JP2005314903A

JP2005314903A - 建材取付用補強具

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Publication number: JP2005314903A
Application number: JP2004131687A
Authority: JP
Inventors: Masanori Fujita; 正則藤田; Katsuhiro Uchiumi; 克宏内海
Original assignee: Nippon Steel Coated Sheet Corp
Current assignee: Nippon Steel Coated Sheet Corp
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】建材の取り付け強度の低下を少なくすることができる建材取付用補強具を提供する。
【解決手段】建材の金属製の表面板の山部３に固定具４を打入して建材を屋根構造材に取り付ける際に、山部３の固定具４の打入位置を補強するために、山部の略全幅に亘って配置される建材取付用補強具Ａに関する。山部３の長手方向に沿った寸法Ｌを、山部３の長手方向と直交する方向に沿った寸法Ｌ′の１．０〜２．５倍に形成する。固定具４の頭部４ａと建材の表面板１との間に建材取付用補強具Ａを介在させて固定具４の打入位置において表面板１を補強することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、屋根材などの建材を建物の屋根構造材に固定する際に用いられる建材取付用補強具に関するものである。

従来より、屋根材などの建材は建物の屋根構造材の表面に配置した後、建材の表面から屋根構造材にまで達するようにテクスや釘などの固定具を打入することによって、屋根構造材に固定されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、建材が金属板あるいは金属製の表面板を備えたもの（例えば、二枚の金属板の間に芯材を充填したサンドイッチパネルなど）である場合、建材に負圧（風圧力）などの外力が加わることによって固定具の頭部が表面板にめり込んで凹みが発生し、これにより、固定具により締め付け（締め付け強度）が低下して建材の取り付け強度が低下する恐れがあった。
特開平６−２５７２４７号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、建材の取り付け強度の低下を少なくすることができる建材取付用補強具を提供することを目的とするものである。

本発明の建材取付用補強具Ａは、建材２の金属製の表面板１の山部３に固定具４を打入して建材２を屋根構造材５に取り付ける際に、山部３の固定具４の打入位置を補強するために、山部３の略全幅に亘って配置される建材取付用補強具Ａであって、山部３の長手方向に沿った寸法Ｌを、山部３の長手方向と直交する方向に沿った寸法Ｌ′の１．０〜２．５倍に形成して成ることを特徴とするものである。

本発明にあっては、固定具４の頭部４ａと建材２の表面板１との間に建材取付用補強具Ａを介在させて固定具４の打入位置において表面板１を補強することができ、固定具４の頭部４ａが表面板１にめり込むのを少なくして固定具４による締め付けの低下を防止し、屋根構造材５に対する建材２の取り付け強度の低下を少なくすることができるものである。

本発明にあっては、山部３の側面６に沿って配置される補強側片部７を備えることができる。この場合、補強側片部７により建材取付用補強具Ａの曲げ強度や圧縮強度を高めることができ、より一層、固定具４の頭部４ａが表面板１にめり込むのを少なくすることができ、屋根構造材５に対する建材２の取り付け強度の低下をさらに少なくすることができるものである。

また、本発明にあっては、山部３の長手方向と直交する方向に沿った補強リブ部８を備えることができる。この場合、補強リブ部８により建材取付用補強具Ａの曲げ強度や圧縮強度を高めることができ、より一層、固定具４の頭部４ａが表面板１にめり込むのを少なくすることができ、屋根構造材５に対する建材２の取り付け強度の低下をさらに少なくすることができるものである。

また、本発明にあっては、山部３に装着されるキャップ２５を係止するためのキャップ係止片２７を補強側片部７に設けることができる。この場合、キャップ係止片２７にキャップ２５を係止することにより建材取付用補強具Ａを利用してキャップ２５の取り付けも行うことができ、部品数を増加させることなくキャップ２５を取り付けることができるものである。

本発明にあっては、固定具の頭部が表面板にめり込むのを少なくして固定具による締め付けの低下を防止し、屋根構造材に対する建材の取り付け強度の低下を少なくすることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明の建材取付用補強具Ａは、図１に示すように、略平板状の支持板部１０と支持板部１０の両側部に設けられた補強側片部７とを備えて形成されている。建材取付用補強具Ａは冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板やガルバリウム鋼板などのめっき鋼板、塗装鋼板等の金属板を用いて形成することができ、その板厚としては例えば、０．６〜２．３ｍｍ程度のものを用いることができる。また、補強側片部７は支持板部１０の裏側（斜め下側）に向かって突出するように屈曲形成されており、これにより、建材取付用補強具Ａは下面が開口する断面略コ字状に形成されている。尚、建材取付用補強具Ａの断面形状は建材２の山部３の上部の外形状とほぼ同じである。また、支持板部１０の略中央部には上下に貫通する打入孔２６が設けられている。

ここで、支持板部１０は平面視で正方形あるいは長方形に形成されている。支持板部１０が平面視で正方形の場合は各辺の寸法Ｌ、Ｌ′が同一であり、各辺の寸法Ｌ、Ｌ′の長さの比がＬ／Ｌ′＝１．０となるものである。一方、支持板部１０が長方形の場合は、補強側片部７が沿った辺が長辺となるように形成されており、長辺の寸法Ｌと短辺の寸法Ｌ′の長さの比がＬ／Ｌ′＝１．０〜２．５（１．０を含まず）となっている。この支持板部１０の辺の寸法の比Ｌ／Ｌ′が１．０よりも小さくなると、建材２に対する補強効果が小さくなり、本発明の目的が達成できない。また、支持板部１０の辺の寸法の比Ｌ／Ｌ′が２．５より大きくても、建材２に対する補強効果がそれほど大きくならず、逆に、建材取付用補強具Ａの施工が行ないにくくなるなどの不具合が生じる恐れがあり、好ましくない。

建材２としては屋根材を例示することができる。この建材２は金属板である表面板１と裏面板１２との間に芯材１３を充填してなるサンドイッチパネルであり、建材２にはその表面側に突出する複数本の山部３が略全長に亘って形成されている。複数本の山部３は互いに略平行であって、隣り合う山部３、３の間は谷部１４として形成されている。また、山部３は断面略台形状に形成されている。表面板１と裏面板１２は亜鉛めっき鋼板やガルバリウム鋼板などのめっき鋼板や塗装鋼板等の金属板を使用することができ、その厚みは例えば、０．２〜１．０ｍｍのものを用いることができる。また、芯材１３としては、ロックウールやグラスウールなどの無機繊維体やウレタンフォームやフェノールフォームなどの樹脂発泡体等の断熱性を有するものを用いることができる。芯材１３は表面板１と裏面板１２に接着されたりあるいは芯材１３が樹脂発泡体の場合はその自己接着性により表面板１と裏面板１２に一体的に設けられている。尚、芯材１３の圧縮強度は約５〜１０Ｎ／ｃｍ^２である。

そして、本発明の建材取付用補強具Ａを用いて建材（屋根材）２を施工するにあたっては次のようにして行なう。まず、複数個の建材２を屋根構造材５に並べて載置する。屋根構造材５は梁１５や複数本の母屋１６などで構成されるものであり、例えば、鉄骨などを用いることができる。また、建材２はその山部３が軒棟方向と略平行になるように配置される。次に、複数個の建材取付用補強具Ａを建材２の山部３に配設する。建材取付用補強具Ａは母屋１６に対応する位置において山部３に載置されるものであり、一つの山部３に対して複数個設けられるものである。また、建材取付用補強具Ａはその支持板部１０を山部３の上面（頂面）に載置すると共に山部３の側面６に沿って補強側片部７が位置するように載置される。従って、支持板部１０が長方形の場合は、山部３の長手方向（軒棟方向）と支持板部１０の長手方向（長辺方向）とが平行となり、山部３の長手方向と支持板部１０の短手方向（短辺方向）とが直交することになる。従って、山部３の長手方向と平行な方向における支持板部１０の寸法がＬ、山部３の長手方向と直交する方向における支持板部１０の寸法がＬ′となる。また、支持板部１０の短手方向の寸法Ｌ′と山部３の上面の幅寸法（山部３の長手方向と直交する方向の寸法）とが略同等かＬ′の方が大きいために、山部３の上面の全幅に亘って支持板部１０が配置されることになる。尚、建材取付用補強具Ａは全ての山部３に設ける必要はなく、例えば、一本おきに設けることができる。

上記のようにして建材２の山部３に建材取付用補強具Ａをセットした後、図２に示すように、支持板部１０の打入孔２６から固定具４を打ち込み、固定具４を建材２に貫通させると共に固定具４を母屋１６などの屋根構造材５にまで打入する。本発明において固定具４としては、ドリリングタッピングネジ、ネジ、ビス、ドリルビス、テクス、釘などを用いることができる。このようにして複数本の固定具４を打ち込むことによって、図３に示すように建材２を屋根構造材５に固定して取り付けることができる。尚、図３において、２０は棟包、２１は棟包下地、２２はウレタンなどのパッキン、２３はけらば包、２４は軒先フレームである。また、２５はキャップであり、キャップ２５を山部３に被せることにより山部３が略全長に亘って覆われて、固定具４の打入位置の防水性を高めることができる。また、防水性能（止水性能）を高めるために、固定具４の端部（上端部）に設けた頭部４ａと建材取付用補強具Ａの間あるいは建材取付用補強具Ａと表面板１との間にパッキンを設けても良い。

上記のような本発明の建材取付用補強具Ａを用いた建材２の施工では、建材２の表面と固定具４の頭部４ａの間に、建材２に対する接触面積が頭部４ａよりも大きな建材取付用補強具Ａの支持板部１０を介在させることができ、固定具４の打入位置において表面板１を補強することができるものである。従って、固定具４の打入位置における建材２のめり込み強度（圧縮強度）を高くすることができ、固定具４の頭部４ａが表面板１にめり込むのを少なくして固定具４による締め付けの低下を防止し、屋根構造材５に対する建材２の取り付け強度の低下を少なくすることができるものである。尚、本発明の建材取付用補強具Ａを用いた場合、従来の取付用補強具Ａを用いない工法に比べて、めり込み強度を約２０〜５０％向上させることができる。

従来より、母屋１６の設計の際、建材２の強度と剛性、固定具４による建材２の保持力（取り付け強度）などで各部材の種類や大きさなどが決定されている。この中でも固定具４による建材２の保持力は建材２（表面板１と裏面板１２と芯材１３の複合材）断面の強度と建材２のめり込み強度により決定されている。

そして、従来では、建材２の圧縮強度が小さいことや建材２の形状の制約があることなどから、固定具４の頭部４ａの断面積を大きくしても固定具４による建材２の保持力を高めることが困難であった。図４（ａ）に示すように、本発明の建材取付用補強具Ａを用いない従来工法では、建材２の表面板１に固定具４の頭部４ａが直接接触するために、頭部４ａの裏面の位置で生じる応力（めり込み応力度σ１）はσ１＝Ｔ／Ａ１となる。ここでＴは頭部４ａに係る押圧力（建材２が負圧などの外力を受けた場合の引張力の反力）、Ａ１は頭部４ａの裏面の面積である。一方、図４（ｂ）に示す本発明の建材取付用補強具Ａを用いた工法では、建材２の表面板１と固定具４の頭部４ａとの間に建材取付用補強具Ａの支持板部１０が介在するために、建材取付用補強具Ａの裏面の位置で生じる応力（めり込み応力度σ２）はσ２＝ｋ・Ｔ／Ａ２となる。ここでＡ２は建材取付用補強具Ａの支持板部１０の裏面の面積、ｋは補正係数である。ｋは建材取付用補強具Ａと建材２の強度・剛性の組み合わせによって決まる係数である。そしてσ１＞σ２となるために、本発明を用いた工法では、施工時の固定具４の打ち込みにより生じる建材２に対する圧縮力や施工後の建材２にかかる外力（負圧）などにより固定具４の近傍で建材２に局部変形（エクボのような変形）が生じないようにすることができるものである。また、建材取付用補強具Ａを用いた工法では固定具４による締め付け強度の低下が発生しないために、従来の工法に比べて、一本の母屋１６に対する取り付け強度を向上させることができ、隣り合う母屋１６、１６の間隔を大きくすることができ、母屋１６の本数が減少することによる省施工化や省資源化を図ることができる。尚、図４には剪断破壊面Ｓを破線で示す。

また、図５に示すグラフは、建材取付用補強具Ａの長辺の寸法と短辺の寸法の比率（Ｌ／Ｌ′）を横軸に、建材取付用補強具Ａを用いて施工した建材２の圧縮強度比を縦軸にそれぞれ設定したものである。尚、縦軸の圧縮強度比は建材取付用補強具Ａを使用しない従来工法の建材２の圧縮強度を１とした比率である。このグラフから明らかなように、支持板部１０が平面視で正方形（Ｌ／Ｌ′＝１．０）の場合は従来工法に対して建材２の圧縮強度が１．４倍になるが、支持板部１０が平面視で長方形（Ｌ＞Ｌ′）でＬ／Ｌ′＝１．３の場合は従来工法に対して建材２の圧縮強度が１．７倍程度になり、建材２の圧縮強度が急激に向上する。また、Ｌ／Ｌ′＝１．０〜２．５の間では緩やかではあるが、建材２の圧縮強度が向上する。従って、支持板部１０が平面視で長方形である場合、Ｌ／Ｌ′＝１．７〜２．５とするのが好ましい。

また、山部３の上面の幅寸法（長手方向と直交する方向の寸法）が一定である場合、山部３の長手方向と直交する方向において支持板部１０の寸法を大きくしても、山部３の上面と支持板部１０との接触面積は大きくならないので、山部３の長手方向と平行な方向において支持板部１０の寸法を大きくする方が少ない材料で効率よく建材取付用補強具Ａの強度（曲げ強度や圧縮強度）及び剛性を高めることができ、これにより、建材２の取り付け強度も向上させることができる。さらに、補強側片部７を設けることによっても建材取付用補強具Ａの曲げ強度や圧縮強度及び剛性を向上させることができる。

図６に本発明の他例を示す。この建材取付用補強具Ａは支持板部１０に補強リブ部８を形成したものであり、その他の構成は上記図１の建材取付用補強具Ａと同等に形成されている。補強リブ部８は支持板部１０の表面（上面）に突出して形成されており、補強側片部７の長手方向と略直交する方向に長く形成されている。また、支持板部１０には一対の補強リブ部８、８が打入孔２６を挟んで両側に形成されている。尚、補強リブ部８の大きさは、特に限定されないが、補強リブ部８の長手方向の寸法Ｌ１は補強リブ部８の長手方向と平行方向の支持板部１０の辺の長さＬ′の３０〜８０％、補強リブ部８の短手方向の寸法Ｌ２は補強リブ部８の長手方向と直交する方向の支持板部１０の辺の長さＬの５〜２０％、補強リブ部８の高さは０．５〜２ｍｍとすることができる。

このような建材取付用補強具Ａは上記と同様にして建材２の取り付けに用いることができるが、図１のものに比べて、補強リブ部８により建材取付用補強具Ａの曲げ強度や圧縮強度を高めることができ、より一層、固定具４の頭部４ａが表面板１にめり込むのを少なくすることができる。

図７に本発明の他例を示す。この建材取付用補強具Ａは補強側片部７にキャップ係止片２７を形成したものであり、その他の構成は上記図１の建材取付用補強具Ａと同等に形成されている。キャップ係止片２７は補強側片部７の下端に折り曲げ加工などにより形成されるものであって、外方（支持板部１０と反対側の方）に向かって突出している。

このような建材取付用補強具Ａは上記と同様にして建材２の取り付けに用いることができるが、この場合、図８に示すように、キャップ係止片２７は山部３の側面６に突出した状態となる。従って、このキャップ係止片２７にキャップ２５の被係止部２８を係止することによって、建材取付用補強具Ａにキャップ２５を係止により取り付けることができ、キャップ２５の取り付け具として本発明の建材取付用補強具Ａを兼用することができるものであり、キャップ２５を取り付けるための部材が別途不要となり、省施工化を図ることができるものである。

尚、上記では建材取付用補強具Ａとして補強側片部７を備えたものを説明したが、これに限らず、補強側片部７を備えない支持板部１０のみで建材取付用補強具Ａを構成しても良い。この場合、平板状の建材取付用補強具Ａは山部３の上面の全幅の略半分以上に亘って配置すればよい。また、上記では建材２として表面板１と裏面板１２との間に芯材１３を充填してなるサンドイッチパネルについて説明したが、これに限らず、表面板１のみの建材（折版屋根材など）あるいは裏面板１２がなくて表面板１と芯材１３からなる建材であっても本発明を適用することができる。また、本発明は上記のような山部３の表面が平坦の建材２だけでなく、山部３の表面が凸曲や凹曲している場合にも用いることができる。この場合、建材取付用補強具Ａは図９に示すように、山部３の表面の形状に沿って凸曲や凹曲して形成される。

以下本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
図１に示す建材取付用補強具Ａを作製した。この建材取付用補強具Ａは厚み２．０ｍｍの一般冷延鋼板（ＳＰＣＣ）を用い、支持板部１０はＬ＝５０ｍｍ、Ｌ′＝４０ｍｍとした。また、補強側片部７の支持板部１０からの突出長さは１ｍｍとした。

（実施例２）
支持板部１０をＬ＝７０ｍｍ、Ｌ′＝４０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして建材取付用補強具Ａを作製した。

（実施例３）
支持板部１０をＬ＝１００ｍｍ、Ｌ′＝４０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして建材取付用補強具Ａを作製した。

（実施例４）
厚み１．６ｍｍの一般冷延鋼板を用いた以外は実施例１と同様にして建材取付用補強具Ａを作製した。

（実施例５）
厚み１．６ｍｍの一般冷延鋼板を用いた以外は実施例２と同様にして建材取付用補強具Ａを作製した。

（実施例６）
厚み１．６ｍｍの一般冷延鋼板を用いた以外は実施例３と同様にして建材取付用補強具Ａを作製した。

（実施例７）
厚み１．６ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板（ＳＧＣ）を用いた以外は実施例１と同様にして建材取付用補強具Ａを作製した。

（実施例８）
厚み１．６ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板を用いた以外は実施例２と同様にして建材取付用補強具Ａを作製した。

（実施例９）
厚み１．６ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板を用いた以外は実施例３と同様にして建材取付用補強具Ａを作製した。

上記の実施例１〜９を使用した場合の破壊強度試験（引張り試験）を行なった。この時、建材２としては山部３を有する屋根材を用いた。この屋根材は大きさ２００ｍｍ×２００ｍｍで、表面板１として厚み０．６ｍｍの塗装鋼板を、裏面板１２として厚み０．４ｍｍの塗装鋼板を用い、芯材１３はフェノールフォームで形成した。また、屋根材の山部３の部分の厚み（谷部１４からの高さ）は３８ｍｍ、屋根材の谷部１４の部分の厚みは３５ｍｍであった。さらに、山部３は断面略台形状であり、その上底の寸法は３８ｍｍ、下底の寸法は８２ｍｍであった。そして、実施例１〜９の建材取付用補強具Ａを上記屋根材の山部３に配置した後、長さ１１５ｍｍ、頭部４ａの直径６ｍｍのドリリングタッピンネジ（固定具４）を打入孔２６から打入して（打ち込んで）山部３に建材取付用補強具Ａを固定した。このようにして試験用サンプルを形成した。次に、試験用サンプルの固定具４の頭部４ａに真上から荷重を掛けて山部３の変形（変位）を測定した。結果を図１０（ａ）（ｂ）のグラフで示す。尚、対比のために、実施例１〜９を使用せずに山部３に直接固定具４を打入した試験用サンプルも比較例として図１０（ａ）のグラフに表示した。

図１０（ａ）（ｂ）から明らかなように、実施例１〜９を使用した場合と比較例とを対比すると、比較例では実施例１〜９を使用した場合と同じ荷重であっても大きな変位が発生し、圧縮強度が低いことが判る。

図１１は、本発明の建材取付用補強具Ａを用いて建材２を屋根構造材５に取り付けた場合と、建材取付用補強具Ａを用いずに建材２を屋根構造材５に取り付けた場合において、屋根構造材５の母屋間隔と、建材２が屋根構造材５に取り付けられた状態を保持できる風圧力（負圧）との関係を示すグラフである。風圧力２．０ｋＮ／ｍ^２（２００ｋｇ／ｍ^２）のとき、建材取付用補強具Ａを用いた場合（実線で示す曲線）は母屋間隔を２８１ｃｍにすることができるが、建材取付用補強具Ａを用いなかった場合（点線で示す曲線）は母屋間隔を１８０ｃｍにしかできない。すなわち、建材取付用補強具Ａを用いた場合は、建材取付用補強具Ａを用いない場合に比べて、約１．５６倍の母屋間隔にすることができ、本発明の建材取付用補強具Ａを用いると、母屋１６の本数を減らすことができる。尚、本発明の建材取付用補強具Ａを用いた場合は、固定具４による建材２の保持力は２．６ｋＮ／本（２６０ｋｇ／本）となるが、建材取付用補強具Ａを用いない場合は、固定具４による建材２の保持力は２．０ｋＮ／本（２００ｋｇ／本）となる。

上記では建材２として屋根材の場合について説明したが、本発明の建材取付用補強具Ａは建材２が壁材であっても適用することができ、この場合、建材２を取り付けるのは屋根構造材５ではなく、柱や壁胴縁などの壁構造材となる。

本発明の実施の形態の一例を示す斜視図である。同上の施工例を示す一部の斜視図である。同上の施工例を示す一部が破断した斜視図である。（ａ）は従来例の施工状態を示す断面図、（ｂ）は本発明の施工状態を示す断面図である。同上の辺長比と圧縮強度比の関係を示すグラフである。同上の他の実施の形態を示す斜視図である。同上の他の実施の形態を示す斜視図である。同上の施工例を示す一部の断面図である。同上の他の実施の形態を示す断面図である。（ａ）（ｂ）は実施例１〜９及び比較例における破壊強度試験の結果を示すグラフである。本発明の建材取付用補強具Ａと用いた場合と用いない場合における風圧力と母屋間隔の関係を示すグラフである。

符号の説明

１表面板
２建材
３山部
４固定具
５屋根構造材
６側面
７補強側片部
８補強リブ部
２５キャップ
２７キャップ係止片
Ａ建材取付用補強具

Claims

建材の金属製の表面板の山部に固定具を打入して建材を屋根構造材に取り付ける際に、山部の固定具の打入位置を補強するために、山部の略全幅に亘って配置される建材取付用補強具であって、山部の長手方向に沿った寸法を、山部の長手方向と直交する方向に沿った寸法の１．０〜２．５倍に形成して成ることを特徴とする建材取付用補強具。
山部の側面に沿って配置される補強側片部を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の建材取付用補強具。
山部の長手方向と直交する方向に沿った補強リブ部を備えて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の建材取付用補強具。
山部に装着されるキャップを係止するためのキャップ係止片を補強側片部に設けて成ることを特徴とする請求項２又は３に記載の建材取付用補強具。