JP3213584U - 屋根構造 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱材を有する場合であっても、簡易な構成によって安全性を確保可能な屋根構造を提供する。【解決手段】屋根構造は、木造軸組構造物における躯体構造の軒桁に支持された屋根構造であって、軒桁と交差して配置されると共に軒桁に接合され、屋根面３ｓの流れ方向Ｄ１に延びる複数の下垂木３１と、屋根面３ｓに交差する方向Ｄ２に下垂木３１と離間して配置され、下垂木３１に並行して流れ方向Ｄ１に延びる複数の上垂木３２と、下垂木３１と上垂木３２との間に配置された断熱材３３と、下垂木３１と上垂木３２との間において、流れ方向Ｄ１に交差する方向Ｄ３に延びて、複数の下垂木３１に架け渡されると共に、流れ方向Ｄ１に断熱材３３を挟んで配列された複数の受け材３５と、上垂木３２及び受け材３５を貫通すると共に、先端部４０ａが下垂木３１に螺着された木ねじ４０と、を備える。【選択図】図２

Description

本考案は断熱材を有する屋根構造に関する。

特許文献１には、垂木及び野地板を備える屋根の構造が記載されている。また、非特許文献１には、木造軸組工法が適用される構造物、及び当該構造物の構造安全性に関する規定が記載されている。非特許文献１において、この構造物の一例として、横架材を有する躯体構造と、横架材に接合された屋根構造と、を備えたものが挙げられている。屋根構造は、横架材に接合される複数の垂木と、複数の垂木に架け渡される野地板と、を有する。屋根構造においては、垂木及び野地板によって屋根構面が構成されている。

特開２００１−０４０７８９号公報

日本住宅・木材技術センター／企画編集、「木造軸組工法住宅の許容応力度設計」、日本住宅・木材技術センター、２００８年度版、ｐ．７８

上記非特許文献１においては、垂木及び野地板と横架材とが直接緊結される場合には、垂木及び野地板によって構成される屋根構面が、構造物の水平構面に関する構造安全性に寄与するものとして規定されている。ところが、屋根構造が垂木と野地板との間に介在する断熱材を有する場合には、垂木及び野地板が直接緊結されないため、屋根構面が構成されていないものとして取り扱われている。したがって、断熱材を有する屋根構造は、水平構面の構造安全性に寄与するものとして考えられていなかった。そのため、断熱材を有する屋根構造を備える構造物においては、例えば、火打ち材、構造用合板等の水平構面抵抗部材を横架材に対してさらに設ける場合があった。そのような場合、水平構面の構造安全性を十分に確保するためには、多くの数量の水平構面抵抗部材を設けることとなり、施工上の制約、手間等が多く生じていた。

本考案は、断熱材を有する場合であっても、簡易な構成によって安全性を確保可能な屋根構造を提供することを目的とする。

本考案の一態様に係る屋根構造は、木造軸組構造物における躯体構造の横架材に支持された屋根構造であって、横架材と交差して配置されると共に横架材に接合され、屋根面の流れ方向に延びる複数の下垂木と、屋根面に交差する方向に下垂木と離間して配置され、下垂木に並行して流れ方向に延びる複数の上垂木と、下垂木と上垂木との間に配置された断熱材と、下垂木と上垂木との間において、流れ方向に交差する方向に延びて、複数の下垂木に架け渡されると共に、流れ方向に断熱材を挟んで配列された複数の受け材と、上垂木及び受け材を貫通すると共に、先端部が下垂木に螺着された木ねじと、を備える。

この屋根構造においては、横架材に接合され屋根面の流れ方向に延びる下垂木と、下垂木と並行して屋根面の流れ方向に延びる上垂木と、下垂木と上垂木との間において、屋根面の流れ方向に交差する方向に延び、断熱材を挟んで配列された受け材と、を備えている。そして、上垂木、受け材、及び下垂木が木ねじよって互いに緊結されているので、上垂木、受け材、及び下垂木によって、枠状の構面が構成される。この枠状の構面が下垂木において横架材に接合されているため、当該枠状の構面によって水平構面の構造安全性に寄与する屋根構面を構成することが可能となる。したがって、断熱材を有する場合であっても、簡易な構成によって安全性を確保することが可能となる。

流れ方向に互いに隣り合う２つの受け材の間には、流れ方向に沿って２つの断熱材が配列されていてもよい。この場合、十分かつ効率よく構造安全性を確保することができる。

木ねじは、上垂木及び受け材を貫通する軸部と、軸部の先端側に形成されて下垂木に締結される主ねじ部と、軸部の基端側に形成されて上垂木に係合する頭部と、軸部における頭部の首下に形成されて上垂木に締結される首下ねじ部と、を有していてもよい。この場合、下垂木に締結される主ねじ部、及び上垂木に締結される首下ねじ部、及び上垂木に係合する頭部によって、横架材に接合された下垂木からの応力が上垂木に伝達されやすくすることができる。

本考案によれば、断熱材を有する場合であっても、簡易な構成によって安全性を確保可能な屋根構造を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る木造軸組構造物を示す側面図である。 図２は、図１に示される領域Ｒ２の拡大断面図である。 図３は、図２に示される領域Ｒ３の拡大断面図である。 図４は、図１に示される屋根構造の施工工程を示す斜視図である。 図５は、図１に示される屋根構造の施工工程を示す斜視図である。 図６は、図１に示される屋根構造の施工工程を示す斜視図である。

以下、本考案の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

図１を参照して、本実施形態に係る木造軸組構造物１について説明する。図１に示されるように、木造軸組構造物１は、住宅（例えば、一戸建て住宅）として使用される。なお、木造軸組構造物１の用途は住宅に限定されず、事務所、店舗等であってもよい。木造軸組構造物１は、躯体構造２と、屋根構造３と、を備えている。

躯体構造２は、複数の柱２１と、複数の軒桁２２と、複数の梁２３と、を備えている。柱２１、軒桁２２、及び梁２３は、木質の角材によって構成されている。柱２１と軒桁２２と梁２３とは、互いに直交（交差）して配置され、交差する箇所において互いに接合されている。柱２１は、鉛直方向に延びている。軒桁２２及び梁２３は、水平方向に延びて、複数の柱２１に架け渡されている。本実施形態においては、軒桁２２は、水平方向のうち躯体構造２の長辺方向に延び、梁２３は、水平方向のうち躯体構造２の短辺方向に延びている。軒桁２２は、屋根構造３に接合され、屋根構造３を支持する。また、本実施形態においては、躯体構造２は、柱２１と外壁２４との間に配置された断熱材２５をさらに備えている。

屋根構造３は、躯体構造２を上方から覆う屋根面３ｓを構成する。本実施形態においては、屋根構造３は、棟部３ａから軒先部３ｂに向かうにつれて傾斜して山形の形状をなす切妻屋根の屋根面３ｓを構成する。なお、屋根構造３によって構成される屋根形状は、切妻屋根に限定されず、住宅、事務所、又は店舗等に使用される別の屋根形状（例えば、寄棟屋根、片流れ屋根等）であってもよい。屋根構造３は、複数の下垂木３１と、複数の上垂木３２と、複数の断熱材３３と、複数の野地板３４と、を備えている。また、屋根構造３は、柱２１から連続して鉛直方向に延びる小屋束６１と、軒桁２２と平行に且つ水平方向に延びる母屋６２及び棟木６３と、梁２３と平行に且つ水平方向に延びる小屋梁６４と、をさらに備えている。小屋束６１と母屋６２と小屋梁６４とは、互いに直交（交差）して配置される。棟木６３は、小屋束６１と直交（交差）して棟部３ａに配置される。

下垂木３１は、木質の角材によって構成されている。下垂木３１は、屋根構造３における軒部３ｃから棟部３ａに亘って、屋根面３ｓの流れ方向Ｄ１に延びている。複数の下垂木３１は、軒桁２２と直交（交差）して配置され、軒桁２２の延在方向に互いに離間して配列されている（図４参照）。下垂木３１は、軒桁２２と交差する箇所において、軒桁２２に接合されている。

上垂木３２は、木質の角材によって構成されている。上垂木３２は、屋根面３ｓに直交（交差）する方向Ｄ２に下垂木３１と離間して配置されている。上垂木３２は、下垂木３１と並行して、屋根構造３における軒部３ｃから棟部３ａに亘って、屋根面３ｓの流れ方向Ｄ１に延びている。したがって、複数の上垂木３２は、軒桁２２と直交（交差）して配置され、軒桁２２の延在方向に互いに離間して配列されている（図５参照）。

断熱材３３は、例えば、屋根面３ｓに沿った矩形板状の断熱パネルである。断熱材３３の流れ方向Ｄ１における長さ（寸法）Ｌ１は、例えば、２９３ｍｍ〜３１３ｍｍであってもよく、４４５ｍｍ〜４６５ｍｍであってもよく、９００ｍｍ〜９２０ｍｍであってもよい（ここでは、９１０ｍｍ）。断熱材３３は、下垂木３１と上垂木３２との間に配置されている。複数の断熱材３３は、屋根面３ｓにおける下垂木３１と上垂木３２とによって形成された間隔に敷き詰められるように配設（充填）されている。

断熱材３３は、例えば、硬質ウレタンフォームによって構成されている。ただし、断熱材３３は、断熱性を有していればよく、例えば、断熱材３３として下記の規格に示されている発泡プラスチック保温材及び断熱材のうちのいずれかを適用してもよい。
・ＪＩＳ（日本工業規格：Japanese Industrial Standards） Ａ ９５１１「発泡プラスチック保温材」
・ＪＩＳ Ａ ９５２１「建築用断熱材」

野地板３４は、木質の構造用合板によって構成されている。野地板３４は、屋根構造３に設けられる屋根ふき材（例えば、瓦等）の下地としての部材である。野地板３４は、屋根面３ｓに沿って配置され、複数の上垂木３２に架け渡されている。複数の野地板３４は、屋根面３ｓにおける上垂木３２上に敷設されている。

次に、図２及び図３を併せて参照し、屋根構造３の詳細について説明する。図２及び図３に示されるように、屋根構造３は、複数の受け材３５と、複数の木ねじ４０と、をさらに備えている。

受け材３５は、木質の角材によって構成されている。受け材３５は、下垂木３１と上垂木３２との間において、流れ方向Ｄ１及び方向Ｄ２に直交（交差）する方向Ｄ３に沿って延びている。方向Ｄ３は、例えば、水平方向であって、ここでは軒桁２２の延在方向である。受け材３５は、複数の下垂木３１に架け渡されている（図４参照）。なお、ひとつの受け材３５が、方向Ｄ３における屋根面３ｓの全長に亘って延びて、方向Ｄ３に配列された全ての下垂木３１に架け渡されていてもよく、複数の受け材３５が方向Ｄ３に連結されていてもよい。

また、流れ方向Ｄ１において、複数の受け材３５が断熱材３３を挟んで配列されている。すなわち、断熱材３３は、受け材３５、下垂木３１、及び上垂木３２によって構成された枠状の構面内に配置されている。流れ方向Ｄ１に互いに隣り合う２つの受け材３５の間には、流れ方向Ｄ１に沿って２つの断熱材３３が配列されている。ただし、屋根構造３においては、流れ方向Ｄ１に互いに隣り合う２つの受け材３５の間には、１つの断熱材３３が配列されている箇所があってもよく、流れ方向Ｄ１に沿って３つ以上の断熱材３３が配列されている箇所があってもよい。複数の受け材３５の上面と複数の断熱材３３の表面とは、略面一となっている。

図２に示されるように、複数の木ねじ４０は、流れ方向Ｄ１に所定の間隔Ｌ２をおいて配設されている。流れ方向Ｄ１に隣り合う木ねじ４０同士の間隔Ｌ２は、例えば、３００ｍｍ以下（ここでは、３００ｍｍ）である。複数の木ねじ４０のうちの一部（例えば、図３において両端に示される２つの木ねじ）は、上垂木３２及び受け材３５を貫通し、その先端部４０ａが下垂木３１に螺着されている（図３参照）。また、複数の木ねじ４０のうちの残部（例えば、図３において両端の木ねじの間に示される６つの木ねじ）は、上垂木３２及び断熱材３３を貫通し、その先端部４０ａが下垂木３１に螺着されている。各木ねじ４０は、野地板３４下において、上垂木３２側から下垂木３１に向けて、方向Ｄ２に打ち付けられている。

図３に示されるように、木ねじ４０は、上垂木３２及び受け材３５（又は、上垂木３２及び断熱材３３）を貫通する軸部４１と、頭部４２と、主ねじ部４３と、首下ねじ部４４と、を有している。ただし、木ねじ４０は、上垂木３２、受け材３５及び下垂木３１を緊結するものであればよく、木ねじ４０としては、各種の木ねじを適用してよい。

頭部４２は、軸部４１の基端側に形成されている。頭部４２は、円錐台状をなしており、その円錐台部の斜面にはフレキ刃４２ａが形成されている。このフレキ刃４２ａの突出量は極めて僅かであり、頭部４２が上垂木３２に回転しながら進入するとき、上垂木３２を僅かに削り取る機能を有する。頭部４２はこのフレキ刃４２ａにおいて上垂木３２に係合している。

主ねじ部４３は、軸部４１の先端側に形成されている。主ねじ部４３は、螺旋状のねじ山によって形成されている。主ねじ部４３の先端にはドリル刃先端部４３ａが形成されている。また、主ねじ部４３のねじ山には、部分的にノッチ４３ｂが形成されている。ノッチ４３ｂは、ねじ山の一部に凹みを設けたものであり、主ねじ部４３が下垂木３１に回転しながら進入するとき、下垂木３１を切削しやすくする機能を有する。主ねじ部４３は、下垂木３１に締結されている。

首下ねじ部４４は、軸部４１における頭部４２の首下に形成されている。首下ねじ部４４は、螺旋状のねじ山によって形成されている。首下ねじ部４４は、上垂木３２における野地板３４側の部分に締結されている。

このような木ねじ４０によって、上垂木３２、受け材３５、及び下垂木３１が互いに緊結された状態で、上垂木３２側に野地板３４が接合される。野地板３４は、複数の釘４５が打ち付けられることによって、上垂木３２に固定されている。

続けて、図４〜図６を参照し、屋根構造３の施工工程について説明する。まず、図４に示されるように、複数の下垂木３１を方向Ｄ３に配列する。そして、下垂木３１と軒桁２２とが交差する箇所において下垂木３１及び軒桁２２を接合する。下垂木３１及び軒桁２２は、例えば、ビス（不図示）によって互いに緊結される。同様に、下垂木３１と母屋６２とが交差する箇所、及び下垂木３１と棟木６３とが交差する箇所において下垂木３１と母屋６２又は棟木６３とを接合（ビス等によって緊結）する。

次に、下垂木３１上に複数の受け材３５を流れ方向Ｄ１に配列する。このとき、最上部の受け材３５が棟部３ａに位置するように配列する。そして、下垂木３１と受け材３５とが交差する箇所において下垂木３１及び受け材３５を釘（不図示）によって固定する。また、方向Ｄ３における屋根面３ｓの端部に位置する下垂木３１に沿うように、当該下垂木３１上に流れ方向Ｄ１に延びる受け材３６を配置する。なお、受け材３６は、受け材３５と同様に、木質の角材によって構成されていてよい。そして、受け材３６、及び端部の下垂木３１を釘（不図示）によって固定する。

次に、図５に示されるように、下垂木３１上に断熱材３３を配設する。断熱材３３を、下垂木３１上の複数の受け材３５又は受け材３６によって囲まれる領域に隙間のないように敷き詰める。方向Ｄ３において屋根面３ｓの端部に位置する断熱材３３は、ひとつの断熱材３３あたり２つの下垂木３１に架け渡されるように配置され、当該断熱材３３を除いた残りの断熱材３３は、ひとつの断熱材３３あたり５つの下垂木３１に架け渡されるように配置される。また、屋根面３ｓ上における棟部３ａ側に位置する断熱材３３は、ひとつの断熱材３３ごとに２つの受け材３５の間に配置され、当該断熱材３３を除いた残りの断熱材３３は、２つの断熱材３３ごとに２つの受け材３５の間に配置される。

次に、断熱材３３及び受け材３５上に複数の上垂木３２を方向Ｄ３に配列する。また、受け材３６上に、受け材３６に沿うように、上垂木３２を配置する。上垂木３２と受け材３５とが交差する箇所において、上垂木３２、受け材３５、及び下垂木３１を木ねじ４０（図３参照）によって緊結する。また、上垂木３２と断熱材３３とが交差する箇所において上垂木３２、受け材３５、及び断熱材３３を木ねじ４０（図３参照）によって緊結する。なお、上垂木３２、受け材３６、及び断熱材３３も、適宜、木ねじ４０（図３参照）によって緊結する。

その後、図６に示されるように、野地板３４を上垂木３２上に敷設する（張り付ける）。そして、野地板３４及び上垂木３２を釘４５（図３参照）によって固定する。屋根面３ｓの外縁を囲むように破風板３７等を設けてもよい。

以上により、屋根構造３の施工工程が完了する。その後、野地板３４上に屋根ふき材等を設けることにより、木造軸組構造物１における屋根（ここでは、切妻屋根）が完成する。

以上説明したように、本実施形態に係る屋根構造３においては、軒桁２２に接合され屋根面３ｓの流れ方向Ｄ１に延びる下垂木３１と、下垂木３１と並行して屋根面３ｓの流れ方向Ｄ１に延びる上垂木３２と、下垂木３１と上垂木３２との間において、屋根面３ｓの流れ方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２に延び、断熱材３３を挟んで配列された受け材３５と、を備えている。そして、上垂木３２、受け材３５、及び下垂木３１が木ねじ４０よって互いに緊結されているので、上垂木３２、受け材３５、及び下垂木３１によって、枠状の構面が構成される。この枠状の構面が下垂木３１において軒桁２２に接合されているため、当該枠状の構面によって水平構面の構造安全性に寄与する屋根構面を構成することが可能となる。

ここで、上述したように、水平構面の構造安全性に寄与するものとして考えられていなかった従来の屋根構造を備える構造物では、水平構面の構造安全性を十分に確保するために、多くの数量の火打ち材、構造用合板等の水平部材を設ける場合があった。これに対し、木造軸組構造物１においては、屋根構造３によって、水平構面の構造安全性に寄与する屋根構面が構成される。そのため、多くの数量の水平構面抵抗部材を設けることなく、十分な構造安全性を確保し得る。したがって、このような水平構面抵抗部材を設けるための施工上の制約、手間等を低減することが可能となる。以上のように、屋根構造３によれば、断熱材３３を有する場合であっても、簡易な構成によって安全性を確保することが可能となる。

流れ方向Ｄ１に互いに隣り合う２つの受け材３５の間には、流れ方向Ｄ１に沿って２つの断熱材３３が配列されている。これにより、十分かつ効率よく構造安全性を確保することができる。したがって、構造安全性を向上させつつ高コスト化を抑制することができる。

木ねじ４０は、上垂木３２及び受け材３５を貫通する軸部４１と、軸部４１の先端側に形成されて下垂木３１に締結される主ねじ部４３と、軸部４１の基端側に形成されて上垂木３２に係合する頭部４２と、軸部４１における頭部４２の首下に形成されて上垂木３２に締結される首下ねじ部４４と、を有している。これにより、下垂木３１に締結される主ねじ部４３、及び上垂木３２に締結される首下ねじ部４４、及び上垂木３２に係合する頭部４２によって、軒桁２２に接合された下垂木３１からの支持力が上垂木３２に伝達されやすくすることができる。

また、断熱材３３は、矩形板状の断熱パネルであり、硬質ウレタンフォームによって構成されている。これにより、断熱材３３が所定の強度を有するので、施工の際に、作業者が設置済みの断熱材３３上で作業を行うことができる。したがって、例えば、断熱材として、ポリエチレンフォーム、フェノールフォーム、グラスウール等を用いた場合と比較して、作業者が断熱材上で作業を行うための補強用の下地合板等を省略することができる。

以上の実施形態は、本考案に係る屋根構造の一実施形態を説明したものである。したがって、本考案に係る屋根構造は、上記の屋根構造３に限定されない。本考案に係る屋根構造は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上記の屋根構造３を任意に変更したものとすることができる。

次に、実施例により本考案をさらに具体的に説明するが、本考案は以下の実施例に限定 されるものではない。

以下の実施例における設計条件は、次のとおりとした。
・地震地域係数：１．０以下
・基準風速：３４ｍ／ｓ以下
・垂直積雪量：９０ｃｍ以下の一般地域
・構造物の階数：３以下
・構造物の延べ床面積：３０ｍ^２以上５００ｍ^２以下
・軒の高さ：９．０ｍ以下
・構造物の高さ：１３．０ｍ以下

また、実施例に供する屋根構造は、次のとおりとした。
・受け材の材質：杉
・受け材の厚み：４５ｍｍ
・断熱材の厚み：４５ｍｍ
・断熱材の寸法（屋根面の流れ方向×水平方向）：９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ
・断熱材の材質：硬質ウレタンフォーム（アキレス株式会社製「キューワンボード（登録商標）」）
・木ねじ：シネジック株式会社製「パネリード（登録商標）ＩＩ＋」

実施例及び比較例における屋根勾配は次のとおりとした。
・実施例１，比較例１：３寸
・実施例２，比較例２：５寸
・実施例３，比較例３：１０寸

実施例１〜３において、以下の規格に準拠して、受け材及び断熱材を備えた屋根構面の許容せん断耐力を評価した。
・日本住宅・木材技術センター／企画、「木造軸組工法住宅の許容応力度設計」、日本住宅・木材技術センター、２００８年度版、６．３．３（３）「面材張り屋根構面の面内せん断試験」、ｐ．５６８〜５６９
また、比較例１〜３として、以下の規準に準拠して、受け材及び断熱材を備えていない屋根構面の許容せん断耐力を評価した。
・日本住宅・木材技術センター／企画、「木造軸組工法住宅の許容応力度設計」、日本住宅・木材技術センター、２００８年度版」、ｐ．７８

実施例１〜３の各評価結果と比較例１〜３の各評価結果とを比較した。実施例１〜３の各屋根構造において、比較例１〜３の各屋根構造よりも大きい面内せん断耐力が得られた。実施例１における屋根構造は、比較例１における屋根構造に対して１４０％の屋根構面の許容せん断耐力を評価できることがわかった。実施例２における屋根構造は、比較例２における屋根構造に対して１３１％の屋根構面の許容せん断耐力を評価できることがわかった。実施例３における屋根構造は、比較例３における屋根構造に対して１４４％の屋根構面の許容せん断耐力を評価できることがわかった。

１…木造軸組構造物、２…躯体構造、３…屋根構造、３ｓ…屋根面、２２…軒桁（横架材）、３１…下垂木、３２…上垂木、３３…断熱材、３５…受け材、４０…木ねじ、４０ａ…先端部、４１…軸部、４２…頭部、４３…主ねじ部、４４…首下ねじ部、Ｄ１…流れ方向、Ｄ２，Ｄ３…方向。

Claims (3)

1. 木造軸組構造物における躯体構造の横架材に支持された屋根構造であって、
   前記横架材と交差して配置されると共に前記横架材に接合され、屋根面の流れ方向に延びる複数の下垂木と、
   前記屋根面に交差する方向に前記下垂木と離間して配置され、前記下垂木に並行して前記流れ方向に延びる複数の上垂木と、
   前記下垂木と前記上垂木との間に配置された断熱材と、
   前記下垂木と前記上垂木との間において、前記流れ方向に交差する方向に延びて、複数の前記下垂木に架け渡されると共に、前記流れ方向に前記断熱材を挟んで配列された複数の受け材と、
   前記上垂木及び前記受け材を貫通すると共に、先端部が前記下垂木に螺着された木ねじと、を備える、屋根構造。
2. 前記流れ方向に互いに隣り合う２つの前記受け材の間には、前記流れ方向に沿って２つの前記断熱材が配列されている、請求項１に記載の屋根構造。
3. 前記木ねじは、
   前記上垂木及び前記受け材を貫通する軸部と、
   前記軸部の先端側に形成されて前記下垂木に締結される主ねじ部と、
   前記軸部の基端側に形成されて前記上垂木に係合する頭部と、
   前記軸部における前記頭部の首下に形成されて前記上垂木に締結される首下ねじ部と、を有する、請求項１又は２に記載の屋根構造。

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