JP4314081B2 - 複合木質構造材の製造方法および接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃え止まり機能を備えた複合木質構造材の製造方法およびその接合方法に関する。

最近では、建築基準法の性能規定化に伴い、木造建築物であっても建築基準法（法第二条第九号の二イ）に掲げられる基準に適合するものであれば、高さ、規模に対する制限を受けないこととなり、より高層な建物の建築が可能となっており、集成材やＬＶＬなどのエンジニアーウッドを用いて大規模な木造ラーメン架構の開発が行われている。このような木造による大規模架構を実現するためには、長期荷重に対する耐久性を維持するために必要な断面積の確保に加え、木材そのものが可燃性材料であるため、燃えしろ、すなわち火炎に晒され、表面が炭化しても長期荷重を保つための表面厚みを充分に確保する必要がある。

この場合において、木材は、鉄やコンクリートに比べて高い断熱性能を有する一方で、熱容量は非常に小さく、長時間の火炎や熱に晒されることにより、火災終了後も燃焼（炭化）しつづけ、耐力が減衰し続けるといった欠点があり、耐火建築物の構造体を木材により構築する上での課題となっていた。

この課題を解決する手段として、以下の構造が提案されている。
(1)主要集成構造材の場合には集成材の中心をくりぬくか、あるいは空洞部分とし、これの内部にコンクリートを埋込んで、内部のコンクリートにより軸力を支持する構造。
(2)集成材の表面に珪酸カルシウムボード、石膏ボード、グラスウール、耐火塗料などの耐火被覆を施し、集成材に、直接、熱が供給されないようにして耐火性能を高める構造。

ところで、(1)のコンクリート埋込手段では、製作に手間がかかり、また柱には対応できるものの、梁に適用する場合には別の工夫が必要となる。また、(2)の耐火被覆を施した場合においても、被覆加工に手間がかかるとともに、加工により木材が表面に現れなくなった場合には木質系に特有のテクスチャが損われ、木造とすることの意味合いが減殺されるものとなる。

そこで、本出願人は、木材の持つ質感を損うことなく燃え止まり機能を付与できるようにした複合木質構造材を開発した。本出願が開発した複合木質構造材は、長期荷重を支持するに足り木材からなる荷重支持層と、該荷重支持層の外側に配置され、木材より熱容量が大きい高熱容量材、熱慣性の大きい木材、不燃材にしてかつ断熱性を有する断熱材等の異種材を有する燃え止まり層と、該燃え止まり層の外側に配置され所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備えてなり、かつ、前記燃え止まり層は、前記異種材と木材とが混在してなるものであり、荷重支持層、燃え止まり層および燃えしろ層は、複数の木質板又は角柱状の木質単材を集成してなるものが好適である。

しかしながら、複数の木質板又は角柱状の木質単材を集成する場合、これらを釘打ちによって一体化したときには、強度および耐久性が不足するため、通常は接着剤を用いて貼り付けることとなる。この場合、構造的に強度のある接着を行うためには、例えば１５時間以上圧締する必要があり、直交する二方向について、それぞれ接着工程および圧締工程が必要であるため、圧締設備が必要になるといった課題があるほか、一部材について２日以上の工程が必要であるという課題があった。

また、上述した複合木質構造材を接合する場合、互いに接合される構造材に跨って接合金物（鉄板）をあてがい、接合金物を貫通して構造材にボルトを打ち込むことが考えられるが、ボルトの数が多数必要であり、また大きな接合金物が必要であるし、ボルトの曲げ強度による接合であるため接合効率も悪いといった課題がある。

本発明は、以上の課題を解決するものであり、その目的は、木材の持つ質感を損うことなく燃え止まり機能を付与できるようにした複合木質構造材を短期で製造することができ、また接合効率の高い複合木質構造材の製造方法およびその接合方法を提供するものである。

前記目的を達成するため、本発明に係る複合木質構造材の製造方法は、長期荷重を支持するに足り木材からなる荷重支持層と、該荷重支持層の外側に配置される燃え止まり層と、該燃え止まり層の外側に配置され所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備えてなり、かつ、前記燃え止まり層は、前記燃えしろ層より熱容量が大きい高熱容量材、前記燃えしろ層より熱慣性を高くした木材等の異種材を有してなり、または不燃材にしてかつ断熱性を有する断熱材等の異種材のみからなる複合木質構造材の製造方法であって、前記荷重支持層、燃え止まり層および燃えしろ層は、複数の木質板又は角柱状の木質単材を集成してなるものであり、木質板に開けた孔に板状の異種材を同一平面上に嵌め付けた複合木質単板を形成するとともに、この複合木質単板の上下に他の複合木質単板又は木質板を集成することにより、前記燃え止まり層の部位においてのみ一又は複数の異種材が集成方向において点在若しくは連続配置されるように複合木質ブロックを形成し、該複合木質ブロックをさらに集成することを特徴とする。

また、本発明に係る複合木質構造材の製造方法は、長期荷重を支持するに足り木材からなる荷重支持層と、該荷重支持層の外側に配置される燃え止まり層と、該燃え止まり層の外側に配置され所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備えてなり、かつ、前記燃え止まり層は、前記燃えしろ層より熱容量が大きい高熱容量材、前記燃えしろ層より熱慣性を高くした木材等の異種材を有してなり、不燃材にしてかつ断熱性を有する断熱材等の異種材のみからなる複合木質構造材の製造方法であって、木質板からなる単板と、木質板および異種材からなる単板とを集成することにより、前記異種材が前記燃え止まり層に配置されるように前記荷重支持層若しくは前記燃えしろ層の一部または全部を一体に構成する複合木質ブロックを形成し、当該複合木質ブロックを組み合わせることを特徴とする。

本発明では、前記複合木質構造材の隅角部近傍において、前記異種材の断面積を大きくするように配置することが好ましい。

さらに、本発明に係る複合木質構造材の製造方法は、長期荷重を支持するに足り木材からなる荷重支持層と、該荷重支持層の外側に配置され、木材より熱容量が大きい高熱容量材、不燃材にしてかつ断熱性を有する断熱材等の異種材と木材とが混在してなる燃え止まり層と、該燃え止まり層の外側に配置され所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備えてなる複合木質構造材の製造方法であって、前記燃え止まり層は、当該燃え止まり層を構成する木材の幅寸法が前記複合木質構造材全体の幅寸法の２０％以上となるように構成することを特徴とする。

また、本発明にかかる複合木質構造材の接合方法は、長期荷重を支持するに足り木材からなる荷重支持層と、該荷重支持層の外側に配置される燃え止まり層と、該燃え止まり層の外側に配置され所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備えてなり、かつ、前記燃え止まり層は、前記燃えしろ層より熱容量が大きい高熱容量材、前記燃えしろ層より熱慣性を高くした木材等の異種材を有してなり、または不燃材にしてかつ断熱性を有する断熱材等の異種材のみからなる複合木質構造材の接合方法であって、互いに接合される前記複合木質構造材の一方の接合端部に断面十字状等の所定の凹所を形成し、他方の接合端部に前記一方の接合端部の凹所と係合する断面十字部等の凸部を形成し、前記凹所と前記凸部とを接着剤を介してまたは接着剤なしで係合することを特徴とする。

この発明においては、前記互いに接合される複合木質構造材のそれぞれの接合端部を係合した後、前記互いに接合される複合木質構造材のそれぞれを貫通するボルトを締結するか、または、前記接合端部が接着剤を介して係合され、前記ボルトが前記接着剤の圧締治具として機能することが好ましい。

以上の説明により明らかなように、本発明による複合木質構造材の製造方法にあっては、通常の集成材加工技術をそのまま適用して製作でき、かつ木材の持つ質感を損うことなく燃え止まり機能を付与できる複合木質構造材を短期で製造することができる。また、接合効率の高い複合木質構造材の接合方法を実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１，２は本発明に係る複合木質構造材を木質集成柱に適用した第一の実施の形態を示すものである。図１（ａ）において、木質集成柱１は、長期荷重を支持するに足り木材からなって芯部を構成する荷重支持層２と、荷重支持層２の外周に配置される燃え止まり層３と、燃え止まり層３の外周に配置される燃えしろ層４との三層に観念的に区分して構成されるものである。

図１（ｂ）に示されるように、荷重支持層２は、軸方向長期荷重に抗する断面積の設計値に応じて、例えば正方形断面の角材に製材された木材単材５をその断面積となるよう単一材として又は接着剤を介して多数の単材を集成してなるものである（荷重支持層２は、本発明では「層」と規定しているが、本実施の形態のように柱状のものを含む）。本実施の形態において、燃え止まり層３は、前記木材単材５と同じ木材単材５と、木材より熱容量（熱吸収量）が大きく木材単材５と同一断面積であって高熱容量材６（異種材）とを交互となるように一つおきに配置し、接着剤を介して集積したものである。燃えしろ層４は、前記と同一断面の木材単材５により構成し、燃え止まり層の全周を囲って接着剤を介して集成したものである。なお、燃え止まり層３を構成する高熱容量材６と、荷重支持層２または燃えしろ層４を構成する木材単材５とは、物理的に接していれば、接着剤によって接着されていなくてもよい。

使用される木材単材５は、米松、唐松、檜、杉、あすなろなど一般の木造建築の柱材として用いられる樹種が選択される。また、製材された木材単材５の一本当りの断面積は小さいため、これらの樹種の間伐材なども使用可能であり、この場合には資源の有効活用の面からも好ましいものとなる。

なお、本実施の形態のように、荷重支持層２、燃え止まり層３および燃えしろ層４が木材からなることにより、三層間において木材が連続している。このため、木材からなる三層２，３，４全体で固定荷重、積載荷重、積雪荷重、風圧力、地震力の短期に生ずる力（短期荷重）に対して構造耐力上安全であり、かつ、荷重支持層のみで固定荷重、積載荷重、積雪荷重の長期に生ずる力（長期荷重）に対して構造耐力上安全であるようにその断面設計がなされる。

前記高熱容量材６としては、コンクリート、モルタル、石材、ガラス、繊維補強セメントなどの無機質材料、鉄筋などの鉄、ステンレスなどの金属材料を前記木材１の断面及び長さに合わせて予め成形したものなどがあるほか、前記と同一断面の中空矩形状断面の鋼管等のパイプ内に前記無機材料、液体金属、水、無機水和塩、消石灰等の蓄熱材料を充填して一体化したものを採用することができる。

以上の各材料の熱容量は、木材単材５を１とすると、コンクリートモルタル、石、ガラスで３．３程度、鉄で５．３、水で６．４とかなりの高熱容量となっており、全体を高熱容量材６で囲わなくとも、この位置で燃え止まりがなされ、内部の荷重支持層２を保護することになるほか、使用材料によっては、補強効果も大きいものとなる。

前記燃えしろ層４の断面厚みは絶対値であり、火災時における木材の炭化速度を考慮してその厚みが設計される。建築基準法によれば、防火構造（要求耐火時間３０分）、準耐火構造（同４５分）、特定準耐火構造（同１時間）のそれぞれについて、燃えしろとして、２．５ｃｍ（昭和６２年建告第１９０２号）、３．５ｃｍ（平成１２年建告第１３５８号）、４．５ｃｍ（平成１２年建告第１３８０号）と規定されている。また、建築基準法では、耐火構造（要求耐火時間１〜３時間）について燃えしろは規定されていないが、火災終了後に、燃え止まることが必要であるとされている。

ところで、耐火建築物の主要構造部に（または耐火構造として）木構造部材を使用する場合は、火災継続中だけでなく、火災終了後においても耐力を保持し続けることが必要とされる。そこで、耐火構造は、特定準耐火構造よりも要求性能が高いため、１時間の耐火構造とするためには４５ｍｍの燃えしろが必要であることに加えて燃え止まり性能が必要となる。従って、本実施の形態において、要求耐火時間を１時間とした場合、燃えしろ層４の厚みを４５ｍｍとすればよい。

木材の炭化速度は樹種によって異なり、一般的には０．６ｍｍ／分と言われている。よって、加熱または火災から１時間経過後の燃えしろは３６ｍｍとなる。例えば２時間耐火を企図した場合、前述の炭化速度のみを考慮すれば、２時間経過後の燃えしろは７２ｍｍとなるが、２時間の耐火構造とするためには７２ｍｍの燃えしろが必要であることに加えて燃え止まり性能が必要となる。本発明によれば、燃え止まり層３の存在によってそれ以上の内部への炭化が防止されるため、７２ｍｍ程度とすることができる。

本実施形態においては、燃えしろ層４及び燃え止まり層３はそれぞれ一本分の木材単材５及び高熱容量材６とから構成され、したがって各層を構成する木材単材５及び高熱容量材６の断面積は（例えば７２ｍｍ^２）となっている。

また、長さは柱１としての用途の場合には、４ｍ程度に設定することが望ましいが、通常このような木材は単材としては得難いため、木材単材の場合には、図２に示すように縦方向にも適宜の継手手段を介して長さ方向に適宜継足すことで、目的とする長さを得ることができる。

木材は、着火温度に達すると可燃性ガスが生成される。本発明では、例えば、木材断面に高熱容量材６を有する燃え止まり層３を設け、その熱容量（ｃρ）を高めて温度上昇を抑制（＝可燃性ガスの生成を抑制）する。

ここで、ΔＴは上昇温度（Ｋ）、ΔＱは熱量（ｋＪ）、ｃは比熱（ｋＪ／ｋｇＫ）、ρは密度（ｋｇ／ｍ^３）、Ｖは体積（ｍ^３）であるが、ΔＴは、
式により求められるため、本発明は、熱容量（ｃρ）を高めることにより温度上昇を抑制し、火災終了後は、炭化の進行が緩和されるのである。

上述した実施の形態において、燃え止まり層３に設けられる高熱容量材６は、木質集成柱１の隅角部に必要的に配置するか、隅角部の高熱容量材６のみを他の高熱容量材６より大きくすることが効果的である。隅角部は、二方向から加熱され吸収すべき熱量が他の部位と比較して大きいからである。

図３は、前記柱１に木質集成梁７及び木質集成間仕切り壁８を組付けた場合の第二の実施の形態を示している。同図において、梁７は前記と同様に荷重支持層９、これの外周を覆う燃え止まり層１０、及びその最外周に燃えしろ層１１に区分され、荷重支持層９にはこれの軸直交方向に対する長期荷重に抗すべく複数の木材単材５を縦長状に集成接着し、燃え止まり層１０には木材単材５と高熱容量材６とを交互に集成接着し、燃えしろ層１１には木材単材５を集成接着している。

また、間仕切り壁８は、中芯を燃え止まり層１２として、木材単材５と高熱容量材６とを一つおき交互に接ぎ合せ、その両側に燃えしろ層１４として木材単材５を接ぎ合せた合板を積層接着している。

この間仕切り壁８は特に耐力を必要としないところから、専ら燃え止まりを目的として以上の構成としたが、耐力壁、あるいは床材など、荷重に対する耐力を必要とする場合には、厚さ方向中心に荷重支持層となる木材を配置すればよい。

図４は、前記第一、第二実施形態における柱１の変形例を示すものである。先ず、図４（ａ）においては、上下に位置する熱容量材６ａを木材単材５の断面に対して横長二倍の断面とした場合を示し、（ｂ）は角部に位置する熱容量材６ｂを三角柱状とし、これに三角柱状とした木材単材５ａを接ぎ合せて、他の部位の断面に合わせた場合を示し、（ｃ）は木材単材５ｂの断面を横長または縦長の二倍または三倍とした場合における組合わせ例を示している。

以上のように、本発明によれば、上記各実施の形態に限定されるものではなく、得ようとする燃え止まり層の仕様や、得られる木材単材の形状などに応じて種々の組合わせを選択できる。

上述した実施の形態では、異種材として高熱容量材６を採用したが、高熱容量材６に代えて、熱慣性の大きい木材を採用することができる。また、燃え止まり層３を、不燃材にして断熱性を有する、例えば不燃木材、珪酸カルシウム板、ロックウール、グラスウール等の断熱材のみで構成することもできる。不燃木材としては、例えば株式会社ＴＫマテリアルズが販売するもの（国土交通大臣認定番号ＮＭ−０１６８）を使用することができる。この場合、上述した式の熱量（ΔＱ）を小さくすることにより温度上昇を抑制（＝可燃性ガスの生成を抑制）し、炭化を防止するである。また、本発明の異種材として、燃えしろ層４を構成する木材より熱慣性（熱吸収性）を高くした木材を採用することもできる。例えば、燃え止まり層３は、荷重支持層２ないしは燃えしろ層４を構成する木材と、これらの木材より高密度（熱慣性が高い）の木材とを混在して構成することができる。

ところで、木材の外側を不燃木材によって被覆することも考えられるが、実験によれば、自己の燃焼はほとんど見られなかったが、炭化速度は一般的な木材と同じ程度であり、断面欠損が生じてしまった。本発明のように、燃えしろ層として通常の木材を使用しつつ、燃え止まりを期待する部分に断熱材６を配置することにより、コストを安価にすることができる。

図５は、荷重支持層２と、荷重支持層２の外周に配置される燃え止まり層３と、燃え止まり層３の外周に配置されて所定の燃えしろ厚さを有する燃えしろ層４との三層からなる柱において、燃え止まり層３を構成する木材の繊維方向を、熱の流れる方向、すなわち構造材の内外方向と一致するように配置してなる。これにより、燃え止まり層３を構成する木材の繊維方向を熱の流れる方向と直交させた場合（ａ）と比較して、同繊維方向を熱の流れる方向と一致させた場合（ｂ）にあっては、燃え止まり層３の熱伝導率が２倍になるので、熱慣性すなわち熱吸収率を約１．４倍（２の平方根）と高くすることができ、燃え止まらせることができる。

以上の各実施の形態における木質集成柱１、木質集成梁７、木質集成間仕切り８は、複合木質構造材として、建築物の全部又は一部を構築する材料として用いられる。

上述したように、燃え止まり層３は、木材単材５と、高熱容量材６、断熱材又は繊維方向を異ならせた木材（以下、これらを異種材と称する）とを交互となるように一つおきに配置して集積したものである。燃えしろ層４は、前記と同一断面の木材単材５により構成し、燃え止まり層の全周を囲って集成したものであり、荷重支持層２、燃え止まり層３および燃えしろ層４は木材が連続している。なお、燃え止まり層３を構成する高熱容量材６と、荷重支持層２または燃えしろ層４を構成する木材単材５とは、物理的に接していれば、接着剤によって接着されていなくてもよい。

図６、７は、荷重支持層２および燃えしろ層４と連続して燃え止まり層３を構成する木材の幅寸法ｂが複合木質構造材全体の幅寸法Ｂとの関係で構造的に一体となるかを検証した結果である。図７（ａ），（ｂ）に示されるように、例えば６０ｃｍ角材で耐火性能時間１時間の条件で、必要接着幅／幅（ｂ／Ｂ）を２０％以上とすれば、荷重支持層で使用しているからまつの許容せん断応力度（長期１０ｋｇｆ／ｃｍ^２、短期２０ｋｇｆ／ｃｍ^２）を下回り、燃えしろ層４、燃え止まり層３と構造的に一体となる。なお、必要接着幅／幅（ｂ／Ｂ）の上限値は、異種材の熱容量との関係で決せられる。
表１は、長期（常時）および短期（長期＋地震時等）のそれぞれにおける許容せん断応力度ｋｇｆ／ｃｍ^２を樹種別に表したものである。

以下、上述した複合木質構造材の製造方法について説明する。
図８（ａ）〜（ｄ）は、第一の実施の形態に係る製造方法を示している。この実施の形態では、木質板３０の中間部に開けた孔３０ａに板状の異種材３１を同一平面上に嵌め付けた複合木質単板３２を形成するとともに、複合木質単板３２の上下に当該複合木質単板３２と同一寸法の他の複合木質単板３２又は木質板３３を集成し（図８ａ）、端部を切削することにより（図８（ｂ））、燃え止まり層３の部位においてのみ一又は複数の異種材３１が集成方向において点在若しくは連続配置されるように複合木質ブロック３４ａ，ｂを形成し（図８（ｃ））、該複合木質ブロック３４ａ，ｂをさらに集成することにより（ブロック接合用のボルトＣにより同図中で左右方向に緊結）、複合木質構造材３５ａ，ｂとしている（図８（ｄ））。なお、複合木質構造材３５ａ，３５ｂは、ボルトＣによる緊結に際し、緊結方向の両端部に複数枚の鋼板をその表面に介在しているが、鋼板を介在することは本発明において必須ではない。また、異種材３１がコンクリート、モルタル、繊維補強セメント等の無機質材料、鉄筋などの鉄、ステンレスなどの金属材料のような場合は、図８（ａ）に示される製造時には、異種材の部分を空洞としておき、同図（ｄ）の複合木質構造材となった時点で、無機質材料を注入したり、金属材料を挿入したりして製造する。

図９（ａ）〜（ｄ）は、第二の実施の形態に係る製造方法を示している。この実施の形態では、木質板３０の長手方向両側部に開けた孔３０ａに板状の異種材３１を同一平面上に嵌め付けた複合木質単板３２を形成するとともに、複合木質単板３２の上下に当該複合木質単板３２と同一寸法の他の複合木質単板３２又は木質板３３を集成し（図９ａ）、端部を切削することにより（図９（ｂ））、燃え止まり層３の部位においてのみ一又は複数の異種材３１が集成方向において点在若しくは連続配置されるように複合木質ブロック３４ａ，ｂを形成し（図９（ｃ））、該複合木質ブロック３４ａ，ｂをさらに集成することにより（ボルトＣにより同図中で左右方向に緊結）、複合木質構造材３５ａ，ｂとしている（図９（ｄ））。なお、複合木質構造材３５ａ，３５ｂは、ボルトＣによる緊結に際し、緊結方向の両端部に複数枚の鋼板をその表面に介在しているが、鋼板を介在することは本発明において必須ではない。また、異種材３１がコンクリート、モルタル、繊維補強セメント等の無機質材料、鉄筋などの鉄、ステンレスなどの金属材料のような場合は、図９（ａ）に示される製造時には、異種材の部分を空洞としておき、同図（ｄ）の複合木質構造材となった時点で、無機質材料を注入したり、金属材料を挿入したりして製造する。

図１０（ａ），（ｂ）は、第三の実施の形態に係る製造方法を示している。この実施の形態では、木質板３３からなる単板と、木質板３３および異種材３１（同図中で着色）からなる単板（前述した複合木質単板３２を含む）とを集成することにより、複合木質ブロック３９を形成する。複合木質ブロック３９は、前記単板の集成方向を利用して、異種材３１が燃え止まり層３に配置されるように荷重支持層２若しくは燃えしろ層４の一部または全部を一体に構成されており、当該複合木質ブロック３９を互いに直角となるように配置しつつ組み合わせた上で、井桁状に配置されるボルトＢ（縦継ぎ用），Ｃ（ブロック接合用）を緊結することにより、木質集成柱１等の複合木質構造材が製造される。

本実施の形態によれば、ボルトＢ，Ｃが接着剤の圧締治具として機能するため、接合端部の摩擦力により接合強度が増し、ボルトＢ，Ｃの数を削減することができながら、高い接合強度を得ることができる。

以上のように製造される複合木質構造材は、見かけ上、各ブロック（木質ブロック３７ないしは複合木質ブロック３９）が３×３の状態に配置されていることになる。図１１（ａ）〜（ｇ）、図１２（ａ）〜（ｇ）は、上述した各ブロック（木質ブロック３７ないしは複合木質ブロック３９）が、見かけ上、３×３，４×４，５×５，６×６，７×７，８×８，９×９の状態に配置される場合の例をそれぞれ示している。各ブロックは、長手方向に木質板３３または異種材板３１が集成され、着色部分が異種材板３１あるいは複合木質単板３２である。

以上の図８〜１０に示される実施の形態によれば、木質ブロック３７、ないしは予め所定の部位（燃え止まり層）に異種材を配置して、複合木質ブロック３４ａ，ｂまたは３９を用意しておくことにより、ボルトＣあるいは接着剤のみにより、または併用することにより、短時間で、所望の複合木質構造材を製造することができる。

図１３は、上述した方法により製造される複合木質構造材として木質集成柱１の接合方法に係る実施の形態を示している。本実施の形態は、例えば柱の縦継ぎに採用されるものであって、互いに接合される複合木質構造材の一方の構造材１Ａの接合端部をその四隅部４０ａ〜４０ｄを残して断面十字状に切り欠いて凹所４０ｅを形成し（図１３（ａ）を参照）、他方の接合端部１Ｂはその四隅部を切り欠いて一方の接合端部１Ａの凹所４０ｅと係合する断面十字部（凸部）４１としている。なお、四隅部４０ａ〜４０ｄの高さ寸法（断面十字状の切り欠き深さ）と、断面十字部４１の高さ寸法（四隅部の切り欠き深さ）とは、同一となっている。

上述した実施の形態では、一方の構造材１Ａの接合端部をその四隅部４０ａ〜４０ｄを残して断面十字状に切り欠き、他方の接合端部１Ｂはその四隅部を切り欠いて一方の接合端部１Ａと係合する断面十字部４１としたが、各ブロック（木質ブロック３７ないしは複合木質ブロック３４ａ，ｂまたは複合木質ブロック３９）の長さ寸法を変えるとともに、その接合端部において前記凹所４０ｅないしは断面十字部４１が形成されるように集成して製造することもできる。

そして、四隅部４０ａ〜４０ｄと断面十字部４１とを接着剤を介してまたは接合ボルトを用いて係合する（係合状態の断面図を図１３（ｃ）に示す）。その後、図１３（ｂ）に示されるように、断面十字部４１と断面十字部４１を挟む四隅部４０ａ〜４０ｄとを貫通して複数のボルトＢを締結している。

本実施の形態によれば、従来のような接合金物が不要になるといった効果が得られ、しかも、ボルトＢが接着剤の圧締治具としても機能することと相俟って、接合端部の摩擦力により接合強度が増し、ボルトＢの数を削減することができ、高い接合強度を得ることができる。

なお、本発明において、例えば図１３に示すように、複合木質構造材の表面にボルトＢ，Ｃが露出すると、当該ボルトＢ，Ｃを通じて熱が内部に伝達されやすくなることから、セラミックボルト等の熱が伝達されにくく且つ不燃材からなるボルトを採用することが好ましい。また、ボルトが表面に露出しないように構造材の中間部（例えば、燃えしろ層４より内側）で留めておき、表面側では埋め木をすることが好ましい。

また、上記実施の形態では、凹所および凸部を断面十字状ないしは断面十字部として形成したが、一文字状や櫛の歯状であってもよいし、他の形状であってもよいことは勿論である。また、互いに接合される構造材のそれぞれの長手方向に一又は複数の中空部を形成するとともに、中空部内に補強部材を配置することもできる。

さらに、周知のように、互いに接合される構造材のそれぞれに溝を形成するとともに、接合される構造材のそれぞれの溝に跨って鉄板を挿入し、当該鉄板を貫通してピンを打つこともできる。

（ａ），（ｂ）は本発明の第一実施形態による木質集成柱の断面区画及び実際の断面図である。 同斜視図である。 本発明の柱に木質集成梁及び木質集成間仕切り壁を組合わせた場合の第二実施形態を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は第一、第二実施形態における柱の変形例を示す断面図である。 （ａ）は燃え止まり層を構成する木材の繊維方向を熱の流れる方向と直交させた場合、（ｂ）は同繊維方向を熱の流れる方向と一致させた場合を示す説明図である。 複合木質構造材全体または複合木質ブロックの幅寸法Ｂと燃え止まり層を構成する木材の幅寸法ｂとの関係を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は、必要接着幅／幅と許容せん断応力度との相関図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第一の実施の形態に係る製造方法を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第二の実施の形態に係る製造方法を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は、第三の実施の形態に係る製造方法を示す断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、ブロックを、見かけ上、３×３，４×４，５×５，６×６，７×７，８×８，９×９の状態に配置した場合の断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、ブロックを、見かけ上、３×３，４×４，５×５，６×６，７×７，８×８，９×９の状態に配置した場合の他の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る複合木質構造材の接合方法を示す作用説明図、接合後における構造材側のみを示す斜視図、水平断面図である。

符号の説明

１ 木質集成柱
２ 荷重支持層
３ 燃え止り層
４ 燃えしろ層
５ 木材単材
６ 高熱容量材、熱慣性の高い材あるいは不燃材にしてかつ断熱性を有する断熱材
３０，３３ 木質板
３０ａ 孔
３１ 異種材
３２ 複合木質単板
３４ａ，ｂ 複合木質ブロック
３５ａ，ｂ 複合木質構造材
３７ 木質ブロック
３８ 異種材ブロック
３９ 複合木質ブロック
４０ａ〜４０ｄ 四隅部
４０ｅ 凹所
４１ 断面十字部（凸部）

Claims (7)

1. 長期荷重を支持するに足り木材からなる荷重支持層と、
   該荷重支持層の外側に配置される燃え止まり層と、
   該燃え止まり層の外側に配置され所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備えてなり、
   かつ、前記燃え止まり層は、前記燃えしろ層より熱容量が大きい高熱容量材、前記燃えしろ層より熱慣性を高くした木材等の異種材を有してなり、または不燃材にしてかつ断熱性を有する断熱材等の異種材のみからなる複合木質構造材の製造方法であって、
   前記荷重支持層、燃え止まり層および燃えしろ層は、複数の木質板又は角柱状の木質単材を集成してなるものであり、
   木質板に開けた孔に板状の異種材を同一平面上に嵌め付けた複合木質単板を形成するとともに、この複合木質単板の上下に他の複合木質単板又は木質板を集成することにより、前記燃え止まり層の部位においてのみ一又は複数の異種材が集成方向において点在若しくは連続配置されるように複合木質ブロックを形成し、
   該複合木質ブロックをさらに集成することを特徴とする複合木質構造材の製造方法。
2. 長期荷重を支持するに足り木材からなる荷重支持層と、
   該荷重支持層の外側に配置される燃え止まり層と、
   該燃え止まり層の外側に配置され所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備えてなり、
   かつ、前記燃え止まり層は、前記燃えしろ層より熱容量が大きい高熱容量材、前記燃えしろ層より熱慣性を高くした木材等の異種材を有してなり、不燃材にしてかつ断熱性を有する断熱材等の異種材のみからなる複合木質構造材の製造方法であって、
   木質板からなる単板と、木質板および異種材からなる単板とを集成することにより、前記異種材が前記燃え止まり層に配置されるように前記荷重支持層若しくは前記燃えしろ層の一部または全部を一体に構成する複合木質ブロックを形成し、当該複合木質ブロックを組み合わせることを特徴とする複合木質構造材の製造方法。
3. 前記複合木質構造材の隅角部近傍において、前記異種材の断面積を大きくするように配置することを特徴とする請求項１または２に記載の複合木質構造材の製造方法。
4. 長期荷重を支持するに足り木材からなる荷重支持層と、
   該荷重支持層の外側に配置され、木材より熱容量が大きい高熱容量材、不燃材にしてかつ断熱性を有する断熱材等の異種材と木材とが混在してなる燃え止まり層と、
   該燃え止まり層の外側に配置され所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備えてなる複合木質構造材の製造方法であって、
   前記燃え止まり層は、当該燃え止まり層を構成する木材の幅寸法が前記複合木質構造材全体の幅寸法の２０％以上となるように構成することを特徴とする複合木質構造材の製造方法。
5. 長期荷重を支持するに足り木材からなる荷重支持層と、
   該荷重支持層の外側に配置される燃え止まり層と、
   該燃え止まり層の外側に配置され所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備えてなり、
   かつ、前記燃え止まり層は、前記燃えしろ層より熱容量が大きい高熱容量材、前記燃えしろ層より熱慣性を高くした木材等の異種材を有してなり、または不燃材にしてかつ断熱性を有する断熱材等の異種材のみからなる複合木質構造材の接合方法であって、
   互いに接合される前記複合木質構造材の一方の接合端部に断面十字状等の所定の凹所を形成し、他方の接合端部に前記一方の接合端部の凹所と係合する断面十字部等の凸部を形成し、
   前記凹所と前記凸部とを係合することを特徴とする複合木質構造材の接合方法。
6. 前記互いに接合される複合木質構造材のそれぞれの接合端部を係合した後、前記互いに接合される複合木質構造材のそれぞれを貫通するボルトを締結することを特徴とする請求項５に記載の複合木質構造材の接合方法。
7. 前記接合端部が接着剤を介して係合され、前記ボルトが前記接着剤の圧締治具として機能することを特徴とする請求項６に記載の複合木質構造材の接合方法。