(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、木質部材の接合方法に関する技術が開示されている。この先行技術では、二つの木質部材の接合面に開口する欠き込みに露出した金属棒を、加熱手段により両端部の形状記憶合金棒が反応する温度以上に加熱し、両端部の形状記憶合金棒の外径を膨脹させて反力受け用中空管材の奥端へ掛け止めている。
【0003】
特許文献2には、構造材として用いられる接合木材とこれに接合される相手材とからなる木材の接合構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、接合木材と相手材とは、それぞれの全螺子ボルトの突出部分が、円筒状でその側壁部に複数の挿通孔が穿設された円環部材の挿通孔内に挿通せしめられ、かつ円環部材の孔内にて突出部分がそれぞれナット止めされている。
【0004】
特許文献3には、構造材として用いられる木材の接合構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、接合される木材の木口面から軸方向に複数本のボルトが並列してねじ込まれ、この各ボルトの基端側は当て板に支持または固定されている。そして、当て板は、その一方の面が木口面に当てられており、他方の面側は接合する相手材に固定することにより、木材同士が接合されている。
【0005】
特許文献4には、木質部材の接合工法に関する技術が開示されている。この先行技術では、木質部材の接合面に結合板を取り付け、この結合板同士を突き合わせて各々の凹部と凸部を相互に嵌め合わせ、横並びに噛み合った凸部の通し孔へカンヌキ部材を共通に通すことで、木質部材同士を接合している。
【0006】
ここで、木質部材同士の接合においては、接続強度を確保しつつ、施工性を向上させることが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記事実に鑑み、接続強度を確保しつつ、施工性を向上させることができる木質部材の接合構造を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1の発明は、木質梁の端面にボルトで固定されると共に、前記端面に形成された被係合部に係合して
鉛直方向のせん断力を伝達する係合部を有する金物部材と、二つの前記木質梁の前記端面に固定された前記金物部材同士を連結する連結手段と、連結された前記金物部材間でせん断力を伝達するせん断力伝達手段と、を備える。
【0010】
請求項1に記載の発明では、木質梁の端面の披係合部に金物部材の係合部が係合することで木質梁と金物部材との間で
鉛直方向のせん断力が伝達される。よって、木質梁の端面と金物部材との間の
鉛直方向のせん断力の伝達は、ボルトでなく、披係合部に係合する係合部が伝達するので、高い接合強度を有する。また、木質梁の端面に設けられた金物部材同士を連結手段で連結することで、木質梁同士が接合されるので、建築現場における施工性(施工能率)が向上する。
【0011】
請求項2の発明は、連結される一方の前記木質梁は、柱梁部材を構成する木質柱の側面に剛結合された梁ブラケットである。
【0012】
請求項2に記載の発明では、曲げモーメントの大きな柱側面ではなく、柱側面から離れた曲げモーメントの小さな梁ブラケットの端面が接合部位となるので、構造設計上、合理的である。また、柱側面から離れた梁ブラケットの端面での金物部材同士の連結作業は、例えば、複雑に取り合う柱側面での連結作業に比べ容易であるので、建築現場における施工性(施工能率)が更に向上する。
【0013】
請求項3の発明は、前記せん断力伝達手段は、前記金物部材の端面に形成された凹部と、突き合わされた前記凹部に跨るように設けられたダボ部材と、を有する。
【0014】
請求項3に記載の発明では、金物部材の連結部位に生じるせん断力は、ダボ部材によって伝達される。また、凹部に跨るように金物部材の端面の間にダボ部材を配置し、連結手段で連結することで、せん断力を伝達可能に金物部材同士が容易に連結され、これにより木質梁同士が接合される。よって、建築現場における施工性(施工能率)が更に向上する。
【0015】
請求項4の発明は、前記連結手段は、前記金物部材の上部同士及び下部同士を接合し、前記金物部材間で曲げモーメントを伝達する接合手段を有する。
【0016】
請求項4に記載の発明では、金物部材の連結部位に生じるせん断力は、せん断力伝達手段によって伝達される。また、金物部材の連結部位に生じる曲げモーメントは接合手段によって伝達される。よって、金物部材の連結部位は、実質的に剛結合となる。また、破壊モードとしてボルトの引張降伏が先行するようにすることで、脆性的な破壊が回避される。また、金物部材の上部同士及び下部同士を接合することで、曲げモーメントを伝達可能に金物部材同士が容易に連結され、これにより木質梁同士が接合される。よって、建築現場における施工性(施工能率)が更に向上する。
請求項5に記載の発明では、前記被係合部は、前記木質梁の端面における上部と下部とに形成された段差部であり、前記係合部は、前記金物部材の固定側端面における上部と下部とに形成された係合凸部である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の接合構造。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、接続強度を確保しつつ、施工性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】本発明の第一実施形態の柱梁接合構造の柱梁部材と梁とが接合される前の状態を示すX方向に沿った縦断面図である。
【
図2】本発明の第一実施形態の柱梁接合構造を示すX方向に沿った縦断面図である。
【
図3】本発明の第一実施形態の柱梁接合構造を示すZ方向から見た平面図である。
【
図4】本発明の第一実施形態の柱梁接合構造の要部を示す、(A)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合される前の状態のX方向に沿った縦断面図であり、(B)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態のX方向に沿った縦断面図であり、(C)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態の平面図である。
【
図5】本発明の第一実施形態の柱梁接合構造の第一変形例の要部を示す、(A)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合される前の状態のX方向に沿った縦断面図であり、(B)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態のX方向に沿った縦断面図であり、(C)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態の平面図である。
【
図6】本発明の第一実施形態の柱梁接合構造の第二変形例の要部を示す、(A)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合される前の状態のX方向に沿った縦断面図であり、(B)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態のX方向に沿った縦断面図であり、(C)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態の平面図である。
【
図7】本発明の第一実施形態の柱梁接合構造の第三変形例の要部を示す、(A)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合される前の状態のX方向に沿った縦断面図であり、(B)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態のX方向に沿った縦断面図であり、(C)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態の平面図である。
【
図8】本発明の第一実施形態の柱梁接合構造の第四変形例の要部を示す、(A)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合される前の状態のX方向に沿った縦断面図であり、(B)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態のX方向に沿った縦断面図であり、(C)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態の平面図である。
【
図9】本発明の第二実施形態の柱梁接合構造の要部を示す、(A)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合される前の状態のX方向に沿った縦断面図であり、(B)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態のX方向に沿った縦断面図であり、(C)は柱梁部材の梁ブラケットと梁とが接合された状態の平面図である。
【
図10】本発明の第一実施形態の柱梁接合構造の他の接合例を示す
図2に対応する縦断面図である。
【
図11】本発明の第一実施形態の柱梁接合構造の他の接合例を示す
図3に対応する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
<第一実施形態>
本発明の第一実施形態の木質部材の接合構造が適用された木造建築物のラーメン架構における柱梁接合構造について説明する。なお、本実施形態の後述する柱梁部材10を構成する柱12及び梁ブラケット20と梁30は、木質の耐火集成材で構成されている。また、鉛直方向をZ方向とし、Z方向と直交すう水平面における直交する二方向をX方向及びY方向とする。なお、後述する梁ブラケット20及び梁30は、X方向とY方向とに沿って配置されている。
【0020】
[柱梁接合構造]
まず、木造建築物のラーメン架構における柱梁接合構造の構成について説明する。なお、以下の説明では、柱梁接合構造の施工方法も併せて説明する。
【0021】
図1〜
図3に示すように、柱梁部材10は、木質の柱12の各側面12Aに木質の梁ブラケット20が剛結合されている。この柱梁部材10の各梁ブラケット20のブラケット端面20Tには、金物部材100が固定されている。また、木質の梁30の梁端面30Tにも金物部材100が固定されている。そして、金物部材100同士が連結されることで、柱梁部材10の各梁ブラケット20に、それぞれ梁30が接合されている(
図4も参照)。
【0022】
なお、梁ブラケット20及び梁30に固定される金物部材100は、同様の構造であるので、二つを区別しないで説明する。また、金物部材100における梁ブラケット20又は梁30に固定される側を「固定側端面102」とし、金物部材100同士が連結される側を「連結側端面104」とする。また、以降の説明では、主に
図1や
図4に示すX方向に沿って配置された梁ブラケット20と梁30との接合について説明するが、Y方向に沿って配置された梁ブラケット20と梁30との接合についても同様である。
【0023】
柱12には、側面12Aに開口する先穴14が予め削設され、この先穴14にメネジボルト16が挿入されている。なお、先穴14とメネジボルト16とは、接着接合されていてもよい。
【0024】
この柱12のメネジボルト16に、梁ブラケット20を貫通した接合ボルト70の先端部が螺旋込まれることによって、梁ブラケット20のブラケット端面20Tに金物部材100が固定(締結)されると共に、梁ブラケット20が柱12の側面12Aに接合されている。
【0025】
なお、本実施形態では、柱12における対向する側面12Aに接合される梁ブラケット20を貫通する接合ボルト70は、メネジボルト16を介して繋がっている。つまり、実質的に柱12を貫通する一本のボルトによって、梁ブラケット20のブラケット端面20Tに金物部材100が固定(締結)されると共に、梁ブラケット20が柱12の側面12Aに接合されている。
【0026】
また、柱梁部材10の柱12と梁ブラケット20とに跨って複数の軸状のジベル18が打ち込まれている。ジベル18は、木製であってもよいし金属製であってもよい。また、ジベル18は、柱12及び梁ブラケット20の一方にのみ接着接合されている。なお、本実施形態では、ジベル18は、柱12にのみ接着接合されている。
【0027】
また、本実施形態のように、柱12の直交する方向(X方向とY方向、
図3参照)に梁ブラケット20を接合する場合には、
図1及び
図2に示すように、メネジボルト16同士が干渉しないで交差するように、メネジボルト16は上下方向に位置がずれて配置されている。
【0028】
図1〜
図4に示すように、各梁30には、梁端面30Tに開口する先穴34が予め削設され、この先穴34にメネジボルト36が挿入されている。なお、先穴34とメネジボルト36とは、接着接合されている。そして、金物部材100は、メネジボルト36に螺旋込まれた接合ボルト72によって、梁30の梁端面30Tに固定(締結)されている。
【0029】
図4に示すように、金物部材100の固定側端面102における上部と下部とには、それぞれ係合凸部112が形成されている。また、金物部材100の連結側端面104における上下方向の中央部分には、凹部114が形成されている。
【0030】
一方、柱梁部材10の梁ブラケット20のブラケット端面20Tの上部と下部とには、金物部材100の係合凸部112が係合するブラケット側段差部22が、それぞれ形成されている。同様に梁30の梁端面30Tの上部と下部とには、金物部材100の係合凸部112が係合する梁側段差部38が、それぞれ形成されている。
【0031】
また、梁ブラケット20のブラケット側段差部22及び梁30の梁側段差部38に、金物部材100の係合凸部112が係合することで、金物部材100の上面100Uと下面100Lとに、それぞれ欠込部106が形成される。
【0032】
なお、
図1及び
図4(A)に示すような、柱梁部材10の梁ブラケット20と梁30とが接合される前の状態(金物部材100同士が連結される前の状態)まで、建築現場以外の工場等で予め組み立てられている。そして、建築現場において、柱梁部材10の梁ブラケット20のブラケット端面20Tに固定された金物部材100と、梁30の梁端面30Tに固定された金物部材100と、を連結することで、柱梁部材10の梁ブラケット20と梁30とが接合される。
【0033】
柱梁部材10の梁ブラケット20と梁30との接合(金物部材100同士の連結)は、以下のように行う。
【0034】
図4(A)及び
図4(B)に示すように、金物部材100の連結側端面104の凹部114にブロック状の金属ダボ150を嵌め込んで、連結側端面104同士を突き合せる(
図1及び
図2も参照)。なお、
図4(B)に示すように、連結側端面104同士が突き合わされた状態では、両方の凹部114に金属ダボ150が跨るようになっている(
図2も参照)。
【0035】
そして、
図4(A)〜
図4(C)に示すように、金物部材100の上面100Uと下面100Lとの欠込部106に、矩形環状の環状金物160を打ち込んで金物部材100同士を連結し接合する。
【0036】
[作用及び効果]
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【0037】
梁ブラケット20のブラケット端面20Tのブラケット側段差部22及び梁30の梁端面30Tの梁側段差部38に、それぞれ金物部材100の係合凸部112が係合することで、梁ブラケット20及び梁30と金物部材100との間でせん断力が伝達される。よって、梁ブラケット20及び梁30と金物部材100との間のせん断力の伝達は、接合ボルト70、72でなく、ブラケット側段差部22及び梁側段差部38に係合する係合凸部112が伝達(負担)するので、高い接合強度を有する。
【0038】
また、金物部材100の連結側端面104の凹部114に金属ダボ150を嵌め込んで、金物部材100の上面100Uと下面100Lとの欠込部106に環状金物160を打ち込むことで、金物部材100同士が連結され、これにより柱梁部材10の梁ブラケット20と梁30とが連結される。よって、容易に金物部材100同士を連結して組み付けることができると共に、柱梁部材10の梁ブラケット20と梁30とが接合される。
【0039】
そして、金物部材100同士の連結部位に生じるせん断力は、金属ダボ150によって伝達される。また、金物部材100同士の連結部位に生じる曲げモーメントは環状金物160によって伝達される。よって、金物部材100同士の連結部位は、実質的に剛結合となる。また、破壊モードとして接合ボルト70,72の引張降伏が先行するようにすることで、金物部材100同士の連結部位における脆性的な破壊が回避される。
【0040】
また、曲げモーメントの大きな柱12の側面12A(仕口)ではなく、柱12の側面12Aから離れた曲げモーメントの小さな梁ブラケット20のブラケット端面20Tが梁30との接合部位となるので、構造設計上、合理的である。
【0041】
また、柱梁部材10の梁ブラケット20と梁30とが接合される前の状態(金物部材100同士が連結される前の状態)まで、建築現場以外の工場等で予め組み立ておく。そして、建築現場にて、梁ブラケット20の及び梁30にそれぞれ設けられた金物部材100同士を、金物部材100の間に金属ダボ150を配置し、環状金物160を打ち込むことで、せん断力と曲げモーメントとを伝達可能に金物部材100同士が連結され、これにより梁ブラケット20と梁30とが接合される。よって、建築現場における施工性(施工能率)が向上する。
【0042】
また、柱12の側面12Aから離れた梁ブラケット20のブラケット端面20Tでの金物部材100同士の連結作業は、例えば、複雑に取り合う柱12の側面12Aでの連結作業に比べ容易であるので、更に、施工性が向上する。
【0043】
このように、本発明を適用することで、柱梁部材10と梁30とを高い接合強度で、しかも建築現場で容易に接合することができる。
【0044】
なお、本実施形態では、凹部114及び金属ダボ150は一箇所にのみ設けられているが、これに限定されない。複数個所に凹部114及び金属ダボ150が設けられていてもよい。
【0045】
また、梁ブラケット20と柱12とに跨って、せん断力を伝達する複数の軸状のジベル18が打ち込まれている。よって、ジベル18が、柱12と梁ブラケット20との接合面(仕口部)に生じるせん断力を負担するので、柱12と梁ブラケット20との接合強度が向上する。
【0046】
また、ジベル18は、柱12及び梁ブラケット20の一方にのみ接着接合されている(本実施形態では、ジベル18は、柱12にのみ接着接合されている)。
【0047】
よって、仮にジベル18が両方に接着接合されている場合、梁ブラケット20に大きな曲げモーメントが作用した際に、引抜き力によりジベル18の接合部分が破壊する虞がある。しかし、本実施形態のように、柱12及び梁ブラケット20の一方にのみ接着接合されている場合は、引抜き力による接合部の破壊が抑制又は防止され、梁ブラケット20から柱12へのせん断力の伝達が確保される。
【0048】
[変形例]
つぎに、本発明の第一実施形態の変形例について説明する。
【0049】
上記実施形態では、
図4(A)〜
図4(C)に示すように、金物部材100の上面100Uと下面100Lとの欠込部106に環状金物160を打ち込むことで、金物部材100同士が連結され、且つ、金物部材100間で曲げモーメントが伝達されたが、このような構造に限定されない。
【0050】
よって、以下の変形例では、金物部材の上部同士及び下部同士を連結して接合し、且つ金物部材間で曲げモーメントを伝達する接合手段の他の例について説明する。なお、接合手段以外は、本実施形態と同様の構造であるので、詳しい説明は省略する。
【0051】
(第一変形例)
図5に示すように、金物部材101の固定側端面102における上部と下部とには、それぞれ係合凸部113が形成されている。また、金物部材101の上面101U及び下面101Lには、金物部材101が連結された状態において、平面視H形状の凹部262が形成されている(
図5(C)を参照)。
【0052】
そして、金物部材101の上面101Uと下面101Lとの凹部262に、平面視H形状の接合金物260を打ち込み留ボルト264(
図5(C)を参照)で締結することで、金物部材101同士が連結され、金物部材101間で曲げモーメントが伝達される構造となっている。
【0053】
なお、凹部及び接合金物の形状は、上記の平面視H形状に限定されない。どのような形状であってもよい。例えば、凹部及び接合金物は、平面視において三角形の頂点同士が連結された形状(所謂「蝶々型」)であってもよい。
【0054】
(第二変形例)
図6に示すように、金物部材103の一方の上面103Uには段差部362が形成され、他方の上面103Uには突起部360が形成されている。また、金物部材103の一方の下面103Lには突起部360が形成され、他方の下面103Lには段差部362が形成されている。
【0055】
そして、金物部材103の上面103Uと下面103Lとにおいて、それぞれ段差部362と突起部360とを上下方向に重ね合わせ留ボルト364で締結することで、金物部材103同士が連結され、金物部材103間で曲げモーメントが伝達される構造となっている。
【0056】
(第三変形例)
図7に示すように、金物部材105の上面105U及び下面105Lに、それぞれ平板金物460を重ね合わせ留ボルト464で締結することで、金物部材105同士が連結され、金物部材105間で曲げモーメントが伝達される構造となっている。
【0057】
(第四変形例)
図8に示すように、金物部材107の上面107U及び下面107Lには、それぞれ矩形凹部561が形成されている。金物部材107の矩形凹部561に対応する上部及び下部には、梁幅方向に貫通する貫通孔562が形成されている。また、後述する矩形金物560には、梁幅方向に貫通する貫通孔563が形成されている。
【0058】
そして、金物部材107の上面107U及び下面107Lの矩形凹部561に、それぞれ矩形金物560を打ち込んで、梁幅方方向に留ピン564で締結することで、金物部材107同士が連結され、金物部材107間で曲げモーメントが伝達される構造となっている。
【0059】
<第二実施形態>
つぎに、本発明の第二実施形態の柱梁接合構造について説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。
【0060】
[柱梁接合構造]
図9に示す第二実施形態の金物部材600、601の連結側の端部には、板状の連結部620が設けられている。連結部620は、側面視で略三角形状とされ頂点部分には、貫通孔622が形成されている。
【0061】
図9(C)に示すように、一方の金物部材600には、梁幅方向に間隔をあけて連結部620が二つ設けられている。他方の金物部材601は、前述した金物部材600の対を成す連結部620と連結部620との間に位置し、対峙するように連結部620が設けられている。
【0062】
そして、一方の金物部材600の対を成す連結部620の間に、他方の金物部材601の連結部620を配置し、貫通孔622に連結ピン624を挿入しボルト・ナット等で留めることで、金物部材600と金物部材601とがピン接合されている。
【0063】
[作用及び効果]
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【0064】
金物部材600,601の連結部620が連結ピン624でピン結合されることで、金物部材600,601が連結され、これにより柱梁部材10の梁ブラケット20と梁30とが連結される。よって、容易に金物部材600と金物部材601とを組み付けることができると共に、柱梁部材10の梁ブラケット20と梁30とが接合される。
【0065】
なお、金物部材600と金物部材601との連結部位に生じるせん断力は、連結ピン624によって伝達される。つまり、本実施形態のピン結合部は連結手段とせん断力伝達手段との両方の機能を有する。
【0066】
<その他>
木質部材を構造部材に用いた中規模又は大規模な木造架構において、接合部の強度を確保するため、挿入鋼板と共にボルトやドリフトピンを多本数使用すると、接合効率や現場施工性が損なわれる。しかし、本発明を適用することで、上述したように、木質部材を構造部材に用いた中規模以上の木造架構であっても、現場での施工性に優れ、しかも、高い接合強度で接合することができる。
【0067】
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
【0068】
例えば、上記実施形態では、柱12の四つの側面12Aにそれぞれ梁ブラケット20が剛接合されると共に、これら梁ブラケット20にそれぞれ梁30が接合された平面視で十字状の柱梁架構であったが、これに限定されない。
【0069】
例えば、
図10及び
図11に示すように、柱12と梁ブラケット20及び梁30とが平面視でL字形状となった柱梁架構であってもよい。なお、
図10及び
図11では、第一実施形態の接合構造で図示されているが、変形例及び第二実施形態の接合構造であってもよい。
【0070】
また、このように梁ブラケット及び梁30が柱12の対向する側面12Aに配置されていない場合は、メネジボルト16に、柱12の側面12Aとの間に座金77を挟んで接合ボルト79を連結して反対側の側面12Aに固定する。或いは、図示は省略するが、接合ボルト70を柱12に貫通させ、柱12の側面12Aとの間に座金77を挟んでナットで締結する。
【0071】
なお、接合ボルト70と接合ボルト79とは、メネジボルト16を介して繋がっている。つまり、実質的に柱12を貫通する一本のボルトによって、梁ブラケット20のブラケット端面20Tに金物部材100が固定(締結)されると共に、梁ブラケット20が柱12の側面12Aに接合されている。
【0072】
また、例えば、上記第一実施形態では、金物部材の凹部114と、この凹部114に嵌め込まれた金属ダボ150とで、金物部材間のせん断力を伝達する構造であった(
図4等を参照)。しかし、凹部114及び金属ダボ150以外のせん断力伝達手段で、せん断力を伝達する構造であってもよい。
【0073】
例えば、軸状のジベルでせん断力を伝達する構造であってもよい。或いは、金物部材の連結側端面に形成された凸部と凹部とが係合することで、せん断力を伝達する構造であってもよい。
【0074】
また、上記実施形態では、柱梁部材10及び梁30は、木質の耐火集成材で構成されていたが、これに限定されない。耐火性能を有しない集成材であってもよいし、集成材以外の木質部材であってもよい。
【0075】
また、上記実施形態では、柱梁部材10と梁30との接合であったが、これに限定されない。梁と梁との接合にも本発明を適用することができる。
【0076】
更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない