JP7341455B2 - 柱脚金物、土台と柱の連結構造及び耐力壁 - Google Patents

Description

本発明は、木造の建築物における柱が土台等から抜けるのを防ぐための柱脚金物、柱脚金物により連結する土台と柱の連結構造、柱脚金物を収納した耐力壁に関するものである。

木造軸組構造等の建築物においては、水平方向に配置された土台、梁（横架材）に柱を鉛直方向に組み付けて骨組みが形成されるが、地震や強風により柱が土台等から抜けるのを防ぐため、柱脚（柱の下部）や柱頭（柱の上部）には、引き寄せ金物（ホールダウン金物）が取り付けられる。
この引き寄せ金具を取り付けた柱に、想定外の大きな引抜力が作用した場合、引き寄せ金具やその取付部等が破損し、土台等から柱が抜けるという問題が生ずる。
このため、特許文献１（特開２０１５－１５１６６８号公報）には、柱材３に固定される背板部１１と、一端が横架材２を介したアンカーボルト５が挿入されて締結ナット７により固定される筒部１２とを備え、背板部１１の中間部分には一対の起立側面部と浮き上り背板部とを設ける一方、筒部１２にはアンカーボルト軸挿入部と背板中間挿入部とを設け、背板部１１を筒部１２に挿入して、筒部１２の後側面部と両側面部の内側面が背板部１１の一対の起立側面部と浮き上り背板部の外側面に当接しており、少なくとも背板部１１の各起立側面部と筒部１２の背板中間挿入部とを溶接して筒部１２を背板部１１に接合したホールダウン金物が開示されている。
この特許文献１のホールダウン金物においては、柱材に大きな引抜力が作用してホールダウン金物が変形する際、筒部と背板部が一体化した状態で変形することから、背板部と筒部が分離し難くなり、ホールダウン金物やその取付部が破損して横架材から柱材が抜けるのが防止される。
しかしながら、特許文献１のホールダウン金物では、柱材に大きな引抜力が作用すると、ホールダウン金物やその取付部が塑性変形し、柱材から引抜力が解除されても元の状態に戻らず、また、柱材も元の位置に戻らず、再び柱材に引抜力が作用した場合、ホールダウン金物が元の耐力を発揮しないという問題がある。

この点、特許文献２（特開２００２－３６４０７１号公報）には、柱に複数本の釘やビス等によって固定される固定部が形成された支持筒と、この支持筒内に一端部がスライド移動可能に挿入され、他端部が土台あるいは土台のアンカーボルトに固定される作動杆と、前記支持筒内に設けられた設定値以上の引張り力が作用すると、前記作動杆が該支持筒より引き出され、設定値以下の場合には前記土台に柱を固定状態に支持させるスプリングとからなる柱取付け金具が開示されている。
この特許文献２には、地震等によって柱に大きな引張り力が生じた場合、支持筒より作動杆が突出して、柱や土台等を損傷することなく、その引張り力を吸収するとともに、引張り力がなくなると自動的に元の状態に戻すことができると記載されている。
しかしながら、特許文献２の柱取付け金具では、これを取り付けた柱に水平方向の大きな外力（荷重）が作用して柱が大きく傾いた場合、作動杆が湾曲して塑性変形したり、柱取付け金具やその取付部が塑性変形し、外力が解除されても作動杆あるいは柱取付け金具うあその取付部の変形が元に戻らず、引き寄せ金物（ホールダウン金物）として機能しなくなるという問題がある。
また、特許文献２の柱取付け金具を引き寄せ金物（ホールダウン金物）として機能させるためには、土台に柱を固定状態に支持させるスプリング（コイルスプリング）の線径と外形を大きくして、土台に柱を引き付ける力を大きくする必要があり、これによってスプリングが挿入される支持筒の外形が大きくなり、耐力壁の内部に支持筒を収納できないという問題が生ずる。

次に、特許文献３（特開２００７－２７８４１１号公報）には、内筒状剛性部材の外周側に同内筒状剛性部材を囲繞するように外筒状剛性部材を配置するとともに、内外の前記剛性部材間に粘弾性エネルギー吸収体を介在させて相対変位可能に一体的に結合してなるエネルギー吸収ユニット構造を備え、このエネルギー吸収ユニット構造が、建築物の柱脚と土台との間又は横架材と柱頭との間に取り付けられるホールドダウン金物の一部を構成するダンパー装置が開示されている。
しかしながら、特許文献３のダンパー装置（図１６のホールドダウン金物１０１）では、柱脚Ｆに固定される厚板状ブラケット１０２（鉄板１０３）の一側面にある外筒部材１２と、土台Ｅ内にねじ込まれたアンカーボルト１０４が挿入された内筒部材１３との間には、高減衰ゴム又はウレタンの粘弾性体等からなる粘弾性エネルギー吸収体が介在することから、柱脚Ｆの土台Ｅに対する押し付け力を強くすることができず、引き寄せ金物（ホールダウン金物）として十分に機能しないという問題がある。

特開２０１５－１５１６６８号公報 特開２００２－３６４０７１号公報 特開２００７－２７８４１１号公報

本発明が解決しようとする課題は、耐力壁を備えた建築物において、柱と土台の間に柱脚金物を取り付けて、地震や強風より柱が土台等から抜けるのを防止するに際し、耐力壁の内部に収納でき、柱を土台に強く押し付けつけることができ、耐力壁に水平方向の大きな外力が作用し、柱が傾いて土台から持ち上げられても、柱脚金物やその取り付け部分が塑性変形しないようにし、耐力壁の強度を維持することである。

請求項１の発明は、土台と柱を連結する柱脚金物であって、前記柱の柱脚に線状部材で固定される固定部と、該固定部から前記柱に対して離れる方向に突出する突出部を備えた柱側固定部材と、鉛直方向に伸縮する引張弾性率の大きい高弾性率部材と、前記高弾性率部材の一端を前記突出部に取り付ける第１取付部と、前記高弾性率部材の他端を前記土台の上面に取り付ける第２取付部とを備え、前記第１取付部は、前記突出部に挿通されるアイボルトと前記突出部の上端より突出する前記アイボルトのネジ部に螺合するナットを有し、前記突出部の下方に位置する前記アイボルトの頭部に前記高弾性率部材の一端が取り付けられ、前記ナットを締め付けることにより高弾性率部材が引っ張られて前記柱の下面を前記土台の上面に押し付けるようにした柱脚金物を提供して、上記課題を解決するものである。

請求項２の発明は、前記高弾性率部材は、バネ定数が１０００～３０００Ｎ／ｍｍのコイルバネである柱脚金物を提供して、上記課題を解決するものである。

請求項３の発明は、耐力壁を形成する土台と該土台に立設される柱を柱脚金物により連結する土台と柱の連結構造であって、前記柱脚金物は、固定部と該固定部から前記柱に対して離れる方向に突出する突出部を備えた柱側固定部材、鉛直方向に伸縮する引張弾性率の大きい高弾性率部材、第１取付部及び第２取付部を備え、前記固定部が前記柱の柱脚に線状部材で固定され、前記第１取付部により、前記高弾性率部材の一端が前記突出部に取り付けられ、前記第２取付部により、前記高弾性率部材の他端が前記土台の上面に取り付けられ、前記第１取付部は、前記突出部に挿通されるアイボルトと前記突出部の上端より突出する前記アイボルトのネジ部に螺合するナットを有し、前記突出部の下方に位置する前記アイボルトの頭部に前記高弾性率部材の一端が取り付けられ、前記ナットを締め付けることにより高弾性率部材が引っ張られて前記柱の下面を前記土台の上面に押し付けるようにした土台と柱の連結構造を提供して、上記課題を解決するものである。

請求項４の発明は、 土台と、該土台に立設される柱と、前記土台と前記柱を連結する柱脚金物を備えた耐力壁であって、
前記柱脚金物は、固定部と該固定部から前記柱に対して離れる方向に突出する突出部を備えた柱側固定部材、鉛直方向に伸縮する引張弾性率の大きい高弾性率部材、第１取付部及び第２取付部を備え、前記固定部が前記柱の柱脚に線状部材で固定され、前記第１取付部により、前記高弾性率部材の一端が前記突出部に取り付けられ、前記第２取付部により、前記高弾性率部材の他端が前記土台の上面に取り付けられ、前記第１取付部は、前記突出部に挿通されるアイボルトと前記突出部の上端より突出する前記アイボルトのネジ部に螺合するナットを有し、前記突出部の下方に位置する前記アイボルトの頭部に前記高弾性率部材の一端が取り付けられ、前記ナットを締め付けることにより高弾性率部材が引っ張られて前記柱の下面を前記土台の上面に押し付けるようにした耐力壁を提供して、上記課題を解決するものである。

請求項１に記載の発明の柱脚金物においては、柱と土台の間に柱脚金物を取り付けて、地震や強風より柱が土台等から抜けるのを防止するに際し、耐力壁の内部に収納でき、柱を土台に強く押し付けつけることができ、耐力壁に水平方向の大きな外力が作用し、柱が傾いて土台から持ち上げられても、柱脚金物やその取り付け部分が塑性変形しないようにし、耐力壁の強度を維持することができるという効果を奏する。

請求項２に記載の発明は、請求項１の発明と同様の効果を奏する。

請求項３に記載の発明の土台と柱の連結構造においては、柱と土台の間に柱脚金物を取り付けて、地震や強風より柱が土台等から抜けるのを防止するに際し、耐力壁の内部に収納でき、柱を土台に強く押し付けつけることができ、耐力壁に水平方向の大きな外力が作用し、柱が傾いて土台から持ち上げられても、柱脚金物やその取り付け部分が塑性変形しないようにし、耐力壁の強度を維持することができるという効果を奏する。

請求項４に記載の発明の耐力壁においては、柱と土台の間に柱脚金物を取り付けて、地震や強風より柱が土台等から抜けるのを防止するに際し、耐力壁の内部に収納でき、柱を土台に強く押し付けつけることができ、耐力壁に水平方向の大きな外力が作用し、柱が傾いて土台から持ち上げられても、柱脚金物やその取り付け部分が塑性変形しないようにし、耐力壁の強度を維持することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態の耐力壁の骨組みの構成を示す斜視図である。 図１に示す耐力壁（骨組み）の正面図である。 図１に示す耐力壁（骨組み）の背面図である。 梁４と土台５を連結した状態の柱脚金物１０の拡大斜視図である。 図４に示す梁４と土台５を連結した状態の柱脚金物１０の正面図である。 図４に示す梁４と土台５を連結した状態の柱脚金物１０の左側面図である。 図４に示す梁４と土台５を連結した状態の柱脚金物１０の平面図である。 図６のＡ－Ａ断面図である。 図４に示す柱脚金物１０の分解斜視図である。 柱脚金物１０のコイルバネ１３、アイボルト１４ａ、１５ａに代えて長ボルトを使用した柱脚金物により柱２と土台５を連結した状態の正面図である。 図１０に示す柱２と土台５を柱脚金物で連結した状態で、耐力壁１に水平方向の外力が作用した場合の変形状態を説明する説明図である。 柱２と土台５を柱脚金物１０で連結した状態で、耐力壁１に水平方向の外力が作用した場合の変形状態を説明する説明図である。

［耐力壁の構成］
図１は、本発明の実施形態の耐力壁の骨組みの構成を示す斜視図、図２は、図１に示す耐力壁（骨組み）の正面図、図３は、図１に示す耐力壁（骨組み）の背面図であり、図中、１は耐力壁（骨組み）、２、３は柱、４は梁、５は土台、６は筋かい、７、８は筋かい固定板、１０は柱脚金物である。
耐力壁１の骨組みは、左右の柱２、３、梁４、土台５、筋かい６から構成され、各部材は、木製の材料、例えば、ヒノキ（桧）、ヒバ（桧葉）、スギ（杉）等の木材が使用される。
この耐力壁１においては、水平方向（左右方向）に配置されて上下に位置する梁４と土台５の間に左右の柱２、３が組み付けられて矩形の枠（以下「壁枠」という。）が形成され、壁枠の対角線上に筋かい６が取り付けられる。
筋かい６は、上部と下部が長手方向の軸線に対して斜め切りされた形状となって直交する端面を有し、壁枠の左上の隅角部において、筋かい６の上端面が梁４の下面に当接し、筋かい６の左側端面が柱２の右側面に当接し、壁枠の右下の隅角部において、筋かい６の下端面が土台５の上面に当接し、筋かい６の右側端面が柱３の左側面に当接するようにして、筋かい６が壁枠に取り付けられる。
この場合、壁枠の左上の隅角部と右下の隅角部の背面において、筋かい固定板７、８が、柱２、３、梁４、土台５及び筋かい６に跨って当てがわれてビス等（図示せず）より固定され、これにより、柱２、３、梁４、土台５に筋かい６が接合固定される。
そして、柱２の柱脚２ａと土台５は、柱脚金物１０により連結される。
このようにして組み付けられた柱２、３、梁４、土台５、筋かい６と、柱２と土台５を連結する柱脚金物１０が石膏ボード等で覆われて耐力壁１となる。
なお、筋かい固定板７、８を使用せず、ボルトを筋かい６と柱２、３に挿通してナットで締め付けて、筋かい６と柱２、３を固定してもよく、さらに、ボルトを筋かい６と梁４、土台５に挿通してナットで締め付けて、筋かい６と梁４、土台５を固定してもよく、また、筋かい６と柱２、３、梁４、土台５を固定しなくてもよく、その場合の筋かい耐力壁１は、筋かい６を圧縮する方向に外力が作用するときのみの耐力壁となる。
また、筋かい６に代えて壁枠内にパネルを取り付けてもよく、その場合は、柱２、３、梁４、土台５及びパネルにより耐力壁が構成される。

［柱脚金物］
図４は、梁４と土台５を連結した状態の柱脚金物１０の拡大斜視図、図５は、図４に示す梁４と土台５を連結した状態の柱脚金物１０の正面図、図６は、図４に示す梁４と土台５を連結した状態の柱脚金物１０の左側面図、図７は、図４に示す梁４と土台５を連結した状態の柱脚金物１０の平面図、図８は、図６のＡ－Ａ断面図、図９は、図４に示す柱脚金物１０の分解斜視図である。
図中、１１は本発明における柱側固定部材となるＵ型ホルダー、１１ａは固定板、１１ｂは本発明における突出部となる筒部、１１ｈは貫通孔、１２ａ～１２ｄは本発明における線状部材となる木ネジ、１３は本発明における高弾性率部材となるコイルバネ、１３ａはコイル部、１３ｂ、１３ｃはフック部、１４は第１取付部、１５は第２取付部、１４ａ、１５ａはアイボルト（リングボルト）、１４ｂ、１５ｂはナット、１４ｃ、１５ｃは座金、２ｈｚはホゾ（ほぞ）、２ｎはネジ穴、５ｂａはボルト穴、５ｈａはホゾ（ほぞ）穴である。
柱脚金物１０は、Ｕ型ホルダー１１、コイルバネ１３、第１取付部１４及び第２取付部１５から構成される。
Ｕ型ホルダー１１は、鋼板からなる固定板１１ａと、固定板１１ａの下部に溶接等により接合されたＵ字型の鋼板からなる筒部１１ｂから構成され、固定板１１ａには上部から中央部にかけて４個の貫通孔１１ｈが設けられ、筒部１１ｂは、固定板１１ａから柱２に対して離れる方向に突出している。
コイルバネ１３は、ステンレス鋼線や炭素鋼線から形成され、コイル部１３ａ、フック部１３ｂ、１３ｃからなり、鉛直方向（上下方向）に伸縮する引張コイルばねである。
この場合、柱脚金物１０は耐力壁１の内部に収納されるが、コイルバネ１３は、特許文献２の柱取付け金具のコイルスプリングのように支持筒に収納する必要がなく、耐力壁１の内部空間の幅、すなわち、柱２、３と土台５の幅まで、コイルバネ１３の外径を大きくでき、これによりコイルバネ１３の線径も大きくでき、コイルバネ１３のバネ定数を大きくすることができる。
具体的には、柱２、３と土台５の幅を９０ｍｍとした場合、コイルバネ１３の外径を９０ｍｍまで大きくすることができ、コイルバネ１３のバネ定数を１０００～３０００Ｎ／ｍｍとすることができる。
第１取付部１４は、頭部にリング部を備えたアイボルト（リングボルト）１４ａ、アイボル１４ａのネジ部に螺合するナット１４ｂ及び座金１４ｃからなる。
第２取付部１５は、第１取付部１４と同じ構成であり、アイボルト（リングボルト）１５ａ、ナット１５ｂ及び座金１５ｃからなる。

［柱脚金物による土台と柱の連結］
図９等に示すように、柱脚金物１０のＵ型ホルダー１１において、固定板１１ａの貫通孔１１ｈには、木ネジ１２ａ～１２ｄが挿通され、挿通された木ネジ１２ａ～１２ｄは、柱２の柱脚２ａに設けられたネジ穴２ｎにねじ込まれ、これにより固定板１１ａが柱脚２ａの左側面に固定され、Ｕ型ホルダー１１が柱脚２ａに固定される。
また、第１取付部１４においては、アイボルト１４ａがそのリング部を下にしてＵ型ホルダー１１の筒部１１ｂに挿通され、筒部１１ｂの下方に位置するアイボルト１４ａのリング部にコイルバネ１３のフック部１３ｂが引っ掛けられ、筒部１１ｂの上端より上側に突出したアイボルト１４ａのネジ部に座金１４ｃを挿入してその上からナット１４ｂが螺合され、これによりコイルバネ１３の一端が筒部１１ｂに取り付けられる。
さらに、第２取付部１５においては、アイボルト１５ａがそのリング部を上にして土台５に設けられたボルト穴５ｂａに挿通され、ボルト穴５ｂａの上方に位置するアイボルト１５ａのリング部にコイルバネ１３のフック部１３ｃが引っ掛けられ、ボルト穴５ｂａから土台５の下方に突出したアイボルト１５ａのネジ部に座金１５ｃを挿入してその下からナット１５ｂが螺合され、これによりコイルバネ１３の他端が土台５に取り付けられる。
一方、柱２の下面には、下方に突出する直方体形状のホゾ２ｈｚが設けられ、土台５の上面にはホゾ２ｈｚに嵌合するホゾ穴５ｈａが設けられ、ホゾ２ｈｚがホゾ穴５ｈａに嵌め込まれ、柱２の下面が土台５の上面に組み付けられる。
このようにして、柱２の下面が土台５の上面に組み付けられた状態で、Ｕ型ホルダー１１が柱脚２ａに固定され、コイルバネ１３の一端が筒部１１ｂに取り付けられ、コイルバネ１３の他端が土台５に取り付けられ、柱脚金物１０により柱２と土台５が連結される。

ここで、コイルバネ１３による土台５への柱２の押し付けについて説明する。
柱２と土台５が柱脚金物１０により連結された状態で、アイボルト１４ａに螺合されたナット１４ｂとアイボルト１５ａに螺合されたナット１５ｂのいずれか一方または両方を締め付けることにより、コイルバネ１３が引っ張られて伸びる。
このときのコイルバネ１３の自由長さ（自然長）からの伸びをｄｍｍとし、コイルバネ１３のバネ定数をｋＮ（ニュートン）／ｍｍとすると、コイルバネ１３にはＦ（＝ｋｄ）Ｎの引張力が生じ、この引張力Ｆにより、柱２が土台５に引き寄せられて柱２の下面が土台５の上面に押し付けられることとなる。
今、外径７０ｍｍ、線径１５ｍｍ、バネ定数１２００Ｎ／ｍｍ、自由長さ３００ｍｍのコイルバネ１３を使用し、コイルバネ１３を５０ｍｍ伸ばした状態で、柱脚金物１０により柱２と土台５を連結した場合、柱２の下面が土台５の上面に押し付ける力は、１２００Ｎ／ｍｍ×５０ｍｍ＝６００００Ｎとなる。
この押し付け力は、地震や強風より柱２が土台５から抜けるのを防ぐために十分なものとなる。

［柱脚金物の作用］
次に、柱脚金物１０の作用について、柱脚金物１０のコイルバネ１３、アイボルト１４ａ、１５ａに代えて長ボルトを使用した柱脚金物及び特許文献２の柱取付け金具と比較して説明する。
図１０は、図１～図９に示す柱脚金物１０のコイルバネ１３、アイボルト１４ａ、１５ａに代えて長ボルトを使用した柱脚金物により柱２と土台５を連結した状態の正面図、図１１は、図１０に示す柱２と土台５を柱脚金物で連結した状態で、耐力壁１に水平方向の外力が作用した場合の変形状態を説明する説明図であり、図１１（ａ）は、変形後の状態を示す正面図、図１１（ｂ）は、耐力壁１に作用した外力を解除した後の復元状態を示す正面図である。
図中、２０は柱脚金物、２１はＵ型ホルダー、２１ａは固定板、２１ｂは筒部、２２ａ～２２ｄは木ネジ、２３は長ボルト、２４ｂ、２５ｂはナット、２４ｃ、２５ｃは座金である。
柱脚金物２０は、Ｕ型ホルダー２１と長ボルト２３等から構成される。
Ｕ型ホルダー２１は、柱脚金物１０のＵ型ホルダー１１と同じ構成であり、固定板１１ａと同じ固定板２１ａと、筒部１１ｂと同じ筒部２１ｂから構成され、筒部２１ｂは固定板２１ａの下部に溶接等により接合され、固定板２１ａには、固定板１１ａの貫通孔１１ｈと同じ貫通孔が設けられている。
柱脚金物２０のＵ型ホルダー２１は、柱脚金物１０のＵ型ホルダー１１と同じようにして柱脚２ａに固定される。
すなわち、固定板２１ａの貫通孔には、木ネジ２２ａ～２２ｄが挿通され、挿通された木ネジ２２ａ～２２ｄは、柱２の柱脚２ａに設けられたネジ穴（２ｎ）にねじ込まれ、これにより、図１０に示すように固定板２１ａが柱脚２ａの左側面に固定され、Ｕ型ホルダー１２が柱脚２ａに固定される。
図１０では、柱２の柱脚２ａにねじ込まれた木ネジ２２ａ～２２ｄの外形を実線で表している。
そして、長ボルト２３が、Ｕ型ホルダー２１の筒部２１ｂと土台５に設けられたボルト穴５ｂａに挿通され、筒部２１ｂの上端より上側に突出した長ボルト２３のネジ部に座金２４ｃを挿入してその上からナット２４ｂが螺合され、ボルト穴５ｂａから土台５の下方に突出した長ボルト２３のネジ部に座金２５ｃを挿入してその下からナット２５ｂが螺合され、これにより柱２と土台５が柱脚金物２０で連結される。

今、耐力壁１に水平方向の外力Ｗが作用した場合、土台５は動かず、梁４が矢印Ａｒの方向に距離ｓだけ移動し、柱２が傾いて耐力壁１が変形する。
このとき、Ｕ型ホルダー２１と長ボルト２３が固定されているため、長ボルト２３が右方向にたわみ、柱２が右側に傾いた状態で柱２のホゾ２ｈｚが土台５のホゾ穴５ｈａから引き抜かれ、図１１（ａ）に示すように、柱２（柱脚２ａ）の左下端が土台５の上面から距離Δだけ上方に離れた状態となって、耐力壁１（柱２、３、梁４及び土台５で形成される壁枠）と柱脚金物２０が変形する。図１１（ａ）では、変形前の柱２と柱脚金物２０を二点鎖線で示す。
このとき、木ネジ２２ａ～２２ｄと柱２（ネジ穴２ｎ）の接触部分に上向きの分布荷重等が作用し、木ネジ２２ａ～２２ｄの固定板２１ａ側の部分がネジ穴２ｎの下側に食い込み、木ネジ２２ａ～２２ｄと柱２（ネジ穴２ｎ）の接触部分が、木ネジ２２ａ～２２ｄの先端部分が少し上がったような状態に変形する。
そして、外力Ｗが大きくなると、柱脚金物２０を含む柱２と土台５の連結部分の変形が弾性範囲を超えて塑性変形となり、外力Ｗが解除されて柱２の傾きがなくなり、柱２のホゾ２ｈｚが土台５のホゾ穴５ｈａに納まって耐力壁１（柱２、３、梁４及び土台５で形成される壁枠）の変形がなくなっても、柱２と土台５の連結部分が元の状態に復元せず、柱２と土台５の連結部分の変形の一部が残ることとなる。
図１１（ｂ）では、木ネジ２２ａ～２２ｄと柱２（ネジ穴２ｎ）の接触部分の変形が塑性変形となってその変形の一部が残った場合を示している。
また、塑性変形は、木ネジ２２ａ～２２ｄと柱２（ネジ穴２ｎ）の接触部分以外の部分にも生じ、例えば、長ボルト２３と土台５のボルト穴５ｂａの接触部分、あるいは、木ネジ２２ａ～２２ｄや長ボルト２３が塑性変形する場合もある。
このように柱２と土台５の連結部分の変形が残ると、再び耐力壁１に水平方向の外力Ｗが作用した場合、耐力壁１が初期の状態の復元力を示さず、耐力壁１の強度が低下することとなる。

図１２は、柱２と土台５を柱脚金物１０で連結した状態で、耐力壁１に水平方向の外力が作用した場合の変形状態を説明する説明図であり、同図（ａ）は、変形後の状態を示す正面図、同図（ｂ）は、耐力壁１に作用した外力を解除した後の復元状態を示す正面図である。
柱２と土台５を柱脚金物１０で連結した状態で、耐力壁１に水平方向の外力Ｗが作用した場合、土台５は動かず、梁４が矢印Ａｒの方向に距離Ｓだけ移動し、柱２が傾いて耐力壁１が変形する。
このとき、図１０のように柱２と土台５を柱脚金物２０で連結した場合と異なり、柱２の傾きに追随して、Ｕ型ホルダー１１とコイルバネ１３が、アイボルト１５ａの穴部を中心として回転して傾き、柱２の左下端が土台から引き抜かれて上方に持ち上げられると共に、Ｕ型ホルダー１１と第１取付部１４（アイボルト１４ａ他）が上方に移動し、コイルバネ１３がさらに引き伸ばされる。
また、木ネジ１２ａ～１２ｄと柱２（ネジ穴２ｎ）の接触部分にもコイルバネ１３の引張力による上向きの分布荷重等が作用し、木ネジ１２ａ１２ｄの固定板１１ａ側の部分がネジ穴２ｎの下側に食い込み、木ネジ１２ａ～１２ｄと柱２（ネジ穴２ｎ）の接触部分が、木ネジ１２ａ～１２ｄの先端部分が少し上がったような状態に変形するが、その変形は、図１１（ａ）に示す柱脚金物２０の木ネジ２２ａ～２２ｄと柱２の接触部分の変形に比べて小さいものとなる。
すなわち、耐力壁１に水平方向の外力Ｗが作用すると、柱２と共にＵ型ホルダー１１とコイルバネ１３が傾き、図１２（ａ）に示すように、コイルバネ１３が長さｄだけ上方に引き伸ばされ、柱２（柱脚２ａ）のホゾｈｈｚを除く左下端面が土台５の上面から距離Ｄだけ上方に離れた位置まで持ち上げられ、また、木ネジ１２ａ～１２ｄと柱２の接触部分において、木ネジ１２ａ～１２ｄの先端部分が少し上がったような状態に変形し、耐力壁１（柱２、３、梁４及び土台５で形成される壁枠）と柱脚金物１０が変形する。図１２（ａ）では、変形前の柱２と柱脚金物１０を二点鎖線で示す。
ここで、耐力壁１に作用している外力Ｗが解除されると、図１２（ｂ）に示すように、引き伸ばされていたコイルバネ１３が縮み、柱２の傾きがなくなり、柱２のホゾ２ｈｚが土台５のホゾ穴５ｈａに納まって柱脚金物１０の変形が消失し、耐力壁１（柱２、３、梁４及び土台５で形成される壁枠）の変形も消失して、耐力壁１が元の状態に復元し、コイルバネ１３の引張力により、柱２が土台５に引き寄せられて柱２の下面が土台５の上面に押し付けられることとなる。
この場合、木ネジ１２ａ～１２ｄと柱２（ネジ穴２ｎ）の接触部分に作用した上向きの分布荷重等により、その接触部分が変形するが、その変形は弾性範囲内であり、分布荷重等が解除されるとその変形も消失し、柱脚金物１０の変形が残ることはなく、耐力壁１の強度が低下することはない。

以上より、柱２と土台５を柱脚金物１０で連結した場合、コイルバネ１３の引張力により、柱２が土台５に引き寄せられて柱２の下面が土台５の上面に押し付けられ、耐力壁１に水平方向の外力Ｗが作用し、柱２が傾いて耐力壁１が変形しても、柱２の傾きに追随して、柱脚金物１０のＵ型ホルダー１１とコイルバネ１３が回転して傾き、コイルバネ１３が引き伸ばされ、外力Ｗが解除された後は、コイルバネ１３が縮んで柱２が元の位置に戻り、柱脚金物１０の変形が消失し、耐力壁１の変形も消失し、再びコイルバネ１３の引張力により、柱２が土台５に引き寄せられて柱２の下面が土台５の上面に押し付けられ、耐力壁１は、元の強度を維持することとなる。

本発明の柱脚金物は、柱と土台の間に取り付けて、地震や強風より柱が土台等から抜けるのを防止するに際し、耐力壁の内部に収納でき、柱を土台に強く押し付けつけることができ、柱に大きな引抜力が作用して柱が土台等から持ち上げられても、引抜力が解除された後は柱を元の状態に戻すことができ、柱に水平方向の大きな外力が作用しても柱脚金物やその取り付け部分が塑性変形せず、耐力壁の強度を維持でき、木造の建築物に利用することができる。

１ 耐力壁（骨組み）
２、３ 柱
２ｈｚ ホゾ
２ｎ ネジ穴、
４ 梁
５ 土台
５ｂａ ボルト穴
５ｈａ ホゾ穴
６ 筋かい
７、８ 筋かい固定板
１０ 柱脚金物で
１１ Ｕ型ホルダー
１１ａ 固定板
１１ｂ 筒部
１１ｈ 貫通孔
１２ａ～１２ｄ、２２ａ～２２ｄ 木ネジ
１３ コイルバネ
１３ａ コイル部
１３ｂ、１３ｃ フック部
１４ 第１取付部
１５ 第２取付部
１４ａ、１５ａ アイボルト
１４ｂ、１５ｂ ナット
１４ｃ、１５ｃ 座金
２０ 柱脚金物で
２１ Ｕ型ホルダー
２１ａ 固定板
２１ｂ 筒部
２３ 長ボルト
２４ｂ、２５ｂ ナット
２４ｃ、２５ｃ 座金

Claims (4)

1. 土台と柱を連結する柱脚金物であって、
   前記柱の柱脚に線状部材で固定される固定部と、該固定部から前記柱に対して離れる方向に突出する突出部を備えた柱側固定部材と、
   鉛直方向に伸縮する引張弾性率の大きい高弾性率部材と、
   前記高弾性率部材の一端を前記突出部に取り付ける第１取付部と、
   前記高弾性率部材の他端を前記土台の上面に取り付ける第２取付部と
   を備え、
   前記第１取付部は、前記突出部に挿通されるアイボルトと前記突出部の上端より突出する前記アイボルトのネジ部に螺合するナットを有し、
   前記突出部の下方に位置する前記アイボルトの頭部に前記高弾性率部材の一端が取り付けられ、前記ナットを締め付けることにより高弾性率部材が引っ張られて前記柱の下面を前記土台の上面に押し付けるようにしたことを特徴とする柱脚金物。
2. 前記高弾性率部材は、バネ定数が１０００～３０００Ｎ／ｍｍのコイルバネであることを特徴とする請求項１記載の柱脚金物。
3. 耐力壁を形成する土台と該土台に立設される柱を柱脚金物により連結する土台と柱の連結構造であって、
   前記柱脚金物は、固定部と該固定部から前記柱に対して離れる方向に突出する突出部を備えた柱側固定部材、鉛直方向に伸縮する引張弾性率の大きい高弾性率部材、第１取付部及び第２取付部を備え、
   前記固定部が前記柱の柱脚に線状部材で固定され、
   前記第１取付部により、前記高弾性率部材の一端が前記突出部に取り付けられ、
   前記第２取付部により、前記高弾性率部材の他端が前記土台の上面に取り付けられ、
   前記第１取付部は、前記突出部に挿通されるアイボルトと前記突出部の上端より突出する前記アイボルトのネジ部に螺合するナットを有し、
   前記突出部の下方に位置する前記アイボルトの頭部に前記高弾性率部材の一端が取り付けられ、前記ナットを締め付けることにより高弾性率部材が引っ張られて前記柱の下面を前記土台の上面に押し付けるようにしたこと
   を特徴とする土台と柱の連結構造。
4. 土台と、該土台に立設される柱と、前記土台と前記柱を連結する柱脚金物を備えた耐力壁であって、
   前記柱脚金物は、固定部と該固定部から前記柱に対して離れる方向に突出する突出部を備えた柱側固定部材、鉛直方向に伸縮する引張弾性率の大きい高弾性率部材、第１取付部及び第２取付部を備え、
   前記固定部が前記柱の柱脚に線状部材で固定され、
   前記第１取付部により、前記高弾性率部材の一端が前記突出部に取り付けられ、
   前記第２取付部により、前記高弾性率部材の他端が前記土台の上面に取り付けられ、
   前記第１取付部は、前記突出部に挿通されるアイボルトと前記突出部の上端より突出する前記アイボルトのネジ部に螺合するナットを有し、
   前記突出部の下方に位置する前記アイボルトの頭部に前記高弾性率部材の一端が取り付けられ、前記ナットを締め付けることにより高弾性率部材が引っ張られて前記柱の下面を前記土台の上面に押し付けるようにしたこと
   を特徴とする耐力壁。

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