JP6588483B2

JP6588483B2 - 連結具

Info

Publication number: JP6588483B2
Application number: JP2017026399A
Authority: JP
Inventors: 義憲大倉
Original assignee: 義憲大倉
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2037-02-15
Also published as: JP2018131820A

Description

本発明は、各種木構造において、隣接する部材同士を一体化するため、部材同士の境界に配置する連結具に関する。

建築物を始めとする各種木構造において、隣接する部材同士を一体化する方法は様々だが、近年は耐震性や施工性などを考慮し、各種金物を用いることも多い。金物は、過大な荷重を受けた際に弾塑性変形を生じ、衝撃を吸収する機能を有するため、部材同士の連結部が一気に破壊することを防ぎ、安全性の面で優れている。このような金物については、様々な技術開発が進められており、後記の両特許文献のように、衝撃を吸収する機能を一段と向上させたものも公開されている。

特許文献１では、隣接する二部材を長尺ボルトなどで一体化する連結具が開示されている。この連結具は、部材に埋め込む埋設軸（ラグスクリューなど）と、長尺ボルトの頭部を押圧するキャップと、で構成され、二部材の連結は、埋設軸を長尺ボルトの頭部で挟み込むことで実現する。そして、過大な引張荷重を受けて長尺ボルトが塑性変形した後は、キャップによって長尺ボルトの頭部の浮き上がりを防ぎ、連結部の緩みを最小限に留めることができる。

特許文献２では、柱や梁などの部材を据え付けるための連結構造が開示されている。この連結構造は、双方の部材の境界面から対向するようにラグスクリューや異形ロッドを埋め込み、同心で並ぶこれらを引張ボルトで引き寄せる方式だが、引張ボルトは、通常のボルトではなく、その軸部の一部区間に限り、弾性率の小さい変形域を設けたことを特徴とする。変形域以外については、剛性を高めることで、引張ボルトの長さが異なる場合でも、荷重と変形量との関係をほぼ均等に揃えることができる。

特開２０１５−０３１００５号公報特開２０１６−１０８８９３号公報

前記の特許文献は、いずれも二部材をボルトで一体化しており、ボルトの弾塑性変形を利用して衝撃を吸収し、建築物の骨格の破損を防いでいる。このボルトを差し込むため、連結される二部材のうちの一方には、両側面を貫通する穴を加工し、そこに中空のラグスクリューなどを埋め込む。このように、部材の両側面を貫通する穴を加工することで、二部材の境界以外にもボルトなどの金属部品が露出し、施工後の美感に影響を与える恐れがある。さらに大断面の部材では、両側面を貫通する穴の加工が難しくなるほか、この穴にラグスクリューやボルトなどを収容する作業が複雑化する場合もある。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、各種木構造において、二部材の境界以外には金属部品が露出することなく、大断面の部材にも無理なく使用できるほか、衝撃を吸収する機能を有する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、柱と横架材などの隣接する二部材を一体化するために用いる連結具であって、前記二部材の境界に配置する二個の固着具と、該二部材のそれぞれに設けた下穴に埋め込む埋設具と、該埋設具と前記固着具を一体化するボルトと、二個の前記固着具を一体化する緩衝軸と、からなり、前記固着具は、前記部材の表面に接触するプレートと、該プレートの表裏面を貫通するパイプと、を一体化した構成で、該パイプの一端側は該部材に設けた中心穴に入り込み、前記下穴は、前記プレートで覆い隠される位置に設け、さらに前記ボルトは、該プレートに設けた丸穴に差し込み且つ前記埋設具の内ネジに螺合し、前記緩衝軸は、前記パイプの内部に配置し且つ該緩衝軸の両端部にはオネジを設け、該パイプの一端部には該オネジと螺合するメネジを設け、二個の前記固着具は、前記メネジが離反するように配置し且つ双方のパイプの端面同士を接触させ、該パイプを貫くように前記緩衝軸を差し込み、該メネジと前記オネジとの螺合で該固着具同士が密着していることを特徴とする。

本発明による連結具は、建築物を始めとする各種木構造において、隣接する二部材を強固に一体化すると共に、衝撃を吸収する機能を有するもので、二部材の境界を跨ぐように配置する。なお連結される二部材は、いずれも木材（集成材を含む）を想定しており、また二部材の配置は自在で、柱と横架材のようにＬ字状やＴ字状の場合もあれば、棒材の端面同士を一直線につなぐ場合もある。そしてこの連結具は、固着具と埋設具とボルトと緩衝軸の各部品を中心に構成される。

固着具は、部材の表面に固定する金属部品で、個々の部材に一個ずつ取り付けるため、一組の連結具について、二個の固着具を用いる。そして固着具は、部材の表面と接触するプレートと、このプレートのほぼ中心を貫通するパイプと、を有する形状で、プレートとパイプは溶接などで強固に一体化する。なおパイプは、プレートの表裏両面から突出するため、その一端側は部材の中に埋め込む必要がある。そこで部材には、所定の位置に中心穴を加工しておく。また二個の固着具は、パイプの端面同士が同心で接触するように配置する。

埋設具は、固着具を部材に取り付けるため、部材に埋め込む棒状のもので、固着具を支える基礎となり、前記の中心穴を囲むように複数本を配置し、その端面をプレートに接触させ、固着具が部材を押圧する荷重を受け止め、表面の陥没を防ぐ。埋設具の具体例については、ラグスクリューや異形棒鋼が挙げられる。ラグスクリューは、その側周面から突出する凸条で部材と一体化し、また異形棒鋼は、接着剤で部材と一体化するが、いずれもその埋め込みのため、あらかじめ部材に下穴を加工しておく。

ボルトは、固着具を埋設具と一体化するために用い、固着具から埋設具に向けて差し込む。そのため固着具のプレートには、ボルトの軸部を差し込む丸穴を設け、埋設具の端部中心には、ボルトと螺合する内ネジを設ける。したがってボルトを締め付けると、埋設具を介して固着具が部材と一体化する。なお当然ではあるが、埋設具は、丸穴と同心になる位置に埋め込む。

緩衝軸は、同心で並ぶ二個の固着具を密着させるために用いる棒状のもので、固着具のパイプの中に収容する。さらに緩衝軸は、破断することなく弾塑性変形を生じやすいＳＮＲ（建築構造用圧延棒鋼）などを素材としており、その両端部にオネジを形成してある。またパイプの内周面の一端側には、このオネジと螺合するメネジを形成し、これらの螺合により、緩衝軸を介して二個の固着具を密着させる。なお二個の固着具は、メネジ同士が離反するような姿勢でパイプの端面同士を接触させるため、必然的に緩衝軸の全長が増大し、弾塑性変形を生じやすくなる。

二個の固着具を緩衝軸で密着させた後、二個の固着具を引き離す方向に荷重を作用させると、緩衝軸は引き伸ばされるが、それが弾性変形の範囲内であれば、荷重が弱まると当初の状態に復元する。また、過大な荷重で緩衝軸に塑性変形を生じ、二個の固着具が引き離された際も、固着具と緩衝軸は、メネジとオネジとの螺合によって一体化を維持しており、連結具に緩みが生じることはない。

本発明による連結具を用い、実際に二部材を一体化する際は、あらかじめ二個の固着具を緩衝軸で密着させておく。次に、個々の部材に埋設具を埋め込み、ボルトを用いて一方の部材に連結具を取り付ける。その後、他方の部材を固着具に接触させ、位置の調整を行い、最後に他方の部材に向けてボルトを差し込むと、連結具などを介して二部材が一体化する。

このように、連結具を固着具と埋設具とボルトと緩衝軸などで構成し、二個の固着具を緩衝軸で密着させるほか、個々の部材に埋設具を埋め込み、固着具から埋設具に向けてボルトを差し込んで二部材を一体化することで、二部材を引き離す方向に過大な荷重が作用した際、緩衝軸が弾塑性変形することで衝撃を吸収する。また全てのボルトは、固着具から埋設具に向けて差し込むため、部材には、その両側面を貫通する下穴を加工する必要がなく、二部材の境界以外には、金属部品が一切露出しない。

請求項１記載の発明のように、連結具を固着具と埋設具とボルトと緩衝軸などで構成し、二個の固着具を緩衝軸で密着させるほか、個々の部材に埋設具を埋め込み、固着具から埋設具に向けてボルトを差し込んで二部材を一体化することで、二部材を引き離す方向に過大な荷重が作用した際、緩衝軸の弾塑性変形によって衝撃を吸収し、建築物の骨格などの破損を防ぐ。緩衝軸は、同心で並ぶ二本のパイプの全長を貫くように配置してあり、必然的に全長が増大し、弾塑性変形を生じやすくなる。

固着具を部材に取り付けるためのボルトは、固着具のプレートから埋設具に向けて差し込んでおり、埋設具を埋め込むための下穴は、部材の反対面に貫通させる必要がなく、埋設具の全長に応じた有底とすることができる。そのため二部材の境界以外には、金属部品が一切露出しない連結構造も容易に実現可能で、美観に優れるほか、結露や耐火性の面でも有利である。

本発明による連結具の形状例を示す斜視図で、柱と横架材の二部材を連結具で一体化することを想定している。図１の連結具の詳細形状を示す横断面で、組み立て前と組み立て後など、様々な状態を描いてある。図１の柱と横架材を一体化した状態と、組み立て後の連結具の形状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を示し、柱４１と横架材５１の二部材を連結具で一体化することを想定している。柱４１と横架材５１のいずれも木材（集成材を含む）で、直立する柱４１の上面に横架材５１の下面を載せることで、Ｌ字状の連結部が構築される。また連結具は、固着具１１と埋設具３１とボルト１８と緩衝軸２１などで構成され、この図では柱４１の両側に計二組の連結具を配置しており、曲げモーメントに対する強度を向上させている。

図１に描く一組の連結具は、二個の固着具１１と、一本の緩衝軸２１と、八本の埋設具３１などで構成され、固着具１１は、矩形状のプレート１３の中心をパイプ１４が貫通した構造で、双方は溶接で一体化してある。なおパイプ１４の突出高さは、プレート１３の表裏両面ともほぼ同じである。また緩衝軸２１は、単純な丸棒状でその両端部にオネジ２５を形成してあり、さらに最上端部については、作業時の供回りを防ぐため、角棒状の突起２６を設けてある。そして緩衝軸２１は、過大な荷重で破断することなく弾塑性変形を生じる必要があり、ＳＮＲ（建築構造用圧延棒鋼）を素材としている。

固着具１１のパイプ１４は、緩衝軸２１を無理なく収容可能な内径だが、その一端部に限っては、オネジ２５と螺合するメネジ１５を形成してある。さらに二個の固着具１１は、双方のメネジ１５が離反するように配置する。そのため緩衝軸２１は、上下に並ぶ二本のパイプ１４の全域を通り抜け、緩衝軸２１の上下両端部はパイプ１４から突出し、そこにロックナット１９を螺合させる。ロックナット１９は、緩衝軸２１に軸力を発生させ、メネジ１５とオネジ２５との螺合箇所での緩みを防ぐ役割を担う。なお実際にロックナット１９を締め付ける際は、緩衝軸２１の突起２６を工具で挟み、緩衝軸２１の供回りを防ぐ。

埋設具３１は、固着具１１の基礎となる部品で、柱４１や横架材５１に埋め込むが、頭部３２とその下では外径が大きく異なり、小径の部位の側周面には、汎用のラグスクリューと同様、螺旋状に伸びる凸条３５を形成してある。また頭部３２の中心には、工具を嵌め込むための六角穴を設けてあり、その奥には内ネジ３８を形成してある。そして図１では、一枚のプレート１３の下に計四本の埋設具３１を埋め込んでおり、その頭部３２がプレート１３と接触することで、圧縮荷重を分散させ、部材の変形を防ぐ。

柱４１の上部には、連結具を収容するため、角部を矩形状に切り欠いた段差４３を二箇所に設けてあり、この二箇所の段差４３の間に挟まれた凸状の部位が横架材５１と接触する。また段差４３の下面の中心には、固着具１１のパイプ１４を埋め込むため、中心穴４４を加工してある。中心穴４４の内径は、パイプ１４を緩みなく嵌め込み可能な内径に仕上げてあり、連結具の緩みを防ぐほか、水平荷重の伝達を担う。さらに中心穴４４を囲むように、四箇所に下穴４５を加工してある。下穴４５には埋設具３１を埋め込むが、その頭部３２を埋め込むため、下穴４５の入口付近は内径を拡大してある。なお埋設具３１の凸条３５は、下穴４５の内周面に食い込み、埋設具３１は変位不能に固定される。

横架材５１の下面についても、柱４１と同様、パイプ１４を埋め込む中心穴５４と、これを取り囲む下穴５５を加工する。中心穴４４、５４や下穴４５、５５の全ては、柱４１側と横架材５１側で同心に揃っている。またボルト１８は、固着具１１を埋設具３１と一体化する役割を担い、プレート１３に設けた丸穴１６から、埋設具３１の内ネジ３８に向けて差し込む。したがって丸穴１６と下穴４５、５５は、同心に揃える必要がある。

図２は、図１の連結具の詳細形状を示す横断面である。固着具１１は、矩形状のプレート１３の中心をパイプ１４が貫通した形状で、プレート１３の表裏面とも、パイプ１４の突出高さは、ほぼ等しくなっている。またパイプ１４は、緩衝軸２１を余裕で収容可能な内径としてあるが、その一端部に限っては、やや内径を絞り込み、メネジ１５を形成してある。さらに固着具１１は、一組の連結具で二個必要になるが、いずれも同形で、一方を上下反転させ、メネジ１５同士が離反するように配置し、双方のパイプ１４の端面同士を接触させる。

緩衝軸２１は丸棒状で、その両端部には、固着具１１のメネジ１５と螺合するオネジ２５を形成してある。また緩衝軸２１の最上端部には、角棒状の突起２６を設けてある。突起２６は連結具を組み立てる際、緩衝軸２１の供回りを防ぐために用いられ、必要に応じて突起２６を工具で挟み込む。そして連結具を組み立てる際は、緩衝軸２１のオネジ２５を固着具１１のメネジ１５に螺合させ、最終的に二個の固着具１１が密着すると、パイプ１４から緩衝軸２１の両端部が突出する。この段階では、固着具１１が緩衝軸２１に対して回転する恐れがあるが、緩衝軸２１の両端部にロックナット１９を螺合させて締め付けると、緩衝軸２１を介して二個の固着具１１が密着し、連結具が完成する。

埋設具３１は、途中で外径が異なる円柱状で、図１に描く柱４１や横架材５１などの部材に埋め込むが、その大径の部位を頭部３２と称している。頭部３２の中心には、埋め込みの際に工具を嵌め込むための六角穴を設けてあり、その奥にはボルト１８と螺合する内ネジ３８を形成してある。また頭部３２よりも先の小径の部位には、螺旋状に伸びる凸条３５を形成してある。

二個の固着具１１を緩衝軸２１で密着させ、さらにロックナット１９を締め付けて緩みを消滅させると、図２の右上に描くように連結具が完成する。その後、各部材に埋設具３１を埋め込み、これに合わせて連結具を配置し、プレート１３を埋設具３１に接触させ、プレート１３の丸穴１６から埋設具３１の内ネジ３８に向けてボルト１８を差し込んで締め付けると、連結具を介して二部材が一体化する。

連結具で二部材を一体化した後、二部材を引き離す方向に過大な荷重が作用すると、図２右下の「引き伸ばされた状態」に描くように、緩衝軸２１が引き伸ばされて塑性変形を生じ、二個の固着具１１が引き離される。この状態においても、ロックナット１９などの作用により、二個の固着具１１は緩衝軸２１を介して緩みなく一体化しており、部材同士の連結は維持される。その後、二部材を圧縮するような荷重が作用すると、その隣の「押し潰された状態」に描くように、緩衝軸２１が蛇行するように塑性変形し、再び二個の固着具１１が密着する。

図３は、図１の柱４１と横架材５１を一体化した状態と、組み立て後の連結具の形状を示している。組み立て後の連結具は、二個の固着具１１が緩衝軸２１を介して密着しており、緩衝軸２１の両端部にはロックナット１９を取り付けてある。また連結具は、柱４１の上部両側に計二組配置してあり、部材に作用する曲げモーメントに対抗する。そのほか、連結具を支える埋設具３１は、有底の下穴４５、５５に埋め込まれており、部材には両側面を貫通する穴を加工する必要がない。そのため、二部材の境界以外には金属部品が一切露出しない。

本発明による連結具は、固着具１１と埋設具３１とボルト１８と緩衝軸２１などで構成されることを前提とするが、その形状や使用箇所や使用数といった詳細は、これまでの各図に描いたものに限定される訳ではなく、連結される二部材の配置も自在である。したがって埋設具３１の形状や使用数も、荷重などの諸条件に応じて柔軟に決めて構わない。

１１固着具
１３プレート
１４パイプ
１５メネジ
１６丸穴
１８ボルト
１９ロックナット
２１緩衝軸
２５オネジ
２６突起
３１埋設具
３２頭部
３５凸条
３８内ネジ
４１柱（部材）
４３段差
４４中心穴
４５下穴
５１横架材（部材）
５４中心穴
５５下穴

Claims

柱（４１）と横架材（５１）などの隣接する二部材を一体化するために用いる連結具であって、
前記二部材の境界に配置する二個の固着具（１１）と、
該二部材のそれぞれに設けた下穴（４５、５５）に埋め込む埋設具（３１）と、
該埋設具（３１）と前記固着具（１１）を一体化するボルト（１８）と、
二個の前記固着具（１１）を一体化する緩衝軸（２１）と、
からなり、
前記固着具（１１）は、前記部材の表面に接触するプレート（１３）と、該プレート（１３）の表裏面を貫通するパイプ（１４）と、を一体化した構成で、該パイプ（１４）の一端側は該部材に設けた中心穴（４４、５４）に入り込み、
前記下穴（４５、５５）は、前記プレート（１３）で覆い隠される位置に設け、さらに前記ボルト（１８）は、該プレート（１３）に設けた丸穴（１６）に差し込み且つ前記埋設具（３１）の内ネジ（３８）に螺合し、
前記緩衝軸（２１）は、前記パイプ（１４）の内部に配置し且つ該緩衝軸（２１）の両端部にはオネジ（２５）を設け、該パイプ（１４）の一端部には該オネジ（２５）と螺合するメネジ（１５）を設け、
二個の前記固着具（１１）は、前記メネジ（１５）が離反するように配置し且つ双方のパイプ（１４）の端面同士を接触させ、該パイプ（１４）を貫くように前記緩衝軸（２１）を差し込み、該メネジ（１５）と前記オネジ（２５）との螺合で該固着具（１１）同士が密着していることを特徴とする連結具。