使用データ No.
No.18 ～ 24
第2版

1軸組 - 接合部

2仕口

01

蟻掛け引張り概要
伝統的構法や在来軸組工法などの軸組工法には数多くの継手仕口が存在するが、そのうちの蟻掛け仕口の引張剛性と耐力について、実験結果、理論式、耐力、解析モデル及び注意点などについての内容を記載している。
蟻掛け仕口は横架材の端部接合に使用される。蟻端部の開きは 7.5mm（曲尺幅の半分）を基準とした結果を示している。初期剛性については、めり込み理論式でおおむね推定可能であったが、めり込みの降伏以前に男木のせん断または女木の割裂破壊で最大荷重を記録すると考えられる。試験体 A2 の実験では全て女木の割裂破壊で最大荷重が決定していた。割裂破壊の理論式について、「データ」ではポテンシャルエネルギーを考慮した中村による推定方法を掲載している。ただし、割裂幅の設定については実験結果に基づいており、確立した理論は存在しない。
そのため、設計の際は割裂に影響を及ぼす寸法（ありほぞの長さ L）に注意して計画する必要がある。

○力の伝達方法図蟻掛け仕口における力の伝達方法（引用：伝統的構法の設計法作成及び性能検証実験検討委員会 , 実験データライブラリー）
接触面における繊維の方向から、女木を剛体とみなし、男木の蟻部に等変位めり込みが発生するものと仮定している。男木の蟻ほぞにめり込み力と摩擦力が作用しているものとして引張力 P、抜き出し量δに対するつり合い式から、荷重、剛性を算出する。ただし、簡略化のため、めり込み部分の長さ xp を一定とした結果を掲載している。

○設計における考え方と適用範囲
蟻掛け仕口は土台接合部などの横架材の接合部で使用される。引張抵抗を考慮する際は、破壊性状として女木の割裂破壊が発生する可能性があり、割裂を考慮して耐力を設定する必要がある。
男木の蟻部分への等変位めり込みによって初期剛性が決定する。その後、荷重の増加に従って女木の割裂破壊、男木の蟻部分のせん断破壊が発生し、この最小値を最大耐力とする。実験からは、通常の寸法では女木の割裂破壊が先行すると推定される。なお、女木において、蟻ほぞの奥側に柱を受けるほぞ穴があけられる場合もあるが、この場合は女木の破壊強度がさらに低下するため注意が必要である。
文献
1）日本建築学会：木質構造接合部設計マニュアル、2009
2）伝統的構法の設計法作成及び性能検証実験検討委員会 , 事業報告書 , 2012

共通

データ
No.18 ～ 24
第2版

1軸組 - 接合部

2仕口

01

蟻掛け引張り●姿図・寸法

eb

L

e
θ

law

No.18 ～ 24
第2版
1接合部試験体模式図、試験実施図（引用：伝統的構法の設計法作成及び性能検証実験検討委員会 , 実験データライブラリー）
表軸組 - 接合部

図

寸法パラメータ（引用：伝統的構法の設計法作成及び性能検証実験検討委員会 , 実験データライブラリー）
断面寸法（mm）
w

H

加工寸法（mm）
h30

A2-2120

A2-3A2-46090120A2-518090A2-6240120A2-7300150e7.5L

数量30

3体243体93体15

3体30307.5仕口

A2-1b2No.

3体3体3体●適用条件
材料：スギ E70 材を使用した結果を掲載している。実際の適用に当たっては、含水率や強度区分の違いによる補正を考慮する必要がある。
適用範囲：原則として本実験の仕様の範囲を適用範囲とする。
（実験上は 24mm ≦ b ≦ W-2e、θ≦ 20°、e ≦ 15、24mm ≦ L ≦ 45mm 程度を想定）

蟻掛け
引張り

木材：スギ E70、仕口仕様：蟻掛け仕口、試験方法：静的一方向加力（引張）01【使用材料】

θ =tan-1(e/L)、l=L/cos θ蟻ほぞ成 h ≧ 90 の場合には、施工精度に留意するか適宜剛性の低減を行う。
※ e=7.5 を実用上標準的な寸法とし、e=9, 15 の結果（A2-3, 4）は「解説」の参考資料として掲載する。

●概要
スギ E70 材による蟻掛け仕口接合部の一方向引張加力の試験により、荷重－変位曲線を収録している。

●理論式
前述の適用範囲の形状の、蟻掛け仕口の引張剛性および最大耐力に関する理論式を示す。
【初期剛性】
4hE90 {3(l − δ / cosθ ) + b}
sin θ (sin θ + µ cosθ )δ
3b

P=

女木のせん断変形等を考慮し、接合部の引張剛性をめり込み剛性の半分と仮定すると、抜出し量（変位）に対

No.18 ～ 24
第2版

男木ほぞのめり込み弾性域における引き抜き荷重 P と抜出し量 δ の関係は、下式で表される。

する剛性 K は、
K=

2hE90 {3(l − δ / cosθ ) + b}
sin θ (sin θ + µ cosθ )3b

K=

2hE90 (3l + b )sin θ (sin θ + µ cos θ )3bn：繊維方向置換係数 (n = 5）

軸組 - 接合部

長さ xp=l- δ /cos θ≒ l とすると1簡略解として、蟻ほぞの抜出しによるめり込み面積の減少は無視できるものとして、上式で蟻ほぞの接触面のE90：柱材、梁材の繊維直交方向ヤング係数
1E050
E：繊維方向ヤング係数
0E90 =仕口と表せる。

2µ：動摩擦係数（µ = 0.4とする）

上式の導出過程を以下に示す。
接触面における繊維の方向を考慮し、木口面加圧となる女木を剛体と仮定し、繊維直交方向加圧となる男木に等変位めり込みが発生すると仮定する。稲山の等変位めり込み基準式より、材軸方向の荷重 P、変位 δ として、
P= Pv sin θ + µPv cosθ2δv01

δ=sin θx p y p C x C y E90Z0δv

蟻掛け引張りPv =Pv : 蟻ほぞ接触面の鉛直方向荷重

δ v : 蟻ほぞ接触面鉛直方向の変位
x p = l − δ ⋅ cos θ (蟻ほぞ接触長さ）
y p = （蟻ほぞせい）
hZ0 = b / 2Cx = 1 +2Z 0, C y = 1：めり込み増大係数
3x p

C xm = 1 +4Z 0
4Z 0, C ym = 1 +3x p
3ny p

Fm：縁端距離を無限大とした時のめり込み降伏応力度
Fm = 2.4 / 3Fcv

各係数を代入し、P と δ の関係式を得る。
なお、さらにめり込み降伏変位は、

δ vy =

No.18 ～ 24
第2版

Fcv：めり込み基準強度（スギ6kN / mm 2）

Z 0Fm
E90 C x C y C xmC ymと表せるが、試験体 A2 の実験条件では、めり込み降伏以前に女木の割裂破壊により最大荷重に達している。
1【最大耐力】
は、①女木の割裂破壊、②男木ほぞのせん断破壊の２つのモードが想定され、このうち最小値によって最大耐力が決定されると仮定する。

軸組 - 接合部

通常の寸法範囲内では、破壊に先行してめり込み降伏は生じないと考えられる。したがって破壊モードとして①女木の割裂破壊：Pf：割裂耐力（割裂の生じる引張耐力）は中村の提案式による。
破壊エネルギーは材の密度より算定する。割裂幅 β を理論的に推定する方法は確立していないが、「データ」の適用範囲においては実験結果に基づく値として、下記の下限値・上限値とする。

G f GL2

Pf = 2 β

Gf：破壊エネルギー（N・m/m2）
Gf=-162+1.07ρ		
ρ：密度（kg/m3）

仕口1.2例）スギ：215.5（N・m/m2）例）スギ：350（kg/m3）

β：割裂幅（h=120 の場合：40-60mm、180 ≦ h の場合：60-90mm）
G：男木材のせん断弾性係数（N/mm2）：E0/15
L：蟻ほぞの長さ（mm）

Fs：男木材のせん断基準強度（N/mm2）
h：蟻ほぞのせい（mm）③終局耐力 Pu

Pus = min .{Pf , Pus }④終局変位 δu

δ u = min .{a, L / 2}

蟻掛け
引張り

Pus = 2 LhFs

01

②男木ほぞのせん断破壊：Pusa : 腰掛け部分の長さ（mm）
文献
1）「伝統的構法の設計法作成及び性能検証実験」検討委員会平成 23 年度事業報告書、P733-736
2）「伝統的構法の設計法作成及び性能検証実験」検討委員会平成 24 年度事業報告書、P772-775、852-858
3）日本建築学会：木質構造接合部設計マニュアル、2009．

【許容耐力】
本適用条件下では女木の割裂破壊による脆性的な破壊が懸念される。さらに施工性やばらつき等も考慮して、耐力に十分な余裕をもたせることが必要である。
L,SP = j K d ⋅ j K m ⋅ j K 0 ⋅ j K f ⋅ Pu

K d：荷重継続期間影響係数

jK m：含水率影響係数

長期1.1、

短期2.0

常時湿潤0.7、No.18 ～ 24
第2版

j

断続的な湿潤0.8

1j K ：基準化係数
022j K ：安全係数
f3

●モデル化
1

要素モデルの例：

軸組 - 接合部

HWbZ
Leyxh

Yyz2X

仕口等価モデル：
伝統的構法や在来軸組などの継手は一般的にピン接合としてモデル化する。必要があれば応力解析により応力を算出し許容応力度の検定を行う。
接合部の引張剛性が全体の耐力や剛性に大きく影響する場合は、接合部の鉛直方向引張バネ剛性 K、面外 Kz は拘束、としてモデル化することも可能である。ただし、前項及び荷重変形関係に示すように、本仕様の継手は女木の割裂破壊を生じる可能性がある。割裂荷重の下限値を踏まえた耐力を設定することが重要となる。

01xyx

●特性値
蟻ほぞ端拡張幅 e=7.5 の標準形状の試験体の実験結果、理論式による特性値を示す。完全弾塑性近似の際は25mm までのデータを用いた。

蟻掛け
引張りy

A2-1

A2-2

A2-5

A2-6

A2-7

123123123123123

PmaxkNPukN

実験値 平均値5%
実験値 平均値
下限値

4 .1 75 .6 56 .6 54 .8 3
4 .2 43 .9 48 .9 56 .9 97 .9 96 .3 28 .1 17 .4 37 .7 8
1 0 .1 99 .2 8

5.49

2.28

4.34

3.17

7.98

5.46

7.29

4.97

9.08

5.94

3 .5 7
4 .9 05 .5 74 .4 03 .9 6
3 .4 7
8 .3 96 .5 7
7 .3 3
6 .5 4
7 .1 3
6 .6 96 .4 9
9 .0 6
8 .4 4PukkN

Kk N / mm

Pus
kN

δvmm

δumm

5%
割裂
割裂
男木
50%
実験値 平均値
理論値 実験値 平均値 実験値 平均値
下限値 下限値 上限値 せん断
下限値

4.68

2.07

3.98

5.97

6.48

3.94

2.74

3.56

5.34

5.18

7.43

5.07

5.97

8.96

9.72

6.79

6.00

5.97

8.96

12.96

8.00

4.55

5.97

8.96

16.20

1 .7 04 .6 1
1 .7 5
2 .7 2
4 .9 1
1 6 .1 7
1 2 .2 3
7 .4 6
5 .1 5
1 .4 2
1 6 .9 7
8 .1 2
2 .6 7
1 0 .0 5
8 .4 8

2.69

2.05

3.50

7.93

5.16

2.09

8.28

6.89

5.26

8.84

5.84

7.01

7.07

5.57

8.76

2 .1 0
1 .0 63 .1 91 .6 20 .8 1
0 .2 1
0 .6 90 .8 8
1 .4 2
4 .6 1
0 .4 20 .8 2
2 .4 30 .9 0
1 .0 01 5 .1 2
1 7 .3 1
1 2 .1 66 .6 4
1 1 .5 54 .5 4
1 1 .7 0
1 3 .1 47 .2 8
6 .5 2
1 9 .5 1
1 2 .2 0
1 6 .6 9
3 .0 82 .2 3

2.12

0.88

1.00

1.95

1.44

14.87

7.58

10.71

12.74

7.33

（割裂幅βの上下限は、A2-1, 2 は 40mm≦β≦60mm、A2-5~7 は 60mm≦β≦90mm〈実験結果からの推定〉）

各試験体の寸法は以下の通りである。
A2-1：W=120, H=120, b=30, e=7.5, L=30

No.18 ～ 24
第2版

Pmax 最大耐力、Pu 終局耐力、Puk 割裂荷重、Pus 男木せん断破壊荷重、Ｋ剛性、δ v 降伏点変位、δ u 終局変位

A2-2：W=120, H=120, b=90, e=7.5, L=24
A2-5：W=120, H=180, b=30, e=7.5, L=30
A2-6：W=120, H=240, b=30, e=7.5, L=30
A2-7：W=120, H=300, b=30, e=7.5, L=30
1

完全弾塑性モデルの平均値、5% 下限値、理論式による初期剛性、割裂荷重の下限値、男木のせん断荷重を実験結果と併せて示した。
全ての実験での破壊モードとなった女木の割裂について、割裂荷重の下限値は、A2-6 を除いて 5% 下限値と平軸組 - 接合部●荷重変形関係均値の間の値となっており、今回の適用範囲においては安全側に評価できている。他方、男木のせん断破壊荷重は A2-1-3 を除き全て実験の最大荷重を上回っており、実際の破壊モードと同様の傾向を示した。

6481-2
平均K（理論式）
Pus

642201-11-35%下限値
Puk（下限値）

仕口荷重（kN）

81021-1
1-21-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

荷重（kN）

10005101520300123変位（mm）

5蟻掛け
引張りA2-1（左：全体図、右：初期剛性近傍の拡大図）

401変位（mm）

25

1068荷重（kN）

8荷重（kN）

102-12-22-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

4202-1

2-22-3

平均5%下限値K（理論式）

Puk（下限値）

Pus

64205

10152025030

変位（mm）

012345No.18 ～ 24
第2版

変位（mm）

A2-2（左：全体図、右：初期剛性近傍の拡大図）

62065-15-25-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

42051015202503001変位（mm）

234軸組 - 接合部

481荷重（kN）

810荷重（kN）

5-15-25-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

105変位（mm）

A2-5（左：全体図、右：初期剛性近傍の拡大図）

8610荷重（kN）

荷重（kN）

10128644225101520変位（mm）

253000123変位（mm）

A2-6（左：全体図、右：初期剛性近傍の拡大図）

45

蟻掛け
引張り0010仕口

126-16-26-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

1426-16-26-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

14187-17-27-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

14荷重（kN）

12101210荷重（kN）

1686864422005101520257-17-27-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

1430

変位（mm）

0012345A2-7（左：全体図、右：初期剛性近傍の拡大図）
図

荷重変形関係（実験結果、完全弾塑性モデル平均、5% 下限値、K 剛性理論値、Puk 割裂理論値（割裂幅の下限値）、Pus 男木ほぞせん断理論値）

No.18 ～ 24
第2版

変位（mm）●破壊性状1軸組 - 接合部
2仕口

蟻掛け仕口の破壊性状・破壊過程

変形に伴う破壊の進行と荷重変形関係との関係を示す。
①0~A：初期滑り②A~B：めり込み弾性域；男木と女木は密着するが、やがて接触面の現象により剛性が緩やかに低下しながらB 点で割裂が発生し、一旦耐力が低下する。蟻ほぞ長さが短い場合は割裂が先行し、めり込み降伏点 B’ に至る
事例は少ないと推定される。

③B 以降：割裂の進行に伴い変位のみ増大する。または荷重が上下しながら耐力を低下させる。

蟻掛け
引張り

（引用：伝統的構法の設計法作成及び性能検証実験検討委員会 , 実験データライブラリー）

01

図使用データ No.
No.18 ～ 24
第2版

1

軸組 - 接合部

2仕口

01

蟻掛け
引張り解説
○構造システムと施工の注意点
蟻掛け接合部は、横架材同士の接合に用いられる。蟻ほぞ部分のめり込みにより引張剛性を発揮する。実験の範囲では、5 － 10mm 前後の抜出し時点で女木の割裂破壊によって荷重低下に至った。脆性的な破壊としての割裂を防ぐための寸法の設定が重要である。
この他の注意点として、含水率、ヤング係数、材料欠点が耐力や剛性に及ぼす影響が考えられる。含水率やヤング係数については、「データ」の許容耐力で示した方法により補正することができるため、材料指定、検査などで一般的には対応できる。しかし、材料の欠点については、あまり簡単ではなく、また、加工材料選別の時点で継手位置に欠点が入らないようにすることは、生産性などの要因によりなかなか難しい。よって、このような欠点については計算の上では安全率を大きく確保することで対処しておき、加工や施工業者との意思の共有や検査体制を整えることが重要になる。または、金物補強を追加するなどの方法により安全の担保または危険の分散をとることも可能である。特に、耐力剛性上重要な継手仕口については、これらには注意する必要がある。

○解析モデル
一般的な伝統的構法建築物や在来軸組工法においては、継手はピン接合でモデル化してよい。
ただ、変形が周囲の接合部に影響を与え、全体の構造性能上問題になる時または、周囲の構造性能上問題になる時は、軸方向バネをいれてモデル化することが必要になる。または、ピン接合でモデル化しておき、応力検定に加えて、理論式の剛性を利用して軸方向変形の検定をすることもできる。また、存在モーメントがある程度の大きさで生じる場合の時は、回転バネを入れたモデル化をすることも大切である。
「データ」の理論式では軸方向の引張バネとして設定する。

○参考資料①荷重変形関係蟻ほぞ先端の拡張幅（e）の寸法を 7.5mm から変化させた試験体の結果を掲載する。
1064642203-13-23-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

8荷重（kN）

8荷重（kN）

103-13-23-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

00510152025300123変位（mm）

変位（mm）

A2-3（左：全体図、右：初期剛性近傍の拡大図）

共通451064204-14-24-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

8荷重（kN）

8荷重（kN）

104-14-24-3
平均5%下限値K（理論式）
Puk（下限値）
Pus

642051015202503001変位（mm）

2345変位（mm）

A2-4（左：全体図、右：初期剛性近傍の拡大図）
図

荷重変形関係（実験結果、完全弾塑性モデル平均、5% 下限値、K 剛性理論値、Puk 割裂理論値（下限値）、Pus 男木ほぞせん断）②割裂破壊荷重の算出方法の詳細
・せん断力に対する割裂耐力の算定：
せん断力 V が一定であり、切り欠きの先端からクラックがΔ x 発生した時、変位はΔ δ 増加する。そのため、ポテンシャルエネルギーはΔ Wp だけ変化する。この時の変化量は以下のように表される。

11δ 
∆W p = − V∆δ = − V 2 ∆ 22V 
クラックに明瞭な先端を有し、クラックの進展はせん断力 V が Vf の時に生じるとすると、ポテンシャルエネルギーの損失はクラックを生じるエネルギーに等しいと考えられる。この破壊エネルギーは材料の性質に依存している。したがって、クラックの表面積に対する破壊エネルギーの比を Gf とすると、β を割裂の幅として下式が得られる。

1 2 δ V f ∆   = G f β∆x
2
V 
以上より、

Vf =2G f β ∆x∆ (δ / V )・蟻掛け仕口への適用
初期剛性の理論式導出で算出した荷重 P と抜出し量 δ の関係を踏まえて以下の検討を行う。
割裂が発生する際、割裂が生じた部分の曲げ変形及びせん断変形が生じる。その増分をΔ δ とする。この時、せん断力は、めり込みによる荷重 Pν と摩擦力による μPν から、
P・sin θ +μPν・cos θとなるが、この合力は引張荷重 P の片側負担分と同様である。よって、割裂の幅を β（≠男木の幅）として、以下の式が得られる。Is は曲げ変形及びせん断変形による鉛直方向変位増分を受ける部位の断面二次モーメントである。

 1.2 ∆x ∆x 3  P∆δ = + G β l 3EI s  2
したがって、∂ (δ / P) 1.2 1 3∆x 2 1=(+)∂x
G β I 3EI s 2
割裂長さの極限を考えて、Δ x → 0 となるため、曲げの項は無視でき、次式が得られる。
共通∂ (δ / P) 1.2 1 1 1.2 1==∂x
G β I 2 G 2β I
これを Vf の式に代入することで、割裂の生じる引張力 Pf は以下のように算定できる。

Pf = 2 βG f GL
1.2

（Gf：破壊エネルギー、G：せん断弾性係数、β：割裂幅、L：蟻ほぞ長さ）
β の長さに関しては実験値から推定し、下限値、上限値を荷重変形関係に示した。
③割裂荷重の上限値・下限値
参考資料として、理論式による割裂荷重の上下限値を併せた結果を示す。下限値、上限値のグラフは参考までに完全弾塑性モデルの平均値の終局変位位置までとしている。
10864642202-12-22-3Puk（上限値）
Puk（下限値）

8荷重（kN）

荷重（kN）

101-1
1-21-3Puk（上限値）
Puk（下限値）

00510152025300510A2-1（実験値と上限値・下限値）
1020

104-1

83-34-3Puk（上限値）

Puk（下限値）

荷重（kN）荷重（kN）

Puk（上限値）

4Puk（下限値）

64220005101520253005101520A2-3（実験値と上限値・下限値）

6-15-2145-3830

A2-4（実験値と上限値・下限値）

5-1

1025変位（mm）

変位（mm）

Puk（上限値）

6-2
6-312Puk（下限値）

Puk（上限値）

106

荷重（kN）

荷重（kN）

30

4-2

3-2625A2-2（実験値と上限値・下限値）

3-1

815変位（mm）

変位（mm）

4Puk（下限値）

8642200510152025030変位（mm）

051015202530変位（mm）

A2-5（実験値と上限値・下限値）

A2-6（実験値と上限値・下限値）

共通

187-1167-27-314Puk（上限値）

荷重（kN）

12Puk（下限値）

1086420051015202530

変位（mm）

A2-7（実験値と上限値・下限値）

A2-7（実験値と上限値・下限値）
図

蟻掛け仕口の荷重変形関係：割裂荷重の下限と上限共通