JP2014118718A - 柱の据え付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
柱の断面が小さい場合でも、無理なく強度を向上可能な柱の据え付け構造を提供すること。
【解決手段】
柱脚金物２１は、基礎コンクリート１１の上面に接触する底板２２と、柱５１の下面に接触する天板２４と、底板２２と天板２４を結ぶ直立部２３、２５と、からなり、また柱５１の下面から軸線方向に延びる下穴５３、５４には、断面径が相対的に大きい主ラグスクリュー３１と断面径が相対的に小さい副ラグスクリュー４１をねじ込み、両ラグスクリュー３１、４１は、天板２４の下方に配置する締付具５７、５８で柱脚金物２１に引き寄せる。そして一本の主ラグスクリュー３１の周囲には、二本以上の副ラグスクリュー４１を配置する。副ラグスクリュー４１は、断面径が小さく、柱５１の側面近傍などにも配置可能で、使用本数を増やすことができる。そのため柱５１の断面が小さい場合でも、強度を向上できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、木造建築において、柱脚金物を用いた柱の据え付け構造に関する。

近年の木造建築は、地震や強風による浮き上がりを防止するため、ホールダウン金物や柱脚金物などを用いて、柱を基礎と一体化することが多い。ホールダウン金物は、基礎から突出したアンカーボルトの先端を柱の側面に固定して、柱を下方に引き寄せるもので、アンカーボルトは、柱と隣接するように埋め込まれ、土台を貫通する。また柱脚金物は、基礎と柱の間に挟み込まれ、アンカーボルトで基礎と一体化され、さらに柱脚金物と柱は、ボルトやドリフトピンで一体化される。

柱脚金物の具体例として、後記特許文献１が挙げられる。この文献による柱脚金物は、柱に作用する水平荷重の方向がどのように変化した場合でも、アンカーボルトなどに作用する荷重が大きく変動しないことを目的として開発され、基礎の上面に接触する下板と、柱の下面に接触する上板と、両板を結ぶ複数の直立板で構成され、下板は、円形または多角形としてある。さらに直立板は、等間隔で放射線状に配置してあり、方向による特性の変化を抑制している。なお柱下面の四隅近傍には、ラグスクリューをねじ込んであり、柱脚金物からラグスクリューに向けてボルトを差し込み、柱を固定している。

後記特許文献２では、曲げモーメントとせん断力を確実に伝達することを目的とした木質部材の接合金具アセンブリが開示されている。この接合金具は、基礎と柱を接合するためのもので、柱の下面に接触する上部ベースプレートと、基礎の上面に接触する下部ベースプレートと、両ベースプレートを結ぶ複数のリブプレートで構成され、柱の下面にラグスクリューを埋め込んである。そして接合金具と柱の間に作用するせん断力を伝達するため、上部ベースプレートには、柱の下面に嵌入する突起を形成してある。

特開２０１２−１２２２５６号公報 特開２００８−２５５６２７号公報

前記特許文献のように、柱脚金物と柱を一体化するため、柱の下面にラグスクリューをねじ込む構造は広く普及している。この構造で強度を向上するには、ラグスクリューの断面径を大きくすることや、ラグスクリューの使用本数を増やすことが考えられる。しかし柱の割れを防止するため、ラグスクリューを狭い間隔で複数配置することは難しく、さらに柱の側面からラグスクリューまでの距離についても、極端に短くすることはできない。そのため、ラグスクリューの使用本数を単純に増やすことは難しく、柱の断面が小さいなど、諸条件によっては、理想的な強度を得られない恐れがある。

断面の小さい柱を柱脚金物に据え付ける場合、ラグスクリューは、柱の中心に一本だけ使用することも多い。しかし一本のラグスクリューでは、柱をねじるような外力に対して十分な抵抗ができず、大きな荷重が作用することで柱脚金物と柱がねじれてしまい、建築物の骨格が変形する恐れがある。さらに施工時、柱が柱脚金物に対してねじれないよう、作業を慎重に進める必要がある。

本発明はこうした実情を基に開発されたもので、柱の断面が小さい場合でも、無理なく強度を向上可能な柱の据え付け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、基礎コンクリートの上面に固定される柱脚金物を用いた柱の据え付け構造であって、前記柱脚金物は、前記基礎コンクリートの上面に接触する底板と、前記柱の下面に接触する天板と、該底板と該天板を結ぶ直立部と、からなり、前記柱の下面から軸線方向に延びる下穴には、断面径が相対的に大きい主ラグスクリューと断面径が相対的に小さい副ラグスクリューをねじ込み、前記両ラグスクリューは、前記天板の下方に配置する締付具で前記柱脚金物に引き寄せられ、一本の前記主ラグスクリューの周囲には、二本以上の前記副ラグスクリューを配置してあることを特徴とする柱の据え付け構造である。

柱脚金物は、基礎コンクリートの上面に接触する底板と、柱の下面に接触する天板と、底板と天板を結ぶ直立部と、からなり、底板と天板との間には、ある程度の距離が確保されている。そして底板には、基礎コンクリートから突出するアンカーボルトを差し込み、さらにアンカーボルトの先端にナットを螺合して、柱脚金物を基礎コンクリートに固定する。なお底板と基礎コンクリートの間には、基礎パッキンを挟み込むこともある。

柱脚金物の天板は、柱の下面に接触して垂直荷重を受け止める役割を担い、柱の下面とほぼ同じ大きさとする。対して直立部は、強度や施工性などに問題がない範囲で配置や形状を自在に決めることができ、単純や板材のほか、丸棒やパイプなどを用いることもできる。仮に直立部を板材として、これを底板と天板の外縁同士を結ぶように配置すると、柱脚金物は箱状になる。また直立部を丸パイプとして、これを底板と天板の中央同士を結ぶように配置すると、柱脚金物は「Ｈ」を横倒しにしたような形状になる。

ラグスクリューは金属製で、円柱状の中心軸と、その側周面から半径方向に突出して螺旋状に延びる凸条と、からなり、ネジ釘を大きくしたような形状で、コーチスクリューなどと呼ばれることもある。本発明では、ラグスクリューを柱の下面から軸線方向にねじ込むが、それに先立ち柱には、中心軸とほぼ同径の下穴を加工する。なお柱脚金物との連結のため、ラグスクリューの端部にはオネジやメネジを形成するほか、ねじ込みのため、工具を掛ける部位も設ける。

本発明では、一本の柱の下面に複数本のラグスクリューをねじ込み、しかもこの複数本のラグスクリューは、断面径の異なる主ラグスクリューと副ラグスクリューで構成されることを特徴とする。主ラグスクリューと副ラグスクリューの相違点は、中心軸の断面径であり、一本の柱にねじ込む複数本のラグスクリューのうち、より断面径の大きい方を主ラグスクリュー称して、より断面径の小さい方を副ラグスクリューと称するものとする。

主ラグスクリューは断面径が大きいため、引張荷重に対する耐力も大きく、柱脚金物と柱の間で伝達される荷重の多くを受け止める。この荷重による柱の割れを防止するため、主ラグスクリューは、柱の側面から最も離れた中心付近に配置する。対する副ラグスクリューは断面径が小さいため、ねじ込みに制約が少なく、柱の側面近傍などにも配置できる。

副ラグスクリューは、自在に配置できる訳ではなく、一本の主ラグスクリューに対して、それを囲むように最低でも二本配置するものとする。さらにバランスを考慮すると、副ラグスクリューは、一本の主ラグスクリューを中心として、等距離且つ等間隔で配置することが好ましい。副ラグスクリューをこのように配置することで、引張荷重に対する耐力をより増大できるほか、柱に生じた曲げモーメントにも無理なく対抗できる。なお柱の断面が大きい場合、主ラグスクリューを複数本ねじ込んだ上、それぞれの主ラグスクリューに対して、複数本の副ラグスクリューを囲むようにねじ込む。

副ラグスクリューは、複数本の使用を前提としているが、その全てを同一形状に揃える必要はなく、荷重条件に応じて、個別に長さや断面径の異なる物を使用しても構わない。また、いずれのラグスクリューとも長さに制限はなく、主ラグスクリューと副ラグスクリューのそれぞれの中心軸は、ほぼ同じ長さでも構わない。

締付具は、ラグスクリューを柱脚金物に固定するためのもので、例えばラグスクリューの下端部にメネジを形成してある場合、締付具は、このメネジに螺合するボルトとなる。またラグスクリューの下端部にオネジを形成してある場合、締付具は、このオネジに螺合するナットとなる。なおこのボルトなどを差し込むため、柱脚金物の天板には、ラグスクリューと同心で抜き孔を設ける。このように締付具は、天板を挟んで柱の下面と対向するため、必然的に天板の下方に配置されることになる。

このように、主ラグスクリューと副ラグスクリューを用いて、柱を柱脚金物に固定することで、柱の断面が小さく、断面径の大きい主ラグスクリューを複数本使用できない場合でも、これを補うように複数本の副ラグスクリューを用いることで、引張荷重に対する耐力を無理なく向上できる。さらに柱脚金物と柱は、一点だけではなく複数点で一体化するため、曲げモーメントや柱のねじれにも対抗でき、基礎コンクリートと柱の剛性も強化される。また副ラグスクリューは、断面径が小さいことから、柱の側面からの距離を短縮可能で、複数本の使用が容易で柔軟性に優れる。

請求項１記載の発明のように、柱脚金物と柱との据え付け構造において、柱の下面には、断面径の大きい主ラグスクリューと、断面径の小さい副ラグスクリューをねじ込み、しかも一本の主ラグスクリューを囲むように複数本の副ラグスクリューを配置することで、柱の断面が小さく、複数本の主ラグスクリューを使用することが難しい場合でも、必要な強度を確保しやすい。なお副ラグスクリューは、断面径が小さいことから、柱の側面近傍などにも配置可能で、無理なく使用本数を増やすことができる。

複数本のラグスクリューを用いることで、柱脚金物と柱が実際に一体化している箇所が複数存在することになり、柱に作用する曲げモーメントにも無理なく対抗でき、さらに柱のねじれも防止できる。そのため柱下部の剛性が向上して、建築物の骨格の変形を抑制でき、地震や強風に対して有利である。そのほか施工時、柱を柱脚金物に載せた後、ラグスクリューを固定するための締付具（ボルトやナット）を複数の箇所で組み込むと、これらを締め付ける前の時点で柱のねじれを防止でき、一連の作業を円滑に実施できる。

本発明による柱の据え付け構造を示す斜視図である。 図１の柱脚金物などの詳細形状を示す斜視図である。 図１の各要素を組み上げて、柱を基礎コンクリートに据え付けた状態の斜視図である。 図３のＡ−Ａ断面図で、柱の角部同士を結んだ線の縦断面である。 横断面が細長い矩形状の柱を据え付ける場合を示す斜視図である。 図５の各要素を組み上げて、柱を基礎コンクリートに据え付けた状態の斜視図である。

図１は、本発明による柱５１の据え付け構造を示す斜視図である。この図では、建築物の外縁などに沿って打設される基礎コンクリート１１の上面に柱５１を据え付ける状況を描いており、基礎コンクリート１１の上面は水平に仕上げられ、そこから四本のアンカーボルト１６が突出している。アンカーボルト１６は、先端部を除く大半が基礎コンクリート１１に埋め込まれており、建築物を地盤に引き寄せる役割を果たす。また柱５１は、集成材を含む木製で、その断面（軸線方向に対して直交する輪切り断面）は正方形である。

柱脚金物２１は、複数の鋼材を溶接で一体化したもので、基礎コンクリート１１の上面に接触する底板２２と、柱５１の下面に接触する天板２４と、底板２２と天板２４を結ぶ直立部と、からなる。直立部は、円筒状のパイプ２３と板状のリブ２５からなり、パイプ２３は、底板２２と天板２４の中央同士を結ぶ。またリブ２５は、パイプ２３の外周に等間隔で計四枚を配置してある。そして底板２２の四隅には、アンカーボルト１６を差し込むため、底孔２６を設けてある。底孔２６は、施工誤差を考慮して内径をやや大きくしてあり、その上にワッシャ１７を組み込む。

柱５１の下面には、主ラグスクリュー３１と副ラグスクリュー４１をねじ込む。いずれのラグスクリュー３１、４１とも、円柱状の中心軸３３、４３と、その側周面から突出して螺旋状に延びる凸条３４、４４などで構成されるが、中心軸３３、４３の断面径は、主ラグスクリュー３１の方が副ラグスクリュー４１の約三倍となっている。しかも双方の中心軸３３、４３を比較すると、主ラグスクリュー３１の方が長い。そのため主ラグスクリュー３１は、より過大な引張荷重を受け止めることができる。

主ラグスクリュー３１の下部には、ねじ込みの際に工具を掛けるための六角部３７を形成してあり、さらに下端面の中心には、メネジ３８を形成してある。また副ラグスクリュー４１の中心軸４３の下端部には、円盤状のツバ４６を形成してあり、その下には、工具を掛けるための六角部４７を形成してある。なお副ラグスクリュー４１は断面径が小さく、主ラグスクリュー３１のように内部にメネジ３８を形成することが難しい。そのため六角部４７の下にオネジ４８を形成してある。

主ラグスクリュー３１は、柱５１の下面中央にあらかじめ加工された下穴５３にねじ込み、対する副ラグスクリュー４１は、柱５１の下面の四隅近傍に加工された下穴５４にねじ込む。いずれの下穴５３、５４とも、その内径は、ねじ込まれる中心軸３３、４３の外径に等しい。ねじ込みを終えると、凸条３４、４４の全域が柱５１の中に食い込み、全てのラグスクリュー３１、４１は、柱５１と一体化する。

天板２４の四隅には、副ラグスクリュー４１のオネジ４８を差し込むため、抜き孔２７を設けてある。そして抜け孔２７から突き出したオネジ４８の先端には、ナット５８を螺合して、副ラグスクリュー４１を柱脚金物２１に引き寄せる。また主ラグスクリュー３１を引き寄せるボルト５７は、パイプ２３の中に差し込み、その先端を天板２４から突出させる。そのため天板２４の中央には、中孔２８を設けてある。

施工時は、まず計五本のラグスクリュー３１、４１を柱５１にねじ込み、次に、柱脚金物２１を柱５１の下面に接触させて、その後、締付具であるボルト５７とナット５８をラグスクリュー３１、４１と螺合させて、柱脚金物２１を柱５１と一体化する。そして柱５１を吊り上げ、アンカーボルト１６を柱脚金物２１の底孔２６に差し込み、その先端にワッシャ１７を組み込み、さらにナット１８を螺合して締め付けると、柱５１は、柱脚金物２１を介して基礎コンクリート１１に固定される。

図２は、図１の柱脚金物２１などの詳細形状を示している。柱脚金物２１は、底板２２と天板２４と直立部からなり、さらに直立部は、中心に配置されるパイプ２３と、パイプ２３の外周に計四枚が等間隔で並ぶリブ２５で構成される。そして底板２２から天板２４までの各要素は、製造段階で溶接によって一体化する。また底板２２には、アンカーボルト１６を差し込むための底孔２６を設けてあるほか、対向する天板２４には、柱５１を固定するため、中孔２８と抜き孔２７を設けてある。

主ラグスクリュー３１は、円柱状の中心軸３３と、その側周面を取り囲む凸条３４などで構成され、一端面には、レンチなどの工具を掛けるための六角部３７を形成してあり、その中心には、メネジ３８を形成してある。対する副ラグスクリュー４１は、主ラグスクリュー３１と同様、中心軸４３と凸条４４と六角部４７などで構成されるが、中心軸４３の断面径は小さく、さらに中心軸４３の端部にツバ４６を設けてある。ツバ４６は、必要以上に深く木材に埋まることを防止する機能を担う。また副ラグスクリュー４１には、メネジ３８の代替としてオネジ４８を形成してある。

主ラグスクリュー３１は、ボルト５７で柱脚金物２１と一体化する。このボルト５７は、パイプ２３から差し込まれ、主ラグスクリュー３１のメネジ３８に螺合する。そのため柱脚金物２１の底板２２には、ボルト５７を差し込むための中孔２９を設けてある。この中孔２９は、ボルト５７全体が通過可能な内径としてある。対する天板２４には、ボルト５７の軸部だけを差し込み可能な中孔２８を設けてある。また副ラグスクリュー４１の六角部４７とオネジ４８は、天板２４の抜き孔２７に差し込まれ、このオネジ４８の先端にナット５８を螺合する。

図３は、図１の各要素を組み上げて、柱５１を基礎コンクリート１１に据え付けた状態である。柱５１の中心に主ラグスクリュー３１がねじ込まれ、その周囲に計四本の副ラグスクリュー４１がねじ込まれ、これら計五本のラグスクリュー３１、４１で柱脚金物２１と柱５１が一体化している。また柱脚金物２１の底板２２の四隅には、アンカーボルト１６が差し込まれ、この先端に螺合したナット１８を締め付けることで、基礎コンクリート１１と柱脚金物２１が一体化している。なおナット１８の下には、ワッシャ１７を挟み込んでいる。このように柱５１を据え付けた後は、全てのラグスクリュー３１、４１が柱５１に埋め込まれ、外観からはその存在をほとんど把握できない。

図４は、図３のＡ−Ａ断面で、柱５１の角部同士を結んだ線の縦断面である。柱５１の中心には主ラグスクリュー３１がねじ込まれ、その下部にボルト５７が螺合しており、柱５１を柱脚金物２１に引き寄せている。さらに柱５１の側面近傍には、副ラグスクリュー４１がねじ込まれ、そのオネジ４８が天板２４を貫通している。そしてオネジ４８の先にナット５８を螺合して、柱５１を柱脚金物２１に引き寄せている。この図のように、副ラグスクリュー４１は断面径が小さいため、柔軟に配置可能で、柱５１の横断面が小さい場合でも、無理なく複数本の使用が実現する。また柱５１に生じる曲げモーメントは、柱５１の側面近傍にねじ込まれた副ラグスクリュー４１で受け止められ、柱５１の剛性が向上する。

副ラグスクリュー４１のツバ４６は、柱５１の下面に陥没させており、柱５１と天板２４は無理なく面接触する。また天板２４の抜き孔２７には、副ラグスクリュー４１のオネジ４８のほか、根元の六角部４７も入り込んでいる。そのほか作図は省略しているが、パイプ２３の外周の背後には、底板２２と天板２４を結ぶリブ２５があり、柱脚金物２１の変形を抑え込んでいる。

図５は、横断面が細長い矩形状の柱５１を据え付ける場合を示している。この図では、柱５１の形状に応じて、二本の主ラグスクリュー３１を用いて、さらに個々の主ラグスクリュー３１の周囲に計四本の副ラグスクリュー４１を配置して、計十本のラグスクリュー３１、４１で柱５１を据え付けている。なお各ラグスクリュー３１、４１は、図１と同じ物である。このように副ラグスクリュー４１を分散配置することで、実質的に柱５１の下面全体が柱脚金物２１と一体化する。

ここで使用する柱脚金物２１は、底板２２とリブ２５と天板２４だけで構成され、底板２２と天板２４は、柱５１の横断面と同じ大きさである。またリブ２５は、底板２２や天板２４の中央を貫くように十字状に配置してあるが、中孔２８の直下では途切れている。このように柱脚金物２１の形状は、必要に応じて自在に決めて構わない。

図６は、図５の各要素を組み上げて、柱５１を基礎コンクリート１１に据え付けた状態である。柱５１には計二本の主ラグスクリュー３１がねじ込まれ、個々の主ラグスクリュー３１の周囲に計四本の副ラグスクリュー４１がねじ込まれ、これら計十本のラグスクリュー３１、４１で柱脚金物２１と柱５１が一体化している。また柱脚金物２１には計四本のアンカーボルト１６が差し込まれており、この先端に螺合したナット１８によって、基礎コンクリート１１と柱脚金物２１が一体化している。

１１ 基礎コンクリート
１６ アンカーボルト
１７ ワッシャ
１８ ナット
２１ 柱脚金物
２２ 底板
２３ パイプ（直立部）
２４ 天板
２５ リブ（直立部）
２６ 底孔
２７ 抜き孔
２８ 中孔（天板の方）
２９ 中孔（底板の方）
３１ 主ラグスクリュー
３３ 中心軸
３４ 凸条
３７ 六角部
３８ メネジ
４１ 副ラグスクリュー
４３ 中心軸
４４ 凸条
４６ ツバ
４７ 六角部
４８ オネジ
５１ 柱
５３ 下穴（主ラグスクリューをねじ込む方）
５４ 下穴（副ラグスクリューをねじ込む方）
５７ ボルト（締付具）
５８ ナット（締付具）

Claims (1)

1. 基礎コンクリート（１１）の上面に固定される柱脚金物（２１）を用いた柱（５１）の据え付け構造であって、
   前記柱脚金物（２１）は、前記基礎コンクリート（１１）の上面に接触する底板（２２）と、前記柱（５１）の下面に接触する天板（２４）と、該底板（２２）と該天板（２４）を結ぶ直立部（２３、２５）と、からなり、
   前記柱（５１）の下面から軸線方向に延びる下穴（５３、５４）には、断面径が相対的に大きい主ラグスクリュー（３１）と断面径が相対的に小さい副ラグスクリュー（４１）をねじ込み、
   前記両ラグスクリュー（３１、４１）は、前記天板（２４）の下方に配置する締付具（５７、５８）で前記柱脚金物（２１）に引き寄せられ、
   一本の前記主ラグスクリュー（３１）の周囲には、二本以上の前記副ラグスクリュー（４１）を配置してあることを特徴とする柱（５１）の据え付け構造。

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