JP6586277B2 - 脚部接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、耐力壁の脚部接合構造に関する。

従来、耐力壁の脚部接合構造として、特許文献１に挙げられるものが知られている。特許文献１に示される脚部接合構造は、耐力壁のパネル材を支持する縦枠材がＨ型のスチール材によって構成されており、スチール材の縦枠材の側面にホールダウン金物が取り付けられて、当該ホールダウン金物がコンクリート製の基礎から延びるアンカーボルトに接続されている。

特開２００７−３９９４０号公報

ここで、近年、木製の柱、木製の梁、木製の土台、及びコンクリート製の基礎によって構成される在来軸組構造においては、耐力壁の脚部接合構造として、より強度の高いものが求められている。これに対し、上述の耐力壁の脚部接合構造では、要求に対して強度が不十分であるという問題があった。また、強度を向上するために複雑な構造を採用した場合、施工時の作業効率が低下するという問題が生じる。以上より、簡易な構造でありながら、強度を向上させることが要請されていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、簡易な構造でありながら、強度を向上させることができる耐力壁の脚部接合構造を提供することを目的とする。

本発明に係る脚部接合構造は、木製の柱、木製の梁、木製の土台、及びコンクリート製の基礎によって構成される在来軸組構造における、柱及び梁の構面内に設置される縦枠材及びパネル材を備える耐力壁の脚部接合構造であって、縦枠材を構成する鋼管と基礎との間には、接合金物が配置され、接合金物は、上端部において鋼管の下端側の内部に接合され、下端部において基礎に接合されていることを特徴とする。

本発明に係る脚部接合構造では、縦枠材を構成する鋼管と基礎との間には、接合金物が配置されている。また、接合金物は、上端部において鋼管の下端側の内部に接合され、下端部において基礎に接合されている。このように、縦枠材として鋼管を用いると共に、その内部に接合金物を接合することによって、耐力壁を支持する脚部接合構造として十分な強度を得ることができる。また、鋼管の内部に接合金物を接合するだけの簡易な構造とすることができる。以上より、簡易な構造でありながら、強度を向上することができる。

また、本発明に係る脚部接合構造において、接合金物は、ベースプレートと、ベースプレートの上面側に設けられ、鋼管の下端側の内部に挿入される一対のフィンプレートと、ベースプレートの下面側に設けられるアンカーボルト取付金具と、を備え、鋼管とフィンプレートとは、横方向に延びる軸部材で接合され、基礎とアンカーボルト取付金具とは、アンカーボルトで接合されてよい。このように、フィンプレートを鋼管の内部に挿入して軸部材で接合すると共に、アンカーボルト取付金具を用いてアンカーボルトで基礎に接合金物を固定するだけの簡易な構造とすることができる。従って、縦枠材として鋼管を用いる場合であっても、作業性を低下させることなく、脚部接合構造を容易に構成することができる。

また、本発明に係る脚部接合構造において、接合金物において、鋼管の下端側の内部に挿入される部分は、上部側で円弧状に形成される部分を有してよい。このような構成により、鋼管の内部に接合金物を挿入する際に、円弧状の部分でガイドしながら鋼管を挿入することができる。これにより、作業性を向上できる。

本発明によれば、簡易な構造でありながら、耐力壁の脚部接合構造の強度を向上させることができる。

本発明に係る脚部接合構造が適用された在来軸組構造の一例を示す斜視図である。 本発明に係る脚部接合構造を適用した耐力壁の正面図である。 本発明に係る脚部接合構造で用いられる接合金物を示す正面図である。 （ａ）は図３においてＡから見たときの様子を示す図であり、（ｂ）図３に示すＩＶｂ−ＩＶに沿った断面図である。 本発明に係る脚部接合構造で用いられる接合金物の側面図である。 試験結果を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る耐力壁の脚部接合構造が適用された在来軸組構造の一例を示す斜視図である。図１では、在来軸組構造１００の一例として、二階建ての木造住宅が示されている。図１に示すように、在来軸組構造１００は、木製の柱１、木製の梁２、木製の土台３、及びコンクリート製の基礎４によって構成される。基礎４は、地面の上にコンクリートを打設することによって構成され、構造物全体の荷重を支持するものである。土台３は、横方向に延びる木製の部材を基礎４の上面に設けることによって構成される。柱１は、基礎４の角部などに、上下方向に延びる木製の部材を設けることによって構成される。梁２は、各柱の上端部間に横方向に延びる木製の部材を架け渡すことによって構成される。なお、二階部分においては、梁２の上面に柱１が設けられる。本実施形態では、基礎４として、複数の柱１に対して一体に広がっている連続基礎（布基礎）が適用されている。ただし、基礎４として、一つの柱１に対して他の基礎４から独立した一つの基礎４が設けられる独立基礎が適用されてもよい。

耐力壁１０は、柱１及び梁２の構面内に設置される縦枠材１１及びパネル材１２を備えている。縦枠材１１は、基礎４と梁２との間で上下方向に延びる角形鋼管１５によって構成される。縦枠材１１は、柱１及び梁２の構面内において、横方向に所定の間隔を空けて配置されている。パネル材１２は、それぞれの縦枠材１１同士の間の隙間を覆うように設けられる。なお、二階部分においては、一階の天井部分における梁２と二階の天井部分における梁２との間に縦枠材１１が設けられる。在来軸組構造１００の柱１及び梁２は、主に長期荷重（建物自身の重量によって発生する荷重）を負担するのに対し、耐力壁１０は、地震などの際に発生する水平力を主に負担する。

図２を参照して、耐力壁１０の脚部接合構造５０及びその周辺構成について詳細に説明する。図２に示すように、脚部接合構造５０においては、縦枠材１１を構成する角形鋼管１５と基礎４との間に、接合金物２０が配置される。また、接合金物２０は、上端部２０ａにおいて角形鋼管１５の下端１５ａ側の内部に接合され、下端部２０ｂにおいて基礎４に接合されている。基礎４の上面４ａには、土台３が設置されているが、接合金物２０が配置される位置においては、土台３は切断されて除去されている。すなわち、接合金物２０の鉛直方向投影面積分の土台３が除去される。土台３が除去された部分では、基礎４の上面４ａが露出している。従って、上面４ａが露出している部分に接合金物２０が直接接合される。縦枠材１１を構成する角形鋼管１５は、断面矩形状の中空部材である。従って、角形鋼管１５の下端１５ａには開口部が設けられている。接合金物２０の上端部２０ａは、角形鋼管１５の下端１５ａにおける開口部から当該角形鋼管１５の内部へ挿入される。また、接合金物２０の上端部２０ａは、角形鋼管１５の内部において、当該角形鋼管１５に接合される。

図３〜図５を参照して、接合金物２０の構成について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、耐力壁１０を基準として「幅方向Ｄ１」、「高さ方向Ｄ２」、「厚さ方向Ｄ３」という語を用いるものとする。図３〜図５に示すように、接合金物２０は、ベースプレート２１と、フィンプレート２２と、支持部２３と、取付プレート２４と、アンカーボルト取付金具２６と、を備えている。

ベースプレート２１は、水平方向に広がる矩形状の板状部材によって構成されている。本実施形態では、ベースプレート２１は、正方形に形成されているが（特に図４（ａ）参照）、長方形状などであってもよく、ベースプレート２１の形状は特に限定されない。ベースプレート２１の上面２１ａには、角形鋼管１５の下端１５ａが設置されている。ベースプレート２１の上面２１ａの高さ方向における位置は、土台３の上面の位置と略一致してよいが、一致していなくともよい。

フィンプレート２２は、ベースプレート２１の上面２１ａ側に設けられ、角形鋼管１５の下端１５ａ側の内部に挿入される一対の板状部材によって構成される。一対のフィンプレート２２は、幅方向Ｄ１において互いに平行をなすように、ベースプレート２１の上面２１ａから高さ方向Ｄ２における上方へ向かって真っ直ぐに延びている。一対のフィンプレート２２の幅方向Ｄ１における外側の側面２２ａは、角形鋼管１５の各内面１５ｂ（幅方向に対向する内面）に当接する（特に図３参照）。このように、フィンプレート２２が内側から角形鋼管１５に当接することによって、角形鋼管１５を十分に支持することができる。

フィンプレート２２は、幅方向Ｄ１から見た場合に、上方へ向かって先細りとなるように円弧状に形成される側縁部２２ｂを有している（特に図５参照）。具体的には、フィンプレート２２は、厚さ方向Ｄ３に対向する一対の側縁部２２ｂと、上縁部２２ｃと、を有している。フィンプレート２２の側縁部２２ｂは、ベースプレート２１の上面２１ａから上方へ向かって延びており、上方へ向かうに従って中央側へ狭まるように延びている。フィンプレート２２の下端２２ｄにおいては、フィンプレート２２の側縁部２２ｂは、角形鋼管１５の内面１５ｂと当接（あるいは、僅かな隙間を形成するように近接）している。側縁部２２ｂと角形鋼管１５の内面１５ｂとの間の隙間は、上方へ向かうに従って大きく成る。側縁部２２ｂは、外側へ向かって膨らむような円弧を描く。このような形状により、施工時において、角形鋼管１５を接合金物２０と接合する際、角形鋼管１５を傾斜させた状態でフィンプレート２２に挿入しようとした場合、角形鋼管１５がフィンプレート２２の上縁部２２ｃなどと干渉することなく挿入可能である。また、角形鋼管１５の内面１５ｂが円弧状の側縁部２２ｂにガイドされることによって、角形鋼管１５をフィンプレート２２に容易に挿入することができる。なお、フィンプレート２２の形状は特に限定されない。例えば、上縁部２２ｃも円弧状となることによって、フィンプレート２２全体が円弧状をなしていてもよい。また、少なくともフィンプレート２２の上部側に円弧状の部分を有していればよく、フィンプレート２２の下部側における側縁部２２ｂが円弧状になっていなくともよい。また、円弧状でなくともよく、フィンプレート２２が直線状に傾斜するように切り欠かれてもよい。また、フィンプレート２２は矩形状であってもよい。

フィンプレート２２には、貫通孔２５が設けられている（特に図５参照）。また、角形鋼管１５における四方の管壁のうち、幅方向Ｄ１に対向する一対の管壁には、貫通孔が形成されている。フィンプレート２２の貫通孔２５と角形鋼管１５の貫通孔とは、幅方向Ｄ１から見て重なり合う位置に形成されている。これらの貫通孔を用いることにより、角形鋼管１５とフィンプレート２２とは、横方向に延びる軸部材２７で接合される。軸部材２７として、例えばボルト又はドリルねじが採用される。軸部材２７は、角形鋼管１５に形成された貫通孔及びフィンプレート２２の貫通孔２５に対して、幅方向Ｄ１に挿入される。

取付プレート２４は、水平方向に広がる矩形状の板状部材によって構成されている。本実施形態では、取付プレート２４は、正方形に形成されているが（特に図４（ｂ）参照）、長方形状などであってもよく、取付プレート２４の形状は特に限定されない。取付プレート２４は、ベースプレート２１から下方に離間した位置に配置されており、ベースプレート２１と高さ方向Ｄ２において対向している。取付プレート２４の下面２４ａは、基礎４の上面４ａ上に設置される。

支持部２３は、ベースプレート２１の下面２１ｂからベースプレート２１及びフィンプレート２２を支持する部材である。支持部２３は、基礎４に設置された取付プレート２４から上方へ向かって延びる。支持部２３の下端２３ａは取付プレート２４の上面２４ｂに接続され、支持部２３の上端２３ｂはベースプレート２１の下面２１ｂに接続される。

支持部２３は、幅方向Ｄ１において互いに対向する一対の側壁部３１と、各側壁部３１を内側から補強する補強壁部３２と、を備えている。補強壁部３２は、一の側壁部３１の幅方向Ｄ１における内側の面３１ａに一対設けられる。補強壁部３２は、側壁部３１の内側の面３１ａと垂直をなしている。ただし、支持部２３の形状は特に限定されず、上下方向に延びてベースプレート２１及びフィンプレート２２を支持することが出来る形状であれば、どのような構成を採用してもよい。

アンカーボルト取付金具２６は、接合金物２０を基礎４に固定するためのアンカーボルト３４を取り付けるための金具である。アンカーボルト取付金具２６は、支持部２３の幅方向Ｄ１における外側に一対設けられる。アンカーボルト取付金具２６は、支持部２３の側壁部３１の幅方向Ｄ１における外側の面３１ｂにそれぞれ取り付けられる。アンカーボルト取付金具２６には、上下方向に貫通する貫通孔３６が形成されている。貫通孔３６は、アンカーボルト３４の取付位置を調整することを可能とするため、幅方向Ｄ１に沿って延びる長円状の形状を有している（特に、図４参照）。アンカーボルト取付金具２６の貫通孔３６に挿入されたアンカーボルト３４の上端部は、アンカーボルト取付金具２６の上面２６ａから突出し、当該上端部がナット３７で締め付けられる。

次に、本実施形態に係る脚部接合構造５０の作用・効果について説明する。

まず、従来の耐力壁について説明する。在来軸組工法などの木造住宅分野では、地震力などの水平力に抵抗する耐力壁は、耐力が高くなるほど基礎との締結部である脚部接合構造に大きな軸方向力（引き抜こうとする力）が作用する。また、近年の耐力壁の幅の縮小化の要望に伴い、耐力壁の幅を小さくする（例えば９１０ｍｍ未満）とする場合、耐力壁のアスペクト比に比例して脚部に作用する引張軸方向力は大きくなる。例えば、壁幅をＢ、壁高さをＨとすると、耐力壁の頂部に水平力荷重Ｐが作用する場合、脚部に作用する引張軸方向力Ｎは、Ｎ＝Ｐ×Ｈ／Ｂとなる。従って、壁幅Ｂが半分になると、引張軸方向力Ｎは２倍となる。従って、小幅の耐力壁の脚部接合構造において、作用する大きな引張軸方向力に対してコンパクトな接合金物で応力を基礎に伝達できることは経済的であり、商品化の要望が高い。

ここで、従来の脚部接合構造として、偏心金物を用いるタイプのものと、無偏心金物を用いるタイプのものが挙げられる。偏心金物は、柱の下端付近における外面に取り付けられ、下方へ延びて基礎とアンカーボルトを介して固定される金物である。このように、柱から偏心した位置で支持する偏心金物を用いた場合、接合部分が偏心しているために、それに起因する付加曲げの影響から、柱に過度の圧縮力がかかることで、最大引張力が低くなるという問題がある。また、無偏心金物は、木製の柱の底面に穴をあけて、当該穴に金具を埋設させると共に基礎に固定することで、柱を支持する金具である。無偏心金物を用いた場合は金物が柱内部を貫通することによる柱の断面欠損の制約から、金物寸法をあまり大きくできないため、柱の最大引張力が低くなるという問題がある。

これに対し、本実施形態に係る脚部接合構造５０では、縦枠材１１を構成する鋼管１５と基礎４との間には、接合金物２０が配置されている。また、接合金物２０は、上端部２０ａにおいて角形鋼管１５の下端１５ａ側の内部に接合され、下端部２０ｂにおいて基礎４に接合されている。このように、縦枠材１１として角形鋼管１５を用いると共に、その内部に接合金物２０を接合することによって、耐力壁１０を支持する脚部接合構造５０として十分な強度を得ることができる。

また、本実施形態に係る脚部接合構造５０において、接合金物２０は、ベースプレート２１と、ベースプレート２１の上面２１ａ側に設けられ、角形鋼管１５の下端側の内部に挿入される一対のフィンプレート２２と、ベースプレート２１の下面２１ｂ側に設けられるアンカーボルト取付金具２６と、を備えている。角形鋼管１５とフィンプレート２２とは、横方向に延びる軸部材２７で接合され、基礎４とアンカーボルト取付金具２６とは、アンカーボルト３４で接合されている。このように、フィンプレート２２を角形鋼管１５の内部に挿入して軸部材２７で接合すると共に、アンカーボルト取付金具２６を用いてアンカーボルト３４で基礎４に接合金物２０を固定するだけの簡易な構造とすることができる。従って、縦枠材１１として鋼管１５を用いる場合であっても、作業性を低下させることなく、脚部接合構造５０を容易に構成することができる。

さらに、本実施形態に係る脚部接合構造５０では、接合金物２０において、角形鋼管１５の下端側の内部に挿入される部分は、上部側で円弧状に形成される部分（側縁部２２ｂ）を有してよい。このような構成により、角形鋼管１５の内部に接合金物２０を挿入する際に、円弧状の部分でガイドしながら角形鋼管１５を挿入することができる。これにより、作業性を向上できる。具体的には、角形鋼管１５と接合金物２０を接合する際は、予め基礎４に接合された接合金物２０に対して、上方から角形鋼管１５を挿入するような作業を行う事となる。この際、接合金物２０の上方には梁２が設けられているため、作業者は、角形鋼管１５の上端側が梁２と干渉しないように作業を行う必要がある。従って、作業者は、角形鋼管１５を斜めに倒した状態で、斜め上方から角形鋼管１５に接合金物２０を挿入する。この際、フィンプレート２２の側縁部２２ｂが円弧状に形成されているため、当該円弧形状に沿って角形鋼管１５をスムーズに挿入することができる。以上より、作業性を向上させることができる。

上述のように構成された本実施形態に係る脚部接合構造５０は、従来の偏心金物を用いるタイプの脚部接合構造とは異なり、接合金物２０が縦枠材１１の内部に接合されるため、付加曲げの影響を抑制することができる。また、従来の無偏心金物を用いるタイプの脚部接合構造とは異なり、既に内部空間を有する角形鋼管１５を用い、その内部に接合金物２０を挿入するため、縦枠材１１の断面欠損の制約を受けない。また、角形鋼管１５を縦枠材１１として用いる場合は、接合方法によっては構造が複雑となってしまい、作業効率が低下してしまうという問題がある。しかし、本実施形態に係る脚部接合構造５０では、フィンプレート２２を角形鋼管１５に挿入して、軸部材２７を横方向に挿入して固定するだけの簡単な構造で、脚部接合構造５０を構成することができる。これによって、作業効率を向上することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態に係る接合金物２０の形状は一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することができる。また、接合金物２０において、角形鋼管１５の内部に挿入される部分の構成として、一対のフィンプレートを例示した。しかし、角形鋼管１５の内部に挿入されて接合される構造であれば、どのような構造を採用してもよい。

［実施例］
以下、実施例に基づいて本発明の一形態に係る脚部接合構造を具体的に説明するが、脚部接合構造の構成は下記の実施例に限定されるものではない。

上述の実施形態に係る脚部接合構造を組み込んだ耐力壁の試験モデルを作成し、載荷プログラムを用いた強度試験を行った。試験モデルは、在来軸組構造の柱と梁の構造を設け、その構面内に模擬的な基礎に接合金物を介して一対の縦枠材を固定し、縦枠材間にパネル材を設けた。また、縦枠材の上端に水平力荷重Ｐを与えるためのジャッキを接続した。壁幅Ｂは４５５ｍｍ、壁高さＨは２７３０ｍｍとしている。当該試験モデルにて耐力壁に水平力荷重Ｐを与え、角形鋼管（縦枠材）の下部に挿入された軸部材より下側で鋼管はし抜けが生じるまでのデータを測定した。試験結果を図６に示す。図６は、水平力荷重Ｐと変形角（脚部の浮き上がりを含めた、みかけのせん断変形角）の関係を示す。図６から理解されるように、水平力荷重Ｐとして最大で２０ｋＮ程度となっている。よって、脚部に作用する引張軸方向力Ｎは、Ｎ＝Ｐ×Ｈ／Ｂ＝１２０ｋＮ程度となる。これにより、本発明の脚部接合構造を用いることで、十分な強度が得られることが確認された。

１…柱、２…梁、３…土台、４…基礎、１０…耐力壁、１１…縦枠材、１２…パネル材、１５…角形鋼管（鋼管）、２０…接合金物、２１…ベースプレート、２２…フィンプレート、２６…アンカープレート取付金具、２７…軸部材、３４…アンカーボルト、５０…脚部接合構造、１００…在来軸組構造。

Claims (4)

1. 木製の柱、木製の梁、木製の土台、及びコンクリート製の基礎によって構成される在来軸組構造における、前記柱及び前記梁の構面内に設置される縦枠材、及びそれぞれの縦枠材同士の間の隙間を覆うように設けられるパネル材を備える耐力壁の脚部接合構造であって、
   前記縦枠材を構成する鋼管と前記基礎との間には、接合金物が配置され、
   前記接合金物は、上端部において前記鋼管の下端側の内部に接合され、下端部において前記基礎に接合され、かつ、
   前記接合金物は、前記鋼管の前記下端側の内部に挿入され、前記鋼管の内面を支持する部分を備えることを特徴とする脚部接合構造。
2. 前記鋼管は角形鋼管であり、
   前記支持する部分はプレート状の部材であり、前記角形鋼管の内面のうちの平面の部分を支持する、請求項１に記載の脚部接合構造。
3. 前記接合金物は、
   ベースプレートと、
   前記ベースプレートの上面側に設けられ、前記鋼管の前記下端側の内部に挿入される一対のフィンプレートと、
   前記ベースプレートの下面側に設けられるアンカーボルト取付金具と、を備え、
   前記鋼管と前記フィンプレートとは、横方向に延びる軸部材で接合され、前記基礎と前記アンカーボルト取付金具とは、アンカーボルトで接合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の脚部接合構造。
4. 前記接合金物において、前記鋼管の下端側の内部に挿入される部分は、上部側で円弧状に形成される部分を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の脚部接合構造。

Images