JP2021080671A - 屋根トラスユニット、及びそれを用いた屋根構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】建築現場において施工作業の容易化及び工期の短縮を図ることができるだけでなく、耐荷重性に優れた屋根を構築することができ、しかも部材の運搬が容易な屋根トラスユニット、及び屋根トラスユニットを用いた屋根構築方法を提供すること。【解決手段】上下に平行に並んだ上弦材11a及び下弦材11bとから成るトラス弦材11と；上弦材11a及び下弦材11bの間に所定間隔で配置される束材12a、並びに一方の束材12aと上弦材11aの継目部及び他方の束材12aと下弦材11bの継目部同士を繋ぐように配置される斜材12bから成るトラス腹材12と；前記トラス弦材11と前記トラス腹材12から構成される枠体に張り付けられる面材13とから構成した垂木ユニット１を、頂部Ｔで重なるように配置し、一方の上弦材11aは他方の上弦材11a及び下弦材11bにそれぞれ固定し、一方の下弦材11bは他方の上弦材11a及び下弦材11bにそれぞれ固定した。【選択図】 図１

Description

本発明は、木造建築物の屋根トラスユニット及び屋根構築方法に関するものである。

周知のとおり、木造建築の木造枠組壁構法や木造軸組構法において、施工作業の容易化のため、屋根形状に応じた屋根ユニット部材をあらかじめ工場で製造し、現場で屋根ユニット部材をクレーンで吊り上げて柱や軒桁上に設置する工法が採用されてきた。

ところが、運搬が容易な軽量の屋根ユニット部材を製造するためには、垂木部分を角材ではなく板材から構成せざるを得ない等、充分な強度を保つことが困難であるという問題があった。

そこで、本件出願人は、以前に板材を用いてトラス構造を形成した屋根トラスユニットをあらかじめ工場で製造する方法を提案し(特許文献１参照)、これによって、現場での屋根施工作業の容易化及び工期の短縮を図ることができるようになった。

しかしながら、特許文献１の屋根トラスユニットは、現場での補強板を介した連結の作業が煩雑になるため、少なくとも山型の形状の屋根トラスユニットにするまでは工場で製造する必要があり、運搬のために大きなトラックが必要になるという問題があった。

一方、従来においては、運搬を容易にするため、一端に相欠き形状を形成した垂木トラス部材を工場で製造し、左右の垂木トラス部材を現場でビス等を用いて固定して山型の形状の屋根トラスユニットにする方法が提案されている（特許文献２参照）。

しかしながら、この技術に関しては、頂部が相欠かれているために板材の厚みが半減しており、また、上弦材及び下弦材同士が一か所ずつしか固定されていないため、強度が充分ではないという問題があった。

特開２０１６−１３８４００号公報 特許第４６１４１５１号公報

本発明は、従来技術に前記問題があったことに鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、建築現場において施工作業の容易化及び工期の短縮を図ることができるだけでなく、耐荷重性に優れた屋根を構築することができ、しかも部材の運搬が容易な屋根トラスユニット、及び屋根トラスユニットを用いた屋根構築方法を提供することにある。

本発明者が前記技術的課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。

即ち、本発明は、建築物の屋根組を構築するために用いられる屋根トラスユニットＵを、平行弦トラス構造から成る左右の垂木ユニット１・１の直線部Ｓが頂部Ｔを介して山型に一体と成った合掌形状から構成する一方、前記垂木ユニット１は、直線部Ｓに沿って上下に平行に並んだ上弦材11a及び下弦材11bとから成るトラス弦材11と；このトラス弦材11の上弦材11a及び下弦材11bの間に所定間隔で配置される束材12a、並びに隣り合う束材12aの一方の束材12aと上弦材11aの継目部及び他方の束材12aと下弦材11bの継目部同士を繋ぐように配置される斜材12bから成るトラス腹材12と；前記トラス弦材11と前記トラス腹材12から構成される枠体に張り付けられる面材13とから構成し、更に、前記頂部Ｔでは、左右の前記垂木ユニット１・１が重なるように配置し、一方の垂木ユニット１の上弦材11aは他方の垂木ユニット１の上弦材11a及び下弦材11bにそれぞれ固定し、一方の垂木ユニット１の下弦材11bは他方の垂木ユニット１の上限材11a及び下弦材11bにそれぞれ固定した点に特徴がある。

また、一方の垂木ユニット１のいずれか一つの束材12aと下弦材11bとの継目部14を、他方の垂木ユニット１の下弦材11bと重なるように配置するという技術的手段を採用することもできる。

更に、前記トラス腹材12の斜材12bを、上弦材11aと下弦材11bと隣り合う束材12aとによって囲われる枠内の対角線上であって、屋根トラスユニットＵの中心線Ｃ側の束材12aと下弦材11bとの継目部と、その対角側の束材12aと上弦材11aとの継目部とに固定するという技術的手段を採用することもできる。

他方、前記トラス腹材12の斜材12bを、上弦材11aと下弦材11bと隣り合う束材12aとによって囲われる枠内の各対角線上に各々固定するという技術的手段を採用することもできる。

また、垂木ユニット１の上弦材11aの軒側の先端部を、前記垂木ユニット１の直線部Ｓに沿う方向において下弦材11bよりも長くするという技術的手段を採用することもできる。

一方、運搬可能な大きさの垂木ユニット１を複数製作した後、これらの垂木ユニット１の直線部Ｓが頂部Ｔを介して山型に一体となった合掌形状を構成するように製作した屋根トラスユニットＵ・Ｕ…を柱Ｐ・Ｐ…又は軒桁Ｅ・Ｅ…上にそれぞれ立設し、前記屋根トラスユニットＵ・Ｕ…の隣り合う垂木ユニット１・１…同士の対向面に連結板２・２…を固定して、屋根トラスユニットＵ・Ｕ…同士を連結して屋根を構築するという技術的手段を採用することもできる。

本発明では、複雑なトラス構造を有する垂木部材をユニット化したことで、建築現場において施工作業の容易化及び工期の短縮を図ることができるだけでなく、耐荷重性に優れた屋根を構築することができる。

また、一方の垂木ユニットのいずれか一つの束材と下弦材との継目部を、他方の垂木ユニットの下弦材と重なるように配置したことで、止着位置の負荷の集中をトラス腹材によって分散することができる。

更に、トラス腹材の斜材を、屋根トラスユニットの中心線側の一端を下弦材に固定し、他端を上弦材に固定したことで、屋根トラスユニットにかかる負荷を効率よく分散させ、負荷を軽減することができる。

他方、トラス腹材の斜材を、上弦材と下弦材と隣り合う束材とによって囲われる枠内の各対角線上に各々固定することで、屋根トラスユニットにかかる負荷を更に効率よく分散させ、負荷をより軽減することもできる。

また、垂木ユニットの上弦材の軒側の先端部を、前記垂木ユニットの直線部に沿う方向において下弦材よりも長くすることで、屋根構築後に軒先を形成することができる。

一方、運搬可能な大きさの垂木ユニットをあらかじめ製作した後、現場で屋根トラスユニットとして組み上げることで、部材の運搬が容易で、建築現場において施工作業の容易化及び工期の短縮を図ることができる。

以上のように、本発明によって、建築現場において施工作業の容易化及び工期の短縮を図ることができるだけでなく、耐荷重性に優れた屋根を構築することができ、しかも部材の運搬が容易な屋根トラスユニット、及び屋根トラスユニットを用いた屋根構築方法を提供できることから、本発明の実用的価値は頗る高い。

本発明の実施例１における屋根トラスユニットを表わす全体斜視図である。 本発明の実施例１における屋根トラスユニットを表わす上面図である。 本発明の実施例１における屋根トラスユニットを表わす分解斜視図である。 本発明の実施例１における屋根トラスユニットを用いた建築構造体を表わす正面図である。 本発明の実施例１における屋根トラスユニットの頂部の拡大図である。 本発明の実施例１における屋根トラスユニットを用いた建築構造体の屋根部分を表わす全体斜視図である。 本発明の実施例１における屋根と柱の設置状態を軒側から見た部分側面図である。 本発明の実施例２における屋根トラスユニットを用いた建築構造体を表わす正面図である。

『実施例１』
本発明の実施例１を、図１から図７に基づいて以下に説明する。ちなみに同図において、符号１で指示するものは、垂木ユニットであり、符号２で指示するものは、連結板である。また符号Ｅで指示するものは、軒桁であり、符号Ｐで指示するものは、柱である。更に、符号Ｕで指示するものは、左右の垂木ユニットから構成される屋根トラスユニットである。

[屋根トラスユニットの構成]
まず実施例１では、木造建築の木造枠組壁構法において、屋根トラスユニットＵを、屋根形状に合わせて山型に組まれた二枚の垂木ユニット１・１から構成しており、左右の垂木ユニット１・１の直線部Ｓ・Ｓが頂部Ｔを介して山型に一体となった合掌形状を構成している（図１参照）。なお、垂木ユニット１の左右の直線部Ｓ・Ｓが成す角度は、屋根勾配に応じて自由に設計変更することができる。

頂部Ｔでは、左右の垂木ユニット１・１が重なるように配置され、一方の垂木ユニット１の上弦材11aは他方の垂木ユニット１の上弦材11a及び下弦材11bにそれぞれ固定し、一方の垂木ユニット１の下弦材11bは他方の垂木ユニット１の上弦材11a及び下弦材11bにそれぞれ固定している（図１、図２参照）。

垂木ユニット１・１同士の連結は、止着位置Ｎに、一箇所当たり複数の、好ましくは五本の釘やビス等の止着部材（図示せず）を打ち込んで行っている。止着位置Ｎは、頂部Ｔにおいて、一方の垂木ユニット１の上弦材11a及び下弦材11bと、他方の垂木ユニット１の上弦材11a及び下弦材11bとが各々重なっている部分である（図５参照）。

また、左右の垂木ユニット１・１の上弦材11a・11a及び下弦材11b・11bの長さは、頂部Ｔ側の端面が、屋根トラスユニットＵを正面から見たときに他方の垂木ユニット１から飛び出さないようにそれぞれ揃えられている。

このとき、固定時に木板材が割れることを防ぐため、あらかじめ頂部Ｔ側の端面が、他方の垂木ユニット１の上弦材11aよりは、やや飛び出すように製作し、飛び出した分を覆うように、垂木ユニット１の面材13（後述する）の形状の一部を凸形状に形成している。

[垂木ユニットの構成]
次に、垂木ユニット１の構成について説明する。まず、垂木ユニット１の全体形状は、木板材から構成された薄形の板状とし、左右の直線部Ｓ・Ｓは、直線部Ｓに沿って上下に平行に並べて配置される上弦材11aと下弦材11bを含むトラス弦材11と、これら上弦材11aと下弦材11bの内側に配置される束材12a及び斜材12bを含むトラス腹材12とによって、平行弦トラス構造を成すように形成している（図１、図３参照）。

また、前記トラス腹材12の内、束材12a・12a…は、トラス弦材11の上弦材11a及び下弦材11bの間に、所定間隔で配置されている（図１、図３参照）。なお、束材12aは、前記上弦材11a及び下弦材11bと直交していても構わないし、直交していなくても構わない。

このとき、一方の垂木ユニット１のいずれか一つの束材12aは、その束材12aと下弦板11bとの継目部14が、他方の垂木ユニット１の下弦材11bと重なるように配置している（図４、図５参照）。なお、「重なるように」とは、前記継目部14の少なくとも一部が、屋根トラスユニットＵを正面から見たときに、他方の垂木ユニット１の下弦材11bと重なっていることをいう。

このように配置することで、止着位置Ｎにかかる負荷を、トラス腹材12を介して逃がすことができ、屋根トラスユニットＵ全体の強度が大きくなるようにしている。

更に、前記トラス腹材12の内、斜材12b・12b…は、上弦材11aと下弦材11bと隣り合う束材12a・12a…とによって囲われる枠内の対角線上であって、屋根トラスユニットＵの中心線Ｃ側の下弦材11bと束材12aとの継目部と、その対角側の上弦材11aと束材12aとの継目部とに固定されている（図４参照）。なお、「中心線Ｃ」は、屋根トラスユニットＵの上弦材11a・11aの各々の上辺の交点を通り、地面Ｇと垂直に交わる線をいう。

そしてまた、本実施例においては、前記垂木ユニット１を構成するトラス弦材11及びトラス腹材12に、厚さ91mm（３寸程度）以下の木板材を使用しているが、垂木ユニット１の強度を確保しつつより薄形に形成するために、厚さ30〜76mm（１〜２寸程度）のものを使用するのがより好ましい。

そして更に、前記トラス弦材11及びトラス腹材12から構成した平行弦トラス構造の枠体には、面材13・13を両面に張り付けることにより、垂木ユニット１の剛性を向上させている。（図２、図３参照）。ここで、面材13は枠体のどちらか一方の面だけに張り付けても良い。なお、本実施例では、面材13に安価で耐久性に優れた構造用合板を使用している。

また本実施例では、前記面材13・13の張り付けを、面材13の外側から内側のトラス弦材11やトラス腹材12に対し、釘やビス等の止着部材（図示せず）を打ち込んで行っている。

[屋根トラスユニットを用いた屋根構築方法]
次に、前記屋根トラスユニットＵを用いた屋根構築方法について説明する。まず本実施例では、プレカット工場等において、運搬可能な大きさ（トラック等の荷台に載るサイズ）の垂木ユニット１を複数作製し、これらを建築現場まで移送する。もちろん、垂木ユニット１は必要に応じて現場で組み立てることもできる。

その後、左右の垂木ユニット１・１を、頂部Ｔで重なるように配置し、直線部Ｓ・Ｓが頂部Ｔを介して山型に一体となった合掌形状を構成するように組み付け、屋根トラスユニットＵを完成させる。

このとき、一方の垂木ユニット１の上弦材11aは他方の垂木ユニット１の上弦材11a及び下弦材11bにそれぞれ固定し、一方の垂木ユニット１の下弦材11bは他方の垂木ユニット１の上弦材11a及び下弦材11bにそれぞれ固定する。垂木ユニット１・１同士の連結は、止着位置Ｎに、一箇所当たり複数の、好ましくは五本の釘やビス等の止着部材（図示せず）を打ち込んで行う。

その後、クレーン等で屋根トラスユニットＵを吊り上げて、築造中の建築構造体の壁パネルＷ・Ｗの柱Ｐ・Ｐ上に載置し、屋根トラスユニットの上弦材11a及び下弦材11bと柱Ｐを釘やビス等の止着部材（図示せず）で固定して据え付けを行う（図６、図７参照）。そして、これを繰り返して屋根トラスユニットＵ・Ｕ…を桁行方向に並べ、隣り合う屋根トラスユニットＵ・Ｕ同士の対向面に、連結板２・２を固定して、屋根トラスユニットＵ・Ｕ同士を連結する(図６参照)。

このとき、屋根の強度向上及び施工の容易化のため、屋根トラスユニットＵ・Ｕ…同士の連結板２・２…の固定位置を、屋根を上面から見たときに、連結板２・２…のピッチの半分の位置に順次交互にずらして、千鳥配置とするのが好ましい（図６参照）。なお、連結板は千鳥配置でなく、直列に配置されていても構わない。

また、本実施例では、前記屋根トラスユニットＵ・Ｕに対する連結板２の取り付けを、釘やビス等の止着部材（図示せず）で行っているが、トラス腹材12の束材12a・12a…によって連結板２の固定部分にかかる負荷を吸収できるように、所定間隔で配置された束材12a・12a…の位置に合わせて連結板２を屋根トラスユニットＵ上に取着するのが好ましい（図６参照）。

更に、本実施例では、屋根トラスユニットＵの頂部Ｔに、二本の連結板２を寄せて配置することによって頂部Ｔの強度を高めている。そしてまた、本実施例では、前記連結板２に厚さ91mm以下の木板材を使用しているが、屋根の強度及び重量バランスを考慮して厚さ30〜76mmのものを使用するのがより好ましい。

また更に、本実施例では、前記連結板２・２…を屋根トラスユニットＵの上弦材11a側と下弦材11b側にそれぞれ配置して屋根の強度を向上させているが（図６参照）、上弦材11a側又は下弦材11b側のいずれか一方のみに配置しても構わない。また、連結板２の上下幅を大きくすることによって、束材12aに連結板２を止着部材（図示せず）で固定することもできる。

そして、柱Ｐ・Ｐ上に屋根トラスユニットＵを設置した後は、屋根トラスユニットＵの上側に野地板（図示せず）を張り付けて屋根面の施工を行う。屋根トラスユニットＵを形成している木板材が薄形のため、屋根トラスユニットＵを高密度で配置することができ、野地板の張り付けも容易に行え、強度も向上させることができる。

前記のように屋根トラスユニットＵを構成したことにより、木造建築の木造枠組壁構法の建築現場において施工作業の容易化及び工期の短縮を図ることができるだけでなく、耐荷重性に優れた屋根を構築することができる。

『実施例２』
次に、本発明の実施例２について、図８に基づいて以下に説明する。この実施例２では、トラス腹材12の斜材12bは、上弦材11aと下弦材11bと隣り合う束材12aとによって囲われる枠内の各対角線上に各々固定されている（図８参照）。

また、本実施例では、垂木ユニット１・１の上弦材11a・11aの軒側の先端部が、前記垂木ユニット１・１の直線部Ｓ・Ｓに沿う方向において下弦材11b・11bよりも長くなっている（図８参照）。

更に本実施例では、クレーン等で屋根トラスユニットＵを吊り上げて、築造中の建築構造体の上軒桁E1・E1上と下軒桁E2・E2上に載置し、屋根トラスユニットの上弦材11a・11a及び下弦材11b・11bの軒側両端に取り付けた金具（図示せず）を上軒桁E1・E1と下軒桁E2・E2に固定して据え付けを行う（図８参照）。

そして、前記のように屋根トラスユニットＵを構成したことにより、屋根トラスユニットＵの強度が更に向上するとともに、野地板を張り付けた際に軒先を形成することができ、木造建築の木造軸組構法の建築現場において施工作業の容易化及び工期の短縮を図ることができるだけでなく、耐荷重性に優れた屋根を構築することができる。

本発明は、概ね上記のように構成されるが、本発明は図示の実施形態に限定されるもの
では決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例え
ば、垂木ユニット１を構成する面材13は、トラス弦材11の一部の枠体にのみ張り付けることもできる。

また、頂部Ｔにおける一方の垂木ユニット１と他方の垂木ユニット１の固定は、上弦材11a又は下弦材11bの頂部Ｔ付近に、幅を大きくするような補強板を付加して、その補強板に固定することもできる。

更に、上弦材11aと下弦材11bの内側に配置される束材12a・12a…の間隔を均等ではなく、大きな荷重の加わる部分では密にして、それ以外の部分では疎にすることもでき、上記の何れのものも本発明の技術的範囲に属する。

近年、建築分野においては、建築構造体に求められる強度を充分に確保しながらも、従来よりも施工コストを抑制でき、かつ、施工効率も向上できる新しい屋根、及びその施工方法の開発が求められている。そのような中で、本発明の屋根トラスユニット及び屋根構築方法は、施工作業の容易化及び工期の短縮を図ることができるだけでなく、耐荷重性にも優れ、かつ、部材の運搬が非常に容易になる有用な技術であるため、その産業上の利用価値は非常に高い。

１ 垂木ユニット
11 トラス弦材
11a 上弦材
11b 下弦材
12 トラス腹材
12a 束材
12b 斜材
13 面材
14 下弦材と束材の継目部
２ 連結板
Ｕ 屋根トラスユニット
Ｎ 止着位置
Ｓ 直線部
Ｔ 頂部
Ｇ 地面
Ｃ 中心線
Ｗ 壁パネル
Ｅ 軒桁
E1 上軒桁
E2 下軒桁
Ｐ 柱

Claims (6)

1. 建築物の屋根組を構築するために用いられる屋根トラスユニットであって、
   平行弦トラス構造から成る左右の垂木ユニットの直線部が頂部を介して山形に一体と成った合掌形状から構成される一方、
   前記垂木ユニットは、直線部に沿って上下に平行に並んだ上弦材及び下弦材とから成るトラス弦材と；このトラス弦材の上弦材及び下弦材の間に所定間隔で配置される束材、並びに隣り合う束材の一方の束材と上弦材の継目部及び他方の束材と下弦材の継目部同士を繋ぐように配置される斜材から成るトラス腹材と；前記トラス弦材と前記トラス腹材から構成される枠体に張り付けられる面材とから構成され、
   更に、前記頂部では、左右の前記垂木ユニットが重なるように配置され、一方の垂木ユニットの上弦材は他方の垂木ユニットの上弦材及び下弦材にそれぞれ固定され、一方の垂木ユニットの下弦材は他方の垂木ユニットの上弦材及び下弦材にそれぞれ固定されていることを特徴とする屋根トラスユニット。
2. 一方の垂木ユニットのいずれか一つの束材と下弦材との継目部が、他方の垂木ユニットの下弦材と重なるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の屋根トラスユニット。
3. トラス腹材の斜材は、上弦材と下弦材と隣り合う束材とによって囲われる枠内の対角線上であって、屋根トラスユニットの中心線側の束材と下弦材との継目部と、その対角側の束材と上弦材との継目部とに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の屋根トラスユニット。
4. トラス腹材の斜材は、上弦材と下弦材と隣り合う束材とによって囲われる枠内の各対角線上に各々固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の屋根トラスユニット。
5. 垂木ユニットの上弦材の軒側の先端部は、前記垂木ユニットの直線部に沿う方向において下弦材よりも長いことを特徴とする請求項１乃至４に記載の屋根トラスユニット。
6. 運搬可能な大きさの垂木ユニットを複数製作した後、これらの垂木ユニットの直線部が頂部を介して山形に一体となった合掌形状から構成するように製作された請求項１乃至５に記載の屋根トラスユニットを柱又は軒桁上にそれぞれ立設し、前記屋根トラスユニットの隣り合う垂木ユニット同士の対向面に連結板を固定して、屋根トラスユニット同士を連結する屋根の構築方法。

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