JP4625528B2 - 建物の単位構造部材と該単位構造部材を用いた床構造 - Google Patents

Description

本発明は金属から成るＭ形チャンネルを用いた建物の単位構造部材と該単位構造部材を用いた床構造に関する。

出願人は金属から成るＭ形チャンネルが他の形チャンネル（形鋼）に比べ、建物の耐力材として有効であることを見出し、長年に亘り該Ｍ形チャンネルを構造要素として用いたスチールハウスの研究を重ねてきた。特許文献１乃至７はその成果として出願されたものである。

スチールハウスは耐久性と耐震性、耐火性に富み、所謂二百年住宅として有望であり、自然環境を損なう木材ハウスに依存しない建物様式としてその実現が期待されている。

又解体して繰り返し使用する、或いは金属に再生する等のメリットがある。

特開2000-309993号公報 特開2000-309992号公報 特開2000-017766号公報 特開2000-008542号公報 特開平11-280203号公報 特開平11-001993号公報 再公表01/009451号公報

然しながら、金属から成るＭ形チャンネルを構造要素として用いたスチールハウスは、木材ハウスのように木材を切断したり、様々な仕口手段等の加工を施して構造体を組み立てることが困難であり、スチールハウスを工業的、経済的に普及可能とするには、スチールハウスの構造部材のユニット化、標準化が不可避である。

このスチールハウスの構造部材のユニット化、標準化は建物構築作業の簡素化、均質化、コストダウンをもたらす。

本発明はＭ形チャンネルをスチールハウスの構造部材として用い、Ｍ形チャンネルが有する強度上の優位性を活かした高強度の単位構造部材とこれを用いた床構造を提供するものである。

又上記スチールハウスの構造部材のユニット化、標準化と、建物構築作業の簡素化、均質化、コストダウンを達成することができる建物の単位構造部材と該単位構造部材を用いた床構造を提供するものである。

又階上の床と階下の天井間の空間を適切に確保しつつ、強度を確保することができる、Ｍ形チャンネルを構造要素として用いた床構造を提供するものである。

本発明に使用するＭ形チャンネルは中央コ形チャンネル部と、該中央コ形チャンネル部の左右側板を共有するように連設された左右コ形チャンネル部とを備え、中央コ形チャンネル部のチャンネル溝と左右コ形チャンネル部のチャンネル溝とが互いに反対向きに開口した構造を有する、鋼に代表される金属製の異形チャンネルである。

本発明は上記Ｍ形チャンネルの長尺材を間隔を置いて並行配置して形成された一対の縦骨と、上記Ｍ形チャンネルの短尺材を上記並行配置された縦骨間に横設し且つ縦骨の長手方向に間隔を置いて並行配置して形成された多数の横骨とから成る上記建物の単位構造部材を提供する。

又本発明は上記縦骨と横骨とで画成される枠の略対角線上に上記Ｍ形チャンネルの短尺材から成る斜め骨を配設した単位構造部材を提供する。

又上記縦骨を形成するＭ形チャンネルと、横骨を形成するＭ形チャンネルとは、各々の左右コ形チャンネル部の底板相互を重合し、該重合面において縦骨と横骨を結合し単位構造部材を形成する。

上記単位構造部材は床板又は天井板を支持する床フレームとして用いる。一対の縦骨を形成するＭ形チャンネルは上下に並行配置される姿勢にして、これを水平面上に間隔を置いて並列配置し、該並列配置された単位構造部材の上位の縦骨に床板を支持し、又は上位の縦骨に床板を支持しつつ下位の縦骨に天井板を支持する構造にする。即ち単位構造部材を短手幅方向（横骨の長さ方向）において起立し、且つ並列配置して床フレーム又は床及び天井フレームを形成する。

上記並行配置されたＭ形チャンネルから成る一対の縦骨と、該縦骨間に横設し且つ縦骨の長手方向に間隔を置いて並行配置された多数の横骨とから成る単位構造部材はＭ形チャンネルが有する強度上の優位性を活かした極めて堅牢な高強度の構造体となる。

スチールハウスにおける床フレーム、又は床フレームと天井フレームの単位材として有効に用いられる他、壁フレームや屋根フレームのための躯体単位材として有効に機能せしめることができる。

上記縦骨と横骨とで画成される枠の略対角線上には上記Ｍ形チャンネルから成る斜め骨を配設し補強することによって単位構造部材の全体の強度を大幅に向上できる。

上記斜め骨は上記縦骨と横骨で画成される複数の枠の全て、又は選択された枠内に配置する。

上記縦骨を形成するＭ形チャンネルと、横骨を形成するＭ形チャンネルとは、各々の左右コ形チャンネル部の底板相互を重合し、該重合面において縦骨と横骨を結合する構成によって、単位構造部材の薄形化を図りつつ、横骨と縦骨の結合強度、即ち単位構造部材の強度を確保できる。

上記単位構造部材は床板又は天井板を支持する床フレームとして有効に用いることができる。単位構造部材は一対の縦骨を形成するＭ形チャンネルが上下に並行配置される姿勢にして、これを水平面上に間隔を置いて並列配置して床フレーム、又は床及び天井フレームを形成する。

即ち単位構造部材を上記の通り、短手幅方向、即ち横骨の長手方向において起立し、これを水平面上に並列配置して床フレーム、又は床及び天井フレームを形成し、上記並列配置された単位構造部材の上位の縦骨に床板を支持し、又は上位の縦骨に床板を支持しつつ下位の縦骨に天井板を支持する構造によって、垂直荷重や横荷重に対する強度を確保しながら、床下空間又は床と天井間の空間を充分に確保することができる。

又建物の構造部材のユニット化、標準化と、建物構築作業の簡素化、均質化、コストダウンを達成できる。

Ａは本発明に係る建物の単位構造部材に用いるＭ形チャンネルの平面図、Ｂは同背面図、Ｃは同正面図、Ｄは同左右側面図。 Ａは上記Ｍ形チャンネルによって構成した本発明に係る単位構造部材の端部に縦骨の余長端を設けた例を示す斜視図、Ｂは該単位構造部材に斜め骨を配設した例を示す斜視図。 Ａは上記Ｍ形チャンネルによって構成した本発明に係る単位構造部材の端部に縦骨の余長端を設けずに横骨を設けた例を示す斜視図、Ｂは該単位構造部材に斜め骨を配設した例を示す斜視図。 Ａは図２，図３に示した単位構造部材の平面図、Ｂは同背面図、Ｃは同正面図、Ｄは同左右側面図。 上記単位構造部材における縦骨と横骨の結合構造（ビス止め構造）を拡大して示す断面図。 上記単位構造部材を並列して形成した床フレームの斜視図。 上記単位構造部材を並列して形成した床フレームの平面図。 上記床フレームに床板をビス止めして形成した床構造の断面図。 上記図２に示す単位構造部材を用いて床フレームを構成する場合における、該単位構造部材の余長端と壁フレームの縦フレームとの取り付け構造を示す斜視図。 上記図３に示す単位構造部材を用いて床フレームを構成する場合における、該単位構造部材の端部横骨と壁フレームの縦フレームとの取り付け構造を示す断面図。

以下本発明を実施するための形態を図１乃至図１０に基づき説明する。
本発明に使用するＭ形チャンネル１は図１に示すように、中央コ形チャンネル部２と、該中央コ形チャンネル部２の左右側板３，４を共有するように連設された左右コ形チャンネル部５，６とを備え、中央コ形チャンネル部２のチャンネル溝７と左右コ形チャンネル部５，６のチャンネル溝８，９とが互いに反対向きに開口した構造を有する、鋼に代表される金属製の異形チャンネルである。

上記中央コ形チャンネル部２は左右側板３，４と、該左右側板３，４の一端間を連結する底板１０を有し、左右側板３，４と底板１０にて上記チャンネル溝７を画成している。

又左コ形チャンネル部５は左右側板１１，３と、該左右側板１１，３の一端間を連結する底板１３を有し、該左右側板１１，３と底板１３にて上記チャンネル溝８を画成しており、上記中央コ形チャンネル部２の左側板３を該左コ形チャンネル部５の内側板として共有し、これと対向する外側板（左側板）１１を固有している。

同様に、右コ形チャンネル部６は左右側板４，１２と、該左右側板４，１２の一端間を連結する底板１４を有し、該左右側板４，１２と底板１４にてチャンネル溝９を画成しており、上記中央コ形チャンネル部２の右側板４を該右コ形チャンネル部６の内側板として共有し、これと対向する外側板（右側板）１２を固有している。

以上の通り、Ｍ形チャンネル１は、上記中央コ形チャンネル部２の一方の側板３の開放側端部に左コ形チャンネル部５の底板１３が連結され、同他方の側板４の開放側端部に右コ形チャンネル部６の底板１４が連結され、同底板１０と左右コ形チャンネル部の底板１３，１４とが互いに反対側に存し、且つ上記中央コ形チャンネル部２のチャンネル溝７と左右コ形チャンネル部５，６のチャンネル溝８，９とが互いに反対向きに開口した構造を有する。

本発明は上記金属から成るＭ形チャンネル１を用いた建物の単位構造部材２０と、該単位構造部材２０を用いた床構造を提供する。

一例として上記側板３，４，１１，１２と底板１０，１３，１４の短手幅を等幅にする。従ってこれら全側板３，４，１１，１２とチャンネル溝７，８，９の短手幅を等幅にし、縦方向のＭ形チャンネル１のチャンネル溝７，８，９に横方向のＭ形チャンネル１の側板が嵌合可能な構造にする。

上記単位構造部材２０は上記Ｍ形チャンネル１の長尺材を間隔を置き並行配置して形成した一対の縦骨１５を有し、更に該縦骨１５間に上記Ｍ形チャンネル１の短尺材を横設し且つ縦骨１５の長手方向に間隔を置き並行配置して形成した多数の横骨１６を有する。

上記一対の縦骨１５を形成する両Ｍ形チャンネル１は略等長であり、同様に多数の横骨１６を形成するＭ形チャンネル１は互いに略等長である。又横骨１６の両端面は一対の縦骨１５の左右外側面と略同一平面となるように終端し、横骨１６を縦骨１５に結合することによって縦骨１５の間隔を設定する。

上記横骨１６の両端を縦骨１５の左右外側面から限定された長さで突出し、この突出部を継手等に用いる場合を排除するものではない。

上記単位構造部材２０は縦骨１５と横骨１６の個々をＭ形チャンネル１で形成し、両者１５，１６を梯子形に組んだ梯子形構造を有する。

図５は上記縦骨１５を形成するＭ形チャンネル１と、横骨１６を形成するＭ形チャンネル１との好ましい結合構造を例示しており、図示のように、縦骨１５を形成するＭ形チャンネル１の左右コ形チャンネル部５，６の底板１３，１４と、横骨１６を形成するＭ形チャンネル１の左右コ形チャンネル部５，６の底板１３，１４相互を重合し、該重合面において縦骨１５と横骨１６を結合する。

従って、縦骨１５の二枚の底板１３，１４と横骨１６の二枚の底板１３，１４とは略直角に交差して重合し、各重合面において結合した構造にする。

上記結合手段としては上記各重合面を貫通する鋲止め、螺子止めを用いることができる。

又鋲や螺子を用いずにスポット溶接等の溶接により結合することができ、又は一方の板から強制的に突起を圧造しつつ他方の板に凹所を圧造し突起を凹所内に圧入する方法によって両者を結合することができる。

図５は周面に雄ねじ山２２を有し且つ尖った先端を有する金属製ビス２１を用い、該ビス２１を上記重合面を貫通するように強制的に打ち込み、雄ねじ山２２を打ち込みで形成されたバーリング片２３に係止するようにしたナットレスの結合構造を示している。

上記ビス２１の打ち込みとバーリング片２３の形成を容易にするため、ビス２１が打ち込まれるべき位置にやや小径の下穴を開けておき、又は十字形等の割りを入れておき、該割りの中心部にビス２１を打ち込んで割り片をバーリングし、即ちバーリング片２３を形成しつつビス２１の雄ねじ山２２を該バーリング片２３の先端に食いつかせ係止するようにしたナットレスの結合構造にすることができる。

よって縦骨１５と横骨１６とが四つの重合面において強制打設されたビス２１による強固な結合が果たされ、単位構造部材２０全体の強度を確保する。

即ち、上記縦骨１５の二条の底板１３，１４と、上記横骨１６の二条の底板１３，１４とを重ね結合する構成によって、横骨１６と縦骨１５の結合強度、即ち単位構造部材２０の強度を確保しつつ、単位構造部材２０の薄形化を図ることができる。

上記単位構造部材２０はスチールハウスにおける床フレーム、又は床フレームと天井フレームとして有効に用いられる他、壁フレーム、屋根フレームのための単位材として使用し、有効に機能せしめることができる。

図２Ｂ，図３Ｂは図２Ａ，図３Ａに示す上記梯子形の単位構造部材２０に斜め骨１７を設けた実施例を示している。斜め骨１７は前記Ｍ形チャンネル１から成り、これを上記縦骨１５と横骨１６とで画成される枠の略対角線上に配設し、補強することによって単位構造部材２０の全体強度の向上を図ることができる。

上記斜め骨１７は上記縦骨１５と横骨１６で画成される複数の枠の全て、又は選択された枠内に配置する。斜め骨１７はその両端を縦骨１５に結合する。適例として、図５に示したビス２１による結合手段を用い結合する。

上記斜め骨１７を上記縦骨１５と横骨１６で画成される複数の枠内に配置するに際し、左傾斜斜め骨１７と右傾斜斜め骨１７を併用することができる。例えば単位構造部材２０の左半部に左傾斜斜め骨１７（又は右傾斜斜め骨１７）を設け、右半部に右傾斜斜め骨１７（又は左傾斜斜め骨１７）を設ける。又は左傾斜斜め骨１７と右傾斜斜め骨１７を交互に隔置する構造にする。

図６乃至図８は、上記単位構造部材２０を床板１８又は天井板１９を支持する床フレームとして有効に用いた場合を示している。図示のように、単位構造部材２０は一対の縦骨１５を形成するＭ形チャンネル１が上下に並行配置される姿勢に起立して、これを水平面上に間隔を置いて並列配置して床フレーム、又は床及び天井フレームを形成する。

即ち単位構造部材２０を短手幅方向、即ち横骨１６の長手方向において起立し、これを水平面上に並列配置して床フレーム、又は床及び天井フレームを形成し、上記並列配置された単位構造部材２０の上位の縦骨１５に床板１８を支持し、又は上位の縦骨１５に床板１８を支持しつつ下位の縦骨１５に天井板１９を支持する。

床板１８と天井板１９は左右コ形チャンネル部５，６の外側板１１，１２に前記ビス２１等を用いて直接的に結合する。又は左右コ形チャンネル部５，６の外側板１１，１２上にＭ形チャンネル１又は他の形チャンネル又は棒材等から成る根太２９を全単位構造部材２０を横切るように延在し、且つ全単位構造部材２０の長手方向に間隔的に配設し、該根太２９上（適例として全Ｍ形チャンネル１上）に床板１８又は天井板１９を間接的に結合する。

建物の垂直の壁フレーム２４は上記Ｍ形チャンネル１を格子状に組みつけて形成され、上記床フレーム、又は床及び天井フレームを形成する各単位構造部材２０は、対向する一方の壁フレーム２４の格子窓２５から挿入して他方の壁フレーム２４の格子窓２５に挿入し、前記横起立状態にして壁フレーム２４を形成する横フレーム２６（Ｍ形チャンネル１）上に両端を支持する。

そして単位構造部材２０を壁フレーム２４を形成する縦フレーム２７と重なるように横方向に移動し、重合面において図５に示すビス２１止めを行う。

即ち、図９に示すように、図２に示す単位構造部材２０を形成する左右コ形チャンネル部５，６の余長端２８の底板１３，１４両端と、壁フレーム２４を形成する縦フレーム２７の左右コ形チャンネル部５，６一方の側板１１又は１２を重ね合わせ、上記ビス２１止め等を用いて結合する。

又は図１０に示すように、図３に示す単位構造部材２０を形成する端部横骨１６を形成する左右コ形チャンネル部５，６の一方の外側板１１又は１２を、壁フレーム２４を形成する縦フレーム２７の左右コ形チャンネル部５，６一方のチャンネル溝８又は９に嵌合し、重合せる単位構造部材２０の底板１３又は１４と縦フレームの外側板１１又は１２を上記ビス２１止め等を用いて結合する。

図９，図１０に示す何れの場合も壁フレーム２４を形成する縦フレーム２７（Ｍ形チャンネル１）の形成板と、床フレームを構成する単位構造部材２０の形成板とを重ね合わせビス２１止めしている。

上記単位構造部材２０を用いた床フレーム構造は垂直荷重や横荷重に対する強度を確保でき、同時に床下空間又は床と天井間の空間を充分に確保することができる。

上記単位構造部材２０は上記床フレーム又は床と天井フレームの単位材として用いることができる他、壁フレーム２４又は屋根フレームを構成する単位材として使用できる。例えば、上記単位構造部材２０は壁フレーム２４の開口部を強化する門形フレーム、又は壁フレーム２４の角隅部を強化する単位構造部材２０として用いることができる。

上記のように、壁フレーム２４を構成する単位材として上記単位構造部材２０を用いる場合には、単位構造部材２０は縦骨１５の長手方向において垂直に起立し、壁フレーム２４を構成する。

図２，図４に示すように、縦骨１５の長手方向の一端部又は両端部において横骨１６を横設しない余長端２８を形成し、該余長端２８を以って壁フレーム２４と結合する構造にすることができる。

又は上記余長端２８を壁フレーム２４から突出させてベランダ、二階等のオーバーハング部の床骨形成材、又はそれらの継手材として使用できる。
又は図３，図４に示すように、上記横骨１６中の端部横骨は縦骨１５の末端面と一致するように横設する。

１…Ｍ形チャンネル、２…中央コ形チャンネル部、３…中央コ形チャンネル部の左側板、４…同右側板、５…左コ形チャンネル部、６…右コ形チャンネル部、７…中央コ形チャンネル部のチャンネル溝、８…左コ形チャンネル部のチャンネル溝、９…右コ形チャンネル部のチャンネル溝、１０…中央コ形チャンネル部の底板、１１…左コ形チャンネル部の左側板（外側板）、１２…右コ形チャンネル部の右側板（外側板）、１３…左コ形チャンネル部の底板、１４…右コ形チャンネル部の底板、１５…縦骨、１６…横骨、１７…斜め骨、１８…床板、１９…天井板、２０…単位構造部材、２１…ビス、２２…雄ねじ山、２３…バーリング片、２４…壁フレーム、２５…格子窓、２６…横フレーム、２７…縦フレーム、２８…縦骨の余長端、２９…根太。

Claims (4)

1. 中央コ形チャンネル部と、該中央コ形チャンネル部の左右側板を共有するように連設された左右コ形チャンネル部とを備え、中央コ形チャンネル部のチャンネル溝と左右コ形チャンネル部のチャンネル溝とが互いに反対向きに開口するＭ形チャンネルを用いた建物の単位構造部材であって、該Ｍ形チャンネルの長尺材を間隔を置いて並行配置して形成された一対の縦骨と、上記Ｍ形チャンネルの短尺材を上記並行配置された縦骨間に横設し且つ縦骨の長手方向に間隔を置いて並行配置して形成された多数の横骨とから成ることを特徴とする建物の単位構造部材。
2. 上記縦骨と横骨とで画成される枠の略対角線上に上記Ｍ形チャンネルの短尺材から成る斜め骨を配設したことを特徴とする請求項１記載の建物の単位構造部材。
3. 上記一対の縦骨を形成する各Ｍ形チャンネルの左右コ形チャンネル部の底板と、上記横骨を形成する各Ｍ形チャンネルの左右コ形チャンネル部の底板とを重合し、該重合面において縦骨と横骨を結合したことを特徴とする請求項１又は２記載の建物の単位構造部材。
4. 上記請求項１又は２又は３に記載の単位構造部材を各縦骨を形成するＭ形チャンネルが上下に並行配置される姿勢で水平面上に間隔を置いて並列配置し、床板を該並列配置された単位構造部材の上位の縦骨に支持する構成にしたことを特徴とする床構造。

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