JP4196379B2 - 建物の壁構造 - Google Patents

Description

本発明はビルのような建築物における建物の壁構造に関し、特に、ガラス製建材を使用して構築した外壁の構造に関するものである。

近年、ビルのような建築物においてはガラス製建材を使用して外壁の一部あるいは全面を構築することが行われている。採光可能で不透視なガラス製建材Ａとしては、例えば、図に示す方形平板状のガラス板ａや図に示す長形ガラス板ａの長さ方向両側を同じ方向に折り曲げて補強板ｂを形成し、全体に強度を持たせた偏平Ｕ字形状のものが使用されている。

このようなガラス製建材Ａは、図示しない横フレーム、縦フレームを使用して外壁構築箇所に水平方向および上下方向に連設して配置し、隣接する建材Ａ間および建材Ａと縦横フレーム間にはコーキング材を充填して連結材するとともにコーキング材により隙間をなくして屋内への雨水の侵入を防止している。そして、各フレームは建物躯体に連結し、外壁が支持されている。
特願２００１−３４３９４７

上記するガラス製建材Ａにより構築した外壁は、デザイン性に優れ、経済的な利点を有している。しかし、建材Ａは縦横のフレームに連結し、かつ、建物躯体により固定してあるので、全体としては堅牢性を有しているが、強風により建材Ａの平面部Ｂ（建物の外面側）に風圧（正圧）が加えられた時、内側に負圧が生じ、建材Ａ全体に撓みや変形を生じてひび割れのような亀裂を生ずる原因となっていた。
また、外壁自体が耐震構造となっていないので、地震のような横揺れによっても建材Ａ全体に撓みによる変形現象が生じて亀裂を生じ、建材Ａが元の状態に復帰しないことがあった。

本発明は、上記する建物の外壁を構築する従来のガラス製建材の問題点に鑑み、風圧や地震の揺れに起因してガラス建材が撓みや変形を起こすことがなく、建材を保護することを可能とした建物の壁構造を提供することを目的とするものである。

本発明の壁構造は、上下水平に配置した長形な横フレーム３間に、横フレーム３の長さ方向にそって方形平板型ガラス製建材２を設置するとともに屋内側において隣接する建材２間に縦フレーム４を設置し、建材１相互間および建材２と横フレーム３、縦フレーム４間コーキング材５により連結し、縦フレーム４の下部は回動基部６を介して横フレーム３に連結し、縦フレーム４の上部は揺動基部７を介して横フレーム３に連結したものである。

回動基部６は、縦フレーム４の下面に設けた下部を開口したボックス型の収容部材８と、この収容部材８内に入り得る支持部材９を固定板１０に設けたものであり、また、揺動基部７は、縦フレーム４の上面中央部に、上面の長さ方向にそって設けた円筒状の揺動部材１１と、固定板１４下面に間隔を置いて設けた一対の円筒状連結部材１２とからなり、連結部材１２間に揺動部材１１を設けて連結棒１３で回動可能に連結したものである。

更に、回動基部６は、固定板１０上に設けた球状の回動用部材２２と、縦フレーム４の下面に設けた半円状の保持部材２３とからなり、回動用部材２２は保持部材２３内に嵌め込み可能としたものであり、揺動基部７は、固定板１４の下面に対向して突設した二枚の挟持板１５の内側にそれぞれ半円状に湾曲した板バネのような弾性を有する伸縮板１６を設け、縦フレーム４の連結板４ｂ上部は両伸縮板１６間に挿し込み可能としたものであり、また、揺動基部７は、固定板１４の下部に突設した二枚の挟持板２４の内側に回転可能に転動体２５を設け、縦フレーム４の連結板４ｂの上部は転動体２５間に挿し込み可能としたものである。

本発明によればガラス製建材により建物の壁を構築する時、上下横フレーム３間に複数のガラス製建材２を設置するとともに各建材間において上下フレーム３間に縦フレーム４を設置して建材２間および建材２と横フレーム３、縦フレーム４間をコーキング材５で連結するようにしたので、ガラス製建材２により建物の外壁を構築することができる。

特に、縦フレーム４の下部と横フレーム３とは回動基部６により連結し、縦フレーム４の上部と横フレーム３とは揺動基部７により連結してあるので、建材２に加わる風圧は縦フレーム４で支持可能であり、建材２が風圧により撓むことがなく、その結果、ひび割れのような亀裂を生ずることがない。

また、縦フレーム４は、下部を回動可能とするとともに上部は揺れ動くことができるように横フレーム３に取り付けてあるので、地震のような横揺れに際しては建物、即ち、横フレーム３の揺れにそって揺れ動き、建材２も同じ方向に傾斜状に揺れ動くので、建材２に揺れによる圧力や負担がかかることがないので、建材が撓んだり、ひび割れのような亀裂を生ずることはない。

以下、図面に従って、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１、図２は、本発明に係る壁構造の一実施形態を示し、ガラス製建材を使用して構築した壁構造の要部を示すものである。
この壁構造１は、図１に示すように、方形平板型のガラス製建材２を水平方向および上下方向に多数連設したものであり、その基本的構成は、図２に示すように壁構築空間内で水平に配置した上下の横フレーム３間に方形平板形のガラス製建材２を複数設置するとともに隣接する建材１間を屋内側で縦フレーム４により支持する。そして、図３に示すように、隣接する建材２間および建材２と横フレーム３、縦フレーム４との間にコーキング材５を充填して連結してある。

横フレーム３は横長な金属製板体であって水平状に設置したものであり、また、縦フレーム４は、縦長な金属製支持板４ａの片面中央に長さ方向にそって連結板４ｂを一体に形成した横断面Ｔ字形をしたものである。建材２よりも短い長さである縦フレーム４は、図２のように下部を回動基部６を介して下側の横フレーム３に連結し、上部は揺動基部７を介して上側の横フレーム３に連結してある。

回動基部６は、図４に示すように、下面を開口した横長なボックス型の収容部材８とこの収容部材８内に入り得る丸棒状の支持部材９とからなる。収容部材８は、縦フレーム４の連結板４ｂの下面に長さ方向にそって固定し、また、支持部材９は横フレーム３の上面に固定板１０を介して設置する。固定板１０は溶接、ビス、ボルト等を使用して横フレーム３の上面に連結、固定する。

揺動基部７は、図５に示すように、一つの円筒状揺動部材１１と、間隔を置いて設けた一対の円筒状連結部材１２および連結棒１３とからなっている。揺動部材１１は、連結板４ｂの上面に長さ方向にそって固定してあり、また、一対の連結部材１２は、揺動部材１１が入り得る空間を置き、固定板１４を介して横フレーム３の下面に固定してある。揺動部材１１を両連結部材１２間に入れて軸心を一致させ、連結棒１３を挿し通すことで揺動部材１１と連結部材１２は回動可能に連結される。尚、固定板１４も溶接、ビス、ボルト等で横フレーム３の下面に連結される。

図６は、一枚の横フレーム３を介して上下に建材２および縦フレーム４を取り付けた状態を示すものであり、建材２はコーキング材５を介して横フレーム３の先端に位置して連結され、建材２と縦フレーム４とはコーキング材５を介して連結されている。そして、横フレーム３の上面には回動基部６よって縦フレーム４が取り付けられ、横フレーム３の下面には揺動基部７によって縦フレーム４が取り付けられている。

本発明建物の壁構造は上記の構成であり、ガラス製建材２は、横フレーム３および縦フレーム４により支持して建物の外壁を構築している。尚、横フレーム３は図示しない建物の躯体に連結し、安定した状態となっている。

今、壁面に対して正面から風圧が加えられた時、支持部材９が収容部材８内にあり、更に、回動部材１１が連結部材１２内にあるので、縦フレーム４は壁面と直交する方向、即ち、図１のＹ方向に移動することがない。従って、建材２は内側から縦フレーム４で支持されるので撓んだり変形を生ずることがない。

地震のような横揺れによって建物、即ち、壁構造全体が図１のＸ方向に揺れた時、縦フレーム４の下部は回動基部６で回動可能に支持され、また、縦フレーム４の上部は揺動基部７を介して横フレーム３に連結してあるので、図７に示すように、縦フレーム４は回動基部６を中心にして上部は横フレーム３に従って揺れ方向（Ｘ方向）に傾き、同時に建材２も同じ方向へ傾くようになる。

即ち、縦フレーム４は、回動基部６を中心にしてあたかも振り子運動のように揺れ動くことになり、建材も縦フレーム４とともにＸいずれかの方向に傾斜動するので建材に揺れ負担が加わることがなく、建材２が撓んだり、亀裂を生ずることはない。

このように縦フレーム４の上部と横フレーム３とは揺動基部７を介して回動可能に連結してあるので、縦フレーム４はＸいずれかの方向に傾くことが可能である。しかも、コーキング材５は、圧縮や引っ張りに対する許容性を有しているので、建材２は揺れ方向にある程度傾斜することは可能である。通常、ガラス製建材を使用して外壁を構築した時のコーキング材５は３ｃｍ以上の厚さを有すると揺れに対して対応し、剪断応力に耐え、安全性が確保される。

図８は揺動基部７の他の実施形態を示し、前記の実施形態と同じ部分は同じ符号を使用している。
この実施形態では固定板１４の下面に対向して突設した二枚の挟持板１５の内側にそれぞれ半円状に湾曲した板バネのような伸縮板１６を設けた構成となっている。そして、連結板４ｂの上部は両伸縮板１６間に挿し込み可能となっており、常態では連結板４ｂは、両伸縮板１６の均等圧により回動基部６の上方に垂直状態を維持するようになっている。

揺動基部７を上記の構成とし、連結板４ｂの上部を伸縮板１６間に挿し込むことにより、地震で壁がＸ方向に揺れた時、連結板４ｂは伸縮板１６に挟持されているが固定されていないので、図９に示すように、横フレーム３とともに揺れ動く縦フレーム４の連結板４ｂは、傾斜方向の伸縮板１６を圧縮して伸縮板１６の板面を滑るように傾斜する。

この時、他方の伸縮板１６は傾斜方向へ膨出するようになる。縦フレーム４が一方向に傾斜する時、建材２も同時に傾斜するが、大地震のような特に大きな揺れでない限り片側への傾斜幅は僅かであり、コーキング材５の伸縮性により建材２が撓んだり変形を生ずることはない。揺れが収まると建物２および横フレーム３に従って縦フレーム４は常態に復帰し、両側の伸縮板１６の圧縮圧で垂直な状態が保たれる。同時に建材２も常態に復帰する。

図１０は、回動基部６の他の実施形態を示すものであり、前記の実施形態と同じ部分は同じ符号を使用している。この実施形態における回動基部６は、前記した固定板１０上に基体１７を設け、基体１７上には位置決め部材１８を設置するとともに基体１６７側面に水平に丸棒状の支持部材１９を突設したものである。また、縦フレーム４の下面には支持部材１９が入り得る下向きＵ字形状の保持部材２０を設け、更に位置決め部材１８が入り得る挟持空間２１が形成してある。

回動基部６をこのような構成としたことにより、縦フレーム４の挟持空間２１内には位置決め部材１８が入り、また、保持部材２０内には支持部材１９が入る。従って、縦フレーム４は、前記と同じく屋内外方向（Ｙ方向）に動くことはなく、支持部材１９を中心にして建材２の板面とは直交する方向（Ｘ方向）に揺れ動くことになる。

図１１は回動基部６の他の例を示すものである。固定板１０上に球状の回動用部材２２を設け、連結板４ｂの下面には回動用部材２２に嵌めることのできる半円状の保持部材２３を設けたものである。このような構成とすれば縦フレーム４はＹ方向に動くことはなく、Ｘ方向には傾斜状態で回動することになる。

図１２は揺動基部７の他の例を示すものである。固定板１４の下部に突設した二枚の挟持板２４の内側にはそれぞれ球状あるいは丸棒状の転動体２５を設けたものである。転動体２５は、左右一対の支持板２６間に架設した回動軸２７に回転可能に軸支したものであり、連結板４ｂの上部を転動体２５間に挿し込むことで左右に揺れた時、転動体２５が回転して連結板４ｂは転動体２５に案内されてＸ方向に傾斜することになる。尚、支持板２６に形成した回動軸２７の支持孔を横長にし、挟持板２４と回動軸２７との間に図示しないスプリングを設けて連結板４ｂの側面に転動体２５を圧設するようにしてもよい。

高層ビルの上層階あるいは地域周辺の状況で壁面に常に強風が当たる場合には壁面を補強するようにしてもよい。
例えば、図１３に示すように、縦フレーム４にＬ字型補強アングル２８を取り付け、この補強アングル２８と建材２とをコーキング材２９で連結すればよい。縦フレーム４と補強アングル２８とは、連結板４ｂに貫通して設けた連結軸３０に補強アングル２８の外側からボルト３１を締め付けて固定すればよい。補強アングル２８と建材２とはコーキング材２９で連結され、縦フレーム４と補強アングル２８とは連結軸３０とボルト３１とで固定され、壁面が補強される。尚、連結軸３０を通すために連結板４ｂに形成した孔は、縦長としておけば横揺れで傾斜した時に対応できる。

あるいは、横フレーム３の長さ方向にそって長形なＬ字型補強アングル３２を設け、この補強アングル３２と建材２とをコーキング材３３で連結し、横フレーム３と補強アングル３２とをボルト３４で固定して建材２を補強するようにしてもよい。また、図示していないが、建材２の表面側において建材２に圧設した補強板を横フレーム３にボルトで固定して建材２を補強するようにしてもよい。

ビルの建築あるいは改築に際し、外壁をガラス製建材を使用して構築する場合、建材２の内側に縦フレーム４を設置して建材２を補強すれば風圧に耐え、地震に対する耐震構造として最適なものである。

本発明壁構造の一実施形態を示す要部の斜視図である。 壁構造を屋内側から見た要部の斜視図である。 ガラス製建材と横フレームおよび縦フレームとの連結状態の要部を示す斜視図である。 縦フレームの回動基部を示す斜視図である。 縦フレームの揺動基部を示す斜視図である。 横フレームを中心にしてガラス製建材と縦フレームを連結した状態の断面図である。 横揺れに応じて縦フレームが片側に傾斜した状態の正面図である。 回動基部の他の実施形態を示す正面図である。 横揺れに応じて縦フレームが片側に傾斜した状態の正面図である。 揺動基部の他の実施形態を示す斜視図である。 回動基部の他の例を示す正面図である。 揺動基部の他の例を示す正面図である。 建材を補強アングルで支持した状態を示す平面図である。 従来の壁構造の一例を示す斜視図である。 従来の壁構造の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 壁構造
２ ガラス製建材
３ 横フレーム
４ 縦フレーム
５ コーキング材
６ 回動基部
７ 揺動基部
８ 収容部材
９ 支持部材
１０ 固定板
１１ 円筒状揺動部材
１２ 円筒状連結部材
１３ 連結棒
１４ 固定板
１５ 挟持板
１６ 伸縮板
１７ 基体
１８ 位置決め部材
１９ 支持部材
２０ 保持部材
２１ 挟持空間
２２ 回動用部材
２３ 保持部材
２４ 挟持板
２５ 転動体
２６ 支持板
２７ 回動軸
２８ 補強アングル
２９ コーキング材
３０ 連結軸
３１ ボルト
３２ 補強アングル
３３ コーキング材
３４ ボルト

Claims (6)

1. 上下水平に配置した長形な横フレーム３間に、横フレーム３の長さ方向にそって方形平板型ガラス製建材２を設置するとともに屋内側において隣接する建材２間に縦フレーム４を設置し、建材１相互間および建材２と横フレーム３、縦フレーム４間コーキング材５により連結し、縦フレーム４の下部は回動基部６を介して横フレーム３に連結し、縦フレーム４の上部は揺動基部７を介して横フレーム３に連結したものであることを特徴とする建物の壁構造。
2. 回動基部６は、縦フレーム４の下面に設けた下部を開口したボックス型の収容部材８と、この収容部材８内に入り得る支持部材９を固定板１０に設けたものである請求項１に記載する建物の壁構造。
3. 揺動基部７は、縦フレーム４の上面中央部に、上面の長さ方向にそって設けた円筒状の揺動部材１１と、固定板１４下面に間隔を置いて設けた一対の円筒状連結部材１２とからなり、連結部材１２間に揺動部材１１を設けて連結棒１３で回動可能に連結したものである請求項１に記載する建物の壁構造。
4. 回動基部６は、固定板１０上に設けた球状の回動用部材２２と、縦フレーム４の下面に設けた半円状の保持部材２３とからなり、回動用部材２２は保持部材２３内に嵌め込み可能としたものである請求項１に記載する建物の壁構造。
5. 揺動基部７は、固定板１４の下面に対向して突設した二枚の挟持板１５の内側にそれぞれ半円状に湾曲した板バネのような弾性を有する伸縮板１６を設け、縦フレーム４の連結板４ｂ上部は両伸縮板１６間に挿し込み可能とした請求項１に記載する建物の壁構造。
6. 揺動基部７は、固定板１４の下部に突設した二枚の挟持板２４の内側に回転可能に転動体２５を設け、縦フレーム４の連結板４ｂの上部は転動体２５間に挿し込み可能とした請求項１に記載する建物の壁構造。

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