JP3213425U - ホールダウン金物の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも少ない本数で薄板軽量形鋼造の縦枠材とホールダウン金物とを接合するホールダウン金物の接合構造を提供する。【解決手段】ホールダウン金物３１のプレート３１ａには、上側のねじ込み領域Ａ内の８か所に開孔３３ａ〜３３ｇが形成され、下側のねじ込み領域Ｂ内の８か所に開孔３４ａ〜３４ｇが形成されている。ねじ込み領域Ａとねじ込み領域Ｂとの間の中央領域には、非接合開孔３５ａ〜３５ｄが形成されている。φ８．０ｍｍドリルねじは、開孔３３ａ〜３３ｇ、開孔３４ａ〜３４ｇに対してねじ込まれ、非接合開孔３５ａ〜３５ｄにはねじ込まれない。【選択図】図４

Description

本考案は、薄板軽量形鋼を用いた建物において使用される、ホールダウン金物の接合構造に関する。

スチールハウスは板厚２．３ｍｍ未満の形鋼で構成された建物である。従来、このスチールハウスは主に１、２階建ての建物に適用される構造形式であったが、近年では３、４階建て建築物への適用が可能になり、建物の中層化に伴いホールダウン金物接合部の高強度化が進んでいる。
一般に、ホールダウン金物接合部の高強度化を進めるには、金物が接合する縦枠材の板厚を厚くする必要がある。縦枠材を構成する部材の板厚が２．３ｍｍ未満に限定されるスチールハウスにおいては、この接合部の板厚を大きくするために、複数枚の鋼板を重ね合わせたうえで、重ね合わせた鋼板をドリルねじで接合する接合方法が用いられる。従って、ドリルねじの打設においては、接合する板の総厚が厚くなる分、施工時にドリルねじに作用させる締め付けトルクを大きくする必要がある。

また、従来のホールダウン金物接合部では、φ４．８ｍｍやφ６．０ｍｍの径のドリルねじが使用されており、接合強度を高めるために打ち込むドリルねじの本数が非常に多くなっている（例えば、非特許文献１、２を参照）。

日本建築学会構造系論文集 第７８巻 第６８９号 １３１７−１３２６ 「薄型軽量形鋼構造建築用ホールダウン金物の接合部耐力」 ２０１３年７月 国土交通省国土技術政策総合研究所・建築研究所 監修 人鉄鋼連盟編 「薄型軽量形鋼構造建築物設計の手引き 第２版」 第１６１ページ〜１６３ページ（技法堂出版）

しかしながら、締付けトルクが大きくなると、施工時のネジ頭の破断を誘起するため、打設不良が生じるという問題があった。また、従来のように多くのドリルねじを打ち込むと、作業に多くの時間を要し、施工性に改善の余地があり、なおかつ必要なドリルねじの本数も多くなるという問題があった。

本考案は、かかる点に鑑みてなされたものであり、施工時のネジ頭の破断を防ぎつつ、従来よりも少ない本数で薄板軽量形鋼造の縦枠材とホールダウン金物とを接合するようにして上記問題の解決を図ることを目的としている。

前記の目的を達成するために、本考案は、薄板軽量形鋼造の縦枠材に接合される接合プレートと、前記接合プレートの短尺側端部から張り出されるスチフナと、アンカーボルトを締結するベースプレートを有するホールダウン金物を用いた、縦枠材と基礎、または対向する上階と下階の縦枠材の接合構造において、前記接合プレートには外径８ｍｍのドリルねじをねじ込むことができる複数の開孔が設けられ、前記接合プレートにおける上側領域と下側領域の開孔に各々前記ドリルねじがねじ込まれて縦枠材とホールダウン金物とが接合され、前記ドリルねじがねじ込まれていない非接合開孔が、前記接合プレートの中央領域にあることを特徴としている。ここで上側領域、下側領域とは、外径８ｍｍのドリルねじを、前記接合プレートの上端部側と下端部側から各々ねじ込んでいった際に、所定の短期耐力が得られるときの、ねじ込まれたドリルねじが存在する領域である。例えば、１３５ｋＮの短期耐力を実現する場合、前記接合プレートの上端部側から８本、下端部側から８本を各々ねじ込めば、当該１３５ｋＮの短期耐力が得られるが、その場合の前記接合プレートの上端部側から８本、下端部側から８本がねじ込まれた領域が、各々上側領域、下側領域となる。また中央領域とは、この上側領域と下側領域との間に位置する領域である。

本考案によれば、前記接合プレートには外径８ｍｍのドリルねじをねじ込むことができる複数の開孔が設けられ、前記接合プレートにおける上側領域と下側領域の開孔に各々前記ドリルねじがねじ込まれて縦枠材とホールダウン金物とが接合されているので、例えば１３５ｋＮの短期耐力を実現するため必要な接合については、ドリルねじ打設時にねじにより大きな締付けトルクを作用させる事が可能になり、総厚の厚い鋼板をドリルねじで接合する事が可能になると共に、従来よりもねじ込むドリルねじの本数を低減させることができる。
また、建築構造物では建物に作用する地震波の違いや、建物の間取りの違いによっては、地震時に一部の接合部に荷重が集中する場合もある。そこで、同一仕様の金物を用いた場合でも、効率的に接合部の耐力を調整でき、局所的に荷重が集中する可能性のある接合部において、接合部耐力に対して大きな余裕度を確保出来るように、ドリルねじがねじ込まれていない非接合開孔を、前記接合プレートの中央領域に設定した。接合プレートの上側、下側に必要な接合を付与することが縦枠材の図心とアンカーボルトの芯ずれによってホールダウン金物に作用する曲げには効果的であるため、本考案では、接合プレートにおける上側領域と下側領域の開孔に各々ドリルねじがねじ込まれている構成とし、接合耐力の余裕度を確保するための非接合開孔は、接合プレートの中央領域に設定されている。これによって、適切な高耐力を実現すると共に、ドリルねじの増し打ちによる接合耐力の余裕度の確保も可能になる。

前記ホールダウン金物の接合構造において、前記接合プレートの中央領域には、前記ドリルねじがねじ込まれた開孔が一部存在していてもよい。

前記ホールダウン金物の接合構造において、前記縦枠材に、前記接合プレートの短尺方向の幅と同一の短尺方向の幅を有する、断面溝形の補強材が配置され、前記開孔にねじ込まれたドリルねじによって、前記縦枠材と前記補強材が接合されているように構成されていてもよい。

本考案によれば、ドリルねじに作用させる締付けトルクを高めてもねじ頭の破断を防止する事ができ、また従来よりも少ない本数で薄板軽量形鋼造の縦枠材とホールダウン金物とを接合することで、ホールダウン金物接合部のねじ打設に要する作業時間が短縮され、施工性が向上する。

本考案の実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造が適用された住宅の一部破断斜視図である。 図１に示された住宅における縦枠、横枠および壁パネルを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。 図１に示された住宅における縦枠と縦枠の接合、及び縦枠と基礎の接合に用いられた本考案の実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造を示す図であり、（ａ）は縦枠相互を接合した際の斜視図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は基礎と縦枠との接合に用いた場合の斜視図である。 本考案の実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造に採用されたホールダウン金物を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は底面図である。 図４のホールダウン金物を縦枠と接合する様子を示す斜視図である。 本考案の実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造の側面断面図である。 本考案の実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造の平面図である。 本考案の実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造が採用された図１の住宅において、地震等によって縦枠と壁パネルに力のモーメントが加わった様子を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は本考案の実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造の側面断面図である。 本考案の実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造に対して補強部材を設けた様子を示す平面図である。 図９のホールダウン金物の接合構造に用いられた補強部材の正面図である。

以下、本考案の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は本実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造が適用された薄板軽量形鋼と面材（鋼板、構造用合板、石膏ボード、セラミック系面材、木片セメント板など）を使用した３階建ての住宅１の斜視図を示している。なお、本実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造が適用される建物は、図示の例に限定されるものではなく、薄板軽量形鋼を用いた建物であれば任意である。

この住宅１では、図２、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば薄板軽量形鋼からなる縦枠１０と対向する縦枠１０とを接合する際や、図３（ｃ）に示すように、基礎１８と縦枠１０とを接合する際に、実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造３０が採用されている。なお図１、図２において示される壁パネル２には、前記したような面材が用いられている。

ホールダウン金物の接合構造３０に使用されるホールダウン金物３１は、図４（ａ）〜（ｄ）に示すような構造を有している。すなわち、このホールダウン金物３１は、接合プレートとなるプレート３１ａと、プレート３１ａの短尺側の両側から張り出して設けられた三角形のスチフナ３１ｂ、３１ｂと、これらプレート３１ａ、スチフナ３１ｂ、３１ｂの下端部に溶接または接着材によって固着されている、ベースプレートとなる四角形の底板３１ｄを有している。そして底板３１ｄの下面には、当て板３１ｃが設けられている。底板３１ｄ、当て板３１ｃはいずれも溶接または接着材によって固着されている。底板３１ｄ、当て板３１ｃの中央部分には、各々アンカーボルト挿通用の貫通孔３２が形成されている。

プレート３１ａには、図４（ａ）に示すように、ドリルねじをねじ込むための開孔３３ａ〜３３ｈ、開孔３４ａ〜３４ｈ、非接合開孔３５ａ〜３５ｄが形成されている。本実施の形態では、プレート３１ａの上側領域となるねじ込み領域Ａ内の８か所に開孔３３ａ〜３３ｈが形成され、プレート３１ａの下側領域となるねじ込み領域Ｂ内の８か所に開孔３４ａ〜３４ｈが形成されている。そして、ねじ込み領域Ａとねじ込み領域Ｂとの間の中央領域には、非接合開孔３５ａ〜３５ｄが形成されている。開孔３３ａ〜３３ｈ、開孔３４ａ〜３４ｈ、非接合開孔３５ａ〜３５ｄの内径は、いずれも同一であり、本実施の形態では、φ８．２ｍｍである。

以上のように構成されたホールダウン金物３１は、図５〜図７に示すように、φ８．０ｍｍ（外径８．０ｍｍ）のドリルねじ４０を用いて、縦枠１０に接合、固定される。縦枠１０は、２つの枠材１１、１２とで構成されている。

枠材１１は、溝形鋼１３の溝内にリップ溝形鋼１４を収容してウェブ１３ａ、１４ａ同士を密着させた構成を有している。そして図７に示すように、例えばドリルねじ１５で溝形鋼１３とリップ溝形鋼１４は一体化されている。枠材１２は、溝形鋼１６の溝内にリップ溝形鋼１７を、リップ溝形鋼１７のフランジ部１７ａを溝形鋼１６のウェブ１６ａに当接させるように（リップ溝形鋼１７のウェブ１７ｂを枠材１１の溝形鋼１３のウェブ１３ａと当接するように）収容し、例えばドリルねじ１５によって溝形鋼１６とリップ溝形鋼１７は一体化されている。

以上の構成を有する縦枠１０の枠材１１の溝形鋼１３、リップ溝形鋼１４の各ウェブ１３ａ、１４ａ、および枠材１２の溝形鋼１７のウェブ１７ｂを貫通させて、ドリルねじ４０がねじ込まれる。

そしてドリルねじ４０をねじ込む箇所は、図４に示した、プレート３１ａの上側のねじ込み領域Ａ内の８か所の開孔３３ａ〜３３ｈ、およびプレート３１ａの下側のねじ込み領域Ｂ内の８か所の開孔３４ａ〜３４ｈである。そしてねじ込み領域Ａとねじ込み領域Ｂとの間の中央領域にある４か所の非接合開孔３５ａ〜３５ｄには、ドリルねじ４０がねじ込まれない。

したがって、１６本のドリルねじ４０によって、図６、図７に示すように、ホールダウン金物３１は、縦枠１０に接合、固定される。そしてその後は、図３、図６に示すように、ホールダウン金物３１の下部にある当て板３１ｃ、底板３１ｄの貫通孔３２に、例えばアンカーボルト４１を挿通させ、ナット４２を締め付けることで、ホールダウン金物３１と横枠２０、及び横枠２０の下に位置する基礎１８とが固定される。
このようにして、本実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造３０が完成する。接合構造の全体の様子は図３に示される通りであり、図３（ｂ）においては、ドリルねじがねじ込まれた開孔は黒丸で表示している。

なお本実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造３０で用いた縦枠１０の枠材１１、１２で用いた溝形鋼１３、リップ溝形鋼１４のサイズについて説明すると、各形鋼の厚さは２．２ｍｍであり、図７に示すようにフランジ部の長さａ、ｂはいずれも４４．５ｍｍ、幅ｃは８９ｍｍである。本考案では、もちろんかかるサイズの形鋼に限定されて適用されるものではなく、フランジ部の長さａ、ｂについては、４０〜７５ｍｍ、幅ｃについては、８９〜１５０ｍｍのものについても適用でき、本考案の所期の効果を達成できる。

そして本実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造３０を採用した建物において、図８に示すように、地震等により、水平力Ｘが発生すると、縦枠１０には軸力Ｙ１（引抜力）と軸力Ｙ２（圧縮力）が発生し、これら軸力Ｙ１、Ｙ２は、ドリルねじ４０でのせん断によってホールダウン金物３１に伝達され、さらにアンカーボルト４１を介して基礎１８に伝達される。この際、本考案者らが鋭意検討した結果、φ８．０ｍｍのドリルねじ４０を１６本用いることで、短期耐力１３５ｋＮを達成できる。

また縦枠１０に軸力Ｙ１（引抜力）が発生する場合は、アンカーボルト４１と縦枠１０の芯ずれによってホールダウン金物が枠材１１の溝形鋼１３のウェブ１３ａ、リップ溝形鋼１４のウェブ１４ａ、および枠材１２のリップ溝形鋼１７のウェブ１７ｂを面外方向へ変形させる方向へ回転が発生するが、上側のねじ込み領域Ａから下側のねじ込み領域Ｂまでの距離を大きくとることで、引抜力が発生した際にホールダウン金物に生じる回転に対する抵抗を高くすることができ、接合部剛性の低下を効率的に抑制することが可能となる。

しかも本実施の形態によれば、従来よりもねじ込むドリルねじ４０の本数が１６本と極めて少なく、作業性も向上し、部品数も少なくて済む。また本実施の形態では、上述したように図４に示した、プレート３１ａの上側のねじ込み領域Ａ内の８か所の開孔３３ａ〜３３ｈ、およびプレート３１ａの下側のねじ込み領域Ｂ内の８か所の開孔３４ａ〜３４ｈにドリルねじ４０をねじ込んだが、適宜、プレート３１ａの中央領域にある４か所の非接合開孔３５ａ〜３５ｄのうちの、例えばいずれか１か所の非接合開孔に、ドリルねじ４０をねじ込むことで、接合部の接合耐力を高めてもよい。かかる場合でも、本考案の効果を達成できる。

また本実施の形態では、プレート３１ａの上側のねじ込み領域Ａ内の８か所の開孔３３ａ〜３３ｈ、およびプレート３１ａの下側のねじ込み領域Ｂ内の８か所の開孔３４ａ〜３４ｈの全てに合計１６本のドリルねじ４０をねじ込むようにしたが、例えばこれらの開孔３３ａ〜３３ｈ、３４ａ〜３４ｈの、例えばいずれか１か所については、ドリルねじ４０をねじ込まず、それに代えてプレート３１ａの中央領域にある４か所の非接合開孔３５ａ〜３５ｄの、例えばいずれか１か所の非接合開孔に、ドリルねじ４０をねじ込むようにしてもよい。このようなドリルねじ４０のねじ込み手法よっても、本考案の効果を達成でき、同等の耐力を実現できる。

上述した実施の形態にかかるホールダウン金物の接合構造３０に、さらに図９、図１０に示す補強部材５０を付加して接合してもよい。この補強部材５０のウェブ５０ａは、ホールダウン金物３１のプレート３１ａとほぼ同一の大きさを有し、溝形鋼によって構成されている。そしてこの補強部材５０には、そのウェブ５０ａに、ホールダウン金物３１のプレート３１ａに形成された上側のねじ込み領域Ａ内の８か所の開孔３３ａ〜３３ｈ、およびプレート３１ａの下側のねじ込み領域Ｂ内の８か所の開孔３４ａ〜３４ｈと対応する位置に、同様な開孔５１ａ〜５１ｈ、開孔５２ａ〜５２ｈが形成され、またプレート３１ａの中央領域の非接合開孔３５ａ〜３５ｄと対応する位置に、非接合開孔５３ａ〜５３ｄが形成されている。

そしてホールダウン金物３１をドリルねじ４０によって縦枠１０と接合する際には、図９に示すように、補強部材５０のウェブ５０ａを枠材１２のリップ溝形鋼１７のウェブ１７ｂに当接させて、ドリルねじ４０をこの補強部材５０のウェブ５０ａに形成された開孔５１ａ〜５１ｈ、開孔５２ａ〜５２ｈにまでねじ込むようにすればよい。これによってさらに、枠材１１の溝形鋼１３のウェブ１３ａ、リップ溝形鋼１４のウェブ１４ａ、および枠材１２のリップ溝形鋼１７のウェブ１７ｂにおける各面外方向変形を抑制し、接合構造の剛性低下を補うことが可能になる。すなわち、ドリルねじ４０が従来よりも大径化したことで、ドリルねじ1本あたりの枠材１１の溝形鋼１３のウェブ１３ａ、リップ溝形鋼１４のウェブ１４ａ、および枠材１２のリップ溝形鋼１７のウェブ１７ｂにおける各面外方向変形へ作用する荷重が大きくなる可能性があるが、補強部材５０を併せて接合することで、かかる変形を確実に防止することができる。

なお本実施形態では、補強部材５０は枠材１１の溝形鋼１３のウェブ１３ａ、リップ溝形鋼１４のウェブ１４ａ、および枠材１２のリップ溝形鋼１７のウェブ１７ｂの各面外方向変形を抑制することを目的とする部材であって、かならずしも縦枠全長に渡って配する必要はなく、部材中央部で分割された部材であってもよい。 すなわち、ホールダウン金物３１と縦枠１０との関係についていえば、ホールダウン金物３１に引張力（縦枠１０の軸方向）が作用すると、縦枠１０の図心とアンカーボルト４１のアンカー位置のずれによって、縦枠１０のウェブが、ウェブ板の面外方向へ変形しようとするが、補強部材５０によって、当該変形は抑制される。この場合、補強部材５０は縦枠１０の軸方向の荷重を負担する訳では無いので、上記したように、補強部材５０は縦方向については途中で途切れたり、部材の中央部で分割されていてもよい。もちろん補強部材５０は、ホールダウン金物３１の長尺方向と同一の長さを有する部材でなくともよい。

また本実施の形態では、ホールダウン金物３１と縦枠材１０を接合するドリルねじの打設時に打設不良が生じた場合に備えて、ホールダウン金物の上側領域または下側領域またはその両方に予備の非接合孔を設けても良い。

また本実施の形態では、ホールダウン金物３１は縦枠１０と基礎１８とを接合する場合について説明したが、本考案の接合構造は、縦枠１０に接合するホールダウン金物３１と、対向する縦枠１０に接続するホールダウン金物３１とを接合する場合にも適用できる。

以上、添付図面を参照しながら本考案の好適な実施の形態について説明したが、本考案はかかる例に限定されない。当業者であれば、実用新案登録請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本考案の技術的範囲に属するものと了解される。

本考案は、ホールダウン金物を用いて、縦枠材と基礎、または対向する上階と下階の縦枠材との接合構造に有用である。

１ 住宅
２ 壁パネル
１０ 縦枠
１１、１２ 枠材
１３、１６ 溝形鋼
１３ａ、１４ａ、１６ａ、１７ｂ ウェブ
１４、１７ リップ溝形鋼
１５ ドリルねじ
１７ａ フランジ部
１８ 基礎
２０ 横枠
３０ ホールダウン金物の接合構造
３１ ホールダウン金物
３１ａ プレート
３１ｂ スチフナ
３１ｃ 当て板
３１ｄ 底板
３２ 貫通孔
３３ａ〜３３ｈ、３４ａ〜３４ｈ 開孔
３５ａ〜３５ｄ 非接合開孔
４０ ドリルねじ
４１ アンカーボルト
４２ ナット
５０ 補強部材
５０ａ ウェブ
５１ａ〜５１ｈ、５２ａ〜５２ｈ 開孔
５３ａ〜５３ｄ 非接合開孔
Ａ （上側の）ねじ込み領域
Ｂ （下側の）ねじ込み領域

Claims (3)

1. 薄板軽量形鋼造の縦枠材に接合される接合プレートと、前記接合プレートの短尺側端部から張り出されるスチフナと、アンカーボルトを締結するベースプレートを有するホールダウン金物を用いた、縦枠材と基礎、または対向する上階と下階の縦枠材の接合構造において、
   前記接合プレートには外径８ｍｍのドリルねじをねじ込むことができる複数の開孔が設けられ、
   前記接合プレートにおける上側領域と下側領域の開孔に各々前記ドリルねじがねじ込まれて縦枠材とホールダウン金物とが接合され、
   前記ドリルねじがねじ込まれていない非接合開孔が、前記接合プレートの中央領域にあることを特徴とする、ホールダウン金物の接合構造。
2. 前記接合プレートの中央領域には、前記ドリルねじがねじ込まれた開孔が一部存在することを特徴とする、請求項１に記載のホールダウン金物の接合構造。
3. 前記縦枠材に、前記接合プレートの短尺方向の幅と同一の短尺方向の幅を有する、断面溝形の補強材が配置され、前記開孔にねじ込まれたドリルねじによって、前記縦枠材と前記補強材が接合されていることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載のホールダウン金物の接合構造。

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