JP5746663B2

JP5746663B2 - 接合金物

Info

Publication number: JP5746663B2
Application number: JP2012112294A
Authority: JP
Inventors: 剛槙田
Original assignee: 株式会社カネシン
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2032-05-16
Also published as: JP2013238060A

Description

本発明は、各種の木構造において、柱や胴差し等の構造材の側面に、梁や桁等の横架材の端面を接合する際に用いる接合金物に関し、特に、その接合部分に過大な曲げモーメントが作用した際、横架材や構造材の破壊をできるだけ少なくする接合金物に関する。

従来の接合金物として、例えば、柱などの構造材と梁などの横架材をＴ字状に接合する接合金物について、構造材の側面に固定される背板と、横架材のスリットに差し込まれてドリフトピン等で固定される後縁部とを空間的に分離して、背板と後縁部を複数の枝状部だけで一体化することによって、構造材と横架材との間に過大な荷重が作用した際、枝状部が必然的に応力が高くなり塑性変形を引き起こし、この塑性変形でエネルギーを吸収することで、部材に作用する負荷を緩和させて、接合部の破壊をできるだけ少なくするようにした接合金物が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−２１４３５４号公報

しかし、上述の従来の接合金物では、接合金物の側板に横架材の長手方向に延びる各種形状の複数の枝状部を設けているため、その加工に手間がかかると共に、複数の枝状部が構造材の長手方向に複数段に形成されているため、横架材と構造材の接合部分に過大な曲げモーメントが作用した場合には、塑性変形によってエネルギーを吸収することができない場合がある。

そこで、本発明は、横架材と構造材の接合部分に過大な荷重だけでなく、過大な曲げモーメントが作用した場合にも、塑性変形によってエネルギーを吸収して、横架材や構造材の破壊をできるだけ少なくすることができる接合金物を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の接合金物は、柱や胴差し等の構造材の側面に、梁や桁等の横架材の端面を接合するための接合金物であって、構造材の側面に接触し、ボルト孔にボルトを通して構造材に固定される背板と、横架材の端面に加工されたスリットに差し込まれ、横架材に予め通したドリフトピンをピン受溝に位置させた後、複数のピン孔にそれぞれドリフトピンを通して横架材に固定される一対の側板と、を有し、一対の側板には、それぞれ、ピン受溝とピン孔との間またはピン孔とピン孔との間のいずれか一箇所以上に、側板の端部側が開口部となり、背板側が閉塞部となる横方向スリットが複数設けられており、複数設けられた横方向スリットの内、側板の縦方向の中央に近い横方向スリットほどスリットの長さが長いことを特徴とする。

本発明の接合金物では、一対の側板には、それぞれ、ピン受溝と複数のピン孔との間にそれぞれ背板の長手方向に対し垂直方向で側板の端部まで延び、側板の端部側が開口部となり、背板側が閉塞部となる横方向スリットが形成されているため、横架材と構造材の接合部分に過大な荷重だけでなく、過大な曲げモーメントが作用した場合には、横方向スリットにおける閉塞部近傍が塑性変形し、その塑性変形によって曲げモーメント時に作用する応力のエネルギーを吸収して、横架材や構造材の破壊をできるだけ少なくすることができる。また、複数設けられた横方向スリットの内、側板の縦方向の中央に近い横方向スリットほどスリットの長さを長くしているため、耐力（弾性変形限界）以上の曲げモーメントが作用した場合には、最初は、中央の横方向スリット１２ｃ２から塑性変形して過大な曲げモーメントのエネルギーを吸収するので、構造材と横架材の接合部分にかかる負荷を緩和して、構造材と横架材の接合部分の破壊や損傷をできるだけ少なくすることができる。

（ａ），（ｂ）それぞれ、実施形態の接合金物の使用状態における要部断面図、平面図である。（ａ）〜（ｃ）それぞれ、実施形態の接合金物の正面図、右側面図、平面図である。過大なモーメントが作用した場合の接合金物の塑性変形の一例を示す断面図である。接合金物の他の例を示す正面図である。（ａ），（ｂ）それぞれ、接合金物の他の例を示す正面図である。

以下、本発明に係る接合金物の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、下記に説明する実施形態はその寸法等も含めあくまで本発明の一例であり、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更可能である。

図１は実施形態の接合金物１の使用状態を示す図であって、（ａ）は接合部分の要部断面図、（ｂ）はその平面図である。また、図２は実施形態の接合金物１を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は平面図である。図１に示すように、この接合金物１は、柱や胴差し等の構造材２の側面に、梁や桁等の横架材３の端面を接合するためのもので、図２に示すように、一枚の金属板をカットおよび折り曲げて、背板１１と、左右両側の側板１２，１２とから構成されている。ここで、背板１１および側板１２，１２の高さである長手方向の長さは約２６６ｍｍ、側板１２，１２の幅である短手方向の長さは９０ｍｍ、背板１１の幅すなわち側板１２，１２の間隔は約４３ｍｍとしている。

背板１１は、図１に示すように柱等の構造材２の側面に接触する部分で、図２（ｂ）に示すように、ボルト４１を通して構造材２に固定するための複数のボルト孔１１ａが所定間隔の例えば３０ｍｍ間隔で設けられている。図２（ｂ）では、背板１１にボルト孔１１ａが９つ設けられているが、このボルト孔１１ａの数は任意であり、また、９つのボルト孔１１ａ全てを使用する必要はなく、任意のボルト孔１１ａを使用しても良い。なお、本実施形態では、構造材２との連結に、図１に示すように、例えば、９つのボルト孔１１ａを１つ置きに４つ使用し、４本のボルト４１により締結している。ここで、必要あれば、背板１１の裏面側、すなわち側板１２，１２に挟まれている面側に、背板１１と同厚の鋼板、または背板１１より厚い合成樹脂製のプレートなどの背板補強プレートを溶接して背板１１の強度を、側板１２，１２の強度より高めておいても良い。

側板１２，１２は、図１（ｂ）や図２（ｃ）に示すように、背板１１の両側に設けられるもので、図１（ｂ）に示すように梁や桁等の横架材３の端面に加工されたスリット３１，３１に差し込まれ、複数のピン孔１２ａにドリフトピン５を通して横架材３に固定される。ここで、ピン孔１２ａ１〜１２ａ３は、図２（ａ）に示すように、所定間隔の例えば６０ｍｍ間隔で上下方向に３つ設けられている。また、最上位のピン孔１２ａ１の上方には、同一間隔の６０ｍｍ間隔でピン受溝１２ｂが形成されている。ピン受溝１２ｂは、横架材３の上部に予め固定されたドリフトピン５を受けるように構成されている。これは、構造材２と横架材３とをこの接合金物１を介して連結する前に、予め横架材３の上部にドリフトピン５を挿入して固定しておき、構造材２と横架材３とをこの接合金物１を介して連結する際に、ドリフトピン５をピン受溝１２ｂに位置させて位置決めし、その後、側板１２，１２に設けられたピン孔１２ａにドリフトピン５を通すためである。

そして、この左右両側の一対の側板１２，１２には、それぞれ、ピン受溝１２ｂと複数のピン孔１２ａ１〜１２ａ３との間の中間にそれぞれ背板１１の長手方向に対し垂直方向、すなわち水平方向に側板１２，１２の端部まで延び、側板１２，１２の端部側が開口部となり、側板１２，１２の背板１１側が閉塞部となった３つの横方向スリット１２ｃ１〜１２ｃ３が形成されている。ここで、例えば、ピン受溝１２ｂと複数のピン孔１２ａ１〜１２ａ３とのそれぞれの中心間の間隔を６０ｍｍとすると、複数のピン孔１２ａ１〜１２ａ３は、それぞれ、ピン受溝１２ｂと複数のピン孔１２ａ１〜１２ａ３とから３０ｍｍのほぼ中間位置に水平に設けられる。

ここで、この３つの横方向スリット１２ｃ１〜１２ｃ３の内、中央の横方向スリット１２ｃ２は、上下両端の横方向スリット１２ｃ１，１２ｃ３よりも長く形成している。例えば、横方向スリット１２ｃ１，１２ｃ３の開口部から閉塞部までの長さが３２ｍｍとすると、中央の横方向スリット１２ｃ２の開口部から閉塞部までの長さを６５ｍｍとほぼ倍の長さにしている。ここで、背板１１からピン受溝１２ｂと複数のピン孔１２ａ１〜１２ａ３とのそれぞれの中心までの長さも６５ｍｍとして、中央の横方向スリット１２ｃ２の開口部から閉塞部までの長さを同じ６５ｍｍとしている。側板１２，１２の幅である短手方向の長さが９０ｍｍであるので、背板１１からピン受溝１２ｂと複数のピン孔１２ａ１〜１２ａ３の位置、および中央の横方向スリット１２ｃ２の閉塞部の位置は、側板１２，１２の幅方向の中止、すなわち短手方向の中心から互いに反対側に同距離だけ離れた箇所に位置することになり、この接合金具１に曲げモーメントが作用した場合、側板１２，１２は、中央の横方向スリット１２ｃ２の閉塞部の位置で回転するなどして変形し易くなる。なお、側板１２，１２の端部からピン受溝１２ｂと複数のピン孔１２ａ１〜１２ａ３の中心までの長さが２５ｍｍで、複数のピン孔１２ａ１〜１２ａ３の内径を約１２．５ｍｍとすると、上下両端の横方向スリット１２ｃ１，１２ｃ３の閉塞部は、ほぼ複数のピン孔１２ａ１〜１２ａ３まで達している。これに対し、中央の横方向スリット１２ｃ２の閉塞部は、背板１１とピン孔１２ａ１〜１２ａ３との間の中間よりも背板１１側に達していることになる。なお、３つの横方向スリット１２ｃ１〜１２ｃ３の図上縦方向のスリット幅は、共通の５ｍｍとしている。

そのため、地震などによって構造材２と横架材３が揺れて、構造材２と横架材３との間の接合部分に曲げモーメントが作用した場合、接合金物１にその曲げモーメントが作用する。すると、両側の側板１２，１２では、３つの横方向スリット１２ｃ１〜１２ｃ３においてそれらの閉塞部を中心に、開口部側が近付くように弾性変形する。

そして、地震などがより大きくなり、接合金物１の耐力（弾性変形限界）以上の曲げモーメントが作用すると、両側の側板１２，１２では、３つの横方向スリット１２ｃ１〜１２ｃ３においてそれらの閉塞部を中心に開口部側で近付くように塑性変形する。

ただし、上下両端の横方向スリット１２ｃ１，１２ｃ３は、開口部から閉塞部までの長さが３２ｍｍであって、その閉塞部から背板１１までの長さが５８（＝９０−３２）ｍｍであるのに対し、中央の横方向スリット１２ｃ２はその開口部から閉塞部までの長さが６５ｍｍであって、その閉塞部から背板１１までの長さが２５（＝９０−６５）ｍｍである。そのため、中央の横方向スリット１２ｃ２の閉塞部近傍の耐力は、上下の横方向スリット１２ｃ１，１２ｃ３の閉塞部近傍の耐力よりも小さいので、図３に示すように、最初は、中央の横方向スリット１２ｃ２から塑性変形し、その後、横方向スリット１２ｃ１，１２ｃ３が塑性変形して、過大な曲げモーメントのエネルギーを吸収する。なお、側板１２，１２の厚さによっては、図３に示すように、ピン孔１２ａが変形する場合もある。

以上のように、この接合金具１では、耐力（弾性変形限界）以上の曲げモーメントが作用した場合には、最初は、中央の横方向スリット１２ｃ２から塑性変形し、その後、横方向スリット１２ｃ１，１２ｃ３が塑性変形して、過大な曲げモーメントのエネルギーを吸収して、構造材２と横架材３の接合部分にかかる負荷を緩和するので、構造材２と横架材３の接合部分の破壊や損傷をできるだけ少なくすることができる。

特に、この接合金具１では、耐力（弾性変形限界）以上の曲げモーメントが作用した場合には、最初は、中央の横方向スリット１２ｃ２から塑性変形し、その後、横方向スリット１２ｃ１，１２ｃ３が塑性変形して、過大な曲げモーメントのエネルギーを吸収するため、横架材３もその中間（中央）に近い箇所が保護されることになり、両端部から破損などすることになり、横架材３の中間（中央）に近い箇所における破損や損傷をなるべく少なくすることができる。

なお、上記実施形態では、３つの横方向スリット１２ｃ１〜１２ｃ３の縦方向のスリッ
ト幅は共通の５ｍｍで、それぞれの横方向の長さを３２ｍｍ、６５ｍｍ、３２ｍｍで説明したが、本発明では、これに限らず、例えば、図４に示すように３つの横方向スリット１２ｃ１〜１２ｃ３の長さを３２ｍｍ、６５ｍｍ、３２ｍｍにしつつもそれぞれのスリット幅をそれぞれ５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍにしても勿論よい。このようにすると、中央の横方向スリット１２ｃ２から塑性変形するだけでなく、中央の横方向スリット１２ｃ２のスリット幅が大きいので、中央の横方向スリット１２ｃ２における塑性変形の大きさも大きくすることができる。

また、図５（ａ）に示すように、中央の横方向スリット１２ｃ２の閉塞部にのみ、そのスリット幅の５ｍｍより大きい、例えば１５ｍｍ程度の内径の円形孔１２ｃ２１を設けても良い。このようにすると、より確実に中央の横方向スリット１２ｃ２から塑性変形させることができる。さらに、図５（ｂ）に示すように、中央の横方向スリット１２ｃ２の塑性変形量が大きくなるように、中央の横方向スリット１２ｃ２のみ、そのスリット幅が閉塞部から開口部に向かうに従って幅広、例えば、スリット幅が５ｍｍから２０ｍｍ程度に広がるように形成することもできる。

また、上記説明では、この接合金具１と横架材３との接合は、ピン受溝１２ｂおよび３箇所のピン孔１２ａ１〜１２ａ３とに４本のドリフトピン５を挿入して接合して、それらの間に横方向スリット１２ｃ１〜１２ｃ３を設けて説明したが、本発明では、これに限らず、ピン受溝１２ｂおよび２箇所のピン孔との間に２つの横方向スリットを設けても良いし、さらには、ピン受溝１２ｂおよび４箇所以上のピン孔との間に４つ以上の横方向スリットを設けても勿論良い。そして、後者の場合には、側板１２，１２の中央寄りが塑性変形し易いように上下両端の横方向スリットよりも中央の１または複数の横方向スリットの長さを長くすると良い。

１接合金具
１１背板
１１ａボルト孔
１２側板
１２ａ１〜１２ａ３ピン孔
１２ｂピン受溝
１２ｃ１〜１２ｃ３横方向スリット
２構造材
３横架材
３１スリット
４１ボルト
４２ナット
５ドリフトピン

Claims

柱や胴差し等の構造材の側面に、梁や桁等の横架材の端面を接合するための接合金物であって、
構造材の側面に接触し、ボルト孔にボルトを通して構造材に固定される背板と、
横架材の端面に加工されたスリットに差し込まれ、横架材に予め通したドリフトピンをピン受溝に位置させた後、複数のピン孔にそれぞれドリフトピンを通して横架材に固定される一対の側板と、を有し、
一対の側板には、それぞれ、ピン受溝とピン孔との間またはピン孔とピン孔との間のいずれか一箇所以上に、側板の端部側が開口部となり、背板側が閉塞部となる横方向スリットが複数設けられており、複数設けられた横方向スリットの内、側板の縦方向の中央に近い横方向スリットほどスリットの長さが長いことを特徴とする接合金物。