JP4949180B2 - 締結具 - Google Patents

Description

本発明は、木造建築物において、柱と梁とを結合するための締結具に関する。

木造建築物において、内側の空間を広くするために、筋交いを設けない門型のラーメン構造が用いられる。これは、一対の柱と、柱の間に横架される梁からなるもので、柱と梁とが締結具により結合される。従来、このような木造の門型ラーメン構造の柱と梁とを結合する締結具としては、文献１の図３Ａ〜図３Ｇに示されるような金具が用いられてきた。図３Ａ〜図３Ｅは、梁にネジ孔を設けた丸鋼を埋め込み、柱に貫入したボルトを丸鋼のネジ孔に螺着するものである。また、図３Ｆは、梁および柱にスリットを設け、このスリットに鋼板を挿入し、梁または柱と鋼板とを貫くドリフトピンを打ち込むものである。さらに、図３Ｇは、梁にスリットを設け、柱に取り付けた鋼板を挿入し、梁と鋼板とを貫くドリフトピンを打ち込むものである。
特開２００６−４６０５５号公報

しかしながら、こうした従来の方法には、次のような問題点があった。すなわち、図３Ａ〜図３Ｅの丸鋼を用いる方法では、梁と柱とが離れる方向に力が加わった場合、丸鋼とボルトの頭部とに応力が集中し、丸鋼が梁を引き裂くようにして木材に割れが生じたり、ボルトの頭部が柱にめり込んだりする。その結果、梁と柱の間に隙間が生じ、接合部の耐力が低下して、延いては建築物全体の耐震性能が低下するおそれがある。また、図３Ｆおよび図３Ｇの鋼板を用いる方法では、鋼板によりコストが上昇し、またスリット加工に手間がかかる。そして、とくに最近では大規模店舗や車庫などにおいて大型の門型ラーメン構造が用いられることが多いこと、また、建築物に要求される耐震性能が上がっていることから、従来にも増して結合部に高い剛性が求められている。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、簡易な構造で高い耐力を得ることができる、柱と梁とを結合するための締結具を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、柱の一側面に梁の端面を結合する締結具であって、柱の両側面を貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入固定される埋設軸と、梁の端面に形成される連通穴と、前記梁に埋め込まれる結合ナットと、前記梁の端面と前記結合ナットとの間に埋め込まれる係止板と、前記結合ナットと前記係止板との間に埋め込まれ、その各端面が前記結合ナットと前記係止板とにそれぞれ当接するスリーブと、前記結合ナットに螺着される結合ボルトと、を備え、前記埋設軸が、挿通孔と、前記結合ボルトの頭部が係止されるフランジ部と、を有し、前記結合ナットが、雌ネジ部を有し、前記係止板が、抜孔を有し、前記スリーブが、中孔を有し、前記結合ボルトが、前記挿通孔、前記連通穴、前記抜孔および前記中孔を貫通し、前記結合ナットの雌ネジ部に螺着されることを特徴とする。

本発明は、一対の柱と、柱の間に横架される梁からなる、門型ラーメン構造を主な対象とする。柱は一定の間隔を空けて水平面から垂直に立設固定されている。

貫通孔は、柱の梁と接する面（梁側）からその対面（外側）へと貫通する孔で、断面円形状である。埋設軸は、略円筒形状で、貫通孔に挿入される。この際、貫通孔の内径と埋設軸の外径を等しくし、隙間なく挿入されることが望ましい。そして、埋設軸は貫通孔に挿入後固定され柱と一体となる必要がある。固定方法としては、埋設軸の側面に螺旋状の羽根を設け、埋設軸を貫通孔にねじ込み、柱に羽根を食い込ませる方法が望ましい。この場合、埋設軸の梁側端部に工具をかけるための六角部が形成される。また別の方法として、接着剤により柱と埋設軸とを固定してもよい。この場合、埋設軸の断面形状は円形以外に、たとえば正方形や長方形でもよく、その際は貫通孔の断面も同じ形状とする。埋設軸の軸中心には、挿通孔が貫通している。挿通孔は断面円形で、後述の結合ボルトが挿入可能な大きさとする。そして、挿通孔の外側の端部はその内径が大きく形成され、内径の境目に円盤状の平面部が形成され、フランジ部を構成する。フランジ部には、結合ボルトの頭部が係止される。なお、埋設軸の直径が小さく、フランジ部を形成するだけの大きさの余裕がない場合、埋設軸の端面に結合ボルトの頭部を係止してもよい。

連通穴は、梁の端面から、梁の長手方向へ向けて設けられ、柱と梁とを締結する際には、柱の貫通孔と同軸上に位置する。その断面形状は円形で、直径は後述のスリーブが挿入可能であり、長さは結合ボルトが柱を介して挿入可能である。連通穴の先端からやや柱寄りの位置には、梁の上面、下面または側面からナット挿入穴が設けられ、このナット挿入穴に結合ナットが埋め込まれる。連通穴の先端からやや柱寄りの位置とするのは、結合ナットに結合ボルトを螺着した際に、結合ナットから結合ボルトが飛び出す分の空間を確保するためである。結合ナットはその中央に雌ネジ部を有し、この雌ネジ部は連通穴と同軸上に位置する。結合ナットの形状は、直方体形状、円柱形状など、どのようなものであってもよい。梁の端面と結合ナットとの間の位置には、梁の上面、下面または側面から板挿入穴が設けられ、この板挿入穴に係止板が埋め込まれる。係止板はその中央に抜孔を有する。この抜孔は、断面円形状で、結合ボルトが挿入可能な大きさであり、連通穴と同軸上に位置する。係止板の形状は、直方体形状、円柱形状など、どのようなものであってもよい。なお、ナット挿入穴と板挿入穴とは、互いに梁の同じ面に形成してもよいし、異なる面に形成してもよい。また、結合ナットと係止板とは同じ形状でも、異なる形状でもよく、同じ形状の場合には、雌ネジ部および抜孔さえ同軸上にあれば、同じ姿勢で埋め込まれていても、異なる姿勢で埋め込まれていてもよい。そして、結合ナットと係止板の間には、スリーブが挿入される。スリーブは、略円筒形状で、連通穴と等しい外径を有し、隙間なく挿入されることが望ましい。スリーブの軸中心には中孔が貫通している。中孔は断面円形状で、結合ボルトが挿入可能な大きさであり、連通穴と同軸上に位置する。スリーブの両端面は、それぞれ結合ナットおよび係止板と接している。

結合ボルトは、雄ネジ部と頭部とを有する一般的なボルトである。ただし、対象となる柱および梁が大型の場合、非常に長い結合ボルトが必要となることもあり、この場合、結合ボルトの雄ネジ部の先端に、アダプタナットを介してさらにネジ棒を延長すればよい。柱と梁の締結に際しては、結合ボルトの雄ネジ部が、同軸上に位置する挿通孔、連通穴、抜孔および中孔を貫通し、結合ナットの雌ネジ部に螺着される。結合ボルトの頭部は埋設軸のフランジ部に係止されるため、結合ボルトを締め付ければ柱と梁とが近付く方向に力が働き、柱と梁とが締結される。

なお、より剛性を高めるために、一つの接合箇所に、本発明の締結具を二組以上設けることが望ましい。

請求項２の発明は、前記結合ボルトの軸方向から見て、前記結合ナットおよび前記係止板が長方形状であり、前記結合ナットおよび前記係止板が直交していることを特徴とする。

結合ナットは、長方形の中心に雌ネジ部を設けた形状とし、係止板は、長方形の中心に抜孔を設けた形状とする。そして、結合ナットを縦長の姿勢で挿入し、係止板を横長の姿勢で挿入することで、結合ボルトの軸方向から見て、結合ナットおよび係止板が直交する。この際、結合ナットは梁の上面または下面から挿入し、係止板は梁の側面から挿入することが望ましい。また、結合ナットを横長に、係止板を縦長にして挿入してもよいし、それぞれを挿入する面が上記と異なっていてもよい。

請求項１の発明によれば、結合ボルトと螺着するための結合ナットに加えて、係止板を設け、さらにその間にスリーブを設けたことで、従来の締結方法と比較してより高い耐力が得られる。すなわち、柱と梁が離れる方向に力が加わった場合に、その力は結合ボルトと螺着された結合ナットと、結合ナットとスリーブを介して接する係止板の両方で受けることになるため、各々が受ける力は小さくなり、結合ナットが梁にめり込んで梁を引き裂き割れが生じることを防ぐことができる。また、スリーブを埋め込むことにより、梁の曲げに対しても強度が高くなる。さらに、柱に埋設軸が埋め込まれており、締結ボルトの頭部が埋設軸のフランジ部に係止されるので、頭部にかかる力を埋設軸全体で受けることができるため、頭部が柱にめり込むことを防ぐことができる。

請求項２の発明によれば、結合ナットおよび係止板を長方形状として両者を直交させることで、とくに効果的に耐力を高めることができる。すなわち、結合ナットや係止板にかかる力を分散させるためには、その大きさをできるだけ大きくするほうがよいが、そうすると梁に設けられるナット挿入穴や板挿入穴も大きくなってしまうので、梁そのものの剛性が低下する。そこで、本発明のような構成とすれば、ナット挿入穴や板挿入穴は小さいままで、結合ボルトの軸方向から見た結合ナットおよび係止板の面積を大きくすることができ、効果的に力を分散することができる。

本発明の締結具の具体的な構成について、各図面に基づいて説明する。図１は、締結具の構成を示す斜視図である。ただし、各構成要素を分離して表示している。なお、本図は一つの接合箇所に二組の締結具を設けた場合を示す。本発明は、木造の柱Ｐの一側面に、梁Ｂの端面が接合される場合に適用されるものである。柱Ｐの梁側から外側へは、断面円形状の貫通孔１が形成される。そして、貫通孔１の梁側から埋設軸１１が挿入される。埋設軸１１は円筒形状で、その軸中心に挿通孔１２が設けられる。挿通孔１２の外側の端部は、その内径が大きく形成され、内径の境目に円盤状の平面部が形成され、フランジ部１３を構成する。また、埋設軸１１の側面には螺旋状の羽根１４が設けられており、さらに梁側の端部には工具をかけるためのボルト頭部状の六角部１５が形成される。一方、梁Ｂの端面には、梁Ｂの長手方向へ向けて断面円形状の連通穴２が形成される。連通穴２は、柱Ｐの貫通孔１に対応する位置に設けられる。連通穴２の先端からやや柱寄りの位置には、直方体形状の結合ナット２１が縦長の姿勢で埋め込まれる。本実施形態では、上側の締結具については梁Ｂの上面から、下側の締結具については梁Ｂの下面からナット挿入穴２３を開け、結合ナット２１を挿入している。結合ナット２１の中央には、雌ネジ部２２が設けられ、連通穴２と同軸上に位置する。そして、梁Ｂの端面と結合ナット２１の間には、直方体形状の係止板３１が横長の姿勢で埋め込まれる。本実施形態では、梁Ｂの紙面手前側から板挿入穴３３を開け、係止板３１を挿入している。係止板３１の中央には、抜孔３２が設けられ、連通穴２と同軸上に位置する。結合ナット２１と係止板３１の間には、スリーブ４１が挿入される。スリーブ４１は、円筒形状で、連通穴２の内径と等しい外径を有し、隙間なく挿入される。スリーブ４１の軸中心には中孔４２が設けられる。また、スリーブ４１の長さは結合ナット２１と係止板３１の間の距離に等しく、スリーブ４１の両端面はそれぞれ結合ナット２１および係止板３１と接する。なお、実際に本締結具を組み立てる際には、スリーブ４１を挿入後、係止板３１を挿入する。以上のように構成すると、挿通孔１２、連通穴２、抜孔３２、中孔４２および雌ネジ部２２はすべて同軸上に位置する。ここに結合ボルト５１を挿通孔１２から挿入し、結合ナット２１の雌ネジ部２２と螺着することで、柱Ｐと梁Ｂを締結する。結合ボルト５１は、雄ネジ部５３と頭部５２とを有する一般的なボルトである。

図２は、柱Ｐおよび梁Ｂの中心軸断面図である。（ａ）は締結前の状態を示すもので、柱Ｐおよび梁Ｂには締結具の各部材が埋め込まれている。柱Ｐの貫通孔１には埋設軸１１が挿入されており、羽根１４が柱Ｐに食い込み、柱Ｐと埋設軸１１とが一体に固定されている。一方、梁Ｂには結合ナット２１、係止板３１およびスリーブ４１が埋め込まれている。埋設軸１１の挿通孔１２、連通穴２、係止板３１の抜孔３２、スリーブ４１の中孔４２および結合ナット２１の雌ネジ部２２は同軸上に位置しており、ここに結合ボルト５１を挿入する。（ｂ）は締結後の状態を示すもので、結合ボルト５１が結合ナット２１に螺着され、柱Ｐと梁Ｂとが締結されている。結合ボルト５１を締め付けると、柱Ｐと梁Ｂが近付く方向に力が働く。この締付力は、結合ボルト５１の両端、すなわち、頭部５２と結合ナット２１とで受けることになる。頭部５２については、埋設軸１１のフランジ部１３に係止されるため、埋設軸１１全体で締付力を受ける。また、結合ナット２１については、締付力がスリーブ４１を介して係止板３１にも伝達され、結合ナット２１と係止板３１の両方で受ける。柱Ｐと梁Ｂに外力が加わった場合においても、頭部５２側では、埋設軸１１全体で外力を受けるため、頭部５２が柱Ｐにめり込むといったことが生じない。また、結合ナット２１側では、結合ナット２１と係止板３１の両方で外力を受けるため、それぞれが受ける力は小さくなり、結合ナット２１や係止板３１が梁Ｂを引き裂いて割れを発生するといったことが生じない。

図３は、締結具の第二実施形態の中心軸断面図である。第二実施形態では、埋設軸１１が、羽根および六角部を有しておらず、外形は円柱形状である。埋設軸１１は貫通孔１に隙間なく挿入され、接着剤により柱Ｐと固定される。また、結合ボルト５１として長さの短いものを使用し、その先端にアダプタナット５４を介してネジ棒５５を延設している。アダプタナット５４は両端に雌ねじ部が設けられたもので、両側のネジ径は同じでもよいし、異なっていてもよい。アダプタナット５４の外径が大きい場合には、連通穴２の一部の内径を拡大し、ナット受け部５６とすればよい。これ以外の部分は、第一実施形態と同様である。

本発明の締結具は、上記の実施形態に限定されるものではない。たとえば、柱と埋設軸の固定方法は、両者を一体にできるものであれば、どのようなものであってもよい。また、上記においては一つの接合箇所に二組の締結具を設けているが、これは一組であってもよいし、三組以上であってもよい。また、二組以上の締結具を設ける場合、その配置は上下のほか、左右に配置したり、斜めに配置したり、どのようなものであってもよい。

本発明の締結具の構造を示す斜視図。 柱と梁の締結前の状態および締結後の状態を示す中心軸断面図。 第二実施形態の構造を示す中心軸断面図。

符号の説明

１ 貫通孔
２ 連通穴
１１ 埋設軸
１２ 挿通孔
１３ フランジ部
２１ 結合ナット
２２ 雌ネジ部
３１ 係止板
３２ 抜孔
４１ スリーブ
４２ 中孔
５１ 結合ボルト
５２ 頭部
Ｂ 梁
Ｐ 柱

Claims (2)

1. 柱（Ｐ）の一側面に梁（Ｂ）の端面を結合する締結具であって、
   柱（Ｐ）の両側面を貫通する貫通孔（１）と、該貫通孔（１）に挿入固定される埋設軸（１１）と、梁（Ｂ）の端面に形成される連通穴（２）と、前記梁（Ｂ）に埋め込まれる結合ナット（２１）と、前記梁（Ｂ）の端面と前記結合ナット（２１）との間に埋め込まれる係止板（３１）と、前記結合ナット（２１）と前記係止板（３１）との間に埋め込まれ、その各端面が前記結合ナット（２１）と前記係止板（３１）とにそれぞれ当接するスリーブ（４１）と、前記結合ナット（２１）に螺着される結合ボルト（５１）と、を備え、
   前記埋設軸（１１）が、挿通孔（１２）と、前記結合ボルト（２１）の頭部（５２）が係止されるフランジ部（１３）と、を有し、前記結合ナット（２１）が、雌ネジ部（２２）を有し、前記係止板（３１）が、抜孔（３２）を有し、前記スリーブ（４１）が、中孔（４２）を有し、
   前記結合ボルト（５１）が、前記挿通孔（１２）、前記連通穴（２）、前記抜孔（３２）および前記中孔（４２）を貫通し、前記結合ナット（２１）の雌ネジ部（２２）に螺着されることを特徴とする締結具。
2. 前記結合ボルト（５１）の軸方向から見て、前記結合ナット（２１）および前記係止板（３１）が長方形状であり、前記結合ナット（２１）および前記係止板（３１）が直交していることを特徴とする請求項１記載の締結具。

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