WO2021261542A1 - 接合構造体および建築物 - Google Patents

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WO2021261542A1
WO2021261542A1 PCT/JP2021/023901 JP2021023901W WO2021261542A1 WO 2021261542 A1 WO2021261542 A1 WO 2021261542A1 JP 2021023901 W JP2021023901 W JP 2021023901W WO 2021261542 A1 WO2021261542 A1 WO 2021261542A1
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WO
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wooden panel
joining
joining member
joint structure
joint
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PCT/JP2021/023901
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健也 惠美須
Original Assignee
Ｓａｉ Ｇｒｏｕｐ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ株式会社
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Publication date
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Priority to US18/012,953 priority patent/US20230257991A1/en
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    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
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    • E04B1/48—Dowels, i.e. members adapted to penetrate the surfaces of two parts and to take the shear stresses
    • E04B1/486—Shear dowels for wood
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    • E04B2001/6195—Connections for building structures in general of slab-shaped building elements with each other the slabs being connected at an angle, e.g. forming a corner

Definitions

  • the present invention relates to a joint structure and a building including the joint structure.
  • julienne (butterfly joint) has been known as one of the joining methods for wood (for example, wooden furniture).
  • An object of the present invention is to provide a joining member suitable for a new butterfly joint suitable as a constituent material of a building and a joining structure provided with the joining member.
  • the present invention provides, for example,: (Item 1) A joining structure including a first wooden panel, a second wooden panel, and a shredded joining member for joining the first wooden panel and the second wooden panel.
  • the joint structure is a joint structure having an allowable yield strength of about 10 kN or more.
  • the joint structure according to item 1 wherein the joint member includes a laminated lumber in which a plurality of plate materials are laminated.
  • the plurality of plate materials include a first plate material having a first fiber direction and a second plate material having a second fiber direction different from the first fiber direction. The total volume of the first plate material is larger than the total volume of the second plate material.
  • the joining structure according to item 2 wherein the height direction of the joining member is substantially the same as the height direction of the first fiber.
  • the plurality of plate materials include only a plurality of first plate materials having a first fiber direction.
  • Item 2. The joining structure according to item 2, wherein the height direction of the joining member is substantially the same as the height direction of the first fiber.
  • the item has a structure in which the plurality of first plates are laminated so that the strength of the plurality of first plates is symmetrical with respect to the central axis in the height direction of the joint members. 4.
  • the joint structure according to 4. (Item 6) The joining structure according to any one of items 1 to 5, wherein the joining member has corners that have been rounded.
  • the size of the joining member is such that the length in the height direction is about 150 mm to about 270 mm, the length in the width direction is about 150 mm to about 270 mm, the thickness is about 90 mm to about 270 mm, and the shortest length between the side surface surfaces is.
  • Bending strength of the wooden panel The joining structure according to any one of items 1 to 12, wherein the bending strength of the joining member is 1: 2.2 to 1: 3.6.
  • a building comprising the joined structure according to any one of items 1 to 14.
  • (Item 16) A joining member used in the joining structure according to any one of items 1 to 14.
  • FIG. 1 The figure which shows an example of the junction structure of this invention.
  • FIG. 1 The figure which shows another example of the junction structure of this invention.
  • the figure which shows an example of the structure of the joining member 130 shown in FIG. 1 and FIG. The figure which shows an example of the structure of a joining member 130 Diagram showing an example of a building
  • the yield load means the load applied at the start of yield.
  • the allowable proof stress means the magnitude of the smaller of the maximum load of 2/3 and the yield load.
  • the ultimate proof stress means the magnitude of the load applied at least when partially starting to collapse.
  • FIG. 1 shows an example of the bonded structure of the present invention.
  • 1a shows an example of the structure of the joined structure 100 in the joined state
  • FIG. 1b is an exploded view of the joined structure 100 shown in FIG. 1a.
  • the joining structure 100 includes a wooden panel 110, a wooden panel 120, and a shredded joining member 130 for joining the wooden panel 110 and the wooden panel 120.
  • the surface of the wooden panel 110 having a relatively large surface area is referred to as the main surface 111 of the wooden panel 110
  • the surface of the wooden panel 120 having a relatively large surface area is referred to as the main surface 121 of the wooden panel 120.
  • the wooden panel 110 and the wooden panel 120 are arranged so as to be substantially orthogonal to each other (that is, the main surface 111 of the wooden panel 110 and the main surface 121 of the wooden panel 120). Is approximately orthogonal to each other).
  • a dovetail groove 140 1 ie, a substantially isosceles trapezoidal shape corresponding to the shape of one half of the joining member 130 to fit one half of the joining member 130.
  • the opening of 1) is formed at a predetermined position of the joint portion of the wooden panel 110.
  • a dovetail groove 140 2 corresponding to the shape of the other half of the joining member 130 to fit the other half of the joining member 130 (ie, on the axis along the upper bottom of the first opening).
  • a substantially isosceles trapezoidal second opening that is line-symmetric with the first opening is formed at a predetermined position at the joint portion of the wooden panel 120.
  • the shape of the opening of the dovetail groove 140 1 appearing on the main surface 111 of the wooden panel 110 is rectangular, and the dovetail groove 140 2 appearing on the main surface 121 of the wooden panel 120.
  • the shape of is a substantially isosceles trapezoid. This difference between the wooden panel 110 and the wooden panel 120 is due to the arrangement of the wooden panel 110 and the wooden panel 120 so as to be orthogonal to each other as shown in FIG. 1b.
  • the shapes of the dovetail grooves 140 1 and 140 2 are not limited to a substantially isosceles trapezoid, and may be a substantially convex shape (for example, a shape in which a quadrangle is combined below the substantially isosceles trapezoid).
  • the shape of the dovetail groove is a substantially isosceles trapezoid.
  • the dovetail-shaped space 150 having a cross section corresponding to the overall shape of the joining member 130 (that is, the dovetail groove 140 1 and the dovetail groove 140 1) A shredded recess) created by combining with 140 2 is formed.
  • the wooden panel 110 and the wooden panel 120 are made by inserting the joining member 130 into the space 150 having a dovetail cross section. , Fixed by a joining member 130 and joined to each other.
  • the bonded structure 100 of the present invention has an allowable proof stress of at least about 10 kN or more, preferably an allowable proof stress of about 12 kN or more, and more preferably an allowable proof stress of about 14 kN or more.
  • the bonded structure 100 of the present invention has an allowable yield strength of about 10 kN to about 25 kN, about 10 kN to about 25 kN, about 12 kN to about 25 kN, and about 14 kN to about 25 kN.
  • the joint structure 100 has an allowable proof stress of about 10 kN or more, preferably about 12 kN or more, so that the joint structure 100 has sufficient strength in a building such as a house constructed by using these joint structures. Can be achieved. In particular, it was unexpected that the joining structure 100 could achieve the above allowable proof stress without using the joining metal fittings.
  • the bonded structure 100 of the present invention has a final proof stress of at least about 18 kN, preferably about 20 kN or more, more preferably about 22 kN or more, and most preferably about 25 kN. It has the above-mentioned ultimate strength. In one embodiment, the bonded structure 100 of the present invention has an ultimate yield strength of about 18 kN to about 35 kN, about 20 kN to about 35 kN, about 22 kN to about 35 kN, and about 25 kN to about 35 kN. As described above, since the joint structure 100 has an ultimate yield strength of about 18 kN or more, sufficient strength can be achieved in a building such as a house constructed by using these joint structures.
  • the joint structure 100 has a final yield strength of about 18 kN or more, preferably about 20 kN or more, the risk of collapse due to an earthquake is low. In particular, it was unexpected that the joining structure 100 could achieve the above-mentioned ultimate proof stress without using the joining metal fittings.
  • the joining structure 100 is configured to connect the wooden panel 110 and the wooden panel 120 at right angles to each other by using the joining member 130.
  • the bonded structure 100 preferably has an allowable proof stress of about 12 kN or more with respect to a shear force in the width direction, and more preferably has an allowable proof stress of about 13 kN or more with respect to a shear force in the width direction. Most preferably, it has an allowable proof stress of about 14 kN or more against a shear force in the width direction.
  • the bonded structure 100 preferably has an ultimate proof stress of about 16 kN or more with respect to a shear force in the width direction, and more preferably a shear force in the width direction. It has an ultimate proof stress of about 18 kN or more, and most preferably, it has an ultimate proof stress of about 20 kN or more with respect to a shear force in the width direction.
  • the side length is preferably about 300 mm to about 800 mm, more preferably about 400 mm to about 700 mm, and most preferably about 500 mm to about 600 mm.
  • FIG. 2 shows another example of the bonded structure of the present invention.
  • FIG. 2a shows an example of the structure of the joined structure 100'in the joined state
  • FIG. 2b is an exploded view of the joined structure 100'shown in FIG. 2a.
  • the joining structure 100' has a wooden panel 110', a wooden panel 120, and a shredded joining member 130 for joining the wooden panel 110'and the wooden panel 120.
  • the surface having a relatively large surface area of the wooden panel 110' is the main surface 111'of the wooden panel 110'
  • the surface of the wooden panel 120 having a relatively large surface area is the main surface 121 of the wooden panel 120.
  • the wooden panel 110'and the wooden panel 120 are arranged adjacent to each other so as to be substantially parallel to each other so as to be substantially flush with each other (that is, the main of the wooden panel 110').
  • the surface 111'and the main surface 121 of the wooden panel 120 are substantially parallel and substantially flush with each other).
  • the junction of the wooden panel 110 ' It is formed in a predetermined position.
  • the dovetail groove 140 2 corresponding to the shape of the other half of the joining member 130 for fitting the other half of the joining member 130 is a wooden panel 120. It is formed at a predetermined position of the joint portion of.
  • the shape of the dovetail 140 3 appearing on 'the main surface 111 of' wood panel 110 is Ryakutoashi trapezoid, appearing on the main surface 121 of the wood panel 120 dovetail
  • the shape of 140 2 is also a substantially isosceles trapezoid.
  • the dovetail-shaped space 150' (that is, the dovetail groove 140 3) corresponding to the overall shape of the joining member 130 A shredded recess) formed by combining with the dovetail groove 140 2 is formed.
  • the joining member 130 is inserted into the dovetail-shaped space 150'in the wooden panel 110'and wooden.
  • the panels 120 are fixed by the joining members 130 and joined to each other.
  • the joining structure 100' is configured to connect the wooden panel 110'and the wooden panel 120 in parallel with each other by using a joining member 130, and joins the wooden panel 110'.
  • the structure 100' preferably has an allowable proof stress of about 15 kN or more with respect to a shear force in the width direction, and more preferably has an allowable proof stress of about 16 kN or more with respect to a shear force in the width direction. Preferably, it has an allowable proof stress of about 18 kN or more with respect to a shear force in the width direction.
  • the bonded structure 100' preferably has an ultimate proof stress of about 25 kN or more with respect to a shear force in the width direction, and more preferably a shear force in the width direction. It has an ultimate proof stress of about 27 kN or more with respect to a force, and most preferably an ultimate proof stress of about 29 kN or more with respect to a shear force in the width direction.
  • the joining structure 100' is configured to connect the wooden panel 110'and the wooden panel 120 in parallel with each other by using the joining member 130.
  • the joint structure 100' preferably has an allowable proof stress of about 11 kN or more with respect to a tensile force in the height direction, and more preferably has an allowable proof stress of about 12 kN or more with respect to a tensile force in the height direction. Most preferably, it has an allowable proof stress of about 12.5 kN or more with respect to a tensile force in the height direction.
  • the bonded structure 100' preferably has an ultimate proof stress of about 20 kN or more with respect to a tensile force in the height direction, and more preferably in the height direction. It has an ultimate proof stress of about 23 or more with respect to the tensile force of the above, and most preferably has an ultimate proof stress of about 25 kN or more with respect to the tensile force in the height direction.
  • the joining structure 100 does not have to be provided with metal fittings (for example, Kasugai, typrate) for joining the wooden panel 110 and the wooden panel 120.
  • metal fittings for example, Kasugai, typrate
  • the joining structure of the present invention does not have metal fittings for joining.
  • the joining structure 100 may include only wood for joining the wooden panel 110 and the wooden panel 120. The same applies to the bonded structure 100'shown in FIG. 2.
  • the thickness of the joining member and the wooden panel in the joining structure of the present invention can be independently, 80 mm to 100 mm, and preferably about 90 mm. In a typical embodiment, the joining member and the wooden panel may have the same thickness.
  • the inventors have sufficient strength when the joining member used for the butterfly joint is made of solid wood (ie, wood directly molded from a log). I found that I could't get it. Further, when the joining member used for the butterfly joint is a single plate laminated material (LVL; Laminated Veneer Lumber) in which a plurality of single plates are laminated in the same fiber direction, the CLT panel joined by the joining member is used. When stress is applied, the strength of the joining member is too strong compared to the strength of the CLT panel, and the CLT panel is easily cracked, so that it is difficult to achieve sufficient strength as a joining structure. In the present specification, the CLT panel refers to a "cross laminated timber" (CLT).
  • CLT cross laminated timber
  • the strength of the wooden panel (bending strength): the strength of the joining member (bending strength) is 1: 2.2 to 1: 3.6, preferably 1: 2.4 to 1: 3.3. More preferably, it can be 1: 2.6 to 1: 3.0.
  • the wooden panel has a CLT panel (grade S60-3-3) having a strength (bending strength of a strong axis in the in-plane direction) of 10.8 N / mm 2 , and the bonded member has a bending strength of 30. It is a laminated lumber of 0N / mm 2 Oshu red pine.
  • FIG. 3 shows an example of the structure of the joining member 130 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the joining member 130 has a shape in which the side surface 131 of the joining member 130 is bent inward at the central portion 132 (so-called julienne shape).
  • the direction of the shortest trace between the central portions 132 is defined as the width direction of the joining member 130, and is orthogonal to the axial direction among the directions on the shredded plane of the joining member 130.
  • the direction is the height direction of the joining member 130.
  • the joining member 130 includes eight rounded corners 133.
  • the R value of the rounded corner portion 133 is preferably R6 to R15.
  • the dovetail groove of the wooden panel of the joint structure shown in FIGS. 1 and 2 may have a concave shape corresponding to the corner portion of the joint member.
  • the side surface 131 of the joining member 130 is V-shaped with the central portion 132 as a valley
  • the present invention is not limited thereto.
  • the side surface 131 of the joining member 130 may be inwardly rounded arcuate.
  • the shape in which all the side surfaces 131 (except the central portion and the R portion) are inclined at less than 90 ° with respect to the upper surface and the lower surface of the joining member 130 (the shape of the upper and lower halves of the joining member 130 is substantially isosceles trapezoid).
  • It may be trapezoidal), or it may be a shape (a shape) having a portion of the side surface 131 connected to the upper surface and / or a lower surface of the joining member 130 having a portion orthogonal to the upper surface and the lower surface of the joining member 130.
  • the shape of the upper and lower halves of the joining member 130 may be substantially convex).
  • all portions of the side surface 131 are inclined by less than 90 ° with respect to the upper surface and the lower surface of the joining member 130.
  • the length of the joining member 130 in the height direction is preferably about 150 mm to about 270 mm, more preferably about 170 mm to about 240 mm, and most preferably about 180 mm to about 220 mm.
  • the length of the joining member 130 in the width direction is preferably about 150 mm to about 270 mm, more preferably about 170 mm to about 240 mm, and most preferably about 180 mm to about 220 mm.
  • the thickness of the joining member 130 is preferably about 90 mm to about 270 mm, more preferably about 90 mm to about 180 mm, and most preferably about 90 mm to about 100 mm.
  • the shortest length between the surface of one side surface 131 of the joining member 130 and the surface of the other side surface 131 is. It is preferably about 75 mm to about 135 mm, more preferably about 80 mm to about 110 mm, and most preferably about 90 mm to about 100 mm.
  • the joining member 130 may be a solid material, a hollow material, or one or more hollow materials as long as it has sufficient strength to join two wooden panels. It may be composed of a combination with a brace.
  • FIG. 4 shows an example of the structure of the joining member 130.
  • the joining member 130 is a laminated lumber in which a plurality of plate materials are laminated.
  • FIGS. 4a and 4b show the structure of the joining member 130 comprising a first plate 134 having a first fiber direction and a second plate 135 having a second fiber direction different from the first fiber direction. An example is shown.
  • the first plate member 134 and the second plate member 135 are alternately laminated. That is, the joining member 130 shown in FIGS. 4a and 4b is a "cross laminated timber" in which a plurality of sawn boards are laminated so that the fiber directions are orthogonal to each other (that is, the fiber directions are staggered) between adjacent layers. (CLT; Cross Laminated It is made of Timber). Therefore, the first fiber direction of the first plate member 134 is substantially orthogonal to the fiber direction of the second plate member 135. In the embodiment shown in FIGS. 4a and 4b, the height direction of the joining member 130 is substantially the same as the first fiber direction of the first plate member 134.
  • the first plate material 134, the second plate material 135, the first plate material 134, the second plate material 135, the first plate material 134, and the second plate material 135 are in this order.
  • the plate material 134 and the second plate material 135 are alternately laminated in three layers, and the thickness of each layer of the first plate material 134 and the second plate material 135 is substantially the same.
  • the strength of the joining member 130 can be made symmetrical with respect to the center axis in the height direction passing through the center point in the width direction of the joining member 130. In this way, by making the strength of the joining member 130 symmetrical with respect to the central axis in the height direction of the joining member 130, the strength of the joining structure can be increased as compared with the case where it is not.
  • a total of five layers of plates, including two layers of the second plate 135, are laminated.
  • the central first plate material 134 is arranged around the central axis in the height direction of the joining member 130, and the two second plate materials 135 are arranged so as to sandwich the central first plate material 134, and the center.
  • the two first plate members 134 are arranged so as to further sandwich the first plate member 134 and the two second plate members 135.
  • the total volume of the first plate member 134 having the first fiber direction along the height direction of the joining member 130 has the second fiber direction. It may be configured to be larger than the total volume of the plate material 135. This can increase the strength of the bonded structure as compared to otherwise.
  • the wooden panel 110 wooden panel 110'
  • the wooden panel 120 shown in FIGS. 1 and 2 are also made of orthogonal laminated lumber. May be.
  • FIGS. 4c and 4d show an example of the structure of the joining member 130 including only the first plate 134 having the first fiber direction. That is, the joining member 130 shown in FIGS. 4c and 4d is made of a "parallel laminated wood" in which a plurality of ground plates are laminated so that the fiber directions are parallel between adjacent layers. In the embodiment shown in FIGS. 4c and 4d, the height direction of the joining member 130 is substantially the same as the first fiber direction of the first plate member 134.
  • each layer of the first plate material 134 is laminated, and the thickness of each layer of the first plate material 134 is substantially the same. Therefore, it is possible to make the strength of the joining member 130 symmetrical with respect to the center axis in the height direction passing through the center point in the width direction of the joining member 130. In this way, by making the strength of the joining member 130 symmetrical with respect to the central axis in the height direction of the joining member 130, the strength of the joining structure can be increased as compared with the case where it is not.
  • the central first plate member 134 is arranged around the central axis in the height direction of the joining member 130, and the two first plate members 134 are further arranged so as to sandwich the central first plate member 134.
  • Two first plate members 134 are arranged so as to further sandwich the first plate member 134 and the two first plate members 134 in the center. Therefore, it is possible to make the strength of the joining member 130 symmetrical with respect to the center axis in the height direction passing through the center point in the width direction of the joining member 130.
  • the present invention is not limited to this.
  • the contact surface between the plurality of layers of the joining member 130 may extend perpendicular to the height direction of the joining member 130 (ie, extend along the width direction of the joining member 130). May be).
  • the joining member 130 made of the orthogonal laminated lumber is composed of 6 layers
  • the present invention is not limited thereto.
  • the number of layers of the joining member 130 made of the orthogonal laminated lumber can be any integer of 2 or more as long as the fiber directions are orthogonal between the adjacent layers.
  • the joining member 130 made of parallel laminated lumber is composed of five layers, but the present invention is not limited thereto.
  • the number of layers of the joining member 130 made of parallel laminated lumber can be any integer of 2 or more as long as the fiber directions are parallel between adjacent layers.
  • the joining member of the present invention is composed of only wood, and the joining member does not include a metal fitting for improving the strength of the joining member. Even in the case of a joint member made of only wood, which does not include metal fittings, the present inventors have determined the shape considered in the present specification, the method of laminating the plate material used, and the rounding of the corners. It was found that the preferable allowable proof stress and ultimate proof stress can be achieved as a bonded structure.
  • the joining member 130 may be made of resin.
  • the joining member 130 may be manufactured by using, for example, a 3D printer.
  • FIG. 5 shows an example of a building.
  • the building 200 comprises the joining structure 100 shown in FIGS. 1-4, and thus the building 200 comprises the joining member 130.
  • the wooden panel 110 (wooden panel 110') and the wooden panel 120 shown in FIGS. 1 to 2 may correspond to the top plate panel 210, the side panel 220, and / or the bottom plate panel 230 of the building 200.
  • the joining member 130 joins the top panel 210 of the building 200 and the side panel 220, and joins the side panel 220 and the side panel 220 of the building 200. Is placed in.
  • a plurality of buildings 200 may be connected to each other by using, for example, a joining member 130, and may be stacked and installed to construct a multi-story building.
  • the number of joining members on the second floor and above may be smaller than the number of joining members on the first floor. This makes it possible to reduce the cost of the building.
  • a dovetail groove 140 1 having a shape corresponding to the shape of one half of the joining member 130 is formed in the first wooden panel 110, and the other of the joining members 130.
  • the dovetail groove 140 2 having a shape corresponding to the shape of the semifield is formed in the second wooden panel 120
  • the present invention is not limited thereto. As long as the first wooden panel 110 and the second wooden panel 120 are joined by the joining member 130 with sufficient strength, the first recess having a shape corresponding to the shape of any part of the joining member 130 is provided.
  • a second recess formed in the joint surface of the first wooden panel 110 and having a shape corresponding to the shape of the remaining part of the joint member 130 is formed in the joint surface of the second wooden panel 120. obtain. The same applies to the embodiments shown in FIGS. 2b, 4 and 5.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention is not limited to this.
  • one building 200 is superposed on the other building 200, and a plurality of buildings 200 are superposed on the other building 200. You may try to build a one-story building.
  • Example 1 Strength test of wooden joint member
  • a joining member having the same outer shape as the joining member 130 shown in FIGS. 1 to 5 was manufactured from a solid wood having a bending strength of about 22.2 N / mm 2 (for example, bending strength of about 22.2 N / mm 2).
  • a joining member (Test Example 1) having the same external shape as the joining member 130 was produced. ..
  • two CLT panels (grade S60-3-3: bending strength of the in-plane strong axis is about 10.8 N / mm 2 ) are orthogonalized or orthogonalized as shown in FIG. As shown in FIG. 2, they were connected in parallel to prepare a bonded structure.
  • Shear tests were performed on the joined structures connected at right angles, and shear tests and tensile tests were performed on the joined structures connected in parallel. In these tests, unidirectional loads were applied continuously until the specimen was destroyed.
  • a 200 kN automatic control actuator (maximum stroke: 500 mm) and a load cell (capacity: 200 kN and 100 kN) are used as the force-applying device, and an electronic displacement meter (sensitivity: 100 x 10-6 / mm) and a digital strain measuring device are used. The measurement was performed. During the application, the load and displacement were measured and visually observed.
  • Example 2 Laminated laminated lumber integrated joint member produced by laminating parallel laminated lumber (Oshuakamatsu) without fastening with bolts
  • Example 3 Parallel laminated lumber (Oshuakamatsu) with two substantially trapezoidal shapes
  • Glulam split type joining member made the same as the joining member 130 in appearance by manufacturing the member of the above and fastening it with a bolt in the center.
  • Test Example 4 LVL integrated joining member manufactured by laminating LVL.
  • Test Example 5 LVL split laminated lumber that is made the same as the glulam 130 in appearance by manufacturing two substantially trapezoidal members with LVL and fastening them with bolts in the center.
  • Example 3 Examination of the shape of the joining member
  • the shape of the joining member was examined.
  • Example 4 Measurement of strength of joint structure
  • a joining structure in which two CLT panels are connected by an integrated joining member in which parallel laminated lumber is laminated has preferable strength. Therefore, it was measured and calculated whether the joint structure of the present invention had sufficient strength for the building.
  • Two CLT panels grade S60-3-3) (thickness 90 mm) were used.
  • As a joining member a target different grade laminated lumber (Pinus sylvestris) was cut out so that the fiber direction of each plate material in the laminated lumber was along the height direction of the joining member.
  • the shape of the joining member is the shape of the joining member 130 shown in FIGS. 1 to 5 (that is, the shape of the upper and lower halves is a substantially isosceles trapezoid), the R value of the corner portion is 8, and the integrated type does not include bolts or the like. ..
  • the joint structure of the present invention has an allowable proof stress and a final proof stress that can be sufficiently used in a building.
  • Examples 1 to 4 are the results of tests using a 180 mm square size joint member, but even when a 220 mm square size joint member is used, the rigidity and proof stress of the joint structure are obtained. There was no big difference.
  • the present invention is useful as providing a joint structure, a building, or the like provided with a joint member suitable for a butterfly joint.

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Abstract

本発明の課題は、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を提供することである。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。また、本発明の接合構造体は、さらに複数の板材を積層した集成材からなる接合部材を含み得る。

Description

接合構造体および建築物
　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１４０１（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１４０２（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１４０１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１４０２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１４０１、１４０２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１４０１と木製パネル１２０の蟻溝１４０２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１４０１と蟻溝１４０２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１４０１と木製パネル１２０の蟻溝１４０２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１４０３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１４０２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１４０３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１４０２の形状もまた略等脚台形である。
　木製パネル１１０’の蟻溝１４０３と木製パネル１２０の蟻溝１４０２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１４０３と蟻溝１４０２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１４０３と木製パネル１２０の蟻溝１４０２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／ｍｍ２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／ｍｍ２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１４０１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１４０２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／ｍｍ２）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／ｍｍ２）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／ｍｍ２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／ｍｍ２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／ｍｍ２）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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　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（Ｐｙ，２／３Ｐｍａｘ）および終局耐力Ｐｕ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０．１Ｐｍａｘと０．４Ｐｍａｘとを結ぶ第Ｉ直線を引く。
ｂ）　包絡線上の０．４Ｐｍａｘと０．９Ｐｍａｘ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Ｐｙ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δｙとする。
ｆ）　原点と（δｙ，Ｐｙ）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０．８Ｐｍａｘ荷重低下域の包絡線上の変位を終局変位δｕと定める。試験終了まで０．８Ｐｍａｘまで荷重が低下していない場合は、試験終了時の変位をδｕとする。
ｈ）　包絡線とＸ軸およびｘ＝δｕの直線で囲まれる面積をＳとする。
ｉ）　第Ｖ直線とｘ＝δｕ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Ｐｕと定め、その時の変位を完全弾塑性モデルの降伏点変位δｖとする。
ｋ）　塑性率μ＝δｕ／δｖとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　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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