JP2022007095A - 接合構造体および建築物 - Google Patents

Abstract

【課題】バタフライジョイントに適した接合部材を備える接合構造体および建築物を提供すること。【解決手段】本発明の接合構造体は、第１の木製パネルと、第２の木製パネルと、第１の木製パネルと第２の木製パネルとを接合する千切り状の接合部材とを含み、接合構造体は、約１０ｋＮ以上の許容耐力を有する。１つの実施形態では、接合構造体における木製パネルの曲げ強度：前記接合部材の曲げ強度は、１：２．２～１：３．６である。【選択図】図１

Description

本発明は、接合構造体、および、その接合構造体を含む建築物に関する。

従来から、木材（例えば、木製の家具）の接合方法の１つとして千切り（バタフライジョイント）が知られている。

札幌ファニシング株式会社、"木材の接合方法"、［online］、［令和２年３月２５日検索］、インターネット<URL: http://www.sf-terra.co.jp/interior/mame/other/56/>

本発明は、建築物の構成材として適切な新規のバタフライジョイントに適した接合部材およびそれを備える接合構造体を提供することを目的とする。

本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
第１の木製パネルと、第２の木製パネルと、前記第１の木製パネルと前記第２の木製パネルとを接合する千切り状の接合部材とを含む接合構造体であって、
前記接合構造体は、約１０ｋＮ以上の許容耐力を有する、接合構造体。
（項目２）
前記接合部材は、複数の板材を積層した集成材を含む、項目１に記載の接合構造体。
（項目３）
前記複数の板材は、第１の繊維方向を有する第１の板材と、前記第１の繊維方向と異なる第２の繊維方向を有する第２の板材とを含み、
前記第１の板材の総体積は、前記第２の板材の総体積より大きく、
前記接合部材の高さ方向は、前記第１の繊維方向と略同一である、項目２に記載の接合構造体。
（項目４）
前記複数の板材は、第１の繊維方向を有する複数の第１の板材のみを含み、
前記接合部材の高さ方向は、前記第１の繊維方向と略同一である、項目２に記載の接合構造体。
（項目５）
前記接合部材は、前記複数の第１の板材の強度が前記接合部材の高さ方向の中心軸に対して対称になるように、前記複数の第１の板材が積層された構造を有する、項目４に記載の接合構造体。
（項目６）
前記接合部材は、アール加工が施された角部を有する、項目１～５のいずれか一項に記載の接合構造体。
（項目７）
前記アール加工が施された角部のＲ値は、Ｒ６～Ｒ１５である、項目６に記載の接合構造体。
（項目８）
蟻溝が、前記第１の木製パネルの接合部の所定位置および前記第２の木製パネルの接合部の所定位置にそれぞれ形成されており、
前記第１の木製パネルの蟻溝と前記第２の木製パネルの蟻溝とを位置合わせすることにより、前記接合部材の形状に対応する断面蟻形の空間が形成され、
前記第１の木製パネルおよび前記第２の木製パネルは、前記接合部材を前記断面蟻形の空間に挿入することによって相互に接合されるように構成される、項目１～７のいずれか一項に記載の接合構造体。
（項目９）
前記接合構造体は、前記第１の木製パネルと前記第２の木製パネルとの接合のための金具を備えていない、項目１～８のいずれか一項に記載の接合構造体。
（項目１０）
前記第１の木製パネルおよび前記第２の木製パネルは、直交集成材で作製されている、項目１～９のいずれか一項に記載の接合構造体。
（項目１１）
前記第１の木製パネルおよび前記第２の木製パネルの幅方向の長さはそれぞれ、約３００ｍｍ～約８００ｍｍである、項目１～１０のいずれか一項に記載の接合構造体。
（項目１２）
前記接合部材の大きさは、高さ方向の長さが約１５０ｍｍ～約２７０ｍｍ、幅方向の長さが約１５０ｍｍ～約２７０ｍｍ、厚みが約９０ｍｍ～約２７０ｍｍ、側面表面間の最短の長さが約７５ｍｍ～約１３５ｍｍである、項目１～１１のいずれか一項に記載の接合構造体。
（項目１３）
前記木製パネルの曲げ強度：前記接合部材の曲げ強度は、１：２．２～１：３．６である、項目１～１２のいずれか一項に記載の接合構造体。
（項目１４）
前記接合構造体は、約１８ｋＮ以上の終局耐力を有する、項目１～１３のいずれか一項に記載の接合構造体。
（項目１５）
項目１～１４のいずれか一項に記載の接合構造体を含む、建築物。
（項目１６）
項目１～１４のいずれか一項に記載の接合構造体において使用される、接合部材。

本発明によれば、バタフライジョイントに適した接合部材を備える接合構造体および建築物を提供することが可能である。

本発明の接合構造体の一例を示す図 本発明の接合構造体の他の一例を示す図 図１および図２に示される接合部材１３０の構造の一例を示す図 接合部材１３０の構造の一例を示す図 建築物の一例を示す図

（定義）
以下、本明細書において用いられる用語を定義する。

本明細書中で「約」とは、後に続く数値の±１０％の範囲内をいう。

本明細書中で、降伏荷重とは、降伏開始時に印加されている荷重をいう。

本明細書中で、許容耐力とは、最大荷重の２／３と降伏荷重とのうちの小さい方の荷重の大きさをいう。

本明細書中で、終局耐力とは、少なくとも部分的に崩壊し始める時に印加されている荷重の大きさをいう。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書全体を通して、同一の構成要素には同一の参照数字が使用されている。

（接合構造体）
図１は、本発明の接合構造体の一例を示す。図１ａは、接合状態の接合構造体１００の構造の一例を示し、図１ｂは、図１ａに示される接合構造体１００の分解図である。

図１ａおよび図１ｂに示される実施形態では、接合構造体１００は、木製パネル１１０と、木製パネル１２０と、木製パネル１１０と木製パネル１２０と接合するための千切り状の接合部材１３０とを含む。ここで、本発明では、木製パネル１１０の比較的大きい表面積を有する面を木製パネル１１０の主面１１１とし、木製パネル１２０の比較的大きい表面積を有する面を木製パネル１２０の主面１２１とする。図１ａおよび図１ｂに示される実施形態では、木製パネル１１０および木製パネル１２０は、相互に略直交するように配置されている（すなわち、木製パネル１１０の主面１１１と木製パネル１２０の主面１２１とが略直交する）。

図１ｂに示されるように、接合部材１３０の一方の半体を嵌め込むために接合部材１３０の一方の半体の形状に対応している蟻溝１４０_１（すなわち、略等脚台形状の第１の開口部）が、木製パネル１１０の接合部の所定の位置に形成されている。また、接合部材１３０の他方の半体を嵌め込むために接合部材１３０の他方の半体の形状に対応している蟻溝１４０_２（すなわち、第１の開口部の上底に沿った軸に対して第１の開口部と線対称である略等脚台形状の第２の開口部）が、木製パネル１２０の接合部の所定の位置に形成されている。図１ａおよび図１ｂに示される実施形態では、木製パネル１１０の主面１１１上に表れる蟻溝１４０_１の開口部の形状は長方形であり、木製パネル１２０の主面１２１上に表れる蟻溝１４０_２の形状は略等脚台形である。木製パネル１１０と木製パネル１２０との間のこの差異は、図１ｂに示されるように木製パネル１１０と木製パネル１２０と直交するように配置されていることに起因するものである。蟻溝１４０_１、１４０_２の形状は、略等脚台形に限られず、略凸形状（例えば、略等脚台形の下方に四角形が組み合わさった形状）であってもよい。好ましい実施形態において、蟻溝の形状は略等脚台形である。

木製パネル１１０の蟻溝１４０_１と木製パネル１２０の蟻溝１４０_２とを位置合わせすることによって、接合部材１３０の全体形状に対応する断面蟻形の空間１５０（すなわち、蟻溝１４０_１と蟻溝１４０_２とを組み合わせることによって作り上げられる千切り状の凹部）が形成される。木製パネル１１０の蟻溝１４０_１と木製パネル１２０の蟻溝１４０_２とが位置合わせされた状態で、接合部材１３０を断面蟻形の空間１５０に挿入することによって、木製パネル１１０および木製パネル１２０は、接合部材１３０によって固定され、相互に接合される。

本明細書において、以下、接合構造体の許容耐力または終局耐力の好ましい数値を記載するが、これらの数値は、木製パネル２枚を１つの接合部材で接続した接合構造体に関するものである点に留意されたい。

本発明の接合構造体１００は、少なくとも約１０ｋＮ以上の許容耐力、好ましくは、約１２ｋＮ以上の許容耐力を有し、より好ましくは、約１４ｋＮ以上の許容耐力を有する。１つの実施形態において、本発明の接合構造体１００は、約１０ｋＮ～約２５ｋＮ、約１０ｋＮ～約２５ｋＮ、約１２ｋＮ～約２５ｋＮ、約１４ｋＮ～約２５ｋＮの許容耐力を有する。このように、接合構造体１００が約１０ｋＮ以上の許容耐力、好ましくは約１２ｋＮ以上の許容耐力を有することにより、これらの接合構造体を用いて建築される、家屋などの建築物において十分な強度を達成し得る。特に、接合構造体１００が接合用金具を用いることなく上記の許容耐力を達成し得ることは予想外であった。

本発明の接合構造体１００は、少なくとも約１８ｋＮ以上の終局耐力、好ましくは、約２０ｋＮ以上の終局耐力を有し、より好ましくは、約２２ｋＮ以上の終局耐力を有し、最も好ましくは、約２５ｋＮ以上の終局耐力を有する。１つの実施形態において、本発明の接合構造体１００は、約１８ｋＮ～約３５ｋＮ、約２０ｋＮ～約３５ｋＮ、約２２ｋＮ～約３５ｋＮ、約２５ｋＮ～約３５ｋＮの終局耐力を有する。このように、接合構造体１００が約１８ｋＮ以上の終局耐力を有することにより、これらの接合構造体を用いて建築される、家屋などの建築物において十分な強度を達成し得る。また、接合構造体１００が約１８ｋＮ以上、好ましくは約２０ｋＮ以上の終局耐力を有することにより、地震によって倒壊するリスクが低い。特に、接合構造体１００が接合用金具を用いることなく上記の終局耐力を達成し得ることは予想外であった。

より具体的には、図１ａおよび図１ｂに示される実施形態では、接合構造体１００は、接合部材１３０を用いて木製パネル１１０と木製パネル１２０とを相互に直交して接続するように構成されており、接合構造体１００は、好ましくは、幅方向のせん断力に対して約１２ｋＮ以上の許容耐力を有し、より好ましくは、幅方向のせん断力に対して約１３ｋＮ以上の許容耐力を有し、最も好ましくは、幅方向のせん断力に対して約１４ｋＮ以上の許容耐力を有する。

また、図１ａおよび図１ｂに示される実施形態では、接合構造体１００は、好ましくは、幅方向のせん断力に対して約１６ｋＮ以上の終局耐力を有し、より好ましくは、幅方向のせん断力に対して約１８ｋＮ以上の終局耐力を有し、最も好ましくは、幅方向のせん断力に対して約２０ｋＮ以上の終局耐力を有する。

図１ａおよび図１ｂに示される実施形態では、木製パネル１１０および木製パネル１２０のそれぞれの幅方向の長さ（すなわち、蟻溝のテーパー状内側面上の対向する頂部間の最短距離方向に沿った辺の長さ）は、好ましくは、約３００ｍｍ～約８００ｍｍであり、より好ましくは、約４００ｍｍ～約７００ｍｍであり、最も好ましくは、約５００ｍｍ～約６００ｍｍである。

図２は、本発明の接合構造体の他の一例を示す。図２ａは、接合状態の接合構造体１００’の構造の一例を示し、図２ｂは、図２ａに示される接合構造体１００’の分解図である。

図２ａおよび図２ｂに示される実施形態では、接合構造体１００’は、木製パネル１１０’と、木製パネル１２０と、木製パネル１１０’と木製パネル１２０と接合するための千切り状の接合部材１３０とを含む。ここで、本発明では、木製パネル１１０’の比較的大きい表面積を有する面を木製パネル１１０’の主面１１１’とし、木製パネル１２０の比較的大きい表面積を有する面を木製パネル１２０の主面１２１とする。図２ａおよび図２ｂに示される実施形態では、木製パネル１１０’および木製パネル１２０は、相互に略平行に略面一になるように隣接して配置されている（すなわち、木製パネル１１０’の主面１１１’と木製パネル１２０の主面１２１とが略平行かつ略面一である）。

図２ｂに示されるように、接合部材１３０の一方の半体を嵌め込むために接合部材１３０の一方の半体の形状に対応している蟻溝１４０_３が、木製パネル１１０’の接合部の所定の位置に形成されている。また、図２ｂに示される実施形態と同様に、接合部材１３０の他方の半体を嵌め込むために接合部材１３０の他方の半体の形状に対応している蟻溝１４０_２が、木製パネル１２０の接合部の所定の位置に形成されている。図２ａおよび図２ｂに示される実施形態では、木製パネル１１０’の主面１１１’上に表れる蟻溝１４０_３の形状は略等脚台形であり、木製パネル１２０の主面１２１上に表れる蟻溝１４０_２の形状もまた略等脚台形である。

木製パネル１１０’の蟻溝１４０_３と木製パネル１２０の蟻溝１４０_２とを位置合わせすることによって、接合部材１３０の全体形状に対応する断面蟻形の空間１５０’（すなわち、蟻溝１４０_３と蟻溝１４０_２とを組み合わせることによって作り上げられる千切り状の凹部）が形成される。木製パネル１１０’の蟻溝１４０_３と木製パネル１２０の蟻溝１４０_２とが位置合わせされた状態で、接合部材１３０を断面蟻形の空間１５０’に挿入することによって、木製パネル１１０’および木製パネル１２０は、接合部材１３０によって固定され、相互に接合される。

図２ａおよび図２ｂに示される実施形態では、接合構造体１００’は、接合部材１３０を用いて木製パネル１１０’と木製パネル１２０とを相互に並列して接続するように構成されており、接合構造体１００’は、好ましくは、幅方向のせん断力に対して約１５ｋＮ以上の許容耐力を有し、より好ましくは、幅方向のせん断力に対して約１６ｋＮ以上の許容耐力を有し、最も好ましくは、幅方向のせん断力に対して約１８ｋＮ以上の許容耐力を有する。

また、図２ａおよび図２ｂに示される実施形態では、接合構造体１００’は、好ましくは、幅方向のせん断力に対して約２５ｋＮ以上の終局耐力を有し、より好ましくは、幅方向のせん断力に対して約２７ｋＮ以上の終局耐力を有し、最も好ましくは、幅方向のせん断力に対して約２９ｋＮ以上の終局耐力を有する。

さらに、図２ａおよび図２ｂに示される実施形態では、接合構造体１００’は、接合部材１３０を用いて木製パネル１１０’と木製パネル１２０とを相互に並列して接続するように構成されており、接合構造体１００’は、好ましくは、高さ方向の引張力に対して約１１ｋＮ以上の許容耐力を有し、より好ましくは、高さ方向の引張力に対して約１２ｋＮ以上の許容耐力を有し、最も好ましくは、高さ方向の引張力に対して約１２．５ｋＮ以上の許容耐力を有する。

また、図２ａおよび図２ｂに示される実施形態では、接合構造体１００’は、好ましくは、高さ方向の引張力に対して約２０ｋＮ以上の終局耐力を有し、より好ましくは、高さ方向の引張力に対して約２３以上の終局耐力を有し、最も好ましくは、高さ方向の引張力に対して約２５ｋＮ以上の終局耐力を有する。

図１に示される実施形態において、接合構造体１００は、木製パネル１１０と木製パネル１２０とを接合するための金具（例えば、カスガイ、タイプレート）を備えていなくてもよい。これにより、木材のみで十分な強度の建築物を建築することができ、環境面においても優れている。好ましい実施形態においては、本発明の接合構造体は、接合のための金具を有さない。好ましくは、接合構造体１００は、木製パネル１１０と木製パネル１２０とを接合するために木材のみを備え得る。図２に示される接合構造体１００’についても同様である。

本発明の接合構造体における接合部材および木製パネルの厚さは、それぞれ独立して、８０ｍｍ～１００ｍｍであり得、好ましくは、約９０ｍｍであり得る。典型的な実施形態において、接合部材と木製パネルとは同じ厚さを有し得る。

実施例に記載されるように、本発明者らは、バタフライジョイントに使用される接合部材が、無垢材（すなわち、丸太からそのまま成形された木材）から作製される場合には、十分な強度を得ることができないことを見出した。また、バタフライジョイントに使用される接合部材が、繊維方向を揃えて複数の単板を積層した単板積層材（ＬＶＬ；Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｖｅｎｅｅｒ Ｌｕｍｂｅｒ）である場合には、接合部材によって接合されたＣＬＴパネルに応力が印加されると、ＣＬＴパネルの強度と比較して接合部材の強度が強すぎＣＬＴパネルが容易に割れてしまうため、接合構造体としては十分な強度を達成しにくかった。なお、本明細書中でＣＬＴパネルとは、「直交集成材」（ＣＬＴ；Ｃｒｏｓｓ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｔｉｍｂｅｒ）を指す。

すなわち、接合構造体として十分な強度を達成するためには、木製パネルの強度と接合部材の強度とのバランスが重要なのであり、いずれかを突出して強度を高くしたとしても接合構造体として本発明で意図される強度は達成されないことが明らかになった。一般的に、２枚の木製パネルを接合部材で接続した接合構造体においては、特に接合部材の強度を上げることが接合構造体の強度につながると予想されるところ、必ずしもそうではなかった点は本発明者らにも予想外であった。

好ましい実施形態において、木製パネルの強度（曲げ強度）：接合部材の強度（曲げ強度）は、１：２．２～１：３．６、好ましくは１：２．４～１：３．３、より好ましくは１：２．６～１：３．０であり得る。

例えば、一つの実施形態において、木製パネルは強度（面内方向強軸の曲げ強度）１０．８Ｎ／ｍｍ^２のＣＬＴパネル（等級Ｓ６０－３－３）であって、接合部材は曲げ強度３０．０Ｎ／ｍｍ^２のオウシュウアカマツの集成材である。

（接合部材）
図３は、図１および図２に示される接合部材１３０の構造の一例を示す。

図３に示される実施形態では、接合部材１３０は、接合部材１３０の側面１３１が中央部１３２において内向きに折れた形状（いわゆる、千切り状形状）を有する。ここで、本発明では、図３に示されるように、中央部１３２間を最短で辿った方向を接合部材１３０の幅方向とし、接合部材１３０の千切り状平面上の方向のうち軸方向と直交する方向を接合部材１３０の高さ方向とする。

図３に示される実施形態では、接合部材１３０は、アール加工が施された８個の角部１３３を備える。アール加工が施された角部１３３のＲ値は、好ましくは、Ｒ６～Ｒ１５である。図１および図２に示される接合構造体の木製パネルの蟻溝は、接合部材の角部に対応する凹形状を有し得る。

なお、図３に示される実施形態では、接合部材１３０の側面１３１が中央部１３２を谷としたＶ字型である例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、接合部材１３０の側面１３１は、内向きに丸みを帯びた円弧型であってもよい。また、側面１３１（中央部およびＲ部を除いて）全ての部分が接合部材１３０の上面および下面に対して９０°未満で傾斜している形状（接合部材１３０の上下半分の形状が略等脚台形）であってもよいし、側面１３１のうち、接合部材１３０の上面と接続される部分および／または下面と接続される部分に、接合部材１３０の上面および下面と直交する部分を有する形状（接合部材１３０の上下半分の形状が略凸形状）であってもよい。好ましい実施形態において、側面１３１（中央部およびＲ部を除いて）全ての部分が接合部材１３０の上面および下面に対して９０°未満で傾斜している。

接合部材１３０の高さ方向の長さは、好ましくは、約１５０ｍｍ～約２７０ｍｍであり、より好ましくは、約１７０ｍｍ～約２４０ｍｍであり、最も好ましくは、約１８０ｍｍ～約２２０ｍｍである。

接合部材１３０の幅方向の長さは、好ましくは、約１５０ｍｍ～約２７０ｍｍであり、より好ましくは、約１７０ｍｍ～約２４０ｍｍであり、最も好ましくは、約１８０ｍｍ～約２２０ｍｍである。

接合部材１３０の厚みは、好ましくは、約９０ｍｍ～約２７０ｍｍであり、より好ましくは、約９０ｍｍ～約１８０ｍｍであり、最も好ましくは、約９０ｍｍ～約１００ｍｍである。

接合部材１３０の一方の側面１３１の表面と他方の側面１３１の表面との間の最短の長さ（すなわち、図３に示される実施形態では、側面１３１の中央部１３２間の最短距離）は、好ましくは、約７５ｍｍ～約１３５ｍｍであり、より好ましくは、約８０ｍｍ～約１１０ｍｍであり、最も好ましくは、約９０ｍｍ～約１００ｍｍである。

なお、接合部材１３０は、２つの木製パネルを接合するための十分な強度を有する限りにおいて、中実材であってもよいし、中空材であってもよいし、中空材と１つ以上の筋交いとの組み合わせによって構成されていてもよい。

図４は、接合部材１３０の構造の一例を示す。図４に示される実施形態では、接合部材１３０は、複数の板材が積層された集成材である。

図４ａおよび図４ｂは、第１の繊維方向を有する第１の板材１３４と、第１の繊維方向とは異なる第２の繊維方向を有する第２の板材１３５とを備える接合部材１３０の構造の一例を示す。

図４ａおよび図４ｂに示される実施形態では、第１の板材１３４と第２の板材１３５とが、交互に積層されている。すなわち、図４ａおよび図４ｂに示される接合部材１３０は、隣接する層間で繊維方向が直交するように（すなわち、繊維方向が互い違いになるように）複数のひき板を積層した「直交集成材」（ＣＬＴ；Ｃｒｏｓｓ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｔｉｍｂｅｒ）で作製されている。それ故、第１の板材１３４の第１の繊維方向は、第２の板材１３５の繊維方向に対して略直交している。なお、図４ａおよび図４ｂに示される実施形態では、接合部材１３０の高さ方向は、第１の板材１３４の第１の繊維方向と略同一である。

図４ａに示される実施形態では、第１の板材１３４、第２の板材１３５、第１の板材１３４、第２の板材１３５、第１の板材１３４、第２の板材１３５の順に、第１の板材１３４および第２の板材１３５が３層ずつ交互に積層されており、第１の板材１３４および第２の板材１３５の各層の厚さは、略同一である。これにより、接合部材１３０の強度を、接合部材１３０の幅方向の中心点を通る高さ方向中心軸に対して対称にすることが可能である。このように、接合部材１３０の強度を、接合部材１３０の高さ方向中心軸に対して対称にすることによって、そうでない場合と比較して接合構造体の強度が増加され得る。

図４ｂに示される実施形態では、第１の板材１３４、第２の板材１３５、第１の板材１３４、第２の板材１３５、第１の板材１３４の順に、３層の第１の板材１３４および２層の第２の板材１３５を含む計５層の板材が積層されている。具体的には、接合部材１３０の高さ方向中心軸周りに中央の第１の板材１３４が配置され、中央の第１の板材１３４を挟むように２つの第２の板材１３５が配置され、中央の第１の板材１３４および２つの第２の板材１３５をさらに挟むように２つの第１の板材１３４が配置されている。それ故、接合部材１３０の強度を、接合部材１３０の幅方向の中心点を通る高さ方向中心軸に対して対称にすることが可能である。図４ｂに示される実施形態では、接合部材１３０は、接合部材１３０の高さ方向に沿った第１の繊維方向を有する第１の板材１３４の総体積が、第２の繊維方向を有する第２の板材１３５の総体積より大きいように構成され得る。これにより、そうでない場合と比較して接合構造体の強度が増加され得る。

図４ａおよび図４ｂに示される直交集成材製の接合部材１３０と同様に、図１および図２に示される木製パネル１１０（木製パネル１１０’）および木製パネル１２０もまた、直交集成材で作製されていてもよい。

図４ｃおよび図４ｄは、第１の繊維方向を有する第１の板材１３４のみを備える接合部材１３０の構造の一例を示す。すなわち、図４ｃおよび図４ｄに示される接合部材１３０は、隣接する層間で繊維方向が平行になるように複数のひき板を積層した「平行集成材」で作製されている。なお、図４ｃおよび図４ｄに示される実施形態では、接合部材１３０の高さ方向は、第１の板材１３４の第１の繊維方向と略同一である。

図４ｃに示される実施形態では、６層の第１の板材１３４が積層されており、第１の板材１３４の各層の厚さは、略同一である。それ故、接合部材１３０の強度を、接合部材１３０の幅方向の中心点を通る高さ方向中心軸に対して対称にすることが可能である。このように、接合部材１３０の強度を、接合部材１３０の高さ方向中心軸に対して対称にすることによって、そうでない場合と比較して接合構造体の強度が増加され得る。

図４ｄに示される実施形態では、５層の第１の板材１３４が積層されている。具体的には、接合部材１３０の高さ方向中心軸周りに中央の第１の板材１３４が配置され、中央の第１の板材１３４を挟むように２つの第１の板材１３４がさらに配置され、中央の第１の板材１３４および２つの第１の板材１３４をさらに挟むように２つの第１の板材１３４が配置されている。それ故、接合部材１３０の強度を、接合部材１３０の幅方向の中心点を通る高さ方向中心軸に対して対称にすることが可能である。

なお、図４に示される実施形態では、接合部材１３０の複数の層の間の接触面が接合部材１３０の高さ方向と平行である例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、接合部材１３０の複数の層の間の接触面は、接合部材１３０の高さ方向に対して垂直に延在していてもよい（すなわち、接合部材１３０の幅方向に沿って延在していてもよい）。

また、図４ａおよび図４ｃに示される実施形態では、直交集成材で作製されている接合部材１３０が６層に構成されている例を説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明では、隣接する層間で繊維方向が直交する限りにおいて、直交集成材で作製されている接合部材１３０の層の数は、２以上の任意の整数であり得る。

また、図４ｂおよび図４ｄに示される実施形態では、平行集成材で作製されている接合部材１３０が５層に構成されている例を説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明では、隣接する層間で繊維方向が平行になる限りにおいて、平行集成材で作製されている接合部材１３０の層の数は、２以上の任意の整数であり得る。

好ましい実施形態において、本発明の接合部材は木材のみから構成され、接合部材内に接合部材の強度向上用の金具を含まない。このように金具を含まない、木材のみから構成された接合部材であっても、本発明者らは、本明細書中で検討された形状、使用される板材の積層方法、角部のアール加工などを鋭意検討し、接合構造体として好ましい許容耐力、終局耐力を達成できることを見出した。

また、図４に示される実施形態では、接合部材１３０が直交集成材または平行集成材で作製されている例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、接合部材１３０は、樹脂で作製されていてもよい。接合部材１３０が樹脂製である場合、接合部材１３０は、例えば、３Ｄプリンタを用いて製造されてもよい。

（接合構造体１００を備える建築物）
図５は、建築物の一例を示す。図５ａに示される実施形態では、建築物２００は、図１～図４に示される接合構造体１００を備え、従って、建築物２００は、接合部材１３０を備える。図１～図２に示される木製パネル１１０（木製パネル１１０’）および木製パネル１２０は、建築物２００の天板パネル２１０、側面パネル２２０、および／または、底板パネル２３０に相当し得る。図５ａに示されるように、接合部材１３０は、建築物２００の天板パネル２１０と側面パネル２２０とを接合するように、および、建築物２００の側面パネル２２０と側面パネル２２０とを接合するように、配置されている。

図５ｂに示されるように、複数の建築物２００が、例えば接合部材１３０を用いて、相互に連結され、並列して設置されることにより、より大きな建築物を構築することも可能である。

複数の建築物２００が、例えば接合部材１３０を用いて、相互に連結され、積層して設置されることにより、複数階建ての建築物を構築してもよい。この場合、２階以上における接合部材の数は、１階における接合部材の数より少なくてもよい。これにより、建築物のコストを低減することが可能である。

なお、図１ｂに示される実施形態では、接合部材１３０の一方の半体の形状に対応する形状を有する蟻溝１４０_１が、第１の木製パネル１１０に形成され、かつ、接合部材１３０の他方の半体の形状に対応する形状を有する蟻溝１４０_２が、第２の木製パネル１２０に形成されている例を説明したが、本発明はこれに限定されない。接合部材１３０によって第１の木製パネル１１０と第２の木製パネル１２０とが十分な強度で接合される限りにおいて、接合部材１３０の任意の一部の形状に対応する形状を有する第１の凹部が、第１の木製パネル１１０の接合面に形成され、かつ、接合部材１３０の残りの一部の形状に対応する形状を有する第２の凹部が、第２の木製パネル１２０の接合面に形成され得る。図２ｂ、図４、図５に示される実施形態においても同様である。

なお、図５ｂに示される例では、建築物２００が並列して設置される例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、建築物２００の底板パネル２３０が（例えば接合部材１３０を用いて）天板パネル２１０の上に接合されることにより、一方の建築物２００が他方の建築物２００の上に重ねられ、複数階建て構造の建築物を構築するようにしてもよい。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。

（実施例１．木製の接合部材の強度試験）
図１～５に示す接合部材１３０と同様の外形の接合部材を、すぎ（例えば、曲げ強度約２２．２Ｎ／ｍｍ^２）の無垢材から製造した。具体的には、すぎの無垢材から２つの略台形状の部材を切り出し、それを中央で、ボルトで留めることによって、外形上は接合部材１３０と同一の接合部材（試験例１）を作製した。

接合部材（試験例１）で２枚のＣＬＴパネル（等級Ｓ６０－３－３：面内方向強軸の曲げ強度が約１０．８Ｎ／ｍｍ^２）を、図１に示すように直交させ、または図２に示すように並行して接続し、接合構造体を作製した。

直交させて接続した接合構造体についてせん断試験を、並行して接続した接合構造体についてせん断試験および引張試験をそれぞれ行った。これらの試験においては、試験体が破壊に至るまで一方向の荷重を連続的に加えた。加力装置としては２００ｋＮ自動コントロール式アクチュエータ（最大ストローク：５００ｍｍ）およびロードセル（容量：２００ｋＮおよび１００ｋＮ）を用い、電子式変位計（感度：１００×１０^－６／ｍｍ）およびデジタルひずみ測定装置を用いて測定を行った。加力の間、荷重及び変位の測定を行うと共に、目視による観察を行った。

その結果、無垢材から切り出した２つの部材をボルトで留めた接合部材は各試験で十分な強度を得ることができなかった。

（実施例２．木製の集成材から作製された接合部材の強度試験）
以下の各接合部材の試験例を作製した。
・試験例２：ボルトで留めることなく平行集成材（オウシュウアカマツ）を積層することによって作製した集成材一体型接合部材
・試験例３：平行集成材（オウシュウアカマツ）で２つの略台形状の部材を作製し、それを中央で、ボルトで留めることによって外形上接合部材１３０と同一にした集成材分割型接合部材
・試験例４：ＬＶＬを積層することによって作製したＬＶＬ一体型接合部材
・試験例５：ＬＶＬで２つの略台形状の部材を作製し、それを中央で、ボルトで留めることによって外形上接合部材１３０と同一にしたＬＶＬ分割型接合部材

試験例２および３で使用した接合部材の強度（曲げ強度）は約３０Ｎ／ｍｍ^２であり、試験例４および５で使用したＬＶＬの強度（曲げ強度）は約３９Ｎ／ｍｍ^２であった。

試験例２～５の接合部材で、２枚のＣＬＴパネル（等級Ｓ６０－３－３：面内方向強軸の曲げ強度が約１０．８Ｎ／ｍｍ^２）を、図１に示すように直交させ、または図２に示すように並行して接続し、それぞれ接合構造体を作製した。実施例１と同様に、直交させて接続した接合構造体についてせん断試験を、並行して接続した接合構造体についてせん断試験、曲げ試験および引張試験をそれぞれ行った。

試験例２と試験例３との比較から、接合構造体において、ボルトで留めない集成材一体型接合部材が集成材分割型接合部材と同等の強度を達成することが分かった。製造の手間やコスト、無駄な金具を使用しないことなどを考えると、集成材一体型接合部材が好ましい。試験例４と試験例５との比較でも同様の傾向が観察された。また、分割型接合部材を用いた場合は、一体型接合部材を用いた場合と比較して、初期に荷重低下が発生する頻度が高かった。

試験例２の接合部材よりも試験例４の接合部材の方が、強度が高いため、試験例４の方が試験例２よりも接合構造体の強度が高いことが予想された。しかしながら、実際には、試験例４の接合構造体を用いた各試験においては、ＣＬＴパネルが破損し、接合構造体としての強度は十分とは言えなかった。この結果から、接合構造体として十分な強度を達成するためには、木製パネルの強度と接合部材の強度とのバランスが重要なのであり、いずれかを突出して強度を高くしたとしても接合構造体として本発明で意図される強度は達成されないことが分かった。なお、詳細な試験結果は割愛するが、種々の試験を行った結果から、木材パネルの曲げ強度に対して接合部材の曲げ強度が２．２～３．６倍である場合に、木製パネルの強度と接合部材の強度とのバランスが良好とあることを発明者は見出した。

（実施例３．接合部材の形状の検討）
本実施例では、接合部材の形状を検討した。図１～５に示される接合部材１３０の形状（すなわち、上下半分の形状が略等脚台形）の接合部材（表１左）と、接合部材１３０において上下半分の形状が略凸形状の接合部材（表１右）とを用意した。

２つの接合部材でそれぞれ、２枚のＣＬＴパネルを直交するように接続し、曲げ試験を行った。曲げ試験は、見掛けの変形角で１／４５０、１／３００、１／２００、１／１５０、１／１００、１／７５、１／５０、１／３０ｒａｄの正負交番繰返し加力を１回行い、１／３０ｒａｄ以降は一方向の荷重を試験体が破壊に至るまで連続的に加えた。加力装置としては油圧ジャッキ（最大ストローク：５００ｍｍ）およびロードセル（容量：２００ｋＮおよび１００ｋＮ）を用い、電子式変位計（感度：１００および３３×１０^－６／ｍｍ）およびデジタルひずみ測定装置を用いて測定を行った。加力の間、荷重及び変位の測定を行うと共に、目視による観察を行った。

その結果、表１左の接合部材の方が好ましいことが分かった。

（実施例４．接合構造体の強度の測定）
実施例１～４から、２枚のＣＬＴパネルを、平行集成材を積層した一体型接合部材で接続する接合構造体が好ましい強度を有していることが示唆された。そこで、本発明の接合構造体が建築物のために十分な強度を有しているか、測定および計算を行った。
２枚のＣＬＴパネル（等級Ｓ６０－３－３）（厚さ９０ｍｍ）を使用した。接合部材として、対象異等級構成集成材（オウシュウアカマツ）を、集成材における各板材の繊維方向が接合部材の高さ方向に沿うように切り出して作製した。接合部材の形状は図１～５に示される接合部材１３０の形状（すなわち、上下半分の形状が略等脚台形）であり、角部のＲ値は８、一体型でボルトなどは含まなかった。

接合部材で２枚のＣＬＴパネルを、図１に示すように直交させ、または図２に示すように並行して接続し、接合構造体を作製した。各試験体について６体ずつ行ったことを除いて、実施例１と同様に、直交させて接続した接合構造体についてせん断試験を、並行して接続した接合構造体についてせん断試験および引張試験をそれぞれ行った。

その結果、以下の許容耐力および終局耐力を得た。
・２枚のＣＬＴパネルを並行して接続した接合構造体のせん断試験について、許容耐力は、１８．０４ｋＮであり、終局耐力は、２９．１７ｋＮであった。
・２枚のＣＬＴパネルを直交して接続した接合構造体のせん断試験について、許容耐力は、１４．２５ｋＮであり、終局耐力は、２０．９５ｋＮであった。
・２枚のＣＬＴパネルを並行して接続した接合構造体の引張試験について、許容耐力は、１２．６２ｋＮであり、終局耐力は、２５．１０ｋＮであった。

以上の結果から、本発明の接合構造体は、建築物において十分に使用可能な許容耐力および終局耐力を有していることが分かった。

なお、以上の実施例１～４については、１８０ｍｍ四方サイズの接合部材を用いて試験を行った結果であるが、２２０ｍｍ四方サイズの接合部材を用いた場合にも、接合構造体の剛性および耐力に大きな差はなかった。

許容耐力Ｐａ＝ｍｉｎ（Ｐ_ｙ，２／３Ｐ_ｍａｘ）および終局耐力Ｐ_ｕを求めるための完全弾塑性モデルの作成方法は、以下のとおりである。以下のグラフに完全弾塑性モデルによる特性値の求め方を示す。
ａ） 包絡線上の０．１Ｐ_ｍａｘと０．４Ｐ_ｍａｘとを結ぶ第Ｉ直線を引く。
ｂ） 包絡線上の０．４Ｐ_ｍａｘと０．９Ｐ_ｍａｘとを結ぶ第ＩＩ直線を引く。
ｃ） 包絡線に接するまで第ＩＩ直線を平行移動し、これを第ＩＩＩ直線とする。
ｄ） 第Ｉ直線と第ＩＩＩ直線との交点の荷重を降伏荷重Ｐ_ｙとし、この点からＸ軸に平行に第ＩＶ直線を引く。
ｅ） 第ＩＶ直線と包絡線との交点の変位を降伏変位δ_ｙとする。
ｆ） 原点と（δ_ｙ，Ｐ_ｙ）を結ぶ直線を第Ｖ直線とし、その勾配を初期剛性Ｋと定める。
ｇ） 最大荷重後の０．８Ｐ_ｍａｘ荷重低下域の包絡線上の変位を終局変位δ_ｕと定める。試験終了まで０．８Ｐ_ｍａｘまで荷重が低下していない場合は、試験終了時の変位をδ_ｕとする。
ｈ） 包絡線とＸ軸およびｘ＝δ_ｕの直線で囲まれる面積をＳとする。
ｉ） 第Ｖ直線とｘ＝δ_ｕの直線とＸ軸およびＸ軸に平行な直線で囲まれる台形の面積がＳと等しくなるようにＸ軸に平行な第ＶＩ直線を引く。
ｊ） 第Ｖ直線と第ＶＩ直線との交点の荷重を完全弾塑性モデルの終局耐力Ｐ_ｕと定め、その時の変位を完全弾塑性モデルの降伏点変位δ_ｖとする。
ｋ） 塑性率μ＝δ_ｕ／δ_ｖとする。

本発明は、バタフライジョイントに適した接合部材を備える接合構造体および建築物等を提供するものとして有用である。

１００ 接合構造体
１１０、１１０’、１２０ 木製パネル
１３０ 接合部材
２００ 建築物

Claims (16)

1. 第１の木製パネルと、第２の木製パネルと、前記第１の木製パネルと前記第２の木製パネルとを接合する千切り状の接合部材とを含む接合構造体であって、
   前記接合構造体は、約１０ｋＮ以上の許容耐力を有する、接合構造体。
2. 前記接合部材は、複数の板材を積層した集成材を含む、請求項１に記載の接合構造体。
3. 前記複数の板材は、第１の繊維方向を有する第１の板材と、前記第１の繊維方向と異なる第２の繊維方向を有する第２の板材とを含み、
   前記第１の板材の総体積は、前記第２の板材の総体積より大きく、
   前記接合部材の高さ方向は、前記第１の繊維方向と略同一である、請求項２に記載の接合構造体。
4. 前記複数の板材は、第１の繊維方向を有する複数の第１の板材のみを含み、
   前記接合部材の高さ方向は、前記第１の繊維方向と略同一である、請求項２に記載の接合構造体。
5. 前記接合部材は、前記複数の第１の板材の強度が前記接合部材の高さ方向の中心軸に対して対称になるように、前記複数の第１の板材が積層された構造を有する、請求項４に記載の接合構造体。
6. 前記接合部材は、アール加工が施された角部を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の接合構造体。
7. 前記アール加工が施された角部のＲ値は、Ｒ６～Ｒ１５である、請求項６に記載の接合構造体。
8. 蟻溝が、前記第１の木製パネルの接合部の所定位置および前記第２の木製パネルの接合部の所定位置にそれぞれ形成されており、
   前記第１の木製パネルの蟻溝と前記第２の木製パネルの蟻溝とを位置合わせすることにより、前記接合部材の形状に対応する断面蟻形の空間が形成され、
   前記第１の木製パネルおよび前記第２の木製パネルは、前記接合部材を前記断面蟻形の空間に挿入することによって相互に接合されるように構成される、請求項１～７のいずれか一項に記載の接合構造体。
9. 前記接合構造体は、前記第１の木製パネルと前記第２の木製パネルとの接合のための金具を備えていない、請求項１～８のいずれか一項に記載の接合構造体。
10. 前記第１の木製パネルおよび前記第２の木製パネルは、直交集成材で作製されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の接合構造体。
11. 前記第１の木製パネルおよび前記第２の木製パネルの幅方向の長さはそれぞれ、約３００ｍｍ～約８００ｍｍである、請求項１～１０のいずれか一項に記載の接合構造体。
12. 前記接合部材の大きさは、高さ方向の長さが約１５０ｍｍ～約２７０ｍｍ、幅方向の長さが約１５０ｍｍ～約２７０ｍｍ、厚みが約９０ｍｍ～約２７０ｍｍ、側面表面間の最短の長さが約７５ｍｍ～約１３５ｍｍである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の接合構造体。
13. 前記木製パネルの曲げ強度：前記接合部材の曲げ強度は、１：２．２～１：３．６である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の接合構造体。
14. 前記接合構造体は、約１８ｋＮ以上の終局耐力を有する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の接合構造体。
15. 請求項１～１４のいずれか一項に記載の接合構造体を含む、建築物。
16. 請求項１～１４のいずれか一項に記載の接合構造体において使用される、接合部材。

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