JP2004162485A

JP2004162485A - 複合パネル構造

Info

Publication number: JP2004162485A
Application number: JP2002332441A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Sugano; 良一菅野; Tatsuo Ezaki; 辰生江崎; Yoshimitsu Murahashi; 喜満村橋
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-10
Also published as: WO2004046484A1; AU2003227366A1; TW200407492A

Abstract

【課題】低層の小規模建築物に適用される壁用のパネル構造について、特に耐力要素、断熱要素、意匠要素を兼ね備えた複合パネル構造を提供する。
【解決手段】外壁側薄板鋼板４と接合側薄板鋼板５によって芯材６を両側から挟み込んで、各薄板鋼板と前記芯材とをそれぞれ接着して構成された金属サンドイッチパネル２の接合側薄板鋼板５に、薄板軽量形鋼製の縦枠材７および横枠材８を前記金属サンドイッチパネル２の形状に概略合致するように組み立てられた矩形枠体３を接合した複合パネル構造であって、前記金属サンドイッチパネル２と前記矩形枠体３との接合は、前記矩形枠体３の側から接合側薄板鋼板５を貫通するファスナー１２によって行なわれ、前記ファスナー１２が外壁側薄板鋼板４を変形させていないことを特徴とする複合パネル構造１。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチールハウス（板厚１ｍｍ前後の薄板軽量形鋼による枠材と構造用面材による鉄鋼系パネル構造）を含む低層の小規模建築物に適用される壁用のパネル構造について、特に耐力要素、断熱要素、意匠要素を兼ね備えた複合パネル構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年ではフリープラン対応型住宅の一例として、薄板軽量形鋼による枠材と構造用面材による壁枠組工法のスチールハウスが注目を集めている。このスチールハウスは枠材に鋼材を用いているため、従来の木造の壁枠組工法と比べて地震や強風に強く、高い安全性を確保できる。またスチールハウスでは高強度の壁枠組パネルが家全体を周囲から支持するため、建物内部の柱に依存しない大空間を確保できるなど、設計の自由度が非常に高い点でも優れている。
【０００３】
従来のスチールハウスの壁面構造については、特許文献１（特願２００２−１０７８９６明細書）に記載がある。この特許文献１によれば、従来のスチールハウスの壁面は、薄板形鋼を挟み込むように外壁部材（合板）と内壁部材（石膏ボード）とをドリルねじで接合し、外壁部材の外側に断熱材を取り付け、さらにその外側に外装材を取り付けて構成されている。
【０００４】
しかし、従来のスチールハウスの壁面構造では、主に枠材などの耐力要素、断熱材による断熱要素、外装材による意匠要素がそれぞれ独立しているため、結果として材料費や製作費がかさむ構造となっており、依然として改善の余地が残されている。
【０００５】
【特許文献１】
特願２００２−１０７８９６明細書，図５および図６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来技術の課題を解決するためにされたものであり、その目的は特に耐力要素、断熱要素、意匠要素が一体化しており、コスト面、施工性で有利な複合パネル構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明の複合パネル構造は以下のように構成される。すなわち、本発明の複合パネル構造は、外壁側薄板鋼板４と接合側薄板鋼板５によって芯材６を両側から挟み込んで、各薄板鋼板と前記芯材とをそれぞれ接着して構成された金属サンドイッチパネル２の接合側薄板鋼板５に、薄板軽量形鋼製の縦枠材７および横枠材８を前記金属サンドイッチパネル２の形状に概略合致するように組み立てられた矩形枠体３を接合した複合パネル構造であって、前記金属サンドイッチパネル２と前記矩形枠体３との接合は、金属サンドイッチパネル２側から矩形枠体３側に貫通するファスナー１２（ドリルねじ１２ａまたはワンサイドリベット１２ｂなど）によって行なわれることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の複合パネル構造は、外壁側薄板鋼板４と接合側薄板鋼板５によって芯材６を両側から挟み込んで、各薄板鋼板と前記芯材とをそれぞれ接着して構成された金属サンドイッチパネル２の接合側薄板鋼板５に、薄板軽量形鋼製の縦枠材７および横枠材８を前記金属サンドイッチパネル２の形状に概略合致するように組み立てられた矩形枠体３を接合した複合パネル構造であって、前記金属サンドイッチパネル２と前記矩形枠体３との接合は、前記矩形枠体３の側から接合側薄板鋼板５を貫通するファスナー１２によって行なわれ、前記ファスナー１２が外壁側薄板鋼板４を変形させていないことを特徴とする。
【０００９】
さらに金属サンドイッチパネル２の芯材６には、プラスチックフォームを用いることが好ましい。
【００１０】
なお、本明細書において矩形枠体３が金属サンドイッチパネル２の形状に「概略合致」するとは、金属サンドイッチパネル２の大きさと矩形枠体３の大きさとが必ずしも完全一致する必要はなく、金属サンドイッチパネル２に対して矩形枠体３が若干小さい場合や若干はみ出る場合をも含む趣旨である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る複合パネル構造を、図１から図４を参照しつつ説明する。第１実施形態の複合パネル構造１は、金属サンドイッチパネル２に矩形枠体３を接合して構成されている。
【００１２】
金属サンドイッチパネル２は、外壁側薄板鋼板４および接合側薄板鋼板５と、芯材６とから構成され、芯材６を外壁側薄板鋼板４および接合側薄板鋼板５で両側から挟み込んで、接着により一体化させて形成される。なお、金属サンドイッチパネル２の芯材６には断熱性に優れた材質、特に硬質ウレタンなどのプラスチックフォームを使用するのが好ましい。
【００１３】
この金属サンドイッチパネル２の横方向両端には、上下に延長する連結凸部２ａおよび連結凹部２ｂが形成されている。そして、金属サンドイッチパネルの連結時においては、１つの金属サンドイッチパネルの連結凸部２ａと隣接する金属サンドイッチパネルの連結凹部２ｂとが嵌合するようになっている。
【００１４】
金属サンドイッチパネル２に用いられる外壁側薄板鋼板４および接合側薄板鋼板５には、厚さ０．５ｍｍ程度の薄鋼板が用いられており、その全体形状は長方形に形成されている。外壁側薄板鋼板２および接合側薄板鋼板５の横方向両端は、連結凸部および連結凹部を形成するための折り曲げ加工が施されている。なお、外壁側薄板鋼板４には、外装材としての意匠効果を向上させるため折り曲げ加工等によって模様を施すようにしてもよい。
【００１５】
また金属サンドイッチパネル２の接合側薄板鋼板５に接合される矩形枠体３は、左右１対の縦枠材７と、上下１対の横枠材８とから構成されている。矩形枠体３の縦枠材７は接合側薄板鋼板５の左右端部にそって上下方向に延長しており、横枠材７は接合側薄板鋼板５の上下端部にそって横方向に延長している。すなわち、縦枠材７および横枠材８は金属サンドイッチパネル２の形状に概略合致するように組み立てられている。
【００１６】
第１実施形態の矩形枠体３では、縦枠材７は２つのリップ付溝形鋼９，９をドリルねじ１２ａで背中合わせに接合して構成されている。そして縦枠材７は、リップ付溝形鋼９，９のフランジが接合側薄板鋼板５と面接触する状態で配置される。
【００１７】
また縦枠材７を構成する片方のリップ付溝形鋼９において、接合側薄板鋼板５と面接触するフランジには、接合側薄板鋼板５に向けてファスナー１２（ドリルねじまたはワンサイドリベットなど）が打ち込まれている。このファスナー１２の先端は、リップ付溝形鋼９のウェブと接合側薄板鋼板５とを貫通して芯材６に埋もれており、意匠要素となる外壁側薄板鋼板４が変形することがないように構成されている。
【００１８】
一方、矩形枠体３の横枠材８には、ウェブ幅が縦枠材７の厚みより若干大きく設定されたＣ字状の溝形トラック１３が用いられる。この溝形トラック１３は、金属サンドイッチパネル２との接合を容易にするためフランジの長さが左右で異なるように設定されている。そして、金属サンドイッチパネル２に予め固定された縦枠材７の上下に、長フランジが金属サンドイッチパネル２に面するように溝形トラック１３を被せることで、矩形枠体３が組み立てられている。
【００１９】
なお、縦枠材７および横枠材８に用いられる形鋼の板厚は１ｍｍ以下であることが多いため、矩形枠体３の隅部における縦枠材７および横枠材８の干渉は、通常は考慮する必要はない。しかし、形鋼の板厚が厚くなる場合には、縦枠材の端部に絞り加工を施すなどの手段により、縦枠材７および横枠材８の干渉を防止することが可能である［図示を省略する］。
【００２０】
また溝形トラック１３の長フランジには、金属サンドイッチパネル２に向けてファスナー１２が打ち込まれており、溝形トラック１３と金属サンドイッチパネル２とが接合されている。また、溝形トラック１３の短フランジと縦枠材７との交差部には仮止め用のドリルねじ１２ａが螺合されている。なお、溝形トラック１３を金属サンドイッチパネル２に接合するファスナー１２の先端は、溝形トラック１３の長フランジと接合側薄板鋼板５とを貫通して芯材６に埋もれており、意匠要素となる外壁側薄板鋼板４が変形することがないように構成されている。
【００２１】
＜第２実施形態＞
図５から図８は第２実施形態における複合パネル構造を示した図である。なお、以下の実施形態では第１実施形態と共通の構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】
第２実施形態の複合パネル構造１ａでは、矩形枠体３の縦枠材７がリップ付溝形鋼９とＣ字状溝形鋼１０とから構成されている。リップ付溝形鋼９は、接合側薄板鋼板５と背中合わせとなる状態で配置され、リップ付溝形鋼１０の側から打ち込まれたファスナー１２で金属サンドイッチパネル２と接合されている。
【００２３】
またＣ字状溝形鋼１０はリップ付溝形鋼９の上に被せて配置され、リップ付溝形鋼９の開口部を覆うようになっている。Ｃ字状溝形鋼１０は両側のフランジに螺合したドリルねじ１２ａによってリップ付溝形鋼９に固定されている。
【００２４】
＜第３実施形態＞
図９から図１１は第３実施形態における複合パネル構造を示した図である。
【００２５】
第３実施形態の複合パネル構造１ｂでは、薄鋼板を折り曲げ、かつ端部をカシメ接合して形成された断面長方形のかしめボックス形鋼１４が縦枠材７に用いられている。このかしめボックス形鋼１４の片面には、ファスナー１２用の開口が一定間隔毎に設けられており、この開口からファスナー１２を打ち込んで金属サンドイッチパネル２と接合するようになっている。
【００２６】
＜実施例＞
複合パネル構造の力学性能を調査するため、通常耐力壁の性能を調査する標準的な載荷方法に従って試験を行なった。
【００２７】
具体的には、図１２に示すように、複合パネル構造１ｂの矩形枠体３下部は固定冶具２０に固定されており、複合パネル構造１ｂの矩形枠体３上部は、油圧ジャッキ２１に連結された載荷フレーム２２に連結されており、油圧ジャッキ２１の押し引きによって複合パネル構造１ｂに水平力が作用する。そして、このような面内剪断試験機を用いて、各種試験体に作用する水平力（Ｐ）に対するせん断変形角（Ｒ）の面内剪断試験を行った。
【００２８】
本実施例は第１実施形態に類似する構造を基本としており、縦方向のファスナーの打設ピッチを変更した複合パネル構造１ｃ（縦３０３０ｍｍ×横９１０ｍｍのサイズ）を３種類用意し、同じ種類の複合パネル構造１ｃを横方向に２枚連結して試験体とした［図１３参照］。また、それぞれの複合パネル構造１ｃのファスナーの打設ピッチを図１４に示す。
【００２９】
図１５に剪断試験の結果を示す。ＣＡＳＥ１−Ａ，ＣＡＳＥ１−Ｂ，ＣＡＳＥ１−Ｃのいずれにおいても、部分的にドリルねじ引き抜きによる耐力低下が生じるものの、全体的には安定した挙動を示していることが分かる。また、縦方向のファスナーの打設ピッチを小さくするほど、剛性・耐力ともに大きくなる傾向を示している。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の複合パネル構造は、金属サンドイッチパネルの形状に合致する矩形枠体を、ファスナーで金属サンドイッチパネルに接合されており、１枚のパネルに枠体と面材とが一体化している。したがって、従来のスチールハウスなどの耐力壁構造に比べて、コスト面、施工性の面から有利である。
【００３１】
また一般的に耐力壁構造では、地震時等における水平力に対しては面材が主抵抗構造要素となり、面材の水平抵抗性能をもって耐震性能が左右される。ここで本発明の複合パネル構造では、高耐力の金属サンドイッチパネルを面材に用いているため、石膏ボードなどを面材に使用した従来の耐力壁構造を上回る耐荷性能が実現される。
【００３２】
さらに本発明の複合パネル構造は、金属サンドイッチパネルの内部に断熱性に優れたプラスチックフォームが充填されていることから、断熱性能を高めるため付加的な対策は基本的に不要である。
【００３３】
また本発明の複合パネル構造では、金属サンドイッチパネルと矩形枠体とを接合するファスナーは矩形枠体の側から打ち込まれて、先端が接合側薄板鋼板を貫通して芯材部分に埋もれており、意匠要素となる外壁側薄板鋼板が変形することがないように構成されている。したがって、本発明の複合パネル構造では外壁側にファスナーが突出しないことから意匠性が高く、金属サンドイッチパネルがそのまま外装材とすることができる。
【００３４】
すなわち、本発明の複合パネル構造では、複合パネル構造を横方向に連結するだけで高い耐荷性能の耐力壁を構築できる。しかも耐力要素、断熱要素、意匠要素が一体化していることから、断熱材や外装材の取り付け作業を一切省略でき、コスト面、施工性の面で非常に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の複合パネル構造の斜視図である。
【図２】第１実施形態の複合パネル構造の正面図である。
【図３】（ａ）は第１実施形態の複合パネル構造における横断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。
【図４】（ａ）は第１実施形態の複合パネル構造における縦枠材部分の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。
【図５】第２実施形態の複合パネル構造の斜視図である。
【図６】第２実施形態の複合パネル構造の正面図である。
【図７】（ａ）は第２実施形態の複合パネル構造における横断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。
【図８】（ａ）は第２実施形態の複合パネル構造における縦枠材部分の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。
【図９】第３実施形態の複合パネル構造の斜視図である。
【図１０】第３実施形態の複合パネル構造の正面図である。
【図１１】（ａ）は第３実施形態の複合パネル構造における横断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。
【図１２】複合パネル構造の力学性能を調査する面内剪断試験の概要図である。
【図１３】試験体となる複合パネル構造の固定状態を示した図である。
【図１４】試験体のファスナーの打設ピッチを示した図である。
【図１５】実施例における剪断試験の結果を示した図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ複合パネル構造
２金属サンドイッチパネル
２ａ連結凸部
２ｂ連結凹部
３矩形枠体
４外壁側薄板鋼板
５接合側薄板鋼板
６芯材（プラスチックフォーム）
７縦枠材
８横枠材
９リップ付溝形鋼
１０Ｃ字状溝形鋼
１２ファスナー
１２ａドリルねじ
１２ｂワンサイドリベット
１３溝形トラック
１４かしめボックス形鋼
２０固定冶具
２１油圧ジャッキ
２２載荷フレーム
２３臥梁
２４パンタグラフ

Claims

外壁側薄板鋼板と接合側薄板鋼板によって芯材を両側から挟み込んで、各薄板鋼板と前記芯材とをそれぞれ接着して構成された金属サンドイッチパネルの接合側薄板鋼板に、薄板軽量形鋼製の縦枠材および横枠材を前記金属サンドイッチパネルの形状に概略合致するように組み立てられた矩形枠体を接合した複合パネル構造であって、前記金属サンドイッチパネルと前記矩形枠体との接合は、金属サンドイッチパネル側から矩形枠体側に貫通するファスナーによって行なわれることを特徴とする複合パネル構造。
外壁側薄板鋼板と接合側薄板鋼板によって芯材を両側から挟み込んで、各薄板鋼板と前記芯材とをそれぞれ接着して構成された金属サンドイッチパネルの接合側薄板鋼板に、薄板軽量形鋼製の縦枠材および横枠材を前記金属サンドイッチパネルの形状に概略合致するように組み立てられた矩形枠体を接合した複合パネル構造であって、前記金属サンドイッチパネルと前記矩形枠体との接合は、前記矩形枠体の側から接合側薄板鋼板を貫通するファスナーによって行なわれ、前記ファスナーが外壁側薄板鋼板を変形させていないことを特徴とする複合パネル構造。
金属サンドイッチパネルの芯材にプラスチックフォームを用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合パネル構造。