JP2012102598A - 鋼材定着金物及び屋根構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 古レールからなる既存梁に容易に取り付け可能な鋼材定着金物を用いて既存梁上にフレームを構築し、フレームに支持された膜屋根構造体を構築する。
【解決手段】 定着対象となる古レールＲの外形に沿って所定のクリアランスを有し、その一部を押圧可能な押圧支持面１６が形成された鋼材保持部１５を有する略同形の第１の定着金物１１と第２の定着金物１２とからなる鋼材定着金物１０を用いて古レールＲを堅固に挟持する。その上に、フレームを支持する束柱を構築して、フレームに膜材を展張してなる膜屋根構造体を構築する。
【選択図】 図５

Description

本発明は鋼材定着金物と、この鋼材定着金物を膜屋根構造の束柱の支持構造として利用して構築した屋根構造体に関する。

旅客駅のホーム上家（上屋）としては、かつて軌道として使用されていた鉄道用レール（以下、古レールと呼ぶ。）を加工して柱、梁等の骨組部材とし、それらを所定形状に組み立てて構築された施工例が多く見られる。たとえば、旅客駅のホーム上家の構造体５０として、図９に示したように、２本のレール５１の頭部を付け合わせて接合し、プラットホーム６０の幅方向の中央に立設した柱５２と、柱５２の頂部を所定の曲率で曲げ加工したりして、その上に載せる梁受け部５３と、所定の屋根勾配を想定して古レールを曲げ加工して製作された梁５４が、梁受け部５３上に接合された骨組構造がある。この骨組構造の長手方向に隣接する各梁５４間に古レールや鋼棒ブレース等のつなぎ材（図示せず）を掛け渡してホーム上家としての全体構造を安定させた状態で、梁間に屋根受け材５５を架設し、その上にスレートや折板屋根５６等が敷設されている。

近年、これらの施設において、老朽化した屋根部分をリニューアル（更新）する場合、ホーム部分の採光や屋根の意匠を考慮して、曲面形状を導入可能な膜屋根構造に変更したいという要望もある。膜屋根は屋根材が軽量であるため、設計上は既存の屋根部分を撤去した状態で、古レールからなる既存梁上に構築することができる。

しかし、膜屋根に利用される膜材は、展張した状態で所定の張力を保持するため、膜縁辺を固定する膜材定着部材を必要とする。このため、膜屋根を既存梁上にそのまま施工することはできず、膜屋根の端部を定着するためのフレーム等を既存梁の上に設置する必要がある。この場合、膜屋根と定着用フレームとは比較的軽量なものとすることができるため、既存梁を支持部として、必要な数の束柱等の支持部材を既存梁上に立設してフレームを設置することができる。

束柱の支持部を既存梁に固定する方法としては、溶接、ボルト固定等が考えられるが、既存梁に使用されている古レールの材質は、建築用構造材として使用されている鋼材の材質とは異なるため、溶接が困難な場合が多い。また、ボルト固定するためには、古レールの腹部（ウェブ）にボルト取付孔を開けることになるが、材料に孔開けして断面欠損させることができない可能性がある。

一方、従来、形鋼からなるベース部材上に別部材を簡易かつ堅固に取り付けるための固定金物等が提案されている（特許文献１）。特許文献１にはフリーアクセスフロアを構築するために、床スラブ上にＨ形鋼を架設し、そのＨ形鋼の上フランジ上に、床板を支持する支持脚のベースプレートを載置し、Ｈ形鋼の上フランジとベースプレートとを断面形状が略コ字形をなす固定金具で把持してさらにボルトの固定金具に螺着されたボルトを締め付けることで、支持脚のベースプレートとＨ形鋼の上フランジとの間の摩擦抵抗を増大させることで両者を密着させて、床板の支持脚をＨ形鋼上に固定する床板の支持脚の固定構造が開示されている。

特開平１１−８１６３８号公報

特許文献１に開示された固定構造では、支持脚のベースプレートは、規格寸法に加工された新品のＨ形鋼の上フランジ面に密着して載置され、その密着面での摩擦力をボルトの締め付けにより増加させて、脚部の安定を図っている。ところが、上述したようなホーム上家の既存梁は、古レールを加工して製作されたものである。たとえば３０ｋｇレールは底面幅が約１１０mm程度しかなく、新たなフレームの脚部に相当する束柱の支持ベース部材等を載置する面積が十分確保できない。また、丸みを帯びたレール頭部側が梁上面側に位置している場合もある。この場合には梁上面に支持ベース等を載置することは不可能である。このため、特許文献１に開示されたような固定金具等を利用して部材同士を連結する固定構造は採用できない。

また、今回対象となる古レールからなる既存梁は、屋根勾配を考慮した傾斜梁形状になっている。このため、特許文献１に開示された発明のように、支持部材に固定する対象部材を載置し、両者をボルトで締め付けることで面接触部分の摩擦力を確保するような固定方式は一層不利である。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、古レールの腹部（ウェブ）を両側面から強く挟み込むようにして、その部位に発生する摩擦力を利用して固定支持部材を、古レールからなる既存梁に定着させ、その固定支持部材に新たなフレームの束柱（支持柱）を立設させるようにした鋼材定着金物と、鋼材定着金物で支持されたフレームに膜材を展張するようにした膜屋根を有する屋根構造体を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は定着対象となる鋼材の外形に沿って所定のクリアランスを有する鋼材保持部が形成され、前記鋼材保持部が略同形の第１の部材と第２部材とからなり、該第１の部材と第２部材の内面側を対向させて前記鋼材保持部で前記鋼材を挟持して定着する鋼材定着金物であって、前記鋼材保持部は、前記鋼材の一部を押圧可能な押圧支持部が形成され、前記第１の部材と第２部材とを前記鋼材に密着させるために導入される把持力により、前記押圧支持部の端面が前記鋼材の一部に押圧され、前記押圧支持部が前記鋼材に固定されることを特徴とする。

前記鋼材は、レール材からなり、該レール材のレール腹部に対向した位置に前記押圧支持部が形成され、前記第１の部材と第２部材とを貫通して設けられたボルトの締付けにより前記把持力が導入され、前記押圧支持部が前記レール腹部に押圧され、前記レール材に固定されることが好ましい。

前記第１の部材と第２の部材とは、上端または下端の一端に両部材を連結する連結係止部が形成され、他端に両部材を貫通するボルト孔が形成されることが好ましい。

前記レール材を用いて構築された骨組構造物の梁部材の所定位置に、前記鋼材定着金物を固定定着して束柱支持体とし、該束柱支持体上に立設された束柱で屋根フレームを支持し、該屋根フレームに屋根材を展張して、屋根部を構築することが好ましい。

前記梁部材は、前記骨組構造物の長手方向に沿って所定間隔をあけて構築され、長手方向に隣接する梁部材間につなぎ部材が架設され、該つなぎ部材の支持端部が前記鋼材定着金物の外面に形成することが好ましい。

本発明によれば、鋼材定着金物を固定支持部材として機能させ、その固定支持部材に新たなフレームの束柱を立設させることで、既存梁上に膜屋根を有する屋根構造体を容易に構築できるという効果を奏する。

本発明の鋼材定着金物を対象鋼材（レール材）に定着する態様を示した斜視説明図。 図１に用いた鋼材定着金物の正面図、定着状態図。 鋼材定着金物の他の実施形態を示した正面図、定着状態図。 鋼材定着金物を既存ホーム上家の屋根構造体の構築に用いた例を示した全体構造図。 鋼材定着金物を屋根構造体の構築に用いる場合の支持部材の組立状態を構成を示した斜視説明図。 図５に示した支持部位での鋼材定着金物の古レールの定着状態、支持脚の支持状態を示した部分拡大図。 図４に示した屋根構造体の支持脚の支持構造例を示した部分拡大図。 図４に示した屋根構造体の定着部の定着構造を示した部分拡大図。 従来例として、古レールを用いて構築されたホーム上家の一例を示した全体構造図。

以下、本発明の鋼材定着金物の実施するための形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は、第１の部材としての第１の定着金物１１と第２の部材としての第２の定着金物１２とからなる鋼材定着金物１０を、本発明において、定着対象となる古レールＲに組み付ける状態を示している。今回の発明の鋼材定着金物の固定対象となる古レールＲとしては、過去に軌道として使用されていたレールが多く使われている。

上述したように、本発明の屋根構造体１では、古レールＲからなる梁５４が架設された従来のホーム上家の構造体５０の屋根部分のリニューアルとして膜屋根２を用いることを想定している。この屋根構造体１は、古レールＲを加工して用いられていた既存梁を、新たな屋根構造体２の支持柱（建築構造上、束柱に相当）の支持体３０として採用している（図４，図９参照）。したがって、本明細書では、鋼材定着金物１０の定着対象を古レールＲとした説明をするが、構築される構造体の観点から、その構造体の対象部位である既存梁５４と記して説明する場合もある。なお、定着対象はリサイクルされた古レールＲに限られず、たとえば新品のレールやＨ形鋼や、定着が可能な部位を有する断面形状に加工された鋼材でもよいことはいうまでもない。

ここで、鋼材定着金物１０について説明する。図１，図２各図にその全体形状が明確に示された本実施例の鋼材定着金物１０は、図２（ａ）に示したように、第１の定着金物１１と、第２の定着金物１２とが一対をなして構成されている。第１の定着金物１１と第２の定着金物１２の形状の相違点は、両部材を一体化させる下端嵌合部１３の形状である。第１の定着金物１１の下端には幅方向に延在する断面が略円形の円柱体凸部１３ａと円柱体凸部１３ａを支持する首部１３ｂとが形成されている。一方、第２の定着金物１２の下端には、第１の定着金物１１の円柱体凸部１３ａと首部１３ｂと嵌合可能な凹状部１３ｃが形成されている。さらに第１の定着金物１１と第２の定着金物１２の内面側（定着対象に対向した面）には、古レールＲの外径形状よりわずかに大きなくり抜き部１４ａ，１４ｂが上下に位置するように、略同形の鋼材保持部１５が形成され、その先端に押圧支持面１６が形成されている。さらに、第１の定着金物１１と第２の定着金物１２の外面上端には、締め付けボルト２０を収容可能な凹所１７が形成され、その凹所１７の立面にボルト貫通孔１８が形成され、図１，図２（ｂ）のようにワッシャ２３を介して締め付けボルト２０とナット２２で締着するようになっている。締め付けボルト２０には、本実施例では高張力ボルト（ＨＴＢ）が使用されており、締め付けはトルクレンチを用いて所定トルクを導入することで、押圧支持面１６での古レールＲの腹部Ｗへの把持力が加えられ、密着状態が制御される。

第１の定着金物１１と第２の定着金物１２との押圧支持面１６は本実施例においては、図１に示したように、横長の長方形形状をなしている。第１の定着金物１１と第２の定着金物１２とが、図２（ｂ）に示したように、古レールＲを挟んで下端嵌合部１３で連結され、押圧支持面１６が古レールＲの腹部Ｗに軽く当接した状態で、締め付けボルト２０、ナット２２による上端の締め付けが行われる。これにより、第１の定着金物１１の押圧支持面１６と第２の定着金物１２の押圧支持面１６とが古レールＲの腹部Ｗ（ウェブ）に両側から密着するような把持力が導入され、鋼材定着金物１０全体は、第１の定着金物１１の押圧支持面１６と第２の定着金物１２の押圧支持面１６とで古レールＲの腹部Ｗに押圧され堅固に固定される。

なお、鋼材定着金物１０の詳細形状として、第２の定着金物１２の下端嵌合部１３の首部１３ｂが嵌合される、第１の定着金物１１の凹状部１３ｃの口元には、円柱体凸部１３ａが凹状部１３ｃに嵌合された状態で、第２の定着金物１２の首部１３ｂがわずかに揺動できる程度の遊び１３ｄが設けられている。これにより鋼材定着金物１０の下端嵌合部１３が嵌合された状態で、この部位は古レールＲを挟み込む際の蝶番としての役割を果たすことができる。

本発明の鋼材定着金物１０には鋼鋳物が用いられている。材質としてはＪＩＳ規格に合致した溶接構造用鋳鋼品を想定している。なお、建築材料規格品としての仕様が求められる場合には、空間構造用鋳鋼品を代替利用することも可能である。なお、他の製造方法として、溶接構造用鋼材あるいは一般構造用鋼材を用いた削り出し加工による製造も可能である。

図３各図は、押圧支持面１６で鋼材（古レールＲ、Ｈ形鋼Ｈ等）を定着するために、第１の定着金物１１と第２の定着金物１２とを一体化させる締め付け手段の他の実施例を示した正面図である。図３（ａ）は、金物１１の上下端に締め付けボルト２０（図３（ｂ））を挿通させる貫通ねじ孔１８を凹所１７に設けた構造からなる。この鋼材定着金物１０では、嵌合部を構成する異なった形状の部材を製造する必要がなく、同一形状の一対の部材を用いることができるため、製作コストを下げることができる。古レールＲに取り付ける際も、下側の締め付けボルト２０、ナット２２をゆるく仮締めしておけば、古レールＲの腹部Ｗを押圧支持面１６の所定位置にセットできる。また、上下の締め付けボルト２０のトルク調整も均等に設定すればよいので、２カ所の締め付け部があっても作業性はそれほど低下しない。

図３（ｃ）は、鋼材定着金物１０の上部に嵌合部１３を、下部に締め付けボルト取付孔１８を設けた構造からなる。この構造の鋼材定着金物１０の機能は、図２（ａ）に示したタイプと同等であるが、作業性において、古レールＲが既存梁５４として利用されている場合には、既存梁５４の下側に締め付けボルト（図示せず）が位置するため、ボルト、ナットの取り付け、締め付け作業を梁の下方から行うことができ、定着対象の既存梁５４等への取り付けの作業性が優れている。

図３（ｄ）は、定着対象部材としてＨ形鋼Ｈを用いた場合の鋼材定着金物１０の形状例を示している。同図に示したように、Ｈ形鋼Ｈの場合、図２（ｂ）等に示した古レールＲに比べ、内面側に形成される鋼材保持部１５の周囲のくり抜き部１４ａ，１４ｂが大きくなる。しかし、鋼材保持部１５は締め付け時に所定の押圧力を押圧支持面１６に伝達するとともに、定着対象を支持する際に生じるせん断力に抵抗する必要がある。そのため、鋼材定着金物１０として所定の断面積が確保されるような形状に設計することが必要である。なお、図示しないが、下端嵌合部１３または上端嵌合部１３は別途ピン部材を用いて第１の定着金物１１と第２の定着金物１２とを嵌合するものであってもよい。

［屋根構造体の構成］
以下、上述した鋼材定着金物１０を用いて、図９に示した既存のホーム上家の構造体５０上に構築された新たな屋根構造体１、膜屋根２、支持体３０他の構成について、図４〜図８を参照して説明する。
図４は、図９に示した既存のホーム上家の構造体５０のうち、既存梁５４を構成している古レールＲの所定位置に、新たな膜屋根２（２Ａ，２Ｂ）が展張された屋根構造体１が構築された状態を示した全体構造図である。同図に示したように新たな屋根構造体１は、既存梁５４に立設された束柱３（支持柱）上に支持されたフレーム４１上に展張されている。この束柱３の下端部を既存梁５４に定着させるために上述した鋼材定着金物１０が使用されている。本実施例では、膜屋根２は両側に位置する片勾配屋根２Ｂと、中央部の両勾配屋根２Ａとから構成され、それぞれの膜屋根２のフレーム４１は上方に凸形状をなすゆるい曲線状をなし、２本の束柱３で既存梁５４上に支持されている。これら束柱３を、鋼材定着金物１０を用いて既存梁５４で支持する束柱支持体３０の構成について、図５〜図７を参照して説明する。

図５は、鋼材定着金物１０を用いて束柱３を支持する束柱支持体３０の各部材の組立状態を構成を示している。鋼材定着金物１０を既存梁５４（古レールＲ）の一部に定着する手順、定着状態は、図１、図２（ｂ）と同様であるが、この鋼材定着金物１０を束柱３の支持体として利用するために、鋼材定着金物１０の第２の定着金物１２の上面１２ａに金物側ベースプレート４が溶接されている。この金物側ベースプレート４は鋼材定着金物１０を組み立てて既存梁５４に固定した状態（図６参照）で、上面が古レールＲとほぼ平行になるように取り付けられている。さらにこの上面に束柱ベースプレート５が載置され、２枚のベースプレート４，５が４個の連結孔４ａ，５ａを介してボルト固定された束柱支持体３０を介して束柱ベースプレート５、すなわち束柱３が既存梁５４に固定支持される。

さらに各鋼材定着金物１０の外側面には、つなぎ材定着片６が溶接されている。このつなぎ材定着片６は、ホーム上家を構成するために長手方向に所定間隔をあけて設置された骨組構造（柱、梁）のうち、隣接する既存梁５４間を連結するつなぎ材８（図６参照）の端部が固定される部材である。このように、鋼材定着金物１０は十分な連結強度で既存梁５４に定着されているので、この既存梁５４と梁間のつなぎ材８との力学的な応力の伝達も果たす部材として機能することができる。なお、つなぎ材としては、図示したような鋼管の他、鋼棒、形鋼等の部材を、適宜選択することができる。

図７は、図４に示したホーム上家の束柱３の支持支持体３０（VII）を拡大して示している。同図に示したように、既存梁５４（仮想線で表示）は屋根勾配に沿って傾いて架設されているので、この既存梁５４の傾斜に対して、金物側ベースプレート４がはほぼ平行（同じ傾斜）になるように鋼材定着金物１０が既存梁５４に定着されている。そして、その上部に束柱ベースプレート５が載置されている。束柱ベースプレート５は、梁の傾斜分だけ束柱３に対して傾いて取り付けられている。これにより、束柱３は傾斜した既存梁５４に対して２枚のベースプレート４，５を介して鉛直に立設することができる。このとき、２枚のベースプレート４，５を連結するボルト７には所定のせん断力が作用するが、ベースプレート４，５間の摩擦力が十分確保できるように締め付け力を設定し、あるいはボルト７がそのせん断力に対して十分な強度を保有するようにボルト径あるいは材質を選定することが好ましい。

図８（ａ）は、図４に示した端部膜屋根２Ｂと中央部膜屋根２Ａとの間の膜材定着部４０Ａの詳細構造を示した拡大図、図８（ｂ）は、図４に示した端部膜屋根２の膜材定着部４０Ｂの詳細構造を示した拡大図である。これらの膜材定着部４０Ａ，４０Ｂは、従来の膜屋根２で使用されている構造と同等の構造からなる。たとえば図８（ａ）において、膜屋根２の端部に位置するパイプフレーム４１の端部に膜材４８の展張方向に倣った角度でクランプベース４２が位置するようにパイプフレーム４１にベース部材４３が取り付けられている。クランプベース４２上において、膜端のエッジロープ４４が膜定着プレート４５とクランプベース４２との間の外側に位置するようにして膜材４８に所定の張力が加えられた状態で、膜定着プレート４５を定着ボルト４６によって締め付けることで、膜材４８が定着部に固定される。図８（ａ）に示した両側の膜材定着部の施工が完了した後、雨水処理のために、両側の膜屋根２の端部位置に角溝状の谷樋４７が取り付けられる。図８（ｂ）は、片勾配である端部膜屋根２Ｂの上端側の膜材定着部を示している。ベース部材４３の構造はシンプルであるが、その他の膜材定着部の使用部材は、図８（ａ）と同等品が使用されている。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 屋根構造体
２ 膜屋根
３ 束柱
４，５ ベースプレート
６ つなぎ材定着片
１０ 鋼材定着金物
１１ 第１の定着金物
１２ 第２の定着金物
１３ 嵌合部
１５ 鋼材保持部
１６ 押圧支持面
２０ 締め付けボルト
２２ ナット
３０ 束柱支持体
４０Ａ，４０Ｂ 膜端定着部
５０ ホーム上家構造体
５４ 既存梁
Ｒ 古レール
Ｗ 腹部（ウェブ）

Claims (5)

1. 定着対象となる鋼材の外形に沿って所定のクリアランスを有する鋼材保持部が形成され、前記鋼材保持部が略同形の第１の部材と第２部材とからなり、該第１の部材と第２部材の内面側を対向させて前記鋼材保持部で前記鋼材を挟持して定着する鋼材定着金物であって、
   前記鋼材保持部は、前記鋼材の一部を押圧可能な押圧支持部が形成され、前記第１の部材と第２部材とを前記鋼材に密着させるために導入される把持力により、前記押圧支持部の端面が前記鋼材の一部に押圧され、前記押圧支持部が前記鋼材に固定されることを特徴とする鋼材定着金物。
2. 前記鋼材は、レール材からなり、該レール材のレール腹部に対向した位置に前記押圧支持部が形成され、前記第１の部材と第２部材とを貫通して設けられたボルトの締付けにより前記把持力が導入され、前記押圧支持部が前記レール腹部に押圧され、前記レール材に固定されることを特徴とする請求項１に記載の鋼材定着金物。
3. 前記第１の部材と第２の部材とは、上端または下端の一端に両部材を連結する連結係止部が形成され、他端に両部材を貫通するボルト孔が形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼材定着金物。
4. 前記レール材を用いて構築された骨組構造物の梁部材の所定位置に、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の鋼材定着金物を固定定着して束柱支持体とし、該束柱支持体上に立設された束柱で屋根フレームを支持し、該屋根フレームに屋根材を展張して、屋根部を構築するようにしたことを特徴とする屋根構造体。
5. 前記梁部材は、前記骨組構造物の長手方向に沿って所定間隔をあけて構築され、長手方向に隣接する梁部材間につなぎ部材が架設され、該つなぎ部材の支持端部が前記鋼材定着金物の外面に形成されたことを特徴とする請求項４に記載の屋根構造体。

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