JP3841803B2 - 板ガラス構造体の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材との間を、力伝達部材を用いて接合する板ガラス構造体の接合構造に関する。

近年、構築物の構造部材として鋼材、コンクリート、木材以外の人工材料を用いる例が見られ、殊に、最近は、透光性材料を用いた構築物が着目され、板ガラスを用いて、屋根、壁共に板ガラスで構成してある例が見られる。
このような板ガラス構造体の従来の接合構造においては、例えば、図１０に示すように、板ガラス製柱部材１を立設し、同じく板ガラス製梁部材２を前記柱部材１に取り付けるのに、板ガラス製柱部材１の端部４と板ガラス製梁部材２の端部５との間を、相対回動を許容しない状態で剛接合していた。

つまり、板ガラス製柱部材１或いは板ガラス製梁部材２に外嵌固定自在な板材からなる接合金物１２を夫々の端部４，５に外嵌固定し、各接合金物１２と端部４，５との夫々に複数の挿通孔を貫通させ、各挿通孔にボルト等の締結部材１６を挿通し、夫々の端部４，５に接合金物１２を複数箇所で、接合金物１２と板ガラス製柱部材１或いは板ガラス製梁部材２との間を接着して固定し、両接合金物１２同士を締結して、締結部材１６と接合金物１２とで板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２との接合部３における力伝達部材７を形成していた。

この図１０に示した従来構造においては、接合金物１２の一方の第一接合金物１２Ａの嵌合部１３を板ガラス製柱部材１の上端側の端部４に側方から被せ、複数の締結部材１６を板ガラス製柱部材１の板厚方向に貫通する挿通孔に挿通して板ガラス製柱部材１に固定して接合部３を形成し、接合金物１２の他方の第二接合金物１２Ｂの嵌合部１３を板ガラス製梁部材２の一端側の端部５にその一端側から被せ、複数の締結部材１６を板ガラス製梁部材２を貫通する挿通孔に挿通して板ガラス製梁部材２に固定して接合部３を形成し、両接合金物１２Ａ，１２Ｂの連結部１４同士を、連結ブロック１５を挟んで締結部材１６を用いて連結する（図１１参照）ことで、板ガラス製梁部材２と板ガラス製柱部材１とを接合してあった。

このように、板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２とを剛接合してあったから、例えば板ガラス製梁部材２が面内における外力により面内変形を起こして撓む等の変位が生ずれば、両部材１，２の接合部３には、板ガラス製柱部材１の力学上の軸心と板ガラス製梁部材２の力学上の軸心とを含む面内における曲げ外力が作用するようになる。
ところで、板ガラスは面外方向の曲げに対しては弱く、このため、板ガラスは、外力により作用する内部主応力が板ガラスの厚み方向に対して直交する面内に作用するように極力配置されるのである。その結果、上記のように、板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２とを剛接合してあれば、前記厚み方向に直交する面内に関しては剛性に富む接合構造が得られるのである。

しかしながら、板ガラスは、元来圧縮力に対する強度よりも張力に対する強度の方が弱いものであるから、僅かの歪みでも剪断歪みが生じて部分的に張力が作用すると、そこから破壊に至ることがあるので、前記接合部３には上述のように接合金物１２を用いて強固に接合していたのであるが、例えば地震の際などのように、板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２との間に大きな相対変位が生ずる条件下では、板ガラス製柱部材１は板ガラス製梁部材２の面内における曲げ外力が作用することを避けることは極めて困難である。
このような面内曲げ外力が作用する構造体において、伸び歪みの許容量が小さい板ガラスからなる構造体の構造解析を行おうとすれば、不静定骨組み構造であるから、解析が困難で、解析精度が悪くなるために、安全係数を高くとる必要が生じ、その結果、接合部材６としての前記接合金物１２が大きくならざるを得ず、板ガラスを用いた構造体の特徴である透明感を阻害するようになる。

そこで本発明は、接合部における板ガラス製梁部材と板ガラス製柱部材との間の力伝達関係を簡単化して、経済設計を可能とすると共に、接合部材を小型化し、且つ、大きな相対角度変位を許容するようにした板ガラス構造体の接合構造を提供する点にある。

本発明の第１の特徴構成は、板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材との間を、力伝達部材を用いて接合する板ガラス構造体の接合構造であって、前記板ガラス製柱部材の端部に形成した板厚方向に貫通するピン孔と前記板ガラス製梁部材の端部に形成した板厚方向に貫通するピン孔とにわたって１本のピン部材を挿通し、その１本のピン部材を前記力伝達部材として、前記板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材を前記ピン部材周りに相対回動自在に接合してあるのである。

本発明の第１の特徴構成によれば、板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材とを１本のピン部材を力伝達部材として相対回動自在な柔に接合することで、接合部における板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材との間の力伝達関係を簡単化して不静定次数を低くし、構造解析精度を高めて、経済設計を可能とする。
従って、従来のような接合金物を不要にし、且つ、ピン部材も１本で済むためにコストダウンを図ることができ、しかも、板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材との間の相対角度変位に対する許容度を高めることができるのである。

より具体的には、板ガラス製柱部材に加わる面内の曲げ変形を軽減し、板ガラス製柱部材の曲げ応力による破壊を防止できるようになる。つまり、板ガラス製梁部材から板ガラス製柱部材に曲げモーメントを伝達することがなく、伝達される荷重を極力一軸応力関係に近付け得るから、板ガラス製柱部材に及ぼされる面内曲げ荷重を軽減して、柱部材や梁部材が脆い板ガラスで形成されていても、その脆い板ガラスを破壊から保護できる。
これを図１に示した例に沿って説明すれば、板ガラス製梁部材２の他端側の上下方向の変位があったにしても、板ガラス製梁部材２はピン部材８の周りに回動するから、板ガラス製梁部材２の他端側の変位をモーメントとして板ガラス製柱部材１に伝達することを防止でき、ピン部材８を介して板ガラス製柱部材１に直接力伝達を行うから、板ガラス製柱部材１への力伝達を一軸力伝達関係とすることが可能になる。

その結果、板ガラス製柱部材及び板ガラス製梁部材の損傷を防止しながら、透光性の良好な板ガラス構造体を形成できると共に、柱や梁が眺望を阻害することを防止し、しかも、板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材との接合は１本のピン部材で可能となるため、板ガラスの特徴である透明感を妨げることなく、美観の良好な板ガラス構造体とすることができるようになる。

本発明の第２の特徴構成は、前記板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材のうちの少なくとも一方の部材を、複数枚の板ガラスを並設して構成してあるのである。

本発明の第２の特徴構成によれば、例えば、板ガラス製柱部材に加わる荷重が大きい場合には、その柱部材を複数枚の板ガラスを並設して構成することにより、また、板ガラス製梁部材に加わる荷重が大きい場合には、その梁部材を複数枚の板ガラスを並設して構成することにより、更には、板ガラス製の柱部材と梁部材を複数枚の板ガラスを並設して構成することによって、板ガラスの透光性を損なうことなく、必要な強度を備えた板ガラス構造体を自由に構築することができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記板ガラス製柱部材の力学上の軸心と前記板ガラス製梁部材の力学上の軸心との交叉点に前記ピン部材を位置させてあるのである。

本発明の第３の特徴構成によれば、柱部材や梁部材を形成する板ガラスに対して曲げ外力、つまり、外力が板を曲げる方向の力として作用するのを抑制することができる。
従って、柱部材や梁部材を形成する板ガラスが折れるのを抑制し、一般に圧縮強度に比して引っ張り強度が低いという特性を有する板ガラスに対する曲げ外力に伴う損傷を抑制することができる。

以下、本発明による板ガラス構造体の接合構造について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２に示すように、板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２を接合する接合部材６は、力伝達部材としての１本のピン部材８により構成されている。
この図１及び図２に示す実施の形態では、２枚の板ガラス製柱部材１を並設して立設し、その上端側の端部４に両板ガラス製柱部材１をその板厚方向に貫通するピン孔１０を形成し、１枚の板ガラス製梁部材２の端部５にもその板厚方向に貫通するピン孔１０を形成してある。
その１枚の板ガラス製梁部材２を両板ガラス製柱部材１の間に介装して、板ガラス製柱部材１の端部４に設けたピン孔１０と、板ガラス製梁部材２の端部５に設けたピン孔１０とにわたってピン部材８を挿通し、２枚の板ガラス製柱部材１と１枚の板ガラス製梁部材２とをピン部材８周りに相対回動自在に接合してある。

このようにすれば、一対の板ガラス製柱部材１の力学上の軸心Ｘ１と板ガラス製梁部材２の力学上の軸心Ｘ２とを交叉させて、両軸心Ｘ１，Ｘ２を同一平面内に位置させることができる。
従って、一対の板ガラス製柱部材１の合成柱としての力学上の軸心Ｘ１は、一対の板ガラス製柱部材１の間に位置するから、この間に板ガラス製梁部材２を介装すれば、その板ガラス製梁部材２の力学上の軸心Ｘ２が板ガラス製柱部材１の力学上の軸心Ｘ１と交叉するようになり、両軸心Ｘ１，Ｘ２が同一面内に位置することから、その面に対する面外応力の生成を防止することが可能になり、柱部材１を形成する板ガラスに曲げ外力が作用することを抑制できるから、一般に圧縮強度に比して引っ張り強度の低いという特性を有する板ガラスの曲げ外力に伴う損傷を防止できる。

そして、板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２に設けたピン孔１０とピン部材８との間には、緩衝材で形成した、前記ピン部材８を遊嵌可能なブッシュ１１を介装し、且つ、板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２との間に緩衝材６ａを介装してある。
この緩衝材６ａは、板ガラス製柱部材１及び梁部材２の損傷を防止するために、板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２との間の間隙を維持するためのもので、エポキシ系接着剤や弾性系接着剤、エマルジョンラテックス系接着材等を用いて、板ガラス製柱部材１及び梁部材２に緩衝材６ａを接着し、或は、繊維材からなるシートで緩衝材６ａを形成して、上記接着材をこのシートに含浸して介装し、緩衝材６ａの介装後に板ガラス製柱部材１及び梁部材２に緩衝材６ａを接着させる。

この構成によれば、接合部材６としては、ピン部材８と、板ガラス製柱部材１及び梁部材２のピン孔１０を保護するブッシュ１１程度であるから、透明性を特徴とするガラス構造体において、接合部材６が小さくなり美観を向上できる。
そして、板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２とは、ピン部材８を介して相対回動自在に接合してあるから、板ガラス製梁部材２の板ガラス製柱部材１に対する相対角度変位を生じても、両者が相対回動することで、板ガラス製柱部材１に面内の曲げモーメントを及ぼすことがない。
さらに、ピン部材８を板ガラス製柱部材１の力学上の軸心Ｘ１と板ガラス製梁部材２の力学上の軸心Ｘ２との交叉点に位置させることができるから、板ガラス製梁部材２からの荷重は、板ガラス製柱部材１に軸力として伝達されるようになり、板ガラス製柱部材１に面内並びに面外の曲げ応力をもたらすことを回避できるのである。

図１及び図２の構成に代えて、図３及び図４に示すように、板ガラス製柱部材１を１枚にし、板ガラス製梁部材２を２枚にして、板ガラス製柱部材１の上端側の端部４にピン孔１０を形成し、一対の板ガラス製梁部材２にも一端側の端部５に、共に貫通するピン孔１０を設けて、ピン部材８を一対の板ガラス製梁部材２の間に板ガラス製柱部材１を介入させた状態で前記ピン孔１０に挿通して接合するようにしてもよい。
もたらされる効果は図１及び図２の構成におけると同様である。

さらに、図５及び図６に示すように、板ガラス製柱部材１をも２枚にして、対をなす板ガラス製梁部材２の間に板ガラス製柱部材１の対を介入させ、ピン部材８を貫通させて接合してあってもよい。
ここでは、図７に示すように、一対の板ガラス製柱部材１の間隔を保持する金属製の間隔保持部材１８を板ガラス製柱部材１の間に介装しておくとよい。また、間隔保持部材１８の外側には、ピン部材８を遊嵌自在なブッシュ１１をピン孔１０に内挿しておけばピン部材８と間隔保持部材１８との間で板ガラス製柱部材１及び梁部材２を挟み付けるのに、絞めすぎないようにでき、板ガラス製柱部材１及び梁部材２の位置決めができて、板ガラス製柱部材１及び梁部材２の損傷を防止できる。

間隔保持部材１８と板ガラス製柱部材１との間、ピン部材８の頭部と板ガラス製梁部材２との間、及び板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２との間にも緩衝材６ａを介装し、板ガラス製柱部材１或いは梁部材２に接着しておけばよい。
この構成によっても、上記図１及び図２に示した例と同様に、対をなす板ガラス製梁部材２の力学上の軸心Ｘ２を対をなす板ガラス製柱部材１の力学上の軸心Ｘ１に交叉させることができる。
尚、間隔保持部材１８を長さ方向の中央で分割し、間に第三の板ガラス製柱部材或いは第三の板ガラス製梁部材を狭持するように構成してあってもよい。

さらに、図８及び図９に示すように、２枚の板ガラス製柱部材１と１枚の板ガラス製梁部材２とを図１及び図２に示したと同様にして接合すると同時に、対をなす板ガラス製柱部材１の外側に沿わせて面方向の直交する第三の板ガラス製柱部材１Ａを立設し、且つ、対をなす板ガラス製柱部材１に固定して断面コ字状の柱を構成し、第三の板ガラス製柱部材１Ａの上端側の端部４に、両端部にピン孔１０を形成した第三接合部材６Ｃを接合部材６として取り付け、板ガラス製横行梁部材２Ａを板ガラス製柱部材１の両側方にピン部材８を用いて接合するようにしてもよい。
この場合に、対をなす板ガラス製柱部材１と板ガラス製梁部材２との間に緩衝材からなる間隔保持材１８を介装してあればさらによい。

その他、これまでの実施の形態においては、板ガラス製柱部材１及び梁部材２は、何れかが複数枚用いられる構成か、両者共に複数枚用いられる構成であったが、板ガラス製柱部材１及び梁部材２の枚数は任意であり、単一の板ガラス製柱部材１と単一の板ガラス製梁部材２とを接合する構成であってもよい。

本発明に係る板ガラス構造体の接合部の一例を示す斜視図 図１に示した接合部の要部平断面図 本発明に係る板ガラス構造体の接合部の他の例を示す斜視図 図３に示した接合部の要部平断面図 本発明に係る板ガラス構造体の接合部の他の例を示す斜視図 図５に示した接合部の要部平断面図 図５に示した接合部材の分解斜視図 本発明に係る板ガラス構造体の接合部の他の例を示す斜視図 図８に示した接合部の要部を示す平面図 従来の板ガラス構造体の接合構造を示す要部の斜視図 図１０に示した接合部の分解斜視図

符号の説明

１ 板ガラス製柱部材
２ 板ガラス製梁部材
４ 板ガラス製柱部材の端部
５ 板ガラス製梁部材の端部
８ ピン部材
１０ ピン孔
Ｘ１ 板ガラス製柱部材の力学上の軸心
Ｘ２ 板ガラス製梁部材の力学上の軸心

Claims (3)

1. 板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材との間を、力伝達部材を用いて接合する板ガラス構造体の接合構造であって、
   前記板ガラス製柱部材の端部に形成した板厚方向に貫通するピン孔と前記板ガラス製梁部材の端部に形成した板厚方向に貫通するピン孔とにわたって１本のピン部材を挿通し、その１本のピン部材を前記力伝達部材として、前記板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材を前記ピン部材周りに相対回動自在に接合してある板ガラス構造体の接合構造。
2. 前記板ガラス製柱部材と板ガラス製梁部材のうちの少なくとも一方の部材を、複数枚の板ガラスを並設して構成してある請求項１記載の板ガラス構造体の接合構造。
3. 前記板ガラス製柱部材の力学上の軸心と前記板ガラス製梁部材の力学上の軸心との交叉点に前記ピン部材を位置させてある請求項１又は２に記載の板ガラス構造体の接合構造。

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