JP2016191274A - 木製部材の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本願は、接合金物を使った木製部材の接合部分の破壊を抑制することにより、接合部分の強度を向上可能な木製部材の接合構造を提供することを課題とする。
【解決手段】建築物の構造材同士または構造材と非構造材の接合部分に用いられる接合構造であって、棒状または板状の木製部材の端部から木製部材の長手方向に向って掘られた孔または溝に挿入された棒状の接合金物と、木製部材の端面が相手材に突き合わされた状態において、木製部材の端面の中心部に形成された孔に一端が嵌り、相手材の孔に他端が嵌るシアキーと、接合金物が挿入されている孔または溝に充填された接着剤と、を備えており、棒状部は、木製部材の端部に位置する箇所に、周囲より細いくびれ部を有しており、接合金物は、シアキーを中心に対称な位置関係で接合部分に複数備わっており、木製部材と相手材とを隙間を空けた状態で接合する。
【選択図】図２

Description

本発明は、木製部材の接合構造に関する。

従来、木造構造物の接合部には、木組みによる接合工法や、プレートとドリフトピン等の複数の接合金物を組み合わせて用いた接合工法が用いられてきた。また、近年では、多数の接合金物部品が必要となる煩雑な従来の接合工法に代えて、木製部材に溝を形成し、異形棒鋼などの棒状部材を埋設して接着剤を充填固化する接合工法が提案されている（例えば、特許文献１−３を参照）。木製部材に異形棒鋼などの棒状部材を埋設すると、接合強度が上がり、また、金物が露出しないため、金属の腐食を回避することができ、さらに金物がヒートブリッジとなって結露を生じる可能性を抑制することもできる。

特許第３３７０９３７号公報 特開２００４−３６０４５８号公報 特開２００３−１９３５７０号公報

異形棒鋼等の接合金物を木製部材に埋設して木製部材の接合に用いる場合、一般に接合金物の強度が木製部材の強度に勝るため、建築物が地震等で揺れると、木製部材が接合部分で破壊を起こす可能性があった。

そこで、本願は、接合金物を使った木製部材の接合部分の破壊を抑制することにより、接合部分の強度を向上させる木製部材の接合構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、木製部材の端面の中心部にシアキーを設けるとともに、木製部材の端部に位置する箇所に周囲より細いくびれ部を有した接合金物を、シアキーを中心に対称な位置関係で接合部分に複数設け、更に、木製部材と相手材との間に隙間を空けた状態で木製部材を接合することにした。

詳細には、本発明は、建築物の構造材同士または構造材と非構造材の接合部分に用いられる接合構造であって、前記構造材同士または構造材と非構造材のうち少なくとも何れかの構造材または非構造材として用いられる棒状または板状の木製部材の端部から前記木製部材の長手方向に向って掘られた孔または溝に挿入された棒状の接合金物と、前記木製部材の端面が相手材に突き合わされた状態において、前記木製部材の端面の中心部に形成された孔に一端が嵌り、前記相手材の孔に他端が嵌るシアキーと、前記接合金物が挿入されている前記孔または溝に充填された接着剤と、を備えており、前記接合金物は、前記木製部材の端部に位置する箇所に、周囲より細いくびれ部を有しており、前記接合金物は、前記シアキーを中心に対称な位置関係で前記接合部分に複数備わっており、前記木製部材と前記相手材とを隙間を空けた状態で接合する、木製部材の接合構造である。

ここで、対称な位置関係とは、建築物が揺れた場合に、シアキーを挟んで配置される各接合金物のくびれ部が交互に伸縮することにより、シアキーを中心とした動きが発生する程度の接合金物の位置関係であればよく、幾何学的に厳密な対称の位置関係であることを
要しない。このような接合構造であれば、シアキーを間に挟んで対称に配置される各接合金物のくびれ部が協働して、各接合金物と木製部材との接着部分に加わる最大荷重を低減し、接合部分全体の破壊を抑制することができる。

なお、前記接合金物には、少なくとも前記孔または溝からの引抜方向へ向かう面が前記接合金物の長手方向に対し垂直に形成された突起または溝を有する粗面部が、前記接合金物の棒状部の外周面に形成されていてもよい。上記の接合構造にこのような接合金物を用いれば、接合金物に軸方向の荷重が作用しても、接着剤に対する接合金物の動きが立設面によって阻まれ、接着剤に対する接合金物の相対的な僅かな動きも抑制される。この結果、接合金物と接着剤の界面における破壊がほとんど生じない。このため、接合金物と接着剤の界面の破壊が抑制され、木製部材の接合部分の強度が向上する。

また、前記粗面部は、前記棒状部の周りに環状に形成された突起または溝を有するものであってもよい。粗面部の突起または溝が棒状部の周りに環状に形成されていれば、接合金物の長手方向に対し垂直に形成される立設面が棒状部の周りに環状に形成されることになるので、接合金物に軸方向の荷重が作用しても、接着剤に対する接合金物の動きを立設面で十分に抑制することができる。

また、前記建築物は、木造の建築構造物であり、前記接合金物は、前記接合部分において突き合わされる木製の柱と梁に各々形成される孔または溝に挿入されていてもよい。互いに突き合わされる木製の柱と梁を上記の接合金物で接合した接合構造であれば、木製の柱と梁が従来よりも強固に接合される。

また、前記建築物は、木造の建築構造物であり、前記接合金物は、前記接合部分において柱を挟んで突き合わされる木製の各梁に各々形成される孔または溝に挿入されていてもよい。柱を挟んで突き合わされる木製の各梁を上記の接合金物で接合した接合構造であれば、木製の梁同士が従来よりも強固に接合される。

上記木製部材の接合構造であれば、接合金物を使った木製部材の接合部分の破壊を抑制することにより、接合部分の強度が向上させることができる。

図１Ａは、実施形態に係る接合構造に用いる木製部材の接合金物の一例を示した斜視図である。 図１Ｂは、実施形態に係る接合構造に用いる木製部材の接合金物の正面図である。 図２は、実施形態に係る接合構造の一例である。 図３は、接合構造の分解図である。 図４は、水平力が作用して柱が斜めになった状態における接合構造を示した図である。 図５は、変形例に係る接合構造に用いる木製部材の接合金物の一例を示した図である。 図６は、変形例に係る接合構造を示した図である。

以下、本願発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本願発明の一態様であり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。

＜実施形態＞
図１Ａは、実施形態に係る接合構造に用いる木製部材の接合金物の一例を示した斜視図である。また、図１Ｂは、実施形態に係る接合構造に用いる木製部材の接合金物の正面図である。実施形態に係る接合構造に用いる木製部材の接合金物１は、木造構造物の接合部において木材同士の接合に用いることが可能な金物であり、細長い真っ直ぐな円柱状の棒状部２を備えている。また、棒状部２には、棒状部２の長手方向に対して垂直な立設面３ａを有する突起または溝を有する粗面部３が、棒状部２の中央部を除く外周面に形成されている。粗面部３が棒状部２の中央部を除く外周面に形成されているため、接合金物１には、外周面に突起および溝の無い平坦な平滑部４が接合金物１の中央部付近に形成されている。また、接合金物１には、木製部材の端部に位置する箇所（図１Ａ，１Ｂに示す接合金物１の中心部）に、周囲より細いくびれ部６が備わっている。くびれ部６は、図１Ａ，１Ｂに示すように側面視矩形状の溝が平滑部４の外周面を周回するように形成されていてもよいし、或いは、側面視円弧状の溝が平滑部４の外周面を周回するように形成されていてもよい。接合金物１は、鋳造により製作してもよいし、鉄製の丸棒を切削加工して製作してもよいし、異形棒鋼の節を切削加工することにより製作してもよい。

図２は、実施形態に係る接合構造の一例である。接合構造１０は、くびれ部６を設けた接合金物１で建築物の構造材同士を接合する構造であり、木造の建築物の構造材である木製の梁１１と柱１２とを接合する。接合構造１０は、梁１１の端面が柱１２の側面に突き合わされた状態において、梁１１の端面の中心部に形成された孔１１ｐに一端が嵌り、柱１２の孔１２ｐに他端が嵌る金属製のシアキー８を備えている。そして、接合構造１０に適用される接合金物１は、シアキー８を中心に上下対称な位置関係で梁１１と柱１２との接合部分に複数備わっており、梁１１と柱１２とを隙間を空けた状態で接合する。シアキー８は、接合構造１０が接合する梁１１と柱１２との相対的な位置関係を規定するための部品であり、梁１１と柱１２との接合部分におけるせん断方向の荷重を支える役割を主に担う部品である。よって、シアキー８は、せん断方向の荷重に耐える強度を有していることが好ましく、例えば、円柱状の金属製部材等が好適である。

図３は、接合構造１０の分解図である。接合構造１０は、梁１１の端面に形成された孔１１ａと柱１２の孔１２ａとに接合金物１が差し込まれ、梁１１の端面に形成された孔１１ｐと柱１２の孔１２ｐとにシアキー８が差し込まれるようにしながら、梁１１の端面を柱１２の側面に隙間を空けて突き合わせる。そして、接合金物１が挿入されている孔１１ａと孔１２ａに、粗面部３の突起または溝を埋めるように接着剤５を充填する。接着剤５としては、例えば、充填後に収縮せずに固化するエポキシ系樹脂あるいはモルタル樹脂といった建築土木用の接着剤が好適である。接着剤５は、孔１１ａや孔１２ａへ通ずる図示しない適宜の孔を通って孔１１ａや孔１２ａの中へ充填される。

図４は、水平力が作用して柱１２が斜めになった状態における接合構造１０を示した図である。建築物が地震で揺れると柱と梁との接合部分に多大な力が加わり、例えば、図４に示すように、柱１２が梁１１に対して斜めになる場合がある。ここで、仮に、梁１１の端面が柱１２の側面に密着した状態で接合金物１に接合されている場合、建築物が揺れると、上下の２ヵ所に配された上側の接合金物１と下側の接合金物１に多大な引抜荷重が交互に加わることになる。しかし、接合構造１０は、シアキー８を中心に対称な位置関係で梁１１と柱１２との接合部分に複数備わっており、梁１１と柱１２とを隙間を空けた状態で接合しているため、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すような柱１２の傾きが地震で生じても、接合部分ではシアキー８を中心とした変形が生じることになる。このため、シアキー８を中心にして上下対称に接合金物１を配した接合構造１０は、建築物が揺れると、上側または下側の接合金物１のくびれ部６が圧縮されると、シアキー８を挟んで反対側にある接合金物１のくびれ部６が引っ張られるという挙動を交互に繰り返すことになる。この結果、シアキー８の上側の接合金物１のくびれ部６と、シアキー８の下側の接合金物１のくびれ部６とが協働して、各接合金物１と木製部材（梁１１および柱１２）との接着部分
に加わる最大荷重を低減し、接合部分全体の破壊を抑制する。

＜変形例＞
図５は、変形例に係る接合構造に用いる木製部材の接合金物の一例を示した図である。変形例に係る接合構造に用いる木製部材の接合金物１’は、実施形態の接合金物１と同様の棒状部２、立設面３ａを有する突起または溝を有する粗面部３、平滑部４、くびれ部６が備わっているが、それらの位置関係が実施形態の接合金物１と相違している。すなわち、本変形例に係る接合構造に用いる木製部材の接合金物１’は、棒状部２の両端および中心の３ヵ所に粗面部３を備え、３つの粗面部３のそれぞれの間に平滑部４およびくびれ部６を備えている。

図６は、変形例に係る接合構造を示した図である。本変形例の接合構造２０は、例えば、図６に示すように、木製の梁２１同士を、柱２２を間に挟んだ状態で接合する。本変形例の接合構造２０は、各梁２１の端面に形成された孔２１ａと柱２２の孔２２ａとに接合金物１’が差し込まれ、各梁２１の端面に形成された孔２１ｐと柱２２の孔２２ｐとにシアキー８が差し込まれるようにしながら、梁２１の端面を柱２２の側面に隙間を空けて突き合わせる。そして、接合金物１’が挿入されている孔２１ａと孔２２ａに、粗面部３の突起または溝を埋めるように接着剤５を充填する。

本変形例に係る接合構造２０も上記実施形態の接合構造１０と同様、シアキー８を中心にして上下対称に配された複数の接合金物１’のうち、上側または下側の接合金物１’のくびれ部６が圧縮されると、シアキー８を挟んで反対側にある接合金物１’のくびれ部６が引っ張られるという挙動を生じる。そして、シアキー８の上側の接合金物１’のくびれ部６と、シアキー８の下側の接合金物１’のくびれ部６とが協働して、各接合金物１’と木製部材（梁１１および柱１２）との接着部分に加わる最大荷重を低減し、接合部分全体の破壊を抑制する。

なお、上記実施形態や変形例の接合構造１０，２０においては、長手方向に対して垂直な立設面３ａを有する粗面部３を備えた接合金物１，１’を用いていたが、上記実施形態や変形例の接合構造１０，２０は、このような接合金物を用いたものに限定されるものではない。上記実施形態や変形例の接合構造１０，２０に用いる接合金物は、上述のくびれ部６に相当するものが設けられていればよく、粗面部３が垂直な立設面を有しないものであってもよい。

なお、想定している接着剤５の引張強度は１０Ｎ／ｍｍ^２程度であり、このような強度を有するものとしては、例えば、土木建築用の補強材であるアイカ工業株式会社製のジョリシールＪＢ−３（「ジョリシール」は登録商標）を挙げることができる。

１０，２０・・接合構造
１１，２１・・梁
１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ・・孔
１２，２２・・柱
１，１’・・接合金物
２・・棒状部
３・・粗面部
３ａ・・立設面
３ｂ・・傾斜面
４・・平滑部
５・・接着剤
６・・くびれ部
８・・シアキー

ここで、対称な位置関係とは、建築物が揺れた場合に、シアキーを挟んで配置される各接合金物のくびれ部が交互に伸縮することにより、シアキーを中心とした動きが発生する程度の接合金物の位置関係であればよく、幾何学的に厳密な対称の位置関係であることを要しない。このような接合構造であれば、シアキーを間に挟んで対称に配置される各接合金物のくびれ部が塑性化することにより、各接合金物と木製部材との接着部分に加わる最大荷重を低減し、接合部分全体の破壊を抑制することができる。

なお、前記接合金物には、少なくとも前記孔または溝からの引抜方向へ向かう面が前記接合金物の長手方向に対し垂直に形成された突起または溝を有する粗面部が、前記接合金物の棒状部の外周面に形成されていてもよい。上記の接合構造にこのような接合金物を用いれば、接合金物に軸方向の荷重が作用しても、接着剤に対する接合金物の動きが立設面によって阻まれ、接着剤に対する接合金物の相対的な僅かな動きも抑制される。この結果、接合金物と接着剤の界面における破壊がほとんど生じない。このため、接合金物と接着剤の界面の破壊が抑制され、木製部材の接合部分の変形性能が向上する。

上記木製部材の接合構造であれば、接合金物を使った木製部材の接合部分の破壊を抑制することにより、接合部分の変形性能を向上させることができる。

Claims (5)

1. 建築物の構造材同士または構造材と非構造材の接合部分に用いられる接合構造であって、
   前記構造材同士または構造材と非構造材のうち少なくとも何れかの構造材または非構造材として用いられる棒状または板状の木製部材の端部から前記木製部材の長手方向に向って掘られた孔または溝に挿入された棒状の接合金物と、
   前記木製部材の端面が相手材に突き合わされた状態において、前記木製部材の端面の中心部に形成された孔に一端が嵌り、前記相手材の孔に他端が嵌るシアキーと、
   前記接合金物が挿入されている前記孔または溝に充填された接着剤と、を備えており、
   前記接合金物は、前記木製部材の端部に位置する箇所に、周囲より細いくびれ部を有しており、
   前記接合金物は、前記シアキーを中心に対称な位置関係で前記接合部分に複数備わっており、前記木製部材と前記相手材とを隙間を空けた状態で接合したことを特徴とする、
   木製部材の接合構造。
2. 前記接合金物には、少なくとも前記孔または溝からの引抜方向へ向かう面が前記接合金物の長手方向に対し垂直に形成された突起または溝を有する粗面部が、前記接合金物の棒状部の外周面に形成されている、
   請求項１に記載の木製部材の接合構造。
3. 前記粗面部は、前記棒状部の周りに環状に形成された突起または溝を有する、
   請求項２に記載の木製部材の接合構造。
4. 前記建築物は、木造の建築構造物であり、
   前記接合金物は、前記接合部分において突き合わされる木製の柱と梁に各々形成される孔または溝に挿入されている、
   請求項１から３の何れか一項に記載の木製部材の接合構造。
5. 前記建築物は、木造の建築構造物であり、
   前記接合金物は、前記接合部分において柱を挟んで突き合わされる木製の各梁に各々形成される孔または溝に挿入されている、
   請求項１から３の何れか一項に記載の木製部材の接合構造。

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