JP2019052473A - 金属折板屋根における搭載物支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】強風でも破損せずに搭載物を固定でき、屋根上から容易に施工できる金属折板屋根の搭載物支持構造を提供する。
【解決手段】受け梁に溶接したタイトフレーム２２上部に設けた吊り子２３を挟んで折板を接合したハゼ式の金属折板屋根の受け梁上において、折板８の山部８ａの傾斜面８ｃに沿うように逆Ｖ字形に傾斜させた傾斜部１ｂの上部には略中央部位にネジ挿通孔１ｄを穿設した平坦な上面部１ａを形成すると共に該傾斜部１ｂの下端部には折板８の山部８ａに重なる平坦な着座部１ｃを形成した金属板製の架台１を、折板８の山部８ａを跨いで折板８の谷部８ｂのタイトフレーム２２に架かる位置に着座部１ｃ下にゴム状の緩衝板７を挟んで定置すると共に、折板８の接合部８ｅに直立させた芋ネジ５で固定した把持金具３を介してネジ挿通孔１ｄから上へ突出させた芋ネジ５に着座部１ｃが緩衝板７を強圧するように締付ナット６で接合部８ｅに締着する。
【選択図】図７

Description

本発明は、倉庫、工場、体育館等の金属折板屋根において、その屋根上に太陽光発電パネルや看板等の搭載物を取り付けるための搭載物支持構造に関する。

倉庫、工場、体育館等の広い床面積の大型の建物には、屋根に強度を高めるために波形に折り曲げた金属の折板が使用され、該金属折板屋根に対して太陽光発電パネルや看板などの搭載物を取り付ける場合、折板上に突出させたボルト等に固定している。
折板は、厚さが０．６〜０．８ｍｍの鉄板が使用されることが多く、この厚さであると、こまでの搭載物支持構造では、搭載物が台風などの強風を受けて取り付け部分がその負荷に耐え切れず、折板が変形したり、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搭載物も損傷してしまうことがある。
一方、折板をハゼ接合した金属折板屋根では、接合部には突出したボルトがないので、搭載物の取り付けが困難であった。
本発明者は先に下記特許文献１の折板の山部の上に専用金具を設けたパネル支持構造を提案し、折板を貫通させた係着ボルトでＨ型鋼の受け梁に専用金具を固定することで上記問題を解決することができた。

特許第５２５５３８４号公報

本発明者は、そのパネル支持構造を実施する中で、特にハゼ式による接合形式の金属折板屋根に対してより容易に施工できる構造を工夫しつつ試行錯誤した結果、本発明の支持構造を完成させたものである。

即ち本発明は、ハゼ式による接合形式の金属折板屋根上に設置される太陽光発電パネルや看板などの搭載物が強風に煽られても折板及び屋根上に設置した搭載物は損傷しない支持構造を提供すると共に、屋根の上から折板を傷付けることなく、容易に取り付け施工と取り外し施工が行える搭載物支持構造を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の金属折板屋根における搭載物支持構造は、受け梁に溶接したタイトフレーム上部に設けた吊り子を挟んで折板を接合したハゼ式の金属折板屋根の受け梁上において、前記折板の山部の傾斜面に沿うように逆Ｖ字形に傾斜させた傾斜部の上部には略中央部位にネジ挿通孔を穿設した平坦な上面部を形成すると共に該傾斜部の下端部には前記折板の山部に重なる平坦な着座部を形成した金属板製の架台を、前記折板の山部を跨いで該折板の谷部のタイトフレームに架かる位置に着座部の下にゴム状の緩衝板を挟んで定置すると共に、前記折板の接合部に直立させた芋ネジで固定した把持金具を介して前記ネジ挿通孔から上へ突出させた前記芋ネジに着座部が緩衝板を強圧するように締付ナットで接合部に締着したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記発明において、前記架台を、搭載物の重量及び該搭載物が受ける風圧に耐え得る強度と弾発性とを有する金属板製としたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記発明において、前記芋ネジの架台と締付ナットとの間に座金を配設したことを特徴とする。

本発明の金属折板屋根における搭載物支持構造は、タイトフレーム上部の吊り子を挟んで折板を接合するハゼ式の金属折板屋根の折板上の接合部分に、把持金具を固定する芋ネジが架台から上に突出し、その突出部分に締付ナットを着座部が緩衝板を介して折板の谷部を押え付けるように締着されるため全ての施工工程が折板屋根の上部で行われ、このため施工作業者は屋根の下に潜ることなく、又折板に切断や孔あけなどの加工を全くすることなく容易に施工することが可能となる。
又、施工に際して折板を穿孔などで傷付けることがないので、不要となった搭載物を取り外す際には、雌ネジから芋ネジを緩めれば簡単に外すことが可能となり、折板に取り付け傷を残さすに元通りに復元させることが可能となる。
そして、施工に当っては、締付ナットを強く締め付けると架台の上部は折板の接合部を芋ネジが引き上げ、着座部が緩衝板を介して折板の谷部を押し下げる方向に働いて架台が折板屋根に強固に一体化され、架台の上部に取り付けた搭載物の荷重は、折板を固定した吊り子及びタイトフレームを介して受け梁に加わるため、荷重を折板の接合部分で局所的に支えるのではなく、架台を介してＨ型鋼等の高い強度の受け梁で支持されるので、結果として強風による風圧が受け梁で受け止められ、屋根上に設置される太陽光発電パネルや看板などの搭載物が強風に煽られて大きな荷重が搭載物支持構造に繰り返し加わっても折板及び屋根上の搭載物の変改や損傷の発生が防止される。
そして、着座部の下の折板の谷部との間にゴム状の緩衝板を挟むことで、急激に変化する荷重を緩衝板の素材の弾発性によって吸収しつつ、折板の谷部の周辺域及びタイトフレームを介して受け梁で広く受け止め、素材の弾発性によって、折板への押圧力が面的に分散され、断続して起こる強風などによる荷重の変化に柔軟に対応して折板の変形や破壊を防止することが可能となる。
又、折板の上面に対して下面は金属に対してゴム状に柔らかく接するので、風圧から生じる折板への衝撃や磨耗から発生する傷の発生や、その傷に雨水や塵埃が切り返し接触することによる孔開き及び腐食の進行等による損傷が折板に発生するのが防止される。
なお、緩衝板は上面を覆おう着座部により太陽の紫外線から保護され、紫外線の化学作用による劣化から生じる緩衝板の変形及び変質を長期間防ぐとことが可能となる。

請求項２に記載の発明は、前記締付ナットの締め付けにより架台が屋根に強く固定されると共に、搭載物から受ける強風等による大きな荷重に耐えて、損傷や脱落事故が防止可能となる。
又、前記架台の弾発性によって、着座部の下の折板の谷部との間の緩衝板の弾発性と相俟って、急激に変化する荷重をより効果的に吸収し、断続して起こる強風などによる荷重の急激な変化に対応して折板の変形や破壊を防止することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、前記芋ネジの架台と締付ナットとの間に座金を配設することで、強風を受けて、ボルト孔の局部に風圧は集中することなく、折板と架台とが座金の下面の広い面積に架台の上面が当接し、負荷がボルト孔の近辺に集中することなく、架台の上面全体に分散でき、架台の上面の変形や損傷が防止され、架台を安定的に固定しておくことが可能となる。

図１は本発明の斜視図である。 図２は本発明に太陽光発電パネルを取り付けた状態を示す斜視図である。 図３は本発明の構造を示す縦断斜視図である。 図４は要部を拡大した状態の本発明の構造を示す縦断斜視図である。 図５は構成する部品を分離した状態を示す各部品の斜視図及び縦断斜視図である。 図６は本発明の吊り子を含む構造を示す縦断斜視図である。 図７は搭載物の荷重の圧力の方向を示す縦断側面図である。 図８は搭載物が横から強風を受けたときの圧力の方向を示す縦断側面図である。

本発明を以下図面を参照して説明する。
倉庫、工場、体育館等の建物の平行な山部と谷部が波状に起伏した金属折板屋根のうち、本発明は屋根の受け梁として角パイプ、溝形鋼、Ｈ型鋼等を使用し、その受け梁上に固定されたタイトフレーム上の吊り子を挟んで折り曲げた両側の折板の辺縁が相互に接合されるハゼ式の接合形式とした金属折板屋根を対象とする。

従来のハゼ接合の該金属折板屋根は、例えば図１に示すように、受け梁２０がＨ形鋼２１の場合には、Ｈ形鋼の上側フランジの上面２１ａの中央に沿って、折板８の波形に重なるような波形に形成されたタイトフレーム２２が這うように溶接され、図７に示すように、そのタイトフレーム２２の山部にはハゼ継ぎ用の吊り子２３がボルト２３やナット２４で直立させた状態に固定される。
そして、図６及び図７に示すように、折板１は、その山部１ａの辺縁が直立した吊り子２２を抱持した状態にハゼ接合され、該タイトフレーム２２の上に折板が連続した波形に葺かれる。

本発明はこのようなハゼ式の金属折板屋根に対して、図５に示すように、下記（１）〜（５）の部品を使用した構造とする。
（１）折板８の山部８ａの傾斜面８ｃに接触せず、該傾斜面８ｃに沿うように両側を逆Ｖ字形に傾斜させた傾斜部１ｂ、１ｂの上部には略中央部位に下記芋ネジ５が挿通可能なネジ挿通孔１ｄを穿設した平坦な上面部１ａを形成すると共に該傾斜部１ｂ、１ｂの下端部には折板８の山部８ａに重なる平坦な着座部１ｃ、１ｃを形成した金属板製の架台１。
（２）前記着座部１ｃと略同形のゴム状の緩衝板７。
（３）肉厚金属板の中間部を上方へ引き抜き不能に湾曲させ、両端辺部を折板８の接合部８ｅに差し込み可能に開口させ、上部３ａに垂直な雌ネジ４を貫通させた把持金具３。
（４）前記把持金具３の雌ネジ４に羅着可能なネジ部５ｃと該ネジ部５ｃに羅着するナットの中を挿通可能なネジ頭５ａを備えた芋ネジ５。
（５）芋ネジ５に羅着可能な締付ナット６。

上記部品を用いた本発明の構造は、図３に示すように、折板８の接合部８ｅに把持金具３を固定し、把持金具３に直立した芋ネジ５に架台１を固定し、図２に示すように、屋根上に設置する搭載物を前記架台１及びその上に突出した芋ネジ５で固定するものである。

一般的に、吊り子２３は折板８の山部８ａの両側のハゼ継ぎ部８ｆ、８ｇの間に巻き込んで挟み込まれるが、該吊り子２３はタイトフレーム２２を介してＨ形鋼２１等の高強度の受け梁２０に固定されている。
本発明は、その高強度の受け梁２０を活用してその上の搭載物を受け梁２０に近い位置で支持する構造とした。
従って、本発明の支持構造の位置は、図１に示すように、タイトフレーム２２上の吊り子２３部分又は吊り子２３に近い受け梁２０上に位置させる。
そして、前記把持金具３を取り付ける位置が吊り子２３から少し離れた位置とした場合には、図１に示すように、一つの架台１に２箇所のネジ挿通孔１ｄを設けて、２個の把持金具３が吊り子２３の位置を挟むように設け、架台１上の搭載物の荷重が集中して吊り子２３に懸かるようにする。

本発明は上記の如き受け梁２０上の取り付け位置において、先ず折板８の山部８ａ上の折板８のハゼ式の接合部８ｅに前記把持金具３を固定する。
その際、図４に示すように、該把持金具３は差し込み可能に開口させた差込口３ｃをハゼ折りの折り返し部分に横から差し込み、中間部の湾曲部に接合部８ｅを飲み込むように奥まで入れる。
そして、該把持金具３上部３ａの雌ネジ４に前記芋ネジ５を羅着し、前記芋ネジ５の先端部５ｂが接合部８ｅを上から圧迫するように強く締め付ける。
この結果、折板８の接合部８に把持金具３が強く固定された状態で芋ネジ５は接合部８ｅから直立状態となる。

本発明で使用する芋ネジ５は、止めネジとも呼ばれるネジの一種であるが、図５に示すように、ネジ頭５ａがある芋ネジ５であり、該ネジ頭５ａを含めて全てがネジ孔を突き抜け可能となるネジである。
又、ネジ頭５ａは、スパナー、レンチ、ドライバー等のネジ回し器具でネジ軸を回転できるものであって、本発明ではネジ山だけしかない棒状のボルトは強く締め付けることができないので使用しない。

次に、折板８の接合部８上に直立している芋ネジ５に、前記架台１の上面部１ａに形成したネジ差込孔１ｄを貫挿して折板８の山部８ａに跨ぎ、折板８の山部８ａ両側の谷部８ｂに着座部１ｃを載せて取り付ける。
その際、前記緩衝板７を着座部１ｃの位置に合わせ、緩衝板７が前記着座部１ｃの下に隠れるように配着する。
前記緩衝板７は小さい圧力では殆ど変形がないほど硬いゴム状のものを使用する。
最後に、折板８上に突出した芋ネジ５に締付ナット６を羅着して架台１の着座部１ｃが緩衝板７を強圧するように締め付けて架台１を折板８の接合部８ｅに締着する。

なお、仮に着座部１ｃと該着座部１ｃの谷部８ｂへの当接面との間に緩衝板７がない場合には、架台１の着座部１ｃ下面の折板８の谷部８ｂの上面とが金属同士の重なり合いとなり、架台１上の搭載部物が風圧の変化等で揺れると、その影響を受けて金属同士が擦れ合い、折板８の谷部８ｂ表面の防錆処理層を破壊し、更にその表面に傷を発生させてしまうこととなる。そして、谷部８ｂを流れる雨水や塵埃によって傷口が拡大し腐食などによって大きな孔が開いてしまうおそれがある。
このため、本発明では折板８の谷部８ｂの下面との間に前記緩衝板７を介在させることによって、表面の防錆処理層を保護し、折板８の谷部８ｂの損傷を防止することが可能となる。

本発明は上記構造であり、太陽光発電パネル等の搭載物を金属折板屋根上に設置した場合には、搭載物は架台１の上面部１ａと芋ネジ５とで直接的に支持され、全ての荷重は最終的に高強度の受け梁２０で受け止められることなる。
このため、搭載物が太陽光発電パネルや金属看板など重量物であってしかも風圧を大きく受ける搭載物の荷重と強風に耐えて長期間支持可能となる。

次に、本発明の支持構造の搭載物からの荷重と風圧の受け方を説明する。
図７は搭載物が風圧を受けていないときの状態を示している。
該図７に示すように、風がない場合には、搭載物による垂直荷重のみが本発明の搭載物支持構造に加わり、その荷重は一方では、芋ネジ５から折板８の接合部８ｅ、折板８の山部８ａ、吊り子２３、タイトフレーム２２へと伝わり、他方では、芋ネジ５から架台１、左右の緩衝板７、折板８の谷部８ｂ、タイトフレーム２２へと伝わり、架台１と緩衝板７は若干の変形を伴いながら、全ての荷重を最終的には高強度の受け梁２０が受け止めるため、太陽光発電パネルや金属看板などの重量物の荷重に耐えて支持可能となる。

図８は搭載物が横から強風を受けたときの状態を示し、負荷の方向を黒塗り矢印で示している。
該図８に示すように、搭載物が横から風圧（黒塗り矢印で示す）を図の左から受けると、芋ネジ５から架台１、緩衝板７、折板８の谷部８ｂ、タイトフレーム２２へと伝わり、左右が開閉する若干の変形を伴いながら架台１の弾発性と緩衝板７の弾力性により緩衝作用が生じ、受ける風圧が大きい場合には、図中の右側に架台１の傾斜部１ｂが開いて着座部１ｃの位置ずれが生じ、最終的には高強度の受け梁２０が受け止めることとなる。
どちらの方向の風であっても荷重が緩和されるので常に変わる風速の破壊力が大きい瞬間的な最大荷重を避けることができる。

他方、方向が変化する強風の横揺れ荷重は、芋ネジ５から架台１、左右の緩衝板７、折板８の谷部８ｂ、タイトフレーム２２へと伝わり、最終的には高強度の受け梁２０が受け止める。
その際、架台１を、弾発性と搭載物４０の重量及び該搭載物が受ける風圧に耐え得る強度とを有する金属板製としたことで、左右交互に若干の変形を伴いながら架台１の弾発性及び緩衝板７の弾力性により緩衝作用が生じる。そして、風圧の変化から生じる破壊力が大きい瞬間的な最大荷重による搭載物及び搭載物支持構造自体の損壊を回避することができる。
又、看板等が強風を受けた場合、浮き上がる方向への力が働くことがあるが、その場合には、看板等を固定した芋ネジ５から把持金具３、折板８の接合部８ｅ、吊り子２３及びタイトフレーム２２へと浮き上がる力が働いて、最終的には高強度の受け梁２０がその力を引き止めるので看板等が屋根から抜けて飛ばされることはない。

次に、以上の如く構成される本発明の折板屋根における搭載物支持構造を、図２に示す搭載物が太陽光発電パネルである場合を例に、図２に示す搭載物支持構造で説明する。
太陽光発電パネル４０は内部の太陽光発電モジュールと外周の太陽光発電パネル枠４１とからできており、折板屋根への取り付けは太陽光発電パネル枠４１に対して行われる。
前記太陽光発電パネル４０は製造各社によって異なり、サイズが統一されているわけではないので各種サイズに応じて対応可能となる取付金具を介して屋根に固定する。

図２の実施例は、太陽光発電パネル４０を固定する場合における前記取付金具に太陽の方向に合わせて北側を高くしたＬ型金属アングル３１を使用した場合の例である。
前記Ｌ型金属アングル３１の下側面には前記芋ネジ５のネジ部５ｃ用のボルト孔を設けて、そのボルト孔から突出した前記芋ネジ５のネジ部５ｃに固定ナット３２を螺着して固定する。
前記太陽光発電パネル４０は屋根上に太陽に向けて傾斜させて固定するので北側が高いＬ型金属アングル３１を使用し、これにパネル枠４１側の位置調節フレーム３５を接続させる。
その間は、Ｌ型金属アングル３１には傾斜させた当板３３をボルト３４で固定し、該当板３３に位置調節フレーム３５を載せ、ボルト止め長孔を設けて固定ボルト３６を差し込んで前記位置調節フレーム３５の上下の位置合わせをして固定し、更にパネル枠４１側の当板２８を固定ボルト３９で位置調節ボルト止め長孔３７を左右移動させて位置合わせをして固定して前記太陽光発電パネルを傾斜させた状態に屋根に固定する。

以上のように太陽光発電パネル４０等の搭載物が、大きさによっては本搭載物支持構造を屋根の数箇所に設けるが、使用する取り付け用の部品については別にも各種態様の金具類を使用することが可能である。
そして本発明は前記芋ネジ５を介して強固なＨ形鋼２１に間接的に連結されることで全体が強固に固定され、この結果、金属折板屋根と搭載物が強風に煽られても、搭載物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。

本発明は金属折板屋根における搭載物支持構造であり、その上に取り付ける搭載物は、太陽光発電パネルや看板などの各種パネルや冷暖房器等の設備機器類も利用可能となる。

１ 架台
１ａ 上面部
１ｂ 傾斜部
１ｃ 着座部
１ｄ ネジ挿通孔
２ 締着部
３ 把持金具
３ａ 上部
３ｂ 湾曲部
３ｃ 差込口
４ 雌ネジ
４ａ 溶接ナット
５ 芋ネジ
５ａ ネジ頭
５ｂ 先端部
５ｃ ネジ部
６ 締付ナット
７ 緩衝板
８ 折板
８ａ 山部
８ｂ 谷部
８ｃ 傾斜面
８ｄ 立上リ部
８ｅ 接合部
８ｆ 内側巻込み部
８ｇ 外側巻込み部
９ 座金
２０ 受け梁
２１ Ｈ形鋼
２１ａ フランジの上面
２２ タイトフレーム
２３ 吊り子
２４ ボルト
２５ ナット
３０ 太陽光発電パネル固定金具
３１ Ｌ型アングル
３２ 固定ナット
３３ 当て板
３４ 固定ボルト
３５ 位置調節フレーム
３６ 固定ボルト
３７ 位置調節ボルト止め長孔
３８ 当板
３９ 固定ボルト
４０ 太陽光発電モジュール
４１ 太陽光発電パネル枠

Claims (3)

1. 受け梁に溶接したタイトフレーム上部に設けた吊り子を挟んで折板を接合したハゼ式の金属折板屋根の受け梁上において、
   前記折板の山部の傾斜面に沿うように逆Ｖ字形に傾斜させた傾斜部の上部には略中央部位にネジ挿通孔を穿設した平坦な上面部を形成すると共に該傾斜部の下端部には前記折板の山部に重なる平坦な着座部を形成した金属板製の架台を、
   前記折板の山部を跨いで該折板の谷部のタイトフレームに架かる位置に着座部の下にゴム状の緩衝板を挟んで定置すると共に、
   前記折板の接合部に直立させた芋ネジで固定した把持金具を介して前記ネジ挿通孔から上へ突出させた前記芋ネジに着座部が緩衝板を強圧するように締付ナットで接合部に締着したことを特徴とする金属折板屋根における搭載物支持構造。
2. 架台を、搭載物の重量及び該搭載物が受ける風圧に耐え得る強度と弾発性とを有する金属板製とした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搭載物支持構造。
3. 芋ネジの架台と締付ナットとの間に座金を配設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搭載物支持構造。
   
   
   

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