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金属紧固件.pdf

  • 上传人:000****221
  • 文档编号:293654
  • 上传时间:2018-02-07
  • 格式:PDF
  • 页数:22
  • 大小:7.02MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201180006992.3

    申请日:

    2011.03.30

    公开号:

    CN102753765A

    公开日:

    2012.10.24

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):E04B 1/58申请公布日:20121024|||实质审查的生效IPC(主分类):E04B 1/58申请日:20110330|||公开

    IPC分类号:

    E04B1/58; E04B1/26

    主分类号:

    E04B1/58

    申请人:

    大仓宪峰

    发明人:

    大仓宪峰

    地址:

    日本富山县滑川市大榎452

    优先权:

    2010.04.01 JP 2010-085426

    专利代理机构:

    深圳新创友知识产权代理有限公司 44223

    代理人:

    江耀纯

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    内容摘要

    本发明提供一种金属紧固件,其将支柱等支撑构件(51)与横梁等结合构件(61)呈丁字状接合,使固定在支撑构件(51)的侧面上的前面部(11)、与插入结合构件(61)的狭缝(62)中并由冲销(47)等固定的后缘部(31)在空间上分离,并且使前面部(11)与后缘部(31)仅通过多个枝状部(23、25、27)而一体化。

    权利要求书

    1.一种金属紧固件,用以将结合构件(61)的端面呈丁字状紧固在支撑构件(51)
    的侧面,其特征在于包括:
    前面部(11),与支撑构件(51)的侧面接触且通过螺栓(41)或钉(45)等固定
    在支撑构件(51)上;以及后缘部(31),插入在结合构件(61)的端部上加工的狭缝
    (62)中且通过冲销(47)等棒材固定在结合构件(61)上;且
    在所述前面部(11)设置用以供螺栓(41)或钉(45)等插通的前孔(19),在所
    述后缘部(31)设置用以供冲销(47)等插通的销孔(36)或抵住冲销(47)等的销槽
    (34),
    所述前面部(11)与所述后缘部(31)经由多个枝状部(23、25、27)而一体化。
    2.根据权利要求1所述的金属紧固件,其特征在于:
    所述后缘部(31)是设置在各个枝状部(23、27)前端的岛状部(33、37),且在
    各个岛状部(33、37)上设置着销孔(36)或销槽(34)。
    3.根据权利要求2所述的金属紧固件,其特征在于:
    所有的所述岛状部(33、37)通过连接板(35)而一体化。
    4.根据权利要求1所述的金属紧固件,其特征在于:
    所述后缘部(31)是在上下延伸的带状的纵板(38),在该纵板(38)上设置着销
    孔(36)与销槽(34)。
    5.根据权利要求1至4中任一项所述的金属紧固件,其特征在于:
    所述枝状部(23、27)是从所述前面部(11)朝向所述后缘部(31)向上倾斜。
    6.根据权利要求1至4中任一项所述的金属紧固件,其特征在于:
    所述枝状部(23)是中央部向上下任一方突出而呈“く”字状或圆弧状。

    说明书

    金属紧固件

    技术领域

    本发明涉及一种在各种木结构中将支柱与横梁等两个构件呈丁字状紧固时所使用
    的金属紧固件。

    背景技术

    作为住宅等的建筑方法而广泛普及的木制轴组施工方法是组合地基、支柱、及横梁
    等构件而构筑建筑物的骨架。该施工方法为了确保骨架的强度,必须牢固地紧固构件彼
    此,自古以来采取的是在构件的端面加工榫头等的措施,但近年来伴随着预切割技术等
    的导入,各种金属紧固件的利用日益增加。

    图12中表示将支柱与横梁等两个构件呈丁字状紧固时所使用的金属紧固件的形状
    例。该金属紧固件是将钢板在两处折弯而成的“コ”字状,包括位于中央的前面板、及
    从其左右两端突起的侧面板,在前面板上,上下排列形成有呈圆柱状突起的两个凸部。
    此外,凸部的内部为了收容螺栓的头部等而成为中空,另外在凸部的中心形成有用以插
    通螺栓的前孔。除此以外,侧面板两片均为同一形状,且在上表面形成有呈V字状切开
    的销槽,在其下方则上下排列形成有两组销孔。

    为了安装该金属紧固件,事先在支柱的侧面加工支承孔、钻孔、及锪孔。支承孔是
    用以嵌入金属紧固件的凸部的部分,钻孔是用以插通固定金属紧固件的螺栓的部分,锪
    孔是用以收容与螺栓螺合的螺母的部分。在施工时,将金属紧固件的凸部嵌入支柱的支
    承孔,并将螺栓从两片侧面板之间向凸部插入,使其前端从钻孔到达锪孔。然后,将垫
    圈插入螺栓的前端之后,当将螺母螺合并拧紧时,金属紧固件便密接于支柱的侧面。

    在横梁的端部,加工收容前面板的阶差部、与供插入侧面板的两列狭缝,进而在横
    梁的侧面加工用以打入冲销的横孔。此外,事先将冲销打入最上方的横孔。在施工时,
    将金属紧固件安装在支柱的侧面之后,吊起横梁并将横梁移动至金属紧固件的正上方。
    然后,当使横梁缓缓下降时,金属紧固件的侧面板逐渐插入狭缝,即将完成打入的冲销
    被销槽抵住,从而完成横梁的暂时放置。其后,如果将冲销打入剩余的横孔,则支柱与
    横梁经由金属紧固件而紧固。此外,有时也用螺栓来代替冲销。

    作为与本申请的发明相关的技术,可以举出下述专利文献1等。该文献中公开了一
    种金属连结件,其可在实现小型化的同时具有一定的强度。另外,各非专利文献(新式
    样公报)中公开了一种以提升轻量化及美感等为目的而切下侧面的一部分的建筑构件固
    定金属件。

    现有技术文献

    专利文献

    专利文献1:日本专利特开2007-278027号公报

    非专利文献1:新式样登录第1212158号公报

    非专利文献2:新式样登录第1218754号公报

    发明内容

    [发明要解决的问题]

    如果过大的负荷作用于如图12所示的紧固部,则多数情况下首先是冲销周围的木
    材产生裂缝,该裂缝逐渐扩大而使横梁遭到破坏。因此,若仅单独提高金属紧固件自身
    的强度,则有时并不会带来紧固部的强度提高。而且,木材因节的有无或含水率等各种
    原因而使得强度存在个体差异,且至达到破坏为止的过程也是没有规律的。因此,为了
    确保紧固部的安全性及稳定性,优选使金属紧固件按照设计意愿来变形以吸收能量,尽
    量延缓构件裂缝的产生及扩大。

    为了减轻需要者的经济负担,优选尽可能廉价地提供如图12所示的金属紧固件。
    另外,金属紧固件已广泛普及,用以安装的螺栓及冲销等的配置已定型。因此,对于新
    的金属紧固件,也优选不变更销孔及销槽的位置,以便能够确保与现有的物件的互换性。

    本发明是基于所述实际情况开发而成的,其目的在于提供一种金属紧固件,其安全
    性及稳定性优异,当过大的负荷作用于横梁等构件时,可以尽量延缓构件的破坏。

    [解决问题的技术手段]

    为了解决所述问题,权利要求1所述的发明是一种金属紧固件,用以将结合构件的
    端面呈丁字状紧固在支撑构件的侧面,其特征在于包括:前面部,与支撑构件的侧面接
    触且通过螺栓或钉等固定在支撑构件上;以及后缘部,插入在结合构件的端部上加工的
    狭缝中且通过冲销等棒材固定在结合构件上;在所述前面部设置用以供螺栓或钉等插通
    的前孔,在所述后缘部设置用以供冲销等插通的销孔或抵住冲销等的销槽,所述前面部
    与所述后缘部经由多个枝状部而一体化。

    本发明的金属紧固件在各种木结构中用于将棒状的木材呈丁字状紧固,与所述的以
    往技术相同,包括与支柱等支撑构件的侧面接触的前面部、以及插入横梁等结合构件的
    狭缝中的后缘部。前面部是与支撑构件的侧面进行面接触并经由螺栓、钉、或螺丝等固
    定在支撑构件上的部位,用以定位的凸部并非为必需的部件。但必须设置前孔,以便能
    够供螺栓、钉、或螺丝等插通。

    金属紧固件的形状除了一对后缘部从前面部的两侧部突起的“コ”字状以外,还存
    在一片后缘部从前面部的中央突起的丁字状。“コ”字状的金属紧固件中,后缘部存在
    于左右两处,且左右均为同一形状。因此,后缘部等的形状以仅选取左右两处之中的一
    处的状态来记载。另外,丁字状的金属紧固件中,后缘部仅为一片,在结合构件的端部
    上加工的狭缝也必然成为一列。

    后缘部是经由冲销或螺栓等棒材而固定在结合构件上的部位上,整体插入在结合构
    件上加工的狭缝之中。另外,在后缘部形成有用以供冲销等插通的销孔、与削成半圆形
    来抵住冲销等的销槽。但销槽并非必需,有时也不形成销槽,这要视用途而定。此外,
    销孔或销槽全部形成在后缘部,而不会形成在其他部位。而且,本发明并非前面部与后
    缘部简单连接,其特征在于前面部与后缘部在空间上分离,且双方经由枝状部而一体化。

    枝状部是担负着使前面部与后缘部一体化的功能,如文中所述般为以前面部为根部
    呈枝状突起的部位。所谓枝状是指具有有限的宽度(与延伸方向正交的方向),且为从
    前面部的外缘局部性地突出的半岛状。另外,枝状部以必须设置两根以上为前提,但无
    需统一各个枝状部的形状,可以自由决定。此外,枝状部无需设为固定宽度的简单的带
    状,也可以在端部设置圆角以缓和应力集中。除此以外,枝状部的最小宽度可根据金属
    紧固件的形状及负荷条件等适当决定。

    前面部也可以设为简单的平面状,但有时为兼顾到枝状部而设为“コ”字状或丁字
    状。在此情况下,前面部包括与支撑构件面接触的板状的前面板、以及从前面板呈直角
    突起而与枝状部连接的前缘板。

    如此,通过多个枝状部使前面部与后缘部一体化,从而当过大的负荷作用于冲销等
    时,枝状部呈以枝状部的根部附近为支点被向下压的方式塑性变形。借此可以吸收能量,
    减轻作用于构件的负荷,尽量延缓构件的裂缝的产生及扩大。

    权利要求2所述的发明特定后缘部的形状,其特征在于,后缘部是设置在各个枝状
    部的前端的岛状部,且在各个岛状部设置着销孔或销槽。所谓枝状部的前端是指枝状部
    中距离前面部最远的位置。另外,岛状部是用以形成销孔或销槽的部位,通常为将枝状
    部的前端部分呈圆盘状展开而成的形状。但为方便起见,有时也将仅简单延长带状的枝
    状部而得的部位设为岛状部。如此,通过设置岛状部,可以自如调整枝状部的宽度,使
    作用有过大的负荷时的塑性变形变得容易。此外,枝状部与岛状部是以一对一的关系设
    置。

    权利要求3所述的发明特定岛状部的形状,其特征在于所有岛状部均通过连接板而
    一体化。上下邻接的岛状部彼此分离,但也可以如本发明所述,设置连结邻接的岛状部
    的连接板,使所有岛状部一体化。此外,连接板包括在后缘部内。进而,为了确保后缘
    部的强度,也可以设置直接连结连接板与前面部的枝状部。如此,通过设置连接板,使
    作用于各个枝状部的负荷均等化,枝状部整体均衡性佳地不断塑性变形。

    权利要求4所述的发明特定后缘部的形状,其特征在于,后缘部是上下延伸的带状
    的纵板,在该纵板上设置着销孔与销槽。纵板是沿上下方向延伸的矩形状的一片板,在
    其内部形成有销孔,此外可视需要而在上下表面的一方或双方形成有销槽。如此,通过
    使用纵板,可以无需依赖于枝状部的配置而形成销孔或销槽,而提高金属紧固件形状的
    灵活性。

    权利要求5所述的发明特定枝状部的形状,其特征在于枝状部是从前面部朝向后缘
    部向上倾斜。枝状部也可以从前面部沿水平方向突起,但通过使其向上倾斜,当水平负
    荷作用于后缘部时,在枝状部产生弯曲力矩,从而使枝状部容易产生塑性变形。而且,
    当向下的负荷作用于后缘部时,枝状部呈以枝状部的根部(与前面部的边界)附近为支
    点旋转的方式塑性变形。因此,能够轻松地确保较长的可塑性变形的区间,从而容易发
    挥柔韧性。此外,所谓向上倾斜是指枝状部的上下两面朝向上方。

    权利要求6所述的发明特定枝状部的形状,其特征在于枝状部是中央部向上下任一
    方突出而呈“く”字状或圆弧状。枝状部也可以从前面部沿水平方向突起,但通过如此
    变形,当水平负荷作用于后缘部时,在枝状部产生弯曲力矩,而使枝状部容易产生塑性
    变形。此外,此形态适合于设想上下反转地使用的金属紧固件。

    [发明的效果]

    如权利要求1所述的发明,关于将两个构件呈丁字状紧固的金属紧固件,是使固定
    在支撑构件的侧面的前面部、与插入结合构件的狭缝中并由冲销等固定的后缘部在空间
    上分离,并仅通过多个枝状部使前面部与后缘部一体化,由此,当过大的负荷作用于支
    撑构件与结合构件之间时,枝状部的应力增大。其结果,可以使枝状部在构件的裂缝扩
    大之前塑性变形而吸收能量,从而尽量延缓构件的破坏。进而,通过调整枝状部的形状
    或根数,可以在所有条件下实现理想的塑性变形,也容易确保通用性。此外,本发明除
    了改变钢板的切断形状以外,可用与以往相同的制造步骤来应对,还能抑制产品价格。

    如权利要求2所述的发明,通过在各个枝状部的前端设置岛状部,进而在各个岛状
    部设置销孔或销槽,可以自如调整枝状部的宽度,从而在作用有过大的负荷时塑性变形
    变得容易。另外,如权利要求3所述的发明,通过由连接板使所有岛状部一体化,即便
    是连接板的塑性变形,也可以吸收能量,有助于尽量延缓构件的破坏。除此以外,在金
    属紧固件的制造过程中对钢板进行弯曲加工时,所有枝状部无阶差地排列在同一平面,
    因此品质也优异。

    如权利要求4所述的发明,通过将后缘部设为带状的纵板,可以不依赖于枝状部的
    配置而自如地形成销孔或销槽,从而通用性提高。因此,除了可以抑制制造成本以外,
    还可以容易地确保与以往的金属紧固件的互换性,便利性也优异。

    如权利要求5所述的发明,通过使枝状部向上倾斜,当水平负荷作用于后缘部时,
    枝状部会产生弯曲力矩,从而使枝状部容易产生塑性变形。因此,可以有效吸收能量,
    从而尽量延缓构件的破坏。另外,当作用有过大的负荷时,枝状部会以枝状部的根部附
    近为支点旋转的方式不断塑性变形。在此过程中,直至枝状部略微朝向下方,前面部与
    后缘部的距离不会大幅度变化,因此可容易地进行塑性变形而发挥柔韧性。

    如权利要求6所述的发明,通过将枝状部设为“く”字状或圆弧状且向上下任一方
    突出,当水平负荷作用于后缘部时,在枝状部产生弯曲力矩,枝状部以展开的方式不断
    塑性变形。因此,可以有效吸收能量,从而尽量延缓接合部的破坏。另外,直至枝状部
    因塑性变形而略微朝向下方,前面部与后缘部的距离不会大幅度变化,因此可容易地塑
    性变形而发挥柔韧性。

    附图说明

    图1是表示本发明的金属紧固件的形状例及其使用状态的立体图。

    图2是表示图1所示的金属紧固件的详情的图,(a)是立体图,(b)是侧视图,(c)
    是侧面上部的放大图,(d)是侧面中间部的放大图。

    图3是表示未设置连接板的金属紧固件的详情的图,(a)是立体图,(b)是侧视图,
    (c)是侧面上部的放大图,(d)是侧面中间部的放大图。

    图4是表示增加枝状部根数的金属紧固件的详情的图,(a)是立体图,(b)是侧视
    图,(c)是侧面上部的放大图,(d)是侧面中间部的放大图。

    图5是表示使用有纵板作为后缘部的金属紧固件的图,(a)是立体图,(b)是侧视
    图。

    图6是表示金属紧固件的其他形状例的立体图,(a)表示将前面部设为板状的其他
    形状例1,(b)表示将后缘部仅设为一片的其他形状例2。

    图7是表示金属紧固件的其他形状例的侧视图,均以图5的形态为基础。(a)表示
    其他形状例3,(b)表示其他形状例4,(c)表示其他形状例5。

    图8是表示评价金属紧固件的强度时的试验方法的侧视图。

    图9是表示图8的试验结果的评价方法的图,(a)表示移位与负荷的关系,(b)表
    示短期容许耐力的计算方法。

    图10是表示利用图8中的方法获得的试验结果的图,(a)表示本发明的金属紧固
    件的试验结果,(b)表示以往的金属紧固件的试验结果。

    图11是表示过大的负荷作用于图2所示的金属紧固件而使其塑性变形的状态的侧
    视图。(a)表示变形前的金属紧固件,(b)表示变形后的金属紧固件,(c)表示变形前
    的金属紧固件的枝状部,(d)表示变形后的金属紧固件的枝状部。

    图12是表示普通金属紧固件的形状例的图,(a)是表示金属紧固件的形状例及其
    使用状态的立体图,(b)是表示从背面侧所见的金属紧固件的形状例的立体图,(c)是
    表示金属紧固件的形状例的剖面图。

    [符号的说明]

    11            前面部

    12            前面板

    13            前缘板

    14            侧面板

    18            凸部

    19            前孔

    23            枝状部

    25            枝状部(直接连结前缘板与连接板的构件)

    27            枝状部(连结前缘板与形成有销槽的岛状部的构件)

    31            后缘部

    33            岛状部(形成有销孔的构件)

    34            销槽

    35            连接板

    36            销孔

    37          岛状部(形成有销槽的构件)

    38          纵板

    41          螺栓

    43          螺母

    45          钉

    47          冲销

    51          支撑构件(支柱等)

    52          支承孔

    53          钻孔

    54          锪孔

    61          结合构件(横梁等)

    62          狭缝

    63          横孔

    64          阶差部

    71          加压板

    具体实施方式

    图1表示本发明的金属紧固件的形状例及其使用状态。金属紧固件用于将横梁的端
    面固定在垂直地设置的支柱的侧面以构筑丁字状的紧固部。此外,被紧固的两个构件并
    不限定于支柱与横梁,为保持通用性,将支柱称为支撑构件51,将横梁称为结合构件
    61。而且,金属紧固件的特征在于包括大致区分为前面部11、后缘部31、以及枝状部
    23、25、27的三个因素,且前面部11与后缘部31在空间上分离。

    前面部11是用以将金属紧固件固定在支撑构件51上的部位,从上方观察呈“コ”
    字状,包括中心的前面板12及其两侧部的前缘板13、以及从前面板12突起的凸部18。
    其中,前面板12为纵长的平面状,与支撑构件51的侧面进行面接触。另外,凸部18
    是从前面板12呈圆柱状突起的部位,其功能与以往相同,在中心形成有用以供螺栓41
    插通的前孔19。而且,前缘板13是使前面板12的左右两侧直角弯折而得的部位,与枝
    状部23、25、27连接。此外,在支撑构件51上,加工有用以供凸部18嵌入的支承孔
    52、用以供螺栓41插通的钻孔53、以及用以收容螺母43的锪孔54。

    后缘部31是用以将金属紧固件固定在结合构件61上的部位,包括形成在枝状部23、
    27的前端的岛状部33、37、以及连结岛状部33、37彼此的连接板35。设置岛状部33、
    37是为了形成用以供冲销47插通的销孔36或抵住冲销47的销槽34,另外,设置连接
    板35是为了使所有岛状部33、37一体化。此外,在结合构件61的端部上加工用以供
    后缘部31插入的两列狭缝62、及收容前面板12的阶差部64,进而在结合构件61的侧
    面,在与销孔36或销槽34同心的位置上加工有横孔63。

    枝状部23、25、27是从前缘板13突出的部位,为宽度有限的枝状,使前面部11
    与后缘部31一体化。枝状部23、25、27在上下排列着五个,最上方的枝状部27向斜
    上方突出,与形成有销槽34的岛状部37连接。另外,最下方的枝状部25水平突出,
    与连接板35连接,不存在岛状部33、37。除此以外,中间的三根枝状部23向斜上方突
    出,与大致圆盘状的岛状部33连接。

    枝状部23、25、27担负将作用于后缘部31的负荷传递至前面部11的功能,枝状
    部23、25、27的剖面积有限,强度必然不佳。因此,如果过大的负荷作用于结合构件
    61,则枝状部23、25、27会以弯曲的方式不断塑性变形。此时,可以吸收由负荷所带
    来的能量,尽量延缓构件的破坏。

    图2表示图1所示的金属紧固件的详情。位于最上方的岛状部37与成对的枝状部
    27一体形成,双方不存在严密的边界,如图2(c)所示,将比销槽34靠近前面部11
    的部位设为枝状部27,将其前端设为岛状部37。另外,所有岛状部33、37经由连接板
    35而一体化,该连接板35的最下部经由水平延伸的枝状部25与前缘板13一体化。仅
    限该最下部的枝状部25不存在岛状部33、37。此外,枝状部23、25、27的两端为防止
    极端的应力集中而设置圆角而与其他部位平滑地连接。

    图3表示未设置连接板35的金属紧固件。连接板35有使作用于各个岛状部33、37
    的负荷均等化的效果,但在欲于较早阶段产生塑性变形的情况等时,也可以如此图所示
    般省略连接板35。此形态是在各个枝状部23、27的前端设置着一处岛状部33、37,在
    各个岛状部33、37上形成有一个销孔36或一个销槽34。此外,此图的枝状部23、27
    的宽度是设为销孔36直径的两倍左右。

    图4表示增加枝状部23、25、27的根数的金属紧固件。枝状部23、25、27是决定
    金属紧固件的容许耐力的重要因素,在欲抑制过大负荷下的塑性变形的情况下,也可以
    如该图所示般增加枝状部23、25、27。在上下邻接的岛状部33、37之间设置直接连接
    前缘板13与连接板35的枝状部25,以提高后缘部31的刚性。然而,无变的是前面部
    11与后缘部31经由枝状部23、25、27一体化,如果超出限度,则枝状部23、25、27
    会塑性变形。

    图5表示使用纵板38作为后缘部31的金属紧固件。纵板38是上下延伸的矩形状
    的板,在其内部形成有销孔36,进而在上下两面形成有销槽34。因为在上下两面形成
    有销槽34,所以还可以将金属紧固件上下反转地使用。另外,枝状部23使前缘板13与
    纵板38一体化,三根均为中央部向上方突出的“く”字状。通过将枝状部23设为这种
    形状,当水平负荷作用于后缘部31时,枝状部23会产生弯曲力矩,而容易产生塑性变
    形。

    图6表示金属紧固件的其他形状例。图6(a)所示的其他形状例1是以图3所示的
    形状为基础,在枝状部23、27的前端设置岛状部33、37,却并未设置使各个岛状部33、
    37一体化的连接板35。另外,前面部11仅由前面板12构成,省略凸部18及前缘板13。
    此外,无法省略前孔19,该前孔19设置在前面板12的中央。而且,枝状部23、27从
    前面板12的左右两侧部突起,在中途呈直角弯折并与后缘部31连接。如此,前面部11
    与枝状部23、27的连接构造也可以视需要自如变更。

    图6(b)所示的其他形状例2是以图2所示的形状为基础,后缘部31为一列,从
    上方观察呈丁字状。因此,在结合构件61上加工的狭缝62仅为一列。另外,前面部11
    包括矩形状的前面板12、及从其中央突起的前缘板13,在前面板12的表面设置着前孔
    19。在施工时,使前面板12与支撑构件51的侧面接触之后,将钉45从前孔19打入。
    此外,还可以使用螺丝等来代替钉45。

    图7也表示金属紧固件的其他形状例。此图的各金属紧固件中的任一种均是以图5
    的形态为基础,将在上下延伸的纵板38作为后缘部31的方面相同,但枝状部23的形
    状等不同。图7(a)所示的其他形状例3是将枝状部23的形状设为向上方或下方突起
    的圆弧状。通过设为这种圆弧状,当水平负荷作用于后缘部31时,枝状部23会产生弯
    曲力矩,而容易产生塑性变形。此外,销槽34设置在纵板38的上下两面,还可以将金
    属紧固件上下反转地使用。因此,枝状部23是配置成以水平线为基准的线对称形,即
    便在上下反转地使用的情况下,也不会使枝状部23的变形性等产生差异。

    图7(b)所示的其他形状例4仅在纵板38的上表面设置销槽34,未设想上下反转
    地使用。因此,所有枝状部23是从前面部11朝向后缘部31向上倾斜。另外,图7(c)
    所示的其他形状例5是在纵板38的上下两面设置着销槽34,也可以上下反转地使用。
    进而,枝状部23是设为中央部向上方或下方突起的“く”字状。因此,当负荷作用于
    后缘部31时,除了枝状部23的两端以外,应力还集中在中央部,从而变得容易产生塑
    性变形。

    图8表示评价金属紧固件的强度时的试验方法的侧视图。如此前所述,本发明的金
    属紧固件的特征在于,当作用有过大的负荷时,通过枝状部23、25、27塑性变形而吸
    收能量,尽量延缓构件的破坏。为了确认此事,利用图8所示的方法进行了剪切试验。
    该试验基于财团法人日本住宅木材技术中心所决定的方法。

    试验如图8所示,使用的是由两根支柱51、51支撑一根横梁61的门形的试验体,
    将相同的金属紧固件组装至支柱51与横梁61呈丁字状连接的两处紧固部。而且,在横
    梁61的上表面铺设钢制的加压板71,使集中负荷作用于其中心。另外,为了测定横梁
    61的移位,在横梁61的端部附近的下表面安装着移位计。为了抑制木材的裂缝等的影
    响,移位计安装在横梁61的近前侧与内侧两处,将共四处的测定值的平均值作为移位
    量。

    如果利用图8所示的方法进行试验,则可以作成如图9(a)所示的移位-负荷的曲
    线图,据此而可以计算出金属紧固件的短期容许耐力(相对于剪切负荷)。所谓短期容
    许耐力,是可不产生任何破坏地承受的负荷的上限值,称之为短期是因为并未考虑腐蚀
    等长期的原因。此外,曲线图的横轴表示移位,此值为四处的平均值。另外,纵轴为作
    用于横梁61的中央的负荷,最大负荷(Pmax)为曲线图中最高的位置。进而,屈服耐
    力(Py)是根据曲线图的线形并利用几何学计算出来的值,相当于金属材料的屈服点。

    木材源自天然,且含有层积材,不可避免的是因各种原因使强度存在个体差异。因
    此,在试验时,最少也要使用六个试验体,单独作成曲线图,随时读取最大负荷与屈服
    耐力。

    短期容许耐力是利用图9(b)所示的方法来计算。具体而言,计算出对Pmax乘上
    2/3所得的值的平均值及其差异系数。进而,计算出Py的平均值及其差异系数。然后,
    两者(Pmax×2/3、与Py)均计算出对平均值乘上其差异系数所得的值,将其中值较小
    一方设为短期容许耐力。此外,差异系数是利用图9的最下方所示的式子计算出来,成
    为1以下的值。因此,为了提高短期容许耐力,必须减小Pmax或Py的标准偏差,使差
    异系数接近1,以提高稳定性。

    图10是利用图8中的方法所获得的试验结果。关于试验,除了对图2所示的金属
    紧固件进行试验以外,为了进行比较,还对以往的金属紧固件进行了试验。任一个金属
    紧固件的凸部或销孔等的配置或形状均相同。较之以往,本发明的金属紧固件的屈服耐
    力(Py)的平均值有所变差。这表示通过设置枝状部,在较早阶段便已产生塑性变形,
    有延缓构件破坏的效果。包含枝状部的金属紧固件是将钢板精加工成特定形状,塑性变
    形等特性几乎不存在个体差异。因此,本发明的金属紧固件,除最终阶段以外,每张曲
    线图的差均小,屈服耐力与最大负荷都是差异系数接近1。其结果如试验结果的粗框内
    所示,较之以往,本案发明的金属紧固件的短期容许耐力正在提高。

    如果根据本发明的金属紧固件的试验结果而作成移位-负荷的曲线图,则从试验开始
    至结束的期间,由曲线图与X轴包围的面积(试验结果的积分值)较之以往变大。也就
    是说了解到,通过金属紧固件的塑性变形而吸收更多的能量。

    图11表示过大的负荷作用于图2所示的金属紧固件而使其塑性变形的状态。变形
    前的枝状部23、27如图11(a)及(c)所示,从前面部11朝向后缘部31向上倾斜。
    然而,如果过大的垂直负荷作用于后缘部31,则枝状部23、25、27呈以前缘板13与枝
    状部23、25、27的连接部分为中心旋转的方式变形,如图11(b)及(d)所示,枝状
    部23、25、27朝向下方。进而,销孔36或销槽34以被向下侧按压的方式变形,销孔
    36成为椭圆形而大径化。

    如此,通过使枝状部23、27朝向上方地形成,枝状部23、27在朝向水平的状态的
    前后塑性变形。因此,前面部11与后缘部31的距离变长,必然也使作用于枝状部23、
    27的弯曲力矩变大,而容易产生塑性变形。另外,当枝状部23、27从向上至向下地塑
    性变形时,前面部11与后缘部31的距离不会大幅度变化。因此,后缘部31大致垂直
    地下降,固定在后缘部31上的横梁61也轻松地下降。若枝状部23、27最初便朝向下
    方,则后缘部31会随着变形而接近前面部11,而使横梁61的顺利下降变得困难。

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    金属 紧固
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