(57)【要約】【課題】木質構造材におけるドリフトピン又はボルトを通す孔の孔周辺部に、木質構造材と同質の高強度木材製の補強材を設けて補強することにより、簡易かつ経済的に木質構造材の局所的な圧縮強度であるめり込み強度を高めることができ、その結果、効率的、かつ経済的な構造設計を実現できる木質構造材の接合構造を提供する。【解決手段】木質構造材２の材軸方向に形成したスリット４へ差し込まれ、当該木質構造材２とドリフトピン７又はボルトで接合された接合プレート３を介して接合される木質構造材２の接合構造であって、前記ドリフトピン７又はボルトに対する木質構造材２のめり込み強度を高めるように、前記木質構造材２におけるドリフトピン７又はボルトを通す孔６の孔周辺部に高強度木材製の補強材８を設けて補強している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質構造材の材軸方向に形成したスリットへ差し込まれ、当該木質構造材とドリフトピン又はボルトで接合された接合プレートを介して接合される木質構造材の接合構造であって、
前記ドリフトピン又はボルトに対する木質構造材のめり込み強度を高めるように、前記木質構造材におけるドリフトピン又はボルトを通す孔の孔周辺部に高強度木材製の補強材を設けて補強していることを特徴とする、木質構造材の接合構造。
【請求項２】
前記高強度木材製の補強材の外径は、前記ドリフトピン又はボルトの外径の２〜３倍程度に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載した木質構造材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、接合プレートと、製材、集成材、或いは単板積層材（ＬＶＬ）などの木質構造材とをドリフトピン又はボルトを用いて接合してなる木質構造材の接合構造の技術分野に属する。
なお、前記接合プレートが設けられる部材は、一般に、柱、梁などであり、木造（木質構造材）はもとより、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、或いは鉄骨造であってもよい。
【背景技術】
【０００２】
製材、集成材、或いは単板積層材（ＬＶＬ）等の木質構造材を、梁、柱、トラスなどの構造材に用いて構造物を構築する場合、接合プレートを木質構造材の接合端部から材軸方向へ形成したスリットへ差し込み、当該接合プレートと木質構造材とをドリフトピン又はボルトで接合する技術が広く実施されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
一般に、前記木質構造材は、曲げ・圧縮強度は強いが、局所的な圧縮強度であるめり込み強度が低いため、前記した技術においてはドリフトピン又はボルト付近に局所的な変形が生じ接合部全体の強度、剛性が大きく損なわれていた。これは、梁などに用いる木質構造材の必要断面寸法が接合部強度によって決定されてしまい、木質構造材本来の曲げ強度、圧縮強度を有効に利用していないことを意味する。
すなわち、前記した技術を実施するにあたり、最も肝要なのは接合部の設計であり、接合部の設計の良否が構造物の安全性に多大な影響を与えるところ、木質構造材は構造物の主要構成部材として長尺の梁などに使用されることが多く、厳しい荷重条件やボルト等の接合により集中的に曲げ応力やせん断力が加わるため、必要以上の断面に設計しなければならなかった。
そのため、架構全体の剛性を確保するべく、通常多くのブレースや耐震壁等の面材を配置する構造設計となり、非効率的、かつ不経済であった。
【０００４】
ところで、特許文献３には、同文献３の図４に示したように、集成材（木質構造材）１及びジョイント（接合プレート）２にそれぞれ設けたボルト孔７、８と、ボルト３の外周との間に存する隙間に、時間の経過と共にこの隙間が埋められるように膨張する機能を有する遅延型の膨張材を充填し、この膨張して隙間に充填された膨張材でなる充填部１１（図６参照）を介して集成材１とボルト３とが一体に結合される発明が開示されている。
この発明によると、前記膨張材を介して集成材１とボルト３とが一体に結合されるようになり、その結果、死活荷重時での初期すべりを低減できる等々の効果を奏すると記載されている（同文献３の段落[0042]、発明の効果の項を参照）。
【０００５】
【特許文献１】実公平７−２８２４８号公報
【特許文献２】特開平９−１７７１７２号公報
【特許文献３】特開２００４−３３９７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献３に係る発明は、死活荷重時での初期すべりを低減できる効果は認められるものの、集成材等の木質構造材特有の問題点を解決するには至っておらず、ドリフトピン又はボルト付近に局所的な変形が生じ、接合部全体の強度、および剛性が大きく損なわれるという問題は依然として残されている。
なぜなら、木質構造材（集成材）１とボルト３との隙間に、木質構造材とは異質のエポキシ樹脂等の遅延型の膨張材を充填して実施するので、局所的な圧縮強度であるめり込み強度を高めることはできず、当該隙間は木質構造材の断面欠損として構造設計されるからである。
よって、上記特許文献３に係る発明もまた、架構全体の剛性を確保するべく、通常多くのブレースや耐震壁等の面材を配置する構造設計となり、非効率的、かつ不経済であると云える。
【０００７】
その他、上記特許文献３に係る発明は、木質構造材と比して、耐火性が明らかに劣るエポキシ樹脂等の遅延型の膨張材を必須の構成要素とするので、火災時の熱で膨張材が溶融し、接合部を起点として構造物が倒壊する虞が高いという問題もあった。また、遅延型の膨張材が、膨張して所要の強度を発揮するまでに一定の時間を要するので、その分工期が長期化するという問題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、木質構造材におけるドリフトピン又はボルトを通す孔の孔周辺部に、木質構造材と同質の高強度木材製の補強材を設けて補強することにより、簡易かつ経済的に木質構造材の局所的な圧縮強度であるめり込み強度を高めることができ、その結果、効率的、かつ経済的な構造設計を実現できる木質構造材の接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る木質構造材の接合構造は、木質構造材の材軸方向に形成したスリットへ差し込まれ、当該木質構造材とドリフトピン又はボルトで接合された接合プレートを介して接合される木質構造材の接合構造であって、
前記ドリフトピン又はボルトに対する木質構造材のめり込み強度を高めるように、前記木質構造材におけるドリフトピン又はボルトを通す孔の孔周辺部に高強度木材製の補強材を設けて補強していることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明に係る木質構造材の接合構造において、前記高強度木材製の補強材の外径は、前記ドリフトピン又はボルトの外径の２〜３倍程度に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る木質構造材の接合構造によれば、以下の効果を奏する。
前記木質構造材におけるドリフトピン又はボルトを通す孔の孔周辺部を、木質構造材と同質の高強度木材製の補強材で補強して実施するので、断面欠損として構造設計されることはなく、ドリフトピン又はボルトに対する木質構造材の局所的な圧縮強度であるめり込み強度を効果的に高めることができる。
その結果、効率的、かつ経済的な構造設計を実現することができ、架構全体の剛性を確保するために配設していたブレースや耐震壁等の面材を省力化できるので、非常に経済的である。
また、図４と図５に示したように、前記ドリフトピン又はボルトを接合部に埋め込んで実施することもできるので、木質構造材特有の意匠的美観、および質感を確保した接合部を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る木質構造材の接合構造は、ドリフトピン又はボルトに対する木質構造材の局所的な圧縮強度であるめり込み強度を高めるべく、前記木質構造材におけるドリフトピン又はボルトを通す孔の孔周辺部を、木質構造材と同質の高強度木材製の補強材で補強する技術的思想に立脚している。以下、図面に基づいて実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
請求項１に係る木質構造材の接合構造は、図１〜図３に示したように、木質構造材２の材軸方向に形成したスリット４へ差し込まれ、当該木質構造材２とドリフトピン７（又はボルト）で接合された接合プレート３を介して接合されてなる木質構造材の接合構造であって、前記ドリフトピン７（又はボルト）に対する木質構造材２のめり込み強度を高めるように、前記木質構造材２におけるドリフトピン７（又はボルト）を通す孔６の孔周辺部に高強度木材製の補強材８を設けて補強している（請求項１記載の発明）。
【００１４】
本実施例では、前記接合プレート３と木質構造材２とをドリフトピン７により接合している。本実施例では、経済性を考慮し、外径が１２〜２０ｍｍ程度の市販のドリフトピン７が好適に用いられる。なお、図５等に示したように、ドリフトピン７の代わりにボルト１０でも実施できるがこれについては後述する。
また、前記接合プレート３は、前記木質構造材２と接合する接合部材１側に突出して設けられている。ここで、前記接合部材１について、本実施例では柱１で実施しているがこれに限定されず、梁やトラスでも同様に実施できる。また、本実施例に係る接合部材１は木造（木質構造材）で実施しているがこれに限定されず、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、或いは鉄骨造であってもよい。要するに本発明は、接合部材１の架構形式等を問わずに実施できるのである。
【００１５】
前記高強度木材製の補強材８は、前記ドリフトピン７の外径と同形同大の貫通孔６を有する円筒形状に成形されている。よって、前記木質構造材２には、前記円筒形状に成形した補強材８が密接に充填可能な円柱形状の孔２ａを穿設している。前記孔２ａに前記補強材８を充填する（嵌め込む）に際し、必要に応じて接着剤を用いてもよい。
なお、前記高強度木材製の補強材８の大きさ、使用する個数、及び配置は、もちろん図示例に限定されるものではなく、接合部に係る構造設計に応じて適宜設計変更可能である。また、本実施例に係る高強度木材製の補強材８は、予めドリフトピン７を通す貫通孔６を有する円筒形状に成形して実施しているがこれに限定されず、円柱形状に成形して前記木質構造材２の孔２ａに充填して一体化した後、現場で、ドリフトピン７を通す貫通孔６を穿設する手法で実施してもよい。さらに、前記高強度木材製の補強材８に形成する孔６は、必ずしも貫通させる必要はない（一例として、図４に係る高強度木材製の補強材１８を参照）。これについては実施例２で説明する。
【００１６】
前記高強度木材製の補強材８は、一般に旋盤加工で成形し、その外径及び高さ寸法はともに１００ｍｍにも満たないので、非常に簡易、かつ経済的に製造することができる。ちなみに、図示例に係る高強度木材製の補強材８は、その貫通孔６の径（ドリフトピン７の外径）を２０ｍｍ、外径を６０ｍｍで実施している。
なお、前記高強度木材製の補強材８の外径（大きさ）は勿論これに限定されず、前記ドリフトピン７の外径（１２〜２０ｍｍ程度）の２〜３倍程度で実施することが好ましい（請求項２記載の発明）。このように、ある程度範囲を制限した趣旨は、本発明の主目的であるドリフトピン７に対する木質構造材２のめり込み強度を高めるためには、前記ドリフトピン７の外径の少なくとも２倍以上が好ましく、また、高強度木材製の補強材８の外径を必要（３倍程度）以上に大きくすると不経済であることを考慮したためである。
【００１７】
ちなみに、本実施例に係る木質構造材２の曲げ強度は２５〜３５Ｎ／ｍｍ２程度であり、高強度木材製の補強材８の曲げ強度は５０〜８５Ｎ／ｍｍ２程度で実施される。また、前記木質構造材２には、杉、米松、唐松、あすなろ等の一般木造建築に用いられる木材が好適に使用され、前記高強度木材製の補強材８には、天然樫、南洋材、天然ジャラ材、イペ材、ウリン、或いは圧縮木材が好適に使用される。
【００１８】
前記接合プレート３は、一般的には鋼板が好適に用いられるが、接合部に必要な剛性を有していればその材質は問わない。
前記接合プレート３は、前記接合部材（柱）１の内部に、ボルト、又は溶接等の接合手段で接合して設ける場合もあるし、接合部材１を貫通（横断）して設ける場合もある。例えば、前記接合部材１を鉄骨造、或いは鉄骨鉄筋コンクリート造で実施する場合には、当該鉄骨に前記接合プレート３をボルト、又は溶接等の接合して接合して取り付けて実施する。
前記接合プレート３のせい（高さ寸法）は、図１と図３に示したように、接合する木質構造材２のせいより若干小さくして実施しているがこれに限定されず、前記木質構造材２のせいと等しくして実施する場合もあるし、木質構造材２のせいより大きくして実施する場合もある。
なお、図示は省略するが、本実施例のように前記接合プレート３のせいを木質構造材２のせいより小さくして実施する場合、木質構造材２の上面及び下面と面一にするべく、当該接合プレート３の上下に埋め木を配設する等の意匠的外観上の工夫は適宜行われる。
また、前記接合プレート３の突き出し長さは、構造設計に応じて適宜設計変更されることは勿論である。
【００１９】
本実施例に係る木質構造材２は、集成材を用いているが、製材、又は単板積層材（ＬＶＬ）でも同様に実施できる。
前記木質構造材２に設けるスリット４は、前記接合プレート３を差し込み可能な形状とするべく、その幅を前記接合プレート３の厚さとほぼ同一とし、その奥行き寸法を接合プレート３の突き出し寸法とほぼ一致させて、当該木質構造材２を鉛直方向に貫通するように切り込んで設けている。なお、前記スリット４の形状はこれに限定されず、前記使用する接合プレート３の形状に応じて適宜設計変更可能である。
【００２０】
前記接合プレート３及び木質構造材２（高強度木材製の補強材８）にはそれぞれ、前記接合部材１と木質構造材２の接合端部同士を突き合わせると一致する、ほぼ同形同大の貫通孔５、６を設けている。要するに、本発明に係る前記貫通孔５、６、および前記高強度木材製の補強材８、ならびに木質構造材２に設ける孔２ａはそれぞれ、その中心が一致する同心円配置に設けて実施しているのである。
ちなみに、図示例に係る前記貫通孔５、６は、上下２列に３個ずつバランスよく設けて実施している。なお、前記貫通孔５、６の配置、及び個数は勿論これに限定されず、使用する接合プレート３の形状、或いは接合部に係る構造設計に応じて適宜設計変更可能である。
【００２１】
かくして、実施例１に係る木質構造材２の接合構造は、接合部材（柱）１から突出した接合プレート３を、前記高強度木材製の補強材８を充填して一体化した木質構造材２のスリット４へ差し込み、前記柱１及び木質構造材２の接合端部同士を突き合わせて対向配置とした後、前記接合プレート３と木質構造材２とに設けた貫通孔５、６をそれぞれ一致させ、当該一致した貫通孔５、６にドリフトピン７を嵌め込む手順で施工されるのである。
なお、前記接合部材１及び木質構造材２の接合端部同士は、図示例のように必ずしも当接させる必要はなく、僅かに隙間をあけて実施してもよい。
【００２２】
したがって、実施例１に係る木質構造材２の接合構造によれば、木質構造材２におけるドリフトピン７を通す孔６の孔周辺部を、木質構造材２と同質の高強度木材製の補強材８で補強して実施するので、断面欠損として構造設計されることはなく、ドリフトピン７に対する木質構造材２の局所的な圧縮強度であるめり込み強度を効果的に高めることができる。
その結果、効率的、かつ経済的な構造設計を実現することができ、架構全体の剛性を確保するために配設していたブレースや耐震壁等の面材を省力化できるので、非常に経済的である。
また、前記高強度木材製の補強材８は、汎用される旋盤加工で容易に成形することができ、その外径及び高さ寸法はともに１００ｍｍにも満たないので、非常に経済的である。
さらに、前記高強度木材製の補強材８は、木質構造材２に設けた孔２ａに密接に嵌め込むことによりスムーズに一体化できるので、施工性にも優れている。
【００２３】
なお、前記木質構造材２と接合プレート３とをドリフトピン７等の接合部材で接合する手法は、上記した実施例１に限らず、下記するように種々のバリエーションがある。ちなみに、木質構造材２、接合部材１、及び接合プレート３など、上記実施例１で説明した構成部材については同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【実施例２】
【００２４】
図４は、前記木質構造材２と接合プレート３との接合部材として用いるドリフトピンを、木質構造材２内に埋め込み、外観から視認できないようした実施例を示している。
図示例に係るドリフトピン１７は、上記実施例１に係るドリフトピン７より短尺のものを用いている。図中の符号１８は、一方から挿入したドリフトピン１７の先端部が突き当たる底面部を備えた円筒形状の高強度木材製の補強材を示している。図中の符号９は、ドリフトピン１７の基端部側を覆い隠す埋め木を示している。
したがって、この実施例２に係る木質構造材２の接合構造によれば、上記実施例１に係る作用効果（段落[0022]を参照）に加えて、木質構造材特有の意匠的美観、および質感を確保して実施できる利点がある。
【実施例３】
【００２５】
図５は、前記木質構造材２と接合プレート３との接合部材として用いるドリフトピンの代わりにボルトを使用した実施例を示している。
図示例に係るボルト１０は、上記実施例２に係るドリフトピン１７と同等長さで実施している。図中の符号１４は、円筒形状の高強度木材製の補強材を示しており、その内部を貫通する貫通孔の内壁面は、ボルト１０の頭部及びナット１１を掛け止め可能な段状に形成して実施している。図中の符号１２は、前記ボルト１０及びナット１１を覆い隠す埋め木を示している。
したがって、この実施例２に係る木質構造材２の接合構造によれば、上記実施例２と同様に、上記実施例１に係る作用効果（段落[0022]を参照）に加えて、木質構造材特有の意匠的美観、および質感を確保して実施できる利点がある。
なお、図６に示したように、前記ボルト２０及びナット２１を露出させて実施することも勿論できる。
【実施例４】
【００２６】
図７と図８は、前記木質構造材２と接合プレート３との接合手段のバリエーションを示している。
この実施例４は、スリット４加工していない木質構造材２の両側面に接合部材（柱）１から突き出された接合プレート３をそれぞれあてがい、この２枚の接合プレート３と木質構造材２とに設けた貫通孔を利用してドリフトピン１６、又はボルト３０及びナット３１で接合している。
この実施例４に係る木質構造材２の接合構造もまた、上記実施例１に係る作用効果（段落[0022]を参照）と同様の効果を奏する。
【００２７】
以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１に係る木質構造材の接合構造の枢要部を示した正面図である。
【図２】図１の平断面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図４】実施例２に係る木質構造材の接合構造の枢要部を示した平断面図である。
【図５】実施例３に係る木質構造材の接合構造の枢要部を示した平断面図である。
【図６】実施例３に係る木質構造材の接合構造の異なる実施例を示した平断面図である。
【図７】実施例４に係る木質構造材の接合構造の枢要部を示した平断面図である。
【図８】実施例４に係る木質構造材の接合構造の枢要部を示した平断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    接合部材（柱）
２    木質構造材
２ａ  孔
３、１３    接合プレート
４    スリット
５    貫通孔
６    貫通孔
７、１６、１７    ドリフトピン
８、１４、１５、１８    高強度木材製の補強材
９、１２    埋め木
１０、２０、３０    ボルト
１１、２１、３１    ナット
【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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