所属
グリーンイノベーションセンター 教授（特任）
職名
教授（特任）
外部リンク
ナカムラ ノボル
中村 昇
Nakamura Noboru
学位
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農学修士 （ 東京大学 ）
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農学博士 （ 東京大学 ）
研究キーワード
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Wood-Based Materials
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Wood Utilization
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Timber Engineering
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木質材料学
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木材利用学
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木質構造学
研究分野
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ライフサイエンス / 木質科学
学歴
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東京大学 Graduate School, Division of Agricultural Science
- 1985年
-
東京大学
- 1985年
国名： 日本国
-
東京大学 Faculty of Agriculture
- 1983年
-
東京大学
- 1983年
国名： 日本国
経歴
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新潟大学
1999年 - 2001年
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Niigata University, Assistant Professor
1999年 - 2000年
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Tokyo University, Lecturer
1997年 - 1999年
-
東京大学
1997年 - 1999年
-
Tokyo University, Research Assistant
1985年 - 1997年
-
東京大学
1985年 - 1997年
所属学協会
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日本林学会
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日本木材加工技術協会
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木材学会
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材料学会
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建築学会
書籍等出版物
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木質構造
海青社 2001年
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最新木材工業事典
日本加工技術協会 1999年
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The Encyclopedia of Wood Industry.
Wood Technological Associstion of Japan 1999年
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Wood Science Series 9, Timber Engineering
Kaiseisha
MISC
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Analysis of the Strength Data of Wood Structures on Limit States Design (]G0004[)
Journal of the Japan Wood Research Society 48 ( 4 ) 257 - 264 2002年
-
限界状態設計法のための強度データ解析 第４報
48 ( 4 ) 257 - 264 2002年
-
Analysis of the Strength Data of Wood Structures on Limit States Design (]G0003[).
Journal of the Japan Wood Research Society 46 ( 1 ) 32 - 36 2000年
-
限界状態設計法のための強度データ解析第3報
木材学会誌 46 ( 1 ) 32 - 36 2000年
-
Analysis of the Strength Data of Wood Structures on Limit States Design (]G0003[).
Journal of the Japan Wood Research Society 46 ( 1 ) 32 - 36 2000年
-
限界状態設計法のための強度データ解析(第3報)
木材学会誌 46 ( 1 ) 32 - 36 2000年
-
限界状態設計法と木質構造
木材工業 54 ( 5 ) 214 - 218 1999年
-
Limit States Design and Timber Engineering
Wood Technological Associstion of Japan 54 ( 5 ) 214 - 218 1999年
-
Forests, Forest Industry and Wood
Proceeding of the 3rd Tokyo-Seoul National University Forests Symposium ( 37-41 ) 1999年
-
Fracture Behavior of Wooden Shear Wall with Braces under Dynamic Load
Proceeding of the International Conference of Effective Utilization of Plantation Timber ( 483-490 ) 1999年
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Analysis of the Strength Data of Wood Structures on Limit States Design (]G0002[).
Journal of the Japan Wood Research Society 46 ( 6 ) 455 - 460 1999年
-
Analysis of the Strength Data of Wood Structures on Limit States Design (]G0001[).
Journal of the Japan Wood Research Society 45 ( 2 ) 103 - 110 1999年
-
限界状態設計法のための強度データ解析(第2報)
木材学会誌 46 ( 6 ) 455 - 460 1999年
-
限界状態設計法のための強度データ解析(第1報)
木材学会誌 45 ( 2 ) 103 - 110 1999年
-
森林、林業そして木材
( 37-41 ) 1999年
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木造軸組構法による筋違い耐力壁の動的破壊挙動
( 483-490 ) 1999年
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中村 昇
日本林學會誌 79 ( 1 ) 43 - 48 1997年
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在来軸組構法における構造用製材の信頼性解析 (]G0002[)
日本建築学会構造系論文集 ( 485 ) 91 - 96 1997年
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Reliability-Based Analysis on the Structural Timbers Used for Conventional Construction (]G0002[).
Journal of Struct. Constr. Engng, AIJ ( 485 ) 91 - 96 1997年
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苗木ヤング係数測定方法の開発
日本林学会誌 79 ( 1 ) 43 - 48 1997年
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八角形実大木造建物の構造耐力試験
木材学会誌 42 ( 1 ) 25 - 33 1996年
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Reliability-Based Analysis on the Structural Timbers Used for Conventional Construction (]G0001[).
Journal of Struct. Constr. Engng, AIJ ( 479 ) 77 - 82 1996年
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Full-Scale Test of a Wooden Structure with an Octagonal Shape.
Journal of the Japan Wood Research Society 42 ( 1 ) 25 - 33 1996年
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在来軸組構法における構造用製材の信頼性解析 (]G0001[)
日本建築学会構造系論文集 ( 479 ) 77 - 82 1996年
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Analyses of the Vibrational Properties of Timber Trusses
Journal of the Japan Wood Research Society 41 ( 2 ) 143 - 150 1995年
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木質トラスの振動性状の解析
木材学会誌 41 ( 2 ) 143 - 150 1995年
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林業経営と木材工業
( 227-236 ) 1994年
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EVALUATING THE PROPERTIES OF STANDING TREES
Pacific Timber Engineering Conference, 1994 ( 2 ) 827 - 833 1994年
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Strength Prediction of Glued-Laminated Veneer Lumber by a Probabilistic Model I. Effect of lap length
Journal of the Japan Wood Research Society 40 ( 4 ) 341 - 346 1994年
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Fundamental Study on the Nondestructive Testing for Evaluating the Strength of Adhesive Wood Joints —Propagation Time of Sound Waves—
Noboru Nakamura, Akio Yokozawa, Takanori Arima
Journal of the Society of Materials Science, Japan 43 ( 485 ) 164 - 170 1994年
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Forestry Management and Wood Industry
Proceeding of the IUFRO International Workshop on Sustainable Forest Managements ( 227-236 ) 1994年
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確率モデルによる接着積層材の強度予測(第1報)接着層重なり長さの影響
木材学会誌 40 ( 4 ) 341 - 346 1994年
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木材接着接合部における強度評価の非破壊試験に関する基礎的実験-音波の伝ぱ時間による方法-
中村 昇, 横澤 章夫, 有馬 孝禮
材料 43 ( 485 ) 164 - 170 1994年
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応力波による立木の材質測定(第3報)林分としての立木材質評価
木材学会誌 39 ( 8 ) 903 - 909 1993年
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Classification of Log Based on Sound Analysis and its Application in Product Processing
Takanori Arima, Noriyoshi Maruyama, Shunji Hayamura, Noboru Nakamura, Naomichi Nan Ami
Journal of the Society of Materials Science, Japan 42 ( 473 ) 141 - 146 1993年
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スギ材の放湿過程における音波とヤング係数
木材学会誌 39 ( 12 ) 1341 - 1348 1993年
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周波数分析による丸太区分とその製品生産工程への応用
有馬孝礼, 丸山則義, 早村俊二, 中村昇, 名波直道
材料 42 ( 473 ) 141 - 146 1993年
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Measuring the Properties of Standing Trees with Stress Wares III. Evaluating the properties of standing trees for some forest stands
Journal of the Japan Wood Research Society 39 ( 8 ) 903 - 909 1993年
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The Sound Velocities and Moduli of Elasticity in the Moisture Desorption Process of Sugi Wood
Journal of the Japan Wood Research Society 39 ( 12 ) 1341 - 1348 1993年
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Vibrating Properties of Middle-storied Wooded Structures III. vibrating analysis of full scale three-storied conventional house
Journal of the Japan Wood Research Society 39 ( 8 ) 917 - 923 1993年
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中層木造建造物の振動特性(第3報)軸組工法による実大3階建て住宅の振動解析
木材学会誌 39 ( 8 ) 917 - 923 1993年
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Analysis of the Characteristic Frequencies of Connecions in Timber Structures by the Numeral Solution of the Eigenvalue
Journal of the Japan Wood Research Society 38 ( 2 ) 1992年
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応力波による立木の材質測定(第2報)立木への適用
木材学会誌 38 ( 8 ) 1992年
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木質構造における接合部の固有値解析
木材学会誌 38 ( 2 ) 1992年
-
Measuring the Properties of Standing Trees with stress Waves II.
Journal of the Japan Wood Research Society 38 ( 8 ) 1992年
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Measuring the Properties of Standing Trees with Stress Waves I.
Journal of the Japan Wood Research Society 38 ( 8 ) 1992年
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応力波による立木の材質測定(第1報)測定方法と応力波の伝幡経路
木材学会誌 38 ( 8 ) 1992年
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The Distribution of Youug's Modulus of Local SUGI Logs
Wood Industry 46 ( 7 ) 1991年
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スギ丸太のヤング係数の地域差と丸太内部の変動
木材学会誌 46 ( 7 ) 1991年
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乾燥にとなう収縮による柱材の断面寸法の変化に関する一考察
木材工業 44 ( 8 ) 1989年
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合板ヤング係数の連続測定装置の開発と測定値による曲げ性能の評価(第2報)
木材学会誌 32 ( 9 ) 1986年
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Development of Continuous MOE Tester for Structural Plywood II.
Journal of the Japan Wood Research Society 32 ( 9 ) 1986年
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合板ヤング係数の連続測定装置の開発と測定値による曲げ性能の評価(第1報)
木材学会誌 31 ( 12 ) 1985年
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Development of Continuous MOE Tester for Structural Plywood I.
Journal of the Japan Wood Research Society 31 ( 12 ) 1985年
Works（作品等）
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集成材の信頼性設計
1999年-2001年 -
Reliability-Based Design of Glulam
1999年-2001年
共同研究・競争的資金等の研究
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実際のライン上での準不燃合板の製造と安価な燃え止まり型木質耐火部材・接合部の開発
研究課題/領域番号：19H03020 2019年04月 - 2022年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
中村 昇, 板垣 直行, 栗本 康司
配分額：17550000円 （ 直接経費：13500000円 、 間接経費：4050000円 ）
木造は構造自体が可燃物であるため、建物内の可燃物が燃え尽きた後も自消することはなく、不燃薬剤を注入した材との複合などが行われてきたが、燃えないため建物の解体時に埋立処理しかできない。カラマツやベイマツ集成材を用いた1時間耐火試験で自消した報告があるが、スギ集成材では自消した報告はない。炭素系物質や炭の酸化に対しては、灰分が触媒として働き、活性化エネルギーを低下させ、酸化反応を促進する。つまり、灰分量の少ない材を使えば、木材のみで自消する可能性がある。そこで、灰分量の少ないヒノキ集成材を用いた1時間耐火試験では自消し、ベイマツ集成材3体についての2時間耐火試験では1体がほぼ自消していた。
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燃え止まりのメカニズム解明と薬剤を用いない木質系耐火部材の試作
研究課題/領域番号：15K14775 2015年04月 - 2017年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
中村 昇
配分額：1820000円 （ 直接経費：1400000円 、 間接経費：420000円 ）
小型炉を用いて、ISO834の標準火熱曲線にしたがう1時間耐火試験を行った。用いた樹種は、高温で赤熱の消えるベイマツである。ベイマツ集成材のみを用いた梁試験体、荷重支持部にスギ集成材を燃え代層にベイマツ集成材を用いた梁試験体である。小型炉なので、2面加熱だが、いずれの試験体も燃え止まったことが確認できた。次に、実大材で実証試験を行った。実大材の耐火試験は、小型炉と異なり3面加熱である。せい510mm、幅300mm、長さ5.5mのベイマツ集成材試験体に対し、無載荷でISO834の標準加熱曲線に従い1時間加熱後、24時間放置した。一部が300℃に達している箇所があるが、燃え止まったことを確認した。
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ヤマトシジミへの木粉給餌と軟体部の増加
研究課題/領域番号：25660141 2013年04月 - 2015年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
中村 昇
配分額：3900000円 （ 直接経費：3000000円 、 間接経費：900000円 ）
ヤマトシジミは、セルロースの摂餌・分解・同化という森林におけるシロアリに相当するような「分解者」の役割を有していることが明らかにされている。また、ミミズもセルラーゼを持っていることが知られている。そこで、木材を粉体にし、ヤマトシジミおよびミミズが餌として利用できないかを目的とした。
ヤマトシジミの糞を観察したところ、消化管を通って肛門よりでてきたと判断することができた。一方、シマミミズの糞の化学分析結果を行なったところ、与えた餌の木粉よりも、糞の方がホロセルロース量が少なく、リグニン量が多いことがわかった。つまり、シマミミズも木粉のセルロースを食していると考えられる。 -
スギにおける材質と遺伝的距離および環境
研究課題/領域番号：12460073 2000年 - 2002年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
中村 昇, 内迫 貴幸, 小林 修, 古賀 信也, 小泉 章夫, 名波 直道
配分額：4600000円 （ 直接経費：4600000円 ）
スギにおける材質と遺伝的距離および環境の関係を解析するために、以下の3項目について研究を行った。
(1)スギ苗木の材質測定
苗木の段階におけるヤング係数を測定した結果、以下のことが分かった。
(1)スギの苗木でも、既往の研究と同様苗木のヤング係数を測定することができた。
(2)生長の因子である、樹高および地際直径とヤング係数との関係をみると、樹高や地際直径とヤング係数の間には相関関係がない。
(3)したがって、生長がよくヤング係数の大きな苗木を選抜育種することも可能と考えられる。
(4)地際から遠くなるほど、ヤング係数が大きくなる傾向が見受けられた。
以上のことから、苗木の段階で、ヤング係数を基にした選抜育種や、森林におけるスギのヤング係数マップの作成など、スギを構造材として利用して上で、エンドユーザーを考慮した育成が可能となることが期待できる。
(2)試験地の設定
九州大学、愛媛大学、三重大学、静岡大学、新潟大学、北海道大学の各演習林における試験地の設定を行った。
(3)RAPD法によるスギ品種の遺伝的距離の解析
近年、スギのcDNAライブラリーから得られたシークエンス情報を利用して数多くの共優性DNAマーカーが開発された。これらのDNAマーカーを用いて全国から収集したスギ25集団に対して解析を行った結果、25集団は日本海側と太平洋側の集団に大きく2分され、これまで形態的特徴からいわれてきたウラスギ系統とオモテスギ系統の2系統がゲノム上も分化している可能性が高いことが示唆されている。今回実験に供される5品種の内、オキノヤマスギ、タテヤマスギ、サドガシマはウラスギ系統に含まれる品種であり、サンブスギはオモテスギ系統の品種であることを考えると、ウラスギ系統の3品種とオモテスギ系統のサンブスギは遺伝的に離れた集団である可能性が高いことが分かった。 -
環境条件の影響を考慮した木質構造へのDOL(Duration of Load)効果の解明
研究課題/領域番号：11460082 1999年 - 2002年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
飯島 泰男, 岡崎 泰男, 平嶋 義彦, 中村 昇, 中谷 浩, 荒武 志郎, 小松 幸平, 鈴木 有, 小泉 章夫
配分額：11100000円 （ 直接経費：11100000円 ）
本研究の目的は、長期間にわたって信頼性の確保できる木質構造の設計法を確立することにある。
木質構造物の部材では、比較的穏和な雰囲気条件下でも、荷重負荷時間の増加に伴って木材の物理的な部分的損傷が累積していくことによって、強度性能が次第に低下する。DOL(Duration of Load、荷重存続期間)とは、このような影響を考慮に入れた許容応力度調整法である。
しかし、日本では、温度や湿度等の環境要因の年間変動が、地域によって大きく異なる。そのため、物理的外力のみを指標とした本方式を、全国一律に導入すると、構造の耐力や変形に、地域の環境による差が生じる可能性がある。また、これからの木質構造物設計法の主流になる「限界状態設計法」では、荷重と構造耐力のいずれをも、構造物の使用可能期間に応じた確率変数として取り扱う。しかし、現在のところ、耐力側については、時間経過に伴った経年劣化が明確ではない。
そのため、本研究では以下の3項目に関した研究を行った。
(1)環境条件の影響を考慮した木質構造へのDOL効果の実験的な解明
(2)生物劣化による部材強度低下への影響予測
(3)「限界状態設計法」の確立に必要な、構造物強度性能経年変化のシミュレートモデルの作成
その結果、DOLおよび生物劣化による部材強度低下の傾向を、確率を考慮した関数モデルによって表現できる可能性が示唆された。環境要因による効果については、収集されたデータから、その影響が無視し得ないものと判断されるが、さらなる解析が必要と考えられる。 -
森林環境と人体生理
研究課題/領域番号：11876035 1999年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽的研究
中村 昇
配分額：1100000円 （ 直接経費：1100000円 ）
森林に出かけ、木々の緑を見たり、鳥の鳴き声を聞いたりして、開放感を感じるのは私だけではないと思われる。これは、森林とじかに「ふれあう」ことにより、日常の精神的、身体的なストレスをとることができるからではないかと考える。そこで森林とじかにふれあうことにより、脳波、脈拍、血圧、体温などの人体生理がどのように変化するのか測定した。また、森林のビデオを鑑賞している状態についても同様の測定を行ない、じかの森林にふれた場合との比較を行った。
平常状態、人工林および天然林のビデオを鑑賞している状態、実際に人工林および天然林にふれた(入った)状態における脳波、脈拍、血圧、体温の測定を行った。脳波の測定は4分間行い、1秒間毎の波形をフーリエ解析し、周波数スペクトル分析を行った。4〜6Hz、7〜8Hz、9〜11Hz、12〜13Hzおよび14〜23Hzをそれぞれθ波、スローα波、ミッドα波、ファーストα波およびβ波と呼び、それぞれ瞑想・浅い睡眠状態、リラックスした意識低下の状態、リラックスした意識集中の状態、緊張した意識集中の状態および緊張した意識分散の状態を表している。フーリエ解析により1秒毎の支配的な脳波を求め、その合計の時間を算出した。被試験者は9名で、19歳から44歳であり、男8名、女1名であった。上記いずれの状態においても、もっとも支配的な脳波はスローα波、ミッドα波、θ波のいずれかであり、個人により異なっていた。つまり、一定の傾向は示さなかった。また、血圧、脈拍、体温の変化も、森林環境の相違よりは個人差の方が強く、やはり一定の傾向を示さなかった。今後は、平常状態から異なった状態、つまり人工林や天然林に入っていくにつれて人体生理がどのように変化していくのかを測定する必要があろう。 -
針葉樹若齢木のヤング係数測定法の検討と選抜育種
研究課題/領域番号：06660206 1994年 - 1995年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 一般研究(C)
中村 昇, 小泉 章夫, 倉橋 昭夫
配分額：2000000円 （ 直接経費：2000000円 ）
成長の因子である、樹高および地際直径とヤング係数との関係をみると、成長の悪い苗木の方が、ヤング係数が大きいことが分かった。したがって成長の悪い苗木を選抜すればよいことになる。しかし、中には成長がよくヤング係数の大きな苗木も存在しており、成長もよくヤング係数の大きな苗木を選抜育種することも可能と考えられる。
これまでの問題点として、次のようなことが考えられる。1年目の測定を行った時期が春(活動期)であり、ヤング係数の値にかなり影響していることが考えられたため、2年目の測定は活動の停止期である秋(11月)に行った。このような活動期と停止期における材質の関係を見ること自体問題があるかも知れない。そのため、3年目には2年目と同様秋に測定を行った結果、ヤング係数の値の大きいものは翌年も大きいことが分かった。したがって、ある年にヤング係数を測定し、その値を基に選抜を行えばよいことになる。また、地際から遠くなるほど、節間長および芽鱗痕直径と節間ヤング係数には相関がなく、地際に近くなるほど相関関係が窺え、節間長および芽鱗痕直径が大きくなるにしたがい、節間ヤング係数が小さくなるというたいへん興味ある傾向が見受けられた。このことは、各年輪内におけるヤング係数の変動は肥大成長量(あるいは年輪幅)の変動に比べ、小さいのではないかということが考えられる。つまり、ヤング係数の値の大小以上に、年輪幅という断面2次モーメントが効いてくるのではないだろうか。樹木のヤング係数発現機構とあわせた研究を行っていかなければならないと思われる。 -
トドマツの垂直分布に伴う遺伝的変異に関する研究
研究課題/領域番号：04806020 1992年 - 1994年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 一般研究(C)
倉橋 昭夫, 木佐貫 博光, 中村 昇, 高橋 郁雄, 渡邊 定元
配分額：2100000円 （ 直接経費：2100000円 ）
本研究は、北海道内・重要林業樹種トドマツ種内変異のうち、標高差に伴う産地の遺伝的特性を解明するためにおこなわれ、次の研究成果が得られた。主として東京大学北海道演習林のフィールドで行った。
1.トドマツ標高産地試験18年間の結果
2.トドマツの垂直環境傾度に対する種特性
3.標高差に伴うトドマツの材質
4.標高産地別次代家系植栽木の19年生時の成長と着花
5.トドマツ植栽木の着花開始年と樹体の大きさ
6.高標高および低標高産トドマツ接木クローンの成長と着花
7.トドマツ高芽接ぎクローンの12年間の成長と着花
8.トドマツ低・高標高地間の交雑次代苗の成長
9.トドマツ標高別高別次代家系苗の植栽18年目にみられた諸被害
10.森林限界付近におけるトドマツの伏条更新
11.北海道におけるスクレロデリス枝枯病に対するトドマツの感受性と種子産地の標高との関係
12.トドマツ天然林の地域区分境界領域での遺伝的交錯現象
以上の研究成果から、北海道中部におけるトドマツ種苗区分に標高の要素を取り入れ際の標高界を提示した。得られた結果は、トドマツ遺伝子資源の探索・収集・相互作用に必要な情報を提供するものと考える。 -
リサイクル木質資源の適正化技術に関する研究
研究課題/領域番号：04302057 1992年 - 1993年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 総合研究(A)
有馬 孝禮, 白石 信夫, 吉岡 まり子, 今村 祐嗣, 中村 昇, 信田 聡, 屋代 真
配分額：6400000円 （ 直接経費：6400000円 ）
木材工業の領域では多段階(カスケード)型利用が歩止まりの向上、原料の確保という面と廃棄物を生じさせないという面から当然のこととして行われてきた。しかし、建築解体現場や建築土木現場で発生した木材、あるいは不用になった家具などのように、都市から排出される木材が廃棄物になる状況が生じつつあり、異物の生態系への拡散防止や地球環境保全におけるCO_2の発生抑制のための総合的な整備が重要になっている。
(1)解体材の機械的処理とチップ利用技術として粉砕、圧延などの処理法と他材料の混合したときのチップ化やボード製造と品質を検討した。解体チップは原料として劣ることはないことを認めた。また、ボード工場における使用実態を明らかにした。
(2)解体材をコアにした配向性ボードを作成し、その材質を調べ表層の十分な配向効果を確認した。これらの結果は合板代替の構造用パネルの可能性を示唆した。
(3)防腐剤、難燃薬剤の回収処理を明らかにして、それを再利用した材料の製造、品質を検討した。
(4)短時間炭化処理された材の保存特性と収縮、吸水、保水性を検証し、新素材への再利用を検討した。とくに土壌改良、多段階炭化による機能付与が注目された。各種植物の発芽、生育への炭混入の効果を検証した。
(5)林地残材のリサイクルとして安定的に林地に戻す方法として、腐朽したカステラ材の炭化し、散布しその効果を観察継続中である。
(6)可溶化木材のポリウレタンフオームを形成し、生分解性、光崩壊性からその環境適合性を確認した。 -
木質資源リサイクルのための基本処理技術の開発
研究課題/領域番号：04556021 1992年 - 1993年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 試験研究(B)
有馬 孝禮, 宮田 英男, 鴛海 四郎, 中村 昇, 信田 聡, 鈴木 滋彦, 山田 誠
配分額：8000000円 （ 直接経費：8000000円 ）
木質資源の廃棄物は生態系への影響が少ないという事実は建設廃棄物は異物の混入などでごみ化しつつあるにもかかわらず、再資源化、再生利用への多角的な組み合わせ技術と集荷、選別、処理システムの整備によって、解決が期待できるという意味をもっている。本研究では異物混入の廃材の各種形態のチップ化と炭素固定資源としての段階的な炭製造を基本処理方法として位置づけ、基本装置設計とチップと炭の利用開発を考慮した基本性能について検討した。
(1)解体材を用いたパーティクルボードは原料形態が整えば技術的にとくに問題はない。また、廃材の圧潰、延伸などによる原料化あるいはそれをチップの前処理方法、および各種形態の原料区分について検討した。
(2)最終段階である炭化の多様化は重要であり、とくに短時間の炭化処理は多段階の機能性に関連した用途開発や新素材開発の原料化や減容に意義が大きい。多段階炭化を行うために比較的大量の処理を行う改良型炭化装置と比較的少量の処理の高温、各種雰囲気装置を組み合せたシステム構成を検討した。
(3)加熱温度の違いによる段階的に製造された炭の安定型廃棄物、炭素ストック源としての評価と並んで、寸法安定、吸着、保水など機能性に関連する基礎的な知見を明らかにした。比較的低温の炭化は比重が低く、硬度が低いので、異物除去への応用と水分保持機能を体系的に検討する必要があり、2次炭化は興味ある課題となっている。
(4)炭化条件によって吸水保持、吸着性能が異なることを利用し、土壌とくに林地への適用を検討した。家庭用のプランタによる木炭の土壌混入下の各種植物の発芽、生育の検証を行い、その効果を検討した。 -
木質構造接合部のぜい性破壊の低減に関する基礎的研究
研究課題/領域番号：03660164 1991年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 一般研究(C)
有馬 孝礼, 中村 昇
配分額：2000000円 （ 直接経費：2000000円 ）
木質構造の他構造と著しく異なる点は接合の“あそび"と局部塑性およびせん断や割裂ようなぜい性破壊が混在することにある。接着接合は一般に変形が少ない剛なものとしてみられる反面、ぜい性なものととらえられている。また、釘やボルトなどの機械的接合では、初期の段階から局部的な弾塑性を介し、木部の圧潰が生じるときは塑性的で、比較的粘りのある抵抗を有するが、せん断や割裂が主体になるときわめて脆い性状を示す。したがって信頼性に乏しく、剛性の低いものとして安全率をきわめて高くすることを余技なくされている。本研究ではぜい性破壊の生じやすい接着接合に“あそび"の少ない機械的接合を併用した粘りを付与した場合と、機械的接合部に粘着剤を併用し瞬間的な力に対する剛性と破壊エネルギ-の増加、局部に集中させないでぜい性破壊の生じにくくさせた場合を検討した。
1.接着接合にラグスクリュウによる“あそび"の少ない機械的接合で粘りを付与したときは接着接合にみられる急激なぜい性破壊は緩和され力の伝達をスム-ズに局部圧縮のような塑性機構に移行させることが可能であることを認めた。併用接合の場合、フェイルセイフとして評価が可能であると思われるので、接着接合単独より許容耐力をあげる設計概念が考慮されるべきであろう。
2.機械的接合に粘着剤を併用すると粘着剤の粘弾性特性によって短時間では接着接合にみられるように伝達される力が全面に分散されるので局部的な力によるせん断や割裂といった脆さが緩和される可能性が認められた。また、接合部に減衰付与機構をもたすことは粘着剤の粘弾性特性によっているので、今後木構造の接合部に作用する力に対して分子設計で粘弾性の特性を変えることによって、その破壊形態と許容耐力評価体系への対応を考察する必要があろう。 -
カラマツ中空材を用いた新しい木構造の開発
研究課題/領域番号：02556020 1990年 - 1992年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 試験研究(B)
大熊 幹章, 古沢 信, 平野 茂, 中村 昇, 信田 聡
配分額：5800000円 （ 直接経費：5800000円 ）
造林カラマツ材は、強度的にはすぐれているものの施回木理を有するため、ねじれ、反り、割れ等の発生が問題となり製材品のまでは建築構造材としての利用に限界がある。これらの欠点を防止する最善の方法は、丸太を細分化してラミナあるいは単板となし、これらをエレメントとする再構成材料、すなわち集成材あるいはLVLに転換利用することである。さて、集成材、LVLはそれ自体エンジニアリング材として、製材品が及ばない構造的用途が広がって来ているが、製造コストの上昇を未だ十分に吸収出来ない状況にあるといえよう。単なる製材品の代替的利用に留まるのなら木材産業、木造建築の新しい世界を開く基本材料にはなりえないであろう。集成材、LVLには多くの特長があるが、従来あまり顧みられなかった特長としてエレメントを構成する際に若干の工夫を施すことによって軸方向に貫通する孔をもつ製品を容易に作れることがある。
本研究では、上に述べた軸方向に貫通する孔を持つ材料を中空材と呼び、この孔に軸ボルトを通して他部材と連結して締めつけることによる部材間結合を基本とする新しい木構造を開発することを目的とした。3年間に及ぶ研究期間、カラマツ単板を用いたLVLとカラマツラミナ(一部ベイマツ)による集成材を取り上げ前者については在来軸組工法による耐力壁を、後者については縦継ぎによる大スパン架構材への適用を検討した。
新しい木構造を開発するという初期の研究目的が十分に達成されたとは思っていないが、本研究によって構造安全性の高い、信頼性の高い耐力壁と長尺梁材が開発されたことは事実である。これらの製品・工法を実際の木構造へ応用する実験を進めることによって、造林カラマツ材の有効利用と安全性の高い木造建築の実現に貢献できるものと考える。 -
木質材料ーコンクリ-ト系一体化内装の居住環境改善に関する研究
研究課題/領域番号：02556021 1990年 - 1991年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 試験研究(B)
有馬 孝礼, 石原 茂久, 平井 信之, 中村 昇, 信田 聡, 屋代 真
配分額：9100000円 （ 直接経費：9100000円 ）
鉄筋コンクリ-ト造建築物は集合住宅はもとより学校やオフィスの大宗をなすものである。住宅は“量から質“の時代に大きく変わりつつあり、学校やオフィスは長時間のストレスをその環境でどのように対処していくかが、冷暖房の負荷などと並んで重要な課題になっている。一方それを建設する時に用いるコンクリ-ト型枠用合板はコンクリ-トの打設養生後とりはずし、約3回の再使用の後、焼却、投棄の処分がなされている。これが地球環境問題として熱帯多雨林の伐採や都市から排出されるゴミ処理あるいは資源の無駄使いとして批判されている。木材資源も人工造林木針葉樹への転換やカスケ-ド型の再利用と並んで、炭素資源のストックとしての視点も重要になってきている。コンクリ-ト躯体と内外装工事の分離をすることなく、型枠用合板を残して内外装工事を行ったとすると下地の不用、施工の手間の節約という大きな変革だけでなく、断熱、防露などの性能向上はもとより木質材料の持つ特性を付与し、居住性、外観などに多彩な新たな変化を与え、豊かな居住空間の形成が期待できる。
1.型枠用合板とコンクリ-ト間の付着およびコンクリ-ト打設後の水分挙動、コンクリ-トの乾燥の経時的変化について計測を行った。モルタル下地合板や木毛セメントのようなものには投錨効果が期待できる。また、弾性波、超音波の速度計測はコンクリ-トの打設養生における付着、水分変動、硬化などの状態評価に貴重な情報をもたらす。
2.型枠用合板ーコンクリ-ト一体化構法は防露、断熱、調湿性能では木質のもつ特性が有効に生かされる可能性が認められ、マウスによる生理機能、行動と温熱環境との関連は生活空間改善を示唆した。
3.型枠用合板および木材の壁の防火、耐火試験による燃焼、炭化性状火炎貫通における厚さの効果が著しいことが明らかになった。 -
AE法及びTDR法を用いた木質材料のオンライン品質管理システムの開発
研究課題/領域番号：01860019 1989年 - 1990年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 試験研究(B)
伏谷 賢美, 神谷 文夫, 岡部 敏弘, 中村 昇, 佐藤 敬一, 内田 建治, 安藤 直人
配分額：4400000円 （ 直接経費：4400000円 ）
本研究では、木質構造部材の信頼性を高めるための木質工場内のオンライン品質管理システムの開発を目的として、木質パネルの製材や合板などの原材料や接着製品の保証検査方法の検討を行った。また、木材素材のヤング率やAEによる評価法、木材接着部のAEによる評価法の検討。さらに、AE法による木材素材のグレ-ディング、AE法による合板等の木材接着部の保証検査、TDR法による木材含水率の測定などの試験機を試作し、その実用性について検討した。以下にその結果について述べる。
1.ロ-ラ-型AEセンサ-を利用した3点曲げ自動送りAEグレ-ディングマシンによって破壊強度に大きく影響する節や目切れなどの欠陥の検出とその強度評価が可能であり、目視による節径比の判断より信頼性があることがわかった。また、破壊強度には影響しない割れや初期の腐れなどの欠陥も検出することが可能であった。さらに、ヤング率の測定を併用することにより相当信頼性の高い木材の等級区分ができることがわかった。
2.同様のロ-ラ-型AEセンサ-を利用して、900×1800mm合板用AE試験機を試作し、接着不良などの欠陥の検出が可能だった。また、床材用合板製品のためのAE試験機を試作し、接着不良の検出や接着力の評価に有効であることがわかった。
3.TDR法を利用した、木材の含水率測定システムの開発のために、セル(電極部)の材質や形状の検討、試験装置(コンピュ-タ、ジェネレ-タ、ウェ-ブメモリなどのハ-ドウェアとそれらの制御や波形解析プログラム等のソフトウェア)の開発を行った。 -
木質構造における“あそび"と局部塑性の力の伝達機構と確率論的評価
研究課題/領域番号：01460232 1989年 - 1990年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 一般研究(B)
有馬 孝礼, 中村 昇
配分額：6500000円 （ 直接経費：6500000円 ）
木質構造の他構造と著しく異なる点は接合の“あそび"と局部塑性にある。とくに木質構造の自由度の拡大によって出現した各種立体架構では極めて重要な要素で、他構造にない特異な分野となる。本研究はこれらの新しい木質構造において避けがたい“あそび"と局部塑性の構造体の耐力や力の伝達に及ぼす効果に関して実験および確率論的に検証をしようとするものである。明らかになった点は以下のとおりである。
1)“あそび"有する構造の変形の進行に伴う力の分布、伝達についてモデルによる検討を行った。接合部の延性(ductile)、脆性(brittle)の組み合せと“あそび"の分布を想定し、部材を直列、並列のモデルに対して、変形曲線、最大耐力と許容耐力に関する安全性評価の考え方を整理した。
2)スギ通直材の接合部に釘、粘弾性性状の異なる2種の粘着剤、接着剤を用いた梁およびT字型モ-メント抵抗型の試験体の剛性、固有振動数、減衰などを比較した。とくに接合方法で減衰性状に差異がみられ、他の弾性に関係する要素は短時間の小荷重では差異は少なかった。
3)柱、梁、筋かいからなる壁体のせん断剛性、振動性状を実験し、仕口部分を回転バネに置きかえた剛体線形振動解析で仕口部分の寄与が大きいことを明らかにした。回転柔性係数、伸縮柔性係数を導入した半剛節ラ-メンモデルによる線形振動解析を行い、さらに、仕口部分の“あそび"による変形の非対照性についてバネ質点モデルを用いた非線形解析を行い、実験結果の傾向を予測できることを示した。
4)スギ角材を軸組材としてボ-ルジョイントによる接合部を有した矩形の立体フレ-ムモデルの振動試験を行った。接合部の“あそび"のフレ-ムモデルへの影響として構造の変形の進行に伴う力の分布、伝達を比較するには、モ-ダル、伝達関数に関する解析手法が有効であった。 -
打撃音分析による丸太材のグレ-ディングシステム開発と木材乾燥制御への応用
研究課題/領域番号：63860021 1988年 - 1989年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 試験研究
有馬 孝礼, 田代 貞, 合瀬 豊, 中村 昇, 信田 聡, 丸山 則義
配分額：5200000円 （ 直接経費：5200000円 ）
木材の適正利用をはかるには丸太から最終製品までシステムとして追跡した研究が重要である。本研究は打撃音の周波数分析を基礎にして丸太材のグレ-ディングシステムの開発と用途区分のシステム化と、製材の乾燥制御への応用をはかったものである。研究実績の概要は以下のとうりである。
1.木口の打撃したとき生じる音の固有振動数を求め、重量と径からヤング係数を算出する方法は簡便である。丸太のような不安定なもの、桟積状態でも大まかなヤング係数が算出でき、土場、工場などで適用が可能で、用途区分などへの比較的現実的な等級区分ができる。
2.打撃音周波数分析を基本とし、各生産現場段階での機械的等級区分に適するグレ-ディングのシステム設計を検討し、打撃音分析、重量計測、径計測と演算および搬送などについての強度等級区分の信頼度の向上と運用上の問題点を明らかにした。
3.製材を対象とし、乾燥過程の打撃音の周波数変化から重量変化を推測し、非破壊検査のヤング係数と組合せたシステムを提案した。これらは桟積み状態での乾燥度の計測が可能であり、実際の木造住宅生産現場での柱材などの実態評価を試みた結果、材種や管理などで精度に差異が認められた。
4.集成材工場において、天竜産スギの強度等級区分されたラミナを得るためスギ丸太の打撃音による周波数分析による区分法を試みた。それをもとに選別した丸太から得られたラミナの強度分布を求めた。ラミナのヤング係数は木取りした部位に依存するが、丸太のヤング係数に支配され、丸太のヤング係数をほぼ平均とした分布を示す。また、丸太のヤング係数で、2区分した程度の場合でもラミナ等級の運用に有効に使いうることが認められた。 -
木材の非破壊検査方法の検討と強度等級区分システムの確立に関する研究
研究課題/領域番号：63302060 1988年 - 1989年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 総合研究(A)
大熊 幹章, 中井 孝, 飯島 泰男, 中村 昇, 信田 聡, 有馬 孝礼, 倉田 久敬
配分額：4000000円 （ 直接経費：4000000円 ）
研究の最終年度であるため成果の総括を行い、我が国の現状を踏まえ強度等級区分システムのいくつかの提案を行った。
1.強度等級区分の基本となる非破壊検査方法として保証荷重試験法、曲げ振動法、応力波法、打撃音法、AE法、画像処理法などが検討され実験デ-タを基本にして強度等級区分としての適応の可能性を実用面での装置や運用の限界などを明らかにした。曲げ振動、打撃法を基本としたポ-タブルなヤング係数の計測器と現場への適応がまとめられた。各方法でのヤング係数の測定値は運用上の配慮が必要である。また各測定法は単独でなく、特長を生かした組合せで有効となると考えられる。
2.構造用木材には含水率とそれに伴う寸法変化が問題になり、上記した計測方法もそれらの評価を受けている。製材比重から含水率の推定あるいは現場における重量計測のシステムの提案を行った。
3.従来各試験機関で実施された実大試験の結果を集積し、目視等級による強度分布およびMOR-MOEの関係を基礎に強度等級区分の体系への適応を考慮し、信頼性評価の分析を行った。とくに、最近実施された市販実大平角材について曲げ性能試験から、目視等級区分との対応、打撃音法などの可能性を検討したが、前者の相関は低く、打撃音法は実用的な区分になりうることが認められた。
4.新しい装置の開発と強度等級区分のシステム化における我が国の木材の強度的利用の実態を生産、供給流通、利用の場において分析した。現在ほとんど我が国では実態がない強度等級区分の技術的な形態をそのような背景から考慮すると諸外国の規格寸法の製材品やラミナを対象とした大量生産型とやや異なる方式が考えられた。とくに丸太階段での強度区分と樹幹内の強度分布を組合わせた木取り法による製造管理や製材の強度区分と乾燥の管理などを組合わせたシステムが提案された。 -
国産針葉樹造林からの新しい合板製造技術の確立に関する基礎的研究
研究課題/領域番号：61560182 1986年 - 1987年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 一般研究(C)
大熊 幹章, 中村 昇, 富田 文一朗, 徳田 迪夫
配分額：2000000円 （ 直接経費：2000000円 ）
国産造林から造る新しいタイプの板材料LVB(lanainated vineer board)の開発研究を行い次の結果を得た.
1.基礎的材質:スギ, ヒノキ間材木から900×2700(mm)の実大LVBを多数製造し材質試験を行い, 次の結果を認めた. (1)比重, 耐水性は針葉合板と全く同等である. (2)反りの発生は小さく, 利用上支障を伴わない. (3)曲げヤング係数はLVBの単板縦つぎ部の影響を受けない. しかし曲げ強さは, その影響を受け, ヒノキLVBで約7割に強度は低下する. (4)スギLVBはヒノキLVBよりも性能が悪い. しかし全体としてパーティクルボードよりも軽量で強度が大きい.
2.床・壁下地材としての性能:LVBを住宅構造部材として実際使用したときの性能を検討した. すなわち, ヒノキLVBを用いた床パネルについて局部集中曲げ試験を, 2×4工法による壁体試験体について水平加力試験をそれぞれ行い, ラワン構造用合板を用いたパネルに勝るとも劣らぬ性能を保持することを認めた.
3.LVBの単板構成に関する理論的考察:複合材の基本式をLVBに適用して単板構成と曲げ性能の検討を行い, クロス単板を表層に用いる, いわゆるBタイプLVBが, クロス単板をエアーに挿入するAタイプよりもバランスのとれた使いやすい性質を持つことを認めた.
4.実際の工場におけるLVB製造ラインを検討し, ロボットと連続一段平板プレス(3台のプレスを連結したもの)を導入した完全自動化ラインを設計した.
以上, 2年間にわたる研究結果から, 国産造林木から作るLVBは, 十分にラワン合板を代替できる製品であることを認めた. -
Limit states design of wood structure
資金種別：競争的資金
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木質構造限界状態設計法
資金種別：競争的資金
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Strategic Research to Utilize Domestic Forest Resources
資金種別：競争的資金
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身近な森林資源を活用するための戦略
資金種別：競争的資金
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木材・木質材料および木質構造に関する信頼性解析
資金種別：競争的資金
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身近な森林資源を活用するための戦略的研究
資金種別：競争的資金
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木質構造に関する限界状態設計
資金種別：競争的資金
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Reliability analysis on timber, wood-based materials and wood structure
資金種別：競争的資金
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Limit States Design on Timber Engineering
資金種別：競争的資金
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Strategies for utilization of domestic forest resources
資金種別：競争的資金
担当授業科目
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Architecture Workshop B（構造） （2023年度） 特別 - その他
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SDGs：森林資源と木材利用 （2023年度） 第４学期 - 月7～8
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建築木材・木質材料学 （2023年度） 後期 - 金3～4
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建築木材・木質材料学 （2023年度） 後期 - 金3～4
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建築木材・木質材料学特論 （2023年度） 後期 - その他
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木材・木質材料学 （2023年度） １・２学期 - 水1～2
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木質材料学演習 （2023年度） 前期 - その他
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木質材料学演習 （2023年度） 後期 - その他
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木質材料学演習 （2023年度） 後期 - その他
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木質材料学演習 （2023年度） 前期 - その他
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構造材料学 （2023年度） ３・４学期 - 水1～2
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構造材料学A （2023年度） 第３学期 - 水1～2
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構造材料学B （2023年度） 第４学期 - 水1～2
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特別研究 （2023年度） 通年 - その他
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Architecture Workshop B（構造） （2022年度） 特別 - その他
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SDGs：森林資源と木材利用 （2022年度） 第４学期 - 月7～8
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建築木材・木質材料学 （2022年度） 後期 - 金3～4
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建築木材・木質材料学特論 （2022年度） 後期 - その他
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木材・木質材料学 （2022年度） 第２学期 - 水1～2
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木質材料学演習 （2022年度） 前期 - その他
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木質材料学演習 （2022年度） 後期 - その他
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木質材料学演習 （2022年度） 後期 - その他
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木質材料学演習 （2022年度） 前期 - その他
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構造材料学 （2022年度） ３・４学期 - 水3～4
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特別研究 （2022年度） 通年 - その他