接合法とは建築業界で必要な構造部材の技術

接合法とは建築業界における技術

接合法は、建築物の構造部材を一体化させる技術の総称として定義されます。この技術は、単体では機能が限られる部材を組み合わせることで、建築物全体の構造安全性を確保する役割を果たします。建築基準法施行令第67条では、構造耐力上主要な部分である鋼材の接合について、高力ボルト接合、溶接接合、リベット接合などの具体的な方法を規定しています。
参考）接合法 - Wikipedia

 

建築現場では、工場で製作された部材をトラックで運搬する際の寸法制約により、現地での接合作業が必須となります。現代の建築において接合法は、機械的接合法、冶金的接合法、接着剤接合法の3つの基本的な分類に整理されており、それぞれ異なる特性と用途を持ちます。
参考）接合方法の種類について 【通販モノタロウ】

 

接合法における機械的接合の種類と特徴

機械的接合法は、ボルトやナットなどの締結部品を利用する接合方法で、鉄骨造建築物において広く採用されています。高力ボルト接合では、通常のボルト接合より高い強度と張力を持つ特殊なボルトを使用し、接合部材間の摩擦力を利用して確実な接合を実現します。
参考）高力ボルト接合とは？使用される部材と強度の理由、規格などにつ…

 

高力ボルトには主にF10TとF8Tの強度区分があり、大きな力が作用する梁端接合部やガセットプレート接合部にはF10Tが使用されます。施工においては、まず仮ボルトで仮留めを行い、組立作業を進めた後、本ボルト（高力ボルト）に交換して本締めを実施します。
参考）鉄骨工事の接合方法！柱や梁のボルト接合や溶接について

 

建築基準法では、構造耐力上主要な部分の鋼材接合について、接合される鋼材が炭素鋼の場合は高力ボルト接合、溶接接合、またはリベット接合を規定しています。機械的接合の利点として、品質の安定性と施工スピードの向上が挙げられ、現場施工性に優れているため高層建築や大スパン構造物において標準的に採用されています。
参考）https://hardlock.co.jp/wp-content/uploads/pdf/stds-certification/QuotedFromArticle67JoiningOfTheBuildingStandardAcEnforcementOrdinance.pdf

 

接合法における溶接技術と冶金的接合

冶金的接合法は、金属材料の特性を利用して接合を行う技術で、溶接やろう付けなどが代表的な方法です。建築現場では主にアーク溶接が用いられ、鉄骨と電極間に発生する放電現象による溶接熱で接合部を一体化させます。
固相接合法では、材料を溶融させることなく圧力を負荷し、接触部に塑性変形を与えて原子レベルでの結合を実現します。この技術は、圧接、拡散接合、摩擦溶接、超音波溶接の4つに分類され、それぞれ異なる特徴を持ちます。
参考）https://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0020030290

 

溶接接合の特徴として、継手部分が材料的に一体化されるため非常に強固な結合が得られる点があります。施工後には超音波探傷検査を行い、溶接部の欠陥や異常がないか確認することが規定されています。冶金的接合法は、特に高い強度が要求される部位や、構造上重要な接合部において採用され、建物の耐震性向上に大きく貢献しています。
参考）剛接合の種類と剛接合で建てられた建築物の特徴

 

接合法における剛接合とピン接合の違い

建築における接合方法は、接合部の変形特性により剛接合とピン接合に分類されます。剛接合は部材同士を一体化する接合方法で、外力が加わっても接合部が変形や回転をしない特徴を持ちます。この接合法は主にラーメン構造で使用され、柱と梁を梁継手と呼ばれるプレートを介して高力ボルトで固定します。
参考）剛接合とピン接合の違いとは!?それぞれの特徴を知ろう

 

ピン接合は部材同士を留める接合方法ですが、一体化まではいかず、接合部が蝶番のように回転する特徴があります。この接合法は曲げモーメントを伝えないため、小梁や間柱などの二次部材、ブレース構造やトラス構造において採用されます。
剛接合で建てられた建物は、接合部分が一体化されているため地震の揺れの影響を受けにくく、優れた耐震性を発揮します。また、水平荷重にも耐えられるため台風による横風にも対応でき、ブレース（筋交）が不要なことから間口を広く取れるメリットがあります。ラーメン構造において剛接合は、構造安全性と設計自由度の両立を可能にする重要な技術となっています。
参考）ラーメン構造

 

接合法における木造建築の継手と仕口技術

木造建築では、継手と仕口という伝統的な接合技術が発達してきました。継手は木材を継ぎ足して長くする接合を指し、仕口は木材同士が直交または斜交する接合を指します。これらの技術は、金物に頼らず木材同士を直接かみ合わせることで、強固な接合を実現する日本独特の技術体系です。
参考）木造・木質の基礎知識 AtoZ【S】接合（継手と仕口）

 

代表的な継手には、ほぞ継ぎ、相欠きつぎ、ダボつぎなど15種類以上の方法があります。ほぞ継ぎは木材に穴（ほぞ穴）を開け、別の木材の突起（ほぞ）を差し込む方法で、蟻継ぎと比べてより強固な接合が可能です。相欠きつぎは材を互いに欠き込んで組み合わせる技法で、簡単な形状から複雑な形状まで多様な種類が存在します。
参考）木材の15個の接合方法。 href="https://www.ichimura-seisakusho.co.jp/topics/201803112824/" target="_blank">https://www.ichimura-seisakusho.co.jp/topics/201803112824/amp;#8211; 株式会社イチムラ

 

継手と仕口には、枘差し、相欠き、殺ぎなど十数種類の基本技法があり、さらに栓や楔を併用することで接合強度を高めることができます。建築基準法には継手仕口に関する規定があり、適正な構造設計により耐震性を確保することが義務付けられています。現代でも住宅の性能評価において、柱梁接合部の引張耐力試験や筋かい先端部の仕口引張試験が実施され、接合部の安全性が厳格に検証されています。
参考）接合部

 

接合法におけるコンクリート構造の特殊技術

コンクリート構造における接合法では、打ち継ぎ接着技術が重要な位置を占めます。この技術は、既に固まったコンクリートに接着剤を塗布してからセメントモルタルを施工することで、新旧コンクリートを一体化させる方法です。使用される接着剤には、アクリルエマルジョン、酢酸ビニルエマルジョン、SBRエマルジョン、エポキシエマルジョンなどの水分散樹脂があります。
参考）打ち継ぎ接着

 

鉄筋コンクリート構造では、鉄筋同士の接合に重ね継手、圧接継手、機械式継手の3つの方法が使用されます。重ね継手は2本の鉄筋を平行に並べて針金で結び、コンクリートを打設して固定する最も基本的な方法です。圧接継手は鉄筋の端部を突き合わせ、加熱・加圧してこぶ状に変形するまで押し付けて接合する高強度な方法です。
参考）鉄筋を組む時のポイント～鉄筋同士の接合方法～

 

機械式継手は鉄筋に切ったねじとねじを突き合わせ、間にカプラーを入れて継ぐ方法で、溶接が不要で高い強度を持つ特徴があります。これらの接合法において重要なのは、接着剤が固まる前にセメントを施工するWet on Wet工法の原則です。接着剤が固化した後にセメントを打設しても接着しないため、適切なタイミングでの施工が接合強度の鍵となります。