JP2013245501A - ユニット構造体の連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】上下階、或いは横方向に隣接したユニット構造体を位置決めする際に、各ユニット構造体を貫通するボルト穴の芯出しが不要で、簡単にユニット構造体間の水平方向の位置決めを可能とする。
【解決手段】２つのユニット構造体１、５０を、上下、又は横方向に隣接配置した状態で、一方の該ユニット構造体の柱の外面適所と、他方の該ユニット構造体の柱の外面適所とを、連結具１５を用いて位置決めするユニット構造体の連結構造であって、少なくとも一方のユニット構造体に開口部１０、１１を備え、連結具は、基板１８と、該基板の少なくとも一方の面に突設した連結部材１７と、を備え、連結部材を少なくとも一方のユニット構造体に形成した開口部内に嵌合させた状態で、基板を各ユニット構造体との間で挟圧した。
【選択図】図３

Description

本発明は、ユニット建物の構築に利用されるユニット構造体に関し、特に上下に積層されたり、横方向に隣接配置されるユニット構造体間を位置決め性よく、且つ強固に連結するのに好適な連結構造に関する。

住宅建設に多用されるユニット工法は、ユニット建物を構成するフレームを含むユニット構造体（ユニットモジュール）を予め工場で生産し、それらのユニット構造体を建設現場に輸送し、建設現場では複数のユニット構造体同士を水平方向や垂直方向に接合することでユニット建物を構成するものであり、建設現場での作業が簡略化され、工期が短縮される等の利点がある。

ところで、複数のユニット構造体を上下に積み上げることにより複数階の建造物を構築する際には、下階のユニット構造体と上階のユニット構造体との間を強固に固定することによりユニット構造体間の位置ずれ、落下等を防止する必要がある。
特許文献１には、下階ユニット構造体上に上階ユニット構造体を積み上げることにより構築されるユニット式建物における問題点を解決する手段が提案されている。即ち、この発明によれば、ユニット構造体外部からの作業によって下階ユニット構造体の外周部と上階ユニット構造体の外周部とを連結させることができるため、ユニット構造体内部（居室内側）に作業スペースを確保する必要がなくなり、上階ユニット構造体の床板の一部や下階ユニット構造体の天井板の一部を予め切り欠いておけば、後刻この切欠き部を塞ぐ作業を省略することが可能となる。

しかし、この従来技術による上下ユニット構造体の連結構造は、工場での加工、組立を前提とした複雑な構成を備えており、４本の柱と上下の梁から成る軸組と、底板、天井板、及び側壁と、からなるシンプルな構造のユニット構造体には、そもそも適用することが不可能である。
また上下に積層されるユニット構造体の水平方向のずれを防止するため、下側階の上部に設けられた下側ベースプレート上には円柱状のスタッキングピンが設けられているが、上側階のユニット構造体の凹部にスタッキングピンを嵌入すると同時に上下階のユニット構造体及びベースプレートを貫通するようボルトを挿入し固定しなければならず、上下階ユニット構造体の水平方向の位置決めが難しいという課題があった。
また、特許文献２にもドッキングプレート上に設けたスタッキングピンで上下階のユニット構造体の水平方向を規定し、ユニット構造体を連結固定する技術が開示されているが、この発明においてもドッキングプレートを上下階ユニット構造体に固定しなければならず、上下階ユニット構造体の水平方向の位置決めが難しいという課題があった。

特許第３４３８５８８号 特開２００１−６５０６１公報

以上のようにユニット構造体を積み重ねた建造物を構築する場合には、上下階のユニット構造体の水平方向の位置決めが必要となり、従来の技術では下階のユニット構造体の上部にスタッキングピンを設けたドッキングプレートを取り付け、スタッキングピンが上階のユニット構造体下部に設けた凹部に嵌入されるよう配置するとともに、上下階のユニット構造体及びスタッキングプレートの全てを貫通するようボルトで固定する必要があり、タッキングピンを含むドッキングプレートと、上下階のユニット構造体のフレームに設けられたボルト穴との芯出し等、複雑な位置関係を調整しつつ上下階のユニット構造体を積層しなければならなかった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、ユニット構造体を重ねた建造物を構築するために上下階のユニット構造体の各柱の端部を位置決めする際に、上下階のユニット構造体を貫通するボルト穴の芯出しが不要で、簡単に上下階のユニットの水平方向の位置決めを可能とする技術を提供することを目的としている。
また、上記技術を横方向に隣接配置されるユニット構造体間の連結にも適用することを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１の発明に係るユニット構造体の連結構造は、複数の中空の柱を備えた２つのユニット構造体を、上下、又は横方向に隣接配置した状態で、一方の該ユニット構造体の柱と、他方の該ユニット構造体の柱とを、連結具を用いて位置決めするユニット構造体の連結構造であって、少なくとも一方の前記ユニット構造体に開口部を備え、前記連結具は、基板と、該基板の少なくとも一方の面に突設した連結部材と、を備え、前記連結部材を少なくとも一方の前記ユニット構造体に形成した開口部内に嵌合させた状態で、前記基板を前記各ユニット構造体との間で挟圧したことを特徴とする。
請求項２の発明は、下階の前記ユニット構造体の各柱の上部と、上階の前記ユニット構造体の各柱の下部に夫々開口部を備え、前記連結具は、前記基板と、該基板の上下両面に夫々突設した連結部材と、を備え、前記各連結部材を前記各ユニット構造体に形成した各開口部内に嵌合させた状態で、前記基板を前記下階のユニット構造体と前記上階のユニット構造体との間で挟圧したことを特徴とする。

請求項３の発明は、一方の前記ユニット構造体と、横方向に隣接配置された他の前記ユニット構造体の各柱の対向する外側面に夫々開口部を備え、前記連結具は、前記基板と、該基板の両面に夫々突設した連結部材と、を備え、前記各連結部材を前記各ユニット構造体に形成した各開口部内に嵌合させた状態で、前記基板を前記両ユニット構造体の柱間で挟圧したことを特徴とする。
請求項４の発明は、前記連結部材をその軸方向一端側から見た形状に対して、前記開口部の開口形状は相似形を成していることを特徴とする。

請求項５の発明は、前記連結部材をその軸方向一端側から見た形状、及び前記開口部の開口形状は、多角形、円形、楕円形、又は長円形の何れか一つであることを特徴とする。
請求項６の発明は、前記各ユニット構造体の各柱には前記開口部を有した連結ベース部を備え、前記連結部材は、前記各連結部材を前記基板の両面に夫々突設した構成を備え、前記各連結部材は、前記基板に一端を固定された胴部と、該胴部よりも大径であり、且つ該胴部の他端に同軸状に一体化された係止部と、を有し、前記胴部は、前記連結ベース部の厚み以上の軸方向長を有し、且つ、前記開口部の中心から該開口部の内周縁までの最短距離よりも短い距離を半径とする第一の円の内側に収まる形状を有し、前記係止部は、前記開口部中心と該開口部中心から該開口部の内周縁までの最長距離を半径とする第二の円の内側に収まる形状を有していることを特徴とする。

請求項７の発明は、係止部は、該係止部の中心部からの径方向寸法が前記第一の円の半径よりも長く、且つ前記第二の円の半径よりも短い突片を備えていることを特徴とする。
請求項８の発明は、前記連結ベース部には、前記開口部内に位置する前記胴部を中心として関連結部材を回転させた時に前記係止部に係合して回転を規制する回転規制部が設けられていることを特徴とする。
請求項９の発明は、前記連結部材をその軸方向一端側から見た形状と、前記開口部の開口形状は、回転対称形状を成していることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、箱形のユニット構造体を積み重ねた建造物を構築するために上下階のユニット構造体の水平方向の位置決めを行う際、上下階のユニット構造体に設けたボルト穴等の芯出しを行うことなく上階ユニット構造体の柱の下端部と下階ユニット構造体の柱の上端部との間に連結部材で位置決めが可能となる。
更に少なくとも上階ユニット構造体の柱の下端部もしくは下階ユニット構造体の柱の上端部に開口部と、該開口部に嵌入する連結部材とを備えるので、上下階のユニット構造体に設けたボルト穴等の芯出しを行うことなく上階ユニット構造体の柱の下端部と下階ユニット構造体の柱の上端部との間に連結部材で位置決めが可能となる。

本発明に係る連結構造を備えたユニット構造体を組み付けた状態を示す軸組の構成図である。 本発明の連結構造Ａ部分の断面構造を示す原理説明図である。 連結構造Ａ部分の分解斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、連結構造の正面縦断面図、及び平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は連結具の構成を示す正面図、及び平面図である。 ２つのユニット構造体を横方向に隣接させた状態で連結具によって連結した構成を示す要部断面図である。 （ａ）乃至（ｄ）は本発明に係るユニット構造体の連結構造の他の実施の形態を示す図である。 本発明に係るユニット構造体の連結構造に用いる連結具の他の実施の形態を示す斜視図である。 連結具と柱の上端部に設けられた連結ベース部及び柱の下端部に夫々設けられた連結ベース部を示す正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は連結具を各柱の一端に取り付けられた連結ベース部に設けた開口部に挿入する際の各開口部と連結部材との位置関係を平面方向から見た図である。 （ａ）乃至（ｃ）は本発明に係る連結具の他の実施の形態を示す斜視図、平面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は本発明に係る連結具の他の実施の形態を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明に係る連結ベース部の他の実施の形態を示す図である。 開口部の形状の変形例を示す平面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は図８に示した連結具を用いて上下階のユニット構造体の柱間を連結する際の連結状況を説明するための図である。

以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るユニット構造体の連結構造を備えたユニット構造体を組み付けた状態を示す軸組の構成図である。
箱状の下階ユニット構造体１の上部に同形状の上階ユニット構造体５０の底部を積載して各ユニット構造体の柱の端部間を固定する際に、本発明の連結構造Ａを用いることにより簡単に上階と下階の各ユニット構造体間の水平方向の位置決めを行うことができる。
下階ユニット構造体１及び上階ユニット構造体５０の各軸組は、夫々四隅に立設された中空四角柱状の柱２、５２と、隣接し合う各柱２の上部間に架設された上梁３、隣接し合う各柱２の下部間に架設された下梁４、隣接し合う各柱５２の上部間に架設された上梁５３、及び隣接し合う各柱５２の下部間に架設された下梁５４と、から構成されている。
隣接し合う各柱間に形成される各側面には図示しない側板が夫々固定され、底面及び天面には夫々図示しない底板及び天板が固定される。

本発明のユニット構造体の連結構造Ａは、複数本の中空の柱（本例では少なくとも四隅に立設された中空の柱）２、５２を備えた２つのユニット構造体１、５０を、上下に積層した状態で、下階のユニット構造体の各柱２の上部と、上階の該ユニット構造体の各柱５２の下部とを、連結具１５を用いて位置決めするものであって、少なくとも下階のユニット構造体の各柱の上部と、上階のユニット構造体の各柱の下部に夫々開口部１０、１１を備え、連結具１５は、基板１８と、基板の上下両面に夫々対向して突設した連結部材１７と、を備える。更に、各連結部材１７を各ユニット構造体に形成した各開口部内に嵌合させた状態で、基板を下階のユニット構造体の上面と上階のユニット構造体の各柱の下面との間で挟圧した構成が特徴的である。
即ち、ユニット構造体の連結構造Ａは、柱２、５２を備えたユニット構造体１、５０を上下に積層した状態で、下階ユニット構造体１の各柱２の上部と、上階ユニット構造体５０の各柱５２の下部とを位置決めしながら固定する連結構造において、下階のユニット構造体１の各柱２の上部、又は上階のユニット構造体の各柱５２の下部の少なくとも何れか一方に取り付けられ、柱２の軸方向一端側から見た形状（平面形状）が四角形（多角形）、その他の任意の形状を成す開口部１０と、開口部１０に嵌合する連結具１５とを備えている。
なお、各構造体、連結具は、鉄、その他の金属材料から構成される。

図２は本発明の連結構造Ａ部分の断面構造を示す原理説明図、図３は連結構造Ａ部分の分解斜視図である。
下階のユニット構造体１の柱２の上端部且つ柱２の軸上であって、上梁３の上面１３に多角形の開口部１０が設けられる。上階ユニット構造体５０の柱５２の下端部であって、下梁５４の下面には、四角形（多角形）の開口部１１が設けられる。各開口部１０、１１は同形状であり、互いに合致、整合する位置関係となるように構成されている。
連結具１５は、上梁３の上面と下梁５４の下面との間に挟まれた挟圧状態でボルトにより固定される基板１８と、基板１８の両面に一体的に突設されて各開口部１０、１１に嵌合する断面形状が四角形（多角形）の連結部材（位置決め用突起）１７と、を備えている。

上梁３の上面１３、下梁５４の下面、及び連結具１５の基板１８には夫々互いに整合し合う位置関係、形状のボルト挿通用の貫通孔１３ａ、５５ａ、１８ａが貫通形成されている。
上梁３と連結具１５と下梁５４との位置決めが完了した後は、各貫通孔１３ａ、５５ａ、１８ａにボルト１９を差し込んでナットにより締結固定することにより、下階のユニット構造体１に対して連結具１５を介して上階のユニット構造体５０を連結することができる。

本発明の実施形態では、上下階のユニット構造体の水平方向の位置決めを断面形状が多角形の突起である各連結部材１７と、各連結部材１７が夫々整合して嵌入する開口部１０、１１とで行うため、連結具１５、或いはユニット構造体が回転することなく、一義的に上下階のユニット構造体の水平方向を位置決めすることができる。
なお、上記実施形態では下階のユニット構造体の上梁３及び上階のユニット構造体の下梁５４に夫々開口部１０、１１を設けているが、下階ユニット構造体１の柱２の上端面、及び上階ユニット構造体５０の柱５２の下端面に夫々断面形状が多角形（連結部材の平面形状と相似形）の開口部を設け、各開口部に連結具の各連結部材１７を嵌入するように構成しても良い。要するに各開口部１０、１１は柱２の上部、柱５２の下部に相当する部位に設けることが好ましい。

次に、図４（ａ）及び（ｂ）は、連結構造の正面縦断面図、及び平面図であり、図５（ａ）及び（ｂ）は連結具の構成を示す正面図、及び平面図である。
ここでは、図２、図３に示した連結構造の原理を用いて構築した具体的な連結構造の例について説明する。なお、図１乃至３と同一部分には同一符号を付して説明する。
この具体例に係る連結構造Ａでは、連結具１５を、図示のように平面形状がＬ字状の基板１８と、基板１８の両面の対向する位置から夫々突設した連結部材１７と、から構成している。連結部材１７は内部が軸方向に貫通した四角筒状体としているが、密実な構造であってもよい。

下階のユニット構造体１の柱２の上端面（梁３の上面）には連結部材１７の平面形状（軸方向一端側から見た輪郭形状）と相似形で、且つ連結部材の輪郭よりも若干大きい開口面積を有した開口部１０が貫通形成され、上階のユニット構造体５０の柱５２の下端面（梁５４の下面）には連結部材１７の平面形状と相似形で、且つ連結部材よりも若干大きい開口部１１が貫通形成されている。
この連結具１５を用いて上下の開口部１０、１１を連結する場合には、下階のユニット構造体１の上面に露出した各開口部１０内に夫々連結具１５の一方の連結部材１７を嵌合させた状態で基板１８下面を梁３の上面に載置する。この状態では、貫通孔１３ａ、５４ａ、１８ａをボルトにより仮固定する必要はない。次いで、クレーン等を用いて上階のユニット構造体５０を吊り上げてユニット構造体１上に載置する。この際に、ユニット構造体５０の下面の各開口部１１内に各連結具の上側の連結部材１７が嵌合するように位置合わせを行う。その後、貫通孔１３ａ、５４ａ、１８ａ内にボルトを貫通させてナットで締結することにより、両ユニット構造体間の連結が完了する。

本実施形態によれば、ボルト等を用いて連結具１５をユニット構造体１上に仮止めしておく必要がないため、組立工数を低減できる。また、格別のジョイント部材を用いて上下の開口部間を連結する場合には、柱や梁の適所に形成した作業用の大きな窓を介して開口部間にジョイント部材を締結する必要があるが、本発明では上下の柱間（梁間）で連結具を挟み込むだけで仮止め、位置決めが完了するので工数を低減できる。また、柱等に作業用の窓を形成することによる強度低下、柱加工作業手数の増大を解消できる。

また、上記実施形態例では各連結部材１７として、その軸方向に直交する方向の断面形状が四角形のものを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、断面形状（平面形状）が三角形、その他の多角形とすることができる。また、各連結部材の平面形状と相似形状の開口部を上梁３及び下梁５４、或いは柱２の上端部及び柱５２の下端部に設けることで連結具１５が回転することなく上下階のユニット構造体の水平方向の位置決めを行うことができる。
また、各連結部材１７の先端面の周縁を面取りすることにより開口部内に差込み易くすることも可能である。この観点からすれば、極端な例としては連結部材の正面形状を多角錐、円錐（先端面に平坦面を有する錐形状を含む）等々としてもよい。
また、連結部材１７の平面形状は、必ずしも多角形である必要はない、円筒状、楕円筒形状であっても、開口形状が相似形である開口部内に嵌合した際にその外周面で開口部内周縁と係合することができれば、水平方向への位置決めは十分になし得るからである。例えば、連結部材を円筒形状とした場合には開口部の開口形状を円形とすることになるため、連結部材が開口部内で回転可能になるが、連結部材の位置決めは下側の開口部１０内で確実に行われるので、上側のユニット構造体側の開口部１１を位置合わせして連結部材と嵌合させることが容易となる。なお、開口部の開口形状とは、開口部中心を通る軸線の一端側から見た開口部内周縁の輪郭形状である。

また、図２、図３では連結部材１７として密実な構成例を示したが、図４、図５のように連結部材１７に軸方向に貫通する穴を形成することにより中空筒状体としてもよい。
また、連結部材１７は基板１８の一方の面のみに突設してもよい。即ち、例えば基板１８の上面のみに連結部材１７を突設した連結具１５を用いた場合には、基板１８の下面を下階のユニット構造体の上面にボルト固定する。この際に、上側に突出した単一の連結部材１７は、積載される上階のユニット構造体５０の下面の開口部１１と整合する位置関係にあるため、ユニット構造体５０を整合性よくユニット構造体１上に積載することにより、連結部材１７を開口部１１内に嵌合させることができる。なお、連結部材１７を基板の一方のみに設ける構成は、以下の全ての連結構造に適用することができる。
このように連結部材１７を基板の一面のみに設ける場合には、連結部材が嵌合する開口部は上階のユニット構造体５０の下面にのみ設ければよい。

以上のように本発明の連結構造Ａによれば、開口部間を連結具１５により位置決めすることができるため、ボルトを用いた仮止めなどが不要となる。従来、柱２の上部と柱５２の下部とを接合する際に、各柱内部にボルト締め等の作業を行う必要がある場合には、何れか一方の柱の側面に作業用の窓を開口する必要があったが、このような窓は比較的大きな開口となるため、柱の強度を低下させたり、柱を製造する際の加工手数を増大させる原因となる。
これに対して本発明では、柱間の対向面に連結具を挟み込むだけで開口部間が連結部材１７によって位置決めされるため、窓を介した柱の内部でのボルト締結作業などが一切不要となり、工数を低減し、柱の強度低下、加工手数の増大、を解消できる。また、窓を形成しないため、柱の強度を高め、製造手数を削減できる。

また、上記実施形態では、下階のユニット構造体上に上階のユニット構造体を積載する場合の連結構造に本発明を適用した例を示したが、本発明は横方向に連結されるユニット構造体の接合面にも適用することができる。即ち、この場合には横方向に隣接する２つのユニット構造体の対向し合う柱、或いは梁の端面に夫々開口部を形成し、この開口部内に連結具１５を装着することにより、両ユニット構造体を容易に位置決めして横方向への位置ずれを解消できる。
即ち、図６は２つのユニット構造体１Ａと１Ｂとを横方向に隣接させた状態で連結具１５によって連結した構成を示す要部断面図である。なお、図４、図５と同一部分には同一符号を付して説明する。

この連結構造Ａは、少なくとも四隅に立設された中空の柱を備えた２つのユニット構造体１Ａ、１Ｂを横方向に隣接させた状態で、一方のユニット構造体の柱の外側面と、他方のユニット構造体の柱の外側面とを、連結具１５を用いて位置決めするものにおいて、各ユニット構造体の各柱の対向する外側面に夫々開口部１０を備え、連結具１５は、基板１８と、該基板の同位置における両面に夫々対向して突設した連結部材１７と、を備え、各連結部材を各ユニット構造体に形成した各開口部内に嵌合させた状態で、基板を両ユニット構造体の各柱の外側面間で挟圧したことを特徴とするものである。
即ち、隣接し合う２つの柱２Ａ、２Ｂの対向面には開口部１０が形成されており、各開口部１０内に連結部材１７を嵌合させた状態で、各柱間に連結具１５を挟み込むことにより、両ユニット構造体１Ａ、１Ｂ間の連結構造Ａを構築している。
この連結構造Ａによれば、隣接し合うユニット構造体間の横方向位置決めをジョイント部材や、ボルトによる仮固定を用いずに行うことができる。

このように本発明の連結構造Ａは、上下方向に積層したユニット構造体と、横方向に隣接配置したユニット構造体間の連結に使用することができる。
即ち、上記各実施形態に係るユニット構造体の連結構造Ａは、少なくとも四隅に立設された中空の柱を備えた２つのユニット構造体を、上下、又は横方向に隣接配置した状態で、一方の該ユニット構造体の各柱の外面適所と、他方の該ユニット構造体の各柱の外面適所とを、連結具１５を用いて位置決めするものであって、一方のユニット構造体と、他方のユニット構造体に夫々開口部１０、１１を備え、連結具１５は、基板１８と、基板の両面に夫々突設した連結部材１７と、を備えている。更に、各連結部材１７を各ユニット構造体に形成した各開口部内に嵌合させた状態で、基板１８を各ユニット構造体との間で挟圧したことを特徴とするものである。

次に、図７（ａ）乃至（ｄ）は本発明に係るユニット構造体の連結構造Ａの他の実施の形態を示す図であり、図７（ａ）は上下階のユニット構造体の柱の連結部分を示した分解斜視図、図７（ｂ）は上下階のユニット構造体の柱を連結した後の状態を示す斜視図である。中空四角柱状の柱２、５２の夫々上端及び下端の開口部２ａ、５２ａの夫々内部に接合用サヤ管（連結具）３１を挿入することで柱２及び５２の水平方向の位置決めを行うことができる。図７（ｂ）に示した組み付け状態とした後で、ボルト３３、ナットを各柱２、５２及び接合用サヤ管３１の側面に設けた各ネジ穴を利用して螺着してこれらを固定する。
接合用サヤ管（連結具）３１は、基板３１ａの上下面に連結部材３１ｂを突出させた構成を有している点において上記実施形態の連結具と同等である。各連結部材３１ｂは、各開口部２ａ、５２ａ内に嵌合されて位置決めを行う。本例では、連結部材３１ｂ、開口部２ａ、５２ａの平面形状を四角形としたが、四角形以外の多角形、円形、楕円形、長円形等々、他の形状であっても良い。

図７（ｃ）は２つのユニット構造体の二本の柱間を連結した状態を示す斜視図及びその連結に用いられる接合用サヤ管３５（基板３５ａ、連結部材３５ｂ）を示した図であり、この接合用サヤ管３５は、大面積の基板３５ａの片面に所定のギャップを介して２つの連結部材３５ｂを突設すると共に、基板の他面に前記各連結部材と対向するように他の２つの連結部材３５ｂを突設している。このギャップ内には各柱を構成する側板が入り込む。
図７（ｄ）は４つのユニット構造体の４本の柱が集合する場所において上下階のユニット構造体の柱を連結した状態を示す斜視図及びその連結に用いられる接合用サヤ管３７（基板３７ａ、連結部材３７ｂ）を示した図である。その具体的な構造は、接合用サヤ管３５と同様である。
このようにユニット構造体の中空の柱の内部に挿入され、上下階のユニット構造体の柱を連結する接合用サヤ管（連結具）３１、３５、３７を用いることで、容易、且つ正確に水平方向の位置決めを行うことができる。

次に、図８は本発明に係るユニット構造体の連結構造に用いる連結具の他の実施の形態を示す斜視図であり、図９は連結具４１とユニット構造体の中空四角柱状の柱２の上端部に設けられた連結ベース部５５、及び柱５２の下端部に夫々設けられた連結ベース部５６とを示す正面図である。また、図１０（ａ）は連結具４１を各柱２、５２の一端に取り付けられた連結ベース部５５、５６に設けた開口部５５ａ、５６ａに挿入する際の各開口部と連結部材４５との位置関係を平面方向からみた図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示した状態から連結具４１の基板４３を時計方向或いは反時計方向のいずれかに４５度回転させた際の各連結ベース部の開口部と連結部材４５との位置関係を平面方向から見た図である。
なお、図１、図２、図３等を併せて参照しながら説明する。

本実施形態に係る連結構造Ａでは、各ユニット構造体１、５０の各柱２、５２は、開口部５５ａ、５６ａを有した連結ベース部５５、５６を備え、連結具４１は、各連結部材４５を基板４３の同位置における両面に夫々突設した構成を備え、各連結部材は、基板面に一端を固定された小径の胴部４７と、該胴部よりも大径であり、且つ該胴部の他端に同軸状に一体化された大径の係止部４９と、を有する。各胴部４７は、連結ベース部５５、５６の厚み以上の軸方向長を有し、且つ、開口部５５ａ、５６ａの中心（開口部中心）６０から開口部の内周縁までの最短距離を半径ｒ１とする第一の円６１の内側に収まる形状を有し、係止部４９は、開口部中心６０から該開口部の内周縁までの最長距離を半径ｒ２とする第二の円６３の内側に収まる形状を有している。なお、胴部４７は、開口部内に位置している時に回転することができるように形状、寸法が設定されている。係止部４９は、開口部中心から最長距離にある内周縁を利用することにより開口部内を軸方向へ進退自在になる。

以下、本実施形態に係るユニット構造体の連結構造を更に詳細に説明する。
連結具４１は、基板４３と、基板４３の上下両面から夫々対称的に突出して形成された同一形状の連結部材４５と、を有する。連結部材４５は、基板４３の両面に夫々一端を固定された小径の胴部４７と、各胴部４７の他端部に夫々同軸上に積層一体化された大径の係止部４９と、を有している。開口部５５ａ、５６ａ、及び連結部材４５（胴部４７、係止部４９）は、何れも軸方向から見た形状が回転対称形状を有している。
胴部４７は開口部５５ａ、５６ａ内に嵌合したときに開口部内で回転可能となる形状であれば、どのような形状であってもよい。また、胴部４７の軸方向長は、開口部を設けた連結ベース部５５、５６の肉厚よりも長く設定する。
係止部４９は、開口部に対する回転方向角度が一定の状態にある時（図１０（ａ）の状態）には開口部内に挿入することができるが、その角度よりも所定角度以上ずれると（図１０（ｂ）の状態）開口部の内周縁を外側に越えてしまい開口部内に挿入できなくなる。つまり、係止部４９の軸心と開口部５５ａ、５６ａの中心とを一致させた状態で、係止部４９を軸方向へ移動させて開口部内に挿入する際に、係止部の最大径方向長部分が開口部の最大径方向長部分（対角線方向）と合致するように挿入すれば、係止部は開口部に挿入できるが、その角度よりもずれると挿入不能となる。

次に、下階の柱２の連結ベース部５５に対して連結部材４５を組み付ける手順を平面方向から見た図を用いて説明するが、上階の柱５２の連結ベース部５６についても同様である。
連結ベース部５５、５６には柱２または柱５２の軸方向一端側（平面視方向）から見た形状が四角形（多角形）の開口部５５ａ、５６ａが設けられている。開口部５５ａ、５６ａは平面形状（開口形状）が同形状、且つ同角度方向を向いておりであり、下階側ユニット構造体の上面に上階側ユニット構造体を整合性よく着座させた際には、各辺、各角隅部同士が互いに合致し、整合、連通する位置関係にある。
下階のユニット構造体１上に上階のユニット構造体５０を組み付けるに先立ち、下階のユニット構造体の柱２の上端部、即ち連結ベース部５５の開口部５５ａ内に連結具４１の連結部材４５の一方（下方）を挿入する作業を実施する。全ての開口部５５ａ内に連結具の連結部材４５を差し込んで差込み時の角度（回転方向角度）を維持しつつ、クレーン等の重機によって吊り下げた上階のユニット構造体５０の底部を下階のユニット構造体１の上面に位置関係を整合させながら下降させて着座させる。この際に、上階のユニット構造体５０を垂直に下降させることにより各柱５２の底面の開口部５６ａ内に連結具の上側の連結部材４５をスムーズに差し込むことが可能となる。このようにして両開口部５５ａ、５６ａ内に連結具の各連結部材を差し込んだ後で、工具により連結具の基板を所定角度（４５度）回転させることにより、上下の連結ベース部５５、５６間をロックすることができる。

以下、連結具による固定手順について詳細に説明する。
まず、下側の開口部５５ａ内に連結具４１の下方の連結部材４５を挿入する。本実施例では開口部５５ａは四角形であるのに対して、平面方向から見た連結部材４５の係止部４９の投影形状の輪郭（十字形状）が開口部５５ａの内周縁の内側に収まるので、連結部材４５の係止部４９を連結ベース部５５の開口部５５ａ内に挿入できる。
本例に係る係止部４９の平面形状は十字形状をなしており、対向する２つの突片４９ａ、４９ｂの端部間の距離Ｌは開口部５５ａ（５６ａ）の対角線長を下回っている。このため、各突片４９ａ、４９ｂが開口部の対角線に沿うように平面方向から連結具４１を開口部内に差し込むことにより係止部４９を開口部内にスムーズに挿入することができる。胴部４７は開口部よりも大幅に小径であり、開口部を構成する板材の肉厚を越えた軸方向長を有しているため、胴部４７が開口部内に入った状態で連結具４１を開口部に対して回転させることが可能となる。

次に、係止部４９と開口部５５ａ（５６ａ）との関係を図１０に基づいて説明する。
柱２の上端面に形成された平面形状が正方形の開口部５５ａの中心を開口部中心６０とし、開口部中心６０から開口部内周縁までの最短距離を半径ｒ１とする第一の円を６１とし、一方、係止部４９の平面形状の輪郭において、開口部中心６０から最も遠い開口部内周縁までの距離を半径ｒ２とする第二の円を６３とする。
また、連結部材４５の中心部（軸心）Ｃと、該中心部Ｃと係止部４９を構成する各突片４９ａ、９４ｂの先端部との間の距離を半径ｒ３とする円を第３の円６４とする。
第一の円６１の直径ｒ１、第二の円６３の直径ｒ２、第三の円６４の直径ｒ３の関係は、ｒ１＜ｒ２、ｒ３となる。
各突片４９ａ、９４ｂの先端部は、第一の円６１と第二の円６３との間に位置するように寸法、形状が設定されており、各突片が開口部中心６０から最長位置にある内周縁部位（四隅）に向いている時に、開口部内を進退できるように構成されている。
連結部材４５を開口部内に挿入した際には、回転対称形状である開口部中心６０と、同じく回転対称形状である連結部材の軸心Ｃとをほぼ一致させることができる。従って、胴部４７を開口内に位置させて連結具４１を開口部内で回転させると、連結部材４５はほぼ開口部中心６０を中心として回転することができる。なお、連結部材４５の回転中心と開口部中心とが必ずしも一致しなければ回転できない訳ではない。

本実施例にかかる連結具４１は、柱２の一端に取り付けられた開口部５５ａ内に図１０に示した姿勢で係止部４９を挿入し、且つ、挿入後には基板４３を時計方向或いは反時計方向のいずれかに４５度回転させる必要があるので、胴部４７の平面方向からみた投影形状の輪郭は小径の第一の円６１の内側に位置しなければならない。更に、基板４３を４５度回転させた後は、係止部４９の一部（突片４９ａ、４９ｂ）が連結ベース部５５（開口部５５ａ周縁）から外径方向へ突出した状態となって、連結具４１の垂直方向（連結ベース部の厚さ方向）への動き（開口部からの抜け落ち）を規制する役割を果たす必要がある。このため、開口部中心６０から最も遠い開口部内周縁部位を通り、且つ開口部中心６０を中心とする円の軌跡である第二の円６３の半径ｒ２は、第一の円６１の半径ｒ１よりも長く、且つ、図１０（ｂ）のように突片４９ａ、４９ｂが連結ベース部５５上に係止される。これにより、開口部５５ａの内周縁を越えて外径側に係止部４９の突片４９ａ、４９ｂが突出して係止される。

全ての柱２の開口部５５ａ内に各連結具の下側の係止部４９を係止させた後で、連結具を回動させることなく、上側のユニット構造体５０を下側のユニット構造体１上に下降させる。この際、上側のユニット構造体５０の底面の四隅にある開口部５６ａは、下側のユニット構造体１の上面四隅にある開口部５５ａ内にセットされた各連結具４１の上側の連結部材４５に対してスムーズに入り込む位置関係にあるため、連結具の基板４３を間に挟んだ状態で両ユニット構造体が積層された状態となる。
上記の如き、構成上の条件を満たすことで、各係止部４９を各開口部内に挿入することができ、また挿入後に開口部内で連結具４１を回転させることで係止部４９の突片４９ａ、４９ｂが開口部の周縁を越えて外径方向へ突出した状態となり、開口部から軸方向へ抜け落ちることがなくなる。
この連結具を用いることにより、各ユニット構造体の水平方向への位置ずれのみならず、上下方向への位置ずれも防止することが可能となる。

図１１（ａ）乃至（ｃ）は本発明に係る連結具の他の実施の形態を示す斜視図、平面図である。
連結具４１は、基板４３の両面に対称な位置関係で突設された２つの連結部材４５を有している。連結部材４５は、小径の胴部４７と、胴部４７上に胴部と同一軸心状に一体化された大径の係止部４９と、を備えている。
連結具４１が図８に示した連結具４１と違う点は、係止部４９を構成する突片４９ａ、４９ｂの外側面を先端に向かう程、内側に向かって傾斜するように（テーパー状に）した点にある。言い換えれば、本実施形態の連結具４１は、係止部４９の軸方向と直交する方向の断面積が係止部４９の先端部に近づくに連れて漸減するよう構成したものである。この連結具４１の利用方法は前記実施形態に係る連結具４１と同様である。すなわち、係止部４９を連結ベース部５５の開口部５５ａに挿入しやすくするため、係止部４９の端部の断面積が小さく形成されている。このような構成の連結具においても、係止部４９を連結ベース部５５の開口部５５ａに挿入し、胴部４７が開口内に達した時点で基板４３を時計方向或いは反時計方向のいずれかに４５度回転させることで連結部材４５の一部である胴部４７側の下端が連結ベース部５５の一端と当接し、柱２または柱５２の垂直方向の動きを規制することができる。

次に、図１２（ａ）乃至（ｃ）は本発明に係る連結具４１の他の実施の形態を示す図である。
この連結具４１は、基板４３の両面に対称な位置関係で突設された２つの連結部材４５を有している。連結部材４５は、小径の胴部４７と、胴部４７上に胴部と同一軸心状に一体化された大径の係止部４９と、を備えている。
この連結具４１は、連結部材４５を構成する係止部４９を１２０度間隔で突設した３つの突片４９ｃから構成している。換言すれば、係止部４９を軸方向から見た投影形状（平面形状）が軸の中心から三方向に突片４９ｃを突設し、その輪郭が略星形である。また、柱２の上端部及び柱５２の下端部に設けられた開口部５５ａ、５６ａの平面形状は係止部４９を差し込むことができるように正三角形となっている。係止部４９を開口部に差し込んだ後で回転させることにより、係止部を各開口部の周縁に係止させる点では上記実施形態と同様である。
各突片４９ｃの外側面は図１１の実施形態と同様に先端方向へ向かう程内側に傾斜したテーパー状としてもよい。

本実施形態では、係止部４９は、中心部Ｃから突片４９ｃの先端部までの距離ｒ３が、開口部中心６０から最も遠い内周縁部位と開口部中心６０との距離を半径ｒ２とする第二の円６３の内側に収まり、且つ同心円である第一の円６１の外径側に位置するように構成されている。このため、各突片４９ｃが三角形の開口部の頂部を向くように係止部４９を開口部内に差し込む場合には開口部内を軸方向へ向けて進退することができる。
また、胴部４７の柱の軸方向から見た投影形状（平面形状）の輪郭は、柱の軸方向と直交する平面上の開口部５５ａの中心である開口部中心６０から開口部５５ａの内周縁までの最短距離を半径ｒ１とする第一の円６１の内側に収まるよう構成されている。これにより係止部４９を連結ベース部５５の開口部５５ａに挿入後、基板４３を時計方向或いは反時計方向のいずれかに回転させることができる。
係止部４９を開口部内に差し込んでから胴部４７が開口部内に達した時点で、連結具を６０度一方向に回転させると、突片４９ｃが開口部５５ａの周縁面と当接し、柱２に対する連結具４１の軸方向への動きを規制できる。
実際の組み付け作業においては、柱２の開口部５５ａ内に一方の係止部４９を差し込んでから、その状態のままで上側のユニット構造体５０の開口部５６ａを上側の係止部４９に嵌合させる。この状態では基板４３が両ユニット構造体間に挟圧された状態となるが、この状態で連結具４１を６０度回転させることにより、各突片４９ｃが両開口部５５ａ、５６ａの周縁面に係止された状態となる。

次に、図１３（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る連結ベース部５５の他の実施の形態を示す図であり、連結ベース部５５には開口部５５ａに挿入された連結部材４５の係止部４９の周方向への動き（回転）を規制するための規制突起（回転規制部）６５が設けられている。このように係止部４９の動きを制御する規制突起６５を設けることで、係止部４９を連結ベース部５５の開口部５５ａに挿入した後、基板４３を軸方向から見て時計周りのみに回転させることができ、且つ４５度回転させた後はそれ以上回転しないよう規制することができる。したがって、回転過多により胴部４７側の下端と連結ベース部５５の一端との当接面積が減少し、連結部材４５による連結機能が損なわれることを防ぐことができる。
なお、図１２に示した実施形態に係る三角形状の開口部５５ａにおいても係止部４９の動きを規制する規制突起６５を周縁部に設け、係止部４９が必要以上回転しないよう規制するよう構成しても良い。

また、規制突起（回転規制部）６５により規制される連結具４１の回転方向は、全ての開口部について同一方向とせずに、例えば対角線に沿って対向する２つの開口部については逆方向とすることも一方法である。例えば、一つの開口部５５ａについては図１３のように時計回り方向への回動を規制するように規制突起６５を設ける一方で、この開口部と対角位置にある他の開口部５５ａについては反時計回り方向への回動を規制するように規制突起を設けることにより、上下、又は横方向にユニット構造体を隣接させて連結した後に、両ユニット構造体が各連結具４１を中心として回転方向へ位置ずれすることを防止できる。

次に、図１４は開口部の形状の変形例を示す平面図である。
開口部５５ａ、５６ａは、開口部中心６０と開口部の内周縁のうちで開口部中心６０からの距離が最も近い点とを結ぶ半径ｒ１を有した第一の円６１と、開口部中心６０と開口部の内周縁のうちで開口部中心６０から最も遠い点を結ぶ半径ｒ２を有した第二の円６３とを有している。
このため、上記の各実施形態における連結具５１の係止部４９は、開口部内周縁に設けた外径方向へ突出した凹所５５ｂを介して開口部内に差し込まれることが可能である。また、胴部４７は第一の円６１内に収まるため、開口部内で回転することができる。
このため、係止部４９を凹所５５ｂを介して開口部内に挿入してから、胴部４７を開口部内に移行させて回転させることにより、係止部を凹所５５ｂ以外の開口部内周縁に係止することができる。
なお、図８以降の各実施形態においては、開口部の開口形状や連結部材の端面形状を回転対称形状とした例を示したが、係止部を開口部内に差し込んでから、胴部を中心として回転させることにより、係止部の突片を開口部周縁に係止することができる形状であれば、回転対称形状でなくてもよい。

図１５（ａ）乃至（ｃ）は図８に示した連結具４１を用いて上下階のユニット構造体の垂直方向の柱２と５２とを連結する際の連結状況を説明するための図である。まず、図１５（ａ）に示すように、柱２の上端部の開口部５５ａ内に連結具４１の下側の係止部４９を挿入する。続いて、（ｂ）に示すように上階のユニット構造体５０の開口部５６ａ内に上側の係止部４９が嵌合するようにユニット構造体５０を重ねる。この状態では連結具４１の基板４３は各柱２、５２の接合面から側方に突出した状態となっている。続いて、（ｃ）に示すように基板４３の各辺が柱の上下端部の各辺と一致するまで胴部４７を中心として基板４３を回転させることで係止部４９の突片４９ａ、４９ｂが各開口部５５ａ、５６ａの周縁から外径方向へ突出した状態となり、柱２及び５２の軸方向の動きを規制することができる。つまり、図１５（ｂ）において上下のユニット構造体の端縁から突出した基板の角部をユニット構造体間に押し込むことにより、係止部４９による開口部間のロックが完了する。なお、符号８１は連結具４１の基板４３の厚みと同じ厚みを有するスペーサーであり、必要に応じて使用する。

また、符号８５は、各ユニット構造体の柱の上部に開口形成された吊り上げ用の穴であり、クレーン等のフックを個々に差し込んでユニット構造体を持ち上げる際に使用する。
このように上下階を構成するユニット構造体を積層して水平方向の位置決めを行うと同時にユニット構造体の柱の上下方向の動きを規制し、その後、上下階のユニット構造体を固定するボルト等で固定することで、上下階のユニット構造体を強固に固定することが可能となる。
なお、図８以降の各実施形態に係る連結構造Ａは、図６に示した如くユニット構造体を横方向へ連結する場合にも適用することができる。
このように本発明によれば、ユニット構造体を重ねた建造物を構築するために上下階のユニット構造体の各柱の端部を位置決めする際に、上下階のユニット構造体を貫通するボルト穴の芯出しが不要で、簡単に上下階のユニットの水平方向の位置決めが可能となる。
また、ユニット構造体を横方向に隣接させた状態で連結具により連結する場合には、上下方向、水平方向への位置ずれを防止することができる。

１…ユニット構造体、２…柱、２ａ…開口部、３…上梁、１０、１１…開口部、１３…上面、１３ａ…貫通孔、１５…連結具、１７…連結部材、１８…基板、１９…ボルト、１Ａ、１Ｂ…ユニット構造体、３１…接合用サヤ管、３１ａ…基板、３１ｂ…連結部材、３３…ボルト、３５…接合用サヤ管、３５ａ…基板、３５ｂ…連結部材、３７…接合用サヤ管、３７ａ…基板、３７ｂ…連結部材、４１…連結具、４３…基板、４５…連結部材、４７…胴部、４９…係止部、４９ａ、４９ｂ…突片、４９ｃ…突片、５０…ユニット構造体、５１…連結具、５２…柱、５３…上梁、５４…下梁、５５…連結ベース部、５５ａ…開口部、５５ｂ…凹所、５５ｂ…開口部、５６…連結ベース部、５６ａ…開口部、６０…開口部中心、６５…規制突起。

Claims (9)

1. 複数の中空の柱を備えた２つのユニット構造体を、上下、又は横方向に隣接配置した状態で、一方の該ユニット構造体の柱と、他方の該ユニット構造体の柱とを、連結具を用いて位置決めするユニット構造体の連結構造であって、
   少なくとも一方の前記ユニット構造体に開口部を備え、
   前記連結具は、基板と、該基板の少なくとも一方の面に突設した連結部材と、を備え、
   前記連結部材を少なくとも一方の前記ユニット構造体に形成した開口部内に嵌合させた状態で、前記基板を前記各ユニット構造体との間で挟圧したことを特徴とするユニット構造体の連結構造。
2. 下階の前記ユニット構造体の各柱の上部と、上階の前記ユニット構造体の各柱の下部に夫々開口部を備え、
   前記連結具は、前記基板と、該基板の上下両面に夫々突設した連結部材と、を備え、
   前記各連結部材を前記各ユニット構造体に形成した各開口部内に嵌合させた状態で、前記基板を前記下階のユニット構造体と前記上階のユニット構造体との間で挟圧したことを特徴とする請求項１に記載のユニット構造体の連結構造。
3. 一方の前記ユニット構造体と、横方向に隣接配置された他の前記ユニット構造体の各柱の対向する外側面に夫々開口部を備え、
   前記連結具は、前記基板と、該基板の両面に夫々突設した連結部材と、を備え、
   前記各連結部材を前記各ユニット構造体に形成した各開口部内に嵌合させた状態で、前記基板を前記両ユニット構造体の柱間で挟圧したことを特徴とする請求項１に記載のユニット構造体の連結構造。
4. 前記連結部材をその軸方向一端側から見た形状に対して、前記開口部の開口形状は相似形を成していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のユニット構造体の連結構造。
5. 前記連結部材をその軸方向一端側から見た形状、及び前記開口部の開口形状は、多角形、円形、楕円形、又は長円形の何れか一つであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のユニット構造体の連結構造。
6. 前記各ユニット構造体の各柱には前記開口部を有した連結ベース部を備え、
   前記連結部材は、前記各連結部材を前記基板の両面に夫々突設した構成を備え、
   前記各連結部材は、前記基板に一端を固定された胴部と、該胴部よりも大径であり、且つ該胴部の他端に同軸状に一体化された係止部と、を有し、
   前記胴部は、前記連結ベース部の厚み以上の軸方向長を有し、且つ、前記開口部の中心から該開口部の内周縁までの最短距離よりも短い距離を半径とする第一の円の内側に収まる形状を有し、
   前記係止部は、前記開口部中心と該開口部中心から該開口部の内周縁までの最長距離を半径とする第二の円の内側に収まる形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のユニット構造体の連結構造。
7. 係止部は、該係止部の中心部からの径方向寸法が前記第一の円の半径よりも長く、且つ前記第二の円の半径よりも短い突片を備えていることを特徴とする請求項６に記載のユニット構造体の連結構造。
8. 前記連結ベース部には、前記開口部内に位置する前記胴部を中心として関連結部材を回転させた時に前記係止部に係合して回転を規制する回転規制部が設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載のユニット構造体の連結構造。
9. 前記連結部材をその軸方向一端側から見た形状と、前記開口部の開口形状は、回転対称形状を成していることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載のユニット構造体の連結構造。

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