特許 6986764 ラグスクリューボルトの連結方法

(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】6986764

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】ラグスクリューボルトの連結方法

(51)【国際特許分類】

   F16B 37/04 20060101AFI20211213BHJP

   E04B 1/48 20060101ALI20211213BHJP

   F16B 7/18 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   F16B37/04 T

   E04B1/48 E

   F16B7/18 D

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-220823(P2019-220823)

(22)【出願日】2019年12月6日

(65)【公開番号】特開2021-89053(P2021-89053A)

(43)【公開日】2021年6月10日

【審査請求日】2020年12月2日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 鉄構技術、第３２巻、通巻３７８号、第２２ページ、第４８−４９ページ、第５０−５１ページ、株式会社鋼構造出版、令和１年１０月２８日発行の刊行物により公開した。

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】504170849

【氏名又は名称】株式会社トーネジ

(74)【代理人】

【識別番号】100074251

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 寛

(74)【代理人】

【識別番号】100066223

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 政美

(72)【発明者】

【氏名】岡部 昭

【審査官】 杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０４４１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７７６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１４９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−０２７０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４８−００２９０９（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特開２０００−０７４０３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｂ ３７／０４

Ｅ０４Ｂ １／４８

Ｆ１６Ｂ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

木・鋼ハイブリッド構造用の鋼材と木製床材を構成する直交集成板とを、ラグスクリューボルトと高力ボルトで連結するラグスクリューボルトの連結方法であって、
ラグスクリューボルトは、直交集成板に開穿した下穴に埋設されるボルト本体の先端部側から後端部まで至るネジ山を有し、ボルト本体の後端部に形成された雌ネジ部に高力ボルト製の連結ボルトをねじ止めするラグスクリューボルトを使用し、
下穴の寸法を、ラグスクリューボルトのネジ山の谷径寸法と同径に形成し、ラグスクリューボルトの雌ネジ部に、雌ネジ部の径よりも小径のボルトで形成されたフランジ付のアタッチメントをねじ止めし、
該アタッチメントに締付工具を装着して直交集成板の連結端部にフランジが当接するまでラグスクリューボルトをねじ込み、
下穴に後端部までねじ込まれたラグスクリューボルトからアタッチメントを取り外した後、ラグスクリューボルトの後端部と直交集成板の連結端部とが鋼材に接する位置で鋼材とラグスクリューボルトとを連結ボルトで連結することを特徴とするラグスクリューボルトの連結方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＲＣ造やＳ造に代わる直交集成板（ＣＬＴ）を鋼材に連結する木・鋼ハイブリッド構造において、直交集成板と鋼材とを連結するのに好適なラグスクリューボルトの連結方法に関する。

【背景技術】

【0002】

木製の直交集成板と鋼材を使用する木・鋼ハイブリッド構造は、ＲＣ造と同等の強度を持ち、ＲＣ造より数段軽量になるため、これまで不可能だった中高層ビルやスタジアム等への利用が可能になっている。海外では、直交集成板を使用した木・鋼ハイブリッド構造での高層建築なども完成している。

【0003】

このような木・鋼ハイブリッド構造でビル型建物を構築する場合、木製の直交集成板と鋼材との連結構造が極めて重要になっている。そのため、図７に示すように、鋼材Ｐの上面に頭なしのスタッド１０を溶接し、このスタッド１０を貫通させる貫通孔Ｑ３を直交集成板Ｑに設けておき、この貫通孔Ｑ３をスタッド１０に合わせて直交集成板Ｑを落とし込み、スタッド１０と貫通孔Ｑ３との隙間にエポキシ樹脂１１を充填して直交集成板Ｑと鋼材Ｐとを一体化する連結手段が採用されている。

【0004】

ところが、エポキシ樹脂の使用に課題があり、これを使用せずに連結する方法が求められている。すなわち、エポキシ樹脂を充填するには、養生作業や充填作業、さらに充填したエポキシ樹脂が硬化するまで待つ時間が必要になるなど、多くの手間や工期を必要とするものであった。しかも、エポキシ樹脂が高価であり、建築コストの増加も招いていた。

【0005】

そこで、鋼材に溶接するスタッドに代えて、図８に示すラグスクリューボルト２０を使用する連結手段が研究された。このラグスクリューボルト２０は、ボルトの後端部側に連結ボルトＲを連結する雌ネジを形成した特殊なボルトで、この連結ボルトＲで鋼材Ｐに直交集成板Ｑを連結するものである。

【0006】

すなわち、直交集成板Ｑの連結端部側に下穴Ｑ１を形成し、この下穴Ｑ１にラグスクリューボルト２０を埋設しておく。一方、鋼材Ｐの連結部位にボルト挿通孔を開穿し、鋼材Ｐの下面からボルト挿通孔を通した連結ボルトＲと、鋼材Ｐ上面の直交集成板Ｑのラグスクリューボルト２０とをねじ止めして鋼材Ｐに直交集成板Ｑを連結する手段である。この連結手段により、エポキシ樹脂の使用量を少なくすることが可能になった。

【0007】

一方、従来の木材相互を連結するラグスクリューボルトは、ボルト頭部に締付工具を装着して木材の下穴にねじ込む構成を成している（特許文献１、特許文献２）。

【0008】

特許文献１に記載のラグスクリューボルトは、木材の下穴へのネジ込み力が軽くなり、引き抜き抵抗を高めるように構成されている。すなわち、ラグスクリューボルトの先端部にテーパーを形成し、ネジ山の先端部外周に切欠部を形成したものである。

【0009】

特許文献２に記載のラグスクリューボルトは、木材相互の結合強度を確保し、木質部材に真っ直ぐに且つ容易にねじ込むことができるようにした構成や埋め込み方法に関するものである。この埋め込み方法として、軸部の外径よりも小径の下穴を木質部材に穿設する工程と、下穴内に接着剤を充填する工程と、接着剤が充填された下穴に接合金具をねじ込む工程とを備えた埋め込み方法が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特許第４４６２６１２号公報

【特許文献2】特開２００７-７７６２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

木材相互を連結する従来のラグスクリューボルトは、頭部に締付工具を装着し、この締付工具でラグスクリューボルトを木材の下穴にねじ込む構造である。そのため、木材の連結端部には、ボルト頭部まで埋設する長さの下穴（特許文献１）や、座掘り（特許文献２）と称する凹部を予め形成する必要がある。

【0012】

特に、特許文献２のラグスクリューボルトは、下穴内に接着剤を充填する構成なので、この接着剤を充填するために必要な養生作業や充填作業、さらには充填した接着材が硬化するまでの時間など、多くの手間や工期を要する。

【0013】

一方、木・鋼ハイブリッド構造において、直交集成板Ｑと鋼材Ｐとを特殊なラグスクリューボルト２０で連結する場合においても、直交集成板Ｑにラグスクリューボルト２０の頭部を埋設する座繰りＱ２の形成が必要になっていた（図８参照）。したがって、直交集成板Ｑの連結端部で座繰りＱ２の凹部が深くなると、ラグスクリューボルト２０と連結ボルトＲとの緊締力が直交集成板Ｑに伝達されにくくなるため、この凹部にエポキシ樹脂を充填する必要があった。

【0014】

したがって、図８に示すラグスクリューボルト２０を使用する場合のエポキシ樹脂の使用量は、図７に示すスタッド１０を使用する連結手段に比べて極めて少なくなるので施工コストを下げることは可能になる。ところが、使用量が少なくなってもエポキシ樹脂を充填するために必要な養生作業や充填作業、さらには充填したエポキシ樹脂が硬化するまでの時間など、多くの手間や工期を要することに変わりはない。

【0015】

そこで本発明は、上述の課題を解消すべく案出されたもので、鋼材と直交集成板とを連結ボルトで連結する木・鋼ハイブリッド構造において、エポキシ樹脂を一切必要とせず、しかも、鋼材と直交集成板とを十分な強度で容易に連結することができるラグスクリューボルトの連結方法の提供を目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0018】

上述の目的を達成すべく本発明の第１の手段は、木・鋼ハイブリッド構造用の鋼材Ｐと木製床材を構成する直交集成板Ｑとを、ラグスクリューボルトＬと高力ボルトで連結するラグスクリューボルトの連結方法であって、ラグスクリューボルトＬは、直交集成板Ｑに開穿した下穴Ｑ１に埋設されるボルト本体１の先端部側から後端部まで至るネジ山２を有し、ボルト本体１の後端部に形成された雌ネジ部３に高力ボルト製の連結ボルトＲをねじ止めするラグスクリューボルトＬを使用し、下穴Ｑ１の寸法を、ラグスクリューボルトＬのネジ山２の谷径寸法と同径に形成し、ラグスクリューボルトＬの雌ネジ部３に、雌ネジ部３の径よりも小径のボルトで形成されたフランジ３１付のアタッチメント３０をねじ止めし、該アタッチメント３０に締付工具Ｔを装着して直交集成板Ｑの連結端部にフランジ３１が当接するまでラグスクリューボルトＬをねじ込み、下穴Ｑ１に後端部までねじ込まれたラグスクリューボルトＬからアタッチメント３０を取り外した後、ラグスクリューボルトＬの後端部と直交集成板Ｑの連結端部とが鋼材Ｐに接する位置で鋼材ＰとラグスクリューボルトＬとを連結ボルトＲで連結する連結方法である。

【発明の効果】

【0020】

本発明の請求項１によると、直交集成板Ｑの連結端部から内部に開穿した下穴Ｑ１にねじ込むネジ山２をボルト本体１の後端部側面から先端部側にかけて形成すると共に、該ネジ山２の谷径寸法を、前記直交集成板Ｑの前記下穴Ｑ１の寸法と一致するように形成したことにより、「木・鋼ハイブリッド構造」の鋼材Ｐと直交集成板Ｑとの連結にエポキシ樹脂等の接着剤を一切使用せず、連結ボルトＲのみで確実に連結することができた。

【0021】

したがって、木・鋼ハイブリッド構造において、エポキシ樹脂を一切使用せずに直交集成板Ｑと鋼材Ｐとを連結することが可能になった。この結果、エポキシ樹脂を充填するために必要な養生作業や充填作業、さらには充填したエポキシ樹脂が硬化するまでの時間など、多くの手間や工期をすべて省くことに成功し、高価なエポキシ樹脂を使用しないので、工事コストも下げることができる。これらのことから、木・鋼ハイブリッド構造でビル型建物を構築する際の工程数や後期が格段に減少し、木・鋼ハイブリッド構造の革新的技術を支える極めて重要な部材になっている。

【0022】

しかも、ボルト本体１のネジ山２の谷径寸法を、直交集成板Ｑの下穴Ｑ１の寸法と一致するように形成することで、ボルト本体１と直交集成板Ｑとの一体化が最も堅固になり、「木・鋼ハイブリッド構造」における直交集成板Ｑと鋼材Ｐとを強固に連結することができるようになった。

【0023】

フランジ付ボルトで形成されたアタッチメント３０を、下穴Ｑ１にねじ込む前のラグスクリューボルトＬの雌ネジ部３にねじ止めし、該アタッチメント３０の頭部に締付工具Ｔを装着して直交集成板Ｑの連結端部にフランジ３１が当接するまでラグスクリューボルトＬをねじ込むことで、ボルト本体１の後端部４と直交集成板Ｑの連結端部とを正確かつ容易に一致させることができる。

【0024】

しかも、下穴Ｑ１にねじ込まれたラグスクリューボルトＬからアタッチメント３０を取り外した後、連結ボルトＲで鋼材Ｐと直交集成板Ｑとを連結するので、連結作業が簡素化し、極めて合理的な連結作業になる。

【0025】

更に、直交集成板Ｑの下穴Ｑ１の寸法を、ラグスクリューボルトＬのネジ山２の谷径寸法と同径に形成することで、直交集成板ＱとラグスクリューボルトＬとの密着性が高まり、「木・鋼ハイブリッド構造」における安定した連結強度を得ることに成功した。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明ボルトの一実施例を示す側面図である。

【図2】本発明ボルトの一実施例を示す後端面図である。

【図3】本発明ボルトの連結作業を示す側断面図である。

【図4】本発明ボルトが直交集成板に固定された状態を示す側断面図である。

【図5】本発明にて鋼材と直交集成板とを連結した状態を示す側断面図である。

【図6】本発明にて直交集成板相互を連結した側断面図である。

【図7】従来のスタッドで鉄骨梁に直交集成板を連結した側断面図である。

【図8】従来のラグスクリューボルトの使用例を示す側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明を図示例に基づいて説明する。本発明のラグスクリューボルトＬは、木・鋼ハイブリッド構造に使用するものであり、例えばビル型建物を構築する際に、鉄骨梁等の鋼材Ｐと直交集成板ＱとをこのラグスクリューボルトＬと連結ボルトＲとで固定するものである。

【0028】

このラグスクリューボルトＬの構成は、円柱形状を成したボルト本体１の先端部側から後端部４までの側面にネジ山２を形成したもので、所謂、全ネジボルト状を成している（図１参照）。さらに、ボルト本体１の後端部に雌ネジ部３を形成している。そして、直交集成板Ｑの連結端部に開穿した下穴Ｑ１に、このボルト本体１を予めねじ込んでおくものである。このボルト本体１の材質は、強度の高いボルトを使用するのが好ましい。

【0029】

下穴Ｑ１にボルト本体１をねじ込む際に、ボルト本体１の後端部４の位置と、直交集成板Ｑの連結端部の位置、すなわち下穴Ｑ１の開口端部の位置とが一致するまで下穴Ｑ１にねじ込むようにする（図４参照）。木・鋼ハイブリッド構造において、直交集成板Ｑを鋼材Ｐに連結するには、鋼材Ｐを貫通する連結ボルトＲを、ボルト本体１の雌ネジ部３にねじ止めすることで、鋼材Ｐと直交集成板Ｑとを連結する構造である（図５参照）。

【0030】

実験によると、鋼材Ｐと直交集成板Ｑとが連結されたときに、ボルト本体１の後端部と直交集成板Ｑの連結端部とが鋼材Ｐに接する位置に固定されるように連結すると、ボルト本体１と直交集成板Ｑと鋼材Ｐとの一体化が最も堅固になり、エポキシ樹脂を使用せずに十分な連結強度が得られることが分かった（図５参照）。すなわち、ボルト本体１の後端部４のネジ山２の位置と、直交集成板Ｑ連結端部の下穴Ｑ１の開口端部との位置とが一致して鋼材Ｐに接する連結状態である。

【0031】

この連結条件で下穴Ｑ１にねじ込んだボルト本体１の押し抜きせん断試験を行ったところ、強軸、弱軸、板目、いずれも高いせん断耐力が得られている。そこで、ボルト本体１の後端部４と、直交集成板Ｑの連結端部の下穴Ｑ１端部との位置とが一致する位置を、下穴Ｑ１にねじ込むボルト本体１の定位置としている。

【0032】

一方、ボルト本体１の後端部側には、連結ボルトＲをねじ止めする雌ネジ部３を形成している（図１、図２参照）。鋼材Ｐを貫通した連結ボルトＲをこの雌ネジ部３にねじ止めすることで、鋼材Ｐと直交集成板Ｑとが連結される（図５参照）。

【0033】

図示のボルト本体１は、先端部側にテーパー５を施すことで、下穴Ｑ１への挿入を容易にしている（図１参照）。また、ボルト本体１の先端部側に形成するネジ山２は、このテーパー５に至るまで形成している。

【0034】

本発明ラグスクリューボルトＬの連結方法は次のとおりである。まず、フランジ付ボルトで形成された連結用のアタッチメント３０を用意する（図３参照）。次に、下穴Ｑ１にねじ込む前のラグスクリューボルトＬの雌ネジ部３にこのアタッチメント３０をねじ止めする。さらに、この状態のアタッチメント３０の頭部に、締付工具Ｔを装着し、フランジ３１が直交集成板Ｑの連結端部に当接するまでラグスクリューボルトＬを下穴Ｑ１にねじ込む（図３参照）。

【0035】

次に、下穴Ｑ１にねじ込まれたラグスクリューボルトＬからアタッチメント３０を取り外すと、フランジ３１の作用でボルト本体１の後端部４の位置と直交集成板Ｑの連結端部の位置とが一致した状態になっている（図４参照）。最後に、下穴Ｑ１にねじ込まれたラグスクリューボルトＬからアタッチメント３０を取り外した後、連結ボルトＲで鋼材Ｐと直交集成板Ｑとを連結する（図５参照）。このとき使用するアタッチメント３０は、ボルト本体１を下穴Ｑ１にねじ込んだ後、雌ネジ部３から外し易くするために、雌ネジ部３よりも若干小径のフランジ付きボルトが使用される。

【0036】

本発明ラグスクリューボルトＬは、特に、木・鋼ハイブリッド構造に使用する直交集成板Ｑを鋼材Ｐに連結する部材である。そこで、この直交集成板Ｑの連結強度をより高める下穴Ｑ１を研究したところ、下穴Ｑ１の寸法を、ラグスクリューボルトＬのネジ山２の谷径寸法と同径に形成したときに、直交集成板ＱとラグスクリューボルトＬとの密着性が高まり、直交集成板Ｑと鋼材Ｐとの安定した強度が得られた。

【0037】

例えば、従来の木材相互を連結するラグスクリューボルトの下穴の外径がＭ３０とし、ネジ山２の谷径が直径２５mmの場合、施工上、直径２６mmの下穴が良いとされている。一方、本発明のラグスクリューボルトＬでは、ネジ山２の谷径が直径２５mmの場合、下穴Ｑ１の径も直径２５mmとするものである。この条件で下穴Ｑ１にねじ込んだラグスクリューボルトＬの引張試験によると、強軸、弱軸、板目、いずれも高い連結強度が得られ、ねじ込み作業の問題もなかった。

【0038】

図示の施工例では、木・鋼ハイブリッド構造の鉄骨梁を鋼材Ｐとし、床材として使用する直交集成板Ｑをこの鉄骨梁に連結したものである（図５参照）。また、この他の施工方法として、直交集成板Ｑを床材同士として連結することも可能である（図６参照）。

【0039】

図６のように、直交集成板Ｑの床材相互を連結するには、鋼材Ｐとして連結鋼板Ｍを使用する。すなわち、直交集成板Ｑ相互の各連結部位に、ラグスクリューボルトＬ用の下穴Ｑ１と、直交集成板Ｑ相互に架け渡す連結鋼板Ｍを埋め込む座繰りＱ２とを形成する。そして、各下穴Ｑ１にラグスクリューボルトＬをねじ込む。

【0040】

次に、この座繰りＱ２の底部に連結鋼板Ｍを配置し、各ラグスクリューボルトＬに連結鋼板Ｍを架け渡して連結ボルトＲで連結する（図６参照）。このとき、直交集成板Ｑの連結端部は、連結鋼板Ｍに接する座繰りＱ２の底部になる。このように、本ラグスクリューボルトＬは、木・鋼ハイブリッド構造の直交集成板Ｑの各連結部位に使用することが可能になる。また、本発明ラグスクリューボルトＬは、木・鋼ハイブリッド構造のみならず、鋼材Ｐと直交集成板Ｑとを連結ボルトＲで連結するあらゆる施工に使用することも可能である。

【0041】

尚、本発明ボルトの構造、寸法、材質などは図示例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で任意に変更することができるものである。

【符号の説明】

【0042】

Ｐ 鋼材
Ｑ 直交集成板
Ｑ１ 下穴
Ｑ２ 座繰り
Ｑ３ 貫通孔
Ｒ 連結ボルト
Ｓ 座金
Ｔ 締付工具
Ｌ ラグスクリューボルト
Ｍ 連結鋼板
１ ボルト本体
２ ネジ山
３ 雌ネジ部
４ 後端部
５ テーパー
１０ スタッド
１１ エポキシ樹脂
２０ ラグスクリューボルト
３０ アタッチメント
３１ フランジ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】