(57)【要約】【課題】  強度、リサイクル性等アルミニウムの優れた特性を生かすことができるアルミニウムを用いた建築技術を提供する。【解決手段】  建築物を構成する構造部材としてのプレストレストアルミ製構造部材１０，２０であって、プレストレスを導入するＰＣ鋼材２を挿通するための穴部１ａが形成されたアルミ製の単位構造部材１を備え、この穴部１ａにＰＣ鋼材２を挿入し、ＰＣ鋼材２を緊張させることにより、穴部１ａの軸方向にプレストレスが導入されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物を構成する構造部材としてのプレストレストアルミ製構造部材であって、
プレストレスを導入するＰＣ鋼材を挿通するための穴部が形成されたアルミ製の単位構造部材を備え、この穴部にＰＣ鋼材を挿入し、ＰＣ鋼材を緊張させることにより、穴部の軸方向にプレストレスが導入されていることを特徴とするプレストレストアルミ製構造部材。
【請求項２】
建築物を構成する他の構造部材又は構造部材同士を連結する連結部材と当接し、接合されるプレストレストアルミ製構造部材であって、
前記単位構造部材の穴部は、前記単位構造部材を貫通して形成されており、
前記他の構造部材又は連結部材は、前記穴部に対応する位置に他の穴部を備えており、
前記穴部と他の穴部を連通させてＰＣ鋼材を挿通し、このＰＣ鋼材を緊張させることにより、他の構造部材又は連結部材と連結されることを特徴とする請求項１に記載のプレストレストアルミ製構造部材。
【請求項３】
前記穴部は、互いに直交する２方向に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレストレストアルミ製構造部材。
【請求項４】
前記単位構造部材は、押し出し成形法で成形されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のプレストレストアルミ製構造部材。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のプレストレストアルミ製構造部材を用いた建築物であって、
複数のプレストレストアルミ製構造部材と、
このプレストレストアルミ製構造部材の端部とそれぞれ当接する連結部材を備え、
この連結部材は、当接されたプレストレストアルミ製構造部材に形成された穴部と連通する穴部を有しており、
前記各部材の穴部にＰＣ鋼材が挿入され、このＰＣ鋼材が緊張されることにより、プレストレストアルミ製構造部材が連結されていることを特徴とするプレストレストアルミ製構造部材を用いた建築物。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のプレストレストアルミ製構造部材を用いた建築物であって、
柱等垂直方向に配置されるプレストレストアルミ製構造部材からなる垂直部材と、
梁等水平方向に配置されるプレストレストアルミ製構造部材からなる水平部材と、
この垂直部材と水平部材の端部とそれぞれ当接する連結部材を備え、
この連結部材は、前記垂直部材と水平部材に形成された穴部と連通する穴部を有しており、
前記各部材の穴部にＰＣ鋼材が挿入され、このＰＣ鋼材が緊張されることにより、垂直部材と連結部材及び水平部材と連結部材が連結されていることを特徴とするプレストレストアルミ製構造部材を用いた建築物。
【請求項７】
プレストレスを導入するＰＣ鋼材を挿通するための穴部が形成されたアルミ製の単位構造部材を複数備え、各単位構造部材の各穴部にＰＣ鋼材を挿入し、ＰＣ鋼材を緊張させることにより、穴部の軸方向において連結され、複数の単位構造部材が一体化されていることを特徴とするプレストレストアルミ製パネル部材。
【請求項８】
前記単位構造部材に断熱材が内蔵されていることを特徴とする請求項７に記載のプレストレストアルミ製パネル部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物を構成するプレストレスアルミ製構造部材及びこれに関する技術に関し、特に、戸建住宅等の小規模の建築物に好適に用いることができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムは、軽量であるが高い強度を有する金属材料であり、その優れた特性を生かして種々の工業製品に利用されている。特に、自動車、鉄道産業等の輸送分野や、機械製品等の機械分野において多用されている。近年、建築分野においても、アルミニウムが着目されてきて、建築物の構造部材としても用いられるようになってきた。
【０００３】
しかし、アルミニウムを建築物の構造部材として用いる場合には、以下の問題がある。アルミニウムは、他の金属と比較して酸化しにくく、融点が低いため再生が容易であるという特性を有しているが、近年の環境問題への着目に伴い、アルミニウム製品は再生することが望ましいとされている。しかし、アルミニウムを建築物の構造部材として用いる場合には、他の構造部材と接合するためのガセットプレート等の接合部材を設けなければならない。そのため、構造部材としてのアルミニウムの再生の障害となり、アルミニウムのリサイクル性を十分に生かすことが出来なかった。
【０００４】
一方、リサイクル性を考慮して前記接合部材を設けず、他の部材との接合をボルト接合、溶接接合とすることが考えられる。しかし、前記ボルト接合、溶接接合で接合すると、その接合部の耐力が低下してしまい、高い強度を備えたアルミの特性を十分に発揮することが出来なかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、優れた強度、リサイクル性等アルミニウムの特性を生かすことができるアルミニウムを用いた建築技術を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明は、プレストレスを導入するＰＣ鋼材を挿通するための穴部が形成されたアルミ製の単位構造部材を備え、この穴部にＰＣ鋼材を挿入し、ＰＣ鋼材を緊張させることにより、穴部の軸方向にプレストレスが導入されていることを特徴とするプレストレストアルミ製構造部材である。
【０００７】
本発明に係るプレストレストアルミ製構造部材は、前記単位構造部材に形成された穴部にＰＣ鋼材を挿入して、このＰＣ鋼材を緊張させることにより、単位構造部材にプレストレスが導入される。このＰＣ鋼材のプレストレスによって単位構造部材は圧縮力をうけ、構造体としての強度が向上する。この強度の向上により、構築される建築物の耐震性を向上させることができる。前記ＰＣ鋼材とは、プレストレスを付加できる部材であれば良く、例えば、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線が挙げられる。
【０００８】
ここで、前記アルミについて詳細に説明する。本発明に用いるアルミは、アルミニウム単体であっても良いし、アルミニウム合金であっても良く、アルミニウムの特性を有する材料であれば用いることができる。アルミニウムは、以下の特性を有する。第１の特性は、重量が軽いことである。アルミニウムの比重は２．７１であり、鉄の比重７．８７、銅
の比重８．９３と比較すると、金属でありながらその重量が軽いことがわかる。第２に、高い強度を有する特性がある。前述のようにアルミニウムは軽量であり、かつ単位あたりの強度が高い。そのため、建築物の構造部材に適しているといえる。
【０００９】
第３の特性として、他の金属と比較して酸化しにくく、融点が低いため、再生しやすいことが挙げられる。このアルミニウムのリサイクル性は、近年の環境問題への関心の高まりに伴い、一層着目される優れた特性である。第４に、耐食性が優れていることである。アルミニウムは、空気中では緻密で安定な酸化皮膜を生成し、この皮膜が腐食を自然に防止するため、鉄鋼のように赤さびを生じることがない。従って、建築物の構造部材として用いる場合には、防錆処理が不要となるため、好適に用いることができる。
【００１０】
また、第５として、加工性に優れていることが挙げられる。アルミニウムは、塑性加工がしやすく、さまざまな形状に成形することができ、複雑な形状の押出形材を容易に製造することができる。そのため、本発明のように、穴部を形成しつつ単位構造部材を加工することも容易であり、作業の効率が良い。その他、アルミニウムの特性として、光や熱の反射性が良いこと、磁気を帯びにくいことが挙げられる。
【００１１】
このように、アルミニウムは種々の優れた特性を有しているが、このアルミニウムに他の元素を添加することによって、種々の特長を備えたアルミニウム合金を得ることができる。このアルミニウム合金は、添加する元素によって、異なる特長を備えている。例えば、銅を添加することによって得られるアルミニウム合金は、アルミニウム単体と比較して、耐食性、加工性が優れている。また、マンガンを添加したアルミニウム合金は、アルミニウム単体より強度が高い。すなわち、本発明では種々のアルミ製の材料を用いることが可能であ、用途等によって適宜に選択することが望ましい。
【００１２】
また、本発明に係るプレストレストアルミ製構造部材は、建築物を構成する他の構造部材又は構造部材同士を連結する連結部材と当接し、接合されるプレストレストアルミ製構造部材であって、前記単位構造部材の穴部は、前記単位構造部材を貫通して形成されており、前記他の構造部材又は連結部材は、前記穴部に対応する位置に他の穴部を備えており、前記穴部と他の穴部を連通させてＰＣ鋼材を挿通し、このＰＣ鋼材を緊張させることにより、他の構造部材又は連結部材と連結されることを特徴とすることが望ましい。
【００１３】
本発明は、前記ＰＣ鋼材によって、建築物を構成する他の構造部材又は連結部材と接合することができる。そのため、従来の構造部材のように、溶接、ボルト、ガセットプレート等の接合部材が不要となり、接合部の耐力の低下を防ぐことができる。さらに、前記接合部材等が不要となるため、その部材自体のコストが低減できるとともに、解体が容易でありリサイクル性が向上する。また、ＰＣ鋼材を挿入して緊張させることのみによって接合することができ、その接合作業は容易であるため作業の効率を向上させることが可能となる。加えて、接合部材等が不要であることにより接合部が簡易な構造となり、設計の自由度を向上させて、自由度の高い空間を作り出すことも可能となる。
【００１４】
さらに、本発明に係るプレストレストアルミ製構造部材は、前記穴部が互いに直交する２方向に沿って複数形成されていることが望ましい。前記プレストレストアルミ製構造部材は、建築物の構造部材として構成されるため、複数の建築物の構造部材と連結されることもある。このような場合には、プレストレストアルミ製構造部材の両端部のみだけでなく、その中間部にもＰＣ鋼材を挿入するための穴部を形成することが望ましい。例えば、梁材として本発明に係るプレストレスアルミ製構造部材を用いて、両端部を柱と接合するともに、小梁を接合する場合が例示できる。このような構造においては、穴部を一方向のみらなず、その穴部と直交する方向に延びる穴部を形成することにより、種々の構造部材と連結することが可能となる。
【００１５】
加えて、本発明に係る単位構造部材は、押し出し成形法で成形されていることを特徴とすることが望ましい。本発明に係る単位構造部材は、アルミ製であり、種々の方法により製作することができる。しかし、押し出し成形法によって成形することにより、単位構造部材の成形とともに、ＰＣ鋼材を挿入する穴部を形成することができるため好適である。
【００１６】
また、本発明は、前記プレストレストアルミ製構造部材を用いた建築物であって、複数のプレストレストアルミ製構造部材と、このプレストレストアルミ製構造部材の端部とそれぞれ当接する連結部材を備え、この連結部材は、当接されたプレストレストアルミ製構造部材に形成された穴部と連通する穴部を有しており、前記各部材の穴部にＰＣ鋼材が挿入され、このＰＣ鋼材が緊張されることにより、プレストレストアルミ製構造部材が連結されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、建築物の構造部材としてのプレストレストアルミ製構造部材をＰＣ鋼材の緊張により連結している建築物である。従来の建築物と比較すると、その接合構造は簡易であり、接合作業が容易に行うとができ、作業効率を向上させることができる。また、接合構造が簡易なことにより、設計上の制限が少なく、自由度の高い空間をつくり出すことができる。また、前記連結部材を介してプレストレストアルミ製構造部材同士を接合するため、この連結部材に形成する穴部を変更することにより、複数の部材同士を容易に接合することが可能となる。
【００１８】
さらに、本発明は、前記プレストレストアルミ製構造部材を用いた建築物であって、柱等垂直方向に配置されるプレストレストアルミ製構造部材からなる垂直部材と、梁等水平方向に配置されるプレストレストアルミ製構造部材からなる水平部材と、この垂直部材と水平部材の端部とそれぞれ当接する連結部材を備え、この連結部材は、前記垂直部材と水平部材に形成された穴部と連通する穴部を有しており、前記各部材の穴部にＰＣ鋼材が挿入され、このＰＣ鋼材が緊張されることにより、垂直部材と連結部材及び水平部材と連結部材が連結されていることを特徴としても良い。
【００１９】
本発明に係るプレストレスト構造部材は、柱、梁等種々の構造部材に適用可能であり、垂直方向に配置された構造部材と水平方向に配置された構造部材をＰＣ鋼材によって連結することも可能である。尚、前述した構成は、プレストレストアルミ製構造部材の端部に連結部材を当接させて接合しているが、この構成に限られず、プレストレストアルミ製構造部材が高い強度を備える場合等には、端部のみならず、中間部分に他の構造部材を連結する構成としても良い。
【００２０】
また、本発明は、プレストレスを導入するＰＣ鋼材を挿通するための穴部が形成されたアルミ製の単位構造部材を複数備え、各単位構造部材の各穴部にＰＣ鋼材を挿入し、ＰＣ鋼材を緊張させることにより、穴部の軸方向において連結され、複数の単位構造部材が一体化されていることを特徴とするプレストレストアルミ製パネル部材である。
【００２１】
本発明は、前記単位構造部材を複数組み合わせて構成されたパネル部材であり、アルミの優れた特性を有しているとともに、ＰＣ鋼材のプレストレスによって高い強度を備えており、建築物の構造部材として用いることができる。また、このプレストレストアルミ製パネル部材は、ＰＣ鋼材を挿入するための穴部が形成されているため、前記プレストレストアルミ製構造部材との接合、及びプレストレストアルミ製パネル部材同士の接合をＰＣ鋼材によって容易に行うことが可能である。
【００２２】
さらに、前記プレストレストアルミ製パネル部材は、断熱材が内蔵されていることが望ましい。アルミの特性の１つとして、熱伝導率が高い性質がある。そのため、例えば、こ
のプレストレストアルミ製パネル部材を建築物の外壁として用いた場合には、熱伝導率を低くするため断熱材を施工する必要が生じることがある。この断熱材の施工は、足場の設置等手間を要するとともに、他の施工作業を中断しなければならないこともあり、施工効率が低下する。従って、断熱材を予め単位構造部材に内蔵することにより、施工効率の低下を防ぐ事ができ、好適である。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、前記単位構造部材に形成された穴部にＰＣ鋼材を挿入し、このＰＣ鋼材を緊張させることにより、単位構造部材に圧縮力を付加し、部材自体の靭性を向上させることができる。また、他の構造部材等接合する際には、他の構造部材と挿通するＰＣ鋼材を挿入し、このＰＣ鋼材を緊張させることにより、接合することができる。従って、継手等が不要となり、接合部の耐力の低下を防ぐことができるとともに、リサイクル性を向上させることができる。すなわち、アルミの優れた特性を生かした構造部材とすることができる。また、ＰＣ鋼材によって接合を行うため、その接合部の構成を簡易にすることができ、設計の自由度、作業効率の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係るプレストレストアルミ構造部材を用いた建築物の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、本発明に係るプレストレストアルミ製構造部材を組み合わせて構築した住宅である。図１は、本発明に係るプレストレストアルミ製構造部材からなる２つの大梁１０と小梁２０の接合例を示した斜視図である。
【００２５】
この大梁１０、小梁２０は、アルミニウム製であり、単位構造部材１の長さ方向に貫通する穴部１ａが複数形成されている。この穴部１ａは、ＰＣ鋼材としてのＰＣ鋼棒２を挿入するためのものであり、挿入するＰＣ鋼材の径、挿入すべき位置によって適宜に形成する。本実施の形態では、予め工場にてアルミ製構造部材を製作したため、各部材に複数の穴部１ａを設けておき、接合箇所によって適宜な穴部１ａを選択して施工する。大梁１０の両端部は、連結部材３を介して大梁１０と接合しており、中間部分に小梁２０が接合している。小梁２０を接合する大梁１０の端面には、小梁２０のＰＣ鋼材２を挿入するための穴部１ａが形成されており、互いの穴部１ａを挿通するＰＣ鋼棒２によって連結される。尚、この大梁１０と小梁２０の接合部のように、連結部材３を介さずに連結する場合には、アルミ製構造部材の内部をアルミ若しくはアルミ以上の強度を有するもので充填することが必要である。
【００２６】
大梁１０同士は、互いの端面を当接して接合すると、一方の大梁１０の端部に他方のＰＣ鋼棒２を挿入するための穴部１ａを形成する必要が生じ、その箇所の強度が低下するおそれがある。そのため、本実施の形態では、大梁１０同士の接合部に連結部材３を設けて、この連結部材３を介して大梁１０を接合した。この連結部材３は、大梁１０同士を接合できれば良く、接合すべき部材と同じ若しくはそれより高い強度を備えていれば良い。本実施の形態の連結部材３は、アルミ製であり、接合すべき大梁１０の穴部１ａと連通する穴部３ａが形成されている。これら大梁１０及び連結部材３を接合する際は、接合すべき部材を当接させた後、互いの部材を挿通するＰＣ鋼棒２を挿入し、このＰＣ鋼棒を緊張させる。そして、必要に応じて樹脂系の充填材で穴部を充填し、端面処理を行う。すなわち、ＰＣ鋼棒２を緊張させるにより、当接した部材同士は接合され、各部材にプレストレスが付加される。
【００２７】
次いで、図２は、本発明に係るプレストレストアルミ製構造部材からなる柱３０、大梁１０、外壁パネル４０の接合例を示した斜視図であり、図３は、図２に示す大梁１０と柱３０の接合部を分解した図である。図１と同様に各部材には、その軸方向に沿ってＰＣ鋼棒２を挿入するための穴部１ａが形成されている。柱３０と大梁１０の接合部は、大梁１
０同士の接合部と同様に連結部材３が設けられており、この連結部材３を介して接合されている。また、外壁パネル４０は、垂直方向と、水平方向に延びる穴部１ａが形成されており、その穴部１ａにＰＣ鋼棒２が挿入されプレストレスが付加されている。この外壁パネル４０に挿入されたＰＣ鋼棒２は、大梁１０及び柱３０に貫通しておらず、大梁１０と外壁パネル４０はＰＣ鋼棒２によって連結されていない。このように外壁パネル４０に高い強度が要求されない場合には、ＰＣ鋼棒２によって連結せず、部材を当接させて接着剤等を用いて接合する構成としても良い。尚、本実施の形態では、雨等による漏水防ぐため、外壁パネル４０の端部に目地処理を施している。
【００２８】
図４は、図３に示した外壁パネル４０の一実施例を示した斜視図である。図４に示す外壁パネル５０は、図４に示した外壁パネル４０に断熱材４を内蔵したパネルである。この外壁パネル５０は、プレストレストアルミ製パネル部材内に板状の断熱材４が内蔵されており、この断熱材４の側部にＰＣ鋼棒２を挿入する穴部１ａが形成されている。一般的に住宅では、外気からの熱を遮断するため断熱材が多用される。しかし、現場にて断熱材を施工すると、作業者の技能等により一定品質を保持できないおそれがあるとともに、施工効率が低下するおそれがある。断熱材を予め内蔵したプレストレストアルミ製パネル部材を用いることにより、このような問題を防ぐことが可能となる。また、この外壁パネル５０の両端部は、高さ方向に沿って凹部１ｂと凸部１ｃが形成されている。この凹部１ｂと凸部１ｃを嵌合させることにより、隣接する外壁パネル５０同士を連結することができる。この外壁パネル５０によれば、隣接するパネルから漏水するおそれがないため、目地処理が不要となる。
【００２９】
このように、本実施の形態では、プレストレストアルミ製構造部材を種々組み合わせることにより、アルミの特性を生かした構造部材を用いて建築物を構築することができる。また、各構造部材同士の接合は、ＰＣ鋼棒の緊張のみで行うことができるため、接合部を簡易な構造にできるとともに、その接合作業の簡略化を図ることができる。また、従来の建築物のようにガセットプレート、ボルト等が不要であるため、解体が容易に行えるとともに、解体後の部材を有効活用することができ、リサイクル性を向上させることができる。さらに、本発明は、組み合わせが自由なプレストレストアルミ製構造部材を組み合わせて建築物を構築するため、設計上の制限が少なく自由度の高い空間を作り出すことが可能となる。
【００３０】
尚、本実施の形態では、大梁１０、小梁２０等の接合例を示したが、本発明に係るプレストレストアルミ製構造部材、及びプレストレストアルミ製パネル部材は、種々の建築物の構造部材に適用可能であり、この実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るプレストレストアルミ製構造部材からなる２つの大梁１０と小梁２０の接合例を示した斜視図である。
【図２】本発明に係るプレストレストアルミ製構造部材からなる柱３０、大梁１０、外壁パネル４０の接合例を示した斜視図である。
【図３】図３の柱３０と大梁１０との接合部を分解した斜視図である。
【図４】断熱材を内蔵したプレストレストアルミ製パネル部材５０の斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  単位構造部材
１ａ  穴部
１０  大梁
２０  小梁
３０  柱
４０，５０  外壁パネル
２  ＰＣ鋼棒
３  連結部材
４  断熱材
【図１】
2005256542.tif 000003
【図２】
2005256542.tif 000004
【図３】
2005256542.tif 000005
【図４】
2005256542.tif 000006