JP2007100493A - 建築用構造材及び建築物の躯体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】主にＣ形鋼からなる母屋に代わる躯体を構成する建築用構造材及び建築物の躯体構造を提供する。
【解決手段】本発明の建築用構造材１Ａ〜１Ｃは、建築物に用いられ、母屋に代わる躯体を構成し、縦ウエブ２１の上下端にフランジ２２，２３を有する形鋼である第一部材２と、該第一部材２に組み付けられる第二部材３ａ〜３ｃとからなり、第二部材３ａ〜３ｃは、少なくとも組み付け状態において第一部材２の上フランジ２２に重合する上フランジ（部）３２ａ〜３２ｃと、組み付け状態において第一部材２の縦ウエブ２１と重合又は対向する縦ウエブ（部）３１と、第一部材２の下フランジ２３と逆方向に向く下フランジ（部）３３と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主にＣ形鋼からなる母屋に代わる躯体を構成する建築用構造材及び建築物の躯体構造に関する。

従来より、建築物の天井に断熱材、化粧材等を配設した構造として、母屋と呼ばれる構造材の上面に天井材を載置する構造が一般的に採用されている。
この構造材としては、Ｈ形鋼、Ｃ形鋼、Ｉ形鋼などの形鋼が用いられ、多様な需要分野ごとの目的に応じ、鋼材組成や定形寸法なども多種類に及んでいる。
これらの形鋼を建築用構造材として用いる場合、各種の鋼材からなるため、強度特性に優れているという利点を有している。

例えば特許文献１等には、建築物の構造材上に構造材に直交する方向にフレーム状の取付部材を配し、この取付部材に網状の支持部材を配することで、取付部材と支持材で矩形の受部を形成してこの受部内に天井材を配設する構成が提案されている。
また、本願出願人は、特許文献２等において、屈曲加工が可能な材料にて目的や仕様に応じて各種形状に成形した構造材を提案した。
実公平７−５１５３６号公報 特開２００４−１５０２６９公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の方法は、構造材としてＣ形鋼が用いられ、該Ｃ形鋼上に天井材を配設する方法であって、高さ方向の厚みの変化（天井材の有無、天井材の厚さ等）に併せて梁材やフレームを変更しなければならず、天井材の有無や天井材の厚さがその上方に施工される屋根構造に影響するものであった。また、天井材を配するための多種類の取付部材が必要であるため、部材管理の面で面倒となり、部材数が増加することで当然作業の手間もかかっていた。

また、特許文献２等に記載の構造材では、目的や仕様に応じた形状に成形するための製造コストがかかるという問題があった。

そこで、本発明は、前記の従来の構造材の好適特性を併せ持つ構造材を提供することを目的とする。

本発明は、上記に鑑み提案されたもので、建築物に用いられ、母屋に代わる躯体を構成する建築用構造材であって、縦ウエブの上下端にフランジを有する形鋼である第一部材と、該第一部材に組み付けられる第二部材とからなり、第二部材は、少なくとも組み付け状態において第一部材の上フランジに重合する上フランジと、組み付け状態において第一部材の縦ウエブと重合又は対向する縦ウエブと、第一部材の下フランジと逆方向に向く下フランジと、を備えることを特徴とする建築用構造材に関するものである。
尚、本願明細書中の以降の説明では、第一部材の縦ウエブ、上フランジ、下フランジという表記に対し、第二部材の部位を縦ウエブ部、上フランジ部、下フランジ部と表記して区別する。

また、本発明は、前記建築用構造材において、構造材を構成する第一部材は、断面形状がＣ形の軽量形鋼であることを特徴とする建築用構造材をも提案する。
また、本発明は、前記建築用構造材において、第二部材の上フランジには、第一部材の上フランジに係止される取付部を有することを特徴とする建築用構造材をも提案する。

さらに、本発明は、前記建築用構造材を、梁材上に固定し、隣接する構造材間に、壁材又は壁材用支持材を取り付け、構造材の上フランジ（上フランジ部）上には外装材又は外装材用支持部材を固定することを特徴とする建築物の躯体構造をも提案する。

本発明の建築用構造材は、構造材として必要とされる強度特性は形鋼である第一部材で負担することができ、施工性や仕様などの各種要求特性を満足する形状構成を第二部材に付与する（付帯させる）ことができる。
例えば形鋼を二つ組み合わせる場合には、高重量となるが、本発明の建築用構造材は、第一部材に対し、軽量の第二部材を組み合わせるので、相対的に重量を軽減できる。

また、第一部材が断面形状がＣ形の軽量形鋼である場合、上フランジの先端が下方へ折曲された形状であるため、後述する第二部材の取付部を比較的簡易な形状とすることができる。
また、第二部材の上フランジに、第一部材の上フランジに係止される取付部を形成した場合、第一部材に対して第二部材を係合させて容易に取り付けることができる。特に断面が略Ｚ字状に構成される第二部材の取り付けは容易に行うことができ、躯体構造の施工に際しても、第二部材と同時に壁材や断熱材を容易に架設することができる。

さらに、本発明の建築物の躯体構造は、前記構成の構造材を用いるため、従来の形鋼及び構造材を用いた場合の利点を併せ持ち、従来の形鋼及び構造材を用いた場合の欠点を軽減でき、想定外の地震等にも耐性があり、しかも任意の目的や仕様に応じたものとすることができる。

本発明の建築用構造材（以下、単に構造材という）は、母屋に代わる躯体を構成する構造材であって、縦ウエブの上下端にフランジを有する形鋼である第一部材と、該第一部材に組み付けられる第二部材とからなる構成である。

前述のように形鋼は、断面形状がＨ形、Ｃ形、Ｉ形など、多様な需要分野ごとの目的に応じ、鋼材組成や定形寸法なども多種類に及んでいるが、本発明の構造材を構成する第一部材として用いられる形鋼としては、断面形状がコ形又はＣ形の形鋼が用いられる。この形鋼は、極めて強度特性が高いものである。

また、構造材を構成する第二部材は、単一部材でも複数部材の組み合わせでもよく、前記形鋼に比べて、強度特性は高くないが、成形性に優れた材料（例えば金属薄板）からなる。そして、少なくとも組み付け状態において第一部材の上フランジに重合する上フランジ部と、組み付け状態において第一部材の縦ウエブと重合又は対向する縦ウエブ部と、縦ウエブの下端には第一部材の下フランジと逆方向に向く下フランジ部と、を備える。

上記第二部材の上フランジには、第一部材の上フランジの先端に係止される取付部を設けることが望ましく、該取付部は、第一部材の上フランジに係合（嵌合を含む）して取り付けられるものであればよく、具体的に特にその形状を限定するものではない。

前述のように従来の形鋼を用いた天井材の取付構造では、高さ方向の厚みの問題や、多種類の取付部材が必要となるという問題があった。これに対し、本発明の構造材は、下フランジ（部）に天井材等を架設することができるため、上述の問題を解消できる。
また、前述のように従来の構造材を用いた場合には、目的や仕様に応じた形状に成形するための製造コストがかかるという問題があった。これに対し、本発明の構造材は、より形状が簡易である第二部材を成形すれば良いため、少なくとも従来の構造材に比べて製造コストを軽減することができる。さらに、第二部材の縦ウエブ部は、第一部材の縦ウエブに重合又は対向しているため、第二部材の変形を防止することができる。

上記天井材としては、側端下方が切り欠かれた切欠部を設けることにより、構造材の下フランジ間に係合する構成のものが望ましい。
即ちこの天井材の切欠部は、天井材が、隣接する構造材の下フランジ間に係合するように設けられるものであって、予め隣接する構造材の下フランジ間の距離（＝先端から先端までの距離）より天井材の下面（＝切欠部により短くなった下面の寸法）が僅かに短くなるように加工する必要がある。

このような天井材を用いることにより、天井材の角部が構造材などに当たって破損することがなく、容易に内装材を取り付けることができる。また、脱落防止も図れ、仮に天井材が水下側にずれても、水下側の切欠部の内壁が下フランジの水上端に当接してそれ以上ずれることがなく、安定に取り付けられるものとなる。

図１に示す構造材１Ｘは、縦ウエブ２１の上下端にフランジ（上フランジ２２，下フランジ２３）を有するＣ形鋼（断面形状がＣ形の軽量形鋼）である第一部材２と、それに組み付けられる第二部材３ｘとからなる構成である。

この構造材１Ｘを構成する第一部材２は、前述のようにＣ形鋼であり、一般的には溝付きＣ形鋼（型鋼）とも言われるものであって、縦ウエブ２１は鉛直状で、共に図面右方へ延びる上フランジ２２及び下フランジ２３は水平状である。また、上フランジ２２の先端には鉛直状の下向き片２２１が設けられ、下フランジ２３の先端には鉛直状の上向き片２３１が設けられている。そして、この第一部材２は、極めて強度特性が高いものである。

また、この構造材１Ｘを構成する第二部材３ｘは、単一部材であって、ロールフォーミング、ベンダー等の成型機で成形可能な概ね０．８〜１．６mm程度の厚さの金属板からなる。さらに、この第二部材３ｘは、組み付け状態において第一部材２の縦ウエブ２１と重合する鉛直状の縦ウエブ部３１の上端に、組み付け状態において第一部材２の上フランジ２２に重合する上フランジ部３２ｘが設けられ、縦ウエブ部３１の下端には、第一部材２の下フランジ２３と逆方向に向く（図面左方へ延びる）下フランジ部３３が設けられている。
さらに、下フランジ部３３の先端には鉛直状の上向き片３３１が設けられている。

そして、前記第一部材２にこの第二部材３ｘを組み付ける場合、上フランジ２２に上フランジ部３２ｘを重合させ、縦ウエブ２１に縦ウエブ部３１を接合（接面）状になるように組み付けて構造材１Ｘとした。

このような構成の構造材１Ｘは、構造材として必要とされる強度特性は形鋼である第一部材２で負担することができ、施工性や仕様などの各種要求特性を満足する形状構成を第二部材３ｘに付与することができる。

この構造材１Ｘの下フランジに取り付ける天井材５Ｘは、図２に示すように、側端下方が厚みの半分程度切り欠かれた切欠部５４を設けた構成であり、マイナスイオン発生機能を有する内装建材や木毛セメント板などが用いられる。

この天井材５Ｘは、隣接する構造材１Ｘ，１Ｘ間に配設され、下フランジ２３（上向き片２３１），下フランジ部３３（上向き片３３１）間に係合させる状態で架設している。尚、この係合状態において、天井材５Ｘの切欠部５４の上面に、下フランジ２３，３３の上向き片２３１，３３１の上端が当接するように配設されている。そして、仮に天井材５Ｘが水下側にずれても、水下側の切欠部５４の内壁が下フランジ２３（上向き片２３１）の水上端に当接してそれ以上ずれることがなく、脱落防止も図れる。

図２に示す実施例は、前記構成の構造材１Ｘを用いた躯体構造の実施例であり、横葺き外装材である外装材９を保持部材７Ａにて取り付けた外装構造を施工するものである。
この横葺き外装構造に用いられた外装材９は、面板部９１の水下・水上側に相互に係合可能な水下側成形部９２、水上側成形部９３を有する構成である。
水上側成形部９３は、面板部９１の水上側の端縁を表面側に段差状（段部）に折曲すると共に、水上側へ延在（延在片）させ、その先端（被係合部）を上方へ屈曲させ、さらにその上端を水下側に屈曲状に折り返した被保持部を設け、さらにその下端を水上側上方へ跳ね上げ状に屈曲（案内片）させた形状である。尚、延在片の途中には、下り段差状の係止部を設けた。
水下側成形部９２は、面板部９１の水下側の端縁を裏面側に折曲し、その下端を水上側に延出（延出片）させ、その先端（係合部）を下方へ屈曲させた屈曲片を有する構成である。尚、延出片の途中には、段状部分を設けた。

このような構成を有する外装材９は、素材を特に限定するものではないが、代表的には概ね０.４乃至１.６mm程度の表面化粧鋼板、ラミネート鋼板、メッキ鋼板、ステンレス鋼板、アルミ合金板、チタン合金板、銅板等の公知の金属素材をロール成形その他の手段で所定の形状に成形する。尚、硬質樹脂板や炭素繊維積層板等によっても同様の形状に成形することができ、全てをそれらで施工することもできるし、前記金属素材のものと組み合わせて施工することもできる。また、外装材９の裏面には、結露防止、防音、防火対策上の理由により、必要に応じてポリエチレンフォーム、グラスウールシート等の裏貼り材を添装しても良い。図示実施例では裏貼り材は点線で符号９０で表した。また、９４はバックアップ材である。

また、この外装材９を保持する保持部材７Ａは、一般に吊子と称される部材であって、外装材９の水上側成形部９３を保持する保持部と、挿入片である第１固定部と、被定着片である第２固定部とを有する構成である。上記の第１固定部は支持部材７Ｂの挿入スリットに挿入され、上記の第２固定部は支持部材７Ｂの上面部に定着される。
支持部材７Ｂは、一般に垂木と称される部材であって、外装材９の水上側成形部９３（延在片及び係止部）の裏面が当接又は近接する隆起部７２を有し、上述の挿入スリットを有する構成である。

図示実施例では、構造材１Ｘは、屋根面の傾斜に沿って配設された大型の形鋼にて組み付けられる梁材４上に固定されており、構造材１Ｘは屋根面の傾斜に直交するように、上フランジ２２，上フランジ部３２ｘが棟側を向くように配設、固定されている。尚、構造材１Ｘは、アングル材１０’を用いて梁材４に固定されている。

隣接する構造材１Ｘ，１Ｘ間には切欠部５４を設けた天井材５Ｘが配設され、より詳しくは、前述のように天井材５Ｘが、隣接する構造材１Ｘ，１Ｘの下フランジ２３，下フランジ部３３間に係合するように架設した。

上記天井材５Ｘの上には、断熱材５Ｙを配設した。この断熱材５Ｙは、非透水性材からなり、略一定厚みの平坦部５１の端部に重合部５２及び被重合部５３を備える構成であって、非透水性の単一部材からなるものがリサイクル性の面で望ましく、主に比較的硬質の発泡ポリスチレン、発泡ポリウレタン等の発泡（独立発泡）樹脂からなる公知の非透水性材料が使用できる。上記重合部５２及び被重合部５３は、厚みの下半及び上半を切り欠いて形成した。
そして、断熱材５Ｙの被重合部５３が構造材１Ｘの軒側に位置し、その棟側に隣接する断熱材５Ｘの重合部５２が構造材１Ｘの上フランジ２２，上フランジ部３２ｘを越えて被重合部５３の上方に位置するように配設した。

その後、一般に垂木と称される支持部材７Ｂを、断熱層（断熱材５Ｙ）の上に載置し、それを跨ぐような形状を有する取付部材７Ｃにて構造材１Ｘの上フランジ２２，３２に固定し、さらに前記構成の保持部材７Ａにて横葺き外装材９を取り付けた。

このように構築される横葺き外装構造は、支持部材７Ｂの隆起部７２に、外装材９の水上側成形部９３（延在片及び係止部）の裏面が当接又は近接する構成であり、この隆起部７２により水上側成形部９３と支持部材７Ｂとの間に隙間が形成されない構造となる。そのため、台風等の強風による吹き上げ等の負圧荷重が作用しても、水上側成形部９３が回動することがなく、水上側成形部９３が保持部材７Ａから外れない，耐久性が高い横葺き外装構造とすることができる。

そして、このような構成の躯体構造は、従来の形鋼及び構造材を用いた場合の利点を併せ持つものとなり、想定外の地震等にも耐性があり、しかも任意の目的や仕様に応じたものとすることができる。

図３に示す躯体構造は、構造材１Ｙを構成する第二部材３ｙの上フランジ部３２ｙに取付部３４ｙが設けられ、この取付部３４ｙにより第一部材２の上フランジ２２の先端に係合して取り付けられている以外は、前記図２（ａ）の躯体構造と全く同様である。
この構造材１Ｙは、取付部３４ｙを有する構成であるため、ビス等の固定具を用いなくても仮止め安定性が高くなり、その後のビス等の固定も容易になる。

図４に示す三種の構造材１Ａ〜１Ｃは、前記構造材１Ｙと同様に縦ウエブ２１の上下端にフランジ（上フランジ２２，下フランジ２３）を有するＣ形鋼（断面形状がＣ形の軽量形鋼）である第一部材２と、それに取り付ける取付部３４ａ〜３４ｃを有する第二部材３ａ〜３ｃとからなる構成である。
これら三種の構造材１Ａ〜１Ｃに共通する第一部材２は、前記構造材１Ｘ，１Ｙと同様にＣ形鋼である。また、これら構造材１Ａ〜１Ｃを構成する第二部材３ａ〜３ｃは、前記構造材１Ｘ，１Ｙと同様であって、薄肉の金属板からなる。

図４（ａ）に示す構造材１Ａの第二部材３ａは、水平状の上フランジ部３２ａに、垂下片の下端を緩く跳ね上げた形状の取付部３４ａが設けられている。
そして、前記第一部材２にこの第二部材３ａを組み付ける場合、上フランジ２２の先端の下向き片２２１に向かって上方から取付部３４ａを引っ掛けるように係合させ、その状態で第二部材３ａを時計回りに回動させ、縦ウエブ２１と縦ウエブ部３１が接合（接面）状になるように組み付けて構造材１Ａとした。より詳しくは、取付部３４ａの垂下片を、下向き片２２１より僅かに長く成形し、且つ上フランジ部３２ａも上フランジ２２より僅かに長く成形したので、上フランジ２２及び下向き片２２１は上フランジ部３２ａ及び取付部３４ａの内側に嵌り込むように組み付けられる。この組み付け状態では、上フランジ２２と上フランジ部３２ａとが密接状に重合し、下向き片２２１の下端が取付部３４ａの内側に係止するので、第一部材２に対して第二部材３ａが横方向にズレ動くことがない。

図４（ｂ）に示す構造材１Ｂの第二部材３ｂは、水平状の上フランジ部３２ｂに、内側下方へ向かう傾斜片の下端を跳ね上げた形状の取付部３４ｂが設けられている。
図４（ｃ）に示す構造材１Ｃの第二部材３ｃは、水平状の上フランジ部３２ｃに、垂下片の下端を内側へ延在させた形状の取付部３４ｃが設けられている。
そして、前記第一部材２に第二部材３ｂ，３ｃを組み付ける場合、前述の構造材１Ａと同様に組み付けることができる。

このような構成の構造材１Ａ〜１Ｃは、前記構造材１Ｘ，１Ｙと同様に構造材として必要とされる強度特性は形鋼である第一部材２で負担することができ、施工性や仕様などの各種要求特性を満足する形状構成を第二部材３ａ〜３ｃに付与することができる。また、前記構造材１Ｙと同様に、取付部３４ａ〜３４ｃを有する構成であるため、ビス等の固定具を用いなくても仮止め安定性が高くなり、その後のビス等の固定も容易になる。

また、第一部材２が断面形状がＣ形の軽量形鋼であり、上フランジ２２の先端（下向き片２２１）が下方へ折曲された形状であるため、第二部材３ａ〜３ｃの取付部３４ａ〜３４ｃを比較的簡易な形状とすることができる。

図５〜７に示す実施例は、前記構成の構造材１Ａ〜１Ｃを用いた外装構造の実施例であり、左右側縁を折下げた縦葺き外装材である外装材８Ａ、その側縁間を覆うカバー材８Ｂにより、平滑状の外装面が得られるように施工した外装構造を取り付けたものである。

図示実施例では、構造材１Ａ〜１Ｃは、屋根面の傾斜に沿って配設された大型の形鋼にて組み付けられる梁材４上に固定されており、構造材１Ａ〜１Ｃは屋根面の傾斜に直交するように、上フランジ２２，上フランジ部３２ａ〜３２ｃが棟側を向くように配設、固定されている。尚、構造材１Ａ〜１Ｃは、Ｌ字状のアングル材１０を用いて梁材４に固定されている。
そして、隣接する構造材１Ａ，１Ａ（１Ｂ，１Ｂ）間には天井材５Ａを配設した。この天井材５Ａは、下フランジ２３，下フランジ部３３上に支持させる状態で架設した。尚、図７では上記天井材５Ａに代えて側縁形状が異なる天井材５Ｃを配設した。
上記天井材５Ａ又は天井材５Ｃの上には、前記断熱材５Ｙと同様の断熱材５Ｂを配設した。
そして、断熱材５Ｂの被重合部５３が構造材１Ａ〜１Ｃの軒側に位置し、その棟側に隣接する断熱材５Ｂの重合部５２が構造材１Ａ〜１Ｃの上フランジ２２，上フランジ部３２ａ〜３２ｃを越えて被重合部５３の上方に位置するように配設した。
さらに、中央に隆起する固定部６１を有して断面略Ｗ字状で、流れ方向に長尺な流水部材６を断熱材５Ｂ上に沿わせ、ピース材である吊子７Ｄを流水部材６の中央に、流れ方向に適宜間隔で配し、ビス等の固定具７１を構造材１Ａ〜１Ｃ（の上フランジ２２，上フランジ部３２ａ〜３２ｃ）に打ち込むことにより、吊子７Ｄ及び流水部材６を一連に固定した。その後、バックアップ材８０を配設し、縦葺き外装材である外装材８Ａの左右側縁を吊子７Ｄに保持させ、カバー材８Ｂを外装材８Ａ，８Ａ間に保持させて外装構造を施工した。

このような構成の躯体構造、外装構造は、従来の形鋼及び構造材を用いた場合の利点を併せ持つものとなり、想定外の地震等にも耐性があり、しかも任意の目的や仕様に応じたものとすることができる。

このように構造材１Ａ〜１Ｃの上フランジ２２，上フランジ部３２ａ〜３２ｃに固定する外装構造は、特に限定するものではなく、例えば縦葺き、横葺き、折板等の公知の外装構造を用いることができ、緑化構造でも良い。

（ａ）本発明の構造材の一実施例を示す斜視図、（ｂ）その拡大側断面図である。 （ａ）図１の構造材を用いた躯体構造の一実施例を示す拡大側断面図、（ｂ）側断面図である。 本発明の他の構造材を用いた躯体構造の一実施例を示す拡大側断面図である。 （ａ）本発明の他の構造材の一実施例を示す側面図、（ｂ）他の一実施例を示す側面図、（ｃ）他の一実施例を示す側面図である。 （ａ）図４（ａ）の構造材を用いた外装構造の一実施例を示す側断面図、（ｂ）その正面図である。 図４（ｂ）の構造材を用いた外装構造の一実施例を示す側断面図である。 図４（ｃ）の構造材を用いた外装構造の一実施例を示す側断面図である。

符号の説明

１Ｘ，１Ｙ，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ （建築用）構造材
２ 第一部材
２１ 縦ウエブ
２２ 上フランジ
２３ 下フランジ
３ｘ，３ｙ，３ａ，３ｂ，３ｃ 第二部材
３１ 縦ウエブ部
３２ｘ，３２ｙ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 上フランジ部
３３ 下フランジ部
３２ｙ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ 取付部
４ 梁材
５Ｘ 天井材
５Ｙ 断熱材
５Ａ 天井材
５４ 切欠部
５Ｂ 断熱材
５Ｃ 天井材
６ 流水部材
７Ａ 保持部材
７Ｂ 支持部材
７Ｃ 取付部材
７Ｄ 吊子
８Ａ （縦葺き）外装材
８Ｂ カバー材
９ （横葺き）外装材

Claims (4)

1. 建築物に用いられ、母屋に代わる躯体を構成する建築用構造材であって、
   縦ウエブの上下端にフランジを有する形鋼である第一部材と、該第一部材に組み付けられる第二部材とからなり、
   第二部材は、少なくとも組み付け状態において第一部材の上フランジに重合する上フランジと、組み付け状態において第一部材の縦ウエブと重合又は対向する縦ウエブと、第一部材の下フランジと逆方向に向く下フランジと、を備えてなることを特徴とする建築用構造材。
2. 構造材を構成する第一部材は、断面形状がＣ形の軽量形鋼であることを特徴とする請求項１に記載の建築用構造材。
3. 第二部材の上フランジには、第一部材の上フランジに係止される取付部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の建築用構造材。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の建築用構造材を、梁材上に固定し、隣接する構造材間に、壁材又は壁材用支持材を取り付け、構造材の上フランジ上には外装材又は外装材用支持部材を固定することを特徴とする建築物の躯体構造。

Images