(57)【要約】【課題】木材等の性状を改善して接合部位の強度を向上させる木材または木質部材の接合方法を提供する。【解決手段】第１部材１０と第２部材２０とを接合したときに応力を受ける、第１部材１０の接合部位１３に空隙（充填孔）１１を設ける第１過程と、硬化したとき応力に対応する特性を有する充填剤１２を第１部材１０の空隙（充填孔）１１に充填する第２過程と、充填した充填剤１２が硬化した後、第１部材１０と第２部材２０とを接合し、当該接合部位に金物を設置して固定する第３過程とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の木材または木質部材を接合したときに応力を受ける、前記木材または木質部材の部位に空隙を設ける第１過程と、
硬化したとき前記応力に対応する特性を有する充填剤を前記木材または木質部材の空隙に充填する第２過程と、
前記空隙に充填した充填剤が硬化した後前記複数の木材または木質部材を接合し、該接合部位に金物を設置して固定する第３過程と、
を有することを特徴とする木材または木質部材の接合方法。
【請求項２】
前記第１過程は、
前記空隙として、前記木材または木質部材に加わる応力の方向に沿って掘削された複数の孔部を設け、
前記第２過程は、
前記複数の孔部に前記充填剤を充填して該孔部を密封する、
ことを特徴とする請求項１に記載の木材または木質部材の接合方法。
【請求項３】
前記第１過程は、
前記空隙として、前記木材または木質部材の当接方向に沿ったスリットを設け、
前記第２過程は、
前記スリットに前記充填剤を充填して該スリットを密封し、
前記第３過程は、
前記金物を前記スリット内に設置し、前記応力が分散して伝達するように前記金物と前記充填剤とを接解させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の木材または木質部材の接合方法。
【請求項４】
前記第１過程は、
前記空隙として、前記木材または木質部材の当接方向に沿った充填孔を設け、
前記第２過程は、
前記充填孔に前記充填剤を充填して該充填孔を密封し、
前記第３過程は、
前記金物を前記充填孔内に設置し、前記応力が分散して伝達するように前記金物と前記充填剤とを接解させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の木材または木質部材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は木材または木質部材を接合するとき、当該接合部位の強度を高めて構造物の変形挙動を良好なものにする木材または木質部材の接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の木材または木質部材（以下、「木材または木質部材」を「木材等」と記載する）を使用して構成された構造物は、自然木の良性部分を集成して材料強度を高め、また、当該材料を用いた各部材の接合部位に金物を用いて強度を高めている。
例えば、構造物の柱梁接合部において、木梁と直交するように金属のピンを当該木梁肉内に打ち込み、木柱を貫通させたネジ棒を上記の木梁に打ち込まれたピンに接合固定し、柱梁接合部の強度を高めるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記のネジ棒は、木柱の延設方向に対して直交するように設置され、一端を木柱の外壁部分に固定し、他端を上記のように木柱内部を貫通してピンと接合させている。
また、ネジ棒を通した木梁肉部に割裂破壊や剪断破壊が生じないように、複数のビスが打ち込まれている。なお、ビスによる補強は局部的に効果を生じるもので、ネジ棒が通されている部位に生じる応力を分散させるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−９２４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の木材または木質部材の接合方法では、木材等と金物の協働によって接合部位の強度が決定する。ここで、木材等の材料特性は、接合部に用いる金物と同様な強度を有していない。また、木材繊維の異方性により木材等の各部には強度に優劣がある。
そのため、前述の特許文献１に開示されているように、ビスなどの金物を用いて木材等の割裂破壊や剪断破壊を防いだ場合、ビスなどの補強部材を固定した部位に応力が集中してめり込みや割裂が発生し、木材等の部材接合強度または耐久強度を実質的に高めることが難しいという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、木材等の性状を改善して接合部位の強度を向上させる木材または木質部材の接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る木材または木質部材の接合方法は、複数の木材または木質部材を接合したときに応力を受ける、前記木材または木質部材の部位に空隙を設ける第１過程と、硬化したとき前記応力に対応する特性を有する充填剤を前記木材または木質部材の空隙に充填する第２過程と、前記空隙に充填した充填剤が硬化した後前記複数の木材または木質部材を接合し、該接合部位に金物を設置して固定する第３過程とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記第１過程は、前記空隙として、前記木材または木質部材に加わる応力の方向に沿って掘削された複数の孔部を設け、前記第２過程は、前記複数の孔部に前記充填剤を充填して該孔部を密封することを特徴とする。
【０００９】
また、前記第１過程は、前記空隙として、前記木材または木質部材の当接方向に沿ったスリットを設け、前記第２過程は、前記スリットに前記充填剤を充填して該スリットを密封し、前記第３過程は、前記金物を前記スリット内に設置し、前記応力が分散して伝達するように前記金物と前記充填剤とを接解させることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１過程は、前記空隙として、前記木材または木質部材の当接方向に沿った充填孔を設け、前記第２過程は、前記充填孔に前記充填剤を充填して該充填孔を密封し、
前記第３過程は、前記金物を前記充填孔内に設置し、前記応力が分散して伝達するように前記金物と前記充填剤とを接解させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、既往の金物を使用した接合部位に靱性を備えることが可能になり、当該接合部位の割裂や剪断などの発生を防いで構造物の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１による木材または木質部材の接合方法を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例２による木材または木質部材の接合方法を示す説明図である。
【図３】図２の第２部材の端部を示す説明図である。
【図４】図２の第１部材と第２部材の接合部位を側方視した概略断面図である。
【図５】本発明の実施例３による木材または木質部材の接合方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１による木材または木質部材の接合方法を示す説明図である。この図は、柱状または梁状の第１部材１０および第２部材２０を接合する態様を示し、例えば、第１部材１０の中途部位に、第２部材２０の端部を矢印Ａの方向に押し当てるように接合するものを示している。換言すると、第１部材１０の側面に第２部材２０の端部を接合し、第１部材１０に対して第２部材２０を鉛直に固定するものを示している。
【００１４】
第１部材１０および第２部材２０は、これら部材の延設方向に木目の線が延びるように、即ち、部材の延設方向と繊維方向とを揃えて製材されている。第１部材１０の接合部位１３は、例えば第１部材１０の上面に設けられており、第２部材２０の接合端部２１の端面と同一の面形状ならびに大きさを有する。
接合部位１３に接合端部２１を接合させ、これらを例えば図示を省略した金物などによって固定すると、接合端部２１と接合部位１３との間で相互に応力などが加わる。この応力等は、前述のように製材された第１部材１０には繊維方向に対して概ね鉛直に加わり、第２部材２０には概ね繊維方向に沿って加わる。
上記のような応力等が生じると、木材等は異方性を有することから、第１部材１０が繊維方向に対して鉛直に圧縮され、接合部位１３に接合端部２１がめり込んでしまう。
【００１５】
本実施例１の接合方法は、充填剤１２を用いて接合部位１３の圧縮強度を向上させ、第１部材１０に発生するめり込みなどの障害を防ぐものである。
接合部位１３は、適当な間隔で複数の充填孔１１が設けられている。各充填孔１１は、第２部材１２からの加圧に対抗するように、即ち、接合端部２１を押し付ける応力が加わる方向に沿って掘削されている。
換言すると、充填孔１１は、第１部材１０の繊維方向と直交するように設けられている。なお、図示した充填孔１１は、第１部材１０を貫通していない。また、充填孔１１の孔径ならびに孔深さは、後述する充填剤１２の特性、第１部材１０および第２部材２０の硬度、もしくは繊維の強さ、また、各部材の接合部位に加わる応力の大きさなどに応じて設定される。
【００１６】
充填孔１１には、硬化後に適当な硬度ならびに弾性を維持する充填剤１２が充填されている。詳しくは、充填剤１２は、接合部位に加わる応力によって当該部材にめり込みや割裂が発生しない程度の硬度を有し、または、当該接合部位に加わる応力を十分吸収することができる程度の弾性を有している。
充填剤１２には、例えば、エポキシ系、レゾルシノール系、水性高分子イソシアネート系、ポリウレタン系などの充填剤（後述する接着剤）が適している。
特に、接合部位１３の剛性を高くするときにはエポキシ系の充填剤１２が適している。
また、接合部位１３と接合端部２１との間に高い弾性を備えさせるときには、ポリウレタン系の充填剤１２が適している。
【００１７】
図１のように接合を行うときには、初めに、第２部材２０の接合端部２１と当接する第１部材１０の接合部位１３に、ドリルなどの工具を用いて複数の充填孔１１を設ける。次に、これら充填孔１１に充填剤１２を適量充填し、例えば充填孔１１の開口縁部分まで満たし、充填剤１２が硬化（凝固）するまで放置する。
充填剤１２が硬化したことにより各充填孔１１の周辺、即ち接合部位１３の剛性、強度が、第１部材１０の他の部位よりも高くなった後、この部位に第２部材２０の接合端部２１を当接させ、図示されない金物等を用いて第１部材１０と第２部材２０とを接合固定する。
【００１８】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２による木材または木質部材の接合方法を示す説明図である。この図は、柱状または梁状の第１部材１０ａおよび第２部材２０ａを接合する態様を示し、例えば長尺物の第１部材１０ａの中途部位に、第２部材２０ａの端部を押し当てるように接合するものを示しており、前述の第１部材１０と第２部材２０と同様に接合されるものである。
第１部材１０ａと第２部材２０ａは、金物の例えばピン５１およびネジ棒５２によって接合固定されている。
なお、図２の第１部材１０ａに替えて、前述の第１部材１０と図２の第２部材２０ａとを接合するようにしてもよい。
【００１９】
図３は、図２の第２部材の端部を示す説明図である。この図は、第２部材２０ａを側方視したときの概略構成を示したもので、第１部材１０ａと接合する側の端部のみを図示している。
第２部材２０ａの接合端部３１は、第１部材１０ａと接する端面から鉛直方向に延びた、換言すると、第２部材２０ａの延設方向に沿ってスリット３２が設けられている。この第２部材２０ａが、繊維方向を延設方向として製材されている場合には、スリット３２は当該繊維方向に沿って切削されたものとなる。
【００２０】
スリット３２は、接合端部３１の端面において、当該端面中心部分を通り、対向する２つの周辺間を繋ぐように切削されたもので、ネジ棒５２が第２部材２０ａに挿通されて後述するピン５１に接合したとき、当該ネジ棒５２を包み囲むように設置されている。即ち、スリット３２は、第１部材１０ａに対して第２部材２０ａが当接する方向に沿って設けられている。
また、このスリット３２には、前述の充填剤１２と同様なものからなる充填剤５３が充填されている。なお、充填剤５３は、第１部材１０ａと第２部材２０ａが接合される前に、充填・硬化が行われており、スリット３２を密封している。
【００２１】
図４は、図２の第１部材と第２部材の接合部位を側方視した概略断面図である。スリット３２は、切削深さ方向については、接合端部３１の端面からピン５１が打ち込まれる位置まで設けられており、前述のように予め充填剤５３が充填されている。
充填剤５３によってスリット３２が密封された第１部材１０ａには、スリット３２の上端部分にピン５１が打ち込まれる。このピン５１は、接合端部３１の端面と平行に、かつ、スリット３２の上端部に打ち込まれている。即ち、ピン５１は、第２部材２０ａもしくは接合端部３１の、第１部材１０ａの延設方向と平行になる側面において、当該第１部材１０ａの延設方向に対して直交する方向に打ち込まれている。
【００２２】
第１部材１０ａは、第２部材２０ａとの接合部位にネジ棒５２を挿通させる貫通孔が設けられている。ネジ棒５２は、第２部材２０ａと接する面と対向する面（図４において下面）側から上記の貫通孔に挿通されている。また、第１部材１０ａの上記の対向面から露出しているネジ棒５２の基端部は、例えばナット等を螺合させて上記の対向面に係止されている。
【００２３】
第１部材１０ａを貫通したネジ棒５２の先端部は、接合端部３１の端面側からスリット３２に挿入され、スリット３２の奥側に固定されているピン５１に、例えば、螺合等によって接合・固定されている。
第１部材１０ａと第２部材２０ａは、ネジ棒５２の締めつけによって強固に接合される。このように締めつけたとき、ピン５１には第１部材１０ａへ引き寄せられるように応力が作用し、即ち、第２部材２０ａを図４において下方へ押しつけ、スリット３２の間隔を開くように応力が生じる。
【００２４】
前述のようにスリット３２には、充填剤５３が充填されており、当該スリット３２の間隔を維持するように構成されている。そのため、ネジ棒５２を締めつけたことによって生じる応力に対して、充填剤５３は、スリット３２の間隔を保つように作用し、接合端部３１に割裂等が発生することを防ぐ。
ここで、充填剤５３が十分な弾性等を有している場合には、極めて大きな応力が接合端部３１等に加わったときに、当該スリット３２に充填された充填剤５３が弾性変形を起こし、即ち接合端部３１等に割裂等が生じない程度に変形し、上記応力を吸収して破損等を防ぐ。また、上記の応力が消滅した後、端部接合部３１もしくはスリット３２は、本来の形状、間隔等に戻り、第１部材１０ａと第２部材２０ａの接合は強度を損うことなく維持される。
【００２５】
ここまで説明したように構成された接合部位は、次のような手順で施工される。
初めに、接合に使用する金物の配置位置や、各木材等の接合もしくは当接位置を設定する。図２に例示した接合方法においては、ピン５１およびネジ棒５２の設置位置、第１部材１０ａの接合部位と第２部材２０ａの接合部位（接合端部３１）の配置位置等を設定する。
次に、木材等を接合させたときに生じる応力を推測し、この応力伝達を行うように金物と木材等との接触位置を確定する。図２の接合方法においては、第２部材２０ａにピン５１を打ちこむ方向や位置、ネジ棒の長さなどを確定する。
上記のように設定した金物や各木材の接合態様から、木材等に加わる圧縮力によって当該木材等にめり込みや割裂が発生する部位を推測する。
【００２６】
めり込みや割裂が発生すると推測した木材等の部位に、孔あけ掘削加工またはスリットを設ける切削加工等を行う。例えば、図１に示した第１部材１０に複数の充填孔１１をあける、または、図３に示した第２部材２０ａにスリット３２を設ける加工を行う。
次に、木材等に設けた孔部またはスリットに充填剤を充填する。例えば、図１においては各充填孔１１に充填剤１２を充填する。また、図３においてはスリット３２に充填剤５３を充填する。
上記の充填により、木材等には孔部あるいはスリット等の空隙部分が塞がれる。
充填剤が硬化した後、木材等に金物を装着してこれらを接合・固定する。例えば、図４においては第２部材２０ａにピン５１を打ち込み、第１部材１０ａにネジ棒５２を挿通させ、当該ネジ棒５２の先端を第２部材２０ａのスリット３２に挿入し、ピン５１に接合固定する。このように、金物のピン５１およびネジ棒５２は、スリット３２内において直に充填剤５３と接解されている。そのため、金物のピン５１およびネジ棒５２に加わる応力は、充填剤５３を介して上記の各部材に分散して伝達され、この応力が局部に加わることを抑制している。
【００２７】
接合部位に生じる応力もしくは圧力は、木材等の空隙を密封している充填剤が受圧する。この接合部位においては、製材のみを行った木材等の部位、製材後に充填剤を充填した当該木材等の部位、金物の順に強度が高くなっている。
このように充填剤を用いた部位は圧縮強度等が高くなることから、この部位に応力等を受圧するように構成すると、当該受圧部分のめり込みや割裂の発生を防ぐことが可能になる。
また、上記のように木材等は充填剤を充填することによって改質されることから、例えば木材等の部位に応じて、充填する充填剤の特性を異なるものとすると、接合部位の応力伝達挙動が変化する。
【００２８】
予め充填剤の硬化後の弾性性能などを評価しておき、接合に用いる金具の様式、接合する木材等の強度などを考慮して、適当な性能を有する充填剤を当該木材等に充填することにより、接合部位の応力伝達挙動を調整して構造物全体の変形性状を好ましいものに変化させることも可能である。
一般的な木材等に適する充填剤は、エポキシ系、レゾルシノール系、水性高分子イソシアネート系、ポリウレタン系などの接着剤であり、前述の充填剤１２ならびに充填剤５３として好適である。
例えば、エポキシ系接着剤を充填剤として使用したときには、接合部位の剛性を高くすることができ、また、ポリウレタン系接着剤を使用したときには、接合部位に高い弾性を備えることができる。即ち、適当な剛性ならびに弾性を備えた充填剤を使用することによって、構造物の靱性を向上させることができる。また、接合部位に免震ダンパーの機能を備えるように構成することも可能になる。
【００２９】
（実施例３）
図５は、本発明の実施例３による木材または木質部材の接合方法を示す説明図である。この図は、図１、図２等を用いて説明したものと同様に、柱状または梁状の第１部材１０ｂおよび第２部材２０ｂを接合する態様を示し、例えば、第１部材１０ｂの中途部位に、第２部材２０ｂの端部を押し当てるように接合するものを示しており、前述の第１部材１０と第２部材２０（および、第１部材１０ａと第２部材２０ａ）と同様に接合される。
第１部材１０ｂと第２部材２０ｂは、金物の例えばドリフトピン６１と長形の鋼板６２などによって接合固定されている。なお、図５においては、鋼板６２を第１部材１０ｂに固定する固定手段等の図示を省略している。
また、図５の第１部材１０ｂに替えて、前述の第１部材１０と図５の第２部材２０ｂとを接合するようにしてもよい。
【００３０】
図５（ａ）は、第２部材２０ｂの延設方向に対して鉛直な断面を示している。図５（ｂ）および図５（ｃ）は、第２部材２０ｂの延設方向に沿った断面を示したもので、図５（ｂ）は当該第２部材２０ｂに打ち込まれたドリフトピン６１の軸方向に沿った断面を表しており、図５（ｃ）はドリフトピン６１の軸方向に鉛直となる断面を表している。
図５に示した接合部位は、次のような手順で施工される。
初めに、第２部材２０ｂに鋼板６２を挿入する充填孔４０を設ける。充填孔４０は、接合端部４１の端面から当該第２部材２０ｂの延設方向（軸方向）に沿って、所定深さとなるまで掘削したものである。
次に、充填孔４０の上端近傍にドリフトピン６３を挿通する貫通孔を設ける。この貫通孔は、ドリフトピン６３を打ち込むことが可能な内径を有し、充填孔４０と直交して第２部材２０ｂの断面を貫通するように掘削されている。
【００３１】
前述の貫通孔ならびに充填孔４０を掘削した後、充填剤６３の剥離剤（接着剥離剤）等をドリフトピン６１および鋼板６２の表面に塗布する。
上記の剥離剤を塗布した鋼板６２を充填孔４０へ挿入しておき、同じく剥離剤を塗布したドリフトピン６１を前述の貫通孔に打ち込む。ここで、ドリフトピン６１を貫通孔へ打ち込むとき、当該ドリフトピン６１を、充填孔４０に挿入されている鋼板６２と接合させる。具体的には、例えば鋼板６２の端部近傍に設けた挿通孔にドリフトピン６１を挿通させ、鋼板６２の上端部を第２部材２０ｂにドリフトピン６１を介して固定する。
【００３２】
第２部材２０ｂもしくは充填孔４０をドリフトピン６１が貫通し、このドリフトピン６１によって鋼板６２が支持されている状態としておき、これらの金物が挿入されている充填孔４０に充填剤６３を充填する。なお、充填剤６３は、前述の充填剤１２，５３と同様なものである。
充填孔４０に充填した充填剤６３が硬化（凝固）した後、第２部材２０ｂからドリフトピン６１を引き抜き、充填孔４０から鋼板６２を取り出す。このとき、充填孔４０内部で硬化している充填剤６３の形状を崩さないようにする。
【００３３】
前述のように充填剤６３を硬化させた第２部材２０ｂ、第１部材１０ｂなどを構造物の建築現場へ移送し、ここで第２部材２０ｂの充填孔４０に鋼板６２を挿入する。また、第２部材２０ｂにドリフトピン６１を打ち込んで鋼板６２を支持固定する。
この第２部材２０ｂを第１部材１０ｂに接合させ、鋼板６２の固定手段等を使用して当該接合部位を固定する。この接合部位に鋼板６２を第１部材１０ｂ側へ引き寄せる応力が生じると、この応力がドリフトピン６１に伝わって硬化した充填剤６３を図中下方へ圧縮する。充填剤６３が充填されている充填孔４０もしくは接合端部４１は、この応力を分散・吸収し、第２部材２０ｂに割裂などが生じることを防ぐ。このように金物であるドリフトピンン６１および鋼板６２と、充填剤６３とを接解させることにより、接合部位の金物に加わる応力を、充填剤６３を介して上記の各部材に伝達し、この応力が局部に集中することを抑制する。
【００３４】
以上のように本発明の実施例によれば、第１部材と第２部材が接合する部位、また、各部材と金物が接触する部位に充填剤を充填して改質を行い、部分的に素の木材等よりも強度を高めることができ、金物の装着によって応力が作用しても、めり込みや割裂が生じにくいものとすることができる。
また、適当な特性を有する充填剤を用いることにより、接合部位の剛性を高める、あるいは接合部位に弾性を備えることができ、好ましい靱性を有する構造物を構成することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０，１０ａ，１０ｂ第１部材
１１，４０充填孔
１２，５３，６３充填剤
１３接合部位
２０，２０ａ，２０ｂ第２部材
２１，３１，４１接合端部
３２スリット
５１ピン
５２ネジ棒
６１ドリフトピン
６２鋼板
【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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