JP4667114B2 - 梁と柱との接合方法 - Google Patents

Description

本願発明は、木造建築物における梁と柱とを接合する方法に係り、特に梁と柱との接合部で相対的な変形が拘束され、双方間で曲げモーメントの伝達が生じる梁と柱との接合方法に関する。

一般に普及している木造建築物では古くから梁と柱との接合を、柱に設けたほぞ穴に梁の端部を加工したほぞを差し入れることによって行っている。このような接合構造では、双方間における変形を許容し、曲げモーメントはほとんど伝達されない。つまり、曲げモーメントに抵抗することができず、複数の柱および複数の梁(胴差、軒けた、土台等の横
方向に架設される部材を含む)で形成される軸組みは、変形が生じ易い。このため、柱間
の壁内に筋交いを配置し、地震時等の水平方向力が作用したときの変形に抵抗するものとなっている。

筋交いは、一般に複数の位置に設けられ、さらに傾斜の方向が逆となる二つの方向に必要となる。したがって、従来の木造建築物では筋交いを設ける壁体を確保する必要があるために、開口部の設定や屋内空間の利用に支障を生じることがある。このような事情から、例えば特許文献１及び特許文献２には、柱と梁とをいわゆる剛結合、つまり曲げモーメントの伝達が生じる結合とし、軸組みをラーメン構造とすることで筋交いの量を低減する提案がなされている。

特許文献１に記載の梁と柱の接合構造は、図８に示すように、梁１０２が柱１０１と当接する面に２本のスクリュー部材１１１が所定間隔をおいて鉛直方向にねじ込まれている。これらのスクリュー部材１１１の下端部には軸線方向にネジ穴が穿設されている。一方、この梁１０２と対向している柱の端面に切り欠き１０１ａが設けられ、この切り欠き内に柱固定金具１１２（接続金具）が接合されており、この柱固定金具１１２の上部に設けられたボルト挿入孔からボルト１１３を挿通して、前記スクリュー部材１１１のネジ穴にボルト１１３を螺合し締め付ける。これにより、柱固定金具１１２を介して梁１０２と柱１０１が連結される。したがって、柱１０１と梁１０２との間に曲げモーメントが作用したときに、二つのスクリュー部材１１１の一方に引張力が、他方には圧縮力が作用し、これらがスクリュー部材１１１の全長にわたる周面から梁１０２に伝達され、梁１０２には局所的に大きな応力が集中することがなく、柱１０１と梁１０２との間で曲げモーメントの伝達が可能となる。

特許文献２に記載の柱と梁の接合構造は、図９に示すように、梁１２２が柱１２１と当接する面に埋めこみボルト１２３（スクリュー部材）が所定間隔をおいて鉛直方向に２本埋め込まれ、この埋めこみボルト１２３の端部には軸線方向にネジ穴が穿設されている。また、柱１２１の梁１２２と対向する端面には切り欠き１２１ａが設けられ、この切り欠き内から柱１２１の軸線方向に埋め込みボルト１２４が埋め込まれている。この埋め込みボルト１２４の端部にも軸線方向にネジ穴が穿設されている。そして、柱１２１の切り欠き１２１ａに接合金具１２５が介挿され、この接合金具１２５に設けられたボルト挿入孔からボルト１２６が挿通され、梁１２２及び柱１２１に埋め込まれている埋め込みボルト１２３，１２４のネジ穴にそれぞれボルト１２６が螺合され、締め付けられることにより接合金具１２５を介して梁１２２と柱１２１とが連結される。
特開２００４−０９２１４９号公報 特開２００４−１４３７７９号公報

しかしながら、上記のような従来から知られている梁と柱の接合構造及びこの接合構造を用いた接合方法では、次のような未解決の課題がある。
上記特許文献１及び特許文献２に記載の接合構造は、接合金具のボルト挿入孔にボルトを挿通し、梁にねじ込まれているスクリュー部材（埋め込みボルト）のネジ穴にこのボルトを螺合させ締め付けることにより、柱と梁を接続するものである。したがって、梁をクレーン等で吊り支持し、柱の上の正確な位置に載置した状態で、ボルトを接合金具のボルト挿入孔から挿通して、梁にねじ込まれたスクリュー部材（埋め込みボルト）のネジ穴に螺合しなければならない。このとき梁の位置が正確に調整されていないと、ボルトをネジ穴に螺合することができず、ネジ穴とボルト挿入孔の位置を合わせるのに時間を費やし、作業性が低下する。

本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、曲げモーメントを確実に伝達することができるように木製の梁と柱とを接合する方法であって、現場での接合作業を簡易に、効率よく行うことができる梁と柱との接合方法を提供することである。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、 横方向に架設される木製の梁と、この梁の下面に端面を当接して木製の柱を接合する方法であって、 前記柱の端部には、前記梁の下面と対向する水平板部を備えた接合金具を固着しておき、 前記梁には、該梁を前記柱と接合して組み立てる現場へ搬入するまでに、端面から軸線方向に所定長のネジ穴を有するスクリュー部材を、前記柱と接合したときに前記接合金具と対向する位置に鉛直方向にねじ込んでおき、 前記梁を前記柱と接合して組み立てる現場に搬入した後、前記スクリュー部材のネジ穴に、一方の端部が先端へ近づくにしたがって径が小さくなっている頭なしボルトをねじ込み、 立設された柱の上方に前記梁を吊り支持し、徐々に下降させながら前記頭なしボルトの径が縮小された先端を、前記接合金具の水平板部に設けられた貫通孔に挿通し、 該頭なしボルトに螺合されたナットを締め付けることよって該接合金具を前記梁に固着することを特徴とする梁と柱との接合方法を提供する。

この接合方法では、梁にねじ込まれたスクリュー部材のネジ穴に頭なしボルトを螺合しておき、柱に固着されている接合金具の貫通孔には、この頭なしボルトの突出している先端を導き入れるので、吊り支持した梁の位置を調整しながら、容易に頭なしボルトを貫通孔に挿通することができる。さらに、この頭なしボルトの先端部は径が先端に近くなるほど縮小されているので、前記貫通孔に容易に挿通でき、径が縮小された部分の傾斜面を貫通孔の内周面に沿って移動させ、梁を正確な位置に導くことができる。そして、梁が柱上の正確な位置に載置された後、接合金具をナットで締め付けることにより、接合金具を介して梁と柱を緊結することができる。

以上説明したように、本願発明によれば、梁にねじ込まれたスクリュー部材のネジ穴に、径が先端に向かって縮小された頭なしボルトを予め螺合しておくことにより、柱に固着されている接合金具の貫通孔にこの頭なしボルトを容易に挿通し、ナットで締め付けることができる。これにより、接合金具を介して、梁と柱を確実に緊結することができるとともに、梁と柱との接合作業を容易かつ効率よく行うことが可能となる。

以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の柱と梁の接合方法が好適に用いられる木造建築物の構造躯体を示す概略斜視図である。
この構造躯体は、１階を構成する下層部分及び２階を構成する上層部分が、それぞれ剛結合であるラーメン架構体を複数組み合わせて形成されており、これらを積層することによって全体の構造躯体が形成されている。それぞれのラーメン架構体は、木製の柱１、３の上に木製の梁２、４を載置して接合するいわゆる梁勝ち構造となっており、それぞれラーメン架構体を構成する柱１、３及び梁２、４は、これらの軸線を含む立面と平行な方向の断面寸法を大きく、これと直角方向の断面寸法を小さくして扁平な部材となっている。したがって、各ラーメン架構体の接合部は一方向の曲げに抵抗する構造となっている。

これらのラーメン架構体は、平面上で方向が互いに直角となるように、つまり複数のラーメン架構体の梁２−１，２−２，４−１，４−２が互いに直角となるように接合されている。これにより、異なる方向の水平力に抵抗する複数のラーメン架構体が互いに組み合わされ、あらゆる方向の水平力に抵抗可能な構造躯体となっている。そして、上層部分の柱３は、下層のラーメン架構体の梁２上に立設され、これらの接合部でも曲げモーメントが伝達されるものとなっている。

図２は、図１に示すラーメン架構体で用いられる梁２と下層部分の柱１との接合構造を示す分解斜視図である。また、図３は、同じ接合構造の断面図であり、ラーメン架構体の軸線と平行な断面を示すものである。
この接合構造では、柱１の上端面における長辺方向の両端部に切り欠き部１ｂが設けられ、中央部１ａは梁２の下面に当接されている。そして、柱１の切り欠き部１ｂからこの柱の軸線方向に２本の第１のスクリュー部材１１、１１がねじ込まれている。一方、梁２の対応する位置にも鉛直方向に２本の第２のスクリュー部材１２、１２がねじ込まれており、これら第１及び第２のスクリュー部材１１、１２には、端面から軸線方向にネジ穴１１ｂ、１２ｂが穿設されている。梁２にねじ込まれた第２のスクリュー部材１２、１２のネジ穴１２ｂには頭なしボルト１５が螺合され、この頭なしボルト１５にはナット１６が螺合されている。一方、柱１にねじ込まれた第１のスクリュー部材１１のネジ穴１１ｂには、ボルト１４が螺合されている。そして、柱の切り欠き部１ｂ内に配置された接合金具１３がボルト１４によって第１のスクリュー部材１１に結合され、頭なしボルト１５とナット１６とによって第２のスクリュー部材１１に結合されている。これにより、柱１と梁２とはスクリュー部材１１，１２及び接合金具１３を介して接合される。

上記第１及び第２のスクリュー部材１１、１２は同じものであり、図４に平面図及び正面図を示すように、棒状の鋼部材の側面に螺旋状の張り出し部１１ａ、１２ａを設けたものであり、両端面には前述のように軸線方向のネジ穴１１ｂ、１２ｂが設けられている。それぞれのスクリュー部材１１、１２は、図２に示すように、梁２又は柱１に鉛直方向の孔を設け、さらに螺旋状の溝を切削した後にねじ込まれたものである。

上記頭なしボルト１５は、図５に示すように、全長にわたって雄ねじが形成されたボルト（長ねじボルト）であり、ナット１６を用いて締め付けることができるようになっている。また、先端に近づくにしたがって径が小さくなっている。

上記接合金具１３は、図６に示すように、互いに上下で対向する二つの上水平板部１３ａと下水平板部１３ｂと、これらの水平板部１３ａ、１３ｂの縁部を互いに結合する側板部１３ｃとを備え、上水平板部１３ａには上ボルト孔１３ｄが、下水平板部には下ボルト孔１３ｅがそれぞれ設けられている。上水平板部１３ａは、梁２にねじ込まれた第２のスクリュー部材１２の下端面に当接され、上ボルト孔１３ｄに挿通された頭なしボルト１５とナット１６とで締め付けて固着される。下水平板部１３ｂは、柱１にねじ込まれた第１のスクリュー部材１１の上端面に当接され、下ボルト孔１３ｅに挿通されたボルト１４によって固着されるものである。

また、上記接合金具１３は、図６に示すように、一方の側部が開放されており、該開放された部分の反対側は、鉛直方向に軸線を有する円筒曲面となっている。つまり、鉛直方向に均等な断面となり、その平面形状の背面側が円弧状となっている。
この接合金具１３の寸法は、水平方向の幅及び奥行きが柱１の幅より小さくなっており、高さは柱１の端部に設けられた切り欠き１ｂの鉛直方向の寸法とほぼ等しくなっている。

次に、上記柱１と梁２とを接合する工程について説明する。
柱１は、工場等における加工段階において、端部に所定の寸法の切り欠き１ｂを設ける。そして、この切り欠き内から軸線方向に孔を切削し、スクリュー部材１１をねじ込む。このスクリュー部材１１の端部に設けられたネジ穴１１ｂにボルト１４を螺合し、接合金具１３を切り欠き内１ｂに固定しておく。また、梁２も工場等における作業により、所定の位置にスクリュー部材１２をねじ込んでおく。

柱１及び梁２を組み立てる現場では、柱１を所定の位置に立設する。その上に架け渡す梁２に埋め込まれた第２のスクリュー部材１２のネジ穴１２ｂに頭なしボルト１５をねじ込み、先端を下方に突き出しておく。その後、梁２を立設された柱の上方に吊り揚げて第２のスクリュー部材１２に螺合された頭なしボルト１５の先端が、柱１に固定された接合金具１３と対向する位置に支持する。そして、梁２をゆっくりと下降させながら柱１に固定された接合金具１３の上ボルト孔３１ｄに頭なしボルト１５を先端から挿通する。このとき、頭なしボルト１５は先端部の径が小さくなっており、上ボルト孔１３ｄに容易に導くことができる。そして、さらに梁をゆっくりと下降させることによって、頭なしボルト先端の傾斜面１５ａが上ボルト孔１３ｄの内周面にガイドされ、梁２は正確な位置で柱上に載置される。

その後、柱１に固定された接合金具１３の側面の開放された部分から頭なしボルト１５の先端にナット１６を螺合させる。このとき柱１に接合金具１３を固定しているボルト１４を少し緩めることによって、接合金具１３はボルト１４を中心にして回動が可能となる。接合金具１３の側部に設けられた開放部分の背面側は、円筒曲面となって頂角部がないので、柱の切り欠き１ｂ内の鉛直面に突き当たることがなく自由に回動する。したがって、この接合金具１３を作業が容易となる方向へ向け、開放部分から工具を差し入れて、ナット１６及びボルト１４を締め付ける作業を効率よく行うことができる。そして、ボルト１４及びナット１６を強く締め付けることにより、接合金具１３は柱１にねじ込まれた第１のスクリュー部材１１及び梁２にねじ込まれた第２のスクリュー部材１２との双方に強固に接合される。

上記のように柱１と梁２とが接合されることにより、梁２の下面は、柱１の中央部１ａに圧接されるとともに、梁２にねじ込まれた第２のスクリュー部材１２、１２は、柱断面の長辺方向における両端部で第１のスクリュー部材１１、１１と接合金具１３を介して連結される。これにより、梁２に作用する鉛直方向の荷重が柱１によって支持されるとともに、柱１と梁２との接合部で双方間の変形が拘束され、曲げモーメントが伝達される。これにより、大きな剛性を有するラーメン架構体が形成され、水平力に対しても抵抗できるものとなる。

以上に説明した実施形態は、下層部分の柱１と、その上に支持される梁２とを接合するものであるが、梁２とこの上に立設される上層部分の柱３との接合部にも、上下を反転して同様の構成を採用することができる。このときには、梁２にねじ込まれた第２のスクリュー部材に頭なしボルト１５を螺合しておき、接合金具１３が固着された柱３をつり上げて接合金具１３のボルト孔に頭なしボルト１５が挿通されるように柱をゆっくりと下降させる。
なお、下層部分の柱１と梁２とを上記構造によって接合した後、同じ位置に上層の柱３を立設するときには、梁２にねじ込まれた第２のスクリュー部材１２を、上層部分の柱３と梁２の接合にも共通に用いることができる。これにより、下層の柱１と上層の柱３とは、第１のスクリュー部材１１及び接合金具３１により結合され、双方の柱１、３は通し柱に近い剛性を有するものとなる。

本願発明の梁と柱との接合方法が好適に用いられる木造建築物の構造躯体を示す概略斜視図である。 本願に係る発明の梁と柱との接合方法が適用される接合構造の一例を示す分解斜視図である。 本願に係る発明の梁と柱との接合方法が適用される接合構造を示す断面図であり、ラーメン架構体の軸線と平行な断面を示すものである。 図２及び図３に示す梁と柱との接合構造で用いられるスクリュー部材の平面図及び正面図である。 図２及び図３に示す梁と柱との接合構造で用いられる頭なしボルトの概略斜視図及び底面図である。 図２及び図３に示す梁と柱との接合構造で用いられる接続金具の概略斜視図である。 図２及び図３に示す梁と柱との接合構造を示す概略斜視図であって、斜め下方から視た図である。 従来の柱梁接合構造を示す概略斜視図である。 従来の柱梁接合構造の他の例を示す概略斜視図である。

１，３：柱、 １ａ：柱端面の中央部、 １ｂ：切り欠き、
２，４：梁、
１１：第１のスクリュー部材、 １１ｂ：ネジ穴、 １２：第２のスクリュー部材、
１２ｂ：ネジ穴、 １３：接合金具、 １３ａ：上水平板部、 １３ｂ：下水平板部、 １３ｃ：側板部、 １３ｄ：上ボルト孔、 １３ｅ：下ボルト孔
１４：ボルト、 １５：頭なしボルト、 １６：ナット

Claims (1)

1. 横方向に架設される木製の梁と、この梁の下面に端面を当接して木製の柱を接合する方法であって、
   前記柱の端部には、前記梁の下面と対向する水平板部を備えた接合金具を固着しておき、
   前記梁には、該梁を前記柱と接合して組み立てる現場へ搬入するまでに、端面から軸線方向に所定長のネジ穴を有するスクリュー部材を、前記柱と接合したときに前記接合金具と対向する位置に鉛直方向にねじ込んでおき、
   前記梁を前記柱と接合して組み立てる現場に搬入した後、前記スクリュー部材のネジ穴に、一方の端部が先端へ近づくにしたがって径が小さくなっている頭なしボルトをねじ込み、
   立設された柱の上方に前記梁を吊り支持し、徐々に下降させながら前記頭なしボルトの径が縮小された先端を、前記接合金具の水平板部に設けられた貫通孔に挿通し、
   該頭なしボルトに螺合されたナットを締め付けることよって該接合金具を前記梁に固着することを特徴とする梁と柱との接合方法。

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