締結具
【課題】締結部の剛性を確保でき、しかも過大な荷重が作用した際、部材の破損を防止できる締結具を提供する。
【解決手段】基礎プレート４２などの支持部材と、柱５１などの結合部材と、を締結する締結具を、支承体１１ａと緩衝体３８ａと係留具５５などで構成する。支承体１１ａは、支持部材と結合部材が対向する空間Ｓ内の中央に配置され、支持部材に面接触する基本板１２と、結合部材に面接触する積載板１４と、両板を連結する連結部と、からなる。緩衝体３８ａは、Ｕ字状の板バネなどを用い、支持部材と結合部材が対向する空間Ｓ内の外縁に配置され、結合部材などの変位に応じて反力を発生する。係留具５５は、結合部材などが木材の場合、その中に埋め込まれて、木材に作用する集中荷重を緩和する。本発明による締結具は、支承体１１ａで圧縮荷重などを確実に伝達でき、また地震などの際は、緩衝体３８ａでエネルギーを吸収して部材の破損を防止する。
【解決手段】基礎プレート４２などの支持部材と、柱５１などの結合部材と、を締結する締結具を、支承体１１ａと緩衝体３８ａと係留具５５などで構成する。支承体１１ａは、支持部材と結合部材が対向する空間Ｓ内の中央に配置され、支持部材に面接触する基本板１２と、結合部材に面接触する積載板１４と、両板を連結する連結部と、からなる。緩衝体３８ａは、Ｕ字状の板バネなどを用い、支持部材と結合部材が対向する空間Ｓ内の外縁に配置され、結合部材などの変位に応じて反力を発生する。係留具５５は、結合部材などが木材の場合、その中に埋め込まれて、木材に作用する集中荷重を緩和する。本発明による締結具は、支承体１１ａで圧縮荷重などを確実に伝達でき、また地震などの際は、緩衝体３８ａでエネルギーを吸収して部材の破損を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種木造構造において、柱を基礎に据え付ける際や、横架材を柱に締結する際などに用いる締結具に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が、近年は大断面の集成材が製造されるようになり、公共施設など、より規模の大きい建物にも導入されるようになった。国内の木造住宅は、土台や柱や梁などを骨格とする木造軸組工法が主流だが、より規模の大きい建物では、大断面の集成材を門形などに組み上げたラーメン構造とすることが多い。この木造ラーメン構造は、基礎と柱や、柱と梁など、部材同士の締結部の剛性を確保することが必要不可欠であり、下記特許文献１のような技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、柱に相当する縦材と梁に相当する横材を、基本金物と付属金物を介して連結するもので、基本金物と付属金物の上下両端には、対になるテーパ部と受部を設けている。そして一方の金物を縦材の側面に取り付けて、他方の金物を横材の端面に取り付けた後、両金物のテーパ部を相手方の受部に差し込むことで、横材が縦材に連結される。この技術は、テーパ部に傾斜面を設けており、両金物が自然に密着するため、締結部の剛性を無理なく確保できる。なお木材の経年変形で金物の取り付けが緩くなると、剛性が低下してラーメン構造が維持できなくなる。そのため両金物は、ラグスクリューを介して部材に固定されている。
【０００４】
木材は、外力に対して粘り強さに乏しく、荷重が限度を超えると急速にヒビ割れが発達して、一気に破壊してしまう脆性的な性質がある。また木材は天然由来であり、節の有無や含水量などの様々な要因で強度にバラツキがある。このような木材固有の特徴に対応するため、特許文献２のような技術が提案されており、金属製の弾塑性ダンパーを用いて、柱や梁などの二部材を締結する制振構造が開示されている。この弾塑性ダンパーは、二枚のフランジをウェブで結んだＨ形で、ウェブに切り欠き部を設けており、ウェブが地震時に弾塑性変形することでエネルギーが吸収され、木材の破損を防止できる。
【０００５】
特許文献２に関連する技術として、特許文献３や特許文献４が挙げられる。文献３は、木造柱を柱脚部に据え付ける構造に関する技術で、基礎に埋め込まれて柱を固定するアンカー部材に、振動減衰機能を持たせたことを特徴としている。また文献４は、木構造において地震時の揺れを速やかに減衰できることを目的としており、柱と梁を板バネ状の接合金具で締結していることを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３２１６８号公報
【特許文献２】特開２００５−６１０５８号公報
【特許文献３】特開２００２−２５６６２８号公報
【特許文献４】特開平４−２６１９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のように木材は、脆性的な性質や強度のバラツキなど固有の課題がある。これを解決するには、特許文献２などのように、締結具を弾塑性変形させてエネルギーを吸収する対策が有効である。しかし締結具に柔軟性を与えると剛性が不足して、日常的な荷重変動でも無視できない程度の変形が生じるほか、居住性にも影響を与える恐れがある。そのためラーメン構造で使用する締結具は、剛性を有しながらも、地震時などには柔軟性を発揮して部材のヒビ割れを防止できることが好ましい。
【０００８】
また建物が地震に遭遇した際、締結具が塑性変形すると、締結具自体や、締結具と木材との接合部に緩みが生じて、以降の余震では当初の機能を発揮できず、建物が大きく破損する恐れがある。そのため締結具は、過大な荷重が繰り返して作用することにも考慮する必要がある。さらに、余震が収束して建物を補修する際は、その費用や時間を抑制して、居住者に対する負担を軽減すべきである。
【０００９】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、締結部の剛性を確保でき、しかも過大な荷重が作用した際、部材の破損を防止できる締結具の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、基礎プレートと柱や、柱と横架材など、隣接する支持部材と結合部材との締結に用い、支持部材と結合部材が対向する空間内に配置する支承体と、該空間内の外縁近傍に複数配置する緩衝体と、前記支承体および前記緩衝体を固定するため支持部材および結合部材の一方または両方に埋め込む係留具と、前記支承体および前記緩衝体を固定するためのボルトと、を備え、前記支承体は、支持部材に面接触する基本板と、結合部材に面接触する積載板と、前記空間の略中央で基本板と積載板を連結する連結部と、からなり、前記緩衝体は、前記空間の変位に応じて反力を発生する弾性を有しており、その一端は基本板または支持部材内の係留具のいずれかに固定して、他端は積載板または結合部材内の係留具のいずれかに固定することを特徴とする締結具である。
【００１１】
本発明による締結具は、各種木造構造において、基礎と柱や、柱と横架材など、隣接する二つの部材を一体化するためのもので、部材同士を強固に締結する必要のある木造ラーメン構造での使用を想定している。そして支持部材とは、締結される二つの部材のうち、地盤に近い方を指しており、また結合部材は、支持部材によって空中に支持される方を指している。なお本発明は、柱と横架材のように、いずれも集成材を含む木材同士を締結する場合のほか、基礎と柱のように、コンクリートや鋼材に木材を締結する場合もあるが、コンクリートや鋼材についても、便宜上、支持部材と称するものとする。そして締結される二つの部材の境界では、それぞれの部材の側面または端面が隙間を隔てて対向しており、この空間内に、支承体と緩衝体を挟み込む。
【００１２】
支承体は、支持部材に面接触する基本板と、結合部材に面接触する積載板と、基本板と積載板を一体化する連結部と、からなり、全体が金属製で概ねＨ形の外観であり、二つの部材の境界の中心に一個だけが配置され、結合部材に作用する軸力を支持部材に伝達する機能を有する。なお基本板と積載板のいずれも、ボルトを介して支持部材や結合部材に取り付けられる。そのため両板には、ボルトを挿通するための丸孔が形成してある。
【００１３】
連結部は、基本板と積載板との間隔を維持するためのもので、少なくとも、圧縮方向には十分な強度を有することを前提としており、結合部材に作用する軸力を支持部材に伝達する。なお、結合部材に曲げモーメントが作用した場合、積載板がこれに追従して変位できるよう、連結部は屈曲可能な構造であることも前提とする。そのため大断面のブロックなど、屈曲の余地がないものを連結部として使用することはできない。
【００１４】
連結部の具体的な構成例としては、基本板と積載板を中央同士を結ぶ単純な板でも構わない。そして、この板の両側面を局地的に切り欠いて、過大な荷重に対する屈曲性を確保する。ただし切り欠きを設けた箇所も、日常的な軸力ではほとんど変位しない強度は必要である。また柱の下部など、通常は圧縮荷重しか作用しない箇所については、連結部を分割可能な構造とすることもできる。
【００１５】
緩衝体は、支持部材と結合部材が対向する空間内の外縁近傍に配置するもので、支持部材と結合部材を跨ぐように取り付ける。なお緩衝体は、一箇所の締結部について、最低でも二個は必要であり、支承体の中心を基準として対称形に配置する。したがって締結部が細長い矩形状であれば、支承体の中心を挟み込むように緩衝体を配置することになる。緩衝体は、外力を受けた際、弾性的または塑性的に変形することでエネルギーや変位を吸収して、部材に作用する荷重を緩和する機能を有しており、さらに軸力やせん断力の伝達も担う。なお緩衝体は、日常的な荷重では実質的にラーメン構造と見なせる程度の剛性が必要であり、バネ定数が小さいものは使用できない。
【００１６】
緩衝体の具体例としては、鋼板をＵ字状に屈曲させただけの単純な板バネが挙げられる。この板バネの一方の外側面を支持部材に取り付けて、他方の外側面を結合部材に取り付けると、中間の半円状の部分がバネとして機能する。板バネは、その長さや厚さなどを変えることでバネ定数を変化でき、荷重条件に応じた最適設計が容易である。なお板バネの形状はＵ字状以外にも、Ｚ字状や筒状など自在に選択できる。そのほか、鋼板に複数の切り抜きを設けて目皿状にしたものなども、緩衝体として使用可能である。
【００１７】
緩衝体は、支持部材や結合部材に直接取り付ける場合のほか、支承体の基本板や積載板に取り付けることもできる。基本板や積載板は、支持部材や結合部材と一体化するため、基本板と積載板を跨ぐように緩衝体を取り付けても、その機能は何ら変わらない。ただしこの場合、基本板や積載板は、結合部材の端面形状などと同等の大きさとして、緩衝体を適切に配置できるようにする。
【００１８】
係留具は、支承体や緩衝体を部材と強固に一体化するために使用する。支承体や緩衝体には大きな荷重が作用するため、部材との取り付けにも十分な配慮が必要で、強度の面で単純な木ネジなどは使用できない。そこで部材が木材であれば、その中にラグスクリューなどの係留具を配置して、これ介して支承体や緩衝体を取り付ける。係留具の端面には雌ネジが形成されており、この端面に支承体や緩衝体を接触させた後、ボルトを差し込んで締め上げると、支承体や緩衝体は、係留具を介して部材と一体化する。なお係留具の具体例としては、ラグスクリューのほか異形棒鋼などが挙げられる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、支承体の連結部の構造に関するもので、連結部は、基本板から突出する下アームと、積載板から突出する上アームと、前記下アームおよび前記上アームを貫通して基本板と積載板を揺動自在に軸支するピンと、からなることを特徴とする。
【００２０】
下アームまたは上アームのいずれか一方は、所定の間隔を空けて最低でも二個が平行に並んでおり、他方は、これらに噛み合うように配置される。そして一方のアームの間に他方のアームを入り込ませた上、全てのアームを貫通するように円断面のピンを打ち込むと、ピンを介して基本板と積載板が一体化する。なお下アームと上アームのいずれも、ピンを支点として自在に回転できる構造として、基本板と積載板の揺動を実現する。
【００２１】
このように構成することで、支承体は、軸力やせん断力の伝達は可能だが、曲げモーメントの伝達は不可能になる。そのため支承体と緩衝体で役割を分離でき、荷重条件に応じてそれぞれを最適に設計できるようになる。なお支承体を横倒しで使用する場合、積載板の上アームをフック状とすることもできる。フック状とは、下から上に向けて係止溝が切り込まれた形状で、係止溝の奥でピンを受け止める。そのため基本板と積載板の分離が容易である。
【００２２】
請求項３記載の発明は、緩衝体の具体例に関するもので、緩衝体は、一端側に左ネジを形成して他端側に右ネジを形成したスタッドボルトであり、且つ基本板および積載板の外縁には、該スタッドボルトに螺合する内ネジを備えていることを特徴とする。本発明は、緩衝体としてスタッドボルトを使用したものである。スタッドボルトは、全ネジボルトとも呼ばれ、単純な丸棒に雄ネジを形成したものだが、本発明では、一端側に左ネジを形成してあり、他端側に右ネジを形成してある。当然ながらスタッドボルトは、基本板と積載板を結ぶように配置され、その両端がそれぞれの板に固定される。なおスタッドボルトは、低降伏点鋼など弾塑性変形を引き起こしやすい素材を使用して、本来の機能を発揮させる必要がある。
【００２３】
内ネジは、スタッドボルトと螺合する雌ネジであり、基本板と積載板の双方に同心で形成する。スタッドボルトは、左ネジと右ネジが形成してあるため、基本板と積載板のうち、一方の内ネジは左ネジとして、他方の内ネジは右ネジとする。なお内ネジは、単純な雌ネジとすることもできるが、スタッドボルトの組み込みや取り外しのため、内ネジの直径線で分割可能な構造としてもよい。そのほかスタッドボルトの配置方法や使用数などは、自在に決めることができる。
【００２４】
請求項４記載の発明も、緩衝体の具体例に関するもので、緩衝体は、両端近傍の側周面にツバ状または溝状の段差部を有するシャフトであり、且つ基本板および積載板の外縁には、該段差部を保持する拘束部を備えていることを特徴とする。本発明は、緩衝体としてシャフト（棒材）を使用しており、基本板と積載板を結ぶように配置する。また段差部は、シャフトを基本板や積載板に取り付けるためのもので、シャフトの側周面からせり出したツバ状、または側周面を削り込んだ溝状の部位であり、端部の近傍に形成する。そして拘束部は、基本板と積載板に設けられ、段差部を嵌め込んで離脱不能に保持する部位である。
【００２５】
段差部と拘束部の具体例としては、シャフトの両端にフランジ状の段差部を設けて、基本板と積載板には、段差部が嵌まり込む溝状の拘束部を設ける構成が挙げられる。この構成では、シャフトの組み込みや取り外しを円滑に実施できるよう、拘束部を分割可能とする必要がある。そのほか、シャフトについても、低降伏点鋼など弾塑性変形を引き起こしやすい素材を使用して、本来の機能を発揮させる必要がある。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１記載の発明のように、締結具を支承体と緩衝体などで構成することで、支持部材と結合部材との間に作用する圧縮荷重は、支承体によって直接的に伝達され、締結部の剛性を確保できる。また結合部材に作用する曲げモーメントは、緩衝体を介して支持部材に伝達されるが、緩衝体は、板バネなどを使用するためバネ定数を大きくしやすく、しかも最低でも二個配置される。そのため日常的な荷重変動による変形は微小であり、締結された支持部材と結合部材は、ラーメン構造とみなすことができる、さらに、地震などで日常とは異なる衝撃荷重が作用した際は、緩衝体の変形によってエネルギーを吸収するため、主幹部材や結合部材に作用する負荷が軽減され、ヒビ割れなどの破損を防止して、建物へのダメージを最小限に抑制する。
【００２７】
また衝撃荷重が作用した際も、支承体や緩衝体に塑性変形が生じなければ、その後も性能が劣化することはない。仮に塑性変形が生じた場合でも、その変形によって部材やボルトなどに作用する負荷が軽減され、部材の割れやボルトの緩みなどを防止でき、締結具周辺の強度が低下することはない。しかも余震の収束後に建物を復旧する際は、支承体や緩衝体だけを交換して、柱などをそのまま流用できるため、費用や時間を抑制でき、居住者に対する負担が軽減される。
【００２８】
請求項２記載の発明のように、支承体の連結部について、アームやピンを介在させて基本板や積載板を揺動可能な構造とすることで、支承体は、曲げモーメントの伝達を担うことができなくなる。そのため支承体と緩衝体の機能分担が明確になり、荷重条件に応じて双方を最適に設計可能になり、十分な剛性を確保した上で、地震などの際には確実に柔軟性を発揮できるようになる。また積載板が自在に揺動するため、衝撃荷重を受けた際も連結部が塑性変形することはなく、その後の補修は、緩衝体だけを交換すればよい。
【００２９】
請求項３記載の発明のように、緩衝体としてスタッドボルトを使用して、その素材や断面積を変化させることで、荷重に対する挙動を自在に調整可能で、使用箇所の状況に応じた最適な締結具を提供できる。また請求項４記載の発明のように、緩衝体としてシャフトを使用した場合も、その素材や断面積を変化させることで、同様の効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による締結具の形状例とその使用状態を示す斜視図である。
【図２】図１の支承体の詳細形状を示す斜視図である。
【図３】図１の締結具を用いて基礎プレートと柱を締結した状態の縦断面図である。
【図４】図１の締結具を用いて柱と横架材を据え付けた状態の縦断面図である。
【図５】支承体の形状例を示す斜視図で、基本板と積載板の間を中板で結んでいる。
【図６】支承体の形状例を示す斜視図で、基本板と積載板の間に凹面と軸棒を介在させている。
【図７】締結具全体の形状例を示す斜視図である。
【図８】大断面の柱を据え付けるために用いる締結具の形状例を示す斜視図である。
【図９】大断面の柱を据え付けるために用いる支承体の形状例を示す斜視図である。
【図１０】本発明による締結具を用いて、柱の側面に横架材を据え付ける形態を示す斜視図であり、緩衝体としてＵ字状の板バネを使用している。
【図１１】図１０の最終形態を示す斜視図である。
【図１２】本発明による締結具を用いて、柱の側面に横架材を据え付ける形態を示す斜視図であり、緩衝体として目皿状のものを使用している。
【図１３】図１２の最終形態を示す斜視図である。
【図１４】締結具全体の形状例を示す斜視図であり、緩衝体としてスタッドボルトを使用している。
【図１５】図１４の締結具を用いて基礎と柱を締結した状態の縦断面図である。
【図１６】締結具全体の形状例を示す斜視図であり、緩衝体としてシャフトを使用している。
【図１７】大断面の柱を据え付けるために用いる締結具の形状例を示す斜視図であり、緩衝体としてプレート状のものを使用している。
【図１８】図１７の最終形態を示す斜視図である。
【図１９】大断面の柱を据え付けるために用いる締結具の形状例を示す斜視図であり、緩衝体として目皿状のものを使用している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、本発明による締結具の形状例とその使用状態を示している。この図では、基礎４１に柱５１を据え付けるために締結具を使用しているが、柱５１をコンクリート製の基礎４１に直結する訳ではなく、その間に金属製の基礎プレート４２を介在させている。したがって基礎プレート４２は、柱５１を据え付けるための支持部材に相当しており、基礎４１に埋め込まれたアンカーボルト４５にナット４６を螺合して、基礎４１の上面に固定している。なお基礎プレート４２の表面には、締結具を取り付けるため、所定の位置に複数の雌ネジ４７を形成してある。
【００３２】
基礎プレート４２に締結される柱５１は、結合部材に相当しており、直立した状態で固定される。柱５１は集成材を細長断面に加工したもので、その下端面には、締結具を取り付けるため四個の係留具をねじ込んでいる。係留具は一般にラグスクリュー５５と呼ばれるもので、円柱状の金属で側周面に螺旋状の凸条５６を形成してあり、さらに下端面に雌ネジ５７を形成してある。なお柱５１の下面には、ラグスクリュー５５をねじ込むための下穴５３が加工してある。
【００３３】
締結具は、柱５１の横断面形状に応じた細長の構成で、中央に支承体１１ａが位置しており、その両側を緩衝体３８ａで取り囲んでいる。支承体１１ａは、基礎プレート４２に接触する基本板１２と、柱５１に接触する積載板１４と、を連結部で一体化した構造で、全体が金属製であり、柱５１に作用する軸力やせん断力を基礎４１に伝達する。なお基本板１２や積載板１４の表面には丸孔１３を形成してあり、ここから基礎プレート４２やラグスクリュー５５の雌ネジ４７、５７に向けてボルト５４を差し込むと、基礎プレート４２と柱５１が支承体１１ａを介して一体化する。
【００３４】
支承体１１ａの連結部は、下アーム２１と上アーム２３とピン２２で構成される。基本板１２の上面から延びる下アーム２１は、間隔を空けて二個が平行に並んでいる。また積載板１４の下面から延びる上アーム２３は、二個の下アーム２１の間に入り込む。さらに下アーム２１と上アーム２３のそれぞれの先端付近を貫通するようにピン２２が差し込まれており、各アーム２１、２３は、ピン２２を支点として自在に揺動可能に連結される。したがって、基礎プレート４２と柱５１を支承体１１ａだけで一体化して、柱５１の幅広の側面を見た場合、柱５１は左右方向に自在に倒れることができる。
【００３５】
緩衝体３８ａは、鋼板をＵ字状に曲げた板バネで、横倒しの状態で基礎プレート４２と柱５１との間に挟み込まれる。したがって、緩衝体３８ａの下方の外側面は基礎プレート４２に接触して、上方の外側面は柱５１に接触する。このように、支承体１１ａの左右両側に緩衝体３８ａを組み込むことで、柱５１を安定して支持できるようになる。なお緩衝体３８ａは、日常的な荷重変動による変位を微小に抑えるため、厚さを調整して必要なバネ定数を確保している。そのほか緩衝体３８ａの両端近傍には、ボルト５４を差し込むための丸孔３９を形成してある。
【００３６】
柱５１の下面には四個のラグスクリュー５５がねじ込まれており、支承体１１ａや緩衝体３８ａの上面は、ラグスクリュー５５の端面と面接触する。したがって締結具と柱５１の間に作用する荷重は、ラグスクリュー５５全体を介して柱５１の中に分散して伝達され、柱５１の狭い領域に集中荷重が作用することはなく、部材のヒビ割れを防止する。
【００３７】
図２は、図１の支承体１１ａの詳細形状を示している。支承体１１ａは、基本板１２と積載板１４をピン２２などの連結部で一体化したもので、基本板１２には、間隔を空けて平行に並ぶ二個の下アーム２１を設けて、また積載板１４には、中央に一個の上アーム２３を設けている。そして各アーム２１、２３の先端付近には、ピン２２を挿通するためのピン孔２４を形成してある。このピン孔２４の内径は、ピン２２の外径よりもわずかに大きくしてあり、ピン２２は自在に回転できる。基本板１２と積載板１４を対向させた後、全てのピン孔２４を同心に揃えてピン２２を差し込み、ピン２２の両端に留め具２５を取り付けると、基本板１２と積載板１４が一体化され、ピン２２を支点として双方が自在に揺動可能になる。
【００３８】
図３は、図１の締結具を用いて基礎プレート４２と柱５１を締結した状態を縦断面で示している。基礎プレート４２と柱５１を正しく締結すると、上方の図のように、左右の緩衝体３８ａの高さが等しく揃い、柱５１は垂直に据え付けられる。したがって柱５１に作用する垂直荷重やせん断力は、支承体１１ａと緩衝体３８ａの両方で伝達される。ただし柱５１を図の左右方向に回転させる曲げモーメントは、左右の緩衝体３８ａだけで伝達される。なお緩衝体３８ａは、日常的な荷重変動では微小な変位しか生じないため、基礎プレート４２と柱５１は実質的に剛接合されており、ラーメン構造として機能する。
【００３９】
地震などで衝撃荷重が作用した際は、柱５１に水平荷重が作用して曲げモーメントが発生する。この曲げモーメントが過大になると、緩衝体３８ａは大きく弾性変形して、さらに限度を超えると、下方の図のように、左側が押し潰され、右側が引き延ばされる。この緩衝体３８ａの変形でエネルギーが吸収され、柱５１やボルト５４などに作用する荷重が緩和される。そのため柱５１にヒビ割れが生じることはなく、柱５１は傾斜してしまうものの、倒れることはなく、余震の際も安全性を確保できる。しかも建物を補修する際は緩衝体３８ａだけを交換すればよく、再建に要する費用や時間を抑制できる。
【００４０】
図４は、図１の締結具を用いて柱５１と横架材５９を据え付けた状態を縦断面で示している。基礎４１の上面に基礎プレート４２を固定して、その上に締結具を介して柱５１を据え付けている。また柱５１の上部にも締結具を組み込んで、横架材５９を据え付けている。この上側の締結具は、下側のものと全く同じ構成だが、ここでは柱５１が支持部材に相当して、横架材５９が結合部材に相当する。しかも柱５１と横架材５９のいずれも木材であるため、双方にラグスクリュー５５をねじ込んでいる。このように締結具は、柱５１の据え付けのほか、各種部材同士の締結にも使用できる。
【００４１】
図５は、支承体１１の形状例を示している。支承体１１は、図２のようにピン２２を支点として自在に首振りができる形態のほか、この図の支承体１１ｂ、１１ｃのように、基本板１２と積載板１４との連結部に中板２６を用いることもできる。中板２６は、基本板１２と積載板１４の中央同士を垂直に結ぶ金属製の単純な平板であり、溶接で基本板１２などと一体化してある。なお本発明による締結具は、緩衝体３８を有効に機能させるため、過大な荷重が作用した際、連結部が適度に屈曲するよう、強度を調整する必要がある。ただし日常的な垂直荷重で座屈が生じてはならない。
【００４２】
図の形状例１は、中板２６に適度な強度を持たせるため、二等辺三角形状のリブ２７を上下左右に組み込んでいる。ただし中板２６の中央にはリブ２７が到達しておらず、過大な荷重が作用した際は、この箇所で変形が生じる。また図の下方の形状例２は、中板２６の両側面に切欠２８を設けて変形性を確保している。この構成では、中板２６の強度を確保するため、その幅を基本板１２や積載板１４と同じにしてあり、支承体１１ｃを正面から見ると単純なＨ形になる。
【００４３】
図６も、支承体１１の形状例を示している。この図の支承体１１ｄは、基本板１２と積載板１４を連結部で一体化するものではなく、基本板１２の上面には、円弧状に窪んだ凹面３０を設けて、対する積載板１４の下面には、先端が半球状に形成された軸棒３１を設けており、軸棒３１を凹面３０に接触させて垂直荷重を伝達する。支承体１１ｄは、基本板１２と積載板１４が押し合う方向の荷重のみを伝達できるため、柱５１の下部などに限定して使用する。なお、このような箇所も地震などで逆方向の荷重が作用することはあるが、その場合は緩衝体３８で結合部材の離脱を防止する。そのほか、軸棒３１の先端と凹面３０の曲率半径を一致させると、双方が面接触するため、安定性が向上する。
【００４４】
図７は、締結具全体の形状例を示している。形状例１の支承体１１ｅは、図１などとは異なり、積載板１４が幅広になっており、柱５１の下面全体に接触するほか、基本板１２も積載板１４と同じ大きさとなっている。また基本板１２と積載板１４は、中心に配置された下アーム２１やピン２２を介して一体化され、積載板１４は自在に揺動可能である。そのほか緩衝体３８ｂは、鋼板を筒状にしたものを使用しており、しかも基本板１２と積載板１４の間に挟み込んでいる。このように緩衝体３８ｂは、支持部材や結合部材に接触させる以外に、基本板１２や積載板１４に接触させても構わない。
【００４５】
形状例２の支承体１１ｆについても、基本板１２と積載板１４は幅広になっている。ただし緩衝体３８ｃの形状は大きく異なり、板状で内部が切り抜かれた目皿状のものを使用している。この緩衝体３８ｃを取り付けるため、基本板１２の積載板１４の側面にはネジ穴１６を形成してあり、また緩衝体３８ｃには丸孔３９を形成してあり、ボルト５４を介して支承体１１ｆの側面に緩衝体３８ｃを取り付けることができる。この緩衝体３８ｃは着脱が容易で、作業性に優れている。
【００４６】
図８は、大断面の柱５１を据え付けるために用いる締結具の形状例を示している。支持部材となる基礎プレート４２は、柱５１の断面形状に応じて正方形となっており、その中心に支承体１１ｇを配置している。この支承体１１ｇは、基本板１２と積載板１４が丸棒状の連結部で結ばれている。また緩衝体３８ａは、Ｕ字状の板バネを使用しており、四個を９０度間隔で配置してある。このように大断面の柱５１を据え付ける際は、柱５１がどの方向に傾いても反力を発生できるよう、最低でも三個の緩衝体３８ａを使用する必要がある。
【００４７】
図９は、図８のように大断面の柱５１を据え付けるために用いる支承体１１の形状例を示している。形状例１は図８に示したもので、基本板１２と積載板１４との連結部をクビレ軸３２としている。クビレ軸３２は、全体が円断面で、中央に向かうに連れて断面径が絞り込まれている。そのため曲げモーメントが作用した場合、中央部分が首を振るように屈曲する。また形状例２は、連結部に自在継ぎ手３３を使用している。そのため基本板１２や積載板１４は、内部の球体を中心としてあらゆる方向に自在に揺動が可能で、軸力やせん断力だけを伝達する。
【００４８】
図１０は、本発明による締結具を用いて、柱５１の側面に横架材５９を据え付ける形態を示している。ここで使用する支承体１１ｊは、積載板１４の表面から突出するフック３４を相手方のピン２２に引っ掛けることで、基本板１２と積載板１４を一体化する構造である。また緩衝体３８ａは、Ｕ字状の板バネを使用している。そして柱５１と横架材５９を締結する際は、あらかじめ柱５１の側面に基本板１２を取り付け、さらに基本板１２の直下に一方の緩衝体３８ａを取り付けておく。対する横架材５９の端面中央に積載板１４を取り付け、さらに積載板１４の真上に他方の緩衝体３８ａを取り付けておく。
【００４９】
その後、横架材５９を吊り上げて柱５１の上方に移動して、位置を調整しながら横架材５９を徐々に下降させると、係止溝３５の奥にピン２２が入り込み、支承体１１ｊを介して横架材５９が柱５１に仮置きされる。その後、緩衝体３８ａにボルト５４を差し込んで締め上げると、横架材５９の据え付けが完了する。なお柱５１の側面に埋め込む係留具については、ラグスクリュー５５ではなく異形棒鋼５８を使用している。異形棒鋼５８は、接着剤によって柱５１と一体化する。
【００５０】
図１１は、図１０の最終形態であり、柱５１と横架材５９は、支承体１１ｊと緩衝体３８ａを介して締結されており、横架材５９に作用する垂直荷重や軸力は、ピン２２やフック３４を介して伝達され、曲げモーメントは緩衝体３８ａを介して伝達される。このように、横架材５９を据え付ける箇所では、積載板１４にフック３４を設けるなどの対策を講じて、横架材５９を締結具で仮置きできることが好ましい。
【００５１】
図１２も、本発明による締結具を用いて、柱５１の側面に横架材５９を据え付ける形態を示している。この支承体１１ｋの基本板１２と積載板１４は、横架材５９の端面とほぼ同じ大きさとしてあり、また緩衝体３８ｃは目皿状のものを使用している。さらに基本板１２と積載板１４の側面には、緩衝体３８ｃの下面を受け止めるストッパ１７を形成してある。そのほかピン２２は、横架材５９を仮置きした後、ピン孔２４に差し込む。
【００５２】
柱５１と横架材５９を締結する際は、あらかじめ柱５１の側面に基本板１２を取り付け、さらに基本板１２下方の両側面に緩衝体３８ｃを取り付けておく。対する横架材５９の端面に積載板１４を取り付け、さらに積載板１４上方の両側面に緩衝体３８ｃを取り付けておく。その後、横架材５９を吊り上げて柱５１の上方に移動して、位置を調整しながら横架材５９を徐々に下降させると、各緩衝体３８ｃの下面が相手方のストッパ１７に接触して、緩衝体３８ｃとストッパ１７を介して横架材５９が柱５１に仮置きされる。この際、下アーム２１と上アーム２３のピン孔２４は同心に揃うよう配慮されており、各アーム２１、２３を貫通するようにピン２２を差し込んで留め具２５を取り付けると、横架材５９の据え付けが完成する。
【００５３】
図１３は、図１２の最終形態であり、柱５１と横架材５９は、支承体１１ｋと緩衝体３８ｃを介して締結されており、横架材５９に作用する垂直荷重や軸力は、下アーム２１やピン２２や上アーム２３を介して伝達され、曲げモーメントは緩衝体３８ｃを介して伝達される。この図の形態は、緩衝体３８ｃとストッパ１７を利用して横架材５９を仮置き可能で、施工性に優れている。
【００５４】
図１４は、締結具全体の形状例を示している。この形状例３の支承体１１ｍは、積載板１４が幅広になっており、柱５１の下面全体に接触するほか、基本板１２は、積載板１４と同じ大きさとなっている。また基本板１２と積載板１４は、その中心に配置された下アーム２１と上アーム２３とピン２２を介して一体化され、積載板１４は自在に揺動可能である。そして緩衝体としてスタッドボルト３８ｄを使用しているほか、基本板１２と積載板１４の両端には、保持具６１、６４を溶接で取り付けている。
【００５５】
保持具６１、６４の側面には、ボルト６８を介して押圧具６６、６７を取り付け可能で、保持具６１、６４と押圧具６６、６７が一体になった状態でスタッドボルト３８ｄを保持することができる。そのため保持具６１、６４と押圧具６６、６７との境界には、スタッドボルト３８ｄを螺合できるよう、雌ネジ状の内ネジ６２、６５が形成してあり、さらに内ネジ６２、６５に隣接して、スタッドボルト３８ｄが差し込まれる案内穴６３を設けている。
【００５６】
スタッドボルト３８ｄは、下端側が左ネジで上端側が右ネジである。そのため下側（基本板１２の方）の保持具６１と押圧具６６は、内ネジ６２が左ネジであり、対する上側（積載板１４の方）の保持具６４と押圧具６７は、内ネジ６５が右ネジである。なおスタッドボルト３８ｄを組み込む際は、押圧具６６、６７を取り外した状態でスタッドボルト３８ｄを保持具６１、６４に接触させて、次にボルト６８で押圧具６６、６７を取り付ける。その後、必要に応じてスタッドボルト３８ｄを回転させて、基本板１２と積載板１４との間隔を調整する。
【００５７】
図１５は、図１４の締結具を用いて基礎４１と柱５１を締結した状態の縦断面である。通常の状態では、左右のスタッドボルト３８ｄのねじ込み量が調整され、積載板１４は水平になっており、柱５１は直立している。しかし柱５１に過大な水平荷重が作用すると、図の「変形した状態」のように、一方のスタッドボルト３８ｄが押し潰され、他方のスタッドボルト３８ｄが引き延ばされる。この変形によってエネルギーが吸収され、柱５１に及ぶ被害を軽減できる。また案内穴６３は、スタッドボルト３８ｄに圧縮荷重が作用した際、その座屈を防止するためのものである。図の左側のスタッドボルト３８ｄの中間部分は、案内穴６３によって座屈が規制され、押し潰されるように変形している。なお、スタッドボルト３８ｄが塑性変形した状態でも、スタッドボルト３８ｄは基本板１２や積載板１４と一体化しており、締結具の剛性は維持される。
【００５８】
スタッドボルト３８ｄが塑性変形した後は、図の「補修中の状態」のように、ボルト６８と押圧具６６、６７を取り外して、さらに当初のスタッドボルト３８ｄを取り外して、柱５１の傾きを修正する。その後、新しいスタッドボルト３８ｄを組み込み、さらに押圧具６６、６７を取り付ける。このように、保持具６１、６４と押圧具６６、６７を使用して、内ネジ６２、６５を分割可能な構造とすることで、基礎４１と柱５１に挟まれた空間でもスタッドボルト３８ｄの交換が可能である。
【００５９】
図１６は、締結具全体の形状例を示している。この形状例４の支承体１１ｎは、積載板１４が幅広になっており、柱５１の下面全体に接触するほか、基本板１２は、積載板１４と同じ大きさとなっている。また基本板１２と積載板１４は、その中心に配置された下アーム２１と上アーム２３とピン２２を介して一体化され、積載板１４は自在に揺動可能である。そして緩衝体として丸棒状のシャフト３８ｅを使用しているほか、基本板１２と積載板１４の両端には、保持具７１を溶接で取り付けている。なお保持具７１は、上下とも同一形状だが、それぞれの案内穴７３が対向するように配置している。さらにシャフト３８ｅの両端には、フランジ状の段差部３７を形成している。
【００６０】
保持具７１の側面には、ボルト６８を介して押圧具７６を取り付け可能で、保持具７１と押圧具７６が一体になった状態でシャフト３８ｅを保持することができる。そのため保持具７１と押圧具７６との境界には、シャフト３８ｅを収容できるよう、拘束部７２と案内穴７３を形成している。拘束部７２は、段差部３７を嵌め込むための部位で、シャフト３８ｅを固定する機能を担っている。また案内穴７３は、シャフト３８ｅの座屈を規制する機能を担っている。
【００６１】
外力によってシャフト３８ｅが塑性変形した場合でも、段差部３７が拘束部７２に嵌まり込んでいる。そのためシャフト３８ｅは、基本板１２や積載板１４に対して緩みを生じることがなく、締結具の剛性は維持される。また塑性変形したシャフト３８ｅを交換する際は、押圧具７６を取り外してシャフト３８ｅを水平方向に引き出せばよく、狭い空間でも作業が可能である。
【００６２】
図１７は、大断面の柱５１を据え付けるために用いる締結具の形状例を示している。この図の締結具は、柱５１（結合部材）を基礎４１（支持部材）に据え付けるためのもので、柱５１の下面と基礎４１の上面が対向する空間Ｓの中に配置される。そして主に下向きの荷重の伝達を担う支承体１１ｐは、基本板１２と積載板１４と連結部で構成され、そのうち積載板１４は、柱５１の横断面と同じ大きさで、柱５１の下面に接触する。また基本板１２は、基礎４１の上面に載置され、積載板１４と同じ大きさである。なお基本板１２は、基礎４１の上面から突出するアンカーボルト４５と、その先端にねじ込むナット４６を介して基礎４１に固定される。さらに基本板１２の中央には、円盤状の鋼板を溶接で取り付けており、その上面にはスリ鉢状の凹面３０を形成してある。
【００６３】
積載板１４は、全体が柱５１の下面に接触している。また柱５１の下面にはラグスクリュー５５がねじ込まれており、ラグスクリュー５５の下端面も積載板１４と接触しており、積載板１４と柱５１は、強固に一体化されている。さらに積載板１４の中央には、軸棒３１を溶接で取り付けている。軸棒３１の先端は半球状になっており、これが凹面３０と接触することで下向きの荷重を伝達できる連結部が構成される。当然ながら軸棒３１は、凹面３０に対して自在に揺動が可能である。なおこの図の連結部は、図６に示すものと同じである。
【００６４】
基本板１２と積載板１４は、完全に重なるように配置するが、両板の外縁全周には、プレート状の緩衝体３８ｆを取り付ける。緩衝体３８ｆは、鋼板を所定の形状に仕上げたものだが、垂直荷重に対する変形性を確保するため、内部を「く」の字状などに切り抜いてあり、衝撃荷重が作用した際、弾塑性変形を生じてエネルギーを吸収する。なお四枚の緩衝体３８ｆは、いずれも同形状であり、ボルト５４で基本板１２や積載板１４に取り付ける。そのため緩衝体３８ｆには、丸孔３９や底溝３６を形成してあり、また基本板１２や積載板１４の側面にはネジ穴１６を形成してある。
【００６５】
実際に柱５１を基礎４１に据え付ける際は、基本板１２を基礎４１の上面に固定して、積載板１４を柱５１の下面に取り付けた後、四枚の緩衝体３８ｆを積載板１４の側面にボルト５４で固定する。次に、基本板１２の側面に設けたネジ穴１６のうち、緩衝体３８ｆの底溝３６と対になる箇所には、あらかじめボルト５４を差し込んでおく。ただしこのボルト５４は、完全に締め上げてはならず、基本板１２とボルト５４の頭部との間には、底溝３６を差し込むためのスペースを確保しておく。これによって柱５１を基礎４１に据え付ける際、底溝３６を利用して柱５１の仮置きが可能になり、以後、残りの丸孔３９にボルト５４を差し込むと、柱５１の据え付けが完成する。なお柱５１を仮置きした時点で、軸棒３１が凹面３０に接触しており、底溝３６に柱５１の全荷重が作用することはない。
【００６６】
図１８は、図１７の最終形態を示している。基本板１２と積載板１４は、一定の距離を隔てて対向しており、その中心では凹面３０と軸棒３１が接触しており、下向きの荷重を伝達している。また両板の外縁全周には、ボルト５４を介して緩衝体３８ｆが取り付けられており、柱５１に過大な水平荷重が作用すると、緩衝体３８ｆが弾塑性変形することでエネルギーを吸収できる。なお地震などで突き上げるような荷重が作用した場合、凹面３０と軸棒３１がこれに対抗するため、全ての緩衝体３８ｆが押し潰されることはない。そして緩衝体３８ｆが実際に塑性変形した後は、重機などで柱５１を直立させて、次にボルト５４を取り外して緩衝体３８ｆを交換する。この交換作業中は、凹面３０と軸棒３１で下向きの荷重を受け止める。
【００６７】
図１９は、図１７と同様、大断面の柱５１を据え付けるために用いる締結具の形状例を示している。支承体１１ｐは、図１７と同じ構成で、基本板１２と積載板１４は、柱５１の下面と同じ大きさであり、両板の中心には凹面３０と軸棒３１が接触する連結部を設けている。対して緩衝体３８ｃは、図７などと同じ目皿状のものを使用しており、さらに柱５１の一側面当たりで二枚を対向するように配置している。この形態も他と同様、柱５１に過大な水平荷重が作用すると、緩衝体３８ｃが弾塑性変形することでエネルギーを吸収でき、しかも塑性変形した緩衝体３８ｃは、容易に交換できる。
【００６８】
なお図１７、図１８、図１９の連結部は、いずれも凹面３０と軸棒３１で構成されているが、当然ながらこれに限定される訳ではなく、図９に示す支承体１１ｇ、１１ｈのように、クビレ軸３２を使用したものや、自在継ぎ手３３を使用したものなどに置き換えることもできる。
【符号の説明】
【００６９】
１１ 支承体
１２ 基本板
１３ 丸孔
１４ 積載板
１６ ネジ穴
１７ ストッパ
２１ 下アーム（連結部）
２２ ピン（連結部）
２３ 上アーム（連結部）
２４ ピン孔
２５ 留め具
２６ 中板（連結部）
２７ リブ（連結部）
２８ 切欠
３０ 凹面（連結部）
３１ 軸棒（連結部）
３２ クビレ軸（連結部）
３３ 自在継ぎ手（連結部）
３４ フック（連結部）
３５ 係止溝
３６ 底溝
３７ 段差部
３８ 緩衝体
３９ 丸孔
４１ 基礎
４２ 基礎プレート（支持部材）
４５ アンカーボルト
４６ ナット
４７ 雌ネジ
５１ 柱
５３ 下穴
５４ ボルト
５５ ラグスクリュー（係留具）
５６ 凸条
５７ 雌ネジ
５８ 異形棒鋼（係留具）
５９ 横架材（結合部材）
６１ 保持具（下側）
６２ 内ネジ（左ネジ）
６３ 案内穴
６４ 保持具（上側）
６５ 内ネジ（右ネジ）
６６ 押圧具（下側）
６７ 押圧具（上側）
６８ ボルト
７１ 保持具
７２ 拘束部
７３ 案内穴
７６ 押圧具
Ｓ 空間（支持部材と結合部材との間）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種木造構造において、柱を基礎に据え付ける際や、横架材を柱に締結する際などに用いる締結具に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が、近年は大断面の集成材が製造されるようになり、公共施設など、より規模の大きい建物にも導入されるようになった。国内の木造住宅は、土台や柱や梁などを骨格とする木造軸組工法が主流だが、より規模の大きい建物では、大断面の集成材を門形などに組み上げたラーメン構造とすることが多い。この木造ラーメン構造は、基礎と柱や、柱と梁など、部材同士の締結部の剛性を確保することが必要不可欠であり、下記特許文献１のような技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、柱に相当する縦材と梁に相当する横材を、基本金物と付属金物を介して連結するもので、基本金物と付属金物の上下両端には、対になるテーパ部と受部を設けている。そして一方の金物を縦材の側面に取り付けて、他方の金物を横材の端面に取り付けた後、両金物のテーパ部を相手方の受部に差し込むことで、横材が縦材に連結される。この技術は、テーパ部に傾斜面を設けており、両金物が自然に密着するため、締結部の剛性を無理なく確保できる。なお木材の経年変形で金物の取り付けが緩くなると、剛性が低下してラーメン構造が維持できなくなる。そのため両金物は、ラグスクリューを介して部材に固定されている。
【０００４】
木材は、外力に対して粘り強さに乏しく、荷重が限度を超えると急速にヒビ割れが発達して、一気に破壊してしまう脆性的な性質がある。また木材は天然由来であり、節の有無や含水量などの様々な要因で強度にバラツキがある。このような木材固有の特徴に対応するため、特許文献２のような技術が提案されており、金属製の弾塑性ダンパーを用いて、柱や梁などの二部材を締結する制振構造が開示されている。この弾塑性ダンパーは、二枚のフランジをウェブで結んだＨ形で、ウェブに切り欠き部を設けており、ウェブが地震時に弾塑性変形することでエネルギーが吸収され、木材の破損を防止できる。
【０００５】
特許文献２に関連する技術として、特許文献３や特許文献４が挙げられる。文献３は、木造柱を柱脚部に据え付ける構造に関する技術で、基礎に埋め込まれて柱を固定するアンカー部材に、振動減衰機能を持たせたことを特徴としている。また文献４は、木構造において地震時の揺れを速やかに減衰できることを目的としており、柱と梁を板バネ状の接合金具で締結していることを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３２１６８号公報
【特許文献２】特開２００５−６１０５８号公報
【特許文献３】特開２００２−２５６６２８号公報
【特許文献４】特開平４−２６１９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のように木材は、脆性的な性質や強度のバラツキなど固有の課題がある。これを解決するには、特許文献２などのように、締結具を弾塑性変形させてエネルギーを吸収する対策が有効である。しかし締結具に柔軟性を与えると剛性が不足して、日常的な荷重変動でも無視できない程度の変形が生じるほか、居住性にも影響を与える恐れがある。そのためラーメン構造で使用する締結具は、剛性を有しながらも、地震時などには柔軟性を発揮して部材のヒビ割れを防止できることが好ましい。
【０００８】
また建物が地震に遭遇した際、締結具が塑性変形すると、締結具自体や、締結具と木材との接合部に緩みが生じて、以降の余震では当初の機能を発揮できず、建物が大きく破損する恐れがある。そのため締結具は、過大な荷重が繰り返して作用することにも考慮する必要がある。さらに、余震が収束して建物を補修する際は、その費用や時間を抑制して、居住者に対する負担を軽減すべきである。
【０００９】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、締結部の剛性を確保でき、しかも過大な荷重が作用した際、部材の破損を防止できる締結具の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、基礎プレートと柱や、柱と横架材など、隣接する支持部材と結合部材との締結に用い、支持部材と結合部材が対向する空間内に配置する支承体と、該空間内の外縁近傍に複数配置する緩衝体と、前記支承体および前記緩衝体を固定するため支持部材および結合部材の一方または両方に埋め込む係留具と、前記支承体および前記緩衝体を固定するためのボルトと、を備え、前記支承体は、支持部材に面接触する基本板と、結合部材に面接触する積載板と、前記空間の略中央で基本板と積載板を連結する連結部と、からなり、前記緩衝体は、前記空間の変位に応じて反力を発生する弾性を有しており、その一端は基本板または支持部材内の係留具のいずれかに固定して、他端は積載板または結合部材内の係留具のいずれかに固定することを特徴とする締結具である。
【００１１】
本発明による締結具は、各種木造構造において、基礎と柱や、柱と横架材など、隣接する二つの部材を一体化するためのもので、部材同士を強固に締結する必要のある木造ラーメン構造での使用を想定している。そして支持部材とは、締結される二つの部材のうち、地盤に近い方を指しており、また結合部材は、支持部材によって空中に支持される方を指している。なお本発明は、柱と横架材のように、いずれも集成材を含む木材同士を締結する場合のほか、基礎と柱のように、コンクリートや鋼材に木材を締結する場合もあるが、コンクリートや鋼材についても、便宜上、支持部材と称するものとする。そして締結される二つの部材の境界では、それぞれの部材の側面または端面が隙間を隔てて対向しており、この空間内に、支承体と緩衝体を挟み込む。
【００１２】
支承体は、支持部材に面接触する基本板と、結合部材に面接触する積載板と、基本板と積載板を一体化する連結部と、からなり、全体が金属製で概ねＨ形の外観であり、二つの部材の境界の中心に一個だけが配置され、結合部材に作用する軸力を支持部材に伝達する機能を有する。なお基本板と積載板のいずれも、ボルトを介して支持部材や結合部材に取り付けられる。そのため両板には、ボルトを挿通するための丸孔が形成してある。
【００１３】
連結部は、基本板と積載板との間隔を維持するためのもので、少なくとも、圧縮方向には十分な強度を有することを前提としており、結合部材に作用する軸力を支持部材に伝達する。なお、結合部材に曲げモーメントが作用した場合、積載板がこれに追従して変位できるよう、連結部は屈曲可能な構造であることも前提とする。そのため大断面のブロックなど、屈曲の余地がないものを連結部として使用することはできない。
【００１４】
連結部の具体的な構成例としては、基本板と積載板を中央同士を結ぶ単純な板でも構わない。そして、この板の両側面を局地的に切り欠いて、過大な荷重に対する屈曲性を確保する。ただし切り欠きを設けた箇所も、日常的な軸力ではほとんど変位しない強度は必要である。また柱の下部など、通常は圧縮荷重しか作用しない箇所については、連結部を分割可能な構造とすることもできる。
【００１５】
緩衝体は、支持部材と結合部材が対向する空間内の外縁近傍に配置するもので、支持部材と結合部材を跨ぐように取り付ける。なお緩衝体は、一箇所の締結部について、最低でも二個は必要であり、支承体の中心を基準として対称形に配置する。したがって締結部が細長い矩形状であれば、支承体の中心を挟み込むように緩衝体を配置することになる。緩衝体は、外力を受けた際、弾性的または塑性的に変形することでエネルギーや変位を吸収して、部材に作用する荷重を緩和する機能を有しており、さらに軸力やせん断力の伝達も担う。なお緩衝体は、日常的な荷重では実質的にラーメン構造と見なせる程度の剛性が必要であり、バネ定数が小さいものは使用できない。
【００１６】
緩衝体の具体例としては、鋼板をＵ字状に屈曲させただけの単純な板バネが挙げられる。この板バネの一方の外側面を支持部材に取り付けて、他方の外側面を結合部材に取り付けると、中間の半円状の部分がバネとして機能する。板バネは、その長さや厚さなどを変えることでバネ定数を変化でき、荷重条件に応じた最適設計が容易である。なお板バネの形状はＵ字状以外にも、Ｚ字状や筒状など自在に選択できる。そのほか、鋼板に複数の切り抜きを設けて目皿状にしたものなども、緩衝体として使用可能である。
【００１７】
緩衝体は、支持部材や結合部材に直接取り付ける場合のほか、支承体の基本板や積載板に取り付けることもできる。基本板や積載板は、支持部材や結合部材と一体化するため、基本板と積載板を跨ぐように緩衝体を取り付けても、その機能は何ら変わらない。ただしこの場合、基本板や積載板は、結合部材の端面形状などと同等の大きさとして、緩衝体を適切に配置できるようにする。
【００１８】
係留具は、支承体や緩衝体を部材と強固に一体化するために使用する。支承体や緩衝体には大きな荷重が作用するため、部材との取り付けにも十分な配慮が必要で、強度の面で単純な木ネジなどは使用できない。そこで部材が木材であれば、その中にラグスクリューなどの係留具を配置して、これ介して支承体や緩衝体を取り付ける。係留具の端面には雌ネジが形成されており、この端面に支承体や緩衝体を接触させた後、ボルトを差し込んで締め上げると、支承体や緩衝体は、係留具を介して部材と一体化する。なお係留具の具体例としては、ラグスクリューのほか異形棒鋼などが挙げられる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、支承体の連結部の構造に関するもので、連結部は、基本板から突出する下アームと、積載板から突出する上アームと、前記下アームおよび前記上アームを貫通して基本板と積載板を揺動自在に軸支するピンと、からなることを特徴とする。
【００２０】
下アームまたは上アームのいずれか一方は、所定の間隔を空けて最低でも二個が平行に並んでおり、他方は、これらに噛み合うように配置される。そして一方のアームの間に他方のアームを入り込ませた上、全てのアームを貫通するように円断面のピンを打ち込むと、ピンを介して基本板と積載板が一体化する。なお下アームと上アームのいずれも、ピンを支点として自在に回転できる構造として、基本板と積載板の揺動を実現する。
【００２１】
このように構成することで、支承体は、軸力やせん断力の伝達は可能だが、曲げモーメントの伝達は不可能になる。そのため支承体と緩衝体で役割を分離でき、荷重条件に応じてそれぞれを最適に設計できるようになる。なお支承体を横倒しで使用する場合、積載板の上アームをフック状とすることもできる。フック状とは、下から上に向けて係止溝が切り込まれた形状で、係止溝の奥でピンを受け止める。そのため基本板と積載板の分離が容易である。
【００２２】
請求項３記載の発明は、緩衝体の具体例に関するもので、緩衝体は、一端側に左ネジを形成して他端側に右ネジを形成したスタッドボルトであり、且つ基本板および積載板の外縁には、該スタッドボルトに螺合する内ネジを備えていることを特徴とする。本発明は、緩衝体としてスタッドボルトを使用したものである。スタッドボルトは、全ネジボルトとも呼ばれ、単純な丸棒に雄ネジを形成したものだが、本発明では、一端側に左ネジを形成してあり、他端側に右ネジを形成してある。当然ながらスタッドボルトは、基本板と積載板を結ぶように配置され、その両端がそれぞれの板に固定される。なおスタッドボルトは、低降伏点鋼など弾塑性変形を引き起こしやすい素材を使用して、本来の機能を発揮させる必要がある。
【００２３】
内ネジは、スタッドボルトと螺合する雌ネジであり、基本板と積載板の双方に同心で形成する。スタッドボルトは、左ネジと右ネジが形成してあるため、基本板と積載板のうち、一方の内ネジは左ネジとして、他方の内ネジは右ネジとする。なお内ネジは、単純な雌ネジとすることもできるが、スタッドボルトの組み込みや取り外しのため、内ネジの直径線で分割可能な構造としてもよい。そのほかスタッドボルトの配置方法や使用数などは、自在に決めることができる。
【００２４】
請求項４記載の発明も、緩衝体の具体例に関するもので、緩衝体は、両端近傍の側周面にツバ状または溝状の段差部を有するシャフトであり、且つ基本板および積載板の外縁には、該段差部を保持する拘束部を備えていることを特徴とする。本発明は、緩衝体としてシャフト（棒材）を使用しており、基本板と積載板を結ぶように配置する。また段差部は、シャフトを基本板や積載板に取り付けるためのもので、シャフトの側周面からせり出したツバ状、または側周面を削り込んだ溝状の部位であり、端部の近傍に形成する。そして拘束部は、基本板と積載板に設けられ、段差部を嵌め込んで離脱不能に保持する部位である。
【００２５】
段差部と拘束部の具体例としては、シャフトの両端にフランジ状の段差部を設けて、基本板と積載板には、段差部が嵌まり込む溝状の拘束部を設ける構成が挙げられる。この構成では、シャフトの組み込みや取り外しを円滑に実施できるよう、拘束部を分割可能とする必要がある。そのほか、シャフトについても、低降伏点鋼など弾塑性変形を引き起こしやすい素材を使用して、本来の機能を発揮させる必要がある。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１記載の発明のように、締結具を支承体と緩衝体などで構成することで、支持部材と結合部材との間に作用する圧縮荷重は、支承体によって直接的に伝達され、締結部の剛性を確保できる。また結合部材に作用する曲げモーメントは、緩衝体を介して支持部材に伝達されるが、緩衝体は、板バネなどを使用するためバネ定数を大きくしやすく、しかも最低でも二個配置される。そのため日常的な荷重変動による変形は微小であり、締結された支持部材と結合部材は、ラーメン構造とみなすことができる、さらに、地震などで日常とは異なる衝撃荷重が作用した際は、緩衝体の変形によってエネルギーを吸収するため、主幹部材や結合部材に作用する負荷が軽減され、ヒビ割れなどの破損を防止して、建物へのダメージを最小限に抑制する。
【００２７】
また衝撃荷重が作用した際も、支承体や緩衝体に塑性変形が生じなければ、その後も性能が劣化することはない。仮に塑性変形が生じた場合でも、その変形によって部材やボルトなどに作用する負荷が軽減され、部材の割れやボルトの緩みなどを防止でき、締結具周辺の強度が低下することはない。しかも余震の収束後に建物を復旧する際は、支承体や緩衝体だけを交換して、柱などをそのまま流用できるため、費用や時間を抑制でき、居住者に対する負担が軽減される。
【００２８】
請求項２記載の発明のように、支承体の連結部について、アームやピンを介在させて基本板や積載板を揺動可能な構造とすることで、支承体は、曲げモーメントの伝達を担うことができなくなる。そのため支承体と緩衝体の機能分担が明確になり、荷重条件に応じて双方を最適に設計可能になり、十分な剛性を確保した上で、地震などの際には確実に柔軟性を発揮できるようになる。また積載板が自在に揺動するため、衝撃荷重を受けた際も連結部が塑性変形することはなく、その後の補修は、緩衝体だけを交換すればよい。
【００２９】
請求項３記載の発明のように、緩衝体としてスタッドボルトを使用して、その素材や断面積を変化させることで、荷重に対する挙動を自在に調整可能で、使用箇所の状況に応じた最適な締結具を提供できる。また請求項４記載の発明のように、緩衝体としてシャフトを使用した場合も、その素材や断面積を変化させることで、同様の効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による締結具の形状例とその使用状態を示す斜視図である。
【図２】図１の支承体の詳細形状を示す斜視図である。
【図３】図１の締結具を用いて基礎プレートと柱を締結した状態の縦断面図である。
【図４】図１の締結具を用いて柱と横架材を据え付けた状態の縦断面図である。
【図５】支承体の形状例を示す斜視図で、基本板と積載板の間を中板で結んでいる。
【図６】支承体の形状例を示す斜視図で、基本板と積載板の間に凹面と軸棒を介在させている。
【図７】締結具全体の形状例を示す斜視図である。
【図８】大断面の柱を据え付けるために用いる締結具の形状例を示す斜視図である。
【図９】大断面の柱を据え付けるために用いる支承体の形状例を示す斜視図である。
【図１０】本発明による締結具を用いて、柱の側面に横架材を据え付ける形態を示す斜視図であり、緩衝体としてＵ字状の板バネを使用している。
【図１１】図１０の最終形態を示す斜視図である。
【図１２】本発明による締結具を用いて、柱の側面に横架材を据え付ける形態を示す斜視図であり、緩衝体として目皿状のものを使用している。
【図１３】図１２の最終形態を示す斜視図である。
【図１４】締結具全体の形状例を示す斜視図であり、緩衝体としてスタッドボルトを使用している。
【図１５】図１４の締結具を用いて基礎と柱を締結した状態の縦断面図である。
【図１６】締結具全体の形状例を示す斜視図であり、緩衝体としてシャフトを使用している。
【図１７】大断面の柱を据え付けるために用いる締結具の形状例を示す斜視図であり、緩衝体としてプレート状のものを使用している。
【図１８】図１７の最終形態を示す斜視図である。
【図１９】大断面の柱を据え付けるために用いる締結具の形状例を示す斜視図であり、緩衝体として目皿状のものを使用している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、本発明による締結具の形状例とその使用状態を示している。この図では、基礎４１に柱５１を据え付けるために締結具を使用しているが、柱５１をコンクリート製の基礎４１に直結する訳ではなく、その間に金属製の基礎プレート４２を介在させている。したがって基礎プレート４２は、柱５１を据え付けるための支持部材に相当しており、基礎４１に埋め込まれたアンカーボルト４５にナット４６を螺合して、基礎４１の上面に固定している。なお基礎プレート４２の表面には、締結具を取り付けるため、所定の位置に複数の雌ネジ４７を形成してある。
【００３２】
基礎プレート４２に締結される柱５１は、結合部材に相当しており、直立した状態で固定される。柱５１は集成材を細長断面に加工したもので、その下端面には、締結具を取り付けるため四個の係留具をねじ込んでいる。係留具は一般にラグスクリュー５５と呼ばれるもので、円柱状の金属で側周面に螺旋状の凸条５６を形成してあり、さらに下端面に雌ネジ５７を形成してある。なお柱５１の下面には、ラグスクリュー５５をねじ込むための下穴５３が加工してある。
【００３３】
締結具は、柱５１の横断面形状に応じた細長の構成で、中央に支承体１１ａが位置しており、その両側を緩衝体３８ａで取り囲んでいる。支承体１１ａは、基礎プレート４２に接触する基本板１２と、柱５１に接触する積載板１４と、を連結部で一体化した構造で、全体が金属製であり、柱５１に作用する軸力やせん断力を基礎４１に伝達する。なお基本板１２や積載板１４の表面には丸孔１３を形成してあり、ここから基礎プレート４２やラグスクリュー５５の雌ネジ４７、５７に向けてボルト５４を差し込むと、基礎プレート４２と柱５１が支承体１１ａを介して一体化する。
【００３４】
支承体１１ａの連結部は、下アーム２１と上アーム２３とピン２２で構成される。基本板１２の上面から延びる下アーム２１は、間隔を空けて二個が平行に並んでいる。また積載板１４の下面から延びる上アーム２３は、二個の下アーム２１の間に入り込む。さらに下アーム２１と上アーム２３のそれぞれの先端付近を貫通するようにピン２２が差し込まれており、各アーム２１、２３は、ピン２２を支点として自在に揺動可能に連結される。したがって、基礎プレート４２と柱５１を支承体１１ａだけで一体化して、柱５１の幅広の側面を見た場合、柱５１は左右方向に自在に倒れることができる。
【００３５】
緩衝体３８ａは、鋼板をＵ字状に曲げた板バネで、横倒しの状態で基礎プレート４２と柱５１との間に挟み込まれる。したがって、緩衝体３８ａの下方の外側面は基礎プレート４２に接触して、上方の外側面は柱５１に接触する。このように、支承体１１ａの左右両側に緩衝体３８ａを組み込むことで、柱５１を安定して支持できるようになる。なお緩衝体３８ａは、日常的な荷重変動による変位を微小に抑えるため、厚さを調整して必要なバネ定数を確保している。そのほか緩衝体３８ａの両端近傍には、ボルト５４を差し込むための丸孔３９を形成してある。
【００３６】
柱５１の下面には四個のラグスクリュー５５がねじ込まれており、支承体１１ａや緩衝体３８ａの上面は、ラグスクリュー５５の端面と面接触する。したがって締結具と柱５１の間に作用する荷重は、ラグスクリュー５５全体を介して柱５１の中に分散して伝達され、柱５１の狭い領域に集中荷重が作用することはなく、部材のヒビ割れを防止する。
【００３７】
図２は、図１の支承体１１ａの詳細形状を示している。支承体１１ａは、基本板１２と積載板１４をピン２２などの連結部で一体化したもので、基本板１２には、間隔を空けて平行に並ぶ二個の下アーム２１を設けて、また積載板１４には、中央に一個の上アーム２３を設けている。そして各アーム２１、２３の先端付近には、ピン２２を挿通するためのピン孔２４を形成してある。このピン孔２４の内径は、ピン２２の外径よりもわずかに大きくしてあり、ピン２２は自在に回転できる。基本板１２と積載板１４を対向させた後、全てのピン孔２４を同心に揃えてピン２２を差し込み、ピン２２の両端に留め具２５を取り付けると、基本板１２と積載板１４が一体化され、ピン２２を支点として双方が自在に揺動可能になる。
【００３８】
図３は、図１の締結具を用いて基礎プレート４２と柱５１を締結した状態を縦断面で示している。基礎プレート４２と柱５１を正しく締結すると、上方の図のように、左右の緩衝体３８ａの高さが等しく揃い、柱５１は垂直に据え付けられる。したがって柱５１に作用する垂直荷重やせん断力は、支承体１１ａと緩衝体３８ａの両方で伝達される。ただし柱５１を図の左右方向に回転させる曲げモーメントは、左右の緩衝体３８ａだけで伝達される。なお緩衝体３８ａは、日常的な荷重変動では微小な変位しか生じないため、基礎プレート４２と柱５１は実質的に剛接合されており、ラーメン構造として機能する。
【００３９】
地震などで衝撃荷重が作用した際は、柱５１に水平荷重が作用して曲げモーメントが発生する。この曲げモーメントが過大になると、緩衝体３８ａは大きく弾性変形して、さらに限度を超えると、下方の図のように、左側が押し潰され、右側が引き延ばされる。この緩衝体３８ａの変形でエネルギーが吸収され、柱５１やボルト５４などに作用する荷重が緩和される。そのため柱５１にヒビ割れが生じることはなく、柱５１は傾斜してしまうものの、倒れることはなく、余震の際も安全性を確保できる。しかも建物を補修する際は緩衝体３８ａだけを交換すればよく、再建に要する費用や時間を抑制できる。
【００４０】
図４は、図１の締結具を用いて柱５１と横架材５９を据え付けた状態を縦断面で示している。基礎４１の上面に基礎プレート４２を固定して、その上に締結具を介して柱５１を据え付けている。また柱５１の上部にも締結具を組み込んで、横架材５９を据え付けている。この上側の締結具は、下側のものと全く同じ構成だが、ここでは柱５１が支持部材に相当して、横架材５９が結合部材に相当する。しかも柱５１と横架材５９のいずれも木材であるため、双方にラグスクリュー５５をねじ込んでいる。このように締結具は、柱５１の据え付けのほか、各種部材同士の締結にも使用できる。
【００４１】
図５は、支承体１１の形状例を示している。支承体１１は、図２のようにピン２２を支点として自在に首振りができる形態のほか、この図の支承体１１ｂ、１１ｃのように、基本板１２と積載板１４との連結部に中板２６を用いることもできる。中板２６は、基本板１２と積載板１４の中央同士を垂直に結ぶ金属製の単純な平板であり、溶接で基本板１２などと一体化してある。なお本発明による締結具は、緩衝体３８を有効に機能させるため、過大な荷重が作用した際、連結部が適度に屈曲するよう、強度を調整する必要がある。ただし日常的な垂直荷重で座屈が生じてはならない。
【００４２】
図の形状例１は、中板２６に適度な強度を持たせるため、二等辺三角形状のリブ２７を上下左右に組み込んでいる。ただし中板２６の中央にはリブ２７が到達しておらず、過大な荷重が作用した際は、この箇所で変形が生じる。また図の下方の形状例２は、中板２６の両側面に切欠２８を設けて変形性を確保している。この構成では、中板２６の強度を確保するため、その幅を基本板１２や積載板１４と同じにしてあり、支承体１１ｃを正面から見ると単純なＨ形になる。
【００４３】
図６も、支承体１１の形状例を示している。この図の支承体１１ｄは、基本板１２と積載板１４を連結部で一体化するものではなく、基本板１２の上面には、円弧状に窪んだ凹面３０を設けて、対する積載板１４の下面には、先端が半球状に形成された軸棒３１を設けており、軸棒３１を凹面３０に接触させて垂直荷重を伝達する。支承体１１ｄは、基本板１２と積載板１４が押し合う方向の荷重のみを伝達できるため、柱５１の下部などに限定して使用する。なお、このような箇所も地震などで逆方向の荷重が作用することはあるが、その場合は緩衝体３８で結合部材の離脱を防止する。そのほか、軸棒３１の先端と凹面３０の曲率半径を一致させると、双方が面接触するため、安定性が向上する。
【００４４】
図７は、締結具全体の形状例を示している。形状例１の支承体１１ｅは、図１などとは異なり、積載板１４が幅広になっており、柱５１の下面全体に接触するほか、基本板１２も積載板１４と同じ大きさとなっている。また基本板１２と積載板１４は、中心に配置された下アーム２１やピン２２を介して一体化され、積載板１４は自在に揺動可能である。そのほか緩衝体３８ｂは、鋼板を筒状にしたものを使用しており、しかも基本板１２と積載板１４の間に挟み込んでいる。このように緩衝体３８ｂは、支持部材や結合部材に接触させる以外に、基本板１２や積載板１４に接触させても構わない。
【００４５】
形状例２の支承体１１ｆについても、基本板１２と積載板１４は幅広になっている。ただし緩衝体３８ｃの形状は大きく異なり、板状で内部が切り抜かれた目皿状のものを使用している。この緩衝体３８ｃを取り付けるため、基本板１２の積載板１４の側面にはネジ穴１６を形成してあり、また緩衝体３８ｃには丸孔３９を形成してあり、ボルト５４を介して支承体１１ｆの側面に緩衝体３８ｃを取り付けることができる。この緩衝体３８ｃは着脱が容易で、作業性に優れている。
【００４６】
図８は、大断面の柱５１を据え付けるために用いる締結具の形状例を示している。支持部材となる基礎プレート４２は、柱５１の断面形状に応じて正方形となっており、その中心に支承体１１ｇを配置している。この支承体１１ｇは、基本板１２と積載板１４が丸棒状の連結部で結ばれている。また緩衝体３８ａは、Ｕ字状の板バネを使用しており、四個を９０度間隔で配置してある。このように大断面の柱５１を据え付ける際は、柱５１がどの方向に傾いても反力を発生できるよう、最低でも三個の緩衝体３８ａを使用する必要がある。
【００４７】
図９は、図８のように大断面の柱５１を据え付けるために用いる支承体１１の形状例を示している。形状例１は図８に示したもので、基本板１２と積載板１４との連結部をクビレ軸３２としている。クビレ軸３２は、全体が円断面で、中央に向かうに連れて断面径が絞り込まれている。そのため曲げモーメントが作用した場合、中央部分が首を振るように屈曲する。また形状例２は、連結部に自在継ぎ手３３を使用している。そのため基本板１２や積載板１４は、内部の球体を中心としてあらゆる方向に自在に揺動が可能で、軸力やせん断力だけを伝達する。
【００４８】
図１０は、本発明による締結具を用いて、柱５１の側面に横架材５９を据え付ける形態を示している。ここで使用する支承体１１ｊは、積載板１４の表面から突出するフック３４を相手方のピン２２に引っ掛けることで、基本板１２と積載板１４を一体化する構造である。また緩衝体３８ａは、Ｕ字状の板バネを使用している。そして柱５１と横架材５９を締結する際は、あらかじめ柱５１の側面に基本板１２を取り付け、さらに基本板１２の直下に一方の緩衝体３８ａを取り付けておく。対する横架材５９の端面中央に積載板１４を取り付け、さらに積載板１４の真上に他方の緩衝体３８ａを取り付けておく。
【００４９】
その後、横架材５９を吊り上げて柱５１の上方に移動して、位置を調整しながら横架材５９を徐々に下降させると、係止溝３５の奥にピン２２が入り込み、支承体１１ｊを介して横架材５９が柱５１に仮置きされる。その後、緩衝体３８ａにボルト５４を差し込んで締め上げると、横架材５９の据え付けが完了する。なお柱５１の側面に埋め込む係留具については、ラグスクリュー５５ではなく異形棒鋼５８を使用している。異形棒鋼５８は、接着剤によって柱５１と一体化する。
【００５０】
図１１は、図１０の最終形態であり、柱５１と横架材５９は、支承体１１ｊと緩衝体３８ａを介して締結されており、横架材５９に作用する垂直荷重や軸力は、ピン２２やフック３４を介して伝達され、曲げモーメントは緩衝体３８ａを介して伝達される。このように、横架材５９を据え付ける箇所では、積載板１４にフック３４を設けるなどの対策を講じて、横架材５９を締結具で仮置きできることが好ましい。
【００５１】
図１２も、本発明による締結具を用いて、柱５１の側面に横架材５９を据え付ける形態を示している。この支承体１１ｋの基本板１２と積載板１４は、横架材５９の端面とほぼ同じ大きさとしてあり、また緩衝体３８ｃは目皿状のものを使用している。さらに基本板１２と積載板１４の側面には、緩衝体３８ｃの下面を受け止めるストッパ１７を形成してある。そのほかピン２２は、横架材５９を仮置きした後、ピン孔２４に差し込む。
【００５２】
柱５１と横架材５９を締結する際は、あらかじめ柱５１の側面に基本板１２を取り付け、さらに基本板１２下方の両側面に緩衝体３８ｃを取り付けておく。対する横架材５９の端面に積載板１４を取り付け、さらに積載板１４上方の両側面に緩衝体３８ｃを取り付けておく。その後、横架材５９を吊り上げて柱５１の上方に移動して、位置を調整しながら横架材５９を徐々に下降させると、各緩衝体３８ｃの下面が相手方のストッパ１７に接触して、緩衝体３８ｃとストッパ１７を介して横架材５９が柱５１に仮置きされる。この際、下アーム２１と上アーム２３のピン孔２４は同心に揃うよう配慮されており、各アーム２１、２３を貫通するようにピン２２を差し込んで留め具２５を取り付けると、横架材５９の据え付けが完成する。
【００５３】
図１３は、図１２の最終形態であり、柱５１と横架材５９は、支承体１１ｋと緩衝体３８ｃを介して締結されており、横架材５９に作用する垂直荷重や軸力は、下アーム２１やピン２２や上アーム２３を介して伝達され、曲げモーメントは緩衝体３８ｃを介して伝達される。この図の形態は、緩衝体３８ｃとストッパ１７を利用して横架材５９を仮置き可能で、施工性に優れている。
【００５４】
図１４は、締結具全体の形状例を示している。この形状例３の支承体１１ｍは、積載板１４が幅広になっており、柱５１の下面全体に接触するほか、基本板１２は、積載板１４と同じ大きさとなっている。また基本板１２と積載板１４は、その中心に配置された下アーム２１と上アーム２３とピン２２を介して一体化され、積載板１４は自在に揺動可能である。そして緩衝体としてスタッドボルト３８ｄを使用しているほか、基本板１２と積載板１４の両端には、保持具６１、６４を溶接で取り付けている。
【００５５】
保持具６１、６４の側面には、ボルト６８を介して押圧具６６、６７を取り付け可能で、保持具６１、６４と押圧具６６、６７が一体になった状態でスタッドボルト３８ｄを保持することができる。そのため保持具６１、６４と押圧具６６、６７との境界には、スタッドボルト３８ｄを螺合できるよう、雌ネジ状の内ネジ６２、６５が形成してあり、さらに内ネジ６２、６５に隣接して、スタッドボルト３８ｄが差し込まれる案内穴６３を設けている。
【００５６】
スタッドボルト３８ｄは、下端側が左ネジで上端側が右ネジである。そのため下側（基本板１２の方）の保持具６１と押圧具６６は、内ネジ６２が左ネジであり、対する上側（積載板１４の方）の保持具６４と押圧具６７は、内ネジ６５が右ネジである。なおスタッドボルト３８ｄを組み込む際は、押圧具６６、６７を取り外した状態でスタッドボルト３８ｄを保持具６１、６４に接触させて、次にボルト６８で押圧具６６、６７を取り付ける。その後、必要に応じてスタッドボルト３８ｄを回転させて、基本板１２と積載板１４との間隔を調整する。
【００５７】
図１５は、図１４の締結具を用いて基礎４１と柱５１を締結した状態の縦断面である。通常の状態では、左右のスタッドボルト３８ｄのねじ込み量が調整され、積載板１４は水平になっており、柱５１は直立している。しかし柱５１に過大な水平荷重が作用すると、図の「変形した状態」のように、一方のスタッドボルト３８ｄが押し潰され、他方のスタッドボルト３８ｄが引き延ばされる。この変形によってエネルギーが吸収され、柱５１に及ぶ被害を軽減できる。また案内穴６３は、スタッドボルト３８ｄに圧縮荷重が作用した際、その座屈を防止するためのものである。図の左側のスタッドボルト３８ｄの中間部分は、案内穴６３によって座屈が規制され、押し潰されるように変形している。なお、スタッドボルト３８ｄが塑性変形した状態でも、スタッドボルト３８ｄは基本板１２や積載板１４と一体化しており、締結具の剛性は維持される。
【００５８】
スタッドボルト３８ｄが塑性変形した後は、図の「補修中の状態」のように、ボルト６８と押圧具６６、６７を取り外して、さらに当初のスタッドボルト３８ｄを取り外して、柱５１の傾きを修正する。その後、新しいスタッドボルト３８ｄを組み込み、さらに押圧具６６、６７を取り付ける。このように、保持具６１、６４と押圧具６６、６７を使用して、内ネジ６２、６５を分割可能な構造とすることで、基礎４１と柱５１に挟まれた空間でもスタッドボルト３８ｄの交換が可能である。
【００５９】
図１６は、締結具全体の形状例を示している。この形状例４の支承体１１ｎは、積載板１４が幅広になっており、柱５１の下面全体に接触するほか、基本板１２は、積載板１４と同じ大きさとなっている。また基本板１２と積載板１４は、その中心に配置された下アーム２１と上アーム２３とピン２２を介して一体化され、積載板１４は自在に揺動可能である。そして緩衝体として丸棒状のシャフト３８ｅを使用しているほか、基本板１２と積載板１４の両端には、保持具７１を溶接で取り付けている。なお保持具７１は、上下とも同一形状だが、それぞれの案内穴７３が対向するように配置している。さらにシャフト３８ｅの両端には、フランジ状の段差部３７を形成している。
【００６０】
保持具７１の側面には、ボルト６８を介して押圧具７６を取り付け可能で、保持具７１と押圧具７６が一体になった状態でシャフト３８ｅを保持することができる。そのため保持具７１と押圧具７６との境界には、シャフト３８ｅを収容できるよう、拘束部７２と案内穴７３を形成している。拘束部７２は、段差部３７を嵌め込むための部位で、シャフト３８ｅを固定する機能を担っている。また案内穴７３は、シャフト３８ｅの座屈を規制する機能を担っている。
【００６１】
外力によってシャフト３８ｅが塑性変形した場合でも、段差部３７が拘束部７２に嵌まり込んでいる。そのためシャフト３８ｅは、基本板１２や積載板１４に対して緩みを生じることがなく、締結具の剛性は維持される。また塑性変形したシャフト３８ｅを交換する際は、押圧具７６を取り外してシャフト３８ｅを水平方向に引き出せばよく、狭い空間でも作業が可能である。
【００６２】
図１７は、大断面の柱５１を据え付けるために用いる締結具の形状例を示している。この図の締結具は、柱５１（結合部材）を基礎４１（支持部材）に据え付けるためのもので、柱５１の下面と基礎４１の上面が対向する空間Ｓの中に配置される。そして主に下向きの荷重の伝達を担う支承体１１ｐは、基本板１２と積載板１４と連結部で構成され、そのうち積載板１４は、柱５１の横断面と同じ大きさで、柱５１の下面に接触する。また基本板１２は、基礎４１の上面に載置され、積載板１４と同じ大きさである。なお基本板１２は、基礎４１の上面から突出するアンカーボルト４５と、その先端にねじ込むナット４６を介して基礎４１に固定される。さらに基本板１２の中央には、円盤状の鋼板を溶接で取り付けており、その上面にはスリ鉢状の凹面３０を形成してある。
【００６３】
積載板１４は、全体が柱５１の下面に接触している。また柱５１の下面にはラグスクリュー５５がねじ込まれており、ラグスクリュー５５の下端面も積載板１４と接触しており、積載板１４と柱５１は、強固に一体化されている。さらに積載板１４の中央には、軸棒３１を溶接で取り付けている。軸棒３１の先端は半球状になっており、これが凹面３０と接触することで下向きの荷重を伝達できる連結部が構成される。当然ながら軸棒３１は、凹面３０に対して自在に揺動が可能である。なおこの図の連結部は、図６に示すものと同じである。
【００６４】
基本板１２と積載板１４は、完全に重なるように配置するが、両板の外縁全周には、プレート状の緩衝体３８ｆを取り付ける。緩衝体３８ｆは、鋼板を所定の形状に仕上げたものだが、垂直荷重に対する変形性を確保するため、内部を「く」の字状などに切り抜いてあり、衝撃荷重が作用した際、弾塑性変形を生じてエネルギーを吸収する。なお四枚の緩衝体３８ｆは、いずれも同形状であり、ボルト５４で基本板１２や積載板１４に取り付ける。そのため緩衝体３８ｆには、丸孔３９や底溝３６を形成してあり、また基本板１２や積載板１４の側面にはネジ穴１６を形成してある。
【００６５】
実際に柱５１を基礎４１に据え付ける際は、基本板１２を基礎４１の上面に固定して、積載板１４を柱５１の下面に取り付けた後、四枚の緩衝体３８ｆを積載板１４の側面にボルト５４で固定する。次に、基本板１２の側面に設けたネジ穴１６のうち、緩衝体３８ｆの底溝３６と対になる箇所には、あらかじめボルト５４を差し込んでおく。ただしこのボルト５４は、完全に締め上げてはならず、基本板１２とボルト５４の頭部との間には、底溝３６を差し込むためのスペースを確保しておく。これによって柱５１を基礎４１に据え付ける際、底溝３６を利用して柱５１の仮置きが可能になり、以後、残りの丸孔３９にボルト５４を差し込むと、柱５１の据え付けが完成する。なお柱５１を仮置きした時点で、軸棒３１が凹面３０に接触しており、底溝３６に柱５１の全荷重が作用することはない。
【００６６】
図１８は、図１７の最終形態を示している。基本板１２と積載板１４は、一定の距離を隔てて対向しており、その中心では凹面３０と軸棒３１が接触しており、下向きの荷重を伝達している。また両板の外縁全周には、ボルト５４を介して緩衝体３８ｆが取り付けられており、柱５１に過大な水平荷重が作用すると、緩衝体３８ｆが弾塑性変形することでエネルギーを吸収できる。なお地震などで突き上げるような荷重が作用した場合、凹面３０と軸棒３１がこれに対抗するため、全ての緩衝体３８ｆが押し潰されることはない。そして緩衝体３８ｆが実際に塑性変形した後は、重機などで柱５１を直立させて、次にボルト５４を取り外して緩衝体３８ｆを交換する。この交換作業中は、凹面３０と軸棒３１で下向きの荷重を受け止める。
【００６７】
図１９は、図１７と同様、大断面の柱５１を据え付けるために用いる締結具の形状例を示している。支承体１１ｐは、図１７と同じ構成で、基本板１２と積載板１４は、柱５１の下面と同じ大きさであり、両板の中心には凹面３０と軸棒３１が接触する連結部を設けている。対して緩衝体３８ｃは、図７などと同じ目皿状のものを使用しており、さらに柱５１の一側面当たりで二枚を対向するように配置している。この形態も他と同様、柱５１に過大な水平荷重が作用すると、緩衝体３８ｃが弾塑性変形することでエネルギーを吸収でき、しかも塑性変形した緩衝体３８ｃは、容易に交換できる。
【００６８】
なお図１７、図１８、図１９の連結部は、いずれも凹面３０と軸棒３１で構成されているが、当然ながらこれに限定される訳ではなく、図９に示す支承体１１ｇ、１１ｈのように、クビレ軸３２を使用したものや、自在継ぎ手３３を使用したものなどに置き換えることもできる。
【符号の説明】
【００６９】
１１ 支承体
１２ 基本板
１３ 丸孔
１４ 積載板
１６ ネジ穴
１７ ストッパ
２１ 下アーム（連結部）
２２ ピン（連結部）
２３ 上アーム（連結部）
２４ ピン孔
２５ 留め具
２６ 中板（連結部）
２７ リブ（連結部）
２８ 切欠
３０ 凹面（連結部）
３１ 軸棒（連結部）
３２ クビレ軸（連結部）
３３ 自在継ぎ手（連結部）
３４ フック（連結部）
３５ 係止溝
３６ 底溝
３７ 段差部
３８ 緩衝体
３９ 丸孔
４１ 基礎
４２ 基礎プレート（支持部材）
４５ アンカーボルト
４６ ナット
４７ 雌ネジ
５１ 柱
５３ 下穴
５４ ボルト
５５ ラグスクリュー（係留具）
５６ 凸条
５７ 雌ネジ
５８ 異形棒鋼（係留具）
５９ 横架材（結合部材）
６１ 保持具（下側）
６２ 内ネジ（左ネジ）
６３ 案内穴
６４ 保持具（上側）
６５ 内ネジ（右ネジ）
６６ 押圧具（下側）
６７ 押圧具（上側）
６８ ボルト
７１ 保持具
７２ 拘束部
７３ 案内穴
７６ 押圧具
Ｓ 空間（支持部材と結合部材との間）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎プレート（４２）と柱（５１）や、柱（５１）と横架材（５９）など、隣接する支持部材と結合部材との締結に用い、
支持部材と結合部材が対向する空間（Ｓ）内に配置する支承体（１１）と、該空間（Ｓ）内の外縁近傍に複数配置する緩衝体（３８）と、前記支承体（１１）および前記緩衝体（３８）を固定するため支持部材および結合部材の一方または両方に埋め込む係留具（５５、５８）と、前記支承体（１１）および前記緩衝体（３８）を固定するためのボルト（５４）と、を備え、
前記支承体（１１）は、支持部材に面接触する基本板（１２）と、結合部材に面接触する積載板（１４）と、前記空間（Ｓ）の略中央で基本板（１２）と積載板（１４）を連結する連結部と、からなり、
前記緩衝体（３８）は、前記空間（Ｓ）の変位に応じて反力を発生する弾性を有しており、その一端は基本板（１２）または支持部材内の係留具（５５、５８）のいずれかに固定して、他端は積載板（１４）または結合部材内の係留具（５５、５８）のいずれかに固定することを特徴とする締結具。
【請求項２】
前記連結部は、前記基本板（１２）から突出する下アーム（２１）と、前記積載板（１４）から突出する上アーム（２３）と、前記下アーム（２１）および前記上アーム（２３）を貫通して前記基本板（１２）と前記積載板（１４）を揺動自在に軸支するピン（２２）と、からなることを特徴とする請求項１記載の締結具。
【請求項３】
前記緩衝体は、一端側に左ネジを形成して他端側に右ネジを形成したスタッドボルト（３８ｄ）であり、且つ前記基本板（１２）および前記積載板（１４）の外縁には、該スタッドボルト（３８ｄ）に螺合する内ネジ（６２、６５）を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の締結具。
【請求項４】
前記緩衝体は、両端近傍の側周面にツバ状または溝状の段差部（３７）を有するシャフト（３８ｅ）であり、且つ前記基本板（１２）および前記積載板（１４）の外縁には、該段差部（３７）を保持する拘束部（７２）を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の締結具。
【請求項１】
基礎プレート（４２）と柱（５１）や、柱（５１）と横架材（５９）など、隣接する支持部材と結合部材との締結に用い、
支持部材と結合部材が対向する空間（Ｓ）内に配置する支承体（１１）と、該空間（Ｓ）内の外縁近傍に複数配置する緩衝体（３８）と、前記支承体（１１）および前記緩衝体（３８）を固定するため支持部材および結合部材の一方または両方に埋め込む係留具（５５、５８）と、前記支承体（１１）および前記緩衝体（３８）を固定するためのボルト（５４）と、を備え、
前記支承体（１１）は、支持部材に面接触する基本板（１２）と、結合部材に面接触する積載板（１４）と、前記空間（Ｓ）の略中央で基本板（１２）と積載板（１４）を連結する連結部と、からなり、
前記緩衝体（３８）は、前記空間（Ｓ）の変位に応じて反力を発生する弾性を有しており、その一端は基本板（１２）または支持部材内の係留具（５５、５８）のいずれかに固定して、他端は積載板（１４）または結合部材内の係留具（５５、５８）のいずれかに固定することを特徴とする締結具。
【請求項２】
前記連結部は、前記基本板（１２）から突出する下アーム（２１）と、前記積載板（１４）から突出する上アーム（２３）と、前記下アーム（２１）および前記上アーム（２３）を貫通して前記基本板（１２）と前記積載板（１４）を揺動自在に軸支するピン（２２）と、からなることを特徴とする請求項１記載の締結具。
【請求項３】
前記緩衝体は、一端側に左ネジを形成して他端側に右ネジを形成したスタッドボルト（３８ｄ）であり、且つ前記基本板（１２）および前記積載板（１４）の外縁には、該スタッドボルト（３８ｄ）に螺合する内ネジ（６２、６５）を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の締結具。
【請求項４】
前記緩衝体は、両端近傍の側周面にツバ状または溝状の段差部（３７）を有するシャフト（３８ｅ）であり、且つ前記基本板（１２）および前記積載板（１４）の外縁には、該段差部（３７）を保持する拘束部（７２）を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の締結具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−８２６６８（Ｐ２０１２−８２６６８Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３７２９５（Ｐ２０１０−２３７２９５）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（５００２９２８５１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（５００２９２８５１）
【Ｆターム（参考）】
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