(57)【要約】【課題】木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部への負荷等の影響を低減し、木材の有する強度を最大限に引き出すことにより、ほぞ及びほぞ穴による高耐力の結合部を安価且つ容易に、美観を損なうことなく、且つ、高い施工性で実現することができる、木材の結合構造を提供する。【解決手段】木材の結合構造は、ほぞ穴８にほぞ６を嵌合した状態で、ピン孔１０ａ〜１０ｃの一方開口側からピン１２の頭部１２ｂを打ち込むことにより、ほぞ穴８の少なくとも一部においてピン１２がほぞ６の少なくとも一部を貫通し、ピン１２の先端部１２ａをピン孔１０ａ〜１０ｃの他方開口側に至らしめることでピン結合１４ａ〜１４ｃを形成し、ピン１２は、少なくとも先端部１２ａ近傍から頭部１２ｂ近傍に亘って貫通した中空３０ａを有するパイプ３０を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の木材の端面に設けられたほぞを第２の木材に設けられたほぞ穴に互いの対向する嵌合領域で嵌合させ、これら第１及び第２の木材を結合する木材の結合構造に用いる木材結合用のピンであって、
前記第２の木材は、前記ほぞ穴の少なくとも一部を介して前記嵌合領域の延設方向に穿孔されたピン孔を有し、
前記結合構造は、前記ほぞ穴に前記ほぞを嵌合した状態で、前記ピン孔の一方開口側から前記ピンの頭部を打ち込むことにより、前記ほぞ穴の少なくとも一部において前記ピンが前記ほぞの少なくとも一部を貫通し、前記ピンの先端部を前記ピン孔の他方開口側に至らしめることでピン結合を形成し、
前記ピンは、少なくとも前記先端部近傍から前記頭部近傍に亘って貫通した中空を有するパイプを含む、木材結合用のピン。
【請求項２】
前記ピンは、前記パイプに着脱可能に挿入されると共に、前記先端部にて突出する鋭角円錐状の尖頭を有した釘部材を含む、請求項１に記載の木材結合用のピン。
【請求項３】
前記パイプは、その周壁の外径を前記先端部に向けて縮径した円錐台形部を一端側に有し、
前記円錐台形部は、前記尖頭の周面と連続したテーパ面を有する、請求項２に記載の木材結合用のピン。
【請求項４】
前記釘部材は、前記頭部において、前記パイプの周壁よりも外径が大となる拡径部を有する、請求項２又は３に記載の木材結合用のピン。
【請求項５】
前記パイプは、
前記パイプの一端側の周壁の一対向位置を前記先端部から前記頭部に向けてそれぞれ切り欠いた切欠と、
前記各切欠の形成によって前記パイプの一端側の周壁の他対向位置にそれぞれ形成された鋭角円弧状の尖頭周壁と
を有する、請求項１に記載の木材結合用のピン。
【請求項６】
前記ピンは、
前記パイプの一端側から前記中空に嵌入されて前記先端部を形成し、鋭角円錐状の尖頭を有した先端部材と、
前記パイプの他端側から前記中空に嵌入されて前記頭部を形成する頭部材と
を更に含む、請求項１に記載の木材結合用のピン。
【請求項７】
前記パイプは、前記ピンの前記先端部として、前記中空を塞ぐ鋭角円錐状の尖頭を有する、請求項１に記載の木材結合用のピン。
【請求項８】
前記パイプは、その周壁に、前記先端部から前記頭部に亘って切り欠かれたスリットを有する、請求項１から７の何れか一項に記載の木材結合用のピン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材結合用のピンに関し、特に木造建築物の柱と土台、柱と梁等の木材の結合構造に用いる木材結合用のピンに関する。
【背景技術】
【０００２】
古来より、日本の木造建築物は、木造軸組工法（在来工法）で建築され、木材の力を巧みに利用して強度と共に美しさも追求してきている。一方、現代の木造建築は、合理化や工期短縮、職人の不足等の理由で結合部に金物を多用している。例えば、柱と土台との結合部には、柱の端面に設けられたほぞを土台に設けられたほぞ穴に嵌合させ、柱及び土台の結合部をコーナー金物等の組付プレートで補強するのが一般的になっている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９６６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の組付プレートを使用した木材の結合構造では、組付プレートを柱及び土台に取り付けるために、多数のビスや釘等を木材に打ち込む必要がある。このため、施工に時間がかかると共に、作業も容易ではなく、また、建築物の美観を損なうおそれがある。また、木材の欠損が大きくなり、その強度も低下するおそれがある。また、パネル工法等においては、パネルを取り付ける際に組付プレートが邪魔になることがある。
【０００５】
更には、従来の組付プレートを使用した結合部では、多数のビスや釘等を木材に打ち込む必要があるため、作業員による打ち込み忘れを招くことが懸念される。この場合には、建築物の耐力が低下するおそれがある。また、施工時に、現場においてビスや釘等の打ち込み箇所に配慮しなければ、柱や土台に生じる剪断力により木材に割れが生じ、特に地震などで柱に引抜力が生じた場合、当該割れが促進され、建築物の耐力が著しく低下するおそれもある。
【０００６】
そこで、組付プレートを柱及び土台に取り付けるために、多数のビスや釘等を木材に打ち込むのではなく、多数のビスや釘等の代わりに、これらよりも大径の複数のピンを用い、木材の有する強度を利用して、ほぞ及びほぞ穴による結合部を形成することが考えられる。しかしながら、結合部の形成に際し木材自体の強度を利用する関係上、木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部への負荷等により、ピンが木材の意図しない割れを促進し、結合部の耐力を損なうおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部への負荷等の影響を低減し、木材の有する強度を最大限に引き出すことにより、ほぞ及びほぞ穴による高耐力の結合部を安価且つ容易に、美観を損なうことなく、且つ、高い施工性で実現することができる木材結合用のピンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の木材結合用のピンは、第１の木材の端面に設けられたほぞを第２の木材に設けられたほぞ穴に互いの対向する嵌合領域で嵌合させ、これら第１及び第２の木材を結合する木材の結合構造に用いる木材結合用のピンであって、第２の木材は、ほぞ穴の少なくとも一部を介して嵌合領域の延設方向に穿孔されたピン孔を有し、結合構造は、ほぞ穴にほぞを嵌合した状態で、ピン孔に打ち込まれるピンと、ピン孔の一方開口側からピンの頭部を打ち込むことにより、ほぞ穴の少なくとも一部においてピンがほぞの少なくとも一部を貫通し、ピンの先端部をピン孔の他方開口側に至らしめることでピン結合を形成し、ピンは、少なくとも先端部近傍から頭部近傍に亘って貫通した中空を有するパイプを含む。
【０００９】
好ましくは、ピンは、パイプに着脱可能に挿入されると共に、先端部にて突出する鋭角円錐状の尖頭を有した釘部材を含む。
好ましくは、パイプは、その周壁の外径を先端部に向けて縮径した円錐台形部を一端側に有し、円錐台形部は、尖頭の周面と連続したテーパ面を有する。
好ましくは、釘部材は、頭部において、パイプの周壁よりも外径が大となる拡径部を有する。
【００１０】
好ましくは、パイプは、パイプの一端側の周壁の一対向位置を先端部から頭部に向けてそれぞれ切り欠いた切欠と、各切欠の形成によってパイプの一端側の周壁の他対向位置にそれぞれ形成された鋭角円弧状の尖頭周壁とを有する。
好ましくは、ピンは、パイプの一端側から中空に嵌入されて先端部を形成し、鋭角円錐状の尖頭を有した先端部材と、パイプの他端側から中空に嵌入されて頭部を形成する頭部材とを更に含む。
【００１１】
好ましくは、パイプは、ピンの先端部として、中空を塞ぐ鋭角円錐状の尖頭を有する。
好ましくは、パイプは、その周壁に、先端部から頭部に亘って切り欠かれたスリットを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の木材結合用のピンによれば、木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部への負荷等の影響を低減し、木材の有する強度を最大限に引き出すことにより、ほぞ及びほぞ穴による高耐力の結合部を安価且つ容易に、美観を損なうことなく、且つ、高い施工性で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る木材結合用のピンが使用される木材の結合構造の斜視図である。
【図２】図１の結合部の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る木材結合用のピンの（ａ）側面図、（ｂ）先端部から見た図、（ｃ）頭部から見た図である。
【図４】図３に示したピンに用いるパイプの（ａ）側面図、（ｂ）先端部側から見た図、（ｃ）頭部側から見た図である。
【図５】図３に示したピンに用いる釘部材の（ａ）側面図、（ｂ）先端部側から見た図、（ｃ）頭部側から見た図である。
【図６】図１の結合部の形成に際し、ピンを打ち込んだ後の作業を説明する図である。
【図７】図１の結合部の側面図である。
【図８】図７の結合部のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図９】図７に示した結合部に作用する力を概略的に示した図である。
【図１０】図９の状態から、柱に引抜力が作用したときの結合部に作用する力を概略的に示した図である。
【図１１】図１０の主ピン結合に作用する押圧力の分力を拡大して示した図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る木材結合用のピンを一方向から見た側面図である。
【図１３】図１２のピンを他方向から見た側面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る木材結合用のピンの（ａ）横断面図、（ｂ）先端部から見た図、（ｃ）頭部から見た図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る木材結合用のピンに用いるパイプの（ａ）側面図、（ｂ）先端部側から見た図、（ｃ）頭部側から見た図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る木材結合用のピンとしてのパイプの（ａ）側面図、（ｂ）先端部側から見た図、（ｃ）頭部側から見た図である。
【図１７】本発明の第６実施形態において、柱に引抜力が作用したときの結合部に作用する力を概略的に示した図である。
【図１８】本発明の第６実施形態の別の変形例において、柱に引抜力が作用したときの結合部に作用する力を概略的に示した図である。
【図１９】本発明の第７実施形態に係る木材の結合構造を適用した柱と土台との結合部の側面図である。
【図２０】図１９の結合部のＢ−Ｂ断面矢視図である。
【図２１】図１９に示した結合部に作用する力を概略的に示した図である。
【図２２】図２１の状態から、柱に引抜力が作用したときの結合部に作用する力を概略的に示した図である。
【図２３】図２２の主ピン結合で作用する押圧力の分力を拡大して示した図である。
【図２４】本発明の第８実施形態において、柱に引抜力が作用したときの結合部に作用する力を概略的に示した図である。
【図２５】本発明の第９実施形態に係る木材の結合構造を適用した柱と土台との結合部において、柱に引抜力が作用したときの結合部に作用する力を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の各実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る木材結合用のピンが使用される木材の結合構造の斜視図を示す。この木材の結合構造における結合部１は、柱（第１の木材）２と土台（第２の木材）４とにより形成されている。詳しくは、この木材の結合構造は、建築物の例えば木造軸組工法（在来工法）で建築され、柱２の木口としての端面２ａにほぞ６を設け、このほぞ６が土台４に設けられたほぞ穴８に嵌合されている。
【００１５】
柱２及び土台４は、木口寸法が例えば縦横１０５ｍｍとなる角材である。土台４は、図１に示す長手方向（嵌合領域の対向方向）Ｘ、ほぞ穴８の延設方向となる高さ方向Ｙ、幅方向（嵌合領域の延設方向）Ｚの姿勢を有して配置され、ほぞ穴８を介して土台４の幅方向Ｚに対向する側面４ｃ、４ｄを有している。ほぞ６及びほぞ穴８は、製材所にて柱２及び土台４をプレカット加工することにより形成される。
【００１６】
図２は結合部１の分解斜視図を示す。ほぞ６は、柱２の端面２ａの中央に直方体状の嵌合凸部として形成された、いわゆる平ほぞであって、下面６ａ、長手方向Ｘに対向する側面６ｂ、６ｃ、幅方向Ｚに対向する側面６ｄ、６ｅを有している。一方、ほぞ穴８は、土台４の上面４ａに開口されると共に土台４の下面４ｂに非貫通となる有底角穴である。ほぞ穴８は、底面８ａ、長手方向Ｘに対向する側壁８ｂ、８ｃ、幅方向Ｚに対向する側壁８ｄ、８ｅを有している。
【００１７】
ほぞ穴８は、これら各壁８ａ〜８ｅに、対向するほぞ６の各面６ａ〜６ｅが当接ひいては嵌合可能な嵌合凹部として形成されている。また、ほぞ６及びほぞ穴８の長手方向Ｘ、高さ方向Ｙ、幅方向Ｚの寸法は、例えば、それぞれ７０ｍｍ、８０ｍｍ、３０ｍｍ程度である。
【００１８】
土台４の幅方向Ｚに対向する両側面４ｃ、４ｄには、３つのピン孔１０ａ、１０ｂ、１０ｃが開口されている。各ピン孔１０ａ〜１０ｃには、それぞれ後述するピン１２が打ち込まれ、図１ではピン１２を構成する後述のパイプ３０のみが示されている。ピン１２の詳細と、ピン１２の打ち込み後に行う作業とについては後で説明する。各ピン孔１０ａ〜１０ｃは、土台４の幅方向Ｚにほぞ穴８を介して一貫されたピン１２の挿通孔（孔長１０５ｍｍ）を形成している。
【００１９】
結合部１の形成に際しては、先ず、図２に一点鎖線矢印で示すように柱２を土台４に立設させ、ほぞ穴８にほぞ６を嵌合する。次に、ほぞ穴８にほぞ６が嵌合した状態で、図２に二点鎖線矢印で示すように、ピン１２をピン孔１０ａ、１０ｂの一方が開口された土台４の側面４ｃ側からハンマーなどで打撃して打ち込む。
【００２０】
これらピン１２の打ち込みにより、図１に示すように、各ピン１２がほぞ穴８においてほぞ６を貫通し、ほぞ６及びほぞ穴８において３つのピン結合１４ａ、１４ｂ、１４ｃが形成される。各ピン孔１０ａ〜１０ｃは、各ピン１２をほぞ６の適所に打ち込んで、ほぞ６の適所を貫通させるためのガイド孔として機能する。これにより、結合部１において各ピン結合１４ａ〜１４ｃを所望位置に形成することができる。
【００２１】
図３は、ピン１２の（ａ）側面図、（ｂ）先端部１２ａから見た図、（ｃ）頭部１２ｂから見た図を示す。本実施形態のピン１２は、パイプ３０と、パイプ３０に挿入する釘部材３２とから構成されている。ピン１２は、ピン径ｄ１、全長Ｌ１、先端部長Ｌ２、頭部径（後述の拡径部径と同じ）ｄ２を有している。ｄ１、Ｌ１、Ｌ２、ｄ２の寸法は、例えば、それぞれ、１０ｍｍ、１２８ｍｍ、３５ｍｍ、１４ｍｍである。
【００２２】
図４は、パイプ３０の（ａ）横断面図、（ｂ）先端部１２ａ側から見た図、（ｃ）頭部１２ｂ側から見た図を示す。パイプ３０は、ピン１２の先端部１２ａから頭部１２ｂに亘って中空３０ａが貫通されている。パイプ３０の一端側には、その周壁３０ｂの外径を先端部１２ａに向けて縮径した円錐台形部３４が形成されている。円錐台形部３４にはテーパ面３４ａが形成されている。
【００２３】
パイプ３０は、外径（上述したピン径と同じ）ｄ１、孔径ｄ３、全長Ｌ３、円錐台形部長Ｌ４を有している。ｄ１、ｄ３、Ｌ３、Ｌ４の寸法は、例えば、それぞれ、１０ｍｍ、６ｍｍ、１０５ｍｍ、１５ｍｍである。
【００２４】
図５は、釘部材３２の（ａ）側面図、（ｂ）先端部１２ａ側から見た図、（ｃ）頭部１２ｂ側から見た図を示す。釘部材３２は、パイプ３０に着脱可能に挿入されると共に、先端部１２ａにて突出する鋭角円錐状の尖頭３２ａを有している。パイプ３０の円錐台形部３４のテーパ面３４ａは、尖頭３２ａの周面３２ａ１と連続している。
【００２５】
釘部材３２には、ピン１２の頭部１２ｂにおいて、パイプ３０の周壁３０ｂよりも外径が大となる拡径部３２ｂが形成されている。拡径部３２ｂは平坦面をなしている。拡径部３２ｂは、釘部材３２の本体と一体成形しても良いし、或いは、加締めやねじによる接合方法で釘部材３２の本体に結合しても良い。
【００２６】
釘部材３２は、外径ｄ４、全長Ｌ５、尖頭長Ｌ６、拡径部長Ｌ７、拡径部径ｄ２を有している。ｄ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、ｄ２の寸法は、例えば、それぞれ、６ｍｍ、１２８ｍｍ、２０ｍｍ、３ｍｍ、１４ｍｍである。また、尖頭３２ａは、４５°以下、好ましくは３０°〜４５°、更に好ましくは４０°程度に尖っている。
【００２７】
このように形成された釘部材３２を、パイプ３０の円錐台形部３４と反対側の端面３０ｃに拡径部３２ｂが当接するまで、パイプ３０に挿入する。これにより、円錐台形部３４と尖頭３２ａとが面一となり、パイプ３０と釘部材３２とが一体となった、一見して１つのドリフトピン態様のピン１２が形成される。
【００２８】
釘部材３２のこれらの寸法と、上述したパイプ３０の寸法とは適宜変更可能であり、例えば、釘部材３２の拡径部３２ｂとパイプ３０の端面３０ｃとが当接したときに円錐台形部３４と尖頭３２ａとが厳密に面一とならなくても良い。また、ピン径（パイプ径）ｄ１を例えばピン孔１０ａ〜１０ｃの孔径ｄの１０ｍｍよりも若干小さい９．９ｍｍとしても良い。
【００２９】
これにより、上述したパイプ３０と釘部材３２とから一体に構成されたピン１２とピン孔１０ａ〜１０ｃとは、これらの間に微小隙間を確保した中間嵌めの嵌め合いとなる。このような寸法でピン１２を形成することにより、ほぞ６に対するピン１２の拘束力を高めることができるため、強固な結合部１を実現することができるのは勿論のこと、ほぞ６にピン１２を打ち込む際の土台４の割れを効果的に抑制することができる。
【００３０】
また、ピン１２を構成するパイプ３０及び釘部材３２は、好ましくは鉄等の金属製であるが、ほぞ６への打ち込みが可能であれば、ポリカーボネート等の高強度の樹脂から形成しても良い。また、パイプ３０は、結合部１の耐力を損なわない範囲の可撓性を有することから、結合部１の形成後、柱２及び土台４となる木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部１への負荷等をパイプ３０のしなりによって吸収可能である。
【００３１】
このように、パイプ３０と釘部材３２とから一体に構成されたピン１２の先端部１２ａをピン孔１０ａ〜１０ｃに挿入し、ハンマーなどでピン１２の頭部１２ｂをピン孔１０ａ〜１０ｃの一方開口側から打撃してほぞ６に打ち込むことで、ピン１２をほぞ６に食い込ませ、ほぞ６を貫通させることができる。
【００３２】
図６は、図１に示した結合部１の形成に際し、ピン１２を打ち込んだ後の作業を説明する図である。パイプ３０と釘部材３２とから一体に構成されたピン１２を打ち込んでほぞ６に食い込ませ、ほぞ６を貫通させた後は、図６に示すように、ピン１２においてパイプ３０から釘部材３２を引き抜くことにより、３つのピン結合１４ａ、１４ｂ、１４ｃにそれぞれパイプ３０のみを残留させる。即ち、釘部材３２は、ピン１２をほぞ６に食い込ませて貫通させる機能を有するのみであり、各ピン結合１４ａ、１４ｂ、１４ｃの結合力を発揮させるのはパイプ３０である。
【００３３】
また、パイプ３０の全長Ｌ３を土台４の幅方向Ｚの長さである１０５ｍｍよりも小さい、例えば１０３ｍｍ程度とすることにより、ピン１２を打ち込んだ後、パイプ３０の両端をピン孔１０ａ〜１０ｃから土台４の両側面４ｃ、４ｄから外方に非突出とすることが可能である。これにより、土台４の側面４ｄから視認されるのは、パイプ３０の両端だけであるため、結合部１の形成により柱２及び土台４の結合構造の美観が損われることはない。なお、以下、パイプ３０から釘部材３２を引き抜いた状態について、パイプ３０ではなく単にピン１２と称することもある。
【００３４】
図７は結合部１の側面図を示し、図８は結合部１の図７におけるＡ−Ａ断面矢視図を示す。ピン孔１０ａ〜１０ｃは、それぞれ等しい孔径ｄ（例えばｄ＝１０ｍｍ）を有する円形状断面を有し、ほぞ６及びほぞ穴８の場合と同様に、製材所にて土台４をプレカット加工することにより形成される。本実施形態の場合、ピン孔１０ａ、１０ｂは、ほぞ６の両側面６ｂ、６ｃ近傍に位置付けられ、長手方向Ｘに並設されている。
【００３５】
ピン孔１０ａ〜１０ｃを含む木材のプレカット加工は、製材所にて、木材加工の工程をコンピュータ制御で自動実行可能なプレカット加工機により行われる。プレカット加工機は、加工寸法や加工態様等のプログラムを予め登録可能であり、当該登録されたプログラムに基づいて木材を自動加工する。具体的には、プレカット加工機はドリルを備えており、土台４を加工する際には、先ずドリルにより土台４の上面４ａにほぞ穴８を形成する。
【００３６】
次に、ドリルを土台４の側面４ｃからほぞ穴８の側壁８ｄを貫通するまで幅方向Ｚに進行させ、土台４の側面４ｃ側にピン孔１０ａ〜１０ｃの一端部を穿孔する。次に、ドリルを土台４の側面４ｄからほぞ穴８の側壁８ｅを貫通するまで幅方向Ｚに進行させ、土台４の側面４ｄ側にピン孔１０ａ〜１０ｃの他端部を穿孔する。これにより、ほぞ穴８を介して幅方向Ｚに一貫され、土台４の両側面４ｃ、４ｄに円形状に開口したピン孔１０ａ〜１０ｃが形成される。
【００３７】
ピン孔１０ａ、１０ｂの中心は、土台４の上面４ａから距離Ｌ（例えばＬ＝３５ｍｍ）を有して位置付けられている。一方、ピン孔１０ｃは、土台４の長手方向Ｘにおいて、ピン孔１０ａ、１０ｂの間に位置付けられている。また、ピン孔１０ｃは、土台４におけるほぞ穴８の延設方向、つまり高さ方向Ｙにてピン孔１０ａ、１０ｂとずれた位置、本実施形態の場合は高さ方向Ｙにてピン孔１０ａ、１０ｂの下側に設けられている。
【００３８】
このように形成されたピン孔１０ａ〜１０ｃに、それぞれピン１２を打ち込んだ後、パイプ３０のみを残留させることにより、ほぞ６を土台４に結合するためのピン結合１４ａ〜１４ｃがそれぞれ形成される。結合部１は、ほぞ穴８へのほぞ６を嵌合と、ピン結合１４ａ〜１４ｃとから構成される。ピン結合１４ａ、１４ｂは、ほぞ６の両側面６ｂ、６ｃ近傍に位置付けられ、長手方向Ｘに並設された主ピン結合１６Ａとして機能する。
【００３９】
これら主ピン結合１６Ａは、後で詳述するが、結合部１の主たる結合機能を発揮する。本実施形態の場合、各主ピン結合１６Ａは、土台４の長手方向Ｘおいて、ほぞ６の両側面６ｂ、６ｃからそれぞれ離間した位置に設けられている。これら離間距離Ｄ１は、好ましくは、ピン孔１０ａ〜１０ｃの孔径ｄの２倍値以下、更に好ましくは孔径ｄ以下（例えばＤ１＝５ｍｍ）にそれぞれ規定されている。
【００４０】
一方、ピン結合１４ｃは、土台４の長手方向Ｘにおいて、ピン結合１４ａ、１４ｂの間に位置付けられる補助ピン結合１８として機能する。この補助ピン結合１８は、高さ方向Ｙにてピン結合１４ａ、１４ｂとずれた位置、本実施形態の場合には高さ方向Ｙにて各主ピン結合１６Ａの下側に設けられ、後で詳述するが、結合部１の補助的な結合機能を発揮する。
【００４１】
補助ピン結合１８と各主ピン結合１６Ａとは、等しい離間距離Ｄ２で離間している。即ち、補助ピン結合１８は各主ピン結合１６Ａの中間に位置付けられている。また、主ピン結合１６Ａと補助ピン結合１８との高さ方向Ｙにおける離間距離Ｄ３は、例えばピン孔１０ａ〜１０ｃの孔径ｄの２倍値以下（例えばＤ３＝１５ｍｍ）である。
【００４２】
このように、各主ピン結合１６Ａ及び補助ピン結合１８は、ほぞ穴８にほぞ６を嵌合した状態で、ピン孔１０ａ〜１０ｃの一方開口側からそれぞれピン１２を打ち込んだ後にパイプ３０のみを残留させることにより、ほぞ穴８においてパイプ３０がほぞ６を貫通し、パイプ３０をピン孔１０ａ〜１０ｃの他方開口側に至らしめることで形成される。
【００４３】
図９は、図７に示した結合部１に作用する力を概略的に示した図である。主ピン結合１６Ａ及び補助ピン結合１８では、各ピン１２がほぞ６に打ち込まれることにより、各ピン１２はほぞ６を部分的に割りながら貫通する。この際、ほぞ６を構成する木材には、各ピン１２から、図６に矢印で示すように、長手方向Ｘ及び高さ方向Ｙを含む四方に当該木材を押し退ける力が生じる。
【００４４】
このため、ほぞ６は、ほぞ６を貫通したピン１２の容積分だけ長手方向Ｘ及び高さ方向Ｙを含む四方に拡張しようとする。しかし、各主ピン結合１６Ａにおけるほぞ６の長手方向Ｘ以外の四方への拡張変位は、ほぞ６の木材の内部に伝達される過程にて、木材自体が有する空隙の潰れにより、ほぼ全て吸収される。一方、長手方向Ｘにおけるほぞ６の拡張は図６に実線矢印で示した押圧力Ｆ０に変換される。
【００４５】
詳しくは、押圧力Ｆ０は、ほぞ６の両側面６ｂ、６ｃがそれぞれほぞ穴８の両側壁８ｂ、８ｃを押圧する力であり、各主ピン結合１６Ａの形成によってほぞ６が長手方向Ｘに拡張することにより発生する。各主ピン結合１６Ａは、ほぞ６の両側面６ｂ、６ｃ近傍、好ましくはピン孔１０ａ〜１０ｃの孔径ｄ以下となる離間距離Ｄ１に位置付けられ、また、ほぞ６がほぞ穴８に嵌合されて長手方向Ｘにて拘束されている。このため、各主ピン結合１６Ａによるほぞ６の長手方向Ｘにおける拡張が、ほぞ穴８の両側壁８ｂ、８ｃに押圧力Ｆ０として効率的に伝達される。
【００４６】
換言すると、ピン１２の打ち込みに伴うほぞ６の両側面６ｂ、６ｃ近傍の木材の圧縮力増大により、ほぞ６の両側面６ｂ、６ｃ近傍には、ほぞ穴８に対するほぞ６の締め代（嵌合代）が幅方向Ｚの全域に亘って形成されることとなる。また、ほぞ６はほぞ穴８に拘束されているため、押圧力Ｆ０が生じてもほぞ６の拡張は実質的に行われない。
【００４７】
このため、ほぞ６の両側面６ｂ、６ｃ、ひいては、ほぞ穴８の両側壁８ｂ、８ｃの長手方向Ｘにおける変位は微小となり、各主ピン結合１６Ａの形成に伴うほぞ６ひいては土台４の割れが効果的に抑制される。このように、各主ピン結合１６Ａの形成に伴い発生した押圧力Ｆ０によって、結合部１において、ほぞ穴８に対するほぞ６の嵌合力（拘束力）が増大し、各主ピン結合１６Ａが結合部１の主たる結合機能を発揮する。
【００４８】
一方、補助ピン結合１８におけるほぞ６の四方への拡張変位は、ほぞ６の木材の内部に伝達される過程にて、木材自体が有する空隙の潰れにより、ほぼ全て吸収される。しかし、補助ピン結合１８においては、ピン１２のほぞ６への打ち込みに伴い、ほぞ６にはピン１２の剪断力が作用する。この剪断力の作用により、補助ピン結合１８は結合部１の補助的な結合機能を発揮する。
【００４９】
図１０は、図９の状態から、柱２に引抜力ｆが作用したときの結合部１に作用する力を概略的に示した図である。柱２に上向きの引抜力ｆが作用すると、図９に示した各主ピン結合１６Ａの押圧力Ｆ０は、図１０で見て、力のベクトルがほぞ６から斜め下方外側に向けて変化し、押圧力Ｆ１となる。
【００５０】
図１１は、図１０の主ピン結合１６Ａに作用する押圧力Ｆ１の分力を拡大して示した図である。主ピン結合１６Ａでは、柱２への引抜力ｆの作用に伴い、ほぞ６の割れが若干促進され、長手方向Ｘにおけるほぞ６の拡張変位が図９の初期状態から更に増大する。しかし、ほぞ６はほぞ穴８に嵌合されて長手方向Ｘにて依然として拘束されている。このため、ほぞ６の拡張変位の増大は、ピン１２とほぞ６の側面６ｂとの間に網目状に示した木材自体の圧縮領域２０の圧縮率を図９の初期状態よりも更に増大する。
【００５１】
この結果、ほぞ６の側面６ｂかからほぞ穴８の側壁８ｂに長手方向Ｘの押圧力ｆ１が作用する。この押圧力ｆ１は、圧縮領域２０の圧縮率が高まったことにより、図６の初期状態における押圧力Ｆ０よりも大きな力である。また、柱２に引抜力ｆが作用することにより、ほぞ６はほぞ穴８に対して破線矢印で示す上方向に移動しようとする。しかし、引抜力ｆの発生により、上述したようにほぞ６の割れが若干進行することで、ほぞ６が長手方向Ｘに更に拡張する。
【００５２】
このため、ほぞ８の側壁８ｂに対するほぞ６の側面６ｂが図９の場合に比してより一層緊密に当接する。この結果、引抜力ｆの反対方向である下方に向けてほぞ６の側面６ｂに動的な摩擦力ｆ２が発生する。このように、引抜力ｆの発生時に主ピン結合１６Ａに作用する押圧力Ｆ１は押圧力ｆ１と摩擦力ｆ２との合力から形成され、この押圧力Ｆ１によってほぞ６がほぞ穴８を斜め下方外側に押圧する。
【００５３】
土台４は、長手方向Ｘに割れを生じ易いが、摩擦力ｆ２の発生に伴い主ピン結合１６Ａが発生する押圧力Ｆ１のベクトルが斜め下方外側に偏向されたことにより、土台４の長手方向Ｘの割れを効果的に抑制することができる。また、上述したように、ピン孔１０ａ、１０ｂの中心から土台４の上面４ａまでの距離Ｌを３５ｍｍ程度に長めに確保したことで、柱２自体の重量によりほぞ６が拘束されていることも相俟って、各主ピン結合１６Ａの形成に伴うほぞ６の高さ方向Ｙにおける割れの伝搬は、木材自体の変位吸収により効果的に抑制される。
【００５４】
また、主ピン結合１６Ａと補助ピン結合１８との土台４の高さ方向Ｙにおける離間距離Ｄ３をピン孔１０ａ〜１０ｃの孔径ｄの２倍値以下である１５ｍｍ程度を確保したことにより、主ピン結合１６Ａ及び補助ピン結合１８の形成に伴うほぞ６の割れの伝搬を互いに相殺しながら効果的に抑制可能である。
【００５５】
以上のように本実施形態では、ピン１２をパイプ３０とパイプ３０に挿入する釘部材３２とから構成し、ピン１２をほぞ６に打ち込んだ後は釘部材３２をパイプ３０から引き抜き、パイプ３０のみを結合部１に残留させ、中空３０ａを有するピン１２により結合部１を形成する。これにより、ピン１２に、結合部１の耐力を損なわない範囲の可撓性を持たせることができる。
【００５６】
ここで、結合部１の形成に際し、木材自体の強度を利用する関係上、木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部１への負荷等が少なからず存在する。しかし、結合部１にパイプ３０のみを残留させたことにより、結合部１の形成後、柱２及び土台４となる木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部１への負荷等をパイプ３０のしなりによって吸収し、これらの影響を低減することができる。従って、木材の意図しない割れにより結合部１の耐力が低下することを効果的に抑制することができる。
【００５７】
また、各主ピン結合１６Ａをほぞ６の両側面６ｂ、６ｃ近傍、即ちほぞ６の両側面６ｂ、６ｃとほぞ穴８の両側壁８ｂ、８ｃとの各嵌合領域の近傍に設ける。これにより、木材の有する強度を最大限に引き出すことができ、ほぞ６及びほぞ穴８による高耐力の結合部１を安価且つ容易に、美観を損なうことなく、且つ、高い施工性で実現することができる。具体的には、木材の圧縮力を利用した押圧力Ｆ１によって、ほぞ穴８に対するほぞ６の全体的な嵌合力を高めた結合部１を形成することができる。
【００５８】
また、ほぞ６をプレカット加工した柱２と、ほぞ穴８及びピン孔１０ａ〜１０ｃをプレカット加工した土台４とを用意し、予め加工されたピン孔１０ａ〜１０ｃにそれぞれピン１２を施工現場にて打ち込むだけの簡単な作業により結合部１を形成可能である。このため、組付プレート等の金物を柱及び土台に取り付けるために、多数のビスや釘等を木材に打ち込む必要はなく、施工時間を短縮することができ、組付プレートが邪魔になることもない。また、建築物の美観を損なうことなく、木材の欠損も極力抑制することができ、木材の強度低下の抑制も可能である。
【００５９】
更には、従来の組付プレートを使用した結合部では、多数のビスや釘等を木材に打ち込む必要があるため、作業員によるビスの打ち込み忘れを招くことが懸念される。しかし、本実施形態では、このような懸念は払拭され、作業員の熟練度に左右されることなく結合部１の強度品質を均一に確保しながら、建築物の耐力を向上することができる。また、施工時に、現場においてビスや釘等の打ち込み箇所に配慮しなくても良いため、柱２や土台４に生じる剪断力による木材に割れを防止することができる。また、地震などで柱２に引抜力ｆが生じた場合であっても、木材の圧縮力及び摩擦力を利用した押圧力Ｆ１によって、木材の割れを抑制しながら、引抜力ｆに十分に耐え得る結合部１を形成することができる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図１２は、本発明の第２実施形態に係る木材結合用のピン４０を一方向から見た側面図を示し、図１３は図１２のピン４０を他方向から見た側面図を示す。なお、既に説明した実施形態と同様の構成については同符号を付す等して説明を省略することがある。ピン４０は、第１実施形態のピン１２と異なり、釘部材３２を有しておらず、中空４２ａを有するパイプ４２のみから構成されている。
【００６１】
詳しくは、図１２に示すように、本実施形態のパイプ４２には、第１実施形態の円錐台形部３４は形成されていないが、パイプ４２の一端側の周壁４２ｂの一対向位置をピン４０の先端部４０ａから頭部４０ｂに向けてそれぞれ切り欠いた切欠４４が形成されている。また、図１３に示すように、これら各切欠４４の形成によってパイプ４２の一端側の周壁４２ｂの他対向位置に鋭角円弧状の尖頭周壁４６がそれぞれ形成されている。
【００６２】
本実施形態では、ピン４０をほぞ６に打ち込む際には、尖頭周壁４６をほぞ６に食い込ませてパイプ４２をほぞ６に貫通させる。この場合であっても、第１実施形態の場合と同様に、結合部１の形成後、柱２及び土台４となる木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部１への負荷等の影響をパイプ４２のしなりによって吸収することができる。従って、木材の意図しない割れによる結合部１の耐力低下を効果的に抑制することができる。
【００６３】
しかも、ピン４０をパイプ４２のみの単一部材から形成することができるため、ピン４０の材料コスト、ひいては生産コストを低減可能であり、また、ピン４０、結合部１、ひいては木材の結合構造の重量を低減可能である。
【００６４】
＜第３実施形態＞
図１４は、本発明の第３実施形態に係る木材結合用のピン５０の（ａ）横断面図、（ｂ）先端部から見た図、（ｃ）頭部から見た図を示す。なお、既に説明した実施形態と同様の構成については同符号を付す等して説明を省略することがある。ピン５０は、パイプ５２、先端部材５４、頭部材５６の３つの部材から構成されている。パイプ５２は、第２実施形態のパイプ４２のような切欠４４及び尖頭周壁４６を有していない。先端部材５２は、鋭角円錐状をなし、パイプ５２の一端側からパイプ５２の中空５２ａに嵌入されてピン５０の先端部５０ａを形成している。
【００６５】
頭部材５６は、パイプ５２よりも拡径された部材であって、パイプ５２の他端側からパイプ５２の中空５２ａに嵌入されてピン５０の頭部５０ｂを形成している。本実施形態では、ピン５０をほぞ６に打ち込む際には、頭部材５６を打撃し、先端部材５４をほぞ６に食い込ませてパイプ５２をほぞ６に貫通させる。先端部材５４及び頭部材５６は、ほぞ６への打ち込みが可能な、例えばポリカーボネート等の高強度の樹脂から形成される。なお、先端部材５４及び頭部材５６は鉄等の金属製であっても良い。
【００６６】
本実施形態の場合にも、第１及び第２実施形態の場合と同様に、結合部１の形成後、柱２及び土台４となる木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部１への負荷等をパイプ５２のしなりによって吸収し、木材の意図しない割れによる結合部１の耐力低下を効果的に抑制することができる。
しかも、先端部材５４及び頭部材５６をポリカーボネート等の樹脂から形成した場合には、ピン５０の材料コスト、ひいては生産コストを低減可能であり、また、ピン５０、結合部１、ひいては木材の結合構造の重量を低減可能である。
【００６７】
＜第４実施形態＞
図１５は、本発明の第４実施形態に係る木材結合用のピン１２に用いるパイプ６０の（ａ）側面図、（ｂ）先端部側から見た図、（ｃ）頭部側から見た図を示す。なお、本実施形態は第１実施形態を前提と説明しており、第１実施形態と同様の構成については同符号を付す等して説明を省略することがある。中空６０ａを有するパイプ６０の周壁６０ｂには、ピン１２の先端部１２ａから頭部１２ｂに亘ってスリット６２が切り欠かれている。スリット６２の幅Ｗは、例えば１〜５ｍｍ程度である。
【００６８】
本実施形態の場合には、パイプ６０にスリット６２を形成することにより、パイプ６０のしなりがより一層促進される。これにより、結合部１の形成後、柱２及び土台４となる木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部１への負荷等をパイプ５２のしなりによって更に効果的に吸収し、木材の意図しない割れによる結合部１の耐力低下をより一層効果的に抑制することができる。
【００６９】
しかも、パイプ６０にスリット６２を形成することにより、ピン１２の材料コスト、ひいては生産コストを低減可能であり、また、ピン５０、結合部１、ひいては木材の結合構造の重量を低減可能である。なお、スリット６２を第２実施形態のパイプ４２、第３実施形態のパイプ５２に形成しても同様の効果が得られる。
【００７０】
＜第５実施形態＞
図１６は、本発明の第５実施形態に係る木材結合用のピン１２としてのパイプ７０の（ａ）側面図、（ｂ）先端部から見た図、（ｃ）頭部から見た図を示す。なお、既に説明した実施形態と同様の構成については同符号を付す等して説明を省略することがある。本実施形態のピン１２はパイプ７０のみから構成されている。パイプ７０には、ピン１２の先端部１２ａとして、パイプ７０の中空７０ａを塞ぐ鋭角円錐状の尖頭７０ｂが形成されている。
【００７１】
本実施形態の場合には、結合部１の形成後、柱２及び土台４となる木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部１への負荷等の影響をパイプ４２のしなりによって吸収することができる。従って、木材の意図しない割れによる結合部１の耐力低下を効果的に抑制することができる。しかも、第２実施形態の場合と同様に、ピン１２をパイプ７０のみの単一部材から形成することができるため、ピン１２の材料コスト、ひいては生産コストを低減可能であり、また、ピン１２、結合部１、ひいては木材の結合構造の重量を低減可能である。
【００７２】
上述した第１〜第５実施形態のピン１２、４０、５０（パイプ６０、７０であるものを含む、以下同様）は、第１実施形態で説明した木材の結合構造と異なる木材の結合構造にも適用可能である。従って、以下、代表として第１実施形態のピン１２を異なる結合構造に適用した場合について説明する。なお、ピン１２、４０、５０の作用効果については上述した通りであるため、改めての言及は省略することがある。
【００７３】
＜第６実施形態＞
図１７及び図１８は、本発明の第６実施形態において、柱２に引抜力ｆが作用したときの主ピン結合１６Ａから生じる力を概略的に示した図である。なお、既に説明した実施形態と同様の構成については同符号を付す等して説明を省略することがある。図１７の場合には、補助ピン結合１８は、高さ方向Ｙにて各主ピン結合１６Ａの上側に設けられている。この場合であっても、結合部１の耐力を確保することが可能である。また、この場合には、図１０の場合と同様に、補助ピン結合１８を形成するピン孔１０ｃの中心は、土台４の上面４ａから距離Ｌ（例えばＬ＝３５ｍｍ）を確保して位置付けられる。
【００７４】
また、主ピン結合１６Ａと補助ピン結合１８との土台４の高さ方向Ｙにおける離間距離Ｄ３は、ピン孔１０ａ〜１０ｃの孔径ｄの２倍値以下（例えばＤ３＝１５ｍｍ）である。従って、各主ピン結合１６Ａの形成に伴うほぞ６の高さ方向Ｙにおける割れの伝搬は、木材自体の変位吸収により効果的に抑制され、また、主ピン結合１６Ａ及び補助ピン結合１８の形成に伴うほぞ６の割れの伝搬を互いに相殺可能である。
【００７５】
一方、図１８に示したように、結合部１が各主ピン結合１６Ａの形成だけで引抜力ｆに十分に耐え得るのであれば、補助ピン結合１８は必ずしも要しない。この場合であっても、図１０の場合と同様のベクトル及び大きさとなる押圧力Ｆ１を発生させることが可能だからである。
【００７６】
＜第７実施形態＞
図１９は、本発明の第７実施形態に係る木材の結合構造を適用した柱２と土台４との結合部１の側面図を示す。また、図２０は、結合部１の図１９におけるＢ−Ｂ断面矢視図を示す。本実施形態では、結合部１における各主ピン結合１６Ｂの長手方向Ｘにおける位置を変更した以外は第１実施形態と同様の構成をなしている。このため、当該相違点を主として説明し、その他は第１実施形態と同符号を付す等して説明を省略することがある。
【００７７】
本実施形態の各主ピン結合１６Ｂは、長手方向Ｘにおける、ほぞ６の両側面６ｂ、６ｃとほぞ穴８の両側壁８ｂ、８ｃとの嵌合領域２２を含む位置にそれぞれ設けられている。その他の各主ピン結合１６Ｂ及び補助ピン結合１８の結合部１における位置関係は、第１実施形態の場合と同様である。
【００７８】
本実施形態の場合、ピン孔１０ａ〜１０ｃをプレカット加工機にて形成する際には、第１実施形態の場合と基本的には同様の加工工程となる。しかし、本実施形態の場合には、各主ピン結合１６Ｂを形成するためのピン孔１０ａ、１０ｂの形成に際し、先ず、土台４の側面４ｃから嵌合領域２２に沿ってドリルを進行させることにより、ほぞ穴８の側壁８ｄに半円形状に開口されたピン孔１０ａ、１０ｂの一端部を穿孔する。次に、土台４の側面４ｄから嵌合領域２２に沿ってドリルを進行させることにより、ほぞ穴８の側壁８ｅに半円形状に開口されたピン孔１０ａ、１０ｂの他端部を穿孔する。
【００７９】
即ち、本実施形態の場合、第１実施形態の場合の様に、ピン孔１０ａ、１０ｂの形成する際に、ほぞ穴８を完全に貫通させるまでドリルを進行させる必要がない。このため、第１実施形態の場合と同様の工程ながら、第１実施形態の場合に比して短時間でピン孔１０ａ、１０ｂを形成することが可能である。こうして、ほぞ穴８の一部を介して一貫されたピン孔１０ａ〜１０ｃ、ひいては各主ピン結合１６Ｂ及び補助ピン結合１８が形成される。
【００８０】
また、特に本実施形態の各主ピン結合１６Ｂでは、ほぞ穴８にほぞ６を嵌合した状態で、ピン孔１０ａ、１０ｂの一方が開口された土台４の側面４ｃ側からピン１２を打ち込むことにより、ピン１２はほぞ６の両側面６ｄ、６ｅの一部とほぞ穴８の両側壁８ｄ、８ｅの一部との双方を半円形状断面に割り砕きながら、ピン孔１０ａ、１０ｂの他方まで打ち込まれる。
【００８１】
即ち、各主ピン結合１６Ｂは、ピン孔１０ａ、１０ｂの一方からのピン１２の打ち込みにより、ほぞ穴８の一部においてピン１２がほぞ６の一部のみならず、ほぞ穴８の一部をも貫通してピン１２をピン孔１０ａ、１０ｂの他方に至らしめることで、上述した嵌合領域２２を含む位置に形成される。この際、ピン１２の打ち込みに伴う嵌合領域２２近傍の木材の圧縮力増大により、嵌合領域２２近傍には、ほぞ６に対するほぞ穴８、ほぞ穴８に対するほぞ６の双方にとっての互いの締め代（嵌合代）が幅方向Ｚの全域に亘って形成されることとなる。
【００８２】
図２１は、図１９に示した結合部１に作用する力を概略的に示した図である。上述したように、各主ピン結合１６Ｂの嵌合領域２２に、ほぞ６及びほぞ穴８の双方にとっての締め代が形成されることにより、ほぞ６の両側面６ｄ、６ｅとほぞ穴８の両側壁８ｂ、８ｃとの双方でピン１２を絞り合う形で強固に拘束され、結合部１の嵌合力が増大する。
【００８３】
この結合部１の嵌合力を構成する一部の力として、矢印で示すように、ピン１２から長手方向Ｘに直接にほぞ穴８の両側壁８ｂ、８ｃを押圧する押圧力Ｆ２が生じる。しかし、ほぞ６はほぞ穴８に拘束されているため、長手方向Ｘにおけるほぞ穴８の両側壁８ｂ、８ｃの過度な拡張は抑制され、各主ピン結合１６Ｂの形成に伴うほぞ６ひいては土台４の割れは効果的に抑制される。
【００８４】
このように、本実施形態においても、各主ピン結合１６Ｂの形成に伴い発生したピン１２からの押圧力Ｆ２によって、結合部１におけるほぞ穴８に対するほぞ６の嵌合力が増大し、各主ピン結合１６Ｂが結合部１の主たる結合機能を発揮する。一方、補助ピン結合１８におけるほぞ６の四方への拡張変位は木材自体によりほぼ全て吸収される。しかし、補助ピン結合１８においては、ピン１２のほぞ６への打ち込みに伴い、ほぞ６にはピン１２の剪断力が作用する。これにより、補助ピン結合１８は結合部１の補助的な結合機能を発揮する。
【００８５】
図２２は、図２１の状態から、柱２に引抜力ｆが作用したときの結合部１に生じる力を概略的に示した図である。柱２に上向きの引抜力ｆが作用すると、図２１に示した各主ピン結合１６Ｂで発生する押圧力Ｆ２は、図２２で見て、力のベクトルがほぞ６から斜め下方外側に向けて変化した押圧力Ｆ３となる。
【００８６】
図２３は、図２２の主ピン結合１６Ｂで生じる押圧力Ｆ３の分力を拡大して示した図である。主ピン結合１６Ｂでは、柱２への引抜力ｆの作用に伴い、ほぞ６及びピン１２はほぞ穴８に対して破線矢印で示す上方向に移動しようとするため、ピン１２がほぞ穴８の両側壁８ｂ、８ｃに更に押し付けられる。これにより、ほぞ穴８に対するピン１２ひいてはほぞ６の嵌合力が更に増大する。
【００８７】
しかし、ほぞ６がほぞ穴８に嵌合されて長手方向Ｘにて拘束されているため、ほぞ６の嵌合力の増大は、ピン１２とほぞ６の側面６ｂとの間の網目状に示した圧縮領域２０の木材自体の圧縮率を図２１の初期状態よりも更に増大させる。なお、本実施形態では、ピン１２がほぞ６の両側面６ｄ、６ｅとほぞ穴８の両側壁８ｂ、８ｃとの双方に強固に拘束された結果、主としてピン１２のほぞ穴８側の上方とピン１２のほぞ６側とに圧縮領域２０が形成されている。
【００８８】
この結果、ピン１２からほぞ穴８の側壁８ｂに長手方向Ｘの押圧力ｆ３が作用する。この押圧力ｆ３は、圧縮領域２０の圧縮率の増大により、図２１の初期状態における押圧力Ｆ２よりも大きくなる。また、圧縮領域２０の圧縮率の増大により、ほぞ８の側壁８ｂに対してほぞ６の側面６ｂが図２１の場合に比してより一層緊密に当接する。
【００８９】
この結果、引抜力ｆの反対方向である下方に向けてほぞ６の側面６ｂに動的な摩擦力ｆ４が発生する。このように、引抜力ｆの発生時に主ピン結合１６Ｂに作用する押圧力Ｆ３は、押圧力ｆ３と摩擦力ｆ４との合力から形成され、その結果、ピン１２自体がほぞ穴８を斜め下方外側に押圧することとなる。
【００９０】
また、第１実施形態の場合と同様に、摩擦力ｆ４の発生によって、主ピン結合１６Ｂに作用する押圧力Ｆ３が斜め下方外側に偏向されるため、土台４の長手方向Ｘの割れを効果的に抑制することができる。また、ピン孔１０ａ、１０ｂの中心から土台４の上面４ａまでの距離Ｌを確保したことで、柱２自体の重量によりほぞ６が拘束されていることも相俟って、各主ピン結合１６Ｂの形成に伴うほぞ６の高さ方向Ｙにおける割れの伝搬は、木材自体の変位吸収により効果的に抑制される。
【００９１】
また、主ピン結合１６Ｂと補助ピン結合１８との土台４の高さ方向Ｙにおける離間距離Ｄ３をピン孔１０ａ〜１０ｃの孔径ｄの２倍値以下である１５ｍｍ程度を確保したことにより、主ピン結合１６Ｂ及び補助ピン結合１８の形成に伴うほぞ６の割れの伝搬を互いに相殺しながら効果的に抑制可能である。
【００９２】
以上のように本実施形態では、第１実施形態の場合と同様に、木材の有する強度を最大限に引き出すことにより、ほぞ６及びほぞ穴８による高耐力の結合部１を安価且つ容易に、美観を損なうことなく、且つ、高い施工性で実現することができる。具体的には、予めプレカット加工した柱２及び土台４を用意し、施工現場にてピン孔１０ａ〜１０ｃにそれぞれピン１２を打ち込むだけの簡単な施工により、木材の圧縮力を利用した押圧力Ｆ２によって、ほぞ穴８に対するほぞ６の全体的な嵌合力を高めることができる。更に、柱２に引抜力ｆが生じたとしても、木材の圧縮力及び摩擦力を利用した押圧力Ｆ３によって、木材の割れを抑制しながら、引抜力ｆに十分に耐え得る結合部１を形成することができる。
【００９３】
＜第８実施形態＞
図２４は、本発明の第７実施形態において、柱２に引抜力ｆが作用したときの主ピン結合１６Ｂから生じる力を概略的に示した図である。なお、既に説明した実施形態と同様の構成については同符号を付す等して説明を省略することがある。図２４に示したように、各主ピン結合１６Ｂの形成だけで引抜力ｆに十分に耐え得るのであれば、補助ピン結合１８は必ずしも要しない。また、図示しないが、補助ピン結合１８を高さ方向Ｙにて各主ピン結合１６Ｂの上側に設けても良い。
【００９４】
＜第９実施形態＞
図２５は、本発明の第８実施形態に係る木材の結合構造を適用した柱２と土台４との結合部１において、柱２に引抜力ｆが作用したときの結合部１に作用する力を概略的に示した図を示す。本実施形態は、第１及び第６実施形態を組み合わせた構成をなしているため、同内容は同符号を付す等して説明を省略することがある。
【００９５】
本実施形態の結合部１は、ほぞ６の両側面６ｂ、６ｃ近傍に設けた主ピン結合１６Ａと、各嵌合領域２２に設けた主ピン結合１６Ｂとから構成されている。主ピン結合１６Ｂは、上述したように、ほぞ６及びほぞ穴８の双方の木材圧縮によりピン１２を絞り合う形で結合部１の耐力を増大させる。従って、主ピン結合１６Ｂは、主ピン結合１６Ａのように、ほぞ６を完全に貫通して形成するものではなく、主ピン結合１６Ｂのピン孔１０ａ、１０ｂの中心は、土台４の上面４ａからの距離Ｌは２５ｍｍ程度でも良い。これにより、ほぞ６及びほぞ穴８がの高さ方向Ｙに短い場合にも、ほぞ６の割れを抑制しながら主ピン結合１６Ｂを形成可能である。
【００９６】
以上のように本実施形態では、第１及び第７実施形態の場合と同様に、木材の有する強度を最大限に引き出すことにより、ほぞ６及びほぞ穴８による高耐力の結合部１を安価且つ容易に、美観を損なうことなく、且つ、高い施工性で実現することができる。具体的には、予めプレカット加工したピン孔１０ａ〜１０ｃにそれぞれピン１２を打ち込むだけの簡単な施工により、木材の圧縮力を利用した押圧力Ｆ０、Ｆ２によって、ほぞ穴８に対するほぞ６の全体的な嵌合力を高めることができる。
【００９７】
更に、柱２に引抜力ｆが生じたとしても、木材の圧縮力及び摩擦力を利用した押圧力Ｆ１、Ｆ３によって、木材の割れを抑制しながら、引抜力ｆに十分に耐え得る結合部１を形成することができる。なお、図示しないが、補助ピン結合１８を高さ方向Ｙにて各主ピン結合１６Ｂの上側、又は各主ピン結合１６Ａの下側に設けても良い。
【００９８】
本発明は上記各実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上記各実施形態で示したピン１２、４０、５０、及び木材の結合構造の適用は、柱２及び土台４で形成される結合部１の形成に限定されるものではなく、梁や根太を含む２本の木材の結合構造に広く適用可能である。また、２本の木材の少なくとも一方は、角材に限らず丸太等であっても良く、また、棒材に限らず継手材等の木部材であっても良い。
【００９９】
また、ほぞ６及びほぞ穴８の形状は上記各実施形態に限定されない。具体的には、ほぞ６及びほぞ穴８の嵌合領域２２の近傍に主ピン結合１６Ａが形成されれば良く、また、ほぞ６及びほぞ穴８の嵌合領域２２を含む位置に主ピン結合１６Ｂが形成されれば良い。
また、ピン１２の頭部１２ｂとピン孔１０ａ〜１０ｃとの嵌め合いは締まり嵌めに限定されるものではない。
【０１００】
また、ピン１２、４０、５０とピン孔１０ａ〜１０ｃとの嵌め合いは中間嵌めに限定されるものではない。具体的には、中間嵌めは、ピン孔１０ａ〜１０ｃの最大許容寸法よりピン１２の最小許容寸法が小さく、ピン孔１０ａ〜１０ｃの最大許容寸法よりピン１２の最小許容寸法が大きいという状態を意味する。しかし、実際には、ピン１２とピン孔１０ａ〜１０ｃとの間に隙間が生じたり、締め代が生じたりしても良い。
【０１０１】
また、主ピン結合１６Ａ、１６Ｂや補助ピン結合１８の数は、或いは、補助ピン結合１８の位置は、上記各実施形態に限定されず、結合部１に要求される耐力に応じて適宜変更可能である。
また、１つの結合部１に、対向する２組の嵌合領域２２が存在する場合、一方の対向する嵌合領域２２の延設方向にピン１２を打ち込んで主ピン結合１６Ａ又は１６Ｂを形成し、他方の対向する嵌合領域２２の延設方向にピン１２、４０、５０を打ち込んで別の主ピン結合１６Ａ又は１６Ｂを形成しても良い。
【０１０２】
また、上記各実施形態で示したピン１２、４０、５０、及び木材の結合構造の適用は、木造軸組工法に厳密に限定されるものではなく、ドリフトピン工法等を含む他の工法に適用することも可能である。
また、上記各実施形態で示したピン１２、４０、５０は、ピンの先端部から頭部に亘って貫通した中空を有するパイプのしなりにより木材の強度の相違、施工のばらつき、施工後の結合部１への負荷等の影響を低減できるのであれば、これらの形態に厳密に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１０３】
２    柱（第１の木材）
２ａ    端面
４    土台（第２の木材）
６    ほぞ
８    ほぞ穴
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ    ピン孔
１２、４０、５０    ピン
１２ａ    先端部
１２ｂ    頭部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ    ピン結合
２２    嵌合領域
３０、４２、５２、６０、７０    パイプ
３０ａ、４２ａ、５２ａ、６０ａ、７０ａ    中空
３０ｂ、４２ｂ、６０ｂ    周壁
３２    釘部材
３２ａ    尖頭
３２ａ１  周面
３２ｂ    拡径部
３４    円錐台形部
３４ａ    テーパ面
４４    切欠
４６    尖頭周壁
５４    先端部材
５６    頭部材
６２    スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月8日(2017.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
第１の木材の端面に設けられたほぞを第２の木材に設けられたほぞ穴に互いの対向する嵌合領域で直接に嵌合させ、これら第１及び第２の木材を結合する木材の結合構造に用いる木材結合用のピンであって、
前記第２の木材は、前記ほぞ穴の少なくとも一部を介して前記嵌合領域の延設方向に穿孔されたピン孔を有し、
前記結合構造は、前記ほぞ穴に前記ほぞを嵌合した状態で、前記ピン孔の一方開口側から前記ピンの頭部を打ち込み、前記ピンを前記ピン孔を介して前記ほぞに直接に食い込ませることにより、前記ほぞ穴の少なくとも一部において前記ピンが前記ほぞの少なくとも一部を貫通し、前記ピンの先端部を前記ピン孔の他方開口側に至らしめることでピン結合を形成し、
前記ピンは、少なくとも前記先端部近傍から前記頭部近傍に亘って貫通した中空を有するパイプを含む、木材結合用のピン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の木材結合用のピンは、第１の木材の端面に設けられたほぞを第２の木材に設けられたほぞ穴に互いの対向する嵌合領域で直接に嵌合させ、これら第１及び第２の木材を結合する木材の結合構造に用いる木材結合用のピンであって、第２の木材は、ほぞ穴の少なくとも一部を介して嵌合領域の延設方向に穿孔されたピン孔を有し、結合構造は、ほぞ穴にほぞを嵌合した状態で、ピン孔に打ち込まれるピンと、ピン孔の一方開口側からピンの頭部を打ち込み、前記ピンを前記ピン孔を介して前記ほぞに直接に食い込ませることにより、ほぞ穴の少なくとも一部においてピンがほぞの少なくとも一部を貫通し、ピンの先端部をピン孔の他方開口側に至らしめることでピン結合を形成し、ピンは、少なくとも先端部近傍から頭部近傍に亘って貫通した中空を有するパイプを含む。