(57)【要約】【課題】木質部材や接合金物に高精度で加工を行うことなく、木質部材と鋼製部材との間で軸力を効率的に伝達できる接合金物を提供すること。【解決手段】接合金物１０は、木質部材４と鋼製部材３とを接合する。この接合金物１０は、木質部材４の内部に設けられた金属製の壁部１２と、この壁部１２に設けられて鋼製部材３が取り付けられる取付部１３と、を備え、棒状の接合具２０が木質部材４の一方の側面から打ち込まれて、少なくとも壁部１２を貫通する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質部材と鋼製部材とを接合するための接合金物であって、
前記木質部材の外面または内部に設けられた金属製の薄板と、
前記薄板に設けられて前記鋼製部材が取り付けられる取付部と、を備え、
棒状の接合具が前記木質部材の一方の側面側から打ち込まれて、少なくとも前記薄板を貫通することを特徴とする接合金物。
【請求項２】
前記取付部には、前記鋼製部材を接合するための貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接合金物。
【請求項３】
木質部材と鋼製部材とを接合する木質部材の架構構造であって、
前記木質部材の外面または内部に設けられた金属製の薄板と、前記薄板に設けられて前記鋼製部材が取り付けられる取付部と、を有する接合金物と、
前記木質部材の一方の側面側から打ち込まれて、少なくとも前記薄板を貫通する棒状の接合具と、を備え、
前記接合金物の取付部および前記鋼製部材の一端部には、それぞれ貫通孔が形成されており、当該貫通孔には回転軸部が挿入されて、前記木質部材と前記鋼製部材とが連結されていることを特徴とする木質部材の架構構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質部材と鋼製部材を接合するための接合金物、および、この接合金物が使用された木質部材の架構構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、木質部材に鋼板などの接合金物を取り付ける場合、木製部材および鋼板に複数の貫通孔を設けておき、これら貫通孔にドリフトピンやボルトを挿入することが多い。この場合、木製部材および鋼板に形成された貫通孔の位置が少しでもずれると、ドリフトピンやボルトを差し込むことができないため、木製部材および鋼板に、高精度で貫通孔を形成する必要があった。
【０００３】
特許文献１には、木質部材である柱材と木質部材である土台との接合構造であって、各木質部材の内部に設けられる接合具と、木質部材の外側から打ち込まれて接合具を貫通する線状係合部材とを備える接合構造が提案されている。この接合具は、木質板の両側面に金属薄板が接着された積層体となっている。
【０００４】
特許文献１の接合構造によれば、柱材に作用する引張力または圧縮力が、接合具を介して土台に伝達される。また、予め、木質部材に線状係合具を取り付けるために貫通孔を形成しておく必要がなく、木質部材同士を強固に接合できる。
【０００５】
また、非特許文献１には、木材と木材または鋼板とを接合する、ボルト接合部、ドリフトピン接合部、およびラグスクリュー接合部についての設計規準が示されている。各接合部は、木材や鋼板といった部材同士をボルト等の接合具を介して面接合させるものであり、接合具と各部材に設けられた先行孔との間で、がたつきなく密着させる必要がある。よって、加工手間がかかるだけでなく、先行孔に高い加工精度が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４５０３４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本建築学会：「木質構造設計規準・同解説−許容応力度・許容耐力設計法−」、２００６年６月、第４版、ｐｐ.２２２〜２８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、木質部材同士が接合具で接合されており、木質部材と鋼製部材との接合部において、鋼材部材に作用している引張力を効率的に木質部材に伝達する構造は示されていない。
【０００９】
本発明は、木質部材や接合金物に高精度で加工を行うことなく、木質部材と鋼製部材との間で軸力を効率的に伝達できる、接合金物および木質部材の架構構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、木質部材と鋼製部材を接合する接合金物として、木質部材や接合金物に接合具用の貫通孔を予め設けずに、建設現場において、木質部材の側面あるいは木質部材の内部に設けられた溝部に接合金物の一部を配置し、後施工によって、木質部材の側面側から接合具で接合金物を打ち抜くことで、木質部材と接合金物を一体化させる木質部材用の接合金物を発明した。これにより、鋼製部材に作用する引張力は、接合金物および接合具のせん断抵抗機構を介して、木質部材に伝達される。
【００１１】
第１の発明の接合金物（例えば、後述の接合金物１０）は、木質部材（例えば、後述の木質部材４）と鋼製部材（例えば、後述の鋼製部材３）とを接合するための接合金物であって、前記木質部材の外面または内部に設けられた金属製の薄板（例えば、後述の壁部１２）と、前記薄板に設けられて前記鋼製部材が取り付けられる取付部（例えば、後述の取付部１３）と、を備え、棒状の接合具（例えば、後述の接合具２０）が前記木質部材の一方の側面側から打ち込まれて、少なくとも前記薄板を貫通することを特徴とする。
【００１２】
ここで、木質部材とは、無垢材や集成材が挙げられる。鋼製部材とは、ワイヤーや鋼棒が挙げられる。
また、接合金物の製作方法としては、壁部と取付部と別部材として製作し、この別部材同士を溶接する方法、平板を絞り加工する方法、あるいは、平板を押し抜き成型する方法が挙げられる。絞り加工や押し抜き成型により接合金物を製作した場合、接合金物が一体に形成されているため、木質部材と容易かつ強固に接合でき、好ましい。
【００１３】
本発明によれば、予め、木質部材や接合金物に接合具を挿入するための貫通孔を形成することなく、木質部材の一方の側面側から内部に向って接合具を打ち込んで金属製の薄板を貫通することで、木質部材と接合金物を密着させるとともに、接合金物を介して木質部材と鋼製部材とを強固に接合する。これにより、鋼製部材に作用している引張力は、接合金物および棒状の接合具を介して、木質部材に効率的に伝達される。
【００１４】
また、接合金物は、棒状の接合具によって木質部材に固定されており、鋼製部材や木質部材に大きな変形が生じた場合には、この棒状の接合具に生じる軸力によって、接合金物と木質部材との接合面における摩擦抵抗力が増加するので、接合金物と木質部材との接合部分が高い靱性を有することになる。
【００１５】
第２の発明の接合金物は、前記取付部には、前記鋼製部材を接合するための貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、接合金物の取付部に貫通孔を形成したので、木質部材に接合金物を取り付けるだけで、鋼製部材と接合金物との接合部を容易に設けることができる。また、貫通孔を介したピン支承形式によって、木質部材を鋼製部材に連結できる。
【００１７】
第３の発明の木質部材の架構構造（例えば、後述の屋根架構１）は、木質部材と鋼製部材とを接合する木質部材の架構構造であって、前記木質部材の外面または内部に設けられた金属製の薄板と、前記薄板に設けられて前記鋼製部材が取り付けられる取付部と、を有する接合金物と、前記木質部材の一方の側面側から打ち込まれて、少なくとも前記薄板を貫通する棒状の接合具と、を備え、前記接合金物の取付部および前記鋼製部材の一端部には、それぞれ貫通孔が形成されており、当該貫通孔には回転軸部が挿入されて、前記木質部材と前記鋼製部材とが連結されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、貫通孔が形成された接合金物を介して、木質部材と鋼製部材とが、ピン支承形式で連結された架構構造を実現できるとともに、鋼製部材に生じた変形および曲げモーメントが木質部材に伝達されることはないので、高い構造安全性を確保できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、木質部材や接合金物に高精度で加工を行うことなく、木質部材と鋼製部材との間で軸力を効率的に伝達できる接合金物と、この接合金物を使用した架構構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る接合金物が使用される屋根架構の模式図である。
【図２】第１実施形態に係る屋根架構の具体的な構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る接合金物が使用された接合部の側面図および断面図である。
【図４】第１実施形態に係る接合部に使用される接合具の斜視図である。
【図５】第１実施形態に係る接合金物を木質部材に取り付ける手順の説明図である。
【図６】第２実施形態に係る接合金物の斜視図および断面図である。
【図７】第３実施形態に係る接合部の斜視図および断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明者らは、木質部材と鋼製部材との接合金物として、予め、木質部材や接合金物に高精度で欠込みを設けたり削孔したりする必要がなく、かつ、後施工によって、木質部材の一方の側面側から接続具を打ち込んで、接合金物を貫通させることで、接合金物を木質部材の任意の位置で固定できる、接合金物を発明するに至った。
具体的には、木質部材に設けた２本の溝部に接合金物を取り付けた構成（第１実施形態）と、木質部材に設けた１本の溝部に接合金物を取り付けた構成（第２実施形態）と、木質部材の両側面を覆うように接合金物を取り付けた構成（第３実施形態）がある。
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
第１実施形態は、木質部材に設けた２本の溝部に取り付けた接合金物と、その接合金物を使用した木質部材の架構構造である。具体的には、第１実施形態では、木質部材の上端面に材軸方向に２本並んで溝部が形成され、この溝部に接合金物の一部を挿入した状態で、木質部材の一方の側面側から内部に向って棒状の接合部を打ち込むことで、この接合部が接合金物の２枚の薄板を貫通し、木質部材の所定位置まで到達している（図３〜図５を参照）。
【００２３】
図１は、本発明の第１実施形態に係る接合金物１０が使用される木質部材の架構構造としての屋根架構１の模式図である。
屋根架構１は、木造建物の屋根を構成するトラス架構である。この屋根架構１の各節点に荷重Ｐが作用した場合、図１に示すように、屋根架構１を構成する各部材には、引張力あるいは圧縮力が軸力として作用する。
【００２４】
そこで、図２に示すように、屋根架構１の引張力が作用する部材に、鋼製の鋼製部材３を用いるとともに、屋根架構１の圧縮力が作用する部材に、木製の木質部材４を用いる。すると、屋根架構１の節点のうち、図２中破線で囲まれた部分は、以下のような鋼製部材３と木質部材４との接合部２となり、接合金物１０が用いられる。
【００２５】
図３（ａ）は、接合部２の側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
接合部２は、木質部材４と、この木質部材４に取り付けられた接合金物１０と、この接合金物１０を木質部材４に固定する複数本の接合具２０と、接合金物１０に取り付けられた鋼製部材３と、を備える。
【００２６】
接合金物１０は、金属製の薄板である基部１１と、この基部１１の両端部に略垂直に設けられて互いに略平行な一対の金属製の薄板である壁部１２と、基部１１に設けられて鋼製部材３が取り付けられる取付部１３と、を備える。
壁部１２は、接合具２０が貫通可能な程度の強度および厚みである。
取付部１３には、貫通孔１３１が形成されており（図５参照）、この貫通孔１３１に回転軸部１３２が挿通されている。鋼製部材３は、この回転軸部１３２で回転可能となっている。
【００２７】
木質部材４には、接合金物１０が収容される凹部５および２本の溝部６が形成されている。溝部６は、凹部５の底面に２つ並んで形成されている。
この凹部５には、接合金物１０の基部１１が収容され、２本の溝部６には、接合金物１０の壁部１２が収容されている。
【００２８】
図４は、接合具２０の斜視図である。
接合具２０は、棒状であり、木質部材４の外側から打ち込まれて、接合金物１０の壁部１２を貫通する。この接合具２０は、例えばセルフドリルねじであり、先端に切り刃２１が設けられている。この接合具２０の先端を木質部材４の一方の側面に当てて締め付けることで、接合具２０が切り刃２１で木質部材４を削りながら前進し、接合金物１０の壁部１２を貫通するが、この接合具２０の先端は木質部材４の内部に留まり、他方の側面から突出していない。
【００２９】
以上の接合部２では、接合金物１０を木質部材４に取り付ける手順は、以下のようになる。すなわち、まず、図５に示すように、接合金物１０を木質部材４の凹部５および溝部６に嵌め込む。この状態で、接合具２０を木質部材４の側面から打ち込むことで、この接合具２０が接合金物１０の一対の壁部１２を貫通して木質部材４に係止する。これにより、接合金物１０が木質部材４に固定される。
【００３０】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）予め、木質部材４に接合具を取り付けるための貫通孔を形成することなく、木質部材４と鋼製部材３とを強固に接合できる。
また、鋼製部材３に引張力が作用しても、棒状の接合具２０によるせん断抵抗により、この引張力を木質部材４に効率的に伝達できる。
【００３１】
また、鋼製部材３に引張力が作用して接合具２０が曲げ降伏した後でも、ロープ効果により接合具２０の軸力が増大するので、接合具２０に高い靭性を期待できる。ロープ効果とは、木材同士がビスで接合されている場合、接合面にせん断力が作用すると、ビスが変形して、このビスの接合面を横切る部分に軸力が付加されることで、接合面の摩擦力が増加し、ビスが大きく変形するまで木材同士の接合が維持される現象であり、靱性能を向上することができる（小林研治：「木質構造におけるビス接合の現状と今後の課題」、木材学会誌、Ｖol.６１、Ｎｏ.３、ＰＰ.１６２−１６８、２０１５年５月）。
【００３２】
（２）接合金物１０に薄板である壁部１２を一対設けたので、壁部が単体の場合（後述の第２実施形態）に比べて、棒状の接合具２０のせん断強度が高くなり、鋼製部材３に作用する軸力が高くても、この軸力を木質部材４に確実に伝達できる。また、一対の壁部１２間を支点間距離とした接合具２０のせん断強度により、鋼製部材３に作用する軸力を木質部材４に伝達できる。
【００３３】
〔第２実施形態〕
図６（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る接合金物１０Ａの斜視図である。図６（ｂ）は、接合金物１０Ａを木質部材４に取り付けた状態を示す断面図である。
本実施形態では、接合金物１０Ａの壁部１２が単一である点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、壁部１２は、接合金物１０Ａの基部１１の幅方向略中央に設けられている。また、木質部材４の溝部６Ａは、１本であり、この溝部６Ａには、接合金物１０Ａの壁部１２が収容される。
【００３４】
本実施形態によれば、上述の（１）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（３）接合金物１０Ａの壁部１２を単一とし、木質部材４に設ける溝部６Ａも単一としたので、この接合金物１０Ａは、幅が比較的小さい木質部材４と鋼製部材３とを接合する架構構造に適用可能である。また、木質部材４に設ける溝部６Ａが単一であるので、短時間かつ低コストで、接合金物１０Ａを木質部材４に取り付けることができ、この接合金物１０Ａを用いた屋根架構１を実現できる。
【００３５】
〔第３実施形態〕
図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る接合部２Ｂの斜視図および断面図である。
本実施形態では、接合金物１０Ｂの一対の壁部１２が木質部材４の側面に配置される点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、木質部材４には、接合金物を収容するための凹部や溝部が形成されておらず、接合金物１０Ｂの基部１１が木質部材４の上面を覆うとともに、接合金物１０Ｂの一対の壁部１２が木質部材４の両側面を覆っている。
【００３６】
本実施形態によれば、上述の（１）〜（３）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（４）木質部材４に凹部や溝部を形成する必要がないので、木質部材４の加工手間を削減でき、低コストとなる。
また、予め木質部材４に何ら加工を施す必要はなく、建設現場にて、接合金物１０Ｂを木質部材４の任意の位置に後施工で取り付けることができる。また、木質部材４に溝部を設けないので、木質部材４の断面が欠き込み等で欠損することはなく、木質部材４の全長に亘って一様な断面形状を確保できる。
【００３７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本発明の屋根架構１は、木質部材と鋼製部材が接合されるトラス梁架構、小屋組架構、あるいは屋根架構面に用いることができる。
また、上述の第１、第２実施形態では、接合具２０の先端を木質部材４内に留めたが、これに限らず、接合具の先端を木質部材の側面より所定長さ分を突出させ、突出した先端部にナットを締結してもよい。
また、上述の第２実施形態では、接合金物１０Ａの壁部１２を木質部材４内に挿入したが、これに限らず、接合金物の壁部を木質部材の一方の側面に沿って配置し、接合具でこの接合金物の壁部を貫通してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…屋根架構（木質部材の加工構造）  ２、２Ｂ…接合部  ３…鋼製部材  ４…木質部材  ５…凹部  ６、６Ａ…溝部
１０、１０Ａ、１０Ｂ…接合金物  １１…基部  １２…壁部  １３…取付部
２０…接合具  ２１…切り刃
１３１…貫通孔  １３２…回転軸部
【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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