JPH10280556A

JPH10280556A - 建築物における木材の結合部強化方法

Info

Publication number: JPH10280556A
Application number: JP8520597A
Authority: JP
Inventors: Masaru Sugimori; 優杉森; Tatsuya Okuno; 辰弥奥野; Yuichi Matsumoto; 裕一松本; Akira Amano; 彰天野; Kenji Sugimoto; 賢司杉本
Original assignee: Sunstar Engineering Inc
Current assignee: Sunstar Engineering Inc
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】木材の結合部における腐敗を効果的に防止す
るとともに、結合部における耐震性能を向上し、しかも
施工が容易な建築物における木材の結合部強化方法を提
供する。【解決手段】建築物における柱２と梁４の結合面間
に、硬化後における弾性率が低い接着剤６を充填した。
また、接着剤６に防腐剤を添加した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物における木
材の結合部、特にほぞ部を強化するのに好適な建築物に
おける木材の結合部強化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】木造建築物においては、木材を長手方向
や直交方向に結合するため、使用部位等に応じて種々の
構成の結合構造が用いられている。例えば、木材を長手
方向に結合した継手部分においては、段継ぎ、腰掛け蟻
継ぎ、腰掛け鎌継ぎ等が採用され、木材を直交方向に結
合した仕口部分においては、渡りあご、下げ鎌、大入れ
を等が採用されている。また、これら結合部に対してか
すがいや短尺金物やボルト等の金物を組付けて、結合部
における結合強度をより一層高めることも一般に行われ
ている。更に、例えば重要文化財等に指定されている既
設の木造建築物においては、結合部を補強する目的で、
結合部に対して、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂な
どの樹脂材料を注入又は塗布して、結合部の結合強度を
高めるようにした技術も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者ら
は、阪神大震災で倒壊した木造家屋の倒壊理由を調べて
いるうちに、柱や梁に形成されているほぞが、ほぞ穴か
ら抜け落ちている家屋と、ほぞが腐敗して折れたり、腐
敗により完全に無くなっている家屋が多数あり、結合部
の強度低下が倒壊の１つの原因になっていることを見出
した。また、連結部をかすがいや短尺金物やボルトなど
の金具で補強している家屋においても、金具やそれを固
定するための釘等が錆びていたり、これら金具を結合部
付近に固定していた結果、結合部の腐敗により金具が脱
落し易くなっていたことが判明した。一方、重要文化財
等のように、結合部に対して樹脂材料を充填して、結合
部における腐敗を防止するとともに、結合強度を高める
ことも考えられるが、結合部に対して種々の樹脂材料を
充填して、耐震性能を評価した結果、従来使用していた
樹脂材料では、腐敗による結合部の強度低下は防止でき
るものの、硬化した接着剤自身はほとんど弾力性を有し
ないので、衝撃的な振動が作用すると接着部分が比較的
容易に破断するという問題があった。つまり、木材同士
を接着することによる、耐震性能の向上はほとんど期待
できないものであった。

【０００４】本発明の目的は、木材の結合部における腐
敗を効果的に防止するとともに、結合部における耐震性
能を向上し、しかも施工が容易な建築物における木材の
結合部強化方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】請求項１に係
る建築物における木材の結合部強化方法は、建築物にお
ける木材同士の結合面間に、硬化後における弾性率が低
い接着剤を充填したものである。このように、木材同士
の結合面間に接着剤を充填してあるので、結合面間への
湿気の侵入が防止されるとともに、結露による水滴が柱
や壁を伝って結合面間へ侵入することが防止され、結合
部の腐敗が防止されることになる。また、接着剤により
木材の導管や仮導管が封孔されるので、結合面間に万一
結露が発生したり水分が侵入したりしても、木材内部に
対する水分の侵入は導管や仮導管内で硬化した接着剤に
より、確実に防止されることになる。更に、接着剤とし
て、弾性率が低いものを採用しているので、地震等の振
動による結合部の変位に追従して接着剤が変位し、接着
部分の破断が効果的に防止される。つまり、接着剤によ
り振動エネルギーが効果的に吸収され、建築物の耐震性
が向上するとともに、接着部分の破断に起因する震災後
の結合部の腐敗も効果的に防止されることになる。

【０００６】請求項２記載のように、硬化後における接
着剤の弾性率を１０⁵〜１０¹⁰ｄｙｎｅ／ｃｍ²に設定
することが好ましい。このように弾性率を設定すること
で、結合部の変位に対する接着剤の追従性を十分に発揮
させることが可能となる。

【０００７】請求項３記載のように、接着剤を袋体に収
容し、木材の結合時における荷重で袋体が破けて、接着
剤が結合面に充填されるように構成したり、請求項４記
載のように袋体に２液硬化性の接着剤を１液ずつ個別に
収容することが好ましい。つまり、このように接着剤を
袋体に収容することで、手指を汚したり、他物に接着剤
が付着したりすることを防止しつつ、木材の接合面間へ
接着剤を充填することが可能となり、塗布や注入により
充填する場合と比較して充填作業を効率的に行うことが
可能となる。

【０００８】請求項５記載のように、接着剤に防腐剤を
添加することが好ましい。つまり、防腐剤を添加するこ
とで、結合面における腐敗菌の繁殖を一層効果的に防止
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら説明する。図１、図２に示すように、
建築物の柱や梁などを構成する木材を、直列状に連結し
たり、交叉させて結合させる場合には、図１に示すよう
な継手や図２に示すような仕口を介して結合する手法が
一般に採用されている。図１（ａ）〜（ｃ）は、木材同
士を直接的に結合するように構成した、段継ぎ、腰掛け
蟻継ぎ、腰掛け鎌継ぎを示すもので、図１（ｄ）、
（ｅ）は、金物を用いて木材同士を間接的に結合するよ
うに構成した、合板挟み込みによる梁の継手、添え板に
よる梁の継手を示すものである。また、図２（ａ）〜
（ｃ）は、木材同士を直接的に結合するように構成し
た、、渡りあご、下げ鎌、大入れを示すもので、図２
（ｄ）〜（ｆ）は、受け金具による梁の接合、Ｔ型金物
のよる梁の接合、スチフナ付きアングルによる梁の結合
を示したものである。但し、継手や仕口は、建築物にお
ける適用部位に応じて図例以外の構成のものを採用する
ことも可能であるし、かすがいや短尺金物やボルト等の
金物を介して補強してもよい。

【００１０】本発明は、これら継手や仕口での木材同士
或いは木材と金物との結合面間に接着剤を充填して、結
合部を強化するための強化方法に関するものであり、前
述したような種々の継手や仕口に対しても適用できる
が、ここでは図３、図４に示すような構成の仕口１に適
用した場合について説明する。

【００１１】この仕口１は、柱２に形成した有底のほぞ
孔３に、梁４の端部に形成したほぞ部５を嵌合させて、
柱２に梁４を直角に結合させたもので、接着剤６は柱２
と梁４との結合面間に充填されている。但し、接着剤６
は接合面の全面に設けてもよいが、腐敗の発生し易い部
分、例えばほぞ部５とほぞ孔３との嵌合部にのみ設けて
もよい。

【００１２】接着剤６としては、硬化後における弾性率
が１０⁵〜１０¹⁰ｄｙｎｅ／ｃｍ²に調整したものが採
用される。つまり、弾性率が１０¹⁰ｄｙｎｅ／ｃｍ²よ
りも大きいと、地震による振動エネルギーを吸収でき
ず、接合界面からの剥離を生じることが考えられ、１０
⁵ｄｙｎｅ／ｃｍ²よりも小さいと、接合部の補強効果
を期待できないので、１０⁵〜１０¹⁰ｄｙｎｅ／ｃｍ²
に設定されている。

【００１３】具体的な素材としては、シリコーン系、変
成シリコーン系、ポリウレタン系、アクリル系、ポリサ
ルファイド系などの弾性率の低い弾性体からなる接着剤
を用いることが考えられる。特に、弾性率の低いポリウ
レタン系接着剤は、震度５〜７における地震の推定周波
数（１０〜１０⁶Ｈｚ）において、接合面間の隙間の変
動に追従して接着剤６が変位し易くなり、ほぞ部５の破
断を防止する上で好ましい。

【００１４】また、仕口１における腐敗菌の繁殖を一層
効果的に抑制するため、接着剤６に対して防腐剤を添加
してもよい。防腐剤としては、ホルムアルデヒド縮合化
合物（例えば、ヘキサヒドロ−１，３，５−トリエチル
−ｓ−トリアジンなど）、アルデヒド系化合物、ハロゲ
ン化化合物（例えば、１，２−ジブロモ−２，４−ジシ
アノブタンなど）、含硫黄化合物（例えば、チアゾリル
スルファミド化合物など）、第四級アンモニウム塩（例
えば、ベンゼトニウムクロライドなど）、ホスホニウム
塩（例えば、ジアルキルジメチルホスホニウム塩）、グ
アニジン誘導体（例えば、クロルヘキシジングルコネイ
トなど）、フェノール系化合物（例えば、ｐ−クロロ−
ｍ−クレゾール）、ベンズイミダゾール誘導体、界面活
性剤、アミン系化合物、金属単体（例えば、銀、銅、ク
ロム、チタンなど）、あるいは金属錯塩物質やその包接
化合物などが好ましい。また、ヒノキチオール類、タン
ニン類、キトサン類やリグニンなどの天然成分を防腐剤
として利用することにより、環境及び人体に優しい木造
建築物を実現できる。

【００１５】更に、接着剤６は、接着面に直接塗布した
り、ほぞ孔３に対して注入器等により注入してもよい
が、図５に示すように、袋体７内に気密状に封入し、ほ
ぞ孔３にほぞ部５を嵌合させたときに、袋体７が破れて
接合面間に接着剤６が充填されるように構成してもよ
い。また、接着剤６として、２液硬化型の接着剤６を用
いる場合には、２液（主剤と硬化剤）のそれぞれが接
触、混合しないように、袋体に２つの部屋を形成して、
それぞれの部屋に接着剤６を１液ずつ個別に封入した
り、２つの袋体を別々に或いは２重袋として用い、それ
ぞれの袋体に接着剤６を１液ずつ個別に封入してもよ
い。このように袋体に接着剤６を封入すると、接合面間
に接着剤６を充填するときに、手指を汚したり、他物に
接着剤６が付着したりすることを防止でき、充填作業を
効率的に行うことが可能となる。

【００１６】次に、接着剤を選定するために行った曲げ
試験及び衝撃試験について説明する。接着剤６として、
１液型湿気硬化性ポリウレタン接着剤Ａ１と、１液型湿
気硬化性ポリウレタン系接着剤Ａ２、２液型ポリサルフ
ァイド系接着剤Ａ３とを用いた。それぞれの接着剤の弾
性率を測定した。試験片として、図６に示すように、１
４×１４×４０ｍｍの２本のえぞまつ片１１を、接着剤
層の厚さが１５０μｍになるように直列状に接着し、３
種類の試験片１０を製作した。そして、試験片１０の両
端近傍部を６０ｍｍの間隔をあけて２点支持した状態
で、加圧楔を接着部分に上方より圧接させ、２ｍｍ／ｍ
ｉｎ、２０ｍｍ／ｍｉｎ、２００ｍｍ／ｍｉｎのそれぞ
れの曲げ速度について、曲げ試験を行って接着強度を測
定するとともに、シャルピー衝撃試験機を用いて、衝撃
速度２９０ｃｍ／ｓで衝撃試験を行って接着強度を測定
し、表１に示す試験結果を得た。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１から判るように、曲げ試験に関して、
接着剤Ａ１は、低速変形（２ｍｍ／ｍｉｎ）に対する接
着強度は高いが、高速変形（２００ｍｍ／ｍｉｎ）に対
しては弾性率の低い接着剤Ａ２、Ａ３と大差のない接着
強度しか得られなかった。また、衝撃試験に関しては、
接着剤Ａ１よりも弾性率の低い接着剤Ａ２、Ａ３のほう
が接着強度が高くなっているか、又は同等となってい
る。ところで、震度５〜７における地震速度は１３〜１
２６ｃｍ／ｓ程度と推定され、衝撃試験の試験速度は、
計算上２９０ｃｍ／ｓとなることを勘案すると、接着剤
Ａ１及びＡ３よりも接着剤Ａ２のほうが、接着剤として
好ましいことが判る。

【００１９】また、接着剤Ａ１〜Ａ３について、地震周
波数付近における動的弾性率を調べるため、周波数Ｆと
弾性率Ｅの関係を夫々測定し、図７に示すような結果を
得た。図７から判るように、震度５〜７を含む周波数１
０〜１０⁶Ｈｚにおいて接着剤Ａ２は、接着剤Ａ１及び
Ａ３よりも弾性率が低く、前述のように衝撃強度が優れ
た性能を示すことから、接着剤としては、弾性率の低い
弾性体を採用することが好ましいと言える。

【００２０】次に、防腐剤を混ぜた接着剤の防腐効果を
検証するために行った試験について説明する。実施例１
〜４として、前述した接着剤Ａ２に対して、表２に示す
ような成分の防腐剤を３ｗｔ％添加した４種類の接着剤
を製作し、比較例として、防腐剤を添加しない接着剤Ａ
２を用意した。そして、ＪＩＳＺ２９１１に規定の
かび抵抗性試験に準じて、これら５種類の接着剤を、シ
ャーレに形成した寒天培地上に密着させて個別にセット
し、シャーレ内に木材腐朽菌として、オオウズラタケ、
カワラタケ、ナミダタケの３種類の木材腐朽菌を混合さ
せた懸濁液１ｍｌをまきかけ、２６±２℃で１週間培養
して、菌糸の発育状態を観測した。その観測結果を表２
に合わせて示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２に示すように、実施例１〜４において
は菌糸の発育が見られないが、比較例では菌糸が発育し
ており、接着剤に防腐剤を添加することにより、腐朽菌
の発育が効果的に防止されていることが判る。

【００２３】

【発明の効果】請求項１に係る建築物における木材の結
合部強化方法によれば、建築物における木材同士の結合
面間に、硬化後における弾性率が低い接着剤を充填する
という簡単な方法により、結合部の腐敗を効果的に防止
して、経年変化による結合部の強度低下を抑制し、建築
物に耐久性や耐震性能の向上に寄与できる。また、接着
剤として、弾性率が低いものを採用することで、振動エ
ネルギーを接着剤で効果的に吸収させて、接着部分の破
断を効果的に防止し、接着部分の破断に起因する耐震性
能の低下や震災後における結合部の腐敗を効果的に防止
できる。

【００２４】請求項２記載の方法によれば、硬化後のお
ける接着剤の弾性率を適正に設定することで、結合部の
変位に対する接着剤に追従性を確保して、建築物に耐震
性能を向上できる。請求項３及び請求項４記載の方法に
よれば、手指を汚したり、他物の接着剤が付着したりす
ることを防止しつつ、木材の接合面間へ接着剤を充填す
ることが可能となり、接着剤の充填作業を効率的に行う
ことが可能となる。

【００２５】請求項５記載の方法によれば、防腐剤によ
り結合面における腐敗菌の繁殖を一層効果的に防止でき
るとともに、環境及び人に優しい木造建築物を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の結合部強化方法を適用可能な種々の
継手の斜視図

【図２】本発明の結合部強化方法を適用可能な種々の
仕口の斜視図

【図３】本発明の結合部強化方法を適用した仕口の斜
視図

【図４】図３のIV−IV線断面図

【図５】同仕口の組み立て方法の説明図

【図６】試験片の説明図

【図７】周波数と弾性率の関係を示す線図

【符号の説明】

１仕口２柱３ほぞ孔４梁５ほぞ部６接着剤７袋体１０試験片１１えぞまつ片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本裕一大阪府高槻市明田町７番１号サンスター技研株式会社内 (72)発明者天野彰東京都世田谷区奥沢１丁目26番11号 (72)発明者杉本賢司神奈川県茅ヶ崎高田３−３−10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建築物における木材同士の結合面間に、
硬化後における弾性率が低い接着剤を充填したことを特
徴とする建築物における木材の結合部強化方法。
【請求項２】硬化後における接着剤の弾性率を１０⁵
〜１０¹⁰ｄｙｎｅ／ｃｍ²に設定した請求項１記載の建
築物における木材の結合部強化方法。
【請求項３】接着剤を袋体に収容し、木材の結合時に
おける荷重で袋体が破けて、接着剤が結合面に充填され
るように構成した請求項１又は２記載の建築物における
木材の結合部強化方法。
【請求項４】袋体に２液硬化性の接着剤を１液ずつ個
別に収容した請求項３記載の建築物における木材の結合
部強化方法。
【請求項５】接着剤に防腐剤を添加した請求項１〜４
のいずれか１項記載の建築物における木材の結合部強化
方法。