JP5799125B2 - 屋根トラスユニット、及び屋根トラス構造体 - Google Patents

Description

本発明は、屋根トラスユニットの改良、詳しくは、大型の倉庫や工場、量販店等の建築物に合わせて屋根ユニットを大型化することができ、また大型化した場合でも重量が過大にならず、しかも、充分な強度の小屋組みを構築できる屋根トラスユニット、及び屋根トラス構造体に関するものである。

周知のとおり、木造住宅の代表的な構法である木造枠組壁構法(２×４工法)において、小屋組みを構築する際には、プレカットした構造材を現場に持ち込んで組み立てるのが一般的であるが、現場で大量の構造材の組み立てる作業は時間がかかるだけでなく、高所での危険な作業を伴うため、施行作業の効率性や安全性の面で問題があった。

そこで、従来においては、屋根形状に応じた屋根トラスユニット(三角形状の枠材)を予め工場で製造する方法も提案されており(例えば、特許文献１参照)、この技術を採用すれば、現場で屋根トラスユニットをクレーンで吊り上げ、軒桁上に並べて設置するだけで簡単に小屋組みの構築を行うことができるため、施工作業を効率的に行える。

また、本件発明者も、以前に補強材と大型のガゼットプレートを組み合わせて強度を向上させた真束トラス型(屋根ユニットの中心線上に上弦材から下弦材にわたる垂直材が配置された形態)の屋根トラスユニット、及びこの屋根トラスユニットを連結一体化した屋根トラス構造体を開発して、特許出願を行っている(特許文献２参照)。

しかしながら、上記従来の屋根トラスユニットにおいては、基本的にトラス弦材の左右の上弦材や下弦材に一枚物の板材を使用していたため、一般的な住宅等のサイズでは特に問題ないものの、倉庫や工場等の大型建築物の小屋組みを構築する際に、建築物の大きさに合わせて屋根トラスユニットを大型化することが難しかった。

また、上記文献２に係る技術のように、下弦材を左右に分割して真束材に連結する構造では、下弦材と真束材の節点にかかる負荷が非常に大きくなるため、この負荷を吸収するために大型のガゼットプレートを使用する等、かなりの補強を行う必要があった。そのため、屋根トラスユニットを大型化すると、重量が過大になり易かった。

一方、従来においては、屋根トラスユニットの下弦材に縦継ぎ材(複数の板材を縦継ぎしたもの)を使用すると共に、真束材から受ける鉛直下方の負荷が継目部にかからないように縦継ぎ材の継目部を左右一方に寄せる技術も公知となっている(特許文献３参照)。またこの技術では、縦継ぎ材の継目部に添え木を当てて補強を行っている。

しかし、上記従来の技術では、屋根上の積雪等によって下弦材を湾曲させる方向に大きな負荷がかかった際に、添え木を固定している止着部材(ビスや釘等)に負荷が集中して、止着部材の折れや緩み、破損が生じ易かったため、トラス弦材に縦継ぎ材を多用して屋根トラスユニットを大型化した際に小屋組みの強度が低下する虞れがあった。

特開平０９−３２８８６０号公報 特開２０１１−４２９７２号公報 特開２００７−６３７６４号公報

本発明は、従来技術に上記問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、大型の倉庫や工場、量販店等の建築物に合わせて屋根ユニットを大型化することができ、また大型化に伴って重量が過大になることもなく、しかも、小屋組みの強度低下の心配もない屋根トラスユニット、及び屋根トラス構造体を提供することにある。

本発明者が上記技術的課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。

即ち、本発明は、屋根形状に沿って山形に組まれた複数の上弦材11・11と、この上弦材11・11の両端を繋ぐように下側に組まれた下弦材12とから成る枠板であって、前記上弦材11・11と下弦材12の少なくとも一方が、複数の板材を直線状に継いだ継目部11a・12aを有する板材によって構成されたトラス弦材１と；このトラス弦材１の内側に固定されたトラス形成用の板材であって、構成部材として垂直材21及び斜材22の何れかを含むトラス腹材２と；前記トラス弦材１やトラス腹材２の接合部位である各節点に張り付けられたガゼットプレート３・３…と；前記トラス弦材１の上弦材11または下弦材12の継目部11a・12aに張り付けられた添え木材４と；この添え木材４の外側に補強用に張り付けられた増張り合板５とを含んで屋根トラスユニットＵを構成し、更に前記増張り合板５の両端を、上弦材11または下弦材12の継目部11a・12aの両側に位置するガゼットプレート３・３にそれぞれ固定した点に特徴がある。

また、上記屋根トラスユニットＵについては、トラス弦材１の下弦材12に、中央に継目部12aを有する板材を使用すると共に、トラス腹材２の垂直材21として、中心線Ｃの両側に対束材21a・21aを左右対称に配置し、更に前記トラス弦材１の下弦材12の継目部12aに、左右の対束材21a・21aの下端に張り付けられたガゼットプレート３・３間の間隔と一致する長さの添え木材４を張り付けて構成するのが好ましい。これにより、屋根トラスユニットＵを左右対称に形成できる上に、下弦材12中央の継目部12aにかかる負荷を軽減できる。

また更に、屋根トラスユニットＵに上記対束トラス構造を採用する場合には、トラス腹材２として、左右の対束材21・21の上端部間を繋ぐ横架材23、及びこの横架材23の中央部と左右の対束材21・21の下端部とを繋ぐ斜材22・22を使用することで、上記屋根トラスユニットＵの中央部の強度をより向上させることができる。

一方、上記添え木材４に関しては、両端部の形状を、近接するガゼットプレート３・３の側縁部に合致する形状として、添え木材４とガゼットプレート３・３の接触面積を増やすことにより、両側のガゼットプレート３・３から添え木材４に軸方向の圧縮力が伝わり易くなる。

また、屋根トラスユニットＵをより大型化したい場合には、上記トラス弦材１の上弦材11・11と下弦材12の両方に縦継ぎ材Ｐ・Ｐ…を使用することもできる。

そして、本発明では、上記のように添え木材４の外側に、補強用の増張り合板５を張り付けると共に、この増張り合板５の両端を、上弦材11または下弦材12の継目部11a・12aの両側に位置するガゼットプレート３・３に固定することによって、添え木材４の止着部への負荷を更に分散させることができる。

他方、本発明では、上記添え木材４の長さを、上弦材11または下弦材12の継目部11a・12aの両側に位置するガゼットプレート３・３間の間隔に一致した長さとすることもできる。

そしてまた、本発明では、上記屋根トラスユニットＵを所定間隔で複数並立させ、更に並立させた屋根トラスユニットＵ・Ｕ…を連結板Ｊ・Ｊ…で一体化して屋根トラス構造体Ｒを構築することもできる。

なお、トラス弦材１の上弦材11・11が継目部11aを有する板材から成る屋根トラスユニットＵを用いて屋根トラス構造体Ｒを構築する場合には、上弦材11・11の継目部11a・11aの位置が異なる複数種の屋根トラスユニットＵ・Ｕ’を交互に配置して、屋根トラス構造体Ｒの強度を更に向上させることもできる。

本発明では、屋根トラスユニットのトラス弦材に縦継ぎ材を使用すると共に、この縦継ぎ材の継目部に所定長さの添え木を固定し、更にこの添え木を左右のガゼットプレートで挟み込むことによって、トラス弦材を湾曲させる方向の負荷がかかった際に、添え木の軸方向の圧縮応力によって、添え木を固定する止着部材にかかる負荷を軽減することができるため、ユニットを大型化した場合でも小屋組みの強度を保持できる。

一方、本発明では、トラス弦材の継目部に固定した添え木の上から増張り合板を張り付け、更にこの増張り合板の両端を、継目部の両側に位置するガゼットプレートに固定して屋根トラスユニットを構成することもでき、この構成を採用した場合には、増張り合板によって上記添え木の止着部材にかかる負荷を軽減することができるため、止着部材の破損等による小屋組みの強度低下を防止できる。

また、本発明では、屋根トラスユニットのトラス弦材の少なくとも一部に、長さに制限のある一枚物の板材でなく縦継ぎ材を使用しているため、ユニットの大きさを大型建築物のサイズに合わせて設計することも容易となる。また本発明では、トラス弦材の間に束材を挟んで連結しなくてもよいため、大型のガゼットプレート等の補強も必要なく、大型化した際にユニットの重量が過大になることもない。

以上のように、本発明によって、小屋組みの施工作業を安全かつ効率的に行えるだけでなく、倉庫や工場、量販店等の大型建築物に合わせて大きさを調整することができ、しかも、積雪等の大きな負荷にも耐え得る頑丈な小屋組みを構築できる屋根トラスユニットを提供できることから、本発明の実用的価値は頗る高い。

本発明の実施例１における屋根トラスユニットを表わす全体斜視図である。 本発明の実施例１における屋根トラスユニットを表わす分解斜視図である。 本発明の実施例１における屋根トラスユニットを表わす全体正面図である。 本発明の実施例１における屋根トラス構造体、及び屋根トラス構造体の設置状態を表わす説明図である。 本発明の実施例２における屋根トラスユニットを表わす全体斜視図、及び全体正面図である。 本発明の変形例における屋根トラスユニットを表わす簡略図である。

『実施例１』
本発明の実施例１を、図１から図３に基いて以下に説明する。ちなみに同図において、符号１で指示するものは、トラス弦材であり、符号２で指示するものは、トラス腹材である。また符号３で指示するものは、ガゼットプレートであり、符号４で指示するものは、添え木材である。

[屋根トラスユニットの構成]
まず実施例１では、屋根トラスユニットＵのトラス弦材１(ユニットの輪郭を形成する枠板)を、屋根形状に合わせて山形に組まれた二枚の上弦材11・11と、この上弦材11・11の両端を繋ぐように下側に組まれた下弦材12とから構成している(図１及び図２参照)。そして、トラス弦材１の上弦材11・11と下弦材12には、二枚の板材を直線状に継いだ板材を使用している。

なお本実施例では、上記トラス弦材１の下弦材12に、左右対称の板材を継いだ中央に継目部12aを有する板材を使用すると共に、図３(a)及び(b)に示すように、上弦材11・11に継目部11a・11aの位置が異なる２種類の板材を使用して、２パターンの屋根トラスユニットＵ・Ｕ’を作製している。

そして、上記トラス弦材１の内側には、トラス腹材２(トラス形成用の板材)として垂直材21、斜材22及び横架材23を配置・固定している。なお本実施例では、上記トラス腹材２の垂直材21として、真束材(トラス弦材１の中心線Ｃ上で上弦材11・11と下弦材12を繋ぐ束材)を使用せず、中心線Ｃの両側に左右対称に対束材21a・21aを配置して、対束材21a・21aの上下端を上弦材11・11と下弦材12に連結している。

また本実施例では、上記トラス腹材２の垂直材21として、複数の小屋束材21b・21b…を対束材21a・21aの両側に所定間隔で配置・固定している。更に本実施例では、上記対束材21a・21aの上端同士を繋ぐように配置された横架材23の中央部と、山形に組んだ上弦材11・11の頂点部の間に、補強用の小屋束材21を配置・固定している。

また、上記トラス腹材２の斜材22・22…については、対束材21a・21aの下端と小屋束材21b・21bの上端、及び隣り合う小屋束材21b・21bの上端と下端を繋ぐようにジグザグ状に配置している。また本実施例では、補強用の斜材22・22を、横架材23上に配置した小屋束材21の下端と左右の上弦材11・11を繋ぐ位置に配置・固定している。

また更に、本実施例では、対束トラス構造を採用した上記屋根トラスユニットＵにおいて、左右の対束材21a・21aの下端部と横架材23の中央部とを繋ぐ位置にも斜材22・22を配置している。これにより、対束材21a・21a間にもトラスが形成されるため、屋根トラスユニットＵの中央部の強度を一層向上させることができる。

一方、上記トラス弦材１やトラス腹材２の接合部位となる各節点には、所定形状のガゼットプレート３・３…をそれぞれ張り付けている。なお本実施例では、特に強度が求められるトラス弦材１の頂点部と左右の角部に大きめのガゼットプレート３・３…を使用すると共に、それ以外の部分に、小さめのガゼットプレート３・３…を使用してユニットの重量が過大にならないようにしている。

また本実施例では、上記トラス弦材１の頂点部に張り付けるガゼットプレート３を、横架材23の中央部とその下側に固定する斜材22・22との接合部位を被覆できる大きさ・形状として、小型のガゼットプレート３の張り付けを省略できるようにしている。なお、上記ガゼットプレート３・３…については、図２に示すようにトラス弦材１及びトラス腹材２の両面に張り付けている。

また本実施例では、上記ガゼットプレート３に安価で耐久性に優れた構造用合板を使用している。また、上記ガゼットプレート３の固定方法としては、トラス弦材１とトラス腹材２を仮留めした状態で、接合部位にガゼットプレート３を配置して、ガゼットプレート３の上からトラス弦材１やトラス腹材２にビスを打ち込む方法を採用している。

そして、上記トラス弦材１の上弦材11及び下弦材12の継目部11a・12aには、継目部11a・12aの両側に位置するガゼットプレート３・３間の間隔に一致した長さの添え木材４を張り付けている。なお、本実施例の下弦材12の継目部12aには、左右の対束材21a・21aの下端に張り付けられたガゼットプレート３・３間の間隔と一致する長さの添え木材４を張り付けている。

また更に、本実施例では、上記添え木材４の両端部の形状を、近接するガゼットプレート３・３の側縁部に合致する形状として、添え木材４とガゼットプレート３・３の接触面積を増やしているため、トラス弦材１に負荷がかかった際に、両側のガゼットプレート３・３から添え木材４に軸方向の圧縮力が伝わり易くなるよ。また本実施例では、添え木材４をビス打ちによって固定している。

[屋根トラスユニットの使用方法]
次に、上記屋根トラスユニットＵを用いて建築構造物Ｈの小屋組みを構築する方法を図４に基いて説明する。まず、工場で予め作製した屋根トラスユニットＵを、所定間隔で複数並立させ、更に並立させた屋根トラスユニットＵ・Ｕ…を連結板Ｊ・Ｊ…により一体化して屋根トラス構造体Ｒを構築する。

なおこの際、トラス弦材１の上弦材11・11が継目部12aを有する板材から成る屋根トラスユニットＵを使用する場合には、上弦材11・11の継目部11a・11aの位置が異なる２パターンの屋根トラスユニットＵ・Ｕ’を交互に配置して連結することによって、屋根トラス構造体Ｒの強度を一層向上させることができる。

そして、上記屋根トラス構造体Ｒを現場に搬送した後、クレーン等で屋根トラス構造体Ｒを持ち上げて築造中の建築構造体Ｈの軒桁Ｂ上に載置し、更に屋根トラスユニットＵの両端に取り付けた煽止め金具を軒桁Ｂに固定して据え付け作業を行う。更に、これを順次繰り返して屋根トラス構造体Ｒを桁行方向に並べた後、上部に野地板Ｎを取り付けて屋根面の施工を行う。

なお、上記屋根トラス構造体Ｒを軒桁Ｂ上に並べる際、屋根トラス構造体Ｒ・Ｒ同士を連結するためのビス打ち作業を容易化するために、隣接する屋根トラス構造体Ｒ・Ｒの連結板Ｊ・Ｊ…の位置を互い違いにするのが望ましい。そして上記の方法によって小屋組みの構築を行うことにより、高所での長時間の作業が不要となるため、安全性の向上並びに工期の短縮を図れる。

『実施例２』
次に本発明の実施例２について、図５に基いて以下に説明する。なお図中、符号５で指示するものは、増張り合板である。この実施例２では、実施例１の屋根トラスユニットＵの添え木材４・４…の外側に、所定長さを有する補強用の増張り合板５を張り付け、更にこの増張り合板５の両端を、上弦材11及び下弦材12の継目部11a・12aの両側に位置するガゼットプレート３・３にそれぞれ固定している。

これにより、トラス弦材１に負荷がかかった際に、増張り合板５に負荷を吸収させることで添え木材４を固定するビスへの負荷を分散させることができるため、屋根トラスユニットＵの強度を向上させることが可能となる。なお本実施例では、この増張り合板５に高強度の構造用合板を使用している。

本発明は、概ね上記のように構成されるが、本発明は図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、トラス弦材１やトラス腹材２の組み方については、選択される屋根トラス形状に合わせて自由に変更することができる。

具体的には、屋根トラスユニットＵを、実施例に記載した対束トラス構造でなく、例えば、図６(a)に示すような、トラス腹材２の垂直材21として真束材21cを用いた真束トラス形状としたり、また図６(b)に示すような、トラス腹材２を斜材22・22…のみから構成したフィンクトラス形状としたりすることもできる。

また、屋根トラスユニットＵを、図６(c)に示すような、トラス弦材１の上弦材11に水平材を用いた台形トラス形状としたり、また図６(d)に示すような、屋根面が屈曲したマンサードトラス形状としたり、また図６(e)に示すような、天上面が屈曲したシザーズトラス形状としたりすることもできる。

また、トラス弦材１の上弦材11や下弦材12に使用する縦継ぎ材Ｐについても、二枚の板材を継いで構成したものだけでなく、３枚以上の板材を継いで構成したものを使用することもできる。また更に、縦継ぎ材Ｐについては、上弦材11と下弦材12の両方でなく一方のみに使用することもできる。

また、屋根トラスユニットＵのサイズについても、大型建築物の屋根だけでなく一般的な住宅の屋根に合った大きさとすることもできる。また、トラス腹材２やガゼットプレート３の位置やサイズも求められる耐荷重性に合わせて自由に変更することができる。そしてまた、ガゼットプレート３の材料についても、構造用合板に限らず金属プレート等を使用することもできる。

また更に、屋根トラスユニットＵに増張り材５を使用する場合には、必要な強度が得られるのであれば添え木材４に、上弦材11または下弦材12の継目部11a・12aの両側に位置するガゼットプレート３・３間の間隔よりも短い板材を使用することもでき、上記何れのものも本発明の技術的範囲に属する。

近年、建築分野においては、従来よりも施工コストを抑制でき、かつ、施工効率も向上できる新しい屋根施工方法の開発が求められている。そのような中で、本発明の屋根トラスユニット及び屋根トラス構造体は、大型建築物の小屋組みを効率的に構築できるだけでなく、構造強度の面でも全く問題を生じない有用な技術であるため、その産業上の利用価値は非常に高い。

１ トラス弦材
11 上弦材
11a 継目部
12 下弦材
12a 継目部
２ トラス腹材
21 垂直材
21a 対束材
21b 小屋束材
21c 真束材
22 斜材
23 横架材
３ ガゼットプレート
４ 添え木材
５ 増張り合板
Ｕ 屋根トラスユニット
Ｒ 屋根トラス構造体
Ｊ 連結板
Ｂ 軒桁
Ｎ 野地板
Ｃ 中心線

Claims (8)

1. 屋根形状に沿って山形に組まれた複数の上弦材(11)(11)と、この上弦材(11)(11)の両端を繋ぐように下側に組まれた下弦材(12)とから成る枠板であって、前記上弦材(11)(11)と下弦材(12)の少なくとも一方が、複数の板材を直線状に継いだ継目部(11a)(12a)を有する板材によって構成されたトラス弦材(１)と；このトラス弦材(１)の内側に固定されたトラス形成用の板材であって、構成部材として垂直材(21)及び斜材(22)の何れかを含むトラス腹材(２)と；前記トラス弦材(１)やトラス腹材(２)の接合部位である各節点に張り付けられたガゼットプレート(３)(３)…と；前記トラス弦材(１)の縦継ぎ材(Ｐ)が使用された上弦材(11)または下弦材(12)の継目部(11a)(12a)に張り付けられた添え木材(４)と；この添え木材(４)の外側に補強用に張り付けられた増張り合板(５)とを含んで成り、
   更に前記増張り合板(５)の両端が、上弦材(11)または下弦材(12)の継目部(11a)(12a)の両側に位置するガゼットプレート(３)(３)にそれぞれ固定されていることを特徴とする屋根トラスユニット。
2. 添え木材(４)の長さが、上弦材(11)または下弦材(12)の継目部(11a)(12a)の両側に位置するガゼットプレート(３)(３)間の間隔に一致した長さとなっていることを特徴とする請求項１記載の屋根トラスユニット。
3. トラス弦材(１)の下弦材(12)が、中央に継目部(12a)を有する板材から成り、更にトラス腹材(２)の垂直材(21)として、中心線(Ｃ)の両側に対束材(21a)(21a)が左右対称に配置される一方、
   前記トラス弦材(１)の下弦材(12)の継目部(12a)に、左右の対束材(21a)(21a)の下端に張り付けられたガゼットプレート(３)(３)間の間隔と一致する長さの添え木材(４)を張り付けて構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の屋根トラスユニット。
4. トラス腹材(２)に、左右の対束材(21)(21)の上端部間を繋ぐ横架材(23)、及びこの横架材(23)の中央部と左右の対束材(21)(21)の下端部とをそれぞれ繋ぐ斜材(22)(22)が含まれていることを特徴とする請求項３記載の屋根トラスユニット。
5. 添え木材(４)の両端部の形状が、近接するガゼットプレート(３)(３)の側縁部に合致する形状となっていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の屋根トラスユニット。
6. トラス弦材(１)の上弦材(11)(11)と下弦材(12)の両方が、継目部(11a)(12a)を有する板材から成ることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の屋根トラスユニット。
7. 請求項１記載の屋根トラスユニット(Ｕ)が所定間隔で複数並立した形態を成し、更に並立した屋根トラスユニット(Ｕ)(Ｕ)…が連結板(Ｊ)(Ｊ)…によって一体化されていることを特徴とする屋根トラス構造体。
8. トラス弦材(１)の上弦材(11)(11)が継目部(11a)を有する板材から成る屋根トラス構造体において、上弦材(11)(11)の継目部(11a)(11a)の位置が異なる複数種の屋根トラスユニット(Ｕ)(Ｕ’)を交互に配置して構成されていることを特徴とする請求項７記載の屋根トラス構造体。