JP6231962B2 - 柱と梁の連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、カーポートなどの建物外部構築物の柱と梁の連結部の構造に関する。

住宅や店舗などに、カーポート、自転車置き場等の建物外部構築物を設置、増築するケースが増えている。

そして、この種の建物外部構築物は、横方向Ｔ１に間隔をあけて立設された複数の支柱１と、各支柱１の上端部にそれぞれ後端を接続して前後方向Ｔ２に片持ち状態で延設された複数の梁２と、複数の梁２に支持させて横方向Ｔ１に架設し、前後方向Ｔ２に間隔をあけて配設された複数の母屋３と、複数の母屋３で支持して前後方向Ｔ２に架設し、横方向Ｔ１に間隔をあけて配設された複数の垂木４と、垂木４に支持させて設けられ、屋根面を形成する屋根パネル５とを備えて構成されている（図１参照）。

また、この種の建物外部構築物は、支柱１と梁２がそれぞれ、例えば押出成形で形成した中空状のアルミ形材を用いて形成されている。そして、図９に示すように、これら支柱１と梁２は、略逆Ｌ字状に形成されたブラケット（連結部材）６を用いて接続されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

具体的に、ブラケット６は、金属製で、上下方向Ｔ３に直線状に延設された柱側嵌合部６ａと、柱側嵌合部６ａの上端に後端を接続して屋根部７（梁２）の角度に応じた所定の角度で直線状に延設された梁側嵌合部６ｂとを備えて略逆Ｌ状に形成されている。そして、支柱１の上端部１ａ側から中空部内に柱側嵌合部６ａを嵌合し、梁側嵌合部６ｂを梁２の後端側の中空部内に嵌合させることにより、ブラケット６によって支柱１に梁２を片持ち支持状態で接続することができる。

また、図９及び図１０に示すように、支柱１には、梁２の延設方向（前方）を向く側面の上端部１ａ側の幅方向略中央に、上端部１ａから下端部側に凹み、内面から外面に貫通する切り欠き部８が形成されている。これにより、ブラケット６の柱側嵌合部６ａを支柱１に嵌合させると、柱側嵌合部６ａが切り欠き部８に嵌り、柱側嵌合部６ａの上端部を支柱１の上端部１ａと略同じ高さ位置に配設することができる。

さらに、中心孔に梁２を通すようにし、環状の柱梁カバー９を支柱１の切り欠き部８の周端と梁２との取り合い部１０に設置してこの取り合い部１０の意匠性を確保するようにしている。また、支柱１の上端部１ａに柱キャップ１１を取り付けるようにしている。

特開平０８−２３２４９０号公報 特開平１０−３７５０６号公報

一方、図１０（図９）に示すように、積雪や強風などによって屋根部７ひいては梁２に大きな荷重が作用すると、ブラケット６に曲げ荷重が作用して変位が生じ、ブラケット６の上端部側の前方を向く側面部分６ｃが支柱１の切り欠き部８の両側の側壁片部１ｂに当たり、この側壁片部１ｂに変形、損傷が生じるおそれがある。

これに対し、上記従来の柱と梁の連結構造では、図９に示すように、柱キャップ１１を金属で形成するとともに、この柱キャップ１１を支柱１の上端部１ａに外被せで接続しつつブラケット６の上端部を押えるように設置し、ブラケット６を柱キャップ１１で動かないようにしている。このため、柱キャップ１１を堅固に形成する必要が生じ、コスト高を招く一要因となっていた。また、屋根部７の角度が大きい場合には、柱キャップ１１の絞り加工が深くなってその製作が困難になる。このため、現状では、この構造の適用が屋根部７の角度が平らに近い場合に限定されるという不都合が生じている。

なお、特許文献１、特許文献２では、上端部側の前方を向く側面部分が傾斜面として形成されているブラケットが開示されているが、この傾斜面は単に梁の後端側を受ける受け面として形成されているに過ぎず、必然的に梁の材軸に直交する傾斜角度で形成したものである。

本発明は、上記事情に鑑み、支柱と梁を連結する連結部材（ブラケット）に変位が生じても、支柱の側面に連結部材が当たることを防止して支柱の変形、損傷を回避することを可能にした柱と梁の連結構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の柱と梁の連結構造は、中空状に形成された支柱と梁を連結部材を用いて接続する柱と梁の連結構造であって、前記連結部材は、上下方向に延設され、前記支柱の上端部から中空部内に嵌合する柱側嵌合部と、前記柱側嵌合部の上端側に後端を接続して所定の角度で略横方向に延設され、前記梁の後端部側から中空部内に嵌合する梁側嵌合部とを備えて略逆Ｌ字状に形成され、前記支柱は、前方を向く側面に上端部から下端部側に凹み、前記梁側嵌合部が嵌り込む切り欠き部を備えて形成されており、且つ、前記切り欠き部の両側に設けられて前記切り欠き部を形成する前記支柱の側壁片部に、前記支柱に前記柱側嵌合部を嵌合した状態で前後方向に対向する前記柱側嵌合部の面が、前記連結部材に作用する想定最大応力に応じて下方から上方に向かうに従い漸次前後方向中央側に傾斜する傾斜面として形成され、前記切り欠き部の両側の側壁片部と前記連結部材の傾斜面との間に隙間が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の柱と梁の連結構造においては、前記支柱の上端部を閉塞する柱キャップと、前記支柱の切り欠き部と前記梁側嵌合部及び該梁側嵌合部を嵌合して支持された前記梁の後端との取り合い部を被覆する柱梁カバーとを備え、前記柱キャップと前記柱梁カバーがそれぞれ、前記連結部材と分離した状態で取り付けられていることが望ましい。

本発明の柱と梁の連結構造においては、支柱の切り欠き部を形成する側壁片部と前後方向に対向する連結部材の柱側嵌合部の面が、積雪や強風などで屋根部ひいては梁に荷重がかかり、連結部材（ブラケット）に作用する最大応力に応じた角度で傾斜する傾斜面として形成されている。このため、梁に荷重がかかり連結部材に変位が生じても、柱側嵌合部が支柱の側壁片部に当接することがなく、従来のように柱側嵌合部が当接して支柱に変形が生じることを確実に防止できる。

これにより、従来のように堅牢に形成した柱キャップを連結部材及び支柱に固着し、連結部材を柱キャップで押えて動かないように構成する必要がなく、すなわち、支柱の上端部を被覆して外観を確保できればよく、樹脂製などの柱キャップを用いることが可能になる。また、柱梁カバーにおいても連結部材及び支柱に固着する必要がなく、連結部材の変位を許容できるように脂製などの柱梁カバーを用いることができる。よって、従来と比較し、柱キャップや柱梁カバーのコストの低減、施工性の向上を図ることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る柱と梁の連結構造を備えた建物外部構築物を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る柱と梁の連結構造の連結部材（ブラケット）を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る柱と梁の連結構造の連結部材（ブラケット）を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る柱と梁の連結構造の連結部材（ブラケット）を示す上面図である。 本発明の一実施形態に係る柱と梁の連結構造の柱キャップと柱梁カバーの取付け状況を示す図である。 本発明の一実施形態に係る柱と梁の連結構造の柱梁カバーの取付け状況を示す図である。 本発明の一実施形態に係る柱と梁の連結構造の柱キャップを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る柱と梁の連結構造の柱梁カバーを示す斜視図である。 従来の柱と梁の連結構造を示す上方側からの斜視図である。 従来の柱と梁の連結構造を示す下方側からの斜視図である。

以下、図１から図８を参照し、本発明の一実施形態に係る柱と梁の連結構造について説明する。

ここで、本実施形態では、本発明の柱と梁の連結構造Ｂが例えばカーポートなどの建物外部構築物Ａの屋根部７を支持する支柱（柱）１と梁２の連結構造であるものとして説明を行う。

具体的に、本実施形態の建物外部構築物Ａは、図１に示すように、横方向Ｔ１に所定の間隔をあけて立設された複数の支柱１と、各支柱１の上端部にそれぞれ後端を接続して前後方向Ｔ２に片持ち状態で延設された複数の梁２と、複数の梁２に支持させて横方向Ｔ１に架設し、前後方向Ｔ２に間隔をあけて配設された複数の母屋３と、複数の母屋３に支持させて前後方向Ｔ２に架設し、横方向Ｔ１に間隔をあけて配設された複数の垂木４と、垂木４に支持させて設けられ、屋根面を形成する屋根パネル５とを備えて構成されている。

また、屋根部７の後端部側（軒尻を形成する母屋）に、意匠性を確保したり、横樋などとして機能する後枠１５を取り付け、屋根部７の先端部（軒先を形成する母屋）や屋根部７の両側部側（妻垂木４）に、意匠性を確保するための前枠１６、側枠１７を取り付けて構成されている。

そして、この建物外部構築物Ａは、支柱１と梁２がそれぞれ、例えば押出成形で形成した中空状（本実施形態では略角管状）のアルミ形材を用いて形成されている。また、これら支柱１と梁２は、略逆Ｌ字状に形成されたブラケット（連結部材）２０を用いて接続されている。

本実施形態の柱と梁の連結構造Ｂのブラケット２０は、図２から図４、図５に示すように、金属製で、略角管状に形成され、上下方向Ｔ３に直線状に延設された柱側嵌合部２０ａと、略角管状に形成され、柱側嵌合部２０ａの上端に後端を接続して屋根部７（梁２）の角度に応じた所定の角度で直線状に延設された梁側嵌合部２０ｂとを備えて略逆Ｌ状に形成されている。

そして、本実施形態の柱と梁の連結構造Ｂにおいては、支柱１の上端部１ａ側から中空部内に柱側嵌合部２０ａを嵌合し、梁側嵌合部２０ｂを梁２の後端側の中空部内に嵌合させることにより、このブラケット２０によって支柱１に梁２が片持ち支持状態で接続されている。

また、支柱１の上端部１ａ側及びブラケット２０の柱側嵌合部２０ａにはボルト挿通孔２１が貫通形成されており、支柱１の上端部１ａ側から中空部内にブラケット２０の柱側嵌合部２０ａを嵌合した状態で支柱１と柱側嵌合部２０ａのボルト挿通孔２１が連通し、これらボルト挿通孔２１にボルト２２を挿通して締結することにより、ブラケット２０が支柱１に固着されている。

また、図５、図６に示すように、支柱１は、梁２の延設方向（前方）を向く側面の上端部１ａ側且つ幅方向略中央に、上端部１ａから下端部側に凹み、内面から外面に貫通する切り欠き部８が形成されている。これにより、本実施形態の柱と梁の連結構造Ｂでは、ブラケット２０の柱側嵌合部２０ａを支柱１に嵌合させると、柱側嵌合部２０ａが切り欠き部８に嵌り、柱側嵌合部２０ａの上端部を支柱１の上端部１ａと略同じ高さ位置に配設することができる。

さらに、本実施形態の柱と梁の連結構造Ｂは、支柱１の上端部１ａに取り付け、支柱１の上端部１ａの開口及びブラケット２０を閉塞、被覆する柱キャップ２３と、梁２を囲繞するように取り付け、支柱１の切り欠き部８の周辺部分と梁２の後端部分との取り合い部１０を被覆する柱梁カバー２４とを備えている。

一方、本実施形態の柱と梁の連結構造Ｂにおいては、図２から図４に示すように、支柱１に柱側嵌合部２０ａを嵌合した状態で、切り欠き部８の両側に設けられて切り欠き部８を形成する支柱１の側壁片部１ｂと前後方向Ｔ２で対向するブラケット２０の柱側嵌合部の面２５が、下方から上方に向かうに従い漸次前後方向Ｔ２の中央側に傾斜する傾斜面として形成されている。

これにより、支柱１に柱側嵌合部２０ａを嵌合した状態で、支柱１の切り欠き部８の両側の側壁片部１ｂ、及び梁２の後端と、ブラケット２０の傾斜面２５との前後方向Ｔ２の間に、下方から上方に向かうに従い漸次その幅が大となる隙間Ｈが設けられている。

また、ブラケット２０の柱側嵌合部２０ａの傾斜面２５の傾斜角度θ、ひいては支柱１の切り欠き部８の両側の側壁片部１ｂとブラケット２０の傾斜面２５との間の隙間Ｈの大きさが、積雪や強風などによって屋根部７ひいては梁２に大きな荷重が作用することでブラケット２０が変位した場合であってもブラケット２０の傾斜面２５が支柱１の側壁片部１ｂに当接しないように設定されている。言い換えれば、柱側嵌合部２０ａの傾斜面２５は、ブラケット２０に作用する設定最大応力、設定最大変位に応じて設定、形成されている。

なお、本実施形態において、梁２は、ブラケット２０の梁側嵌合部２０ｂを嵌合させて所定位置に設置した状態で、その後端が支柱１の切り欠き部８（支柱１の前側の側面）と前後方向Ｔ２の略同位置に配されるように設けられている。

また、本実施形態のブラケット２０は、図２及び図３に示すように、柱側嵌合部２０ａの下端側に、下端から上方に向けて切り欠いた複数のスリット２６が形成され、これにより、柱側嵌合部２０ａの下端側が各スリット２６を挟んで周方向に複数分割して形成されている。

次に、本実施形態の柱キャップ２３は、例えば樹脂製であり、図５及び図７に示すように、天板部２３ａと、天板部２３ａの周縁から下方に垂下して周方向に延びる側壁部２３ｂとを備えて形成され、側壁部２３ｂで囲まれた内部に嵌め込むことにより支柱１の上端部１ａに着脱可能に固定して取り付けできるように形成されている。

また、この柱キャップ２３は、支柱１の上端部１ａに取り付けた状態で前方を向く一側壁部２３ｂに下端から天板部２３ａまで凹み、梁２の幅よりも大きな幅で切り欠かれた凹部２３ｃが形成され、支柱１の上端部１ａに取り付けるとともに梁２がこの凹部２３ｃに嵌め込まれるように形成されている。

さらに、柱キャップ２３は、天板部２３ａの前端側、且つ幅方向両側にそれぞれ、上面から下面に貫通する貫通孔２３ｄが形成されるとともに、天板部２３ａの下面に各貫通孔２３ｄに連通してナット（不図示）が一体に（ナット部が一体成型して）設けられている。

さらに、柱キャップ２３は、天板部２３ａの前端から前方に突出して略方形平板状の係合受部２３ｅが形成されている。また、この係合受部２３ｅは、その幅方向両側部に、突出方向前端に開口し、側端から幅方向中央側に凹み、前端から後端に延びる係合溝２３ｆが形成されている。

次に、本実施形態の柱梁カバー２４は、例えば樹脂製であり、図５、図６、図８に示すように、下枠２４ａと、下枠２４ａの両端からそれぞれ上方に延出する一対の側枠２４ｂとを備えて略Ｕ字状に形成されている。また、柱梁カバー２４は、下枠２４ａから下方向外側に、一対の側枠２４ｂからそれぞれ横方向外側に突出し、周方向に繋がる外装部２４ｃが設けられている。

さらに、本実施形態の柱梁カバー２４は、各側枠２４ｂの上端から横方向内側に突出する係合部２４ｄが形成されている。また、各側枠２４ｂの上端側には、係合部２４ｄから奥行き厚さ方向外側（前後方向Ｔ２後方側）に突出し、上面から下面に貫通する貫通孔２４ｅを備えた固定片２４ｆが一体に設けられている。

さらに、本実施形態の柱梁カバー２４は、その下端側の外装部２４ｃの内面から突出して係止片２４ｇが設けられている。

上記のように構成した柱梁カバー２４は、まず、従来のように環状に形成されているのではなくＵ字状に形成されているため、一対の側枠２４ｂを外側に弾性変形させて拡げ、梁２の下方から梁２を囲繞するように差し込む。そして、支柱１の切り欠き部８の周辺部分と梁２後端部分との取り合い部１０側にスライドさせるとともに、柱キャップ２３の係合受部２３ｅの係合溝２３ｆに柱梁カバー２４の係合部２４ｄが係合することで、柱梁カバー２４が所定位置に位置決めされる。

また、このとき、柱梁カバー２４の下端側に設けられた係止片２４ｇを支柱１の切り欠き部８に係止させることで、柱梁カバー２４の下端側が位置決めされて保持される。

また、このように柱梁カバー２４が位置決めされると、柱梁カバー２４の固定片２４ｆの貫通孔２４ｅと、柱キャップ２３の天板部２３ａの貫通孔２３ｄ、ナットのネジ孔とが連通し、ボルト２７を挿通、螺合することで柱梁カバー２４と柱キャップ２３が一体に接続される。そして、支柱１に嵌め込んだ柱キャップ２３と梁２に嵌め込んだ柱梁カバー２４とがボルト２７で接続されることで、柱キャップ２３と柱梁カバー２４がブラケット２０に接続されていなくても支柱１や梁２から外れることがなく、またブラケット２０に変位が生じてもやはり支柱１や梁２から外れることがない。

また、このように柱梁カバー２４が所定位置に位置決めして取り付けられると、柱梁カバー２４の外装部２４ｃが支柱１の切り欠き部８や柱キャップ２３の凹部２３ｃの切断端部に重なり、この外装部２４ｃによって取り合い部１０の意匠性が確保される。

また、支柱１の上端部１ａに取り付けた柱キャップ２３によって支柱１の上端部１ａ側の意匠性も確保される。

一方、本実施形態の柱と梁の連結構造Ｂにおいては、ブラケット２０の柱側嵌合部２０ａの傾斜面２５の傾斜角度θ、ひいては支柱１の切り欠き部８の両側の側壁片部１ｂとブラケット２０の傾斜面２５との間に所定の隙間Ｈが設けられている。

さらに、従来のように柱キャップ２３がブラケット２０に接続せず、柱キャップ２３によってブラケット２０が拘束されていない。

このため、積雪や強風などによって屋根部７ひいては梁２に大きな荷重が作用してブラケット２０が変位した場合であっても、ブラケット２０の傾斜面２５が支柱１の側壁片部１ｂに当接することがない。これにより、従来のように支柱１の切り欠き部８の両側の側壁片部１ｂに変形や損傷が生じることがなく、また、ブラケット２０を変位しないように強固に保持するために柱キャップ２３を強固な金属で形成する必要もない。

したがって、本実施形態の柱と梁の連結構造Ｂにおいては、支柱１の切り欠き部８を形成する側壁片部１ｂと前後方向Ｔ２に対向するブラケット２０の柱側嵌合部２０ａの面２５が、積雪や強風などで屋根部７ひいては梁２に荷重がかかり、ブラケット２０に作用する想定最大応力に応じた角度で傾斜する傾斜面として形成されている。このため、梁２に荷重がかかりブラケット２０に変位が生じても、柱側嵌合部２０ａが支柱１の側壁片部１ｂに当接することがなく、従来のように柱側嵌合部２０ａが当接して支柱１に変形、損傷が生じることを確実に防止できる。

これにより、従来のように堅牢に形成した柱キャップ２３をブラケット２０及び支柱１に固着し、ブラケット２０を柱キャップ２３で押えて動かないように構成する必要がなく、すなわち、支柱１の上端部１ａを被覆して外観を確保できればよく、樹脂製などの柱キャップ２３を用いることが可能になる。また、柱梁カバー２４においてもブラケット２０及び支柱１に固着する必要がなく、ブラケット２０の変位を許容できるように脂製などの柱梁カバー２４を用いることができる。よって、従来と比較し、柱キャップ２３や柱梁カバー２４のコストの低減、施工性の向上を図ることが可能になる。

ここで、本実施形態のように積雪や強風などによって屋根部７ひいては梁２に大きな荷重が作用した際にブラケット２０の変位を許容すると、ブラケット２０の柱側嵌合部２０ａの下端が支柱１の内面を押圧し、支柱１の外面に白化が生じるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、ブラケット２０の柱側嵌合部２０ａの下端側がスリット２６を設けることによって周方向に複数分割して形成されている。このため、積雪や強風などによって屋根部７ひいては梁２に大きな荷重が作用してブラケット２０が変位し、ブラケット２０の柱側嵌合部２０ａの下端が支柱１の内面を押圧するとともに、柱側嵌合部２０ａの下端側の分割片が変形する。これにより、柱側嵌合部２０ａの下端による支柱１の内面への押圧力が小さくなるように制御でき、支柱１の外面に白化が生じるおそれを解消することができる。

以上、本発明に係る柱と梁の連結構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、ブラケット（連結部材）２０の柱側嵌合部２０ａの下端側にスリット２６を設けることによって支柱１の白化を防止するようにしているが、柱側嵌合部２０ａと支柱１の間にゴムなどの介装材を介装したり、柱側嵌合部２０ａを面取り、Ｒ加工するなどして支柱１の白化を防止するようにしてもよい。

また、本実施形態では、本発明に係る柱と梁の連結構造が支柱に梁を片持ち状態で接続するものとして説明を行った。これに対し、例えば、２台用（複数台用）のカーポートなど、屋根部の両側部にそれぞれ配置した一対の支柱に梁を架設する場合（梁の両端を支柱に固定支持する場合）に本発明に係る柱と梁の連結構造を適用しても勿論構わない。そして、この場合においても、本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

１ 支柱
１ａ 上端部
１ｂ 側壁片部
２ 梁
３ 母屋
４ 垂木
５ 屋根パネル
６ 従来のブラケット（連結部材）
６ａ 柱側嵌合部
６ｂ 梁側嵌合部
７ 屋根部
８ 切り欠き部
９ 従来の柱梁カバー
１０ 取り合い部
１１ 従来の柱キャップ
１５ 後枠
１６ 前枠
１７ 側枠
２０ ブラケット（連結部材）
２０ａ 柱側嵌合部
２０ｂ 梁側嵌合部
２１ ボルト挿通孔
２２ ボルト
２３ 柱キャップ
２３ａ 天板部
２３ｂ 側壁部
２３ｃ 凹部
２３ｄ 貫通孔
２３ｅ 係合受部
２３ｆ 係合溝
２４ 柱梁カバー
２４ａ 下枠
２４ｂ 側枠
２４ｃ 外装部
２４ｄ 係合部
２４ｅ 貫通孔
２４ｆ 固定片
２４ｇ 係止片
２５ 傾斜面
２６ スリット
Ａ 建物外部構築物
Ｂ 柱と梁の連結構造
Ｈ 隙間
Ｔ１ 横方向
Ｔ２ 横方向
Ｔ３ 上下方向

Claims (2)

1. 中空状に形成された支柱と梁を連結部材を用いて接続する柱と梁の連結構造であって、
   前記連結部材は、上下方向に延設され、前記支柱の上端部から中空部内に嵌合する柱側嵌合部と、前記柱側嵌合部の上端側に後端を接続して所定の角度で略横方向に延設され、前記梁の後端部側から中空部内に嵌合する梁側嵌合部とを備えて略逆Ｌ字状に形成され、
   前記支柱は、前方を向く側面に上端部から下端部側に凹み、前記梁側嵌合部が嵌り込む切り欠き部を備えて形成されており、
   且つ、前記切り欠き部の両側に設けられて前記切り欠き部を形成する前記支柱の側壁片部に、前記支柱に前記柱側嵌合部を嵌合した状態で前後方向に対向する前記柱側嵌合部の面が、前記連結部材に作用する想定最大応力に応じて下方から上方に向かうに従い漸次前後方向中央側に傾斜する傾斜面として形成され、
   前記切り欠き部の両側の側壁片部と前記連結部材の傾斜面との間に隙間が設けられていることを特徴とする柱と梁の連結構造。
2. 請求項１記載の柱と梁の連結構造において、
   前記支柱の上端部を閉塞する柱キャップと、前記支柱の切り欠き部と前記梁側嵌合部及び該梁側嵌合部を嵌合して支持された前記梁の後端との取り合い部を被覆する柱梁カバーとを備え、
   前記柱キャップと前記柱梁カバーがそれぞれ、前記連結部材と分離した状態で取り付けられている柱と梁の連結構造。

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