JP2005188074A

JP2005188074A - 低熱伝導性フレーム材

Info

Publication number: JP2005188074A
Application number: JP2003428593A
Authority: JP
Inventors: Yukie Mitsui; 雪恵三井; Yuugo Oota; 祐吾太田; Nobuyuki Tsuchiya; 信之土屋
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】壁材等との固定が確実にでき、熱伝導性が小さく、且つ強度低下を抑制したものを低コストで得ることができるフレーム材を提供する。
【解決手段】フランジ部とウェブ部を有するフレーム材の、前記ウェブ部に、長さ方向に不連続の分断溝孔を互い違いになるように設けるとともに、この分断溝孔は切込み溝の一辺又は両辺を押し上げ、あるいは押し下げて立辺を備えた空隙として設けられたものとする。
空隙により熱流経路を遮断もしくは長くして熱伝導を少なくするとともに、立辺の存在によりフレーム材の剛性低下を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、建築物の骨材等に用いる熱伝導性の低いフレーム材に関する。

一般に、建築物の壁構造としては、鉄骨間柱の外側に外壁材が釘等で止着され、前記鉄骨間柱の内側には内壁材が取り付けられている。断熱性を持たせるために、鉄骨間柱と外壁材の間に石膏板を介在させ、かつ、内壁材と石膏板を間にグラスウールのような断熱材を充填している。外壁材として、断熱材を介装した２枚の金属板からなる断熱パネルを取り付けることも行なわれている。
ところで、上記のような断熱壁構造において、外壁材が外気によって冷却されると、内壁材も石膏板及び鉄骨間柱を介して冷却され、内壁材面等に結露を生じさせている。結露が激しくなると、内壁材面やこの内壁材に貼り付けた壁紙をぬらし、シミやカビを発生させたり、壁紙そのものを剥離させたりするという問題があった。

このような結露は、間柱として用いた鉄骨の熱伝導性がよいために、外気温が低いと鉄骨間柱が熱の伝導体となって内壁材面温度が直ちに低くなることに起因している。
このため、鉄骨間柱からの熱伝達を抑制するための検討が各方面でなされている。例えば、特許文献１では、鉄骨間柱として熱伝導性のよい鋼製で、フランジ部とウェブ部を有するフレーム材を用いる場合、熱伝導を低減するために、フランジ部近傍のウェブ部の横断面積に比べて中間のウェブ部の横断面積を小さくしたものを用いることが提案されている。フランジ部で受けた熱を、中間のウェブ部での伝熱を少なくして反対側のフランジ部に伝わるのを押えようとするものである。そして、中間のウェブ部の横断面積を小さくする手段として、ウェブ部の中間の板厚を薄くしたり、ウェブ部の中間を網目状にしたり、ウェブ部の中間に多数の孔をあけたり、ウェブ部の中間の板厚を薄くし且つ網目状にしたりすることが挙げられている。
特開２０００−８７５０５号公報

しかしながら、上記特許文献１で提案されたフレーム材は、熱伝導を少なくするために、フランジ部近傍のウェブ部の横断面積に比べて中間のウェブ部の横断面積を小さくしている。このため、機械的特性の点で断面性能が低下するという問題点が発生することになる。
そこで、本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、壁材等との固定が確実にでき、熱伝導性が小さく、且つ強度低下を抑制したものを低コストで得ることができるフレーム材を提供することを目的とする。

本発明の低熱伝導性フレーム材は、その目的を達成するため、フランジ部とウェブ部を有するフレーム材であって、前記ウェブ部には長さ方向に不連続の分断溝孔があけられ、当該分断溝孔は切込み溝の一辺を押し上げ、あるいは押し下げて立辺を備えた空隙として設けられたものであることを特徴とする。
また、フランジ部とウェブ部を有するフレーム材であって、前記ウェブ部には長さ方向に不連続の分断溝孔があけられ、当該分断溝孔は切込み溝の両辺を交互に押し上げ、あるいは押し下げて立辺を備えた空隙として設けられたものでもよい。

さらに、フランジ部とウェブ部を有するフレーム材であって、前記ウェブ部には長さ方向に不連続の分断溝孔があけられ、当該分断溝孔は切込み溝の一辺または両辺を立ち上げ、あるいは立ち下げて切込み溝部に空隙として設けられているとともに、前記立ち上げ，あるいは立ち下げ部を補強リブとしたものが好ましい。
さらにまた、フレーム材において、他部材との接触面積を減らすために、フランジ部に凹凸を形成することが好ましい。

本発明においては、ウェブ部の長さ方向に、すなわち熱流方向に垂直に不連続の分断溝孔があけられている。このため、熱流経路は遮断され、あるいは複雑に屈曲されて長くなるために、結果的に熱伝導を小さくすることができる。
また、不連続の分断溝孔は、不連続の切込み溝の一辺または両辺を押し上げ、あるいは押し下げて立辺を備えた空隙として設けられている。押し上げ、あるいは押し下げにより形成された立辺部は、補強辺として作用し、当該ウェブ部の剛性を高めることができる。さらに、押し上げ、あるいは押し下げた立辺部の高さを高く採って補強リブとして機能させると、当該ウェブ部の剛性は一段と高くなる。

さらにまた、当該フレーム材のフランジ部に凹凸を形成すると、外壁材及び内壁材と接触する部分の面積が減少し、熱伝達面積が減少して結果的にフレーム材の熱伝導性を低くすることができる。
本発明により、従来のフランジ部近傍のウェブ部の横断面積に比べて中間のウェブ部の横断面積を小さくしたものと比較して、高い強度が確保された熱伝導性の低いフレーム材を低コストで得ることができる。
本発明のフレーム材は、壁材を支持するための鉄骨間柱に用いられるばかりでなく、屋根下地の支持材，床の支持材，天井の支持材，間仕切りの支持材等としても用いることができる。

本発明のフレーム材としては、フランジ部とウェブ部を有する形状であれば、特に形状に限定されるものではない。例えば、略リップ溝形鋼，軽量溝形鋼，リップＺ溝形鋼，軽量角形鋼，Ｉ形鋼，Ｈ形鋼，ハット形鋼，ＧＴ形鋼等の他に、山形鋼や角管も使用することができる。
特に強い強度を必要とするものでもないので、材質的にはアルミニウム合金や普通鋼材で十分である。ただし、前記したように結露が生じることもあるので、耐食性を備えていることが好ましい。この意味からも、防食めっき、防食塗装等が施されたものを用いることが好ましい。

ウェブ部の長さ方向に設ける不連続の分断溝孔の形状，大きさも特に限定されない。ウェブの長手方向に平行な、すなわち熱流方向に垂直な縦長の溝孔とすることが好ましい。一つの分断溝孔は、その溝孔長さは５００ｍｍ以内にすることが好ましい。溝孔長さがあまり短いと熱伝導を少なくする効果が小さくなる。逆に長くなりすぎると強度が低下する。分断溝孔は、復数列で、しかもウェブ部の幅方向に互い違いに設けていることが好ましい。このような態様で設けると、熱流経路は遮断され、あるいは複雑に屈曲されて長くなるために、結果的に熱伝導を小さくすることができることになる。

ウェブ部の長さ方向に設ける不連続の分断溝孔の形成手段についても特に制限はない。切込み溝の一辺あるいは両辺が押し上げられ、あるいは押し下げられて立辺を備えた空隙が形成され、押し上げられ、あるいは押し下げられた立辺部が補強リブの役割をはたすような成形法で分断溝孔を設けることが好ましい。押し上げられ、あるいは押し下げられた立辺部の立ち上がり部分又は立下り部分の高さを高くすると、補強リブとしての機能が有効に活用でき、剛性の高いフレーム材が得られる。
例えば、ウェブ部に切断溝を穿ち、この切断溝に平板状のパンチを打ち込むことで容易に形成することができる。あるいは先端が尖った平板状の工具を打ち込むことにより切断溝と同時に形成してもよい。あるいはまた、ロール表面に先端が尖って平板状突起を規則的に設け、当該ロールを用いてロール成形により形成してもよい。先端が尖って平板状突起を規則的に設けた金型を用い、プレス成形により形成してもよい。

フランジ部に、他部材との接触面積を減らすために形成する凹凸についても、形成手段に特に制限はない。表面に凹凸が形成され、内壁材や外壁材との接触面積が減少して、熱伝導を低下させる機能を発揮すれば十分である。
多段ロール成形により凹凸を形成するか、表面に凹凸が形成されたロールを使用してロール成形してもよいし、適宜形状にプレス成形してもよい。

図１に示す断面形状を有する、Ｃ−８９×４０×１２×１．０のリップ溝形鋼を用いた。図２に示すように、ウェブ中央部で、かつ圧縮応力下の板要素の有効幅以外の部分において、長さ５６ｍｍの切断溝を設け、切断溝の両辺部をフレーム材の内側方向に板厚＋１ｍｍ、および板厚＋２ｍｍ分だけ押し下げて、立辺を備えて分断溝孔を形成し、その開口面積を同一（開口部面積比率２３％）にした。なお、比較例として、開口部面積が同一の、立辺のないサンプルも作製した。
このような分断溝孔をウェブ方向に平行に４列、且つ隣り合った列の分断溝孔は交互に位置するように設けた（図３参照）。

分断溝孔を設けなかった図１に記載のフレーム材と、図２，３に示すような分断溝孔を設けたフレーム材について、熱の伝わり方と曲げ剛性を調査した。
熱の伝わり方については、（社）リビングアメニティ協会の熱貫流率計算ソフト「ＴＢ３Ｄ／ＦＤＭ」により、熱貫流率を求め、評価した。
曲げ剛性は、ＪＩＳＡ１４１４に準拠した４点曲げ試験により最大強度を求めた。なお、曲げ試験は、図１に示す断面を有するリップ溝形鋼を試験材とし、その２本を図４に示すようにウェブ面同士を合わせてボルトで固定した“つづり合わせ”で、支点間距離を１０００ｍｍにとり、フランジに垂直方向に負荷をかけることで行った。
評価結果を次表に示す。
この結果からもわかるように、熱伝導性が小さくするためにウェブ部に設けた分断溝孔が設けられたフレーム材において、分断溝孔が切込み溝の一辺又は両辺を押し下げて立辺を備えた空隙として設けられたものは、強度低下を抑制することができている。

リップ溝形鋼の断面形状を説明する図リップ溝形鋼のウェブ部に分断溝孔を設けた本発明フレーム材を説明する図本発明フレーム材の斜視図２本のフレーム材の“つづり合わせ”緊結状態を説明する断面図

Claims

フランジ部とウェブ部を有するフレーム材であって、前記ウェブ部には長さ方向に不連続の分断溝孔が設けられ、当該分断溝孔は切込み溝の一辺を押し上げ、あるいは押し下げて立辺を備えた空隙として設けられたものであることを特徴とする低熱伝導性フレーム材。
フランジ部とウェブ部を有するフレーム材であって、前記ウェブ部には長さ方向に不連続の分断溝孔があけられ、当該分断溝孔は切込み溝の両辺を交互に押し上げ、あるいは押し下げて立辺を備えた空隙として設けられたものであることを特徴とする低熱伝導性フレーム材。
フランジ部とウェブ部を有するフレーム材であって、前記ウェブ部には長さ方向に不連続の分断溝孔があけられ、当該分断溝孔は切込み溝の一辺または両辺を立ち上げ、あるいは立ち下げて切込み溝部に空隙として設けられているとともに、前記立ち上げ，あるいは立ち下げ部が補強リブとして形作られていることを特徴とする低熱伝導性フレーム材。
フランジ部に、凹凸が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の低熱伝導性フレーム材。