柱頭接合金物
【課題】本発明は、木造建築物の軸組構法における柱頭部と梁の剛接合金物を提供すること。
【解決手段】Ｃ字形状のリップの先端に複数の爪と、ウェブ面に複数のボルト孔を設けているＣ型ピ−ス３ａのウェブの背面に、コ字形状で複数のボルト孔を有するウェブ面と、ウェブ面とウェブ面の両側から突出する両側面に複数のボルト孔を有する側面板と、前記側面板の底部に有する置き板とで形成されている梁受け金具３ｂのウェブを当接し、構成された下部金物３に、コ字形状で上向きのウェブ面の両側から突出する両側面に、複数のボルト孔を有する差し込み板で形成されたＵ金具と、一片が下向きのアングルの水平面を、当接して構成された上部金物４を重合し、前記アングル形状の下向きの一片が、前記のＣ型ピ−ス内部３ａに挿入され、前記の側面板３ｂ−１と、前記の差し込み板４ｂ−１がボルト６で連結されることを特徴とする柱頭接合金物。
【解決手段】Ｃ字形状のリップの先端に複数の爪と、ウェブ面に複数のボルト孔を設けているＣ型ピ−ス３ａのウェブの背面に、コ字形状で複数のボルト孔を有するウェブ面と、ウェブ面とウェブ面の両側から突出する両側面に複数のボルト孔を有する側面板と、前記側面板の底部に有する置き板とで形成されている梁受け金具３ｂのウェブを当接し、構成された下部金物３に、コ字形状で上向きのウェブ面の両側から突出する両側面に、複数のボルト孔を有する差し込み板で形成されたＵ金具と、一片が下向きのアングルの水平面を、当接して構成された上部金物４を重合し、前記アングル形状の下向きの一片が、前記のＣ型ピ−ス内部３ａに挿入され、前記の側面板３ｂ−１と、前記の差し込み板４ｂ−１がボルト６で連結されることを特徴とする柱頭接合金物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造建築物の軸組構法における、木質柱頭部と木質梁の剛接合金物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止など環境面で森林（若木の場合）でのＣＯ２吸収効果が注目されて、森林保全によるＣＯ２排出枠、および林業振興で地方再生も兼ねての林業活性化が叫ばれ、政府は木材利用を促進する方策として、今年１０月１日「公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律」を施行した。法律の基本的な方向は、公共建築物における木材の利用の促進の意義を踏まえ、非木造化を指向してきた過去の考え方を抜本的に転換し、公共建築物については可能な限り木造化を図る法律となっている。公共建築物には、国や地方が建設する学校、社会福祉施設、庁舎、公務員宿舎等が含まれている。しかし、公共建築や民間の非住宅を木造での大規模な構造にしたくとも、規模が違うため蓄積がある木造住宅の技術は転用できない。すなわち、構造計画やコストの面で木造化が困難な場合もあり、大規模な木造の技術が系統立っていないのが現状である。
【０００３】
従来の木造住宅等の軸組構法は、まず、柱と梁で軸組を構成し、それに壁や床を取り付けて行く構法である。柱には「通し柱」と「管柱」があり、柱の構造的な役割は、通し柱、管柱ともに垂直荷重を支持し、耐力壁として外周に作用する圧縮力や引張力に抵抗し、また、風圧力（水平力）を受ける外壁面での変形を防ぐことである。
【０００４】
従来、木造住宅等の軸組構法での通し柱は、柱の中間に梁を差し込むため、柱の断面欠損が大きくて、曲げ耐力は期待できずに引張力も不足する場合が多い。そこで、建築基準法関係告示第１４６０号で必要性能を確保するため、継手・仕口ではホゾや相欠きと組み合わせながら補強・補助金物等が明記されている。
【０００５】
近年、木造住宅等の軸組構法での柱の断面欠損を少なくする工法として、梁と柱又は梁と桁を堅固確実に固定すると共に、金物と梁等との当接部を安定化し、かつ筋交いの固定を容易にすることを目的とした梁受け金物及び梁受け装置が、特開２００２−１３８５８４号公報（第１公知例）で開示されている。
【０００６】
さらに、実願２００２−３５２９号公報（第２公知例）では、上記の特開２００２−１３８５８４号等を改良した工法、具体的には、上述した梁受け金物等は大きなせん断力のかかる梁に用いると、柱等にボルト・ナット類で取付ける部分が、折り曲げ加工でプレ−トが薄いため、梁と金物を接合したボルト及び打込みピンにより引っ張られ、縦一列にボルト・ナット類で金物が取付けている部位で、金物のプレ−ト自体が延びる等の問題が生じる恐れがあり、その金物変形を解消した方法が開示されている。
【０００７】
また、近年、住宅用の木質ラ−メン構法が注目され、車庫一体型の住宅や店舗兼用住宅、さらに、一般の住宅でも、大きなスパン、大きな開口のものが求められており、一般的な木質ラ−メン構法として、鋼板挿入式ドリフトピンの接合方法が、図５に示す方法で行われている。即ち、事前にスリット加工された集成材の柱９芯に、ドリフトピン孔１４有する鋼板１２を挿入して、柱９面に施されているドリフトピン挿入穴１５に、ドリフトピン１３を差し込み、柱９に鋼板１２を固定して、次に、柱９から突起している鋼板１２に、集成材の梁１０に加工されているスリット１１を差し込み、梁の側面から、ドリフトピン１３と呼ばれている丸鋼を、ドリフトピン挿入穴１５に差し込んで、柱９と梁１０を一体化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１３８５８４号
【特許文献２】実願２００２−３５２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、第１公知例等を改良した第２公知例の梁受け金物は、集成材の柱と梁の接合として、せん断力と軸力（引張・圧縮）を考慮して開発されたものである。近年、曲げ応力を考慮して開発された、代表的な図５の鋼板挿入のドリフトピンを使用している架構方式においても、完全な剛にできない課題があり、半剛接合（ピンと剛の中間）の評価である。例えば、図５に示す、鋼板挿入式ドリフトピンの接合方法の場合は、集成材を縦方向にスリットして鋼板を挿入する方式で、地震等が発生すると、接合部ではモ−メントが矢印のように発生し、接合部の回転が始まり、各構造材が抵抗するので、ドリフトピンが集成材にめり込む、そのため接合部は微少に回転する。また、ウェブ接合のため、外側ほど力学的性能の高い集成材の特性（集成材は、一般的にコストを考慮して、強度的に重要な梁の上層面と下層面には、高強度樹種の高価なベイマッ等、内層面には、ラミナ低強度樹種の杉等が使用されている）を有効に利用しているとは思えない。近年、高性能な木質ラ−メン構法への期待が高まっているが、木質ラ−メンの構法性能に関する設計法が確立しているとは言い難いのが現状である。
【００１０】
本発明の解決すべき課題は、大規模な木造建築物、例えば、柱と柱の間隔（スパン）が長い、天井が高いといった公共建築物等の構造的特性に対応して、集成材の特性（外層ラミナ）を活かし、木質ラ−メン構法の基となる、柱頭と梁の剛接合金物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、集成材の特性を活かした、新しいモ−メント抵抗接合の形式、すなわち、フランジ接合型で、集成材の外層面を活用しての接合金物の技術的知見を得た。その要旨とするところは以下の通りである。
【００１２】
リップみぞ形鋼片のリップの先端で、外向きに鋼板を曲げて、矩形形状に加工された複数の爪と、ウェブ面に複数のボルト貫通孔を設けて形成されたＣ型ピ−スのウェブの背面に、鋼板片をコ字形状に折曲げて、複数のボルト貫通孔を設けたウェブ面と、ウェブ面とウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面に複数のボルト貫通孔を設けた側面板と、前記ウェブ面と前記側面板の底部から水平に延出する置き板とで形成された梁受け金具のウェブの背面とを、当接して、構成された下部金物に、ウェブ面が上部になるようにコ字形状に鋼板片を折曲げて、ウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面に、複数のボルト貫通孔を設けた差し込み板で形成されたＵ金具のウェブの上面側と、一片が下向きで、他片が水平状のアングルの水平面を、当接して構成された上部金物を重合し、前記アングル形状の下向きの一片が、前記のＣ型ピ−ス内部に挿入され、前記の側面板と、前記の差し込み板がボルトで連結されることを特徴とする柱頭接合金物。
【発明の効果】
【００１３】
（Ａ）本発明に係る柱頭接合金物によれば、従来の梁受け金物は、主にせん断力と軸力を考慮して開発されたものであり、また、近年の曲げ応力を考慮した鋼板挿入式ドリフトピンの接合方法では、門型ラ−メン（一方向）構法であり、半剛接合（ピンと剛の中間）での評価である。本発明では、集成材の特性（外層ラミナ）を活用しての、せん断・軸力・曲げ応力の伝達が可能な、剛接合での金物のシステム構法で、純ラ−メン（Ｘ、Ｙ方向の二方向ラ−メン）構法である。したがって、従来工法より大スパン（張間）を長くすることが可能で、公共建築物等の構造的特性に対応した、高性能な木質ラ−メン構法で、耐震性、耐久性を重要視した設計を合理的に行うことができ、粘り強い構造等の効果が得られる。
【００１４】
（Ｂ）本発明に係る柱頭接合金物によれば、従来の梁受け金物で、図５に示すモ−メント抵抗接合型の曲げに対する断面性能は、梁の成（高さ）に沿って鋼板を挿入しており、梁と柱の外端部の位置に鋼板が存在しないため、回転を伴う。しかし、本発明では、梁と柱に接触する外層面の位置（フランジ）に鋼板製の金物で、剛性を保つシステムであり、従来の半剛接合とは異なり剛接合が可能である。
【００１５】
（Ｃ）本発明に係る柱頭接合金物によれば、柱に当設する下部金物のＣ型ピ−スには、せん断受け用の爪（突起）を備えており、その爪が柱内部に挿入されことで、せん断耐力が高くなる。また、ボルトでＣ型ピ−スが柱に圧着されているため、せん断耐力が効率的に得られるシステムである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る柱頭接合金物の柱と梁との接合部の実施例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る実施例を示す柱と梁との接合部の分解斜視図である。
【図３】本発明に係る下部金物の実施例を示す説明図であり、（ａ）は下部金物の模式図、（ｂ）はＣ型ピ−スの背面方向から見た模式図、（ｃ）はＣ型ピ−スの腹面方向から見た模式図、（ｄ）は梁受け金具の模式図、（ｄ）はナット付き板の正面図、（ｄ）はナット付き板の側面図である。
【図４】本発明に係る上部金物の実施例を示す説明図であり、（ａ）は上部金物の模式図、（ｂ）はアングルピ−スの模式図、（ｃ）はＵ金具の模式図である。
【図５】従来技術に係る木造建築物の軸組構法における、木質ラ−メン構法の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図５に基づいて、本発明に係る柱頭接合金物の実施形態例を説明する。図１は本発明に係る柱頭接合金物の柱と梁との接合部の実施例を示す模式図であり、図２は本発明に係る実施例を示す柱と梁との接合部の分解斜視図である。この例において、木質柱１，木質梁２，木質梁の上層面２ａ、木質梁の下層面２ｂ、木質梁のスリット２ｃ、下部金物３，Ｃ型ピ−ス３ａ、爪３ａ−１、梁受け金具３ｂ、側面板３ｂ−１，外置き板３ｂ−２，内置き板３ｂ−３，ナット付き板３ｂ−４，上部金物４、アングルピ−ス４ａ、溝４ａ−１、Ｕ字金具４ｂ、差し込み板４ｂ−１、ガイド溝４ｂ−２、ボルト貫通孔５，ボルト６，座金７，およびナット８から構成される。以下、これに沿って説明する。
【００１８】
まず、木質柱１と木質梁２を接合する柱頭接合金物の構成について説明する。図１に示すように、本発明の柱頭接合金物は、下部金物３と上部金物４とを重合して形成されている。図１と図２に示すように、下部金物３は、木質柱１のボルト挿通用の穴（図面を省略している）と座金７を挿通したボルト６で緊結される。次に、図２に示すように、木質柱１に付接されている下部金物３の側面板３ｂ−１に、木質梁２のスリット２ｃを差し込み、木質梁２の位置が固定された後、上部金物４を上部から当該部に差し込み、木質梁２の側面側からのボルト６で、下部金物３と上部金物４を連結する構造になっている。
【００１９】
次に、下部金物３の構成について説明する。図３（ｂ）と（ｃ）に示すように、下部金物３は、鋼板片を折曲げて、Ｃ型形状のウェブの中央部に複数のボルト貫通孔５を設け、リップの先端が爪３ａ−１形状に加工されたＣ型ピ−ス３ａと、図３（ｄ）に示すように、鋼板片を折曲げ加工をしたコ字状の下部が、Ｌ字形状で、ウェブ内部にナット付き板３ｂ−４を付接した、梁受け金具３ｂとで構成されている。Ｃ型ピ−ス３ａは、木質柱（垂直材）１に付設されるための、ボルト６用のボルト貫通孔５を複数設けており、そのボルト貫通孔５の間隔、径の寸法は、当接する梁受け金具３ｂのウェブ面に有するボルト貫通孔５と同じにしている。梁受け金具３ｂの、コ字形状のウェブ面の両側から突出する側面板３ｂ−１には、木質梁２を固定し、上部金物４と共に連結するボルト６孔用として、ボルト貫通孔５を所定の位置に設けており、梁受け金具３ｂの下端には、建て方（組立）時に木質梁２の支持にも使用できる、外置き板３ｂ−２および内置き板３ｂ−３を設けている。次いで、図３（ｄ）と（ｅ）および（ｆ）に示すように、帯鋼板にボルト貫通孔５を施し、ナット８を付着させたナット付き板３ｂ−４を、梁受け金具３ｂのウェブの内側に付設している。そのボルト貫通孔５の間隔、径の寸法は、前記のＣ型ピ−ス３ａと梁受け金具３ｂのウェブ面に施されているボルト貫通孔５と同じにして、木質柱１に挿通されるボルト６に結合できるようにしている。尚、木質柱１に当設するＣ型ピ−ス３ａのリップ面に、爪３ａ−１を設けることで、爪３ａ−１が木質柱１に挿入し、木質柱１と下部金物３のせん断耐力が高くなる。さらに、木質柱１と下部金物３間を、ボルト６で緊結しており、効率的な効果が得られるシステムになっている。
【００２０】
次いで、上部金物の構成について説明する。上部金物４は、図４に示すように、一片が下向きのアングルピ−ス４ａと、鋼板片をＵ字状に折曲げたＵ金具４ｂとで構成されている。アングルピ−ス４ａは、図２に示すように、木質柱１に付設されている下部金物３のＣ型ピ−ス３ａの内部に、アングルピ−ス４ａの下向きの一片を挿入し、Ｃ型ピ−ス３ａにアングルピ−ス４ａが挿嵌される構造で、接合部が回転する際のモ−メントに対して抵抗ができるようにしている。また、図４（ｂ）に示すように、アングルピ−ス４ａの鉛直片の下端には、木質柱１と下部金物３間を緊結しているボルト６に、鉛直片の下端が当たるのを避けるため溝４ａ−１を設けている。次に、図４（ｃ）に示すように、鋼板片をＵ字状に折曲げた、Ｕ金具４ｂのフランジ面の差し込み板４ｂ−１には、ボルト貫通孔５とガイド溝４ｂ−２を設けている。前記のボルト貫通孔５は、下部金物３のボルト貫通孔５と、孔径、ピッチとも相似しており、木質梁２の側面に施せれているボルト貫通孔５とも合致している。尚、ガイド溝４ｂ−２を設けているのは、木質梁２を仮載置する際に使用する、側面板３ｂ−１と木質梁２の連結用の最初のボルト６に、差し込み板４ｂ−１の下端が直接当たらないようにするためである。また、アングルピ−ス４ａの鉛直片が下部金物３のＣ型ピ−ス３ａの中にスム−ズに挿入・挿嵌できるように、Ｕ金具４ｂの端とアングルピ−ス４ａの鉛直片に隙間を空けている。
【００２１】
続いて、柱頭接合金物の接合形態について説明する。図１と図２に示すように、木質柱１に付設している下部金物３の、外置き板３ｂ−２と内置き板３ｂ−３の上面に、木質梁２を載置し、下部金物３の複数の側面板３ｂ−１と、木質梁２のスリット２ｃを噛み合わせて、さらに、上部金物４の複数の差し込み板４ｂ−１が重合し、木質梁２の側面からボルト６を挿通して、上部金物４と下部金物３と木質梁２が結合されている。すなわち、木質梁２の下層面２ｂと上層面２ａが、外置き板３ｂ−２および内置き板３ｂ−３とアングルピ−ス４ａ間で挟持した形状になっている。力の伝達は、外周に作用する引張力に対しては、木質柱に挿通しているボルト６と、複数の側面板３ｂ−１および複数の差し込み板４ｂ−１で、圧縮力に対しては木質柱１と木質梁２で負担する役割で構成され、また、せん断力に対しては、主に複数の側面板３ｂ−１で、曲げに対しては、下部金物と上部金物を重合したアングル形状の面で、集成材外層面の面圧応力を負担する役割で構成されている。
【００２２】
集成材の外層部の高強度樹種（外層ラミナ）で構成されている木質梁の上層面２ａと、下層面２ｂとの柱頭接合金物の結合形態について説明する。図１と図２に示すように、木質梁の上層面２ａには、上部金物４のアングルピ−ス４ａが、下層面２ｂには、下部金物３の外置き板３ｂ−２および内置き板３ｂ−３が当接していて、上部金物４と下部金物３は複数の板で繋がっている。すなわち、複数の側面板３ｂ−１と複数の差し込み板４ｂ−１、さらに、木質梁２のスリット２ｃが重合して、木質梁２側面からボルト６で串刺しの状態で連結されている。したがって、集成材が内部からと、外部の横と上下と四方から金物で挟持されて、集成材の外層部で強度的に重要な該当箇所の高強度樹種（ベイマツ、ヒノキ等）を効果的に活かすことができるシステム構造になっている。尚、上記既述では、柱頭接合金物と木質梁２の接合具をボルトで説明をしているが、本発明ではこれに限ることなく、ボルトと同程度の機能が発揮できるものであれば、公知の何れの方法でも良い。例えば、ドリフトピン等を挙げることができる。
【００２３】
施行方法を作業手順により説明する。建設現場内で、まず、図２に示すように、木質柱１の木質梁２の位置に、下部金物３のＣ型ピ−ス３ａのリップ面を向けて、木質柱１に施されている爪３ａ−１用の穴およびボルト挿通用の穴（図面を省略している）に、下部金物３のウェブ面のボルト貫通孔５を合わせ、木質柱１を挟む位置での座金７と木質柱１のボルト挿通用の穴（図面を省略している）を挿通させたボルト６を、下部金物３のナット付き板３ｂ−４のナットに挿入し、ボルト６をレンチ等を使用し緊結して、木質柱１に下部金物３を結合する。尚、木質柱１に、下部金物３を結合する場所は、本来なら工場での作業が品質上望ましいが、現場での立地条件や、養生、運搬費、工期等を検討した上での低コストの選択となる。
【００２４】
続いて、図２に示すように、まず、建て方作業にて木質柱１を垂直に建てて、水平材である木質梁２のスリット２ｃを、木質柱１より突起している側面板３ｂ−１に差し込み、外置き板３ｂ−２および内置き板３ｂ−３の上面に、木質梁２を仮載置して、次に、木質梁２側面の一番下のボルト貫通孔５（側面板３ｂ−１と差し込み板４ｂ−１と木質梁２のボルト貫通孔５の孔径と間隔は合致している）にボルト６を差し込み仮固定にする。その際、側面板３ｂ−１とスリット２ｃとの隙間が左右等間隔になるように注意する。次いで、上部金物４のＵ金具４ｂの差し込み板４ｂ−１を、下部金具３の側面板３ｂ−１とスリット２ｃとの隙間に上部から差し込むが、同時にアングルピ−ス４ａの鉛直片が、下部金物３のＣ型ピ−ス３ａの内部に挿入される状態になる。続いて、先導するガイド溝４ｂ−２が、木質梁２と側面板３ｂ−１に仮固定している一番下のボルト６に嵌り、各々のボルト穴を合致させ、木質梁２側面のボルト貫通孔５から、座金７と組み合わせたボルト６を挿通し、ナットをレンチ等を使用し緊結を行って、木質柱１と木質梁２を接合する。したがって、せん断・軸力・モ−メントの伝達が可能な剛接合金物で、モ−メント抵抗性能が高いラ−メン構法を得ることができる。
【００２５】
上述した金物類の材質は、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）を代表として示したが、本発明ではこれに限ることなく、機能的に満足すべき強度が得られることができれば、公知
の材質で良い。例えば、鋳物等を挙げることができる。なお、当該金物のサイズは、設計時の諸条件により決められるが、プレ−トの厚は４．５〜１２．０ｍｍ程度で、下部金物と上部金物を組み合わせて、幅は１５０〜３００ｍｍ程度、高さは３００〜７００ｍｍ程度、長さは４５０〜７５０ｍｍ程度である。
【００２６】
以上説明したように柱頭接合金物の本発明に係るによれば、集成材の特性（外層ラミナ）を活用しての剛接合ができる接合金物である。すなわち、大規模な木造建築物の公共建築物等の構造的特性に対応した、純ラ−メン（二方向ラ−メン）構法ができる接合金物を提供することで、耐震性、耐久性を重要視した構造設計を合理的に行うことができ、粘り強い構造等の効果が得られる。また、大規模な木造の技術が系統立っていない現状に貢献することも可能であり、住宅および建設業界での社会に与える効用は極めて大きい。
【符号の説明】
【００２７】
１ 木質柱
２ 木質梁
２ａ 木質梁の上層面
２ｂ 木質梁の下層面
２ｃ 木質梁のスリット
３ 下部金物
３ａ Ｃ型ピ−ス
３ａ−１ 爪
３ｂ 梁受け金具
３ｂ−１ 側面板
３ｂ−２ 外置き板
３ｂ−３ 内置き板
３ｂ−４ ナット付き板
４ 上部金物
４ａ アングルピ−ス
４ａ−１ 溝
４ｂ Ｕ字金具
４ｂ−１ 差し込み板
４ｂ−２ ガイド溝
５ ボルト貫通孔
６ ボルト
７ 座金
８ ナット
９ 従来の柱
１０ 従来の梁
１１ 従来の梁のスリット
１２ 従来の鋼板
１３ ドリフトピン
１４ ドリフトピン孔
１５ ドリフトピン挿入穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造建築物の軸組構法における、木質柱頭部と木質梁の剛接合金物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止など環境面で森林（若木の場合）でのＣＯ２吸収効果が注目されて、森林保全によるＣＯ２排出枠、および林業振興で地方再生も兼ねての林業活性化が叫ばれ、政府は木材利用を促進する方策として、今年１０月１日「公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律」を施行した。法律の基本的な方向は、公共建築物における木材の利用の促進の意義を踏まえ、非木造化を指向してきた過去の考え方を抜本的に転換し、公共建築物については可能な限り木造化を図る法律となっている。公共建築物には、国や地方が建設する学校、社会福祉施設、庁舎、公務員宿舎等が含まれている。しかし、公共建築や民間の非住宅を木造での大規模な構造にしたくとも、規模が違うため蓄積がある木造住宅の技術は転用できない。すなわち、構造計画やコストの面で木造化が困難な場合もあり、大規模な木造の技術が系統立っていないのが現状である。
【０００３】
従来の木造住宅等の軸組構法は、まず、柱と梁で軸組を構成し、それに壁や床を取り付けて行く構法である。柱には「通し柱」と「管柱」があり、柱の構造的な役割は、通し柱、管柱ともに垂直荷重を支持し、耐力壁として外周に作用する圧縮力や引張力に抵抗し、また、風圧力（水平力）を受ける外壁面での変形を防ぐことである。
【０００４】
従来、木造住宅等の軸組構法での通し柱は、柱の中間に梁を差し込むため、柱の断面欠損が大きくて、曲げ耐力は期待できずに引張力も不足する場合が多い。そこで、建築基準法関係告示第１４６０号で必要性能を確保するため、継手・仕口ではホゾや相欠きと組み合わせながら補強・補助金物等が明記されている。
【０００５】
近年、木造住宅等の軸組構法での柱の断面欠損を少なくする工法として、梁と柱又は梁と桁を堅固確実に固定すると共に、金物と梁等との当接部を安定化し、かつ筋交いの固定を容易にすることを目的とした梁受け金物及び梁受け装置が、特開２００２−１３８５８４号公報（第１公知例）で開示されている。
【０００６】
さらに、実願２００２−３５２９号公報（第２公知例）では、上記の特開２００２−１３８５８４号等を改良した工法、具体的には、上述した梁受け金物等は大きなせん断力のかかる梁に用いると、柱等にボルト・ナット類で取付ける部分が、折り曲げ加工でプレ−トが薄いため、梁と金物を接合したボルト及び打込みピンにより引っ張られ、縦一列にボルト・ナット類で金物が取付けている部位で、金物のプレ−ト自体が延びる等の問題が生じる恐れがあり、その金物変形を解消した方法が開示されている。
【０００７】
また、近年、住宅用の木質ラ−メン構法が注目され、車庫一体型の住宅や店舗兼用住宅、さらに、一般の住宅でも、大きなスパン、大きな開口のものが求められており、一般的な木質ラ−メン構法として、鋼板挿入式ドリフトピンの接合方法が、図５に示す方法で行われている。即ち、事前にスリット加工された集成材の柱９芯に、ドリフトピン孔１４有する鋼板１２を挿入して、柱９面に施されているドリフトピン挿入穴１５に、ドリフトピン１３を差し込み、柱９に鋼板１２を固定して、次に、柱９から突起している鋼板１２に、集成材の梁１０に加工されているスリット１１を差し込み、梁の側面から、ドリフトピン１３と呼ばれている丸鋼を、ドリフトピン挿入穴１５に差し込んで、柱９と梁１０を一体化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１３８５８４号
【特許文献２】実願２００２−３５２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、第１公知例等を改良した第２公知例の梁受け金物は、集成材の柱と梁の接合として、せん断力と軸力（引張・圧縮）を考慮して開発されたものである。近年、曲げ応力を考慮して開発された、代表的な図５の鋼板挿入のドリフトピンを使用している架構方式においても、完全な剛にできない課題があり、半剛接合（ピンと剛の中間）の評価である。例えば、図５に示す、鋼板挿入式ドリフトピンの接合方法の場合は、集成材を縦方向にスリットして鋼板を挿入する方式で、地震等が発生すると、接合部ではモ−メントが矢印のように発生し、接合部の回転が始まり、各構造材が抵抗するので、ドリフトピンが集成材にめり込む、そのため接合部は微少に回転する。また、ウェブ接合のため、外側ほど力学的性能の高い集成材の特性（集成材は、一般的にコストを考慮して、強度的に重要な梁の上層面と下層面には、高強度樹種の高価なベイマッ等、内層面には、ラミナ低強度樹種の杉等が使用されている）を有効に利用しているとは思えない。近年、高性能な木質ラ−メン構法への期待が高まっているが、木質ラ−メンの構法性能に関する設計法が確立しているとは言い難いのが現状である。
【００１０】
本発明の解決すべき課題は、大規模な木造建築物、例えば、柱と柱の間隔（スパン）が長い、天井が高いといった公共建築物等の構造的特性に対応して、集成材の特性（外層ラミナ）を活かし、木質ラ−メン構法の基となる、柱頭と梁の剛接合金物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、集成材の特性を活かした、新しいモ−メント抵抗接合の形式、すなわち、フランジ接合型で、集成材の外層面を活用しての接合金物の技術的知見を得た。その要旨とするところは以下の通りである。
【００１２】
リップみぞ形鋼片のリップの先端で、外向きに鋼板を曲げて、矩形形状に加工された複数の爪と、ウェブ面に複数のボルト貫通孔を設けて形成されたＣ型ピ−スのウェブの背面に、鋼板片をコ字形状に折曲げて、複数のボルト貫通孔を設けたウェブ面と、ウェブ面とウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面に複数のボルト貫通孔を設けた側面板と、前記ウェブ面と前記側面板の底部から水平に延出する置き板とで形成された梁受け金具のウェブの背面とを、当接して、構成された下部金物に、ウェブ面が上部になるようにコ字形状に鋼板片を折曲げて、ウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面に、複数のボルト貫通孔を設けた差し込み板で形成されたＵ金具のウェブの上面側と、一片が下向きで、他片が水平状のアングルの水平面を、当接して構成された上部金物を重合し、前記アングル形状の下向きの一片が、前記のＣ型ピ−ス内部に挿入され、前記の側面板と、前記の差し込み板がボルトで連結されることを特徴とする柱頭接合金物。
【発明の効果】
【００１３】
（Ａ）本発明に係る柱頭接合金物によれば、従来の梁受け金物は、主にせん断力と軸力を考慮して開発されたものであり、また、近年の曲げ応力を考慮した鋼板挿入式ドリフトピンの接合方法では、門型ラ−メン（一方向）構法であり、半剛接合（ピンと剛の中間）での評価である。本発明では、集成材の特性（外層ラミナ）を活用しての、せん断・軸力・曲げ応力の伝達が可能な、剛接合での金物のシステム構法で、純ラ−メン（Ｘ、Ｙ方向の二方向ラ−メン）構法である。したがって、従来工法より大スパン（張間）を長くすることが可能で、公共建築物等の構造的特性に対応した、高性能な木質ラ−メン構法で、耐震性、耐久性を重要視した設計を合理的に行うことができ、粘り強い構造等の効果が得られる。
【００１４】
（Ｂ）本発明に係る柱頭接合金物によれば、従来の梁受け金物で、図５に示すモ−メント抵抗接合型の曲げに対する断面性能は、梁の成（高さ）に沿って鋼板を挿入しており、梁と柱の外端部の位置に鋼板が存在しないため、回転を伴う。しかし、本発明では、梁と柱に接触する外層面の位置（フランジ）に鋼板製の金物で、剛性を保つシステムであり、従来の半剛接合とは異なり剛接合が可能である。
【００１５】
（Ｃ）本発明に係る柱頭接合金物によれば、柱に当設する下部金物のＣ型ピ−スには、せん断受け用の爪（突起）を備えており、その爪が柱内部に挿入されことで、せん断耐力が高くなる。また、ボルトでＣ型ピ−スが柱に圧着されているため、せん断耐力が効率的に得られるシステムである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る柱頭接合金物の柱と梁との接合部の実施例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る実施例を示す柱と梁との接合部の分解斜視図である。
【図３】本発明に係る下部金物の実施例を示す説明図であり、（ａ）は下部金物の模式図、（ｂ）はＣ型ピ−スの背面方向から見た模式図、（ｃ）はＣ型ピ−スの腹面方向から見た模式図、（ｄ）は梁受け金具の模式図、（ｄ）はナット付き板の正面図、（ｄ）はナット付き板の側面図である。
【図４】本発明に係る上部金物の実施例を示す説明図であり、（ａ）は上部金物の模式図、（ｂ）はアングルピ−スの模式図、（ｃ）はＵ金具の模式図である。
【図５】従来技術に係る木造建築物の軸組構法における、木質ラ−メン構法の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図５に基づいて、本発明に係る柱頭接合金物の実施形態例を説明する。図１は本発明に係る柱頭接合金物の柱と梁との接合部の実施例を示す模式図であり、図２は本発明に係る実施例を示す柱と梁との接合部の分解斜視図である。この例において、木質柱１，木質梁２，木質梁の上層面２ａ、木質梁の下層面２ｂ、木質梁のスリット２ｃ、下部金物３，Ｃ型ピ−ス３ａ、爪３ａ−１、梁受け金具３ｂ、側面板３ｂ−１，外置き板３ｂ−２，内置き板３ｂ−３，ナット付き板３ｂ−４，上部金物４、アングルピ−ス４ａ、溝４ａ−１、Ｕ字金具４ｂ、差し込み板４ｂ−１、ガイド溝４ｂ−２、ボルト貫通孔５，ボルト６，座金７，およびナット８から構成される。以下、これに沿って説明する。
【００１８】
まず、木質柱１と木質梁２を接合する柱頭接合金物の構成について説明する。図１に示すように、本発明の柱頭接合金物は、下部金物３と上部金物４とを重合して形成されている。図１と図２に示すように、下部金物３は、木質柱１のボルト挿通用の穴（図面を省略している）と座金７を挿通したボルト６で緊結される。次に、図２に示すように、木質柱１に付接されている下部金物３の側面板３ｂ−１に、木質梁２のスリット２ｃを差し込み、木質梁２の位置が固定された後、上部金物４を上部から当該部に差し込み、木質梁２の側面側からのボルト６で、下部金物３と上部金物４を連結する構造になっている。
【００１９】
次に、下部金物３の構成について説明する。図３（ｂ）と（ｃ）に示すように、下部金物３は、鋼板片を折曲げて、Ｃ型形状のウェブの中央部に複数のボルト貫通孔５を設け、リップの先端が爪３ａ−１形状に加工されたＣ型ピ−ス３ａと、図３（ｄ）に示すように、鋼板片を折曲げ加工をしたコ字状の下部が、Ｌ字形状で、ウェブ内部にナット付き板３ｂ−４を付接した、梁受け金具３ｂとで構成されている。Ｃ型ピ−ス３ａは、木質柱（垂直材）１に付設されるための、ボルト６用のボルト貫通孔５を複数設けており、そのボルト貫通孔５の間隔、径の寸法は、当接する梁受け金具３ｂのウェブ面に有するボルト貫通孔５と同じにしている。梁受け金具３ｂの、コ字形状のウェブ面の両側から突出する側面板３ｂ−１には、木質梁２を固定し、上部金物４と共に連結するボルト６孔用として、ボルト貫通孔５を所定の位置に設けており、梁受け金具３ｂの下端には、建て方（組立）時に木質梁２の支持にも使用できる、外置き板３ｂ−２および内置き板３ｂ−３を設けている。次いで、図３（ｄ）と（ｅ）および（ｆ）に示すように、帯鋼板にボルト貫通孔５を施し、ナット８を付着させたナット付き板３ｂ−４を、梁受け金具３ｂのウェブの内側に付設している。そのボルト貫通孔５の間隔、径の寸法は、前記のＣ型ピ−ス３ａと梁受け金具３ｂのウェブ面に施されているボルト貫通孔５と同じにして、木質柱１に挿通されるボルト６に結合できるようにしている。尚、木質柱１に当設するＣ型ピ−ス３ａのリップ面に、爪３ａ−１を設けることで、爪３ａ−１が木質柱１に挿入し、木質柱１と下部金物３のせん断耐力が高くなる。さらに、木質柱１と下部金物３間を、ボルト６で緊結しており、効率的な効果が得られるシステムになっている。
【００２０】
次いで、上部金物の構成について説明する。上部金物４は、図４に示すように、一片が下向きのアングルピ−ス４ａと、鋼板片をＵ字状に折曲げたＵ金具４ｂとで構成されている。アングルピ−ス４ａは、図２に示すように、木質柱１に付設されている下部金物３のＣ型ピ−ス３ａの内部に、アングルピ−ス４ａの下向きの一片を挿入し、Ｃ型ピ−ス３ａにアングルピ−ス４ａが挿嵌される構造で、接合部が回転する際のモ−メントに対して抵抗ができるようにしている。また、図４（ｂ）に示すように、アングルピ−ス４ａの鉛直片の下端には、木質柱１と下部金物３間を緊結しているボルト６に、鉛直片の下端が当たるのを避けるため溝４ａ−１を設けている。次に、図４（ｃ）に示すように、鋼板片をＵ字状に折曲げた、Ｕ金具４ｂのフランジ面の差し込み板４ｂ−１には、ボルト貫通孔５とガイド溝４ｂ−２を設けている。前記のボルト貫通孔５は、下部金物３のボルト貫通孔５と、孔径、ピッチとも相似しており、木質梁２の側面に施せれているボルト貫通孔５とも合致している。尚、ガイド溝４ｂ−２を設けているのは、木質梁２を仮載置する際に使用する、側面板３ｂ−１と木質梁２の連結用の最初のボルト６に、差し込み板４ｂ−１の下端が直接当たらないようにするためである。また、アングルピ−ス４ａの鉛直片が下部金物３のＣ型ピ−ス３ａの中にスム−ズに挿入・挿嵌できるように、Ｕ金具４ｂの端とアングルピ−ス４ａの鉛直片に隙間を空けている。
【００２１】
続いて、柱頭接合金物の接合形態について説明する。図１と図２に示すように、木質柱１に付設している下部金物３の、外置き板３ｂ−２と内置き板３ｂ−３の上面に、木質梁２を載置し、下部金物３の複数の側面板３ｂ−１と、木質梁２のスリット２ｃを噛み合わせて、さらに、上部金物４の複数の差し込み板４ｂ−１が重合し、木質梁２の側面からボルト６を挿通して、上部金物４と下部金物３と木質梁２が結合されている。すなわち、木質梁２の下層面２ｂと上層面２ａが、外置き板３ｂ−２および内置き板３ｂ−３とアングルピ−ス４ａ間で挟持した形状になっている。力の伝達は、外周に作用する引張力に対しては、木質柱に挿通しているボルト６と、複数の側面板３ｂ−１および複数の差し込み板４ｂ−１で、圧縮力に対しては木質柱１と木質梁２で負担する役割で構成され、また、せん断力に対しては、主に複数の側面板３ｂ−１で、曲げに対しては、下部金物と上部金物を重合したアングル形状の面で、集成材外層面の面圧応力を負担する役割で構成されている。
【００２２】
集成材の外層部の高強度樹種（外層ラミナ）で構成されている木質梁の上層面２ａと、下層面２ｂとの柱頭接合金物の結合形態について説明する。図１と図２に示すように、木質梁の上層面２ａには、上部金物４のアングルピ−ス４ａが、下層面２ｂには、下部金物３の外置き板３ｂ−２および内置き板３ｂ−３が当接していて、上部金物４と下部金物３は複数の板で繋がっている。すなわち、複数の側面板３ｂ−１と複数の差し込み板４ｂ−１、さらに、木質梁２のスリット２ｃが重合して、木質梁２側面からボルト６で串刺しの状態で連結されている。したがって、集成材が内部からと、外部の横と上下と四方から金物で挟持されて、集成材の外層部で強度的に重要な該当箇所の高強度樹種（ベイマツ、ヒノキ等）を効果的に活かすことができるシステム構造になっている。尚、上記既述では、柱頭接合金物と木質梁２の接合具をボルトで説明をしているが、本発明ではこれに限ることなく、ボルトと同程度の機能が発揮できるものであれば、公知の何れの方法でも良い。例えば、ドリフトピン等を挙げることができる。
【００２３】
施行方法を作業手順により説明する。建設現場内で、まず、図２に示すように、木質柱１の木質梁２の位置に、下部金物３のＣ型ピ−ス３ａのリップ面を向けて、木質柱１に施されている爪３ａ−１用の穴およびボルト挿通用の穴（図面を省略している）に、下部金物３のウェブ面のボルト貫通孔５を合わせ、木質柱１を挟む位置での座金７と木質柱１のボルト挿通用の穴（図面を省略している）を挿通させたボルト６を、下部金物３のナット付き板３ｂ−４のナットに挿入し、ボルト６をレンチ等を使用し緊結して、木質柱１に下部金物３を結合する。尚、木質柱１に、下部金物３を結合する場所は、本来なら工場での作業が品質上望ましいが、現場での立地条件や、養生、運搬費、工期等を検討した上での低コストの選択となる。
【００２４】
続いて、図２に示すように、まず、建て方作業にて木質柱１を垂直に建てて、水平材である木質梁２のスリット２ｃを、木質柱１より突起している側面板３ｂ−１に差し込み、外置き板３ｂ−２および内置き板３ｂ−３の上面に、木質梁２を仮載置して、次に、木質梁２側面の一番下のボルト貫通孔５（側面板３ｂ−１と差し込み板４ｂ−１と木質梁２のボルト貫通孔５の孔径と間隔は合致している）にボルト６を差し込み仮固定にする。その際、側面板３ｂ−１とスリット２ｃとの隙間が左右等間隔になるように注意する。次いで、上部金物４のＵ金具４ｂの差し込み板４ｂ−１を、下部金具３の側面板３ｂ−１とスリット２ｃとの隙間に上部から差し込むが、同時にアングルピ−ス４ａの鉛直片が、下部金物３のＣ型ピ−ス３ａの内部に挿入される状態になる。続いて、先導するガイド溝４ｂ−２が、木質梁２と側面板３ｂ−１に仮固定している一番下のボルト６に嵌り、各々のボルト穴を合致させ、木質梁２側面のボルト貫通孔５から、座金７と組み合わせたボルト６を挿通し、ナットをレンチ等を使用し緊結を行って、木質柱１と木質梁２を接合する。したがって、せん断・軸力・モ−メントの伝達が可能な剛接合金物で、モ−メント抵抗性能が高いラ−メン構法を得ることができる。
【００２５】
上述した金物類の材質は、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）を代表として示したが、本発明ではこれに限ることなく、機能的に満足すべき強度が得られることができれば、公知
の材質で良い。例えば、鋳物等を挙げることができる。なお、当該金物のサイズは、設計時の諸条件により決められるが、プレ−トの厚は４．５〜１２．０ｍｍ程度で、下部金物と上部金物を組み合わせて、幅は１５０〜３００ｍｍ程度、高さは３００〜７００ｍｍ程度、長さは４５０〜７５０ｍｍ程度である。
【００２６】
以上説明したように柱頭接合金物の本発明に係るによれば、集成材の特性（外層ラミナ）を活用しての剛接合ができる接合金物である。すなわち、大規模な木造建築物の公共建築物等の構造的特性に対応した、純ラ−メン（二方向ラ−メン）構法ができる接合金物を提供することで、耐震性、耐久性を重要視した構造設計を合理的に行うことができ、粘り強い構造等の効果が得られる。また、大規模な木造の技術が系統立っていない現状に貢献することも可能であり、住宅および建設業界での社会に与える効用は極めて大きい。
【符号の説明】
【００２７】
１ 木質柱
２ 木質梁
２ａ 木質梁の上層面
２ｂ 木質梁の下層面
２ｃ 木質梁のスリット
３ 下部金物
３ａ Ｃ型ピ−ス
３ａ−１ 爪
３ｂ 梁受け金具
３ｂ−１ 側面板
３ｂ−２ 外置き板
３ｂ−３ 内置き板
３ｂ−４ ナット付き板
４ 上部金物
４ａ アングルピ−ス
４ａ−１ 溝
４ｂ Ｕ字金具
４ｂ−１ 差し込み板
４ｂ−２ ガイド溝
５ ボルト貫通孔
６ ボルト
７ 座金
８ ナット
９ 従来の柱
１０ 従来の梁
１１ 従来の梁のスリット
１２ 従来の鋼板
１３ ドリフトピン
１４ ドリフトピン孔
１５ ドリフトピン挿入穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リップみぞ形鋼片のリップの先端で、外向きに鋼板を曲げて、矩形形状に加工された複数の爪と、ウェブ面に複数のボルト貫通孔を設けて形成されたＣ型ピ−スのウェブの背面に、鋼板片をコ字形状に折曲げて、複数のボルト貫通孔を設けたウェブ面と、ウェブ面とウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面に複数のボルト貫通孔を設けた側面板と、前記ウェブ面と前記側面板の底部から水平に延出する置き板とで形成された梁受け金具のウェブの背面とを、当接して、構成された下部金物に、ウェブ面が上部になるようにコ字形状に鋼板片を折曲げて、ウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面に、複数のボルト貫通孔を設けた差し込み板で形成されたＵ金具のウェブの上面側と、一片が下向きで、他片が水平状のアングルの水平面を、当接して構成された上部金物を重合し、前記アングル形状の下向きの一片が、前記のＣ型ピ−ス内部に挿入され、前記の側面板と、前記の差し込み板がボルトで連結されることを特徴とする柱頭接合金物。
【請求項１】
リップみぞ形鋼片のリップの先端で、外向きに鋼板を曲げて、矩形形状に加工された複数の爪と、ウェブ面に複数のボルト貫通孔を設けて形成されたＣ型ピ−スのウェブの背面に、鋼板片をコ字形状に折曲げて、複数のボルト貫通孔を設けたウェブ面と、ウェブ面とウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面に複数のボルト貫通孔を設けた側面板と、前記ウェブ面と前記側面板の底部から水平に延出する置き板とで形成された梁受け金具のウェブの背面とを、当接して、構成された下部金物に、ウェブ面が上部になるようにコ字形状に鋼板片を折曲げて、ウェブ面の両側からウェブ面に垂直に突出する両側面に、複数のボルト貫通孔を設けた差し込み板で形成されたＵ金具のウェブの上面側と、一片が下向きで、他片が水平状のアングルの水平面を、当接して構成された上部金物を重合し、前記アングル形状の下向きの一片が、前記のＣ型ピ−ス内部に挿入され、前記の側面板と、前記の差し込み板がボルトで連結されることを特徴とする柱頭接合金物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−５７１６８（Ｐ２０１３−５７１６８Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４４８２（Ｐ２０１１−１９４４８２）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（５０６２０００８３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（５０６２０００８３）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]