JP2004360458A - 建築用構成部材の接合構造及び建築用構成部材の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
木材等の建築用構成部材の接合に関し、接合部材が建築用構成部材の表面から露出せず、建築用構成部材同士の接合を強固な状態で維持できるようにした建築用構成部材の接合構造及び建築用構成部材の接合方法を提供する。
【解決手段】
柱１と横架材３の接合部において柱１と横架材３にそれぞれ孔２，４が設けられている。両孔２，４の所要の深さ位置には各孔２，４の外径を拡げるように孔拡張部２１，２１，４１，４１が設けられている。両孔２，４には両孔２，４に渡るようにして接合部材５が収められ、両孔２，４及び両孔拡張部２１，２１，４１，４１には、接合部材５を孔２，４内に固着する接着剤６が充填されて固化している。孔拡張部２１，２１，４１，４１に充填され固化した接着剤６によって、両孔２，４から接合部材５が抜けないようにするストッパー５１，５１，５１，５１が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は建築用構成部材の接合構造及び建築用構成部材の接合方法に関する。
更に詳しくは、木材等の建築用構成部材の接合に関し、接合部材が建築用構成部材の表面から露出せず、建築用構成部材同士の接合を強固な状態で維持できるようにしたものに関する。

従来の木造建築では、木材（例えば梁や桁等の横架材と柱材等）の接合構造として、蟻継、鎌継，竿継等の「継手」と称される伝統的な接合方法が採用されていた。しかしながら、これら継手による接合では、作業者の熟練した技術が必要であり、木材の複雑な切り込みや接合に時間と手間がかかる等の問題があった。
このため、近年では、これらの接合をボルトやナット等の接合金具で行う方法が盛んになってきている。

しかしながら、現代建築においては、天井板を張らずに、梁等の木材の骨組を下から見えるように意図的に露出させ、そのままデザインとして活かした斬新なデザイン建築が増加しているため、木材の接合に上記した従来の接合金具を用いると、金属が木材の表面から露出してしまい、美観が損なわれる。

また、木材の表面に金属が露出しているため、結露が生じやすく、木材の腐食が進みやすい。更に、木材の表面にボルト等が露出していると、熱が金属部分に直接的に伝わるため、耐火性能も低い。

また更に、梁や桁等の木材は、建築後、数ケ月もすると、荷重による圧力や乾燥によていわゆる「木やせ」が生じ、木材と接合金具の間に隙間が生じる可能性が高い。このため、ボルトに螺合されたナットや座金等が緩んで、木材同士の接合強度が低くなり、木造建築物の耐久性が落ちる。

（発明の目的）
そこで本発明の目的は、木材等の建築用構成部材の接合に関し、接合部材が建築用構成部材の表面から露出せず、建築用構成部材同士の接合を強固な状態で維持できるようにした建築用構成部材の接合構造及び建築用構成部材の接合方法を提供することにある。

上記目的を達成するために講じた本発明の手段は次のとおりである。
第１の発明にあっては、
二以上の建築用構成部材の接合構造であって、
建築用構成部材の接合部において各建築用構成部材に孔がそれぞれ設けられ、
各孔の所要の深さ位置には孔の外径を拡げるように孔拡張部が設けられ、
上記各孔には各孔に渡るようにして接合部材が収められ、
上記各孔及び各孔拡張部には、接合部材を孔内に固着する接着剤または固着剤が充填されて固化しており、
上記孔拡張部に充填され固化した接着剤または固着剤によって、各孔から接合部材が抜けないようにするストッパーが形成されていることを特徴とする、
建築用構成部材の接合構造である。

第２の発明にあっては、
建築用構成部材には、接着剤または固着剤を孔と孔拡張部に充填する注入孔が設けてあることを特徴とする、
請求項１記載の建築用構成部材の接合構造である。

第３の発明にあっては、
二以上の建築用構成部材を接合する方法であって、
建築用構成部材の接合部において各建築用構成部材に接合部材を収める孔を形成するステップ、
各孔の外径を拡げるように孔の所要の深さ位置に孔拡張部を形成するステップ、
各孔に渡るように各孔に接合部材を収めるステップ、
各孔及び各孔拡張部に接着剤または固着剤を充填して固化することにより、接合部材を孔内に固着するとともに、各孔から接合部材が抜けないようにするストッパーを形成するステップ、
を含むことを特徴とする、
建築用構成部材の接合方法である。

第４の発明にあっては、
孔拡張部は、孔にドリルを差し入れ、ドリルを孔の軸芯方向に対して傾斜させた状態で、ビット部を孔の周方向に移動させて内壁部を切削することにより形成されることを特徴とする、
第３の発明に係る建築用構成部材の接合方法である。

第５の発明にあっては、
接着剤または固着剤の充填は、建築用構成部材に形成した注入孔から行うことを特徴とする、
第３または第４の発明に係る建築用構成部材の接合方法である。

（作 用）
本発明は次のように作用する。
本発明によれば、接合部材が各建築用構成部材の各孔に渡るようにして収められており、その各孔に接着剤または固着剤を充填して固化されることによって、接合部材を孔内に固着して建築用構成部材を互いに接合している。したがって、接合部材は建築用構成部材の中に埋設され、建築用構成部材の表面から露出しない。

孔拡張部は、各孔の所要の深さ位置に孔の外径を拡げるように形成され、孔拡張部に充填され固化した接着剤または固着剤によって、接合部材が各孔から抜けないようにするストッパーが形成されている。即ち、ストッパーは、接合部材の周りに孔の外径を拡げるように張り出して形成されている。したがって、本発明を木製の建築用構成部材の接合に採用した場合、木やせ等によって木材が収縮した場合でも、ストッパーは孔内で確実に引っかかっているため、接合部材は両孔から容易には抜けない。よって、従来の接合金具と相違して、接合部が緩むことなく、木材（例えば、製材、合板、集成材、単板、あるいはＯＳＢ［oriented strand board］等の構造用パネル ）等の建築用構成部材同士の接合を強固な状態で維持できる。

本発明は上記構成を備え、次の効果をする。
（ａ）本発明によれば、接合部材が各建築用構成部材の各孔に渡るようにして収められており、その各孔に接着剤または固着剤を充填して固化されることによって、接合部材を孔内に固着して建築用構成部材を互いに接合している。したがって、接合部材は建築用構成部材の中に埋設され、建築用構成部材の表面から露出しない。よって、例えば天井板を張らずに、梁等の木材の骨組を露出させたものの接合構造に本発明を採用した場合、木材の表面から接合部材は見えないので、美観は損なわれにくい。更に、接合部材を露出させないことによって、結露による建築用構成部材の腐食、耐火性能の低下等の問題も解消できる。

（ｂ）孔拡張部は、各孔の所要の深さ位置に孔の外径を拡げるように形成され、孔拡張部に充填され固化した接着剤または固着剤によって、接合部材が各孔から抜けないようにするストッパーが形成されている。即ち、ストッパーは、接合部材の周りに孔の外径を拡げるように張り出して形成されている。したがって、本発明を木製の建築用構成部材の接合に採用した場合、木やせ等によって木材が収縮した場合でも、ストッパーは孔内で確実に引っかかっているため、接合部材は両孔から容易には抜けない。よって、従来の接合金具と相違して、接合部が緩むことなく、建築用構成部材同士の接合を強固な状態で維持できる。

本発明を図面に示した実施の形態に基づき更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る建築用構成部材の接合方法を、柱と横架材との接合に適用した例を示す断面説明図、
図２は図１のＩ−Ｉ部分に対応する縦断を示す概略説明図である。

図１及び図２に示すように、柱１は断面方形状の木材で形成されている。柱１には、木口面１１から略軸芯方向に孔２が所要の深さで形成（穿設）されている。

各孔２の所要の深さ位置には、切削によって形成された孔拡張部２１，２１が設けてある。本実施の形態では、孔拡張部２１は、孔２の深さ方向のほぼ中間部と底部側との二箇所に設けてある。孔拡張部２１は、図２に示すように平面視円形状で孔２の外径を拡げるように孔２の周りに形成されており、且つ、図１に示すように、底部側に向かってやや丸みを帯びながらすぼまるように形成されている。なお、図１中、孔２とストッパー５１の上面部がなす角度θについては、後述する。

他方、図２に示すように、横架材３（例えば桁や梁等）は、柱と同様に断面方形状の木材で形成されている。横架材３には、接合面３１から厚み方向に孔４が所要の深さで形成（穿設）されている。

柱１と同様に、横架材３の孔４の所要の深さ位置には、切削によって形成された孔拡張部４１，４１がそれぞれ設けてある。本実施の形態では、孔拡張部４１は、各孔４の深さ方向のほぼ中間部と天部側との二箇所（柱１と横架材３合わせると、合計４箇所）に設けてある。孔拡張部４１，４１は、柱１の孔拡張部２１と同様に平面視円形状で、孔４の外径を拡げるように孔４の周りに形成されており、天部側に向かってやや丸みを帯びながらすぼまるように形成されている。

そして、頭部を有さない全ねじボルトによって構成される接合部材５を両孔２，４に挿設する（収める）と共に、エポキシ樹脂等の接着剤６を両孔２，４に注入して固めることにより、柱１と横架材３は接合されている。
なお、接合部材５を挿設した際に孔２，４に形成される隙間は、接着剤６が流れるような大きさとなっている。

孔拡張部２１，２１，４１，４１に注入し固化した接着剤６により、接合部材５の周面部の所要箇所には、接合部材５が孔２，４から抜けないようにするストッパー５１が所要数（本実施の形態では合計４箇所に）形成されている。

図１で柱１側に示している符号１２は、接着剤６を孔２に注入するための注入孔を示し、符号１２１は注入孔１２を塞ぐための木製の栓を示している。同じく図１で、横架材３側に示している符号３２は、接着剤６を孔１９から注入する際のエア抜き用の連通孔を示し、符号３２１は連通孔３２を塞ぐための木製の栓を示している。これらの作用については後述する。

なお、本実施の形態では、接合部材５は全長約３００ｍｍ、直径約２５ｍｍである。孔２，４は直径２６ｍｍ、孔拡張部２１，４１は一番広い所で直径が約４２ｍｍである。ただし、これらの寸法に特に限定するものではない。

図３及び図４は建築用構成部材の接合方法の作業手順を示す説明図を示し、図５は孔拡張部の施工例を示す説明図である。
図３ないし図５を参照して、柱と横架材の接合する場合の作業手順を順を追って詳しく説明する。

まず、図３(ａ)に示すように、電気ドリル（図示省略）等を使用して、柱１の木口面１１から略軸芯方向に孔２を所要の深さまで形成する。孔２の切削時に発生する木屑（後述する孔拡張部２１の切削時に発生する木屑も同様）は、孔２内にエアを吹き付けることで取り除く。

次に、図３(ｂ)及び(ｃ)に示すように、孔２の所要箇所に孔拡張部２１を（本実施の形態では深さ方向のほぼ中間部と底部側との合計二箇所に）形成する。孔拡張部２１は、例えば図５に示すように、先端にドリル７１を備えた電気ドリル７を用いて形成する。
なお、図５では底部側の孔拡張部２１の形成方法について説明しているが、中間部の孔拡張部２１についても、同じようにして形成する。

図５に示すように、電気ドリル７に使用するドリル７１は、例えば長尺なシャンク部７１１の先端に丸孔切削用のルータービット７１２を溶着したものを用いる。先端のルータービット部７１２はその外径が孔の内径よりも小さいので、支障なく孔２の中に挿入できる。

そして、まず図５(ａ)の状態からドリル７１を孔２の中に差し入れ、ルータービット部７１２が所要の深さまで達したら電気ドリル７を作動させる。そして、図５(ｂ)に示すように、電気ドリル７を傾け、ドリル７１を孔２の軸芯方向に対してやや傾斜させる。これにより、孔２の内壁部に孔拡張部２１の一部が切削される。更に、図５(ｃ)に示すように、電気ドリル７を操作し、ルータービット部７１２を内壁部に沿うように孔２の周方向に移動させて切削し、図２に示すような孔拡張部２１を形成する。上記した要領で、孔拡張部２１を合計２箇所に形成する。

次に、図３(ｄ)に示すように、電気ドリル等を使用して、孔２の底部側に注入孔１２を貫通させて形成する。なお、注入孔１２は接着剤６を注入できる大きさであれば、充填する接着剤６の量が多くならないように、できるだけ径が小さいことが望ましい。そして、図３（ｄ）及び（ｅ）に示すように、接合部材５の一端側（図３では下端側）を孔２に挿設する。

他方、図４(ｆ)に示すように、接合対象である横架材３にも、上記した同じ要領で孔４、孔拡張部４１，４１及び連通孔３２を形成しておく。そうして、柱１から突出している接合部材５の他端側に、横架材３（横架材３の孔４）を差し込んで、横架材３と柱１を図３（ｇ）のように連結する。連結後、図示はしていないが、横架材３と柱１がずれないように板材等の固定部材で接合部分を固定する。

連結後、ピストン式の注入器８等を用いて、柱１の注入孔１２からエポキシ樹脂等の接着剤６を注入し、両孔２，４内を接着剤６で満たす。両孔２，４が接着剤６で満たされたら、横架材３の連通孔３２から接着剤６が溢れてくるので、そこで接着剤６の注入を止める。注入が終わったら、注入孔１２及び連通孔３２から接着剤６が漏れないように、注入孔１２及び連通孔３２に栓１２１，３２１（図４では省略、図１参照）をして口を塞ぐ。栓１２１，３２１は、例えば木製の棒材を所要長さに切ることで得られる。接着剤６が固まれば、接合部材５に上記したストッパー５１が形成される。最後に、ずれないように横架材３と柱１を固定していた固定部材を外せば、柱１と横架材３の接合は完了する。

なお、接着剤６は、注入孔１２からでなく連通孔３２からも注入可能ではあるが、柱１を下にした本実施の形態（図１参照）では、注入した接着剤６が下から流れ落ちないように、上からではなく下（注入孔１２）から注入している。

接合部材５を孔２，４に固着する固着剤（固化剤）として、上記したエポキシ樹脂の他にポリウレタン樹脂等の接着剤が好適に使用できるが、接合対象である建築用構成部材同士を略一体的に接着または固着できるものであれば、特に材料を限定するものではない。接着剤６は接着強度の高いものが好ましい。

（作 用）
柱１の孔２に接合部材５の一端側を埋設すると共に、柱１から突出している接合部材５の横架材３の孔４に埋設し、更にその双方の孔２，４及び孔拡張部２１，２１，４１，４１内に接着剤６を充填して固化させることによって、接合部材５を孔２，４内に固着して木材同士を接合している。

したがって、接合部材５は木材の中に埋設され、木材の表面から露出しない。
よって、例えば天井板を張らずに、木材の骨組を露出させたものの接合構造に採用した場合、木材の表面から接合部材５は見えないので、美観は損なわれにくい。更に、接合部材５を露出させないことによって、結露による建築用構成部材の腐食、耐火性能の低下等の問題も解消できる。

孔拡張部２１，２１，４１，４１は、孔２，４の所要の深さ位置に、孔２，４の外径を拡げるように孔２，４の周りに形成されている。孔拡張部２１，２１，４１，４１に充填され固化した接着剤６によって、接合部材５が孔２，４から抜けないようにするストッパー５１，５１，５１，５１が形成されている。即ち、ストッパー５１，５１，５１，５１は、接合部材５の周りに孔２，４の外径を拡げるように出っ張って形成されている。また、接着剤６は木材の中に浸透して固化しているため、接合部材５と接着剤６、接着剤６と木材は強固に結合している。

したがって、木やせ等によって木材が収縮した場合でも、ストッパー５１，５１，５１，５１は孔２，４内で確実に引っかかり、接合部材５は孔２，４から容易に抜けない。よって、従来の接合金具と相違して、接合部が緩むことなく、木材同士を強固に接合することができる。

更に接合部材５は螺旋状の溝を有しているので、この溝内にもエポキシ樹脂等の接着剤が充填されて固化しており、これが引っ掛かりとなって接合部材５は孔２，４から容易に抜けない。なお、溝に限らず、接合部材５の表面に凹凸があれば、上記と同様な効果が得られる。

本実施の形態では、柱と横架材（例えば桁や梁等）との接合について説明したが、これに限定するものではなく、柱と基礎との接合部、柱と土台・基礎との接合部、梁同士の接合部、柱同士の接合部、更にトラス構造における上弦材同士あるいは下弦材同士の接合部、または上弦材や下弦材と筋交いとの接合部等のあらゆる木材の接合構造に採用することができる。

本実施の形態では、木造建築物の木材と木材を接合する場合について説明したが、木造建築物の基礎コンクリートとこの上に施工させる木材（土台）との接合に使用するアンカーボルトとしても使用することができる。

また、接合部材５は金属製のもので説明したが、繊維強化プラスチック(FRP)等の合成樹脂を用いることもできる。

接合部材５は、建築用構成部材同士を略一体的に接合（連結）できるものであれば、ボルト等のような棒状のものに限らず、板状、パイプ状、綱状等の様々な形状のものを使用することができる。

更に、接合部材５は直線状のものに限らず、接合形態によっては屈曲したもの、斜めに曲がったもの、円形状や楕円形状、長方形状や正方形状、あるいはその他の多角形や異形状（不規則な形状）のものなどを挙げることができる。

接合部材５以外の具体例としては、異形鉄筋等の鉄筋、ワイヤ‐ロープ、繊維強化プラスチック製のロープ等を挙げることができる。

更に、ストッパー５１は、孔２内で確実に引っかかるような形状であれば、特に図面記載のものに限定するものではない。例えば、図１でストッパー５１の底部側が丸みを帯びずに角張っていても良い。また図１で示す側面視で、ストッパー５１の出っ張っている部分が断面三角形状や断面円形状、あるいはその他の多角形や異形状（不規則な形状）などであっても良い。断面三角形状にすれば、充填する接着剤の量を減らすことができる。接合部材５が確実に孔２内に固定されて容易に抜けないように、図１で孔２とストッパー５１の上面部がなす角θは、直角あるいは鋭角であることが望ましい。

なお、本実施の形態では、接合部材５を両孔２，４に挿入した後に接着剤６を注入しているが、孔に接着剤６を注入した後に接合部材５を挿入する手順を採用することもできる。

更に、注入孔１２及び連通孔３２の位置は、図面記載のものに限定するものではなく、両孔２，４の中間部分（例えば柱１と横架材３の接合面近傍）や、柱１または横架材３の一方側に設けることもできる。注入孔１２及び連通孔３２の数も二以上であっても良い。

なお、本明細書で使用している用語と表現はあくまで説明上のものであって、限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示の実施の形態に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。

更に、特許請求の範囲には、請求項の記載の内容を理解するため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、特許請求の範囲を図面記載のものに限定するものではない。

本発明に係る建築用構成部材の接合方法を、横架材と柱との接合に適用した例を示す部分断面説明図。 図１のＩ−Ｉ部分に対応する端面を示す概略説明図。 建築用構成部材の接合構造の施工方法を示す説明図。 建築用構成部材の接合構造の施工方法を示す説明図。 孔拡張部の施工例を示す説明図。

符号の説明

１ 柱
１１ 木口面
１２ 注入孔
１２１ 栓
２ 孔
２１ 孔拡張部
３ 横架材
３１ 接合面
３２ 連通孔
３２１ 栓
４ 孔
４１ 孔拡張部
５ 接合部材
５１ ストッパー
６ 接着剤
７ 電気ドリル
７１ ドリル
７１１ シャンク部
７１２ ルータービット部
８ 注入器

Claims (5)

1. 二以上の建築用構成部材(1,3)の接合構造であって、
   建築用構成部材(1,3)の接合部において各建築用構成部材(1,3)に孔(2,4)がそれぞれ設けられ、各孔(2,4)の所要の深さ位置には孔(2,4)の外径を拡げるように孔拡張部(21,21、41,41)が設けられ、
   上記各孔(2,4)には各孔(2,4)に渡るようにして接合部材(5)が収められ、
   上記各孔(2,4)及び各孔拡張部(21,21、41,41)には、接合部材(5)を孔(2,4)内に固着する接着剤(6)または固着剤が充填されて固化しており、
   上記孔拡張部(21,21、41,41)に充填され固化した接着剤(6)または固着剤によって、各孔(2,4)から接合部材(5)が抜けないようにするストッパー(51,51,51,51)が形成されていることを特徴とする、
   建築用構成部材の接合構造。
2. 建築用構成部材(1,3)には、接着剤(6)または固着剤を孔(2)と孔拡張部(21,21)に充填する注入孔(12，32)が設けてあることを特徴とする、
   請求項１記載の建築用構成部材の接合構造。
3. 二以上の建築用構成部材(1,3)を接合する方法であって、
   建築用構成部材(1,3)の接合部において各建築用構成部材(1,3)に接合部材(5)を収める孔(2,4)を形成するステップ、
   各孔(2,4)の外径を拡げるように孔(2,4)の所要の深さ位置に孔拡張部(21,21、41,41)を形成するステップ、
   各孔(2,4)に渡るように各孔(2,4)に接合部材(5)を収めるステップ、
   各孔(2,4)及び各孔拡張部(21,21、41,41)に接着剤(6)または固着剤を充填して固化することにより、接合部材(5)を孔(2,4)内に固着するとともに、各孔(2,4)から接合部材(5)が抜けないようにするストッパー(51,51,51,51)を形成するステップ、
   を含むことを特徴とする、
   建築用構成部材の接合方法。
4. 孔拡張部(21,21、41,41)は、孔(2,4)にドリル(71)を差し入れ、ドリル(71)を孔(2,4)の軸芯方向に対して傾斜させた状態で、ビット部(712)を孔(2,4)の周方向に移動させて内壁部を切削することにより形成されることを特徴とする、
   請求項３記載の建築用構成部材の接合方法。
5. 接着剤(6)または固着剤の充填は、建築用構成部材(1,3)に形成した注入孔(12、32)から行うことを特徴とする、
   請求項３または４記載の建築用構成部材の接合方法。

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