特許 6130091 木造建物土台のアンカーボルト貫通孔

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6130091

(24)【登録日】2017年4月21日

(45)【発行日】2017年5月17日

(54)【発明の名称】木造建物土台のアンカーボルト貫通孔

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/00 20060101AFI20170508BHJP

【ＦＩ】

   E02D27/00 B

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-41177(P2017-41177)

(22)【出願日】2017年3月4日

【審査請求日】2017年3月4日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504451690

【氏名又は名称】半澤 薫和

(74)【代理人】

【識別番号】100119275

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 信明

(72)【発明者】

【氏名】半澤 薫和

(72)【発明者】

【氏名】半澤 和夫

【審査官】 西田 光宏

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６０６１３５９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１５−１６９０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１９４３５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−０７６２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２６３４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１６９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０９０５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９８２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３６１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８０３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５５０５０３３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ２７／００

Ｅ０２Ｄ ２７／３４

Ｅ０４Ｂ １／４１

Ｅ０４Ｂ １／４８

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｆ１６Ｂ ３９／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

木造建物の基礎と土台との間に重ね合わされた複数枚の滑り平板からなる摩擦減震装置が介挿される摩擦減震システムにおいて、
前記基礎に立設されたアンカーボルトの前記土台を貫通するアンカーボルト貫通孔は上から順に該アンカーボルトに螺合する締付ナットを収容する座彫部、第１の貫通孔および第２の貫通孔からなり、
前記第１の貫通孔の直径は前記アンカーボルトの外径よりも大きく形成されて貫通後における該第１の貫通孔は該アンカーボルトに対して所定のクリヤランスを有し、
前記第２の貫通孔の直径は前記第１の貫通孔の直径よりも大きく形成され、
前記座彫部の直径は前記第２の貫通孔の直径よりも大きく形成されるとともに、前記締付ナットの下部に位置するワッシャーの外径よりも大きく形成されている、ことを特徴とする木造建物土台のアンカーボルト貫通孔。

【請求項2】

前記第１の貫通孔の直径は前記アンカーボルトの外径よりも略６ｍｍ大きく形成され、
前記第２の貫通孔の直径は前記アンカーボルトの外径よりも９ｍｍ以上大きく形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の木造建物土台のアンカーボルト貫通孔。

【請求項3】

前記第１の貫通孔は前記第２の貫通孔と同一径で削孔された貫通孔に鍔付きの鞘管が押入されて形成され、該鍔は前記座彫部および該貫通孔の境界部に形成される該座彫部の底面に当接し、該鞘管の外径は該第２の貫通孔の孔径に一致する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の木造建物土台のアンカーボルト貫通孔。

【請求項4】

前記第１の貫通孔の長さおよび前記第２の貫通孔の長さは略同一である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の木造建物土台のアンカーボルト貫通孔。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、木造建物の基礎と土台との間に摩擦減震装置が介挿される摩擦減震システムにおける土台のアンカーボルト貫通孔に関する。

【背景技術】

【0002】

比較的軽量な小規模の木造建物の基礎と土台との間に介挿される減震装置としては、例えば、特許文献１や特許文献２に関示の技術がある。

【0003】

特許文献１に開示の技術は、「住宅の基礎と木製土台との間に簡易に設置できて地震等の振動を抑制できる減振装置を提供すること。」を課題としていて、 その解決手段を「基礎上に合成樹脂製の介設板を固定しかつこの介設板上に換気部材を移動自在に載置するとともに、木製土台の貫通孔の上端部に大径部を設けてこの大径部の底部に転動部材を配置し、上記大径部の内径より小さい外径を有する押え金具を上記転動部材上に配置して押え金具の上部側でアンカーボルトにナットを接続した減振装置。」としている。

【0004】

特許文献２に開示の技術は、「簡単な構造で施工性に優れ、中規模や大規模地震に有効に機能する摩擦減震装置であって、滑り面が１つであっても２つの場合と同様の減震効果を得ることができる摩擦減震装置を提供する。」ことを課題としていて、その解決手段を「土台または基礎に接触する円盤状の第１の滑り平板と、基礎または杭頭に接触する円盤状の第２の滑り平板とからなり、前記第２の滑り平板の表面には略等脚台形を呈する１つ以上のリング状のリング突条が凸設される一方、該第１の滑り平板の底面には断面が下方向に広がる略等脚台形を呈し該リング突条に対置して該リング突条を跨るように被包する略等脚台形でリング状のリング被包溝が刻設され、前記第１の滑り平板はその厚さを調整する嵩上げ部を有する、構成」としている。

【0005】

ところで、上記減震装置等においては、地震等の横荷重をスムーズに減震装置に伝達して有効にその機能を発揮させる必要があるが、木造建物土台のアンカーボルト貫通孔の孔径については建築基準法上の制約がある。すなわち、建築基準法施行令第４２条第２項では、「土台は、基礎に緊結しなければならない。」と規定されているため、アンカーボルト貫通孔の孔径はアンカーボルトに対して所定のクリアランスとしなければならないが、実務上、木造建物ではそのクリアランスを６ｍｍ（アンカーボルト貫通孔の孔径＝アンカーボルト径＋６ｍｍ）以下としている。ここで、アンカーボルト径とはアンカーボルトにおける最も大きな外径をいう。

【0006】

このような事情を背景にして、地震等の横荷重をスムーズに摩擦減震装置に伝達して有効にその機能を発揮させるための技術として特許文献３に開示の技術がある。この技術は「ボルトの緩みを防止するとともにボルト頭部の傾きをフリーとすることができるばね座金を提供し、併せてボルト頭部の首振り機構を提供する。」ことを課題としていて、その解決手段を「一体成形の薄鋼板製ばね座金であって、外観が円錐台形を呈し上面にはその中心部に締結用のボルトが貫通する貫通孔が貫設され前記ナットの非締め付け時には円錐台形の斜面は内側に中折れして前記被固定物または前記平座金側から順に勾配の異なる第１の斜面および第２の斜面が形成され、前記ボルトに所定軸力を与える前記ナットの締め付け時には前記第１の斜面が弾性変形して前記被固定物または前記平座金に略密着し、該所定軸力を超えるときは前記第２の斜面が弾性変形して該被固定物または該平座金に接近する、構成とし、この円錐台形ばね座金を基礎と土台を締め付けるアンカーボルト頭部に挿入した。」構成としている。なお、特許文献２および特許文献３に関示の技術の発明者は、本願出願人である。

【0007】

【特許文献1】特開２００１−１１５６８１号公報

【特許文献2】特開２０１６−１６６５１８号公報

【特許文献3】特許第６０６１３５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示の技術は、木造建物基礎から立設されるアンカーボルトが貫通する土台のアンカーボルト貫通孔については言及しておらず、それ故に、アンカーボルト貫通孔は建築基準法施行令第４２条第２項の制約下における技術と考えられる。一方、特許文献３に開示の技術は、アンカーボルト頭部の首振りを許容するものであるが、アンカーボルト自体の曲がりは、建築基準法に規定されたアンカーボルト貫通孔の孔径の範囲内という制約がある。

【0009】

そこで、本願発明は、特許文献２および特許文献３に関示の技術にも応用することができ、かつ、建築基準法施行令第４２条第２項にも適合する土台のアンカーボルト貫通孔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】

【0010】

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る木造建物土台のアンカーボルト貫通孔は、木造建物の基礎と土台との間に重ね合わされた複数枚の滑り平板からなる摩擦減震装置が介挿される摩擦減震システムにおいて、前記基礎に立設されたアンカーボルトの前記土台を貫通するアンカーボルト貫通孔は上から順に該アンカーボルトに螺合する締付ナットを収容する座彫部、第１の貫通孔および第２の貫通孔からなり、前記第１の貫通孔の直径は前記アンカーボルトの外径よりも大きく形成されて貫通後における該第１の貫通孔は該アンカーボルトに対して所定のクリヤランスを有し、前記第２の貫通孔の直径は前記第１の貫通孔の直径よりも大きく形成され、前記座彫部の直径は前記第２の貫通孔の直径よりも大きく形成されるとともに、前記締付ナットの下部に位置するワッシャーの外径よりも大きく形成される、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係る木造建物土台のアンカーボルト貫通孔は、請求項１に記載の木造建物土台のアンカーボルト貫通孔であって、前記第１の貫通孔の直径は前記アンカーボルトの外径よりも略６ｍｍ大きく形成され、前記第２の貫通孔の直径は前記アンカーボルトの外径よりも９ｍｍ以上大きく形成される、ことを特徴している。なお、前述したように、アンカーボルト外径とはアンカーボルトにおける最も大きな外径をいうが、木造建物に使用するアンカーボルトにおいては、ねじ部以外の外径がねじ部の外径よりも小さいことから、ねじ部の外径をいう。
そして、本願請求項３に係る木造建物土台のアンカーボルト貫通孔は、請求項１または請求項２に記載の木造建物土台のアンカーボルト貫通孔であって、前記第１の貫通孔は前記第２の貫通孔と同一径で削孔された貫通孔に鍔付きの鞘管が押入されて形成され、該鍔は前記座彫部および該貫通孔の境界部に形成される該座彫部の底面に当接し、該鞘管の外径は該第２の貫通孔の孔径に一致する、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項４に係る木造建物土台のアンカーボルト貫通孔は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の木造建物土台のアンカーボルト貫通孔であって、前記第１の貫通孔の長さおよび前記第２の貫通孔の長さは略同一である、ことを特徴としている。

【発明の効果】

【0011】

本願発明は以下の効果を奏する。
（１）建築基準法施行令第４２条第２項では、「土台は、基礎に緊結しなければならない。」と規定されているため、第１の貫通孔の直径はアンカーボルトに対して所定のクリアランスとしなければならないが、実務上、木造建物ではそのクリアランスを６ｍｍとしていることから、第１の貫通孔の直径をアンカーボルトの外径よりも略６ｍｍ大きく形成することによりその規定を満たすことになる。
（２）一方、「複数枚の滑り平板からなる摩擦減震装置」では、土台と基礎のズレを前提としていることから、アンカーボルト貫通孔の直径はアンカーボルトに対してそのズレを許容するクリアランスとすることが望ましい。そのため、第２の貫通孔の直径をアンカーボルトの外径よりも９ｍｍ以上大きく形成することにより、アンカーボルトに剪断力が働くことなく曲げのみが作用して滑り平板に働く摩擦力が大きくなり、その結果、摩擦減震装置の機能を十分に発揮させることができる。
（３）また、第１の貫通孔の直径よりも直接基礎に対面する第２の貫通孔の直径を大きくすることにより、施工精度によるアンカーボルトの平面的な位置のズレが許容され、基礎に対する土台の取付が容易になる。
（４）第２の貫通孔と同一径で削孔した貫通孔に鍔付きの鞘管を押入することにより第１の貫通孔を形成し、鞘管の鍔を座彫部の底面に当接するようにすれば、第１の貫通孔および第２の貫通孔の形成が容易になり、かつ、第１の貫通孔の孔面は鞘管で保護されるばかりでなく、第１の貫通孔の孔面にアンカーボルトの押圧による傷がついても、鞘管を交換することで容易に復旧することができる。
（５）第１の貫通孔の長さおよび第２の貫通孔の長さを略同一とすることで、建築基準法施行令第４２条第２項の規定を満たすとともに、摩擦減震装置の機能を十分に発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は実施例１に係るアンカーボルト貫通孔およびこのアンカーボルト貫通孔を利用した摩擦減震システムを示す基礎・土台の部分断面図である。

【図2】図２は実施例２に係るアンカーボルト貫通孔の断面図である。

【図3】図３はアンカーボルトを片持ち梁に置き換えた力学的な概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明を実施するための形態に係る実施例について、図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１および図２において、符号１は実施例１に係るアンカーボルト貫通孔、符号２は実施例２に係るアンカーボルト貫通孔、符号１１は座彫部、符号１３は第１の貫通孔、符号１５は第２の貫通孔、符号１７は鞘管、符号２１はアンカーボルト、符号２３は締付ナット、符号２５は円錐台形ばね座金、符号２７はワッシャー、符号３０は摩擦減震装置、符号３１は第１の滑り平板、符号３３は第２の滑り平板、符号４１は土台、符号４３は基礎、である。

【実施例1】

【0014】

まず、実施例１では、図１を参照して実施例１に係るアンカーボルト貫通孔１を説明し、次いでアンカーボルト貫通孔１を利用した摩擦減震システムの例について図３を加えて説明する。

【0015】

アンカーボルト貫通孔１は上下方向に土台４１に貫設されていて、アンカーボルト２１に螺合する締付ナット２３、円錐台形ばね座金２５およびワッシャー２７を収容する座彫部１１と、座彫部１１の下に位置する第１の貫通孔１３と、第１の貫通孔１３の下に位置する第２の貫通孔１５と、から構成されている。そして、座彫部１１、第１の貫通孔１３および第２の貫通孔１５は、いずれも平面形状が円形である。

【0016】

実施例では、土台４１に１０５ｍｍ×１０５ｍｍの角材を使用し、基礎４３から立設されるアンカーボルト２１にＭ１２を使用している。Ｍ１２のアンカーボルトは木造建物に多用されていて、ねじ部の径は１２ｍｍφ、ねじ部以外の径は１０．６ｍｍφとなっている。また、座彫部１１は直径５０ｍｍφ〜６５ｍｍφ×長さ３０ｍｍ、第１の貫通孔１３は１８ｍｍφ×長さ３５ｍｍ、および第２の貫通孔１５は２４ｍｍφ×長さ４０ｍｍ、となっている。そして、いずれの孔もその中心線は一致する。

【0017】

本実施例に係る摩擦減震システムは主に、基礎４３から立設されるアンカーボルト２１と、アンカーボルト２１に挿入されて土台４１および基礎４３間に介挿される摩擦減震装置３０と、座彫部１１内に収容される下から順にアンカーボルト２１に挿入されるワッシャー２７および円錐台形ばね座金２５と、アンカーボルト２１に螺合して土台４１を基礎４３に締付固定する締付ナット２３と、から構成されている。

【0018】

摩擦減震装置３０は上段に位置し土台４１に接触する第１の滑り平板３１と、下段に位置し基礎４３に接触する第２の滑り平板３２と、から構成され、円錐台形ばね座金２５は、締付ナット２３の非締め付け時には円錐台形の斜面は内側に中折れしてワッシャー２７側から順に勾配の異なる第１の斜面および第２の斜面が形成され、締付ナット２３が所定軸力で締め付けられると第１の斜面が弾性変形してワッシャー２７に略密着し、所定軸力を超えるときは第２の斜面が弾性変形してワッシャー２７に接近するようになっている。

【0019】

ここで、摩擦減震装置３０の作動を説明するとともに、摩擦減震装置３０が作動するときのアンカーボルト貫通孔１の役割を説明する。

【0020】

建物に地震力等の横荷重が作用すると、基礎４３に対して土台４１にズレが生じ、このズレは土台４１に密着する第１の滑り平板３１と基礎４３に密着する第２の滑り平板３２のズレとなり、ここで生じる摩擦力により地震等のエネルギーが費消される。ところが、第１の滑り平板３１と第２の滑り平板３２のズレが生ずるためには、「遊び」等もあって経験上、基礎４３と土台４１のズレが５ｍｍ程度必要となる。すなわち、５ｍｍ程度ズレる前にアンカーボルト２１がアンカーボルト貫通孔の孔壁に当接すると摩擦減震装置３０が有効に働かず、地震等のエネルギーが有効に費消されないばかりかアンカーボルト貫通孔の孔壁を傷めることにもなる。

【0021】

基礎４３と土台４１のズレが５ｍｍとなるときの基礎４３表面より上部各点のアンカーボルト２１の撓み（移動距離）を計算で求めた。
すなわち、アンカーボルト２１の頭部には水平方向の集中荷重が作用して、基礎４３に対して５ｍｍ移動すると仮定する。この場合、アンカーボルト２１の頭部は円錐台形ばね座金２５の働きによって締付ナット２３の回転が拘束されることなく自由に回転可能であるから自由端（Ｂ）と見做すことができるとともに、基礎４３の表面部は固定端（Ａ）と見做せるので、アンカーボルト２１を片持ち梁に単純に置き換えて、その撓み（移動距離）を近似的に計算で求めることができる。図３はアンカーボルトを片持ち梁に置き換えた力学的な概念図である。この図３を基に、以下の前提条件で計算し、その結果を表１に示す。
アンカーボルトの径（ねじ部以外の部分）：１０．８ｍｍ
固定端（Ａ）から自由端（Ｂ）までの距離（Ｌ）：９５ｍｍ
自由端（Ｂ）の移動距離（σ_Ｌ）：５ｍｍ
その他：摩擦減震装置の厚みを１０ｍｍとした。

【0022】

なお、表１において、
イ）基礎表面からのボルト位置（ｍｍ）：基礎表面からのアンカーボルト上の垂直方向の位置である。
ロ）各点の移動距離（ｍｍ）：基礎表面からのアンカーボルト上の位置に対応した横方向のアンカーボルトの移動距離、すなわち撓み量である。
ハ）アンカーボルトと孔壁との距離（ｍｍ）：アンカーボルト径を１２ｍｍφ（ねじ部）とし、アンカーボルト貫通孔径を１８ｍｍφとしたときのアンカーボルトとアンカーボルト貫通孔の孔壁との間隙であり、マイナス値はアンカーボルトがアンカーボルト貫通孔の孔壁に食い込んだ状態を示している。

【表1】

【0023】

表１からアンカーボルトは基礎表面から６０ｍｍの位置でアンカーボルト貫通孔に当接し、基礎表面から２０ｍｍの位置でアンカーボルト貫通孔に１．７８ｍｍ食い込むことになる。しかし、実際には基礎表面から５０ｍｍ以下の位置では第２の貫通孔の区域となり、かつ、第２の貫通孔の区域ではアンカーボルト径はねじ部以外の１０．８ｍｍであるため、それらを加味した第２の貫通孔の孔壁とアンカーボルトの間隙を計算する。第２の貫通孔の直径は前記アンカーボルトの外径よりも９ｍｍ以上大きく形成されることから １２ｍｍ＋９ｍｍ＝２１ｍｍ 以上となり、第２の貫通孔におけるアンカーボルト径は１０．８ｍｍであるので、（２１ｍｍ−１０．８ｍｍ）／２＝５．１ｍｍ 以上となる。
したがって、第２の貫通孔の孔壁とアンカーボルトの間隙は第１の貫通孔の孔壁とアンカーボルトの間隙よりも ５．１ｍｍ−３ｍｍ＝２．１ｍｍ 以上大きいことから、基礎表面から２０ｍｍの位置でアンカーボルトはアンカーボルト貫通孔に食い込むことにはならない。

【実施例2】

【0024】

つぎに、実施例２に係るアンカーボルト貫通孔２について、図２を基に説明するが、アンカーボルト貫通孔２を利用した摩擦減震システムの例については、アンカーボルト貫通孔１を利用した摩擦減震システムの例と同様であるので、その説明を省略する。

【0025】

アンカーボルト貫通孔２は上下方向に土台４１に貫設されていて、座彫部１１と、座彫部１１の下に位置する第１の貫通孔１３と、第１の貫通孔１３の下に位置する第２の貫通孔１５と、から構成されている。そして、第１の貫通孔１３は第２の貫通孔１５と同一径で削孔された貫通孔に鍔付きの鞘管１７が押入されて形成されている。すなわち、鞘管１７の内径が第１の貫通孔１３の孔径であり、鞘管１７の外径は第２の貫通孔１５の孔径に一致する。そして、鞘管１７の上部は鍔となっていて、座彫部１１の底面に当接することで、鞘管１７は所定の位置に確実に設置される。この鞘管１７は合成樹脂製であり、基礎４３に土台４１を設置した後に容易に押入することができる。

【符号の説明】

【0026】

１ 実施例１に係るアンカーボルト貫通孔
２ 実施例２に係るアンカーボルト貫通孔
１１ 座彫部
１３ 第１の貫通孔
１５ 第２の貫通孔
１７ 鞘管
２１ アンカーボルト
２３ 締付ナット
２７ ワッシャー
３０ 摩擦減震装置
４１ 土台
４３ 基礎

【要約】

【課題】従来の摩擦減震システムにも応用することができ、かつ、建築基準法施行令第４２条第２項にも適合する土台のアンカーボルト貫通孔を提供する。
【解決手段】木造建物の基礎と土台との間に重ね合わされた複数枚の滑り平板からなる摩擦減震装置が介挿される摩擦減震システムにおいて、前記基礎に立設されたアンカーボルトの前記土台を貫通するアンカーボルト貫通孔は上から順に該アンカーボルトに螺合する締付ナットを収容する座彫部、第１の貫通孔および第２の貫通孔からなり、前記第２の貫通孔の直径は前記第１の貫通孔の直径よりも大きく形成され、前記座彫部の直径は前記第２の貫通孔の直径よりも大きく形成されるとともに、前記締付ナットの下部に位置するワッシャーの外径よりも大きく形成される、構成とした。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】