(57)【要約】薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造において、特に、薄板軽量形鋼を枠材等として用いる建築物の枠材と鋼製根太を緊結する接合構造および屋根の主構造となるボルト接合トラス構造とすることで、大地震や台風等の強風にも十分耐えうる鋼製建築物を提供する。その構成は、壁を形成する鋼製枠材と鋼製根太を緊結する連結部に、鋼製枠材の断面積と同等もしくは７０％以上の断面積を有する鋼製補強部材を挿入・固定した薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。また、薄板軽量形鋼の上弦材、下弦材、ラチス材をトラス状に組み立ててなるトラス構造であって、上弦材、下弦材およびラチス材の接合部に少なくとも１つ以上の接合貫通孔を有し、各部材接合部同士を連結して接合部を形成し、かつ接合貫通孔にファスナーを挿入して各部材を締結・固定して構成した薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁を形成する鋼製枠材と鋼製床根太を緊結する連結部に、前記鋼製枠材の断面積と同等もしくは７０％以上の断面積を有する鋼製補強部材を挿入・固定したことを特徴とする薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
【請求項２】
壁を形成する鋼製枠材と、鋼製またはコンクリート製基礎をボルトにて緊結する連結部に、前記ボルト径の１．５倍以上のボルト貫通孔を有する鋼製連結金物を挿入・固定したことを特徴とする薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
【請求項３】
前記連結金物に、前記ボルト貫通孔と同径もしくは前記ボルト径より大きめのボルト貫通孔を有する添え板を組み合わせた接合構造としたことを特徴とする請求項２記載の薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
【請求項４】
薄板軽量形鋼の上弦材、下弦材およびラチス材をトラス状に組み立ててなるトラス構造であって、前記上弦材、下弦材およびラチス材の接合部に少なくとも１つ以上の接合貫通孔を有し、各部材接合部同士を連結して接合部を形成し、かつ前記接合貫通孔にファスナーを挿入して各部材を締結・固定した構成としたことを特徴とする薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
【請求項５】
前記上弦材、下弦材およびラチス材の連結接合部に設けた前記接合貫通孔に合致するように少なくとも１つ以上の接合貫通孔を有する接合金物を当接して各部材を締結・固定した構成としたことを特徴とする請求項４記載の薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
【請求項６】
前記接合金物が板厚１．６ｍｍ以上の鋼製座金またはワッシャーであることを特徴とする請求項５記載の薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
【請求項７】
請求項１〜６記載のいずれかの項に記載の薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造を有することを特徴とするスチールハウス。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造に関し、特に耐震・耐風鋼製建築物の接合構造であって、薄板軽量形鋼を枠材等として用いる建築物の枠材と鋼製根太を緊結する接合構造および屋根の主構造となるボルト接合トラス構造における接合構造に関するものである。なお、本発明でいう薄板軽量形鋼とは板厚２．３ｍｍ以下の薄鋼板を加工した形鋼による建築構造物の各部材をいう。
背景技術
近年、耐震・耐風鋼製建築物が脚光を浴びているが、この鋼製建築物は、板厚２．３ｍｍ以下の薄鋼板をロールフォーミングで形鋼に形成し、そのままの状態或いは曲げ加工した形鋼を枠材、根太或いは屋根材として使用し、各部材を補強部材或いは各部材間をネジ接合して建築枠を構築している。従来、この鋼製建築物においては、各部材間を緊結・接合する接合部が数多く存在している。例えば、上層階根太および下層階根太と枠材を緊結する部位、枠材同士、枠材と鋼製またはコンクリート製基礎を緊結する部位、および屋根トラス構造においては上弦材同士を緊結する部位、上弦材と下弦材を緊結する部位、或いは上弦材、下弦材を連結するラチス材を緊結する部位である。そして、これらの緊結する部位には殆どの場合において補強金物或いは連結金物が補強のために用いられている。また、屋根構造においては、板厚１ｍｍ程度の形鋼による山形の屋根トラスを構築する場合、２つの上弦材と１つの下弦材およびラチス材等を三角形に配置して治具等にて仮固定し、各弦材間の接合部をドリリングタッピングねじにより接合されている。
上述した各部材間を緊結・固定する接合構造について従来より実施されている接合構造を基に図１に基づいて説明する。
先ず、根太と枠材を緊結する部位、枠材同士の接合構造は、図１に示すように、枠材１は上層階の支柱を形成し、枠材２は下層階の支柱をそれぞれ形成し、これら枠材の端部はトラック３、４とＴ字型に直角に連結され、更に前記トラック３、４の間には根太５が梁渡され、この根太５と直交する方向で根太６が取り付けられ、そして、この根太６の直上には床７が敷設される。前記根太５の側面には壁を形成する側面壁材８が張られ壁部を形成する。
前記枠材１と枠材２とは上層階および下層階を突き抜けた一体構造ではなく、組立構造であるが故に両者の間には前記根太５、根太６を介在する空間部が存在する。この空間部には前記根太６で、前記枠材１の直下部、および枠材２の直上部で前記根太５および根太６が直角に連結・当接している。この当接する部位の接合部には当然補強が必要であり、従来では前記接合部には平鋼板を単に直角に折り曲げた薄鋼板製の部材９がビスまたはリベット止されている。
しかしながら、前記部材９は軽量化のために接合面積に比較して断面積が高々５０％程度しかなく強度が不足している。特に、大地震、強風時には建築構造物に相当の力が加わり、枠材には引張力、或いは圧縮力が作用して根太５、根太６の変形に伴い床材または天井材も局部的に変形し、家屋が傾斜して居住環境が悪化することになる。
一方、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記枠材２を鋼製またはコンクリート製基礎１０に固定するためにホールダウン金物２１が使用される。このホールダウン金物２１は、前記枠材２と鋼製背板２２とがビス等の連結手段で連結される。また、このホールダウン金物２１は、鋼製側板２３、２４と、それら側板の間にあって前記側板２３、２４に取り付けられた底板２５で形成されている。前記底板２５の中央部近傍において、ボルト孔２６に上記鋼製またはコンクリート製基礎１０のアンカーボルト孔を貫通させてアンカーボルトとホールダウン金物２１を緊結する。多くの場合、前記底板２５に設けたボルト孔の孔径はアンカーボルト径と同径か或いは極く僅かしか大きくないために、予め工場で製作した各部材、特に前記ホールダウン金物２１の孔の位置とアンカーボルト孔が一致せずに組み立てが困難な場合が多い。また、図２（ｂ）に示すように、前記底板２５をホールダウン金物２１の上方に設けた場合、アンカーボルト締め付けを強固にするとホールダウン金物２１が変形することになる。
次に、屋根構造における接合構造について説明する。従来の屋根構造においては、図５（ａ）に示すように、板厚１ｍｍ程度の形鋼による上弦材５０、５１と下弦材５２の両端を前記上弦材端部に連結して山形に組み合わせ、必要により斜行するラチス材５３を取付け、治具にて仮固定し、各弦材間の接合部をドリリングタッピングねじ５４により接合して構成している。この屋根トラス構造においては、前述の上弦材５０、５１と下弦材、或いはラチス材５３の仮固定のための治具が必要であり、この治具と各弦材を据えつけるため、屋根トラスの大きさ以上の精度の良い水平面が必要であり、現場でそのスペースを確保することは困難であり、そのため、地上で完成させた屋根トラスを天井面まで持ち上げて運搬して設置している状況にある。この完成した屋根トラスは、その大きさ、重量のためハンドリングが困難であるという問題がある。
また、ドリリングタッピングねじ５４を上弦材５０、５１と下弦材の接合部に打ち込む必要があるが、各弦材の接合部には通常少なくとも４ケ所以上でドリリングタッピングねじでビス止めされるが、屋根トラスの大きさによってはそれ以上のビス止めが必要であること、ビス止め用ねじ１本当たりの耐力が低いために必要接合強度を得るために相当量の本数、最大では２０本程度のビス止めが必要であること、このためのビス止め作業量が大きく非効率であること、前記ビス止め位置合わせのために各弦材を正確に配置する必要があること、予めこれらの数のビス止め用孔を各弦材に設けることはオフラインでの作業量が必要になること、狭い接合箇所に多くのビスを打つため所定間隔以上の小さい間隔でのビス打ちによる接合部強度の低下を招く等、多くの問題を抱えている。更に悪いことには、これら各弦材の板厚は１ｍｍ程度と薄いために局部座屈が発生するという問題がある。
発明の開示
本発明は、薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造に関し、特に耐震・耐風鋼製建築物の接合構造であって、薄板軽量形鋼を枠材等として用いる建築物の接合構造において上述した各問題点を一挙に解決しうる接合構造を提供するものである。すなわち、枠材と鋼製根太を緊結する接合構造において枠材の断面積との関係で補強強度を勘案した鋼製補強部材、および上層階および下層階を形成する根太と枠材同士を緊結する接合部、および枠材と鋼製またはコンクリート製基礎を緊結する鋼製連結金物構造を提供するものである。
更に、本発明においては、屋根トラス等におけるボルト接合構造において屋根勾配の変更にも容易に対応でき、寸法誤差等によってもトラス構築が容易で、さらには現場施工精度の向上に伴う作業能率向上が図れる接合構造を提供するものである。
本発明は、上述した目的を達成する手段を提供するもので、その要旨は以下の通りである。
（１）壁を形成する鋼製枠材と鋼製床根太を緊結する連結部に、前記鋼製枠材の断面積と同等もしくは７０％以上の断面積を有する鋼製補強部材を挿入・固定したことを特徴とする薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
（２）壁を形成する鋼製枠材と、鋼製またはコンクリート製基礎をボルトにて緊結する連結部に、前記ボルト径の１．５倍以上のボルト貫通孔を有する鋼製連結金物を挿入・固定したことを特徴とする薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
（３）前記連結金物に、前記ボルト貫通孔と同径もしくは前記ボルト径より大きめのボルト貫通孔を有する添え板を組み合わせた接合構造としたことを特徴とする（２）記載の薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
（４）薄板軽量形鋼の上弦材、下弦材およびラチス材をトラス状に組み立ててなるトラス構造であって、前記上弦材、下弦材およびラチス材の接合部に少なくとも１つ以上の接合貫通孔を有し、各部材接合部同士を連結して接合部を形成し、かつ前記接合貫通孔にファスナーを挿入して各部材を締結・固定した構成としたことを特徴とする薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
（５）前記上弦材、下弦材およびラチス材の連結接合部に設けた前記接合貫通孔に合致するように少なくとも１つ以上の接合貫通孔を有する接合金物を当接して各部材を締結・固定した構成としたことを特徴とする（４）記載の薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
（６）前記接合金物が板厚１．６ｍｍ以上の鋼製座金またはワッシャーであることを特徴とする（５）記載の薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造。
（７）（１）〜（６）のいずれかの項に記載の薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造を有することを特徴とするスチールハウス。
発明を実施するための最良の形態
次に、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図３は、本発明による各枠材間を緊結・接合する接合構造を示したものである。図３において、枠材１は上層階の支柱を形成し、枠材２は下層階の支柱をそれぞれ形成し、これら枠材の端部はトラック３、４とＴ字型に直角に接合し、更に前記トラック３、４の間には根太５が取付けられ、更に、前記根太５と直交する方向で根太６が取り付けられ、そして、この根太６の直上には床７が敷設される。一方、根太５の側面には壁を形成する側面壁材８が張られる。前記枠材１と枠材２とは上層階および下層階を突き抜けた一体構造ではなく、組立構造であるが故に両者の間には前記根太５、根太６を介在する空間部が存在する。この空間部には、前記枠材１の直下部、および枠材２の直上部で前記根太５および根太６が直角に連結・当接している。この構造は図１に示した態様と同じである。
しかし、図１における従来構造と大きく相違する点は、従来構造では、根太６が根太５の側面と直角に連結・当接している接合部には平鋼板を単に直角に折り曲げただけの薄鋼板製の部材９がビスまたはリベット止された補強がなされているのみであるため、地震等の災害時には構造的に強度が不足する。すなわち、前記部材９は軽量化のために接合面積に比較して断面積が高々５０％程度しかなく強度が不足している。特に、大地震、強風時には建築構造物に相当の力が加わり、縦枠材には引張力、或いは圧縮力が作用して根太５、根太６の変形に伴い床材または天井材も局部的に変形し、家屋が傾斜して居住環境が悪化することになる。
そこで、本発明における補強接合構造では、矩形状、溝形状の形状を有する前記枠材の断面積と同等もしくは７０％以上の断面積を有する鋼製補強部材９’を挿入・固定したものであり、その具体的構造は、図３の引出し・拡大部に示したように、鋼製補強部材を矩形状、溝形状の形状を有する鋼製補強部材９’を取り付けるものである。このような断面積の大きい鋼製補強部材９’を取付けることにより、例えば、震度５以上の大地震や風速３０ｍ／ｓｅｃ以上の暴風雨にも十分耐えることが可能になる。しかしながら、前記鋼製補強部材９’の枠材の断面積の１００％以上を超えると重量が嵩んだり、接合部が強固になり過ぎることから、前記鋼製補強部材９’の断面積は枠材の断面積と同等もしくは７０％以上が好ましい。一方、本発明における鋼製建築物の基礎の固定に当たっては、図４に示すように、枠材２と鋼製またはコンクリート製基礎１０を緊結する連結部となる底板２５に、好ましくは、ボルト径の１．５倍以上のボルト貫通孔２７を設け、かつ、添え板２８にボルト貫通孔２９がボルト径と同程度のボルト貫通孔を設けるものである。ここで、底板２５に設けるボルト孔径をボルト径の１．５倍以上、例えば、１６ｍｍ径のボルトに対しては２４ｍｍ以上のボルト貫通孔を、また１９ｍｍ径のボルトに対しては２８．５ｍｍ以上のボルト貫通孔とすることで、施工誤差を吸収できるようになる。このボルト貫通孔径をより大きくした場合には、当然のことながら強度低下が起こるために無闇に大きくできないことは勿論である。
また、本発明による屋根構造は、図５（ｂ）に示すように、板厚２．３ｍｍ以下の薄鋼板からなる形鋼による上弦材５０、５１と下弦材５２の両端を前記上弦材端部に連結してトラス状に組み立ててなるトラス構造であって、必要により斜行するラチス材５３を取付け、前記上弦材５０、下弦材５２およびラチス材５３の先端接合部に少なくとも１つ以上のファスナー孔５５を予め地上にて穿孔して設け、各部材接合部同士を重合して連結接合部５６を形成し、かつ前記ファスナー孔５５に連結ボルト等のファスナー５７を挿入して各部材を締結・固定したトラス構造とする。更に、上記上弦材５０、５１、下弦材５２およびラチス材５３の連結部には接合金物５６を予め設けたファスナー孔位置に合致させ、連結ボルトで接合可能な少なくとも１つ以上のファスナー孔５８を有する接合金物５６、好ましくは、板厚１．６ｍｍ以上の鋼製座金或いはワッシャー等の部材を当接して緊結・固定したトラス構造とすることが好ましい。なお、前記鋼製座金或いはワッシャー等のファスナー貫通孔の径はボルト頭部の径よりも大きいものが強度上昇の面から好ましい。
このような構成を有する本発明による建築物の屋根構造においては、接合する部材を透孔の位置合わせ行うだけで正確に配置できるため現場組み立て作業が大幅に改善され、しかも、従来ではビス５〜６本で接合していたものが、１本のボルトで簡単に接合できるため接合作業が著しく軽減させる。
なお、本発明は耐震・耐風鋼製建築物としてスチールハウスへの適用に効果を有するものである。
産業上の利用可能性
以上述べたように、本発明は、薄板軽量形鋼を用いた建築物の接合構造において、特に、薄板軽量形鋼を枠材等として用いる建築物の枠材と鋼製根太を緊結する接合構造および屋根の主構造となるボルト接合トラス構造が容易に提供でき、特に大地震や台風等の強風にも十分耐えうる鋼製建築物を提供可能で、しかも作業性が大幅に改善できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来法による鋼製建築物の縦枠材、鋼製根太の接合構造を示す図。
図２は、従来法による鋼製建築物の縦枠材と土台の接合構造を示す図。
図３は、本発明による鋼製建築物の縦枠材、鋼製根太の接合構造を示す図。
図４は、本発明による鋼製建築物の縦枠材と土台の接合構造を示す図。
図５は、従来法および本発明による鋼製建築物のトラス構造における接合構造を示す図。
【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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【国際調査報告】
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