(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主幹部材（３１）の側面に結合部材（３２）の端面を結合する締結具であって、
主幹部材（３１）の側面を貫通する軸孔（３３）に配置され且つ軸孔（３３）方向に中孔（１４）を有する埋設軸（１１）と、
前記結合部材（３２）の側面に形成された側面孔（３６）に差し込まれ且つ雌ネジ（２７）を有する留置具（２６）と、
前記留置具（２６）を前記埋設軸（１１）に引き寄せる締結ボルト（２１）と、
を備え、
前記埋設軸（１１）の側周面には、主幹部材（３１）に食い込む螺旋状の凸条（１２）が形成されており、
前記締結ボルト（２１）は、前記中孔（１４）から差し込まれ、前記結合部材（３２）の端面から延びる端面穴（３５）を経て前記雌ネジ（２７）に螺合しており、
前記側面孔（３６）は矩形断面で、前記留置具（２６）は、該側面孔（３６）に応じた矩形断面の棒部材であることを特徴とする締結具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造建築物において柱と梁などの直交する二部材を一体化する締結具に関する。
【背景技術】
【０００２】
木造軸組工法は、矩形断面の部材を組み合わせて骨格を形成しているが、これらの部材を一体化している締結部は、建物の強度を維持する上で極めて重要であり、古くからホゾの組み合わせなどの締結方法が使用されており、また近年は耐震性の向上や作業性の改善などのため、各種の金具を使用する場合も多い。
【０００３】
柱と梁などの直交する二部材を締結する方法のうち、剛性が確保しやすくコストも抑制できる構造の一例を図８に示す。この図の締結部は、柱の側面に梁の端面を密着させたＴ字状であり、柱には側面を貫通する軸孔が加工され、この中にボルトが差し込まれている。また梁の端面には軸孔と同心となる位置に横穴が加工されている。さらに梁の側面には、横穴と交差するピン孔が加工されており、この中に円柱状の固定ピンを打ち込む。固定ピンの中央にはネジ孔が形成されており、このネジ孔を横穴と同心に揃えた後、ボルトを軸孔から横穴に向けて差し込み、固定ピンのネジ孔に螺合させて締め上げると、梁の端面が柱の側面に密着して双方が一体化する。なお軸孔の一端には、ボルト頭部を収容するための座グリ穴が形成されており、しかもボルト頭部が柱の中に陥没することを防止するため、ワッシャを組み込んでいる。この図以外にも、部材を締結する方法は多数存在しており、本発明と同様にラグスクリューボルトを使用する例として以下の特許文献が挙げられる。
【特許文献１】特開２００５−２３２７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８に示されるボルトは、固定ピンを強力に引き寄せているため、ボルトの頭部と柱との接触面には高い圧力が作用する。そのため経年によって座グリ穴の底面が陥没していき、最悪の場合にはボルトが緩んで締結部の剛性が低下する恐れがある。その対策として、ボルトの頭部と柱との間にワッシャを介在させて圧力を緩和しているが、ワッシャの直径にも限度があり、他の対策を講じることが好ましい。
【０００５】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、直交する二本の部材を一体化する際、部材の経年変形による強度低下を防止できる締結具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、主幹部材の側面に結合部材の端面を結合する締結具であって、主幹部材の側面を貫通する軸孔に配置され且つ軸孔方向に中孔を有する埋設軸と、前記結合部材の側面に形成された側面孔に差し込まれ且つ雌ネジを有する留置具と、前記留置具を前記埋設軸に引き寄せる締結ボルトと、を備え、前記埋設軸の側周面には、主幹部材に食い込む螺旋状の凸条が形成されており、前記締結ボルトは、前記中孔から差し込まれ、前記結合部材の端面から延びる端面穴を経て前記雌ネジに螺合しており、前記側面孔は矩形断面で、前記留置具は、該側面孔に応じた矩形断面の棒部材であることを特徴とする締結具である。
【０００７】
本発明は、木造建築物の骨格を構成する柱や梁などの二部材を締結する箇所に使用され、以下、二部材のうち、構造上で基礎に近い側を主幹部材と称し、この主幹部材によって支持される部材を結合部材と称し、主幹部材の側面に結合部材の端面を接触させることで、Ｔ字状あるいはＬ字状の締結部が構成されることを前提とする。したがって通常の形態では、柱が主幹部材に相当して、柱によって支持される梁などの横架材が結合部材に相当する。なお主幹部材と結合部材のいずれも、集成材を含む木質系であることを前提とする。
【０００８】
本発明は、主幹部材に埋め込まれる埋設軸と、結合部材に埋め込まれる留置具と、留置具を主幹部材に引き寄せる締結ボルトの計三物品で構成される。そのうち埋設軸は、主幹部材の両側面を貫通する軸孔に挿入されるもので、軸孔の全長よりもやや短い円筒状で、その側周面には、半径方向に鋭く突出する凸条が螺旋状に形成されており、一般にコーチボルトやラグスクリューと呼ばれている物と似た外形となっており、また内部には、締結ボルトを挿通するための中孔が形成されている。凸条が主幹部材の中に食い込むことで、埋設軸は主幹部材と強固に一体化され、しかも埋設軸に作用する荷重を円滑に主幹部材に伝達できる。中孔については、締結ボルトのネジ部だけが挿通できる直径として、締結ボルトの軸方向の移動を規制する。なお埋設軸を埋め込むための軸孔は、製材段階で所定の位置に加工するものだが、その直径は、凸条を除く埋設軸と同等として、凸条だけが部材の中に食い込むものとする。
【０００９】
留置具は、結合部材に埋め込まれて主幹部材との結合を担うものである。したがって留置具は、摩擦などで結合部材と一体化され、結合部材に作用する荷重を確実に主幹部材に伝達できる必要がある。また主幹部材と留置具は、締結ボルトによって結合されるため、留置具には、締結ボルトを螺合するための雌ネジを設けておく必要がある。
【００１０】
締結ボルトは、軸孔に挿入された埋設軸から留置具の雌ネジに向けて差し込まれるもので、留置具を主幹部材に引き寄せる機能がある。締結ボルトの頭部は、埋設軸の端面などで軸方向への移動が規制されるため、締結ボルトの先端を雌ネジに螺合させて締め上げていくと、留置具が主幹部材の側面に引き寄せられて、主幹部材の側面に結合部材が密着する。
【００１１】
このように構成することで、締結ボルトに作用する荷重は、埋設軸の凸条を介して主幹部材の広い範囲に伝達していくほか、ボルトの頭部が主幹部材と直接的に接触しないため、過大な圧力による主幹部材の変形を防止できる。なお本発明による締結具は、強度を確保するため一箇所の締結部に複数組を使用する必要があり、部材の大きさに応じて縦方向や横方向に並べて配置する。
【００１２】
留置具は、矩形断面の棒部材であり、結合部材の側面に形成された側面孔に差し込まれる。側面孔は、留置具に応じた矩形断面とする。また締結ボルトを差し込むため、結合部材の端面からは、主幹部材の軸孔と同心となる端面穴を形成してある。この端面穴は、側面孔と十字状に交差する。
【００１３】
このように留置具を矩形断面とすることで、結合部材と留置具との接触面は、単純な平面になり、締結ボルトで留置具を引き寄せた際、この接触面全体で荷重を受け止める。そのため結合部材の局地に過大な荷重が作用することがなく、ヒビ割れなどを防止できるほか、雌ネジと端面穴を同心に揃える作業も容易である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明のように、主幹部材の側面を貫通する軸孔に埋設軸を埋め込んだ上、この中に締結ボルトを差し込むことで、締結ボルトに作用する荷重は、埋設軸によって受け止められる。そのため主幹部材の一部に過大な圧力が作用することはなく、また埋設軸に伝達された荷重は、螺旋状の凸条を介して広範囲に分散していくため、経年による主幹部材の変形を防止でき、締結部の剛性を長期間維持する。
【００１５】
さらに留置具として、結合部材の側面孔に埋め込まれる棒部材を使用することで、留置具の側面を介して荷重が結合部材に伝達するため、結合部材の一部に過大な荷重が作用することがなく、部材の健全性が維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、締結具の構成例を示している。垂直に延びている主幹部材３１の側面に結合部材３２の端面を接触させて、Ｔ字を横倒しにした締結部を形成している。なお主幹部材３１および結合部材３２は、いずれも矩形断面の木材を使用している。主幹部材３１には、埋設軸１１を埋め込むため、両側面を貫通する二個の軸孔３３が上下に並んで形成されている。埋設軸１１は、鋼製の丸棒を素材としており、側周面には半径方向に突出する凸条１２が螺旋状に形成され、ラグスクリューのような外観になっており、その中心を中孔１４が貫通しており、この中孔１４の一端部には、内径が拡大された凹部１３が形成されているほか、他端部には、工具を掛けるため六角部１５が形成されている。凸条１２が主幹部材３１の中に食い込むことで、双方に強力な摩擦が発生するため、埋設軸１１は主幹部材３１の中で不動状態になるほか、凸条１２によって主幹部材３１の変形が抑止され、ヒビ割れなどを防止する。なお主幹部材３１を貫く軸孔３３の直径は、埋設軸１１の直径（凸条１２を除く）と同一であり、凸条１２だけが部材中に突き刺さることになる。
【００１７】
結合部材３２の端面には、軸孔３３と同心となる位置に横穴３４が上下に並んで形成されており、この中にラグスクリュー形の留置具２２が埋め込まれる。本図で使用される留置具２２は、埋設軸１１と類似しており、側周面には凸条２３が螺旋状に形成されているが、中孔１４と凹部１３はなく、一端面側に六角部２４と雌ネジ２５が形成されている。これを横穴３４に埋め込む際は、まず雌ネジ２５のない方を結合部材３２の端面に接触させた後、六角部２４に工具を掛けて回転を与えると、凸条２３が部材に食い込むため推進力が発生して、全体が横穴３４の中に収容される。当然ながら軸孔３３や横穴３４は、設計図に基づき製材段階で所定の位置に加工している。
【００１８】
主幹部材３１に埋め込まれた埋設軸１１の中孔１４に締結ボルト２１を差し込み、これを留置具２２の雌ネジ２５に螺合させると、留置具２２を埋設軸１１に引き寄せることができる。この際、締結ボルト２１の頭部が主幹部材３１から突出していると、他の部材などと干渉の恐れがあるため、凹部１３に収容される構造になっている。そのため締結ボルト２１は、頭部に六角穴の付いた物を使用している。
【００１９】
図２は、図１の締結具を用いて二部材を結合する過程を示しており、図２（Ａ）は初期段階で、図２（Ｂ）は最終段階である。図２（Ａ）のように、主幹部材３１に形成された上下二個の軸孔３３には、それぞれ埋設軸１１が埋め込まれており、その凸条１２が主幹部材３１の中に食い込んでおり、埋設軸１１は不動状態で固定されている。対する結合部材３２に形成された上下二個の横穴３４には、それぞれ留置具２２が埋め込まれており、その凸条２３が結合部材３２の中に食い込んでおり、留置具２２も不動状態で固定されている。
【００２０】
主幹部材３１に埋設軸１１の取り付けが終わり、結合部材３２に留置具２２の取り付けが終わった段階で、主幹部材３１と結合部材３２を接触させた上、中孔１４と雌ネジ２５が同心に揃うよう位置調整を行い、次に図２（Ｂ）のように、主幹部材３１の側面から締結ボルト２１を差し込んでいき、その先端を雌ネジ２５に螺合させた後、締め上げを続けていくと、やがて結合部材３２は主幹部材３１に引き寄せられて双方が一体化するほか、締結ボルト２１の頭部は、凹部１３の中に収容される。
【００２１】
なお埋設軸１１や留置具２２を部材に埋め込む際、仮に埋設軸１１や留置具２２が両部材の接触面から突出していれば、締結ボルト２１を締め上げた後も主幹部材３１と結合部材３２が密着しないため、剛性の低下が予想される。また埋設軸１１や留置具２２が接触面よりも陥没していれば、締結ボルト２１の締め上げによって接触面に過大な圧力が作用して経年変形などが予想される。そのため、埋設軸１１と留置具２２のいずれも、その一端面を主幹部材３１と結合部材３２との接触面に一致するように埋め込み作業を行う。
【００２２】
図３は、図１の締結具を用いて二部材を結合する過程を縦断面で示しており、図３（Ａ）は初期段階で、図３（Ｂ）は最終段階である。主幹部材３１に埋め込まれた埋設軸１１は、凸条１２が内部に食い込んでいるため、不動状態を維持している。また埋設軸１１の左端は、締結ボルト２１の頭部を収容できるよう、円断面の凹部１３が形成されている。対する埋設軸１１の右端には、差し込みの際に回転を与えるための六角部１５が形成され、軸孔３３との間に工具などを入れるための空間が確保されている。また六角部１５の端面は、主幹部材３１の側面と一致している。
【００２３】
結合部材３２には、横穴３４の中に留置具２２が埋め込まれており、この凸条２３が内部に食い込んでいるため、不動状態を維持している。また留置具２２の左端には、埋め込みの際に回転を与えるための六角部２４が形成され、横穴３４との間で工具などを入れるための空間が確保されている。なお六角部２４の端面は、結合部材３２の端面と一致している。さらに六角部２４の中心には雌ネジ２５が形成されているが、貫通はしていない。
【００２４】
締結ボルト２１は、頭部が凹部１３の中に収容されており、先端部分は中孔１４を経て雌ネジ２５に螺合しており、結合部材３２を主幹部材３１に引き寄せている。締結ボルト２１の取り付けが終わると、図３（Ｂ）のように結合部材３２の端面が主幹部材３１の側面に密着しているほか、埋設軸１１と留置具２２の端面同士も密着している。そのため締結ボルト２１によって発生する引張荷重は、埋設軸１１と留置具２２で対抗するため、両部材の接触面には過大な圧縮荷重が作用しない。
【００２５】
図４は、締結具の構成例を示している。垂直に延びている主幹部材３１の側面に結合部材３２の端面を接触させて、Ｔ字を横倒しにした締結部を形成している点や、主幹部材３１の軸孔３３に埋設軸１１を埋め込んでいる点は図１と全く同様である。ただし結合部材３２の方は大きく異なり、結合部材３２の端面には、軸孔３３と同心となる位置に端面穴３５が加工されており、この端面穴３５と十字状に交差する側面孔３６も加工されている。端面穴３５には、埋設軸１１を貫通している締結ボルト２１のネジ部が差し込まれ、また側面孔３６には、留置具２６が埋め込まれている。この留置具２６は円断面の棒部材であり、側面孔３６に埋め込まれた際の摩擦だけで固定され、その中央には側面を貫通する雌ネジ２７が形成されており、使用の際は、雌ネジ２７と端面穴３５を同心に揃える。なお本図では、埋設軸１１に凹部１３を設けておらず、また締結ボルト２１の頭部が六角形となっているが、これらの点については、設計や部品調達の都合などで自在に決めることができる。
【００２６】
図５は、図４の締結具を用いて二部材を結合する過程を示しており、図５（Ａ）は初期段階で、図５（Ｂ）は最終段階である。図５（Ａ）のように、主幹部材３１には二本の埋設軸１１が埋め込まれており、側周面から突出する凸条１２によって固定されている。対する結合部材３２に形成された上下二個の側面孔３６には、それぞれ円断面の留置具２６が埋め込まれており、その中央部の雌ネジ２７は、端面穴３５と同心になっている。
【００２７】
主幹部材３１に埋設軸１１が埋め込まれて、また結合部材３２に丸棒状の留置具２６が埋め込まれた後、主幹部材３１と結合部材３２を接触させた上、中孔１４と端面穴３５が同心に揃うよう位置調整を行い、次に図５（Ｂ）のように、主幹部材３１の側面から締結ボルト２１を差し込んでいき、その先端を雌ネジ２７に螺合させた後、締め上げを続けていくと、やがて結合部材３２は主幹部材３１に引き寄せられて双方が一体化する。なお締結ボルト２１は、留置具２６に到達できるよう、図１に比べて全長が延びている。
【００２８】
図６は、図４の締結具を用いて二部材を結合する過程を縦断面で示しており、図６（Ａ）は初期段階で、図６（Ｂ）は最終段階である。主幹部材３１に埋め込まれた埋設軸１１は、凸条１２が内部に食い込んでいるため、不動状態を維持している。また結合部材３２には、端面から長手方向に延びる端面穴３５が加工されており、これと交差するように側面孔３６が加工されており、側面孔３６の中に留置具２６が埋め込まれている。
【００２９】
締結ボルト２１は、埋設軸１１の中孔１４から結合部材３２の端面穴３５を経て、留置具２６の雌ネジ２７に螺合しており、留置具２６を引き寄せることで、結合部材３２を主幹部材３１に密着させている。したがって締結ボルト２１による引張荷重は、留置具２６を介して結合部材３２に伝達することになる。この際、留置具２６に作用する荷重で結合部材３２に割れが生じないよう、側面孔３６は部材の端面から所定の距離を空ける必要がある。そのほか締結ボルト２１の頭部は、埋設軸１１の端面に接触しているが、埋設軸１１の固定位置を調整しているため、これが主幹部材３１の側面から突出することはない。
【００３０】
図７は、図４と同様の構造だが、留置具２６については、断面が円ではなく矩形のものを使用している。このような角形の留置具２６は、結合部材３２との接触面が単純な平面になるため、締結ボルト２１によって引き寄せられた際、接触面の全体で荷重を受け止めるため、局地的に過大な荷重が作用することがなく、ヒビ割れなどを防止できるほか、雌ネジ２７を端面穴３５と同心に揃える作業も容易である。ただし留置具２６を差し込むための側面孔３６も角形になるため、加工作業はやや難しくなる。なお本図では、埋設軸１１などを上下に三組使用しているが、部材の大きさによっては、縦以外に横にも並べて配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】締結具の構成例を示す斜視図であり、留置具としてラグスクリュー形のものを使用している。
【図２】図１の締結具を用いて二部材を結合する過程を示す斜視図であり、（Ａ）は初期段階で、（Ｂ）は最終段階である。
【図３】図１の締結具を用いて二部材を結合する過程を示す縦断面図であり、（Ａ）は初期段階で、（Ｂ）は最終段階である。
【図４】締結具の構成例を示す斜視図であり、留置具として円断面の棒部材を使用している。
【図５】図４の締結具を用いて二部材を結合する過程を示す斜視図であり、（Ａ）は初期段階で、（Ｂ）は最終段階である。
【図６】図４の締結具を用いて二部材を結合する過程を示す縦断面図であり、（Ａ）は初期段階で、（Ｂ）は最終段階である。
【図７】図４に類似した締結具の構成例を示す斜視図であり、留置具として角形のものを使用している。
【図８】柱と梁などの直交する二部材を締結する方法のうち、剛性が確保しやすくコストも低い従来技術の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１  埋設軸
１２  凸条
１３  凹部
１４  中孔
１５  六角部
２１  締結ボルト
２２  留置具（ラグスクリュー形）
２３  凸条
２４  六角部
２５  雌ネジ
２６  留置具（棒部材）
２７  雌ネジ
３１  主幹部材
３２  結合部材
３３  軸孔
３４  横穴
３５  端面穴
３６  側面孔
【図１】
0005002428.tif 000002
【図２】
0005002428.tif 000003
【図３】
0005002428.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005002428.tif 000007
【図７】
0005002428.tif 000008
【図８】
0005002428.tif 000009