JP5607813B1 - 簡易建物の骨組み構造 - Google Patents

Abstract

【課題】風雪に強く、特に屋根部分に雪だまりが生じにくく、製造コストを抑えることのできる簡易建物の骨組み構造を提供する。
【解決手段】アーチ状に構成されて所定間隔を隔てて立設されてなる複数本のアーチ材２１，２２と、前記各アーチ材２１，２２の頂部において前記各アーチ材を支持するように交差して配置される棟材３と、前記各アーチ材の頂部と裾部の間において前記各アーチ材を支持するように交差して配置される桁材４とからなる簡易建物の骨組み構造において、前記複数のアーチ材２１，２２は、アーチの内径および脚幅が大小異なる外側アーチ材２１と内側アーチ材２２とから構成されているとともに、前記外側アーチ材２１と前記内側アーチ材２２を交互に所定の間隔で配置され、前記外側アーチ材２１および前記内側アーチ材２２は直接または連結部材５を介して棟材および桁材に連結されてなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、農業用ハウス、倉庫用ハウス等の簡易建物の骨組み構造に関するものである。

従来、ビニルハウスは構造が簡易であって組立が容易であるため、農業用や倉庫用として普及している。一般的な農業用ハウスや倉庫用ハウスの構造は、アーチ状に構成されて所定間隔を隔てて立設されてなる複数本のアーチ材と、これらの各アーチ材を支持するように交差して配置される棟材や桁材とからなる骨組みに、ビニールシートを張設して組立てられている。しかし、多くのビニルハウスは風雪に強い構造ではなく、特に積雪の多い地域では、しばしばハウスの屋根に降り積もった雪の重みでハウスが倒壊してしまうという問題がある。

そこで、積雪地域では、強度を高めるためにアーチ材の数を倍に増やし、アーチ材の間隔を狭めて立設する骨組み構造が採用されているが、アーチ材が増えればコストが高くなる。しかも実際には、アーチ材とアーチ材との間の屋根部分に形成される凹状部に雪が溜まりやすく、前記アーチ材を増やしたことにより凹状部も増えるため、却って多くの雪溜まりができやすくなり積雪重量の問題は解決されていない。

また、例えば、特許第４６４６３２２号公報では、パイプ材料の使用総量を削減するために、棟材を上弦材とし桁材を下弦材とするトラスが二重に配置された構造を有する簡易建物の骨組み構造に関する発明が提案されている（特許文献１）。

特許第４６４６３２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明においてもトラス構造を採用したことにより、雪が溜まりやすいアーチ材間のビニールシートの凹状部の数がさらに増え、屋根部分に雪が積もりやすくなるという問題は依然として解決されていない。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、風雪に強く、特に屋根部分に雪溜まりが生じにくく、製造コストを抑えることのできる簡易建物の骨組み構造を提供することを目的としている。

本発明に係る簡易建物の骨組み構造は、アーチ状に構成されて所定間隔を隔てて立設されてなる複数本のアーチ材と、前記各アーチ材の頂部において前記各アーチ材を支持するように交差して配置される棟材と、前記各アーチ材の頂部と裾部の間において前記各アーチ材を支持するように交差して配置される桁材とからなる簡易建物の骨組み構造において、前記複数のアーチ材は、アーチの内径および脚幅が大小異なる外側アーチ材と内側アーチ材とから構成されているとともに、前記外側アーチ材と前記内側アーチ材を交互に所定の間隔で配置され、前記外側アーチ材および前記内側アーチ材のいずれか一方または両方が前記棟材および前記桁材に対し間隔を隔てて配置され、連結部材を介して前記棟材および前記桁材に連結されてなる。

また、本発明の一様態として、前記内側アーチ材は、アーチの内径および脚幅が前記外側アーチ材よりも１５〜３０ｃｍ小さく形成されており、前記外側アーチ材と前記内側アーチ材を２５〜５０ｃｍ間隔で交互に配置してなるようにしてもよい。

さらに、本発明の一様態として、前記内側アーチ材は、アーチの内径および脚幅が前記外側アーチ材よりも２０ｃｍ小さく形成されており、前記外側アーチ材と前記内側アーチ材を４０ｃｍ間隔で交互に配置してもよい。

本発明の簡易建物の骨組み構造によれば、風雪に強く、特に屋根部分に雪溜まりが生じにくく、かつ、製造コストを抑えることができる。

本発明に係る簡易建物の骨組み構造の一実施形態を示す斜視図である。 図１の正面図である。 図１の側面図である。 図１の平面図である。 図１の屋根の頂部の拡大図であり、（ａ）は正面拡大図、（ｂ）は側面拡大図である。 図１の屋根の傾斜部の拡大図であり、（ａ）は正面拡大図、（ｂ）は側面拡大図である。 図１の中部の拡大図であり、（ａ）は正面拡大図、（ｂ）は側面拡大図である。 垂直荷重試験の方法を示す図である。 垂直荷重試験の結果を示す表である。 水平荷重試験の方法を示す図である。 水平荷重試験の結果を示す表である。 ビニール積荷試験の方法を示す図である。 ビニール積荷試験の結果を示す図である。

以下、本発明に係る簡易建物の骨組み構造の一実施形態について図面を用いて説明する。
なお、本発明において、簡易建物とは、農業用、倉庫用などのあらゆる用途を含み、骨組みとして、鋼管パイプ、樹脂製パイプなど、被覆材として、樹脂製のシートやフィルム、ネットなど、あらゆる素材で構成されているものを含む概念である。アーチ材とは、簡易建物の屋根および梁を形成するためのものであり、上方へ弓形に曲がったアーチ状に形成されている。棟材とは、建物の屋根の最上部において、アーチ材に交差して配されるものである。また、桁材とは、簡易建物の屋根の最上部から脚部の間において、アーチ材に交差して配されるものである。アーチ材、棟材および桁材はいずれも鋼管パイプ、樹脂製パイプなどから構成されており、特に素材によって限定されるものではない。

本実施形態に係る簡易建物の骨組み構造１は、図１ないし図７に示すように、主として、外側アーチ材２１および内側アーチ材２２と、棟材３と、桁材４と、連結部材５とから構成されている。

以下、本実施形態の簡易建物の骨組み構造１について詳細に説明する。

外側アーチ材２１および内側アーチ材２２は、簡易建物の屋根および柱を形成するためのものである。外側アーチ材２１および内側アーチ材２２は、それぞれ同形状のアーチ状に構成されており、所定の間隔で交互に立設されている。内側アーチ材２２は、アーチの内径および脚幅が外側アーチ材２１よりも小さく、本実施形態においては、２０ｃｍ小さく形成されている。外側アーチ材２１および内側アーチ材２２は、外側アーチ材２１および内側アーチ材２２に交差して配置される棟材３および桁材４に直接または連結部材５を介して連結される。

棟材３は、屋根の頂部において、外側アーチ材２１および内側アーチ材２２を支持するためのものである。棟材３は、外側アーチ材２１および内側アーチ材２２に交差して配され、直接または連結部材５を介して連結され、外側アーチ材２１および内側アーチ材２２を支持するようになっている。なお、棟材３は複数設けられてもよい。

桁材４は、屋根の頂部から脚部の間において、外側アーチ材２１および内側アーチ材２２を支持するためのものである。桁材４は、外側アーチ材２１および内側アーチ材２２に交差して配され、直接または連結部材５を介して連結され、外側アーチ材２１および内側アーチ材２２を支持するようになっている。なお、本実施形態においては、桁材４の本数は２本であるが、桁材の本数は簡易建物の大きさによって適宜増減される。

連結部材５は、棟材３または桁材４と外側アーチ材２１または内側アーチ材２２を連結するためのものである。図５〜７に示すとおり、本実施形態において、連結部材５は、二股に分かれた形状となっており、一端側を外側アーチ材２１または内側アーチ材２２と連結させ、他端側を棟材３または桁材４と連結させるようになっている。なお、本実施形態において、連結部材５は二股に分かれた形状であり、素材は鋼製であるが、形状および素材は適宜変更可能である。

つぎに、本実施形態に係る簡易建物の骨組み構造１による作用について、図１ないし図４を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る簡易建物の骨組み構造１は、図１ないし図４に示すとおり、外側アーチ材２１と内側アーチ材２２の二重構造となっており、これにより、製造コストを安価に抑えつつ、垂直荷重、水平荷重の耐性に優れた骨組み構造とすることができる。

また、内側アーチ材２２が外側アーチ材２１よりも小さく形成されているため、雪の溜まりやすいアーチ材間のビニールシートの凹状部の数が少なく、雪溜まりが生じにくいため、屋根に雪が積もりにくく、雪の重みによるハウスの倒壊を防ぐことができる。

さらに、内側アーチ材２２は、アーチの内径および脚幅が外側アーチ材２１よりも１５〜３０ｃｍ小さく形成されており、外側アーチ材２１と内側アーチ材２２を２５〜５０ｃｍ間隔で交互に配置することにより、連結部材５の強度を維持しつつ、雪溜まりが生じやすい凹状部の数を抑えることができるとともに、パイプ材料の使用総量を削減しコストを抑えることができる。

また、内側アーチ材２２は、アーチの内径および脚幅が外側アーチ材２１よりも２０ｃｍ小さく形成されており、外側アーチ材２１と内側アーチ材２２を４０ｃｍ間隔で交互に配置することにより、外側アーチ材２１の間隔が８０ｃｍとなり、隣り合う外側アーチ材２１を両手で保持することができるため、設置しやすく、メンテナンスも容易に行うことができる。

以上のように、本発明の簡易建物の骨組み構造１によれば、風雪に強く、特に屋根部分に雪溜まりが生じにくく、かつ、製造コストを抑えることができる。

本実施形態の簡易建物の骨組み構造１の具体的な実施例について説明する。

「本実施形態の簡易建物の骨組み構造１の強度に関する実証試験」
本実施例では、本実施形態の簡易建物の骨組み構造１の強度を実証するために、従来の骨組み構造との対比試験を行った。具体的には、積雪を想定した垂直荷重試験、風を想定した水平荷重試験、および積雪を想定したビニール積荷試験を行った。図８は垂直荷重試験の方法、図９は垂直荷重試験の結果を示すものである。また、図１０は水平荷重試験の方法、図１１は水平荷重試験の結果を示すものである。図１２はビニール積荷試験の方法、図１３はビニール積荷試験の結果を示すものである。

垂直荷重試験および水平荷重試験のために、間口７２０ｃｍ、奥行き１５０ｃｍ、地上から最上部までの高さ３８９ｃｍ、屋根の左右の傾斜部の桁材までの高さ３３０ｃｍを有する簡易建物Ａと簡易建物Ｂを設置した。簡易建物Ａは、外側アーチ材と内側アーチ材とから構成された本実施形態の簡易建物の骨組み構造１を有しており、前記内側アーチ材は前記外側アーチ材よりもアーチの内径および脚幅が２０ｃｍ小さく形成されており、また、前記内側アーチ材と前記外側アーチ材の間隔が４０ｃｍ、外側アーチ材同士の間隔が８０ｃｍとされている。一方、簡易建物Ｂは、簡易建物Ａで使用した外側アーチ材と同大・同形のアーチ材を使用しており、各アーチ材の間隔を５０ｃｍとしたものであり、従来の簡易建物の骨組み構造を有している。

〔垂直荷重試験〕
本実施例の垂直荷重試験は次のような条件で行った。
積雪３０ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍを想定した重さを有するおもりを用意し、図８に示すとおり、簡易建物Ａと簡易建物Ｂの屋根の最上部の棟材、屋根の左右の傾斜部の桁材におもりを吊下げ、おもりを吊下げた時とおもりをはずした後の、屋根の頂部、屋根の左右の傾斜部における垂直方向たわみ量と垂直方向たわみ率の計測を行った。

図９に示すとおり、簡易建物Ａのほうが、簡易建物Ｂに比べて、積雪３０ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍを想定したおもりを吊下げた場合のすべてにおいて、たわみ量、たわみ率が少なく、垂直荷重に強いことがわかった。具体的には、積雪３０ｃｍのおもりを吊下げた場合、簡易建物Ｂが簡易建物Ａよりも約１．３倍のたわみ量が生じ、積雪４０ｃｍの場合には、１．６倍〜１．８倍の差が生じた。特に簡易建物Ｂでは、おもりを外した後の残たわみ率が０．４〜１．０％とたわみが残ったが、簡易建物Ａの場合、残たわみ率は０％であって検出されなかった。さらに、積雪５０ｃｍを想定したおもりを吊り下げた場合には、簡易建物Ｂは荷重に耐えられず倒壊してしまったが、簡易建物Ａはしっかりと荷重に耐え、残たわみ率も検出されなかった。よって、簡易建物Ａの構造は簡易建物Ｂに比べてしなやかさが高く、復元力も高いことがわかる。

〔水平荷重試験〕
本実施例の水平荷重試験は次のような条件で行った。
図１０に示すとおり、簡易建物Ａと簡易建物Ｂのそれぞれの肩部の桁材にロープをかけて重機で引っ張り、１５０ｋｇ、４５０ｋｇ、５５０ｋｇの水平荷重をかけ、肩部における水平たわみ量の計測を行った。

図１１に示すとおり、水平荷重に対するたわみ量はいずれの建物も大きな差はなく、風速５０ｍ／ｓに相当する水平荷重１５０ｋｇに耐えられるものであったが、簡易建物Ｂは、水平荷重５５０ｋｇで倒壊してしまったのに対し、簡易建物Ａは、水平荷重５５０ｋｇでも倒壊せず、簡易建物Ｂに比べて、水平荷重に強いことがわかった。

〔ビニール積荷試験〕
本実施例のビニール積荷試験は次のような条件で行った。
まず、横８０ｃｍ、縦１００ｃｍの枠に、厚さ０．１５ｍｍのポリオレフィン系樹脂製フィルムを展張したフィルム枠Ａと、横５０ｃｍ、縦１００ｃｍの枠に、厚さ０．１５ｍｍのポリオレフィン系樹脂製フィルムを展張したフィルム枠Ｂを作成した。フィルム枠Ａは、本実施形態の簡易建物の骨組み構造１を有する簡易建物Ａのアーチ材間のビニールシートの凹状部を想定したもの、フィルム枠Ｂは、従来の簡易建物の骨組み構造を有する簡易建物Ｂのアーチ材間のビニールシートの凹状部を想定したものである。

そして、図１２に示すとおり、水を充填した２リットルのペットボトルをフィルム枠Ａおよびフィルム枠Ｂの中央に載せ、フィルムの垂直たわみ量の計測を行った。

図１３に示すとおり、フィルム枠Ａはフィルム枠Ｂよりもフィルム展張面積が大きいので垂直たわみ量が大きくなるが、その差は、わずかに３〜５ｍｍであることがわかった。特に、積雪５０ｃｍの７倍を超える３８０．８ｋｇ／ｍ^２の荷重がかかっても両者のフィルムのたわみ差は５ｍｍ程度しかない。雪害でハウスが倒壊するのはフィルムのたわみが原因となっていないことを考慮すると、上記たわみ差は問題とならない。

以上の各結果を考察すると、簡易建物Ａのほうが、簡易建物Ｂに比べて垂直荷重、水平荷重に対する耐性が高い一方、フィルム枠Ａとフィルム枠Ｂの垂直たわみ量の差はわずかである。すなわち、本実施形態の簡易建物の骨組み構造１は、従来の骨組み構造に比べて、アーチ材間のビニールシートの凹状部が広くなるものの、積雪および風圧に対して、優れた耐久性を有することがわかった。

なお、本発明に係る簡易建物の骨組み構造は、前述した一実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

例えば、外側アーチ材２１と内側アーチ材２２の大きさおよび形状は適宜変更してもよく、外側アーチ材２１と内側アーチ材２２の間隔も適宜変更してもよい。また、外側アーチ材２１および内側アーチ材２２の本数は、簡易建物の大きさに応じて変更可能である。

１ 簡易建物の骨組み構造
２１ 外側アーチ材
２２ 内側アーチ材
３ 棟材
４ 桁材
５ 連結部材

Claims (3)

1. アーチ状に構成されて所定間隔を隔てて立設されてなる複数本のアーチ材と、
   前記各アーチ材の頂部において前記各アーチ材を支持するように交差して配置される棟材と、
   前記各アーチ材の頂部と裾部の間において前記各アーチ材を支持するように交差して配置される桁材と
   からなる簡易建物の骨組み構造において、
   前記複数のアーチ材は、アーチの内径および脚幅が大小異なる外側アーチ材と内側アーチ材とから構成されているとともに、前記外側アーチ材と前記内側アーチ材を交互に所定の間隔で配置され、
   前記外側アーチ材および前記内側アーチ材のいずれか一方または両方が前記棟材および前記桁材に対し間隔を隔てて配置され、連結部材を介して前記棟材および前記桁材に連結されてなる簡易建物の骨組み構造。
2. 前記内側アーチ材は、アーチの内径および脚幅が前記外側アーチ材よりも１５〜３０ｃｍ小さく形成されており、前記外側アーチ材と前記内側アーチ材を２５〜５０ｃｍ間隔で交互に配置してなる請求項１に記載の簡易建物の骨組み構造。
3. 前記内側アーチ材は、アーチの内径および脚幅が前記外側アーチ材よりも２０ｃｍ小さく形成されており、前記外側アーチ材と前記内側アーチ材を４０ｃｍ間隔で交互に配置してなる請求項１に記載の簡易建物の骨組み構造。