JP4377927B2 - 木質建築部材の接合構造体 - Google Patents

Description

本発明は、木質建築部材の接合構造体に関するものである。

従来、木質建築部材の接合構造体として、異形鉄筋などの接合部材を建築部材の一方または双方に挿通させて接合する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この接合構造は、接合部材を木質建築部材の双方に挿通させて接合する構造であって、接合部材を挿入する孔を囲む補強鋼板を備えることで、建築部材間において応力が加わった場合に、木質建築部材に割れが発生することを防止する。
特開２００４−２８５６５５号公報

しかしながら、従来の木質建築部材の接合構造体にあっては、ある程度の応力の範囲においては建築部材の割れ等を防止できるが、所定値以上の応力すなわち補強効果を超えるような応力が加わると木質建築部材に割れが発生してしまい、接合部において脆性的な破壊が発生する可能性がある。

そこで、本発明はこのような技術課題を解決するためになされたものであって、木質建築部材の接合において、靭性に優れた接合が可能な接合構造体を提供することを目的とする。

すなわち本発明に係る接合構造体は、木質材で構成される第１の建築部材と、第１の建築材に接合する第２の建築部材と、第１の建築部材及び第２の建築部材に挿入され、第１の建築部材の一端部を第２の建築部材の側面に当接させた状態で第１の建築部材と第２の建築部材とを接合する部材であって、第１の建築部材と第２の建築部材とが接合する接合部に配置され他の部分より軸線方向に変形しやすい変形部を形成している接合部材と、を備え、接合部は、第１の建築部材及び第２の建築部材が接する面を含む領域であることを特徴として構成される。

このように構成することで、第１及び第２の建築部材間に第１の建築部材が破損する大きさの応力が加わった場合であっても、第１の建築部材の破損が起こる前に、接合部材の変形部が降伏点に達して軸線方向に伸び変形を起こすことができるため、第１の建築部材が破損することによって発生する脆性的な破壊が生じず、靭性に優れた接合部を形成することができる。

ここで、第２の建築部材は木質材で構成されることが好適である。このように構成することで、木質建築部材同士の接合において、接合部材が露出せず美観に優れた接合部を形成することができる。

また、接合部材において、変形部は、断面積が他の部分の断面積より小さく形成されることが好適である。このように構成することで、例えば既存の接合部材の一部を削ることで変形部を形成することが可能となるため、低コストかつ簡単に靭性に優れた接合を実現することができる。

本発明によれば、木質建築部材の接合部において、靭性に優れた接合が可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図中の寸法比率は必ずしも説明中のものとは一致していない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る接合構造体の断面図、図２は、図１のII−II線に沿った断面図、図３は、図１のIII−III線に沿った断面図、図４は、図１の接合部詳細を示す拡大図である。本実施形態に係る接合構造体は、特に木製建築部材からなる建築部材同士を接合して躯体を構成する場合に好適に用いられる。

図１から図４までに示すように、本実施形態に係る接合構造体は、木造建築物の柱部材（第２の建築部材）２、梁部材（第１の建築部材）３、及び接合部材１を備えている。

柱部材２及び梁部材３は、躯体を構成する建築部材であって、ここでは木を加工した木質材で構成される。木質材としては、例えば製材、集成材、単板積層材などが用いられる。

柱部材２には、水平方向に接合部材１を挿入するための第１挿入孔２２が形成されている。この第１挿入孔２２は、接合部材１を挿通させるための孔であり、接合部材１の外径より大きい内径で形成されている。第１挿入孔２２は、例えば水平方向に柱部材２を貫通して形成され、複数の接合部材１を配置できるように複数箇所に形成される。

梁部材３には、端面から水平方向に接合部材１を挿入するための第２挿入孔３２が形成されている。第２挿入孔３２は、接合部材１を挿通させるための孔であり、接合部材１の外径より大きい内径で形成されている。また、第２挿入孔３２は、例えば複数の接合部材１を配置できるように複数箇所に形成される。尚、この第２挿入孔３２は、接着剤５を第２挿入孔３２に注入できる注入孔（不図示）、及び注入した接着剤５を第２挿入孔３２外へ排出する排出孔（不図示）と連通しており、第２挿入孔３２へ接着剤５を好適に注入できるように構成されている。接着剤５は、硬化して液状から固体状になるものが用いられ、例えばエポキシ樹脂を主成分とするものが用いられる。

柱部材２と梁部材３とを接合する接合部材１は、柱部材２及び梁部材３に挿通される棒状部材であり、例えば金属製の鉄筋、繊維強化繊維製、又はボルト等が用いられる。接合部材１は、柱部材２の第１挿入孔２２に挿入されて柱部材２の側方に突設され、突出した接合部材１の一部が梁部材３の第２挿入孔３２に挿通されて、柱部材２及び梁部材３を接合する。この接合の際には、第２挿入孔３２に接着剤５が注入されて接合部材１と梁部材３とが接合され、接合部材１と柱部材２とが接合される。

このように、接合部材１が接着剤５により所定の付着力で梁部材３及び柱部材２に接合して、柱部材２と梁部材３が接合されるため、美的外観を損なう事無く建築物の躯体を構成することができる。

ここで、図４に示すように、本実施形態に係る接合構造体は、接合部材１が変形部１０を備えている。

変形部１０は、接合部材１において他の部分よりも変形し易く形成されている。他の部分とは、変形部１０を除いた接合部材１を構成する部分である（図４の１１）。ここでは、変形部１０は他の部分と同一の材料で構成され、変形部１０の断面積が他の部分の断面積よりも小さく形成されることによって変形しやすくなっている。このような変形部１０は、例えば棒状部材の一部の周囲を削り取ることによって形成される。尚、異形鉄筋を接合部材１として用いた場合は、異形鉄筋の表面に形成された凹凸部の凹部よりもさらに断面が小さく形成された箇所が変形部１０となる。

また、変形部１０の断面積の大きさは、変形部１０の降伏応力によって決定され、この降伏応力は、接合部材１と梁部材３との付着力、及び梁部材３が破損する大きさの応力よりも小さくなるように形成される。

さらに、変形部１０は、柱部材２及び梁部材３が接する接合部４に配置されている。この接合部４は、第１挿入孔３１及び第２挿入孔３２において、柱部材２及び梁部材３が接する面を含む領域、又は柱部材２及び梁部材３が接する面周辺の領域を指す。

次に、本実施形態に係る接合構造体の作用効果を説明する。

従来の接合構造体においては、例えば、図５のｂに示すように、接合部材１と梁部材３との付着力Ｓは、建築部材間の接合強度を高めるべく極めて高い接着力Ｓで接合されている。ここで、所定の大きさの応力Ｆ（Ｆ＜Ｓ）を梁部材３に加えると、木質材と接合部材の材質強度の違いから、梁部材３が破損してしまい、割れＡが生じる。このため、脆性的な破壊が発生する可能性がある。

これに対して、本実施形態に係る接合構造体においては、図５のａに示すように、所定の大きさの応力Ｆを梁部材３に加えると、変形部１０の降伏応力Ｋが応力Ｆよりも小さいため（Ｋ＜Ｆ＜Ｓ）、梁部材３に応力Ｆが加わる前に、変形部１０が軸線方向に伸び変形するため、梁部材３に応力が加わって破損することが無くなる。このため、脆性的な破壊を回避することができる。

以上のように、本実施形態に係る接合構造体によれば、接合部材１において他の部分より変形しやすい変形部１０を備え、変形部１０が梁部材３と柱部材２とが接合する接合部４に配置されることで、梁部材３及び柱部材２間に梁部材３が破損する大きさの応力が加わった場合であっても、梁部材３の破損が起こる前に、接合部材１の変形部１０が降伏点に達して軸線方向に伸び変形を起こすことができる。このため、梁部材３が破損することによって発生する脆性的な破壊が生じず、靭性に優れた接合部４を形成することができる。

また、本実施形態に係る接合構造体によれば、木質材で構成された梁部材３及び柱部材２に挿通されて木質建築部材同士を接合するため、接合部材１が露出せず美観に優れた接合部４を形成することができる。

さらに、本実施形態に係る接合構造体によれば、変形部１０の断面積を他の部分の断面積より小さくすることで、例えば既存の接合部材の一部を削ることで変形部１０を形成することが可能となるため、低コストかつ簡単に靭性に優れた接合を実現することができる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る接合構造体の断面図である。本実施形態に係る接合構造体は、第１実施形態に係る接合構造体とほぼ同様に構成されるものであり、木製建築部材からなる建築部材を他の建築部材に接合して躯体を構成する点が相違する。

図６に示すように、本実施形態に係る接合構造体は、柱部材（第１の建築部材）２、ＲＣ（Reinforced Concrete）部材（第２の建築部材）９、及び接合部材１を備えている。

柱部材２は、躯体を構成する建築部材であって、ここでは木を加工した木質材で構成される。木質材としては、例えば製材、集成材、単板積層材などが用いられる。柱部材２には、垂直方向に接合部材１を挿入するための第３挿入孔２３が形成されている。この第３挿入孔２３は、接合部材１を挿通させるための孔であり、接合部材１の外径より大きい内径で形成されている。第３挿入孔２３は、複数の接合部材１を配置できるように複数箇所に形成される。尚、この第３挿入孔２３は、接着剤５を第３挿入孔２３に注入できる注入孔（不図示）、及び注入した接着剤５を第３挿入孔２３の外へ排出する排出孔（不図示）と連通しており、第３挿入孔２３へ接着剤５を好適に注入できるように構成されている。接着剤５は、硬化して液状から固体状になるものが用いられ、例えばエポキシ樹脂を主成分とするものが用いられる。

ＲＣ部材９は、例えば鉄筋コンクリート構造に使用される建築部材であって、ここではコンクリートで構成される。ＲＣ部材９には、垂直方向に接合部材１を挿入するための第４挿入孔９２が形成されている。この第４挿入孔９２は、接合部材１を挿通させるための孔であり、接合部材１の外径より大きい内径で形成されている。第４挿入孔９２は、複数の接合部材１を配置できるように複数箇所に形成される。尚、この第４挿入孔９２は、接着剤５を好適に注入できるように構成されており、この接着剤５としては、硬化して液状から固体状になるもの、例えばモルタルが用いられる。

柱部材２とＲＣ部材９は、接合部材１によって接合され、変形部１０が接合部６に配置される。この接合部６は、第３挿入孔２３及び第４挿入孔９２において、柱部材２及びＲＣ部材９が接する面を含む領域、又は柱部材２及びＲＣ部材９が接する面周辺の領域を指す。

以上のように、本実施形態に係る接合構造体によれば、接合部材１において他の部分より変形しやすい変形部１０を備え、変形部１０が柱部材２とＲＣ部材９とが接合する接合部４に配置されることで、柱部材２及びＲＣ部材９間に柱部材２が破損する大きさの応力が加わった場合であっても、柱部材２の破損が起こる前に、接合部材１の変形部１０が降伏点に達して軸線方向に伸び変形を起こすことができる。このため、柱部材２が破損することによって発生する脆性的な破壊が生じず、靭性に優れた接合部６を形成することができる。

また、本実施形態に係る接合構造体によれば、木質材で構成された柱部材２とコンクリートから構成されたＲＣ部材９とを挿通するため、接合において接合部材１が露出せず美観に優れた接合部４を形成することができる。

さらに、本実施形態に係る接合構造体によれば、変形部１０の断面積を他の部分の断面積より小さくすることで、例えば既存の接合部材の一部を削ることで変形部１０を形成することが可能となるため、低コストかつ簡単に靭性に優れた接合を実現することができる。

（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態に係る接合構造体の断面図である。本実施形態に係る接合構造体は、第１実施形態に係る接合構造体とほぼ同様に構成されるものであり、木製建築部材からなる建築部材を他の建築部材に接合して躯体を構成する点が相違する。

図７に示すように、本実施形態に係る接合構造体は、梁部材（第１の建築部材）３、鋼材（第２の建築部材）４０、及び接合部材７を備えている。

梁部材３は、躯体を構成する建築部材であって、ここでは木を加工した木質材で構成される。木質材としては、例えば製材、集成材、単板積層材などが用いられる。梁部材３には、端面から水平方向に接合部材１を挿入するための第２挿入孔３２が形成されている。第２挿入孔３２は、接合部材１を挿通させるための孔であり、接合部材１の外径より大きい内径で形成されている。また、第２挿入孔３２は、例えば複数の接合部材１を配置できるように複数箇所に形成される。尚、この第２挿入孔３２は、接着剤５を第２挿入孔３２に注入できる注入孔（不図示）、及び注入した接着剤５を第２挿入孔３２外へ排出する排出孔（不図示）と連通しており、第２挿入孔３２へ接着剤５を好適に注入できるように構成されている。接着剤５は、硬化して液状から固体状になるものが用いられ、例えばエポキシ樹脂を主成分とするものが用いられる。

鋼材４０は、躯体を構成する建築部材であって、ここでは鋼材で構成されたＨ形鋼が用いられる。鋼材４０には、水平方向に接合部材７を挿入するための第５挿入孔４２が形成されている。この第５挿入孔４２は、接合部材７を挿通させるための孔であり、接合部材７の外径より大きい内径で形成されている。第５挿入孔４２は、複数の接合部材１を配置できるように複数箇所に形成される。

接合部材７は、梁部材３及び鋼材４０に挿通される棒状部材であり、例えば金属製の鉄筋、繊維強化繊維製、又はボルト等が用いられる。また、一方の端部には接続用ナット４１と螺合するネジ部が形成されている。接合部材１は、ネジ部が突出するように梁部材３の第２挿入孔３２に挿通し、突出したネジ部を第５挿入孔４２に挿入し、ネジ部と接続用ナット４１とを螺合させて、梁部材３と鋼材４０とが接合される。この接合の際には、第２挿入孔３２に接着剤５を注入して接合部材１と梁部材３とが結合される。

また、本実施形態に係る接合構造体は、第１実施形態に係る接合構造体に用いられた接合部材１と同様に、変形部７０を備えている。

変形部７０は、接合部材７において他の部分よりも変形し易く形成されている。ここでは、変形部７０は他の部分と同一の材料で構成され、変形部７０の断面積が他の部分の断面積よりも小さく形成されることによって変形しやすくなっている。このような変形部７０は、例えば棒状部材の一部の周囲を削り取ることによって形成される。尚、異形鉄筋を接合部材７として用いた場合は、異形鉄筋の表面に形成された凹凸部の凹部よりもさらに断面が小さく形成された箇所が変形部７０となる。

また、変形部７０の断面積の大きさは、変形部７０の降伏応力によって決定され、この降伏応力は、接合部材７と梁部材３との付着力、及び梁部材３が破損する大きさの応力よりも小さくなるように形成される。

さらに、変形部７０は、柱部材２及び梁部材３が接する接合部に配置されている。この接合部８は、第１挿入孔３１及び第２挿入孔３２において、柱部材２及び梁部材３が接する面を含む領域、又は柱部材２及び梁部材３が接する面周辺の領域を指す。

以上のように、本実施形態に係る接合構造体によれば、接合部材７において他の部分より変形しやすい変形部７０を備え、変形部７０が梁部材３と鋼材４０とが接合する接合部４に配置されることで、梁部材３及び鋼材４０間に梁部材３が破損する大きさの応力が加わった場合であっても、梁部材３の破損が起こる前に、接合部材７の変形部７０が降伏点に達して軸線方向に伸び変形を起こすことができる。このため、梁部材３が破損することによって発生する脆性的な破壊が生じず、靭性に優れた接合部８を形成することができる。

また、本実施形態に係る接合構造体によれば、木質材で構成された梁部材３に挿通されるため、接合部材７が大きく露出せず美観に優れた接合部８を形成することができる。

さらに、本実施形態に係る接合構造体によれば、変形部７０の断面積を他の部分の断面積より小さくすることで、例えば既存の接合部材の一部を削ることで変形部７０を形成することが可能となるため、低コストかつ簡単に靭性に優れた接合を実現することができる。

なお、上述した各実施形態は本発明に係る接合構造体の一例を示すものである。本発明に係る接合構造体は、これらの各実施形態に係る接合構造体に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る接合構造体を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上記実施形態において、接合部材１、７は、棒状部材であり、金属製の鉄筋、繊維強化繊維製、又はボルト等を用いた例を説明したが、例えば異形鉄筋、ネジ鉄筋、丸鋼、ボルト、板などでも良く、要は変形部１０、７０を備えていれば材料や形状には限定されない。

また、上記実施形態において、接合部材１、７の一部全周を削ることによって変形部１０、７０が形成される例を説明したが、接合部材１、７の一部全周を削らない場合、例えば、半周を削った場合であっても良く、要は変形部１０、７０が断面積を小さくすることで他の部分よりも変形しやすくなればよい。

また、第１実施形態においては、木質建築部材同士、第２実施形態においては、木質建築部材とコンクリート、第３実施形態においては、木質建築部材と鋼材について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、接合する建築部材の少なくとも一方の材料が木質材であれば同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、変形部１０、７０の変形し易さを断面積で制御する例を示したが、これに限られるものではなく、例えば、変形部１０、７０の材料を接合部材１、７において他の部分の材料よりも変形し易い材料へ変更するなど、材料を変えて変形部１０、７０の変形しやすさを制御してもよい。

第１実施形態に係る接合構造体を示す側断面図である。 図１の接合構造体を示す断面図である。 図１の接合構造体を示す断面図である。 図１の接合構造体の接合部の拡大図である。 図１の接合構造体の効果を示す図である。 第２実施形態に係る接合構造体を示す側断面図である。 第３実施形態に係る接合構造体を示す側断面図である。

符号の説明

１,７…接合部材、２…柱部材（第１、第２の建築部材）、３…梁部材（第１の建築部材）、４,６,８…接合部、９…ＲＣ部材（第２の建築部材）、１０,７０…変形部、４０…鋼材（第２の建築部材）。

Claims (3)

1. 木質材で構成される第１の建築部材と、
   前記第１の建築部材に接合する第２の建築部材と、
   前記第１の建築部材及び前記第２の建築部材に挿入され、前記第１の建築部材の一端部を前記第２の建築部材の側面に当接させた状態で前記第１の建築部材と前記第２の建築部材とを接合する部材であって、前記第１の建築部材と前記第２の建築部材とが接合する接合部に配置され他の部分より軸線方向に変形しやすい変形部を形成している接合部材と、
   を備え、
   前記接合部は、前記第１の建築部材及び前記第２の建築部材が接する面を含む領域であること、
   を特徴とする接合構造体。
2. 前記第２の建築部材は、木質材で構成されることを特徴とする請求項１に記載の接合構造体。
3. 前記変形部は、断面積が前記他の部分の断面積より小さく形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の接合構造体。
   
   

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