特許 5682057 ラグスクリューボルトを用いた接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5682057

(24)【登録日】2015年1月23日

(45)【発行日】2015年3月11日

(54)【発明の名称】ラグスクリューボルトを用いた接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20150219BHJP

【ＦＩ】

   E04B1/58 506L

【請求項の数】7

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2010-246922(P2010-246922)

(22)【出願日】2010年11月3日

(65)【公開番号】特開2012-97483(P2012-97483A)

(43)【公開日】2012年5月24日

【審査請求日】2013年9月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】100114502

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 俊則

(72)【発明者】

【氏名】小松 幸平

【審査官】 湊 和也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０２２５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０７−００１１０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−２３２７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６２２９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｂ １／５８

Ｅ０４Ｂ １／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

棒状の形状を有し、外周面におねじが形成され、端面に開口が形成され、該開口に連通する中空孔を有し、該中空孔の内周面にめねじが形成された第１のラグスクリューボルトと、
棒状の形状を有し、外周面におねじが形成され、端面に開口が形成され、該開口に連通する中空孔を有し、該中空孔の内周面にめねじが形成された第２のラグスクリューボルトと、
前記第１のラグスクリューボルトの前記開口が露出するように前記第１のラグスクリューボルトの前記おねじがねじ込まれて、前記第１のラグスクリューボルトが固定された第１の部材と、
前記第２のラグスクリューボルトの前記開口が露出するように前記第２のラグスクリューボルトの前記おねじがねじ込まれて、前記第２のラグスクリューボルトが固定された第２の部材と、
回動自在に結合された第１及び第２の金具と、
前記第１の部材に固定された前記第１のスクリューボルトの前記めねじに螺合する第１のボルトと、
前記第２の部材に固定された前記第２のスクリューボルトの前記めねじに螺合する第２のボルトと、
を備え、
前記第１の金具は、前記第１の部材に固定された前記第１のスクリューボルトの前記めねじと前記第１のボルトとの螺合を利用して前記第１の部材に固定され、
前記第２の金具は、前記第２の部材に固定された前記第２のスクリューボルトの前記めねじと前記第２のボルトとの螺合を利用して前記第２の部材に固定され、
前記第１及び第２のボルトの増し締めによって前記第１及び第２のボルトに初期張力が与えられ、前記初期張力によって、回動自在に結合された前記第１及び第２の金具を介して前記第１及び第２の部材に引張力が作用して前記第１及び第２の部材の互いに対向する対向面同士が圧着し、前記第１及び第２の部材が接合されたことを特徴とする、ラグスクリューボルトを用いた接合構造。

【請求項2】

接合された前記第１及び第２の部材を含む平面と平行に、前記第１及び第２のラグスクリューボルトが延在し、
当該平面に対して垂直方向に、そのまわりに前記第１及び第２の金具が回動する中心軸が延在することを特徴とする、請求項１に記載のラグスクリューボルトを用いた接合構造。

【請求項3】

前記第１及び第２の部材が接合されたときに、前記第１及び第２のラグスクリューボルトの中心線が一致することを特徴とする、請求項１又は２に記載のラグスクリューボルトを用いた接合構造。

【請求項4】

少なくとも２組の前記第１及び第２のラグスクリューボルトと前記第１及び第２の金具が、前記第２の部材の中心線に関して両側に、各組の前記第１及び第２のラグスクリューボルトの中心線が前記第２の部材の前記中心線と平行になるように配置されたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のラグスクリューボルトを用いた接合構造。

【請求項5】

前記第１のボルトは、前記第１のラグスクリューボルトの前記めねじに螺合するおねじが形成された軸部と、該軸部の一端に結合された頭部とを有し、
前記第２のボルトは、前記第２のラグスクリューボルトの前記めねじに螺合するおねじが形成された軸部と、該軸部の一端に結合された頭部とを有し、
前記第１の金具に、前記第１のボルトの前記軸部の挿通は許容し、前記第１のボルトの前記頭部の挿通は阻止する貫通孔が形成され、
前記第２の金具に、前記第２のボルトの前記軸部の挿通は許容し、前記第２のボルトの前記頭部の挿通は阻止する貫通孔が形成され、
前記第１のボルトは、前記第１のボルトの前記軸部が前記第１の金具の前記貫通孔に挿通され、前記第１の部材に固定された前記第１のラグスクリューボルトの前記めねじに前記第１のボルトの前記軸部に形成された前記おねじが螺合することにより、前記第１のボルトの前記頭部が前記第１の金具を前記第１の部材の前記対向面に押圧して、前記第１の金具を前記第１の部材に固定し、
前記第２のボルトは、前記第２のボルトの前記軸部が前記第２の金具の前記貫通孔に挿通され、前記第２の部材に固定された前記第２のラグスクリューボルトの前記めねじに前記第２のボルトの前記軸部に形成された前記おねじが螺合することにより、前記第２のボルトの前記頭部が前記第２の金具を前記第２の部材の前記対向面に押圧して、前記第２の金具を前記第２の部材に固定することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載のラグスクリューボルトを用いた接合構造。

【請求項6】

前記第１及び第２の金具が結合ピンを介して回動自在に結合されたことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のラグスクリューボルトを用いた接合構造。

【請求項7】

接合された前記第１の部材と前記第２の部材との間に、互いに圧着する前記第１及び第２の部材の前記対向面を横断するように、ダボが挿入されたことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一つに記載のラグスクリューボルトを用いた接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はラグスクリューボルトを用いた接合構造に関し、詳しくは、木材や集成材などの部材を接合するためにラグスクリューボルトを用いる接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ラグスクリューボルトを用いた接合構造が種々提案されている。ラグスクリューボルトは、例えば図１４の写真に示すように、棒状の鋼製接合具である。外周には市販のラグスクリューと同一形状のおねじ８０が加工されており、端部には開口８２が形成され、開口８２に連通する中空孔８４の内周面にめねじ８６が加工されている。ラグスクリューボルトは、開口が露出するように、木材や集成材などの部材にねじ込んで固定しておき、ラグスクリューボルトのめねじにボルトを螺合して、部材や金具を固定する（例えば、特許文献１〜３参照）。

【0003】

ラグスクリューボルトを用いて部材同士を接合すると、初期剛性が大きく、すなわち変形しにくく、終局耐力も大きい。しかし、変形能力が乏しく、ラグスクリューボルトの接合部分（ラグスクリューボルトが部材に接合されている部分）が一度終局耐力に達すると、それ以上変形することはなく、脆性的な破壊を生じる点が大きな欠点であった。

【0004】

そこで、例えば図１５の断面図に示すように、ラグスクリューボルト１１１の中空孔を長くし、ラグスクリューボルト１１１のめねじに螺合するボルト１１３を長くして、ボルト１１３の大きな軸方向伸び変形に期待して、接合部に変形能力を付与する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７−２５２８８８号公報

【特許文献2】特開２０００−２６５５５３号公報

【特許文献3】特開２００５−２３２７１１号公報

【特許文献4】特開２００７−７７６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、図１５の接合構造には、次のような問題がある。

【0007】

（１）ラグスクリューボルト１１１に長い中空孔を加工するため、ラグスクリューボルトの加工コストが増大する。

【0008】

（２）ラグスクリューボルト１１１の中空孔に長くて靭性が大きいボルト１１３を挿入しているので、一度大地震が起こってボルト１１３に過大な力が作用してボルト１１３が塑性変形したら、ボルト１１３を交換する必要がある。この場合、接合された部材を移動せずに、ラグスクリューボルト１１１の中空孔から塑性変形した長いボルト１１３を抜き出して新しいボルト１１３と取り替えることは、容易ではない。そのため、接合された部材自体も取り替えることになり、元の状態に復帰させるコストが過大になる。

【0009】

（３）ラグスクリューボルト１１１の長い中空孔にボルト１１３を挿入するので、ラグスクリューボルト１１１の中空孔の内周面とボルト１１３の外周面との間に空間が生じ、ボルト１１３をヒートブリッジとして空間内に予期せぬ結露を生じる危険性をはらんでいる。この結露が長期間にわたって発生、消滅を繰り返すことによって、ボルト１１３の表面及びラグスクリューボルト１１１の中空孔の内周面に錆が発生し、接合耐力を低下させる危険性があり、長期安全性の面で危惧される。

【0010】

（４）ラグスクリューボルト１１１が固定された柱１０１は、箱状で剛性の高い接合金具１１４を介して、基礎１０３に非常に剛な状態で連結される。柱１０１にモーメントが作用すると、剛に接合されているラグスクリューボルト１１１が柱１０１の木材の繊維直交方向にめり込む変形が発生し、柱１０１に予期せぬ割裂破壊が発生し、期待通りの塑性的な挙動とならない場合も生じる。

【0011】

本発明は、かかる実情に鑑み、ラグスクリューボルトに長い中空孔を加工する必要がなく、接合された部材を取り替えることなく接合部品のみを容易に交換可能な構成にすることができ、長期安全性の面で危惧がなく、接合された部材に割裂破壊が発生しにくい、ラグスクリューボルトを用いた接合構造を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したラグスクリューボルトを用いた接合構造を提供する。

【0013】

ラグスクリューボルトを用いた接合構造は、（ａ）棒状の形状を有し、外周面におねじが形成され、端面に開口が形成され、該開口に連通する中空孔を有し、該中空孔の内周面にめねじが形成された第１のラグスクリューボルトと、（ｂ）棒状の形状を有し、外周面におねじが形成され、端面に開口が形成され、該開口に連通する中空孔を有し、該中空孔の内周面にめねじが形成された第２のラグスクリューボルトと、（ｃ）前記第１のラグスクリューボルトの前記開口が露出するように前記第１のラグスクリューボルトの前記おねじがねじ込まれて、前記第１のラグスクリューボルトが固定された第１の部材と、（ｄ）前記第２のラグスクリューボルトの前記開口が露出するように前記第２のラグスクリューボルトの前記おねじがねじ込まれて、前記第２のラグスクリューボルトが固定された第２の部材と、（ｅ）回動自在に結合された第１及び第２の金具と、（ｆ）前記第１の部材に固定された前記第１のスクリューボルトの前記めねじに螺合する第１のボルトと、（ｇ）前記第２の部材に固定された前記第２のスクリューボルトの前記めねじに螺合する第２のボルトとを備える。前記第１の金具は、前記第１の部材に固定された前記第１のスクリューボルトの前記めねじと前記第１のボルトとの螺合を利用して前記第１の部材に固定される。前記第２の金具は、前記第２の部材に固定された前記第２のスクリューボルトの前記めねじと前記第２のボルトとの螺合を利用して前記第２の部材に固定される。前記第１及び第２のボルトの増し締めによって前記第１及び第２のボルトに初期張力が与えられ、前記初期張力によって、回動自在に結合された前記第１及び第２の金具を介して前記第１及び第２の部材に引張力が作用して前記第１及び第２の部材の互いに対向する対向面同士が圧着し、前記第１及び第２の部材が接合される。

【0014】

上記構成によれば、第１の部材に固定された第１の金具と第２の部材に固定された第２の金具とは回動自在に結合されているため、第１及び第２の金具が回動する方向のモーメントは、接合された第１及び第２の部材の一方から他方に伝達されない。これにより、第１及び第２のラグスクリューボルトにはできるだけ軸力のみが作用するようになるため、第１及び第２の部材に割裂破壊が発生しにくい。

【0015】

また、ラグスクリューボルトには長い中空孔を加工する必要がなく、ラグスクリューボルトのめねじに螺合するボルトを長くする必要もないため、接合された部材を取り替えることなく接合部品のみを容易に交換可能な構成にすることができる。さらに、ラグスクリューボルトの中空孔と、ラグスクリューボルトのめねじに螺合するボルトとの間の空間を小さくしたり無くしたりして、結露による錆の発生を防ぐことができるので、長期安全性の面で危惧がない。

【0016】

好ましくは、接合された前記第１及び第２の部材を含む平面と平行に、前記第１及び第２のラグスクリューボルトが延在する。当該平面に対して垂直方向に、そのまわりに前記第１及び第２の金具が回動する中心軸が延在する。

【0017】

この場合、第１部材に固定された第１の金具と第２の部材に固定された第２の金具とが回動する中心軸は、当該平面に対して垂直方向に延在しているため、当該平面内において第１及び第２の部材の角度が変わるモーメントは、接合された第１及び第２の部材の一方から他方に伝達されず、第１及び第２のラグスクリューボルトにはできるだけ軸力のみが作用するようになる。そのため、第１及び第２部材には、割裂破壊がより発生しにくい。

【0018】

好ましくは、前記第１及び第２の部材が接合されたときに、前記第１及び第２のラグスクリューボルトの中心線が一致する。

【0019】

この場合、第１及び第２のラグスクリューボルトに、第１及び第２の金具を介してモーメントが作用することを防ぎ、第１及び第２のラグスクリューボルトにはできるだけ軸力のみが作用するようになる。そのため、第１及び第２部材には、割裂破壊がより発生しにくい。

【0020】

好ましくは、少なくとも２組の前記第１及び第２のラグスクリューボルトと前記第１及び第２の金具が、前記第２の部材の中心線に関して両側に、各組の前記第１及び第２のラグスクリューボルトの中心線が前記第２の部材の前記中心線と平行になるように配置される。

【0021】

この場合、第２の部材の中心線に関して両側に配置された第１及び第２のラグスクリューボルトを含む平面に対して垂直な法線まわりのモーメントが、接合された第１及び第２の部材に作用したときに、第２の部材の中心線に関して両側に配置されたラグスクリューボルトには軸力の偶力が作用する。これにより、ラグスクリューボルトにはできるだけ軸力のみが作用するようになる。そのため、第１及び第２部材には、割裂破壊がより発生しにくい。

【0022】

好ましくは、前記第１のボルトは、前記第１のラグスクリューボルトの前記めねじに螺合するおねじが形成された軸部と、該軸部の一端に結合された頭部とを有する。前記第２のボルトは、前記第２のラグスクリューボルトの前記めねじに螺合するおねじが形成された軸部と、該軸部の一端に結合された頭部とを有する。前記第１の金具に、前記第１のボルトの前記軸部の挿通は許容し、前記第１のボルトの前記頭部の挿通は阻止する貫通孔が形成される。前記第２の金具に、前記第２のボルトの前記軸部の挿通は許容し、前記第２のボルトの前記頭部の挿通は阻止する貫通孔が形成される。前記第１のボルトは、前記第１のボルトの前記軸部が前記第１の金具の前記貫通孔に挿通され、前記第１の部材に固定された前記第１のラグスクリューボルトの前記めねじに前記第１のボルトの前記軸部に形成された前記おねじが螺合することにより、前記第１のボルトの前記頭部が前記第１の金具を前記第１の部材の前記対向面に押圧して、前記第１の金具を前記第１の部材に固定する。前記第２のボルトは、前記第２のボルトの前記軸部が前記第２の金具の前記貫通孔に挿通され、前記第２の部材に固定された前記第２のラグスクリューボルトの前記めねじに前記第２のボルトの前記軸部に形成された前記おねじが螺合することにより、前記第２のボルトの前記頭部が前記第２の金具を前記第２の部材の前記対向面に押圧して、前記第２の金具を前記第２の部材に固定する。

【0023】

この場合、簡単な構成で、第１及び第２の金具を第１及び第２の部材に固定することができる。

【0024】

好ましくは、前記第１及び第２の金具が結合ピンを介して回動自在に結合される。

【0025】

この場合、簡単な構成で、第１及び第２の金具を回動自在に結合することができる。

【0026】

好ましくは、接合された前記第１の部材と前記第２の部材との間に、互いに圧着する前記第１及び第２の部材の前記対向面を横断するように、ダボが挿入される。

【0027】

この場合、ダボは、第１の部材と第２の部材とが対向面に沿って相対的に移動することを阻止する。これにより、第１の部材と第２の部材とは、より剛に接合される。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、ラグスクリューボルトに長い中空孔を加工する必要がなく、接合された部材を取り替えることなく接合部品のみを容易に交換可能な構成にすることができ、長期安全性の面で危惧がなく、接合された部材に割裂破壊が発生しにくい。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】接合構造の要部平面図である。（実施例１）

【図2】図１の線Ａ−Ａに沿って見た要部立面図である。（実施例１）

【図3】金具の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。（実施例１）

【図4】接合構造の分解斜視図である。（実施例２）

【図5】ラーメン構造のモーメント図である。（実施例２）

【図6】接合構造の概略図である。（実施例２）

【図7】実験装置の写真である。（実施例２）

【図8】接合構造の概略図である。（実施例２の変形例）

【図9】接合部のモーメントと相対角度のグラフである。（実施例２）

【図10】接合部のモーメントと相対角度の包絡線と完全弾塑性近似を示すグラフである。（実施例２）

【図11】接合部のモーメントと相対角度の包絡線と完全弾塑性近似を示すグラフである。（実施例２）

【図12】接合部のモーメントと相対角度の包絡線と完全弾塑性近似を示すグラフである。（実施例２）

【図13】接合構造の破壊後の写真である。（実施例２）

【図14】ラグスクリューボルトの写真である。（従来例）

【図15】接合構造の断面図である。（従来例）

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１３を参照しながら説明する。

【0031】

＜実施例１＞ 実施例１のラグスクリューボルトを用いた接合構造について、図１〜図３を参照しながら説明する。実施例１は、本発明のラグスクリューボルトを用いた接合構造の最小単位の構成である。

【0032】

図１は、ラグスクリューボルト６，８を用いた接合構造の要部平面図である。図２は、図１の線Ａ−Ａに沿って見た要部立面図である。図１及び図２に示すように、第１及び第２の部材２，４は、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８と、第１及び第２のボルト１８，２８と、結合ピン３０により回動自在に結合される第１及び第２の金具１０，２０とを用いて、接合される。

【0033】

第１及び第２の部材２，４は、木材や集成材など、ラグスクリューボルト６，８をねじ込むことができる部材である。

【0034】

第１及び第２のラグスクリューボルト６，８は、図１４の従来品と同じ構成であり、棒状の形状を有し、外周面におねじが形成され、端面に開口が形成され、開口に連通する中空孔を有し、中空孔の内周面にめねじが形成されている。第１及び第２のラグスクリューボルト６，８は、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８のおねじが第１及び第２の部材２，４にねじ込まれ、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８の開口が露出するように、第１及び第２の部材２，４に固定される。

【0035】

第１及び第２のボルト１８，２８は、第１及び第２のラグスクリューボルトのめねじに螺合するおねじが形成された軸部１８ａ，２８ａと、軸部１８ａ，２８ａの一端に結合された頭部１８ｂ，２８ｂとを有する。

【0036】

図３は、第１及び第２の金具１０，２０の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。図３に示すように、第１及び第２の金具１０，２０は、ベース板１２，２２の一方の主面１２ａ，２２ａに、一対の側板１４ａ，１４ｂ；２４ａ，２４ｂが、ベース板１２，２２に垂直かつ互いに平行に結合されている。例えば、一対の側板１４ａ，１４ｂ；２４ａ，２４ｂがベース板１２，２２に溶接されている。別の方法、例えば、角形圧延鋼管を切断して側板１４ａ，１４ｂ；２４ａ，２４ｂとベース板１２，２２とを一体に形成するなどの方法で、第１及び第２の金具１０，２０を作製してもよい。

【0037】

ベース板１２，２２の中心には、第１及び第２のボルト１８，２８の軸部１８ａ，２８ａの挿通は許容し、第１及び第２のボルト１８，２８の頭部１８ｂ，２８ｂの挿通は阻止する貫通孔１３，２３が形成されている。

【0038】

一対の側板１４ａ，１４ｂ；２４ａ，２４ｂには、貫通孔１５ａ，１５ｂ；２５ａ，２５ｂが、同軸に形成されている。

【0039】

図１及び図２に示すように、第１及び第２の金具１０，２０は、第１及び第２のボルト１８，２８を用いて、第１及び第２の部材２，４の互いに対向する面２ｓ，４ｓに固定される。すなわち、第１及び第２の金具１０，２０のベース板１２，２２の貫通孔１３，２３に、ベース板１２，２２の一方の主面１２ａ，２２ａ側から第１及び第２のボルト１８，２８の軸部１８ａ，２８ａが挿通され、第１及び第２のボルト１８，２８の軸部１８ａ，２８ａのおねじが、第１及び第２の部材２，４にねじ込まれて固定された第１及び第２のラグスクリューボルト６，８のめねじに螺合することにより、第１及び第２のボルト１８，２８の頭部１８ｂ，２８ｂが、第１及び第２の金具１０，２０のベース板１２，２２を、第１及び第２の部材２，４の互いに対向する面２ｓ，４ｓに押圧する。これにより、第１及び第２の部材２，４の互いに対向する面２ｓ，４ｓにベース板１２，２２の他方の主面１２ｂ，２２ｂが圧着し、第１及び第２の金具１０，２０は第１及び第２の部材２，４に固定される。第１及び第２のボルト１８，２８は、高張力なものが好ましい。

【0040】

なお、図１及び図２では、第１の金具１０は座金１６を用いて固定されているが、第１の金具１０用の座金１６を無くしても、あるいは、第２の金具１０も座金を用いて固定してもよい。

【0041】

第１及び第２の金具１０，２０は、結合ピン３０を用いて回動自在に結合され、結合ピン３０の頭部３０ｂとナット３２との間に、第１及び第２の金具１０，２０の側板１４ａ，１４ｂ；２４ａ，２４ｂが配置される。すなわち、第１の金具１０の側板１４ａ，１４ｂの間に、第２の金具２０の側板２４ａ，２４ｂが配置され、それぞれの側板１４ａ，１４ｂ；２４ａ，２４ｂの貫通孔１５ａ，１５ｂ；２５ａ，２５ｂに結合ピン３０の軸部３０ａが挿通され、結合ピン３０の軸部３０ａの先端部分に形成されたおねじにナット３２が螺合される。結合ピン３０は、高靭性のものが好ましい。

【0042】

なお、結合ピンの両端におねじが形成され、それぞれのおおねじに螺合するナットの間に、第１及び第２の金具１０，２０の側板１４ａ，１４ｂ；２４ａ，２４ｂが配置されるように構成してもよい。また、第１及び第２の金具１０，２０の一方の側板１４ａ，２４ａ同士と、第１及び第２の金具１０，２０の他方の側板１４ｂ，２４ｂ同士とを、別々の部品を用いて回動自在に結合するように構成してもよい。

【0043】

次に、第１の部材２と第２の部材４とを接合する手順の一例を説明する。

【0044】

（１） まず、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８を第１及び第２の部材２，４に固定する。すなわち、第１及び第２の部材２，４が接合されたときに互いに対向する面２ｓ，４ｓに第１及び第２のラグスクリューボルト６，８の開口が露出するように、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８のおねじを第１及び第２の部材２，４の対向する面２ｓ，４ｓにねじ込み、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８を第１及び第２の部材２，４に固定する。このとき、第１及び第２の部材２，４に、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８のおねじをねじ込むための下穴を加工してもよい。

【0045】

（２） 次いで、第１及び第２の部材２，４に第１及び第２の金具１０，２０を仮止めする。すなわち、第１及び第２の金具１０，２０のベース板１２，２２の一方の主面１２ａ，２２ａ側から第１及び第２のボルト１８，２８の軸部１８ａ，２８ａを挿通し、第１及び第２のボルト１８，２８の軸部１８ａ，２８ａのおねじを、第１及び第２の部材２，４にねじ込まれて固定された第１及び第２のラグスクリューボルト６，８のめねじに螺合する。このとき、第１及び第２の部材２，４の互いに対向する面２ｓ，４ｓと、ベース板１２，２２の他方の主面１２ｂ，２２ｂとの間に、多少の隙間ができる程度まで、第１及び第２のボルト１８，２８を螺合し、第１及び第２の金具１０，２０を第１及び第２の部材２，４の互いに対向する面２ｓ，４ｓに仮止めする。

【0046】

（３） 次いで、第１及び第２の金具１０，２０を回動自在に結合する。すなわち、第１及び第２の部材２，４を、第１及び第２の部材２，４が接合されるときの相対位置に配置し、第１及び第２の金具１０，２０を回動自在に結合する。すなわち、第１及び第２の部材２，４に仮止めされた第１及び第２の金具１０，２０の側板１４ａ，１４ｂ；２４ａ，２４ｂの貫通孔１５ａ，１５ｂ；２５ａ，２５ｂに結合ピン３０を挿通し、結合ピン３０の軸部３０ａの先端部分に形成されたおねじにナット３２を螺合して、第１及び第２の金具１０，２０を回動自在に結合する。

【0047】

（４） 次いで、第１及び第２のボルト１８，２８を増し締めする。すなわち、第１及び第２のボルト１８，２８の頭部１８ｂ，２８ｂで、第１及び第２の金具１０，２０のベース板１２，２２を、第１及び第２の部材２，４の互いに対向する面２ｓ，４ｓに押圧して、第１及び第２の部材２，４の互いに対向する面２ｓ，４ｓにベース板１２，２２の他方の主面１２ｂ，２２ｂを密着させる。これにより、第１及び第２の金具１０，２０を介して第１及び第２の部材２，４に引張力が作用し、第１及び第２の部材２，４の互いに対向する不図示の対向面同士が圧着し、第１及び第２の部材２，４が接合される。

【0048】

上記（１）〜（４）の手順により、第１及び第２のボルト１８，２８には初期張力が与えられ、接合部にガタがなくなり、第１及び第２の部材２，４は剛に接合される。なお、別の手順によって、第１及び第２の部材２，４を接合してもよい。

【0049】

以上に説明したラグスクリューボルトを用いた接合構造において、第１の部材２に固定された第１の金具１０と第２の部材４に固定された第２の金具２０とは、結合ピン３０を介して回動自在に結合されている。そのため、第１及び第２の金具１０，２０が回動する方向のモーメントが第１及び第２の部材２，４のいずれか一方に作用しても、そのモーメントは第１及び第２の部材２，４の他方に伝達されない。これにより、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８にはできるだけ軸力のみが作用するようになるため、第１及び第２の部材２，４に割裂破壊が発生しにくい。

【0050】

第１及び第２の部材２，４の一方に過大な荷重が作用したとき、第１及び第２の部材２，４の他方に伝達されるまでの間に、その大部分は、第１及び第２の金具１０，２０や結合ピン３０の塑性変形によって吸収され、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８と第１及び第２の部材２，４との接合部分が破壊されないように設計することができる。第１及び第２の金具１０，２０や結合ピン３０が塑性変形したとき、第１及び第２の部材２，４を動かさずに、外部から、第１及び第２の金具１０，２０や結合ピン３０を取り替えることは、従来例のようにラグスクリューボルトの中空孔内で塑性変形したボルトを取り替える場合に比べると、容易である。また、第１及び第２の金具１０，２０や結合ピン３０だけを取り替えればよく、第１及び第２の部材２，４自体を取り替えずに、元の状態に復帰させることができる。

【0051】

第１及び第２のラグスクリューボルト６，８には長い中空孔を加工する必要がなく、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８のめねじに螺合する第１及び第２のボルト１８，２８を長くする必要もない。そのため、接合された第１及び第２の部材２，４を取り替えることなく、接合部品（第１及び第２の金具１０，２０や結合ピン３０、場合によっては第１及び第２のボルト１８，２８）のみを容易に交換可能な構成にすることができる。

【0052】

さらに、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８の中空孔と、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８のめねじに螺合する第１及び第２のボルト１８，２８との間の空間を小さくしたり無くしたりして、結露による錆の発生を防ぐことができるので、長期安全性の面で危惧がない。

【0053】

特に、接合された第１及び第２の部材２，４を含む平面（例えば、図２の紙面に平行な平面）と平行に、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８が延在し、当該平面に対して垂直方向に、第１及び第２の金具１０，２０を回動自在に結合する結合ピン３０の中心軸が延在する場合、当該平面内において第１及び第２の部材２，４の角度が変わるモーメントは、接合された第１及び第２の部材２，４の一方から他方に、第１及び第２の金具１０，２０を介して伝達されないため、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８にはできるだけ軸力のみが作用するようになり、好ましい。

【0054】

第１及び第２の部材２，４が接合された状態で第１及び第２のラグスクリューボルト６，８にそれぞれの中心線方向の軸力が作用したときに、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８の中心線がずれていると、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８には、第１及び第２の金具１０，２０を介してモーメントが作用する。一方、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８の中心線が一致していると、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８には、第１及び第２の金具１０，２０を介してモーメントが作用しないため、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８にできるだけ軸力のみが作用するようになり、好ましい。

【0055】

＜実施例２＞ 実施例２のラグスクリューボルトを用いた接合構造について、図４〜図１３を参照しながら説明する。

【0056】

実施例２は、実施例１と略同様に構成される。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。

【0057】

図４は、実施例２のラグスクリューボルトを用いた接合構造を示す分解斜視図である。図４に示すように、部材２，４は、２組の第１及び第２のラグスクリューボルト６，８と、２組の接合部品６０（すなわち、第１及び第２のボルト１８，２８と、結合ピン３０とナット３２により回動自在に結合された第１及び第２の金具１０，２０）とを用いて、第１及び第２の部材２，４を２か所で引っ張ることにより、第１及び第２の部材２，４を接合する。第１及び第２の部材２，４は、第１の部材２の側面２ｔと第２の部材４の端面４ｔとが当接し、直角に接合される。

【0058】

第１の部材２は、側面２ｔに２本の第１のラグスクリューボルト６が互いに平行にねじ込まれる。第１のラグスクリューボルト６は、第１のラグスクリューボルト６の開口が側面２ｔに露出するように、第１の部材２に固定される。第１の金具１０は、第１のラグスクリューボルト６のめねじに第１のボルト１８のおねじを螺合することにより、第１の部材２の側面２ｔに固定される。

【0059】

第２の部材４は、端面４ｔの両端に切込部２ｐ，２ｑが形成されている。第２の部材４は、端面４ｔに平行な切込部４ｐ，４ｑの切込面４ａ，４ｂに、それぞれ、第２のラグスクリューボルト８が互いに平行にねじ込まれる。第２のラグスクリューボルト８は、第２のラグスクリューボルト８の開口が切込面４ａ，４ｂに露出するように、第２の部材４に固定される。第２の金具２０は、第２のラグスクリューボルト８のめねじに第２のボルト２８のおねじを螺合することにより、第１の部材４の切込部４ｐ，４ｑの切込面４ａ，４ｂに固定される。

【0060】

第１及び第２の金具１０，２０は、結合ピン３０とナット３２を用いて、回動自在に結合される。

【0061】

第１及び第２のラグスクリューボルト６，８は、第１及び第２の部材２，４が接合されたときに、第１及び第２の部材２，４を含む平面と平行に配置され、各組の第１及び第２のラグスクリューボルト６，８の中心線は、それぞれ一致する。第１のラグスクリューボルト６は第１の部材２の中心線と直交し、第２のラグスクリューボルト８は第２の部材４の中心線と平行となる。２組の第１及び第２のラグスクリューボルト６，８は、第２の部材４の中心線の両側に、第２の部材４の中心線と平行に配置されている。接合された第１及び第２の部材２，４を含み、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８と平行である平面に対して直交する方向に、結合ピン３０の中心軸が延在している。

【0062】

第１及び第２の部材２，４は、実施例１と同じ手順により剛に接合される。すなわち、第１及び第２のボルト１８，２８には初期張力が与えられ、第１の部材２の側面２ｔと第２部材４の端面４ｔとが互いに圧着し、接合部にはガタがない。第１及び第２の金具１０，２０や結合ピン３０、ナット３２は、第２の部材４の切欠部４ｐ，４ｑに収納される。

【0063】

接合された第１及び第２の部材２，４の一方に、結合ピン３０の中心軸まわりのモーメントが作用すると、このモーメントは軸力の偶力として、第１及び第２の部材２，４の他方に伝達される。すなわち、中心線が一致するように配置された第１及び第２のラグスクリューボルト６，８の一方の組と他方の組には、逆向きで大きさが同じ軸力（一方の組には圧縮力、他方の組には引張力）が作用する。これにより、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８にはできるだけ軸力のみが作用するようになるため、第１及び第２の部材２，４に割裂破壊が発生しにくい。

【0064】

例えば、ラグスクリューボルト６，８の引き抜き耐力を超えない軸力で結合ピン３０を曲げ塑性変形させるように設計すれば、初期剛性が高く、明確な降伏点を有し、かつ降伏後は、引張側、圧縮側両方に結合ピン３０が大きな曲げ変形を起こすため、その相乗効果で、接合部全体としては非常に大きな塑性変形を期待することができる。

【0065】

このように設計すると、第１及び第２の金具１０，２０や結合ピン３０が塑性変形したとき、第１及び第２の部材２，４を動かさずに、外部から第１及び第２の金具１０，２０や結合ピン３０を取り替えることができ、従来例のようにラグスクリューボルトの長い中空孔内で塑性変形した長いボルトを取り替える場合に比べると、取り替え作業が容易である。また、第１及び第２の金具１０，２０や結合ピン３０だけを取り替えればよく、接合された第１及び第２の部材２，４自体を取り替えずに、元の状態に復帰させることができる。

【0066】

また、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８は、中空孔を長くする必要はないため、ラグスクリューボルト６，８の加工コストは増大しない。

【0067】

また、第１及び第２のラグスクリューボルト６，８の中空孔と第１及び第２のボルトとの間には大きな空間が形成されないようにして結露による錆の発生を防ぎ、接合耐力を低下させる危険性が危惧されないようにすることができる。

【0068】

次に、実施例２の実験例について、図５〜図１３を参照しながら説明する。

【0069】

図５は、柱５２と梁５４で構成される門型ラーメン構造のモーメント図である。図６は、実験装置の構成を示す概略図である。図７は、実験装置の写真である。

【0070】

実験装置は、図５に示すラーメン構造のうち、鎖線５０で囲まれた部分をモデル化している。すなわち、実験装置は、図５において曲げモーメントがゼロになる断面５３，５５で切断したモデルである。図６及び図７に示す柱部材６２は、図５において柱５２の曲げモーメントがゼロになる断面５３より上側の部分５６に相当する。図６及び図７に示す梁部材６４は、図５において梁５４の曲げモーメントがゼロになる断面５５より右側の部分５８に相当する。

【0071】

図６及び図７に示すように、柱部材６２と梁部材６４とは、直角に接合されている。柱部材６２の上部と梁部材６４の他方の端部には、それぞれ、ラグスクリューボルト６６，６８がねじ込まれて固定されている。ラグスクリューボルト６６，６８は、接合部品６０によって接合されている。

【0072】

柱部材６２の下端は、支持ピン７２により回動自在に支持されている。梁部材６４の他方の端部は、外径５０ｍｍの鋼管７０により回動自在に支持されている。柱部材６２の下端と梁部材６４の他方の端部の両面（図６において表面と裏面）は、厚さ７．５ｍｍの合板６３，６５で釘打ち接着補強されている。

【0073】

図６には、実験装置の各部の寸法（単位はｍｍ）を示している。梁部材６４の断面は１２０ｍｍ×３６０ｍｍ、柱部材６２の断面は１２０ｍｍ×３００ｍｍである。柱部材６２及び梁部材６４の供試試験体に用いた集成材は、オウシュウアカマツ異等級構造用集成材で、ＪＡＳ等級はＥ１２０−Ｆ３３０である。

【0074】

ラグスクリューボルト６６，６８は、ラグスクリューボルト研究会発行のラグスクリューボルト接合設計・施工マニュアル（２００７年発行版）に示すＭＫラーメンシステム用のラグスクリューボルトを用いた。柱部材６２にはφ２５ｍｍ×長さ３００ｍｍのラグスクリューボルト６６を用い、梁部材６４にはφ２５ｍｍ×長さ３６０ｍｍのラグスクリューボルト６８を用いた。

【0075】

接合部品６０の第１及び第２の金具には、厚さが１２ｍｍの鋼板を溶接したものを用いた。第１及び第２の金具の側板の貫通孔の直径は１６．５ｍｍ、底板の貫通孔の直径は１２．５ｍｍである。その他の各部の寸法Ｗ、Ｌ、Ｈ、Ｗｐ、Ｈｐ（図３参照）を、次の表１に示す。

【表1】

なお、単位はｍｍである。

【0076】

接合部品６０の結合ピンには、先端部にＭ１６のおねじが加工されている高靭性ボルト（Ｍ１６−ＳＮＲ４９０Ｂ）を用いた。接合部品６０の第１及び第２のボルトには、Ｍ１２、首下６０ｍｍの高張力ボルト（Ｍ１２−ＨＴボルト）を用いた。第１の金具にのみ、厚さが１２ｍｍの座金を用いた。

【0077】

実験は、京都大学生存圏研究所木質材料実験棟の自動加力制御油圧ジャッキ装置を用い、梁部材６４の他方の端部に固定された治具７４を介して、矢印７８で示すように、梁部材６４の中心線方向の荷重を加えた。載荷プロトコルは１／３００ｒａｄ〜１／１０ｒａｄまでの変位制御を６回繰り返し（各ピークでの繰り返しは１回）、柱部材６２と梁部材６４との間の角度変化（相対回転角θ）を測定した。具体的には、上下方向に距離ｈだけ離れた２か所で、梁部材６４に固定した距離センサを用いて柱部材６２に固定した突き当て部材までの距離の変化Δｄ１、Δｄ２を測定し、θ＝（Δｄ１−Δｄ２）／ｈを算出した。

【0078】

図９は、実験で得られた接合部のモーメントＭと相対回転角θの関係の一例を示すグラフである。

【0079】

図１０〜図１２は、３体実験した各試験体の包絡線関係図と、構造設計用の特性値を評価するために通常実施する完全弾塑性近似による初期剛性と降伏耐力のプロットを示すグラフである。

【0080】

ただし、図１０に示す試験体Ｒ−ＳＰ１については、引き側（Ｍ−θ図の第１象限側）で破壊させたのに対し、図１１、図１２に示す試験体Ｒ−ＳＰ２、Ｒ−ＳＰ３では圧縮側（Ｍ−θ図の第３象限側）で破壊させたので、包絡線プロットの概観が異なっている。

【0081】

図１３は、接合部で発生した結合ピンの曲げ塑性変形の状態を示す写真である。第２の金具も、結合ピンの曲げ変形に追随して相当変形することが分かった。

【0082】

実験では、２組の第１及び第２の金具の計４個を、ボルトを緩めにした状態で仮固定しておき、横から結合ピンを第１及び第２の金具に貫通させて結合した後に、ボルトを完全に締めて、接合部に初期テンションを導入した。これだけは、上下の接合ずれが若干生じたため、図８の概略図に示すように、柱部材６２と梁部材６４の互いに圧着する対向面６２ｔ，６４ｔを横断するように、直径２８ｍｍ×長さ１３０ｍｍの樫丸ダボ６９を、柱部材６２と梁部材６４との間に挿入して、上下のずれを抑制することを試みた。

【0083】

図１０の試験体Ｒ−ＳＰ１は、ダボが無い場合のＭ−θ関係を示している。図１０に示すように、θ＝０付近においてＭの変化が遅れており、初期に若干の「遊び」が発生しているのが分かる。

【0084】

一方、ダボを挿入した試験体Ｒ−ＳＰ２、Ｒ−ＳＰ３の場合、図１１、図１２に示すようにθ＝０近傍で直ちにＭが変化しており、初期の遊びが解消されたことが分かる。

【0085】

この措置によって、最終的には初期遊びの起こらない、高剛性、明確な降伏点、そして大きな塑性変形能力を有する木質ラーメン接合部を生み出すことができた。

【0086】

＜まとめ＞ 以上に説明したように、本発明のラグスクリューボルトを用いた接合構造は、ラグスクリューボルトに長い中空孔を加工する必要がなく、接合された部材を取り替えることなく接合部品のみを容易に交換可能な構成にすることができ、長期安全性の面で危惧がなく、接合された部材に割裂破壊が発生しにくい。

【0087】

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

【0088】

例えば、第１及び第２の金具は、それぞれ複数本のボルトで固定されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0089】

例えば３〜４層まで木造建築において、ラーメン架構の接合構法として適用できる。

【符号の説明】

【0090】

２ 第１の部材
２ａ，２ｂ 切込面
２ｐ，２ｑ 切込部
２ｓ 対向する面
２ｔ 側面（対向面）
４ 第２の部材
４ｓ 対向する面
４ｔ 端面（対向面）
６ 第１のラグスクリューボルト
８ 第２のラグスクリューボルト
１０ 第１の金具
１２ ベース板
１２ａ，１２ｂ 主面
１３ 貫通孔
１４ａ，１４ｂ 側板
１５ａ，１５ｂ 貫通孔
１８ 第１のボルト
１８ａ 軸部
１８ｂ 頭部
２０ 第１の金具
２２ ベース板
２２ａ，２２ｂ 主面
２３ 貫通孔
２４ａ，２４ｂ 側板
２５ａ，２５ｂ 貫通孔
２８ 第２のボルト
２８ａ 軸部
２８ｂ 頭部
３０ 結合ピン
３０ａ 軸部
３０ｂ 頭部
３２ ナット
５２ 柱
５４ 梁
６０ 接合部品
６２ 柱部材
６４ 梁部材
６６ 第１のラグスクリューボルト
６８ 第２のラグスクリューボルト
６９ ダボ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図8】

【図15】

【図7】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】