木質材料の摩擦力向上構造
【課題】簡単な構造で木質材料どうしの摩擦力を向上させることができる。
【解決手段】双方の木質材料である第１嵌合溝５及び摩擦減衰部材７の摩擦面Ｋに例えば剣山などで罫書きして溝状の目荒らし部１０が形成され、その目荒らしされた表面に木材より硬い砂１１がばら撒かれた状態で定着剤１２によって固着され、これにより第１嵌合溝５及び摩擦減衰部材７よりも硬質な砂１１が第１嵌合溝５及び摩擦減衰部材７の木目などに噛み込んで係止した状態となり、摩擦抵抗となることから、第１嵌合溝５及び摩擦減衰部材７どうしの間の摩擦面Ｋにおける摩擦係数を大きくする摩擦力向上構造Ｃを提供する。
【解決手段】双方の木質材料である第１嵌合溝５及び摩擦減衰部材７の摩擦面Ｋに例えば剣山などで罫書きして溝状の目荒らし部１０が形成され、その目荒らしされた表面に木材より硬い砂１１がばら撒かれた状態で定着剤１２によって固着され、これにより第１嵌合溝５及び摩擦減衰部材７よりも硬質な砂１１が第１嵌合溝５及び摩擦減衰部材７の木目などに噛み込んで係止した状態となり、摩擦抵抗となることから、第１嵌合溝５及び摩擦減衰部材７どうしの間の摩擦面Ｋにおける摩擦係数を大きくする摩擦力向上構造Ｃを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質材料の摩擦力向上構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、社寺建築等に代表される我が国の伝統的な木造建物は、柱と貫による木造軸組を主体に構成されている（例えば、特許文献１参照）。
この種の木造軸組は、図１８及び図１９（ａ）に示すように、左右の柱１の間に、例えば桧材からなる横長帯板状の壁板２を多段に積み重ねて板壁３を形成し、特に壁板２として貫２ａと力板２ｂを交互に組み付けて構成されている。また、図１９（ｂ）に示すように、貫２ａは、その両端部が柱１に形成したほぞ穴１ａに楔を嵌合して係止され、力板２ｂは、その両端部が柱１に形成した縦溝１ｂに単に差し込まれた状態で装着されている。
【０００３】
また、各壁板２間、すなわち、貫２ａと力板２ｂの間に形成される各段の横目地部Ｓには、所定の間隔で木製ダボ４が介装され、この木製ダボ４によって上下の壁板２間の水平方向（横方向Ｔ１）の相対変位（横ずれ）が規制される。木製ダボ４は、一般に高剛性の欅材等が用いられ、図１９（ｃ）に示すように角柱状ないし角棒状に加工されている。
【０００４】
このように構成した板壁３は、地震時に、柱１を転倒する方向に回転させ、各段の壁板２同士を水平方向（横方向Ｔ１）にずらすように変形させる水平力を受けることになる。これに対し、木製ダボ４は、めり込み強度に依存する粘り強い変形性能を有しており、木造軸組は、その木製ダボ４によって上下の壁板２（板壁３）が拘束されているため、その変形が抑制され、優れた水平耐力を発揮する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、木製ダボ４は、繰り返し荷重を受けると（繰り返しせん断力を受けると）、めり込み変形が生じて潰れ、さらにダボ孔との間に隙間が生じて、その復元力特性（減衰特性）がスリップ的な復元力特性に変わってしまう。すなわち、復元力特性を表すＱ−δループ（荷重−変位ループ）が、全体的に横長のパターンとなり、履歴減衰が小さくなってしまう。このため、木製ダボ４だけでは、必ずしも十分な減衰性能（耐震性能）が得られるとはいえず、さらなる減衰性能の向上を図る手法が求められており、その点で改良の余地があった。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、上記のような木造軸組に適用可能であり、簡単な構造で木質材料どうしの摩擦力を向上させることができる木質材料の摩擦力向上構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る木質材料の摩擦力向上構造では、木質材料どうしの摩擦力を向上させるための木質材料の摩擦力向上構造であって、木質材料どうしの間の摩擦面に木質材料より硬い粒状物質を介在させたことを特徴としている。
【０００９】
本発明では、木質材料どうしの間の摩擦面に砂粒などの粒状物質が介在されているので、木質材料どうしの間にせん断方向の相対変位が生じ、互いの接触面（摩擦面）に摩擦が生じたとき、その木質材料よりも硬質な粒状物質が木質材料の木目などに噛み込んで係止した状態となる。この係止した粒状物質は摩擦面に不定形な凸部を形成することになり、摩擦抵抗となることから、木質材料どうしの間の摩擦面における摩擦係数を大きくすることができる。しかも、例えば地震などによって、木質材料が繰り返し荷重（繰り返しせん断力）を受けたときでも、木質材料よりも硬質な粒状物質と木質材料との摩擦では粒状物質の磨耗が小さくなるため、摩擦係数の安定性の向上を図ることができる。
【００１０】
これにより、伝統的な木造建物は勿論、一般住宅などの木造建物など、木質材料どうしの接合部分、接触部分、或いは木材制震構造として広範囲に本発明の摩擦力向上構造を適用することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の摩擦力向上構造では、適量の砂粒などの粒状物質を木質材料の摩擦面に撒くという簡便な作業によって摩擦力向上構造を形成することができるので、木造建物などの構築作業の容易化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る木質材料の摩擦力向上構造では、少なくとも一方の木質材料の摩擦面には、目荒らし部が形成されていることが好ましい。
【００１３】
この場合には、木質材料の摩擦面に形成した目荒らし部の溝に粒状物質が噛み込み易くなり、摩擦面に対する粒状物質の取り付きが良くなる。そのため、木質材料どうしの間に相対変位が生じたときであっても、粒状物質が摩擦面で回転することなく係止状態が確実となることから、摩擦力をさらに高めることができる。
そして、粒状物質が目荒らし部に噛み込んでいるので、木質材料に繰り返し荷重が加わった場合でも、粒状物質が移動により分散して数量が減少することがなく、これにより摩擦係数の高い状態を維持することがきる。
また、木質材料に対する目荒らし部は、例えば剣山などで罫書きすることにより簡単に形成することができる。
【００１４】
また、本発明に係る木質材料の摩擦力向上構造では、粒状物質は、摩擦面に付着されていることが好ましい。
【００１５】
この場合には、粒状物質が木質材料の摩擦面に対して付着されて係止状態となっているので、木質材料どうしの間に相対変位が生じたときであっても、粒状物質が摩擦面で回転することなく係止状態が確実となることから、摩擦力をさらに高めることができる。
そして、粒状物質の付着は、例えば噴射により粒状物質の上から定着剤を吹き掛けることで簡単に形成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る木質材料の摩擦力向上構造では、粒状物質は、目荒らし部の溝に噛み込み可能な粒径であることが好ましい。
【００１７】
本発明では、例えば目荒らし部の溝幅よりも小さい粒径の粒状物質を採用することで、粒状物質を溝に確実に噛み込ませて係止させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の木質材料の摩擦力向上構造によれば、粒状物質を木材表面に撒いて介在させるだけの簡単な構造で、木質材料よりも硬質な粒状物質が木質材料の木目などに噛み込んで係止した状態となり、摩擦抵抗となることから、木質材料どうしの間の摩擦面における摩擦係数を大きくすることができ、摩擦力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態による木質材料の摩擦力向上構造を備えた耐震板壁構造を示す正面図である。
【図２】図１に示す耐震板壁構造の分解斜視図である。
【図３】図１に示す制震構造の拡大正面図であって、一部壁板を省略した図である。
【図４】図３に示すＸ１−Ｘ１線断面図である。
【図５】楔嵌入溝を形成した摩擦減衰部材を示す正面図、上面図、側面図である。
【図６】図３に示すＸ２−Ｘ２線断面図である。
【図７】摩擦力向上構造を説明するための側面図である。
【図８】摩擦力向上構造の摩擦面を示す斜視図である。
【図９】図７に示す摩擦力向上構造の摩擦面を拡大した図である。
【図１０】耐震板壁構造が水平力を受けて変形した状態を示す正面図である。
【図１１】実施例による摩擦試験装置の構成を示す側面図である。
【図１２】摩擦試験で得られた荷重と変位との関係を示す図である。
【図１３】摩擦試験の結果であって、静摩擦係数の分布を示すグラフである。
【図１４】摩擦試験の結果であって、動摩擦係数の分布を示すグラフである。
【図１５】摩擦試験の結果であって、静動摩擦係数の比較したグラフである。
【図１６】試験７における試験片の摩擦面の試験前の状態を示す写真である。
【図１７】試験８における試験片の摩擦面の試験前の状態を示す写真である。
【図１８】従来の板壁構造（木造軸組）を示す正面図である。
【図１９】従来の板壁構造（木造軸組）を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態による木質材料の摩擦力向上構造について、図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１に示す耐震板壁構造Ａは、木造建物の木造軸組に適用され、本実施の形態による木質材料の摩擦力向上構造Ｃを備えている。すなわち、耐震板壁構造Ａは、従来の板壁３と同様、左右の柱１間に、例えば桧材からなる横長帯状の壁板２を多段に積み重ねて形成され、壁板２として、貫２ａと力板２ｂを交互に組み付けて構成されている。
ここで、摩擦力向上構造Ｃは、木質材料（図２に示す壁板２、摩擦減衰部材７、および楔９）どうしが摩擦接触する構造であり、本実施の形態では、後述する制震構造Ｂに組み込まれている。
【００２２】
また、貫２ａは、その両端部が柱１に形成したほぞ穴１ａに楔を嵌合して係止され、力板２ｂは、その両端部が柱１に形成した縦溝１ｂに単に差し込まれた状態で装着されている。さらに、上下に隣り合う壁板２（２ａ、２ｂ）の間、すなわち貫２ａと、力板２ｂの間の各段の横目地部Ｓには、所定の間隔で木製ダボ４が介装されている。
【００２３】
そして、耐震板壁構造Ａにおいては、木製ダボ４に加えて、横目地部Ｓに上述した摩擦力向上構造をなす制震構造Ｂが設けられている。この制震構造Ｂは、互いに隣り合う上下一対の壁板２（上下に隣り合う貫２ａと力板２ｂ）にそれぞれ形成された一対の嵌合溝５、６と、摩擦減衰部材７と、この摩擦減衰部材７に形成された楔嵌入溝８に係合される楔９とを備えて構成されている。
【００２４】
一対の対向する嵌合溝５、６の一方の第１嵌合溝５は、図２〜図４に示すように、上方の壁板２の下端から上方に凹み、横方向Ｔ１に延びて方形状に形成されている。また、他方の第２嵌合溝６は、下方の壁板２の上端から下方に凹み、横方向Ｔ１に延びて方形状に形成されている。そして、これら一対の嵌合溝５、６は、上下一対の壁板２（２ａ、２ｂ）を積み重ねて所定位置に設置した状態で、互いに連通するように設けられている。さらに、本実施の形態では、第１嵌合溝５と第２嵌合溝６が深さ及び厚さを略同等にして形成されるとともに、第１嵌合溝５が第２嵌合溝６よりも幅（横方向Ｔ１の長さ）を大きくして形成されている。
【００２５】
図４〜図６に示すように、摩擦減衰部材７は、木製で、方形平板状に形成されている。また、摩擦減衰部材７は、第１嵌合溝５と第２嵌合溝６の厚さと略同等の厚さを備えて形成されるとともに、第２嵌合溝６の幅と略同等の幅を備えて形成されている。そして、この摩擦減衰部材７は、高さ方向（上下方向Ｔ２）中央を境に、上端側を第１嵌合溝５に、下端側を第２嵌合溝６に嵌め込んで設けられている。また、このとき、摩擦減衰部材７は、図４に示すように、一面７ａ及び他面７ｂが第１嵌合溝５と第２嵌合溝６の内面５ａ、６ａにそれぞれ密着するように設置されている。
つまり、上述したように第１嵌合溝５が第２嵌合溝６よりも幅を大きくして形成されているため、図３に示すように、摩擦減衰部材７の上端側の横方向Ｔ１外側に、この摩擦減衰部材７の上端側が嵌め込まれていない第１嵌合溝５の空隙Ｈを残した状態で摩擦減衰部材７が設置されている。
【００２６】
さらに、図４〜図６に示すように、摩擦減衰部材７には、端部（上端）から内側に凹む楔嵌入溝８が形成され、この楔嵌入溝８に地獄楔などの楔９を打ち込んで摩擦減衰部材７の一面７ａと他面７ｂがそれぞれ嵌合溝５、６の内面５ａ、６ａに密着されている。この場合においては、楔９を楔嵌入溝８に打ち込むことによって、摩擦減衰部材７を外側に拡幅させることができ、この摩擦減衰部材７の一面７ａと他面７ｂをそれぞれ第１嵌合溝５の内面５ａにより強固に密着させることが可能になる。
【００２７】
ここで、楔９は、図３及び図６に示すように、横方向Ｔ１の寸法が摩擦減衰部材７よりも長く、摩擦減衰部材７の楔嵌入溝８内に打ち込んだ状態で摩擦減衰部材７の横方向Ｔ１外側の空隙Ｈを埋める幅寸法となっている。そのため、繰り返し荷重（繰り返しせん断力）を受けた際に、第１嵌合溝５内で摩擦減衰部材７を空隙Ｈの分だけ横方向にスライド移動させることができるのに対し、楔９は第１嵌合溝５内で固定されることになる。
【００２８】
さらにまた、第１嵌合溝５の内面５ａ、第１嵌合溝５に係合される摩擦減衰部材７の両面７ａ、７ｂ、楔嵌入溝８の溝側面８ａ、８ｂ、及び楔９の側面９ａ、９ｂのそれぞれ摩擦面Ｋには、前記摩擦力向上構造Ｃが形成されている。
図７〜図９に示すように、摩擦力向上構造Ｃは、双方の木質材料（ここでは符号５、７）の摩擦面Ｋに例えば剣山などで罫書きして溝状の目荒らし部１０が形成され、その目荒らしされた表面に木材より硬い砂１１（粒状物質）がばら撒かれた状態で定着剤１２によって固着（付着）されている。
【００２９】
砂１１は、撒き量がとくに限定されることはないが、所定領域の全面にわたって均一にばら撒かれた状態となっている。この砂１１としては、例えば豊浦砂などの標準砂（０．１〜０．３ｍｍ）や、サンドペーパー♯４０を削り落とした削り砂（０．６３ｍｍ）などを用いることができる。また、定着剤１２は、接着性を有するスプレー材料であって、砂１１の上から噴射させることで、砂１１を摩擦減衰部材７の各表面７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂに固着させている。
【００３０】
次に、上述した耐震板壁構造Ａの作用について、図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１０に示すように、本実施の形態の木造建物の耐震板壁構造Ａにおいては、木製ダボ４に加えて摩擦減衰部材７が設けられているため、地震時に、繰り返し荷重（水平力、繰り返しせん断力）を受けると、図４及び図６に示すように摩擦減衰部材７と第１嵌合溝５との間の摩擦面に摩擦が生じるとともに、摩擦減衰部材７と楔９との間の摩擦面にも有効な相対変形が生じて摩擦が生じ、これらの摩擦によって振動エネルギー（地震エネルギー）が吸収される。このように、制震構造Ｂに形成される摩擦面が２倍に増えるため、制震構造Ｂの１カ所あたりの摩擦力を倍増させることが可能になる。
【００３２】
すなわち、耐震板壁構造Ａにおいては、上下一対の壁板２（２ａ、２ｂ）の横目地部Ｓに、従来の木製ダボ４だけでなく、嵌合溝５、６に嵌め込んで摩擦減衰部材７を設けることによって、地震による水平力を受けた際に、摩擦減衰部材７の一面７ａ及び他面７ｂと嵌合溝５の内面５ａの摩擦、及び摩擦減衰部材７の楔嵌入溝８と楔９の摩擦で振動エネルギーを吸収することが可能になる。
【００３３】
そして、本制震構造Ｂでは、楔９を楔嵌入溝８に打ち込むことによって、摩擦減衰部材７を外側に拡幅させることができ、この摩擦減衰部材７の一面７ａと他面７ｂをそれぞれ第１嵌合溝５の内面５ａに強固に密着させることが可能になる。これにより、摩擦減衰部材７の一面７ａ及び他面７ｂと第１嵌合溝５の内面５ａの摩擦によって、より確実且つ効果的に振動エネルギーを吸収することが可能になる。
【００３４】
また、図７〜図９に示すように、摩擦力向上構造Ｃにおいて、木質材料どうしの間（すなわち、図４に示す摩擦減衰部材７と第１嵌合溝５との間、摩擦減衰部材７と楔９との間）の摩擦面に砂１１が介在されているので、木質材料どうしの間にせん断方向の相対変位が生じ、互いの接触面（摩擦面Ｋ）に摩擦が生じたとき、木質材料よりも硬質な砂１１が木質材料の木目などに噛み込んで係止した状態となる。この係止した砂１１は摩擦面Ｋに不定形な凸部を形成することになり、摩擦抵抗となることから、木質材料どうしの間の摩擦面Ｋにおける摩擦係数を大きくすることができる。しかも、例えば地震などによって、木質材料が繰り返し荷重（繰り返しせん断力）を受けたときでも、木質材料よりも硬質な砂１１と木質材料との摩擦では粒状物質の磨耗が小さくなるため、摩擦係数の安定性の向上を図ることができる。
【００３５】
これにより、本実施の形態のような伝統的な木造建物は勿論、一般住宅などの木造建物など、木質材料どうしの接合部分、接触部分、或いは木材制震構造として広範囲に本発明の摩擦力向上構造を適用することが可能となる。
【００３６】
また、適量の砂１１を木質材料の摩擦面Ｋに撒くという簡便な作業によって摩擦力向上構造を形成することができるので、木造建物などの構築作業の容易化を図ることができる。
【００３７】
また、本実施の形態の摩擦力向上構造Ｃでは、木質材料の摩擦面Ｋには、目荒らし部１０が形成されているので、木質材料の摩擦面Ｋに形成した目荒らし部１０の溝に砂１１が噛み込み易くなり、摩擦面Ｋに対する砂１１の取り付きが良くなる。そのため、木質材料どうしの間に相対変位が生じたときであっても、砂１１が摩擦面Ｋで回転することなく係止状態が確実となることから、摩擦力をさらに高めることができる。
そして、砂１１が目荒らし部１０に噛み込んでいるので、木質材料に繰り返し荷重が加わった場合でも、砂１１が移動により分散して数量が減少することがなく、これにより摩擦係数の高い状態を維持することがきる。
また、木質材料に対する目荒らし部１０は、例えば剣山などで罫書きすることにより簡単に形成することができる。
【００３８】
さらに、摩擦力向上構造Ｃは、砂１１が定着剤１２によって摩擦面Ｋに固着されており、すなわち砂１１が木質材料の摩擦面Ｋに対して固着されて係止状態となっているので、木質材料どうしの間に相対変位が生じたときであっても、砂１１が摩擦面Ｋで回転することなく係止状態が確実となることから、摩擦力をさらに高めることができる。
そして、砂１１の定着剤１２による固着は、例えば噴射により粒状物質の上から定着剤を吹き掛けることで簡単に形成することができる。
【００３９】
さらにまた、例えば目荒らし部１０の溝に噛み込み可能で、目荒らし部１０の溝幅よりも小さい粒径の砂１１を採用することで、その砂１１を溝に確実に噛み込ませて係止させることができる。
【００４０】
上述のように本実施の形態による木質材料の摩擦力向上構造では、砂１１を摩擦減衰部材７と第１嵌合溝５との間、摩擦減衰部材７と楔９との間の木材表面に撒いて介在させるだけの簡単な構造で、木質材料よりも硬質な砂１１が木質材料の木目などに噛み込んで係止した状態となり、摩擦抵抗となることから、木質材料どうしの間の摩擦面Ｋにおける摩擦係数を大きくすることができ、摩擦力を向上させることができる。
【００４１】
[実施例]
次に、上述した実施の形態による木質材料の摩擦力向上構造Ｃの効果を裏付けるために行った実施例について以下説明する。
【００４２】
本実施例では、図１１に示す摩擦試験装置２０を用いて木材と木材との間の静動摩擦係数を求め、木材に施す条件を変えて比較検討した。
先ず、摩擦試験装置２０は、第１試験片Ｍ１を固定する基台２１と、互いに一定の距離を開けて配置された一対の第２試験片Ｍ２、Ｍ２を第１試験片Ｍ１の上面に接触させて保持するとともに、水平方向（図１１の矢印Ｅ方向）にスライド移動させることが可能な支持台２２と、を備えた構成となっている。支持台２２には、基台２１の上方に対向して配置させるとともに、板状の錘２３を適宜数重ねることで所定重量を支持台２２に載荷することが可能であり、この荷重によって第１試験片Ｍ１と第２試験片Ｍ２との間に面圧を与え、摩擦力が生じるようになっている。
【００４３】
また、支持台２２は、図示しないジャッキの伸縮によりロードセル２４を備えたワイヤー２５を介して水平方向へ移動される構成となっている。つまり、ロードセル２４により前記ジャッキによる引張荷重が測定される。さらに、本摩擦試験装置２０には、図示しない変位計が設けられており、基台２１に対する支持台２２の移動量（すなわち、第１試験片Ｍ１に対する第２試験片Ｍ２の移動量）が計測されるようになっている。
なお、第１試験片Ｍ１及び第２試験片Ｍ２において、摩擦試験装置２０にセットされた状態で双方が接触する面をそれぞれ摩擦面Ｍａ、Ｍｂとして以下説明する。
【００４４】
図１１に示す摩擦試験装置２０において、下側に位置する第１試験片Ｍ１は、高さ寸法４５ｍｍ、幅寸法１５０ｍｍ、長さ寸法３００ｍｍの形状であり、上側に位置する一対の第２試験片Ｍ２、Ｍ２は、それぞれ高さ寸法５０ｍｍ、幅寸法２５ｍｍ、長さ寸法５０ｍｍの形状である。第１試験片Ｍ１および第２試験片Ｍ２は、それぞれ桧からなる木質材料である。
【００４５】
本実施例では、表１に示すように、試験片Ｍ１、Ｍ２の摩擦面Ｍａ、Ｍｂにおいて、目荒らしの有無、二種の砂（サンドペーパー＃４０の削り砂、標準砂）の有無、定着剤の有無の４つの条件（摩擦面条件１〜４）を変えた８パターンの組み合わせによる試験（試験１〜試験８）を行い、それぞれの結果を比較するとともに、これら摩擦面条件の無い従来例との比較も行った。
【００４６】
表１に示す摩擦面条件１の目荒らしは、剣山を使用して試験片Ｍ１、Ｍ２の摩擦面Ｍａ、Ｍｂに対して３回の罫書きをすることにより表面粗さを作成するものである。
摩擦面条件２、３は、それぞれ第１試験片Ｍ１と第２試験片Ｍ２との間の摩擦面Ｍａ、Ｍｂに砂粒を介在させるものであって、摩擦面条件２は♯４０の粗さのサンドペーパーの表面を削り取った粒径が略０．６３ｍｍの砂粒（削り砂）であり、摩擦面条件３は０．１〜０．３ｍｍの範囲に調整された天然けい砂（標準砂）である。
摩擦面条件４は、市販の接着剤スプレーにより定着剤を摩擦面Ｍａ、Ｍｂに散布するものである。
【００４７】
試験１は、目荒らしのみを木材表面に施した条件によるものである。試験２は、目荒らしを施した表面に削り砂を定着剤で固着させた条件によるものである。試験３は、定着剤のみを木材表面に吹き掛けた条件によるものである。試験４は、目荒らしと定着剤の組み合わせによる条件によるものである。試験５は、目荒らしと削り砂であるが、その削り砂はばら撒いた後に布で木材表面の砂を拭き落とした条件によるものである。試験６は、目荒らしの無い表面に削り砂を撒き、定着剤で固着させた条件のものである。試験７は、目荒らしをした表面に標準砂を撒いて定着剤で固着した条件によるものである。試験８は、前記試験２と同様に目荒らしを施した木材表面に削り砂を定着剤で固着させた条件であり、試験７と同一木材から採取した試験片であり、密度や含水率が同じ条件の木材を使用している。
【００４８】
【表１】
【００４９】
各試験１〜８は、図１１に示す摩擦試験装置２０を使用し、基台２１に第１試験片Ｍ１を固定すると共に、支持台２２に一対の第２試験片Ｍ２、Ｍ２を保持させる。このとき下側の第１試験片Ｍ１の摩擦面Ｍａと上側の第２試験片Ｍ２の摩擦面Ｍｂとが所定の面圧を受けた状態で接触させておく。そして、前記ジャッキを制御してワイヤー２５を引っ張り、錘２３を載せた支持台２２を水平方向に所定速度で移動させることにより行う。このときの錘２３の積載重量は、１８５６Ｎとした。
つまり、支持台２２を１回あたり２０ｍｍ移動させ、第１試験片Ｍ１と第２試験片Ｍ２との摩擦面Ｍａ、Ｍｂに摩擦力を発生させ、このときの静摩擦係数μ１と動摩擦係数μ２とをロードセル２４による引張荷重と、図示しない変位計による支持台２２の移動量との計測値に基づいて算出した。そして、この１回あたり２０ｍｍの移動を、複数回繰り返して行った。
【００５０】
ここで、静摩擦係数μ１と動摩擦係数μ２の計算方法について、具体的に説明する。
図１２は、各試験により得た引張荷重（摩擦力）と変位計での変位との関係を示している。静摩擦係数μ１は、図１２に示す静摩擦力ｆａ（ｆａ１、ｆａ２、ｆａ３）を試験時の積載重量Ｇで除した平均的な値とし、（１）式で表すことができる。
【００５１】
【数１】
【００５２】
また、動摩擦係数μ２は、図１２に示す動摩擦力ｆｂと変位とから計算で得られた斜線面積（ｓ１、ｓ２、ｓ３）を試験片の変位δ（δ０、δ１、δ２、δ３）で除した平均的な値とし、（２）式で表すことができる。
【００５３】
【数２】
【００５４】
次に、上述した試験１〜８の結果より確認できた点について、図１３〜図１５に基づいて以下説明する。
【００５５】
（１）摩擦面条件が有る場合
図１３および図１４に示す算出結果によると、試験１において、目荒らしを施すだけで、目荒らしが無い試験３の結果に比べて図１３に示す静摩擦係数μ１は略０．３から略０．４５になり、動摩擦係数μ２は略０．２から略０．３２となった。すなわち、試験１は、試験３と比較して略１．５倍程度大きくなっていることから、目荒らしをすることで摩擦係数μが大きくなることが確認できた。そして、このときの摩擦係数の変動は、摩擦面条件を施さない比較例に比べてやや小さくなる程度であり、摩擦音があった。
【００５６】
砂（削り砂、標準砂）を定着剤によって固着させる試験２、６、７、８では、目荒らしの有無に関わらず、目荒らし無しの試験３の結果より、静摩擦係数μ１は略０．３から略０．７、動摩擦係数は略０．２から略０．６程度になり、略２．５〜３倍程度大きくなることを確認した。なお、定着剤のみの試験３による効果は、ほとんどなく、摩擦係数μを上昇させた効果は、砂による効果であるものといえる。
また、砂の効果は、目荒らしの効果よりも大きいことが確認できた。これは、試験片の摩擦面より砂を払い落とした試験５の結果に比べて大きいことからも確認できる。
さらに、砂が有る場合（試験２、６、７、８）の摩擦係数の変動は、無い場合（試験３）と比較して摩擦係数の変動が小さくなっており、その際の摩擦音も小さくなった。
【００５７】
また、砂を定着剤で固着させた場合において、目荒らしの無い試験６では、目荒らしを行っている試験２、７、８より、繰り返しの回数が増えることにより、動摩擦係数μ２の減少が大きくなる傾向が見られた。これは、試験６の場合、砂が木材の表面に定着されたのみで、砂が目荒らしによる溝に埋まった状態で留まっていないため、繰り返しの回数が増えることに伴って、木材表面（摩擦面）に対する砂の定着力が低下し、その砂が摩擦面から移動して減少するためによるものと考えられる。これは、目荒らしを施すことで、砂が木材表面の目荒らしによって止まって移動することがなく、そのため摩擦面に撒いた砂数が減少しないことによる効果と考えられる。したがって、高い動摩擦係数を維持するには、目荒らしを施す必要がある。
【００５８】
さらに、定着剤のみを木材表面の摩擦面に吹き掛けた試験３の場合には、摩擦係数を高める効果が無いことが確認できた。しかし、定着剤は、目荒らしのように、砂を木材の表面に定着させることができるので、上述したように繰り返し回数が増えると定着剤による固着力がなくなるものの、摩擦面から減少しないようにする一定の効果があることがいえる。
【００５９】
続いて、砂の種類による効果の影響について、試験７と試験８を比較すると、試験７の標準砂よりも粒径の大きな試験８のサンドペーパー＃４０の削り砂の摩擦係数は、繰り返し回数の増加に伴って小さくなっている。これに対して、粒径の小さな標準砂の試験７の摩擦係数は、繰り返し回数の増加に伴って大きくなっていることが確認できた。
【００６０】
（２）摩擦面条件が無い場合
図１５において、摩擦条件有りは上記の試験２、７、８を示しており、摩擦条件無しは比較例を示している。
図１５に示すように、静摩擦係数に対しても、動摩擦係数に対して樹種、繊維方向、木目、積載重量、載荷速度の影響は少ないことが確認できた。ここで、静摩擦係数は約０．２４程度、動摩擦係数は約０．１８程度で、動摩擦係数は静摩擦係数の０．７５倍程度であった。
静摩擦係数に対しても、動摩擦係数に対して１回目の値は、２回目以降よりも大きかったが、これは載荷履歴の影響があるものと考えられる。２回目は、大体１回目の９割程度で、３〜４回繰り返したら、静摩擦係数も動摩擦係数も安定した値となり、略１回目の８割程度であった。
【００６１】
（３）試験２、７、８と比較例との比較
図１５の結果より、静摩擦係数は、摩擦条件有り（試験２、７、８）で略０．７〜０．７３であり、摩擦条件無し（比較例）で略０．１８〜０．２５となっている。また、動摩擦係数は、摩擦条件有りで略０．６〜０．６５であり、摩擦条件無しで略０．１５〜０．２となっている。そのため、静摩擦係数および動摩擦係数とも、摩擦条件有りが摩擦条件無しよりも略３倍となり、目荒らしを施し、撒いた砂を定着剤で固着させることで、これらを施さない木材に対して摩擦力が向上されることが確認できた。
【００６２】
なお、図１６は、試験７における木材表面の拡大写真を示しており、標準砂（符号１１）が目荒らし部１０に係止した状態が確認できる。
図１７には、試験８における木材表面の拡大写真を示しており、サンドペーパーによる削り砂（符号１１）が目荒らし部１０に係止した状態が確認できる。
【００６３】
以上、本発明による木質材料の摩擦力向上構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では摩擦力向上構造Ｃを耐震板壁構造Ａの制震構造Ｂに適用しているが、このような構造に採用することに限定されることなく、木造建物や木造構造物の組み合わせ部や下地処理として摩擦力向上構造Ｃを適用することが可能である。例えば、柱と梁の接合部に摩擦力向上構造を用いることができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、摩擦力向上構造Ｃとして、木材表面に目荒らし部１０を形成し、砂１１を撒いてからその砂１１を定着剤１２で固着させる構成としているが、このような形態に限定されることはなく、目荒らし部１０や定着剤１２を省略することもできる。そして、撒いた砂１１に対して定着剤１２をスプレー等によって吹き掛ける方法であることに限らず、例えば漆や顔料などの液体に粒状物質を混ぜ込んだものを刷毛で塗る方法によるものでもよい。要は、定着剤は、摩擦面に粒状物質を初期状態として固着させることが目的であり、摩擦力の向上に直接寄与することをねらう必要はない。
また、目荒らし部１０は、摩擦面を構成する一対の木質材料のうち両方に形成される必要はなく、うち少なくとも一方の木質材料の摩擦面に形成されていればよい。
【００６５】
さらに、本実施の形態では木質材料の樹種として桧を採用しているが、樹種に限定されることはなく、例えば、米ヒバ、ヒバ、マツ、ケヤキなどの木質系材料であればよい。
さらにまた、目荒らし部１０の溝幅や荒さなどの構成も粒状物質の粒径などに応じて適宜設定することが可能であり、また目荒らし方法も剣山によるものに限定されることはない。
また、本実施の形態では、粒状物質としてサンドペーパーによる削り砂や標準砂を対象としているが、これに限定されることはい。要は、摩擦対象となる木質材料よりも硬い材質の粒状物質であれば良いのである。
【００６６】
その他、粒状物質の粗粒度を目的の摩擦係数になるように調整することも可能であり、また粒状物質の撒布量を目的の摩擦係数になるように調整することも可能である。
ところで、上記実施の形態において、粒状物質の摩擦面への固定であるが、必ずしも粒状物質が動かないように固着する必要はなく、例えば粘着剤で粒状物質を摩擦面に付着させたり、水で一時的に粒状物質を摩擦面に付着させるだけでもよい。本実施の形態における固着は付着の下位概念で用いている。さらに、摩擦面への粒状物質の付着は、一方の摩擦面に付着させるが他方の摩擦面には付着させず、それらの摩擦面を向かい合わせることでもよいし、双方の摩擦面に付着させて、それらの摩擦面を向かい合わせることでもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ 柱
２ 壁板
４ 木製ダボ
５ 第１嵌合溝
５ａ 内面
６ 第２嵌合溝
６ａ 内面
７ 摩擦減衰部材
７ａ 一面
７ｂ 他面
８ 楔嵌入溝
８ａ、８ｂ 溝側面
９ 楔
１０ 目荒らし部
１１ 砂（粒状物質）
１２ 定着剤
２０ 摩擦試験装置
２１ 基台
２２ 支持台
Ａ 耐震板壁構造
Ｂ 制震構造
Ｃ 摩擦力向上構造
Ｔ１ 横方向（水平方向）
Ｔ２ 上下方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質材料の摩擦力向上構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、社寺建築等に代表される我が国の伝統的な木造建物は、柱と貫による木造軸組を主体に構成されている（例えば、特許文献１参照）。
この種の木造軸組は、図１８及び図１９（ａ）に示すように、左右の柱１の間に、例えば桧材からなる横長帯板状の壁板２を多段に積み重ねて板壁３を形成し、特に壁板２として貫２ａと力板２ｂを交互に組み付けて構成されている。また、図１９（ｂ）に示すように、貫２ａは、その両端部が柱１に形成したほぞ穴１ａに楔を嵌合して係止され、力板２ｂは、その両端部が柱１に形成した縦溝１ｂに単に差し込まれた状態で装着されている。
【０００３】
また、各壁板２間、すなわち、貫２ａと力板２ｂの間に形成される各段の横目地部Ｓには、所定の間隔で木製ダボ４が介装され、この木製ダボ４によって上下の壁板２間の水平方向（横方向Ｔ１）の相対変位（横ずれ）が規制される。木製ダボ４は、一般に高剛性の欅材等が用いられ、図１９（ｃ）に示すように角柱状ないし角棒状に加工されている。
【０００４】
このように構成した板壁３は、地震時に、柱１を転倒する方向に回転させ、各段の壁板２同士を水平方向（横方向Ｔ１）にずらすように変形させる水平力を受けることになる。これに対し、木製ダボ４は、めり込み強度に依存する粘り強い変形性能を有しており、木造軸組は、その木製ダボ４によって上下の壁板２（板壁３）が拘束されているため、その変形が抑制され、優れた水平耐力を発揮する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、木製ダボ４は、繰り返し荷重を受けると（繰り返しせん断力を受けると）、めり込み変形が生じて潰れ、さらにダボ孔との間に隙間が生じて、その復元力特性（減衰特性）がスリップ的な復元力特性に変わってしまう。すなわち、復元力特性を表すＱ−δループ（荷重−変位ループ）が、全体的に横長のパターンとなり、履歴減衰が小さくなってしまう。このため、木製ダボ４だけでは、必ずしも十分な減衰性能（耐震性能）が得られるとはいえず、さらなる減衰性能の向上を図る手法が求められており、その点で改良の余地があった。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、上記のような木造軸組に適用可能であり、簡単な構造で木質材料どうしの摩擦力を向上させることができる木質材料の摩擦力向上構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る木質材料の摩擦力向上構造では、木質材料どうしの摩擦力を向上させるための木質材料の摩擦力向上構造であって、木質材料どうしの間の摩擦面に木質材料より硬い粒状物質を介在させたことを特徴としている。
【０００９】
本発明では、木質材料どうしの間の摩擦面に砂粒などの粒状物質が介在されているので、木質材料どうしの間にせん断方向の相対変位が生じ、互いの接触面（摩擦面）に摩擦が生じたとき、その木質材料よりも硬質な粒状物質が木質材料の木目などに噛み込んで係止した状態となる。この係止した粒状物質は摩擦面に不定形な凸部を形成することになり、摩擦抵抗となることから、木質材料どうしの間の摩擦面における摩擦係数を大きくすることができる。しかも、例えば地震などによって、木質材料が繰り返し荷重（繰り返しせん断力）を受けたときでも、木質材料よりも硬質な粒状物質と木質材料との摩擦では粒状物質の磨耗が小さくなるため、摩擦係数の安定性の向上を図ることができる。
【００１０】
これにより、伝統的な木造建物は勿論、一般住宅などの木造建物など、木質材料どうしの接合部分、接触部分、或いは木材制震構造として広範囲に本発明の摩擦力向上構造を適用することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の摩擦力向上構造では、適量の砂粒などの粒状物質を木質材料の摩擦面に撒くという簡便な作業によって摩擦力向上構造を形成することができるので、木造建物などの構築作業の容易化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る木質材料の摩擦力向上構造では、少なくとも一方の木質材料の摩擦面には、目荒らし部が形成されていることが好ましい。
【００１３】
この場合には、木質材料の摩擦面に形成した目荒らし部の溝に粒状物質が噛み込み易くなり、摩擦面に対する粒状物質の取り付きが良くなる。そのため、木質材料どうしの間に相対変位が生じたときであっても、粒状物質が摩擦面で回転することなく係止状態が確実となることから、摩擦力をさらに高めることができる。
そして、粒状物質が目荒らし部に噛み込んでいるので、木質材料に繰り返し荷重が加わった場合でも、粒状物質が移動により分散して数量が減少することがなく、これにより摩擦係数の高い状態を維持することがきる。
また、木質材料に対する目荒らし部は、例えば剣山などで罫書きすることにより簡単に形成することができる。
【００１４】
また、本発明に係る木質材料の摩擦力向上構造では、粒状物質は、摩擦面に付着されていることが好ましい。
【００１５】
この場合には、粒状物質が木質材料の摩擦面に対して付着されて係止状態となっているので、木質材料どうしの間に相対変位が生じたときであっても、粒状物質が摩擦面で回転することなく係止状態が確実となることから、摩擦力をさらに高めることができる。
そして、粒状物質の付着は、例えば噴射により粒状物質の上から定着剤を吹き掛けることで簡単に形成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る木質材料の摩擦力向上構造では、粒状物質は、目荒らし部の溝に噛み込み可能な粒径であることが好ましい。
【００１７】
本発明では、例えば目荒らし部の溝幅よりも小さい粒径の粒状物質を採用することで、粒状物質を溝に確実に噛み込ませて係止させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の木質材料の摩擦力向上構造によれば、粒状物質を木材表面に撒いて介在させるだけの簡単な構造で、木質材料よりも硬質な粒状物質が木質材料の木目などに噛み込んで係止した状態となり、摩擦抵抗となることから、木質材料どうしの間の摩擦面における摩擦係数を大きくすることができ、摩擦力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態による木質材料の摩擦力向上構造を備えた耐震板壁構造を示す正面図である。
【図２】図１に示す耐震板壁構造の分解斜視図である。
【図３】図１に示す制震構造の拡大正面図であって、一部壁板を省略した図である。
【図４】図３に示すＸ１−Ｘ１線断面図である。
【図５】楔嵌入溝を形成した摩擦減衰部材を示す正面図、上面図、側面図である。
【図６】図３に示すＸ２−Ｘ２線断面図である。
【図７】摩擦力向上構造を説明するための側面図である。
【図８】摩擦力向上構造の摩擦面を示す斜視図である。
【図９】図７に示す摩擦力向上構造の摩擦面を拡大した図である。
【図１０】耐震板壁構造が水平力を受けて変形した状態を示す正面図である。
【図１１】実施例による摩擦試験装置の構成を示す側面図である。
【図１２】摩擦試験で得られた荷重と変位との関係を示す図である。
【図１３】摩擦試験の結果であって、静摩擦係数の分布を示すグラフである。
【図１４】摩擦試験の結果であって、動摩擦係数の分布を示すグラフである。
【図１５】摩擦試験の結果であって、静動摩擦係数の比較したグラフである。
【図１６】試験７における試験片の摩擦面の試験前の状態を示す写真である。
【図１７】試験８における試験片の摩擦面の試験前の状態を示す写真である。
【図１８】従来の板壁構造（木造軸組）を示す正面図である。
【図１９】従来の板壁構造（木造軸組）を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態による木質材料の摩擦力向上構造について、図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１に示す耐震板壁構造Ａは、木造建物の木造軸組に適用され、本実施の形態による木質材料の摩擦力向上構造Ｃを備えている。すなわち、耐震板壁構造Ａは、従来の板壁３と同様、左右の柱１間に、例えば桧材からなる横長帯状の壁板２を多段に積み重ねて形成され、壁板２として、貫２ａと力板２ｂを交互に組み付けて構成されている。
ここで、摩擦力向上構造Ｃは、木質材料（図２に示す壁板２、摩擦減衰部材７、および楔９）どうしが摩擦接触する構造であり、本実施の形態では、後述する制震構造Ｂに組み込まれている。
【００２２】
また、貫２ａは、その両端部が柱１に形成したほぞ穴１ａに楔を嵌合して係止され、力板２ｂは、その両端部が柱１に形成した縦溝１ｂに単に差し込まれた状態で装着されている。さらに、上下に隣り合う壁板２（２ａ、２ｂ）の間、すなわち貫２ａと、力板２ｂの間の各段の横目地部Ｓには、所定の間隔で木製ダボ４が介装されている。
【００２３】
そして、耐震板壁構造Ａにおいては、木製ダボ４に加えて、横目地部Ｓに上述した摩擦力向上構造をなす制震構造Ｂが設けられている。この制震構造Ｂは、互いに隣り合う上下一対の壁板２（上下に隣り合う貫２ａと力板２ｂ）にそれぞれ形成された一対の嵌合溝５、６と、摩擦減衰部材７と、この摩擦減衰部材７に形成された楔嵌入溝８に係合される楔９とを備えて構成されている。
【００２４】
一対の対向する嵌合溝５、６の一方の第１嵌合溝５は、図２〜図４に示すように、上方の壁板２の下端から上方に凹み、横方向Ｔ１に延びて方形状に形成されている。また、他方の第２嵌合溝６は、下方の壁板２の上端から下方に凹み、横方向Ｔ１に延びて方形状に形成されている。そして、これら一対の嵌合溝５、６は、上下一対の壁板２（２ａ、２ｂ）を積み重ねて所定位置に設置した状態で、互いに連通するように設けられている。さらに、本実施の形態では、第１嵌合溝５と第２嵌合溝６が深さ及び厚さを略同等にして形成されるとともに、第１嵌合溝５が第２嵌合溝６よりも幅（横方向Ｔ１の長さ）を大きくして形成されている。
【００２５】
図４〜図６に示すように、摩擦減衰部材７は、木製で、方形平板状に形成されている。また、摩擦減衰部材７は、第１嵌合溝５と第２嵌合溝６の厚さと略同等の厚さを備えて形成されるとともに、第２嵌合溝６の幅と略同等の幅を備えて形成されている。そして、この摩擦減衰部材７は、高さ方向（上下方向Ｔ２）中央を境に、上端側を第１嵌合溝５に、下端側を第２嵌合溝６に嵌め込んで設けられている。また、このとき、摩擦減衰部材７は、図４に示すように、一面７ａ及び他面７ｂが第１嵌合溝５と第２嵌合溝６の内面５ａ、６ａにそれぞれ密着するように設置されている。
つまり、上述したように第１嵌合溝５が第２嵌合溝６よりも幅を大きくして形成されているため、図３に示すように、摩擦減衰部材７の上端側の横方向Ｔ１外側に、この摩擦減衰部材７の上端側が嵌め込まれていない第１嵌合溝５の空隙Ｈを残した状態で摩擦減衰部材７が設置されている。
【００２６】
さらに、図４〜図６に示すように、摩擦減衰部材７には、端部（上端）から内側に凹む楔嵌入溝８が形成され、この楔嵌入溝８に地獄楔などの楔９を打ち込んで摩擦減衰部材７の一面７ａと他面７ｂがそれぞれ嵌合溝５、６の内面５ａ、６ａに密着されている。この場合においては、楔９を楔嵌入溝８に打ち込むことによって、摩擦減衰部材７を外側に拡幅させることができ、この摩擦減衰部材７の一面７ａと他面７ｂをそれぞれ第１嵌合溝５の内面５ａにより強固に密着させることが可能になる。
【００２７】
ここで、楔９は、図３及び図６に示すように、横方向Ｔ１の寸法が摩擦減衰部材７よりも長く、摩擦減衰部材７の楔嵌入溝８内に打ち込んだ状態で摩擦減衰部材７の横方向Ｔ１外側の空隙Ｈを埋める幅寸法となっている。そのため、繰り返し荷重（繰り返しせん断力）を受けた際に、第１嵌合溝５内で摩擦減衰部材７を空隙Ｈの分だけ横方向にスライド移動させることができるのに対し、楔９は第１嵌合溝５内で固定されることになる。
【００２８】
さらにまた、第１嵌合溝５の内面５ａ、第１嵌合溝５に係合される摩擦減衰部材７の両面７ａ、７ｂ、楔嵌入溝８の溝側面８ａ、８ｂ、及び楔９の側面９ａ、９ｂのそれぞれ摩擦面Ｋには、前記摩擦力向上構造Ｃが形成されている。
図７〜図９に示すように、摩擦力向上構造Ｃは、双方の木質材料（ここでは符号５、７）の摩擦面Ｋに例えば剣山などで罫書きして溝状の目荒らし部１０が形成され、その目荒らしされた表面に木材より硬い砂１１（粒状物質）がばら撒かれた状態で定着剤１２によって固着（付着）されている。
【００２９】
砂１１は、撒き量がとくに限定されることはないが、所定領域の全面にわたって均一にばら撒かれた状態となっている。この砂１１としては、例えば豊浦砂などの標準砂（０．１〜０．３ｍｍ）や、サンドペーパー♯４０を削り落とした削り砂（０．６３ｍｍ）などを用いることができる。また、定着剤１２は、接着性を有するスプレー材料であって、砂１１の上から噴射させることで、砂１１を摩擦減衰部材７の各表面７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂに固着させている。
【００３０】
次に、上述した耐震板壁構造Ａの作用について、図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１０に示すように、本実施の形態の木造建物の耐震板壁構造Ａにおいては、木製ダボ４に加えて摩擦減衰部材７が設けられているため、地震時に、繰り返し荷重（水平力、繰り返しせん断力）を受けると、図４及び図６に示すように摩擦減衰部材７と第１嵌合溝５との間の摩擦面に摩擦が生じるとともに、摩擦減衰部材７と楔９との間の摩擦面にも有効な相対変形が生じて摩擦が生じ、これらの摩擦によって振動エネルギー（地震エネルギー）が吸収される。このように、制震構造Ｂに形成される摩擦面が２倍に増えるため、制震構造Ｂの１カ所あたりの摩擦力を倍増させることが可能になる。
【００３２】
すなわち、耐震板壁構造Ａにおいては、上下一対の壁板２（２ａ、２ｂ）の横目地部Ｓに、従来の木製ダボ４だけでなく、嵌合溝５、６に嵌め込んで摩擦減衰部材７を設けることによって、地震による水平力を受けた際に、摩擦減衰部材７の一面７ａ及び他面７ｂと嵌合溝５の内面５ａの摩擦、及び摩擦減衰部材７の楔嵌入溝８と楔９の摩擦で振動エネルギーを吸収することが可能になる。
【００３３】
そして、本制震構造Ｂでは、楔９を楔嵌入溝８に打ち込むことによって、摩擦減衰部材７を外側に拡幅させることができ、この摩擦減衰部材７の一面７ａと他面７ｂをそれぞれ第１嵌合溝５の内面５ａに強固に密着させることが可能になる。これにより、摩擦減衰部材７の一面７ａ及び他面７ｂと第１嵌合溝５の内面５ａの摩擦によって、より確実且つ効果的に振動エネルギーを吸収することが可能になる。
【００３４】
また、図７〜図９に示すように、摩擦力向上構造Ｃにおいて、木質材料どうしの間（すなわち、図４に示す摩擦減衰部材７と第１嵌合溝５との間、摩擦減衰部材７と楔９との間）の摩擦面に砂１１が介在されているので、木質材料どうしの間にせん断方向の相対変位が生じ、互いの接触面（摩擦面Ｋ）に摩擦が生じたとき、木質材料よりも硬質な砂１１が木質材料の木目などに噛み込んで係止した状態となる。この係止した砂１１は摩擦面Ｋに不定形な凸部を形成することになり、摩擦抵抗となることから、木質材料どうしの間の摩擦面Ｋにおける摩擦係数を大きくすることができる。しかも、例えば地震などによって、木質材料が繰り返し荷重（繰り返しせん断力）を受けたときでも、木質材料よりも硬質な砂１１と木質材料との摩擦では粒状物質の磨耗が小さくなるため、摩擦係数の安定性の向上を図ることができる。
【００３５】
これにより、本実施の形態のような伝統的な木造建物は勿論、一般住宅などの木造建物など、木質材料どうしの接合部分、接触部分、或いは木材制震構造として広範囲に本発明の摩擦力向上構造を適用することが可能となる。
【００３６】
また、適量の砂１１を木質材料の摩擦面Ｋに撒くという簡便な作業によって摩擦力向上構造を形成することができるので、木造建物などの構築作業の容易化を図ることができる。
【００３７】
また、本実施の形態の摩擦力向上構造Ｃでは、木質材料の摩擦面Ｋには、目荒らし部１０が形成されているので、木質材料の摩擦面Ｋに形成した目荒らし部１０の溝に砂１１が噛み込み易くなり、摩擦面Ｋに対する砂１１の取り付きが良くなる。そのため、木質材料どうしの間に相対変位が生じたときであっても、砂１１が摩擦面Ｋで回転することなく係止状態が確実となることから、摩擦力をさらに高めることができる。
そして、砂１１が目荒らし部１０に噛み込んでいるので、木質材料に繰り返し荷重が加わった場合でも、砂１１が移動により分散して数量が減少することがなく、これにより摩擦係数の高い状態を維持することがきる。
また、木質材料に対する目荒らし部１０は、例えば剣山などで罫書きすることにより簡単に形成することができる。
【００３８】
さらに、摩擦力向上構造Ｃは、砂１１が定着剤１２によって摩擦面Ｋに固着されており、すなわち砂１１が木質材料の摩擦面Ｋに対して固着されて係止状態となっているので、木質材料どうしの間に相対変位が生じたときであっても、砂１１が摩擦面Ｋで回転することなく係止状態が確実となることから、摩擦力をさらに高めることができる。
そして、砂１１の定着剤１２による固着は、例えば噴射により粒状物質の上から定着剤を吹き掛けることで簡単に形成することができる。
【００３９】
さらにまた、例えば目荒らし部１０の溝に噛み込み可能で、目荒らし部１０の溝幅よりも小さい粒径の砂１１を採用することで、その砂１１を溝に確実に噛み込ませて係止させることができる。
【００４０】
上述のように本実施の形態による木質材料の摩擦力向上構造では、砂１１を摩擦減衰部材７と第１嵌合溝５との間、摩擦減衰部材７と楔９との間の木材表面に撒いて介在させるだけの簡単な構造で、木質材料よりも硬質な砂１１が木質材料の木目などに噛み込んで係止した状態となり、摩擦抵抗となることから、木質材料どうしの間の摩擦面Ｋにおける摩擦係数を大きくすることができ、摩擦力を向上させることができる。
【００４１】
[実施例]
次に、上述した実施の形態による木質材料の摩擦力向上構造Ｃの効果を裏付けるために行った実施例について以下説明する。
【００４２】
本実施例では、図１１に示す摩擦試験装置２０を用いて木材と木材との間の静動摩擦係数を求め、木材に施す条件を変えて比較検討した。
先ず、摩擦試験装置２０は、第１試験片Ｍ１を固定する基台２１と、互いに一定の距離を開けて配置された一対の第２試験片Ｍ２、Ｍ２を第１試験片Ｍ１の上面に接触させて保持するとともに、水平方向（図１１の矢印Ｅ方向）にスライド移動させることが可能な支持台２２と、を備えた構成となっている。支持台２２には、基台２１の上方に対向して配置させるとともに、板状の錘２３を適宜数重ねることで所定重量を支持台２２に載荷することが可能であり、この荷重によって第１試験片Ｍ１と第２試験片Ｍ２との間に面圧を与え、摩擦力が生じるようになっている。
【００４３】
また、支持台２２は、図示しないジャッキの伸縮によりロードセル２４を備えたワイヤー２５を介して水平方向へ移動される構成となっている。つまり、ロードセル２４により前記ジャッキによる引張荷重が測定される。さらに、本摩擦試験装置２０には、図示しない変位計が設けられており、基台２１に対する支持台２２の移動量（すなわち、第１試験片Ｍ１に対する第２試験片Ｍ２の移動量）が計測されるようになっている。
なお、第１試験片Ｍ１及び第２試験片Ｍ２において、摩擦試験装置２０にセットされた状態で双方が接触する面をそれぞれ摩擦面Ｍａ、Ｍｂとして以下説明する。
【００４４】
図１１に示す摩擦試験装置２０において、下側に位置する第１試験片Ｍ１は、高さ寸法４５ｍｍ、幅寸法１５０ｍｍ、長さ寸法３００ｍｍの形状であり、上側に位置する一対の第２試験片Ｍ２、Ｍ２は、それぞれ高さ寸法５０ｍｍ、幅寸法２５ｍｍ、長さ寸法５０ｍｍの形状である。第１試験片Ｍ１および第２試験片Ｍ２は、それぞれ桧からなる木質材料である。
【００４５】
本実施例では、表１に示すように、試験片Ｍ１、Ｍ２の摩擦面Ｍａ、Ｍｂにおいて、目荒らしの有無、二種の砂（サンドペーパー＃４０の削り砂、標準砂）の有無、定着剤の有無の４つの条件（摩擦面条件１〜４）を変えた８パターンの組み合わせによる試験（試験１〜試験８）を行い、それぞれの結果を比較するとともに、これら摩擦面条件の無い従来例との比較も行った。
【００４６】
表１に示す摩擦面条件１の目荒らしは、剣山を使用して試験片Ｍ１、Ｍ２の摩擦面Ｍａ、Ｍｂに対して３回の罫書きをすることにより表面粗さを作成するものである。
摩擦面条件２、３は、それぞれ第１試験片Ｍ１と第２試験片Ｍ２との間の摩擦面Ｍａ、Ｍｂに砂粒を介在させるものであって、摩擦面条件２は♯４０の粗さのサンドペーパーの表面を削り取った粒径が略０．６３ｍｍの砂粒（削り砂）であり、摩擦面条件３は０．１〜０．３ｍｍの範囲に調整された天然けい砂（標準砂）である。
摩擦面条件４は、市販の接着剤スプレーにより定着剤を摩擦面Ｍａ、Ｍｂに散布するものである。
【００４７】
試験１は、目荒らしのみを木材表面に施した条件によるものである。試験２は、目荒らしを施した表面に削り砂を定着剤で固着させた条件によるものである。試験３は、定着剤のみを木材表面に吹き掛けた条件によるものである。試験４は、目荒らしと定着剤の組み合わせによる条件によるものである。試験５は、目荒らしと削り砂であるが、その削り砂はばら撒いた後に布で木材表面の砂を拭き落とした条件によるものである。試験６は、目荒らしの無い表面に削り砂を撒き、定着剤で固着させた条件のものである。試験７は、目荒らしをした表面に標準砂を撒いて定着剤で固着した条件によるものである。試験８は、前記試験２と同様に目荒らしを施した木材表面に削り砂を定着剤で固着させた条件であり、試験７と同一木材から採取した試験片であり、密度や含水率が同じ条件の木材を使用している。
【００４８】
【表１】
【００４９】
各試験１〜８は、図１１に示す摩擦試験装置２０を使用し、基台２１に第１試験片Ｍ１を固定すると共に、支持台２２に一対の第２試験片Ｍ２、Ｍ２を保持させる。このとき下側の第１試験片Ｍ１の摩擦面Ｍａと上側の第２試験片Ｍ２の摩擦面Ｍｂとが所定の面圧を受けた状態で接触させておく。そして、前記ジャッキを制御してワイヤー２５を引っ張り、錘２３を載せた支持台２２を水平方向に所定速度で移動させることにより行う。このときの錘２３の積載重量は、１８５６Ｎとした。
つまり、支持台２２を１回あたり２０ｍｍ移動させ、第１試験片Ｍ１と第２試験片Ｍ２との摩擦面Ｍａ、Ｍｂに摩擦力を発生させ、このときの静摩擦係数μ１と動摩擦係数μ２とをロードセル２４による引張荷重と、図示しない変位計による支持台２２の移動量との計測値に基づいて算出した。そして、この１回あたり２０ｍｍの移動を、複数回繰り返して行った。
【００５０】
ここで、静摩擦係数μ１と動摩擦係数μ２の計算方法について、具体的に説明する。
図１２は、各試験により得た引張荷重（摩擦力）と変位計での変位との関係を示している。静摩擦係数μ１は、図１２に示す静摩擦力ｆａ（ｆａ１、ｆａ２、ｆａ３）を試験時の積載重量Ｇで除した平均的な値とし、（１）式で表すことができる。
【００５１】
【数１】
【００５２】
また、動摩擦係数μ２は、図１２に示す動摩擦力ｆｂと変位とから計算で得られた斜線面積（ｓ１、ｓ２、ｓ３）を試験片の変位δ（δ０、δ１、δ２、δ３）で除した平均的な値とし、（２）式で表すことができる。
【００５３】
【数２】
【００５４】
次に、上述した試験１〜８の結果より確認できた点について、図１３〜図１５に基づいて以下説明する。
【００５５】
（１）摩擦面条件が有る場合
図１３および図１４に示す算出結果によると、試験１において、目荒らしを施すだけで、目荒らしが無い試験３の結果に比べて図１３に示す静摩擦係数μ１は略０．３から略０．４５になり、動摩擦係数μ２は略０．２から略０．３２となった。すなわち、試験１は、試験３と比較して略１．５倍程度大きくなっていることから、目荒らしをすることで摩擦係数μが大きくなることが確認できた。そして、このときの摩擦係数の変動は、摩擦面条件を施さない比較例に比べてやや小さくなる程度であり、摩擦音があった。
【００５６】
砂（削り砂、標準砂）を定着剤によって固着させる試験２、６、７、８では、目荒らしの有無に関わらず、目荒らし無しの試験３の結果より、静摩擦係数μ１は略０．３から略０．７、動摩擦係数は略０．２から略０．６程度になり、略２．５〜３倍程度大きくなることを確認した。なお、定着剤のみの試験３による効果は、ほとんどなく、摩擦係数μを上昇させた効果は、砂による効果であるものといえる。
また、砂の効果は、目荒らしの効果よりも大きいことが確認できた。これは、試験片の摩擦面より砂を払い落とした試験５の結果に比べて大きいことからも確認できる。
さらに、砂が有る場合（試験２、６、７、８）の摩擦係数の変動は、無い場合（試験３）と比較して摩擦係数の変動が小さくなっており、その際の摩擦音も小さくなった。
【００５７】
また、砂を定着剤で固着させた場合において、目荒らしの無い試験６では、目荒らしを行っている試験２、７、８より、繰り返しの回数が増えることにより、動摩擦係数μ２の減少が大きくなる傾向が見られた。これは、試験６の場合、砂が木材の表面に定着されたのみで、砂が目荒らしによる溝に埋まった状態で留まっていないため、繰り返しの回数が増えることに伴って、木材表面（摩擦面）に対する砂の定着力が低下し、その砂が摩擦面から移動して減少するためによるものと考えられる。これは、目荒らしを施すことで、砂が木材表面の目荒らしによって止まって移動することがなく、そのため摩擦面に撒いた砂数が減少しないことによる効果と考えられる。したがって、高い動摩擦係数を維持するには、目荒らしを施す必要がある。
【００５８】
さらに、定着剤のみを木材表面の摩擦面に吹き掛けた試験３の場合には、摩擦係数を高める効果が無いことが確認できた。しかし、定着剤は、目荒らしのように、砂を木材の表面に定着させることができるので、上述したように繰り返し回数が増えると定着剤による固着力がなくなるものの、摩擦面から減少しないようにする一定の効果があることがいえる。
【００５９】
続いて、砂の種類による効果の影響について、試験７と試験８を比較すると、試験７の標準砂よりも粒径の大きな試験８のサンドペーパー＃４０の削り砂の摩擦係数は、繰り返し回数の増加に伴って小さくなっている。これに対して、粒径の小さな標準砂の試験７の摩擦係数は、繰り返し回数の増加に伴って大きくなっていることが確認できた。
【００６０】
（２）摩擦面条件が無い場合
図１５において、摩擦条件有りは上記の試験２、７、８を示しており、摩擦条件無しは比較例を示している。
図１５に示すように、静摩擦係数に対しても、動摩擦係数に対して樹種、繊維方向、木目、積載重量、載荷速度の影響は少ないことが確認できた。ここで、静摩擦係数は約０．２４程度、動摩擦係数は約０．１８程度で、動摩擦係数は静摩擦係数の０．７５倍程度であった。
静摩擦係数に対しても、動摩擦係数に対して１回目の値は、２回目以降よりも大きかったが、これは載荷履歴の影響があるものと考えられる。２回目は、大体１回目の９割程度で、３〜４回繰り返したら、静摩擦係数も動摩擦係数も安定した値となり、略１回目の８割程度であった。
【００６１】
（３）試験２、７、８と比較例との比較
図１５の結果より、静摩擦係数は、摩擦条件有り（試験２、７、８）で略０．７〜０．７３であり、摩擦条件無し（比較例）で略０．１８〜０．２５となっている。また、動摩擦係数は、摩擦条件有りで略０．６〜０．６５であり、摩擦条件無しで略０．１５〜０．２となっている。そのため、静摩擦係数および動摩擦係数とも、摩擦条件有りが摩擦条件無しよりも略３倍となり、目荒らしを施し、撒いた砂を定着剤で固着させることで、これらを施さない木材に対して摩擦力が向上されることが確認できた。
【００６２】
なお、図１６は、試験７における木材表面の拡大写真を示しており、標準砂（符号１１）が目荒らし部１０に係止した状態が確認できる。
図１７には、試験８における木材表面の拡大写真を示しており、サンドペーパーによる削り砂（符号１１）が目荒らし部１０に係止した状態が確認できる。
【００６３】
以上、本発明による木質材料の摩擦力向上構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では摩擦力向上構造Ｃを耐震板壁構造Ａの制震構造Ｂに適用しているが、このような構造に採用することに限定されることなく、木造建物や木造構造物の組み合わせ部や下地処理として摩擦力向上構造Ｃを適用することが可能である。例えば、柱と梁の接合部に摩擦力向上構造を用いることができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、摩擦力向上構造Ｃとして、木材表面に目荒らし部１０を形成し、砂１１を撒いてからその砂１１を定着剤１２で固着させる構成としているが、このような形態に限定されることはなく、目荒らし部１０や定着剤１２を省略することもできる。そして、撒いた砂１１に対して定着剤１２をスプレー等によって吹き掛ける方法であることに限らず、例えば漆や顔料などの液体に粒状物質を混ぜ込んだものを刷毛で塗る方法によるものでもよい。要は、定着剤は、摩擦面に粒状物質を初期状態として固着させることが目的であり、摩擦力の向上に直接寄与することをねらう必要はない。
また、目荒らし部１０は、摩擦面を構成する一対の木質材料のうち両方に形成される必要はなく、うち少なくとも一方の木質材料の摩擦面に形成されていればよい。
【００６５】
さらに、本実施の形態では木質材料の樹種として桧を採用しているが、樹種に限定されることはなく、例えば、米ヒバ、ヒバ、マツ、ケヤキなどの木質系材料であればよい。
さらにまた、目荒らし部１０の溝幅や荒さなどの構成も粒状物質の粒径などに応じて適宜設定することが可能であり、また目荒らし方法も剣山によるものに限定されることはない。
また、本実施の形態では、粒状物質としてサンドペーパーによる削り砂や標準砂を対象としているが、これに限定されることはい。要は、摩擦対象となる木質材料よりも硬い材質の粒状物質であれば良いのである。
【００６６】
その他、粒状物質の粗粒度を目的の摩擦係数になるように調整することも可能であり、また粒状物質の撒布量を目的の摩擦係数になるように調整することも可能である。
ところで、上記実施の形態において、粒状物質の摩擦面への固定であるが、必ずしも粒状物質が動かないように固着する必要はなく、例えば粘着剤で粒状物質を摩擦面に付着させたり、水で一時的に粒状物質を摩擦面に付着させるだけでもよい。本実施の形態における固着は付着の下位概念で用いている。さらに、摩擦面への粒状物質の付着は、一方の摩擦面に付着させるが他方の摩擦面には付着させず、それらの摩擦面を向かい合わせることでもよいし、双方の摩擦面に付着させて、それらの摩擦面を向かい合わせることでもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ 柱
２ 壁板
４ 木製ダボ
５ 第１嵌合溝
５ａ 内面
６ 第２嵌合溝
６ａ 内面
７ 摩擦減衰部材
７ａ 一面
７ｂ 他面
８ 楔嵌入溝
８ａ、８ｂ 溝側面
９ 楔
１０ 目荒らし部
１１ 砂（粒状物質）
１２ 定着剤
２０ 摩擦試験装置
２１ 基台
２２ 支持台
Ａ 耐震板壁構造
Ｂ 制震構造
Ｃ 摩擦力向上構造
Ｔ１ 横方向（水平方向）
Ｔ２ 上下方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質材料どうしの摩擦力を向上させるための木質材料の摩擦力向上構造であって、
前記木質材料どうしの間の摩擦面に木質材料より硬い粒状物質を介在させたことを特徴とする木質材料の摩擦力向上構造。
【請求項２】
少なくとも一方の前記木質材料の摩擦面には、目荒らし部が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摩擦力向上構造。
【請求項３】
前記粒状物質は、前記摩擦面に付着されてい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摩擦力向上構造。
【請求項４】
前記粒状物質は、前記目荒らし部の溝に噛み込み可能な粒径であることを特徴とする請求項２に記載の木質材料の摩擦力向上構造。
【請求項１】
木質材料どうしの摩擦力を向上させるための木質材料の摩擦力向上構造であって、
前記木質材料どうしの間の摩擦面に木質材料より硬い粒状物質を介在させたことを特徴とする木質材料の摩擦力向上構造。
【請求項２】
少なくとも一方の前記木質材料の摩擦面には、目荒らし部が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摩擦力向上構造。
【請求項３】
前記粒状物質は、前記摩擦面に付着されてい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摩擦力向上構造。
【請求項４】
前記粒状物質は、前記目荒らし部の溝に噛み込み可能な粒径であることを特徴とする請求項２に記載の木質材料の摩擦力向上構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１８】
【図１９】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１８】
【図１９】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−５７３８１（Ｐ２０１２−５７３８１Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２８８８（Ｐ２０１０−２０２８８８）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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