NSJ住宅性能研究所

軸組と接合部シリーズ12

梁継手

継手はどうしても強度が弱くなる部分なので、できるだけ力（応力）の小さい場所に設けます。

継手の位置を決めるときは、軸組図（建物の骨組みの側面図）を見ながら全体の力の流れを確認します。


■ 継手をどこに作るかを考える

梁（はり）は、本来は継ぎ目がない長い材料を使う方が強いです。

しかし、製材の長さには限りがあるため、どうしても「継手（つぎめ）」を作る必要があります。

このとき、どんな継手をどこに設けるかを検討することが重要です。

■ 継手は強度が低い

過去の実験では、継手部分の曲げ強度は、欠損のない断面（普通の木部）と比べて最大でも15％程度しかないことが分かっています。

つまり、継手は梁の中でもかなり弱い部分です。


■ 継手を設ける位置の考え方

梁に荷重（おもり）がかかると、梁の中には「曲げ応力」が生じます。

梁の（上下方向の）真ん中を「応力がゼロになる線（中立軸）」として、上側は圧縮、下側は引張が働きます。

したがって、継手は応力の小さいところ（＝応力曲線が中立軸と交わるあたり）に設けるとよいです。

また、スパン（柱と柱の間隔）が短い部分は全体的に応力が小さいので、この範囲に継手を置くのが基本です。


■ 継手の位置と形式の種類

・中央継手形式

柱と柱の間（スパン）の短い部分の中央部に継手を設ける。

この位置は曲げモーメントもせん断力も小さいので、梁への負担が少ない。

応力がほとんどかからないので、継手を設けるならこの形式が最も理想的。

・持ち出し梁（片持ち梁）形式

片持ち梁の先端に、次の梁を継ぎ足すように設ける。

継手にはせん断力（ずれようとする力）が働く。

長スパン（長い梁）を受けるときは特に大きなせん断力が生じるため、強い継手形状にする必要がある。

片持ち部分の長さは、梁の断面や継手の形状にもよるが、600mm以下が目安。

・単純梁形式

梁全体を1本の単純梁とみなし、曲げモーメントの小さい部分（両端付近）に継手を設ける方法。

ただし、梁の端部は曲げ応力は小さいものの、せん断力が大きくなるため、形状に注意が必要。

木造の場合、柱との接合も複雑になるので、この形式はあまり使わないほうがよい。


■ 継手の構造上の考え方

継手を入れた時点で、その場所で梁が「分断されている」と考えるのが基本です。

そのため、近くの柱から片持ち梁として力を伝えるように設計します。

一般的によく使われる継手には、

・鎌継ぎ（かまつぎ）
・腰掛け蟻継ぎ（こしかけありつぎ）

などがありますが、これらは強度が低く、乾燥による収縮で緩みやすいため、金物（ボルトやプレートなど）を併用するのが望ましいです。


■ 設計上の注意点

継手の位置を決めるときは、伏図（上から見た図）だけでなく軸組図（側面図）も確認して、上下階の力の流れをつかむことが大切です。


■ 継手の強度比較（実験結果より）

継手の種類　｜　材料　｜　断面（mm）　｜　最大荷重P（kg）　｜　無継手に対する強度比

金輪（縦）　｜　スギ　｜　135×150　｜　2,680　｜　12.4%
金輪（横）　｜スギ　｜　135×150　｜　1,470　｜　6.8%
追掛大栓継ぎ　｜　スギ　｜　120×150　｜　3,161　｜　16.5%
鎌継ぎ　｜　スギ　｜　120×150　｜　714　｜　3.7%

➡ 継手の強度は、追掛大栓継ぎ＞金輪継ぎ＞鎌継ぎ の順に強く、
無継手（1本もの）の15％以下しかないことが分かります。


＜まとめ＞

・継手は梁の「弱点」になるため、応力の小さい位置を選ぶことが最重要
・継手の形状・位置は、曲げモーメント図や軸組図を見ながら決める
・乾燥やせん断に注意し、金物補強を併用することで信頼性を高める
・継手を設ける場合は、その位置で梁が独立していると考えて構造設計を行う

次回は、重ね梁、トラス梁、複合梁について、お話します。