結合部件、結合部件的製造方法及木部件接合結構的製作方法
2023-05-22 05:03:26 5
結合部件、結合部件的製造方法及木部件接合結構的製作方法
【專利摘要】本發明涉及能夠在木部件和被接合部件的接合部分有效吸收振動的能量的結合部件、結合部件的製造方法及木部件接合結構。在木部件(1)中埋入並固定金屬的結合部件(11)，通過將上述結合部件和固定於作為被接合部件的基礎(3)的接合配件(12)相結合，來將木部件和被接合部件進行接合。結合部件具有：成為金屬棒狀的主體部(31)，埋入木部件中而被保持；以及中軸部(32)，從主體部的一個端面突出，與接合於木部件的被接合部件或者固定於被接合部件的接合配件相結合。中軸部從突出於主體部的端面的部分至該主體部的軸線方向的規定的深度為止，側面與該主體部分離而容許軸線方向的相對位移，在最深部與該主體部一體地連續。
【專利說明】結合部件、結合部件的製造方法及木部件接合結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及結合部件、該結合部件的製造方法及利用該結合部件的木部件接合結構，用於將木造建築物的木製柱和木製梁或基礎等被接合部件進行接合。
【背景技術】
[0002]提出了在木造建築物中，能夠針對木製柱和木製梁或木製柱和基礎等設置成能夠傳遞彎曲力矩的所謂的剛性結合來將結構骨架設為框架結構的技術。在這種結構中，若水平方向的力作用於結構骨架，則在柱的與梁接合的接合部或柱的與基礎接合的接合部產生彎曲力矩。並且，如地震時，當水平方向的力反轉而反覆作用時，在柱的與梁接合的接合部或柱的與基礎接合的接合部，彎曲力矩反轉方向而反覆產生。針對這種彎曲力矩，接合部需要維持充分的強度。
[0003]例如，專利文獻I中記載了利用木製柱的框架結構體的接合結構。
[0004]該接合結構中，木製柱的下端部的兩處經由接合配件與基礎接合，分別為如下結構。
[0005]如圖15所示，向木製柱121的下端部沿著軸線方向擰入螺紋部件122，在該螺紋部件122中從端面沿著軸線方向形成有中空孔。向該中空孔插入接合螺栓123，在中空孔的底部旋合有接合螺栓123的上端部。這樣，接合螺栓123的上端部與螺紋部件122連結，且該接合螺栓123的下端部與結合於基礎124的接合配件125連結。即，在形成於接合螺栓123的下端部的外螺紋部123a上旋合有中間螺母126和緊固螺母127，與螺紋部件122的端面壓接為止擰緊的中間螺母126和緊固螺母127之間夾持接合配件125而相結合。
[0006]這種利用螺紋部件122及接合配件125的結合部設置於柱121下端部的兩處即呈扁平的長方形的柱截面的長邊方向兩端部。這些結合部通過承受拉伸力和壓縮力，來抵抗彎曲力矩。
[0007]在上述接合結構中，當柱121的下端部產生大的彎曲力矩時，在一側螺紋部件122擰入木製柱121的位置，向上方抬起的力作用於螺紋部件122，且拉伸力作用於插入螺紋部件122的中空孔而被旋合的接合螺栓123。並且，在另一側螺紋部件(未圖示)和接合配件之間，經由中間螺母作用有壓縮力。拉伸力起作用的接合螺栓123以從螺紋部件122的中空孔引出的方式產生延伸，若延伸超過彈性區域，則發生基於拉伸應力的塑性變形。之後，若發生相反的方向的彎曲力矩，則沿著將柱121的下端部向接合配件125推壓的方向發生變形，壓縮力作用於通過拉伸應力而發生了塑性變形的接合螺栓123。即，壓縮力以使接合配件125的上表面壓接於中間螺母126，並使接合螺栓123壓入於螺紋部件122的中空孔的方式起作用，由此返回到中間螺母126抵接於螺紋部件122的原來的位置。
[0008]這樣，在上述接合結構中，即使反轉的彎曲力矩反覆作用於接合部，柱121還是維持經由接合配件125與基礎124接合的狀態。
[0009]專利文獻1:日本特開2007-077611號公報
[0010]在專利文獻I中所記載的接合結構中，如上所述，當反覆反轉的彎曲力矩作用於接合部時，能夠維持柱121和基礎124的接合，並通過接合螺栓123的塑性變形而吸收地震動的能量。
[0011]但是，在這種接合結構中，對於螺紋部件122及接合螺栓123，具有如下需要解決的問題。
[0012]若地震時等情況下水平力反覆作用，且在上述接合螺栓123上發生拉伸方向的塑性變形，則與螺紋部件122旋合的外螺紋部也發生拉伸方向的塑性變形。在設置於螺紋部件122的中空孔的底部的內螺紋部和接合螺栓123的外螺紋部之間設置有尺寸公差，因而有輕微的間隙，多多少少會發生鬆動，但若在接合螺栓123發生拉伸方向的塑性變形，則兩者之間的鬆動程度變大。若螺紋部件122和接合螺栓123因這種鬆動而相對位移，則基於接合螺栓123反覆發生拉伸方向的塑性變形及壓縮方向的塑性變形而吸收地震時的振動能量的功能下降。
[0013]並且，在螺紋部件122的中空孔內的內螺紋部和接合螺栓123的外螺紋部之間容易發生軸線的角度變化，且容易發生當壓縮力作用於接合螺栓123時的壓曲。S卩，對於接合螺栓123的前端部的角度變化的約束下降，從而壓曲長度變大，當發生壓曲時的載荷變小。即使這種接合螺栓123的壓曲發生在螺紋部件122的中空孔內的情況下，吸收地震時的振動能量的功能也會下降。
[0014]進而，螺紋部件122和接合螺栓123旋合，接合螺栓123和中間螺母126旋合，接合螺栓123和緊固螺母127旋合，需要以在各旋合部分不發生鬆弛的方式進行施工。
【發明內容】
[0015]本發明是鑑於如上所述的情況而做出的，其目的在於，提供能夠在木部件和被接合部件的接合部分有效吸收振動的能量的結合部件、該結合部件的製造方法及利用該結合部件的木部件接合結構。
[0016]為了解決上述問題，根據第一方案的發明，提供結合部件，上述結合部件具有:成為金屬棒狀的主體部，埋入木部件中而被保持；以及中軸部,從上述主體部的一個端面突出，與和上述木部件接合的被接合部件或者固定於上述被接合部件的接合配件相結合，上述中軸部從突出於上述主體部的端面的部分至該主體部的軸線方向的規定的深度為止，側面與該主體部分離而容許軸線方向的相對位移，並且在最深部與該主體部一體地連續。
[0017]已知通常情況下，若結構物直到最終破壞狀態為止其所容許的變形量即塑性變形大，則成為有韌勁的強韌的結構。尤其，就如框架結構等超靜定結構物而言，若結構物的各部容許大的塑性變形，則當大的載荷起作用而在結構骨架的一部分發生塑性變形時，發生彎曲力矩的再分配，且最終破壞為止的耐力得到提高。並且，像地震時一樣，當載荷(振動)反覆起作用時，通過塑性變形，來吸收振動的能量，振動衰減，從而對於最終破壞的安全性得到提聞。
[0018]若利用本發明的結合部件來將木部件和被接合部件接合，則當對木部件和被接合部件的接合部沿著要使雙方分開的方向作用有力時，要從主體部的軸線方向的孔引出的力作用於上述結合部件的中軸部而產生拉伸應力。由此，在中軸部產生延伸，當拉伸應力的作用超過屈服點應力時，發生塑性變形，從而直到最終破壞為止，容許大的變形。因此，成為具有韌勁的強韌的結構。
[0019]並且，當載荷的方向反轉而由使木部件頂到被接合部件的方向的力起作用時，使向孔壓入的方向的力即壓縮力作用於中軸部，從而能夠在因拉伸應力而發生了塑性變形的中軸部發生壓縮應變。能夠通過這種中軸部的塑性變形來吸收振動的能量。此時，中軸部與結合部件的主體部一體地連續，不會在中軸部和主體部之間發生鬆弛或相對位移，能夠通過中軸部的塑性變形來有效吸收振動的能量。
[0020]根據第二方案的發明，在第一方案所述的結合部件中，上述中軸部是將與上述主體部分離而製成的軸部件插入於從上述主體部的端面沿著軸線方向形成的孔內，將上述軸部件的插入於孔內的前端部及上述孔的底部進行加熱並推壓而通過焊接來使上述軸部件的前端和上述主體部的孔的底部接合而成的。
[0021]在上述結合部件中，即使形成於主體部的孔深，中軸部和位於其外側的主體部分離的範圍長，也能夠實現中軸部在孔的底部與主體部形成一體的結構。
[0022]根據第三方案的發明，在第一方案所述的結合部件中，上述中軸部具有凸緣狀部，該凸緣狀部與從上述本端部的端面突出的部分一體地連續並向與該中軸部的軸線成直角的方向突出，該凸緣狀部被按壓到上述主體部的端面。
[0023]在上述結合部件中，在拉伸力作用於中軸部而發生塑性變形之後，當載荷的方向反轉而將木部件向被接合部件推壓的方向的力起作用時，能夠使壓縮力從被接合部件或接合配件經由凸緣狀部作用於中軸部。然後，在凸緣狀部被推壓到上述主體部的狀態下，能夠從被接合部件一側經由凸緣狀部向主體部傳遞作用於木部件和被接合部件之間的壓縮力。
[0024]並且，在凸緣狀部被推壓到主體部的端面的狀態下，設置於主體部的孔內被凸緣狀部封閉，能夠抑制在孔內生鎊。
[0025]根據第四方案的發明，在第三方案所述的結合部件中，上述中軸部是與上述主體部分離而製作具有上述凸緣狀部的軸部件，並向從上述主體部的端面沿著軸線方向形成的孔內插入上述軸部件，在上述凸緣狀部從上述主體部的端面分離的狀態下，對插入於該軸部件的孔內的前端部及該孔的底部進行加熱，直到上述凸緣狀部抵接於上述主體部的端面為止進行推壓，並通過焊接將該軸部件的前端和上述主體部的孔的底部接合併冷卻而成的。
[0026]在上述結合部件中，在對軸部件的前端和主體部的孔的底部進行加熱之後，能夠將它們推壓來接合成一體。然後，當加熱時，軸部件的溫度高於周圍的主體部的溫度，若將它們在相互推壓的狀態即主體部的端面和軸部件的凸緣狀部抵接的狀態下進行冷卻，則軸部件的收縮量與周圍的主體部相比更高，凸緣狀部被進一步向主體部的端面推壓。
[0027]根據第五方案的發明，在第二方案或第四方案所述的結合部件中，在設置於上述主體部的上述孔內，設置有從最深部朝向該孔的開口側沿著軸線方向突出、且與該孔的內周面分離的凸部，上述中軸部將上述軸部件的前端與上述凸部接合而形成。
[0028]在上述結合部件中，能夠對從設置於主體部的孔的底部突出的凸部進行加熱，並與加熱的軸部件的前端部通過焊接來接合。此時，只要與軸部件的前端接合的凸部被加熱到充分的溫度即可，能夠抑制主體部的截面突變的孔的底部附近的溫度上升。由此，能夠抑制因主體部內的溫度不均勻而產生的冷卻時的溫度應力及裂紋。
[0029]根據第六方案的發明，在第二方案、第四方案或第五方案所述的結合部件中，在上述軸部件的前端以中心軸線與該軸部件一致的方式形成凸狀或凹狀的圓錐曲面，在設置於上述主體部的上述孔的底面或形成於上述孔的底部的凸部形成有具有與形成於上述軸部件的前端的凸狀或凹狀的圓錐曲面大致相同的斜率的凹狀或凸狀的圓錐曲面。
[0030]在上述結合部件中，當使加熱的主體部的孔的底部和軸部件的前端部相互推壓而進行接合時，通過雙方的圓錐曲面而引導至中心軸一致的位置，從而能夠在主體部和中軸部的中心軸線大致一致的狀態下進行接合。
[0031]根據第七方案的發明，提供結合部件的製造方法，從由金屬構成的棒狀的主體部的端面沿著軸線方向設置規定的深度的孔，將具有能夠在上述孔內實現軸線方向的相對位移的外徑、且具有與兩端之間的中間部分一體地連續的凸緣狀部的軸部件中的上述凸緣狀部的一端側插入到上述孔內，在上述凸緣狀部從上述主體部的端面分離的狀態下，對該軸部件的插入於上述孔內的前端部及該孔的底部進行加熱，將上述凸緣狀部推壓到上述主體部的端面而通過焊接對該軸部件的前端和上述主體部的孔的底部進行接合併冷卻。
[0032]在上述結合部件的製造方法中，在對軸部件的前端和主體部的孔的底部進行加熱之後，能夠將它們推壓來接合成一體。然後，當加熱時，軸部件的溫度高於周圍的主體部的溫度，若將它們在相互推壓而使主體部的端面和軸部件的凸緣狀部抵接的狀態下進行冷卻，則軸部件的收縮量與周圍的主體部相比更高，凸緣狀部被進一步向主體部的端面推壓。
[0033]根據第八方案的發明，提供木部件接合結構，在木部件中埋入並固定金屬的結合部件，並通過將該結合部件與被接合部件或固定於被接合部件的接合配件相結合，來將上述木部件和上述被接合部件接合，上述結合部件具有:棒狀的主體部，埋入上述木部件中而被保持；以及中軸部，從上述主體部的一個端面突出，與上述被接合部件或者固定於被接合部件的接合配件相結合，上述中軸部從突出於上述主體部的端面的部分至該主體部的軸線方向的規定的深度為止，側面與該主體部分離而容許軸線方向的相對位移，並且在最深部與該主體部一體地連續。
[0034]在上述木部件接合結構中，當對木部件和被接合部件的接合部反覆作用有要使雙方分開的方向的力及要使木部件和被接合部件相互推壓的力時，若在中軸部超過屈服點應力而產生拉伸應力，則發生塑性變形，能夠通過位移和力的關係的歷史而吸收的能量增大。SP，中軸部與結合部件的主體部一體地連續，在中軸部和主體部之間不會發生鬆弛或相對位移，能夠通過中軸部的塑性變形來有效吸收能量。因此，能夠成為具有韌勁的強韌的結構。
[0035]發明效果
[0036]如上所述，通過利用本發明的結合部件，木部件的接合部斷裂為止的塑性變形量變大，能夠實現韌勁強的建築結構，並且能夠抑制在接合部發生鬆弛或者能量的吸收量下降的現象。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為表示利用本發明的結合部件來構築的木造建築物的結構骨架的簡要立體圖。
[0038]圖2為表示圖1所示的結構骨架的柱下端部和基礎的接合結構的分解立體圖。
[0039]圖3為圖2所示的接合結構的放大剖視圖，示出了與框架架構體的軸線平行的截面。
[0040]圖4為利用於圖2及圖3所示的接合結構的接合配件的立體圖。
[0041]圖5為本發明的一實施方式的圖2及圖3所示的接合結構中所使用的結合部件的側視圖及剖視圖。
[0042]圖6為表示圖5所示的結合部件的製造方法的局部剖視圖。
[0043]圖7為表示通過圖2及圖3所示的接合結構與基礎接合的柱的變形狀態的簡圖。
[0044]圖8為表示如圖7所示發生變形時的柱和基礎的接合部分的放大剖視圖。
[0045]圖9為表示利用本發明的結合部件的柱和梁的接合部的例子的剖視圖。
[0046]圖10為表示圖5所示的結合部件的製造方法的其他例的局部剖視圖。
[0047]圖11為表示能夠利用於圖2及圖3所示的接合結構的結合部件的其他例的局部側視圖及局部剖視圖。
[0048]圖12為表示圖11所示的結合部件的製造方法的其他例的簡要剖視圖。
[0049]圖13為表示本發明的結合部件的其他實施方式的局部剖視圖。
[0050]圖14為表示利用了本發明的結合部件的其他例的木部件接合結構的剖視圖。
[0051]圖15為表示利用了現有的結合部件的木部件接合結構的簡要剖視圖。
[0052]附圖標記的說明
[0053]1:柱
[0054]la、Ic:切口部
[0055]2:梁
[0056]3:基礎
[0057]4:框架架構體
[0058]11:結合部件
[0059]12:接合配件
[0060]13:地腳螺栓
[0061]14:緊固螺母
[0062]15:螺母
[0063]21:接合配件的上側的水平板部
[0064]22:接合配件的下側的水平板部
[0065]23:接合配件的側板部
[0066]24:貫通孔
[0067]25:圓孔
[0068]26:圓形板
[0069]27:長孔
[0070]31:結合部件的主體部
[0071]31a:螺旋狀的突出部
[0072]31b:主體部的外周部分
[0073]31c:主體部的突出有中軸部的一側的端面
[0074]32:結合部件的中軸部
[0075]32a:外螺紋部
[0076]33:結合部件的凸緣狀部
[0077]33a:切口部
[0078]33b:凸緣狀部的突出有中軸部的一側的面
[0079]34:環狀的間隙
[0080]35:孔
[0081]36:環狀的槽
[0082]37:凸部
[0083]38:成為中軸部的軸部件
[0084]41:梁用的螺紋部件
[0085]42:無頭螺栓
[0086]43:緊固螺母
[0087]51、61、71:主體部
[0088]52、62、72:孔
[0089]53:凸部
[0090]54、64、74:軸部件
[0091]63、73:孔的底面
[0092]80:結合部件
[0093]81:主體部
[0094]82:中軸部
[0095]83:成為凸緣狀部的螺母
[0096]90:鋼部件
[0097]91:主體部
[0098]92:中軸部
[0099]93:螺母
[0100]94:環狀的間隙
[0101]101:結合部件
[0102]102:中軸部
[0103]103:接合配件
[0104]111:主體部
[0105]Illa:節狀的凸部
[0106]112:合成樹脂
【具體實施方式】
[0107]以下，根據圖對本發明的實施方式進行說明。
[0108]圖1為表示能夠利用本發明的結合部件的木造建築物的結構骨架的例的簡要立體圖。
[0109]上述結構骨架具有框架架構體4，在混凝土製的基礎3上組合多個框架架構體4而形成，上述框架架構體4以能夠傳遞彎曲力矩的方式將木製柱I和木製梁2以及木製柱I和基礎3進行接合。各個框架架構體4呈在木製柱I的上方放置木製梁2而接合的所謂的連續梁構造(梁勝6構造)，構成各個框架架構體4的柱I的截面呈支撐的梁2的軸線方向的邊長且與梁2的軸線成直角的方向的邊短的扁平的長方形。並且，梁2的截面也呈上下方向的邊長且水平方向的邊短的扁平的長方形。因此，各框架架構體的柱I和梁2的接合部呈抵抗沿著截面的長邊方向產生壓縮應力和拉伸應力的單向的彎曲的結構。然後，框架架構體4a和另一框架架構體4b以使得一個框架架構體4a的梁2a的端面碰到另一框架架構體4b的梁2b的側面的方式進行接合，並成為立體的框架結構。
[0110]圖2為表示作為本發明一實施方式的木部件接合結構的分解立體圖。並且，圖3為相同的接合結構的放大剖視圖，表示與框架架構體的軸線平行的截面。
[0111]在上述接合結構中，在柱I的下端面的長邊方向的兩端部設有切口部la，且從各個切口部Ia向該柱I的軸線方向擰入有結合部件11。然後，在該切口部Ia配置有接合配件12，結合部件11與接合配件12通過緊固螺母14而相結合。
[0112]另一方面，在基礎3，在與柱I擰入有結合部件11的位置相對應的位置分別埋入有鉛垂方向的地腳螺栓13，頭部從基礎3的上表面突出。然後，通過與上述地腳螺栓13旋合的螺母15將接合配件12固定於基礎3。由此，基礎3和柱I經由地腳螺栓13、接合配件12及結合部件11進行接合。
[0113]在上述基礎3中，由混凝土形成的壁狀部的上表面通過基體調整材料3a被平坦地精加工。然後，上述接合配件12抵接於通過基體調整材料3a被平坦地精加工的壁狀部的上表面，並通過地腳螺栓13被固定。
[0114]基體調整材料例如包含砂漿或石膏，能夠在具有高流動性的狀態下流入而被固化，並能夠使用被稱為矯直機或自流平材料等的材料。
[0115]如圖4所示，上述接合配件12具有彼此對置的兩個水平板部21、22及將它們連結的側板部23，側板部23被設置成，在沿著水平板部21、22的周緣的一部分開放這些水平板部之間。
[0116]在上側的水平板部21設有貫通孔24，通過該貫通孔與埋入於柱I的結合部件11相結合。並且，下側的水平板部22抵接於基礎3的上表面，並通過下端部埋入於基礎的地腳螺栓13和與該地腳螺栓旋合的螺母15將下側的水平板部22固定於基礎3。
[0117]在下側的水平板部22形成有圓孔25，從箱狀的接合配件12的內側，圓形板26嵌入並卡止於在上述圓孔25。然後，圓形板26能夠在嵌合於圓孔25內的狀態下沿著周方向進行旋轉。在上述圓形板26設有能夠插通地腳螺栓13的長孔27，該長孔27從圓形板26的中心沿著半徑方向具有軸線。因此，能夠使圓形板旋轉來調整長孔27的軸線的方向，由此調整地腳螺栓13和接合配件12的相對位置，能夠容易將柱I立設於規定的位置。
[0118]此外，接合配件12優選被設定為，防止在拉伸力或壓縮力從柱I起作用時發生大的變形，或者在結合部件11或地腳螺栓13斷裂之前發生破壞，並優選地，以使得接合配件12具有充分的強度和剛性的方式設定部件厚度並選擇材料。
[0119]如圖5所示，上述結合部件11具有:主體部31，外周面設有螺旋狀的突出部31a ；中軸部32，被設置成從上述主體部的一個端面突出；以及凸緣狀部33，與上述中軸部設置成一體。
[0120]上述主體部31擰入設置於木部件的孔而被固定，螺旋狀的突出部31a卡止於木部件，相對於拔出方向的力具有大的抵抗力。
[0121]上述中軸部32沿著主體部31的中心軸線設置，從一個端面31c到軸線方向的規定的深度，與主體部31分離，從而在與主體部31之間容許軸線方向的相對位移。即，中軸部32在與主體部31的外周部分31b之間形成有環狀的間隙34，在形成於主體部31的軸線方向的孔內形成有中軸部32。然後，在上述孔內的最深部，中軸部32與主體部31連續地形成一體。另一方面，中軸部32的相反側的端部從主體部31的端面31c突出，在前端部形成有外螺紋。如此突出的中軸部的外螺紋部32a插通於設在接合配件12的上側的水平板部21的貫通孔24，並能夠通過緊固旋合的緊固螺母14來與接合配件12相結合。
[0122]上述凸緣狀部33與上述中軸部32成一體地連續形成，在中軸部32從形成於主體部31的孔內露出的部分，以從中軸部32的周面向外側突出的方式形成而呈凸緣狀，與主體部31的端面31c對置的一面緊貼於該端面。並且，在上述凸緣狀部33的中軸部突出的一側形成有多個切口部33a，能夠在這些切口部33a卡止工具，來使凸緣狀部33繞著主體部31的軸線旋轉。由此，能夠將結合部件11擰入設置於木製柱I的孔內，並且如圖3所示固定成凸緣狀部33的突出有中軸部的一側面33b與圖3所示的柱I的切口部內的面Ib大致成為同一面。
[0123]此外，優選地，成為上述結合部件11的中軸部32的部分由軟鋼等斷裂為止的塑性變形量大的材料形成，能夠根據設置結構物的接合結構的部位及構成結構物的部件的尺寸等設定直徑。
[0124]上述結合部件11例如能夠利用以如下方式製成的部件。
[0125]如圖6 (a)所示，切削棒狀的鋼材而形成周面設有螺旋狀的突出部31a的實心截面的主體部31。然後，如圖6(b)所示，從主體部的一個端面31c沿著軸線方向切削孔35。在切削至規定的深度之後，如圖6(c)所示，僅對沿著孔35的內周面的位置進行進一步的切肖IJ，在孔的底部形成環狀的槽36，成為從上述槽的底部突出有作為中軸部的一部分的凸部37的狀態。在上述凸部的前端部37a通過切削來形成中心軸線與主體部31大致一致的凹狀的圓錐曲面。
[0126]另一方面，另行製作成為中軸部32的棒狀的軸部件38，並在前端設置與形成於主體部31的凹狀的圓錐曲面幾乎相同的斜率的凸狀的圓錐曲面。並且，預先在上述軸部件38設置凸緣狀部33。凸緣狀部33的一側38a的長度與形成於主體部31的孔35的深度對應地決定，另一側38b設為與被接合部件相結合時所需的長度，形成外螺紋。
[0127]如圖6(d)所示，將上述軸部件38的凸緣狀部33的一側38a插入到形成於主體部31的孔35內，並使前端面與孔內的凸部37對置。此時，凸緣狀部33與主體部31的端面31c維持規定的間隔。
[0128]像這樣，在使軸部件38的前端面與形成於主體部31的孔內的凸部37對置的狀態下加熱對置部分，並進行焊接。加熱及焊接能夠採用如下方法，即，使焊接的面相碰，利用使電流流動來通過接觸面的電阻而產生的發熱的方法、使焊接面之間維持間隙，並發生電弧放電而加熱的方法、在使焊接面接觸的狀態下使主體部31或軸部件38高速旋轉，來利用摩擦熱而發熱的方法等。像這樣，在加熱軸部件38的前端部及主體部31的孔內的凸部37的狀態下推壓雙方，如圖6 (e)所示，將軸部件38壓入於孔內，直到凸緣狀部33抵接於主體部31的端面31c為止。在該狀態下進行冷卻，由此能夠獲得中軸部32在形成於主體部31的孔的底部一體地連續，且該中軸部32從主體部31的一個端面突出的結合部件11。
[0129]在加熱上述軸部件38的前端和主體部31的孔內的凸部37，並將它們推壓的狀態下，軸部件38的溫度高於位於其外側的主體部的外周部31b的溫度。因此，若進行冷卻，則從軸部件38的前端到設有凸緣狀部33的位置為止的收縮量大於主體部31的軸線方向上的相對應的範圍內的收縮量。由此，凸緣狀部33頂到主體部的端面31c而緊貼，並封閉設置於主體部31的孔35。
[0130]如圖7所示，若如上所述地經由結合部件11、接合配件12及地腳螺栓13與基礎3接合的柱I在下端部產生彎曲力矩，則在拉伸側T，向上方拉起的方向的力作用於結合部件
11。此時，與結合部件11的中軸部32旋合的緊固螺母14卡止於固定在基礎3的接合配件12，位移被約束。因此，拉伸力作用於中軸部32，要使凸緣狀部33從結合部件11的端面分離的力作用於中軸部32。另一方面，在壓縮側P，壓縮力從柱I經由結合部件11的主體部31、凸緣狀部33作用於接合配件12，被基礎3支撐。
[0131]當作用於拉伸側T的結合部件11的上揚力小於預先作用於凸緣狀部33和主體部的端面31c之間的壓縮力時，維持凸緣狀部33和主體部31的端面31c抵接的狀態。然後，當該壓接力消失，且要使其分離的上揚力進一步起作用時，如圖8所示，凸緣狀部33與主體部的端面31c分離，且中軸部32從主體部31的孔內引出。即,相對於作用於主體部的端面31c和凸緣狀部33之間的壓接力消失為止的初始載荷，接合部的變形被抑制地較小。
[0132]這樣，由於要將柱I向上方拉起的力，在中軸部32上產生延伸，該延伸分布於中軸部32與主體部31接合的孔的底部到凸緣狀部33。然後，若延伸量超過彈性域，更大的彎曲力矩起作用，則在中軸部32的長度方向的寬廣範圍內發生塑性變形，確保大的變形量，直到最終破壞為止。
[0133]並且，若在中軸部32發生塑性變形之後，產生如地震時的相反的方向的載荷，則由於如圖8所示，接合配件12的上側的水平板部21維持夾持於凸緣狀部33和緊固螺母14之間的狀態，因而從接合配件12經由凸緣狀部33在中軸部32上產生壓縮應力。S卩，從凸緣狀部33將中軸部32壓入於主體部31的孔內的力起作用。由此，在中軸部32上沿著壓縮方向發生變形，恢復到主體部的端面31c抵接於凸緣狀部33的原來的位置。若進一步發生變形，則在柱截面的相反側所使用的結合部件的中軸部上產生拉伸力。若作用於該中軸部的拉伸應力超過屈服點，則發生塑性變形。
[0134]這樣，在中軸部32上反覆發生塑性變形，由此吸收地震時的振動的能量,衰減振動。進而，由於發生塑性變形的中軸部32和主體部31以及中軸部32和凸緣狀部33以一體方式形成，因而當發生塑性變形時不會發生鬆弛,能夠有效吸收能量。並且,中軸部32和主體部31始終保持剛性結合的狀態，接合部分不會像所謂的銷結合那樣產生角度而變形。由此，能夠減小基於壓縮力作用於中軸部32而發生壓曲時的變形形狀即在橫方向上生成並變形的形狀而產生的壓曲長度，增大相對於壓曲的耐力。
[0135]在以上說明的接合結構中，將木製柱I與基礎3接合，但利用本發明的結合部件11的木部件接合結構還能夠適用於如圖9所示將木製柱I的上端部與梁2接合的部分。
[0136]在該接合結構中，在柱I的上端面的長邊方向的兩端部設有切口部lc，從切口部Ic向該柱I的軸線方向擰入結合部件11。此外，結合部件11、緊固螺母14及接合配件12利用與圖3所示的接合結構相同的部件，標註相同的附圖標記，並省略說明。
[0137]在梁2上，在與擰入柱I的結合部件11相對應的位置，螺紋部件41沿著鉛垂方向擰入，在該螺紋部件41上從端面沿著軸線方向穿設有螺孔。在該螺孔的內周面切削有內螺紋，在該螺孔內擰入有無頭螺栓42。然後，將該無頭螺栓42插通於設在接合配件12的水平板部的螺栓孔，緊固所旋合的緊固螺母43，從而接合配件12固定於擰入梁2的螺紋部件41。並且，上述接合配件通過緊固螺母14與擰入柱I的結合部件11的中軸部32相結合，梁2和柱I經由螺紋部件41、接合配件12及結合部件11進行接合。
[0138]在這種接合結構中，也與將柱I與基礎3接合的情況相同，當大的拉伸力作用於結合部件11的中軸部32時，發生塑性變形，最終破壞為止的變形量變大。並且，成為有效吸收地震時的能量的結構。
[0139]本發明並不局限於以上說明的實施方式，也能夠在本發明的範圍內利用其他實施方式來實施。
[0140]例如，結合部件並不局限於如圖6所示地製成，也能夠以如下說明的方式製成。
[0141]如圖10(a)所示，能夠使用如下結構:當從主體部51的端面51a切削孔52而在孔的底部設置凸部53時，使與軸部件54焊接的凸部的前端部分53a呈平坦的形狀，使軸部件54的前端54a也與此相對應地呈平坦形狀，並通過焊接將它們進行接合。並且，如圖10 (b)所示，也可以在主體部61上切削孔62時不在底部設置凸部而形成平坦的底面63，並在該底面63上焊接軸部件64的前端64a。並且，如圖10(c)所示，也可以在形成於主體部71的孔72的底沒有設置凸部時，在底面73上形成凹狀的圓錐曲面，並在軸部件74的前端74a設置凸狀的圓錐曲面，從而使這些圓錐曲面對置而進行焊接。
[0142]另一方面，凸緣狀部在圖6及圖10所示的結合部件中，與中軸部一體地連續形成，但如圖11所示，也可以將與形成於中軸部82的外螺紋旋合的螺母83作為凸緣狀部。在上述結合部件80中，在中軸部82的從主體部81突出的前端82a到形成於主體部81的孔內為止的範圍內形成有外螺紋。能夠在將與該外螺紋旋合的螺母83緊固於主體部的端面81a的狀態下，擰入作為木部件的柱而使用。
[0143]如上所述，在將凸緣狀部設為與中軸部旋合的螺母的情況下，也可以以如下方式形成結合部件。
[0144]如圖12(a)所示，準備比完成時的主體部長的棒狀的鋼部件90，並通過切削在成為主體部的範圍的外周面形成螺旋狀的突出部91a。然後，如圖12(b)所示，通過孔鋸等從端面90a環狀切削出槽，形成達到規定的深度的環狀的間隙94。由此，環狀的間隙94的內側成為具有規定的直徑的中軸部92，並通過間隙94來與主體部的外周部分91b分離。之後，將切削有環狀的間隙94的端面附近的規定長度95進行切斷，中軸部92從具有螺旋狀的突出部的主體部91突出。利用滾壓等方法在中軸部92的從主體部91突出的部分92a上形成外螺紋。該外螺紋不能形成於被主體部的外周部91b包圍的區域即主體部91的孔內。因此，與該外螺紋旋合而作為凸緣狀部的螺母93優選使用如圖12(d)所示從形成有內螺紋的部分向主體部91的端面側具有內徑大於中軸部92的外徑的延伸部93a的螺母。該延伸部93a能夠與中軸部92分隔而包圍周圍，並抵接於主體部的端面91c。
[0145]並且，在以上說明的實施方式中，接合配件12通過緊固螺母14與結合部件11的中軸部32相結合，但如圖13所示，也能夠使接合配件103與結合部件101的中軸部102 —體地焊接。當利用這種結合部件101及接合配件103時，以結合部件101和接合配件103一體地結合的狀態擰入沿著柱的軸線方向穿設的孔內。然後，當將柱建入規定的位置時或者在將柱建入規定的位置之後，能夠向接合配件103的螺栓孔插通地腳螺栓或接合用的螺栓，來將接合配件103和基礎或梁進行接合。
[0146]另一方面，在以上說明的實施方式中，結合部件11的主體部31在外周面設有螺旋狀的突出部31a，擰入形成於作為木部件的柱I的孔而使螺旋狀的突出部31a卡止於木部件並固定，但如圖13所示，也能夠向形成於作為木部件的柱I的孔內插入主體部111，並向孔的內周面和主體部111的外周面之間填充合成樹脂112而將主體部111固定於柱。此時，在主體部111的外周面，為了抑制主體部脫出，優選地，設有凸部或凹部，或者將外周面設為粗糙面。在圖13所示的例中，在主體部111的外周面設有節狀的凸部111a。
【權利要求】
1.一種結合部件，具有: 成為金屬棒狀的主體部，埋入木部件中而被保持；以及 從上述主體部的一個端面突出並與和上述木部件接合的被接合部件結合的中軸部、或者與固定於上述被接合部件的接合配件結合的中軸部， 上述中軸部從突出於上述主體部的一個端面的部分延伸至該主體部的軸線方向的規定的深度，側面與該主體部分離而容許軸線方向的相對位移，並且在最深部與該主體部一體地連續。
2.根據權利要求1所述的結合部件，其中， 在上述主體部中從上述一個端面沿著軸線方向形成有孔，在上述孔的底部具有將上述中軸部和上述主體部一體地連續連接的連接部。
3.根據權利要求1所述的結合部件，其中， 上述中軸部具有凸緣狀部，該凸緣狀部與從上述一個端面突出的部分一體地連續並向與該中軸部的軸線成直角的方向突出。
4.根據權利要求3所述的結合部件，其中， 在上述主體部中從上述一個端面沿著軸線方向形成有孔，在上述孔的底部具有將上述中軸部和上述主體部一體地連續連接的連接部， 在上述一個端面和上述凸緣狀部之間作用有壓接力。
5.根據權利要求2或4所述的結合部件，其中， 形成有從上述孔內的最深部朝向該孔的開口側沿著軸線方向突出的凸部，該凸部與該孔的內周面分離， 上述中軸部通過焊接將上述凸部和插入於上述孔的軸部件連接而構成。
6.—種木部件接合體，具有: 權利要求1至5中任一項所述的結合部件； 木部件，埋入並固定上述結合部件；以及 被接合部件，通過上述結合部件與上述木部件接合。
7.一種結合部件的製造方法，具有: 從由金屬構成的棒狀的主體部的端面沿著軸線方向設置規定深度的孔的工序； 將具有能夠在上述孔內實現軸線方向的相對位移的外徑的軸部件的一端側插入於上述孔內的工序； 對上述軸部件的插入於上述孔內的前端部及該孔的底部進行加熱的工序；以及將上述軸部件的上述前端部和上述主體部的孔的底部相互推壓並通過焊接將上述主體部和上述軸部件連接的工序。
8.根據權利要求7所述的結合部件的製造方法，其中， 上述軸部件在上述一端與另一端之間的中間部分具有與該中間部分一體地連續的凸緣狀部，上述進行加熱的工序是使上述凸緣狀部與上述主體部分離而進行的， 上述進行接合的工序包括:在上述進行加熱的工序之後，將上述軸部件朝向上述孔的底部壓入到上述凸緣狀部碰到上述主體部的端面為止的工序；以及在上述進行壓入的工序之後，冷卻上述主體部和上述軸部件的工序，由此將上述凸緣狀部推壓在上述主體部的端面上。
9.根據權利要求7或8所述的結合部件的製造方法，其中， 上述設置孔的工序包括設置凸部的工序，該凸部從該孔的底朝向該孔的開口側沿著軸線方向突出，並與該孔的內周面分離， 上述進行連接的工序包括將上述軸部件的前端與上述凸部連接的工序。
10.根據權利要求7或8所述的結合部件的製造方法，其中，具有: 在上述軸部件的前端以使中心軸線與該軸部件一致的方式形成凸狀或凹狀的圓錐曲面的工序；以及 在上述孔的底，分別形成具有與形成在上述軸部件的前端的凸狀或凹狀的圓錐曲面大致相同的斜率的凹狀或凸狀的圓錐曲面的工序， 上述進行連接的工序包括使形成於上述軸部件的圓錐曲面與形成於上述孔的底的圓錐曲面對置的工序。
11.根據權利要求9所述的結合部件的製造方法，其中，具有: 在上述軸部件的前端以使中心軸線與該軸部件一致的方式形成凸狀或凹狀的圓錐曲面的工序；以及 在上述凸部，分別形成具有與形成在上述軸部件的前端的凸狀或凹狀的圓錐曲面大致相同的斜率的凹狀或凸狀的圓錐曲面的工序， 上述進行連接的工序包括使形成於上述軸部件的圓錐曲面與形成於上述凸部的圓錐曲面對置的工序。
【文檔編號】E04B1/58GK104343187SQ201410382791
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】長島泰介, 益子貴幸, 景井宏樹, 中島裕貴 申請人:住友林業株式會社