JP3146390B2

JP3146390B2 - 集成材の現場接着接合方法

Info

Publication number: JP3146390B2
Application number: JP31989592A
Authority: JP
Inventors: 英治松井; 泰男槐原; 昇樋上; 衛木村; 楠　　寿博; 公彦最上; 裕安部; 秀幸成田; 寛之原田; 憲男中尾; 周二竹本; 彰典永井; 裕之甲野
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 2001-03-12
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JPH06166005A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、木質の構造用大断面
集成材を、スポーツ施設、ホール等の木造大空間建築物
の柱、横架材（梁その他）などの構造材として使用する
場合に現場で実施される、集成材の現場接着接合方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ひき板や角材を積層接着し一体化させて
得られる大断面材、あるいは長い通直材、又は湾曲材な
どの木質材を集成材と呼んでいる。大断面の木材や長い
通直材を得るには、樹齢の大きい木に限られ、乾燥など
にも長い年月を必要とするほか、節や割れがないものと
なると、入手はほとんど不可能に近い。ところが、集成
材によれば、大断面材や長い通直材あるいは湾曲材など
を大量に経済的に生産できる。しかも、集成材は単位重
量当りの圧縮強度（比強度）は鉄筋コンクリートの３倍
もあるし、耐火性に優れ、半永久的な耐久性がある。更
に、伸縮や狂いがほとんど無く、鉄骨に比べて経済的に
湾曲材を作れる等々の利点があるため、最近では構造用
集成材による木造の大空間建築物の建設に積極的に利用
されるようになっている。

【０００３】集成材の生産と加工は工場で行なうのが一
般的であり、輸入品に頼る割合も大きい。従って、大空
間建築物の構造用集成材は、道路輸送に適した大きさに
数分割したブロックで現場へ搬入し、現場で各ブロック
を接合して組立てるのが普通のやり方である。ちなみに
図１Ａに示したドーム用の弓形をなすキール梁は、弦長
が約４６ｍ、中央の最大せいが１．８ｍ、幅が約２２cm
の大きさであるが、ほぼ同じ長さの５ブロックに分割さ
れ、継目Ａの位置を現場で接合して組立てられている。

【０００４】従来一般の集成材相互の現場接合方法は、
金属プレートを当てがい、ボルト、ナットで締結する方
法が実施されている。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】従来一般の金属プレ
ートとボルトで集成材を接合する方法は、ボルト孔によ
る集成材の断面欠損による耐力低下、錆止めのためのメ
ンテナンス、外観のデザイン劣化等に対する対策が必要
である。しかも火災時に接合金物は軟化して耐力が低下
したり、高温になり接合部周辺の木材の炭化を促進させ
るので火災に対する配慮も必要である。

【０００６】本発明の目的は、集成材の端部をノコギリ
刃状（Ｖ形波形状）にジグザグに加工した所謂ビッグフ
ィンガージョイントを採用し、それを接着剤で繋ぎあわ
せていく方法であって、接合耐力はボルト接合よりも高
く、金物を用いない接合法であり、デザイン、防火、維
持管理における金物特有の問題が払拭された現場接着接
合方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための手段として、この発明に係る集成材の現場
接着接合方法は、(イ) 集成材１の接合端部に、互い違
いに噛み付くＶ形波形状のフィンガージョイント仕口２
を形成すること、(ロ) 前記集成材１は水平移動架台３
の上に載せ、接合すべき二つの集成材１、１は相互のフ
ィンガージョイント仕口２を対向配置させ、同水平移動
架台３の高さ調節機構４により上下のレベル精度を調整
すること、(ハ) 前記フィンガージョイント仕口２の全
面に接着剤５を塗布すること、(ニ) 二つの集成材１、
１の前記フィンガージョイント仕口２に近い位置に圧締
用鉄骨治具６を固定し、二つの集成材１、１の前記圧締
用鉄骨治具６、６の間に引きボルト７を通しナット８を
締付けて二つのフィンガージョイント仕口２、２を引き
寄せて合体させ所定の圧締圧を負荷させた状態のままで
所定の圧締時間だけ養生すること、をそれぞれ特徴とす
る。

【０００８】本発明の現場接着接合方法はまた、合体さ
せたフィンガージョイント仕口２への圧締圧の導入は、
引きボルト７に歪ゲージ９を取付け、同歪ゲージ９の出
力を監視装置のディスプレーで確認しながら行なうこ
と、及び、二つの集成材１、１の接合端部の周囲を直射
日光や雨水等が当らない程度の密閉状態に覆う養生小屋
１０を設け、前記養生小屋１０内の環境温度は接着剤５
の使用に適切な範囲に保つこと、もそれぞれ特徴とす
る。

【０００９】

【作用】二つのフィンガージョイント仕口２，２をぴっ
たり噛み合わせ合体させると、それだけでも相当な接合
強度を発揮する。その上、Ｖ形波形状で接着部分の面積
が大きい二つのフィンガージョイント仕口２，２が接着
剤５で一体的に接着されるので、母材耐力を上回る程の
接合強度を発揮し、構造材としての使用に強度的な問題
はない。

【００１０】接合すべき集成材１は水平移動架台３の上
に載せ、予め上下のレベル精度を調整しておくので、引
きボルト７を利用して引き寄せるだけの作業で二つのフ
ィンガージョイント仕口２，２はぴったりと噛み合い状
態に合体され、そのまま所定の圧縮圧による圧締養生に
移行できる。

【００１１】

【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。
本実施例は、一例として図１Ａに示した大断面の構造用
集成材（キール梁）を構成する５個のブロック（No.１
〜No.５）を現場で接着接合して組立てる場合について
のものである。図２は前記キール梁を構成するブロック
である二つの集成材１，１が各々３台ずつ連結の水平移
動架台３の上に略水平に寝かせて載せられ、接合すべき
二つのフィンガージョイント仕口２，２が相対向する配
置とされた状態を示している。一つの集成材１を載せる
のに使用された３台の水平移動架台３は、つなぎ材１１
によって相互に連結し一体化することによって集成材支
持の安定性が図られている。尚、各水平移動架台３は、
予めレベル出しを行なった捨コンクリート床１２の上に
設置されている。

【００１２】図３は水平移動架台３の構成を拡大して示
している。この水平移動架台３は、その上部に垂直な高
さ調節機構４をもち、同高さ調節機構４の上端部に回転
自在なコロ１３を介して集成材１が水平に支持されてい
る。従って、集成材１は、水平移動架台３の移動をスト
ッパーで止めた状態でも、コロ１３の回転を利用して水
平方向に微移動可能である。接合すべき二つの集成材
１，１は、前記水平移動架台３の上に図２のように載せ
た状態で、とりあえず双方のフィンガージョイント仕口
２，２を図２のように１０cmぐらいまで接近させ、水平
移動架台３の移動経路の確認又はサイドガイド用桟木等
による確定の作業、及び上下のレベル精度の調節作業を
綿密に行ない準備する。その後、二つの集成材１，１は
各々のフィンガージョイント仕口２，２の間に接着剤塗
布作業に必要最小限度の作業用間隔（約１ｍぐらい）を
あけ、接着剤塗布作業に備える。

【００１３】前記フィンガージョイント仕口２の加工
は、全て工場加工として高精度に実施する。その具体的
な側面形状を図１Ｃに示した。ちなみにＶ形波形のピッ
チは１２mm、集成材の長手方向へのＶ形溝の深さは５０
mm位である。次に、図４と図５はフィンガージョイント
仕口２への接着剤塗布作業の要領を示している。接着剤
の塗布は、一般的にはハケやヘラで丹念に塗布するか、
又はスプレーで吹付ける方法が多く採用されるが、塗布
量の管理、塗布面の形状のバラツキ、施工性、作業床の
汚れ等々の問題がある。図４と図５は前記の問題を全て
解決するべく採用されたドブ漬け塗布の方法を示してい
る。

【００１４】図４では、接着剤塗布作業の準備として、
まず直後に行なわれる圧締工程に備えるため、集成材１
のフィンガージョイント仕口２の近傍位置の上下面に圧
締用鉄骨治具６を取付けて固定した状態を示している。
集成材の上下面に対称な配置の圧締用鉄骨治具６は、集
成材１を上下面方向に貫通させた共通のボルト１４によ
り約１０kg/cm²ぐらいの圧締圧の負荷に十分に耐える強
度に固定されている。この圧締用鉄骨治具６の正面壁に
は、後述の引きボルトを通すボルト孔１５も予め設けら
れている。集成材１において、前記圧締用鉄骨治具６の
位置よりも少し先端寄りの位置には、後述の接着剤容器
の取付けを軽便にしてシール効果を高めるパッキンテー
プ１６が全周に周回して張り付けられている。一方、図
４に示した接着剤容器１７は、集成材１の断面形状に等
しい幅寸と高さをもち、一側面と上面とを開放された構
造であり、鉄板の溶接加工品などとして製作されてい
る。この接着剤容器１７は、前記の開放された側面に沿
ってその近傍の上下位置に２本のパッキン締付用の長ボ
ルト１８を備えている。接着剤容器１７は、図５に示し
たように、前記開放された側面を集成材１の先端部に嵌
め合わせ、前記長ボルト１８にナット１９を締結して適
度な側圧を加え、前記パッキンテープ１６との密着度を
高める。更に捨コンクリート床１２の上にサポート２０
を立て、これにより接着剤容器１７の底面の特にパッキ
ンテープ１６との当接位置を支持せしめシール効果を得
る。その上で、図５のように、接着剤容器１７の中に接
着剤５を一杯に満たし、フィンガージョイント仕口２の
全面を接着剤５中にどぶ漬け状態とする。

【００１５】尚、こうした接着剤塗布作業に関しては、
次の事項を考慮する。まず接着剤は、万一不足すること
がないようにある程度多めに用意する。接着剤を混合す
る際は攪拌を十分に行ない、硬化剤がよく主剤に混ざっ
たことを確認する。接着剤は両方のフィンガージョイン
ト仕口２，２に塗布する。塗布後、塗り残しがないか注
意深く確認し、あれば直ちに塗布する。この後、直ちに
圧締作業を開始する。硬化剤を加えた接着剤は可使時間
が定められているので、この可使時間内に圧締工程を含
めた全作業を終了する。

【００１６】接着材容器１７に接着材５を一杯に満たし
てフィンガージョイント仕口２をドブ漬け状態としたと
ころで、接着剤の回りを良くするため攪拌棒で数回攪拌
する。この後、接着剤容器１７の底から接着剤５を抜き
取って回収し、速やかに接着剤容器１７を解体して撤去
する。そして、二つの集成材１，１は再び図２のように
各々のフィンガージョイント仕口２，２が約１０cm程度
の間隔になるまで接近させる。しかる後に、双方の上下
の圧締用鉄骨治具６，６の間に引きボルト７を通しナッ
ト８を締結しゆっくりと細心の注意を払いながら二つの
フィンガージョイント仕口２，２を引き寄せる。二つの
フィンガージョイント仕口２，２が１〜２cmぐらいの間
隔まで近付いた段階で水平移動架台３をストッパで固定
し、以後は変動を伴わないコロ１３の回転を利用した引
き寄せを行ない、二つのフィンガージョイント仕口２，
２を正規の態様で噛み合わせきっちり合体させて圧締状
態に移行する（図６参照）。このときナット８の締結に
はトルクレンチ又はインパクトレンチを使用し、全面が
一様な圧締圧となるように複数本の引きボルト７の全て
にバランスを保ちながら作業する。最終的に圧締圧は１
０kg/cm²程度を目安にするが、この圧締圧の管理は、予
め全ての引きボルト７に歪ゲージ９を取付けておいて、
各歪ゲージ９の計測出力を管理装置２１で目視確認しな
がら正確を期して行なう。前記の圧締状態は、接着剤５
の効能特性に応じて必要とされる養生時間だけ継続して
行なう。

【００１７】前記圧締作業に関しては、次の事項を考慮
する必要がある。圧締時には、張力（圧締力）の管理を
慎重に行なう。圧締圧は、単位接着面積当たり１０kg/c
m²以上とする。圧締作業は、上下面の左右のフィンガー
ジョイント仕口２，２の間の隙間を確認しながら均等に
圧締圧がかかる様に行なう。圧締時、接着剤接合面のほ
ぼ全面から接着剤がはみ出していることを確認する。必
要圧締時間（養生時間）は環境温度に対応して、例えば
環境温度が２０℃までなら２４時間，２５℃までなら１
５時間，３０℃までなら１２時間のように定められてい
るので、この時間内は引きボルト７等の圧締治具を外さ
ない。

【００１８】要するに、圧締時の環境温度は２０℃以上
に管理し、２０℃より低い場合は、暖房器具等により温
度を上げる。前記引きボルト７等の圧締治具の取外し
は、圧締時間経過後、接合部分に衝撃を与えないように
ゆっくりと慎重に行なう。既に説明してきたところから
明らかなように、本発明の現場接着接合方法は、接着剤
５の使用と効能が重要な意味をもつ。本実施例ではアイ
カ工業(株)製のレゾルシノール樹脂接着剤（商品名はア
イカ・ネオレジンＰＲ−１２ＬＳ）を使用した。これは
粉末硬化剤を一定の重量比で加え、均一に攪拌して使用
するもので、温度４０℃での可使時間は６０分前後であ
る。この接着剤の使用には、次の事項が重視される。接
着剤の保管は直射日光及び雨水を避け、０℃以上、３０
℃以下の場所に保管する。保管室内には換気孔、温湿度
計を設置し、なるべく低湿度となるように管理する。一
旦開封した接着剤は短期間のうちに使用する。保管場所
の近傍では、火気を使用しない。地面に直接置くことは
避け、シート等を被せて湿気、水分の進入を防ぐ。

【００１９】以上のように、温度条件に厳しく、ま
た、、雨水や直射日光をきらう接着剤５を使用する集成
材の現場接着接合作業をきちんとした施工管理のもとに
行なう方策として、図７と図８に示した養生小屋１０が
好適に採用される。この養生小屋１０は、直射日光を遮
る屋根板で屋根１０ａを形成され、上述したように水平
移動架台３の上に載せた二つの集成材１，１が相対向す
る配置で出入り自在な幅と長さ及び高さの単管軸組で構
築されている。この養生小屋１０の外壁はテントを使用
して形成されているが、小屋の中には更に圧締前夜及び
圧締後の温度管理用として必要十分に小さな容積の内膜
室２１（図８）が設けられ、内膜室２１内には加温用の
電気ストーブ２２も用意されている。圧締前夜及び圧締
後約２４時間の温度養生は電気ストーブ２２で行ない、
電気ストーブ２２に設置した温度自動管理装置（デジタ
ルサーモスタット）で電源を入れたり切ったりしながら
内膜室２１内を設定温度以上に保つ。

【００２０】上記の養生小屋１０を利用した集成材の現
場接着接合作業のチェックポイントは、大要、次のよう
になる。接着作業前の準備現場接合作業は直射日光、雨水等が当らない養生小屋１
０内で行なう。環境温度が２０℃より低い場合には、環
境温度をコントロールできる電気ストーブ２２を使用
し、２０℃以上に環境温度を保つ。通風を考慮し、火気
に注意する。

【００２１】塗布作業前の点検接着剤塗布作業前の点検は、特に集成材１のフィンガー
ジョイント仕口２、接着剤５の点検を作業環境に対して
入念に行なう。フィンガージョイント仕口部分の温度が
環境温度（２０℃）にほぼ等しいことを確認する。２０
℃より低い場合は電気ストーブ２２により温度を上げ
る。接着剤５が濡れていないかも確認する。内膜室２１
内の作業環境温度が２０℃以上であることを確認する。

【００２２】圧締圧締及び養生の場所、環境が確保されているか確認す
る。圧締時の環境温度は２０℃以上を保ち、２０℃より
低い場合には電気ストーブ２２により温度を上げる。養生圧締終了後、引きボルト７を取り外してから更に１日間
を標準として、接着接合部に荷重のかからない状態で養
生を行なう。この時の環境温度は圧締時に準じる。

【００２３】温度養生と期間フィンガージョイント仕口部分の温度養生は、圧締前に
室温２５℃で母材を暖める。圧締作業中は圧締作業時間
約４時間程度を室温２２℃で管理する。圧締作業完了
後、治具を取り外す迄の期間は約２４時間とする。上記
実施例の内容で現場接着接合した集成材の曲げ破壊実験
によると、ほとんど母材耐力と同等以上の値を示し、強
度的に問題ないことが明らかであった。

【００２４】

【本発明が奏する効果】本発明に係る集成材の現場接着
接合方法によれば、集成材の接着剤による現場接着接合
を、精度よく、高品質に、能率良く行なうことができ、
集成材による木造の大空間建築物の実現と施工に寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａは集成材によるキール梁の正面図、Ｂは図１
Ａ中の円Ｂで囲んだ接合部の側面図、図１Ｃはフィンガ
ージョイント仕口の詳細図である。

【図２】水平移動架台に載せた集成材の接合直前の立面
図である。

【図３】集成材の接合端部及び水平移動架台の少し拡大
した立面図である。

【図４】集成材の端部に接着剤容器を取り付ける直前の
斜視図である。

【図５】フィンガージョイント仕口を接着剤中にドブ漬
けした状態の断面図である。

【図６】圧締状態の側面図である。

【図７】養生小屋の使用状態の側面図である。

【図８】養生小屋の使用状態の正面図である。

【符号の説明】

１集成材２フィンガージョイント仕口３水平移動架台４高さ調節機構５接着剤６圧締用鉄骨治具７引きボルト８ナット９歪ゲージ１０養生小屋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村衛東京都江東区南砂二丁目５番14号株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者楠寿博東京都江東区南砂二丁目５番14号株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者最上公彦東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者安部裕東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者成田秀幸東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者原田寛之広島県広島市中区橋本町10番10号株式会社竹中工務店広島支店内 (72)発明者中尾憲男広島県広島市中区橋本町10番10号株式会社竹中工務店広島支店内 (72)発明者竹本周二広島県広島市中区橋本町10番10号株式会社竹中工務店広島支店内 (72)発明者永井彰典広島県広島市中区橋本町10番10号株式会社竹中工務店広島支店内 (72)発明者甲野裕之広島県広島市中区橋本町10番10号株式会社竹中工務店広島支店内 (56)参考文献特開平２−184403（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−164002（ＪＰ，Ｕ) 実開昭58−175004（ＪＰ，Ｕ) 実開昭56−135805（ＪＰ，Ｕ) 実開昭51−79585（ＪＰ，Ｕ) 実開昭48−79873（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B27M 1/00 B27M 3/00 B27D 1/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】 (イ) 集成材の接合端部に、互い違いに
噛み付くＶ形波形状のフィンガージョイント仕口を形成
すること、(ロ) 前記集成材は水平移動架台の上に載
せ、接合すべき二つの集成材は相互のフィンガージョイ
ント仕口を対向配置させ、同水平移動架台の高さ調節機
構により上下のレベル精度を調節すること、(ハ) 前記
フィンガージョイント仕口の全面に接着剤を塗布するこ
と、(ニ) 二つの集成材の前記フィンガージョイント仕
口に近い位置に圧締用鉄骨治具を固定し、二つの集成材
の前記圧締用鉄骨治具の間に引きボルトを通しナットを
締付けて二つのフィンガージョイント仕口を引き寄せて
合体させ所定の圧締圧を負荷させた状態のままで所定の
圧締時間だけ養生すること、をそれぞれ特徴とする、集
成材の現場接着接合方法。
【請求項２】合体させたフィンガージョイント仕口へ
の圧締圧の導入は、引きボルトに歪ゲージを取付け、同
歪ゲージの出力を確認しながら行なうことを特徴とす
る、請求項１に記載した集成材の現場接着接合方法。
【請求項３】二つの集成材の接合端部の周囲を直射日
光や雨水等が当らない程度の密閉状態に覆う養生小屋を
設け、前記養生小屋内の環境温度は接着剤の使用に適切
な範囲に保つことを特徴とする、請求項１に記載した集
成材の現場接着接合方法。