木造建物の門型フレーム構造
【課題】高い変形性能を備え、終局時にも崩壊することがない木造建物の門型フレーム構造を提供する。
【解決手段】木造建物の門型フレーム構造１は、基礎２と、一対の柱部材３と、梁部材４と、基礎柱接合金具５と、柱梁接合金具６と、を備える。梁部材４は、柱部材３に対して梁勝ちに設置されている。基礎柱接合金具５は、複数のアンカーボルト２３を介して基礎２に固定されるとともに、複数のラグスクリューボルト７を介して柱部材３の下端面３１に固定され、柱梁接合金具６は、複数のラグスクリューボルト７を介して柱部材３の上端面３２に固定されるとともに、複数のドリフトピン８を介して梁部材４に連結される。門型フレーム構造１は、ラグスクリューボルト７の最大耐力＞ドリフトピン８の最大耐力、ラグスクリューボルト７の最大耐力＞アンカーボルト２３の最大耐力、及び、ドリフトピン８の降伏耐力＞アンカーボルト２３の降伏耐力、の関係を満たす。
【解決手段】木造建物の門型フレーム構造１は、基礎２と、一対の柱部材３と、梁部材４と、基礎柱接合金具５と、柱梁接合金具６と、を備える。梁部材４は、柱部材３に対して梁勝ちに設置されている。基礎柱接合金具５は、複数のアンカーボルト２３を介して基礎２に固定されるとともに、複数のラグスクリューボルト７を介して柱部材３の下端面３１に固定され、柱梁接合金具６は、複数のラグスクリューボルト７を介して柱部材３の上端面３２に固定されるとともに、複数のドリフトピン８を介して梁部材４に連結される。門型フレーム構造１は、ラグスクリューボルト７の最大耐力＞ドリフトピン８の最大耐力、ラグスクリューボルト７の最大耐力＞アンカーボルト２３の最大耐力、及び、ドリフトピン８の降伏耐力＞アンカーボルト２３の降伏耐力、の関係を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造耐力壁式構造の建物に併用して大開口や吹き抜け部等を構成する門型フレームの接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、梁に挿設したラグスクリューボルトに鋼板をボルトで締結するとともに、鋼板の両端部から立設した一対のせん断プレートを、柱部材の端部に形成したスリットに挿入し、柱部材とせん断プレートを貫通するようにドリフトピンを貫入することで、柱と梁を接合する柱梁接合構造が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、建物に大きな開口部を設けるための木質系ラーメン架構（門型フレーム）が開示されている。この木質系ラーメン架構は、布基礎と、その上面に立設される一対の壁柱と、一対の壁柱の頂部に架け渡される上段横架材としての胴差しとから構成されている。各部材の結合には、スクリュー部材（ラグスクリューボルト）が用いられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０９２１４８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１８２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の木質系ラーメン架構は、合板耐力壁を組み合わせて構成された枠組壁工法を代表とする合板耐力壁構造に比べて、塑性域に入ってからの粘り強さ（靭性）に乏しい。また、柱脚部の破壊により、見かけ上靭性があるように見えても、柱脚部の強度がどの程度になっているかを評価することが困難であるため、塑性域〜終局状態での安全性を確認することができない。
そのため、平成１９年度の改正建築基準法の下では、合板耐力壁構造とラーメン架構とを併用した木造建物の実例は殆ど見られていない。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、高い変形性能を備え、終局時にも接合部が破壊することがない木造建物の門型フレーム構造を提供することを第１の課題とする。
また、本発明は、塑性時〜終局時における基礎と柱部材と梁部材の接合耐力を評価することができる木造建物の門型フレーム構造を提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発明者らは、実物大実験を行った結果、柱部材に対して梁部材を梁勝ちとなるように接合するとともに、最初に基礎と基礎柱接合金具を固定するアンカーボルトが降伏し、次に梁と柱梁接合金具を固定するドリフトピンが降伏し、柱部材と基礎柱接合金具と柱梁接合金具とを固定するラグスクリューボルトが最大耐力に達することなく、これらが一体的に挙動するようにすれば、最大変形角が、木造建物の安全限界で巨大地震時の想定変形角である１／３０ｒａｄを超える１／１５ｒａｄに達しても、門型フレーム構造が崩壊しないという知見を得た。
【０００８】
本発明は、複数のアンカーボルトが埋設された基礎と、前記基礎の上に互いに間隔を隔てて立設されるとともに、上端面及び下端面に複数のラグスクリューボルトがそれぞれ埋設された一対の柱部材と、前記一対の柱部材の上端面に梁勝ちとなるように架け渡された梁部材と、前記基礎と前記柱部材との間にそれぞれ設置された基礎柱接合金具と、前記柱部材と前記梁部材との間にそれぞれ設置された柱梁接合金具と、を備える木造建物の門型フレーム構造であって、前記基礎柱接合金具は、前記複数のアンカーボルトを介して前記基礎に固定されるとともに、前記複数のラグスクリューボルトを介して前記柱部材の下端面に固定され、前記柱梁接合金具は、前記複数のラグスクリューボルトを介して前記柱部材の上端面に固定されるとともに、複数のドリフトピンを介して前記梁部材に連結され、前記複数のアンカーボルトの降伏耐力よりも、前記複数のドリフトピンの降伏耐力の方が大きく、かつ、前記複数のアンカーボルトの最大耐力よりも前記複数のラグスクリューボルトの最大耐力の方が大きく、かつ、前記複数のドリフトピンの最大耐力よりも前記複数のラグスクリューボルトの最大耐力の方が大きいことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、本発明に係る木造建物の門型フレーム構造は、門型フレームに外力が作用した場合に、最初に、基礎と基礎柱接合金具とを固定する複数のアンカーボルトが降伏し、次に、梁部材と柱梁接合金具とを固定する複数のドリフトピンが降伏することとなる。そのため、少ない伸び量で大きな変形角を得ることができる。
【００１０】
そして、ドリフトピンが降伏した時点では、柱部材と基礎柱接合金具はラグスクリューボルトを介して固定されているとともに、柱部材と柱梁接合金具もラグスクリューボルトを介して固定されており、柱部材と基礎柱接合金具と柱梁接合金具は一体的に挙動する。すなわち、終局時においても、柱部材と基礎柱接合金具との固定部、及び、柱部材と柱梁接合金具との固定部は破壊せず、基礎と基礎柱接合金具との固定部及び柱梁接合金具と梁部材との固定部で塑性化が進行することとなる。
【００１１】
そして、柱梁接合金具と梁部材との固定部は、「梁勝ち」となっているので、この部分の崩壊が進んでも、梁が崩落することがない。そのため、終局時の安全性を確保することができる。
【００１２】
また、基礎と基礎柱接合金具を連結するアンカーボルトは、ＳＮＲ鋼で構成されているのが好ましい。
【００１３】
ここで、ＳＮＲ鋼とは、ＪＩＳＧ３１３８に規定される「建築構造用圧延棒鋼」のことであり、地震時に必要となる伸び能力を備える鋼材をいう。
かかる構成によれば、ＳＮＲ鋼は、降伏した後も、所定の強度を保ちながら伸び続ける特性を有しているので、アンカーボルトが降伏して塑性状態となっても、所定の強度を見込むことができる。そのため、塑性域〜終局時においても、柱脚部の強度を評価することができる。
【００１４】
なお、前記基礎柱接合金具は、前記基礎の上面に当接する基礎当接部と、前記柱の下端面に当接する柱下当接部と、前記基礎当接部と前記柱下当接部との間に空間を形成しつつ前記基礎当接部と前記柱下当接部とを連結する基礎柱連結部と、を有する構造とするのが好ましい。
【００１５】
また、前記梁部材の両端部には、長手方向に沿ってスリットが形成されるとともに、前記ドリフトピンの挿入孔が幅方向に貫通形成され、前記柱梁接合金具は、前記柱部材の上端面に当接する柱上当接部と、前記梁部材の下端面に当接する梁当接部と、前記柱上当接部と前記梁当接部との間に空間を形成しつつ前記柱上当接部と前記梁当接部とを連結する柱梁連結部と、前記梁当接部の上面に立設され、前記スリットに挿入される平板状のせん断プレートと、を有し、前記せん断プレートには、前記梁部材の挿入孔に対応する位置に、前記ドリフトピンと係合する係合孔が貫通形成されている構成とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高い変形性能を備え、終局時にも崩壊することがない木造建物の門型フレーム構造を提供することを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係る木造建物の門型フレーム構造（以下、単に「門型フレーム構造」という。）について図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、第１実施形態に係る門型フレーム構造の斜視図である。図２は、図１のＡ部を拡大して示した斜視図である。図３は、図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。図４は、基礎柱接合金具を示す図面であり、（ａ）は斜め上方からみた斜視図、（ｂ）は（ａ）のII−II矢視断面図である。図５は、図１のＢ部を拡大して示した斜視図である。図６は、図５のIII−III矢視断面図である。図７は、柱梁接合金具を示す図面であり、（ａ）は斜め上方からみた斜視図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV矢視断面図である。
【００１８】
門型フレーム構造１は、図１に示すように、例えば、木造建物に吹き抜けなどの大きな開口部Ｓを形成するための部材であり、木質系の部材を組み合わせていわゆる門型に構成されている。図示は省略するが、門型フレーム構造１の周囲には、木造建物の壁（耐力壁）や床を構成する面部材が連結されている。
木造建物の門型フレーム構造１は、図１に示すように、鉄筋コンクリート製の基礎２と、基礎２の上に互いに間隔を隔てて立設された一対の柱部材３，３と、この柱部材３，３の上端面３２（図５参照）に架設された梁部材４と、を主に備えている。そして、門型フレーム構造１は、基礎２と各柱部材３，３との間に、両者を接合するための基礎柱接合金具５，５をそれぞれ備えると共に、各柱部材３，３と梁部材４との間に、両者を接合するための柱梁接合金具６，６をそれぞれ備えている。以下、各部材について説明する。
【００１９】
基礎２は、鉄筋コンクリート製の部材からなり、例えば、図１に示すように、木造建物の壁面に沿って延設された地中梁部２１と、地中梁部２１から上方に突出して形成された一対の短柱部２２，２２と、を備えている。１対の短柱部２２，２２は、互いに離間して形成されている。
地中梁部２１は、梁として機能するように配筋されており、曲げに強い構造となっている。また、短柱部２２，２２は、柱（短柱）として機能するように配筋されており、軸力に強い構造となっている。これにより、大スパンの開口部に対応することができる。
なお、基礎２の形状及び構造はこれに限定されるものではなく、門型フレーム構造１に作用する荷重を考慮して適宜設定することができる。
【００２０】
図２、図３に示すように、短柱部２２には、複数のアンカーボルト２３，２３・・・が埋設されている。本実施形態では、一つの柱部材３に対応する位置に、基礎２の長手方向に互いに離間して２本ずつ、合計４本のアンカーボルト２３が配置されている。各アンカーボルト２３の上端部２３ａは、短柱部２２の上面２２ａから突出している。アンカーボルト２３の上端部２３ａには、ねじ溝が形成されている。
【００２１】
アンカーボルト２３は、ＳＮＲ鋼で構成されている。ＳＮＲ鋼とは、ＪＩＳＧ３１３８に規定される「建築構造用圧延棒鋼」のことであり、地震時に必要となる伸び能力を備える鋼材をいう。ＳＮＲ鋼は、降伏した後も、所定の強度を保ちながら伸び続ける特性を有している。
【００２２】
一対の柱部材３は、図１に示すように、木製の長尺部材であり、基礎２の上部に互いに間隔を隔てて立設されている。
図２に示すように、柱部材３の下端面３１には、後記するラグスクリューボルト７を埋設するための複数の埋設孔３１ａ，３１ａ…が形成されている。また、柱部材３の下端面３１には、後記する基礎柱接合金具５のダボ５７，５７を挿入するためのダボ穴３１ｂ，３１ｂが形成されている。
なお、柱部材３は、無垢材であってもよいし、合成材（エンジニアリングウッド）であってもよい。
【００２３】
図２、図３に示すように、柱部材３の下端面３１には、複数のラグスクリューボルト７が設置されている。ラグスクリューボルト７は、円柱状の金属部材であり、外周面に雄ねじ部７１が形成されている。本実施形態では、基礎２の長手方向に互いに離間して４本ずつ、合計８本のラグスクリューボルト７が、柱部材３の下端面３１に形成された埋設孔３１ａに埋設されている。ラグスクリューボルト７の外周面に形成された雄ねじ部７１は、埋設孔３１ａの内周面に強固に係合している。ラグスクリューボルト７の端面は、柱部材３の下端面３１と面一になっている。ラグスクリューボルト７の端面には、ボルトＢを螺合するためのボルト孔７２が形成されている。
【００２４】
基礎柱接合金具５は、図１、図２に示すように、基礎２と柱部材３との間に介在して両者を接合する鋼製の部材である。
基礎柱接合金具５は、図３、図４に示すように、基礎２の上面２２ａに当接する平板状の基礎当接部５１と、柱部材３の下端面３１に当接する平板状の柱下当接部５２と、基礎当接部５１と柱下当接部５２とを連結する４つの基礎柱連結部５３，５３・・・と、を有している。
基礎当接部５１及び柱下当接部５２は、平面視で長方形状を呈している。４つの基礎柱連結部５３，５３・・・は、基礎当接部５１及び柱下当接部５２の長手方向に互いに離間して一対ずつ配置されている。
【００２５】
基礎当接部５１と、柱下当接部５２と、一対の基礎柱連結部５３，５３と、で囲まれて形成される２つの中空部５４の内側の端部５４ａ，５４ａには、それぞれ、隔壁５５，５５が互いに間隔を隔てて垂直に立設されている。それぞれの隔壁５５の周囲は、基礎当接部５１と柱下当接部５２と一対の基礎柱連結部５３，５３とに当接している。
また、２つの隔壁５５，５５の間には、これらの隔壁５５と直交する方向に沿って、補強壁５６が垂直に立設されている。補強壁５６の周囲は、基礎当接部５１と柱下当接部５２と一対の隔壁５５，５５とに当接している。
基礎柱接合金具５は、これらの隔壁５５及び補強壁５６によって、潰れにくくなっている。
【００２６】
図４に示すように、基礎当接部５１のうち、中空部５４内に位置する部分には、基礎２に設置されたアンカーボルト２３に対応する位置に、アンカーボルト２３を挿通するための貫通孔５１ａが２つずつ穿設されている。基礎当接部５１は、図３に示すように、この貫通孔５１ａにアンカーボルト２３を挿通した状態で、座金Ｚを設置してナットＮを螺合することにより、基礎２に締結されている。
【００２７】
また、図４に示すように、柱下当接部５２のうち、中空部５４内に位置する部分には、柱部材３の下端面３１に設置されたラグスクリューボルト７，７…に対応する位置に、ボルトＢを挿通するための貫通孔５２ａが４つずつ穿設されている。柱下当接部５２は、図３に示すように、貫通孔５２ａにボルトＢを挿通してラグスクリューボルト７のボルト孔７２に螺合することにより、柱部材３の下端面３１に締結されている。
【００２８】
また、図４に示すように、柱下当接部５２の柱部材３側の面には、２つのダボ５７が例えば溶接固定されている。ダボ５７は、柱部材３と基礎柱接合金具５との間に作用するせん断力を受け持つ部材であり、円柱状を呈している。ダボ５７の直径は、柱部材３のダボ穴３１ｂの直径に略等しく形成されており、ラグスクリューボルト７と貫通孔５２ａの位置決め部材としても機能する。ダボ５７の先端部にはテーパが形成されており、ダボ穴３１ｂに挿入し易くなっている。
【００２９】
図５、図６に示すように、柱部材３の上端面３２には、埋設孔３２ａが形成されており、各埋設孔３２ａには、ラグスクリューボルト７が埋設されている。本実施形態では、基礎２の長手方向に互いに離間して４本ずつ、合計８本のラグスクリューボルト７が埋設されている。ラグスクリューボルト７の構造は、前記と同様であるので説明を省略する。
また、柱部材３の上端面３２には、後記する柱梁接合金具６のダボ６７，６７を挿入するための２つのダボ穴３２ｂ，３２ｂが形成されている。
【００３０】
梁部材４は、図１に示すように、木製の長尺部材であり、一対の柱部材３の間に架設されている。梁部材４は、柱部材３の上端面３２の上方に梁部材４の下面が位置するように配置されて、柱部材３に対していわゆる梁勝ちとなる状態で固定されている。
図５に示すように、梁部材４の両側の端部４１には、後記する柱梁接合金具６のせん断プレート６８を挿入するためのスリット４２が、梁部材４の長手方向に沿って鉛直に形成されている。また、梁部材４のうち、スリット４２が形成されている部分には、後記するドリフトピン８を挿入するための複数の挿入孔４ａ，４ａ…が、幅方向に貫通形成されている。複数の挿入孔４ａは、略環状に配列されている。
【００３１】
柱梁接合金具６は、図６、図７に示すように、柱部材の上端面３２に当接する柱上当接部６１と、梁部材４の下面に当接する梁当接部６２と、柱上当接部６１と梁当接部６２とを連結する４つの柱梁連結部６３，６３・・・と、梁当接部６２の上面に立設され、スリット４２に挿入される平板状のせん断プレート６８と、を有している。
柱上当接部６１及び梁当接部６２は、平面視で長方形状を呈している。４つの柱梁連結部６３，６３・・・は、柱上当接部６１及び梁当接部６２の長手方向に互いに離間して一対ずつ配置されている。
【００３２】
柱上当接部６１と、梁当接部６２と、一対の柱梁連結部６３，６３と、で囲まれて形成される２つの中空部６４の内側の端部６４ａ，６４ａには、それぞれ、隔壁６５，６５が互いに間隔を隔てて垂直に立設されている。それぞれの隔壁６５の周囲は、柱上当接部６１と梁当接部６２と一対の柱梁連結部６３，６３とに当接している。
また、２つの隔壁６５，６５の間には、これらの隔壁６５と直交する方向に沿って、補強壁６６が垂直に立設されている。補強壁６６の周囲は、柱上当接部６１と梁当接部６２と一対の隔壁６５，６５とに当接している。
柱梁接合金具６は、これらの隔壁６５及び補強壁６６によって、潰れにくくなっている。
【００３３】
図７に示すように、柱上当接部６１のうち、中空部６４内に位置する部分には、柱部材３の上端面３２に設置されたラグスクリューボルト７，７…に対応する位置に、ボルトＢを挿通するための貫通孔６１ａが４つずつ穿設されている。柱上当接部６１は、図６に示すように、貫通孔６１ａにボルトＢを挿通してラグスクリューボルト７のボルト孔７２に螺合することにより、柱部材３の上端面３２に締結されている。
【００３４】
また、柱上当接部６１の柱部材３側の面には、２つのダボ６７が例えば溶接固定されている。ダボ６７は、柱部材３と柱梁接合金具６との間に作用するせん断力を受け持つ部材であり、円柱状を呈している。ダボ６７の直径は、柱部材３のダボ穴３２ｂの直径に略等しく形成されており、ラグスクリューボルト７と貫通孔６１ａの位置決め部材としても機能する。ダボ６７の先端部にはテーパが形成されており、ダボ穴３２ｂに挿入し易くなっている。
【００３５】
また、梁当接部６２の梁部材４側の面には、梁部材４の長手方向に沿って、せん断プレート６８が立設されている。せん断プレート６８は、梁部材４の挿入孔４ａに対応する位置に、ドリフトピン８と係合する複数の係合孔６８ａ，６８ａ…を有している。
せん断プレート６８は、図６に示すように、梁部材４のスリット４２に挿入された状態で、梁部材４の挿入孔４ａ及びせん断プレート６８の係合孔６８ａにドリフトピン８を挿入することにより、ドリフトピン８を介して梁部材４に固定されている。
【００３６】
ドリフトピン８は、梁部材４と柱梁接合金具６とを連結する鋼製の円柱状部材である。ドリフトピン８は、図６に示すように、梁部材４に形成された挿入孔４ａと、せん断プレート６８に形成された係合孔６８ａに挿通されている。ドリフトピン８は、挿入孔４ａから抜け落ちないように、例えば表面に目荒しが施されている。なお、本実施形態では、１８本のドリフトピン８を用いているが、ドリフトピン８の本数はこれに限定されるものではない。
【００３７】
本実施形態に係る門型フレーム構造１は、基礎２と基礎柱接合金具５とを締結するアンカーボルト２３の降伏耐力よりも、梁部材４と柱梁接合金具６とを連結するドリフトピン８の降伏耐力のほうが大きく設定されている。また、柱部材３と基礎柱接合金具５とを固定するラグスクリューボルト７の最大耐力はアンカーボルトの最大耐力よりも大きく設定され、柱部材３と柱梁接合金具６とを固定するラグスクリューボルト７の最大耐力は、ドリフトピン８の最大耐力よりも大きく設定されている。
【００３８】
ちなみに、ＳＮＲ鋼製のアンカーボルト２３の降伏耐力及び最大耐力は、日本建築学会編「鋼構造接合部設計指針」に基づいて設定することができる。
また、ドリフトピン８の降伏耐力及び最大耐力は、日本建築学会編「木質構造設計規準・同解説」に基づいて設定することができる。
また、ラグスクリューボルト７の最大耐力は、ラグスクリューボルト研究会編「ＬＳＢ設計施工指針」に基づいて設定することができる。
【００３９】
つづいて、本実施形態に係る門型フレーム構造１の動作（作用）について、図８を参照して説明する。
図８は、門型フレーム構造の変形状態を段階的に示す模式図であり、（ａ）は弾性域、（ｂ）はアンカーボルト降伏時、（ｃ）はドリフトピンのヒンジ変形時、（ｄ）はドリフトピンの塑性変形時、（ｅ）は荷重−変位関係を表すグラフ、である。
【００４０】
図８（ａ）及び（ｅ）に示すように、例えば地震などにより、門型フレーム構造１に外力が作用した場合、その外力による荷重がアンカーボルト２３の降伏耐力Ｆ１を超えるまでは、門型フレーム構造１の各接合部は、全体的に弾性変形する。そのため、各部材同士の接合部は殆ど開いておらず、また、仮に開いても元に戻る。
【００４１】
そして、外力による荷重が大きくなり、アンカーボルト２３の降伏耐力Ｆ１を超えると、図８（ｂ）に示すように、ドリフトピン８より先にアンカーボルト２３が降伏（塑性変形）し、アンカーボルト２３が伸び始める。そのため、基礎２と基礎柱接合金具５との間が開いて、柱部材３が傾斜（回転）し始める。このとき、ドリフトピン８は降伏しておらず、ラグスクリューボルト７は、まだ最大耐力に達していない。
【００４２】
さらに荷重が大きくなり、ドリフトピン８の降伏耐力Ｆ２を超えると、ドリフトピン８が曲げ変形を起こすことにより、柱梁接合金具６に対して梁部材４が回転（ヒンジ変形）する。このときも、ラグスクリューボルト７は最大耐力に達していない。
【００４３】
さらに荷重が大きくなり、ドリフトピン８の降伏強度Ｆ３を超えると、ドリフトピン８が塑性変形し、梁部材４と柱梁接合金具６の開き（回転角）がさらに大きくなる。このときも、ラグスクリューボルト７は最大耐力に達しておらず、柱部材３と基礎柱接合金具５と柱梁接合金具６は、実験限界である変形量１／１５ｒａｄまで一体的に挙動し、決して柱崩壊しない構造になっている。
【００４４】
以上のように、本実施形態に係る門型フレーム構造によれば、始めにアンカーボルト２３が降伏耐力に達し、次にドリフトピン８が降伏耐力に達するが、ラグスクリューボルト７は最大耐力以下となるので、構造上の安定性を確保しつつ高い変形能力（靭性）を発揮することができる。
【００４５】
また、アンカーボルト２３は、ＳＮＲ鋼で構成されているので、所定の強度を保ちながら、変形量を大きくすることができる。
【００４６】
また、梁部材４は、柱部材３に対して梁勝ちとなるように接合されているので、ドリフトピン８が降伏しても、柱部材３の上端面３２から落下することがない。
【００４７】
また、一般に、ラーメン構造よりも合板耐力壁構造の方が高い変形特性（靭性）を有しているが、本実施形態に係る門型フレーム構造１は、合板耐力壁構造の壁と同程度の変形特性（靭性）を有しているので、合板耐力壁構造の木造建物に組み合わせて適用することができる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【００４９】
例えば、本実施形態では、基礎柱接合金具５を筒状部材を用いて構成したが、これに限定されるものではなく、基礎当接部５１と柱下当接部５２との間にボルトやナットを取り付けるための空間を確保することができれば、どのような形状の部材でもよい。例えば、断面Ｉ型の部材を用いてもよい。
【００５０】
また、アンカーボルト２３、ラグスクリューボルト７、及び、ドリフトピン８の本数は、特に限定されるものではなく、（１）ラグスクリューボルト７の最大耐力＞ドリフトピン８の最大耐力、（２）ラグスクリューボルト７の最大耐力＞アンカーボルト２３の最大耐力、及び、（３）ドリフトピン８の降伏耐力＞アンカーボルト２３の降伏耐力、の３つの関係が同時に得られる範囲で、適宜変更することができる。
【実施例】
【００５１】
つづいて、実施例について説明する。
図１に示す構造の実物大試験体を三体作製し、水平荷重を繰り返し作用させて、層間変形角を測定する実験を行った。
【００５２】
＜第１実施例＞
柱部材３の高さを２．７ｍとし、スパンを８ｍとした。また、オウシュウアカマツ集成材（Ｅ１０５−Ｆ３００）で、柱部材３及び梁部材４を構成した。
ドリフトピン８は、直径１６ｍｍ、長さ１４５ｍｍとし、材質は一般構造用圧延鋼材のＳＳ４００を使用した。
ラグスクリューボルト７は、柱脚及び柱頭共に直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍとし、材質は機械構造用炭素鋼鋼材のＳ４５Ｃを使用した。
アンカーボルト２３は、直径１４ｍｍ、長さ５２０ｍｍとし、材質はＳＮＲ鋼（ＳＮＲ４９０Ｂ）を使用した。
【００５３】
＜第２実施例＞
柱部材３の高さを５．６ｍとし、スパンを６ｍとした。また、オウシュウアカマツ集成材（Ｅ１０５−Ｆ３００）で、柱部材３及び梁部材４を構成した。
ドリフトピン８は、直径１２ｍｍ、長さ１４５ｍｍとし、材質は一般構造用圧延鋼材のＳＳ４００を使用した。
ラグスクリューボルト７は、柱脚及び柱頭共に直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍとし、材質は機械構造用炭素鋼鋼材のＳ４５Ｃを使用した。
アンカーボルト２３は、直径１８ｍｍ、長さ５２０ｍｍとし、材質はＳＮＲ鋼（ＳＮＲ４９０Ｂ）を使用した。
【００５４】
＜第３実施例＞
柱部材３の高さを５．６ｍとし、スパンを８ｍとした。また、オウシュウアカマツ集成材（Ｅ１０５−Ｆ３００）で、柱部材３及び梁部材４を構成した。
ドリフトピン８は、直径１６ｍｍ、長さ１４５ｍｍとし、材質は一般構造用圧延鋼材のＳＳ４００を使用した。
ラグスクリューボルト７は、柱脚及び柱頭共に直径２５ｍｍ、長さ４６０ｍｍとし、材質は機械構造用炭素鋼鋼材のＳ４５Ｃを使用した。
アンカーボルト２３は、直径１６ｍｍ、長さ５２０ｍｍとし、材質はＳＮＲ鋼（ＳＮＲ４９０Ｂ）を使用した。
【００５５】
図９は、実施例における荷重と層間変位角との関係を示すグラフであり、（ａ）が第１実施例、（２）が第２実施例、（３）が第３実施例を、それぞれ示している。
図９（ａ）に示すように、第１実施例では、荷重が約２００ｋＮに達したときに、層間変形角が実験限界である１／１５ｒａｄ（≒６６×１０−３ｒａｄ）を超えていることを確認したため、実験を終了した。
【００５６】
また、図９（ｂ）に示すように、第２実施例では、荷重が約８０ｋＮに達したときに、層間変形角が実験限界である１／１５ｒａｄ（≒６６×１０−３ｒａｄ）を超えていることを確認したため、実験を終了した。第２実施例は、第１実施例に比較して柱部材３の高さが高く、ドリフトピンの径が小さいため、アンカーボルト２３の降伏後、ドリフトピン８が降伏するまでの変形が小さいが、その後のグラフの傾きが緩やかであり、ドリフトピン８が最大耐力に向けて粘り強く変形して靭性を高めていることがわかる。
【００５７】
また、図９（ｃ）に示すように、第３実施例では、荷重が約１０５ｋＮに達したときに、層間変形角が実験限界である１／１５ｒａｄ（≒６６×１０−３ｒａｄ）を超えていることを確認したため、実験を終了した。
【００５８】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、いずれの実施例においても、最初にアンカーボルト２３が降伏し、その後にドリフトピン８が降伏していることが確認された。また、ドリフトピン８が降伏した後も、荷重が増加していることが確認された。そして、層間変形角が、実験限界である１／１５ｒａｄ（≒６６×１０−３ｒａｄ）に達しても崩壊せず、その時点で最大耐力を示していることも確認された。さらに、試験終了後、目視により、柱部材３とラグスクリューボルト７の一体性が保たれていることも確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態に係る門型フレーム構造の斜視図である。
【図２】図１のＡ部を拡大して示した斜視図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図４】基礎柱接合金具を示す図面であり、（ａ）は斜め上方からみた斜視図、（ｂ）は（ａ）のII−II矢視断面図である。
【図５】図１のＢ部を拡大して示した斜視図である。
【図６】図５のIII−III矢視断面図である。
【図７】柱梁接合金具を示す図面であり、（ａ）は斜め上方からみた斜視図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV矢視断面図である。
【図８】門型フレーム構造の変形状態を段階的に示す模式図であり、（ａ）は弾性域、（ｂ）はアンカーボルト降伏時、（ｃ）はドリフトピンのヒンジ変形時、（ｄ）はドリフトピンの塑性変形時、（ｅ）は荷重−変位関係を表すグラフ、である。
【図９】実施例における荷重と層間変位角との関係を示すグラフであり、（ａ）が第１実施例、（２）が第２実施例、（３）が第３実施例を、それぞれ示している。
【符号の説明】
【００６０】
１ 門型フレーム構造
２ 基礎
２３ アンカーボルト
３ 柱部材
４ 梁部材
５ 基礎柱接合金具
６ 柱梁接合金具
７ ラグスクリューボルト
８ ドリフトピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造耐力壁式構造の建物に併用して大開口や吹き抜け部等を構成する門型フレームの接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、梁に挿設したラグスクリューボルトに鋼板をボルトで締結するとともに、鋼板の両端部から立設した一対のせん断プレートを、柱部材の端部に形成したスリットに挿入し、柱部材とせん断プレートを貫通するようにドリフトピンを貫入することで、柱と梁を接合する柱梁接合構造が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、建物に大きな開口部を設けるための木質系ラーメン架構（門型フレーム）が開示されている。この木質系ラーメン架構は、布基礎と、その上面に立設される一対の壁柱と、一対の壁柱の頂部に架け渡される上段横架材としての胴差しとから構成されている。各部材の結合には、スクリュー部材（ラグスクリューボルト）が用いられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０９２１４８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１８２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の木質系ラーメン架構は、合板耐力壁を組み合わせて構成された枠組壁工法を代表とする合板耐力壁構造に比べて、塑性域に入ってからの粘り強さ（靭性）に乏しい。また、柱脚部の破壊により、見かけ上靭性があるように見えても、柱脚部の強度がどの程度になっているかを評価することが困難であるため、塑性域〜終局状態での安全性を確認することができない。
そのため、平成１９年度の改正建築基準法の下では、合板耐力壁構造とラーメン架構とを併用した木造建物の実例は殆ど見られていない。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、高い変形性能を備え、終局時にも接合部が破壊することがない木造建物の門型フレーム構造を提供することを第１の課題とする。
また、本発明は、塑性時〜終局時における基礎と柱部材と梁部材の接合耐力を評価することができる木造建物の門型フレーム構造を提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発明者らは、実物大実験を行った結果、柱部材に対して梁部材を梁勝ちとなるように接合するとともに、最初に基礎と基礎柱接合金具を固定するアンカーボルトが降伏し、次に梁と柱梁接合金具を固定するドリフトピンが降伏し、柱部材と基礎柱接合金具と柱梁接合金具とを固定するラグスクリューボルトが最大耐力に達することなく、これらが一体的に挙動するようにすれば、最大変形角が、木造建物の安全限界で巨大地震時の想定変形角である１／３０ｒａｄを超える１／１５ｒａｄに達しても、門型フレーム構造が崩壊しないという知見を得た。
【０００８】
本発明は、複数のアンカーボルトが埋設された基礎と、前記基礎の上に互いに間隔を隔てて立設されるとともに、上端面及び下端面に複数のラグスクリューボルトがそれぞれ埋設された一対の柱部材と、前記一対の柱部材の上端面に梁勝ちとなるように架け渡された梁部材と、前記基礎と前記柱部材との間にそれぞれ設置された基礎柱接合金具と、前記柱部材と前記梁部材との間にそれぞれ設置された柱梁接合金具と、を備える木造建物の門型フレーム構造であって、前記基礎柱接合金具は、前記複数のアンカーボルトを介して前記基礎に固定されるとともに、前記複数のラグスクリューボルトを介して前記柱部材の下端面に固定され、前記柱梁接合金具は、前記複数のラグスクリューボルトを介して前記柱部材の上端面に固定されるとともに、複数のドリフトピンを介して前記梁部材に連結され、前記複数のアンカーボルトの降伏耐力よりも、前記複数のドリフトピンの降伏耐力の方が大きく、かつ、前記複数のアンカーボルトの最大耐力よりも前記複数のラグスクリューボルトの最大耐力の方が大きく、かつ、前記複数のドリフトピンの最大耐力よりも前記複数のラグスクリューボルトの最大耐力の方が大きいことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、本発明に係る木造建物の門型フレーム構造は、門型フレームに外力が作用した場合に、最初に、基礎と基礎柱接合金具とを固定する複数のアンカーボルトが降伏し、次に、梁部材と柱梁接合金具とを固定する複数のドリフトピンが降伏することとなる。そのため、少ない伸び量で大きな変形角を得ることができる。
【００１０】
そして、ドリフトピンが降伏した時点では、柱部材と基礎柱接合金具はラグスクリューボルトを介して固定されているとともに、柱部材と柱梁接合金具もラグスクリューボルトを介して固定されており、柱部材と基礎柱接合金具と柱梁接合金具は一体的に挙動する。すなわち、終局時においても、柱部材と基礎柱接合金具との固定部、及び、柱部材と柱梁接合金具との固定部は破壊せず、基礎と基礎柱接合金具との固定部及び柱梁接合金具と梁部材との固定部で塑性化が進行することとなる。
【００１１】
そして、柱梁接合金具と梁部材との固定部は、「梁勝ち」となっているので、この部分の崩壊が進んでも、梁が崩落することがない。そのため、終局時の安全性を確保することができる。
【００１２】
また、基礎と基礎柱接合金具を連結するアンカーボルトは、ＳＮＲ鋼で構成されているのが好ましい。
【００１３】
ここで、ＳＮＲ鋼とは、ＪＩＳＧ３１３８に規定される「建築構造用圧延棒鋼」のことであり、地震時に必要となる伸び能力を備える鋼材をいう。
かかる構成によれば、ＳＮＲ鋼は、降伏した後も、所定の強度を保ちながら伸び続ける特性を有しているので、アンカーボルトが降伏して塑性状態となっても、所定の強度を見込むことができる。そのため、塑性域〜終局時においても、柱脚部の強度を評価することができる。
【００１４】
なお、前記基礎柱接合金具は、前記基礎の上面に当接する基礎当接部と、前記柱の下端面に当接する柱下当接部と、前記基礎当接部と前記柱下当接部との間に空間を形成しつつ前記基礎当接部と前記柱下当接部とを連結する基礎柱連結部と、を有する構造とするのが好ましい。
【００１５】
また、前記梁部材の両端部には、長手方向に沿ってスリットが形成されるとともに、前記ドリフトピンの挿入孔が幅方向に貫通形成され、前記柱梁接合金具は、前記柱部材の上端面に当接する柱上当接部と、前記梁部材の下端面に当接する梁当接部と、前記柱上当接部と前記梁当接部との間に空間を形成しつつ前記柱上当接部と前記梁当接部とを連結する柱梁連結部と、前記梁当接部の上面に立設され、前記スリットに挿入される平板状のせん断プレートと、を有し、前記せん断プレートには、前記梁部材の挿入孔に対応する位置に、前記ドリフトピンと係合する係合孔が貫通形成されている構成とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高い変形性能を備え、終局時にも崩壊することがない木造建物の門型フレーム構造を提供することを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係る木造建物の門型フレーム構造（以下、単に「門型フレーム構造」という。）について図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、第１実施形態に係る門型フレーム構造の斜視図である。図２は、図１のＡ部を拡大して示した斜視図である。図３は、図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。図４は、基礎柱接合金具を示す図面であり、（ａ）は斜め上方からみた斜視図、（ｂ）は（ａ）のII−II矢視断面図である。図５は、図１のＢ部を拡大して示した斜視図である。図６は、図５のIII−III矢視断面図である。図７は、柱梁接合金具を示す図面であり、（ａ）は斜め上方からみた斜視図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV矢視断面図である。
【００１８】
門型フレーム構造１は、図１に示すように、例えば、木造建物に吹き抜けなどの大きな開口部Ｓを形成するための部材であり、木質系の部材を組み合わせていわゆる門型に構成されている。図示は省略するが、門型フレーム構造１の周囲には、木造建物の壁（耐力壁）や床を構成する面部材が連結されている。
木造建物の門型フレーム構造１は、図１に示すように、鉄筋コンクリート製の基礎２と、基礎２の上に互いに間隔を隔てて立設された一対の柱部材３，３と、この柱部材３，３の上端面３２（図５参照）に架設された梁部材４と、を主に備えている。そして、門型フレーム構造１は、基礎２と各柱部材３，３との間に、両者を接合するための基礎柱接合金具５，５をそれぞれ備えると共に、各柱部材３，３と梁部材４との間に、両者を接合するための柱梁接合金具６，６をそれぞれ備えている。以下、各部材について説明する。
【００１９】
基礎２は、鉄筋コンクリート製の部材からなり、例えば、図１に示すように、木造建物の壁面に沿って延設された地中梁部２１と、地中梁部２１から上方に突出して形成された一対の短柱部２２，２２と、を備えている。１対の短柱部２２，２２は、互いに離間して形成されている。
地中梁部２１は、梁として機能するように配筋されており、曲げに強い構造となっている。また、短柱部２２，２２は、柱（短柱）として機能するように配筋されており、軸力に強い構造となっている。これにより、大スパンの開口部に対応することができる。
なお、基礎２の形状及び構造はこれに限定されるものではなく、門型フレーム構造１に作用する荷重を考慮して適宜設定することができる。
【００２０】
図２、図３に示すように、短柱部２２には、複数のアンカーボルト２３，２３・・・が埋設されている。本実施形態では、一つの柱部材３に対応する位置に、基礎２の長手方向に互いに離間して２本ずつ、合計４本のアンカーボルト２３が配置されている。各アンカーボルト２３の上端部２３ａは、短柱部２２の上面２２ａから突出している。アンカーボルト２３の上端部２３ａには、ねじ溝が形成されている。
【００２１】
アンカーボルト２３は、ＳＮＲ鋼で構成されている。ＳＮＲ鋼とは、ＪＩＳＧ３１３８に規定される「建築構造用圧延棒鋼」のことであり、地震時に必要となる伸び能力を備える鋼材をいう。ＳＮＲ鋼は、降伏した後も、所定の強度を保ちながら伸び続ける特性を有している。
【００２２】
一対の柱部材３は、図１に示すように、木製の長尺部材であり、基礎２の上部に互いに間隔を隔てて立設されている。
図２に示すように、柱部材３の下端面３１には、後記するラグスクリューボルト７を埋設するための複数の埋設孔３１ａ，３１ａ…が形成されている。また、柱部材３の下端面３１には、後記する基礎柱接合金具５のダボ５７，５７を挿入するためのダボ穴３１ｂ，３１ｂが形成されている。
なお、柱部材３は、無垢材であってもよいし、合成材（エンジニアリングウッド）であってもよい。
【００２３】
図２、図３に示すように、柱部材３の下端面３１には、複数のラグスクリューボルト７が設置されている。ラグスクリューボルト７は、円柱状の金属部材であり、外周面に雄ねじ部７１が形成されている。本実施形態では、基礎２の長手方向に互いに離間して４本ずつ、合計８本のラグスクリューボルト７が、柱部材３の下端面３１に形成された埋設孔３１ａに埋設されている。ラグスクリューボルト７の外周面に形成された雄ねじ部７１は、埋設孔３１ａの内周面に強固に係合している。ラグスクリューボルト７の端面は、柱部材３の下端面３１と面一になっている。ラグスクリューボルト７の端面には、ボルトＢを螺合するためのボルト孔７２が形成されている。
【００２４】
基礎柱接合金具５は、図１、図２に示すように、基礎２と柱部材３との間に介在して両者を接合する鋼製の部材である。
基礎柱接合金具５は、図３、図４に示すように、基礎２の上面２２ａに当接する平板状の基礎当接部５１と、柱部材３の下端面３１に当接する平板状の柱下当接部５２と、基礎当接部５１と柱下当接部５２とを連結する４つの基礎柱連結部５３，５３・・・と、を有している。
基礎当接部５１及び柱下当接部５２は、平面視で長方形状を呈している。４つの基礎柱連結部５３，５３・・・は、基礎当接部５１及び柱下当接部５２の長手方向に互いに離間して一対ずつ配置されている。
【００２５】
基礎当接部５１と、柱下当接部５２と、一対の基礎柱連結部５３，５３と、で囲まれて形成される２つの中空部５４の内側の端部５４ａ，５４ａには、それぞれ、隔壁５５，５５が互いに間隔を隔てて垂直に立設されている。それぞれの隔壁５５の周囲は、基礎当接部５１と柱下当接部５２と一対の基礎柱連結部５３，５３とに当接している。
また、２つの隔壁５５，５５の間には、これらの隔壁５５と直交する方向に沿って、補強壁５６が垂直に立設されている。補強壁５６の周囲は、基礎当接部５１と柱下当接部５２と一対の隔壁５５，５５とに当接している。
基礎柱接合金具５は、これらの隔壁５５及び補強壁５６によって、潰れにくくなっている。
【００２６】
図４に示すように、基礎当接部５１のうち、中空部５４内に位置する部分には、基礎２に設置されたアンカーボルト２３に対応する位置に、アンカーボルト２３を挿通するための貫通孔５１ａが２つずつ穿設されている。基礎当接部５１は、図３に示すように、この貫通孔５１ａにアンカーボルト２３を挿通した状態で、座金Ｚを設置してナットＮを螺合することにより、基礎２に締結されている。
【００２７】
また、図４に示すように、柱下当接部５２のうち、中空部５４内に位置する部分には、柱部材３の下端面３１に設置されたラグスクリューボルト７，７…に対応する位置に、ボルトＢを挿通するための貫通孔５２ａが４つずつ穿設されている。柱下当接部５２は、図３に示すように、貫通孔５２ａにボルトＢを挿通してラグスクリューボルト７のボルト孔７２に螺合することにより、柱部材３の下端面３１に締結されている。
【００２８】
また、図４に示すように、柱下当接部５２の柱部材３側の面には、２つのダボ５７が例えば溶接固定されている。ダボ５７は、柱部材３と基礎柱接合金具５との間に作用するせん断力を受け持つ部材であり、円柱状を呈している。ダボ５７の直径は、柱部材３のダボ穴３１ｂの直径に略等しく形成されており、ラグスクリューボルト７と貫通孔５２ａの位置決め部材としても機能する。ダボ５７の先端部にはテーパが形成されており、ダボ穴３１ｂに挿入し易くなっている。
【００２９】
図５、図６に示すように、柱部材３の上端面３２には、埋設孔３２ａが形成されており、各埋設孔３２ａには、ラグスクリューボルト７が埋設されている。本実施形態では、基礎２の長手方向に互いに離間して４本ずつ、合計８本のラグスクリューボルト７が埋設されている。ラグスクリューボルト７の構造は、前記と同様であるので説明を省略する。
また、柱部材３の上端面３２には、後記する柱梁接合金具６のダボ６７，６７を挿入するための２つのダボ穴３２ｂ，３２ｂが形成されている。
【００３０】
梁部材４は、図１に示すように、木製の長尺部材であり、一対の柱部材３の間に架設されている。梁部材４は、柱部材３の上端面３２の上方に梁部材４の下面が位置するように配置されて、柱部材３に対していわゆる梁勝ちとなる状態で固定されている。
図５に示すように、梁部材４の両側の端部４１には、後記する柱梁接合金具６のせん断プレート６８を挿入するためのスリット４２が、梁部材４の長手方向に沿って鉛直に形成されている。また、梁部材４のうち、スリット４２が形成されている部分には、後記するドリフトピン８を挿入するための複数の挿入孔４ａ，４ａ…が、幅方向に貫通形成されている。複数の挿入孔４ａは、略環状に配列されている。
【００３１】
柱梁接合金具６は、図６、図７に示すように、柱部材の上端面３２に当接する柱上当接部６１と、梁部材４の下面に当接する梁当接部６２と、柱上当接部６１と梁当接部６２とを連結する４つの柱梁連結部６３，６３・・・と、梁当接部６２の上面に立設され、スリット４２に挿入される平板状のせん断プレート６８と、を有している。
柱上当接部６１及び梁当接部６２は、平面視で長方形状を呈している。４つの柱梁連結部６３，６３・・・は、柱上当接部６１及び梁当接部６２の長手方向に互いに離間して一対ずつ配置されている。
【００３２】
柱上当接部６１と、梁当接部６２と、一対の柱梁連結部６３，６３と、で囲まれて形成される２つの中空部６４の内側の端部６４ａ，６４ａには、それぞれ、隔壁６５，６５が互いに間隔を隔てて垂直に立設されている。それぞれの隔壁６５の周囲は、柱上当接部６１と梁当接部６２と一対の柱梁連結部６３，６３とに当接している。
また、２つの隔壁６５，６５の間には、これらの隔壁６５と直交する方向に沿って、補強壁６６が垂直に立設されている。補強壁６６の周囲は、柱上当接部６１と梁当接部６２と一対の隔壁６５，６５とに当接している。
柱梁接合金具６は、これらの隔壁６５及び補強壁６６によって、潰れにくくなっている。
【００３３】
図７に示すように、柱上当接部６１のうち、中空部６４内に位置する部分には、柱部材３の上端面３２に設置されたラグスクリューボルト７，７…に対応する位置に、ボルトＢを挿通するための貫通孔６１ａが４つずつ穿設されている。柱上当接部６１は、図６に示すように、貫通孔６１ａにボルトＢを挿通してラグスクリューボルト７のボルト孔７２に螺合することにより、柱部材３の上端面３２に締結されている。
【００３４】
また、柱上当接部６１の柱部材３側の面には、２つのダボ６７が例えば溶接固定されている。ダボ６７は、柱部材３と柱梁接合金具６との間に作用するせん断力を受け持つ部材であり、円柱状を呈している。ダボ６７の直径は、柱部材３のダボ穴３２ｂの直径に略等しく形成されており、ラグスクリューボルト７と貫通孔６１ａの位置決め部材としても機能する。ダボ６７の先端部にはテーパが形成されており、ダボ穴３２ｂに挿入し易くなっている。
【００３５】
また、梁当接部６２の梁部材４側の面には、梁部材４の長手方向に沿って、せん断プレート６８が立設されている。せん断プレート６８は、梁部材４の挿入孔４ａに対応する位置に、ドリフトピン８と係合する複数の係合孔６８ａ，６８ａ…を有している。
せん断プレート６８は、図６に示すように、梁部材４のスリット４２に挿入された状態で、梁部材４の挿入孔４ａ及びせん断プレート６８の係合孔６８ａにドリフトピン８を挿入することにより、ドリフトピン８を介して梁部材４に固定されている。
【００３６】
ドリフトピン８は、梁部材４と柱梁接合金具６とを連結する鋼製の円柱状部材である。ドリフトピン８は、図６に示すように、梁部材４に形成された挿入孔４ａと、せん断プレート６８に形成された係合孔６８ａに挿通されている。ドリフトピン８は、挿入孔４ａから抜け落ちないように、例えば表面に目荒しが施されている。なお、本実施形態では、１８本のドリフトピン８を用いているが、ドリフトピン８の本数はこれに限定されるものではない。
【００３７】
本実施形態に係る門型フレーム構造１は、基礎２と基礎柱接合金具５とを締結するアンカーボルト２３の降伏耐力よりも、梁部材４と柱梁接合金具６とを連結するドリフトピン８の降伏耐力のほうが大きく設定されている。また、柱部材３と基礎柱接合金具５とを固定するラグスクリューボルト７の最大耐力はアンカーボルトの最大耐力よりも大きく設定され、柱部材３と柱梁接合金具６とを固定するラグスクリューボルト７の最大耐力は、ドリフトピン８の最大耐力よりも大きく設定されている。
【００３８】
ちなみに、ＳＮＲ鋼製のアンカーボルト２３の降伏耐力及び最大耐力は、日本建築学会編「鋼構造接合部設計指針」に基づいて設定することができる。
また、ドリフトピン８の降伏耐力及び最大耐力は、日本建築学会編「木質構造設計規準・同解説」に基づいて設定することができる。
また、ラグスクリューボルト７の最大耐力は、ラグスクリューボルト研究会編「ＬＳＢ設計施工指針」に基づいて設定することができる。
【００３９】
つづいて、本実施形態に係る門型フレーム構造１の動作（作用）について、図８を参照して説明する。
図８は、門型フレーム構造の変形状態を段階的に示す模式図であり、（ａ）は弾性域、（ｂ）はアンカーボルト降伏時、（ｃ）はドリフトピンのヒンジ変形時、（ｄ）はドリフトピンの塑性変形時、（ｅ）は荷重−変位関係を表すグラフ、である。
【００４０】
図８（ａ）及び（ｅ）に示すように、例えば地震などにより、門型フレーム構造１に外力が作用した場合、その外力による荷重がアンカーボルト２３の降伏耐力Ｆ１を超えるまでは、門型フレーム構造１の各接合部は、全体的に弾性変形する。そのため、各部材同士の接合部は殆ど開いておらず、また、仮に開いても元に戻る。
【００４１】
そして、外力による荷重が大きくなり、アンカーボルト２３の降伏耐力Ｆ１を超えると、図８（ｂ）に示すように、ドリフトピン８より先にアンカーボルト２３が降伏（塑性変形）し、アンカーボルト２３が伸び始める。そのため、基礎２と基礎柱接合金具５との間が開いて、柱部材３が傾斜（回転）し始める。このとき、ドリフトピン８は降伏しておらず、ラグスクリューボルト７は、まだ最大耐力に達していない。
【００４２】
さらに荷重が大きくなり、ドリフトピン８の降伏耐力Ｆ２を超えると、ドリフトピン８が曲げ変形を起こすことにより、柱梁接合金具６に対して梁部材４が回転（ヒンジ変形）する。このときも、ラグスクリューボルト７は最大耐力に達していない。
【００４３】
さらに荷重が大きくなり、ドリフトピン８の降伏強度Ｆ３を超えると、ドリフトピン８が塑性変形し、梁部材４と柱梁接合金具６の開き（回転角）がさらに大きくなる。このときも、ラグスクリューボルト７は最大耐力に達しておらず、柱部材３と基礎柱接合金具５と柱梁接合金具６は、実験限界である変形量１／１５ｒａｄまで一体的に挙動し、決して柱崩壊しない構造になっている。
【００４４】
以上のように、本実施形態に係る門型フレーム構造によれば、始めにアンカーボルト２３が降伏耐力に達し、次にドリフトピン８が降伏耐力に達するが、ラグスクリューボルト７は最大耐力以下となるので、構造上の安定性を確保しつつ高い変形能力（靭性）を発揮することができる。
【００４５】
また、アンカーボルト２３は、ＳＮＲ鋼で構成されているので、所定の強度を保ちながら、変形量を大きくすることができる。
【００４６】
また、梁部材４は、柱部材３に対して梁勝ちとなるように接合されているので、ドリフトピン８が降伏しても、柱部材３の上端面３２から落下することがない。
【００４７】
また、一般に、ラーメン構造よりも合板耐力壁構造の方が高い変形特性（靭性）を有しているが、本実施形態に係る門型フレーム構造１は、合板耐力壁構造の壁と同程度の変形特性（靭性）を有しているので、合板耐力壁構造の木造建物に組み合わせて適用することができる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【００４９】
例えば、本実施形態では、基礎柱接合金具５を筒状部材を用いて構成したが、これに限定されるものではなく、基礎当接部５１と柱下当接部５２との間にボルトやナットを取り付けるための空間を確保することができれば、どのような形状の部材でもよい。例えば、断面Ｉ型の部材を用いてもよい。
【００５０】
また、アンカーボルト２３、ラグスクリューボルト７、及び、ドリフトピン８の本数は、特に限定されるものではなく、（１）ラグスクリューボルト７の最大耐力＞ドリフトピン８の最大耐力、（２）ラグスクリューボルト７の最大耐力＞アンカーボルト２３の最大耐力、及び、（３）ドリフトピン８の降伏耐力＞アンカーボルト２３の降伏耐力、の３つの関係が同時に得られる範囲で、適宜変更することができる。
【実施例】
【００５１】
つづいて、実施例について説明する。
図１に示す構造の実物大試験体を三体作製し、水平荷重を繰り返し作用させて、層間変形角を測定する実験を行った。
【００５２】
＜第１実施例＞
柱部材３の高さを２．７ｍとし、スパンを８ｍとした。また、オウシュウアカマツ集成材（Ｅ１０５−Ｆ３００）で、柱部材３及び梁部材４を構成した。
ドリフトピン８は、直径１６ｍｍ、長さ１４５ｍｍとし、材質は一般構造用圧延鋼材のＳＳ４００を使用した。
ラグスクリューボルト７は、柱脚及び柱頭共に直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍとし、材質は機械構造用炭素鋼鋼材のＳ４５Ｃを使用した。
アンカーボルト２３は、直径１４ｍｍ、長さ５２０ｍｍとし、材質はＳＮＲ鋼（ＳＮＲ４９０Ｂ）を使用した。
【００５３】
＜第２実施例＞
柱部材３の高さを５．６ｍとし、スパンを６ｍとした。また、オウシュウアカマツ集成材（Ｅ１０５−Ｆ３００）で、柱部材３及び梁部材４を構成した。
ドリフトピン８は、直径１２ｍｍ、長さ１４５ｍｍとし、材質は一般構造用圧延鋼材のＳＳ４００を使用した。
ラグスクリューボルト７は、柱脚及び柱頭共に直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍとし、材質は機械構造用炭素鋼鋼材のＳ４５Ｃを使用した。
アンカーボルト２３は、直径１８ｍｍ、長さ５２０ｍｍとし、材質はＳＮＲ鋼（ＳＮＲ４９０Ｂ）を使用した。
【００５４】
＜第３実施例＞
柱部材３の高さを５．６ｍとし、スパンを８ｍとした。また、オウシュウアカマツ集成材（Ｅ１０５−Ｆ３００）で、柱部材３及び梁部材４を構成した。
ドリフトピン８は、直径１６ｍｍ、長さ１４５ｍｍとし、材質は一般構造用圧延鋼材のＳＳ４００を使用した。
ラグスクリューボルト７は、柱脚及び柱頭共に直径２５ｍｍ、長さ４６０ｍｍとし、材質は機械構造用炭素鋼鋼材のＳ４５Ｃを使用した。
アンカーボルト２３は、直径１６ｍｍ、長さ５２０ｍｍとし、材質はＳＮＲ鋼（ＳＮＲ４９０Ｂ）を使用した。
【００５５】
図９は、実施例における荷重と層間変位角との関係を示すグラフであり、（ａ）が第１実施例、（２）が第２実施例、（３）が第３実施例を、それぞれ示している。
図９（ａ）に示すように、第１実施例では、荷重が約２００ｋＮに達したときに、層間変形角が実験限界である１／１５ｒａｄ（≒６６×１０−３ｒａｄ）を超えていることを確認したため、実験を終了した。
【００５６】
また、図９（ｂ）に示すように、第２実施例では、荷重が約８０ｋＮに達したときに、層間変形角が実験限界である１／１５ｒａｄ（≒６６×１０−３ｒａｄ）を超えていることを確認したため、実験を終了した。第２実施例は、第１実施例に比較して柱部材３の高さが高く、ドリフトピンの径が小さいため、アンカーボルト２３の降伏後、ドリフトピン８が降伏するまでの変形が小さいが、その後のグラフの傾きが緩やかであり、ドリフトピン８が最大耐力に向けて粘り強く変形して靭性を高めていることがわかる。
【００５７】
また、図９（ｃ）に示すように、第３実施例では、荷重が約１０５ｋＮに達したときに、層間変形角が実験限界である１／１５ｒａｄ（≒６６×１０−３ｒａｄ）を超えていることを確認したため、実験を終了した。
【００５８】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、いずれの実施例においても、最初にアンカーボルト２３が降伏し、その後にドリフトピン８が降伏していることが確認された。また、ドリフトピン８が降伏した後も、荷重が増加していることが確認された。そして、層間変形角が、実験限界である１／１５ｒａｄ（≒６６×１０−３ｒａｄ）に達しても崩壊せず、その時点で最大耐力を示していることも確認された。さらに、試験終了後、目視により、柱部材３とラグスクリューボルト７の一体性が保たれていることも確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態に係る門型フレーム構造の斜視図である。
【図２】図１のＡ部を拡大して示した斜視図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図４】基礎柱接合金具を示す図面であり、（ａ）は斜め上方からみた斜視図、（ｂ）は（ａ）のII−II矢視断面図である。
【図５】図１のＢ部を拡大して示した斜視図である。
【図６】図５のIII−III矢視断面図である。
【図７】柱梁接合金具を示す図面であり、（ａ）は斜め上方からみた斜視図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV矢視断面図である。
【図８】門型フレーム構造の変形状態を段階的に示す模式図であり、（ａ）は弾性域、（ｂ）はアンカーボルト降伏時、（ｃ）はドリフトピンのヒンジ変形時、（ｄ）はドリフトピンの塑性変形時、（ｅ）は荷重−変位関係を表すグラフ、である。
【図９】実施例における荷重と層間変位角との関係を示すグラフであり、（ａ）が第１実施例、（２）が第２実施例、（３）が第３実施例を、それぞれ示している。
【符号の説明】
【００６０】
１ 門型フレーム構造
２ 基礎
２３ アンカーボルト
３ 柱部材
４ 梁部材
５ 基礎柱接合金具
６ 柱梁接合金具
７ ラグスクリューボルト
８ ドリフトピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンカーボルトが埋設された基礎と、
前記基礎の上に互いに間隔を隔てて立設されるとともに、上端面及び下端面に複数のラグスクリューボルトがそれぞれ埋設された一対の柱部材と、
前記一対の柱部材の上端面に梁勝ちとなるように架け渡された梁部材と、
前記基礎と前記柱部材との間にそれぞれ設置された基礎柱接合金具と、
前記柱部材と前記梁部材との間にそれぞれ設置された柱梁接合金具と、を備える木造建物の門型フレーム構造であって、
前記基礎柱接合金具は、前記複数のアンカーボルトを介して前記基礎に固定されるとともに、前記複数のラグスクリューボルトを介して前記柱部材の下端面に固定され、
前記柱梁接合金具は、前記複数のラグスクリューボルトを介して前記柱部材の上端面に固定されるとともに、複数のドリフトピンを介して前記梁部材に連結され、
前記複数のアンカーボルトの降伏耐力よりも、前記複数のドリフトピンの降伏耐力の方が大きく、かつ、前記複数のアンカーボルトの最大耐力よりも前記複数のラグスクリューボルトの最大耐力の方が大きく、かつ、前記複数のドリフトピンの最大耐力よりも前記複数のラグスクリューボルトの最大耐力の方が大きいことを特徴とする木造建物の門型フレーム構造。
【請求項２】
前記アンカーボルトは、ＳＮＲ鋼で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の木造建物の門型フレーム構造。
【請求項１】
複数のアンカーボルトが埋設された基礎と、
前記基礎の上に互いに間隔を隔てて立設されるとともに、上端面及び下端面に複数のラグスクリューボルトがそれぞれ埋設された一対の柱部材と、
前記一対の柱部材の上端面に梁勝ちとなるように架け渡された梁部材と、
前記基礎と前記柱部材との間にそれぞれ設置された基礎柱接合金具と、
前記柱部材と前記梁部材との間にそれぞれ設置された柱梁接合金具と、を備える木造建物の門型フレーム構造であって、
前記基礎柱接合金具は、前記複数のアンカーボルトを介して前記基礎に固定されるとともに、前記複数のラグスクリューボルトを介して前記柱部材の下端面に固定され、
前記柱梁接合金具は、前記複数のラグスクリューボルトを介して前記柱部材の上端面に固定されるとともに、複数のドリフトピンを介して前記梁部材に連結され、
前記複数のアンカーボルトの降伏耐力よりも、前記複数のドリフトピンの降伏耐力の方が大きく、かつ、前記複数のアンカーボルトの最大耐力よりも前記複数のラグスクリューボルトの最大耐力の方が大きく、かつ、前記複数のドリフトピンの最大耐力よりも前記複数のラグスクリューボルトの最大耐力の方が大きいことを特徴とする木造建物の門型フレーム構造。
【請求項２】
前記アンカーボルトは、ＳＮＲ鋼で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の木造建物の門型フレーム構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１０６５１６（Ｐ２０１０−１０６５１６Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７９０８０（Ｐ２００８−２７９０８０）
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００１７４８８４）三井ホーム株式会社 (87)
【出願人】（５００４６０６９０）銘建工業株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００１７４８８４）三井ホーム株式会社 (87)
【出願人】（５００４６０６９０）銘建工業株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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