JP2006177108A - 部材固定具 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな曲げモーメントが作用する片持ち梁などで使用される部材固定具を提供すること。
【解決手段】曲げモーメントが作用する結合部材１２と、この結合部材１２を支持する主幹部材１１とを、金具１３を介して締結する場合、結合部材１２の端面に加工された丸穴２にシャフト１を差し込んで、このシャフト１の連結孔５と金具１３の羽板２０と結合部材１２とを挿通する連結ピン３を打ち込んで、シャフト１と金具１３とを連結ピン３を介して一体化した上で、シャフト１の固定孔６に向けて結合部材１２から固定ピン４を複数打ち込むことで、荷重を複数の固定ピン４からシャフト１を介して金具１３に伝達することが可能になる。そのため結合部材１２は、ドリフトピン２６の周辺に集中していた荷重が分散され、破損を防止でき許容荷重も増加可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、木造建築物の骨格を構成する柱や梁や土台などを締結する際に使用される、部材固定具に関する。

木造建築において骨格となる柱や梁や土台などの部材を組み上げる際は、所定の強度を確保するため部材同士を強固に締結する必要がある。この部材の締結には、一方の部材に凸状のホゾを形成して、他方の部材に凹状のホゾ溝を形成して、ホゾ溝にホゾを嵌め合わせていく方法が古くから使用されているが、ホゾの加工には手間が掛かり強度も不足しやすいことから、近年では各種の金具などから成る部材固定具を使用する場合が多い。このような部材固定具は、多様なものが既に実用化されており、部材を締結する箇所の大半に適用可能で、強度の確保や作業性の改善などの点で大きな効果を上げている。

現在既に普及している部材固定具の具体例を図７に示す。ただし図７（Ａ）は各要素を分離した状態であり、図７（Ｂ）はこれらを一体化した状態である。金具１３は、水平に配置された二本の部材を締結するために使用され、一方の部材は梁に相当する主幹部材１１で、他方の部材は主幹部材１１によって支持される結合部材１２であり、主幹部材１１の側面に結合部材１２の端面を接触させてＴ字状の締結部が構築されている。双方の部材の間には、前板１９と二枚の羽板２０とから成る金具１３を介在させており、前板１９には、円柱状のホゾ２１が計三個形成されている。また主幹部材１１の側面には、ホゾ２１を差し込むためのホゾ穴１６が加工されており、これと同心で主幹部材１１を貫通するキリ孔１７も加工されている。ホゾ穴１６にホゾ２１を嵌入させた後、羽板２０の間から締付ボルト１４を差し込み、この先部にナット１５を螺合すると、主幹部材１１と金具１３は一体化する。なおナット１５は、座グリ穴１８の中に収容される。

また結合部材１２の端面には、金具１３の羽板２０を差し込むため二本の溝２４が刻まれており、羽板２０を溝２４に差し込んでからドリフトピン２６を打ち込んで双方を一体化する。そのため個々の羽板２０には、Ｕ字状の係止溝２２と二個の係止孔２３が形成されており、また結合部材１２の側面には、係止溝２２と係止孔２３に合わせてピン孔２７が加工されている。

図７のような部材固定具は、引張荷重やせん断荷重に対しては十分な強度が確保できるものの、曲げモーメントに関しては十分な強度が確保できない場合がある。そしてこの曲げモーメントが問題になるのは、ベランダや軒先など、建物から飛び出している箇所を支持する部材の締結部である。図７で片持ちになっている結合部材の先端付近に垂直荷重が作用すると、締結部には曲げモーメントが加わり、その結果、締結部において一番上側に配置されたドリフトピンに最も大きな荷重が作用して、ドリフトピンが結合部材を引き裂いて破壊させる恐れがある。したがってベランダなどを支持する部材は、その間隔を狭くしたり補強するなどの対策が必要となり、部材の増加や作業工程の増加のほか、強度確保のためデザインに制約が出るなどの問題があった。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、大きな曲げモーメントが作用する片持ち梁など、過酷な条件で使用される部材を支持する締結部において、十分な強度が確保できる部材固定具の提供を目的としている。

前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、
主幹部材と結合部材との間に介在する金具と、
主幹部材と金具とを固定する締付部材と、
結合部材と金具とを連結する連結部材と、
を備え、
前記金具は、前板と、該前板の両端から突出し且つ結合部材の端面に形成された一対の溝に嵌まり込む一対の羽板と、から成り、
前記締付部材は、一対の羽板の間から差し込まれて前板および主幹部材を貫通する締付ボルトと、該締付ボルトの先部に螺合するナットと、から成り、
前記連結部材は、一対の溝の間に形成された丸穴に挿入するシャフトと、該シャフトの側面に設けられた連結孔と羽板に形成された係止手段と結合部材とを貫通する連結ピンと、シャフトの側面に設けられた固定孔と結合部材とを貫通する固定ピンと、から成り、
金具と、結合部材の丸穴に挿入されたシャフトによって、主幹部材と結合部材とを一体化していることを特徴とする部材固定具である。

ここで主幹部材とは、基礎に近い側に存在して荷重を受け止める役割を果たす部材を指し、一方の結合部材とは、主幹部材によって支持される部材を指す。したがって本発明では、主幹部材が梁になる場合や柱になる場合など多様であり、また結合部材も同様に柱や梁のほか、床を支持する根太や屋根を支持する登り梁などになる場合がある。そして本発明は、双方の部材が直角に交わってＴ字状やＬ字状になる締結部のほか、双方の部材を一直線につなぎ合わせている締結部にも適用可能である。

金具の形状は従来から使用されているものと変わりはなく、板を折り曲げたもので、平面から見てコの字状で中央には前板があり、この両端には前板に直交する羽板が、対称に形成されている。なお締結部の強度を向上させるため、前板には円柱状に突出しているホゾを一つ以上形成することがあり、この場合、主幹部材には、ホゾを嵌め込むためのホゾ穴を加工する必要があり、ホゾとホゾ穴によって主幹部材に金具を取り付けることができる。

締付部材は、主幹部材と金具とを完全に一体化するために使用され、締付ボルトとナットとで構成される。そして金具の前板には、締付ボルトを挿通するための孔が必要になる。前板にホゾを形成してある場合、ホゾの内部が空洞になっており、ここに締付ボルトの頭部を収容でき、締付ボルトの先部をホゾの外に出すため、ホゾの中心部に孔が加工されている。また締付ボルトの先部を差し入れるため、主幹部材には所定の位置にキリ孔が加工されている。したがって金具を主幹部材に取り付けた後、羽板の間から締付ボルトを差し込み、前板と主幹部材のキリ孔を挿通させて、この先部にナットを螺合させると締付ボルトが引き寄せられて主幹部材と金具とが一体化される。

連結部材は、シャフトと、連結ピンと、固定ピンと、から構成され、シャフトは鋼鉄などを用いた丸棒状のもので、結合部材の端面に加工された丸穴に挿入される。なお丸穴は結合部材端面の一対の溝の間に加工することが望ましく、シャフト全体を埋没できるだけの長さが必要であり、シャフトと丸穴の直径は同一とする。また連結ピンは、シャフトと金具とを一体化する役割があり、シャフトの側面には、連結ピンを挿通するための連結孔が設けられており、金具の羽板にも連結ピンを挿通するための係止手段が設けられている。なお係止手段の実体としては、羽板の外縁をＶ字状に切り欠いた係止溝や、羽板を円形に切り欠いた係止孔などが用いられる。連結孔と係止手段とを同心に揃えてから、これらと結合部材とを貫通するように連結ピンを打ち込むと、結合部材と金具とシャフトとが一体化される。

またシャフトには連結孔以外にも、側面を貫通する固定孔が設けられており、この固定孔に向けて結合部材の周囲から固定ピンを打ち込むと、シャフトと結合部材も一体化される。この固定ピンは、荷重を結合部材の広範囲に分散できるよう、一個のシャフトに対して複数本を使用することが望ましい。なおシャフトは、一個の金具に対して複数本の使用も可能である。そのほか羽板に形成される係止手段は、羽板一枚につき複数個が形成されるが、シャフトを貫く連結ピンが挿通されない箇所には、従来と同様にドリフトピンが挿通される。

このように構成することで、従来、結合部材と金具との締結は、ドリフトピンだけに依存していたことを改善して、結合部材に作用する荷重を固定ピンからシャフトを介して金具に伝達できるため、結合部材の広範囲に荷重を分散できるようになる。

請求項１記載の発明のように、結合部材の中にシャフトを挿入して、シャフトと金具を連結ピンで結び、さらにシャフトを固定ピンによって結合部材と一体化することで、従来のようにドリフトピンだけに荷重が集中することを防止して、シャフトによって荷重を分散できるようになる。しかもシャフトに打ち込まれる固定ピンは、複数使用できるため、固定ピン一本当たりに作用する荷重が大幅に軽減され、その結果、荷重の集中による結合部材の引き裂かれを防止でき、同時に従来以上の荷重にも耐えられる。特に曲げモーメントに耐える必要があるベランダや軒先などを支持する部材の締結部において威力を発揮でき、強度確保のための対策が不要になり、作業量や費用の軽減が実現でき、また補強用リブの廃止などデザインの面でも優れた効果が期待できる。

図１は、本発明による部材固定具の構成例を示す斜視図である。主幹部材１１は両端が強固に支持された梁であり、様々な荷重を受け止める役割がある。一方の結合部材１２は、主幹部材１１によって支持される部材であり、図のものは片持ちで一端が主幹部材１１の側面に接触してＴ字状の締結部を形成している。主幹部材１１と結合部材１２との間に介在する金具１３は、鋼板を板金加工によって形成したもので、中央には前板１９が形成され、この両端は直角に折り曲げられており、二枚の羽板２０が対称に形成されている。前板１９には、円柱状に突出したホゾ２１が三個上下に並んで形成されており、ホゾ２１の中に締付ボルト１４の頭部を収容できる点は、従来と同一である。そして主幹部材１１の側面には、ホゾ２１と対になるホゾ穴１６が加工されており、ホゾ２１をホゾ穴１６に差し込んでから締付ボルト１４を差し込んで、締付ボルト１４の先部をキリ孔１７から座グリ穴１８に到達させて、ここにナット１５を螺合させて双方を一体化する点も従来と変わらない。

金具１３の羽板２０は二枚とも同一形状で、上方に係止溝２２が形成されており、その下には二個の係止孔２３が形成されている。また結合部材１２の側面には、係止溝２２や係止孔２３に対応するピン孔２５，２７が加工されており、金具１３を結合部材１２の溝２４に差し込んでから、ピン孔２７にドリフトピン２６を差し込むと、結合部材１２と金具１３とが一体化する。またシャフト１は鋼鉄製の丸棒であり、結合部材１２の端面には、このシャフト１を差し込むため軸方向に延びる丸穴２が加工されている。そしてシャフト１の側面には、一個の連結孔５が設けられており、羽板２０とシャフト１を所定の位置に組み込むと、係止溝２２は連結孔５と同心になり、ここに連結ピン３を打ち込むと、羽板２０とシャフト１とが連結ピン３を介して一体化される。またシャフト１の側面には連結孔５のほか、二個の固定孔６が加工されており、これに合わせて結合部材１２にはピン孔２８が加工されており、ここに固定ピン４を打ち込むと、シャフト１と結合部材１２が一体化される。

本図では一本のシャフト１を締結部の上方に使用しているが、これは結合部材１２に作用する曲げモーメントによる荷重が、この部位に集中するためである。このようにシャフト周辺の荷重が高くなる場合でも、複数の固定ピン４からシャフト１を介して金具１３に荷重が伝わるため、連結ピン３やドリフトピン２６によって結合部材１２が破損することはない。

図２は図１の断面形状を示すもので、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、また図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。ただし各要素は、組み立て後の一体化した状態で描いている。金具１３は三本の締付ボルト１４によって主幹部材１１と一体化しており、また結合部材１２の両側面を貫くように形成されたピン孔２７には、二本のドリフトピン２６が打ち込まれており、羽板２０の係止孔２３を貫通している。そしてシャフト１は、丸穴２の中に差し込まれており、シャフト１を貫く連結ピン３によって金具１３と一体化しており、さらに結合部材１２から打ち込まれている固定ピン４によって、シャフト１と結合部材１２も一体化されている。

図３は、本発明の具体的な使用例を示すもので、図３（Ａ）は形状の概要を示す斜視図であり、図３（Ｂ）はそのＣ−Ｃ断面図である。ここでは直立する柱３１が主幹部材１１であり、その両側に二本の結合部材１２が対向するように接している。主幹部材１１である柱３１の両側面にホゾ穴１６が加工されており、締付ボルト１４とナット１５によって両側の金具１３が固定されている。そして金具１３と結合部材１２の関係については、図２と同様であり、結合部材１２の側面に打ち込まれた連結ピン３は、金具１３の羽板２０とシャフト１とを貫通しており、ドリフトピン２６は羽板２０を貫通しており、さらにシャフト１は固定ピン４によって結合部材１２と一体化されている。

図４は、図３より複雑な構造になっている箇所での使用例を示すもので、図４（Ａ）は形状の概要を示す斜視図であり、図４（Ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。ここでは水平に延びる梁３２が主幹部材１１であり、この両側に二本の結合部材１２が対向するように接しており、さらに主幹部材１１と結合部材１２との交差部の上下に、二本の柱３１が接している。金具１３の配置など基本的な点は図３と同様だが、左側の結合部材１２の内部には、二本のシャフト１が差し込まれている。ここで上側のシャフト１は、羽板２０の係止溝２２を貫通する連結ピン３が差し込まれているが、下側のシャフト１は、羽板２０の係止孔２３を貫通する連結ピン３が差し込まれている。このようにシャフト１は、必要に応じて一つの金具１３に複数使用する場合もある。なお上下の柱３１は、円柱状の丸棒３３によって梁３２に固定されているが、その一端は締付ボルト１４で、他端は柱３１の側面から打ち込まれたドリフトピン３４で拘束されている。

図５は、主幹部材１１と結合部材１２が同軸線上に配置されている箇所での使用例を示すもので、図５（Ａ）は形状の概要を示す斜視図であり、図５（Ｂ）はそのＥ−Ｅ断面図である。ここでは左側の主幹部材１１の端面と右側の結合部材１２の端面を接触させており、さらに主幹部材１１の端部は、柱３１に支持されている。主幹部材１１の端面にはホゾ穴１６が加工されているが、このホゾ穴１６の深さを増大して、この中にシャフト１と同様に機能する埋設棒３５が埋め込まれており、埋設棒３５は固定ピン３６によって主幹部材１１と一体化している。また埋設棒３５の端面には雌ねじが加工されており、図１などのナット１５と同様の機能を果たしている。なお結合部材１２側の構成は図１などと同様であり、そのほか柱３１は、丸棒３３によって主幹部材１１と締結されており、この丸棒３３は柱３１を貫通するドリフトピン３４と締付ボルト１４で拘束されている。

図６は、本発明が適用可能な箇所の例を示す斜視図で、木造建築物の骨格構造の一部を抽出して描いたものである。主幹部材１１に相当する梁３２は、建物の両端を一直線に貫通しており、この梁３２は柱３１によって断続的に支持されている。そして梁３２の両側面には、水平に延びる結合部材１２が締結されており、ここで右側の結合部材１２はベランダを支持するため片持ちになっており、締結部には大きな曲げモーメントが作用する。しかし図中全ての締結部に本発明を適用可能であり、リブなどの補強手段を用いなくても十分な強度を確保できる。

本発明による部材固定具の構成例を示す斜視図である。 図１の断面形状を示す図で、（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の具体的な使用例を示す図で、（Ａ）は形状の概要を示す斜視図であり、（Ｂ）はそのＣ−Ｃ断面図である。 図３より複雑な構造になっている箇所での使用例を示す図で、（Ａ）は形状の概要を示す斜視図であり、（Ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。 主幹部材と結合部材が同軸線上に配置されている箇所での使用例を示す図で、（Ａ）は形状の概要を示す斜視図であり、（Ｂ）はそのＥ−Ｅ断面図である。 本発明が適用可能な箇所の例を示す斜視図で、木造建築物の骨格構造の一部を抽出して描いたものである。 現在既に普及している部材固定具の具体例を示す図で、（Ａ）は各要素を分離した状態であり、（Ｂ）はこれらを一体化した状態である。

符号の説明

１ シャフト
２ 丸穴
３ 連結ピン
４ 固定ピン
５ 連結孔
６ 固定孔
１１ 主幹部材
１２ 結合部材
１３ 金具
１４ 締付ボルト
１５ ナット
１６ ホゾ穴
１７ キリ孔
１８ 座グリ穴
１９ 前板
２０ 羽板
２１ ホゾ
２２ 係止溝（係止手段）
２３ 係止孔（係止手段）
２４ 溝
２５ ピン孔（連結ピン用）
２６ ドリフトピン
２７ ピン孔（ドリフトピン用）
２８ ピン孔（固定ピン用）
３１ 柱
３２ 梁
３３ 丸棒
３４ ドリフトピン（柱用）
３５ 埋設棒
３６ 固定ピン（埋設棒用）

Claims (1)

1. 主幹部材（１１）と結合部材（１２）との間に介在する金具（１３）と、
   主幹部材（１１）と金具（１３）とを固定する締付部材と、
   結合部材（１２）と金具（１３）とを連結する連結部材と、
   を備え、
   前記金具（１３）は、前板（１９）と、該前板（１９）の両端から突出し且つ結合部材（１２）の端面に形成された一対の溝（２４）に嵌まり込む一対の羽板（２０）と、から成り、
   前記締付部材は、一対の羽板（２０）の間から差し込まれて前板（１９）および主幹部材（１１）を貫通する締付ボルト（１４）と、該締付ボルト（１４）の先部に螺合するナット（１５）と、から成り、
   前記連結部材は、一対の溝（２４）の間に形成された丸穴（２）に挿入するシャフト（１）と、該シャフト（１）の側面に設けられた連結孔（５）と羽板（２０）に形成された係止手段（２２，２３）と結合部材（１２）とを貫通する連結ピン（３）と、シャフト（１）の側面に設けられた固定孔（６）と結合部材（１２）とを貫通する固定ピン（４）と、から成り、
   金具（１３）と、結合部材（１２）の丸穴（２）に挿入されたシャフト（１）によって、主幹部材（１１）と結合部材（１２）とを一体化していることを特徴とする部材固定具。
   

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