JP7518514B2 - 板材接合構造 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 竣工日（公開日）：２０２１年８月５日 公開場所：大阪府大阪市浪速区恵美須西３丁目１６－３０ ＯＭＯ７大阪 ｂｙ星野リゾート 公開者：ＴＫＫ株式会社

この発明は、板材の接合構造に関するものである。

従来、板材同士を接合する場合には、溶接していた。詳しくは、例えば、一方の板材の側面を、他方の板材の平面上に接合する場合で説明する。

一方の板材を接合する、他方の板材の平面上の位置を、測量用のメジャーで測り、該当する位置に線を引く等して、マーキングする。そして、マーキングした位置に、一方の板材の側面を溶接する。

溶接を行う前に、溶接個所をガイドするためマーキングを行う具体例として、特許文献１を示す。特許文献１では、建設機械に設けられるシートサポート用部材を、レーザー切断機で鋼板を切り出して形成するにあたり、該レーザー切断機でシートサポート用部材を切り出すレーザー加工工程のなかで、シートサポート用部材に取付けられる部品の取付け位置を、レーザーの出力を低下させることでシートサポート用部材に罫書きするマーキング作業を行う構成が開示されている。

特開２００５－１９３２６８号公報

しかし、板材同士を溶接する構成では、作業の際に、板材の位置がずれてしまう等、正確に板材同士を溶接することが難しかった。またそもそも、線等のマーキングにも幅があるため、マーキングした位置に板材を合わせて正確に溶接することも難しかった。

また、板材同士の接合箇所は、「仕口」と呼ばれ、各部材に生じる力が集中し、その大きさや方向が変わるところである。特に、木造や鉄骨造のように、部材を組み立てる（＝板材を接合する）工法を採用する場合には、構造上の弱点になりやすく、その安全性が確保された設計を行うことが重要になる。従って、仕口も十分な強度と剛性をもち、ずれや緩みを少なくして、構造物の骨組の変形に追随できる粘り強さを持たせなければならない。

そのため、鉄骨造の施工方法に関する標準的な要領を定めた「建築工事標準仕様書JASS６鉄骨工事」において、仕口のずれ（e）の許容範囲が以下の通り定められており、式１及び式２の両方を満たす必要がある。

（式１）
e=２t／１５≦１．２
なお、上記「t」は、部材（板材）の厚さを示す。

（式２）
e≦３

従って、上記板材同士のずれ（＝仕口のずれe）の許容範囲を満たす意味でも、正確に板材同士を溶接する必要があるが、それは難しかった。

そこで、上記問題点に対処するため、板材同士の接合を正確に行うことができる、板材接合構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、 請求項１に係る発明は、
金属製で同じ厚さ・同じ高さの板材である、第１の板材と第２の板材と第３の板材を用いた板材接合構造であって、
前記第１の板材は、横長にした上端から下方向に向かう第１切れ込みが、長手方向に所定の間隔で複数設けられ、
前記第２の板材は、横長にした上端から下方向に向かう上切れ込みと、当該上切れ込みと同一直線状に下端から上方向に向かう下切れ込みからなる一対の切れ込みが、長手方向に所定の間隔で複数設けられ、
前記第３の板材は、横長にした下端から上方向に向かう第３切れ込みが、長手方向に所定の間隔で複数設けられ、
前記第１の板材に複数設けられている第１切れ込みの間隔と、前記第２の板材に複数設けられている前記一対の切れ込みの間隔と、前記第３の板材に複数設けられている第３切れ込みの間隔が、同一であり、
前記第１の板材に係る各前記第１切れ込みに、前記第２の板材に係る各前記下切れ込みが嵌合されて、第１の板材と第２の板材が接合され、
前記第２の板材に係る各前記上切れ込みに、前記第３の板材に係る各前記第３切れ込みが嵌合されて、前記第１の板材、前記第２の板材及び前記第３の板材が接合され、前記第１～第３の各板材の切れ込みの間隔部分を一辺とする正三角形が形成される、板材接合構造とした。

また、請求項２に係る発明は、
前記第１の板材に係る前記第１切れ込みの底部から前記第１の板材の下端までの長さと、前記第２の板材に係る前記下切れ込みの深さが、同一であり、
前記第２の板材に係る前記上切れ込みの深さと、前記第３の板材の上端から前記第３切れ込みの底部までの長さが、同一である、請求項１に記載の板材接合構造とした。

また、請求項３に係る発明は、
前記第１の板材と前記第２の板材と前記第３の板材のいずれかは、同一の板材同士が継ぎ足されたものであり、
継ぎ足される一方の板材の側端部に、段部を介して該当箇所のみ背面側から厚さが薄くなった第１接合部が設けられ、他方の板材の側端部に、段部を介して該当箇所のみ前面側から厚さが薄くなった第２接合部が設けられ、
これらの板材の継ぎ足しは、
前記一方の板材の第１接合部に螺子孔を穿ち、前記他方の板材の第２接合部に皿螺子の皿部分を収納し、当該皿螺子の螺子部分を貫通させる貫通孔を設け、
継ぎ足される前記一方の板材の第１接合部と前記他方の板材の第２接合部を重合させ、前記皿螺子の皿部分を前記第２接合部の貫通孔に収納させ、更に、前記皿螺子の螺子部分を前記第１接合部の螺子孔に螺着させて接合される、請求項１又は２に記載の板材接合構造とした。

請求項１～３の発明は、第１～第３の各板材に設けられている切れ込みを用いて、金属製の板材同士を接合する構成であるため、板材同士の接合を正確に行うことができ、便宜である。その結果、「建築工事標準仕様書ＪＡＳＳ６鉄骨工事」において定められている範囲内に、仕口のずれ（＝板材同士の接合のずれ）を収めることができ、便宜である。

特に、請求項１の発明は、第１～第３の各板材に設けられている切れ込みの間隔が略同一であるため、第１～第３の各板材を接合した際に、第１～第３の各板材の切れ込みの間隔部分を一辺とする正三角形が形成される。

特に、請求項２の発明は、第１の板材、第２の板材及び第３の板材の上縁及び下縁を面一で接合させることができ、便宜である。

特に、請求項３の発明は、第１接合部と、第２接合部を重合させる構成であるため、継ぎ足し（接合）箇所において、板材の厚さが他の箇所と比べて厚くなることなく、同じ厚さになるため、外観上美しい。また、皿螺子を用いて螺着し、皿螺子の皿部分が貫通孔に収納される構成であるため、皿螺子が、板材の前面及び背面から出っ張ることがなくなり、外観上美しい。

この発明の実施の形態例１の板材接合構造の全体を示す全体図である。 この発明の実施の形態例１の板材接合構造に係る第１の板材の構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態例１の板材接合構造に係る第２の板材の構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態例１の板材接合構造に係る第３の板材の構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態例１の板材接合構造に係る第１～第３の板材を接合する手順を説明する説明図である。 この発明の実施の形態例１の板材接合構造に係る第１～第３の板材を接合する手順を説明する説明図である。 この発明の実施の形態例１の板材接合構造に係る第１～第３の板材を接合する手順を説明する説明図である。 この発明の実施の形態例１の板材接合構造に係る第１～第３の板材を接合する手順を説明する説明図である。 この発明の実施の形態例１の板材接合構造に係る第１～第３の板材を接合する手順を説明する説明図である。 この発明の実施の形態例１の板材接合構造に係る第３の板材同士を継ぎ足す手順を説明する説明図である。 この発明の実施の形態例１の板材接合構造に係る第３の板材同士を継ぎ足す手順を説明する説明図である。

（実施の形態例１）
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態例１を詳細に説明する。ただし、本実施の形態例に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜板材接合構造について＞
図１は、本発明の板材接合構造Ａに係る実施の形態例１の全体を示した全体図である。図１において、板材接合構造Ａは、外周に沿って端部を金属製の枠９によって囲われている。そして、図１には示されていないが、枠９を含む板材接合構造Ａは、平面に、膜状の膜屋根が被され、また、底面を、複数の支柱によって支えることで、屋根としての役割を果たす。

板材接合構造Ａは、主として、金属製で同じ厚さ・同じ高さの板材である、第１の板材１、第２の板材２及び第３の板材３を組み合わせて形成されたものである。なお、第１の板材１、第２の板材２及び第３の板材３の厚さは、例えば９mmである。

＜第１の板材１の構成＞
第１の板材１は、図２に示すように、横長にした上端から下方向に向かう第１切れ込み１１が、長手方向に所定の間隔で複数設けられている。

＜第２の板材２の構成＞
第２の板材２は、図３に示すように、横長にした上端から下方向に向かう上切れ込み２１１と、上切れ込み２１１と同一直線状に下端から上方向に向かう下切れ込み２１２からなる一対の切れ込み２１が、長手方向に所定の間隔で複数設けられている。

＜第３の板材３の構成＞
第３の板材３は、図４に示すように、横長にした下端から上方向に向かう第３切れ込み３１が、長手方向に所定の間隔で複数設けられている。

第１の板材１に複数設けられている第１切れ込み１１同士の間隔と、第２の板材２に複数設けられている一対の切れ込み２１同士の間隔と、第３の板材３に複数設けられている第３切れ込み３１同士の間隔は、同一である。

このように、第１～第３の各板材に設けられている切れ込みの間隔が同一であるため、第１～第３の各板材を接合した際に、第１～第３の各板材の切れ込みの間隔部分を一辺とする正三角形が形成される。

そして、第１の板材１に係る第１切れ込み１１の底部から第１の板材１の下端までの長さ１３と、第２の板材２に係る下切れ込み２１２の深さ２１２１は、同一である。

また、第２の板材２に係る上切れ込み２１１の深さ２１１１と、第３の板材３の上端から第３切れ込み３１の底部までの長さ３２は、同一である

＜板材接合構造Ａの組み立ての流れ＞
図５～図７に示すように、起立状態の第１の板材１に係る各第１切れ込み１１に、第２の板材２に係る各下切れ込み２１２を、上から合わせて嵌合させ、第１の板材１に第２の板材２を接合させる。

第１の板材１の高さと、第２の板材２の高さが同一であり、かつ、第１の板材１に係る第１切れ込み１１の底部から第１の板材１の下端までの長さ１３と、第２の板材２に係る下切れ込み２１２の深さ２１２１が、略同一であるため、第１の板材１及び第２の板材２の上縁及び下縁が、面一で接合される。

次に、図８及び図９に示すように、第１の板材１及び第２の板材２が接合していることにより、第１切れ込み１１と上切れ込み２１１が合わさって形成されている各溝４に、第３の板材３に係る各第３切れ込み３１を、上から合わせて嵌合させ、第１の板材１及び第２の板材２に第３の板材３を接合させる。

第１の板材１、第２の板材２及び第３の板材３の夫々の高さが同一であり、かつ、第２の板材２に係る上切れ込み２１１の深さ２１１１と、第３の板材３の上端から第３切れ込み３１の底部までの長さ３２が、同一であるため、第１の板材１及び第２の板材２と、第３の板材３の上縁及び下縁が面一で接合される。

また、第１の板材１に複数設けられている第１切れ込み１１同士の間隔と、第２の板材２に複数設けられている一対の切れ込み２１同士の間隔と、第３の板材３に複数設けられている第３切れ込み３１同士の間隔は、同一であるため、図９に示すように、第１～第３の各板材を接合した際に、第１～第３の各板材の切れ込みの間隔部分を一辺とする正三角形が形成される。

このように、本実施の形態例１に係る板材接合構造Ａによれば、第１～第３の各板材に設けられている切れ込みを用いて、金属製の板材同士を接合する構成であるため、板材同士の接合を正確に行うことができ、便宜である。その結果、「建築工事標準仕様書ＪＡＳＳ６鉄骨工事」において定められている範囲内に、仕口のずれ（＝板材同士の接合のずれ）を収めることができ、便宜である。

＜変形例＞
本実施の形態例１では、説明の便宜上、第１～第３の各板材について、単一の板材であることを想定して説明した。しかし、建造する屋根の大きさによって、板材接合構造Aの大きさも変化し、適宜、第１～第３の各板材同士を、継ぎ足す（接合する）必要が生じる。

金属製の板材同士を継ぎ足す（接合する）場合の従来からの方法として、抗力ボルトとナットを用いる方法がある。しかし、この方法を用いた場合、板材から抗力ボルト及びナットが出っ張っていることが、見えてしまい、外観上美しくない。

また、金属製の板材同士を継ぎ足す（接合する）場合の従来からの方法として、板材同士を溶接する方法もある。しかし、溶接することによって、板材が曲がってしまう。

そこで、皿螺子（＝皿ボルト）５と、螺子孔６と、皿螺子５の皿部分が収納され、皿螺子５の螺子部分を貫通させる貫通孔７を用いて、金属製の板材同士を継ぎ足す（接合する）構成としても良い。

以下、図１０及び図１１を用いて、第３の板材３同士を継ぎ足す場合で、詳しく説明する。なお、ここでは、説明の便宜上、第３の板材３同士を継ぎ足す場合で説明するが、継ぎ足しは第３の板材３に限定されるものではなく、第１の板材１同士を継ぎ足す場合、第２の板材２同士を継ぎ足すことも可能である。

継ぎ足しを行う、一方の第３の板材３の左側端部には、段部８を介して該当箇所のみ背面側から厚さが薄くなった第１接合部３２が設けられている。そして、継ぎ足しを行う、他方の第３の板材３の右側端部には、段部８を介して該当箇所のみ前面側から厚さが薄くなった第２接合部３３が設けられている。なお、第１接合部３２及び第２接合部３３の夫々の厚さは、例えば、４．５mmである。

図１１に示すように、背面側から厚さが薄くなった第１接合部３２と、前面側から厚さが薄くなった第２接合部３３を重合させることにより、第３の板材３同士の継ぎ足し（接合）箇所において、第３の板材３の厚さが他の箇所と比べて厚くなることなく、９mmと同じ厚さになるため、外観上美しい。

また、第１接合部３２の上端及び下端には夫々、螺子孔６と、皿螺子５の皿部分が収納され、皿螺子５の螺子部分を貫通させる貫通孔７が、交互に２つずつ設けられている。詳しくは、図１０及び図１１の右から、「螺子孔６→貫通孔７→螺子孔６→貫通孔７」と、設けられている。

また、第２接合部３３の上端及び下端には夫々、螺子孔６と、皿螺子５の皿部分を含む後端が収納され、皿螺子５の螺子部分を貫通させる貫通孔７が、交互に２つずつ設けられている。詳しくは、図１０及び図１１の右から、「貫通孔７→螺子孔６→貫通孔７→螺子孔６」と、設けられている。

そして、第１接合部３２と、第２接合部３３を重合させると、第３の板材３の厚さ方向で、螺子孔６と貫通孔７が接合することになり、貫通孔７から皿螺子５の先端を入れて螺子孔６に螺着させると、皿螺子５の皿部分が貫通孔７に収納される。

皿螺子５を用いて螺着し、皿螺子５の皿部分が貫通孔７に収納される構成であるため、皿螺子５が、第３の板材３の前面及び背面から出っ張ることがなくなり、外観上美しい。

また、皿螺子５を用いて螺着し、皿螺子５の皿部分が貫通孔７に収納される、この板材の継ぎ足し構成の強度を調べるため、引張試験を行った。

試験体は、厚さが９mmで、第１接合部３２及び第２接合部３３の厚さが夫々４．５mmの第３の板材３を２枚重合させ、８本の皿螺子５を用いて接合されているものを使用した。

１０００kＮ万能試験機（使用レンジ：２００kＮ）を使って行った。上記試験体３つを、試験機チャックを介して試験機に固定し、３つ試験体が夫々破壊に至るまで連続的に引張荷重を加えた。試験体は、９８．２（kＮ）、９８．６（kＮ）、１０２．８（kＮ）で夫々破断した。

なお、せん断応力の期待値は、皿螺子５としてＭ８ボルト（せん断応力：５kＮ／本）を８本使用しているため、４０（kＮ）となり、これに安全率１．１を乗じて、「４４（kＮ）」と想定していた。

上記の試験結果を見ると、せん断応力の期待値「４４（kＮ）」を、大幅に超えている。そのため、皿螺子５を用いて螺着し、皿螺子５の皿部分が貫通孔７に収納される、この板材の継ぎ足し構成に十分な強度があることが分かった。

なお、上記変形例では、継ぎ足しを行う、一方の第３の板材３の左側端部に第１接合部３２を設け、他方の第３の板材３の右側端部に第２接合部３３を設ける構成を示した。しかし、これは説明の便宜のためであって、この構成に限定されるものではない。従って、単一の第３の板材３の左側端部に第１接合部３２を設け、右側端部に第２接合部３３を設ける構成としても良い。

Ａ：板材接合構造、
１：第１の板材、１１：第１切れ込み、
２：第２の板材、２１：一対の切れ込み、２１１：上切れ込み、２１２：下切れ込み、
３：第３の板材、３１：第３切れ込み、３２：第１接合部、３３：第２接合部、
４：溝、５：皿螺子、６：螺子孔、７：収納孔、８：段部、
９：枠

Claims (3)

1. 金属製で同じ厚さ・同じ高さの板材である、第１の板材と第２の板材と第３の板材を用いた板材接合構造であって、
   前記第１の板材は、横長にした上端から下方向に向かう第１切れ込みが、長手方向に所定の間隔で複数設けられ、
   前記第２の板材は、横長にした上端から下方向に向かう上切れ込みと、当該上切れ込みと同一直線状に下端から上方向に向かう下切れ込みからなる一対の切れ込みが、長手方向に所定の間隔で複数設けられ、
   前記第３の板材は、横長にした下端から上方向に向かう第３切れ込みが、長手方向に所定の間隔で複数設けられ、
   前記第１の板材に複数設けられている第１切れ込みの間隔と、前記第２の板材に複数設けられている前記一対の切れ込みの間隔と、前記第３の板材に複数設けられている第３切れ込みの間隔が、同一であり、
   前記第１の板材に係る各前記第１切れ込みに、前記第２の板材に係る各前記下切れ込みが嵌合されて、第１の板材と第２の板材が接合され、
   前記第２の板材に係る各前記上切れ込みに、前記第３の板材に係る各前記第３切れ込みが嵌合されて、前記第１の板材、前記第２の板材及び前記第３の板材が接合され、前記第１～第３の各板材の切れ込みの間隔部分を一辺とする正三角形が形成されることを特徴とする、板材接合構造。
2. 前記第１の板材に係る前記第１切れ込みの底部から前記第１の板材の下端までの長さと、前記第２の板材に係る前記下切れ込みの深さが、同一であり、
   前記第２の板材に係る前記上切れ込みの深さと、前記第３の板材の上端から前記第３切れ込みの底部までの長さが、同一であることを特徴とする、請求項１に記載の板材接合構造。
3. 前記第１の板材と前記第２の板材と前記第３の板材のいずれかは、同一の板材同士が継ぎ足されたものであり、
   継ぎ足される一方の板材の側端部に、段部を介して該当箇所のみ背面側から厚さが薄くなった第１接合部が設けられ、他方の板材の側端部に、段部を介して該当箇所のみ前面側から厚さが薄くなった第２接合部が設けられ、
   これらの板材の継ぎ足しは、
   前記一方の板材の第１接合部に螺子孔を穿ち、前記他方の板材の第２接合部に皿螺子の皿部分を収納し、当該皿螺子の螺子部分を貫通させる貫通孔を設け、
   継ぎ足される前記一方の板材の第１接合部と前記他方の板材の第２接合部を重合させ、前記皿螺子の皿部分を前記第２接合部の貫通孔に収納させ、更に、前記皿螺子の螺子部分を前記第１接合部の螺子孔に螺着させて接合されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の板材接合構造。