(57)【要約】【目的】  本発明は、金属製の折板屋根の流れ方向であると共に各屋根板材の長手方向が長尺に形成され、その長手方向に熱伸縮が発生しても、良好に対応でき、折板屋根及びその他の下地材などに歪みなどを与えないようにすること。【構成】金属製の折板屋根Ｒの流れ方向であると共に各屋根板材１の長手方向が長尺に形成され、且つ流れ方向が適宜の傾斜角θを有していること。屋根板材１の長手方向の中点より水上側寄りの適宜の範囲に熱伸縮しない不動領域Ｓ１が、その他の箇所に可動領域Ｓ２がそれぞれ折板屋根Ｒ全体にも構成されていること。折板屋根Ｒの不動領域Ｓ１には固定型屋根受具Ｆが、折板屋根Ｒの可動領域Ｓ２には可動型屋根受具Ｍがそれぞれ設けられていること。固定型屋根受具Ｆ及び可動型屋根受具Ｍが構造物上の母屋，梁などの下地材５に取り付けられていること。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の折板屋根の流れ方向であると共に各屋根板材の長手方向が長尺に形成され、且つ前記流れ方向が適宜の傾斜角を有してなり、前記屋根板材の長手方向の中点より水上側寄りの適宜の範囲に熱伸縮しない不動領域が、その他の箇所に可動領域がそれぞれ前記折板屋根全体にも構成され、該折板屋根の不動領域には固定型屋根受具が、前記折板屋根の可動領域には可動型屋根受具がそれぞれ設けられ、前記固定型屋根受具及び可動型屋根受具が構造物上の母屋，梁などの下地材に取り付けられてなることを特徴とする折板屋根設置構造。
【請求項２】
請求項１において、前記可動型屋根受具には、旧位置に復帰するように付勢されてなる弾性体が設けられてなることを特徴とする折板屋根設置構造。
【請求項３】
請求項２において、前記弾性体はコイルバネにて構成されてなることを特徴とする折板屋根設置構造。
【請求項４】
請求項３において、前記コイルバネを、圧縮コイルバネとしてなることを特徴とする折板屋根設置構造。
【請求項５】
請求項３又は４において、前記コイルバネのバネ定数を、前記屋根板材の長手方向の端部に位置する箇所に対応する値に近似させてなることを特徴とする折板屋根設置構造。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の折板屋根の流れ方向であると共に各屋根板材の長手方向が長尺に形成され、その長手方向に熱伸縮が発生しても、良好に対応でき、折板屋根及びその他の下地材などに歪みなどを与えないようにできる折板屋根設置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属製の折板屋根の流れ方向であると共に各屋根板材の長手方向が長尺な場合において、熱伸縮に対応するように種々開発されている。その折板屋根において、山部と谷部とが連続する折板屋根では、外気温度の変化によって、屋根板材の長手方向が長尺な場合、その長手方向に沿って伸縮する。この伸縮量は、夏等の高温時には極めて大きく、熱歪が発生することにより、特に馳締等の連結部の吊子及び支持具による固定箇所では、熱伸縮による大きな歪が現れて、きしみ音が出る音鳴り現象が発生していたので、これを解消すべく、熱伸縮に対応して適宜可動する可動型屋根受具Ｙ（スライド型固定金具ともいう。）を用いた折板屋根〔図８（Ｂ）参照〕が開発されていた。
【０００３】
前記可動型屋根受具Ｙは、施工時の温度条件並びに、完成後の使用状態における伸び側、縮み側の変位を吸収するため、確実にスライド代を確保する必要がある。しかし、施工時、スライド中央位置に吊子をセットした状態（センタリング）で可動型屋根受具Ｙを取り付けても、その後屋根葺き作業等を行うと、その段階で可動型屋根受具Ｙの吊子が勝手にスライドしてしまい、不適切な（伸縮吸収代が無い）位置で屋根板材に固定されることがしばしば生じ得る。この場合、伸縮代のない可動型屋根受具Ｙに熱伸縮力が集中し、該可動型屋根受具Ｙが破損する虞も生じていた。
【０００４】
このような破損については次の要因が考えられる。その屋根板材には、熱伸縮力以外に、屋根板材自身の重量、積雪荷重、風荷重、地震荷重等の様々の負荷が掛かる。これらの負荷が掛かった状態では、円滑にスライドしないことが生じ得る。また建物の供用期間中にはこれらの負荷により、躯体や屋根板材が変形し、スライド性能が低下することが考えられる。一般には、熱伸縮に対応できるような特許文献１の折版屋根が開示されている。さらに、可動型屋根受具を設けた馳締外囲体として特許文献２（当該出願人開発）が開示されている。
【０００５】
また、一方では、折板屋根に対して固定型屋根受具Ｘ（拘束型固定金具ともいう。）にて取り付けている施工例も多い〔図８（Ａ）参照〕。この場合、熱伸縮に伴う固定型屋根受具Ｘに掛かる伸縮力は、建物の供用期間中に繰り返し負荷として掛かるため、疲労損傷が懸念される。このため、近年の折板屋根設計基準では、固定型屋根受具Ｘを使用した建物は折板屋根長さを５０ｍ以下とすること、また５０ｍを超える折板屋根の場合は、可動型屋根受具Ｙを使用するか、別途技術検討を行った上で適切な工法を選択することを推奨している。
【０００６】
その固定型屋根受具Ｘは、折板屋根の伸縮力を金具自身の側圧耐力で保持しようとするもので、折板屋根の長さが長くなり、それに伴い伸縮量が増え、伸縮力が増大すると、それに対応した側圧耐力を持つ金具が必要となり、金具の巨大化、重量化を招くことになる。そして、巨大化、重量化を避けた場合は、屋根長さの制限が必要である。また、伸縮の繰り返しに伴う累積疲労損傷のリスクも存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３９５２１
【特許文献２】特開２００８−１８４８２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１及び２では、金属製の折板屋根は、外気温度の変化によって、その屋根板材の長手方向に沿って伸縮するという点に着目して開発された製品であるが、屋根全体としては、次のような問題がある。可動型屋根受具を用いた場合、伸縮力は吸収できるが、前述したように、吊子のセンタリングの問題が存在する。最大の問題点は、折板屋根の動きを拘束しないため、長期間供用する間に屋根全体が少しずつ移動しスライド端まで達する可能性がある。この場合、屋根全体の伸縮力が特定の金具に集中し、屋根破損に至るものである。この破損は次々に連鎖的に発生するなど重大な欠点である。
【０００９】
このため、その伸縮形態は如何なることになっているのかの解析、分析等までは従来より行われていなかった。つまり、特許文献１又は２では、吊子箇所で折板屋根板材（金属材）との可動するようにして、熱伸縮を吸収せんとするものであり、折板屋根全体としての熱伸縮対応の解析、分析等は存在していない。
【００１０】
そこで、本発明の課題（技術的課題又は目的等）は、金属製の折板屋根の熱伸縮の実態を解析、分析等して、その実態に適合するように、構造物上の構造材に取付けることで、熱伸縮に良好に対応させると共に、熱伸縮による不都合等の解消を実現することである。その解消としては、吊子のセンタリングの解決や、折板屋根の破損、音鳴り現象の発生防止などである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、金属製の折板屋根の流れ方向であると共に各屋根板材の長手方向が長尺に形成され、且つ前記流れ方向が適宜の傾斜角を有してなり、前記屋根板材の長手方向の中点より水上側寄りの適宜の範囲に熱伸縮しない不動領域が、その他の箇所に可動領域がそれぞれ前記折板屋根全体にも構成され、該折板屋根の不動領域には固定型屋根受具が、前記折板屋根の可動領域には可動型屋根受具がそれぞれ設けられ、前記固定型屋根受具及び可動型屋根受具が構造物上の母屋，梁などの下地材に取り付けられてなることを特徴とする折板屋根設置構造としたことにより、前記課題を解決した。
【００１２】
請求項２の発明を、請求項１において、前記可動型屋根受具には、旧位置に復帰するように付勢されてなる弾性体が設けられてなることを特徴とする折板屋根設置構造としたことにより、前記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項２において、前記弾性体はコイルバネにて構成されてなることを特徴とする折板屋根設置構造としたことにより、前記課題を解決した。請求項４の発明を、請求項３において、前記コイルバネを、圧縮コイルバネとしてなることを特徴とする折板屋根設置構造としたことにより、前記課題を解決した。請求項５の発明を、請求項３又は４において、前記コイルバネのバネ定数を、前記屋根板材の長手方向の端部に位置する箇所に対応する値に近似させてなることを特徴とする折板屋根設置構造としたことにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明においては、折板屋根の流れ方向なる長手方向が長尺であって、その長手方向に熱伸縮が発生しても、良好に対応でき、折板屋根及びその他の下地支持材に歪みなど与えないようにできる利点がある。特に、金属製の折板屋根において、熱伸縮が発生しても、傾斜角を有する折板屋根全体としてみると、不動領域に設けた固定型屋根受具にてその屋根自体の動きを拘束することができ、屋根なる構造体として安定構造を確保できる効果を奏するのみならず、可動領域の可動型屋根受具にて、熱伸縮に対応して熱歪み等の発生を回避できる。
【００１４】
すなわち、従来のように、可動型屋根受具のみの設置による折板屋根などでは、長期間供用する間に屋根全体が少しずつ移動しスライド端まで達する可能性があり、この場合、屋根全体の伸縮力が特定の金具に集中し、破損に至るが、本発明では、不動領域は固定型屋根受具設置とのことで、極めて良好に対応できる。このように、熱伸縮に対応しつつ、折板屋根を安定構造体として提供できる。請求項１の発明では、特に、折板屋根が熱伸縮しても、旧位置に復帰するように付勢されてなる弾性体が設けられていることで、常に、熱伸縮力に対しての反力（抵抗力）が発生しており、伸びにくくすると同時に熱歪み等を最小限にできる。
【００１５】
請求項２の発明では、前記弾性体はコイルバネにて構成されていることで、扱いやすい部材にすることができ、比較的安価なる構成の折板屋根として提供できる。請求項４の発明では、前記コイルバネを、圧縮コイルバネとしたことで、さらに扱いやすく、安価にできる。請求項５の発明では、コイルバネのバネ定数を特定させることで、全体として簡易な構成にできる。さらに、請求項３乃至５においては、請求項１と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は本発明の一部平面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図、（Ｃ）は（Ｂ）が熱にて伸長した状態の側面図、（Ｄ）は（Ｃ）の（ア）部拡大図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ｄ）の（イ）部に使用された可動型屋根受具箇所の動作状態を示した側面図、（Ｂ）は（Ａ）の可動型屋根受具の斜視図、（Ｃ）は図１（Ｄ）のＹ１―Ｙ１矢視拡大断面図、（Ｄ）は図１（Ｄ）の（イ）部箇所の拡大斜視図。
【図３】（Ａ）は馳締用の折板屋根に使用する可動型屋根受具を使用した要部断面図、（Ｂ）は（Ａ）の可動型屋根受具の斜視図、（Ｃ）は嵌合用の折板屋根に使用する可動型屋根受具の一部断面とした正面図である。
【図４】（Ａ）は熱にて伸長したグラフ、（Ｂ）は自重による伸長を表したグラフ、（Ｃ）は（Ａ）＋（Ｂ）のグラフである。
【図５】（Ａ）は摩擦のない斜面に設置した棒部に自重が作用した状態のグラフ、（Ｂ）は摩擦のない平面に設置した棒部の状態図、（Ｃ）は（Ｂ）が熱にて伸長した状態図である。
【図６】（Ａ）は斜面に所定のバネ定数を有した可動型屋根受具を使用した折板屋根の実施例の略図、（Ｂ）は（Ａ）に基づいて求めたバネ定数と不動点位置関係図である。
【図７】図６（Ｂ）のグラフを別の面から捉えたバネ定数と不動点位置関係図。
【図８】（Ａ）は金属製の折板屋根全体を固定型屋根受具にて取付施工した従来技術としての簡易斜視図、（Ｂ）は金属製の折板屋根全体を可動型屋根受具にて取付施工した従来技術としての簡易斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明すると、図１ 及び図２は本発明の第１実施形態を示す。第１実施形態の折板屋根Ｒは、重合タイプであり、図１（Ａ）及び図２（Ｃ）において、山部１ａと谷部１ｂとが交互に形成された金属製の折板屋根Ｒにおいて、該折板屋根Ｒの流れ方向（「水上側」から「水下側」の方向）であると共に、各屋根板材１の長手方向が長尺に形成されている。つまり、折板屋根Ｒの流れ方向と屋根板材１の長手方向とは、一般に一致している。
【００１８】
前記流れ方向は、水平軸Ｇに対して適宜の傾斜角θ（勾配角ともいう。）が設けられている。具体的には、傾斜角θは、数度前後に設けられているが、構造物の屋根形状は千差万別であり、その傾斜角θの角度には制限されない。特に、重要なことは、前記屋根板材１の長手方向の全長Ｌ０の中点Ｐより「水上側」寄りの適宜の範囲に熱伸縮しない不動領域Ｓ１が、その他の箇所は可動領域Ｓ２として構成されている。前記不動領域Ｓ１には、不動点を含むものであり、さらに、該不動領域Ｓ１及び可動領域Ｓ２は、各屋根板材１が集合された折板屋根Ｒ全体としても構成されている〔図１（Ａ）参照〕。その折板屋根Ｒの全長をＬ０とし、可動領域Ｓ２の水下側への伸びがδａ，可動領域Ｓ２の水上側への伸びがδｂとなる。
【００１９】
前記不動領域Ｓ１は、金属材の材質、板厚、傾斜角θ、折板屋根を平面的に見た形状などによって、その範囲の大小が発生する。その不動領域Ｓ１及び可動領域Ｓ２の概念について詳述する。図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、長さＬの棒材（線膨張係数：α）を摩擦のない面に水平に置いた場合、棒材の温度を＋△Ｔ変化させると、その長さは（Ｌ＋δ）に変化する。ここで、δ＝α×△Ｔ×Ｌである。材料の両端ａ点（左点）及びｂ点（右点）はそれぞれδ１、δ２だけ移動してａ´、ｂ´となるが、ここで棒材が均質な材料である場合、重心はＬ／２の中央点となり、左右対称性からδ１はδ２と等しくなる。すなわち、Ｌ／２の位置にある中央点は移動せず、不動点ということができる。さらに、その棒材の長さが数十ｍであると、不動点と同様になった範囲がある。つまり、約１ｍｍ内外の伸縮となった範囲は、殆ど不動点に近似しているために、これらの範囲を含めて「不動領域」という。
【００２０】
折板屋根Ｒは、軒側に雨を流出させるために勾配（傾斜角θ）は必須である。そこで、勾配がある場合を考える〔図５（Ａ）参照〕。このとき、長手方向の伸縮に対する摩擦抵抗がないものと仮定すると共に、熱による伸縮変化と自重による伸びへの影響を考える。すると、屋根全体の自重Ｗが、流れ勾配の傾斜角θによって、「Ｗsinθ」なる力が水下側に加わる。すると、棒材の熱による伸縮挙動において、水下への伸縮を（＋）、水上への伸縮を（−）とした場合、伸縮の分布は、図４（Ａ）となる。一方で自重による伸びは、図４（Ｂ）に示した自重成分「Ｗsinθ」によって全長が水下方向に伸びようとする。その総合の値は、図４（Ａ）の値と、図４（Ｂ）の値とをそれぞれを足し合わせることで、勾配がある場合の伸縮状態を、図４（Ｃ）の略図として表すことができる。つまり、図４（Ｃ）に示すように、伸縮によって移動しない不動点は水上側に移動することが判る。このように不動点を確認すると共に、該不動点及び不動領域Ｓ１の存在を解明したことが本発明の原点である。
【００２１】
図１（Ｂ）乃至（Ｄ）に示すように、前記折板屋根Ｒの不動領域Ｓ１には固定型屋根受具Ｆが、前記折板屋根Ｒの可動領域Ｓ２には可動型屋根受具Ｍがそれぞれ設けられている。前記固定型屋根受具Ｆ及び可動型屋根受具Ｍが構造物上の母屋，梁などの下地材５に取り付けられている。そして、前記可動型屋根受具Ｍには、旧位置に復帰するように付勢された弾性体Ｑが設けられている。該弾性体Ｑは、コイルバネ〔図３（Ｂ）参照〕とする場合が多いが、これに限定されることなく、ねじりバネ（「ねじりコイルバネ」ともいう。）〔図２（Ｂ）及び図３（Ｃ）参照〕としたり、或いは図示しないが、高分子ゴム、エアーシリンダなどとすることもある。
【００２２】
前記折板屋根Ｒが重合タイプの場合には、図２（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、門形状の可動型屋根受具Ｍが使用される。該可動型屋根受具Ｍは、上部門形部２１と、その両脚部の下端の揺動材２２，２２と、この下端のＬ形状取付部２３，２３とがそれぞれボルト・ナット箇所にて揺動可能に設けられている。特に、前記揺動材２２，２２の中間には、戻り用のねじりバネ２４，２４としての弾性体Ｑ，Ｑが設けられ、元の位置に戻る作用をなす。
【００２３】
この重合タイプの可動型屋根受具Ｍが、前記折板屋根Ｒの可動領域Ｓ２に設けられると、前記可動型屋根受具Ｍの揺動材２２が、図２（Ａ）に示すように揺動して、折板屋根Ｒの熱伸縮を吸収するように作用する。また、折板屋根Ｒの不動領域Ｓ１には固定型屋根受具Ｆが設けられているが、この形状は、図２（Ｄ）に示すように、従来の山形状などの固定型屋根受具Ｆである。
【００２４】
馳締タイプの場合には、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、コイルバネ３４，３４等の弾性体Ｑ，Ｑが揃えられ、この弾性力にて吊子３３の取付板３１が本体３２に対して適宜可動できるようにして可動型屋根受具Ｍが使用されている。該可動型屋根受具Ｍは、前記弾性体Ｑの一例として設けられている。該弾性体Ｑにて復元性が確保できれば、その形状、構造に制限されない。
【００２５】
また、嵌合タイプの場合には、図３（Ｃ）に示すように、屋根板材１とキャップ材１１とから単位屋根板Ｒが構成されている。特に、逆ハット型状の吊子部の下側に、摺動部４４が、ねじりバネ４３としての弾性体Ｑにて前後に移動可能に構成され、前記ねじりバネ４３が本体部４２に設けたケース部４１に内蔵されている。このような構造によって、元の位置に戻る作用をなす。この嵌合タイプの場合でも、前記弾性体Ｑにて復元性が確保できれば、その形状、構造に制限されないものである。
【実施例１】
【００２６】
ところで、実際の折板屋根Ｒは、図６（Ａ）に示すように、屋根受具ｄ（一般には、タイトフレームという。）等にて下地材５（母屋等）に固定された状態となっている。このときに屋根板材１の長手方向の長さを４９ｍとし、前記屋根受具ｄのピッチを３．５ｍとすると、１５箇所で支持される。このときの屋根受具ｄに、旧位置に復帰するように付勢されるバネが設けられるとする。つまり、屋根受具ｄに対して有限なバネ定数を持つ支持部材と考え、そのバネ定数（一様とする）として折板屋根Ｒの勾配（３／１００、５／１００・・など）毎に不動点が如何に移動するかにつき検討し評価した。つまり、「不動点に対する影響」をＦＥＭ解析にて評価した。
【００２７】
すると、図６（Ｂ）に示すように、屋根勾配による不動点が位置変化するのは、バネ定数を変化させることが大きく影響するものである。つまり、屋根勾配による不動点の位置変化に対して、支持部材のバネ定数が影響していることが判る。また、図７のグラフは、図６（Ｂ）のグラフを別の面から捉えたバネ定数と不動点位置関係図であり、図６（Ａ）のｂ点のバネ付き屋根受具ｄのバネ定数を変化させた場合の不動点の位置の変化について検討した結果を示すものである。このように、バネ定数及びその配置によって、不動点を変化させ得ることが判る。この不動点は、屋根板材の長手方向の長さが長尺の場合には、ある所定範囲の「不動領域Ｓ１」に移行するものである。つまり、不動領域Ｓ１の概念の中には、不動点は含まれるものである。
【符号の説明】
【００２８】
Ｒ…折板屋根、Ｓ１…不動領域、Ｆ…固定型屋根受具、Ｓ２…可動領域、
Ｍ…可動型屋根受具、１…屋根板材、５…下地材、θ…傾斜角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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