(57)【要約】【課題】木材接合部における木材の自然な外観意匠を保全しつつ、且つ十分な接合強度を付与することのできる木材用接手及びこれを用いた木材の接合方法を提供する。【解決手段】木材用接手を、木材Ｗの繊維方向に挿入される丸棒状のシャフト（心棒）１と、このシャフト１に交差して木材Ｗに挿入されると共に、シャフト１に形成した切欠き溝３に嵌合される丸棒状の係止ピン２とから構成する。シャフト１及び係止ピン２の材質としては、金属やプラスチック、木材でも良いが、軽量で強度が高いアルミニウム合金等の合金を用いるのが好ましい。シャフト１の切欠き溝３は、その長手方向に所定の間隔をもって複数箇所形成されると共に、シャフト１の軸心に対して千鳥掛けに配置される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材に挿入される心棒と、この心棒に交差して木材に挿入されると共に、心棒に形成した切欠き溝に嵌合される係止ピンとからなることを特徴とする木材用接手。
【請求項２】
切欠き溝を、所定の間隔をもって複数箇所形成すると共に、心棒の軸心に対して千鳥掛けに配置したことを特徴とする請求項１記載の木材用接手。
【請求項３】
木材同士を接合する木材用接手であって、木材に形成した孔部に埋設する棒状の接手本体と、接手本体を前記孔内に係止する係止ピンと、接手本体の露出した端面同士を付き合わせた状態で、接手本体同士を連結する連結手段とからなることを特徴とする木材用接手 。
【請求項４】
一方の木材に心棒を挿入した後、心棒の切欠き溝に嵌合するように係止ピンを打ち込んで心棒を固定すると共に、他方の木材も前記と同様に心棒を固定し、心棒の端部同士をネジで結合することを特徴とする木材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造建築物の柱、梁等の建築用木材の接手手段に関し、とくに木造建築物の軸組みを構成する構造部材同士の接合部に使用される木材用接手及びこれを用いた木材の接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の木材同士の接合方法は、ほぞを形成した仕口による方法や金属プレート等を介してボルトで一体化するのが一般的であった。ボルトを使わない丸棒は、それ自体でピンとして木材相互やプレートを中間に配して軸力を伝達するのに使われていた。
【０００３】
しかしながら、仕口による軸組は連結強度が十分でなく接合端部の切削加工も複雑になる。また、上記接手金具を用いたものは、部材同士の接合面を密着させることができず、交点部に僅かながら隙間が生じてしまうおそれがあるばかりでなく、金属の使用量が多く接合部の重量が嵩み、木材の自然な外観意匠をもつ構造物を建造しようとしても、現状では強度的な問題によって実現できないという木造建築の大きな課題がある。
【０００４】
そこで、木材による構造でも一定の強度及び部材同士の密着性を高めるべく、引き寄せボルトが螺着された接合用パイプを木材の接合端部に埋設し、これに直交して挿通するドリフトピンにより固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１１１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明もまた、上記のような課題を解決すべくなされたものであり、木材接合部における木材の自然な外観意匠を保全しつつ、且つ十分な接合強度を付与することのできる木材用接手及びこれを用いた木材の接合方法を提供することを目的としている
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成する本発明の木材用接手は、木材に挿入される心棒と、この心棒に交差して木材に挿入されると共に、心棒に形成した切欠き溝に嵌合される係止ピンとからなることを第１の特徴とする。また、切欠き溝を、所定の間隔をもって複数箇所形成すると共に、心棒の軸心に対して千鳥掛けに配置したことを第２の特徴とする。さらに、木材同士を接合する木材用接手であって、木材に形成した孔部に埋設する棒状の接手本体と、接手本体を前記孔内に係止する係止ピンと、接手本体の露出した端面同士を付き合わせた状態で、接手本体同士を連結する連結手段とからなることを第３の特徴とする。さらにまた、本発明の木材の接合方法は、一方の木材に心棒を挿入した後、心棒の切欠き溝に嵌合するように係止ピンを打ち込んで心棒を固定すると共に、他方の木材も前記と同様に心棒を固定し、心棒の端部同士をネジで結合することを第４の特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以下の優れた効果を有する。
（１）木材の加工は、心棒が挿入可能な大きさの穴開け加工と、心棒に交差する方向のピン打ち込み用の穴開け加工だけで済むので、木材の断面欠損を極めて少なく留めることができる。
（２）接手が外部に露出しないので、美観及び耐火性に優れている。
（３）接着剤等の合成樹脂が不要になり解体が容易である。
（４）金属の使用量が少なくて済むので、接合部を軽量化できる。
【０００９】
本発明の木材用接手を使用すれば、家屋の柱、梁に限らず、橋、廊下、櫓などの所期の強度を必要とする木製構造物に幅広く適用することができる。さらに、地震等に伴なう振動による木口からの割れを抑制すると共に、振動に伴う振幅が大きくなる接合部に十分な固定力を付与することができ、軸組の破壊を防止できる。また、シャフトに塑性変形力の大きな材料を使うことで、地震時のエネルギーを接合部で吸収する制震型の継手とすることもできる。すなわち、本発明の金具は、軸組み工程での作業性を大幅に向上することができるばかりでなく、耐震補強に優れ高い汎用性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る木材用接手を示す斜視図、図２は本発明に係る木材用接手の接合方法の一実施例を示す斜視図、図３は心棒の切欠き溝を示す要部拡大断面図、図４乃至図７は本発明に係る木材用接手の接合方法の他の実施例を示す斜視図、図８は係止ピンの挿通状態を模式的に示す説明図、図９は実大試験方法を模式的に示す側面図、図１０は試験体の接合部を示す要部拡大側面図、図１１は実大試験結果である試験体の相対変位を示すグラフである。
【実施例１】
【００１１】
図１に示すように、本発明の木材用接手は、木材Ｗの繊維方向に挿入される丸棒状のシャフト（心棒）１と、このシャフト１に交差して木材Ｗに挿入されると共に、シャフト１に形成した切欠き溝３に嵌合される丸棒状の係止ピン２とから構成されている。シャフト１及び係止ピン２の材質としては、金属やプラスチック、竹、木材でも良いが、軽量で強度が高いアルミニウム合金等の合金を用いるのが好ましい。また、地震エネルギーの吸収性を求める場合は、シャフトに低降伏点鋼を用いるのが好ましい。
【００１２】
シャフト１の切欠き溝３は、その長手方向に所定の間隔をもって複数箇所形成されると共に、シャフト１の軸心に対して千鳥掛けに配置されている。すなわち、本実施例では、隣接する切欠き溝３が軸線に対して上下に互い違いに切欠き形成されている。
【００１３】
図２に示すように、本発明の木材の接合方法は、一方の木材Ｗ１の縦挿入孔Ｈ１にシャフト１を挿入した後、シャフト１の切欠き溝３に嵌合するように係止ピン２を横挿入孔Ｈ２から打ち込んでシャフト１を固定すると共に、他方の木材Ｗ２も前記と同様にシャフト１を固定し、シャフト１の端部の雄ネジ部１ａ同士を付き合わせた状態でターンバックル式のナット４により結合する。すなわち、シャフト１同士の連結手段は雄ねじ部と雌ねじ部とを有する緊締具とすることが好ましく、雌ねじ部は、シャフト１の内側に形成することもできる。なお、緊締具の材質としては金属が考えられるが、強度的に十分であれば合成樹脂等を用いることもできる。
【００１４】
尚、図３に示すように、切欠き溝３は断面を軸心側を凸する円弧状に形成することで、挿入した係止ピン２との間に若干の遊びが生じ、嵌合位置を微調整できるようにされている。
【実施例２】
【００１５】
図４に示すように、柱と梁のように直交して接合される木材同士の場合、柱材あるいは梁材に緊締用金具６を内装し、この金具６にシャフト１の端部の雄ネジ部１ａをナットで螺着する。また、こうした角隅部に斜材を取り付ける場合もその傾斜角度に応じて対面する緊締用金具６を木材に内装し、これにシャフト１の端部の雄ネジ部１ａをナットで螺着することで接合できる。
【実施例３】
【００１６】
また、図５及び図６に示すように、シャフト１の縦挿入孔Ｈ１に代えて木材表面側が開口された挿入溝条５を設けるものでも良く、この挿入溝条５にシャフト１を落とし込み、係止ピン２で固定することで、所期の効果を十分得られるものである。
【００１７】
かかる接手を用いた方法によれば、現場施工が簡便に行える。なお、ここでシャフト及び係止ピンとしたのは、いわゆる一般にピンと呼ばれる丸棒状のものの他、図７に示すような矩形状のものも含む概念としている。
【００１８】
さらに、図８（ａ）に示すように、係止ピン２を打ち込む角度は斜め方向からでも可能で、シャフト１の切欠き溝３はこれに対応して形成するものでもよい。また、図８（ｂ）に示すように、木材Ｗの挿入溝条５をスリット状に形成してもよい。
【００１９】
丸棒シャフトとドリフトピンによる引張り継手の挙動を実大試験により明らかにした。尚、便宜上、上記実施例と同様の構成要素には同一の符号を付して説明する。
試験体は図９及び図１０に示すように、日本農林規格に定めるスギ対称異等級構成集成材（強度等級Ｅ６５−Ｆ２２５  厚み；１５０×Ｔ１；３００×Ｌ２；１５５０ｍｍ）Ｗ１に丸棒シャフト（Ｄ１；φ３６×ＳＬ１；９８０ｍｍ：切欠き溝を軸心に対して千鳥掛けに配置したもの）１を挿入し、ラミナ積層方向と平行に複数個のドリフトピン（Ｄ２；φ２４×長さ；１５０ｍｍ）２を打ち込んで固定した。反対側の集成材Ｗ２も同様に固定し、２体の集成材Ｗ１及びＷ２を接合した。ドリフトピン２は片側４本ずつで、端空き距離ｄ１及び配置間隔ｄ２×２は全てドリフトピン径Ｄ２の５倍（５Ｄ２）とした。変位計（糸巻き式）７は引張り側、固定側に左右２個ずつ取り付け、実験においてはそれぞれの平均をＡ、Ｂとした。また、シャフト１の中央には糸巻きゲージの先端を取付けるためのプレート４を設置した。図中、Ｌ１は３４００ｍｍ、Ｌ２は１５５０ｍｍ、Ｌ３は８５０ｍｍ、Ｌ４は７００ｍｍ、Ｔ１は３００ｍｍ、Ｔ２は２７０ｍｍ、ｄは３００ｍｍ、ｄ１は１２０ｍｍ、ｄ２は６０ｍｍ、ＳＬ２は３４０ｍｍである。
【００２０】
丸棒シャフト１とドリフトピン２は鋼材（ＪＩＳ  Ｇ３１０１に定めるＳＳ４００）とした。試験は、実大引張試験機（前川試験機製作所  ＴＹＰＥ：ＨＺＳ−１００−ＬＢ４  最大容量１０００ｋＮ）を使用し、構造集成材の日本農林規格に示された引張り試験方法を参考に、試験体Ｗ１及びＷ２の両端８をチャックでつかみ、単調加力により実施した。
【００２１】
図１１に荷重−変位曲線を示した（試験体記号Ｓ−５ｄ−２−Ａとして）。図１１から分かるように、荷重と共に変位が直線的に増加、丸棒シャフト１の切欠き溝部３の降伏による接合部の降伏、丸棒シャフト１の塑性変形による接合部の塑性変形、荷重の増加と共に木材Ｗ１及びＷ２の割裂破壊といった経過を示す弾塑性型の接合であることを示している。
【００２２】
従来の引張り継手接合部は、荷重と共に変位が直線的に増加、突然木材の割裂破壊という塑性域のないものが一般的であった。以上のように、丸棒シャフトを使用することで、設計によって荷重と変位の関係が塑性域を含めて自由に決めることができるようになる。接合部に塑性域を持つ、すなわち、ねばりが期待できる本接合は、地震時に突然の倒壊を起こしやすい木造の耐震性向上に直結する有効な接合である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る木材用接手を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る木材用接手の接合方法の一実施例を示す斜視図である。
【図３】心棒の切欠き溝を示す要部拡大断面図である。
【図４】本発明に係る木材用接手の接合方法の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る木材用接手の接合方法の他の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る木材用接手の接合方法の他の実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る木材用接手の接合方法の他の実施例を示す斜視図である。
【図８】係止ピンの挿通状態を模式的に示す説明図である。
【図９】実大試験方法を模式的に示す側面図である。
【図１０】試験体の接合部を示す要部拡大側面図である。
【図１１】実大試験結果である試験体の相対変位を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１      シャフト（心棒）
１ａ    雄ネジ部
２      係止ピン（ドリフトピン）
３      シャフトの切欠き溝
４      ナット（プレート）
５      挿入溝条
６      緊締用金具
Ｗ      木材
Ｗ１    木材
Ｗ２    木材
Ｈ１    縦挿入孔
Ｈ２    横挿入孔
【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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