JP6808196B2 - 連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、主に木質系板材の据え付けに用いる連結構造に関する。

木造建築はこれまで、住宅などの小規模な建物を中心に普及してきた。しかし近年は、集成材の製造技術が向上し、大断面の木材を安定して供給できるようになり、集合住宅や公共施設など、より規模の大きい建物の木造化も無理なく実現できるようになった。この集成材には、様々な種類が存在しているが、その一つとして、ＣＬＴが挙げられる。ＣＬＴは、直交集成板とも称され、隣接する板片の繊維方向が直交するように積層されており、強度の方向性が打ち消され、ＣＬＴ同士を組み合わせるだけで、建物の骨格構造を完成させることもできる。

建物の骨格構造にＣＬＴを用いるための技術開発は、以前から進められており、その例として後記の特許文献が挙げられる。そのうち特許文献１では、隣接する集成材をＨ鋼材で連結した床構造が開示されており、この集成材にはＣＬＴを用いることが想定されている。Ｈ鋼材は、隣接する集成材の間に配置し、また集成材の側面には、全長に亘って上下一対のスリットを加工してあり、Ｈ鋼材のフランジを対向するスリットに差し込む。このように、集成材をＨ鋼材で連結することで、軽量でありながら、強度を持たせた床構造が実現する。

次の特許文献２では、施工時にボルト・ナットの締め付け作業が不要な連結構造が開示されている。この連結構造は、主材および副材と称する二部材を一体化するもので、副材には、金具などを介して棒状の寄せ具を取り付ける。寄せ具の先端は、副材の表面から飛び出すように配置し、これを主材に加工した保持穴に入り込む。さらに寄せ具の先端には、フランジ状の突出片を設けてあり、保持穴に拘束具を埋め込むことで、突出片の変位が規制され、主材と副材が連結される。したがって施工時は、主材と副材を所定の配置で接触させた後、保持穴に拘束具を埋め込むだけで連結作業が完了する。そして特許文献２では、主材や副材にＣＬＴを用いることも想定されている。

特開２０１７−２５５２４号公報 特開２０１７−２５２６号公報

ＣＬＴは、その剛性の高さから、建物の上下の階を区画する構造材として水平に敷設することも可能で、これによって建物の内部構造が簡素化するなど、様々な利点がある。このようにＣＬＴを水平に敷設し、その上面または下面に別のＣＬＴを直立させる場合、強度を確保するため、双方を強固に連結する必要がある。この連結方法の具体例については、境界を跨ぐようにＬ字形の金物を用いる方法や、ＣＬＴの内部にボルトとナットを埋め込む方法や、境界を跨ぐようにホゾパイプを埋め込んでドリフトピンを打ち込む方法などが挙げられる。

このような連結方法のうち、Ｌ字形の金物は、室内側に突出して内装などの設置に制約を生じるほか、露出部分が多く、結露を生じやすいなどの課題がある。また、ボルトとナットを埋め込む方法は、ボルトの頭部やナットを露出させるための手段が必要になるほか、締め付け作業が難しくなる場合もある。さらに、ホゾパイプとドリフトピンを用いる方法についても、二枚のＣＬＴの配置によっては、ドリフトピンの打ち込みが不可能で、この方法を導入できない場合がある。

隣接するＣＬＴ同士の連結方法については、従来技術をそのまま流用することも可能だが、前記の具体例のように、何らかの課題が残る。そこで、ＣＬＴに適した全く新しい連結方法を開発することも不可能ではない。ただし、全く新しい連結方法を開発するには、多大な労力を要するほか、需要を見通すことも難しく、製造原価が高くなりやすく、その普及を妨げる恐れがある。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、主に木質系板材の据え付けに用い、壁材を床板に据え付けるなど、あらゆる形態の二部材を連結可能で、しかも強度や費用の面でも優れた連結構造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、他方材を一方材に据え付けるための連結構造であって、前記一方材の表面に設けた凹部に埋め込むプレートと、正面板と突出板が直角に配置されている金物と、該プレートを前記一方材に固定する釘類と、該プレートと該金物を一体化するボルトと、前記他方材と該突出板を一体化するピンと、を用い、前記プレートは、前記他方材との接触によってその全体が覆い隠される大きさとしてあり、前記凹部に埋め込まれた前記プレートの表面には、前記一方材に向けて前記釘類を差し込んであり、前記正面板は、前記プレートと面接触しており、且つ前記ボルトは、該正面板から該プレートに向けて差し込んであり、前記突出板は、前記他方材に設けたスリットに差し込んであり、且つ前記ピンは、該他方材の表面から該突出板と直交するように差し込んであり、前記正面板には、前記プレートに向けて突出するホゾを設けてあり、該プレートの表面には、該ホゾを嵌め込むためのホゾ溝を設けてあり、一体化した前記プレートと前記金物を介し、前記他方材を前記一方材に据え付け、且つ前記ホゾと前記ホゾ溝との嵌め込みによってせん断荷重を伝達可能であることを特徴とする。

本発明による連結構造は、隣接する二部材を一体化するためのもので、大形の木質系板材の据え付けに用いることを想定しているが、これに限定される訳ではなく、他用途にも展開可能である。また便宜上、隣接する二部材のうち、一方を一方材と称し、他方を他方材と称するものとする。そして一方材および他方材は、ＣＬＴを始めとする板材や棒材で、さらに一方材と他方材は、双方の表面同士が接触しており、本発明による連結構造により、この接触が維持されるものとする。

本発明は、プレートと金物と釘類とボルトとピンの五要素を中心に構成され、そのうちプレートは金属板であり、一方材の表面に加工した凹部に埋め込まれる。凹部の深さは、プレートの厚さと一致させ、埋め込み後、双方の表面が段差なく並ぶことが望ましい。さらにプレートを一方材に固定するため、プレートの表面から一方材に向け、複数本の釘類を差し込む。そのためプレートには、表裏面を貫く釘穴を設ける。

凹部は、単にプレートの埋め込みができればよい訳ではなく、プレートの変位を規制する必要があり、凹部の内周面がプレートの側周面と接触するよう、形状を調整する。ただし、プレートの側周面と凹部の内周面を完全に密着させる必要はなく、プレートの変位を規制できるならば、隙間があっても構わない。このようにプレートの変位を規制することで、プレートを介してせん断荷重を伝達することができる。

金物は、一方材と他方材との間に介在する金属部品で、正面板および突出板と称する二種類の板状の部位を有するものとする。そのうち正面板は、凹部に埋め込まれたプレートの表面に面接触する部位で、一個の金物には一枚の正面板を有する。対して突出板は、正面板から直交方向に突出する板で、他方材の表面に加工したスリットに差し込む。正面板と突出板との配置は様々で、正面板の両端から突出板が伸びる場合、金物はコの字状の外観になるが、正面板の中央から一枚の突出板が伸びる場合、金物は丁字状の外観になる。また、正面板の一端からのみ突出板が伸びる場合、金物はＬ字状の外観になる。

プレートと正面板は、単に面接触させるだけではなく、正面板に何らかの凸部を設け、これをプレートに設けた溝などに嵌め込む。この嵌め込みによって金物がプレートの表面に沿って変位することを防ぎ、プレートと金物との間でせん断荷重を伝達することができる。なおプレートは、正面板の全体を載せる大きさを有するものとする。また釘類の頭部が金物と接触しないよう、釘類の頭部をプレートに埋め込むなどの対策を講じる。

ボルトは、プレートと金物を離脱不能に一体化するために用い、正面板からプレートに向けて差し込み、その頭部で正面板をプレートに密着させる。したがってボルトの先部は、メネジやナットに螺合させる必要があり、プレートにメネジに設ける場合もあれば、ボルトの先部を外部に露出させ、そこにナットを螺合させる場合もある。当然ながらボルトは、一個の金物に対し、複数本を用いる。

ピンは、金物と他方材を一体化するために用い、他方材の表面から差し込み、突出板を貫く。なおピンを差し込むため、他方材には、スリットと交差する穴をあらかじめ加工しておく。そして施工時は、まず一方材に金物を固定し、次に他方材を移動させ、そのスリットに突出板を差し込み、一方材と他方材を面接触させる。その後、他方材の表面から突出板に向けてピンを差し込むと、ピンを介して金物と他方材が一体化する。ピンについては、ドリフトピンのほか、ボルトを用いることもある。

このように、プレートを介して一方材に金物を固定し、金物を介して一方材と他方材を連結することで、一方材の表面にプレートを埋め込むことができるならば、あらゆる形態の二部材を無理なく連結可能で、汎用性に優れる。なお実際の施工時は、まず一方材に凹部を加工し、そこにプレートを埋め込んで釘類を差し込み、次にボルトで金物を固定し、最後に金物の突出板を他方材のスリットに差し込み、他方材の表面から突出板に向けてピンを差し込む。

請求項２記載の発明は、せん断荷重に対する強度を向上するためのもので、プレートの側周面および凹部の内周面には、外側または内側に湾曲する噛み合い部を設け、該噛み合い部では、該プレートと該凹部が嵌まり込むことを特徴とする。一方材と他方材との間に作用するせん断荷重は、プレートの側周面と凹部の内周面との接触によって伝達される。そのため、請求項２記載の発明のように、プレートの側周面の形状を複雑化し、プレートの側周面および凹部の内周面に噛み合い部を設けることで、双方の接触面積が増大し、より大きなせん断荷重を伝達可能になる。

請求項２において、「外側または内側に湾曲する」とは、単純な直線状の側周面を有するプレートを基準として、局地的に外側または内側に湾曲した区間を設けたことを意味する。なおこの湾曲形状に限定はなく、ノコギリの刃のような直線状や、曲面で構成される波状など、自在に選択可能である。さらに「外側または内側に湾曲する」区間については、プレートと凹部が嵌まり込んで噛み合うよう、双方の形状を一致させ、せん断荷重を確実に伝達できるようにする。

請求項１記載の発明のように、プレートや金物などで構成される連結構造を用いることで、一方材の表面にプレートを埋め込むことができ、さらに他方材にピンが差し込み可能であれば、あらゆる形態の二部材を連結することができる。そのため、直角に交わる二枚のＣＬＴも強固に連結可能で、骨格構造にＣＬＴを用いた建物の普及にも貢献する。なお従来、水平に敷設したＣＬＴの中間部に他のＣＬＴを直立させるには、相応の手間を要していたが、本発明では双方を容易に連結可能である。

本発明では、一方材の凹部にプレートを埋め込むため、せん断荷重に対して十分な強度を有し、構造材の据え付けに適している。また金物は、従来の製品をそのまま流用可能で、プレートだけを新たに製造すればよいため、本発明の実施に際し、費用が過度に上昇することはない。そのほか一枚のプレートに対し、複数個の金物を組み合わせることも可能で、大規模な連結構造であっても、専用の金物を用いる必要はない。

請求項２記載の発明のように、プレートの側周面および凹部の内周面には、外側また内側に湾曲する噛み合い部を設けることで、プレートの側周面と凹部の内周面との接触面積が増大し、より大きなせん断荷重を伝達可能になる。

本発明による連結構造の構成例を示す斜視図で、水平に展開する一方材の上面に壁状の他方材を据え付けることを想定している。 図１の各要素を連結する過程を示す斜視図で、図の上方には、一方材に金物を固定した状態を描いてあり、図の下方には、他方材を据え付けた状態を描いてある。 図１の連結構造を発展させ、一方材の上下両面に他方材を据え付ける場合を示す斜視図である。 図３の最終形態を示す斜視図で、上下の他方材で一方材を挟み込み、十字状の縦断面が形成される。

図１は、本発明による連結構造の構成例を示し、水平に展開する一方材４１の上面に壁状の他方材５１を据え付けることを想定している。ここでは、一方材４１と他方材５１のいずれも、ＣＬＴなど、相応の厚さを有する板材で、一方材４１は、水平に敷設される広大な板材だが、図１では、その一部だけを切り出して描いてある。また他方材５１は、壁面を構成する板材だが、同様に、その一部だけを切り出して描いてある。他方材５１は、一方材４１の端部から離れた中間部に配置され、一方材４１と他方材５１は、丁字を上下反転させたような状態で隣接する。

プレート１１は、鋼板を切り抜いたものだが、その側周面は単純な直線状ではなく、一部区間を外側に突出させ、噛み合い部１４を設けてある。図１では、計六か所に噛み合い部１４があり、プレート１１は串団子のような外観となっている。また一方材４１の上面には、プレート１１を埋め込むため、凹部４２を加工してある。凹部４２の深さはプレート１１の厚さと揃えてあり、プレート１１の埋め込み後、双方の表面は段差なく並ぶ。さらに凹部４２には、プレート１１と同様、噛み合い部４４を加工してある。プレート１１と凹部４２の双方の噛み合い部１４、４４は、隙間なく嵌まり込み、プレート１１の変位を規制する。

プレート１１を凹部４２に埋め込んだ後、プレート１１を一方材４１に固定するため、プレート１１から一方材４１に向け、釘類１９を差し込む。釘類１９については、ネジ釘や平頭釘など、様々のものを使用できるが、図１では引き抜けを防ぐため、ネジ釘を用いている。釘類１９を差し込むため、プレート１１には、表裏面を貫く釘穴１７を設けてある。なお強度を確保するため、図１では、釘穴１７を計十二か所としてあり、さらに釘類１９の頭部を埋め込むため、個々の釘穴１７の入口には、内径を拡大したザグリ１８を設けてある。

金物２１は、鋼板を折り曲げてコの字状に成形したもので、プレート１１の上面に配置し、他方材５１を据え付ける役割を担う。なお図１では、金物２１を寝かせた状態で使用するが、その形状を示すため、図１の左上には、金物２１を直立させた状態を描いてある。金物２１は、細長い正面板２３の左右両端から突出板２４が伸びた形状で、正面板２３と突出板２４は直角で、正面板２３には三個のホゾ２５を設けてある。

ホゾ２５は、正面板２３を円筒状に押し出したもので、これがプレート１１の表面中央に設けたホゾ溝１５に嵌まり込むことで、金物２１の変位を規制する。なおホゾ２５の中心には、中穴２６を設けてあるほか、ホゾ溝１５の底面の中心には、メネジ１６を設けてある。また突出板２４は二枚とも同形状で、一組のピン溝２７と、三組のピン穴２８を設けてある。

金物２１は、正面板２３を下に向けてプレート１１の上面に載せるが、その際、ホゾ２５をホゾ溝１５に嵌め込む。さらに金物２１をプレート１１に固定するため、二枚の突出板２４の間からボルト２９を差し込む。ボルト２９は、必然的にホゾ２５と同心で配置され、ボルト２９の先部は、中穴２６を経てプレート１１のメネジ１６に螺合させる。なおボルト２９の頭部は、ホゾ２５の内部に収容され、正面板２３よりも上に突出することはなく、他方材５１の据え付けを妨げない。そのほか正面板２３は、一部の釘穴１７を塞ぐが、ザグリ１８により、釘類１９と接触することはない。

他方材５１の下面には、突出板２４を差し込むため、二列のスリット５４を加工してある。スリット５４は、他方材５１の下面の全域に加工してある訳ではなく、金物２１が配置される区間だけに限定してある。また他方材５１の側面には、スリット５４と交差する側穴５７を加工してある。側穴５７は、突出板２４のピン溝２７やピン穴２８と同心となるように配置してあり、施工時はこれらを同心に揃えた後、側穴５７にピン５９を差し込む。図１のピン５９はドリフトピンで、摩擦によって他方材５１の内部に固定される。そのほか正面板２３を埋め込むため、二列のスリット５４の間には、他方材５１の下面を削った段部５３を設けてある。

図２は、図１の各要素を連結する過程を示している。まずは図２の上方に描くように、凹部４２にプレート１１を埋め込み、さらに釘類１９を差し込み、プレート１１を一方材４１に固定する。この段階において、プレート１１と一方材４１の双方の上面は段差なく並ぶ。またプレート１１の側周面と凹部４２の内周面は、噛み合い部１４、４４を含む全域で隙間なく接触しており、プレート１１と一方材４１との間で、確実に水平荷重が伝達される。そしてプレート１１の固定後、その上面に金物２１を載せ、ボルト２９で金物２１をプレート１１に固定する。

図２の上方に描くように、プレート１１を介して一方材４１に金物２１を固定した後、一方材４１の上面に他方材５１の下面を載せ、双方を面接触させ、さらに他方材５１の側穴５７が金物２１のピン溝２７やピン穴２８と同心に揃うよう、位置を調整し、最後に側穴５７にピン５９を差し込む。この一連の作業を終えると、図２の下方に描くように、他方材５１の据え付けが完了し、一方材４１と他方材５１は、丁字を上下反転させたような状態で連結される。なおピン５９は、ピン溝２７やピン穴２８を貫き、埋め込み後は摩擦で強固に保持され、自然に脱落することはない。

図２のように、本発明では、釘類１９でプレート１１を固定するため、一方材４１の表面のあらゆる位置に金物２１を固定することができる。そのためＣＬＴの表面や端面など、様々な部位で二部材を連結可能で、極めて汎用性が高い。また本発明では、施工後に外部に露出するのがピン５９の端面だけで、プレート１１や金物２１は完全に覆い隠され、美観を悪化させることがないほか、結露を生じにくい。なお図２は、建物の骨格構造にＣＬＴを用いた場合を想定しており、一方材４１が床板に相当し、他方材５１が壁材に相当し、双方を強固に連結することで、建物の剛性を確保する。

図３は、図１の連結構造を発展させ、一方材４１の上下両面に他方材５１を据え付ける場合を示している。本発明による連結構造は、プレート１１と金物２１を配置できるならば、あらゆる箇所に使用可能で、図３のように、水平に敷設される一方材４１の上下両面に他方材５１を据え付けることもできる。その場合、一方材４１の上下両面に凹部４２を加工し、個々の凹部４２にプレート１１を埋め込み、そこに金物２１を取り付け、金物２１の突出板２４を他方材５１のスリット５４に差し込む。図３では、上下の凹部４２が垂直線上に段差なく並んでおり、上下の他方材５１が一体的な内壁を形成する。なおプレート１１のメネジ１６は、この図に描くように、有底ではなく、プレート１１を貫いている。

図４は、図３の最終形態を示しており、上下の他方材５１で一方材４１を挟み込み、十字状の縦断面が形成される。この図に描くように、本発明は、一方材４１の中間部（端部から離れた箇所）でも、無理なく他方材５１を据え付け可能で、図４の形態のほか、相応の厚さを有する部材の端面でも使用可能である。そのため、建物の骨格構造として全面的にＣＬＴを用いる場合、二枚のＣＬＴが隣接するあらゆる箇所で、本発明を使用することができる。

１１ プレート
１４ 噛み合い部
１５ ホゾ溝
１６ メネジ
１７ 釘穴
１８ ザグリ
１９ 釘類
２１ 金物
２３ 正面板
２４ 突出板
２５ ホゾ
２６ 中穴
２７ ピン溝
２８ ピン穴
２９ ボルト
４１ 一方材
４２ 凹部
４４ 噛み合い部
５１ 他方材
５３ 段部
５４ スリット
５７ 側穴
５９ ピン

Claims (2)

1. 他方材（５１）を一方材（４１）に据え付けるための連結構造であって、
   前記一方材（４１）の表面に設けた凹部（４２）に埋め込むプレート（１１）と、正面板（２３）と突出板（２４）が直角に配置されている金物（２１）と、該プレート（１１）を前記一方材（４１）に固定する釘類（１９）と、該プレート（１１）と該金物（２１）を一体化するボルト（２９）と、前記他方材（５１）と該突出板（２４）を一体化するピン（５９）と、を用い、
   前記プレート（１１）は、前記他方材（５１）との接触によってその全体が覆い隠される大きさとしてあり、
   前記凹部（４２）に埋め込まれた前記プレート（１１）の表面には、前記一方材（４１）に向けて前記釘類（１９）を差し込んであり、
   前記正面板（２３）は、前記プレート（１１）と面接触しており、且つ前記ボルト（２９）は、該正面板（２３）から該プレート（１１）に向けて差し込んであり、
   前記突出板（２４）は、前記他方材（５１）に設けたスリット（５４）に差し込んであり、且つ前記ピン（５９）は、該他方材（５１）の表面から該突出板（２４）と直交するように差し込んであり、
   前記正面板（２３）には、前記プレート（１１）に向けて突出するホゾ（２５）を設けてあり、該プレート（１１）の表面には、該ホゾ（２５）を嵌め込むためのホゾ溝（１５）を設けてあり、
   一体化した前記プレート（１１）と前記金物（２１）を介し、前記他方材（５１）を前記一方材（４１）に据え付け、且つ前記ホゾ（２５）と前記ホゾ溝（１５）との嵌め込みによってせん断荷重を伝達可能であることを特徴とする連結構造。
2. 前記プレート（１１）の側周面および前記凹部（４２）の内周面には、外側または内側に湾曲する噛み合い部（１４、４４）を設け、該噛み合い部（１４、４４）では、該プレート（１１）と該凹部（４２）が嵌まり込むことを特徴とする請求項１記載の連結構造。

Images