JP5248263B2 - 建物構造体及び建物ユニット - Google Patents

Description

本発明は、建物構造体及び建物ユニットに関する。

住宅等の建物を構成する部材として、特許文献１には、金属板と断熱膨張材料とを積層一体化した積層体を鉄骨の周囲に配置した構造のものが記載されている。

しかし、特許文献１に記載の構造では、鉄骨（柱）の強度を高めたり耐火性を向上させたりするのみであり、建物構造体あるいは建物ユニットの外壁部材の強度を高めることはできない。
特開２００１−２９５３９１号公報

本発明は上記事実を考慮し、外壁部材の強度を高めることができる建物構造体及び建物ユニットを得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、建物の柱を構成する柱部材と、建物の外壁を構成する外壁部材と、前記柱部材と前記外壁部材の間において前記外壁部材に沿って、且つ柱部材と対向し柱部材との間に中空層を構成する金属板と、を有する。

この建物構造体では、柱部材と外壁部材の間に、外壁部材に沿って金属板が配置されている。この金属板により、外壁部材が補強されていることになり、外壁部材の強度が高くなる。

金属板は柱部材と対向しており、柱部材との間に、他の部材が介在しない中空層を構成している。結果的に、外壁部材側からの炎等による外壁部材や金属板の熱が柱部材に伝わりにくくなり、耐火性能が向上する。

請求項２に記載の発明では、建物の柱を構成する柱部材と、建物の外壁を構成する外壁部材と、前記外壁部材よりも建物内側に位置するように前記外壁部材に沿って配置されたフレーム部材と、前記フレーム部材に配置され、前記柱部材と前記外壁部材の間で柱部材と対向し柱部材との間に中空層を構成する金属板と、を有する。

この建物ユニットでは、外壁部材よりも建物内側に、外壁部材に沿ってフレーム部材が配置されている。そして、フレーム部材には、柱部材と外壁部材の間に金属板が配置されている。すなわち、金属板は外壁部材に沿って配置されている。したがって、金属板により外壁部材が補強されていることになり、外壁部材の強度が高くなる。

金属板は柱部材と対向しており、柱部材との間に、他の部材が介在しない中空層を構成している。結果的に、外壁部材側からの炎等による外壁部材や金属板の熱が柱部材に伝わりにくくなり、耐火性能が向上する。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記金属板を前記柱部材に対し位置決めする位置決め部材、を有する。

このように、位置決め部材を用いて金属板を柱部材に対し位置決めすることで、金属板と柱部材との非接触状態を確実に維持可能となる。

請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載の建物ユニットであって、前記柱部材における建物ユニットの内側面に配置された第１石膏ボード、を有する。

したがって、第１石膏ボートにより、建物ユニットの内側面からの耐火性能が向上する。

請求項５に記載の発明では、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記柱部材よりも建物内側に位置するように配置された第２石膏ボードと、木質系材料で構成され前記第２石膏ボードよりも建物外側に位置するように配置された木質部材と、を有する。

したがって、第２石膏ボードにより、建物内側からの耐火性能が向上する。しかも、第２石膏ボードよりも建物外側には配置された木質部材によっても、建物内側からの耐火性能が向上する。

本発明は上記構成としたので、外壁部材の強度を高めることができる。

図１及び図２には、本発明の第一実施形態の建物ユニット１２が、鉄骨建物（住宅）の壁部１４を構成した状態で示されている。建物の壁部１４は、建物ユニット１２に加えて、所定の幅を有する複数の建物ユニットを隣接配置することで構成されている。以下、単に「外側」、「内側」というときは、建物の壁部１４における「外側」、「内側」をそれぞれ意味するものとする。

建物ユニット１２は、鉄骨の建物の柱を構成する複数の柱部材２０を有しており、これら柱部材２０を四隅に備えた略箱型の躯体フレームが構成されている。柱部材２０の外側には、複数の外壁パネル２２が配置されており、後述する仕上げ材３８（図２参照）等と共に建物の外壁を構成している。本実施形態の外壁パネル２２は、柱部材２０どうしが接続される位置の外壁パネル２２Ａと、この外壁パネル２２Ａに隣接する外壁パネル２２Ｂとで幅が異なる（たとえば、外壁パネル２２Ａの幅が２５０ｍｍ、外壁パネル２２Ｂの幅が１０００ｍｍ）ように形成されている。

図２に示すように、外壁パネル２２の間の目地は、シーリング材４０等によってシールされている。

建物ユニット１２内には、外壁パネル２２の内面に沿ってフレーム部材２４が配置されている。図３及び図４に詳細に示すように、フレーム部材２４は、上下方向に延在する平行な２本の縦枠２４Ａと、これら２本の縦枠２４Ａに横方向に掛け渡される複数の横枠２４Ｂを備えている。そして、縦枠２４Ａの間に鉄板２６が貼り付けられている。また、フレーム部材２４は、前述した躯体フレームの図示しない上梁及び下梁に固定されると共に、外壁パネル２２を支持している。

ここで、図１に示す断面図から分かるように、フレーム部材２４は鉄板２６を外壁パネル２２に沿って配置させると共に、鉄板２６が柱部材２０との間に中空層２８を構成する（非接触となる）ように、柱部材２０に対し位置決めしている。したがって、外壁パネル２２がフレーム部材２４により補強されると共に、鉄板２６から柱部材２０への直接的な熱伝導が中空層２８によって抑制されている。

柱部材２０よりも内面側（図１における下側）には、外壁パネル２２と平行に内壁面材として石膏ボード３０が配置されている。この石膏ボード３０は、必要に応じて内装材やクロス等が貼着され、建物の内壁を構成している。

さらに、柱部材２０の側面には、外壁パネル２２と直交する向きに石膏ボード３２が取り付けられている。この石膏ボード３２は、壁部１４の厚み方向（矢印Ｔ方向）には、柱部材２０と同程度の幅を有しており、側面側（矢印Ｗ１方向側）からの火炎や熱が柱部材２０に伝わりにくくする作用を有している。

外壁パネル２２と石膏ボード３０の間には、石膏ボード３０に接触し、且つ石膏ボード３２よりも幅方向端部に近い位置に、木質系の材料（たとえば、無垢の木材でもよい）で構成された木質部材３４が配置されている。この木質部材３４は、図１に示す断面において所定以上の断面積が現れる形状とされている。そして、木質部材３４に、石膏ボード３０が取り付けられている。

図２に示すように、外壁パネル２２の外側には、外壁パネル２２のジョイント部分（目地部）に跨るようにして、ジョイント処理材３６が貼着されている。ジョイント処理材３６は、たとえば、ブチルゴムによってテープ状（所定幅のシート状）に形成されている。そして、ジョイント処理材３６が貼着されている部分ではジョイント処理材３６に、ジョイント処理材３６が貼着されていない部分では外壁パネル２２に直接的に、仕上げ材３８が接着剤等により貼り付けられている。仕上げ材３８は、所定形状（本実施形態では長方形状としているが、正方形状やこれら以外の多角形状等であってもよい）の板状に形成されており、一定のパターンで敷き詰められて、建物の外観をなしている。

図１及び図２から分かるように、幅の異なる外壁パネル２２Ａ，２２Ｂに跨るジョイント処理材３６については、外壁パネル２２Ａ、２２Ｂの幅と、これら外壁パネルに対するジョイント処理材３６の貼着幅とを比例させている。換言すれば、相対的に幅が狭い外壁パネル２２Ａに対するジョイント処理材３６の貼着幅は狭くなり、相対的に幅が広い外壁パネル２２Ｂに対するジョイント処理材３６の貼着幅は広くなるように、ジョイント処理材３６の位置が調整されている。たとえば、本実施形態では、上記したように、外壁パネル２２Ａの幅が２５０ｍｍ、外壁パネル２２Ｂの幅が１０００ｍｍであるので、ジョイント処理材３６の外壁パネル２２Ａ、２２Ｂとの重なり幅も２５０：１０００となるようにしている。なお、同幅の外壁パネル２２Ａに跨るジョイント処理材３６では、貼着幅も等しくなっている。

ここで、仕上げ材３８のうち、外壁パネル２２のジョイント部分、すなわちジョイント処理材３６に跨る位置の仕上げ材３８は、その幅方向の端辺３８Ｅの少なくとも一方がジョイント処理材３６と重なっている（外壁パネル２２の部分にはみ出していない）。すなわち、仕上げ材３８の位置や幅との関係において、ジョイント処理材３６の位置及び幅が、この条件を満たすように決められている。特に本実施形態では、図２から分かるように、仕上げ材３８の幅方向の端辺３８Ｅの双方が、ジョイント処理材３６と重なる（実質的にジョイント処理材３６の幅方向の端辺３８Ｅと一致する）ようにしている。

なお、上記した各部材の相互の組み付けに用いる部材は、確実な組み付けが可能であれば特に限定されない。すなわち、各部材の材質や、組み付け部分の形状などに応じて選択できる。具体的には、釘、ネジ、鋲、リベット、建材用ステープラー、クリップ、接着剤等を適宜用いることが可能である。

次に、本実施形態の作用を説明する。

図１から分かるように、外壁パネル２２の内側には、鉄板２６が貼り付けられたフレーム部材２４が配置されている。このフレーム部材２４により、外壁パネル２２が補強されるので、強度が高くなる。たとえば外壁パネル２２の外側から外力が作用しても、外壁パネル２２の変形や損傷が鉄板２６により抑制される。

また、鉄板２６と柱部材２０との間には中空層２８が構成されており、これらが非接触となっている。したがって、建物の外側（図１における上側）から熱が作用しても、この熱の柱部材２０への伝播を抑制できる。これにより、建物ユニット１２の耐火性能、耐熱性能も向上している。特に、柱部材２０への伝熱が抑制されることで、その座屈を抑制する（座屈するまでの時間を長くする）ことが可能となる。

さらに、柱部材２０の側面には、石膏ボード３２が取り付けられている。したがって、矢印Ｗ１方向に熱が作用しても、石膏ボード３２により、この熱の柱部材２０への伝播を抑制できる。しかも、柱部材２０よりも内側にも、石膏ボード３０が配置されている。したがって、内側から矢印Ｔ１方向に作用した熱も、石膏ボード３０により柱部材２０や外壁パネルへの伝播が抑制される。

外壁パネル２２と石膏ボード３０の間には木質部材３４が配置されており、この木質部材３４は、図１に示す断面において所定以上の断面積を有している。したがって、側面側、あるいは室内側から熱が作用すると、まず、木質部材３４が炭化される。木質部材３４の炭化には時間を要するので、結果的に石膏ボード３２の剥落が防止される。

なお、柱部材２０の中央部２０Ｍでは、上記したような熱が作用しても、石膏ボード３０、３２が設けられていることで温度上昇が抑制されているので、被覆材などの部材を追加して設ける必要はなく、低コストで建物ユニット１２を構成できる。

図２に示すように、建物ユニット１２の外壁パネル２２には、その境界部分に跨ってジョイント処理材３６が貼着されており、ジョイント処理材３６に対応する位置の仕上げ材３８は、幅方向の端辺３８Ｅの双方が、ジョイント処理材３６と重なっている。

ここで、図５には、複数の外壁パネル８２（本発明に係る外壁パネルに限定されない）が並べられた構造（図５（Ａ））と、地震などによりこれら外壁パネル８２がせん断方向に変形した状態（図５（Ｂ））がそれぞれ示されている。なお、図５（Ｂ）では、図示の便宜上、実際よりもせん断変形の程度を大きくしている。

図６（Ａ）には、このような外壁パネル８２のジョイント部に、ジョイント処理材３６を用いることなく、外壁パネル８２に仕上げ材３８を直接的に密着させて貼りつけた構成が示されている。図６（Ｂ）に示すように、この構成において外壁パネル８２がせん断方向に変形すると、外壁パネル８２の変形によるズレ（特に上下方向のズレ）が仕上げ材３８に直接的に作用するため、仕上げ材３８がせん断ひび割れを起こしてしまうおそれがある。

図７（Ａ）には、外壁パネル８２のジョイント部に、ジョイント処理材３６を適用し、さらに、仕上げ材３８の端辺３８Ｅの少なくとも一方がジョイント処理材３６と重なるように貼着された構成が示されている。図７（Ｂ）に示すように、これらの構成では、外壁パネル８２がせん断変形した状態であっても、ジョイント処理材３６が変形することにより、外壁パネル８２のズレが仕上げ材３８に直接的に作用しなくなっている。したがって、仕上げ材３８のせん断ひび割れを抑制することができる。

なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）において、上側の仕上げ材３８Ａは、向かって左側の端辺３８Ｅがジョイント処理材３６と重なっているが、右側の端辺３８Ｅは外壁パネル２２と重なっている。これとは逆に、下側の仕上げ材３８Ｃは、向かって右側の端辺３８Ｅがジョイント処理材３６と重なっているが、左側の端辺３８Ｅは外壁パネル２２と重なっている。そして、上下方向中央の仕上げ材３８Ｂは、左右双方の端辺３８Ｅがジョイント処理材３６と重なっている。仕上げ材３８のせん断ひび割れを抑制する観点からは、双方の端辺３８Ｅをジョイント処理材３６と重ならせた構造（仕上げ材３８Ｂ）が最も効果的であるが、左右いずれかの端辺３８Ｅが外壁パネル２２と重なった構造（仕上げ材３８Ａ、３８Ｃ）であっても、仕上げ材３８のせん断ひび割れを抑制できる。

ただし、図７（Ｃ）に示す仕上げ材３８Ｄのように、その端辺３８Ｅの双方が外壁パネル２２と重なって（ジョイント処理材３６からはみ出して）密着していると、仕上げ材３８のせん断ひび割れを抑制する効果は得られない。

そして、本願実施形態では、図２から分かるように、ジョイント処理材３６に跨る位置の仕上げ材３８は、その幅方向の端辺３８Ｅの双方がジョイント処理材３６と重なっている。したがって、仕上げ材３８のせん断ひび割れを抑制できる。もちろん、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示した仕上げ材３８Ａ、３８Ｃのように、一方の端辺３８Ｅが外壁パネル２２に密着していてもよい。

このように、本実施形態では、ジョイント処理材３６を効果的に用いて仕上げ材３８のひび割れを抑制している。ジョイント処理材３６としては、外壁パネル２２のジョイント部分において必要な幅を確保すれば足りるので、低コストとなり、また、耐火・耐熱効果の点でも、ジョイント処理材３６を過分に使用した構成と比較して、優れたものとなる。

さらに、本実施形態では、図１及び図２に示すように、幅の異なる外壁パネル２２Ａ，２２Ｂに跨るジョイント処理材３６については、幅狭の外壁パネル２２Ａではジョイント処理材３６の貼着幅が狭くなり、幅広の外壁パネル２２Ｂではジョイント処理材３６の貼着幅が広くなっている。このように、外壁パネル２２の幅に合わせてジョイント処理材３６の貼着幅を調整することで、特に幅狭の外壁パネル２２Ａに対する耐火性、耐熱性が向上している。

なお、上記では、本発明に係る金属板として、フレーム部材２４に貼り付けられた鉄板２６を挙げたが、図８に示す鉄板４２のように、フレームと実質的に一体化された構造（鉄板１枚）のものでもよい。

また、上記では、本発明に係る建物構造体として、建物ユニット１２を例に挙げたが、建物を構成することが可能な構造体であれば、建物ユニット１２に限らず、本発明に係る建物構造体に該当する。

本発明の一実施形態の建物ユニットを部分的に示す断面図である。 本発明の一実施形態の建物ユニットを一部破断して示す斜視図である。 本発明の一実施形態の建物ユニットを構成するフレーム部材及び金属板を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の建物ユニットを構成するフレーム部材を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は側面図である。 複数の外壁パネルが並べられた構造を示し、（Ａ）は通常状態、（Ｂ）はせん断方向に変形した状態である。 複数の外壁パネルのジョイント部に仕上げ材が密着された構造を示し、（Ａ）は通常状態、（Ｂ）はせん断方向に変形した状態である。 複数の外壁パネルのジョイント部にジョイント処理材を貼着した上で仕上げ材が密着された構造を示し、（Ａ）は本発明の通常状態、（Ｂ）は本発明においてせん断方向に変形した状態、（Ｃ）は比較例においてせん断方向に変形した状態である。 本発明の一実施形態の変形例に係る金属板を示す斜視図である。

符号の説明

１２ 建物ユニット
１４ 壁部
２０ 柱部材
２０Ｍ 中央部
２２ 外壁パネル（外壁部材）
２４ フレーム部材（位置決め部材）
２４Ｂ 横枠
２４Ａ 縦枠
２６ 鉄板
２８ 中空層
３０ 石膏ボード（第２石膏ボード）
３２ 石膏ボード（第１石膏ボード）
３４ 木質部材
３６ ジョイント処理材
３８ 仕上げ材
４２ 鉄板
８２ 外壁パネル

Claims (5)

1. 建物の柱を構成する柱部材と、
   建物の外壁を構成する外壁部材と、
   前記柱部材と前記外壁部材の間において前記外壁部材に沿って、且つ柱部材と対向し柱部材との間に中空層を構成する金属板と、
   を有する建物構造体。
2. 建物の柱を構成する柱部材と、
   建物の外壁を構成する外壁部材と、
   前記外壁部材よりも建物内側に位置するように前記外壁部材に沿って配置されたフレーム部材と、
   前記フレーム部材に配置され、前記柱部材と前記外壁部材の間で柱部材と対向し柱部材との間に中空層を構成する金属板と、
   を有する建物ユニット。
3. 前記金属板を前記柱部材に対し位置決めする位置決め部材、
   を有する請求項２に記載の建物ユニット。
4. 請求項２又は請求項３に記載の建物ユニットであって、
   前記柱部材における建物ユニットの内側面に配置された第１石膏ボード、を有する建物ユニット。
5. 前記柱部材よりも建物内側に位置するように配置された第２石膏ボードと、
   木質系材料で構成され前記第２石膏ボードよりも建物外側に位置するように配置された木質部材と、
   を有する請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の建物ユニット。

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