JP5649538B2

JP5649538B2 - 締結具

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Publication number: JP5649538B2
Application number: JP2011189708A
Authority: JP
Inventors: 義邦大倉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: JP2013050008A

Description

本発明は、Ｈ断面の木材を他の部材に取り付ける際に用いる締結具に関する。

国内の建築物は、耐震性の確保が必要不可欠で、木造建築物については、地盤からの浮き上がりを防止するため、ホールダウン金物などで柱を基礎と一体化して、さらに骨格を強化するため、隣接する柱の間に筋交いを配置するなどの対策を講じている。また建築物の軽量化も有効な対策で、特に屋根などの上部構造を軽量化すると大きな効果を期待でき、従来の瓦屋根に替わってスレート屋根や金属屋根を採用することもある。

Ｈ形鋼は、上下二枚のフランジを板状のウェブで結んだ形状で、重量に対する強度に優れており、各種の大型構造物に広く使用されている。また木造建築物においても、軽量化を実現するため、横架材や斜材などとしてＨ断面の木材を使用することがある。このようなＨ断面の木材は、フランジとウェブを別途に製造して接着で一体化しており、具体的な製品例としては、米国ウェアーハウザー社のＴＪＩジョイストが挙げられる。

Ｈ断面の木材の端部を他の部材に取り付ける場合、従来のような仕口を加工することは困難で、釘やＬ字状の金具を使用することになるが、それでは剛性が低下する恐れがあり、下記特許文献のような技術が提案されている。特許文献１では、柱の側面にＨ断面の木材を接合する装置が開示されており、柱の側面に板状の鋼製貫を差し込み、柱から突出する鋼製貫にＨ断面の木材を差し込み、双方をボルトとナットで一体化している。また特許文献２では、Ｈ断面の木材を幹部材に接合するための連結具が開示されており、緩みを防止するため、金物の側面に板バネ状の舌片を設けたことなどを特徴としている。

特開昭６３−２６１０２８号公報特開２００８−１２７７９８号公報

特許文献１では、柱の側面から突出する鋼製貫を差し込むため、Ｈ断面の木材の端部中心にスリットを加工している。スリットは、フランジとウェブに跨っており、スリットの幅とウェブの厚さが同等の場合、端部付近のウェブが完全に削り落とされ、強度が低下する恐れがある。また特許文献２では、緩みを防止するため部品点数が多く、施工時の作業も多くなり、コストの面で課題が残る。

Ｈ断面の木材は、建築物の軽量化を実現するため、床を支持する根太や、屋根を支持するタルキなどとして、多数を連続的に配置することが多い。そのため他の部材との接合部は、必要な強度を確保することを前提として、できるだけ構成を簡素化して、素早く施工作業を完了できることが好ましい。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、Ｈ断面の木材を他の部材に取り付ける際、必要な強度を確保した上で、施工時の作業が容易でコストダウンの要求に応えることのできる締結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、幹部材の側面に枝部材の端面を取り付けるための締結具であって、前記枝部材は、平行に並ぶ下フランジと上フランジをウェブで一体化したＨ断面で、前記下フランジを載置する底板と、前記幹部材の側面に接触する前板と、前記両フランジの側面を挟み込む二枚の側板と、からなる金具と、前記幹部材と前記金具とを一体化する固定手段と、先端を尖らせた先方部と、該先方部の後方に位置し且つ先方部よりも外側に張り出した段差部と、からなる押圧釘と、を備え、前記側板には、前記押圧釘を差し込むための横孔を設けて、前記押圧釘の先方部が前記ウェブに打ち込まれ且つ前記段差部の側面が前記下フランジの上面を押圧することを特徴とする締結具である。

本発明は、各種木構造において、幹部材および枝部材と称する二本の棒材をＴ字状またはＬ字状に連結するためのもので、幹部材の側面に枝部材の端面を突き合わせる。枝部材は、二枚のフランジが上下に離れて平行に並んでおり、両フランジの間をウェブで結んだＨ断面であることを前提とする。対する幹部材は、枝部材を支持するための部材で、矩形断面である。なお枝部材についての記載は、二枚のフランジが上下に並びウェブが直立した姿勢に基づく。

金具は、幹部材の側面に密着する前板と、この前板の両側端から直角に突出して、枝部材の上下フランジの側面を挟み込む二枚の側板と、二枚の側板の間の底部を塞ぐ底板と、からなる箱状で、枝部材と同等の高さを有する。この金具に枝部材の端部を差し込むことで、底板で枝部材を支持して、さらに側板で枝部材の横変位や倒れを防止する。そのほか前板は、単純な平面状でも構わないが、幹部材に嵌まり込むホゾや突起などを設けて、幹部材と金具との変位を防止することもできる。

固定手段は、金具を幹部材と一体化するためのもので、具体的にはボルトやネジ釘が挙げられる。ボルトを用いる場合、前板に孔を設けて、且つ幹部材の側面を貫通する孔を加工して、一方からボルトを差し込み、その先端にナットを螺合して締め上げる。またネジ釘を用いる場合も、前板に孔を設けて、そこから幹部材に向けてねじ込む。

押圧釘は、枝部材を金具と一体化するためのもので、金具の側板から枝部材に向けて打ち込む。押圧釘は、太さの異なる先方部と段差部とからなり、先方部は、打ち込みの際に先端側となる部位で、その先端だけをクサビ状にした細長い棒状である。また段差部は、先方部の後方に位置する部位で、先方部よりも横断面を大形化して、側面が先方部よりも外側に張り出している。ただし、横断面の全域が外側に張り出している必要はなく、一部は先方部と同一面となっていても構わない。

段差部の後端には、汎用の釘と同様、打撃のため円盤状の頭部を設ける。なお金具の側板には、押圧釘を差し込むため、横孔を設けておく。横孔は、二枚の側板の両方に設ける必要があり、さらに一枚の側板に複数を設けても構わない。

押圧釘は、枝部材の二枚のフランジのうち、下フランジの上面を滑らせるように打ち込む。さらに先方部と段差部の長さを調整して、先方部がウェブに突き刺さった後、段差部が下フランジの上面に達するようにする。これによって、押圧釘を打ち込む際、段差部の側面が下フランジの上面を押圧して、下フランジが押圧釘と下板で挟み込まれる。しかも段差部が下フランジに食い込むことで、枝部材が金具と強固に一体化する。このような効果を得るため、押圧釘を差し込む横孔は、下フランジの上面とほぼ同じ高さに設ける。

請求項１記載の発明のように、Ｈ断面の枝部材を幹部材に取り付けるため、金具と固定手段と押圧釘とからなる締結具を用いて、押圧釘には、小断面の先方部と大断面の段差部を設けることで、段差部の側面が枝部材の下フランジに食い込み、枝部材を金具と強固に一体化することができる。そのため、枝部材を緩みなく幹部材に固定でき、締結部の強度に優れる。また枝部材にスリットなどを加工する必要がなく、製材時の手間を削減できるほか、断面欠損による強度の低下も防止できる。

さらに施工時は、ボルトなどの固定手段を用いて金具を幹部材に取り付け、その後、金具に数本の押圧釘を打ち込むだけで枝部材を取り付けることができ、単純な作業で枝部材を幹部材に連結できる。そのため、使用数の多い根太やタルキにＨ断面の木材を用いて、その据え付けに本発明を利用するならば、据え付け作業を素早く完了することができ、コストダウンを実現できるほか、建築物の軽量化による耐震性の向上も期待できる。

本発明による締結具の構成を示す斜視図である。図１の締結具を用いて、枝部材を取り付ける過程を示す斜視図である。押圧釘を打ち込む過程を順に示す斜視図である。図３の過程を描いた断面図である。押圧釘の形状例と、その使用状態を示している。

図１は、本発明による締結具の構成を示している。この図の締結具は、木構造において、矩形断面の幹部材３１の側面にＨ断面の枝部材４１の端面を突き当てて、Ｔ字状の締結部を構成するもので、架空に延びる枝部材４１が幹部材３１で支持される。枝部材４１はＨ断面だが、この図ではＨを横倒しにした姿勢になっており、下フランジ４２と上フランジ４４が上下に並び、両フランジ４２、４４の中央を板状のウェブ４３が結んでいる。なお両フランジ４２、４４の幅や厚さは同一であり、またウェブ４３の両端は、接着で両フランジ４２、４４と一体化している。

幹部材３１と枝部材４１との間に介在する金具１１は、上部が開放した箱形で、幹部材３１の側面に接触する前板１２と、枝部材４１を挟み込む二枚の側板１５と、枝部材４１を載せる底板１７と、からなり、幹部材３１および枝部材４１と一体化して、枝部材４１に作用する全荷重を幹部材３１に伝達する。二枚の側板１５の間隔は、両フランジ４２、４４の幅と同一で、枝部材４１を隙間なく挟み込むことができ、また底板１７は、二枚の側板１５の間を完全に塞いでいる。そのほか金具１１は、枝部材４１の全体を収容できる高さを確保してある。

幹部材３１と金具１１は、固定手段で一体化する。固定手段は自在に選択できるが、この図では上下に二本のボルト２７を使用しており、金具１１から幹部材３１に差し込み、その先端にナット２８を螺合する。なお、ボルト２７の頭部が枝部材４１と干渉しないよう、金具１１の前板１２には、円柱状に突出したホゾ１３を形成してあり、その中にボルト２７の頭部を収容する。さらにホゾ１３の中心には、ボルト２７の軸部を通すため中孔１４を形成してある。

ホゾ１３を差し込むため、幹部材３１の側面にはホゾ穴３３を加工してあり、その奥にはボルト２７の軸部を差し込むため、下孔３４を加工してある。さらにホゾ穴３３の反対側には、ナット２８を収容するため、座グリ穴３５を加工してある。このように、ホゾ１３とホゾ穴３３を嵌め合わせることで、金具１１の正確な位置決めが可能になり、しかも垂直荷重やせん断荷重を確実に伝達できる。なお座グリ穴３５の経年変形を防止するため、ナット２８の先にワッシャ２９を組み込んでいる。

仮に、枝部材４１に作用する荷重が比較的軽い場合、固定手段としてボルト２７ではなく、より単純なネジ釘を使用することもできる。その場合、ホゾ１３も不要で、前板１２にはネジ釘を差し込むための中孔１４だけを形成する。ただしネジ釘の頭部が枝部材４１と干渉しないよう、中孔１４は両フランジ４２、４４の間に設ける。

押圧釘２１は、金具１１と枝部材４１を一体化するために使用する。押圧釘２１は、細長い円柱状の先方部２２と、その後方で横断面径を拡大した段差部２３と、後端の頭部２４と、からなり、汎用の平頭釘などとは異なり、途中で横断面形状が異なることを特徴とする。なお先方部２２の最先端は、先鋭なクサビ状になっているほか、先方部２２と段差部２３は同心で、その境界はテーパー状に結ばれている。

押圧釘２１を差し込むため、金具１１の側板１５には横孔１６を形成してある。横孔１６は、枝部材４１を金具１１に差し込んだ状態で、下フランジ４２の上面とほぼ同じ高さに位置する。また横孔１６は、バランスを確保するため、左右の側板１５のそれぞれに最低一箇所は必要で、しかも押圧釘２１の先端同士の干渉を防止するため、左右で位置（枝部材４１の長手方向に対する位置）を変えてある。

押圧釘２１を打ち込む際は、まず先方部２２を横孔１６に差し込み、下フランジ４２の上面を滑らせて、最先端をウェブ４３に突き刺す。次に頭部２４を打撃して、横断面径の大きい段差部２３の側面を下フランジ４２の上面に食い込ませる。これによって、下フランジ４２が底板１７と押圧釘２１で挟み込まれて、枝部材４１が金具１１と一体化して、枝部材４１に作用する引張荷重も受け止めることができる。

図２は、図１の締結具を用いて、枝部材４１を取り付ける過程を示している。まず、金具１１の前板１２を幹部材３１の側面に接触させて、次に金具１１から幹部材３１に向けてボルト２７を差し込み、その先端にナット２８を螺合する。そしてボルト２７とナット２８を締め上げると、金具１１が幹部材３１の側面と一体化する。次に、枝部材４１の端部を金具１１に差し込み、その端面を前板１２に接触させた後、横孔１６に押圧釘２１を差し込み、その先端をウェブ４３に打ち込む。

図３は、押圧釘２１を打ち込む過程を左上から順に示している。なお金具１１は、横孔１６の中心を通る線で切断して描いてある。押圧釘２１の先端を横孔１６に差し込むと、先方部２２が下フランジ４２の上面を滑るように進んでいき、やがて先端がウェブ４３に突き刺さる。その後、カナヅチなどで頭部２４を打撃すると、先方部２２がウェブ４３の中を突き進み、さらに段差部２３が横孔１６を通過して、下フランジ４２の上面に到達する。段差部２３は、先方部２２よりも大径であり、また横孔１６によって上方への移動が規制されている。そのため段差部２３の側面は、下フランジ４２の上面に食い込み、金具１１と押圧釘２１で下フランジ４２が挟み込まれる。

図４は、図３の過程を断面で示している。下フランジ４２の上面から横孔１６の最上部までの高さは、段差部２３の直径よりもわずかに小さい。そのため、横孔１６に押圧釘２１を差し込んでいくと、先方部２２は無理なく横孔１６を通過してウェブ４３に突き刺さる。その際、段差部２３は横孔１６に達していないが、頭部２４を打撃していくと、やがて段差部２３が横孔１６に到達する。段差部２３は、横孔１６によって上方への移動が規制されており、必然的に段差部２３の側面が下フランジ４２に食い込み、枝部材４１と金具１１が強固に一体化する。なお押圧釘２１を完全に打ち込むと、先方部２２はウェブ４３をほぼ貫通して、頭部２４は側板１５に密着する。

このように本発明は、押圧釘２１の段差部２３が下フランジ４２の上面に食い込むことを特徴としている。そのため打ち込みの際は、押圧釘２１の先端がウェブ４３に突き刺さった後、段差部２３が横孔１６に到達して、さらに、段差部２３が下フランジ４２の上面に食い込むよう、各部の形状を調整する必要がある。なお枝部材４１を確実に取り付けるため、押圧釘２１は左右から差し込むほか、横孔１６は、押圧釘２１からの反力に耐え抜く強度を持たせる。

図５は、押圧釘２１の形状例を示している。押圧釘２１は、図１などのように、単純な円断面とすることが多いが、この図のように、全体を矩形断面とすることもできる。この図の押圧釘２１の先方部２２は、幅広の矩形断面で最先端だけをクサビ状にしてある。また段差部２３は、上面側だけを張り出させた構成で、下面側は先方部２２と同一面となっている。押圧釘２１をこのような形状にした場合でも、横孔１６の位置や大きさを調整することで、段差部２３を下フランジ４２に食い込ませて、枝部材４１を金具１１に固定することができる。

１１金具
１２前板
１３ホゾ
１４中孔
１５側板
１６横孔
１７底板
２１押圧釘
２２先方部
２３段差部
２４頭部
２７ボルト（固定手段）
２８ナット
２９ワッシャ
３１幹部材
３３ホゾ穴
３４下孔
３５座グリ穴
４１枝部材
４２下フランジ
４３ウェブ
４４上フランジ

Claims

幹部材（３１）の側面に枝部材（４１）の端面を取り付けるための締結具であって、
前記枝部材（４１）は、平行に並ぶ下フランジ（４２）と上フランジ（４４）をウェブ（４３）で一体化したＨ断面で、
前記下フランジ（４２）を載置する底板（１７）と、前記幹部材（３１）の側面に接触する前板（１２）と、前記両フランジ（４２、４４）の側面を挟み込む二枚の側板（１５）と、からなる金具（１１）と、
前記幹部材（３１）と前記金具（１１）とを一体化する固定手段（２７）と、
先端を尖らせた先方部（２２）と、該先方部（２２）の後方に位置し且つ先方部（２２）よりも外側に張り出した段差部（２３）と、からなる押圧釘（２１）と、
を備え、
前記側板（１５）には、前記押圧釘（２１）を差し込むための横孔（１６）を設けて、
前記押圧釘（２１）の先方部（２２）が前記ウェブ（４３）に打ち込まれ且つ前記段差部（２３）の側面が前記下フランジ（４２）の上面を押圧することを特徴とする締結具。