JP4324168B2 - Reinforced structure of wooden members - Google Patents
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Description
本発明は、角材や丸材など長手の木質部材に固有の質感を確保しつつ、これと直交する方向の剪断耐力を増すようにした、木質部材の補強構造に関する。 The present invention relates to a reinforcing structure for a wooden member that secures a texture specific to a long wooden member such as a square member or a round member, while increasing the shear strength in a direction orthogonal to the longitudinal wooden member.
木質軸組構造の構造物躯体を構成する木質の横架材や縦材にあっては、材質によって多少異なるものの、両端固定された木質部材の長さ方向に直交して剪断荷重が作用すると、その中央部に応力が集中して曲げ力が作用し、木目が開く方向に変形し、ついには剪断破壊されてしまう恐れがある。 In the case of wooden horizontal members and vertical members that make up the structural frame of a wooden frame structure, although slightly different depending on the material, when a shear load acts perpendicular to the length direction of the wooden member fixed at both ends, There is a risk that stress concentrates on the central part and bending force acts, deforms in the direction in which the wood grain opens, and eventually breaks in shear.
剪断耐力を増すためには部材断面を大きく取れば良いが、資材単価が高くなり、同一構造物容積の場合には、部材断面が増す分、間取が減少する欠点も生ずる。また、部材のスパンを短くすればよいが、この場合には他の部材との取合い箇所が多くなり、構造が複雑化する。 In order to increase the shear strength, it is sufficient to increase the cross section of the member. However, the unit price of the material is increased, and in the case of the same structure volume, there is a disadvantage that the layout is reduced as the cross section of the member is increased. Moreover, the span of the member may be shortened, but in this case, the number of places where the member is engaged with each other increases and the structure becomes complicated.
そこで補強構造として、短冊金物、その他接合金物などの鋼板などの平板状の補強金物を外面に添付して木質部材を補強する構造がある。しかし、これら補強金物は、一般に木質部材の外面に添えられ、釘、タッピングスクリュなどにより部材に一体的に接合されるため、木材に固有の質感が損われる上に、木質部材を補強すると言うよりは、強度の高い補強金物に強度を負担させることになり、補強金物の強度により、その部分の強度が定ってしまう。 Therefore, as a reinforcing structure, there is a structure in which a wooden member is reinforced by attaching a flat reinforcing metal member such as a strip metal or other steel plate such as a joint metal to the outer surface. However, these reinforcement hardware is generally attached to the outer surface of the wooden member and is integrally joined to the member by a nail, a tapping screw, etc., so that the inherent texture of the wood is impaired and the wooden member is reinforced. This causes the strength to be borne by the high-strength reinforcing hardware, and the strength of the portion is determined by the strength of the reinforcing hardware.
また、該種補強金物は鋼板製であり、肉厚も薄いため、幅方向に対する強度は高いものの、肉厚方向の曲げ強度は低く、簡単に折れ曲りやすい。このため接合部分に応力が加わると釘などがゆるんで、木質部材との間にがたが生じたり、剥がれやすい。 Further, since the seed reinforcement hardware is made of a steel plate and has a small thickness, the strength in the width direction is high, but the bending strength in the thickness direction is low, and it is easily bent. For this reason, when stress is applied to the joint portion, the nail or the like is loosened, and rattling is likely to occur or peel off from the wooden member.
尚、本出願人は、下記特許文献1で示す木質部材の接合構造を提案している。これは例えば、土台と柱の接合部にそれぞれほぞ穴及びを凹部形成しておき、このほぞ穴及び凹部に木質板からなるほぞ部材を嵌合して接合する。
In addition, this applicant has proposed the joining structure of the wooden member shown by the following
そして、ほぞ部材の片面または両面には予め鋼板を重合しておき、嵌め合い状態で、土台の側面からほぞ部側に向けて複数の線状接合具を打込み、鋼板を貫通させて土台−柱間を接合するものである。 Then, a steel plate is preliminarily superposed on one side or both sides of the tenon member, and in a fitted state, a plurality of linear joints are driven from the side surface of the base toward the tenon side, and the base plate-pillar is penetrated through the steel plate. It is what joins.
この接合構造によれば、補強金具が接合位置の外面に露出せず、単に接合具の頭部が見えるだけであり、木質部材の質感を損うことがない。また、接合部の内部で木質部材と一体化し、接合箇所を補強するため、接合部に力が加わっても、容易には変形が生ずることがなく、木質部材と協働して外力に対抗する。
この構造においては、土台に対する柱の接合箇所のように、その補強位置を部材間の接合位置に限定して補強を行っている。 In this structure, the reinforcement position is limited to the joining position between the members, as in the joining part of the column to the base.
しかし木質部材のうち、両端固定され、その長手方向と直交する方向の荷重を分担する部材、例えば大引き、梁、あるいはこれと直交配置される根太などの横架材にあっては、床板を介してその長手方向と直交する鉛直荷重が常時加わっている。 However, among wooden members, members that are fixed at both ends and share the load in the direction orthogonal to the longitudinal direction, for example, horizontal members such as large draws, beams, or joists placed orthogonal to the floor plate, Therefore, a vertical load perpendicular to the longitudinal direction is constantly applied.
また、柱や間柱などの縦材においても地震時に大きな横力が加わると、その両端の他部材との接合位置が補強されていたとしても、材そのものの中央部に大きな剪断力が作用すると、縦材そのものが折れる可能性もある。 In addition, when a large lateral force is applied to a vertical member such as a column or a stud during an earthquake, even if the joint position with other members at both ends is reinforced, a large shearing force acts on the central part of the material itself, The vertical member itself may break.
そこで本発明は、以上の課題を解決するものであって、その目的とするところは、簡単な構造を付加することで、木質部材に固有の質感を損うことなく、また他部材との接合位置によらず、木質部材の荷重作用位置を補強出来るようにした木質部材の補強構造を提供することにある。 Therefore, the present invention solves the above-described problems, and the object of the present invention is to add a simple structure so as not to impair the texture unique to the wooden member and to join with other members. An object of the present invention is to provide a reinforcing structure for a wooden member that can reinforce the load acting position of the wooden member regardless of the position.
前記目的を達成するため、請求項1の発明に係る木質部材の補強構造発明は、図1、2の第1の実施の形態にも示すように、両端固定された角材や丸材など長手の横架材よりなる木質部材1の中央部に、その長手方向に沿って、スリット2を形成し、該スリット2内に補強板3を挿入して埋設するとともに、該補強板3と直交して前記木質部材1の側面よりこれを貫通する複数のタッピングネジなどよりなる線状の金属接合具4を打込んで木質部材1内部に前記補強板3を固定したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention for reinforcing a wooden member according to the first aspect of the present invention is a longitudinal horizontal structure such as a square member or a round member fixed at both ends as shown in the first embodiment of FIGS. A
スリット2は、側面形状が略矩形状であり、木質部材を貫通して形成してもよく、木質部材内に深く凹溝により形成しても良い。補強板3は、一般には、スリット2の形状に沿い、スリット2内に嵌挿される肉薄矩形状の鉄板などの金属板により形成される。補強板3を繊維強化樹脂板などのプラスチック板により形成することも可能である。
The
請求項2の発明は、図3の第2の実施形態に示すように、前記スリットが前記木質部材の幅方向に2つ以上平行に形成され、この2つ以上のスリットの夫々に補強板が嵌挿固定されていることを特徴としている。 In the second aspect of the invention, as shown in the second embodiment of FIG. 3, two or more slits are formed in parallel to the width direction of the wooden member, and a reinforcing plate is provided in each of the two or more slits. It is characterized by being fitted and fixed.
請求項5の発明は、図4の第3の実施形態に示すように、前記スリット2が前記木質部材1の幅方向に2つ以上平行して配列された木質部材において、前記補強板10が断面略コ字形をなし、該コ字形補強板10の背面板部10bを木質部材1の荷重作用方向(上面又は下面)に露出した状態でスリット2内に嵌合固定されたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, as shown in the third embodiment of FIG. 4, in the wooden member in which two or
請求項6の発明は、図5の第4実施形態に示すように、両端固定された長手の横架材よりなる木質部材の中央部にほぞ穴を形成し、該ほぞ穴が形成された木質部材中央部の上面に、下端中央に凹部が形成された柱を立設し、両側面に接合補強板が積層された木栓を前記ほぞ穴と前記凹部に嵌合し、ほぞ穴の両外側部に接して、長手方向に沿って、左右のスリットを形成し、該左右のスリット内に補強板を挿入して埋設するとともに、補強板、接合補強板及び木栓と直交して前記木質部材の側面よりこれを貫通する複数の線状接合具を打込んで木質部材内部に前記補強板、接合補強板及び木栓を固定した木質部材の補強構造を特徴としている。According to the sixth aspect of the present invention, as shown in the fourth embodiment of FIG. 5, a mortise is formed in the center of a wooden member made of a long horizontal member fixed at both ends, and the wood having the mortise formed therein. A column with a recess formed in the center of the lower end is erected on the upper surface of the central part of the member, and a wooden plug in which bonding reinforcing plates are laminated on both sides is fitted into the mortise and the recess, and both outer sides of the mortise The left and right slits are formed along the longitudinal direction in contact with the portion, the reinforcing plate is inserted and embedded in the left and right slits, and the wooden member is orthogonal to the reinforcing plate, the joining reinforcing plate and the wooden plug. It is characterized by a reinforcing structure of a wooden member in which a plurality of linear joints penetrating from the side face are driven and the reinforcing plate, the joining reinforcing plate and the wooden plug are fixed inside the wooden member.
請求項1の発明によれば、補強板は木質部材内部に埋設されるため、木材固有の質感を損うことがない。荷重の作用方向は補強板の幅方向であり、補強板の内外面方向からの荷重は木質部材によって保護されていることから、補強板の肉厚は薄くても木質部材と協働して強固な剪断耐力を得ることが出来る。 According to the first aspect of the present invention, the reinforcing plate is embedded in the wooden member, so that the texture unique to the wood is not impaired. The direction of the load is the width direction of the reinforcing plate, and the load from the inner and outer surface direction of the reinforcing plate is protected by the wooden member. Therefore, even if the thickness of the reinforcing plate is thin, it is strong in cooperation with the wooden member. High shear strength can be obtained.
請求項2の発明によれば、補強板が2つ以上埋設固定されることで、さらなる剪断耐力を得ることが出来る。
According to the invention of
本発明では、補強板の材質に応じた特性や補強効果を得ることが出来る。例えば鋼板の場合には安価となるし、ステンレス鋼板の場合には、発錆がなく、耐久性に優れる。さらに、繊維強化樹脂板(以下FRPと称する)の場合には高強度である上に軽量に出来るなどの特性がある。 In this invention, the characteristic according to the material of a reinforcement board and the reinforcement effect can be acquired. For example, in the case of a steel plate, it is inexpensive, and in the case of a stainless steel plate, there is no rusting and excellent durability. Further, in the case of a fiber reinforced resin plate (hereinafter referred to as FRP), there are characteristics such as high strength and light weight.
請求項5の発明によれば、補強板が断面コ字形に連結されていることにより、部材側面側からの曲げ耐力も向上する。また、木質部材に対する補強板の取り付け固定も容易である。 According to the invention of claim 5, since the reinforcing plate is connected in a U-shaped cross section, the bending strength from the side surface of the member is also improved. In addition, it is easy to attach and fix the reinforcing plate to the wooden member.
以下、本発明の最良の実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図1,2は本発明の第1実施形態を示す。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention.
図1(a)において、角材(丸材でも可)よりなる長手の木質部材1の長手方向中央にはこれに沿った方向であって部材断面方向に一本のスリット2が貫通形成されている。このスリット2にはこれと略同一縦横寸法であって、スリット2の厚み寸法にほぼ等しい肉薄の金属補強板3が嵌挿埋設される。
In FIG. 1A, a
埋設状態では、図1(b)に示すように、木質部材1の一側面より補強板3に向けてドリルなどにより複数の下穴1aが千鳥状に形成される。この下穴1aの深さは少なくとも、前記補強板3を十分に貫通する深さであって、木質部材1の他方側に貫通しない程度に設定されている。
In the embedded state, as shown in FIG. 1 (b), a plurality of pilot holes 1 a are formed in a staggered pattern by a drill or the like from one side surface of the
次いで各下穴1aには線状の金属接合具4としてのタッピングネジがねじ込まれる。この接合具4ネジのネジ頭部は図の一部に拡大して示すように、皿状であって、全ての接合具4がねじ込まれた状態では、図1(c)に示すように、補強板3を貫通した状態で木質部材1内で一体化され、かつネジ頭部は木質部材1の側面と同一面となり、補強体が完成する。
Next, a tapping screw as a
前記補強板3は、鋼板、ステンレス鋼板、などの金属板、又はFRP板材などのプラスチック板などの中から選ぶことが出来る。このうち、鋼板を選択した場合には、その表面には防錆用の亜鉛メッキなどを施しておくことが望ましい。また、鋼板の場合その厚みが0.6mm程度であれば、十分な補強効果を発現できる。
The reinforcing
なお、スリット2を形成した段階で下穴1aを形成し、補強板3に対する挿通は接合具4のねじ込み時の貫通力のみで貫通させて木質部材1の内部に一体化することもできる。また、木質部材1の一方の側面からだけでなく、他方の側面から接合具4を交互ねじ込みすることも出来、同一本数でのネジ打込み部位の支持強度の左右平均化を図ることが出来る。また、金属棒状の接合具を用い、その両端を木質部材1の両側に突出させ、接合部両端のネジ部にナットを螺締させるなどの方法で固定させるようにしても良い。
In addition, the pilot hole 1a can be formed in the stage which formed the
以上の補強構造を具備した木質部材1を横架材として使用した場合に、図2(a)に示すようにその上部から長手直交方向に剪断荷重Fが作用すると、木質部材単体では剪断破壊される程度の荷重であっても、図2(b)に示すごとく、補強板3の介在により、弾性変形範囲内にとどまる。このとき荷重は補強板3のみでなく、接合具4を介して木質部材1も分担し、両者協働して剪断力に対抗するものとなり、剪断荷重Fが取除かれると、元の直線状に弾性復帰するものとなる。
When the
なお、前記鋼板に替えてステンレス鋼板、あるいはプラスチック板なども採用可能である。ステンレス鋼板の場合には、前記のごとき防錆処理が不要であるとともに、靱性も高いため、さらに肉厚を薄くすることが出来る。またFRP板の場合には軽量高強度となる。 In addition, a stainless steel plate or a plastic plate can be used instead of the steel plate. In the case of a stainless steel plate, the rust prevention treatment as described above is unnecessary and the toughness is high, so that the wall thickness can be further reduced. In the case of an FRP plate, it is lightweight and strong.
次に、図3(a),(b)は本発明の第2実施形態を示すものである。なお、図において、前記と同一部分には同一記号を用いて説明する。図において、木質部材の長手方向に形成されるスリット2は、木質部材1の幅方向に2つ平行して貫通形成され、各スリット2内に補強板3が埋設され、複数の接合具4によって木質部材1内に一体化されている点、及び接合具4の長さも、両補強板3を貫通するに十分な長さに形成されている点が異なるのみでその他は第1実施形態と同様である。
Next, FIGS. 3A and 3B show a second embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those described above will be described using the same symbols. In the figure, two
本実施形態では、第1実施形態の2倍の剪断耐力となる。なお、補強板3を3枚以上埋設する構造とすることもできるが、木材強度や木材の断面積等の点を考慮して埋設数を設定すればよい。
In this embodiment, the shear strength is twice that of the first embodiment. In addition, although it can also be set as the structure which embeds three or
図4(a),(b)は本発明の第3実施形態を示すものである。図において、木質部材1には平行な2つのスリット2が形成されているとともに、各スリット2に埋設される補強板10は、平行な一対の補強板本体10aと補強板本体10aの頂部で一体化された背面板部10bとからなる断面略コ字形をなしており、図4(b)に示す組立状態では、前記背面板部10bが木質部材1の頂部に露出している。
4 (a) and 4 (b) show a third embodiment of the present invention. In the figure, two
本実施形態では、図4(b)の矢印に示すように、木質部材1の上部側からの長手直交方向に作用する剪断荷重Fに対する耐力を十分に得られると同時に、側面側からの長手直交方向に作用する剪断荷重F1に対しては背面板部10bがその荷重を分担して支えることになるため、垂直、水平方向とも剪断耐力を得ることが出来る。
本実施形態において、背面板部10bが木質部材1の下面側となるように下面側から補強板10を嵌挿することも可能である。
In the present embodiment, as shown by the arrow in FIG. 4B, sufficient resistance to the shear load F acting in the longitudinal orthogonal direction from the upper side of the
In this embodiment, it is also possible to insert the reinforcing
図5(a),(b)は、本発明の補強構造を土台と柱との仕口部に適用した第4実施形態を示している。図5(a)において、土台20にはほぞ穴21が加工され、ほぞ穴21の両外側部に接して、長手方向に沿ってスリット2が開口されている。一方、柱22の下部中央には凹部23が形成され、この凹部23とほぞ穴23の双方に嵌合する接合用の木栓24及びこの木栓24の両面に積層された鋼板などの接合補強板25が設けられている。
5 (a) and 5 (b) show a fourth embodiment in which the reinforcing structure of the present invention is applied to a joint portion between a base and a pillar. In FIG. 5A, a
以上において、両スリット2に補強板3を嵌合埋設し、次いで木栓24を接合補強板25とともにほぞ穴21に嵌め付け、次いで柱22の凹部23を木栓24と接合補強板25の積層体に嵌め付け、次いで、複数のネジ接合具4を補強板3及び積層***置に向けてねじ込むことで、図5(b)に示すように、土台20と柱22間の接合を行えるとともに、この接合位置周辺において土台20の剪断耐力も確保することになる。
In the above, the reinforcing
また、土台−柱間のみでなく、各種接合部を補強することも可能であり、横架材だけでなく、縦材などにも以上の補強構造とすることも可能であることは勿論である。 In addition, it is possible to reinforce various joints as well as between the base and the pillar, and of course, it is possible to have the above reinforcing structure not only for horizontal members but also for vertical members. .
1,20 木質部材(20 土台)
2 スリット
3,10 補強板
10a 補強板本体
10b 背面板部
4 接合具
22 他部材(柱)
1,20 Wood member (20 foundation)
2
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