１の正面側部分あるいは左斜め正面側部分で浮き上がりによる引き抜き力が生じた場合であっても、同様に発揮される。

また、本実施形態では、各アンカーボルト４とこれを包囲する一群の接合具５それぞれとの距離ｄが等距離に設定される。詳細には、アンカーボルト４の軸芯と接合具５の軸芯との距離ｄがすべて等距離に設定される。引き抜き力をベース板３で荷重負担する際、ベース板３は、基礎２に定着されたアンカーボルト４の位置で規制を受けて、面外変形される。

アンカーボルト４から、当該アンカーボルト４を包囲する配列の各接合具５までの距離ｄがまちまちで異なっていると、例えば第１接合具５ａによるベース板３の面外変形作用と、ベース板３の面外変形による第２及び第３接合具５ｂ，５ｃへの荷重分散とがスムーズに行われないおそれがある。

各アンカーボルト４とこれを包囲する接合具５それぞれとの距離ｄを等しくすることにより、言い換えれば、アンカーボルト４周りに描き得る円弧上に接合具５を配列することにより、アンカーボルト４で規制を受けつつ面外変形されるベース板３を介して、すべての接合具５にほぼ均等にかつ安定的に負担荷重を分散することができる。

さらに、図示例のように、一群の接合具５が３本など、奇数本である場合、いずれか一本の接合具５（第２接合具５ｂ）が、ベース板３の板面の中心Ｚ（複数のアンカーボルト４をベース板３周りに沿ってつなぐことで描かれる図形の図心）とアンカーボルト４とを結ぶ線分ｋ上に配置され、他の接合具５（第１及び第３接合具５ａ，５ｃ）が、当該線分ｋに関して線対称の位置に配設されるようにすると、どのような方向から木造柱１に横方向外力が作用しても、本実施形態に係る木造柱の柱脚部接合構造を等方的に作用させることができる。

以上説明した本実施形態に係る木造柱の柱脚部接合構造にあっては、基礎２に設置される１枚のベース板３と、基礎２にそれぞれ定着されると共にベース板３の縁辺３ａに近接する位置でベース板３にそれぞれ接合され、基礎２にベース板３を接合する複数のアンカーボルト４と、各アンカーボルト４個々に対し、当該アンカーボルト４をベース板３の縁辺３ａとの間で包囲する配列で一群を成して、木造柱１の柱脚部１ａに一端側が定着されかつ他端側がベース板３に接合され、ベース板３に木造柱１の柱脚部１ａを接合する複数群の接合具５とを備え、木造柱１に横方向外力が作用して生じる引き抜き力に対し、ベース板３がアンカーボルト４及び接合具５の降伏前に降伏するように、ベース板３の降伏強度は、アンカーボルト４及び接合具５それぞれの引張降伏強度よりも小さく設定されると共に、各アンカーボルト４とこれを包囲する一群の接合具５それぞれとの距離ｄが等距離に設定されるので、ベース板３の面外変形を利用して、各接合具５にほぼ均等にかつ安定的に負担荷重を分散することができ、すべての接合具５によって木造柱１の柱脚部１ａを基礎２に高い接合耐力で接合することができる。

ベース板３を１枚のシングルで構成でき、また、このベース板３の降伏強度の設定及びアンカーボルト４と接合具５との距離ｄの設定を行うだけでよいので、構造が簡単であり、また、背景技術のように溶接を多用しないので高精度であってかつ部品増加が無く低コストで構成することができると共に、基礎２にアンカーボルト４で接合したベース板３上の接合具５に、木造柱１の柱脚部１ａを接合するだけでよくて、優れた設置施工性を発揮することができる。

ベース板３がアンカーボルト４及び接合具５の降伏前に降伏するように、ベース板３の板厚が設定されるので、容易にかつ確実に設計することができる。

一群の接合具５が奇数本である場合、いずれか一本の接合具５は、ベース板３の板面の中心Ｚとアンカーボルト４とを結ぶ線分ｋ上に配置され、他の接合具５は、線分ｋに関して線対称の位置に配設されるので、どのような横方向外力が作用しても、ほぼ均等にかつ確実に接合耐力を確保することができる。

アンカーボルト４は、木造柱１の柱脚部１ａの平断面外形輪郭よりも内方に配設され、柱脚部１ａには、アンカーボルト４を設けるための切り欠き部８が形成されているので、アンカーボルト４を柱脚部１ａ直下に設置することができ、ベース板３や基礎２の平面外形寸法を小さくすることができて、木造柱の柱脚部接合構造を基礎２上にコンパクトに、省スペースで納まりよく設置できると共に、柱脚部接合構造の剛性を高めることができる。

本実施形態にあっては、１本のアンカーボルト４と複数本の接合具５で構成される一組のグループが、他の組のグループと位置的に干渉し合わないように、すなわち、ベース板３上でグループ同士が互いに隣り合うように、領域を分けて配置されるので、簡便かつシンプルに構成することができる。

図４及び図５には、上記実施形態に係る木造柱の柱脚部接合構造の第１変形例が示されている。図４は、第１変形例の木造柱の柱脚部接合構造の一部破断側面図、図５は、図４中、Ｃ−Ｃ線矢視断面図である。

第１変形例は、木造柱１及びベース板３が長方形状である場合である。アンカーボルト４は、長方形状のベース板３の長辺方向両端の短辺３ｂを縁辺として、これに近接する位置に設けられている。ベース板３の板面の中心Ｚとアンカーボルト４とを結ぶ線分ｋ上及びこの線分ｋの両側に当該線分ｋに関して線対称に接合具５が配列されている。その他の構成は、上記実施形態と同様である。このような第１変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

図６には、第１変形例の変形形態が示されている。図６は、図５に対応する断面図である。この変形形態は、一群の接合具５が偶数本、例えば２本である場合であって、接合具５は、ベース板３の板面の中心Ｚとアンカーボルト４とを結ぶ線分ｋに関して線対称の位置に配設される。このように接合具５を配列することで、接合具５が偶数本であっても、あらゆる方向から木造柱１に作用する横方向外力に対し、本実施形態に係る木造柱の柱脚部接合構造を等方的に作用させることができる。

図７及び図８には、上記実施形態に係る木造柱の柱脚部接合構造の第２変形例が示されている。図７は、第２変形例の木造柱の柱脚部接合構造の一部破断側面図、図８は、図７中、Ｄ−Ｄ線矢視断面図である。

上記実施形態では、アンカーボルト４を木造柱１の平断面領域の内側に納めるための切り欠き部８を柱脚部１ａに形成した場合について説明したが、第２変形例は、切り欠き部８の形成を省略した場合である。このように、木造柱１の柱脚部１ａの平断面外形外方に張り出す大きさのベース板３を用い、アンカーボルト４を、柱脚部１ａ外側でベース板３に設置するようにしてもよい。このようにすれば、切り欠き部８を形成する手間を省くことができる。このような第２変形例であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

１ 木造柱
１ａ 柱脚部
２ 基礎
３ ベース板
３ａ ベース板の縁辺
３ｂ ベース板の短辺
４ アンカーボルト
５，５ａ，５ｂ，５ｃ 接合具
８ 切り欠き部
ｄ アンカーボルトと接合具との距離
ｋ ベース板の板面の中心とアンカーボルトとを結ぶ線分
Ｚ ベース板の板面の中心

Claims (5)

1. 木造柱の柱脚部を基礎に接合するための木造柱の柱脚部接合構造であって、
   上記基礎に設置される１枚のベース板と、上記基礎にそれぞれ定着されると共に上記ベース板の縁辺に近接する位置で該ベース板にそれぞれ接合され、該基礎に該ベース板を接合する複数のアンカーボルトと、該各アンカーボルト個々に対し、当該アンカーボルトを上記ベース板の上記縁辺との間で包囲する配列で一群を成して、上記木造柱の上記柱脚部に一端側が定着されかつ他端側が該ベース板に接合され、該ベース板に該木造柱の該柱脚部を接合する複数群の接合具とを備え、
   上記木造柱に横方向外力が作用して生じる引き抜き力に対し、上記ベース板が上記アンカーボルト及び上記接合具の降伏前に降伏するように、該ベース板の降伏強度は、該アンカーボルト及び該接合具それぞれの降伏強度よりも小さく設定されると共に、
   上記各アンカーボルトとこれを包囲する一群の上記接合具それぞれとの距離が等距離に設定されることを特徴とする木造柱の柱脚部接合構造。
2. 前記ベース板が前記アンカーボルト及び前記接合具の降伏前に降伏するように、該ベース板の板厚が設定されることを特徴とする請求項１に記載の木造柱の柱脚部接合構造。
3. 前記一群の接合具が奇数本である場合、いずれか一本の該接合具は、前記ベース板の板面の中心と前記アンカーボルトとを結ぶ線分上に配置され、他の該接合具は、該線分に関して線対称の位置に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の木造柱の柱脚部接合構造。
4. 前記一群の接合具が偶数本である場合、該接合具は、前記ベース板の板面の中心と前記アンカーボルトとを結ぶ線分に関して線対称の位置に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の木造柱の柱脚部接合構造。
5. 前記アンカーボルトは、前記木造柱の前記柱脚部の平断面外形輪郭よりも内方に配設され、上記柱脚部には、上記アンカーボルトを設けるための切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の木造柱の柱脚部接合構造。

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