(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、一般に、筋交いが設けられた木造構造では、地震等により大きな揺れが木造構造物に加わって、筋交いが引っ張られた場合、柱の長手方向、すなわち上下方向への筋交いの移動量が大きくなる。
【0005】
しかし、前述した一般的な平板状の筋交い金物は、仕口部に対して筋交いが離れないように固定されるため、大きな揺れが木造構造物に加わると、筋交いを破損させるおそれがあった。また、前記特許文献1に記載の金物は、筋交いとの固定に関して何ら開示されていないものの、仕口部が回転した際にせん断変形させるために、複数のスリットを柱の長手方向、すなわち上下方向に設けていることから、仮に筋交いに固定し、引張力が作用した場合には、単純にスリットの周囲が引っ張られるだけであって、金物自体の破断、若しくは、金物(鋼材)の伸び量は僅かであることから、筋交いの移動に追随することが出来ず、筋交いを破損させるおそれがあった。
【0006】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、大きな揺れが木造構造に加わった場合でも、筋交いの移動に追随させることができ、筋交いの破損を抑制できる筋交い金物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明に係る筋交い金物は、
柱に固定される柱側固定板部と、筋交いに固定される筋交い側固定板部とを設けると共に、柱側固定板部と筋交い側固定板部との間にスリットを形成することによって複数の柱側変形部を設け、その複数の柱側変形部の長手方向の中心を通る軸線又は複数の軸線がある場合そのうちの1の軸線は、それぞれ柱の長手方向の中心を通る軸線と、筋交いの長手方向の中心を通る軸線とに交差す
る筋交い金物
であって、柱側固定板部と筋交い側固定板部との間には同一形状のスリットが柱の長手方向に複数設けられ、それらスリットは、中間部が屈曲した形状であり、それら複数のスリットにより柱の長手方向に形成された複数の柱側変形部同士もほぼ同一形状で、かつ、その中間部が屈曲していることを特徴とする。
ここで、さらに、横架材に固定される横架材側固定板部と、筋交い側固定板部から横架材側固定板部までの間の横架材側変形部とを有し、その横架材側変形部の上縁と下縁とは
柱と横架材の接合部である仕口部に向けて凹形状となるように湾曲していると良い。
また、
本発明に係る別の筋交い金物は、柱に固定される柱側固定板部と、筋交いに固定される筋交い側固定板部とを設けると共に、柱側固定板部と筋交い側固定板部との間にスリットを形成することによって複数の柱側変形部を設け、その複数の柱側変形部の長手方向の中心を通る軸線又は複数の軸線がある場合そのうちの1の軸線は、それぞれ柱の長手方向の中心を通る軸線と、筋交いの長手方向の中心を通る軸線とに交差する筋交い金物であって、横架材に固定される横架材側固定板部と、筋交い側固定板部から横架材側固定板部までの間の横架材側変形部とを有し、その横架材側変形部の上縁と下縁とは柱と横架材の接合部である仕口部に向けて凹形状となるように湾曲していることを特徴とする。
ここで、横架材側変形部の下縁の一部が、上縁に向けて抉れているとさらに良い。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る筋交い金物では、柱側固定板部と筋交い側固定板部との間にスリットを形成することにより複数の柱側変形部を設け、その複数の柱側変形部の長手方向の中心を通る軸線は、柱の長手方向の中心を通る軸線と、筋交いの長手方向の中心を通る軸線とに交差するようにしたため、大きな揺れが木造構造物に加わった場合、複数の柱側変形部が面外変形して、筋交いの移動に追随させることができると共に、筋交いの破損を抑制できる。
また、本発明に係る筋交い金物において柱側固定板部と筋交い側固定板部との間には同一形状のスリットが柱の長手方向に複数設けられ、それらスリットは、中間部が屈曲した形状であり、それら複数のスリットにより柱の長手方向に形成された複数の柱側変形部同士もほぼ同一形状で、かつ、その中間部が屈曲している場合には、面外変形の量が、屈曲していないスリットと比較して非常に小さくなるので、筋交いが壁の内部に配置されており、筋交い金物が面外に変形しても、筋交い金物の面外変形部分が壁を押し出してしまうことを防止できる。
また、本発明に係る筋交い金物において横架材に固定される横架材側固定板部と、筋交い側固定板部から横架材側固定板部までの間の横架材側変形部とを有し、その横架材側変形部の上縁と下縁とは柱と横架材の接合部である仕口部に向けて凹形状となるように湾曲している場合には、地震等の大きな揺れにより、筋交いが仕口部から離れようとした場合、横架材側変形部の湾曲形状により、その分だけ、横架材側変形部が伸びるので、筋交いの破損を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】実施形態1の筋交い金物の取付け状態の一例を示す正面図である。
【
図2】実施形態1の筋交い金物を示す斜視図である。
【
図3】(a)〜(c)それぞれ、実施形態1の筋交い金物の平面図、正面図、右側面図である。
【
図4】(a),(b)それぞれ、実施形態1の筋交い金物の変形量と、柱側変形部の方向が筋交いの軸心とほぼ平行な場合の変形量を示すモデル図である。
【
図5】実施形態2の筋交い金物の取付け状態の一例を示す正面図である。
【
図6】実施形態2の筋交い金物を示す斜視図である。
【
図7】(a)〜(c)それぞれ、実施形態2の筋交い金物の平面図、正面図、右側面図である。
【
図8】(a)〜(c)それぞれ、実施形態1の筋交い金物と比較した実施形態2の筋交い金物の変形量等を示すモデル図である。
【
図9】実施形態3の筋交い金物の取付け状態の一例を示す正面図である。
【
図10】実施形態3の筋交い金物を示す斜視図である。
【
図11】(a)〜(c)それぞれ、実施形態3の筋交い金物の平面図、正面図、右側面図である。
【
図12】実施形態3の筋交い金物の他の例の取付け状態を示す正面図である。
【
図13】実施形態3の筋交い金物の他の例を示す斜視図である。
【
図14】(a)〜(c)それぞれ、実施形態3の筋交い金物の他の例の平面図、正面図、右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
次に、本発明に係る筋交い金物の実施形態1〜3について、図面を参照して説明する。
【0011】
実施形態1.
まず、実施形態1の筋交い金物1Aについて、
図1〜
図4を参照して説明する。実施形態1の筋交い金物1Aは、
図1に示すように、木造構造物の仕口部を構成する柱2と筋交い3とに固定される仕口金物で、横架材である土台4には固定せずに使用する。
【0012】
筋交い金物1Aは、
図2および
図3に示すように、柱2に固定される柱側固定板部1A1と、筋交い3に固定される筋交い側固定板部1A2とを設けている。また、柱側固定板部1A1と筋交い側固定板部1A2との間には、柱2側から横架材4側に向けて傾斜した同一形状の複数本(ここでは、便宜上、4本とするが、あくまで一例である。)の斜めスリット1A3を柱2の長手方向に形成することによって、ほぼ同一形状の複数(ここでは、便宜上、5箇所とするが、あくまで一例である。)の柱側変形部1A4が柱2の長手方向に設けられている。なお、柱側固定板部1A1には、ビス5や図示しない釘等により柱2に固定するためのビス孔1A11が設けられている一方、筋交い側固定板部1A2には、ビス5や釘等により筋交い3に固定するためのビス孔1A21が設けられている。また、斜めスリット1A3(柱側変形部1A4)は、例えば、筋交い3の長手方向に形成しても良いが、筋交い3が引っ張られた場合にその筋交い3は上下方向への移動量が大きいことから、応力伝達上、柱2の長手方向に形成することが好ましい。
【0013】
そして、この筋交い金物1Aでは、
図1に示すように、柱2側から横架材4側に向けて傾斜した複数の柱側変形部1A4の長手方向の中心を通る軸線L1の方向、すなわち斜めスリット1A3の長手方向は、柱2の長手方向の中心を通る軸線L2や筋交い3の長手方向の中心を通る軸線L3に対しほぼ45度以上の角度をなして、柱2の長手方向の中心を通る軸線L2と、筋交い3の長手方向の中心を通る軸線L3とに交差している。なお、柱側変形部1A4の軸線L1の方向が柱2の軸線L2や筋交い3軸線L3に対し交差する鋭角の方の角度は、45度以上が好ましいが、45度以下でも良く、なるべく45度以上で90度に近いことが望ましい。
【0014】
ここで、斜めスリット1A3は、仕口部において筋かい3の長手方向の中心を通る軸線L3に対し鋭角側に設ける。これにより、柱側変形部1A4が筋かい3の軸線L3よりも柱2側に設けられることになる。
【0015】
また、柱2が土台4に対し1/120rad程度傾斜しても、柱側変形部1A4が面外変形しないように、柱側変形部1A4の断面性能を確保している。例えば、この筋交い金物1Aの板厚が3.2mm程度で、斜めスリット1A3同士の間隔、すなわち柱側変形部1A4の短手方向の幅が20mm程度とすると、柱側変形部1A4は20mm×3.2mmの断面となる。このような筋交い金物1Aを柱2と筋交い3に取り付け、筋交い3に引張力が作用すると、土台4に対する柱2の角度が1/120radまでは筋交い金物1Aがほぼ原形を保ったまま、柱側変形部1A4が面外変形することなく、弾性範囲内で変形する。
【0016】
さらに筋交い3に引張力が作用して、筋交い金物1Aの弾性限界を過ぎると、
図4(a)に示すように、柱側変形部1A4の両端の点α,βにそれぞれヒンジが形成され、点βは筋交い3に引っ張られて上方へ移動する。その際、柱側変形部1A4は面外にはらみ、すなわち面外に変形する。つまり、点βは面外方向に大きな弧を描いて上方へ移動して最大、点β’まで変形する。その結果、筋交い3に大きな引張力が作用した場合、柱側変形部1A4は、大きな面外変形を生じるため、筋交い3に必要以上の負荷が掛かることを防止できる。なお、点βから点β’への最大移動量を筋交い3の必要変形量(最大移動量)だけ確保すれば、柱2が土台4に対し倒壊限界の角度とされている1/15rad程度傾斜し、筋交い3がその必要変形量(最大移動量)だけ移動しても、この筋交い金物1Aの柱側変形部1A4における面外変形によってその最大移動量を吸収するので、筋交い3の破断を防止できる。
【0017】
これに対し、筋交い3の軸心L3とほぼ同じ方向ないしは小さい角度で延びる
図4(b)に示すような柱側変形部の場合は、柱側変形部の方向が筋交い3の軸心L3の方向とほぼ平行、すなわち柱側変形部の長手方向の中心を通る軸線が、筋交いの長手方向の中心を通る軸線に交差しないため、点βが上側に引っ張られても、柱側変形部も同方向に引っ張られるだけであり、面外への変形はほとんどせず、その変形量もほぼゼロとなる。その結果、
図4(b)に示すような柱側変形部(斜めスリット)を有する筋交い金物の場合は、柱2が土台4に対し1/15rad程度傾斜する前に、筋交い3の移動量を筋交い金物の面外変形によって吸収できないので、筋交い3の破断を招くことになる。
【0018】
従って、この筋交い金物1Aによれば、柱側固定板部1A1と筋交い側固定板部1A2との間に柱2側から横架材4側に向けて傾斜した斜めスリット1A3を形成することにより複数の柱側変形部1A4を設け、その複数の柱側変形部1A4の長手方向の中心を通る軸線L1は、柱2の長手方向の中心を通る軸線L2と、筋交い3の長手方向の中心を通る軸線L3とに交差するようにしたため、大きな揺れが木造構造物に加わって、筋交いが引っ張られた場合でも、柱側変形部1A4が面外変形するので、筋交い3の破損を抑制できる。
【0019】
実施形態2.
次に実施形態2の筋交い金物1Bについて、
図5〜
図8を参照して説明する。この筋交い金物1Bは、
図5に示すように、実施形態1の筋交い金物1Aと同様、柱2と筋交い3とに固定される仕口金物で、横架材である土台4には固定せずに使用する。
【0020】
また、この筋交い金物1Bは、
図6および
図7に示すように、柱側固定板部1B1と筋交い側固定板部1B2との間に、同一形状のV字スリット1B3が柱2の長手方向に複数本(ここでは、便宜上、3本とするが、あくまで一例である。)設けられており、このV字スリット1B3の形状は、柱2側から横架材4側に向けて傾斜する部分と、柱2とは垂直方向、すなわち土台4の長手方向における中間部をほぼ直角に屈曲させ、その屈曲部分から筋交い3側に向けて傾斜した略V字形状としている。これにより、この筋交い金物1Bでは、同一のV字スリット1B3を柱2の長手方向に形成することにより、同一形状の柱側変形部1B4が柱2の長手方向に複数(ここでは、便宜上、4箇所とするが、あくまで一例である。)設けられることになる。
【0021】
そのため、この筋交い金物1BのV字スリット1B3では、柱2側から横架材4側に向けて傾斜する部分の軸線と、屈曲部分から筋交い3側に向けて傾斜した部分の軸線との2つの軸線を有することになり、そのうちの柱2側から横架材4側に向けて傾斜する部分の軸線が柱2の軸線L2と、筋交い3の軸線L3に対し交差する鋭角の方の角度が45度以上で90度に近い角度になる。なお、その交差角度は45度以上が好ましいが、45度以下でも良く、なるべく45度以上で90度に近いことが望ましい。
【0022】
ここで、V字スリット1B3の略V字形状は、
図7(b)等に示すように、屈曲する部分に応力が集中しないようにするため、上下の屈曲(カーブまたはR)部の曲率半径を異ならせており、この実施形態2では、上部の屈曲部の曲率半径は、下部の屈曲部分の曲率半径よりも大きくしている。なお、上部の曲率半径を下部の曲率半径より小さくしても、また、上下で曲率半径が同一でも良く、さらには、U字形状であっても良い。また、V字スリット1B3の屈曲部分の角度についても任意だが、ほぼ90度の直角にするのが好ましい。これは、その角度が鈍角の場合には、柱側変形部1B4の面外への変形量が小さくなる一方、鋭角の場合には、柱側変形部1B4の屈曲部分に応力が集中し易く、筋交い金物自体の耐力が低下するからである。そのため、この実施形態2の筋交い金物1Bでは、V字スリット1B3の屈曲部分の角度をほぼ90度にし、土台4に対する柱2の傾斜角度が1/120radになるまで面外変形しないように、柱側変形部1B4の断面性能を確保している。
【0023】
従って、この実施形態2の筋交い金物1Bによれば、1/120rad以上で面外変形が発生する点は実施形態1の筋交い金物1Aと同様であるが、V字スリット1B3を採用したことにより、
図8にて後述するように面外変形の量が、筋交い金物1Aの斜めスリット1A3と比較して非常に小さくなる効果がある。その結果、通常の木造建物では、筋交い3は壁の内部に配置してあり、巨大地震等によって柱2が土台4に対し1/120rad以上傾斜し、筋交い金物が面外に変形した場合、その面外変形量が大きいと、筋交い金物の面外変形部分が壁を押し出してしまうおそれがあるが、実施形態2の筋交い金物1Bでは、これを防止できる。
【0024】
図8(a)は実施形態1の筋交い金物1Aの柱側変形部1A4による変形量を示す模式図、同(b)は実施形態2の筋交い金物1Bの柱側変形部1B4による変形量を示す模式図、同(c)は逆V字形状の柱側変形部による変形量を示す模式図である。
【0025】
図8(a)は、
図4と同じ内容であり、実施形態1の筋交い金物1Aの柱側変形部1A4の場合の最大移動量を示している。筋交い3がその長手方向に引っ張られて、
図8(a)に示すように、柱側変形部1A4の両端部の点α,βにヒンジが形成され、弾性限界を超えて面外変形すると、点βが点β’まで移動し、その点β,β’間が最大移動量(変形量)となる。なお、筋交い金物1Aの柱側変形部1A4の場合、面外方向への変形範囲は点α,β間であり、柱側変形部1A4が1方向への傾斜であるため、通常、一方側(正方向)のみへの面外変形となる。
【0026】
これに対し、実施形態2の筋交い金物1Bの柱側変形部1B4の場合には、筋交い3がその長手方向に引っ張られても、土台4に対する柱2の傾斜角度が1/120radまでは面外変形することなく、弾性範囲内で変形する。そして、さらに筋交い3に引張力が作用して、筋交い金物1Bの弾性限界を過ぎると、
図8(b)に示すように、柱側変形部1B4の両端部α,γと、その中央の屈曲点βの3点にそれぞれヒンジが形成される。さらに筋交い3に過大な引張力が作用し、筋交い3の移動に追随して柱側変形部1B4が面外変形した場合、最大限、点βはβ’まで、点γはγ’まで移動する。よって、実施形態2の筋交い金物1Bの柱側変形部1B4の場合、点βと点γの最大変形量は、実施形態1の筋交い金物1Aの柱側変形部1A4の点βの最大変形量とほぼ同じになる。なお、実施形態1の柱側変形部1A4の点α,β間の距離は、実施形態2の柱側変形部1B4の点α,β間の距離および点β,γ間の距離と等しいものとする。
【0027】
実施形態2の筋交い金物1Bにおける柱側変形部1B4に生じる面外変形では、柱側変形部1B4の両端部の点αと点γ間の屈曲点βにもヒンジが形成されるため、屈曲点βが面外に出るという不安定な状態を安定的な状態にするように変形する。つまり、柱側変形部1B4の点α,β間が例えば、一方側(正方向)に面外変形すると、点β,γ間は、他方側(負方向)に面外変形するので、柱側変形部1B4における面外変形量が小さくなる。
【0028】
従って、実施形態2の筋交い金物1Bの柱側変形部1B4によれば、
図8(a)に示す実施形態1の筋交い金物1Aと同等の最大変形量により筋交い3の移動に対する追随性を確保できると共に、面外方向への変形量を
図8(a)に示す実施形態1の筋交い金物1Aの場合よりもほぼ半分にすることが可能となる。その結果、巨大地震等によって柱2が土台4に対し1/120rad以上傾斜して、筋交い金物1Bが面外に変形した場合でも、その面外変形量は実施形態1の筋交い金物1Aよりも小さくなるため、筋交い金物の面外変形部分が壁を押し出すことを防止できる。
【0029】
なお、
図8(c)に示すような逆V字形状の柱側変形部の場合は、点α側から点βに向かって傾斜する部分の軸線と、点βから点γに向かって傾斜した部分の軸線との2つの軸線を有することになり、そのうちの点βから点γに向かって傾斜した部分の軸線が柱2の長手方向の中心を通る軸線L2と、筋交い3の長手方向の中心を通る軸線L3とに交差することになる。そのため、点αと点βとの間は、筋交い3の軸心L3とほぼ同じ方向に延びる
図4(b)に示すような柱側変形部の場合と同様となり、面外への変形はほとんどせず、その変形量もほぼゼロである。これに対し、点βと点γとの間は、実施形態1の筋交い金物1Aの柱側変形部1A4と同様に、その軸線が柱2の軸線L2と筋交い3の軸線L3とに交差する鋭角の方の角度が45度以上の角度で90度に近い角度になるため、
図8(a)に示す場合と同様に、点βと点γとの間が例えば一方側(正方向)に面外変形して、点γは最大、点γ’まで変形することになる。
【0030】
実施形態3.
次に実施形態3の筋交い金物1C,1Dについて、
図9〜
図14を参照して説明する。上記実施形態1,2の筋交い金物1A,1Bでは、柱2および筋交い3に固定し、横架材である土台4に対し固定しないように説明したが、実施形態3の筋交い金物1C,1Dは、柱2および筋交い3だけでなく、土台4にも固定したことを特徴とする。
【0031】
実施形態3の筋交い金物1Cは、
図9〜
図11に示すように、
図1〜
図3に示す実施形態1の筋交い金物1Aを土台4側に延長して構成したもので、実施形態1の筋交い金物1Aと同様の構成と、土台4に固定される横架材側固定板部1C5と、筋交い側固定板部1C2から横架材側固定板部1C5まで延びる横架材側変形部1C6とを有している。そして、その横架材側変形部1C6の上縁1C61は仕口部に向けて凹形状となるように湾曲している一方、横架材側変形部1C6の下縁1C62は仕口部に向けて凹形状となるように湾曲し、かつ、その一部が上縁に向けて抉れている。なお、本発明では、横架材側変形部1C6の下縁1C62は、その上縁1C61と同様に仕口部に向けて凹形状となるように湾曲しているだけでも良い。
【0032】
そのため、地震等の大きな揺れにより、筋交い3が仕口部分である柱2と土台4の結合部分から離れようとした場合、横架材側変形部1C6の上縁1C61の湾曲形状と、下縁1C62の抉れ形状により、その分だけ、横架材側変形部1C6が伸びて、筋交い3の破損を抑制できる。
【0033】
また、実施形態3の筋交い金物1Cでは、
図9〜
図11に示すように、横架材側変形部1C6に、その上縁1C61の湾曲形状と、下縁1C62の抉れ形状に応じて間隔がなるべく等間隔になるように4本の蛇行スリット1C7を設けている。そのため、蛇行スリット1C7を設けない場合よりも、横架材側変形部1C6が塑性変形して、伸び易くなるため、筋交い3の破損をより抑制できる。また、土台4に固定されていても、土台4に固定されていない場合と同様に、塑性変形の終局時により大きな移動に追随可能となる。ただし、本発明では、横架材側変形部1C6に蛇行スリット1C7を設けることは任意であり、蛇行スリット1C7を省略しても良い。
【0034】
なお、上記実施形態3の説明では、
図9〜
図11に示す筋交い金物1Cのように、
図1〜
図3に示す実施形態1の筋交い金物1Aを土台4側に延長して、横架材側固定板部1C5と、横架材側変形部1C6とを設けて、横架材側固定板部1C5を土台4に固定して説明したが、本発明では、これに限らず、例えば、
図12〜
図14に示す筋交い金物1Dのように、
図4〜
図6に示す実施形態2の筋交い金物1Bを土台4側に延長して、横架材側固定板部1D5と横架材側変形部1D6とを設けて、横架材側固定板部1D5を土台4に固定するように構成しても勿論良い。
【0035】
また、図示はしないが、
図4〜
図6に示す実施形態2の筋交い金物1Bを土台4側に延長して、横架材側固定板部と、横架材側変形部とを設けて、横架材側固定板部を土台4に固定するだけでなく、柱側変形部1B4の複数のV字スリット1B3と対称になるように、横架材側変形部にも複数のV字スリットを設けても良い。さらに、
図9〜
図11に示す筋交い金物1Cの横架材側変形部1C6や、
図12〜
図14に示す筋交い金物1Dの横架材側変形部1D6の代わりに、面外方向の一方側と他方側で交互に折り曲げた蛇腹状に形成することもできる。