(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面同士が接触する二本の棒材（２１、３１）と、平行に並ぶ二枚の側面板（１４）と該側面板（１４）を一体化する中央板（１３）とからなるＨ形状の金具（１１）と、該金具（１１）と前記棒材（２１、３１）とを一体化する固定具（２８、３８）と、を備え、各棒材（２１、３１）の端部には、前記側面板（１４）を差し込むため二列のスリット（２２、３２）を設け、また棒材（２１、３１）の端面には、前記中央板（１３）を収容するための段差部（２３、３３）を設け、前記中央板（１３）と前記棒材（２１、３１）端面が対向する空間二箇所のうち、少なくとも一箇所には、介挿具（４１または４３）を組み込んでいることを特徴とする連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種木構造において、二本の棒材を直線状につなぐための連結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
木造建築を始めとする各種木構造において、棒材同士を連結するため、金具を用いることがある。この金具の形状は、用途や目的に応じて様々だが、柱と横架材など、二本の棒材を丁字状に連結する場合、コの字状のものを使用することが多い。コの字状の金具は、鋼板を二箇所で折り曲げたもので、中央に位置する中央板と、中央板の左右両側から直角に突出する側面板と、で構成されている。中央板は、ボルトなどを介して棒材に引き寄せられるが、側面板は、棒材の端部に加工された二列の溝に差し込まれる。なお、この金具の具体例としては、特許文献１が挙げられる。
【０００３】
そのほか、二本の棒材の端面同士を接触させて、直線状に連結するための金具も開発されている。その具体例としては、特許文献２や特許文献３のほか、非特許文献１が挙げられる。特許文献２で開示されている金具は、二本の棒材を跨ぐように差し込み、ピンなどで棒材と一体化する構成である。なお棒材には、金具を差し込むための溝のほか、ピンなどを差し込むための孔をあらかじめ加工しておく。また特許文献３で開示されている金具は、それぞれの棒材に対向するように配置して、これをボルトで引き寄せる構成で、連結部にプレストレスを与えることができる。さらに非特許文献１では、コの字状の金具二個を背中合わせで接合したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３３１２６０号公報
【特許文献２】特開２０００−５４４８８号公報
【特許文献３】特開２００７−２１７９４９号公報
【非特許文献１】意匠登録第１１６３３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
棒材同士の連結部は、構造物の強度を確保する上で極めて重要であり、そこに組み込まれる金具は、強度のほか、棒材の経年変形や施工性など、様々な要因を考慮して選定する必要がある。連結部の強度を確保するには、金具と棒材を不動状態で固定することが好ましく、特許文献１などのように、金具をボルトで引き寄せる方法が優れている。対して、ドリフトピンなどで金具と棒材を一体化する場合、加工精度や施工時の作業性を考慮して、ドリフトピンなどを差し込む丸孔の直径に余裕を持たせることが多く、強度上、不利な面がある。
【０００６】
特許文献２や非特許文献１で開示されている金具は、連結される二本の棒材のいずれとも、ドリフトピンなどで一体化する構成である。そのため前記のように、ドリフトピンなどを差し込む丸孔の直径に余裕を持たせることが多い。また金具を差し込むための溝なども、費用や加工設備との兼ね合いで、必要以上に大きく削り込むことが多い。これらの要因が重なることで、施工後の連結部に緩みが発生して、構造物の強度が低下する恐れもある。
【０００７】
特許文献３で開示されている金具は、連結部にプレストレスを与えることができ、緩みが発生することはない。そのため強度には優れているものの、金具を対向配置することで部品点数が増えるほか、施工時にプレストレスを発生させる作業を伴うなど、費用や手間に関しては不利な面がある。
【０００８】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、二本の棒材を直線状につなぐ際、金具と棒材との緩みを解消して、剛性の低下を抑制できる連結構造の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、端面同士が接触する二本の棒材と、平行に並ぶ二枚の側面板と該側面板を一体化する中央板とからなるＨ形状の金具と、該金具と前記棒材とを一体化する固定具と、を備え、各棒材の端部には、前記側面板を差し込むため二列のスリットを設け、また棒材の端面には、前記中央板を収容するための段差部を設け、前記中央板と前記棒材端面が対向する空間二箇所のうち、少なくとも一箇所には、介挿具を組み込んでいることを特徴とする連結構造である。
【００１０】
本発明は、二本の棒材を直線状につなぐ連結構造において、金具と棒材との緩みをできるだけ抑制して、連結部の剛性を確保することを目的としており、棒材は、集成材を含む木製であることを前提とする。また金具は、平行に並ぶ二枚の側面板と、この二枚の側面板のほぼ真ん中で双方を一体化する中央板と、で構成されるＨ形状である。各棒材の端部には、側面板を差し込む二列のスリットを加工しておくほか、中央板を収容するため、端面中央を削り落とした段差部を加工しておく。なお段差部は、二列のスリットを結ぶ範囲だけに加工するが、一方の棒材だけに加工する場合と、両方の棒材に加工する場合がある。
【００１１】
固定具は、金具と棒材を一体化するため、金具と棒材を貫通する棒状のもので、棒材の側面から差し込む。固定具の具体例としては、ドリフトピンやボルトが挙げられ、ドリフトピンの場合、差し込みの後、棒材との摩擦で保持される。またボルトの場合、抜け止めのため、先端側にナットを取り付ける。固定具を差し込むため、金具の側面板には、製造段階でピン孔などを形成しておくほか、棒材には、ピン孔などと同心となる位置に横孔を加工しておく。なお固定具は、一本だけでは曲げモーメントに対抗できない。そのため、片方の棒材について複数本の使用を前提とする。
【００１２】
介挿具は、金具の中央板と棒材の端面が対向する空間に組み込み、中央板と棒材の双方に接触して、当該空間を埋めるものである。中央板を収容するため、棒材の端面には、前記のように段差部を加工する必要がある。連結部の強度といった点からは、段差部を精度良く加工して、中央板と棒材を密着させることが好ましい。しかし実際には、費用や加工設備との兼ね合いで、段差部を必要以上に深くすることが多い。そのため、中央板の両面が棒材の端面と接触するとは限らず、この箇所にある程度の空間が発生して、金具が棒材に対して変位しやすくなる。
【００１３】
この空間に介挿具で組み込むことで、金具と棒材が一体化して剛性が向上するほか、中央板と棒材との境界面に作用する圧力が広範囲に分散して、棒材の経年変形が抑制され、金具の緩みを解消できる。なお介挿具の具体例としては、空間に入り込む金属板や、ネジ釘の頭部などが挙げられる。また介挿具は、中心板の両面に組み込む場合と、片面だけに組み込む場合がある。
【００１４】
介挿具として金属板を用いる場合、その大きさや厚さは自在に調整できるため、空間の形状に応じた最適な物を無理なく選択可能で、施工性に影響を与えることなく、確実に連結部の緩みを解消できる。なお金属板を中央板と同等の大きさとして、空間のほぼ全域を埋めることもできるが、条件によっては下半分だけなど、一部に限定しても構わない。そのほか、金属板を組み込む際は、接着剤で貼り付けることもできるが、皿ビスなどを用いることもできる。
【００１５】
介挿具としてネジ釘を用いる場合、そのねじ込み量を調整することで、空間の厚さの変化に無理なく対応できる。なお一個のネジ釘だけでは、荷重が局地的に大きくなり棒材の変形などが予想される。そのため同一空間について複数本使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明のように、金具の中央板と棒材の端面が対向する空間に介挿具を組み込むことで、介挿具を挟んで金具と棒材が密着して、金具と棒材との緩みが解消され、連結部の剛性低下を抑制できる。また金具と棒材との間に伝達する荷重は、介挿具によって広範囲に分散されるため、棒材の端面に作用する応力が局地的に大きくなることもない。そのため、棒材の経年変形を防止でき、連結部の剛性が低下することもない。しかも本発明は簡素な構成で、コスト面でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による連結構造の具体例を示す斜視図である。
【図２】図１の各要素を組み上げていく途中段階を示す斜視図である。
【図３】図１の最終段階で、二本の横架材を連結した状態を示す斜視図である。
【図４】図３の連結構造の縦断面図と、Ａ−Ａ断面図と、Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５】図１とは異なる連結構造を示す斜視図である。
【図６】介挿具としてネジ釘を用いた場合を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明による連結構造の具体例を示している。本発明による連結構造は、二本の棒材を直線状に連結するためのもので、この図では、水平に敷設される二本の横架材２１、３１を棒材としている。図の左側の横架材３１は、柱５１によって支持されており、対する右側の横架材２１は、金具１１を介して左側の横架材３１で支持されている。金具１１は、鋼板を折り曲げてコの字状にしたものを背中合わせに配置して、溶接で一体化したもので、二列の側面板１４と、その真ん中を結ぶ中央板１３と、で構成され、上または下から見てＨ形状である。
【００１９】
金具１１の側面板１４を差し込むため、各横架材２１、３１の端部には、二列のスリット２２、３２を加工してある。スリット２２、３２は、横架材２１、３１の上下面を貫通しており、さらに側面板１４全体を差し込めるだけの奥行きを確保してある。また中央板１３を収容するため、各横架材２１、３１の端面には段差部２３、３３を加工してある。段差部２３、３３は、二列のスリット２２、３２の間だけを削り込んだものだが、施工性を考慮して、その削り込み深さの合計は、中央板１３の厚さよりも大きくなっている。
【００２０】
金具１１と横架材２１、３１を一体化する固定具については、ドリフトピン２８、３８を使用している。ドリフトピン２８、３８を挿通できるよう、金具１１の側面板１４には、上下二組のピン溝１６と計四組のピン孔１８を点対称形に配置してある。また横架材２１、３１の側面には、ピン溝１６やピン孔１８と同心となる位置に横孔２４、３４を加工してある。横孔２４、３４は反対面に達しており、それぞれ上下に三個並んでいる。
【００２１】
段差部２３、３３に組み込む介挿具については、金属板４１を使用している。この図では、右側の横架材２１に下向きの荷重が作用することを考慮して、この段差部２３の下方にのみ金属板４１を配置している。金属板４１によって、中央板１３と段差部２３との空間が埋められて、双方が実質的に一体化する。そのため、連結部の微小な緩みが解消され、剛性の低下を抑制でき、両横架材２１、３１をまたぐ荷重は直接的に伝達されていく。なお金属板４１の組み込みには、皿ビス４５を用いている。皿ビス４５の頭部は、金属板４１の中に埋まり、金具１１と干渉することはない。
【００２２】
図２は、図１の各要素を組み上げていく途中段階を示している。左側の横架材３１のスリット３２に側面板１４を差し込んだ後、横孔３４からドリフトピン３８を打ち込み、金具１１と横架材３１を一体化している。また右側の横架材２１については、一番上の横孔２４に限ってドリフトピン２８を打ち込んでいるほか、段差部２３の下方には、皿ビス４５で金属板４１を取り付けている。この後、右側の横架材２１を吊り上げて、その端面を金具１１の上方に移動して徐々に下降させていくと、側面板１４がスリット２２に差し込まれて、やがて打ち込み済みのドリフトピン２８がピン溝１６で受け止められ、横架材２１の仮置きが完了する。
【００２３】
図３は、図１の最終段階で、二本の横架材２１、３１を連結した状態を示している。金具１１全体は、スリット２２、３２や段差部２３、３３に埋め込まれており、またドリフトピン２８、３８全体も横孔２４、３４に埋め込まれており、これらの端部だけが外部から視認できる。なお金属板４１は、両横架材２１、３１の間に挟み込まれているため、外部からはほとんど視認できない。以降、右側の横架材２１に作用する下向きの荷重は、金具１１を介して左側の横架材３１に伝達され、最終的には柱５１によって受け止められる。
【００２４】
図４は、図３の連結構造の各断面を示している。中央部の縦断面図のように、金具１１の中央板１３は、二枚の鋼板が段違いで重なった形状になっている。また段差部２３、３３の削り込みが深いことから、中央板１３は、横架材２１、３１の端面と接触しておらず、一定の空間が形成されている。仮に中央板１３の全域が横架材２１、３１と接触していないと、荷重の伝達がドリフトピン２８、３８に集中するため、金具１１や横架材２１、３１が変形する恐れがある。しかし、この連結構造では、空間の下方に一枚の金属板４１を挟み込んでおり、金具１１の移動を拘束できるほか、圧縮荷重の伝達を担っている。
【００２５】
図５は、図１とは異なる連結構造を示している。図１では段差部２３、３３を各横架材２１、３１に加工している。しかし本図では、左側の横架材３１の段差部３３を深く加工することで、右側の横架材２１の段差部をなくしている。このような場合でも、横架材２１の端面に金属板４１を取り付けることは可能である。なお金属板４１は、本図のように両方の横架材２１、３１に取り付けることもでき、しかもその大きさは自在であり、横架材２１、３１の高さと同等としても構わない。
【００２６】
図６は、介挿具としてネジ釘４３を用いた場合を示している。介挿具については、これまでの各図で用いた金属板４１のほか、本図のようにネジ釘４３を用いることもできる。ネジ釘４３の頭部が金具１１の中央板１３に接触することで、金具１１の変位を防止でき、さらに荷重の伝達も担う。なお、ネジ釘４３のねじ込み量を調整することで、施工性に影響を与えることなく、中央板１３と接触させることができる。また、介挿具として適切に機能するよう、ネジ釘４３は、できるだけ高密度に配置することが好ましく、本図では右側の横架材２１の段差部２３に計三個をねじ込んでいる。
【符号の説明】
【００２７】
１１  金具
１３  中央板
１４  側面板
１６  ピン溝
１８  ピン孔
２１  横架材（棒材）
２２  スリット
２３  段差部
２４  横孔
２８  ドリフトピン（固定具）
３１  横架材（棒材）
３２  スリット
３３  段差部
３４  横孔
３８  ドリフトピン（固定具）
４１  金属板（介挿具）
４３  ネジ釘（介挿具）
４５  皿ビス
５１  柱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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