JP2007009437A - 木材の連結構造及びこれを用いた木造建築物用構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 相欠き構造による木材同士の連結構造部分において、木理方向に力が加わっても容易に剪断されることを防止する。
【解決手段】 互いに厚み方向に材厚の半分となる切欠き凹部２を形成し、切欠き凹部２同士を嵌合することで、同一面内に交差状に組合わされる一対の木材１において、互いに嵌め合わされる切欠き凹部２の木理方向に沿った両縁部の少なくとも一方２ａに傾斜部３を形成し、交差する相手側木材１の木理直交方向の当接面１ｂに対する接触面積を減じた構成とする。なお、切欠き凹部２の形成位置と木材１の端部１ａまでの距離が短い側に、傾斜部３が形成されていることが好ましく、また、切欠き部分２において、木材１の材厚方向を貫通するだぼ孔４を形成し、木材１同士の嵌合状態でだぼ５により互いを連結したこととする。
【選択図】 図１

Description

本発明は木材同士を互いに交差するように連結する相欠き構造よりなる木材の連結構造及びこれを用いた木造建築物用構造体に関するものである。

木材同士を連結する継手構造の１つに相欠き構造がある。この相欠き構造は、図８（ａ）に示すように互いに接合する相手部材ａに対して例えば矩形状切欠きｂを形成し、この切欠き凹部ｂ同士を嵌め合うことで、部材ａ同士を同一面内であって、かつ所定の交差角度で接合するものである。
この相欠き構造では、接合部分が面一であるためこれを木工構造体として組立てた場合に見栄えが向上する。しかし、この構造では長手（木理）方向に沿って相対的に引張りなどの応力が加わると、切欠き凹部ｂの底面部分を境界として木理方向に引き剥がし力が生じ、特に力が加わった側が短尺側である場合には、図８（ｂ）に示すように、木理方向に沿って簡単に剪断剥離しやすい。

そこで、下記特許文献では、連結部分である相欠きの部分の表裏をその交差角に応じた形状に折曲げ加工した薄板状の補強金具で覆い、これを固着して補強構造を構成している。
特開平１０−２３１５５８号公報

しかしながら、このような補強構造では、施工性が悪く、また補強金具の材厚分厚みが増すうえに、釘などの接合部材が外表面に露出するため、見栄えが低下し、この部分を最終仕上げとする木工構造体としての仕様には適合せず、この面を仕上げ材で覆う加工を必要とし、手間がかかっていた。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、相欠き部分における木理方向に力が加わっても容易に剪断されることがない木材の連結構造を提供するものである。

また本発明の他の目的は、前記相欠き構造による連結構造を持ちいることにより、耐力壁構造となる木造建築物に用いられる構造体や、和風意匠等を施したパーティションなどにも好適な木造建築物用構造体を提供するものである。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明の請求項１記載の木材の連結構造によれば、互いに厚み方向に材厚の半分となる切欠き凹部２を形成し、該切欠き凹部２同士を嵌合することで、同一面内に交差状に組合わされる一対の木材１において、
互いに嵌め合わされる切欠き凹部２の木理方向に沿った両縁部の少なくとも一方２ａに傾斜部３を形成し、交差する相手側木材１の木理直交方向の当接面１ｂに対する接触面積を減じたことを特徴とするものである。

請求項２記載の木材の連結構造によれば、前記切欠き凹部２の形成位置と木材１の端部１ａまでの距離が短い側に、前記傾斜部３が形成されていることを特徴とするものである。

請求項３記載の木材の連結構造によれば、前記切欠き部分２において、木材１の材厚方向を貫通するだぼ孔４を形成し、木材１同士の嵌合状態でだぼ５により連結したことを特徴とするものである。

請求項４記載の木材の連結構造を用いた木造建築物用構造体は、両端部を前記連結構造とし交差部を形成して複数対で構成するとともに長手方向を傾斜させて配置する木材１と、各木材１の両側交差部を固定する一対の枠材１０からなり、
前記各枠材１０は厚み方向に半分割されるとともに、前記木材の材厚の半分の厚みに相当し、かつ前記交差部の交差形状に応じたＸ字形の切欠き凹部１１を形成することにより、前記各交差部を挟み込み、かつ端部１ａを枠材１０の外側に突出させた状態に固定するものであることを特徴とするものである。

請求項５の木材の連結構造を用いた木造建築物用構造体は、土台２３と横架材２４間または一対の横架材２４間に連結される左右一対の柱材１２により主体枠２２を構成するとともに、該主体枠２２の内側に前記連結構造により互いに同一面内にＸ字形に組合わされるとともに、両側を前記枠材１０に連結され、上下端を上下の枠材２０，２１に連結された複数対の木材１を配置し、かつ各木材１の前記両側枠材１０からの外側突出端を前記柱材１２の内側に形成された受入孔１３に嵌着したことを特徴とするものである。

本発明に係る請求項１記載の木材の連結構造によれば、木理方向に外力が加わると、互いの接触面積が減じてあることから、小面積の縁部が当接面に食込み変形を起こさせることとなる。これにより、切欠き凹部の底面を境界とする剪断応力が発生しにくく、木理方向に沿う剪断剥離が起こりにくくなる。

このようにするための加工も単に傾斜面の加工だけで良いため簡単であり、また、面外突出部分がないため、意匠的にも好ましい。

請求項２記載の木材の連結構造によれば、凹部と木材端部との距離が短い場合において、前述の剪断剥離防止効果が高い。

請求項３記載の木材の連結構造によれば、外力が加わった場合にだぼが両木材間の相対移動を防止できる。

請求項４記載の木造建築物用構造体では、切欠き凹部同士で連結された部分である交差部を枠体で挟み込んで固定するため、この部分における木材同士の離脱を防止できる。

請求項５記載の木造建築物用構造体によれば、木材の枠材からの突出部分は柱内側の受入孔内に嵌合され、枠材とともに柱−横架材−土台の内側に固定される。組上げられた構造体は、Ｘ字形に組まれた各木材により、横架材の長手方向に沿う外力である略水平方向に対する抵抗体として作用する。このことから、従来の筋交いなどに比べてその抵抗が大きく、これによって木造建築物用構造体として用いた場合に、木造建築物の強度向上効果が高くなる耐力壁としての利用も可能となる。さらに各木材は同一面内に収っており、主体枠内にＸ字形が縦方向複数に配列することが可能となり、しかも外表面には釘などの接合部材がない外観で構成可能であり、それ自体を仕上げ材として活用できるため、構造材としてだけでなく、和風意匠のパーティションなどとして単独または障子などと組合わせて使用も可能である。

以下本発明の最良の形態につき添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る木材の連結構造を示す一部組立状態を含む分解斜視図、図２（ａ），（ｂ）は同組立状態における説明用断面図である。
図１において、後述する構造体の傾斜材として用いる複数の木材１は、同一寸法の幅、厚み及び長さに製材されたもので、その両端部１ａに長手方向に対して４５°の切欠きが両側縁から形成され９０°の先端を形成している。そして、両端部に近い位置には９０°互いに交差して同一面内に接合するように材厚の１／２の深さであって、木材１の幅に等しい長さの切欠き凹部２を互いに向き合う面となる上面及び底面に形成している。

前記切欠き凹部２の木材端部１ａ側には相手側木材１との接合面積を減ずるための傾斜部３が切欠き形成されており、さらには切欠き凹部２の略中心位置には各木材１の材厚方向を貫通するだぼ孔４が開口形成され、互いに接合した後このだぼ孔４に材厚と略同一長さに形成されただぼ５を貫入することによって接合性を向上させている。

以上において、図２（ａ）に示すように、接合した木材１同士は９０°交差した同一面内の接合形態となる。この状態から同図（ｂ）の矢印Ａ方向の引張り力が加わった場合に、木材１の端部１ａ側に切欠き凹部２の底面部分を境界として木理方向の引き剥がし力が生ずることになるが、互いの接触面積が減じてあることから、小面積の縁部２ａが当接面１ｂに食込み、この部分と相手側木材１の木理直交方向の接合縁を互いに食込んだ状態で変形させつつ、この剪断応力を吸収することになる。また、図２（ｂ）中の矢印Ｂに示す傾斜部３に沿った面外への滑り力が作用することによっても、引張り力と同方向の剪断応力を減らすことになる。なお、図２では省略しているが、前記だぼ５が両切欠き凹部２を貫通して嵌合されていることにより、矢印Ａ方向への引張り力を減殺し、ずれそのものを防止する機能も有する。

次に以上の連結構造を用いた木造建築物用構造体の要部構成を図３〜図５を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は連結構造を用いた構造体の組立手順を示す斜視図、図４（ａ）は組立完成状態における部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図、図５（ａ），（ｂ）は枠材に加わる力の方向に伴う木材端部に加わる力の方向を示す説明用部分断面図である。

まず、木材としての傾斜材１（前記木材１と同一のもの、以下傾斜材１の各部の形状は図１，２に示した木材１の各部の符号を援用する）の端部近傍には上記連結構造にて交差部７が形成される。図３（ａ）に示すように、この構造体は、交差部７の交差形状に応じた形状、すなわち中央部で９０°の交差角で、水平面に対し４５°をなしたＸ字形に交差する凹部１１が、予め切込み形成された板状枠材１０を具備する。この枠材１０は厚み方向に半分割され、その半分割体１０ａは重ね合せた状態で柱状の枠材１０を構成するものであり、その対向面に前記Ｘ字形凹部１１をそれぞれ形成し、これら凹部１１の切込み深さは傾斜材１の材厚の半分となっている。

そして、図３（ｂ）に示すように、一方の半分割体１０ａの凹部１１に傾斜材１の交差部７を組込んだ状態で、他方の半分割体１０ａの凹部１１を嵌めるように重ね合わせる。すなわち、各半分割体１０ａの対向する凹部１１，１１に傾斜材１の交差部７が嵌入し、各半分割体１０ａにて挟み込むようになる。これら半分割体１０ａは、接合手段により、図３（ｃ）に示すように傾斜材１の交差部７が、傾斜材１の端部１ａを枠材１０の外側に突出した状態で枠材１０として一体化される。なお、接合手段としては、例えば接着剤が用いられ、接着には木質素材に良好な接着剤を用いることにより接着剤硬化後は完全一体化される。組立状態で傾斜材１の交差部７における枠材１０からの突出端部１ａは、その９０°の切欠きに応じて略矩形状配置となる。

その後は、図３（ｄ）に示すように、後述する主体枠における柱材１２の内側に枠材１０を取付ける。この柱材１２には前記端部１ａがはめ込まれる矩形状の受入孔１３が開口形成されている。柱材１２に対する取付状態では図４（ａ），（ｂ）に示すように、傾斜材１は枠材１０からの突出端（１ａ，１ａ）が受入孔１３の形状に略合致する。

以上のように組立てられた構造体における枠材１０に図５（ａ），（ｂ）に矢印で示すように上向き及び下向きの引張り応力（斜線矢印）が加わると，図に示すように、各傾斜材１にはそれぞれ矢印に示す引張り方向（白矢印）及び圧縮方向（黒矢印）の抵抗力となって同時に角度を異なえて分散し、枠材１０の形状を維持することになり、従来の一般的筋交いが材料による圧縮抵抗と、金物による引張り抵抗のいずれかであるのに比べ双方向の抵抗を示し、これによって枠組まれた矩形状が維持されるものとなる。同時に、上記したように、木材１同士が９０°交差した同一面内の接合形態となり、互いの接触面積が減じた構成としたことから、小面積の縁部２ａが当接面１ｂに食込み、この部分と相手側木材１の木理直交方向の接合縁を互いに食込んだ状態で変形させつつ、この剪断応力を吸収することになる。さらに、各木材同士において、だぼ５が両切欠き凹部２を貫通して嵌合されることで、強固な構造を構成する。

次に以上の構成における連結構造を用いた木造建築物用構造体の全体的構成について説明する。図６は構造体の全体構成を示す正面分解図、図７は同じく組立完成状態を示す木造建築物用構造体の斜視図である。

本実施の形態では、図６に示すように、傾斜材１は上下方向で４対配置され、そのうちの中央の２対は各傾斜材１を長尺とし、長手方向中央の交差位置も相欠き連結構造により同一面内に収るようにしてＸ字形に交差部を構成して、各端部１ａが左右の枠材１０に前述のごとき構造により接合している。
また上部及び下部の２対は中央の傾斜材１の略半分の長さであって、その両側が前述のごとき構造により、左右の枠材１０に接合している。上部側傾斜材１の上端となる交差部７は、左右の枠材１０にほぞとほぞ孔結合により連結した横架材としての天枠２０の下部中央に連結している。下部側傾斜材１の下端となる交差部７は、左右の枠材１０にほぞとほぞ孔結合により連結した地枠２１の上部中央に連結している。これら天枠２０、地枠２１との連結は、上記した枠材１０と同様に、矩形状の受入孔を形成して嵌め込むことで行われる。そして、全体として各傾斜材１によりそれぞれが略正方形状の菱形模様が上下に連続する意匠の枠組形状となっている。

これに対し、主体枠２２は、下部側の土台２３と上部側の横架材２４間の両側にほぞとほぞ孔結合により連結した前述した左右一対の柱材１２により構成され、前記両枠材１０、天枠２０及び地枠２１により構成された枠組体をその内側に固定している。
なお、横架材２４と天枠２０との間には本実施の形態では空間が形成され、天枠２０の直上に、補強部材２５、例えば鋼製シャフトを横設し、両端を左右の柱材１２に貫通配置させ、ナット部材等にて締結固定し、左右の柱材１２間を連結している。

前記天枠２０及び地枠２１の柱材１２に対する連結構造は、ほぞとほぞ孔で構成される構造にて結合され、左右の枠材１０と柱材１２とは、前記傾斜材１の枠材１０外側への突出端部１ａを受ける前述の受入孔１３を介して連結される。

したがって、以上のように組上げられた構造体は、Ｘ字形に組まれた複数の傾斜材１により、横架材２４の長手方向に沿う外力である略水平方向の外力によって枠組み全体を菱形状に変形させようとする外力に対する抵抗体として作用し、しかも従来の対角線方向に配置される筋交いなどに比べてその抵抗が大きくなるものである。
これにより、この構造体は、耐力壁として構成することも可能となり、木造建築物用構造体として用いた場合に、木造建築物の強度向上効果が高くなる効果を得られる。
加えて各傾斜材１は相欠き構造により同一面内に収っており、主体枠２２の厚さ内にＸ字形構造が縦方向複数に配列され、しかも外面には釘などの接合部材が露出することがなく、素材自体の表面となるため、それ自体を仕上げ材として活用でき、単なる構造材としてだけでなく、和風意匠のパーティションなどとして単独で使用可能となる。

また、傾斜体１により、貫通した空間部分を備えた構成となることから、採光を行うことも可能な壁状構造体となり、単なる壁材のような圧迫感を取り除くことが可能となって、屋内空間を広く見せることも可能となる。
さらには、傾斜材１、枠材１０などの枠組み状の部材のみで構造体として十分な強度を得られることから、この構造を障子格子のように構成することも可能であり、一方の面に障子紙を配置して構成する、或いは透明ガラスや、すりガラスを嵌め込む、透明樹脂板や着色樹脂板を展設するなど、種々の素材と組合わせて使用可能であり、意匠性を向上することが可能となる。

なお、本実施形態では図７に示すように、柱材１２、土台２３、横架材２４の幅寸法に対し、枠材１０、天枠２０及び地枠２１と同一の幅としたが、これより細幅であって主体枠２２の内側に収るようにしても良い。

また、前記中央でＸ字形に交差する部分も相欠き構造として切欠き凹部を形成した。この場合には切欠き凹部の両側または片側に必要に応じて嵌合部の接触面積を減ずるための傾斜面を形成しても良いが、この部分では左右に端部までの長さが十分あり、剪断剥離が生ずるおそれが少ないうえに、外部に露出する箇所なので意匠性などを勘案すれば、必ずしも必要ではない。

本発明に係る木材の連結構造を示す一部組立状態を含む分解斜視図である。 （ａ），（ｂ）は同組立状態における説明用断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は連結構造を用いた構造体の組立手順を示す要部斜視図である。 （ａ）は組立完成状態における部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 （ａ），（ｂ）は枠材に加わる力の方向に伴う傾斜材端部に加わる力の方向を示す説明用部分断面図である。 木造建築物用構造体の全体構成を示す正面分解図である。 同じく組立完成状態を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は従来の相欠き連結構造を示す説明用断面図である。

符号の説明

１…木材（傾斜材）
１ａ…端部
１ｂ…当接面
２…切欠き凹部
２ａ…縁部
３…傾斜部
４…だぼ孔
５…だぼ
７…交差部
１０…枠材
１０ａ…半分割体
１１…Ｘ字形切欠き凹部
１２…柱材
１３…受入孔
２０…枠材（天枠）
２１…枠材（地枠）
２２…柱主体枠
２３…土台
２４…横架材

Claims (5)

1. 互いに厚み方向に材厚の半分となる切欠き凹部を形成し、該切欠き凹部同士を嵌合することで、同一面内に交差状に組合わされる一対の木材において、
   互いに嵌め合わされる切欠き凹部の木理方向に沿った両縁部の少なくとも一方に傾斜部を形成し、交差する相手側木材の木理直交方向の当接面に対する接触面積を減じたことを特徴とする木材の連結構造。
2. 前記切欠き凹部の形成位置と木材の端部までの距離が短い側に、前記傾斜部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の木材の連結構造。
3. 前記切欠き部分において、木材の材厚方向を貫通するだぼ孔を形成し、木材同士の嵌合状態でだぼにより連結したことを特徴とする請求項１または２記載の木材の連結構造。
4. 請求項１又は２又は３記載の木材の連結構造を用いた木造建築物用構造体であって、
   両端部近傍を前記連結構造とし交差部を形成して複数対で構成するとともに長手方向を傾斜させて配置する木材と、各木材の両側交差部を固定する一対の枠材からなり、
   前記各枠材は厚み方向に半分割されるとともに、前記木材の材厚の半分の厚みに相当し、かつ前記交差部の交差形状に応じたＸ字形の切欠き凹部を形成することにより、前記各交差部を挟み込み、かつ端部を枠材の外部に突出させた状態に固定するものであることを特徴とする木造建築物用構造体。
5. 土台と横架材間または一対の横架材間に連結される左右一対の柱材により主体枠を構成するとともに、該主体枠の内側に前記連結構造により互いに同一面内にＸ字形に組合わされるとともに、両側を前記枠材に連結され、上下端を上下の枠材により連結された複数対の木材を配置し、かつ各木材の前記両側枠材からの外側突出端を前記柱材の内側に形成された受入孔に嵌着したことを特徴とする請求項４記載の木造建築物用構造体。

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