JP7399420B2 - 筋かい金具 - Google Patents

Description

本開示は、筋かい金具に関する。

従来、木造軸組工法が用いられる木造住宅の中で、仕口部に取り付けられる鋼板製の連結具が知られている。仕口部が柱材及び横架材から成る場合の連結具として、特許文献１には、本体板と、本体板の一端に設けられ柱材と接合する取付け板と、本体板の他端に設けられ横架材と接合する取付け板とを備える仕口金物が開示されている。

また、仕口部が、柱材及び横架材加え、更に筋かい材（斜材）を含む場合に使用される連結具として、筋かい金具が知られている。筋かい金具は、特許文献１の仕口金物と同様に、本体板及び本体板の両端に設けられた取付け板を備え、本体板の板面の中央に、筋かい材の板面が接合される。柱材、横架材及び筋かい材は、ビス等の接合具によって、筋かい金具とそれぞれ連結される。

特許第５６９８５２０号公報

ここで、地震等に起因する水平力が耐力壁に入力され、筋かい材の材軸方向の荷重が筋かい材から筋かい金具に入力されると、偏心荷重が金物に作用し、本体板と筋かい材との接合部において、本体板が構面外に突出する変形、すなわち、面外変形が生じ易くなる。面外変形が生じると、本体板と筋かい材との接合部で連結用のビスが抜け出し、接合部の接合強度および剛性が低下する。また、筋かい金具と柱材との接合部、又は、筋かい金具と横架材との接合部においても、面外変形の発生によって、筋かい金具の端部が回転する状態（捻じり）が発生し易くなるため、接合部の接合強度および剛性が低下する。

本開示は、上記の問題に鑑み、筋かい金具に入力される偏心荷重の影響を緩和し、接合部の接合強度および剛性の低下を抑制できる筋かい金具を提供する。

本開示のある態様に係る筋かい金具は、木製の柱材と木製の横架材との間に設けられた木製の筋かい材と接合する接合面を有する鋼製の本体板と、本体板における柱材側の端部に、それぞれが本体板の厚み方向の両側に柱材の延びる方向に沿って交互に配置され柱材と接合する板状の複数の第１取付け片を有し、複数の第１取付け片の板面が本体板の板面と交差して設けられた第１接合部と、本体板における横架材側の端部に、それぞれが本体板の厚み方向の両側に横架材の延びる方向に沿って交互に配置され横架材と接合する板状の複数の第２取付け片を有し、複数の第２取付け片の板面が本体板の板面と交差して設けられた第２接合部と、を備える。

上記の態様では、本体板における柱材との接合部では、複数の第１取付け片のうち少なくとも２個の第１取付け片が、本体板の厚み方向の両側に本体板を挟んで配置されるため、２個で一対の第１取付け片を用いて、本体板を厚み方向の両側から支持できる。このため、例えば、取付け板が本体板の厚み方向の一方側に偏って張り出し、対を成す取付け板が接合部に設けられていない筋かい金具と比べ、接合部における接合強度を高めることができる。

加えて、複数の第１取付け片が、柱材の延びる方向に沿って、本体板に交互に配置されている。すなわち、第１接合部におけるある位置において、本体板の厚み方向の一方側に第１取付け片が設けられている位置の他方側には、第１取付け片は設けられていない。このため、接合面が存在する範囲を、本体板の厚み方向の両側に確保しつつ、接合面をなす部材の使用量を低減することができる。

一方、本体板の横架材との接合部においても、柱材との接合部と同様に、複数の第２取付け片のうち少なくとも２個の第２取付け片が、本体板の厚み方向の両側に、本体板を挟んで配置される。一対の第２取付け片によって、本体板を厚み方向の両側から支持可能になるので、横架材との接合部においても接合強度を高めることができる。

加えて、複数の第２取付け片が、横架材の延びる方向に沿って、本体板に交互に配置されている。このため、本体板の横架材との接合部においても、柱材との接合部と同様に、接合面が存在する範囲を、本体板の厚み方向の両側に確保しつつ、接合面をなす部材の使用量を低減することができる。よって、上記構成に係る筋かい金具によれば、柱材との接合部、及び、横架材との接合部の両方において、入力される偏心荷重を抑制することができる。

本開示によれば、筋かい金具に入力される偏心荷重の影響を緩和し、接合部の接合強度および剛性の低下を抑制できる。

本実施形態に係る筋かい金具を説明する斜視図である。 図２（Ａ）は、本実施形態に係る筋かい金具を説明する正面図であり、図２（Ｂ）は、本実施形態に係る筋かい金具を説明する平面図である。 本実施形態に係る筋かい金具を、第１接合部の第１取付け片の接合面側を正面から見て説明する左側面図である。 本実施形態の変形例に係る筋かい金具を説明する斜視図である。 比較例に係る筋かい金具を説明する斜視図である。 図６（Ａ）は、第１接合部及び第２接合部にそれぞれ３枚の取付け片を有する本実施形態に係る筋かい金具の構造モデルにおいて、筋かい材の材軸方向（筋かい材の延びる方向）への強制変位を与えた際に生じた面外変形の変位を示すコンター図であり、図６（Ｂ）は、比較例に係る筋かい金具の構造モデルにおいて、筋かい材の材軸方向への強制変位を与えた際に生じた面外変形の変位を示すコンター図である。 図７（Ａ）は、本実施形態における筋かい金具の構造モデルにおいて、筋かい材の材軸方向への強制変位と面外変形の変位との関係を説明するグラフ図であり、図７（Ｂ）は、比較例における筋かい金具の構造モデルにおいて、筋かい材の材軸方向への強制変位と、面外変形の変位との関係を説明するグラフ図である。 本実施形態及び比較例において、筋かい材の材軸方向への強制変位と得られた反力との関係をそれぞれ説明するグラフ図である。 図９（Ａ）は、スリットを有する本実施形態に係る筋かい金具の構造モデルにおいて、筋かい材の材軸方向への強制変位を与えた際に生じた面外変形の変位を示すコンター図であり、図９（Ｂ）は、スリットを有さない本実施形態に係る筋かい金具の構造モデルにおいて、筋かい材の材軸方向への強制変位を与えた際に生じた面外変形の変位を示すコンター図である。 図１０（Ａ）は、第１接合部及び第２接合部にそれぞれ２枚の取付け片を有する変形例に係る筋かい金具の構造モデルにおいて、筋かい材の材軸方向への強制変位を与えた際に生じた面外変形の変位を示すコンター図であり、図１０（Ｂ）は、第１接合部及び第２接合部にそれぞれ３枚の取付け片を有する本実施形態に係る筋かい金具の構造モデルにおいて、筋かい材の材軸方向への強制変位を与えた際に生じた面外変形の変位を示すコンター図である。 比較例に係る筋かい金具の構造モデルにおいて、筋かい材の材軸方向への強制変位を与えた際に生じた面外変形の変位を示すコンター図である。

以下に本開示の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。但し、図面における厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、ＸＹＺ方向を説明する際、特に「＋」又は「－」の符号が付されない場合には、「Ｘ方向」、「Ｙ方向」及び「Ｚ方向」の語は、ＸＹＺ軸がそれぞれ延びる方向を単に示す。

－筋かい金具の構造－
まず、本実施形態に係る筋かい金具１０の構造を、図１～図４を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る筋かい金具１０は、例えば、木造住宅の中で、柱材２４、横架材２６及び筋かい材２２の仕口部に取り付けられ、柱材２４、横架材２６及び筋かい材２２に対し、３面で同時に接合する連結具として使用できる。

柱材２４、横架材２６及び筋かい材２２は、いずれも木製の部材である。横架材２６は、図１中のＸ方向に沿って略水平に設けられると共に、柱材２４は、横架材２６の上側に差し込まれ、図１中のＹ方向に沿って略鉛直に立てられている。なお、横架材２６が、柱材２４に差し込まれていてもよい。筋かい材２２は、柱材２４と横架材２６との間に、それぞれと交差する方向に沿って設けられている。筋かい金具１０は、鋼製であり、本体板１２と、第１接合部１４と、第２接合部１６とを備える。

（本体板）
本体板１２は、筋かい材２２と接合する接合面を有する。図１中には、本体板１２の奥側の板面で、筋かい材２２が本体板１２に接合する場合が例示されているが、これに限定されず、本体板１２の手前側の板面で、筋かい材２２が本体板１２に接合してもよい。

本体板１２は、図２（Ａ）に示すように、板面を正面から見て略扇状であり、扇の中心角側の領域が部分的に除かれている。ただし、本開示では、本体板の形状は、扇状に限定されず、第１接合部１４及び第２接合部１６を設けることが可能である限り、多角形状や円形状等、他の形状に適宜変更できる。また、中心角側の領域が部分的に除かれなくてもよい。

図１及び図２（Ａ）に示したように、本体板１２の筋かい材２２との接合面の位置には、６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６が設けられている。６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６には、筋かい材との接合に用いられるビス（図１参照）が、接合具として挿通される。ビスの符号の付記は省略する。なお、ビス孔の位置及び個数は、適宜変更できる。また、本体板１２には、仮想中心線Ｃを挟んで６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６と線対称の位置に、別の６個のビス孔（符号省略）が設けられている。なお、接合具は、ビスである必要はなく、例えば、木ネジや釘等の他の部材も接合具として使用できる。

仮想中心線Ｃは、本体板１２の板面を正面から見て、図２（Ａ）中の交点Ａから本体板１２に向かって延び、柱材２４と横架材２６との間に形成される角度（２θ）を２等分する線である。交点Ａは、柱材２４の本体板１２側の外縁と横架材２６の本体板１２側の外縁との交点である（図１参照）。本実施形態では、本体板１２の形状は、仮想中心線Ｃに対して線対称に構成されている。

（第１接合部）
第１接合部１４は、本体板１２における柱材２４側の端部に設けられ、３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃを有する。３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃは、図２（Ａ）中の扇状の本体板１２の左上側の弦に対応する位置に配置されている。３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃの板面は、本体板１２の板面と交差していると共に、図１中の柱材２４の右側と接合する。

３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃは、それぞれ板状であり、本体板１２の厚み方向の両側に、柱材２４の延びる方向に沿って交互に配置されている（図１及び図３参照）。換言すると、３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃは、千鳥状に配置されている。また、３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃの寸法は、略同じである。

なお、３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃの千鳥配置の柱材２４の延びる方向に沿った順番は、図３中では、本体板１２の右側、左側、右側であるが、本開示では、これに限定されず、本体板１２の左側、右側、左側の順番であってよい。また、本開示では、３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃの寸法は、部分的又は全体的に互いに異なっていてもよい。

第１取付け片１４Ａ～１４Ｃは、例えば、一枚の扇状の鋼板部材を用意し、用意した鋼板部材の一方の端部を略直角に折り曲げることによって、本体板１２と一体的に成形できる。なお、第１取付け片１４Ａ～１４Ｃと本体板１２との折り曲げ角度、すなわち、交差角度は、直角に限定されない。

第１取付け片１４Ａ～１４Ｃの成形方法としては、折り曲げに限定されず、例えば、第１取付け片として別に用意した３枚の板状部材を、本体板１２の端部に溶接等によって固定してもよい。また、第１取付け片１４Ａ～１４Ｃの素材は、鋼製に限定されないが、筋かい金具１０の強度や製造の容易さ等を考慮して、鋼製であることが好ましい。

（第２接合部）
第２接合部１６は、本体板１２における横架材２６側の端部に設けられ、３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃを有する。３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃは、図２（Ａ）中の扇状の本体板１２の右下側の弦に対応する位置に配置されている。３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃの板面は、本体板１２の板面と交差していると共に、図１中の横架材２６の上面と接合する。

３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃは、それぞれ板状であり、本体板１２の厚み方向の両側に、横架材２６の延びる方向に沿って交互に配置されている（図１及び図２（Ｂ）参照）。３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃは、３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃと同様に、千鳥状に配置されている。また、３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃの寸法は、略同じである。

第１取付け片１４Ａ～１４Ｃの場合と同様に、３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃの千鳥配置の横架材２６の延びる方向に沿った順番は、図２（Ｂ）中に例示された順番と反対であってよい。また、３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃの寸法は、部分的又は全体的に互いに異なっていてもよい。

第２取付け片１６Ａ～１６Ｃの成形方法は、第１取付け片１４Ａ～１４Ｃと同様に、一枚の鋼板部材の他方の端部を略直角に折り曲げることによって、本体板１２と一体的に成形できる。また、第２取付け片１６Ａ～１６Ｃと本体板１２との折り曲げ角度は、直角に限定されない。

また、第１取付け片１４Ａ～１４Ｃと同様に、第２取付け片１６Ａ～１６Ｃの成形方法は、折り曲げに限定されない。また、第２取付け片１６Ａ～１６Ｃの素材は、第１取付け片１４Ａ～１４Ｃと同様に、鋼製に限定されないが、筋かい金具１０の強度や製造の容易さ等を考慮して、鋼製であることが好ましい。また、第１接合部１４と第２接合部１６との間で、それぞれの取付け片の枚数が、互いに異なってもよい。

本実施形態に係る筋かい金具１０は、図２（Ａ）に示すように、交点Ａから測った第１接合部１４の距離と、交点Ａから測った第２接合部１４の距離とは、略同じである。すなわち、筋かい金具１０の形状は、全体的に、仮想中心線Ｃに対して線対称であり、筋かい金具１０を仮想中心線Ｃに対して１８０°回転させても、回転前の形状と回転後の形状とは、同じである。

このため、本実施形態に係る筋かい金具１０は、いわゆる「左右使い」が可能であり、本体板１２の表裏２枚の板面のどちらを用いても、本体板１２と筋かい材２２とは接合できる。ただし、本開示では「左右使い」が可能であることは、必須ではない。

＜変形例＞
図１～図３中に示した筋かい金具１０では、第１取付け片１４Ａ～１４Ｃの枚数、及び、第２取付け片１６Ａ～１６Ｃの枚数は、いずれも３枚であったが、本開示では、これに限定されない。第１接合部を成す第１取付け片の枚数、及び、第２接合部を成す第２取付け片の枚数は、いずれも、２枚以上の複数枚であればよい。

例えば、図４に示すように、変形例に係る筋かい金具１０Ａでは、第１接合部１４は、２枚の第１取付け片１４Ｄ，１４Ｅによって構成されていると共に、第２接合部１６は、２枚の第２取付け片１６Ｄ，１６Ｅによって構成されている。第１取付け片１４Ｄ，１４Ｅ及び第２取付け片１６Ｄ，１６Ｅのそれぞれにおいては、１枚につき、３個のビス孔が上下方向に千鳥状に配置されている。しかし、ビス孔の位置及び個数は適宜変更できる。

また、変形例では、図４に示したように、本体板１２と筋かい材２２との接合面、及び、第１接合部１４との間の領域に、本体板１２の面外変形を促進する断面積減少部２０としてのスリットが設けられている。また、本体板１２と筋かい材２２との接合面、及び、第２接合部１６との間の領域にも、本体板１２の面外変形を促進する断面積減少部２０としてのスリットが設けられている。

具体的には、スリットは、図４中で略水平に延びる長孔状であり、本体板１２において、第１接合部１４と６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６との間に、鉛直方向に略等間隔で４本設けられている。また、本体板１２において、第２接合部１６と第２接合部１６寄りの６個のビス孔との間に、図４中で略鉛直に延びる長孔状のスリットが、水平方向に略等間隔で４本設けられている。なお、断面積減少部２０は、本体板１２の第１接合部１４側、及び、本体板１２の第２接合部１６側のうち、一方にのみ設けられてもよい。

変形例では、断面積減少部２０としてのスリットが設けられていることによって、筋かい金具１０Ａに偏心荷重が入力された際、本体板１２の面外変形が、スリットの近傍で集中的に発生する。すなわち、断面積減少部２０によって、面外変形の発生位置を限定し、接合面の面外変形が制御される。なお、断面積減少部２０としてのスリットの形状は、長孔状に限定されず、接合面の面外変形を制御する目的の範囲内で、任意の形状に設定できる。同様に、スリットの本数も４本に限定されず、適宜、変更できる。

また、本開示では、断面積減少部２０としてはスリットに限定されない。断面積が他の領域より少なく本体板１２の面外変形を促進できる限り、例えば肉厚が薄い部位を設ける等の手段が用いられてもよい。変形例に係る筋かい金具１０Ａの他の構成については、図１～図３に示した筋かい金具１０と同様であるため、重複説明を省略する。

－シミュレーション解析－
次に、本発明者らは、２枚以上の第１接合部１４、及び、２枚以上の第２接合部１６を有する本開示に係る筋かい金具１０，１０Ａの効果を確認するために、４種類のシミュレーションを実施した。以下、４種類のシミュレーションの内容及びそれぞれのシミュレーション解析結果を、図５～図１１を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明では、説明の便宜上、「シミュレーション解析」を単に「解析」とも称する。

まず、図５に示すように、シミュレーションにおいて本開示の筋かい金具１０，１０Ａと対比するため、比較例に係る筋かい金具１０Ｆを用意した。比較例では、第１接合部１４は、１枚の板状の第１取付け片１４Ｆによって構成されていると共に、第２接合部１６は、１枚の板状の第２取付け片１６Ｆによって構成されている。比較例に係る筋かい金具１０Ｆの他の構成については、本実施形態に係る筋かい金具１０と同様であるため、重複説明を省略する。

＜解析１：取付け片の交差配置の有無と変位との関係＞
まず、図６（Ａ）に示すように、本実施形態に係る筋かい金具１０の構造モデルを用意した。なお、以下の説明では、説明の便宜上、「本実施形態に係る筋かい金具の構造モデル」を単に「本実施形態」とも称する。また、「変形例に係る筋かい金具の構造モデル」についても、単に「変形例」とも称すると共に、「比較例に係る筋かい金具の構造モデル」についても、単に「比較例」とも称する。

用意された筋かい金具１０の第１接合部１４には３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃが、本体板１２を挟んで上下方向に交差して配置されると共に、第２接合部１６には３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃが、本体板１２を挟んで奥行方向に交差して配置されている。なお、図６、図９～図１１のそれぞれのコンター図中では、解析上、実質的な影響が生じないため、図１中の筋かい金具１０の本体板１２の右下側に位置する６個のビス孔の図示は、省略されている。

また、解析１では、図６（Ａ）中の第１接合部１４の３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃにそれぞれ２個ずつ設けられたビス孔のうち、右上側の１個のビス孔にそれぞれビスが挿通され、第１接合部１４が柱材２４に固定された場合を設定した。また、図６（Ａ）中の第２接合部１６の３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃにそれぞれ２個ずつ設けられたビス孔のうち、右側の１個のビス孔にそれぞれビスが挿通され、第２接合部１６が横架材２６に固定された場合を設定した。また、図６（Ａ）中の本体板１２に設けられた６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６のすべてにビスが挿通され、本体板１２が筋かい材２２に固定された場合を設定した。

また、解析１では、地震等によって筋かい耐力壁に水平力がかかった場合を想定し、ここでは、仕口部における本体板１２に対し、筋かい材の材軸方向（図１中の筋かい材２２参照）に沿って６ｍｍ程度の強制変位を与えた。そして、筋かい金具１０の各部に生じた面外変形の変位（ｍｍ）として、図６（Ａ）中のＺ方向に沿った変位（変位量）を解析した。

図６（Ａ）のコンター図には、本実施形態において解析された、筋かい材が延びる方向に沿って６ｍｍ程度の強制変位を本体板１２に与えた時の面外変形の変位（ｍｍ）が、白色、灰色及び黒色の３種類の色に分けて表されている。白色の領域は、０ｍｍ未満の変位、すなわち、図６（Ａ）中で－Ｚ方向への変位が生じたことを意味する。また、灰色の領域は、０ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の＋Ｚ方向への変位が生じたことを意味する。また、黒色の領域は、１５ｍｍを超える＋Ｚ方向への変位が生じたことを意味する。

一方、図６（Ｂ）中には、比較例に係る筋かい金具１０Ｆの構造モデルが例示されている。筋かい金具１０Ｆの第１接合部１４には、１枚の板状の取付け片１４Ｆが、本体板１２の一方側（図６（Ｂ）中の本体板１２より左下側）にのみ突出して配置されている。また、第２接合部１６には、１枚の板状の取付け片１６Ｆが、第１接合部１４の取付け片１４Ｆの突出する側と同じ側である、本体板１２の一方側にのみ突出して配置されている。

比較例では、図６（Ｂ）中の第１接合部１４に設けられた６個のビス孔のすべてにビスが挿通された場合を設定した。また、図６（Ｂ）中の第２接合部１６に設けられた６個のビス孔のうち最も右側のビス孔、このビス孔の左下に位置する２個のビス孔、最も左側のビス孔、及びこのビス孔の右上に位置する２個のビス孔の４個のビス孔に、それぞれビスが挿通された場合を設定した。また、図６（Ｂ）中の本体板１２に設けられた６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６のすべてにビスが挿通された場合を設定した。

そして、比較例においても、本実施形態に係る筋かい金具１０の場合と同様に、仕口部おける本体板１２に対し、筋かい材の材軸方向に沿って６ｍｍ程度の強制変位を与えた。そして、筋かい金具１０Ｆの各部に生じた面外変形の変位（ｍｍ）として、図６（Ｂ）中のＺ方向に沿った変位（変位量）を解析した。

図６（Ｂ）のコンター図には、比較例において解析された面外変形の変位（ｍｍ）が、白色、灰色及び黒色の３種類の色に分けて表されている。それぞれの色の意味は、本実施形態の場合と同様である。

また、図７（Ａ）のグラフ図には、解析１で得られた、本実施形態の本体板１２に入力された強制変位（変位量）の大きさと、本体板１２の６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６の位置におけるＺ方向の面外変形の変位との関係を表す６本の軌跡が示されている。また、図７（Ｂ）のグラフ図には、解析１で得られた、比較例の本体板１２に入力された強制変位の大きさと、本体板１２の６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６の位置におけるＺ方向の面外変形の変位との関係を表す６本の軌跡が示されている。

解析１で用いられるビス孔１８Ａ１～１８Ａ６の形状としては、ＸＹ平面上に形成される開口面が正円状であると共に、ビス孔１８Ａ１～１８Ａ６が本体板１２の厚み方向（Ｚ方向）に沿って本体板１２を貫通するように形成された場合を設定した。また、面外変形の変位が解析される「ビス孔１８Ａ１～１８Ａ６の位置」は、ＸＹＺの３軸方向におけるそれぞれのビス孔１８Ａ１～１８Ａ６の存在幅における中心位置で設定した。

すなわち、円形状のビス孔の存在する領域に含まれる複数の座標データのうち、例えばＸ方向において最小値の座標がＸ１であると共に最大値の座標がＸ２である場合、ビス孔の中心位置のＸ座標は「（Ｘ２－Ｘ１）／２」の値によって定義できる。また、Ｙ方向及びＺ方向についても同様に、ビス孔の中心位置のＹ座標及びＺ座標が定義できる。そして、ＸＹＺの３軸方向において定義された中心位置における変位を、ビス孔の位置の面外変形の変位として設定できる。

（解析１の結果）
図６（Ａ）に示したように、本実施形態では、０ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の＋Ｚ方向への変位が、全体的に生じている。また、主に、図６（Ａ）中で本体板１２の右側の領域で１．５ｍｍ程度、本体板１２において６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６と第１接合部１４との間の領域で１．３ｍｍ程度、及び、本体板１２において第２接合部１６との付け根の領域で、１．５ｍｍ程度の－Ｚ方向の変位が生じている。しかし、１５ｍｍを超える＋Ｚ方向への変位は、生じていない。

一方、図６（Ｂ）に示したように、比較例でも、０ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の＋Ｚ方向への変位が、全体的に生じている。また、図６（Ｂ）中で第１接合部１４の取付け片１４Ｆの左下側の領域では、０．００５ｍｍ程度の―Ｚ方向の変位が生じている。また、第２接合部１６の取付け片１６Ｆにおいて横架材の延びる方向の両端の領域では、０．００８ｍｍ程度の－Ｚ方向の変位が生じている。更に、本体板１２における第１接合部１４の近傍であって、下側に位置する２個のビス孔１８Ａ５，１８Ａ６の周囲の領域で、１５ｍｍを超える＋Ｚ方向への変位が生じている。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）より、取付け片が交差配置されている本実施形態に係る筋かい金具１０の場合、取付け片が交差配置されていない比較例に係る筋かい金具１０Ｆと比べ、１５ｍｍを超える大きな面外変形の変位が生じていないことが分かる。

また、図７（Ａ）に示したように、本実施形態では強制変位が大きくなるに従って、本体板１２における第１接合部１４の近傍で上側に位置するビス孔１８Ａ１を除き、残りの５個のビス孔１８Ａ２～１８Ａ６の位置におけるそれぞれの＋Ｚ方向の変位も大きくなる。また、第１接合部１４の近傍で上側に位置するビス孔１８Ａ１の位置における＋Ｚ方向の変位は、強制変位が３ｍｍ位に到達するまでは、強制変位の増大に従って大きくなるが、その後は、概ね一定である。

また、本実施形態では、第１接合部１４の近傍で下側に位置するビス孔１８Ａ５の位置におけるＺ方向の変位は、他の５個のビス孔の位置における変位と比べ、最も大きい。本実施形態では、例えば、強制変位が６ｍｍの場合、ビス孔１８Ａ５のＺ方向の変位は、約１０ｍｍである。

一方、図７（Ｂ）に示したように、比較例では、強制変位の増大に従って、６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６の位置のすべてにおいて、＋Ｚ方向の変位が大きくなる。また、比較例でも、本実施形態と同様に、本体板１２における第１接合部１４の近傍の下側に位置するビス孔１８Ａ５の位置のＺ方向の変位は、他の５個のビス孔の位置における変位と比べ、最も大きい。しかし、比較例では、強制変位が６ｍｍの場合、ビス孔１８Ａ５のＺ方向の変位は、１７ｍｍ以上であり、本実施形態において対応するビス孔１８Ａ５のＺ方向の約１０ｍｍの変位と比べ、１．７倍以上の変位が生じていることが分かる。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）から、取付け片が交差配置されている本実施形態に係る筋かい金具１０の場合、取付け片が交差配置されていない比較例に係る筋かい金具１０Ｆと比べ、筋かい材２２との接合面における面外変形を効果的に抑制できることが分かる。

＜解析２：取付け片の交差配置の有無と反力との関係＞
解析２では、解析１と同様に、筋かい材の材軸方向に沿って本体板１２が強制変位するように、筋かい金具に負荷を与えて本体板１２に面外変形を生じさせ、強制変位と筋かい金具から得られた反力（ｋＮ）との関係を解析した。図８中には、解析結果から、本実施形態及び比較例のそれぞれにおいて得られた軌跡が示されている。

図８のグラフ図の上側の実線の軌跡は、本実施形態に係る筋かい金具１０の本体板１２に入力された強制変位（変位量）の大きさと、得られた反力との関係を示す。また、図８のグラフ図の下側の破線の軌跡は、比較例に係る筋かい金具１０Ｆの本体板１２に入力された強制変位（変位量）の大きさと、得られた反力との関係を示す。

（解析２の結果）
図８に示すように、本実施形態に係る筋かい金具１０の場合、強制変位の増大に従って、得られた反力の値も、途中で低下することなく、右上がりに大きくなる。すなわち、筋かい金具１０は顕著な面外変形が抑制されたことで耐力が上昇し、安定した荷重変形関係を示すことが分かる。

一方、比較例に係る筋かい金具１０Ｆの場合、強制変位が１ｍｍ位の位置までは、強制変位の増大に従って、得られた反力の値も大きくなる。しかし、強制変位が１ｍｍ位を超える辺りの位置で、得られた反力の値が、一旦下降する。すなわち、筋かい金具１０Ｆの面外への変形が顕著に発生し、耐力が低下したことが分かる。

そして、比較例では、強制変位が２ｍｍ位を超える辺りで、得られた反力の値は、再び大きくなる。図８より、本実施形態に係る筋かい金具１０では、比較例に係る筋かい金具１０Ｆと比べ、耐力の急激な低下が生じないと共に、より大きな反力が得られたことが分かる。すなわち、本実施形態の耐力および剛性は、比較例に比べ、上昇している。

＜解析３：断面積減少部の有無と、変位との関係＞
図９（Ａ）中には、本実施形態に係る筋かい金具１０に断面積減少部２０としてのスリットが設けられた場合の構造モデルが例示されている。図９（Ａ）中の筋かい金具１０の構造モデルは、スリットを有する点で、図６（Ａ）中の本実施形態に係る筋かい金具１０の構造モデルと異なるが、他の構成は同様である。図９（Ａ）中の筋かい金具１０の第１接合部１４には３枚の第１取付け片（符号省略）が、本体板１２を挟んでＹ方向に交差して配置されると共に、第２接合部１６には３枚の第２取付け片（符号省略）が、本体板１２を挟んでＸ方向に交差して配置されている。

また、図９（Ｂ）中の筋かい金具１０の構造モデルは、図６（Ａ）中の本実施形態に係る筋かい金具１０の構造モデルと同様である。図９（Ｂ）中の筋かい金具１０には、図９（Ａ）中の筋かい金具１０と異なり、断面積減少部２０としてのスリットは設けられていない。また、解析３における解析方法は、解析１で説明した解析方法と同様である。

（解析３の結果）
図９（Ａ）中には、面外変形によって、＋Ｚ方向に、４．０ｍｍ以上、４．５ｍｍ未満の範囲内で変位した領域１２Ａが、点状のパターンが付されて例示されている。また、本体板１２の領域１２Ａ以外の部分では、＋Ｚ方向の面外変形が生じているが、変位は、４．０ｍｍ未満である。すなわち、本実施形態では、＋Ｚ方向の面外変形の変位は、４．５ｍｍ以下に抑えられている。

一方、図９（Ｂ）中には、面外変形によって、＋Ｚ方向に４．０ｍｍ以上、１０ｍｍ未満の範囲内で変位した領域１２Ｂが、点状のパターンが付されて例示されている。また、図９（Ｂ）中の本体板１２における領域１２Ｂの内側には、面外変形によって、＋Ｚ方向に１０ｍｍを超えて変位した領域１２Ｃが、斜線のパターンが付されて例示されている。すなわち、図９（Ｂ）より、比較例では、面外変形の変位の最大値が１０．０ｍｍ以上である。また、本体板１２の領域１２Ｂ及び領域１２Ｃ以外の領域では、＋Ｚ方向の面外変形が生じているが、変位は、４．０ｍｍ以下である。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）より、スリットが設けられた方が、本体板１２全体において、面外変形をより抑制できることが分かる。特に、６個のビス孔１８Ａ１～１８Ａ６の周囲の領域における面外変形を抑制できることが分かる。

＜解析４：取付け片の個数の違いと面外変形の変位との関係＞
図１０（Ａ）中には、変形例に係る筋かい金具１０Ａ（図４参照）に、断面積減少部２０としてのスリットが設けられた場合の構造モデルが例示されている。図１０（Ａ）中の筋かい金具１０Ａの構造モデルは、スリットを有する点で、図４中の変形例に係る筋かい金具１０Ａと異なるが、他の構成は同様である。

筋かい金具１０Ａの第１接合部１４には、２枚の第１取付け片（符号省略）が、本体板１２を挟んで上下方向に交差して配置されると共に、第２接合部１６には２枚の第２取付け片（符号省略）が、本体板１２を挟んで奥行方向に交差して配置されている。

また、図１０（Ｂ）中の筋かい金具１０の構造モデルは、図９（Ａ）中で断面積減少部２０としてのスリットが設けられた場合の筋かい金具１０の構造モデルと同様である。筋かい金具１０の第１接合部１４には、３枚の第１取付け片（符号省略）が、本体板１２を挟んでＹ方向に交差して配置されると共に、第２接合部１６には３枚の第２取付け片（符号省略）が、本体板１２を挟んでＸ方向に交差して配置されている。また、解析３における解析方法は、解析１で説明した解析方法と同様である。

また、図１１中には、比較例に係る筋かい金具１０Ｆ（図５参照）に、断面積減少部２０としてのスリットが設けられた場合の構造モデルが例示されている。図１１中の筋かい金具１０Ｆの構造モデルは、スリットを有する点で、図５中の比較例に係る筋かい金具１０Ｆと異なるが、他の構成は同様である。

また、図１０及び図１１のコンター図には、解析された面外変形の変位（ｍｍ）が、白色、灰色及び黒色の３種類の色に分けて表されている。白色の領域は、－Ｚ方向における５ｍｍ以上の変位が生じたことを意味する。また、灰色の領域は、－Ｚ方向における５ｍｍ以下、かつ、＋Ｚ方向における５ｍｍ以下の変位が生じたことを意味する。また、黒色の領域は、＋Ｚ方向において５ｍｍを超える変位が生じたことを意味する。解析４における色分け以外の他の解析方法は、解析１で説明した解析方法と同様である。

（解析４の結果）
図１０（Ａ）に示したように、第１接合部１４及び第２接合部１６に２枚の取付け片がそれぞれ設けられた筋かい金具１０Ａでは、本体板１２の右側の領域で、５ｍｍを超える＋Ｚ方向への変位が生じている。また、本体板１２における２個のビス孔１８Ａ５，１８Ａ６の周囲の領域で、５ｍｍ以上の－Ｚ方向への変位が生じている。また、その他の領域では、－Ｚ方向における５ｍｍ以上の変位、又は、＋Ｚ方向における５ｍｍ以下の変位が、生じている。

また、図１０（Ｂ）に示したように、第１接合部１４及び第２接合部１６に３枚の取付け片がそれぞれ設けられた筋かい金具１０では、－Ｚ方向における５ｍｍ以上の変位は、生じていない。また、５ｍｍを超える＋Ｚ方向への変位は、生じていない。筋かい金具１０では、全体的に、変位は、－Ｚ方向における５ｍｍ以下、かつ、＋Ｚ方向における５ｍｍ以下の範囲内に収まっている。

一方、図１１に示したように、第１接合部１４及び第２接合部１６に複数枚の取付け片をいずれも有さない比較例に係る筋かい金具１０Ｆでは、本体板１２における４個のビス孔１８Ａ３～１８Ａ６の周囲の領域で、５ｍｍを超える＋Ｚ方向への変位が生じている。図１０及び図１１より、取付け片の枚数が多い筋かい金具の方が、取付け片の枚数が少ない筋かい金具より、筋かい材２２との接合面における面外変形を有効に抑制できることが分かる。

（作用効果）
本実施形態に係る筋かい金具１０によれば、本体板１２における柱材２４との接合部では、複数の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃのうち少なくとも２個の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃが、本体板１２の厚み方向の両側に本体板１２を挟んで配置される。このため、２個で一対の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃによって、本体板１２を厚み方向の両側から支持できる。よって、柱材２４側の取付け片１４Ｆが本体板１２の厚み方向の一方側に偏って張り出し、対を成す取付け片が接合部に設けられていない、比較例に係る筋かい金具１０Ｆと比べ、接合部における接合強度を高めることができる。

加えて、複数の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃが、柱材２４の延びる方向に沿って、本体板１２に交互に配置されている。すなわち、第１接合部１４におけるある位置において、本体板１２の厚み方向の一方側に第１取付け片１４Ａ～１４Ｃが設けられている位置の他方側には、第１取付け片１４Ａ～１４Ｃは設けられていない。このため、接合面が存在する範囲を、本体板１２の厚み方向の両側に確保しつつ、接合面をなす部材の使用量を低減することができる。

一方、本体板１２の横架材２６との接合部においても、柱材２４との接合部と同様に、複数の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃのうち少なくとも２個の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃが、本体板１２の厚み方向の両側に、本体板１２を挟んで配置される。一対の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃによって、本体板１２を厚み方向の両側から支持可能になるので、横架材２６との接合部においても、接合強度を高めることができる。

加えて、複数の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃが、横架材２６の延びる方向に沿って、本体板１２に交互に配置されている。このため、本体板１２の横架材２６との接合部においても、柱材２４との接合部と同様に、接合面が存在する範囲を、本体板１２の厚み方向の両側に確保しつつ、接合面をなす部材の使用量を低減することができる。よって、上記構成に係る筋かい金具１０によれば、柱材２４との接合部、及び、横架材２６との接合部の両方において、入力される偏心荷重に対する耐性を高めることができる。

よって、本実施形態に係る筋かい金具１０によれば、筋かい金具１０に入力される偏心荷重の影響を緩和し、接合部の接合強度および剛性の低下を抑制できる。

また、本実施形態では、本体板１２の柱材２４との接合部において、３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃが、本体板１２の厚み方向の両側に配置されるため、２対の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃによって、本体板１２を厚み方向の両側から支持可能になる。

また、３枚の第１取付け片１４Ａ～１４Ｃが、柱材２４の延びる方向に沿って交互に配置されるため、一方の対を成す２枚の第１取付け片１４Ａ，１４Ｂの並設方向と、他方の対をなす２枚の第１取付け片１４Ｂ，１４Ｃの並設方向とが、異なる。すなわち、本体板１２が一方の対の第１取付け片１４Ａ，１４Ｂの並設方向と交差すると共に、一方の対とは異なる角度で、他方の対の第１取付け片１４Ｂ，１４Ｃの並設方向とも交差する。このため、本体板１２をより安定的に支持できる。

一方、本体板１２の横架材２６との接合部においても、柱材２４との接合部と同様に、３枚の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃが、本体板１２の厚み方向の両側に配置される。このため、２対の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃによって、本体板１２を厚み方向の両側から支持可能になる。また、本体板１２が一対の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃの並設方向と交差すると共に、一方の対とは異なる角度で、他の一対の第２取付け片１６Ａ～１６Ｃの並設方向とも交差するため、本体板１２をより安定的に支持できる。

このため、本実施形態によれば、柱材２４との接合部、及び、横架材２６との接合部の両方における接合強度を、更に高めることができる。なお、第１取付け片を３枚以上設ければ、２対以上の第１取付け片によって本体板１２を厚み方向の両側から支持できる。また、第２取付け片を３枚以上設ければ、２対以上の第２取付け片によって本体板１２を厚み方向の両側から支持できる。

また、本実施形態では、断面積減少部２０の位置における本体板１２の面外変形を促進することによって断面積減少部２０以外の位置における面外変形の発生を抑制する。このため、本体板１２の降伏後の接線剛性の低下を抑制し、安定した最大耐力を確保できる。

また、本実施形態では、比較的簡易な加工で形成可能なスリットによって断面積減少部２０を実現できるので、加工負担を抑えることができる。

また、通常、木造住宅では、正面から見て外縁が矩形状のフレームにおける隣接する２個の角部に位置する仕口部のように、２個の仕口部が、左右対称的に配置される場合が多い。ここで、本実施形態に係る筋かい金具１０では、第１接合部１４と第２接合部１６とは、仮想中心線Ｃに対して互いに線対称に配置されている。

このため、隣接する２個の仕口部において、筋かい金具１０と柱材２４との接合位置と、筋かい金具１０と横架材２６との接合位置と、筋かい金具１０と筋かい材２２との接合位置と、を左右対称的に形成でき、構造上の安定性を高めることができる。また、２種類の異なる筋かい金具１０を別々に用意する手間を省略し、１種類の筋かい金具１０を用意するだけで済むため、筋かい金具１０の加工、及び、現場での施工の合理化を図ることができる。

なお、本実施形態に係る左右対称的な筋かい金具１０を、仮想中心線Ｃに対して１８０°回転させて用いる場合、回転前の第１接合部１４には回転後に横架材２６が接合されると共に、回転前の第２接合部１６には回転後に柱材２４が接合されることになる。ここで、本開示では、第１接合部に柱材２４が接合されると共に第２接合部に横架材２６が接合されることになる。このため、本実施形態に係る筋かい金具１０を回転させる場合には、回転前と回転後との間で「第１接合部」と「第２接合部」とを互いに読み替えればよい。

＜その他の実施形態＞
本開示は、上記の実施形態によって説明されたが、この説明は、本発明を限定するものではない。本開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。

また、図１～図１１中に示した構成を部分的に組み合わせて、本開示に係る筋かい金具を構成することもできる。本開示は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０，１０Ａ 筋かい金具
１２ 本体板
１４ 第１接合部
１４Ａ～１４Ｅ 第１取付け片
１６ 第２接合部
１６Ａ～１６Ｅ 第２取付け片
１８Ａ１～１８Ａ６ ビス孔
２０ 断面積減少部
２２ 筋かい材
２４ 柱材
２６ 横架材
Ａ 交点
Ｃ 仮想中心線

Claims (5)

1. 木製の柱材と木製の横架材との間に設けられた木製の筋かい材と接合する接合面を有し前記筋かい材の厚み方向における中心から偏心して配置された鋼製の本体板と、
   前記本体板における前記柱材側の端部に、それぞれが前記本体板の厚み方向の両側に前記柱材の延びる方向に沿って交互に配置され前記柱材と接合する板状の複数の第１取付け片を有し、複数の前記第１取付け片の板面のすべてが挿入孔を有して前記本体板の板面と交差して設けられた第１接合部と、
   前記本体板における前記横架材側の端部に、それぞれが前記本体板の厚み方向の両側に前記横架材の延びる方向に沿って交互に配置され前記横架材と接合する板状の複数の第２取付け片を有し、複数の前記第２取付け片の板面のすべてが挿入孔を有して前記本体板の板面と交差して設けられた第２接合部と、
   を備える、筋かい金具。
2. 前記第１取付け片及び前記第２取付け片は、いずれも３枚以上設けられている、
   請求項１に記載の筋かい金具。
3. 前記本体板における前記第１接合部と前記接合面との間の領域、又は、前記本体板における前記第２接合部と前記接合面との間の領域に、断面積減少部が設けられている、
   請求項１又は２に記載の筋かい金具。
4. 前記断面積減少部は、スリットである、
   請求項３に記載の筋かい金具。
5. 前記本体板の板面を正面から見て、前記柱材の前記本体板側の外縁と前記横架材の前記本体板側の外縁との交点から前記本体板に向かって延び、前記柱材と前記横架材との間に形成される角度を２等分する仮想中心線を設定した場合、
   前記第１接合部と前記第２接合部とは、前記仮想中心線に対して互いに線対称に配置されている、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の筋かい金具。