特開 2024-92831 接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024092831

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20240701BHJP

   E04B 1/26 20060101ALI20240701BHJP

   F16B 7/18 20060101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

E04B1/58 503L

E04B1/58 505L

E04B1/58 511L

E04B1/26 E

F16B7/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022209017

(22)【出願日】2022-12-26

(71)【出願人】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】望月 英二

【テーマコード（参考）】

2E125

3J039

【Ｆターム（参考）】

2E125AA03

2E125AA13

2E125AA33

2E125AA35

2E125AA57

2E125AC23

2E125AC24

2E125AE01

2E125AG03

2E125AG13

2E125AG23

2E125BA02

2E125BA22

2E125BB30

2E125BD01

2E125BE07

2E125BF08

2E125CA05

2E125CA13

2E125CA19

2E125CA82

2E125EB01

3J039AA01

3J039BB03

3J039GA01

3J039GA02

3J039GA06

3J039MA10

(57)【要約】

【課題】２つの部材が離れる方向と近づく方向に移動する双方の場合にエネルギーを吸収できる接合構造を提供する。
【解決手段】接合構造は、端面に開口した挿入穴２２と、側面に開口して挿入穴２２と連通した座掘り穴２４と、を備えた接合部材（木質材２０）と、接合部材の端面に対向して配置される被接合部材（木質材２０）と、一端部が被接合部材に固定されると共に、挿入穴２２に挿入されて他端部が座掘り穴２４に到達する長さとされたボルト３０と、ボルト３０の他端部に捩じ込まれ、座掘り穴２４における被接合部材側の第一穴壁２４Ａ側に配置された第一ナット（ナット３２）と、座掘り穴２４に配置され、座掘り穴２４における被接合部材と反対側の第二穴壁２４Ｂから押されてボルト３０の他端部に押圧力を付与可能な押圧部材（ナット３４）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

端面に開口した挿入穴と、側面に開口して前記挿入穴と連通した座掘り穴と、を備えた接合部材と、
前記接合部材の前記端面に対向して配置される被接合部材と、
一端部が前記被接合部材に固定されると共に、前記挿入穴に挿入されて他端部が前記座掘り穴に到達する長さとされたボルトと、
前記ボルトの前記他端部に捩じ込まれ、前記座掘り穴における前記被接合部材側の第一穴壁側に配置された第一ナットと、
前記座掘り穴に配置され、前記座掘り穴における前記被接合部材と反対側の第二穴壁から押されて前記ボルトの前記他端部に押圧力を付与可能な押圧部材と、
を備えた接合構造。

【請求項2】

前記押圧部材は、前記ボルトの前記他端部に捩じ込まれて前記第二穴壁側に配置された第二ナットである、
請求項１に記載の接合構造。

【請求項3】

前記押圧部材は、前記第二穴壁と前記ボルトの端部との間に配置されたスペーサである、
請求項１または２に記載の接合構造。

【請求項4】

前記被接合部材は、端面に開口した挿入穴と、側面に開口して前記挿入穴と連通した座掘り穴と、を備え、
前記ボルトは、前記被接合部材の挿入穴に挿入されて、前記一端部が前記被接合部材の座掘り穴に到達する長さとされ、
前記ボルトの前記一端部に捩じ込まれ、前記被接合部材の座掘り穴における前記接合部材側の第三穴壁側に配置された第三ナットと、
前記被接合部材の座掘り穴に配置され、前記被接合部材の座掘り穴における前記接合部材と反対側の第四穴壁から押されて前記ボルトの前記一端部に押圧力を付与可能な押圧部材と、
を備えた請求項１または２に記載の接合構造。

【請求項5】

前記接合部材及び前記被接合部材の少なくとも一方が木質材である、
請求項１または２に記載の接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、第一部材と第二部材とを圧着して接合する圧着接合構造が示されている。この圧着接合構造においては、一端が第一部材に固定された引張材に、支圧体が取り付けられている。この支圧体は、第二部材の支圧受け面に係合されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－６９１４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に示された圧着接合構造では、支圧体及び支圧受け面が複数形成されることにより、引張材に導入された引張力が、複数の支圧体を介して複数の支圧受け面に分散して伝達される。このため、複数の支圧受け面の破損等が抑制される。

【0005】

ここで、第一部材と第二部材が離れる方向に移動すると、引張材が伸び変形する。このとき引張材が塑性変形すると、エネルギーを吸収できる。一方、引張材が引張力によって塑性変形したあと、第一部材と第二部材が近づく方向に移動する場合は、引張材に応力が発生し難く、エネルギーを吸収することが難しい。しかしながら、第一部材と第二部材が近づく方向に移動する際にもエネルギーを吸収できることが好ましい。

【0006】

本発明は、上記事実を考慮し、２つの部材が離れる方向と近づく方向に移動する双方の場合にエネルギーを吸収できる接合構造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】

請求項１の接合構造は、端面に開口した挿入穴と、側面に開口して前記挿入穴と連通した座掘り穴と、を備えた接合部材と、前記接合部材の前記端面に対向して配置される被接合部材と、一端部が前記被接合部材に固定されると共に、前記挿入穴に挿入されて他端部が前記座掘り穴に到達する長さとされたボルトと、前記ボルトの前記他端部に捩じ込まれ、前記座掘り穴における前記被接合部材側の第一穴壁側に配置された第一ナットと、前記座掘り穴に配置され、前記座掘り穴における前記被接合部材と反対側の第二穴壁から押されて前記ボルトの前記他端部に押圧力を付与可能な押圧部材と、を備える。

【0008】

請求項１の接合構造では、被接合部材に一端部が固定されたボルトの他端部が、第一ナットによって接合部材に固定されている。この第一ナットは、ボルトが挿入された挿入穴に連通する座掘り穴において、被接合部材側の第一穴壁側に配置されている。

【0009】

これにより、接合部材が被接合部材から離れる方向へ移動すると、第一ナットが第一穴壁から押圧されながらボルトが伸びて塑性変形し、エネルギーを吸収する。

【0010】

また、座掘り穴には、被接合部材と反対側の第二穴壁から押されてボルトに押圧力を付与可能な押圧部材が配置されている。

【0011】

これにより、接合部材が被接合部材から離れる方向へ移動した後、接合部材が被接合部材へ接近する方向へ移動する際に、ボルトに第二穴壁から押圧力が付与されてボルトが縮み、エネルギーを吸収する。

【0012】

このように、本態様の接合構造では、２つの部材が離れる方向と近づく方向に移動する双方の場合にエネルギーを吸収できる。

【0013】

請求項２の接合構造は、請求項１に記載の接合構造において、前記押圧部材は、前記ボルトの前記他端部に捩じ込まれて前記第二穴壁側に配置された第二ナットである。

【0014】

請求項２の接合構造では、第二穴壁から押されてボルトに押圧力を付与可能な押圧部材が、ボルトに捩じ込まれた第二ナットである。このため、他部材を介さずに直接ボルトに押圧力が入力される。このためボルトが縮み易く、エネルギーを吸収し易い。

【0015】

請求項３の接合構造は、請求項１または２に記載の接合構造において、前記押圧部材は、前記第二穴壁と前記ボルトの端部との間に配置されたスペーサである。

【0016】

請求項３の接合構造では、第二穴壁から押されてボルトに押圧力を付与可能な押圧部材が、第二穴壁とボルトの端部との間に配置されたスペーサである。このため、押圧部材がナットである場合と比較して、ボルトに捩じ込む作業を必要としないため施工し易い。

【0017】

請求項４の接合構造は、請求項１または２に記載の接合構造において、前記被接合部材は、端面に開口した挿入穴と、側面に開口して前記挿入穴と連通した座掘り穴と、を備え、前記ボルトは、前記被接合部材の挿入穴に挿入されて、前記一端部が前記被接合部材の座掘り穴に到達する長さとされ、前記ボルトの前記一端部に捩じ込まれ、前記被接合部材の座掘り穴における前記接合部材側の第三穴壁側に配置された第三ナットと、前記被接合部材の座掘り穴に配置され、前記被接合部材の座掘り穴における前記接合部材と反対側の第四穴壁から押されて前記ボルトの前記一端部に押圧力を付与可能な押圧部材と、を備える。

【0018】

請求項４の接合構造では、被接合部材も接合部材と同様の構成である。すなわち、この接合構造は、接合部材同士を連結する継手の構造である。接合部材が接離する方向に移動した際にエネルギーを吸収できるため、例えば接合部材が軸力を受けるトラス部材である場合等に有効である。

【0019】

なお、請求項４の接合構造は、請求項１～３の何れか１項に記載の接合構造において、前記被接合部材は、端面に開口した挿入穴と、側面に開口して前記挿入穴と連通した座掘り穴と、を備え、前記ボルトは、前記被接合部材の挿入穴に挿入されて、前記一端部が前記被接合部材の座掘り穴に到達する長さとされ、前記ボルトの前記一端部に捩じ込まれ、前記被接合部材の座掘り穴における前記接合部材側の第三穴壁側に配置された第三ナットと、前記被接合部材の座掘り穴に配置され、前記被接合部材の座掘り穴における前記接合部材と反対側の第四穴壁から押されて前記ボルトの前記一端部に押圧力を付与可能な押圧部材と、を備えるものとしてもよい。

【0020】

請求項５の接合構造は、請求項１または２に記載の接合構造において、前記接合部材及び前記被接合部材の少なくとも一方が木質材である。

【0021】

請求項５の接合構造では、接合部材の少なくとも一方が木質材である。このため、木質材の継手部においてエネルギー吸収効果を高めることができる。

【0022】

なお、請求項５の接合構造は、請求項１～４の何れか１項に記載の接合構造において、前記接合部材及び前記被接合部材の少なくとも一方が木質材であるものとしてもよい。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、２つの部材が離れる方向と近づく方向に移動する双方の場合にエネルギーを吸収できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】（Ａ）は本発明の実施形態に係る接合構造を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は木質材の変形例を示す断面図である。

【図2】（Ａ）は接合前の木質材を示す断面図であり、（Ｂ）は木質材の挿入穴にボルトを挿入している状態を示す断面図であり、（Ｃ）はボルトが固定された木質材に他の木質材を固定しようとしている状態を示す断面図である。

【図3】（Ａ）は接合された木質材に引張力が作用している状態を示す断面図であり、（Ｂ）は接合された木質材に圧縮力が作用している状態を示す断面図である。

【図4】（Ａ）は被接合部材としてコンクリートを用いた例を示す断面図であり、（Ｂ）は被接合部材として板材及び木質材を組み合わせた例を示す断面図である。

【図5】押圧部材として無収縮モルタルを用いた変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態に係る接合構造について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。但し、明細書中に特段の断りが無い限り、各構成要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。

【0026】

また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的の範囲内において構成を省略する、異なる構成と入れ替える、一実施形態及び各種の変形例を組み合わせて用いる等、適宜変更を加えて実施することができる。

【0027】

＜接合構造＞
本発明の実施形態に係る接合構造は、図１（Ａ）に示す２つの木質材２０の接合構造である。この接合構造は、木質材２０、ボルト３０、ナット３２及び３４を備えて形成されている。

【0028】

このうち、木質材２０は本発明における接合部材及び被接合部材の一例である。ナット３２は、本発明における第一ナット及び第三ナットの一例である。ナット３４は、本発明における押圧部材としての第二ナットの一例である。

【0029】

（木質材）
木質材２０は、例えば集成材で形成された長尺の線状部材（細長い部材）であり、建物の梁、柱、トラス架構の上弦材、下弦材、斜材及びブレース等として用いることができる。２つの木質材２０は、それぞれ端面同士が対向して配置されており、本発明の接合構造によって継手が形成されている。

【0030】

木質材２０は、挿入穴２２及び座掘り穴２４を備えている。挿入穴２２は、木質材２０の軸方向に沿って形成され、また、木質材２０における軸方向の端面（以下、単に「端面」と称す）に開口した丸穴である。座掘り穴２４は、木質材２０における軸方向と交わる方向の端面（以下、「側面」と称す）に開口した矩形状の穴である。

【0031】

座掘り穴２４は、挿入穴２２と連通している。挿入穴２２の端部（穴底）は、座掘り穴２４からみて、木質材２０の端面と反対側に配置されている。換言すると、挿入穴２２は座掘り穴２４を貫通して形成されている。

【0032】

以下の説明においては、座掘り穴２４において、木質材２０の端面側の穴壁を第一穴壁２４Ａ、木質材２０の端面と反対側の端面を第二穴壁２４Ｂと称す。第一穴壁２４Ａは、木質材２０同士が接合された状態においては、他方の木質材２０側の穴壁とも説明できる。

【0033】

なお、第一穴壁２４Ａは、本発明における第一穴壁及び第三穴壁の一例である。また、第二穴壁２４Ｂは、本発明における第二穴壁及び第四穴壁の一例である。

【0034】

図１（Ｂ）に示すように、座掘り穴２４は、木質材２０において互いに対向する側面に１つずつ設けられている。但し、図１（Ｃ）にも示すように、座掘り穴２４の数量は、木質材２０の形状や大きさに応じて、適宜増やすことができる。また、座掘り穴２４の位置も、適宜自由に設定できる。さらに、座掘り穴２４の形状は必ずしも矩形状でなくてもよい。例えば木質材の側面からみて円形状、長円形状など、任意の形状を採用できる。

【0035】

（ボルト）
ボルト３０は、２つの木質材２０に跨って配置された引きボルトである。すなわち、ボルト３０の両端部がそれぞれ、木質材２０に固定されている。具体的には、ボルト３０は双方の木質材２０における挿入穴２２に挿入されている。また、ボルト３０は、端部が木質材２０の座掘り穴２４に到達する長さとされ、座掘り穴２４を貫通して配置されている。なお、「到達する長さ」とは、図１（Ａ）に示すように座掘り穴２４を貫通する長さのほか、図５に示すように、端部が座掘り穴２４の内部に配置される長さの双方を含む。

【0036】

（第一ナット）
ナット３２は、座掘り穴２４の内部において、ボルト３０の端部に捩じ込まれている。また、ナット３２は、座掘り穴２４の第一穴壁２４Ａ側に配置されている。ナット３２と第一穴壁２４Ａとの間には、鋼製等のプレートである座金３２Ａが配置されている。

【0037】

ここで、ボルト３０の「端部」とは、ボルト３０の端面を含む部分であり、ボルト３０の軸方向に沿う長さにおける、概ね１／３の範囲内の部分である。また、座掘り穴２４の第一穴壁２４Ａ「側」とは、座金３２Ａを介して第一穴壁２４Ａに接する位置及び僅かに離れた位置を含む。

【0038】

（押圧部材－第二ナット）
ナット３４は、座掘り穴２４の内部において、ボルト３０の端部に捩じ込まれている。また、ナット３４は、座掘り穴２４の第二穴壁２４Ｂ側に配置されている。ナット３４と第二穴壁２４Ｂとの間には、鋼製等のプレートである座金３４Ａが配置されている。

【0039】

詳しくは後述するが、ナット３４は、第二穴壁２４Ｂから押圧されて、ボルト３０の端部に押圧力を付与できる押圧部材である。

【0040】

＜接合方法＞
図２（Ａ）に示した木質材２０に、他の木質材２０を接合する方法について説明する。まず、木質材２０にボルト３０を固定する。この際、図２（Ｂ）に示すように、挿入穴２２にボルト３０を挿入する。作業員は座掘り穴２４にナット３２及び３４を配置して、これらのナット３２及び３４にボルト３０を捩じ込みながら、ボルト３０を座掘り穴２４に貫通させる。

【0041】

ボルト３０を座掘り穴２４に貫通させた状態で、ナット３２及び３４の捩じ込み量を調整すると、図２（Ｃ）に示すように、ナット３２が第一穴壁２４Ａに接し、かつ、ナット３４が第二穴壁２４Ｂに接した状態を形成できる。これにより、ボルト３０は木質材２０に固定される。

【0042】

次に、他の木質材２０を、ボルト３０が固定された木質材２０に近接させて、ボルト３０を他の木質材２０の挿入穴２２に挿入する。そして、上記と同様の手順を実施することで、図１（Ａ）に示したように木質材２０同士を接合することができる。

【0043】

＜作用及び効果＞
本発明の実施形態に係る接合構造では、ボルト３０の端部が、ナット３２によって木質材２０に固定されている。このナット３２は、ボルト３０が挿入された挿入穴２２に連通する座掘り穴２４において、第一穴壁２４Ａ側に配置されている。

【0044】

図３（Ａ）に矢印Ｔで示すように、木質材２０の接合部に引張力が作用する場合がある。この引張力により木質材２０同士が離れる方向へ移動しようとすると、矢印Ｐ１で示すようにナット３２が第一穴壁２４Ａから押圧されながらボルト３０が伸びて塑性変形し、エネルギーを吸収する。

【0045】

また、座掘り穴２４には、ナット３４が配置されている。

【0046】

木質材２０同士が離れる方向へ移動した後、図３（Ｂ）に矢印Ｃで示すように、木質材２０の接合部に圧縮力が作用する場合がある。この圧縮力により木質材２０同士が接近する方向へ移動しようとすると、矢印Ｐ２で示すように、ナット３４を介してボルト３０に第二穴壁２４Ｂから押圧力が付与されてボルト３０が縮み、エネルギーを吸収する。

【0047】

このように、本態様の接合構造では、２つの木質材が離れる方向と近づく方向に移動する双方の場合にエネルギーを吸収できる。

【0048】

また、本発明の実施形態に係る接合構造では、第二穴壁２４Ｂから押されてボルト３０に押圧力を付与可能な押圧部材が、ボルト３０に捩じ込まれたナット３４である。このため、座金３４Ａ以外の他部材を介さずに、直接ボルト３０に押圧力が入力される。このためボルト３０が縮み易く、エネルギーを吸収し易い。

【0049】

また、本発明の実施形態に係る接合構造は、長尺材である木質材２０同士を連結する継手の構造である。そして、木質材２０同士が接離する方向に移動した際にエネルギーを吸収できる。このため、例えば木質材２０が軸力を受けるトラス部材である場合等に有効である。

【0050】

また、木質材２０が曲げ力を受ける場合でも、木質材２０の接合面には引張力又は圧縮力が作用する。あるいは、引張力と圧縮力の双方が作用する。このため、木質材２０が曲げ力を受ける梁材である場合にも有効である。

【0051】

＜その他の実施形態＞
上記実施形態においては、同様の構成を備えた木質材２０同士の接合構造ついて説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。

【0052】

例えば図４（Ａ）に示すように、本発明の被接合部材としては、木質材２０に代えてコンクリート部材４０を用い、ボルト３０に代えてアンカーボルト５０を用いてもよい。コンクリート部材４０は、例えば建物の基礎などを構成する。この場合、木質材２０は例えば建物の柱や壁体を構成するものとできる。アンカーボルト５０のコンクリート部材４０への固定方法は、任意の方法を採用できる。

【0053】

また、図４（Ａ）に示された構成を９０度回転させてもよい。コンクリート部材４０は例えば建物の柱、梁または耐力壁等を構成する。この場合、木質材２０は、建物の梁やスラブを構成できる。

【0054】

また、木質材２０としては、集成材のほか、ＣＬＴ（Cross Laminated Timber）材、ＬＶＬ（Laminated Veneer Lumber）材、無垢の木材など、各種の木質材を用いることができる。また木質材２０は、例えばコンクリートに置き換えて用いることができる。

【0055】

このように、本発明における被接合材及び接合材は必ずしも長尺の線状部材である必要はなく板状部材でもよく、また、その素材も限定されるものではない。

【0056】

また、図４（Ｂ）には、２つの木質材２０を柱として利用し、これらの木質材２０の間にスラブとしての板材６０を配置した例が示されている。この例では、一方の木質材２０を接合部材として、他方の木質材２０及び板材６０を被接合部材としている。このように、本発明における被接合部材は、２つの部材を組み合わせたものとしてもよい。

【0057】

また、図５には、ボルト３０の両端を、接合された木質材２０それぞれの座掘り穴２４の内部に配置した例が示されている。この例においては、上記実施形態におけるナット３４を省略し、ナット３４に代えてスペーサとしての無収縮モルタル７０を配置している。無収縮モルタルは、座掘り穴２４の内側へ充填され、第二穴壁２４Ｂとボルト３０の間に充填されている。

【0058】

このように、ナット３４に代えて無収縮モルタル７０を用いれば、ナット３４をボルトに捩じ込む作業を必要としないため施工し易い。なお、第二穴壁２４Ｂとボルト３０の間には、無収縮モルタルに代えて、木材、樹脂、金属などのブロックなどをスペーサとして配置してもよい。このように、本発明は様々な態様で実施できる。

【符号の説明】

【0059】

２０ 木質材（接合部材、被接合部材）
２２ 挿入穴
２４ 座掘り穴
２４Ａ 第一穴壁（第三孔壁）
２４Ｂ 第二穴壁（第四孔壁）
３０ ボルト
３２ ナット（第一ナット、第三ナット）
３４ ナット（第二ナット、押圧部材）
４０ コンクリート部材（被接合部材）
５０ アンカーボルト（ボルト）
６０ 板材（被接合部材）
７０ 無収縮モルタル（スペーサ、押圧部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】