(57)【要約】【課題】用いられる継手材がホウ酸系やリン酸系の難燃剤等の作用によって腐食劣化することがなく、その軸方向への引張り力等に対する抵抗機能を維持できるため、恒久的に堅固な構成を保持し得る木造構造体を提供することを課題とする。【解決手段】複数の木製骨組み材１１、１２を接合し組み合わせて成る木造構造体において、前記木製骨組み材１１、１２の内部に炭素繊維強化樹脂製成形品１が埋め込み固定される。炭素繊維強化樹脂製成形品１は、炭素繊維強化樹脂により棒形状、パイプ形状又は板形状に成形されたものであり、あるいは、適宜資材製の芯材に炭素繊維強化樹脂を被覆したものである。【選択図】図４
2018013010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の木製骨組み材を接合し組み合わせて成る木造構造体において、前記木製骨組み材の内部に炭素繊維強化樹脂製成形品が埋め込み固定されていることを特徴とする木造構造体。
【請求項２】
前記炭素繊維強化樹脂製成形品は、炭素繊維強化樹脂により棒形状、パイプ形状又は板形状に成形されたものである、請求項１に記載の木造構造体。
【請求項３】
前記炭素繊維強化樹脂製成形品は、適宜資材製の芯材に炭素繊維強化樹脂を被覆したものである、請求項１に記載の木造構造体。
【請求項４】
前記炭素繊維強化樹脂製成形品は、長手方向寸法が５０ｍｍ〜５００ｍｍで、短手方向寸法が２ｍｍ〜５０ｍｍである、請求項１乃至３のいずれかに記載の木造構造体。
【請求項５】
前記炭素繊維強化樹脂製成形品は、１又は複数の太径部を有している、請求項１乃至４のいずれかに記載の木造構造体。
【請求項６】
前記木製骨組み材は、不燃化処理された不燃材料である、請求項１乃至５のいずれかに記載の木造構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造構造体に関するものであり、より詳細には、複数の木製骨組み材を接合し組み合わせて成る木造構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木造建築における木材の接合構造としては、従来、蟻継、鎌継、竿継等の「継手」といわれる接合構造が採用されていたが、これらの実施には時間と手間がかかり、また、作業者には熟練した技術が求められる等の諸問題が存していたことから、近年では、ボルトやナット等の接合金具を用いての接合構造が一般的になってきている。
【０００３】
ところで最近は、木のぬくもりが感じられ、癒し効果もあるところから、一般住宅のみならず、体育館、各種公共施設、市場等の大規模建築物の柱、梁、天井等においても、従来の鉄骨に代えて木製骨組み材を剥き出し状態にして用いることが多くなってきている。しかるに、このように大規模建築物の柱、梁、天井等を木製骨組み材で構成するに当たり、ボルトやナット等の接合金具を用いるとすると、該接合金具が露出するため、木造建築において重要視される美的外観が損なわれ、癒し効果も半減するおそれがある。
【０００４】
そこで、接合する木製骨組み材の各接合端面に穿孔してそれぞれ挿入孔を形成し、両挿入孔に跨るように１本の芯杆を挿入し、各挿入孔に固着用樹脂を注入する方法が提案されている（特許文献１：特公平５−４００９９号公報、特許文献２：特許第３６２６７４７号公報、特許文献３：特許第５７１８６５０号公報等）。
【０００５】
しかし、これらの方法の場合は、用いられる芯杆が金属製であるために不都合が生ずる。即ち、木製骨組み材に難燃性や防蟻性を付与するために、ホウ酸系やリン酸系の難燃剤等の酸性有機化合物が多く用いられるが、この酸性有機化合物の作用により、並びに、湿気あるいは結露等の水分の影響等により、金属製の芯杆が腐食し、芯杆の軸方向への引張り力等に対する抵抗機能が経時劣化するという問題が生ずるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平５−４００９９号公報
【特許文献２】特許第３６２６７４７号公報
【特許文献３】特許第５７１８６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の木製骨組み材接合用芯杆の場合は、湿気あるいは結露等の水分の影響や、それが用いられる木製骨組み材に難燃性や防蟻性を付与するために使用されるホウ酸系やリン酸系の難燃剤等の酸性有機化合物によって、金属製の芯杆が腐食劣化し、その芯杆の軸方向への引張り力等に対する抵抗機能が失われてくるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、複数の木製骨組み材を接合し組み合わせて成る木造構造体であって、そこにおいて用いられる継手材が、湿気あるいは結露等の水分の影響や酸性有機化合物の作用によって腐食劣化することがなく、その軸方向への引張り力等に対する抵抗機能を維持できるため、恒久的に堅固な構成を保持し得る木造構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、複数の木製骨組み材を接合し組み合わせて成る木造構造体において、前記木製骨組み材の内部に炭素繊維強化樹脂製成形品が埋め込み固定されていることを特徴とする木造構造体である。
【００１０】
一実施形態における前記炭素繊維強化樹脂製成形品は、炭素繊維強化樹脂により棒形状、パイプ形状又は板形状に成形されたものであり、他の実施形態における前記炭素繊維強化樹脂製成形品は、適宜資材製の芯材に炭素繊維強化樹脂を被覆したものである。
【００１１】
一実施形態においては、前記炭素繊維強化樹脂製成形品は、長手方向寸法が５０ｍｍ〜５００ｍｍで、短手方向寸法が２ｍｍ〜５０ｍｍとされ、好ましくは、前記炭素繊維強化樹脂製成形品は、１又は複数の太径部を有するものとされる。また、前記木製骨組み材は、不燃化処理された不燃材料とされる。
【発明の効果】
【００１２】
上述したように、本発明は複数の木製骨組み材を接合し組み合わせて成る木造構造体であって、木製骨組み材の内部に継手材となる炭素繊維強化樹脂製成形品が埋め込み固定されたものであるため、炭素繊維強化樹脂製成形品が、湿気あるいは結露等の水分や酸性有機化合物の影響を受けて腐食劣化することがなく、その軸方向への引張り力等に対する抵抗機能を維持できるため、恒久的に堅固な構成を保持し得る木造構造体が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る木造構造体に用いられる炭素繊維強化樹脂製成形品の構成例（棒状成形）を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る木造構造体に用いられる炭素繊維強化樹脂製成形品の他の構成例（パイプ状成形）を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る木造構造体に用いられる炭素繊維強化樹脂製成形品の更に他の構成例（炭素繊維強化樹脂被覆）を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る木造構造体の接合方法を工程順に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面に依拠して説明する。図１乃至図３は、本発明に係る木造構造体において継手材として用いられる炭素繊維強化樹脂製成形品１（以下、ＣＦＲＰ成形品１とする）のそれぞれ異なる構成例を示すものであり、図４は、本発明に係る木造構造体の接合方法を工程順に示す断面図である。
【００１５】
ＣＦＲＰ成形品１は、接合される一対の木製骨組み材１１、１２の各接合面から長さ方向に穿孔され、必要に応じて途中に１又は複数の拡径部１４が形成された挿入孔１３内に一半部づつ挿入されて、一対の木製骨組み材１１、１２を接合一体化する機能を果たすものである（図４参照）。
【００１６】
ＣＦＲＰ成形品１は、炭素繊維強化樹脂により棒形状（図１）、パイプ形状（図２）又は板形状に成形されたものであり、あるいは、金属製、プラスチック製、木材製、セラッミックス性等の芯材２に炭素繊維強化樹脂５を被覆したもの（図３）である。図２に示されるようにパイプ形状に成形される場合は、中空部に金属棒等の強化材４を挿入することとしてもよい。
【００１７】
通例、ＣＦＲＰ成形品１の寸法は、長手方向が５０ｍｍ〜５００ｍｍで、短手方向が２ｍｍ〜５０ｍｍにされる。また、ＣＦＲＰ成形品１は、全長に亘ってストレートなものであってもよいが（図１（Ａ）、図２（Ａ）、図３（Ａ）参照）、特に木製骨組み材１１、１２の挿入孔１３に拡径部１４が形成される場合は、その拡径部１４に対応する太径部３を形成したものとすることが好ましい（図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）、図４参照）。
【００１８】
ＣＦＲＰ成形品１の原材料に関しては、それに対する要求特性に応じ、炭素繊維種及び樹脂種の組み合わせを適切に選択する。炭素繊維種については、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系、その他如何なる種類のものであってもよいが、そのうち、強度・弾性率のバランスに優れているポリアクリロニトリル系炭素繊維を採用することが推奨される。また、これら炭素繊維の中間材料形態は、平織等の織物基材のクロス状、マット状、ストランド状、その他如何なる形状のものであってもよいが、これらの単独系よりも、物性バランスや外観品位を向上させる上で、併用系にて使用することが好ましい。
【００１９】
また、樹脂種としては、通常のエポキシ、不飽和ポリエステル、フェノール等の熱硬化性樹脂や、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂が例示できる。この中では、本発明におけるＣＦＲＰ成形品１の要求特性を満たし、成形性、コスト面でも有利な熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が最も好ましく使用できる。
【００２０】
熱硬化性樹脂製成形品である本発明におけるＣＦＲＰ成形品１は、通常のオートクレーブ法の他に、シートワインディング法、バキュームバック法、内圧成形法、レジントランスファー（ＲＴＭ）法等の単独又は組み合わせにて成形することができる。これらのうち、オートクレーブ法によった場合の実施例としては、棒形状、パイプ形状あるいは板形状の仕様設計及び要求特性に応じて製作した金型（長手方向：２５０ｍｍ、短手方向：２５ｍｍ）に、エポキシ樹脂を炭素繊維に含浸させた織物基材や一方向に揃えたプレプレグシートの中間材料を所定厚みになるように、同方向あるいは異方向を交えて積層した後、オートクレーブ内に全体をセットし、加温１３０℃、加圧０.３ＭＰａ、時間２ｈｒの条件下で処理した後、目的の成形品を得た。
【００２１】
以上いずれの実施形態の場合においても、木製骨組み材１１、１２の挿入孔１３の内周面に相対するのは、炭素繊維強化樹脂成形体又は炭素繊維強化樹脂５であるので、木製骨組み材１１、１２にホウ酸系やリン酸系の難燃剤等の酸性有機化合物が用いられているとしても、ＣＦＲＰ成形品１がその影響を受けて性状劣化することはない。なお、図２に示される実施形態においては強化材４が使用されるが、強化材４はパイプ形状のＣＦＲＰ成形品１内に収まっていて、木製骨組み材１１、１２の挿入孔１３の内周面に直接相対することはないので、金属製強化材４を用いたとしても、酸性有機化合物の影響を受けることはない。
【００２２】
本発明に係る木造構造体は、ＣＦＲＰ成形品１を従来の芯杆の場合と同様に用いて形成される。即ち、先ず、ＣＦＲＰ成形品１の一半部を一方の木製骨組み材１１の挿入孔１３に挿入し（図４（Ｂ））、次いで、ＣＦＲＰ成形品１の露出している他半部を他方の木製骨組み材１２の挿入孔１３に挿入し（図４（Ｃ））、一対の木製骨組み材１１、１２の接合面同士を当接させる（図４（Ｄ））。その際、挿入孔１３内に拡径部１４が形成されると共に、ＣＦＲＰ成形品１に太径部３が形成されている場合は、各太径部３がそれぞれ対応する拡径部１４形成部位に位置するように位置決めされる。
【００２３】
なお、ＣＦＲＰ成形品１の挿入孔１３内への挿入が可能となるように、挿入孔１３の内径は、太径部３の外径よりも僅かに大となるように設定されることは言うまでもない。そして、一方の木製骨組み材１１には、挿入孔１３に通じる注入孔１５が穿設され、他方の木製骨組み材１２には、挿入孔１３に通じる排出孔１６が穿設される。この場合、逆に注入孔１５の方を排出孔とし、排出孔１６の方を注入孔とすることもできる。
【００２４】
上記のようにしてＣＦＲＰ成形品１を挿入孔１３内へ挿入した後、挿入孔１３内をエポキシ樹脂等の固着用樹脂で充填することにより、木製骨組み材１１、１２同士を確固と接合する。固着用樹脂の注入は、一方の木製骨組み材１１の注入孔１５から行うが、注入された樹脂は、木製骨組み材１１、１２の各挿入孔１３を充填した後、余剰分が他方の木製骨組み材１２の排出孔１６から排出される（図４（Ｄ））。
【００２５】
このようにして挿入孔１３の全体に固着用樹脂が充填されて樹脂が硬化すると、太径部３は完全に硬化樹脂に包囲され、しかも、その径は挿入孔１３の内径と余り変わらないため、硬化樹脂に包囲された後は挿入孔１３の内径より少し大となって、拡径部１４内に収まるので、そこから抜けることはない。かくしてＣＦＲＰ成形品１は、太径部３を介して挿入孔１３内に確固と保持され、ＣＦＲＰ成形品１が挿入孔１３内においてずれ動くことが確実に阻止される。従って、木製骨組み材１１、１２の接合が緩むことはなく、堅固な接合状態が恒久的に維持される。
【００２６】
本発明に係るＣＦＲＰ成形品１は、図４に示されるような、２本の木製骨組み材１１、１２の端面同士を接合する接合態様においてのみならず、他の種々の接合態様においての利用が可能である。例えば、２本又はそれ以上の木製骨組み材の一方又は双方の端面を斜面にカットし、そのカット面同士を接合するような場合等にも利用することができる。
【００２７】
本発明において用いられる木製骨組み材１１、１２は、ホウ酸系やリン酸系の難燃剤等の酸性有機化合物によって不燃化処理した不燃材料であることが多いが、このような不燃化処理をしてないものであってもよいことは言うまでもない。本発明に係る木造構造体は、木製骨組み材１１、１２として不燃化処理した不燃材料を用いる場合は、耐火木造構造体となる。因みに、建築基準法における不燃材料は、発熱性試験の結果により、不燃材料、準不燃材料、難燃材料の３種類とされているが、本発明において不燃化処理した木製骨組み材１１、１２は、このいずれかに適合するものである。
【符号の説明】
【００２８】
１        ＣＦＲＰ成形品
２        芯材
３        太径部
４        強化材
５        炭素繊維  
１１      木製骨組み材
１２      木製骨組み材
１３      挿入孔
１４      拡径部
１５      注入孔
１６      排出孔
【図１】
2018013010.tif 000003
【図２】
2018013010.tif 000004
【図３】
2018013010.tif 000005
【図４】
2018013010.tif 000006