JP6337257B2 - 木材の接合構造および面格子壁 - Google Patents

Description

本発明は、一対の木材を交差させて相欠き仕口により接合する接合構造およびその接合構造により木材を接合して構成した面格子壁に関する。

従来、建築構造物として、図７（ａ）に示すように、複数の木材（縦材１０１と横材１０２）を相欠き仕口により接合して構成した面格子壁が用いられている。相欠き仕口とは、図７（ｂ）に示すように、接合する一対の縦材１０１と横材１０２の対向面にそれぞれ切欠部１１１，１２１を形成し、相互に嵌め合わせる接合構造である。このような面格子壁は、木材のめり込み挙動によって、大変形時でも安定した高耐力を得られるが、木材の痩せによって接合部に隙間が生じることを考慮して、初期剛性が低く設定されている（非特許文献１）。

土塗壁等告示に係る技術解説書作成編集委員会編、「土塗壁・面格子壁・落とし込み板壁の壁倍率に係る技術解説書」、第１版、財団法人日本住宅・木材技術センター、平成１６年２月、ｐ．１２７−１３４

このように隙間が生じることを防いで初期剛性を高くするためには、木材に形成する切欠部の加工精度を高くすればよいが、精度を上げるほど、製造費用も高くなってしまう点が問題であった。また、金具などにより補強することもできるが、取り付けに手間がかかる点や、意匠性を損なう点が問題であった。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、初期剛性が高く、安価で、金具などを必要としない木材の接合構造およびその接合構造により木材を接合して構成した面格子壁を提供することを目的とする。

本発明のうち請求項１の発明は、一対の木材を交差させて相欠き仕口により接合する接合構造であって、両木材の対向面に、断面凹形の切欠部を形成してあり、一方の木材の切欠部の側壁部と、この側壁部に対向する他方の木材の側面部の、何れか一方または両方を切り欠いて、挿入部を形成してあり、挿入部に、圧縮木材からなる隙間埋め材を挿入してあることを特徴とする。

本発明のうち請求項２の発明は、挿入部の幅が、一方の木材の幅と同じであることを特徴とする。

本発明のうち請求項３の発明は、挿入部を両木材に形成してあり、それぞれの挿入部に、隙間埋め材を挿入してあることを特徴とする。

本発明のうち請求項４の発明は、複数の木材を、請求項１、２または３記載の接合構造により接合してあることを特徴とする。

本発明のうち請求項１の発明によれば、挿入部に挿入した圧縮木材からなる隙間埋め材が、形状回復することによって、挿入部に隙間なく広がり、接合部に隙間が生じないので、高い初期剛性が得られる。また、挿入部に隙間埋め材を挿入するだけでよく、木製の部材のみからなり金具などを必要としないので、安価で製造が容易であって、意匠性が良好である。

本発明のうち請求項２の発明によれば、挿入部の幅を木材の幅と同じにすることで、挿入部に挿入する隙間埋め材と木材とが一体感のある外観となり、より意匠性が向上する。

本発明のうち請求項３の発明によれば、両方の木材に挿入部を形成することで、接合部の表裏に隙間埋め材が挿入され、より高い初期剛性が得られる。

本発明のうち請求項４の発明によれば、格子を構成する複数の木材を、上記の接合構造により接合してあるので、初期剛性の高い面格子壁が得られる。

本発明の木材の接合構造の第一実施形態の説明図であり、（ａ）は木材に切欠部を形成した状態、（ｂ）はそれに加えて挿入部を形成した状態、（ｃ）は木材同士を組んだ状態、（ｄ）は挿入部に隙間埋め材を挿入した状態を示す。 本発明の接合構造において隙間が生じないことの説明図である。 本発明の第一実施形態および従来例による面格子体のせん断変形角−荷重関係を示すグラフである。 本発明の接合構造により木材を接合して構成した面格子壁の斜視図である。 本発明の木材の接合構造の第二実施形態の説明図であり、（ａ）は木材に切欠部を形成した状態、（ｂ）はそれに加えて挿入部を形成した状態、（ｃ）は木材同士を組んだ状態、（ｄ）は挿入部に隙間埋め材を挿入した状態を示す。 本発明の木材の接合構造の第三実施形態の説明図であり、（ａ）は木材に切欠部を形成した状態、（ｂ）はそれに加えて挿入部を形成した状態、（ｃ）は木材同士を組んだ状態、（ｄ）は挿入部に隙間埋め材を挿入した状態を示す。 （ａ）は従来の面格子壁の斜視図、（ｂ）は従来の木材の接合構造の説明図である。

本発明の木材の接合構造の具体的な構成について、各図面に基づいて説明する。この接合構造の第一実施形態は、図１に示すように、一対の木材（縦材１と横材２）を直角に交差させて、相欠き仕口により接合するものである。縦材１と横材２は、断面正方形で同じ太さのものであり、図１（ａ）に示すように、対向するそれぞれの側面に、断面凹形の切欠部１１，２１を形成してある。切欠部１１，２１の幅は、縦材１および横材２の幅と同じであり、切欠部１１，２１の深さは、縦材１および横材２の幅の半分である。

そして、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、縦材１と横材２を組んだ際に横材２の切欠部２１の一方の側壁部２２に対向する縦材１の側面部１３と、縦材１の切欠部１１の一方の側壁部１２に対向する横材２の側面部２３を、それぞれ断面凹形に切り欠いて、挿入部１４，２４を形成してある。挿入部１４，２４の幅は、縦材１および横材２の幅と同じであり、挿入部１４，２４の深さは、縦材１および横材２の幅の４０％である。このように形成した縦材１と横材２について、それぞれの切欠部１１，２１を相互に嵌め合わせて十字形に組むと、図１（ｃ）に示すように、挿入部１４，２４が表面に開口する穴状のものとなる。この際、図中の手前側に開口する縦材１の挿入部１４は、正面視して、高さが縦材１および横材２の幅と同じ、幅が縦材１および横材２の幅の４０％、奥行が縦材１および横材２の幅の半分であり、図中の奥側に開口する横材２の挿入部２４は、正面視して、高さが縦材１および横材２の幅の４０％、幅が縦材１および横材２の幅と同じ、奥行が縦材１および横材２の幅の半分である。なお、図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の接合構造の説明のために、切欠部１１，２１と挿入部１４，２４を順次形成したような図としたものであり、必ずしも、切欠部１１，２１を形成した後に挿入部１４，２４を形成しなければならないものではない。

さらに、この挿入部１４，２４に、隙間埋め材３，４を挿入する。隙間埋め材３，４は、直方体形の木材からなり、図１（ｂ）に示すように、高さと幅は縦材１および横材２の幅と同じであり、奥行は縦材１および横材２の幅の半分のものである。そして、縦材１の挿入部１４に挿入する隙間埋め材３については、幅方向（横材２の延びる方向）に圧縮し、横材２の挿入部２４に挿入する隙間埋め材４については、高さ方向（縦材１の延びる方向）に圧縮する。圧縮率は６０％であり（元の４０％の高さまたは幅まで圧縮する）、これにより、図１（ｃ）に示すように、隙間埋め材３，４は、それぞれの挿入部１４，２４に丁度嵌まる大きさとなる。そして、図１（ｄ）に示すように、これらの圧縮木材からなる隙間埋め材３，４を、それぞれの挿入部１４，２４に挿入する。

このように構成した接合構造においては、挿入部１４，２４に挿入した隙間埋め材３，４が、元の形状に戻ろうとする。すなわち、図２に示すように、縦材１の挿入部１４に挿入した隙間埋め材３については、形状回復により幅方向に膨張し、挿入部１４内に隙間なく広がる。これにより、縦材１および横材２の痩せによって、縦材１と、横材２の切欠部２１の間に隙間が生じても、隙間埋め材３が縦材１と横材２の間で突っ張って、その隙間を埋めることになり、接合部において、縦材１と横材２とが、横方向に固定される。一方、横材２の挿入部２４に挿入した隙間埋め材４については、形状回復により高さ方向に膨張し、挿入部２４内に隙間なく広がる。これにより、縦材１および横材２の痩せによって、横材２と、縦材１の切欠部１１の間に隙間が生じても、隙間埋め材４が縦材１と横材２の間で突っ張って、その隙間を埋めることになり、接合部において、縦材１と横材２とが、縦方向に固定される。

このように構成した本発明の接合構造の第一実施形態によれば、縦材１と横材２の挿入部１４，２４にそれぞれ接合部の表裏から挿入した圧縮木材からなる隙間埋め材３，４が、形状回復することによって、挿入部１４，２４に隙間なく広がり、接合部の隙間を埋めて、縦材１と横材２が縦横何れの方向にも相互に固定されるので、高い初期剛性が得られる。また、挿入部１４，２４に隙間埋め材３，４を挿入するだけでよく、さらに、縦材１および横材２と隙間埋め材３，４はすべて木製の部材であり、金具などを必要としないので、安価で製造が容易であって、意匠性が良好である。また、挿入部１４，２４の幅が、縦材１および横材２の幅と同じなので、挿入部１４，２４に挿入する隙間埋め材３，４と、縦材１および横材２とが一体感のある外観となり、より意匠性が良好である。

続いて、この接合構造の性能を確認するための実験の結果を示す。ここでは、縦材１および横材２として、４５ｍｍ×４５ｍｍのスギ材を用い、３×３本の面格子体を形成した。９箇所の各接合部は、本発明の接合構造の第一実施形態としたものと、図７（ｂ）に示した従来の接合構造としたものを用意し、第一実施形態としたものについては、隙間埋め材３，４として、９０度に加熱してから平盤プレス機で６０％圧縮した無垢のスギ材を用いた。そして、これらの面格子体に面内方向の荷重を作用させ、変形角に対する荷重を測定した。その結果を示すのが、図３のグラフである。横軸が変形角（ｒａｄ）、縦軸が荷重（ｋＮ）であり、本発明の接合構造の場合と従来の接合構造の場合を併せて示してある。これによれば、従来の接合構造では、変形の初期（変形角が小さい領域）において、荷重がほとんど生じておらず、すなわち初期剛性が非常に低いのに対し、本発明の接合構造では、変形の初期から大きな荷重が生じており、すなわち初期剛性が高いことが確認できる。

また、図４に示すのは、各９本の縦材１と横材２を、本発明の接合構造の第一実施形態により接合して面格子体１０を形成し、この面格子体１０を矩形の枠体２０に嵌め込んで構成した面格子壁である。上記のように、本発明の接合構造は、隙間埋め材３，４の形状回復により高い初期剛性が得られるものであるから、この接合構造によって構成された面格子壁も、高い初期剛性が得られる。なお、この面格子壁は、自在な運用が可能であるが、たとえば、現場の軸組に面格子壁を嵌め込むための空間部を設けておき、予め工場で製造した面格子壁を現場に運搬して、軸組の空間部に嵌め込み、枠体２０を軸組と釘で接合する工法を採用することで、施工性が向上する。

次に、本発明の木材の接合構造の第二実施形態について、図５に基づき説明する。図５（ａ）に示すように、第二実施形態も、第一実施形態と同様に、縦材１と横材２に断面凹形の切欠部１１，２１を形成してある。そして、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、縦材１と横材２を組んだ際に対向する横材２の切欠部２１の一方の側壁部２２および縦材１の側面部１３の両方と、縦材１の切欠部１１の一方の側壁部１２および横材２の側面部２３の両方を、それぞれ切り欠いて、挿入部１４，２４を形成してある。より詳しくは、縦材１と横材２の切欠部１１，２１の側壁部１２，２２については、切欠部１１，２１の幅を縦材１および横材２の幅の２０％分だけ広げるように切り欠いてあり（側壁切欠１４ａ，２４ａ）、縦材１と横材２の側面部１３，２３については、断面凹形で、幅が縦材１および横材２の幅と同じ、深さが縦材１および横材２の幅の２０％となるように切り欠いてある（側面切欠１４ｂ，２４ｂ）。このように形成した縦材１と横材２について、それぞれの切欠部１１，２１を相互に嵌め合わせて十字形に組むと、図５（ｃ）に示すように、横材２の側壁切欠２４ａと縦材１の側面切欠１４ｂが合わさって挿入部１４となり、縦材１の側壁切欠１４ａと横材２の側面切欠２４ｂが合わさって挿入部２４となり、挿入部１４，２４がそれぞれ縦材１と横材２に跨って、表面および一部側面に開口する穴状のものとなる。この際、図中の手前側に開口する挿入部１４は、正面視して、高さが縦材１および横材２の幅と同じ、幅が縦材１および横材２の幅の４０％、奥行が縦材１および横材２の幅の半分であり、図中の奥側に開口する挿入部２４は、正面視して、高さが縦材１および横材２の幅の４０％、幅が縦材１および横材２の幅と同じ、奥行が縦材１および横材２の幅の半分であり、何れも第一実施形態と同じ大きさで、位置だけがずれたものとなる。さらに、図５（ｄ）に示すように、この挿入部１４，２４に、隙間埋め材３，４を挿入する。隙間埋め材３，４は、圧縮木材からなる第一実施形態と同じものである。

このように構成した接合構造の第二実施形態においても、挿入部１４，２４に挿入した隙間埋め材３，４が、形状回復することによって、挿入部１４，２４に隙間なく広がり、接合部の隙間を埋めて、縦材１と横材２が縦横何れの方向にも相互に固定されるので、高い初期剛性が得られる。また、挿入部１４，２４に隙間埋め材３，４を挿入するだけでよく、さらに、縦材１および横材２と隙間埋め材３，４はすべて木製の部材であり、金具などを必要としないので、安価で製造が容易であって、意匠性が良好である。また、挿入部１４，２４の幅が、縦材１および横材２の幅と同じなので、挿入部１４，２４に挿入する隙間埋め材３，４と、縦材１および横材２とが一体感のある外観となり、より意匠性が良好である。

次に、本発明の木材の接合構造の第三実施形態について、図６に基づき説明する。図６（ａ）に示すように、第三実施形態も、第一実施形態と同様に、縦材１と横材２に断面凹形の切欠部１１，２１を形成してある。そして、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、縦材１の切欠部１１の一方の側壁部１２（横材２の側面部２３に対向する）と、横材２の切欠部２１の一方の側壁部２２（縦材１の側面部１３に対向する）を、それぞれ切欠部１１，２１の幅を縦材１および横材２の幅の４０％分だけ広げるように切り欠いて、挿入部１４，２４を形成してある。このように形成した縦材１と横材２について、それぞれの切欠部１１，２１を相互に嵌め合わせて十字形に組むと、図６（ｃ）に示すように、挿入部１４，２４が表面および側面に開口する溝状のものとなる。この際、図中の手前側に開口する横材２の挿入部２４は、正面視して、高さが縦材１および横材２の幅と同じ、幅が縦材１および横材２の幅の４０％、奥行が縦材１および横材２の幅の半分であり、図中の奥側に開口する縦材１の挿入部１４は、正面視して、高さが縦材１および横材２の幅の４０％、幅が縦材１および横材２の幅と同じ、奥行が縦材１および横材２の幅の半分であり、何れも第一実施形態と同じ大きさで、位置だけがずれたものとなる。さらに、図６（ｄ）に示すように、この挿入部１４，２４に、隙間埋め材３，４を挿入する。隙間埋め材３，４は、圧縮木材からなる第一実施形態と同じものである。

このように構成した接合構造の第三実施形態においても、挿入部１４，２４に挿入した隙間埋め材３，４が、形状回復することによって、挿入部１４，２４に隙間なく広がり、接合部の隙間を埋めて、縦材１と横材２が縦横何れの方向にも相互に固定されるので、高い初期剛性が得られる。また、挿入部１４，２４に隙間埋め材３，４を挿入するだけでよく、さらに、縦材１および横材２と隙間埋め材３，４はすべて木製の部材であり、金具などを必要としないので、安価で製造が容易であって、意匠性が良好である。また、挿入部１４，２４の幅が、縦材１および横材２の幅と同じなので、挿入部１４，２４に挿入する隙間埋め材３，４と、縦材１および横材２とが一体感のある外観となり、より意匠性が良好である。

なお、隙間埋め材については、水分の影響をなくすために、オーブンで数日間乾燥させるなどして、絶乾状態としてから加熱圧縮することが望ましい。また、加熱圧縮する際には、圧縮率が目標値に達した後、形状を半固定化するため、設定温度のまま３０分間程度保持することが望ましく、さらに、圧縮の際の温度が高すぎると、形状回復の挙動が緩やかになるので、９０度程度とすることが望ましい。なお、このようにしてスギ材を圧縮すると、数日から１週間程度で、１０％〜２０％程度形状回復して、安定する。また、素材として合板を用いると、含有する接着剤などの影響により十分に形状回復しないおそれがあるので、無垢材を用いることが望ましい。

本発明は、上記の実施形態に限定されない。たとえば、挿入部の大きさ（正面視したときの高さ、幅および奥行）や隙間埋め材の圧縮率などの上記各数値は一例であり、木材（縦材と横材）の太さや材質など、種々の事情に応じて適宜設定できる。また、隙間埋め材は、接合部の表裏の少なくとも一方に設けてあればよいが、上記のように両方に設けることが望ましい。さらに、一対の木材の太さが異なるものであってもよいし、一対の木材が直角以外の角度で交差するものであってもよい。また、面格子壁においては、縦横格子と斜め格子の何れでもよく、さらに、木材同士の各接合部において、上記の第一実施形態、第二実施形態および第三実施形態が混在していてもよい。

１ 縦材（木材）
２ 横材（木材）
１１，２１ 切欠部
１２，２２ 側壁部
１３，２３ 側面部
１４，２４ 挿入部
３，４ 隙間埋め材

Claims (4)

1. 一対の木材を交差させて相欠き仕口により接合する接合構造であって、
   両木材の対向面に、断面凹形の切欠部を形成してあり、
   一方の木材の切欠部の側壁部と、この側壁部に対向する他方の木材の側面部の、何れか一方または両方を切り欠いて、挿入部を形成してあり、
   挿入部に、圧縮木材からなる隙間埋め材を挿入してあることを特徴とする木材の接合構造。
2. 挿入部の幅が、一方の木材の幅と同じであることを特徴とする請求項１記載の木材の接合構造。
3. 挿入部を両木材に形成してあり、それぞれの挿入部に、隙間埋め材を挿入してあることを特徴とする請求項１または２記載の木材の接合構造。
4. 複数の木材を、請求項１、２または３記載の接合構造により接合してあることを特徴とする面格子壁。

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