(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチック製で中空管状の強度保持部材と、アルミニウム合金又は合成樹脂の押し出し型材製の鞘体とを備え、この強度保持部材にこの鞘体を、これら強度保持部材の外周面と鞘体の内周面とを、それぞれの周面の円周方向複数個所同士を当接させると共に、それぞれの周面の残部同士の間に隙間を介在させた状態で外嵌する事により、上記鞘体により上記強度保持部材の周囲を覆って成り、この強度保持部材の一部内側に金属製の補強スリーブを内嵌固定しており、この強度保持部材の一部でこの補強スリーブを内嵌固定した部分に、この強度保持部材と他の部材とを結合する為の結合部材を挿入若しくは挿通する為の孔を形成している建造物用構造部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る建造物用構造部材は、例えば歩道橋等の橋の防護柵の支柱として、或はカーポート、テラス、フェンス等の支柱として利用する。更には、この様な縦方向に設ける支柱に限らず、梁の如く水平方向に設ける構造部材としても利用できる。
【０００２】
【従来の技術並びに発明が解決しようとする課題】
例えば歩道橋の防護柵の支柱は、多数の歩行者により押された場合にも耐えられる様に、十分な強度を確保する必要がある。これに対して従来の支柱は、アルミニウム合金の押し出し型材が一般的に使用されている。ところが、比較的軟質な材料であるアルミニウム合金製の押し出し型材により十分な強度を確保しようとすれば、断面積を相当に大きく、言い換えれば押し出し型材を太くしなければならず、歩道橋等、支柱を設ける建造物のデザインが限定されてしまう。
【０００３】
更に、アルミニウム合金製の押し出し型材だけでは十分な強度を確保できない場合には、押し出し型材の内部にステンレス鋼等の補強材を設置しなければならない。この様な構造を採用した場合には、支柱の重量が嵩み、この支柱を含んで構成する建造物の剛性をより高くする必要が生じる等の問題を生じる。
【０００４】
これに対して、上記支柱を鋼により造れば、アルミニウム合金の押し出し型材により造った場合に比べて支柱を細くできるが、十分に細くできるとは言えない。又、鋼製の支柱は、重量が嵩み、しかも錆び易い為、定期的に塗装をし直す必要がある等、支柱を設けた建造物の保守・管理作業が面倒である。
本発明の建造物用構造部材は、この様な問題を何れも解消すべく発明したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の建造物用構造部材は、繊維強化プラスチック製で中空管状の強度保持部材と、アルミニウム合金又は合成樹脂の押し出し型材製の鞘体とを備える。そして、この強度保持部材にこの鞘体を、これら強度保持部材の外周面と鞘体の内周面とを、それぞれの周面の円周方向複数個所同士を当接させると共に、それぞれの周面の残部同士の間に隙間を介在させた状態で外嵌する事により、上記鞘体により上記強度保持部材の周囲を覆って成る。
上記強度保持部材を構成する繊維強化プラスチック中に混入する繊維として好ましくは、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維のうちから選択される１種又は２種以上を使用する。特に、炭素繊維を編組して成る炭素繊維布を筒状に巻回した状態で、エポキシ樹脂等の合成樹脂を含浸させて固化した、炭素繊維強化プラスチックは、軽量で大きな強度を得られる事から、最も好ましく利用できる。尚、補強用の繊維として何れの繊維を使用する場合でも、補強用の繊維が上記強度保持部材の長さ方向に配設される様に、この繊維を編組した布の巻回方向を規制する。
特に、本発明の建造物用構造部材の場合には、躯体等他の部材に結合する為に、上記強度保持部材の一部内側に金属製の補強スリーブを内嵌固定する。そして、この強度保持部材の一部でこの補強スリーブを内嵌固定した部分に、この強度保持部材と他の部材とを結合する為の結合部材を挿入若しくは挿通する為の孔を形成する。
【０００６】
【作用】
上述の様に構成する本発明の建造物用構造部材は、強度保持部材の強度が、アルミニウム合金製の押し出し型材や、更にはステンレス鋼製の補強材の強度よりも相当に大きいので、断面積を小さく、言い換えれば強度保持部材を細くしても、必要とする強度を確保できる。この様な強度保持部材を覆う鞘体の大きさ及び形状は、この強度保持部材を内側に挿入できる大きさ及び形状であれば、自由に選択できる。上記強度保持部材自体細くて済む為、上記鞘体の大きさ及び形状の選定の自由度は大きい。従って、歩道橋等、支柱を設ける建造物のデザインの自由度が増す。又、錆びる事もないので、定期的な塗装作業が不要になる等、保守・管理作業の面倒がなくなる。
特に本発明の場合には、上記強度保持部材の一部でこの強度保持部材を躯体に結合する部分に、補強スリーブを内嵌固定している為、孔を形成する事によりこの強度保持部材を構成する補強用の繊維が切断されても、この強度保持部材の剛性が低下する事を防止できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜６は、本発明の実施の形態の１例を示している。本発明の建造物用構造部材１は、強度保持部材２と鞘体３とから成る。このうちの強度保持部材２は、炭素繊維強化プラスチックにより、円管状に形成している。この様な強度保持部材２を造るには、ガラス繊維を使用して炭素繊維を編組する事により構成した炭素繊維布を筒状に巻回した状態で、この炭素繊維布の隙間内にエポキシ樹脂を含浸させて固化する。尚、炭素繊維強化プラスチックを構成するのに炭素繊維布を使用する場合、上記ガラス繊維は、多数の炭素繊維同士を束ねる（編組する）為に使用するもので、強度保持用の繊維は炭素繊維となる。従って、補強用の繊維である炭素繊維が上記強度保持部材２の長さ方向に配設される様に、上記炭素繊維布の巻回方向を規制する。具体的には、上記炭素繊維が上記強度保持部材２の軸方向に配置され、上記ガラス繊維が円周方向に配置される様に、上記巻回方向を規制する。上記炭素繊維布を上述の様に巻回し更にエポキシ樹脂を含浸させて成る、炭素繊維強化プラスチック製の強度保持部材２は、軽量で大きな強度を得られる。
【０００８】
上述の様に構成した強度保持部材２の周囲は、鞘体３により覆っている。図示の例ではこの鞘体３を、アルミニウム合金、或は合成樹脂の押し出し型材により造っている。この鞘体３は、断面形状が略三角形の管状であり、内周面の３個所位置には、上記強度保持部材２の外周面とがたつきなく当接自在な突き当て部４、４を設けている。
【０００９】
更に、上記強度保持部材２の一部には、請求項１に記載した孔に相当する円孔５、５を、この強度保持部材２の内外両周面同士を貫通させる状態で形成している。そして、これら各円孔５、５内に、上記強度保持部材２と、躯体、手摺等の他の部材とを結合する為の結合部材であるナット筒６、６を、圧入固定している。これら各ナット筒６、６は、真鍮等の金属により全体を円筒状に形成しており、外周面にはローレット加工による凹凸を、中心部にはねじ孔を、それぞれ形成している。この様なナット筒６、６は、上記各円孔５、５内に圧入した状態で、これら各円孔５、５の内周面と上記各ナット筒６、６の外周面とを接着する事により、上記各円孔５、５内に固定する。
【００１０】
上述の様に上記強度保持部材２に上記各ナット筒６、６を固定した部分のうち、手摺装着部等、特に大きな力が加わらない部分（図２の上下両端部分）は、図３に示す様に、単に強度保持部材２に形成した円孔５、５内にナット筒６、６を接着固定するのみで足りる。これに対して、上記強度保持部材２の中間部の様に、この強度保持部材２を歩道橋の躯体に結合する部分等、特に大きな力が加わる可能性がある部分には、図２の中間部及び図４に示す様に、図５に示す様なステンレス鋼等の金属製の補強スリーブ７を、図６に示す様に内嵌固定する。
【００１１】
即ち、上記ナット筒６、６を固定する為、上記強度保持部材２の一部に円孔５、５を形成する事により、この強度保持部材２を構成する多数本の炭素繊維のうちの一部の炭素繊維が、上記各円孔５、５部分で切断される。この様に一部の炭素繊維が切断される分、上記強度保持部材２の曲げ剛性が当該円孔５部分で低下する。そこで、図示の例の場合には、上記強度保持部材２の一部でこの強度保持部材２を躯体に結合する部分に、上記補強スリーブ７を内嵌固定し、この部分に於ける上記強度保持部材２の曲げ剛性を向上させている。上記各ナット筒６、６を内嵌固定する為の円孔５、５は、上記強度保持部材２と補強スリーブ７とに、互いに整合する状態で形成し、上記各ナット筒６、６は、これら強度保持部材２と補強スリーブ７とに掛け渡す状態で、上記円孔５、５に内嵌し、接着剤で固定している。尚、上記強度保持部材２に形成する円孔５と補強スリーブ７に形成する円孔５とは、これら両部材２、７同士を組み合わせる以前に形成しても良いが、組み合わせ後に形成すれば、これら両部材２、７に形成した円孔５、５同士を整合させる手間を省略できる。
【００１２】
上述の様に構成する本発明の建造物用構造部材１は、強度保持部材２の強度が、アルミニウム合金製の押し出し型材や、更にはステンレス鋼製の補強材の強度よりも相当に大きいので、断面積を小さく、言い換えれば強度保持部材２を細くしても、必要とする強度を確保できる。又、この様な強度保持部材２を覆う鞘体３の大きさ及び形状は、この強度保持部材２を内側に挿入できる大きさ及び形状であれば、自由に選択できる。上記強度保持部材２自体細くて済む為、上記鞘体３の大きさ及び形状の選定の自由度は大きい。即ち、上記鞘体３は、上記強度保持部材２を内側に挿入できさえすれば、必ずしもこの強度保持部材２に外接する大きさ及び形状である必要はない。上記強度保持部材２が細ければ、建造物の外観に影響を及ぼす上記鞘体３の形状及び大きさの選定の自由度が高くなり、歩道橋等、支柱を設ける建造物のデザインの自由度が増す。
【００１３】
又、上記強度保持部材２を構成する、エポキシ樹脂等の合成樹脂は、紫外線により劣化し易いが、本発明の建造物用構造部材１は、表面を上記鞘体３により覆っており、上記強度保持部材２が紫外線に曝らされる事はない。従って、上記合成樹脂が紫外線により劣化する事を防止して、上記強度保持部材２の強度を、長期間に亙って十分に保持できる。尚、図示の例では、上記強度保持部材２だけでなく上記補強スリーブ７にも円孔５を形成し、これら両部材２、７の円孔５、５内にナット筒６を挿入しているが、上記補強スリーブ７の一部に、円孔５に代えてねじ孔を形成し、上記ナット筒６を省略する事もできる。この場合、上記強度保持部材２には、上記ねじ孔よりも少し大径の円孔を形成する。
【００１４】
尚、図示は省略するが、本発明の建造物用構造部材を、下端部を地中に埋め込む状態で、カーポート等の支柱として利用する事も可能である。又、強度保持部材を構成する繊維強化プラスチック中に混入する繊維としては、炭素繊維の他にも、ガラス繊維、アラミド繊維を使用する事もできる。更には、これらの繊維を組み合わせて使用する事もできる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の建造物用構造部材は、以上に述べた通り構成され作用するので、建造物のデザインの自由度を向上させる事が可能になるだけでなく、定期的な塗装作業が不要になる等、保守・管理作業の容易化も図れる。更に、建造物用構造部材が、自身の重さで撓む、所謂自重撓みを軽減できる。自重撓みの軽減は、建造物の軽量化により、基礎に加わる負担の軽減に結び付き、各種建造物の工費低減にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の第１例を示す端面図。
【図２】  強度保持部材の断面図。
【図３】  図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】  同Ｂ−Ｂ断面図。
【図５】  補強スリーブの部分断面図。
【図６】  強度保持部材と補強スリーブとの部分斜視図。
【符号の説明】
１  建造物用構造部材
２  強度保持部材
３  鞘体
４  突き当て部
５  円孔
６  ナット筒
７  補強スリーブ
【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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