(57)【要約】【課題】施工効率、構造材の連結強度や直交位置の位置決め精度が向上し、全体の骨組み強度を高めることができる屋根ユニット構造及びこれに使用する連結用金物を提供する。【解決手段】屋根ユニットＲを、上弦材２ａと下弦材２ｂの間に複数のラチス材１５を斜めに連結したトラス構造とし、その両端部、すなわち、柱材１と上弦材２ａ及び柱材１と下弦材２ｂとの各々の接合点を起点として対角線上に筋交材１６を配設する。連結用金物４は、柱材１及び梁材２の側面が固定される垂直ベース板（鉛直部）６と、この外面に直角に設けた水平アングル（水平部）７とからなり、水平アングル７には横桁材３を載置締結する。垂直ベース板６には、長さ調整可能な補強金棒１０、１１の端部が連結される係止片８、９を設ける。水平方向の天井用補強金棒１０と傾斜方向の側壁用補強金棒１１とで天井部と側壁部を補強する。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
上弦材と下弦材との間に複数のラチス材を斜めに連結してなるトラス構造の屋根ユニットにおいて、柱材と上弦材及び柱材と下弦材との各々の接合点を起点として対角線上に筋交材を配したことを特徴とする屋根ユニット構造。
【請求項２】
互いに直交する梁材及び横桁材を柱材の上部に接続する連結用金物であって、柱材及び梁材の側面に締結固定される鉛直部と、該鉛直部に直角に突設され横桁材を支持固定する水平部とを備え、前記鉛直部に、長さ調整可能な補強金棒の一端が連結されることを特徴とする請求項１記載の屋根ユニット構造に使用する連結用金物。
【請求項３】
補強金棒には、水平方向に延びて天井構造を補強する天井用補強金棒と、鉛直方向に延びて側壁構造を補強する側壁用補強金棒が含まれることを特徴とする請求項２記載の連結用金物。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、畜舎等の簡易な建築物の屋根ユニット構造と、これを組み立てるときに使用される連結用金物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、畜舎等の簡易な建築物の屋根ユニットを施工するにあたり、例えば、屋根傾材、屋根補強斜材、補強水平材の構成によって成される三角形状の中に、補強垂直材を配した屋根トラスユニットを柱に接合して軸組を構成するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、木製構造材の柱、梁及び横桁を互いに連結する場合、これら構造材の連結方法としては、ダボ等の継手手段を用いて連結する方式が知られている。しかし、この方式では、柱、梁及び横桁の連結端面に凹凸部を加工しなければならないため、凹凸加工に多くの手間がかかり、現場での施工効率が低下する。そこで、凹凸加工をなくすために、構造材同士を連結用金物により連結する技術が開発されている。この種の連結用金物は、建物本体の上面に設けた連結具が接続される底板と、この底板に直交する二個の側板と、両側板をつなぐ平断面Ｌ形の補強プレートとを有している。（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９５３７０号公報
【特許文献２】特開２００１−２４１１３６号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、屋根トラスユニットを柱材に接合する場合、横方向の荷重に対処するために、一般的には、上弦材を柱材から屋根の内側方向に向かって支える方杖材を配置する必要がある。また、上記金物を用いれば、屋根ユニットを構成する際に、平面視で互い直交する二個の構造材を連結することができる。しかし、この金物は、建物本体の上面に連結具を設けたものにしか使用できず、例えば柱の側面に横桁の一端面を直角に接続することができない。また、この接続方式では、構造材の端面を金物の外面に当てた状態で、ボルトを構造材の長手方向に締め付けて固定している。そのため、とくに構造材端面の面積が小さい場合や構造材端面が傾斜している場合は、構造材の連結強度や直交方向の位置決め精度が低下する。更に、複数の柱にそれぞれ構造材を接続した後、複数の構造材間の骨組み強度については何ら考慮されておらず、屋根ユニット全体としての天井部や側壁部の骨組み強度が十分確保されないことがある。屋根ユニットの骨組み強度を高めるには、複数の構造材の間に数本の筋交いを別途設ければよいが、この場合、現場での作業工程数が増加するという問題があった。本考案は上記のような従来技術の課題に鑑みなされたもので、その目的は、同じ間口であれば構造材の断面積が小さく済み、強度を低下させることなく、且つ製造コストを削減することができるばかりでなく、施工効率、構造材の連結強度や直交位置の位置決め精度が向上し、全体の骨組み強度を高めることができる屋根ユニット構造及びこれに使用する連結用金物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成する本考案の屋根ユニット構造は、上弦材と下弦材との間に複数のラチス材を斜めに連結してなるトラス構造の屋根ユニットにおいて、柱材と上弦材及び柱材と下弦材との各々の接合点を起点として対角線上に筋交材を配したことを特徴とする。そして、
これに使用する連結金物は、互いに直交する梁材及び横桁材を柱材の上部に接続する連結用金物であって、柱材及び梁材の側面に締結固定される鉛直部と、該鉛直部に直角に突設され横桁材を支持固定する水平部とを備え、前記鉛直部に、長さ調整可能な補強金棒の一端が連結されることを特徴とする。前記補強金棒には、水平方向に延びて天井構造を補強する天井用補強金棒と、鉛直方向に延びて側壁構造を補強する側壁用補強金棒が含まれる。
【０００６】
連結用金物は、屋根ユニットの柱材に梁材及び横桁材を接続させるもので、梁材の一端部は、これを柱材の上端に直角に載せて固定する。また、横桁材はその一端面を柱材の側面に直角に接合させ、梁材に対して横桁材を平面視で直交して配置する。つまり、柱材、梁材及び横桁材は相互に三次元方向において直交して配置する。
【０００７】
連結用金物の構造は、鉛直部の外面に水平部を直角に一体化してなる。鉛直部は、柱材の上端に梁材の一端部を載せた状態で、柱材の側面と梁材の側面を鉛直部の内面に当接させて用いる。鉛直部の内面に柱材と梁材の側面が当たることで、双方の側面が面一になって保持固定される。鉛直部の所定位置には、柱用及び梁用の各ボルト挿通孔を単数又は複数形成する。各孔に挿通したボルトにより、鉛直部に柱材及び梁材を締結固定する。
【０００８】
鉛直部の外面に突設した水平部は、通常断面Ｌ形又はコ字形に形成し、横桁材を水平に載せるための水平支持面を有する。水平部の高さは、一般に柱材の上端位置よりも下側に設定するが、必要により柱材の上端位置よりも上側に設定することがある。水平部は、横桁材の一端部を柱材の側面に対して直角方向に配した状態で、横桁材を水平に支持固定するものである。水平部の所定位置には、横桁用のボルト挿通孔を単数又は複数形成する。この孔に挿通したボルトにより、水平部に横桁材を締結固定する。
【０００９】
以上のように上記連結用金物は、鉛直部に柱材及び梁材を連結し、かつ水平部に横桁材を連結する。これにより、屋根ユニットの支持体たる柱材の上部に、平面視で互いに直交する梁材及び横桁材が接続固定される。実際には、屋根ユニットの支持体は複数の柱材からなり、複数の各柱材ごとに梁材及び横桁材が互いに直交して接続固定され、立体的に丈夫な屋根ユニットを構築する。この場合、各柱材の上端に組付けた複数の梁材は、各柱材の上方において天井部を形成する。一方、各柱材の側面に組付けた複数の横桁材は、各柱材の側方において側壁部を形成する。ここで、連結用金物に対する柱材、梁材及び横桁材の組付けについて言えば、その順序は特に限定されない。例えば、第一の方法では、連結用金物に柱材及び梁材を連結したあと、横桁材を連結用金物に連結できる。第２の方法では、連結用金物に梁材及び横桁材を連結したあと、柱材を連結用金物に連結できる。第３の方法では、連結用金物に横桁材及び柱材を連結したあと、梁材を連結用金物に連結できる。
【００１０】
鉛直部の所定位置には、天井用の係止片を横方向に一体に設けると共に、側壁用の係止片を縦方向に一体に設ける。これら係止片には、柱材を含む構造材の骨組み強度を上げるための補強金棒を連結する。補強金棒は中間部にターンバックル等の長さ調整手段を有し、連結後の補強金棒の長さを任意に伸縮調整可能にする。補強金棒としては少なくとも２種類があり、その一つは天井用補強金棒であり、もう一つは側壁用補強金棒である。
【００１１】
天井用補強金棒は、複数の梁材で形成される水平面内で当該梁材に対して斜め方向に延び、その一端を横方向の天井用係止片に連結する。天井用の補強金棒の他端は、斜向かい側の他の柱材に固定した金物の天井用係止片に連結する。この天井用補強金棒は、複数の梁材に対して筋交いの役割をなすので、複数の梁材及び柱材によって構成される天井構造の骨組み強度を増大させる。
【００１２】
側壁用の補強金棒は、複数の横桁材及び柱材で形成される鉛直面内で当該横桁材に対して斜め方向に延び、その一端を縦方向の側壁用係止片に連結する。側壁用補強金棒の他端は、側方の隣合う他の柱材の下部又は下部近傍の側壁用係止部材に連結する。この側壁用補強金棒は、複数の横桁材及び柱材に対して筋交いの役割をなすので、複数の梁材及び柱材によって構成される側壁構造の骨組み強度を増大させる。
【００１３】
本考案の接続金物を用いれば、建物の屋根ユニットを構成する際に、平面視で互い直交する梁材と横桁材を柱材の上部で簡単に接続でき、特に横桁材については、その一端面を柱材の側面に直角に接合させることができる。また、鉛直部の所定位置には、天井用の係止片又は側壁用の係止片を一体に設け、係止片に長さ調整可能な補強金棒の一端を連結できるようにしている。そのため、連結用金物で接続された後の複数の柱材の間、梁材の間及び横桁材の間は、これら補強金棒により相互に連結補強することができる。
【００１４】
これにより、天井部分及び側壁部分を含む屋根全体の骨組み強度が格段に向上し、天井や側壁の各部に多数の木製筋交いを設ける必要がない。さらに、この接続方式では、構造材の側面を金物の鉛直部や水平部に当接した状態で固定している。そのため、鉛直部や水平部の面積に応じて構造材の固定面積を広くできるので、構造材の連結強度を高めることができる。従来方式では、梁材や横桁材の端面が傾斜していた場合は、これらの位置決め精度が低下する欠点があったが、本考案では、梁材等の側面を連結用金物に密接連結するので、梁材等の端面精度に関係なく、連結用金物の鉛直部や水平部をガイド面として、梁材等の正確な直交方向の位置決めを自動的に確保することができる。
【考案の効果】
【００１５】
本考案によれば、下記の優れた効果がある。
（１）上弦材と下弦材との間に複数のラチス材を斜めに連結してなるトラス構造の屋根ユニットにおいて、柱材と上弦材及び柱材と下弦材との各々の接合点を起点として対角線上に筋交材を配したので、同じ間口であれば、強度を低下させることなく下弦材及び柱材の断面積が小さくて済み、製作コストを削減できる。
（２）柱材及び梁材の側面が固定される鉛直部に、横桁材を支持する水平部を直角に突設したことにより、構造材に連結用凹凸部を加工する必要がなく施工効率が向上するだけでなく、横桁材の一端を柱の側面に直角に接合することができると。
（３）鉛直部に、長さ調整可能な補強金棒を連結することにより、複数の構造材の間の強度を増大させることができるので、天井部及び側壁部を含む屋根全体の骨組み強度が格段に向上し、従来必要であった筋交いをなくすことができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本考案の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１（ａ）は本考案に係るトラス構造屋根ユニットの正面図、（ｂ）は従来のトラス構造屋根ユニットの正面図、図２は図１（ａ）の要部拡大図、図３は本考案に係る連結用金物及び構造材を示す斜視図、図４は図３の連結用金物を使用した屋根ユニットを示す斜視図、図５は本考案に係る屋根ユニットを摸式的に示す平面図である。
【実施例】
【００１７】
図１（ａ）及び図２は、本考案に係る屋根ユニット構造を示すものであり、畜舎等の簡易な建築物の屋根として施工される。尚、同図には、屋根荷重から下弦材（梁材）２ｂと柱材１が受ける応力分布も含めて示している。屋根ユニットＲは、上弦材２ａと下弦材２ｂの間に複数のラチス材１５を斜めに連結したトラス構造とされ、その両端部、すなわち、柱材１と上弦材２ａ及び柱材１と下弦材２ｂとの各々の接合点を起点として対角線上に筋交材１６を配している。本考案の屋根ユニットＲでは、σ２の位置の応力度で材料の断面積を算定する。応力を解析した結果、筋交材１６に働く応力Ｎ１が全応力Ｎとは逆方向に働き、柱材１近傍の応力分布は全応力Ｎよりも小さい応力Ｎ２となることが判明した。
【００１８】
比較するために、図１（ｂ）に従来の屋根ユニット構造を示すが、ここでは、上弦材２ａを柱材１から屋根の内側方向に向かって支える方杖材１７が配置されている。そして、この方杖材１７を用いるトラスの下弦材２ｂは、図中、σ１で示す位置の応力度で材料の必要な断面積を算定する。すなわち、建物は中心から柱の方に向かって応力度が大きくなる。このため、構造材は応力度の一番大きい位置で断面積を算出しなければならない。したがって、本考案に係る屋根ユニット構造により、同じ間口であれば、強度を低下させることなく下弦材２ｂ及び柱材１の断面積が小さくて済み、製作コストを削減できる。
【００１９】
図３乃至図５に示すように、本実施例では、屋根ユニットＲを施工するにあたり、柱材１（Ａ）の上部に、互いに直交する梁材２及び横桁材３を接続するときに連結用金物４を適用する。この連結用金物４は、内面に柱材１及び梁材２の側面が固定される垂直ベース板（鉛直部）６と、この垂直ベース板６の外側に直角に設けられた水平アングル（水平部）７とからなる。水平アングル７の水平支持板７ａには、横桁材３の端部を水平に載置固定する。垂直ベース板６には係止片８、９を設け、各係止片８、９に、ターンバックル１２を有する補強金棒１０、１１の一端を連結する。すなわち、水平面内で対角線方向に延びる一対の天井用補強金棒１０により天井部分を補強し、鉛直面内で傾斜方向に延びる一対の側壁用補強金棒１１により側壁部分を補強する。
【００２０】
屋根ユニットＲの支持体は、複数の柱材１により構成されている。例えば、屋根ユニットＲの中間部を支える柱材１の上端部には、平面視で互い直交する梁材２及び横桁材３が連結用金物４によって接続されている。連結用金物４は、柱材１側部の両側又は片側に取り付けられている。梁材２は、屋根ユニットＲの天井部分を骨組みする構造材であり、横桁材３は、屋根ユニットＲの側壁部分を骨組みする構造材である。これら構造材２、３の上方には天井材１３を介して、トタンなどの屋根部材１４が取り付けられている。柱材１、梁材２及び横桁材３の素材としては、縦、横のサイズがほぼ同じである断面四角形の木材が用いられている。梁材２の一端部は柱材１に対し水平な直交方向に延び、梁材２の一端部の下面は柱材１の上端面に載置されている。また、柱材１の側面には横桁材３の一端面が接合し、横桁材３は柱材１に対し水平な直交方向に延びている。柱材１、梁材２及び横桁材３の連結部における所定位置には、それぞれ複数のボルト用孔が穿設されている。これら屋根ユニットＲの構造材は、ボルト５により連結用金物４に連結固定されている。
【００２１】
連結用金物４は、平坦な内面を有する垂直ベース板６と、この垂直ベース板６の外側に直角に突出して延びる水平アングル部７とを一体化して構成されている。垂直ベース板６の両側縁部には、複数個の梁用ボルト挿通孔と柱用ボルト挿通孔が上下に穿設されている。垂直ベース板６の横幅は柱材１の横幅の約１．５倍とされ、また垂直ベース板６の縦寸法は梁材２の厚さの２倍以上とされている。柱材１に梁材２を接続するときは、柱材１の上端部側面と梁材２の一端部側面を垂直ベース板６の内面に当接させたのち、柱用ボルト挿通孔、梁用ボルト挿通孔にそれぞれボルト５を挿通して締付けて接続固定することができる。
【００２２】
垂直ベース板６の所定位置には、天井用係止片８が横方向（水平方向）に一体に設けられ、天井用係止片８にはボルト５を介して、天井用補強金棒１０の一端が係止固定されている。天井用補強金棒１０の中間部には、図４に示すように、長さを伸縮調整させるためのターンバックル１２が取り付けられている。天井用補強金棒１０は、梁材２とほぼ同じ高さの水平面内において、対角線方向に延びている。図５に示すように、柱材１（Ａ）に一端が連結された天井用補強金棒１０の他端は、対角線方向側の他の柱材１（Ｂ）に固定した金物の天井用係止片に連結されている。
【００２３】
垂直ベース板６の天井用係止片８よりも下方位置には、側壁用係止片９が縦方向（鉛直方向）に一体に設けられ、側壁用係止片９にはボルト５を介して、側壁用補強金棒１１の一端が係止固定されている。側壁用補強金棒１１の中間部には、長さを伸縮調整させるためのターンバックル１２が取り付けられている。側壁用補強金棒１１は、柱材１と横桁材３で形成される鉛直面内において、所定の傾斜方向に延びている。側壁用補強金棒１１の他端は、壁方向に対向する近接の柱材１（Ｃ）下端部の側壁用係止片に連結されている。
【００２４】
水平アングル７は、断面略Ｌ字形に形成された構造材であって、横桁材３が載置固定される水平支持板７ａと、この水平支持板７ａの一側に設けた起立板７ｂとからなっている。水平支持板７ａの所定位置には、横桁用ボルト挿通孔が複数穿設されている。水平支持板７ａの高さは、柱材１の上端面よりも若干下方に位置している。水平支持板７ａに横桁３を接続するときは、水平支持板７ａに横桁材３の一端部を載せたのち、横桁用ボルト挿通孔にボルト５を挿通して締付け固定することができる。尚、図中、Ｗは地面に立設したコンクリート壁である。
【００２５】
上記連結用金物４を用いた屋根用構造材１〜３の組み立て手順の一例について説明する。
先ず、複数の柱材１（Ａ）の上端部に金物４を取り付ける。この場合、柱材１の上端部側面に垂直ベース板６の内面を当てて、ボルト５を柱用ボルト挿通孔に通して締付けることで、垂直ベース板６を柱材１に締結固定する。次に、柱材１の上端面に梁材２の一端部を載せ、この状態で梁材２の一端部側面を垂直ベース板６の内面に密着して当接させる。そして、ボルト５を梁用ボルト挿通孔に通して締付けることで、垂直ベース板６に梁材２を締結固定する。このあと、垂直ベース板６外面側の水平アングル７に横桁材３を接続する。この場合、まず水平アングル７の水平支持板７ａに横桁材３の一端部を水平に載せる。次に、水平支持板７ａの横桁用ボルト挿通孔にボルト５を下方から通して締付けることで、水平支持板７ａの上に横桁材３を水平に締結固定する。
【００２６】
これにより、各柱材１の上端に梁材２が載置固定されると共に、柱材１の上部側面に横桁材３が連結固定される。連結後に梁材２及び横桁材３は、平面視で互い直交して組付けられる。このあと、複数の柱材１の間、梁材２の間及び横桁材３の間に、一対の天井用補強金棒１０及び側壁用補強金棒１１をＸ字状に掛け渡して補強する。天井用補強金棒１０を掛け渡す際は、垂直ベース板６の天井用係止片８にボルト５を介して、天井用補強金棒１０の一端を係止固定し、天井用補強金棒１０の他端は、対角線方向Ｃ側の柱材１（Ｂ）に固定した金物の天井用係止片に連結する。連結後、ターンバックル１２の締込み操作により、天井用補強金棒１０を緊張状態にすべく長さ調整する。
【００２７】
側壁用補強金棒１１を掛け渡す際は、側壁用係止片９にボルト５を介して、側壁用補強金棒１１の一端を係止固定し、側壁用補強金棒１１の他端は、鉛直壁面内に対向する他の柱材１の下端部の側壁用係止片に連結する。連結後、ターンバックル１２の締込み操作により、側壁用補強金棒１１を緊張状態にすべく長さ調整する。複数の柱材１、梁材２及び横桁材３の間に、天井用補強金棒１０及び側壁用補強金棒１１を掛け渡すことにより、屋根ユニットＲ全体としての天井部分及び側壁部分の骨組み強度が増大する。
【００２８】
この連結用金物４を用いれば、建物の屋根ユニットＲを構成する際に、横桁材３の一端面を柱材１の側面に直角に接合することができる。また、柱材１の側面と梁材２の側面は、連結用金物４の垂直ベース板６に当接し、面一状態で接合固定される。この場合、柱材１や梁材２よりも幅広の垂直ベース板６を使用することにより、所要の接触面積が確保され、かつ複数のボルト５で柱材１及び梁材２が締結固定されている。したがって、その分だけ柱材１や梁材２の垂直ベース板６に対する連結強度がアップする。梁材２は垂直ベース板６を鉛直ガイド面として、鉛直方向の位置決めが自動的に行われる。同様に、水平アングル７の水平支持板７ａを所要長さ以上に設定し、この上に横桁材３の一端部下面を載置して複数のボルト５で締結している。したがって、横桁材３の側面が起立板７ｂの内面に当接密着させて固定することと相まって、横桁材３の水平アングル７に対する連結強度がアップする。横桁材３は水平支持板７ａを水平ガイド面として、水平方向の位置決めが自動的に行われる。
【００２９】
尚、本考案は上記実施例に限定されず、種々の応用変形が可能である。例えば、上記実施例と異なる手順で屋根用構造材を組み立てることができる。先ず、２本の梁材２及び２本の横桁材３を４個の連結用金物４を用いて、まず四角形の天井枠部分を組み立てる。次に、この天井枠部分を４本の柱材１の上端に持ち上げ、その状態で、連結用金物４の垂直ベース板６を柱材１の側面に締結固定する。この組み立て方法では、地面上で梁材２と横桁材３を連結用金物４に容易に接合でき、組付時における作業性が向上する。また、上記実施例では構造材の断面形状は四角形としたが、円形の柱などに適用することも考えられる。この場合、連結用金物４の鉛直部及び水平部の連結面を、柱材１等の構造材の表面形状に応じた曲面又は平面に形成するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は本考案に係るトラス構造屋根ユニットの正面図、（ｂ）は従来のトラス構造屋根ユニットの正面図である。
【図２】図１（ａ）の要部拡大図である。
【図３】本考案に係る連結用金物及び構造材を示す斜視図である。
【図４】図２の連結用金物を使用した屋根ユニットを示す斜視図である。
【図５】本考案に係る屋根ユニットを摸式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      柱材
２      梁材
２ａ    上弦材
２ｂ    下弦材
３      横桁
４      連結用金物
５      ボルト（締結具）
６      垂直ベース板（鉛直部）
７      水平アングル（水平部）
７ａ    水平支持板
７ｂ    起立板
８      側壁用係止片
９      天井用係止片
１０    天井用補強金棒
１１    側壁用補強金棒
１２    ターンバックル（長さ調整手段）
１３    天井材
１４    屋根部材
１５    ラチス材
１６    筋交材
１７    方杖材
Ｎ      荷重（応力）
Ｒ      屋根ユニット
Ｗ      コンクリート壁
【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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