JP3436028B2 - 木質材料の接合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、積層木材等の木
質材料を他の部材に対して、鉄筋やボルト、金具その他
の接合部材を介して接合する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、木造建築の木質系構造材料とし
て、エンジニアリングウッドと呼ばれる積層木材等の木
質材料が用いられている。この積層木材には、ラミナと
呼ばれる小角材などをその繊維方向が平行になるように
接着積層した集成材や、単板を多層接着してなるＬＶＬ
等がある。

【０００３】そして、この木質材料の接合方法の一例と
して、図８に示すように、木質材料５０の接合面５０ａ
に、内部中空の鋼管からなるＢＶＤハンガー５１を埋め
込み、このＢＶＤハンガー５１に、ボルト５２で接続金
具５３を固定し、この接続金具５３を介して、木質材料
５０を他の部材に接合するものがある。

【０００４】この方法の作業手順を詳述すると、まず、
図９（ａ）に示すように、ＢＶＤハンガー５１を埋設す
るための挿入孔５４を木質材料５０の接合面５０ａに形
成するとともに、木質材料５０の側面５０ｂから挿入孔
５４に到達するピン孔５５を穿設する。このピン孔５５
は、挿入孔５４内に挿入されたＢＶＤハンガー５１を固
定するためのドリフトピン５６が打込まれるものであ
り、打込まれたドリフトピン５６が、挿入孔５４内に挿
入されたＢＶＤハンガー５１の表面に形成された凹部５
１ａと係合するように穿設される。なお、この挿入孔５
４及びピン孔５５の穿設作業と併せて、木質材料の側面
から挿入孔５４内に連通する注入孔５７を形成してお
く。

【０００５】この挿入孔５４及びピン孔５５を形成する
作業が終了したら、同図（ｂ）に示すように、挿入孔５
４にＢＶＤハンガー５１を挿入するとともに、ピン孔５
５にドリフトピン５６を打込んでＢＶＤハンガー５１を
固定する。その後、同図（ｃ）に示すように、注入孔５
７を介してエポキシ樹脂等のグラウト剤を注入し、固化
させてＢＶＤハンガー５１を挿入孔５４内に定着させ
る。

【０００６】そして、このＢＶＤハンガー５１にボルト
等の接合部材が挿入されるとともに、ＢＶＤハンガー５
１内にグラウト剤を充填することによって接合部材をＢ
ＶＤハンガー５１内に固着し、この接合部材を介して木
質材料５０の接合作業を行う。

【０００７】このような木質材料の接合方法では、接合
部に、ボルト５２等の接合部材を引き抜こうとする荷重
が作用した場合には、この荷重が接合部材からグラウト
剤を介してＢＶＤハンガー５１に伝達され、ドリフトピ
ン５６との接合と、グラウト剤によるＢＶＤハンガー５
１と木質材料５０との付着力とによって抵抗することが
でき、接合部材が引き抜かれるのを防ぐことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、ＢＶＤハンガーを用いた木質材料の接合方法
にあっては、ＢＶＤハンガー５１やドリフトピン５６の
部材強度、及びＢＶＤハンガー５１とグラウト剤との付
着強度が、母材すなわち木質材料５０の部材強度よりも
高いため、接合部にＢＶＤハンガー５１を引き抜こうと
する荷重が作用する場合には、グラウト剤と母材との間
にせん断力が生じ、ＢＶＤハンガーがグラウト剤から剥
離する前に、母材がせん断破壊を起こすという問題があ
った。

【０００９】また、グラウト剤の肉やせ、すなわち乾燥
収縮等によって、ＢＶＤハンガー５１と母材との付着強
度が低下し、グラウト剤と母材との界面において剥離を
生じやすいという問題があった。

【００１０】本発明は上述したような問題に鑑みてなさ
れたものであり、木質材料を、接合部材を介して接合す
る際に、母材である木質材料がせん断破壊を起こすのを
防ぐとともに、グラウト剤と木質材料との界面で生じる
剥離を低減し、接合部材を引き抜こうとする荷重に対し
て、有効に抵抗することのできる木質材料の接合方法を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の木質材料の接
合方法は、木質材料に形成された挿入孔内に接合部材を
挿入し、この接合部材を介して該木質材料を接合する方
法であって、前記挿入孔はその内部孔壁面に形成された
凹凸によって接合部材を引き抜こうとする荷重を多方向
へ拡散することができる壺状の断面形状をなし、この挿
入孔内に、前記凹凸と係合する形状をなし且つ内部が中
実なアンカー部材を埋設し、該木質材料の接合面におい
て前記アンカー部材を切削して接続孔を形成し、この接
続孔に前記接合部材を挿入したうえで、該接続孔内に充
填固化剤を充填し固化させて、該接合部材を固定するも
のである（請求項１）。

【００１２】

【００１３】

【００１４】このような木質材料の接合方法では、挿入
孔内に埋設されたアンカー部材に、接続孔を形成し、こ
の接続孔に充填固化剤で固定された接合部材を介して、
木質材料を他の部材に接合する。このときアンカー部材
は、挿入孔の内部孔壁面に形成された凹凸と係合する形
状をなしているため、この接合部材を引き抜こうとする
荷重が作用した場合であっても、これに対する反力を、
凹凸との係合によって木質材料側から得ることができ、
かかる荷重に抵抗することができる。また、接続孔は、
挿入孔にアンカー部材を埋設した後に、これを切削する
ことによって形成されるものであるため、現場における
挿入孔の位置あわせが容易となる。

【００１５】また、上記木質材料の接合方法にあって
は、前記アンカー部材が、高強度繊維部材で形成されて
いることが好ましい（請求項２）。このような木質材料
の接合方法では、接続孔を切削する作業を容易にするこ
とができるとともに、接続孔に充填固化剤を注入した際
には、これが高強度繊維部材に含浸し、木質材料との付
着強度を増加することができる。

【００１６】さらにまた、前記木質材料の接合方法で
は、前記挿入孔は、前記木質材料を分割するとともに、
これら分割された分割片の分割面を切削して凹溝を形成
し、該分割片を貼り合わせることによって形成されるこ
とが好ましい（請求項３）。

【００１７】このような木質材料の接合方法では、木質
材料を分割し、この分割面に挿入孔を予め形成しておく
ことによって、分割片を貼り合わせるだけで、複雑な形
状の挿入孔を容易に形成することができる。

【００１８】また、上記木質材料の接合方法にあって
は、前記分割片の前記分割面に形成された前記凹溝内
に、この凹溝の凹凸に係合する形状をなす異形鋼管を配
設することもできる（請求項４）。このような木質材料
の接合方法では、異形鋼管を挿入孔内に配設するため、
挿入孔内部壁面を補強することができ、母材のせん断破
壊をより有効に低減することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施の形
態を図面を用いて詳細に説明する。図１又は図２は、こ
の発明の第１の実施形態にかかる木質材料の接合方法の
説明図である。本実施形態において木質材料１は、集成
材やＬＶＬ等のエンジニアリングウッドと呼ばれる積層
木材である。そして、この木質材料１は、木質材料１内
部に埋設された異形鋼管５内に、接合部材である鉄筋４
を挿入し固定し、この鉄筋４を介して他の部材に接合さ
れる。そして、この接合作業は、以下の手順によって行
われる。

【００２０】先ず、図１に示すように、木質材料１の内
部に、内部孔壁面に凹凸を有する挿入孔２を形成する。
この挿入孔２は、本実施形態では、その中間部では孔径
が開口部付近の径よりも増大されて拡幅部２ａが形成さ
れているとともに、この中間部の両端では孔径が減少し
て括れ部２ｂが形成され、全体として壺型をなしてい
る。

【００２１】そして、この挿入孔２は、本実施形態で
は、木質材料１を上下一対の分割片１０に分割するとと
もに、これらの分割片１０の各分割面１０ａに拡幅部２
ａ及び括れ部２ｂを有する凹溝を切削形成し、分割片１
０の分割面１０ａを貼り合わせることによって形成され
る。

【００２２】本実施形態にあっては、この分割片１０の
貼り合わせる際に、凹溝の凹凸に係合する形状の異形鋼
管５を、分割片１０、１０間に挟み込むことによって挿
入孔２内に配設する。この異形鋼管５は挿入孔２の形状
と合致する壺型をなすものであり、鋼製若しくはステン
レス製のものを用いることができる。なお、この異形鋼
管５を挿入孔２内に配設する際、異形鋼管５と挿入孔２
との間に空隙が生じないように異形鋼管５の外表面に接
着剤を塗布する。

【００２３】分割片１０を貼り合わせる作業が終了した
ら、次いでこの異形鋼管５内に、接合部材である鉄筋４
を挿入するとともに、異形鋼管５内に充填固化剤として
のグラウト剤を注入し固化させて、鉄筋４を挿入孔２内
に固着させる。このグラウト剤には、例えば、エポキシ
樹脂や無収縮タイプのセメント系グラウト剤等を用いる
ことができる。

【００２４】その後、異形鋼管５に固着された鉄筋４
を、上記と同様の手順により他の部材に固着することに
より、木質材料１を他の部材に接合する。このような作
業手順による木質材料の接合方法では、接合部に鉄筋４
を引き抜こうとする荷重が作用しても、挿入孔２は壺状
の断面形状をなしているため、その凹凸によって前記荷
重を分解することができる。

【００２５】すなわち、図２に示すように、鉄筋４を引
き抜こうとする荷重Ｐが作用した場合、この荷重Ｐは鉄
筋４の外周面に生じる付着力ｆとして、固化したグラウ
ト剤Ｇを介して異形鋼管５に伝達される。この付着力ｆ
は、異形鋼管５の外面と挿入孔２の孔壁面との間におい
て、孔壁面に沿った方向に作用するせん断力τと、孔壁
面を垂直に押圧する圧縮力σに分解される。かかるせん
断力τ作用方向は挿入孔２の壁面の形状によって多方向
に拡散されるため、せん断力が一方向に向けて集中的に
作用することがなく、木質材料１とグラウト剤Ｇとの界
面における木質材料のせん断破壊を防ぐことができる。

【００２６】なお、本実施形態では、挿入孔２内に異形
鋼管５を配設したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、図３に示すように、異形鋼管５を省略して、挿
入孔２内に直接グラウト剤を充填することもできる。ま
た、この場合には、この挿入孔２は、本実施形態では、
木質材料１を分割することによって形成することを要せ
ず、開口３より穿孔ドリル等を用いて木質材料１の内部
を刳り貫くことによって形成することができる。

【００２７】次いで、この発明の木質材料の接合方法の
第２の実施形態を図４を用いて説明する。本実施形態の
要旨は、内部孔壁面に凹凸を有する挿入孔３２を木質材
料３１の分割片３０の接合面３０ａに形成し、この挿入
孔３２内に、挿入孔３２の形状と合致する形状を有する
アンカー部材を埋設することにある。

【００２８】このアンカー部材は、挿入孔３２の内部孔
壁面に形成された凹凸と係合する形状を有する内部が中
実な部材であって、切削加工できるものであれば種々の
材質のものを用いることができる。本実施形態では、こ
のアンカー部材として、炭素繊維やガラス繊維、アラミ
ド繊維等の高強度繊維部材を撚り合わせることによっ
て、その表面に凹凸が形成された繊維補強ロッド３５を
用いる。すなわち本実施形態においては、図４（ａ）に
示すように、高強度繊維を、捩る若しくは編み込む等し
て全体として、内部が中実な螺旋状に成形し、これにグ
ラウト剤を含浸させて固化したものを用いる。

【００２９】そして、この繊維補強ロッド３５を挿入孔
２内に埋設するには、分割片３０の接合面３０ａに形成
された凹溝３２の凹凸に、繊維補強ロッド３５の凹凸が
係合するように、凹溝３２と繊維補強ロッド３５とを合
致させて配置したうえで、これを挟み込むように一対の
分割片３０を貼り合わせる。このとき繊維補強ロッド３
５と挿入孔３２との間に隙間が生じないように、繊維補
強ロッド３５の外表面に接着剤を塗布する。

【００３０】その後、図４（ｂ）に示すように、開口３
３より繊維補強ロッド３５の端面を、切削ドリル等によ
って切削して、これの軸方向に延設する接続孔３６を形
成する。この接続孔３６は、鉄筋４の直径とほぼ等しい
径とする。次いで、この接続孔３６に鉄筋４を挿入した
うえで、接続孔３６内にグラウト剤を注入し固化させ
て、鉄筋４を固定する。

【００３１】このような手順の木質材料の接合方法によ
れば、接続孔３６を、挿入孔３２内に繊維補強ロッド３
５を埋設した後に形成するため、木質材料１を建込む際
に、現場において接続孔３６の位置あわせができるた
め、木質材料１の接合作業時における施工性が向上され
る。特に、本実施形態では、アンカー部材として繊維補
強ロッド３５を用いるため、接続孔３６を切削する作業
が容易なものとすることができるとともに、接続孔３６
に充填固化剤を注入した際には、これが繊維補強ロッド
３５に含浸し、木質材料３１との付着強度を増加するこ
とができる。

【００３２】なお、この第２の実施形態にあっては、木
質材料３０を分割しその分割面に凹溝を形成し、これに
繊維補強ロッド３５を挟み込んで、木質材料３０内に繊
維補強ロッド３５を配設したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、予め挿入孔３２を形成しておき、こ
れの開口３３を介して繊維補強ロッド３５を挿入するこ
とができる。このとき、挿入孔３２の形状を螺旋状と
し、繊維を捻って螺旋形状に形成された繊維補強ロッド
３５を螺合できるようにすることが好ましい。

【００３３】さらに、この発明の木質材料の接合方法の
第３の実施形態を、図５〜図７を用いて説明する。本実
施形態にあっては上記と同様な、あるいは無垢の木質材
料４１に形成した挿入孔４２内には図５に示したよう
に、その長さ方向に沿って適宜間隔を隔てて、当該挿入
孔４２の内径よりも大きな内径で環状の拡幅部４２ａが
多数形成され、この環状拡幅部４２ａと挿入孔４２の内
部孔壁面とによって凹凸が構成されるようになってい
る。

【００３４】この環状拡幅部４２ａの作成については図
７に示したように、挿入孔４２に挿入可能な外径を有す
る円形の切削刃４３ａを、この切削刃４３ａと同芯Ｏ１
でこの切削刃４３ａよりも小さな軸径の軸体４３ｂに設
けた切削器具４３が用いられる。

【００３５】環状拡幅部４２ａを作成する際には、この
切削器具４３を挿入孔４２内に挿入し、拡幅部４２ａ作
成位置に位置させた切削刃４３ａを、挿入孔４２外方に
露出させた軸体４３ｂを介して回転駆動させる。切削器
具４３を挿入孔４２内に挿入するときには挿入孔４２の
軸心Ｏに対して切削刃４３ａおよび軸体４３ｂの軸芯Ｏ
１はほぼ同芯であって、切削加工するに際してはこの切
削器具４３の軸体４３ｂを挿入孔４２の軸芯Ｏから位置
ずれさせて、その径方向外方へと移動させるようにす
る。これにより切削刃４３ａは、これが位置する箇所の
挿入孔４２の内部孔壁面の該当個所のみを切削する。そ
して軸体４３ｂを挿入孔４２の軸芯Ｏに対してその径方
向外方へ移動させた量だけの内半径の拡幅部４２ａを形
成することができる。この作業を挿入孔４２の内部孔壁
面全周に亘って施すことにより、挿入孔４２の内径より
も大きな内径の環状拡幅部４２ａを木質材料４１の挿入
孔４２内部に形成することができる。

【００３６】またこの作業を挿入孔４２の長さ方向に適
宜間隔を開けて繰り返し行うことにより、所望数の環状
拡幅部４２ａ、ひいては凹凸を挿入孔４２内部に形成す
ることができる。この際、挿入孔４２の長さ方向に拡幅
部４２ａを多数形成することを考慮すれば、軸体４３ｂ
にその軸方向に沿って適宜間隔を隔てて複数の切削刃４
３ａを取り付けておくことが便利である。

【００３７】このようにして図５に示したような凹凸を
有する挿入孔４２が形成される。そして図６に示したよ
うに、一対の木質材料４１を互いに接合する際には、こ
れらの挿入孔４２相互間に掛け渡して上記と同様に接合
部材を挿入することで木質部材４１同士を接合する。本
実施形態では接合部材として全ネジのロッド体４４を用
い、上記と同様なエポキシ樹脂などの充填固化剤を充填
した挿入孔４２内に当該ロッド体４４を挿入するように
なっている。

【００３８】これにより、上記実施形態と同様な作用効
果を得ることができ、また凹凸による定着性能の向上に
より、必要定着長さ、すなわち挿入孔４２長さおよびロ
ッド体４４の長さを短縮化できて、定着長さを長く確保
しなければならない場合に比して、施工を簡単かつ確実
にすることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の木
質材料の接合方法では、接合部に、接合部材を引き抜こ
うとする荷重が作用しても、挿入孔の内部孔壁面には凹
凸が形成されているため、前記荷重を凹凸によって多方
向へ分解し拡散させることができ、充填固化剤と木質材
料との間に、一方向に向かって集中的にせん断力が作用
するのを低減することができる。また凹凸を形成するこ
とによって、固化した充填固化剤と挿入孔の内部壁面と
の付着面積を増大させることができる。これらの結果、
母材である木質材料がせん断破壊を起こすのを防ぐこと
ができるとともに、グラウト剤と木質材料との界面で生
じる剥離を低減し、接合部材を引き抜こうとする荷重に
対して有効に抵抗することができる。

【００４０】さらに、本発明の木質材料の接合方法で
は、アンカー部材は、挿入孔の内部孔壁面に形成された
凹凸と係合する形状をなしているため、この接合部材を
引き抜こうとする荷重が作用した場合であっても、この
荷重に対する反力を、凹凸との係合によって木質材料側
から得ることができ、かかる荷重に抵抗することができ
る。特に、接続孔は、挿入孔にアンカー部材を埋設した
後に、これを切削することによって形成されるものであ
るため、現場における接続孔の位置あわせが容易とな
る。

【００４１】また、上記木質材料の接合方法にあって
は、前記アンカー部材を、高強度繊維部材で形成するこ
とにより、接続孔を切削する作業を容易にすることがで
きるとともに、接続孔に充填固化剤を注入した際には、
これが高強度繊維部材に含浸し、木質材料との付着強度
を増加することができる。

【００４２】さらにまた、上記木質材料の接合方法で
は、前記挿入孔を、分割された分割片の分割面に切削さ
れた凹溝を貼り合わせて形成するものであるため、分割
片を貼り合わせるだけで、複雑な形状の挿入孔を容易に
形成することができる。

【００４３】また、上記木質材料の接合方法にあって
は、前記分割片の分割面に形成された凹溝内に、この凹
溝の凹凸に係合する形状をなす異形鋼管を配設すれば、
異形鋼管を挿入孔内に配設するため、挿入孔内部壁面を
補強することができ、母材のせん断破壊をより有効に低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態にかかる木質材料の
接合方法の作業手順を示す説明図である。

【図２】上記第１の実施形態にかかる木質材料の接合方
法によって接合された木質材料の断面図である。

【図３】上記発明の第１の実施形態にかかる木質材料の
接合方法の変形例を示す説明図である。

【図４】この発明の第２の実施形態にかかる木質材料の
接合方法を示す説明図であり、（ａ）及び（ｂ）はその
作業手順を示す斜視図である。

【図５】この発明の第３の実施形態にかかる木質材料の
接合方法に用いる木質材料の断面図である。

【図６】この発明の第３の実施形態にかかる木質材料の
接合方法によって接合された木質材料の断面図である。

【図７】図５に示した木質材料の作成状態を説明する説
明図である。

【図８】従来の木質材料の接合方法を示す斜視図であ
る。

【図９】従来の木質材料の接合方法を示す説明図であ
り、（ａ）乃至（ｃ）はその作業手順を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１，３１，４１ 木質材料 ２，３２，４２ 挿入孔 ３，３３ 開口 ４ 鉄筋（接合部材） ５ 異形鋼管 ３５ 繊維補強ロッド（アンカー部材） ３６ 接続孔 １０，３０ 分割片 ４４ ロッド体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古谷 章 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株式会社大林組東京本社内 (72)発明者 山口 恒雄 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株 式会社大林組技術研究所内 (72)発明者 堀 長生 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株 式会社大林組技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−99162（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−166610（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−67666（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−815（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 1/38 - 1/61 E04G 15/06 F16B 5/00 - 5/12 F16B 12/00 - 12/60

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木質材料に形成された挿入孔内に接合部
   材を挿入し、この接合部材を介して該木質材料を接合す
   る方法であって、前記挿入孔はその内部孔壁面に形成さ
   れた凹凸によって接合部材を引き抜こうとする荷重を多
   方向へ拡散することができる壺状の断面形状をなし、こ
   の挿入孔内に、前記凹凸と係合する形状をなし且つ内部
   が中実なアンカー部材を埋設し、該木質材料の接合面に
   おいて前記アンカー部材を切削して接続孔を形成し、こ
   の接続孔に前記接合部材を挿入したうえで、該接続孔内
   に充填固化剤を充填し固化させて、該接合部材を固定す
   ることを特徴とする木質材料の接合方法。
2. 【請求項２】 前記アンカー部材が、高強度繊維部材で
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載の木質
   材料の接合方法。
3. 【請求項３】 前記挿入孔は、前記木質材料を分割する
   とともに、これら分割された分割片の分割面を切削して
   凹溝を形成し、これらの分割片を貼り合わせることによ
   って形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の木質材料の接合方法。
4. 【請求項４】 前記分割片の前記分割面に形成された前
   記凹溝内に、この凹溝の凹凸に係合する形状をなす異形
   鋼管を配設することを特徴とする請求項３に記載の木質
   材料の接合方法。