木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造
【課題】地震時等にはエネルギー吸収による制震作用を発揮し、「居ながら耐震補強」に好適な木質構造材による柱梁架溝の接合工法及び接合構造を提供する。
【解決手段】梁材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、その奥端部へ雌ネジ管を固定し、手前側に補剛鋼管を挿入する。同木口に剪断力伝達要素を受納する凹部を設ける。前記補剛鋼管の中空部へ挿入可能な低降伏点鋼棒の両端にボルトを溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管の中空部へ挿入し前記雌ネジ管とネジ接合し、他端のボルトは梁材の木口へ突き出させる。柱材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管を押し込んで固定する。柱材および梁材の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材および梁材との接合面にボルト孔を設け、剪断力伝達要素を設けた鋼製のボックス金物を用意し、前記ボックス金物のボルト孔を通じて柱材の雌ネジ管へねじ込んだボルトを締結して柱材と接合し、梁材の木口に突き出された前記ボルトをボックス金物のボルト孔へ通し、前記ボルトへナットを締結して梁材と接合する。
【解決手段】梁材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、その奥端部へ雌ネジ管を固定し、手前側に補剛鋼管を挿入する。同木口に剪断力伝達要素を受納する凹部を設ける。前記補剛鋼管の中空部へ挿入可能な低降伏点鋼棒の両端にボルトを溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管の中空部へ挿入し前記雌ネジ管とネジ接合し、他端のボルトは梁材の木口へ突き出させる。柱材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管を押し込んで固定する。柱材および梁材の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材および梁材との接合面にボルト孔を設け、剪断力伝達要素を設けた鋼製のボックス金物を用意し、前記ボックス金物のボルト孔を通じて柱材の雌ネジ管へねじ込んだボルトを締結して柱材と接合し、梁材の木口に突き出された前記ボルトをボックス金物のボルト孔へ通し、前記ボルトへナットを締結して梁材と接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、製材又は集成材若しくは単板積層材（ＬＶＬ）等による木質構造材で構築する柱梁架構に好適に実施される接合工法及び接合構造の技術分野に属し、更にいえば、木質構造の外観意匠を損なわず、比較的簡単な構造で実施でき、施工が容易であり、地震時等にはエネルギー吸収による制震作用を発揮すると共に、既存の木造構造物の供用中に外付けによる、所謂「居ながら耐震補強」に好適な、柱梁架溝の接合工法及び接合構造の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
木質部材を柱や梁などの構造材に用いて木造構造物を構築する場合、最も重要なのは柱梁架構の接合部である。即ち、木造構造物の場合、接合部の設計の良否が、構造物の安全性のみならず、デザイン面での評価にも影響する。
規模が大きい木造構造物において、断面が大きい木質構造材による柱梁架構を接合する従来技術として、例えば下記の特許文献１には、木質構造材である柱材の梁接合位置に、雌ネジ管を貫通させて設置し、前記雌ネジ管へねじ込むボルトにより同柱の梁接合位置に継ぎ手金具の片側半分を固定する。一方、梁材の端部にも材軸方向に雌ネジ管を埋め込み、この雌ネジ管へねじ込むボルトによって前記継ぎ手金具の他側半分を固定する。そして、前記一対の継ぎ手金具部材を突き合わせ、接合プレートを重ね合わせてボルト止めにより柱と梁を接合する構成が開示されている。但し、接合部に前記の継ぎ手金具が大きく武骨に露出して木質構造材の意匠観を損なうし、重い構造になる。
【０００３】
特許文献２に開示された接合方法は、柱の梁接合位置に貫通させた孔へターンバックル等の接合金物を通し、一方、梁の接合部には材軸方向に穴を設け、この穴へ前記接合金物の端部を差し込み、垂直孔から前記接合金物の端部に用意したコッタ孔へ楔（コッタ）を打ち込んで結合する内容である。たしかに柱梁接合部に接合金物が露出しない構造であるし、楔効果で強い耐力を持続できる構成であるが、接合金物の構造が複雑で、製作が面倒で高価なものとなるし、柱、梁への加工度が高く断面欠損が大きい欠点が認められる。
【０００４】
更に、特許文献３および４に開示された接合構造は、梁における柱接合位置に、ほぞ用接合金物を垂直に貫通させ、これを水平に通した複数のボルトで固定する。前記接合金物の上下に突き出させたプレートは、柱の接合仕口に形成したスリットへ差し込み、やはり水平方向に複数のピンを差して固定する構成である。この場合にも、柱梁接合部に金物は露出しないが、多数のボルトやピンを通すので、その頭が視認される。また、金物を通す孔空け加工やスリットの形成加工などに手数が掛かるし、接合金物の組み立てや固定に熟練した技術が必要と認められる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１２０７９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２６５５５４号公報
【特許文献３】特開２００２−３５６９１７号公報
【特許文献４】特開２００３−３２８４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の木質構造材の接合工法及び接合構造は、各々が固有の作用効果を奏するものと認められる。しかし、例えば特許文献１の技術は、比較的高い強度と剛性が得られるものの、接合部に前記の継ぎ手金具が大きく武骨に露出して木質構造としての意匠観を損なうし、重い構造になる欠点が認められる。また、接合部の破壊性状は、主に木質構造材へねじ込まれた太径ボルトの引き抜き破壊に支配され、脆性的でエネルギー吸収能力が低いから、耐震安全性の面で大いに問題がある。
【０００７】
特許文献２の技術は、接合部の引き抜き反力を楔に期待する構成であるが、木構造における楔は木材の収縮や振動により緩むものであり、定期的に「緩み」の検査が不可欠である。しかし、実際問題として、一度完成した木造構造物の柱梁架構の接合部を定期的に検査することは不可能に近い。
特許文献３の接合構造は、通し柱の柱梁架構の接合には適用できないという問題点がある。また、梁と柱の接合部に曲げモーメントの伝達を期待できない構成である。
一方、特許文献４の接合構造は、逆に梁と柱の接合部に曲げモーメントの伝達性能向上を試みた技術である。しかし、梁内のボルトが木材にとって強度的に最も弱い繊維と直交方向に配置された構成であるから、十分大きな曲げモーメントの伝達を望めない。また、通し柱の接合に適用できないという問題点が認められる。
【０００８】
ところで近年は国宝や重要文化財等の伝統木造建築物の改修工事が多く行われている。前記のような歴史的に重要度の高い建物ばかりでなくとも、木造の柱や梁といった主要な構造材の傷みが進んだ古い木造建築物の多くが改修の時期を迎えている。そうした古い木造建築物は大がかりな改修を行わない限り、構造材に関して現行の建築基準法が適用されない。そのため現行基準の耐震規定を満足しないまま使用されている、いわゆる「既存不適格建築」が多く存在している。こうした木造建築物の耐震性向上のために、できれば建物の使用を続けながら耐震補強工事を行う、いわゆる「居ながら耐震補強」の要請が高い。この「居ながら耐震補強」は、通例屋内側には殆ど手を加えず、建物の外側に補強架構を増設する方法（いわゆる外付け耐震補強）を実施することになる。
【０００９】
本発明の第一の目的は、低降伏点鋼材を使用して接合することにより、木質構造材による柱梁架構の応力を制御可能とすること、即ち低降伏点鋼材を先行して引張り降伏させる設計により、柱梁架構の応力をそれより大きくはならせず、ひいては木質構造材に加えられる応力を制限し、地震等による柱梁架構の損傷を制御することが可能な柱降伏型、又は梁降伏型の柱梁架構の接合工法及び接合構造を提供することである。
本発明の次の目的は、古い既存木造建築物の強度及び耐震性向上のため、「居ながら耐震補強」として、建物の外側に補強架構を増設する「外付け耐震補強」の実施に適する、木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造を提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、施工性の向上と、工期の短縮、及びコスト面での利点が大きい上に、木質構造としての意匠的外観に優れ、木造デザインの設計の自由度が高く、しかも靱性が大で、エネルギー吸収能力を有して耐震性能が大きい、木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法は、
梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管２を押し込んで固定し、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９を設ける段階と、
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７を溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端のボルト６は梁材１の木口へ突き出させる段階と、
柱材８の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する段階と、
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂ…を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０を用意する段階と、
前記ボックス金物１０のボルト孔１０ｂを通じて柱材８の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を締結して柱材８と接合し、また、梁材１の木口に突き出された前記ボルト６をボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ通し、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等を梁材１の凹部９へ嵌め込み、前記ボルト６へナット１２を締結して梁材１と接合する段階とからなることを特徴とする。これは梁降伏型の接合工法である。
【００１２】
請求項２に記載した発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法は、
柱材８の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管２を押し込んで固定し、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９を設ける段階と、
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６，７を溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端のボルト６は柱材８の木口へ突き出させる段階と、
梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する段階と、
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂを設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０を用意する段階と、
柱材８の木口から突き出されたボルト６を前記ボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ通し、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等を柱材８の凹部９へ嵌め込み、前記ボルト６へナット１２を締結して柱材８と接合し、また、同ボックス金物１０の前記ボルト孔１０ｂを通じて梁材１の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を繋結して梁材１と接合する段階とからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した木質構造材による柱梁架構の接合工法において、
雌ネジ管２は、その外周面にもネジを切った中空ボルト構造とし、その外周面のネジを下穴へねじ込んで押し込み固定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載した発明は、請求項１又は２に記載した木質構造材による柱梁架構の接合工法において、
ボックス金物１０は、柱材８及び梁材１との接合部から露出する部分を同質の木片で覆い隠すことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載した発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合構造は、いわゆる梁降伏型の耐震構造であって、
梁材１の木口から材軸方向に掘られた複数の下穴の奥端部へ雌ネジ管２が固定され、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３が挿入されており、同木口の中央部には剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９が設けられていること、
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７を溶接して成る連結鋼材が前記補剛鋼管３の中空部へ挿入され、先端のボルト７が前記雌ネジ管２とネジ接合され、他端のボルト６は梁材１の木口へ突き出されていること、
柱材８の木口から材軸方向に複数の下穴が掘られ、各下穴へ雌ネジ管２が固定されていること、
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂ…を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０が、そのボルト孔１０ｂを通じて柱材８の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を締結して柱材８と接合されており、また、梁材１の木口に突き出された前記ボルト６がボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ通され、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等が梁材１の前記凹部９へ嵌め込まれ、前記ボルト６へナット１２を締結して梁材１と接合されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載した発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合構造は、いわゆる柱降伏型の制震構造であって、
柱材８の木口から材軸方向に掘られた複数の下穴の奥端部に雌ネジ管２が固定され、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３が挿入され、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９が設けられていること、
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７が溶接された連結鋼材が前記補剛鋼管３の中空部へ挿入され、先端のボルト７が前記雌ネジ管２とネジ接合され、他端のボルト６が柱材８の木口へ突き出されていること、
梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴が掘られ、各下穴へ雌ネジ管２が固定されていること、
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂ…を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ柱材８の木口から突き出されたボルト６が通され、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等が梁材１の前記凹部９へ嵌め込まれ、前記ボルト６へナット１２を締結して柱材８と接合されており、同ボックス金物１０のボルト孔１０ｂを通じて梁材１の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を繋結して梁材１と接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜４に記載した発明に係る接合工法、および請求項５、６に記載した発明に係る接合構造は、低降伏点鋼５を使用して接合するので、木質構造材による柱梁架構の応力を制御可能である。即ち、柱梁架構が負担する応力で接合部の低降伏点鋼５が先行して引張り降伏するので、柱梁架構の応力をそれより大きくはならず、木質構造材による柱材８及び梁材１に加えられる応力を制限することができる。つまり、低降伏点鋼５の引張り降伏応力を、木質構造材による柱梁架構の許容応力の範囲内で設計することにより、地震等による柱梁架構の損傷を合理的に確実に防ぐことができる。
【００１８】
本発明の接合工法及び接合構造は、古い既存木造構造物の「居ながら耐震補強」および「外付け耐震補強」の手段として好適に実施することができる。即ち、柱梁架構の接合部の仕口であるボックス金物１０を、通しボルト１５により既存架構Ｋの柱又は梁と結合することにより容易に実施することが出来る。その場合、補強対象である既存の木造架構Ｋ（柱梁架構）のあり様により、梁降伏型と柱降伏型のいずれか望ましいタイプを設計者が適宜に選択し設計して実施できる。
【００１９】
また、本発明によれば、梁材１及び柱材８に下穴を加工し、ボックス金物１０と低降伏点鋼５を含む連結鋼材を用意して使用するだけの簡単な構成であり、施工性に優れており、耐力が十分大きい接合を達成できる。また、低降伏点鋼５を含む連結鋼材により地震エネルギーを吸収する制震作用を期待できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
梁降伏型としては、梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管２を押し込んで固定し、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９を設ける。
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７を溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端のボルト６は梁材１の木口へ突き出させる。
柱材８の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する。
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂ…を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０を用意する。
前記ボックス金物１０のボルト孔１０ｂを通じて柱材８の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を締結して柱材８と接合し、また、梁材１の木口に突き出された前記ボルト６をボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ通し、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等を梁材１の凹部９へ嵌め込み、前記ボルト６へナット１２を締結して梁材１と接合する。
【００２１】
柱降伏型としては、柱材８の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管２を押し込んで固定し、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９を設ける。
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７を溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端のボルト６は柱材８の木口へ突き出させる。
梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する。
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂを設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０を用意する。
柱材８の木口から突き出されたボルト６を前記ボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ通し、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等を柱材８の凹部９へ嵌め込み、前記ボルト６へナット１２を締結して柱材８と接合し、また、同ボックス金物１０の前記ボルト孔１０ｂを通じて梁材１の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を繋結して梁材１と接合する。
【実施例１】
【００２２】
図１〜図３は、請求項１及び５の発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造、更に言えば、梁降伏型の実施例を示している。
即ち、梁材１には、その木口から材軸方向に、図示例の場合は４本の下穴を力のバランスの良い配置に掘り、各下穴の奥端部へ先ず雌ネジ管２を押し込んで固定し、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３が挿入されている。前記雌ネジ管２は、例えば長ボルトの軸心部にボルトをねじ込める雌ネジ孔を形成した中空ボルト構造（通称メネジラグ）であり、その外周面のネジを下穴へねじ込んで押し込み固定する（請求項３記載の発明）。雌ネジ管２の外径と長さは、当該接合部が負担する応力の大きさに応じて決定する。また、梁材１の木口の中央部には、後述する剪断力伝達要素としてのスプリットリング４（又はジベル等でも可。以下同じ。）等を受納する凹部として前記スプリットリング４と同形の環状溝９（但し、凹部の形状は選択した剪断力伝達要素の形状に応じて異なる。）が設けられている。
【００２３】
一方、図４Ａに例示したように、上記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、上記雌ネジ管２へねじ込める寸法仕様のボルト６、７を溶接した連結鋼材を用意する。低降伏点鋼棒５の外径と長さは、当該接合部が負担する応力の大きさと設定した降伏伸び量に応じて決定される。通常は接合部の設計荷重（損傷限界）を超えた時点で低降伏点鋼棒５が降伏するように設計する。降伏伸び率は１％〜３％とし、設定した伸び率における当該柱梁架構の水平変形角が安全限界（伝統木造建物の場合、水平変形角は１／３０程度）を満足するように低降伏点鋼棒５の形状を決定する。かくすると接合部の脆性破壊を未然に回避することが出来、耐震安全性が大幅に向上する。
前記構成の連結鋼材は、上記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端（外端）のボルト６は梁材１の木口へ突き出させる。図中の符号１３は前記ボルト６へねじ込み木口へ締結したロックナットである。前記のようにして低降伏点鋼棒５は補剛鋼管３で座屈を補強されるので、圧縮応力時でも座屈することはなく、連結鋼材の全強度を発揮する。即ち、低降伏点鋼棒５の断面応力を合理的に伝達できる接合部を実現できる。
【００２４】
一方、柱材８には、その木口から材軸方向に、図示例の場合には４本の下穴を力のバランスの良い配置に掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する。この雌ネジ管２も、たとえば長ボルトの軸心部にボルトをねじ込める雌ネジ孔を形成した中空ボルト構造であり、その外周面のネジを下穴へねじ込んで押し込み固定する（請求項３記載の発明）。この雌ネジ管２の外径と長さも、当該接合部が負担する応力の大きさに応じて決定する。
【００２５】
次に、上記の柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状（一例として幅寸が１５０mm、一辺の長さが１８０mm、厚さ９mm）をなし、図示例の場合は中空部の中央部にウエブ１０ａを備え、柱材および梁材との接合面に前記の雌ネジ管２…と整合する配置で必要数のボルト孔１０ｂ…を設けた、パネルゾーン（柱梁仕口）としての鋼製のボックス金物１０を用意する（図４Ｂを参照）。このボックス金物１０には、梁材１との接合部の剪断強度を確保するため、スプリットリング４又はジベル等の剪断補強金物を溶接等の手段で取り付けるか、又は一体的に成形して設ける。ボックス金物１０は、通例鉄骨工場或いは鋳造工場などで、工場加工として精度良く大量生産するのが好ましい。
【００２６】
以上の各準備が整った段階で、上記の各材料を現場へ搬入し、先ずボックス金物１０を例えば柱材８の木口へ当てがい、同ボックス金物１０のボルト孔を通じて柱材８の雌ネジ管２へボルト１１をねじ込み強固に締結して柱材８との接合を行う。次に、同ボックス金物１０の該当する接合面へ梁材１の木口を当てがい、梁材１の木口に突き出された前記連結鋼材のボルト６をボックス金物１０の各ボルト孔へ通し、且つボックス金物１０に設けたスプリットリング４又はジベル等の剪断補強金物を梁材１の前記環状溝９へ嵌め込む。そして、前記ボルト６へナット１２を強固に締結して梁材１との接合を行う。
【００２７】
上記の工程を繰り返すことにより、一例として図５Ａ、Ｂに示したような柱梁架構を木質構造材により簡単に、少ない手数で迅速に、しかも梁端が先に降伏する梁降伏型制震構造として組み立てることができる。図中の符号１４はフーチング基礎を示す。
その上、上記の柱梁架構を利用して、図６Ａ、Ｂに示すように、既存の木造建築物における柱梁架構Ｋを、いわゆる「外付け耐震補強」及び「居ながら耐震補強」の内容で簡単、確実に補強工事を行うことができる。即ち、手順、手法は様々に実施できるが、一例として前記のように組み立てた柱梁架構を、既存木造建築物における柱梁架構Ｋの外側へ当てがい、図２と図３に詳細構造を示したように、ボックス金物１０のウエブ１０ａに予め設けたボルト孔へ長い通しボルト１５を通し、同通しボルト１５を、既存木造建築物の柱梁架構Ｋを構成する柱又は梁に設けたボルト孔へも通し、ナット１６をねじ込み、強力に締結して一体化し補強することができる。
【実施例２】
【００２８】
図７は、梁降伏型であって、梁が直角２方向に接合される場合の実施例（平面図）を示す。
基本的な構成は、上記実施例１と同じであるが、図３（平面図）と対比して明らかなように、ボックス金物１０のウエブ１０ａが無くなり、２本目の梁材１’の接合を可能にする接合面部１０ｃを形成して、図７において手前側面のみ開口された袋型構造に構成されている点が特徴である。
２本目の梁材１’も、１本目の梁材１と全く同様に構成し、その木口を接合面部１０ｃへ当てがい、同梁材１’の木口に突き出された前記連結鋼材のボルト６をボックス金物１０の各ボルト孔１０ｂへ通し、且つボックス金物１０に予め設けたスプリットリング４又はジベル等の剪断補強金物を梁材１’の凹部（環状溝９）へ嵌め込む。そして、前記ボルト６へナット１２を強固に締結して梁材１’との接合を行うことは上記実施例１と共通する。
更に念のため言えば、図３及び図７において、ボックス金物１０の左側面にも、必要に応じて梁材を前記実施例と全く同様に接合することができる。
【実施例３】
【００２９】
次に、図８と図９は、請求項２及び６の発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造、更に言えば、柱降伏型の実施例を示している。
本発明の実施例は、柱材８とボックス金物１０との接合に、低降伏点鋼棒５の両端にボルト６、７を溶接した連結鋼材を使用した構成を特徴とする。
即ち、柱材８の木口から材軸方向へ必要数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管２を押し込んで固定する。同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３を挿入する。また、柱材８の木口の中央部には剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する環状溝９を設ける。
【００３０】
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７を溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端のボルト６は柱材８の木口へ突き出させる。ボルト６にはロックナット１３をねじこむ。
梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する。
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂを設けた鋼製のボックス金物１０を用意する（図４Ｂを参照）。
上記のボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ、柱材８の木口から突き出されたボルト６を通し、且つボックス金物１０に設けたスプリットリング４を柱材８の環状溝９へ嵌め込み、前記ボルト６へナット１２を締結して柱材８との接合を行う。また、同ボックス金物１０の前記ボルト孔１０ｂを通じて梁材１の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１で梁材１と繋結し接合することは上記の各実施例と共通する。
なお、本実施例の場合にも、例えば図９（平面図）において、ボックス金物１０のウエブ１０ａを無くして、図７の梁接合面１０ｃに相当する接合面を形成し、更にもう１本の梁材を接合することも可能である。
【００３１】
以上に実施例と共に本発明を説明してきたが、勿論、本発明は上記の各実施例の内容に限定されるものではない。本発明の目的と要旨、及び思想を逸脱しない限り、いわゆる当業者が必要に応じて行う変形、応用も含めて広く多様に実施されるものであることを、ここに念のため申し添える。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造の実施例１を示した立面図である。
【図２】図１のII−II線矢視図である。
【図３】図１の水平断面図である。
【図４】Ａは連結鋼材の正面図、Ｂはボックス金物の斜視図である。
【図５】Ａは本発明により組み立てた木質構造材による柱梁架構の立面図、Ｂは側面図である。
【図６】Ａは本発明により組み立てた柱梁架構による既存架構の補強構造を示した立面図、Ｂは側面図である。
【図７】本発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造の実施例２を示した平面図である。
【図８】本発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造の実施例３を示した立面図である。
【図９】図８の水平断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 梁材
２ 雌ネジ管
３ 補剛鋼管
４ スプリットリング
９ 凹部（環状溝）
５ 低降伏点鋼材
６、７ ボルト
８ 柱材
１０ ボックス金物
１０ｂ ボルト孔
１１ ボルト
１２ ナット
【技術分野】
【０００１】
この発明は、製材又は集成材若しくは単板積層材（ＬＶＬ）等による木質構造材で構築する柱梁架構に好適に実施される接合工法及び接合構造の技術分野に属し、更にいえば、木質構造の外観意匠を損なわず、比較的簡単な構造で実施でき、施工が容易であり、地震時等にはエネルギー吸収による制震作用を発揮すると共に、既存の木造構造物の供用中に外付けによる、所謂「居ながら耐震補強」に好適な、柱梁架溝の接合工法及び接合構造の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
木質部材を柱や梁などの構造材に用いて木造構造物を構築する場合、最も重要なのは柱梁架構の接合部である。即ち、木造構造物の場合、接合部の設計の良否が、構造物の安全性のみならず、デザイン面での評価にも影響する。
規模が大きい木造構造物において、断面が大きい木質構造材による柱梁架構を接合する従来技術として、例えば下記の特許文献１には、木質構造材である柱材の梁接合位置に、雌ネジ管を貫通させて設置し、前記雌ネジ管へねじ込むボルトにより同柱の梁接合位置に継ぎ手金具の片側半分を固定する。一方、梁材の端部にも材軸方向に雌ネジ管を埋め込み、この雌ネジ管へねじ込むボルトによって前記継ぎ手金具の他側半分を固定する。そして、前記一対の継ぎ手金具部材を突き合わせ、接合プレートを重ね合わせてボルト止めにより柱と梁を接合する構成が開示されている。但し、接合部に前記の継ぎ手金具が大きく武骨に露出して木質構造材の意匠観を損なうし、重い構造になる。
【０００３】
特許文献２に開示された接合方法は、柱の梁接合位置に貫通させた孔へターンバックル等の接合金物を通し、一方、梁の接合部には材軸方向に穴を設け、この穴へ前記接合金物の端部を差し込み、垂直孔から前記接合金物の端部に用意したコッタ孔へ楔（コッタ）を打ち込んで結合する内容である。たしかに柱梁接合部に接合金物が露出しない構造であるし、楔効果で強い耐力を持続できる構成であるが、接合金物の構造が複雑で、製作が面倒で高価なものとなるし、柱、梁への加工度が高く断面欠損が大きい欠点が認められる。
【０００４】
更に、特許文献３および４に開示された接合構造は、梁における柱接合位置に、ほぞ用接合金物を垂直に貫通させ、これを水平に通した複数のボルトで固定する。前記接合金物の上下に突き出させたプレートは、柱の接合仕口に形成したスリットへ差し込み、やはり水平方向に複数のピンを差して固定する構成である。この場合にも、柱梁接合部に金物は露出しないが、多数のボルトやピンを通すので、その頭が視認される。また、金物を通す孔空け加工やスリットの形成加工などに手数が掛かるし、接合金物の組み立てや固定に熟練した技術が必要と認められる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１２０７９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２６５５５４号公報
【特許文献３】特開２００２−３５６９１７号公報
【特許文献４】特開２００３−３２８４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の木質構造材の接合工法及び接合構造は、各々が固有の作用効果を奏するものと認められる。しかし、例えば特許文献１の技術は、比較的高い強度と剛性が得られるものの、接合部に前記の継ぎ手金具が大きく武骨に露出して木質構造としての意匠観を損なうし、重い構造になる欠点が認められる。また、接合部の破壊性状は、主に木質構造材へねじ込まれた太径ボルトの引き抜き破壊に支配され、脆性的でエネルギー吸収能力が低いから、耐震安全性の面で大いに問題がある。
【０００７】
特許文献２の技術は、接合部の引き抜き反力を楔に期待する構成であるが、木構造における楔は木材の収縮や振動により緩むものであり、定期的に「緩み」の検査が不可欠である。しかし、実際問題として、一度完成した木造構造物の柱梁架構の接合部を定期的に検査することは不可能に近い。
特許文献３の接合構造は、通し柱の柱梁架構の接合には適用できないという問題点がある。また、梁と柱の接合部に曲げモーメントの伝達を期待できない構成である。
一方、特許文献４の接合構造は、逆に梁と柱の接合部に曲げモーメントの伝達性能向上を試みた技術である。しかし、梁内のボルトが木材にとって強度的に最も弱い繊維と直交方向に配置された構成であるから、十分大きな曲げモーメントの伝達を望めない。また、通し柱の接合に適用できないという問題点が認められる。
【０００８】
ところで近年は国宝や重要文化財等の伝統木造建築物の改修工事が多く行われている。前記のような歴史的に重要度の高い建物ばかりでなくとも、木造の柱や梁といった主要な構造材の傷みが進んだ古い木造建築物の多くが改修の時期を迎えている。そうした古い木造建築物は大がかりな改修を行わない限り、構造材に関して現行の建築基準法が適用されない。そのため現行基準の耐震規定を満足しないまま使用されている、いわゆる「既存不適格建築」が多く存在している。こうした木造建築物の耐震性向上のために、できれば建物の使用を続けながら耐震補強工事を行う、いわゆる「居ながら耐震補強」の要請が高い。この「居ながら耐震補強」は、通例屋内側には殆ど手を加えず、建物の外側に補強架構を増設する方法（いわゆる外付け耐震補強）を実施することになる。
【０００９】
本発明の第一の目的は、低降伏点鋼材を使用して接合することにより、木質構造材による柱梁架構の応力を制御可能とすること、即ち低降伏点鋼材を先行して引張り降伏させる設計により、柱梁架構の応力をそれより大きくはならせず、ひいては木質構造材に加えられる応力を制限し、地震等による柱梁架構の損傷を制御することが可能な柱降伏型、又は梁降伏型の柱梁架構の接合工法及び接合構造を提供することである。
本発明の次の目的は、古い既存木造建築物の強度及び耐震性向上のため、「居ながら耐震補強」として、建物の外側に補強架構を増設する「外付け耐震補強」の実施に適する、木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造を提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、施工性の向上と、工期の短縮、及びコスト面での利点が大きい上に、木質構造としての意匠的外観に優れ、木造デザインの設計の自由度が高く、しかも靱性が大で、エネルギー吸収能力を有して耐震性能が大きい、木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法は、
梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管２を押し込んで固定し、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９を設ける段階と、
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７を溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端のボルト６は梁材１の木口へ突き出させる段階と、
柱材８の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する段階と、
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂ…を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０を用意する段階と、
前記ボックス金物１０のボルト孔１０ｂを通じて柱材８の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を締結して柱材８と接合し、また、梁材１の木口に突き出された前記ボルト６をボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ通し、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等を梁材１の凹部９へ嵌め込み、前記ボルト６へナット１２を締結して梁材１と接合する段階とからなることを特徴とする。これは梁降伏型の接合工法である。
【００１２】
請求項２に記載した発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法は、
柱材８の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管２を押し込んで固定し、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９を設ける段階と、
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６，７を溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端のボルト６は柱材８の木口へ突き出させる段階と、
梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する段階と、
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂを設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０を用意する段階と、
柱材８の木口から突き出されたボルト６を前記ボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ通し、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等を柱材８の凹部９へ嵌め込み、前記ボルト６へナット１２を締結して柱材８と接合し、また、同ボックス金物１０の前記ボルト孔１０ｂを通じて梁材１の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を繋結して梁材１と接合する段階とからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した木質構造材による柱梁架構の接合工法において、
雌ネジ管２は、その外周面にもネジを切った中空ボルト構造とし、その外周面のネジを下穴へねじ込んで押し込み固定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載した発明は、請求項１又は２に記載した木質構造材による柱梁架構の接合工法において、
ボックス金物１０は、柱材８及び梁材１との接合部から露出する部分を同質の木片で覆い隠すことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載した発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合構造は、いわゆる梁降伏型の耐震構造であって、
梁材１の木口から材軸方向に掘られた複数の下穴の奥端部へ雌ネジ管２が固定され、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３が挿入されており、同木口の中央部には剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９が設けられていること、
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７を溶接して成る連結鋼材が前記補剛鋼管３の中空部へ挿入され、先端のボルト７が前記雌ネジ管２とネジ接合され、他端のボルト６は梁材１の木口へ突き出されていること、
柱材８の木口から材軸方向に複数の下穴が掘られ、各下穴へ雌ネジ管２が固定されていること、
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂ…を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０が、そのボルト孔１０ｂを通じて柱材８の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を締結して柱材８と接合されており、また、梁材１の木口に突き出された前記ボルト６がボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ通され、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等が梁材１の前記凹部９へ嵌め込まれ、前記ボルト６へナット１２を締結して梁材１と接合されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載した発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合構造は、いわゆる柱降伏型の制震構造であって、
柱材８の木口から材軸方向に掘られた複数の下穴の奥端部に雌ネジ管２が固定され、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３が挿入され、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９が設けられていること、
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７が溶接された連結鋼材が前記補剛鋼管３の中空部へ挿入され、先端のボルト７が前記雌ネジ管２とネジ接合され、他端のボルト６が柱材８の木口へ突き出されていること、
梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴が掘られ、各下穴へ雌ネジ管２が固定されていること、
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂ…を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ柱材８の木口から突き出されたボルト６が通され、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等が梁材１の前記凹部９へ嵌め込まれ、前記ボルト６へナット１２を締結して柱材８と接合されており、同ボックス金物１０のボルト孔１０ｂを通じて梁材１の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を繋結して梁材１と接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜４に記載した発明に係る接合工法、および請求項５、６に記載した発明に係る接合構造は、低降伏点鋼５を使用して接合するので、木質構造材による柱梁架構の応力を制御可能である。即ち、柱梁架構が負担する応力で接合部の低降伏点鋼５が先行して引張り降伏するので、柱梁架構の応力をそれより大きくはならず、木質構造材による柱材８及び梁材１に加えられる応力を制限することができる。つまり、低降伏点鋼５の引張り降伏応力を、木質構造材による柱梁架構の許容応力の範囲内で設計することにより、地震等による柱梁架構の損傷を合理的に確実に防ぐことができる。
【００１８】
本発明の接合工法及び接合構造は、古い既存木造構造物の「居ながら耐震補強」および「外付け耐震補強」の手段として好適に実施することができる。即ち、柱梁架構の接合部の仕口であるボックス金物１０を、通しボルト１５により既存架構Ｋの柱又は梁と結合することにより容易に実施することが出来る。その場合、補強対象である既存の木造架構Ｋ（柱梁架構）のあり様により、梁降伏型と柱降伏型のいずれか望ましいタイプを設計者が適宜に選択し設計して実施できる。
【００１９】
また、本発明によれば、梁材１及び柱材８に下穴を加工し、ボックス金物１０と低降伏点鋼５を含む連結鋼材を用意して使用するだけの簡単な構成であり、施工性に優れており、耐力が十分大きい接合を達成できる。また、低降伏点鋼５を含む連結鋼材により地震エネルギーを吸収する制震作用を期待できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
梁降伏型としては、梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管２を押し込んで固定し、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９を設ける。
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７を溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端のボルト６は梁材１の木口へ突き出させる。
柱材８の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する。
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂ…を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０を用意する。
前記ボックス金物１０のボルト孔１０ｂを通じて柱材８の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を締結して柱材８と接合し、また、梁材１の木口に突き出された前記ボルト６をボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ通し、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等を梁材１の凹部９へ嵌め込み、前記ボルト６へナット１２を締結して梁材１と接合する。
【００２１】
柱降伏型としては、柱材８の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管２を押し込んで固定し、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する凹部９を設ける。
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７を溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端のボルト６は柱材８の木口へ突き出させる。
梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する。
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂを設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を設けた鋼製のボックス金物１０を用意する。
柱材８の木口から突き出されたボルト６を前記ボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ通し、且つボックス金物１０の前記スプリットリング４等を柱材８の凹部９へ嵌め込み、前記ボルト６へナット１２を締結して柱材８と接合し、また、同ボックス金物１０の前記ボルト孔１０ｂを通じて梁材１の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１を繋結して梁材１と接合する。
【実施例１】
【００２２】
図１〜図３は、請求項１及び５の発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造、更に言えば、梁降伏型の実施例を示している。
即ち、梁材１には、その木口から材軸方向に、図示例の場合は４本の下穴を力のバランスの良い配置に掘り、各下穴の奥端部へ先ず雌ネジ管２を押し込んで固定し、同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３が挿入されている。前記雌ネジ管２は、例えば長ボルトの軸心部にボルトをねじ込める雌ネジ孔を形成した中空ボルト構造（通称メネジラグ）であり、その外周面のネジを下穴へねじ込んで押し込み固定する（請求項３記載の発明）。雌ネジ管２の外径と長さは、当該接合部が負担する応力の大きさに応じて決定する。また、梁材１の木口の中央部には、後述する剪断力伝達要素としてのスプリットリング４（又はジベル等でも可。以下同じ。）等を受納する凹部として前記スプリットリング４と同形の環状溝９（但し、凹部の形状は選択した剪断力伝達要素の形状に応じて異なる。）が設けられている。
【００２３】
一方、図４Ａに例示したように、上記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、上記雌ネジ管２へねじ込める寸法仕様のボルト６、７を溶接した連結鋼材を用意する。低降伏点鋼棒５の外径と長さは、当該接合部が負担する応力の大きさと設定した降伏伸び量に応じて決定される。通常は接合部の設計荷重（損傷限界）を超えた時点で低降伏点鋼棒５が降伏するように設計する。降伏伸び率は１％〜３％とし、設定した伸び率における当該柱梁架構の水平変形角が安全限界（伝統木造建物の場合、水平変形角は１／３０程度）を満足するように低降伏点鋼棒５の形状を決定する。かくすると接合部の脆性破壊を未然に回避することが出来、耐震安全性が大幅に向上する。
前記構成の連結鋼材は、上記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端（外端）のボルト６は梁材１の木口へ突き出させる。図中の符号１３は前記ボルト６へねじ込み木口へ締結したロックナットである。前記のようにして低降伏点鋼棒５は補剛鋼管３で座屈を補強されるので、圧縮応力時でも座屈することはなく、連結鋼材の全強度を発揮する。即ち、低降伏点鋼棒５の断面応力を合理的に伝達できる接合部を実現できる。
【００２４】
一方、柱材８には、その木口から材軸方向に、図示例の場合には４本の下穴を力のバランスの良い配置に掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する。この雌ネジ管２も、たとえば長ボルトの軸心部にボルトをねじ込める雌ネジ孔を形成した中空ボルト構造であり、その外周面のネジを下穴へねじ込んで押し込み固定する（請求項３記載の発明）。この雌ネジ管２の外径と長さも、当該接合部が負担する応力の大きさに応じて決定する。
【００２５】
次に、上記の柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状（一例として幅寸が１５０mm、一辺の長さが１８０mm、厚さ９mm）をなし、図示例の場合は中空部の中央部にウエブ１０ａを備え、柱材および梁材との接合面に前記の雌ネジ管２…と整合する配置で必要数のボルト孔１０ｂ…を設けた、パネルゾーン（柱梁仕口）としての鋼製のボックス金物１０を用意する（図４Ｂを参照）。このボックス金物１０には、梁材１との接合部の剪断強度を確保するため、スプリットリング４又はジベル等の剪断補強金物を溶接等の手段で取り付けるか、又は一体的に成形して設ける。ボックス金物１０は、通例鉄骨工場或いは鋳造工場などで、工場加工として精度良く大量生産するのが好ましい。
【００２６】
以上の各準備が整った段階で、上記の各材料を現場へ搬入し、先ずボックス金物１０を例えば柱材８の木口へ当てがい、同ボックス金物１０のボルト孔を通じて柱材８の雌ネジ管２へボルト１１をねじ込み強固に締結して柱材８との接合を行う。次に、同ボックス金物１０の該当する接合面へ梁材１の木口を当てがい、梁材１の木口に突き出された前記連結鋼材のボルト６をボックス金物１０の各ボルト孔へ通し、且つボックス金物１０に設けたスプリットリング４又はジベル等の剪断補強金物を梁材１の前記環状溝９へ嵌め込む。そして、前記ボルト６へナット１２を強固に締結して梁材１との接合を行う。
【００２７】
上記の工程を繰り返すことにより、一例として図５Ａ、Ｂに示したような柱梁架構を木質構造材により簡単に、少ない手数で迅速に、しかも梁端が先に降伏する梁降伏型制震構造として組み立てることができる。図中の符号１４はフーチング基礎を示す。
その上、上記の柱梁架構を利用して、図６Ａ、Ｂに示すように、既存の木造建築物における柱梁架構Ｋを、いわゆる「外付け耐震補強」及び「居ながら耐震補強」の内容で簡単、確実に補強工事を行うことができる。即ち、手順、手法は様々に実施できるが、一例として前記のように組み立てた柱梁架構を、既存木造建築物における柱梁架構Ｋの外側へ当てがい、図２と図３に詳細構造を示したように、ボックス金物１０のウエブ１０ａに予め設けたボルト孔へ長い通しボルト１５を通し、同通しボルト１５を、既存木造建築物の柱梁架構Ｋを構成する柱又は梁に設けたボルト孔へも通し、ナット１６をねじ込み、強力に締結して一体化し補強することができる。
【実施例２】
【００２８】
図７は、梁降伏型であって、梁が直角２方向に接合される場合の実施例（平面図）を示す。
基本的な構成は、上記実施例１と同じであるが、図３（平面図）と対比して明らかなように、ボックス金物１０のウエブ１０ａが無くなり、２本目の梁材１’の接合を可能にする接合面部１０ｃを形成して、図７において手前側面のみ開口された袋型構造に構成されている点が特徴である。
２本目の梁材１’も、１本目の梁材１と全く同様に構成し、その木口を接合面部１０ｃへ当てがい、同梁材１’の木口に突き出された前記連結鋼材のボルト６をボックス金物１０の各ボルト孔１０ｂへ通し、且つボックス金物１０に予め設けたスプリットリング４又はジベル等の剪断補強金物を梁材１’の凹部（環状溝９）へ嵌め込む。そして、前記ボルト６へナット１２を強固に締結して梁材１’との接合を行うことは上記実施例１と共通する。
更に念のため言えば、図３及び図７において、ボックス金物１０の左側面にも、必要に応じて梁材を前記実施例と全く同様に接合することができる。
【実施例３】
【００２９】
次に、図８と図９は、請求項２及び６の発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造、更に言えば、柱降伏型の実施例を示している。
本発明の実施例は、柱材８とボックス金物１０との接合に、低降伏点鋼棒５の両端にボルト６、７を溶接した連結鋼材を使用した構成を特徴とする。
即ち、柱材８の木口から材軸方向へ必要数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管２を押し込んで固定する。同雌ネジ管２より手前側の位置に補剛鋼管３を挿入する。また、柱材８の木口の中央部には剪断力伝達要素であるスプリットリング４等を受納する環状溝９を設ける。
【００３０】
前記補剛鋼管３の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒５の両端に、前記雌ネジ管２へねじ込める仕様のボルト６、７を溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管３の中空部へ挿入し、先端のボルト７を前記雌ネジ管２とネジ接合し、他端のボルト６は柱材８の木口へ突き出させる。ボルト６にはロックナット１３をねじこむ。
梁材１の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管２を押し込んで固定する。
柱材８および梁材１の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材８および梁材１との接合面にボルト孔１０ｂを設けた鋼製のボックス金物１０を用意する（図４Ｂを参照）。
上記のボックス金物１０のボルト孔１０ｂへ、柱材８の木口から突き出されたボルト６を通し、且つボックス金物１０に設けたスプリットリング４を柱材８の環状溝９へ嵌め込み、前記ボルト６へナット１２を締結して柱材８との接合を行う。また、同ボックス金物１０の前記ボルト孔１０ｂを通じて梁材１の雌ネジ管２へねじ込んだボルト１１で梁材１と繋結し接合することは上記の各実施例と共通する。
なお、本実施例の場合にも、例えば図９（平面図）において、ボックス金物１０のウエブ１０ａを無くして、図７の梁接合面１０ｃに相当する接合面を形成し、更にもう１本の梁材を接合することも可能である。
【００３１】
以上に実施例と共に本発明を説明してきたが、勿論、本発明は上記の各実施例の内容に限定されるものではない。本発明の目的と要旨、及び思想を逸脱しない限り、いわゆる当業者が必要に応じて行う変形、応用も含めて広く多様に実施されるものであることを、ここに念のため申し添える。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造の実施例１を示した立面図である。
【図２】図１のII−II線矢視図である。
【図３】図１の水平断面図である。
【図４】Ａは連結鋼材の正面図、Ｂはボックス金物の斜視図である。
【図５】Ａは本発明により組み立てた木質構造材による柱梁架構の立面図、Ｂは側面図である。
【図６】Ａは本発明により組み立てた柱梁架構による既存架構の補強構造を示した立面図、Ｂは側面図である。
【図７】本発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造の実施例２を示した平面図である。
【図８】本発明に係る木質構造材による柱梁架構の接合工法及び接合構造の実施例３を示した立面図である。
【図９】図８の水平断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 梁材
２ 雌ネジ管
３ 補剛鋼管
４ スプリットリング
９ 凹部（環状溝）
５ 低降伏点鋼材
６、７ ボルト
８ 柱材
１０ ボックス金物
１０ｂ ボルト孔
１１ ボルト
１２ ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質構造材による柱梁架構の接合工法において、
梁材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管を押し込んで固定し、同雌ネジ管より手前側の位置に補剛鋼管を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング等を受納する凹部を設ける段階と、
前記補剛鋼管の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒の両端に、前記雌ネジ管へねじ込める仕様のボルトを溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管の中空部へ挿入し、先端のボルトを前記雌ネジ管とネジ接合し、他端のボルトは梁材の木口へ突き出させる段階と、
柱材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管を押し込んで固定する段階と、
柱材および梁材の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材および梁材との接合面にボルト孔を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング等を設けた鋼製のボックス金物を用意する段階と、
前記ボックス金物のボルト孔を通じて柱材の雌ネジ管へねじ込んだボルトを締結して柱材と接合し、また、梁材の木口に突き出された前記ボルトをボックス金物のボルト孔へ通し、且つボックス金物の前記スプリットリング等を梁材の凹部へ嵌め込み、前記ボルトへナットを締結して梁材と接合する段階とからなることを特徴とする、木質構造材による柱梁架構の接合工法。
【請求項２】
木質構造材による柱梁架構の接合工法において、
柱材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管を押し込んで固定し、同雌ネジ管より手前側の位置に補剛鋼管を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング等を受納する凹部を設ける段階と、
前記補剛鋼管の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒の両端に、前記雌ネジ管へねじ込める仕様のボルトを溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管の中空部へ挿入し、先端のボルトを前記雌ネジ管とネジ接合し、他端のボルトは柱材の木口へ突き出させる段階と、
梁材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管を押し込んで固定する段階と、
柱材および梁材の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材および梁材との接合面にボルト孔を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング等を設けた鋼製のボックス金物を用意する段階と、
柱材の木口から突き出されたボルトを前記ボックス金物のボルト孔へ通し、且つボックス金物の前記スプリットリング等を柱材の凹部へ嵌め込み、前記ボルトへナットを締結して柱材と接合し、また、同ボックス金物のボルト孔を通じて梁材の雌ネジ管へねじ込んだボルトを繋結して梁材と接合する段階とからなることを特徴とする、木質構造材による柱梁架構の接合工法。
【請求項３】
雌ネジ管は、その外周面にもネジを切った中空ボルト構造とし、その外周面のネジを下穴へねじ込んで押し込み固定することを特徴とする、請求項１又は２に記載した木質構造材による柱梁架構の接合工法。
【請求項４】
ボックス金物は、柱材及び梁材との接合部から露出する部分を同質の木片で覆い隠すことを特徴とする、請求項１又は２に記載した木質構造材による柱梁架構の接合工法。
【請求項５】
梁材の木口から材軸方向に掘られた複数の下穴の奥端部へ雌ネジ管が固定され、同雌ネジ管より手前側の位置に補剛鋼管が挿入されており、同木口の中央部には剪断力伝達要素であるスプリットリング等を受納する凹部が設けられていること、
前記補剛鋼管の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒の両端に、前記雌ネジ管へねじ込める仕様のボルトを溶接して成る連結鋼材が前記補剛鋼管の中空部へ挿入され、先端のボルトが前記雌ネジ管とネジ接合され、他端のボルトは梁材の木口へ突き出されていること、
柱材の木口から材軸方向に複数の下穴が掘られ、各下穴へ雌ネジ管が固定されていること、
柱材および梁材の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材および梁材との接合面にボルト孔を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング等を設けた鋼製のボックス金物が、そのボルト孔を通じて柱材の雌ネジ管へねじ込んだボルトを締結して柱材と接合されており、また、梁材の木口に突き出された前記ボルトがボックス金物のボルト孔へ通され、且つボックス金物の前記スプリットリング等が梁材の凹部へ嵌め込まれ、前記ボルトへナットを締結して梁材と接合されていることを特徴とする、木質構造材による柱梁架構の接合構造。
【請求項６】
柱材の木口から材軸方向に掘られた複数の下穴の奥端部に雌ネジ管が固定され、同雌ネジ管より手前側の位置に補剛鋼管が挿入され、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング等を受納する凹部が設けられていること、
前記補剛鋼管の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒の両端に、前記雌ネジ管へねじ込める仕様のボルトが溶接された連結鋼材が前記補剛鋼管の中空部へ挿入され、先端のボルトが前記雌ネジ管とネジ接合され、他端のボルトが柱材の木口へ突き出されていること、
梁材の木口から材軸方向に複数の下穴が掘られ、各下穴へ雌ネジ管が固定されていること、
柱材および梁材の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材および梁材との接合面にボルト孔を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング等を設けた鋼製のボックス金物のボルト孔へ、柱材の木口から突き出されたボルトが通され、且つボックス金物のスプリットリング等が梁材の凹部へ嵌め込まれ、前記ボルトへナットを締結して柱材と接合されており、同ボックス金物のボルト孔を通じて梁材の雌ネジ管へねじ込んだボルトを繋結して梁材と接合されていることを特徴とする、木質構造材による柱梁架構の接合構造。
【請求項１】
木質構造材による柱梁架構の接合工法において、
梁材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管を押し込んで固定し、同雌ネジ管より手前側の位置に補剛鋼管を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング等を受納する凹部を設ける段階と、
前記補剛鋼管の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒の両端に、前記雌ネジ管へねじ込める仕様のボルトを溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管の中空部へ挿入し、先端のボルトを前記雌ネジ管とネジ接合し、他端のボルトは梁材の木口へ突き出させる段階と、
柱材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管を押し込んで固定する段階と、
柱材および梁材の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材および梁材との接合面にボルト孔を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング等を設けた鋼製のボックス金物を用意する段階と、
前記ボックス金物のボルト孔を通じて柱材の雌ネジ管へねじ込んだボルトを締結して柱材と接合し、また、梁材の木口に突き出された前記ボルトをボックス金物のボルト孔へ通し、且つボックス金物の前記スプリットリング等を梁材の凹部へ嵌め込み、前記ボルトへナットを締結して梁材と接合する段階とからなることを特徴とする、木質構造材による柱梁架構の接合工法。
【請求項２】
木質構造材による柱梁架構の接合工法において、
柱材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴の奥端部へ雌ネジ管を押し込んで固定し、同雌ネジ管より手前側の位置に補剛鋼管を挿入すると共に、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング等を受納する凹部を設ける段階と、
前記補剛鋼管の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒の両端に、前記雌ネジ管へねじ込める仕様のボルトを溶接した連結鋼材を用意し、この連結鋼材を前記補剛鋼管の中空部へ挿入し、先端のボルトを前記雌ネジ管とネジ接合し、他端のボルトは柱材の木口へ突き出させる段階と、
梁材の木口から材軸方向に複数の下穴を掘り、各下穴へ雌ネジ管を押し込んで固定する段階と、
柱材および梁材の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材および梁材との接合面にボルト孔を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング等を設けた鋼製のボックス金物を用意する段階と、
柱材の木口から突き出されたボルトを前記ボックス金物のボルト孔へ通し、且つボックス金物の前記スプリットリング等を柱材の凹部へ嵌め込み、前記ボルトへナットを締結して柱材と接合し、また、同ボックス金物のボルト孔を通じて梁材の雌ネジ管へねじ込んだボルトを繋結して梁材と接合する段階とからなることを特徴とする、木質構造材による柱梁架構の接合工法。
【請求項３】
雌ネジ管は、その外周面にもネジを切った中空ボルト構造とし、その外周面のネジを下穴へねじ込んで押し込み固定することを特徴とする、請求項１又は２に記載した木質構造材による柱梁架構の接合工法。
【請求項４】
ボックス金物は、柱材及び梁材との接合部から露出する部分を同質の木片で覆い隠すことを特徴とする、請求項１又は２に記載した木質構造材による柱梁架構の接合工法。
【請求項５】
梁材の木口から材軸方向に掘られた複数の下穴の奥端部へ雌ネジ管が固定され、同雌ネジ管より手前側の位置に補剛鋼管が挿入されており、同木口の中央部には剪断力伝達要素であるスプリットリング等を受納する凹部が設けられていること、
前記補剛鋼管の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒の両端に、前記雌ネジ管へねじ込める仕様のボルトを溶接して成る連結鋼材が前記補剛鋼管の中空部へ挿入され、先端のボルトが前記雌ネジ管とネジ接合され、他端のボルトは梁材の木口へ突き出されていること、
柱材の木口から材軸方向に複数の下穴が掘られ、各下穴へ雌ネジ管が固定されていること、
柱材および梁材の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材および梁材との接合面にボルト孔を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング等を設けた鋼製のボックス金物が、そのボルト孔を通じて柱材の雌ネジ管へねじ込んだボルトを締結して柱材と接合されており、また、梁材の木口に突き出された前記ボルトがボックス金物のボルト孔へ通され、且つボックス金物の前記スプリットリング等が梁材の凹部へ嵌め込まれ、前記ボルトへナットを締結して梁材と接合されていることを特徴とする、木質構造材による柱梁架構の接合構造。
【請求項６】
柱材の木口から材軸方向に掘られた複数の下穴の奥端部に雌ネジ管が固定され、同雌ネジ管より手前側の位置に補剛鋼管が挿入され、同木口の中央部に剪断力伝達要素であるスプリットリング等を受納する凹部が設けられていること、
前記補剛鋼管の中空部へ挿入可能な外径の低降伏点鋼棒の両端に、前記雌ネジ管へねじ込める仕様のボルトが溶接された連結鋼材が前記補剛鋼管の中空部へ挿入され、先端のボルトが前記雌ネジ管とネジ接合され、他端のボルトが柱材の木口へ突き出されていること、
梁材の木口から材軸方向に複数の下穴が掘られ、各下穴へ雌ネジ管が固定されていること、
柱材および梁材の木口とほぼ同じ外形寸法の箱型形状をなし、柱材および梁材との接合面にボルト孔を設け、また、剪断力伝達要素であるスプリットリング等を設けた鋼製のボックス金物のボルト孔へ、柱材の木口から突き出されたボルトが通され、且つボックス金物のスプリットリング等が梁材の凹部へ嵌め込まれ、前記ボルトへナットを締結して柱材と接合されており、同ボックス金物のボルト孔を通じて梁材の雌ネジ管へねじ込んだボルトを繋結して梁材と接合されていることを特徴とする、木質構造材による柱梁架構の接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−６３５８７（Ｐ２００６−６３５８７Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４５８３７（Ｐ２００４−２４５８３７）
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（３９１００４２０７）齋藤木材工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（３９１００４２０７）齋藤木材工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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