JP2022115268A - 外壁パネル - Google Patents

Abstract

【課題】軽量気泡コンクリートの板厚を増すことなく容易に生産可能であり、且つ、優れた耐火性能を有する外壁パネルを提供する。【解決手段】外壁パネル１は、板状のコンクリートパネル２と、コンクリートパネル２に埋設され、溝の底板３１がコンクリートパネル２の裏面２ａから屋内側へ突出したハット形鋼３と、コンクリートパネル２の裏面２ａ及びハット形鋼３の屋内側へ露出した部分を被覆し、可撓性を有する繊維系被覆材７と、屋内側から繊維系被覆材７を底板３１に固定する固定金具８と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、板状のコンクリートパネルに繊維系被覆材を固定した外壁パネルに関する。

一般的に、軽量気泡コンクリートパネルで形成された耐火性能を有する外壁パネルは、軽量気泡コンクリートの厚みを増して内部に埋設する補強用の金網量や鉄筋量を増量したり、外壁パネルの裏面側に補強フレーム材を固定したりすることが多い。しかしながらこれらの方法は、金網や鉄筋の配置が複雑であり、また補強フレーム材の固定に手間が掛かるため生産効率が低い。さらに、外壁パネル自体の重量が重くなるため、施工性が低下するとともに建築物本体の構造計算に不利な影響を与えることになる。そこで、軽量気泡コンクリートの板厚や内部構成を変えることなく外壁パネルの耐火性能を向上させる発明が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

特許文献１の発明には、軽量気泡コンクリートパネルを外壁材とした耐火壁構造において、外壁材の裏面側にフェルト状の断熱材を設置するとともに、外壁材よりも屋内側に位置し、ラチス材によって互いに連結された一対の柱材に同じくフェルト状の耐火被覆材を固定する点が記載されている。この発明では、外壁材に断熱材を当接させるとともに、溶接ピンを用いて耐火被覆材を各柱材にスタッド溶接することにより外壁材の耐火性能を向上させることができる。

また特許文献２の発明には、外壁材として使用される軽量気泡コンクリートパネルの表面に、輻射熱を吸収又は反射する成分を含む塗料を塗布する点が開示されている。この塗料によって形成される塗膜は、軽量気泡コンクリートの表面を加熱した際に、軽量気泡コンクリートの裏面へ伝わる熱を低減させることができる。

特開２０１９－３１８０７号公報 特開２０１６－２７２３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構造は、耐火被覆材が鋼材である柱材にのみスタッド溶接されており、軽量気泡コンクリートである外壁材には単に断熱材を当接させたのみとなっている。また、断熱材の具体的な固定方法については記載されおらず、振動によって外壁材が挙動すると、簡単に剥離する可能性がある。そして特許文献２に記載の軽量気泡コンクリートは、容易な構成となっているものの、塗膜の塗布量や膜厚の管理が複雑であるとともに、外壁材として使用する際に経年劣化で塗膜面が傷つくと耐火性能が容易に低下する危険性がある。

そこで、本発明は上述した課題を鑑みてなされたものであって、軽量気泡コンクリートを用いた外壁パネルにおいて、軽量気泡コンクリートの板厚を増すことなく容易に生産可能であり、且つ、優れた耐火性能を有する外壁パネルを提供することを目的とする。

本発明の第１の外壁パネルは、板状のコンクリートパネルと、前記コンクリートパネルに埋設され、溝の底板が前記コンクリートパネルの裏面から屋内側へ突出したハット形鋼と、前記コンクリートパネルの裏面及び前記ハット形鋼の屋内側へ露出した部分を被覆し、可撓性を有する繊維系被覆材と、屋内側から前記繊維系被覆材を前記底板に固定する固定金具と、を備えることを特徴としている。

本発明の第２の外壁パネルは、前記ハット形鋼の前記底板が前記コンクリートパネルの裏面から離間しており、前記固定金具が、前記繊維系被覆材を屋内側から押圧する押え金具と、当該押え金具の屋内側から前記底板へ向けて打ち込まれ、前記繊維系被覆材を前記底板に固定する固定具と、を有することを特徴としている。

本発明の第３の外壁パネルは、前記溝の一対の側板間に配置され、且つ、前記コンクリートパネルに埋設されるとともに軸方向の一端部が前記コンクリートパネルの裏面から屋内側へ突出するインサートナットと、前記繊維系被覆材よりも屋外側、且つ、前記底板よりも屋内側から前記底板を挿通するとともに、前記インサートナットへねじ込まれるボルトと、を備えることを特徴としている。

本発明の第４の外壁パネルは、前記ハット形鋼が、前記コンクリートパネルの水平方向の両端部にそれぞれ設置されるとともに、鉛直方向へ延出することを特徴としている。

本発明の第５の外壁パネルは、前記底板の屋内側の面、且つ、前記底板の上端部又は下端部に固定される板状の固定部と、前記コンクリートパネルの上端部又は下端部を支持する鉄骨梁材に固定された受け金具に係止する係止部と、を有する係止金具を備え、前記インサートナットは、少なくとも前記コンクリートパネルの上端部及び下端部に配置され、前記固定部は、前記コンクリートパネルの上端部又は下端部に位置する前記インサートナットへねじ込まれる前記ボルトによって挿通され、前記底板に固定されることを特徴としている。

本発明の第１の外壁パネルによると、ハット形鋼の底板は、コンクリートパネルの裏面から屋内側へ突出し、また、コンクリートパネルの裏面及びハット形鋼の屋内側へ露出した部分を被覆する繊維系被覆材は、固定金具によって屋内側から底板に固定される。したがって、耐火性能に優れたロックウールなどの繊維系被覆材でコンクリートパネルの裏面を被覆すれば、コンクリートパネルの板厚を増すことなく外壁パネルの耐火性能を向上させることができ、また外壁パネルの生産効率を向上させることができる。そして繊維系被覆材は、コンクリートパネルに当接させるだけでなく固定金具によって底板に固定されるので、コンクリートパネルの振動により剥離することを防止することができる。

本発明の第２の外壁パネルによると、底板はコンクリートパネルの裏面から離間し、繊維系被覆材は、屋内側から底板へ向けて打ち込まれる固定具によって底板に固定される。したがって、繊維系被覆材を底板に固定するために溶接ピンや溶接機などの特殊な専用工具を用いる必要がなく、外壁パネルの生産効率を向上させることができる。

本発明の第３の外壁パネルによると、溝の一対の側板間に配置され、且つ、コンクリートパネルに埋設されるインサートナットは、軸方向の一端部がコンクリートパネルの裏面から屋内側へ突出しており、ボルトは、繊維系被覆材よりも屋外側、且つ、底板よりも屋内側から底板を挿通してインサートナットにねじ込まれるとされる。したがって、底板の撓みや挙動などを効果的に防止することができ、繊維系被覆材を底板に安定的に固定することができる。

本発明の第４の外壁パネルによると、ハット形鋼は、コンクリートパネルの水平方向の両端部にそれぞれ設置されるとともに、鉛直方向へ延出するとされる。したがって、コンクリートパネルの強度を効果的に補強することができ、耐風性能に優れた外壁パネルとすることができる。

本発明の第５の外壁パネルによると、係止金具の係止部は、コンクリートパネルの上端部又は下端部を支持する鉄骨梁材に固定された受け金具に係止するため、コンクリートパネルを鉄骨梁材に設置することができる。また、固定部は、コンクリートパネルの上端部又は下端部に位置するインサートナットへねじ込まれるボルトによって挿通され、底板に固定される。したがって、インサートナットは、底板の撓み防止に用いるだけでなく、外壁パネルを鉄骨梁材へ設置する場合にも利用することができるので、利便性を向上させることができる。

外壁パネルを鉄骨梁材に設置した状態を示す断面図。 外壁パネルの部分省略背面図。 外壁パネルの部分省略側面図。 図２のＡ－Ａ線部分省略断面図。 図２のＢ－Ｂ線部分省略断面図。 図２のＣ－Ｃ線断面図。 係止金具を示す側面図及び正面図。 固定金具を示す斜視図。 図１のＤ部分拡大図。 鉄骨梁材に耐火被覆材を固定した状態を示す断面図。

以下、本発明の外壁パネルの最良の実施形態について各図を参照しつつ説明する。本願の外壁パネルは、主に鉄骨ラーメン構造の建築物に使用されるカーテンウォールであり、特に高い耐火性能を必要とする場合に使用される。なお、本発明における「固定具」は、本実施形態においては「ビス８２」が相当する。

図１から図４に示す外壁パネル１は、建築物本体Ｓを構成する鉄骨梁材Ｘに設置される外壁材であり、板状のコンクリートパネル２と、コンクリートパネル２に埋設され、溝３ａの底板３１がコンクリートパネル２の裏面２ａから屋内側へ突出するハット形鋼３と、コンクリートパネル２に埋設されるとともにハット形鋼３の溝３ａ内に配置されるインサートナット４と、ハット形鋼３に固定され、外壁パネル１を鉄骨梁材Ｘに係止させる係止金具５と、インサートナット４へねじ込まれるボルト６と、コンクリートパネル２の裏面２ａ及びハット形鋼３の屋内側へ露出した部分を被覆する繊維系被覆材７と、繊維系被覆材７をハット形鋼３に固定する固定金具８と、を備えている。

コンクリートパネル２は、図３及び図４に示すように、軽量気泡コンクリートを均一な厚さに成型した本体部２１と、本体部２１内部に埋設され、本体部２１の強度を補強する溶接金網２２と、を有している。この本体部２１は建築物の外壁面を構成する部分であり、表面２ｂに化粧仕上げが施されている。また溶接金網２２は、鉄線で形成された複数の縦線と横線とを格子状に溶着させたものであり、本体部２１の水平方向の略中心に配置されるとともに本体部２１の面内方向へ延出している。

コンクリートパネル２の寸法は、外壁パネル１が設置される建築物本体Ｓの階高や平面形状によって決定されるが、例えば、幅を１００ｍｍ～１２００ｍｍ程度、高さを２０００ｍｍ～３５００ｍｍ程度、板厚を４５ｍｍ程度で形成することができる。一方溶接金網２２は、縦網目及び横網目ともに５０ｍｍ程度の金網であり、本体部２１の上下の端縁又は水平方向の各端縁からのかぶり厚さは１５ｍｍ～３０ｍｍ程度となっている。

図２から図４に示すハット形鋼３は、コンクリートパネル２の本体部２１に埋設され、鉛直方向へ延出する形鋼であり、溝３ａを構成する底板３１と、一対の側板３２と、一対の側板３２の屋外側の端縁からそれぞれ一対の側板３２に直交する方向、且つ、溝３ａと反対の方向へ延出する一対の羽板３３と、を有している。図示するように、ハット形鋼３は、溶接金網２２よりも屋内側に配置されており、一対の羽板３３を溶接金網２２に溶接固定することにより、コンクリートパネル２と一体化される。また底板３１は、コンクリートパネル２の裏面２ａから屋内側へ突出するとともに裏面２ａから離間しており、インサートナット４の軸芯と合致する位置にボルト６を挿通するボルト孔３１ａが形成されている。

ハット形鋼３の寸法は特に限定されないが、例えば、底板３１の幅を６５ｍｍ程度、各側板３２の幅を４０ｍｍ程度、各羽板３３の幅を２０ｍｍ程度することが好ましく、また裏面２ａから底板３１の屋内側の面３１ｂまでの距離Ｌ１は１５ｍｍ～１８ｍｍ程度以下とすることが望ましい。図示するように、ハット形鋼３は、１枚のコンクリートパネル２の水平方向の両端部２ｃにそれぞれ配置されており、コンクリートパネル２の水平方向の各端縁から各ハット形鋼３の水平方向の中心までの距離は１００ｍｍ～１５０ｍｍ程度となっている。ハット形鋼３をこのような配置とすることにより、コンクリートパネル２の強度を補強することができ、耐風性能に優れた外壁パネル１とすることができる。

図３及び図４に示すインサートナット４は、ハット形鋼３の底板３１を挿通するボルト６に螺着する部材であり、軸方向をコンクリートパネル２の面外方向へ向けた状態で本体部２１に埋設されるとともに、軸方向の一端部４ａがコンクリートパネル２の裏面２ａから屋内側へ突出する。またインサートナット４は、ハット形鋼３の一対の側板３２間に配置され、一端部４ａの先端がハット形鋼３の底板３１に当接した状態となっている。なおインサートナット４とそれぞれの側板３２との間には板状のバネ鋼９が溶着されており、本体部２１の軽量気泡コンクリートを打設する前にインサートナット４が落下しないよう保持している。

図３に示するように、インサートナット４は、コンクリートパネル２の上端部２ｄ、下端部２ｅ、及び高さ方向の略中央部に配置され、各インサートナット４にボルト６をねじ込むことによってハット形鋼３の撓みや挙動による位置ずれを防止することができる。また上端部２ｄ及び下端部２ｅに位置するインサートナット４は、図９に示す鉄骨梁材Ｘによって設置位置が決定されており、上端部２ｄに位置するインサートナット４の軸芯から鉄骨梁材Ｘの下端Ｘａまでの距離Ｌ２を５０ｍｍ～１５０ｍｍ程度、下端部２ｅに位置するインサートナット４の軸芯から鉄骨梁材Ｘの上端Ｘｂまでの距離Ｌ３を５０ｍｍ～１５０ｍｍ程度とすることができる。そして、コンクリートパネル２は、これらハット形鋼３やインサートナット４を所定位置に配置した状態で軽量気泡コンクリートを打設することにより形成される。

図６、図７、及び図９に示す係止金具５は、板材を折曲して形成した部材であり、コンクリートパネル２の上端部２ｄ又は下端部２ｅに位置するインサートナット４へねじ込まれるボルト６によって、底板３１に固定される。また係止金具５は、底板３１の屋内側の面３１ｂ、且つ、底板３１の上端部３１ｃ又は下端部３１ｄに固定される板状の固定部５１と、固定部５１の鉛直方向の一端を溝形状に折曲して形成され、鉄骨梁材Ｘに固定された受け金具Ｙに係止する係止部５２と、を有している。固定部５１は、幅方向の略中央に鉛直方向へ延びる長孔５１ａが形成されており、この長孔５１ａにボルト６を挿通させることができる。なお、底板３１の上端部３１ｃに配置される係止金具５は、係止部５２を上方へ向けた状態で底板３１に固定され、反対に底板３１の下端部３１ｄに配置される係止金具５は、係止部５２を下方へ向けた状態で底板３１に固定される。

図４及び図６に示すボルト６は、繊維系被覆材７を底板３１に設置する前に、屋内側から底板３１、又は係止金具５の固定部５１と底板３１とを挿通し、各インサートナット４へねじ込まれる。一方、繊維系被覆材７は、ボルト６及び係止金具５の設置後、底板３１へ固定される部材であり、図１及び図２に示すように、外壁パネル１の上端部及び下端部の一部を除き、コンクリートパネル２の裏面２ａ及びハット形鋼３の屋内側へ露出している部分全体を被覆する。繊維系被覆材７の材質は、二酸化ケイ素や酸化カルシウムを主成分とし、高い耐火性能を有するフェルト状のロックウールや、優れた断熱性能を有するガラス繊維で形成されたグラスウールであり、外壁パネル１に必要とされる性能によって使い分けされるが、いずれの場合も容易に折り曲げ可能な可撓性を有しており、設置する部材に密着させることができる。繊維系被覆材７の厚みは必要とされる性能や使用される部位によって異なるが、例えば、１時間の耐火性能を有する外壁パネル１とする場合は、板厚５５ｍｍのコンクリートパネル２に対し、厚さ２０ｍｍのロックウールを使用した繊維系被覆材７とすることができる。

図５及び図８に示す固定金具８は、屋内側から繊維系被覆材７を底板３１に固定するための金具であり、繊維系被覆材７を屋内側から押圧する押え金具８１と、当該押え金具８１の屋内側から底板３１へ向けて打ち込まれ、繊維系被覆材７を底板３１に固定するビス８２と、を有する。図示するように、押え金具８１は、やや細長な板状の板部８１ａと、板部８１ａの短手方向の両端縁８１ｂのうち、長手方向の端部から板部８１ａと直交する方向へ突出し、繊維系被覆材７を押さえつける複数の押え部８１ｃと、によって構成されている。板部８１ａは、板面の中心にビス８２を挿通するビス孔８１ｄが形成されるとともに、ビス孔８１ｄの周囲に４つの開口８１ｅが形成されており、この開口８１ｅを設けることによって、火災時に押え金具８１が熱を持つことを和らげることができる。また長手方向に隣り合う押え金具８１ｃ間の距離Ｌ４は、屋内側へ露出しているハット形鋼３を繊維系被覆材７で被覆した際に、被覆部分を跨ぐことができる距離となっている。

固定金具８で繊維系被覆材７を固定する際は、繊維系被覆材７を所定位置に配置した後、底板３１を被覆する繊維系被覆材７に押え金具８１の板部８１ａ及び押え部８１ｃを当接させ、屋内側からビス８２をビス孔８１ｄに打ち込み、底板３１を貫通して固定する。このように、繊維系被覆材７は、特殊な工法や専用工具を用いることなく、ビス固定するだけで底板３１に固定することができるので外壁パネルの生産効率を向上させることができる。なお、本実施形態では繊維系被覆材７の固定にビス８２を用いているが、例えば、予め底板３１に切込みを形成しておき、屋外側から切込みに嵌合する金具を打ち込んで固定してもよい。

このように形成される外壁パネル１は、図１及び図９に示すように、上端部及び下端部を建築物本体Ｓを構成する鉄骨梁材Ｘに設置される。Ｈ形鋼からなる長尺な鉄骨梁材Ｘは、上フランジＸ１の上面Ｘ１ａ及び下フランジＸ２の下面Ｘ２ａに、それぞれ外壁パネル１の上下端部を受ける受け金具Ｙが固定される。受け金具Ｙは、平板状の鋼板Ｙ１と、鋼板Ｙ１の屋外側の端縁寄りに設置され、鉄骨梁材Ｘの長手方向へ沿って延びるＣ形鋼Ｙ２と、からなり、鋼板Ｙ１及びＣ形鋼Ｙ２は互いに溶接固定される。Ｃ形鋼Ｙ２は、外壁パネル１の幅と略同一の長さを有しており、開口を屋内側へ向けた状態で、Ｃ形鋼の溝Ｙ２ａを構成する一方の側板Ｙ２ｂを鋼板Ｙ１に溶着される。また他方の側板Ｙ２ｃは、一方の側板Ｙ２ｂよりも長さが短く形成されており、先述した係止金具５の係止部５２を引掛けることができる。

一方鋼板Ｙ１は、Ｃ形鋼Ｙ２の長手方向の両端部にそれぞれ配置され、上フランジＸ１又は下フランジＸ２にボルトＺ１とナットＺ２で固定される。なお、上フランジＸ１に固定される鋼板Ｙ１は、コンクリートパネル２の下端２ｆを受けられるよう屋外側の一端部がコンクリートパネル２の裏面２ａよりも若干屋外側へ突出する。また、下フランジＸ２に固定される鋼板Ｙ１は、屋外側の一端がコンクリートパネル２の裏面２ａよりも屋内側に位置している。

外壁パネル１を鉄骨梁材Ｘに設置する際は、図９に示すように、底板３１の上端部３１ｃに位置する係止金具５の係止部５２を、下フランジＸ２に位置するＣ形鋼Ｙ２の他方の側板Ｙ２ｃに引掛けるとともに、底板３１の下端部３１ｄに位置する係止金具５の係止部５２を、上フランジＸ１に位置するＣ形鋼Ｙ２の他方の側板Ｙ２ｃに引掛けるだけでよい。なお図１０に示されるように、鉄骨梁材Ｘの屋内側へ露出する部分や、下フランジＸ２と繊維系被覆材７との間の露出部分は、ロックウールで形成された耐火被覆材１０で被覆され、また床版Ｆと外壁パネル１との間の隙間は、耐火被覆材１０及びモルタル材Ｆ１によって埋設される。

このように、本願の外壁パネル１は、コンクリートパネルの板厚や重量を抑えつつ容易な工法で耐火性能を向上させることができるので、外壁パネル１の生産効率を向上させることができる。また外壁パネル１は、組み合わせる繊維系被覆材７の種類によって耐火性能を向上させることができるとともに、ハット形鋼３によって耐風性能を向上させることができるので、建築基準法上の防火地域や準防火地域に使用したり、３階以上の階に使用することが可能となる。また繊維系被覆材７は、コンクリートパネル２に当接させるだけでなく固定金具８によって底板３１にビス固定されるので、コンクリートパネル２の挙動により剥離することを防止することができる。さらにインサートナット４は、ハット形鋼３の撓みを防止するだけでなく、外壁パネル１を鉄骨梁材Ｘへ吊り込む場合にも利用することができるので、利便性を向上させることができる。

本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

本発明に係る小屋組み構造は、木造建築物の寄棟屋根を形成する場合に好適に使用することができる。

１ 外壁パネル
２ コンクリートパネル
２ｂ コンクリートパネルの裏面
２ｃ コンクリートパネルの幅方向の両端部
２ｄ コンクリートパネルの上端部
２ｅ コンクリートパネルの下端部
３ ハット形鋼
３ａ ハット形鋼の溝
３１ 底板
３１ｂ 底板の屋内側の面
３１ｃ 底板の上端部
３１ｄ 底板の下端部
３２ 側板
４ インサートナット
４ａ インサートナットの軸方向の一端部
５ 係止金具
５１ 固定部
５２ 係止部
６ ボルト
７ 繊維系被覆材
８ 固定金具
８１ 押え金具
８２ ビス（固定具）
Ｘ 鉄骨梁材
Ｙ 受け金具

Claims (5)

1. 板状のコンクリートパネルと、
   前記コンクリートパネルに埋設され、溝の底板が前記コンクリートパネルの裏面から屋内側へ突出したハット形鋼と、
   前記コンクリートパネルの裏面及び前記ハット形鋼の屋内側へ露出した部分を被覆し、可撓性を有する繊維系被覆材と、
   屋内側から前記繊維系被覆材を前記底板に固定する固定金具と、を備えることを特徴とする外壁パネル。
2. 前記ハット形鋼は、前記底板が前記コンクリートパネルの裏面から離間しており、
   前記固定金具は、前記繊維系被覆材を屋内側から押圧する押え金具と、当該押え金具の屋内側から前記底板へ向けて打ち込まれ、前記繊維系被覆材を前記底板に固定する固定具と、を有することを特徴とする請求項１に記載の外壁パネル。
3. 前記溝の一対の側板間に配置され、且つ、前記コンクリートパネルに埋設されるとともに軸方向の一端部が前記コンクリートパネルの裏面から屋内側へ突出するインサートナットと、
   前記繊維系被覆材よりも屋外側、且つ、前記底板よりも屋内側から前記底板を挿通するとともに、前記インサートナットへねじ込まれるボルトと、を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の外壁パネル。
4. 前記ハット形鋼は、前記コンクリートパネルの水平方向の両端部にそれぞれ設置されるとともに、鉛直方向へ延出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の外壁パネル。
5. 前記底板の屋内側の面、且つ、前記底板の上端部又は下端部に固定される板状の固定部と、前記コンクリートパネルの上端部又は下端部を支持する鉄骨梁材に固定された受け金具に係止する係止部と、を有する係止金具を備え、
   前記インサートナットは、少なくとも前記コンクリートパネルの上端部及び下端部に配置され、
   前記固定部は、前記コンクリートパネルの上端部又は下端部に位置する前記インサートナットへねじ込まれる前記ボルトによって挿通され、前記底板に固定されることを特徴とする請求項４に記載の外壁パネル。
   
   

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