JP2006016769A - 木質部材の接合工法及び接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】形状記憶合金を利用した連結材による接合工法及び接合構造を提供する。
【解決手段】木質部材の接合面から垂直方向に下穴２を複数掘削し各下穴の入り口部分に開口する欠き込み３を形成し、各下穴の中に反力受け用中空管材４を挿入し木質部材へ一体的に固定し、加熱すると外径が膨脹するように形状処理された形状記憶合金棒５ｂを両端部に配置し、金属棒５ｃを介して一連に且つ両端部の形状記憶合金棒５ｂがそれぞれ反力受け用中空管材の奥端より以深の空洞部２ａに納まる長さに繋いで成る連結材５を、二つの木質部材の下穴及び反力受け用中空管材の中へ両端部の形状記憶合金棒５ｂがそれぞれ反力受け用中空管材の奥端より以深の空洞部２ａに納まる長さに配分して通し二つの木質部材の接合面を合わせ、二つの木質部材の接合面に開口する欠き込み３に露出した金属棒を形状記憶合金棒が反応する温度以上に加熱し外径を膨脹させて反力受け用中空管材の奥端へ掛け止める。
【選択図】図１

Description

この発明は、製材又は集成材若しくは単板積層材（ＬＶＬ）等の木質部材を一連に、又は柱・梁等の関係で接合する場合に好適に実施される木質部材の接合工法及び接合構造の技術分野に属し、更に言えば、形状記憶合金を利用した連結材による接合工法及び接合構造に関する。

木質部材を柱や梁などの構造材に用いて木造構造物を構築する場合、最も重要なのは接合部である。即ち、木造構造物の場合、接合部の設計の良否が、構造物の安全性のみならず、デザイン面での評価にも影響する。
規模が大きい木造構造物において、断面の大きい木質部材同士を接合する従来技術として、例えば下記の特許文献１には、木質部材の接合端部から材軸方向にスリットを切り込み、前記スリットに接合プレートを差し込み、これを直角方向に通した複数のドリフトピン又はボルトで緊結した上で、前記の接合プレート同士を重ね合わせボルト接合する接合工法及び接合構造が開示されている。

特許文献２には、上記特許文献１と同様に木質部材の接合端部へ差し込みドリフトピン等で緊結した接合プレートをそれぞれ、箱形構造の支圧ブロックと突き合わせてボルト接合する接合工法及び接合構造が開示されている。
更に、特許文献３には、木質部材を材軸方向に一連に突き合わせ接合する方法として、木質部材の接合端面から垂直方向（材軸方向）に下穴を掘削し、接合する二つの木質部材は前記下穴へ共通の棒状部材を挿入して突き合わせ、前記棒状部材の両先端部のみを各木質部材と接着能力を有する充填材により固着し、他の部分は非固着とする接合工法及び接合構造が開示されている。

実公平７−２８２４８号公報 特開平９−１７７１７２号公報 特開平７−２５９１９６号公報

上述した従来の木質部材の接合工法及び接合構造は、それなりの作用効果を奏するものと認められる。しかし、特許文献１及び２の技術は、木質部材へスリットを加工し、ドリフトピン等を通す多数の孔空け加工を行い、多数のドリフトピン等で接合プレートを緊結する。更に接合プレート同士を直接に、又は箱形構造の支圧ブロックを用いてボルト接合する等々、多くの接合金物を必要とする上に、重量が大きく高価な接合部になってしまい、構造設計に不利であるほか、接合作業の工数も大変多くて手間が掛かるなど、施工面及びコスト面で改善すべき点が多く認められる。しかも接合部分に金属製の接合プレートや支圧ブロック等がもろに露出するので、せっかくの木造構造の特長が意匠的美観の面で台無しになってしまうという問題点が大きい。

上記特許文献３の技術は、接合部の外観に棒状部材が露出せず、意匠的美観の面で改善を認められる。しかし、施工面及びコスト面での問題は、上記特許文献１及び２の技術と似たようなものである。その上、棒状部材の両先端部を各木質部材と接着能力を有する充填材により固着するので、その充填材が所定の強度を発現するまでは十分な時間を待たねばならず、工期が長引くという問題点がある。また、充填材による固着に実際どれほどの接合強度をどの程度の確実性で得られるか、の不確実性が問題点として大きい。
そして、上記従来技術に共通の大きな欠点は、接合部にプレストレスを導入して緊結することができないので、接合部分が緩く、水平力や曲げモーメントによって接合部に開きを発生するなどの構造的、機能的欠点が大きいことである。

本発明の目的は、施工性の向上と、工期の短縮、及びコスト面での利点が大きい上に、意匠的外観に優れ、木造デザインの設計の自由度が高いほか、接合部にプレストレスを導入してがっちりと緊結した接合部を提供でき、しかも靱性が大で、エネルギ吸収能力を有して耐震性能が大きい、木質部材の接合工法及び接合構造を提供することである。

上述した従来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部材の接合工法は、
接合するべき木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａから垂直方向に下穴２を複数掘削すると共に各下穴２の入り口部分に木端面１ｂに向かって開口する欠き込み３を形成し、各下穴２の中に同下穴２の奥端部に空洞部２ａを残す長さの反力受け用中空管材４を挿入し当該木質部材１へ一体的に固定する段階と、
加熱すると外径が膨脹するように形状処理された形状記憶合金棒５ｂ、５ｂを両端部に配置し、これを金属棒５ｃを介して一連に、且つ両端部の形状記憶合金棒５ｂがそれぞれ前記反力受け用中空管材４の奥端より以深の空洞部２ａに納まる長さに繋いで成る連結材５を、接合するべき二つの木質部材１Ａ、１Ｂの前記下穴２及び反力受け用中空管材４の中へ、両端部の形状記憶合金棒５ｂがそれぞれ前記反力受け用中空管材４の奥端より以深の空洞部２ａに納まるように長さを配分して通し、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面を合わせる段階と、
二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面に開口する前記欠き込み３に露出した金属棒５ｃを、加熱手段８により両端部の形状記憶合金棒５ｂが反応する温度以上に加熱し、両端部の形状記憶合金棒５ｂの外径を膨脹させて反力受け用中空管材４の奥端へ掛け止める段階とからなることを特徴とする。

請求項２に記載した発明に係る木質部材の接合工法は、
接合するべき木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａから垂直方向に下穴２を複数掘削すると共に各下穴２の入り口部分に木端面１ｂに向かって開口する欠き込み３を形成し、各下穴２の中に同下穴２の奥端部に空洞部２ａを残す長さの反力受け用中空管材４を挿入し当該木質部材１へ一体的に固定する段階と、
高温に加熱すると軸線方向に収縮するように形状処理された形状記憶合金棒５ａを中央部に配置し、前記形状記憶合金棒５ａよりは低温の加熱で外径が膨脹するように形状処理された形状記憶合金棒５ｂを両端部に配置し、これらを金属棒５ｃを介して一連に、且つ両端部の形状記憶合金棒５ｂがそれぞれ前記反力受け用中空管材４の奥端より以深の空洞部２ａに納まる長さに繋いで成る連結材５を、接合するべき二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａの前記下穴２及び反力受け用中空管材４の中へ、前記中央部の形状記憶合金棒５ａが前記欠き込み３に露出するように長さを配分して通し、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面を合わせる段階と、
二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａに開口する前記欠き込み３に露出した前記中央部の形状記憶合金棒５ａないしその近傍の金属棒５ｃ又は両者を、加熱手段８により先ずは中央部の形状記憶合金棒５ａが反応する温度以下であって両端部の形状記憶合金棒５ｂが反応する温度以上に加熱し、両端部の形状記憶合金棒５ｂの外径を膨脹させて反力受け用中空管材４の奥端へ掛け止める段階と、
次いで中央部の形状記憶合金棒５ａが反応する温度以上に加熱して軸線方向に収縮させ、連結材５を通じて二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合部にプレストレスを導入する段階とからなることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した木質部材の接合工法において、 二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａにおいて接合時に相互に突き合わされる位置にそれぞれ凹部６を形成し、前記凹部６とほぼ同形、同大で二つの木質部材１Ａ、１Ｂの凹部６を突き合わせた際の奥行き寸法と略等しい長さのジベル７を用意し、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａを接合する前に予め同接合面の凹部６へ前記ジベル７を嵌め込み、しかる後に二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合を行うことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１又は２若しくは３に記載した木質部材の接合工法において、
二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合部に開口する欠き込み３を同質の木片９で塞ぐことを特徴とする。

請求項５に記載した発明に係る木質部材の接合構造は、
接合するべき木質部材１Ａ、１Ｂに、その接合面１ａから垂直方向に下穴２が複数掘削され、前記の各下穴２の入り口部分に木端面１ｂに向かって開口する欠き込み３が形成されており、各下穴２の中に同下穴２の奥端部に空洞部２ａを残す長さの反力受け用中空管材４が挿入されて当該木質部材１へ一体的に固定されていること、
加熱すると外径が膨脹するように形状処理された形状記憶合金棒５ｂが両端部に配置され、中間の金属棒５ｃを介して一連に、且つ両端部の形状記憶合金棒５ｂがそれぞれ前記反力受け用中空管材４の奥端より以深の空洞部２ａに納まる長さに繋いで成る連結材５が、接合するべき二つの木質部材１Ａ、１Ｂの前記下穴２及び反力受け用中空管材４の中へ、両端部の形状記憶合金棒５ｂがそれぞれ前記反力受け用中空管材４の奥端より以深の空洞部２ａに納まるように長さを配分して通され、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面が合わされていること、
二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａに開口する前記欠き込み３に露出した金属棒５ｃが両端部の形状記憶合金棒５ｂが反応する温度以上に加熱され両端部の形状記憶合金棒５ｂの外径を膨脹させて反力受け用中空管材４の奥端へ掛け止められていることを特徴とする。

請求項６に記載した発明に係る木質部材の接合構造は、
接合するべき木質部材１Ａ、１Ｂに、その接合面１ａから垂直方向に下穴２が複数掘削され、前記の各下穴２の入り口部分に木端面１ｂに向かって開口する欠き込み３が形成されており、各下穴２の中に同下穴２の奥端部に空洞部２ａを残す長さの反力受け用中空管材４が挿入されて当該木質部材１へ一体的に固定されていること、
高温に加熱すると軸線方向に収縮するように形状処理された形状記憶合金棒５ａが中央部に配置され、前記形状記憶合金棒５ａよりは低温の加熱で外径が膨脹するように形状処理された形状記憶合金棒５ｂが両端部に配置され、これらを中間の金属棒５ｃを介して一連に、且つ両端部の形状記憶合金棒５ｂがそれぞれ前記反力受け用中空管材４の奥端より以深の空洞部２ａに納まる長さに繋いで成る連結材５が、接合するべき二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａの前記下穴２及び反力受け用中空管材４の中へ、前記中央部の形状記憶合金棒５ａが前記欠き込み３に露出するように長さを配分して通され、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面が合わされていること、
二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａに開口する前記欠き込み３に露出した前記中央部の形状記憶合金棒５ａないしその近傍の金属棒５ｃ又は両者が、中央部の形状記憶合金棒５ａが反応する温度以下であって両端部の形状記憶合金棒５ｂが反応する温度以上に加熱され両端部の形状記憶合金棒５ｂの外径を膨脹させて反力受け用中空管材４の奥端へ掛け止められており、更に中央部の形状記憶合金棒５ａが反応する温度以上に加熱して軸線方向に収縮させ、連結材５を通じて二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合部にプレストレスが導入されていることを特徴とする。

請求項７に記載した発明は、請求項５又は６に記載した木質部材の接合構造において、
二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａにおいて、接合時に相互に突き合わされる位置にそれぞれ凹部６が形成され、前記凹部６とほぼ同形、同大で二つの木質部材１Ａ、１Ｂの凹部６を突き合わせた際の奥行き寸法と略等しい長さのジベル７が、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面の凹部６へ嵌め込まれていることを特徴とする。

請求項８に記載した発明は、請求項５又は６若しくは７に記載した木質部材の接合構造において、
二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合部に開口する欠き込み３が同質の木片９で塞がれていることを特徴とする。

請求項９に記載した発明は、請求項５又は６に記載した木質部材の接合構造において、
連結材５を構成する金属棒５ｃが鋼棒又は低降伏点鋼棒であることを特徴とする。

本発明の接合工法は、木質部材１の接合面に下穴２と欠き込み３を掘削することぐらいで加工が少なく、また、連結材５を所定温度に加熱することにより簡単迅速に実施できて手間が少なくて済み、いわゆる時間待ちも無いに等しいので、施工性に優れ、工程の短縮化、ひいては工期の短縮に利するところ大であり、コストの削減にも大きく寄与する。
接合に使用する資材は連結材５のみであるから、従来工法に比して接合部の重量軽減に利するところ大で、ひいては架構全体の構造設計を有利に行うことができる。

本発明の接合工法の大きな特長は、木質部材１の接合部に、従来工法のように接合プレートや支圧ブロックの如き金物、およびボルトやドリフトピンのような接合具は一切露出せず、木質部材特有の意匠的美観を損なうことがないばかりか、接合部の存在さえ視覚的に認識させないような外観を提供でき、木造構造の意匠設計の質的向上と自由度を高めることに寄与することである。
その上、請求項２及び６に係る発明の場合は、連結材５を通じて接合部にプレストレスを導入するので、接合部に曲げ等の外力が大きく作用してもこれに強く抵抗して、接合部が開くような不都合は生じず、堅固な接合部を提供できる。
一方、請求項９に係る発明のように、連結材５の金属棒５ｃに低降伏点鋼を使用すると、靱性が高くなり（変形能力が大きい）、エネルギ吸収能力が大きいので耐震性に優れた接合部を提供できる。

接合するべき木質部材１の接合面１ａから垂直方向に下穴２を複数掘削すると共に各下穴２の入り口部分に木端面１ｂに向かって開口する欠き込み３を形成し、各下穴２の中に同下穴２の奥端部に空洞部２ａを残す長さの反力受け用中空管材４を挿入し当該木質部材１へ一体的に固定する。
高温に加熱すると軸線方向に収縮するように形状処理された形状記憶合金棒５ａを中央部に配置し、前記形状記憶合金棒５ａよりは低温の加熱で外径が膨脹するように形状処理された形状記憶合金棒５ｂを両端部に配置し、これらを金属棒５ｃを介して一連に、且つ両端部の形状記憶合金棒５ｂがそれぞれ前記反力受け用中空管材４の奥端より以深の空洞部２ａに納まる長さに繋いで成る連結材５を、接合するべき二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面の前記下穴２及び反力受け用中空管材４の中へ、前記中央部の形状記憶合金棒５ａが前記欠き込み３に露出するように長さを配分して通し、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面を合わせる。
二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａに開口する前記欠き込み３に露出した前記中央部の形状記憶合金棒５ａないしその近傍の金属棒５ｃ又は両者を、加熱手段８により先ずは中央部の形状記憶合金棒５ａが反応する温度以下であって両端部の形状記憶合金棒５ｂが反応する温度以上に加熱し、両端部の形状記憶合金棒５ｂの外径を膨脹させて反力受け用中空管材４の奥端へ掛け止める。
次いで、中央部の形状記憶合金棒５ａが反応する温度以上に加熱して軸線方向に収縮させ、連結材５を通じて二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合部にプレストレスを導入する。

図１は、請求項２及び６に係る発明の実施例であって、木質部材の接合工法及び接合構造の接合直前の段階を示している。
接合すべき二つの木質部材１Ａ、１Ｂ（但し、単に符号１で表現する場合もある。）には、その接合面１ａから垂直方向（材軸方向）に下穴２を必要本数（本実施例の場合は図２Ｂに示すように上下に２本ずつ合計４本）掘削すると共に、各下穴２の入り口部分に木端面１ｂに向かって開口する欠き込み３を形成する。下穴２の深さは、後述する連結材の半分の長さに等しいものとする。即ち、連結材を挿入して木質部材１Ａ、１Ｂの接合面を突き合わせた際に下穴２の中でガタを生じないで連結材の位置が決まる深さに形成する。前記欠き込み３は、後述する連結材の加熱処理に適切な形状大きさに形成する。

上記の各下穴２の中には、同下穴２の奥端部に若干の長さの空洞部２ａを残す長さの反力受け用中空管材４を挿入し、当該木質部材１Ａ、１Ｂへ一体的に固定する。反力受け用中空管材４は、具体的には下穴２の穴径よりも少し大きめの有効径で外周面の全長に亘りねじ切り加工をした中空ボルト構造であり、これをセルフタップ方式で下穴２の中へねじ込み固定する。反力受け用中空管材４の中空部入り口には、ねじ込み用として例えば六角穴を併設し、ここにねじ回し工具を装着して回転しねじ込み操作を行う。場合によっては外周面のネジ部にゆっくり硬化する接着剤を塗っておいて木質部材１Ａ、１Ｂへの一体的固定を補完することも良い。或いは十分強力な接着剤を使用する場合には、反力受け用中空管材４は外周面にネジを持たない単純な中空管構造とし、木質部材１Ａ、１Ｂとは接着作用により一体的に固定することも実施される。

次に、図１中の符号５は連結材を指している。この連結材５は、高温に加熱すると軸線方向に収縮するように形状処理された形状記憶合金棒５ａを中央部に配置し、両端部には前記形状記憶合金棒５ａよりは低温の加熱で外径が膨脹する（太る）ように形状処理された２個の形状記憶合金棒５ｂ、５ｂを配置する。そして、これらの各形状記憶合金棒５ａ、５ｂの間を繋ぐ金属棒５ｃを用いて一連に、且つ両端部の形状記憶合金棒５ｂ、５ｂがそれぞれ前記反力受け用中空管材４の奥端より以深の空洞部２ａに丁度納まる長さに繋いで構成されている。要するに、連結材５は、接合すべき二つの木質部材１Ａ、１Ｂの下穴２の深さの合計に等しい長さに作られている。また、連結材５の外径は、図２のように反力受け用中空管材４の中空部に挿入される部分は、当然に、反力受け用中空管材４の中空部の口径（通例２０ｍｍ前後）より小さく挿入可能な外径に製作されている。各形状記憶合金棒５ａ及び５ｂの有効長さは、各々に要求される性質、即ち、中央部の形状記憶合金棒５ａは所定温度に加熱されることで軸線方向に収縮し、所定大きさのプレストレスを接合部へ導入するのに必要十分な長さとする。また、両端部の形状記憶合金棒５ｂの有効長さは、所定温度の加熱により外径が膨脹して反力受け用中空管材４の奥端へ掛け止まり、引き抜き力に対して必要十分に大きな反力を確保するのに必要十分な太さとする。

本発明の接合工法は、上記の構成を前提として、先ず接合するべき二つの木質部材１Ａ、１Ｂ双方の上記下穴２及び反力受け用中空管材４の中へそれぞれ、連結材５を１本ずつ共通に挿入することに始まる。その作業要領は、連結材中央部の形状記憶合金棒５ａが上記欠き込み３に露出するように長さを配分して下穴２へ通してゆき、図２Ａに示したように、両端部の形状記憶合金棒５ｂ、５ｂがそれぞれ反力受け用中空管材４の奥端より以深の空洞部２ａに丁度納まるように注意深く操作し、最終的に二つの木質部材１Ａ、１Ｂ双方の接合面をぴったり合わせる。
なお、上記の接合工程に先立ち、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａに、上記の接合時に相互に突き合わされる位置に予め凹部６を形成し、一方、前記凹部６とほぼ同形、同大で二つの木質部材１Ａ、１Ｂの凹部６を二つ突き合わせた際にできる空洞の奥行き寸法（図２Ａの左右方向寸法）と略等しい長さのジベル７を用意し、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面１ａを接合する前に予め一方の接合面の凹部６へ前記ジベル７を約半分嵌め込んでおき、しかる後に二つの木質部材１Ａ、１Ｂをぴったり接合することにより、図２Ａのように空洞６内にジベル７を埋め込む（請求項３に記載した発明）。かくすると、ジベル７が二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合面部に作用する剪断力に対する強い抵抗体となって強度が大きい接合部の実現に寄与するのである。図示例の場合、凹部６は円形の凹みであり、ジベル７は中央部に補強リブを有する車輪の如き形状であるが、勿論、この限りではない。接合部に作用する剪断力に対する強い抵抗を期待できる限り、その形状、構造の如何を問わない。図示した実施例の場合、ジベル７は１個使用しているだけであるが、接合部に作用する応力の大きさに応じて複数使用することも実施される。

上記のようにして接合された二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合部には、図２Ａに示すように上記の欠き込み３が開口し、この欠き込み３には、連結材５における中央部の形状記憶合金棒５ａが主に露出する。そこで次には、連結材５における中央部の形状記憶合金棒５ａないしその近傍の金属棒５ｃ又は両者に、加熱手段８として、例えば電熱ヒータを貼り付けるか、又は高周波誘導加熱コイルを装着し、その電気制御により、先ずは中央部の形状記憶合金棒５ａが反応する温度以下であって両端部の形状記憶合金棒５ｂが反応する温度以上に加熱し、連結材５の熱伝導を利用して両端部の形状記憶合金棒５ｂの外径を膨脹させて反力受け用中空管材４の奥端へ引っ掛かる大きさ（太さ）とし、応力の伝達が可能な状態に掛け止める。
次いで、中央部の形状記憶合金棒５ａが反応する温度以上に加熱して同形状記憶合金棒５ａを軸線方向に収縮させ、ひいては当該連結材５を通じて二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合部にプレストレスを導入する（以上、請求項２、６の発明）。以上の結果、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合部は、プレストレスによってがっちりと堅固でゆるみのない接合状態を実現する。

その後は、上記の加熱手段８を撤去し、二つの木質部材１Ａ、１Ｂの接合部に開口する欠き込み３を図３のように同質の木片９で塞ぐだけで接合作業は終了する（請求項４記載の発明）。かくすると、連結材５は覆い隠され、接合部の存在さえ視認できないほどの接合を達成できるのである。

なお、接合部にプレストレスによる緊結力を格別必要としない場合は、中央部の形状記憶合金棒５ａが無い構成の連結材５を使用して接合を行う（請求項１、５記載の発明）。

ここで、上記加熱手段８による、中央部の形状記憶合金棒５ａが反応する温度以下であって両端部の形状記憶合金棒５ｂが反応する温度以上の加熱、及び中央部の形状記憶合金棒５ａが反応する温度以上の加熱について、簡単に説明する。
図４は、形状記憶合金の一例として選択したＦｅ−１５Ｍｎ−５Ｓｉ系合金（以下、合金Ｘという。）と、Ｆｅ−２８Ｍｎ−６Ｓｉ系合金（以下、合金Ｙという。）の温度と回復歪み量の関係を示している。合金Ｘの回復歪み量がＰ点で足りるときは、約１２０度の加熱で目的は達成される。よって、両端部の形状記憶合金棒５ｂに前記合金Ｘを使用した場合、連結棒５の中央部をおよそ１５０度ないし１８０度程度に加熱すれば、目的を十分達成できる。また、図４の合金Ｙの回復歪み量がＱ点で足りるときは、約２２０度の加熱で目的は達成される。よって、中央部の形状記憶合金棒５ａに前記合金Ｙを使用した場合には、直接に２２０度ないし２３０度程度に加熱すれば、目的を十分達成できる。この時の加熱対象は連結材５の中央部の形状記憶合金棒５ａのみであるが、木質部材１には反力受け用中空管材４を通じて熱が伝わる。しかし、一定の加熱時間を超えなければ、周囲の木質部材１が自然発火することはない。

次に、本発明の接合工法は、上記構成の連結材５を上記の態様で使用することを特徴としているが、この考えを更に拡張すると、連結材５を構成する金属棒５ｃには、上述した鋼棒のほか、低降伏点鋼棒を使用することができる（請求項９に記載した発明）。かくすると、低降伏点鋼棒が有する大きな靱性（大きな変形能力）、そして、エネルギ吸収能力によって耐震性に優れた接合部となり、ひいては耐震性に優れた木造構造物を実現することに寄与するのである。

本発明に係る接合工法の実施直前の分解状態を示した一部破断の立面図である。 Ａは連結棒による接合を達成した段階を示した一部破断の立面図、ＢはI−I線矢視図である。 Ａは接合完成状態を示した一部破断の立面図、ＢはII−II線矢視図である。 ２種の形状記憶合金の温度と回復歪み量の関係を示す特性図である。

符号の説明

１、（１Ａ、１Ｂ）木質部材
２ 下穴
３ 欠き込み
２ａ 空洞部
４ 反力受け用中空管材
５ａ 中央部の形状記憶合金棒
５ｂ 両端部の形状記憶合金棒
５ｃ 金属棒
５ 連結材
８ 加熱手段
６ 凹部
７ ジベル
９ 木片

Claims (9)

1. 接合するべき木質部材の接合面から垂直方向に下穴を複数掘削すると共に各下穴の入り口部分に木端面に向かって開口する欠き込みを形成し、各下穴の中に同下穴の奥端部に空洞部を残す長さの反力受け用中空管材を挿入し当該木質部材へ一体的に固定する段階と、
   加熱すると外径が膨脹するように形状処理された形状記憶合金棒を両端部に配置し、これを金属棒を介して一連に、且つ両端部の形状記憶合金棒がそれぞれ前記反力受け用中空管材の奥端より以深の空洞部に納まる長さに繋いで成る連結材を、接合するべき二つの木質部材の前記下穴及び反力受け用中空管材の中へ、両端部の形状記憶合金棒がそれぞれ前記反力受け用中空管材の奥端より以深の空洞部に納まるように長さを配分して通し、二つの木質部材の接合面を合わせる段階と、
   二つの木質部材の接合面に開口する前記欠き込みに露出した金属棒を、加熱手段により両端部の形状記憶合金棒が反応する温度以上に加熱し、両端部の形状記憶合金棒の外径を膨脹させて反力受け用中空管材の奥端へ掛け止める段階とからなることを特徴とする、木質部材の接合工法。
2. 接合するべき木質部材の接合面から垂直方向に下穴を複数掘削すると共に各下穴の入り口部分に木端面に向かって開口する欠き込みを形成し、各下穴の中に同下穴の奥端部に空洞部を残す長さの反力受け用中空管材を挿入し当該木質部材へ一体的に固定する段階と、
   高温に加熱すると軸線方向に収縮するように形状処理された形状記憶合金棒を中央部に配置し、前記形状記憶合金棒よりは低温の加熱で外径が膨脹するように形状処理された形状記憶合金棒を両端部に配置し、これらを金属棒を介して一連に、且つ両端部の形状記憶合金棒がそれぞれ前記反力受け用中空管材の奥端より以深の空洞部に納まる長さに繋いで成る連結材を、接合するべき二つの木質部材の接合面の前記下穴及び反力受け用中空管材の中へ、前記中央部の形状記憶合金棒が前記欠き込みに露出するように長さを配分して通し、二つの木質部材の接合面を合わせる段階と、
   二つの木質部材の接合面に開口する前記欠き込みに露出した前記中央部の形状記憶合金棒ないしその近傍の金属棒又は両者を、加熱手段により先ずは中央部の形状記憶合金棒が反応する温度以下であって両端部の形状記憶合金棒が反応する温度以上に加熱し、両端部の形状記憶合金棒の外径を膨脹させて反力受け用中空管材の奥端へ掛け止める段階と、
   次いで中央部の形状記憶合金棒が反応する温度以上に加熱して軸線方向に収縮させ、連結材を通じて二つの木質部材の接合部にプレストレスを導入する段階とからなることを特徴とする、木質部材の接合工法。
3. 二つの木質部材の接合面において接合時に相互に突き合わされる位置にそれぞれ凹部を形成し、前記凹部とほぼ同形、同大で二つのの木質部材の凹部を突き合わせた際の奥行き寸法と略等しい長さのジベルを用意し、二つの木質部材の接合面を接合する前に予め同接合面の凹部へ前記ジベルを嵌め込み、しかる後に二つの木質部材の接合を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載した木質部材の接合工法。
4. 二つの木質部材の接合部に開口する欠き込みを同質の木片で塞ぐことを特徴とする、請求項１又は２若しくは３に記載した木質部材の接合工法。
5. 接合するべき木質部材に、その接合面から垂直方向に下穴が複数掘削され、前記の各下穴の入り口部分に木端面に向かって開口する欠き込みが形成されており、各下穴の中に同下穴の奥端部に空洞部を残す長さの反力受け用中空管材が挿入されて当該木質部材へ一体的に固定されていること、
   加熱すると外径が膨脹するように形状処理された形状記憶合金棒が両端部に配置され、中間の金属棒を介して一連に、且つ両端部の形状記憶合金棒がそれぞれ前記反力受け用中空管材の奥端より以深の空洞部に納まる長さに繋いで成る連結材が、接合するべき二つの木質部材の前記下穴及び反力受け用中空管材の中へ、両端部の形状記憶合金棒がそれぞれ前記反力受け用中空管材の奥端より以深の空洞部に納まるように長さを配分して通され、二つの木質部材の接合面が合わされていること、
   二つの木質部材の接合面に開口する前記欠き込みに露出した金属棒が両端部の形状記憶合金棒が反応する温度以上に加熱され両端部の形状記憶合金棒の外径を膨脹させて反力受け用中空管材の奥端へ掛け止められていることを特徴とする、木質部材の接合構造。
6. 接合するべき木質部材に、その接合面から垂直方向に下穴が複数掘削され、前記の各下穴の入り口部分に木端面に向かって開口する欠き込みが形成されており、各下穴の中に同下穴の奥端部に空洞部を残す長さの反力受け用中空管材が挿入されて当該木質部材へ一体的に固定されていること、
   高温に加熱すると軸線方向に収縮するように形状処理された形状記憶合金棒が中央部に配置され、前記形状記憶合金棒よりは低温の加熱で外径が膨脹するように形状処理された形状記憶合金棒が両端部に配置され、これらを中間の金属棒を介して一連に、且つ両端部の形状記憶合金棒がそれぞれ前記反力受け用中空管材の奥端より以深の空洞部に納まる長さに繋いで成る連結材が、接合するべき二つの木質部材の接合面の前記下穴及び反力受け用中空管材の中へ、前記中央部の形状記憶合金棒が前記欠き込みに露出するように長さを配分して通され、二つの木質部材の接合面が合わされていること、
   二つの木質部材の接合面に開口する前記欠き込みに露出した前記中央部の形状記憶合金棒ないしその近傍の金属棒又は両者が、中央部の形状記憶合金棒が反応する温度以下であって両端部の形状記憶合金棒が反応する温度以上に加熱され両端部の形状記憶合金棒の外径を膨脹させて反力受け用中空管材の奥端へ掛け止められており、更に中央部の形状記憶合金棒が反応する温度以上に加熱して軸線方向に収縮させ、連結材を通じて二つの木質部材の接合部にプレストレスが導入されていることを特徴とする、木質部材の接合構造。
7. 二つの木質部材の接合面において、接合時に相互に突き合わされる位置にそれぞれ凹部が形成され、前記凹部とほぼ同形、同大で二つの木質部材の凹部を突き合わせた際の奥行き寸法と略等しい長さのジベルが、二つの木質部材の接合面の凹部へ嵌め込まれていることを特徴とする、請求項５又は６に記載した木質部材の接合構造。
8. 二つの木質部材の接合部に開口する欠き込みが同質の木片で塞がれていることを特徴とする、請求項５又は６若しくは７に記載した木質部材の接合構造。
9. 連結材を構成する金属棒が鋼棒又は低降伏点鋼棒であることを特徴とする、請求項５又は６に記載した木質部材の接合構造。

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