JP2010071039A - 金属折板屋根におけるパネル支持構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】建物のH形鋼1のフランジ上面のタイトフレーム3に、波形の折板4が固定される金属折板屋根において、折板4の山部のタイトフレームの固定部を挟んで一対のボルト孔8、8を設け、そのボルト孔8、8の上から係着ボルト7、7を差し込んでH字鋼1上側のフランジ2の両側に係着ボルト7、7を係着させ、折板4の上に突出した係着ボルト7のネジ部7b及びタイトフレーム3の固定部の上に三孔座金板9を装着して折板4を挟んで固定ボルト12で締め付け固定し、さらに三孔座金板9の上に突出した係着ボルト7に硬質ゴムパッキン13を介して両側の傾斜面部18bの下部に谷筋当接面部18cを備えたパッキン押え板18を装着し、その上に突出させたネジ部7bに螺着した固定ナット23で締め付け固定する。
【選択図】 図7
Description
これらの建物に使用されている金属屋根に対して太陽光発電パネルや看板などのパネルを取り付ける場合、従来では一般的に折板の山部に対して専用金具などを介して固定することが多い。
例えば下記特許文献1では、折板の山部の上に専用金具を設けることが記載され、また下記特許文献2では、山部とそれに繋がる両傾斜面に被着する専用金具を用いたパネル支持構造が記載されている。
また、この折板の破損の影響を受けて、その上に設置されている太陽光発電パネルや看板などのパネルまでも損傷してしまう問題もあった。
このように前記係着ボルトが谷筋当接面部でH形鋼に強く固定される構造なので、強風などによるパネルへの大きな負荷は、直接には前記係着ボルトを介して高強度の前記H形鋼に掛かり、一部の小さい負荷が前記パッキン押え板に分散されて加わることになる。
このとき前記パッキン押え板に加わる一部の小さい負荷はその下の硬質ゴムパッキンを介して薄い折板及びタイトフレームにクッション性を伴って面的に分散され、その結果、薄い折板自体は損傷や破損を生じないように保護される。
一方、係着ボルトに対して直接又は取付金具を介して固定された各種パネルは、その係着ボルトが前記H形鋼に直接固定されているので、金属折板屋根及びパネルが強風を受けても、その負荷は高強度のH形鋼で受け止められ、パネルの変形や損傷の発生を防止することが可能となる。
また、パッキン押え板がゴムパッキンを覆うことでゴムパッキンの太陽の紫外線による変形及び変質を防ぐとことが可能となる。
そして、ことような固定によって、H形鋼と折板、タイトフレーム及び三孔座金板とが一体化し、H形鋼の梁方向ではタイトフレームで支えると共に折板の折筋方向では係着ボルトで支えて四方から強固に支持可能となる。そしてこれによって強風などによる四方に発生する荷重を広く四方に分散できるより強固な構造となり、これによってパネル支持部分の変形や損傷を防止することが可能となる。
これに対して板厚を大きくして強度を高める対応も可能であるが、前記パッキン押え板に端部リブ面部を一体的に形成した形態では、固定ナットで強く締め付けられても前記端部リブ面部で補強されているため湾曲変形が防止される。
したがって同じような強度が得られれば良いならば、パッキン押え板の板厚をその分薄くすることも可能となる。
さらに、端部リブ面部は、硬質ゴムパッキンの側面も覆うため、硬質ゴムパッキンの周囲はパッキン押え板及びその端部リブ面部で隠され、直射日光の紫外線による硬質ゴムパッキンの劣化を防止することができる利点もある。
倉庫、工場、体育館等の広い床面積を持つ大型の建物では、その屋根を金属製の波形の折板を使用して折筋(折り目)方向に勾配をつけて葺いているものが多く見られる。
本発明ではそのような金属折板屋根のうち、図5、図6を除く各図(図中では柱、壁部分などは省略)に示すように、建物の梁材としてのH字鋼1を使用し、そのフランジ2を上下平行な向きに組み立てた構造の金属折板屋根を対象とする。
また、本発明のパネル支持構造は、新築の建物に用いる場合と、既築の建物の屋根に対して、屋根を剥がさずに、また天井裏に人が入ることなく施工工程の全てを屋根上で行うために用いる場合とがある。
なお、本発明は建物の金属折板屋根部分の発明なので、実施例を示す以下の構造を示す各図では建物の柱や壁部分などを省略して示しており、また内部構造は金属折板によって隠れて分かり難いので折板を透視的に描いた図で説明する。
この金属折板屋根では、図7に示すように、前記波形の折板4が、傾斜した折筋5をH形鋼1と直交差させる向きに配され、前記波形の折板4の山部4bをタイトフレーム3の山部3bで前記上向きボルト6aによって固定できるようにするため、前記上向きボルト6が合致する位置にボルト孔4cが開設され、このボルト孔4cに上向きボルト6aが差し込まれて建物の天井を覆う波形の折板4が固定されて葺かれる。
以上が既存の金属折板屋根における、梁に使用したH形鋼への折板4の固定部分の構造である。
上向きボルト6aからナットや座金類を外さないで合の、図8に示す構造では、三孔座金板9の中央の孔(ボルト逃げ孔42)は、前記上向きボルト6a及びそれに固定されたナットや座金類は納まる程度に大きく形成する。そして、前記タイトフレーム3に上向きボルト6aに付いているナットや座金類は三孔座金板9から上に突出させて三孔座金板9が固定される。
なお、波形の折板4を固定するのに、タイトフレームの山部上面に前記上向きボルト6aが固着されていないものが使用される場合、固定金具にビスやネジなど用いて折板4を固定(図省略)する場合と、図11に示すように止め金具29を介して波形の折板4の屈曲端部を嵌め込んで固定する場合などがある。
そして、上部にはネジ部7bを有し、下部には「L」字や「し」字状などの内向きに湾曲させた形状の屈曲係止部27は形成されている係着ボルト7、7を使用し、前記一対のボルト孔8、8の上から、下方を屈曲させて屈曲係止部27を形成し上側にネジ部7bを有する係着ボルト7、7の係止部27から差し込む。
用いる係着ボルト7、7の屈曲係止部27はH形鋼の上側のフランジ2の下面2bに引っ掛けられれば良いので、「L」字や「し」字状などの内向き湾曲した形状に限定するものではない。
そこで次に、図7に示すように、前記上向きボルト6及び前記係着ボルト7、7の両ネジ部7b、7bに合致する板面位置に設けたボルト孔9a、9b、9cの三孔を備えた三孔座金板9を前記上向きボルト6及び前記係着ボルト7のネジ部7b、7bに嵌め込み、該三孔座金板9の上に突き出た前記上向きボルト6及び両ネジ部7b、7bの上からワッシャー10、11を嵌め込み、その上から固定ナット12を螺着して折板4の上に強く締め付け固定する。
なお、前記一対のボルト孔8、8の位置を、H形鋼上側フランジ2の両側辺の真上にあたる部位であって且つ折板4の山筋中央の部位となるように決める。
通常、前記折板4は厚さが0.5mmから0.8mmと薄く弱い。このため、風圧を受ける屋根に対して減圧と加圧が繰り返される変化のある圧力を、一点で受けると力の集中で容易にそん部分が破損するおそれがあるが、本発明では、そのような圧力を面的に広く分散することで折板4の変形を起こさせことなく、強い風圧を受けても前記折板4の破損を防ぐことが可能となる。
このとき、前記ボルト孔15、16間の固定金具穴17は上向きボルト6aの上端とこれに螺着された固定ナット12を隠すことが可能な深さと形状に形成することで、上向きボルト6aの上端が硬質ゴムパッキン13の中に隠されて硬質ゴムパッキン13の上には突出しないようになる。
このため、前記硬質ゴムパッキン13は前記上向きボルト6aの長さよりも厚い肉厚とし、両側のボルト孔15、16にはその下側をワッシャー10、11と固定ナット12が納まるようにその上部よりも大きい径に形成する。
また前記ゴムパッキン13の材質はゴムのうちでも小さい圧力では殆ど変形がないほど硬い硬質ゴムを使用する。
該パッキン押え板18は、図7に示すように、前記硬質のゴムパッキン13の上面の全部を覆う大きさで、下向き下開きコ字型に形成した金属製の板を折曲げて形成され、前記ゴムパッキン13の中央部及び傾斜部14の上面に密接するように形成された中央面部18aと、前記折板両側の傾斜面に沿ってその下方に延びるように形成した両側の傾斜面部18bと、該傾斜面部18bの下端に前記折板4の谷筋の上面に当接し、内側に屈曲させて前記折板4の谷部上面に密接するように屈曲形成された谷筋当接面部18cと、中央面部18aに前記硬質ゴムパッキン13の各ボルト孔15、16に合致するように穿設されたボルト孔19、20を備えて構成される。
このような山形のパッキン押え板18は、図7に示すように、前記各ボルト孔19、20に前記ゴムパッキン13上に突出した前記係着ボルト7、7を通して被着される。
この中央の端部リブ面部18eの両側端とその両側の端部リブ面部18dの上端は溶接で固着すると、両傾斜面部18b間の広がり変形に対する耐久性が高まり、また硬質ゴムパッキン13の側面からの雨水の浸入を防止できるようになるので好ましい。
この際に、固定ナット23を締め付けると、その下の前記ゴムパッキン13が前記パッキン押え板18によって隠された状態となって前記折板4の山部の周辺域を上から押え、同時に前記パッキン押え板18の最下部に形成された谷筋当接面部18cの下面が前記折板4の谷部4aを押圧した状態で固定される。
このとき、図9に示すように、前記折板4の谷部4aは前記H形鋼1のフランジ上面2aの上に載っているので、前記折板4の谷部4aが前記谷筋当接面部18cの下面による押圧で前記H形鋼1のフランジ上面2aに対して押圧された状態となり、この結果、前記パッキン押え板18は前記H形鋼1のフランジ上面2aに対して強固に固定されることとなる。
このように前記折板4の谷部4aを強く押圧させるために前記パッキン押え板18には中央面部18a及び傾斜面部18bに相当な強度が必要となるが、図10及び図11に示すように、上記の如き端部リブ面部18d、18eがなくとも、板を厚くして強度を高めることにより一定の強度を得ることは可能となる。
折板4の谷部4aに上面と谷筋当接面部18cの下面とが金属同士の場合では、風圧の変化などで折板4が揺れると、折板4の谷部4aに上面と谷筋当接面部18cの下面とが金属同士の場合、擦れ合いによって表面の防錆処理層を破壊してしまい、表面に傷が発生しやしくなり、その傷への雨水や塵埃の接触によって更に大きな腐食などによる傷が引き起こされ、その結果、折板4の表面に孔が開いてしまうなどまで大きな損傷が発生してしまうおそれがある。
金属屋根の折板4の形状は各種態様が可能であるが、図13に示す例は、山筋で屈曲させた端部同士を重ね合わせて屋根葺きする態様を示している。
この図12の例では、折板4の内側接続部4dが折板の外側接続部4eに抱えられるように嵌合されて折板4は接続部されている場合を示している。
この場合、山部4bのほぼ中央に接続部(図の29a、29bで示した部分)が高く突出された状態となるので、前記硬質ゴムパッキン13には、図11に示すように、該接続部が嵌るための接続部嵌合溝24を設けて前記ゴムパッキン13の下面と折板4の山部4b上面とが密着できろように前記ゴムパッキン13(図6で示し、その(イ)は斜視図、(ロ)は縦断斜視図、(ハ)は逆さにした斜視図である)を形成する。
この止め金具29は上端に折板巻込み部9aを備えてL字型を成す直立部29bと水平部29cとから成り、この折板巻込み部9aが、折板の内側接続部4dと折板の外側接続部4eとの間に嵌め込まれて使用され、これによりタイトフレーム3と折板4とが固定されることになる。
この態様の場合は、前記三孔座金板9は使用しない構造となり、その組み立て方は上記三孔座金板9を使用する場合の工程の中で、ナットや座金類を上向きボルト6aから一旦外して三孔座金板9を載せる工程と、折板4の山部4bの一対のボルト孔8、8から出て固定ナット12を外すこと、また係着ボルト7、7の両ネジ部7b、7bと上向きボルト6aの三孔座金板9を通して、その上にワッシャー10、11を嵌めて固定ナット12を螺着することがなくなる。
そして、その間の折板4は、谷部4aでは前記パッキン押え板18の下側の上谷筋当接面部18cによって押えられ、山部4bでは前記硬質ゴムパッキン13を介して前記タイトフレーム3の山部3bとの間に押えられ、全体が一体となって各使用部材が連係して強固に固定されることになる。
この結果、前記タイトフレーム3の強度が不十分であったとしても、該タイトフレーム3の強度に頼ることなく前記パッキン押え板18の強度のみでも充分折板4を強固に支持することが可能となり、これによってパッキン押え板18上に取り付けた各種パネルを保護し、それらのパネルに変形や損傷を防止することが可能となる。
しかし、前記H形鋼1に対して固定されれば良いので、例えば、フランジ2の下面2bに懸るように円盤状に形成すれば、前記係着ボルト7の向きは限定されずにフランジ2の下面2bに懸ることが可能である。この場合には円盤状がボルト孔に通せないので既存の金属折板屋根の上から取り付けることはできない。
また、前記係着ボルト7は、例えば、図3に示すように、係着ボルト7の下部7aをH形鋼のフランジ2の上面2aに直立させて直接溶接(溶接部25で示す)して固着しても良く、また図4に示すように、前記係着ボルト7の下部7aをH形鋼のフランジ2を強固に挟めるように形成した金属性の嵌着金具26の上面に直立させて溶接して固着しておき、これをフランジ2に差してハンマーで奥まで打ち込んで固定しても良い。
このような図3及び図4に示す係着ボルト7では、既築の折板屋根の上からでは、できないか又は極めて施工が困難であるため、折板を葺く前に係着ボルト7をH形鋼に固定すべきであるので、新築の建物において使用する場合に適している。
例えば太陽光発電パネルを固定する場合で説明すると、図1に示すように、例えば太陽光発電パネルは中の太陽光発電モジュール31と外周の太陽光発電パネル枠32とからできており、取り付けは太陽光発電パネル枠32に対して行われる。
前記太陽光発電パネル枠32は、係着ボルト7のネジ部7b、7bに対して直接に太陽光発電パネルを固定することも可能であるが、その場合、太陽光発電パネルが前記係着ボルト7のネジ部7bの位置にに合致したものでなければならない。
しかし太陽光発電パネルは製造各社によってサイズが統一されているわけではないので、通常そのサイズやパネルの取り付け角度に応じてパネル枠を支持可能とする取付金具を介して固定すると良い。
この場合、前記太陽光発電パネルは屋根上に太陽に向けて傾斜させて固定する態様としたので、L型金属アングル34の直立部分を傾斜方向に固定し、これにパネル枠32に固定された傾斜固定金具33を接続させて固定する。
具体的には、前記L型金属アングル34の下側面には前記係着ボルト7のネジ部7b、7b用のボルト孔35、36を設けて、そのボルト孔35、36から突出した前記係着ボルト7のネジ部7bに固定ナット39を螺着して固定する。
そして、L型金属アングル34の直立部分にはボルト止め長孔37を設けて前記傾斜固定金具33に設けたボルト孔33aを合わせ、ボルト38を差し込んで前記太陽光発電パネルを傾斜させて固定する。
パネルの位置の調節は、ボルト止め長孔37内にボルト38を緩めて移動させつつ行えるようにする。
そして上記太陽光発電パネルは本発明のパネル支持構造の前記係着ボルトを介して強固なH形鋼1に直接連結されることで全体が強固に固定され、この結果、金属折板屋根とパネルが強風に煽られても、パネルも屋根も破損されるおそれがなくなり屋根の安全管理も安心してできるようになる。
2 H形鋼上側のフランジ
2a H形鋼上側のフランジの上面
2b H形鋼上側のフランジの下面
3 タイトフレーム
3a タイトフレームの谷部
3b タイトフレームの山部
4 折板
4a 折板の谷部
4b 折板の山部
4c 固定金具孔
4d 折板の内側接続部
4e 折板の外側接続部
5 折板の折筋
6 固定金具
6a 上向きボルト
7 係着ボルト
7a 係着ボルトの下部
7b 係着ボルトのネジ部
8 ボルト孔
9 三孔座金板
9a ボルト孔
9b ボルト孔
9c 固定金具孔
10 ワッシャー
11 ワッシャー
12 固定ナット
13 硬質ゴムパッキン
14 硬質ゴムパッキンの傾斜部
15 ボルト孔
16 ボルト孔
17 固定金具穴
18 パッキン押え板
18a 中央面部
18b 傾斜面部
18c 谷筋当接面部
18d 端部リブ面部
18e 端部リブ面部
19 ボルト孔
20 ボルト孔
21 ワッシャー
22 ワッシャー
23 固定ナット
24 接続部嵌合溝
25 溶接部
26 嵌着金具
27 屈曲係止部
28 下の段差面
29 止め金具
29a 折板巻込み部
29b 直立部
29c 水平部
30 止めネジ
31 太陽光発電モジュール
32 太陽光発電パネル枠
33 傾斜固定金具
34 L型アングル
35 ボルト孔
36 ボルト孔
37 ボルト止め長孔
38 ボルト
39 ナット
40 溶接部
41 ゴム板
42 ボルト逃げ孔
W フランジ幅
Claims (4)
- 波型のタイトフレームが建物の梁であるH形鋼の上側のフランジ上面に谷部で溶接され、建物の天井を覆う波形の折板が前記タイトフレームの山部に固定金具で固定される金属折板屋根において、
前記折板には、前記タイトフレームへの固定金具での固定部を挟んだ両側の山筋の前記H形鋼のフランジの両縁部位又は両縁寄り部位の垂直上方部位に一対のボルト孔が穿設され、
上部のネジ部を前記折板の前記各ボルト孔から上に突出させた係着ボルトが、下部を前記フランジに溶接又は係止して直立に固定され、
中央部には前記一対のボルト孔に合致したボルト孔と、該ボルト孔間の前記固定金具に対応した位置に該固定金具を収納可能とした被せ穴とが形成され、該中央部の両側には折板の山部両側の斜面を覆う傾斜部が一体的に形成された山型で肉厚の硬質ゴムパッキンが、前記ボルト孔から前記係着ボルトのネジ部を突出させて前記折板の山筋上に被着され、
前記ゴムパッキンの中央部及び傾斜部の上に密接するように形成された中央面部と、該中央面部の両側に前記折板の両側の斜面に沿った傾斜面に形成された傾斜面部と、該傾斜面部の下端に前記折板の谷筋の上面に密接する形成された谷筋当接面部と、中央面部に前記ゴムパッキンの各ボルト孔に合致するように穿設されたボルト孔とを備えた山形のパッキン押え板が、該各ボルト孔から前記ゴムパッキン上の前記係着ボルトを突出させて被着され、
前記パッキン押え板から突出した前記係着ボルトのネジ部に固定ナットがパッキン押え板を締め付けるように螺着され、
前記金属折板屋根上に突出した係着ボルトのネジ部に太陽光発電パネル等のパネルを直接又は取付金具を介して固定可能としたことを特徴とする金属折板屋根におけるパネル支持構造。 - パッキン押え板が、中央面部及び傾斜面部の前後端部に、ゴムパッキンの側面を覆うように略直角に屈曲した端部リブ面部が一体的に形成されたパッキン押え板であることを特徴とする請求項1に記載の金属折板屋根におけるパネル支持構造。
- 折板とパッキン押え板との間に、ゴムパッキンの両ボルト孔と被せ穴にそれぞれ合致した孔を備えた三孔座金板を配し、該三孔座金板の両ボルト孔上に突出した各係着ボルトに固定ナットを螺着して該三孔座金板を固定したことを特徴とする請求項1又は2に記載の金属折板屋根におけるパネル支持構造。
- パッキン押え板の谷筋当接面部の下面に、前記谷筋当接面部の下面のサイズと同程度のサイズのゴム板を備えたことを特徴とする請求項1から3のうちのうずれかに記載の金属折板屋根におけるパネル支持構造。
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