JP3579575B2 - ボルト接合によるトラス構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボルト接合によるトラス構造に係り、特にスチールハウスと称され、薄鋼板を曲げ加工してなる溝形鋼を枠材として用いる鋼製住宅などにおいて、屋根の主構造となる小屋トラスまたは、小屋組み構造に適用するうえで好適なボルト接合によるトラス構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スチールハウスにおいては、板厚０．７５ｍｍ〜２．３ｍｍ程度の薄鋼板を曲げ加工してなる溝形鋼を枠材として使用し、各枠材間をねじ結合して建物枠を構築している。このスチールハウスにおいて、板厚１ｍｍ程度の形鋼による山形の屋根トラスを構築する場合、２つの上弦材と１つの下弦材を３角形に配置して治具にて仮固定し、各弦材間の接合部をドリリングタッピングねじにより接合していた。
【０００３】
前記屋根トラス構築の従来技術においては、弦材の仮固定のための治具が必要であり、この治具と部材（弦材）を据付けるため、屋根トラスの大きさ以上の精度の良い水平面が必要となるが、現場でそのスペースを確保することが困難であった。また、従来は、地上にて完成した屋根トラスを天井面まで持上げ運搬して設置しているが、完成した屋根トラスは、その大きさ，重量のため、ハンドリングが困難であった。またドリリングタッピングねじを、上弦材と下弦材の接合部に打ち込むための時間を要していた。
【０００４】
他方、板厚３ｍｍ程度の軽量形鋼に接合する方法として溶接があり、この溶接手段を１ｍｍ前後の薄鋼板の屋根トラスの構築に実施することが考えられるが、溶接は現場施工には適さず、また前述のように地上で構築した屋根トラスは、その重さのためハンドリングが困難であり、天井面まで持上げるには重機を必要とし、作業が大掛りとなっていた。
【０００５】
また、板厚３ｍｍ程度の軽量形鋼をトラス状に接合する方法として、相対する２つの上弦材と１つの下弦材の端部同士を１つの接合金物を介して複数のボルトにより接合するボルト接合がある（特開平６−１１７０５１号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−１１７０５１号公報に開示されたトラス構造の場合、上弦材と下弦材をトラス状に組んだ場合において、各弦材間は、接合金物とボルトにより一体化されているため、屋根勾配の変更に対応できないという欠点があった。また僅かな寸法の誤差によっても各弦材間のボルト接合位置がずれて、各部材間の結合ができなくなり、このため、部材寸法や、ボルト挿入孔の配置等に高精度が要求され、製作に手間どりコストアップにつながるという欠点があった。
【０００７】
本発明は、スチールハウスの作業効率アップ等による製作コスト低減の観点から種々研究，改良の中で、前記の課題を解決できる手段を見出した。つまり、前記屋根トラス等におけるボルト接合構造において、屋根勾配の変更に容易に対応できると共に、寸法の誤差等によってもトラスを構築するうえで影響をうけることが少なく、それ故に作業効率が向上し、製作コストも低減できるボルト接合によるトラス構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るボルト接合によるトラス構造は、薄鋼板を用いた溝形鋼からなる２つの上弦材と１つの下弦材をボルト接合によりトラス状に組み立てなるトラス構造において、前記上弦材と下弦材の長手方向両端部におけるウエブの内側面又は外側面に、当該弦材から先端部が突出しており、この先端部に１つの透孔を有する上弦材接合金物を取付け、前記下弦材の長手方向両端部におけるウエブの外側面に、当該弦材から先端部が上弦材側に突出しており、この先端部に１つの透孔を有する下限材接合金物を取付け、２つの上弦材同士の接合部は、前記上弦材接合金物の先端部どうしを重合したうえ、前記透孔に連結ボルトを挿入して２つの上弦材間を枢支し、上弦材と下弦材の接合部は、前記上弦材接合金物と前記下弦材接合金物の先端部同士を重合したうえ、前記透孔に連結ボルトを挿入して上弦材と下弦材間を枢支した構成を特徴とする。本発明において、前記上弦材と下弦材は、それぞれ２本の溝形鋼のウエブの外側面同士を当接した補強溝形鋼で構成され、前記上弦材接合金物は、前記上弦材を構成する該補強溝形鋼の一方の溝形鋼のウエブ内側面または２つの溝形鋼のウエブの外側面間に取付けられ、前記下弦材接合金物は、前記下弦材を構成する前記補強溝形鋼の２つの溝形鋼のウエブの外側面間に取付けられるように構成するとよい。また、本発明において、前記上弦材両端に取り付ける前記上弦材接合金物は同一形状に構成するとよい。また、本発明において、互いに重ね合わされる前記２つの上弦材接合金物または互いに重ね合わされる上弦材接合金物および下弦材接合金物のいずれか一方は、他方の接合金物の厚み分だけ屈曲させることで両接合金物及び両弦材が同一平面上にあるように設けるとよい。
【０００９】
本発明によると、いずれかの各弦材同士を順次ボルト接合してトラスを構築すればよく、例えば、２つの上弦材同士を上弦材接合金物と連結ボルトにより結合して山形のトラスの頂部となる部分を先に接合し、次に２つの上弦材を前記接合部を中心に所定の角度に曲げ、それぞれの端部を下弦材の両端に下弦材接合金物と連結ボルトにより結合することで精度良いトラスの組み立てが簡単にでき、また、下弦材の長さ又は、上弦材の長さを変えることにより様々な屋根勾配に容易に対応できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図を参照して説明する。図１〜図４は本発明の部材と、この部材を組み立てた基本構成を簡略化して示す図であって、図示の屋根トラス１は、２つの上弦材２，３と１つの下弦材４とで構成される。各弦材は、いずれも板厚１ｍｍ程度の薄鋼板をプレス加工して、ウエブ５と、ウエブ５の両側のフランジ６と、フランジ６の先端のリップ７とからなる溝形鋼で構成されている。
【００１１】
図４に示すように、２つの上弦材２，３は同一寸法であり、その両端部におけるウエブ５の内側面にほぼ長方形の上弦材接合金物８の基端部がボルト又は、ドリリングタッピングねじ等の固定金具１０により固定されていて、上弦材接合金物８の先端部は、各弦材の端部から長手方向に突出しており、この先端部に１つのボルト挿入用の透孔１１が設けられている。１つの下弦材４は、２つの上弦材２，３よりも長寸であり、その両端部におけるウエブ５の外側面（ウエブの背面）にはほぼ台形の下弦材接合金物１２の基端部が、ボルト，ドリリングタッピングねじ等の固定金具１０により固定されていて、下弦材接合金物１２の先端部は下弦材４の側方、つまり、上部のフランジ６から上方に突出している。
【００１２】
前記２つの上弦材２，３と１つの下弦材４をトラス状に組み立てるには、例えば図１に示すように水平に配設支持した下弦材４の中間部に垂直なラチス材１３を立てる。次に、上弦材２，３と下弦材４のトラス組立時に山形の頂部となる部分を上弦材接合金物８と連結ボルト１４により別の場所で連結したうえ、この２つの上弦材２，３を下弦材４の上方に配置し、両者が所定の傾斜角となるように前記接合部を回動して、この上弦材２，３の端部を下弦材４の両端に下弦材接合金物１２と連結ボルト１４により結合することで、図示の屋根トラス１が組み立てられる。このとき、ラチス材１３の上端は屋根トラス１の頂部に連結される。
【００１３】
屋根トラス１の勾配を変更するときは、上弦材２，３の長さを変えるか又は、上弦材２，３の長さは変えないで下弦材４の長さを変え、これらの寸法変化に対応して左右の上弦材２，３を接合する頂部ボルト接合部を回動して、両上弦材２，３の傾斜の角度を変えたうえ、下弦材４の両端に下弦材接合金物１２を介して連結ボルト１４により接合する。
【００１４】
また、図１，図２において、垂直な１本のラチス材１３が示されているが、このラチス材１３は本発明において必須ではなく、このラチス材１３は設けないでもよい。また、場合によっては、図３に示すように上弦材２，３と下弦材４間をさらに多数本のラチス材１３で補強してもよい。これらラチス材１３は各弦材と同様に、板厚１ｍｍ程度の薄鋼板をプレス加工してなる溝形鋼を所定寸法に切断したものを用いるとよく、また、このラチス材１３の両端と上弦材２，３及び、下弦材４はボルト又はドリリングタッピングねじ等の固定金具１０を用いて固定してもよい。
【００１５】
図５〜図７には、前記２つの上弦材２，３の接合部の詳細構造が示されている。図５から分るように、上弦材接合金物８の基端部は、複数のボルト，ドリリングタッピングねじ等の固定金具１０により、上弦材２，３の端部におけるウエブ５の内側面に固定されている。また上弦材接合金物８の先端縁には、連結ボルト１４を中心に回動するときの上弦材接合金物先端の回動半径と同じ曲率をもつ円弧状部８ａが形成されているが、この円弧状部８ａに代えて多角形に形成してもよい（但し、図示省略）。
【００１６】
また、図６から分るように、左右の上弦材接合金物８の重なり部において、一方はストレートであるのに対し、他方は、上弦材接合金物８の厚み分だけ屈曲させてあり、この屈曲した凹み９にストレートな一方の上弦材接合金物８の先端部が重合している。これにより、左右の上弦材接合金物８と左右の上弦材２，３を同一平面上に配置し、両弦材の軸線が揃った状態でバランスよく回動変位可能に連結できる。
【００１７】
また、図８に示すように、左右の上弦材接合金物８の重なり部は、両方ともストレートに構成しても構わない。この場合、上弦材接合金物８の厚み分だけ左右の上弦材接合金物８と左右の上弦材２，３の軸線がずれるが、上弦材接合金物８の厚み程度のずれは僅かであり、許容範囲である。なお必要ならば、このずれを解消する側の一方の上弦材接合金物８と上弦材２のウエブ５との間に介添板を配設してもよい（図示省略する）。
【００１８】
また、図６に示すように垂直なラチス材１３の上端は、そのウエブ１５に、左右の上弦材２，３の上弦材接合金物８を枢支する連結ボルト１４を同時に挿通させ、ナット１６で締結することで、トラスの頂部に固定される。さらに、左右の上弦材２，３と垂直なラチス材１３の接合されるトラス頂部を覆うよう左右の上弦材２，３の端部に跨って側面ほぼ山形のカバー板１７が取付けてある。
【００１９】
図９〜図１１には、上弦材２，３と下弦材４との接合部（つまり、山形の屋根トラス１における軒部）の詳細構造が示されている。図９に示されるように、５角形の下弦材接合金物１２の基端部は、複数のボルト，ドリリングタッピングねじ等の固定金具１０により、下弦材４の端部におけるウエブ５の外側面に固定されている。また、下弦材接合金物１２の上部（これを先端部という）は、下弦材４の上部のフランジ６から上方にむけて、ほぼ３角形状となるように突出しており、この先端部において、上弦材３の端部３ａから突出した上弦材接合金物８が重ねられ、かつそれぞれの透孔１１に連結ボルト１４を挿入し、ナット１６を締結することで上弦材２，３と下弦材４が連結される。
【００２０】
また、図９において、下弦材４の両端下部は、薄鋼板をほぼコ字形に折曲げてなる溝形鋼からなる梁材１８で支持されている。さらに、この下弦材４と上弦材２，３との接合部を覆うように、下弦材４の端部から上弦材２，３の下端部にわたってほぼくの字形のカバー板１９が取付けられている。
【００２１】
図１２，図１３には各弦材の他の構成例が示されている。前図、つまり図１〜図１１に示す例では、上弦材２，３と下弦材４がそれぞれ１つの溝形鋼で構成された例が示されたが、図１２，図１３には、２つの溝形鋼のウエブ５の外側面同士を背中合わせで当接し、かつこの両溝形鋼のウエブ５の内面に配設した上弦材接合金物８を貫通する固定金具１０により両溝形鋼を一体化した補強弦材２０の例が示されている。他の構成は、先の実施形態と同じである。
【００２２】
図１４，図１５にはさらに他の構成例が示されている。前図、つまり図１〜図１３に示す例では、いずれも上弦材接合金物８が上弦材２，３を構成する溝形鋼のウエブ５の内側面に取付けられた例が示されていたが、図１４，図１５に示す例では、上弦材接合金物８が上弦材２，３のウエブ５の外側面に取付けられた例が示されている。なお、この上弦材接合金物８をウエブ５に固定する手段は、先の実施形態と同様にボルト又は、ドリリングタッピングねじ等の固定金具１０により固定する。
【００２３】
また、図１４，図１５に示す例では、２つの上弦材２，３の上端側部に、この上弦材２，３と直角方向でかつ、水平両方向に伸長する棟つなぎ材２１の端部が固定されている。各棟つなぎ材２１の端部には、図に示す形状のＬ型取付金物２２が取付けてあり、このＬ型取付金物２２を２つの上弦材２，３の溝型鋼におけるウエブ５の外面と、リップ７の外面にボルト，ナットやドリリングタッピングねじ等の固定金具（図示省略）で固定することにより、各図に示す配置で、棟つなぎ材２１の端部を上弦材２，３に水平方向から固定できる。他の構成は、先に説明した他の発明の実施形態と同じである。
【００２４】
本発明の各実施形態において、上弦材２，３と下弦材４の両端に予め上弦材接合金物８，下弦材接合金物１２をボルト，リベット，ワンサイドボルトやドリリングタッピングねじ等の固定金物１０により接合しておき、上弦材接合金物８，下弦材接合金物１２間をボルト接合としたので施工現場では、ボルト孔を合致させるだけで、精度の良い組み立てができる。したがって、組み立て治具を省略でき、また狭い作業スペースでも、立ち姿勢にて組み立て可能である。
【００２５】
また、軒上において、屋根トラス１，１ａを組み立てることが可能であり、先に下弦材４を軒上に組み付けて作業床とし、作業床の上で上弦材２，３を組み付けて屋根トラス１や１ａを完成させることができる。したがって、上弦材２，３と下弦材４は個別に軒上に持上げればよく、さらに、板厚が１ｍｍ程度の薄鋼板からなる溝形鋼は軽量でハンドリングしやすいこともあり、重機を必要としない。
【００２６】
さらに、上弦材２，３と下弦材４の接合には、従来のように多数のドリリングタッピングねじを打込むかわりに、連結ボルト１４の１本としたので、組み立て時間が短縮される。
【００２７】
また、接合部では、従来例における接合金物が左右に分割されたごとき構成であるので、相対する弦材側の上弦材接合金物８，下弦材接合金物１２同士を重ね合わせて１本の連結ボルト１４で接合すればよく、ボルト接合部は仮止め時自由に回転でき、本締め時には固定できる構造であるので、上弦材２，３の長さ、または下弦材４の長さを変えることにより、上弦材２，３の接合角度を自由に変えることができ、様々な屋根勾配に対応できる。また、本発明において、上弦材接合金物８，下弦材接合金物１２を各上弦材２，３の両端に固定、使用しており、このため各上弦材２，３の両端において同じ形状の接合金物を使用できる。つまり、接合部分が弦材本体に一体に形成されているのではなく、接合金物として取り付けられているため、同じ形状の金物を使用することができ、部品点数を減らすことができるという作用効果を有している。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のボルト接合によるトラス構造によると、あたかも従来の接合金物を２分割したごときであり、この２分割した各接合金物を予め上弦材および下弦材に取り付けておき、接合金物同士を１本のボルトにて接合するので、ボルト孔を合わせるだけで現場にて簡単にしかも精度よく組み立てができる。さらに、狭いスペースで組立可能であると共に、精度確保のための組立治具が不要であり、立ち姿勢にて組立可能である。またさらに、上弦材の長さを調整することで、あらゆる屋根勾配に対応可能で、汎用性の高い構造である。
【図面の簡単な説明】
【図１】下弦材に垂直なラチス材を立設した状態の正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る屋根トラスの正面図である。
【図３】図２の変形例としてラチス材の配設本数が図１と異なる屋根トラスの正面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ２つの上弦材と１つの下弦材の正面図である。
【図５】図２における屋根トラス頂部の接合構造を示す拡大正面図である。
【図６】図５の屋根トラス頂部のカバー板を取外して示す一部破断平面図である。
【図７】図５のＡ−Ａ線に沿う一部破断断面図である。
【図８】図６における上弦材接合金物の変形例として示すトラス頂部の平面図である。
【図９】図２における屋根トラスの右側軒部の接合構造を示す拡大正面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】図９の右側面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態として、２つの溝形鋼のウエブを背中合わせに接合した補強弦材の接合部の平面図である。
【図１３】図１２の補強弦材を図５のＡ−Ａ線に相当する位置で切断した場合の断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態として示す、屋根トラス頂部の拡大正面図である。
【図１５】図１４のカバー板を取外して示す平面図である。
【符号の説明】
１ 屋根トラス
１ａ 屋根トラス
２ 上弦材
２ａ 端部
３ 上弦材
４ 下弦材
５ ウエブ
６ フランジ
７ リップ
８ 上弦材接合金物
８ａ 円弧状部
１０ 固定金具
１１ 透孔
１２ 下弦材接合金物
１３ ラチス材
１４ 連結ボルト
１５ ウエブ
１６ ナット
１７ カバー板
１８ 梁材
１９ カバー板
２０ 補強弦材
２１ 棟つなぎ材
２２ Ｌ型取付金物
２３ 水平切断線

Claims (4)

1. 薄鋼板を用いた溝形鋼からなる２つの上弦材と１つの下弦材をボルト接合によりトラス状に組み立ててなるトラス構造において、前記上弦材と下弦材の長手方向両端部におけるウエブの内側面又は外側面に、当該弦材から先端部が突出しており、この先端部に１つの透孔を有する上弦材接合金物を取付け、前記下弦材の長手方向両端部におけるウエブの外側面に、当該弦材から先端部が上弦材側に突出しており、この先端部に１つの透孔を有する下限材接合金物を取付け、２つの上弦材同士の接合部は、前記上弦材接合金物の先端部どうしを重合したうえ、前記透孔に連結ボルトを挿入して２つの上弦材間を枢支し、上弦材と下弦材の接合部は、前記上弦材接合金物と前記下弦材接合金物の先端部同士を重合したうえ、前記透孔に連結ボルトを挿入して上弦材と下弦材間を枢支した構成を特徴とするボルト接合によるトラス構造。
2. 前記上弦材と下弦材は、それぞれ２つの溝形鋼のウエブの外側面同士を当接した補強溝形鋼で構成され、前記上弦材接合金物は、前記上弦材を構成する該補強溝形鋼の一方の溝形鋼のウエブ内側面または２つの溝形鋼のウエブの外側面間に取付けられ、前記下弦材接合金物は、前記下弦材を構成する前記補強溝形鋼の２つの溝形鋼のウエブの外側面間に取付けられていることを特徴とする請求項１記載のボルト接合によるトラス構造。
3. 上弦材両端に取り付ける前記上弦材接合金物が同一形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のボルト接合によるトラス構造。
4. 互いに重ね合わされる前記２つの上弦材接合金物または互いに重ね合わされる上弦材接合金物および下弦材接合金物のいずれか一方は、他方の接合金物の厚み分だけ屈曲させることで両接合金物及び、両弦材が同一平面上にあるように設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のボルト接合によるトラス構造。

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