(57)【要約】      （修正有）【課題】木造建築物の施工において、部材の輸送効率を低下することなく現地での作業量を軽減可能で、建築費用の削減を実現する連結金物を提供すること。【解決手段】第一部材Ｆと第二部材Ｓとを締結するため、第一部材Ｆの側面に接触する密着板１２と、第二部材Ｓの溝４１に嵌め込まれる差込板１３と、から構成される連結金物１１において、密着板１２が第一部材Ｆに接触している当接面１８から、差込板１３の終端までの長さが４０ｍｍ以上且つ６８ｍｍ以下に制限する。これによって連結金物１１が小形化するため、工場内で第一部材Ｆに連結金物１１を取り付けてからトラックに積載して現地に搬入した場合でも輸送効率が従来と変わらず、しかも現地で連結金物１１を取り付ける作業が半減できる。これにより建築費用の削減が可能である上、固定ピン２５の使用本数を増やすことで強度も維持できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一部材（Ｆ）と第二部材（Ｓ）との締結部に使用され、
当接面（１８）が前記第一部材（Ｆ）に接触する密着板（１２）と、
前記第二部材（Ｓ）に形成された溝（４１）に嵌め込まれ且つ前記密着板（１２）から直角に延在している差込板（１３）と、
から構成され、
前記密着板（１２）には、第一部材（Ｆ）と締結するための係止孔（１５）を備え、
前記差込板（１３）には、第二部材（Ｓ）と締結するための保持手段（１６又は１７）を備え、
密着板（１２）の当接面（１８）から、差込板（１３）の終端までの長さが４０ｍｍ以上且つ６８ｍｍ以下であることを特徴とする連結金物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造建築において土台や柱や梁などの部材を締結する際に使用する連結金物に関する。
【背景技術】
【０００２】
在来工法による木造建築は、土台や柱や梁などといった棒状の部材を組み合わせて骨格を構成している。柱や梁などの骨格材は、建物の強度を確保する上で極めて重要であり、骨格材同士を結合している締結部においても、十分な剛性が必要である。そこで締結部には、仕打と仕打溝を組み合わせるなどの対策を古くから講じられているが、仕打や仕打溝は断面欠損が大きく強度上の問題が発生しやすく、しかも仕打溝に仕打を差し込む際の作業性も悪いといった問題がある。そこで最近では仕打の代用として、各種の連結金物を使用する機会が増えている。
【０００３】
連結金物は多くの利点があり、様々な締結部で使用されている。その形状は多様だが、平面板を折り曲げてコの字状に成形したものが最も広く普及している。この種類の連結金物は、二本の部材を丁字状に結合する締結部に使用され、中央の板が一方の部材に面接触しており、中央の板の両端から延びる二枚の板が他方の部材の端面に差し込まれている。なお他方の部材に差し込まれる二枚の板は、当業者の慣習から１００ｍｍ程度の長さが確保されており、これに応じた溝を部材に加工しておく必要がある。連結金物については、これまでにも多数の特許出願が行われており、下記特許文献はその一例である。
【特許文献１】特開平１０−３３１２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
住宅を始めとする木造建築物の施工業者は、激しい競争の中、信頼性を維持した上で費用を低減できる方法を模索している。その一つとして、現地での作業時間を短縮することが挙げられており、極力多くの作業を製材所などの工場内で実施することが検討されている。例えば連結金物と部材との締結は、従来全てを現地で行っているが、連結金物と一方の部材との締結を工場内で行なうならば、現地での作業量を削減できる。しかし連結金物は部材から突出するように締結されるため、輸送のためトラックに積載する際、部材を密着して並べることが不可能になる。そのため輸送効率が悪化して費用の増加要因になるほか、荷崩れを起こしやすいというも問題もある。
【０００５】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、木造建築物の施工において、部材の輸送効率を低下することなく現地での作業量を軽減可能で、建築費用の削減を実現する連結金物の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、第一部材と第二部材との締結部に使用され、当接面が前記第一部材に接触する密着板と、前記第二部材に形成された溝に嵌め込まれ且つ前記密着板から直角に延在している差込板と、から構成され、前記密着板には、第一部材と締結するための係止孔を備え、前記差込板には、第二部材と締結するための保持手段を備え、密着板の当接面から、差込板の終端までの長さが４０ｍｍ以上且つ６８ｍｍ以下であることを特徴とする連結金物である。
【０００７】
第一部材および第二部材とは、本発明によって締結される二つの部材を指しており、いずれも棒状の木材で、土台や柱や梁などに相当する。また本発明は、二つの部材を丁字状に締結する箇所での使用に適しており、締結部が側面になる方を第一部材、端面になる方を第二部材と規定する。ただし両部材の姿勢は自在であり、第一部材が水平に敷設された土台で、第二部材がここから垂直に延びる柱の場合もあれば、第一部材が柱で、第二部材が水平に延びる梁の場合など、多様である。
【０００８】
連結金物は、密着板と差込板とを一体化したもので、差込板は密着板から直角に延びている。ここで直角とは、厳密な９０度であることを意味しているわけではなく、ある程度の誤差は当然ながら許容される。そして密着板は、第一部材の側面に接触する部位であり、また差込板は、第二部材に嵌め込まれる部位である。なお密着板において、第一部材に接触する面を当接面と規定するほか、第二部材の端面には、差込板を嵌め込むための溝を事前に加工しておく必要がある。そのほか連結金物の具体的な形状については自在であり、密着板の左右両側から差込板が平行に延びているコの字状のものや、差込板が一枚だけのＬ字形やＴ字形などでもよい。
【０００９】
両部材と連結金物との締結は、ボルトや釘や固定ピンなどの汎用的な資材を使用する。そのうち密着板と第一部材との締結は、ボルトや釘を用いるため、密着板にはこれらを挿通するための係止孔が形成されている。ここでボルトを用いる場合には、第一部材を貫通するキリ孔を事前に加工しておき、このキリ孔と係止孔とを一致させた後、係止孔からボルトを差し込んでいく。そして第一部材を貫いて反対面から突出したボルトの先部にナットを螺合して締め上げることで、第一部材と連結金物とが強固に一体化される。また釘を用いる場合には、係止孔から第一部材に向けて打ち込んでいく。なお係止孔は、必ずしも密着板に直接形成する必要はない。
【００１０】
保持手段は、第二部材との締結のため差込板に形成される。差込板を溝に嵌め合わせただけでは双方は一体化しないため、第二部材と差込板とを貫通する固定ピンを打ち込む必要があり、保持手段は固定ピンを受け止める役割がある。なお保持手段の具体的な形状は、単純な丸孔のほか先端が半円形に形成された溝でもよい。また安定性の面から複数の固定ピンを使用することが望ましい。そのほか第二部材には、固定ピンを打ち込むためのピン孔を事前に加工する必要がある。
【００１１】
密着板の当接面から、差込板の終端までの長さが４０ｍｍ以上且つ６８ｍｍ以下とは、当接面を基準とした差込板の最大長さを制限するものである。この範囲は、あくまでも当接面の法線方向についての長さを制限するもので、他の寸法については自在である。従来、この長さは１００ｍｍ程度を確保することが当業者において標準となっており、これを短縮しようとする試みは全く行われていなかった。しかしこのような範囲に制限することで、強度上の影響を抑制しながら効率的なコストダウンが可能になる。なお仮に長さを４０ｍｍ未満にすると、強度の確保が困難になり、逆に６８ｍｍを越えると形状上の利点が消滅する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明のように、差込板の長さを４０ｍｍ以上且つ６８ｍｍ以下とすることで、連結金物を第一部材に取り付けた際、第一部材からの突出長さが従来に比べてほぼ半減する。そのため連結金物を第一部材に取り付けた状態でトラックに積載する際、隣接する部材間の距離を縮小できるため、輸送効率の低下を抑制可能である。また連結金物の突出長さを短縮したことで、小断面の角材などを介在させるだけで荷崩れのない安定した輸送が実現する。したがって製材工場内の安定した環境の基で連結金物を第一部材に締結することが可能になり、現地での作業量を削減できる。さらに連結金物の形状がコの字状の場合、二枚の差込板の間にボルトを差し入れる必要があるが、差込板が短くなることで作業性が大幅に向上する。加えて、差込板が従来に比べて短くなるため材料費も軽減される。連結金物の素材となる鋼板は、信頼性を維持するため価格が高くなりやすく、材料費の軽減も重要な意味を持つ。
【００１３】
以上のような要因が積み重なることで、木造建築物の施工において大幅な費用の軽減が可能になる。また連結金物の形状を極端に変える訳ではないので、使用方法自体は従来と同様で取り扱いが極めて容易であるほか、強度の低下は限定的である。そのため固定ピンの使用数を増やすことで従来と変わらない強度を発揮できる。なお本発明は単に差込板の長さを制限したものだが、従来、当業者が無条件に従っていた慣習を打ち破ることは想像以上に困難で、極めて独自性の高い技術である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明による連結金物１１の形状例を示す斜視図である。第一部材Ｆと第二部材Ｓはいずれも水平に敷設されており、第一部材Ｆの側面に第二部材Ｓの端面が接触しており、双方の部材によって丁字状の締結部が構成される。また連結金物１１は上から見てコの字状であり、その中央に位置しているのが密着板１２で、この両側部から直角に延びているのが差込板１３である。密着板１２は上下に長い矩形状だが、単純な板ではなく三箇所のホゾ１４を有している。このホゾ１４は押し出し加工によって形成された中空状で、その先端の中央を円形に切り欠いて係止孔１５を設けている。また左右の差込板１３には、その上辺と下辺を削った保持溝１６が形成されており、しかも上下の保持溝１６の間には、円断面の保持孔１７が形成されている。なお保持溝１６および保持孔１７は、固定ピン２５を受け止める保持手段であり、二枚の差込板１３に同芯で形成される。
【００１５】
第一部材Ｆの側面には、連結金物１１のホゾ１４を嵌め合わせるためホゾ穴３１が事前に加工されている。これによって連結金物１１は第一部材Ｆに拘束され、第二部材Ｓが軸線を中心として回転することを防止でき、締結部の剛性が一段と向上する。ただしホゾ１４をホゾ穴３１に嵌め合わせただけでは、連結金物１１は簡単に外れるため、これを防止するためボルト２１を用いて一体化している。ボルト２１は、その頂部２２がホゾ１４の中に収容され、その先部２３だけが係止孔１５から外部に突出する。また第一部材Ｆには、ホゾ穴３１と同芯でキリ孔３２が加工されているため、ボルト２１の先部２３はキリ孔３２を通じて反対面に到達する。そこにナット２４を螺合させて締め上げると、連結金物１１は第一部材Ｆと強固に一体化して、以降様々な荷重を受け止めることが可能になる。なおナット２４を第一部材Ｆに埋め込むため、座グリ穴３３も事前に加工されている。
【００１６】
第二部材Ｓの端面には、連結金物１１の差込板１３を嵌め合わせるための溝４１が平行に二列加工されており、さらに溝４１の間に密着板１２を収容するため、表面を削って段差部４３を設けている。また第二部材Ｓの側面には、溝４１を貫いて反対面に到達しているピン孔４２が計四個加工されている。このピン孔４２は、連結金物１１の保持孔１７に合わせて加工されているため、差込板１３を溝４１に嵌め込んでピン孔４２と保持孔１７とを同芯に揃えた後、固定ピン２５を打ち込むと、第二部材Ｓと連結金物１１とが一体化する。したがって固定ピン２５と保持孔１７とピン孔４２の直径は等しく、固定ピン２５はピン孔４２との摩擦によって固定される。
【００１７】
第一部材Ｆに接触する当接面１８を原点として、差込板１３の終端までの長さは、図中に記載されているように４０ｍｍから６８ｍｍの範囲になっていることが本発明の特徴である。それ以外の連結金物１１の高さやホゾ１４の有無や保持孔１７の数などについては、何らの制約もなく自在に決めることができる。なお保持孔１７については、強度上できるだけ差込板１３の終端に近づけることが好ましく、仮に保持孔１７の直径が１２ｍｍであれば、差込板１３の終端と保持孔１７の中心との距離は１５ｍｍが最適である。
【００１８】
図２は図１を補足するもので、図２（Ａ）は図１が組み上がった状態の横断面で、図２（Ｂ）は同縦断面で、図２（Ｃ）は図１に類似する連結金物１１の形状である。両断面図のように連結金物１１とボルト２１とナット２４と固定ピン２５は、全体が両部材の中に埋め込まれており整然とした外観である。また差込板１３の長さは、図２（Ｂ）に示された寸法のように制限されている。この寸法は従来の物よりも短く、そのため第二部材Ｓの端面から固定ピン２５までの距離も短くなる。そこで計四本の固定ピン２５（従来は多くても三本）を使用して信頼性を維持している。そのほか本発明による連結金物１１の形状は自在であり、図２（Ｃ）のようにホゾ１４を省略して密着板１２に直接係止孔１５を形成してもよい。
【００１９】
図３は本発明による連結金物１１の他の形状例を示している。図３（Ａ）は一枚の差込板１３で構成されており、さらに円盤状の密着板１２を左右対称に計二個備えている。そして第一部材Ｆには密着板１２を埋め込むための凹部３４が加工されており、第二部材Ｓには一条の溝４１と四個のピン孔４２が加工されている。なお連結金物１１と両部材Ｆ，Ｓとの締結は、図１と同様にボルト２１や固定ピン２５を使用している。次に図３（Ｂ）はＴ字状の連結金物１１であり、密着板１２の中央から差込板１３が直角に延びている。また差込板１３の終端面は垂直ではなく傾斜しているが、当接面１８から最も遠い位置が、本発明によって制限されている数値の範囲になっている。そのほか連結金物１１と第一部材Ｆとの締結には釘２６を用いており、また第二部材Ｓの端面には密着板１２に対応した段差部４３が加工されており、この中央に溝４１が加工されている。
【００２０】
図４から図８までは、本発明による連結金物１１の強度を調査した結果である。ただし図４，図７（Ａ），図８（Ａ）は比較のため従来の連結金物を使用した際の結果である。ここで使用している部材は全てスプルース集成材を使用しており、強度上のバラツキは少なく、またボルトは全てＭ１２で固定ピンの直径は全て１２ｍｍである。図４（Ａ）は１０５ｍｍ角の二本の第一部材Ｆの間に、長さ７９５ｍｍ，高さ２４０ｍｍの第二部材Ｓを配置しており、第二部材Ｓの両端に連結金物を使用している。なお上方の図が横断面で下方の図が縦断面である。ここで使用している連結金物は、差込板１３の長さが１００ｍｍの従来から普及している型式で、三本の固定ピン２５を使用している。そして第一部材Ｆの下端面を固定した上で第二部材Ｓの中央に荷重を加えていき、締結部がせん断によって破損する際の荷重を破壊荷重として測定する。これを計六回実施した結果を右側の表に記載している。また図４（Ｂ）も従来の連結金物を使用しているが、第二部材の高さが１８０ｍｍで固定ピン２５は二本である。
【００２１】
図５は、図４（Ａ）と同一の部材構成だが、本発明による連結金物１１を使用している。そのうち図５（Ａ）は三本の固定ピン２５を使用しており、図５（Ｂ）は四本の固定ピン２５を使用している。図５（Ａ）は従来に比べて破壊荷重が低下しているが、図５（Ｂ）は従来と同様の破壊荷重になっている。したがって固定ピン２５を一本増加することで、従来と変わらない強度になる。
【００２２】
図６は、図４（Ｂ）と同一の部材構成だが、本発明による連結金物１１を使用している。そのうち図６（Ａ）は二本の固定ピン２５を使用しており、図６（Ｂ）は三本の固定ピン２５を使用している。図６（Ａ）は従来に比べて破壊荷重が低下しているが、図６（Ｂ）は従来を大幅に上回る破壊荷重になっている。したがって固定ピン２５を一本増加することで、従来と変わらない強度になる。
【００２３】
図７は連結金物によって締結している第一部材Ｆと第二部材Ｓにおいて、双方を引き離す方向に荷重が作用した場合の破壊荷重を測定した結果である。なお各図において左側が第一部材Ｆの軸方向の断面で、右側が第一部材Ｆの厚さ方向の断面であり、第二部材Ｓは２４０ｍｍ×１０５ｍｍ断面で、他の主要な寸法は図中に記載してある。図７（Ａ）は従来から普及している連結金物に三本の固定ピン２５を使用している。また図７（Ｂ）は本発明による連結金物１１に三本の固定ピン２５を使用しているが、破壊荷重は従来よりも低下している。しかし図７（Ｃ）のように、本発明による連結金物１１に四本の固定ピン２５を使用すると、従来と変わらない強度になる。
【００２４】
図８は、図７と同様、連結金物によって締結している第一部材Ｆと第二部材Ｓにおいて、双方を引き離す方向に荷重が作用した場合の破壊荷重を測定した結果である。ただし第二部材Ｓは１８０ｍｍ×１０５ｍｍ断面である点が相違している。図８（Ａ）は従来から普及している連結金物に二本の固定ピン２５を使用している。また図８（Ｂ）は本発明による連結金物１１に二本の固定ピン２５を使用しているが、破壊荷重は従来よりも大きく低下している。しかし図８（Ｃ）のように、本発明による連結金物１１に三本の固定ピン２５を使用すると、従来に近い強度になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による連結金物の形状例を示す斜視図である。
【図２】図１を補足する図であり、（Ａ）は図１が組み上がった状態の横断面で、（Ｂ）は同縦断面で、（Ｃ）は図１に類似する連結金物の形状を示す斜視図である。
【図３】本発明による連結金物の他の形状例を示す斜視図であり、（Ａ）は一枚の差込板と二個の円盤状の密着板とで構成されており、（Ｂ）はＴ字状で密着板の中央から差込板が直角に延びている。
【図４】本発明による連結金物の強度を調査するにあたり、比較のため従来の連結金物を使用した場合のせん断に対する破壊荷重を測定している。なお（Ａ）は第二部材の高さが２４０ｍｍで、（Ｂ）は１８０ｍｍである。
【図５】本発明による連結金物を使用した締結部のせん断に対する破壊荷重を測定した結果であり、（Ａ）は三本の固定ピンを使用しており、（Ｂ）は四本の固定ピンを使用している。なお第二部材は、いずれも２４０ｍｍ×１０５ｍｍ断面である。
【図６】本発明による連結金物を使用した締結部のせん断に対する破壊荷重を測定した結果であり、（Ａ）は二本の固定ピンを使用しており、（Ｂ）は三本の固定ピンを使用している。なお第二部材は、いずれも１８０ｍｍ×１０５ｍｍ断面である。
【図７】連結金物を使用した締結部において、双方の部材を引き離す方向に荷重が作用した場合の破壊荷重を測定した結果であり、（Ａ）は従来の連結金物に三本の固定ピンを使用しており、（Ｂ）は本発明による連結金物に三本の固定ピンを使用しており、（Ｃ）は本発明による連結金物に四本の固定ピンを使用している。なお第二部材は、いずれも２４０ｍｍ×１０５ｍｍ断面である。
【図８】連結金物を使用した締結部において、双方の部材を引き離す方向に荷重が作用した場合の破壊荷重を測定した結果であり、（Ａ）は従来の連結金物に二本の固定ピンを使用しており、（Ｂ）は本発明による連結金物に二本の固定ピンを使用しており、（Ｃ）は本発明による連結金物に三本の固定ピンを使用している。なお第二部材は、いずれも１８０ｍｍ×１０５ｍｍ断面である。
【符号の説明】
【００２６】
１１  連結金物
１２  密着板
１３  差込板
１４  ホゾ
１５  係止孔
１６  保持溝（保持手段）
１７  保持孔（保持手段）
１８  当接面
２１  ボルト
２２  頂部
２３  先部
２４  ナット
２５  固定ピン
２６  釘
３１  ホゾ穴
３２  キリ孔
３３  座グリ穴
３４  凹部
４１  溝
４２  ピン孔
４３  段差部
Ｆ    第一部材
Ｓ    第二部材
【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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【図７】
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【図８】
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