WO2004046484A1 - 複合パネル構造 - Google Patents

Abstract

低層の小規模建築物に適用される壁用のパネル構造について、特に耐力要素、断熱要素、意匠要素を兼ね備えた複合パネル構造を提供するもので、外壁側薄板鋼板４と接合側薄板鋼板５によって芯材６を両側から挟み込んで、各薄板鋼板と前記芯材とをそれぞれ接着して構成された金属サンドイッチパネル２の接合側薄板鋼板５に、薄板軽量形鋼製の縦枠材７および横枠材８を前記金属サンドイッチパネル２の形状に概略合致するように組み立てられた矩形枠体３を接合した複合パネル構造であって、前記金属サンドイッチパネル２と前記矩形枠体３との接合は、前記矩形枠体３の側から接合側薄板鋼板５を貫通するファスナー12によって行なわれ、前記ファスナー12が外壁側薄板鋼板４を変形させていないことを特徴とする複合パネル構造１。

Description

複合パネル構造

技術分野

本発明は、 スチールハウス （板厚 1 mm前後の薄板軽量形鋼による 枠材と構造用面材による鉄鋼系パネル構造） を含む低層の小規模建 明

築物に適用される壁用のパネル構造について、 特に耐カ要素、 断熱 要素、 意匠要素を兼ね備えた複合パネル構造に関する。

書 背景技術

近年ではフリ ープラン対応型住宅の一例と して、 薄板軽量形鋼に よる枠材と構造用面材による壁枠組工法のスチールハウスが注目を 集めている。 このスチールハウスは枠材に鋼材を用いているため、 従来の木造の壁枠組工法と比べて地震や強風に強く 、 高い安全性を 確保できる。 またスチールハゥスでは高強度の壁枠組パネルが家全 体を周囲から支持するため、 建物内部の柱に依存しない大空間を確 保できるなど、 設計の自 由度が非常に高い点でも優れている。

従来のスチールハウスの壁面構造については、 特許文献 1 (特願 2002— 107896明細書） に記載がある。 この特許文献 1 によれば、 従 来のスチールハウスの壁面は、 薄板形鋼を挟み込むよ う に外壁部材 (合板） と内壁部材 （石膏ボー ド） とを ドリルねじで接合し、 外壁 部材の外側に断熱材を取り付け、 さ らにその外側に外装材を取り付 けて構成されている。

しかし、 従来のスチールハウスの壁面構造では、 主に枠材などの 耐カ要素、 断熱材による断熱要素、 外装材による意匠要素がそれぞ れ独立しているため、 結果と して材料費や製作費がかさむ構造とな つており、 依然と して改善の余地が残されている。 発明の開示

本発明は前記従来技術の課題を解決するためにされたものであり 、 その目的は特に耐カ要素、 断熱要素、 意匠要素が一体化しており 、 コス ト面、 施工性で有利な複合パネル構造を提供することである 前記の課題を解決するため、 本発明の複合パネル構造は以下のよ うに構成される。 すなわち、 本発明の複合パネル構造は、 外壁側薄 板鋼板 4 と接合側薄板鋼板 5によつて芯材 6を両側から挟み込んで 、 各薄板鋼板と前記芯材とをそれぞれ接着して構成された金属サン ドィ ッチパネル 2の接合側薄板鋼板 5に、 薄板軽量形鋼製の縦枠材 7および横枠材 8を前記金属サンドィ ツチパネル 2 の形状に概略合 致するよ うに組み立てられた矩形枠体 3を接合した複合パネル構造 であって、 前記金属サンドイ ッチパネル 2 と前記矩形枠体 3 との接 合は、 金属サンドィ ツチパネル 2側から矩形枠体 3側に貫通するフ ァスナ一 12 ( ドリ ルねじ 12 a またはワ ンサイ ド リ ベッ ト 12 bなど） によって行なわれることを特徴とする。

また本発明の複合パネル構造は、 外壁側薄板鋼板 4 と接合側薄板 鋼板 5によつて芯材 6を両側から挟み込んで、 各薄板鋼板と前記芯 材とをそれぞれ接着して構成された金属サン ドィ ツチパネル 2 の接 合側薄板鋼板 5に、 薄板軽量形鋼製の縦枠材 7および横枠材 8 を前 記金属サン ドイ ッチパネル 2の形状に概略合致するよ うに組み立て られた矩形枠体 3を接合した複合パネル構造であって、 前記金属サ ンドィ ツチパネル 2 と前記矩形枠体 3 と の接合は、 前記矩形枠体 3 の側から接合側薄板鋼板 5を貫通する フ ァスナ一12によって行なわ れ、 前記ファスナ一 12が外壁側薄板銅板 4を変形させていないこ と を特徴とする。

さ らに金属サン ドィ ツチパネル 2の芯材 6には、 プラスチックフ フォームを用いることが好ましい。

なお、 本明細書において矩形枠体 3が金属サンドィ ツチパネル 2 の形状に 「概略合致」 するとは、 金属サン ドイ ッチパネル 2の大き さと矩形枠体 3の大きさとが必ずしも完全一致する必要はなく、 金 属サン ドィ ツチパネル 2に対して矩形枠体 3が若干小さい場合や若 干はみ出る場合をも含む趣旨である。 図面の簡単な説明

図 1 は、 第 1実施形態の複合パネル構造の斜視図である。

図 2は、 第 1実施形態の複合パネル構造の正面図である。

図 3 ( a ) は第 1実施形態の複合パネル構造における横断面図で あり、 図 3 ( b ) は （ a ) の一部拡大図である。

図 4 ( a ) は第 1実施形態の複合パネル構造における縦枠材部分 の縦断面図であり、 図 4 ( b ) は図 4 ( a ) の一部拡大図である。

図 5は、 第 2実施形態の複合パネル構造の斜視図である。

図 6は、 第 2実施形態の複合パネル構造の正面図である。

図 7 ( a ) は第 2実施形態の複合パネル構造における横断面図で あり、 図 7 ( b ) は図 7 ( a ) の一部拡大図である。

図 8 ( a ) は第 2実施形態の複合パネル構造における縦枠材部分 の縦断面図であり、 図 8 ( b ) は図 8 ( a ) の一部拡大図である。 図 9は、 第 3実施形態の複合パネル構造の斜視図である。

図 10は、 第 3実施形態の複合パネル構造の正面図である。

図 11 ( a ) は第 3実施形態の複合パネル構造における横断面図で あり、 図 11 ( b ) は図 11 ( a ) の一部拡大図である。

図 12は、 複合パネル構造の力学性能を調査する面内剪断試験の概 要図である。

図 13は、 試験体となる複合パネル構造の固定状態を示した図であ る。

図 14は、 試験体のファスナ一の打設ピッチを示した図である。 図 15は、 実施例における剪断試験の結果を示した図である。 発明を実施するための最良の形態

<第 1実施形態 >

以下、 本発明の第 1実施形態に係る複合パネル構造を、 図 1 から 図 4を参照しつつ説明する。 第 1 実施形態の複合パネル構造 1 は、 金属サン ドイ ッチパネル 2に矩形枠体 3 を接合して構成されている 金属サン ドィ ツチパネル 2は、 外壁側薄板鋼板 4および接合側薄 板鋼板 5 と、 芯材 6 とから構成され、 芯材 6 を外壁側薄板鋼板 4お よび接合側薄板鋼板 5で両側から挟み込んで、 接着によ り一体化さ せて形成される。 なお、 金属サン ドイ ッチパネル 2の芯材 6には断 熱性に優れた材質、 特に硬質ウレタンなどのプラスチックフォーム を使用するのが好ましい。

この金属サン ドィ ツチパネル 2の横方向両端には、 上下に延長す る連結凸部 2 a および連結凹部 2 bが形成されている。 そして、 金 属サン ドィ ツチパネルの連結時においては、 1 つの金属サン ドィ ッ チパネルの連結凸部 2 a と隣接する金属サン ドィ ツチパネルの連結 凹部 2 b とが嵌合するよ うになつている。

金属サン ドィ ッチパネル 2に用いられる外壁側薄板鋼板 4および 接合側薄板鋼板 5 には、 厚さ 0. 5mm程度の薄鋼板が用いられており 、 その全体形状は長方形に形成されている。 外壁側薄板鋼板 2およ び接合側薄板鋼板 5の横方向両端は、 連結凸部および連結凹部を形 成するための折り 曲げ加工が施されている。 なお、 外壁側薄板鋼板

4には、 外装材と しての意匠効果を向上させるため折り 曲げ加工等 によって模様を施すよ う にしてもよい。

また金属サンドイ ッチパネル 2の接合側薄板鋼板 5に接合される 矩形枠体 3は、 左右 1対の縦枠材 7 と、 上下 1対の横枠材 8 とから 構成されている。 矩形枠体 3の縦枠材 7 は接合側薄板鋼板 5の左右 端部にそって上下方向に延長しており、 横枠材 7 は接合側薄板鋼板 5の上下端部にそって横方向に延長している。 すなわち、 縦枠材 7 および横枠材 8は金属サン ドイ ッチパネル 2の形状に概略合致する よ うに組み立てられている。

第 1実施形態の矩形枠体 3では、 縦枠材 7は 2つのリ ップ付溝形 鋼 9， 9 を ドリルねじ 12 aで背中合わせに接合して構成されている 。 そして縦枠材 7 は、 リ ップ付溝形鋼 9， 9のフランジが接合側薄 板銅板 5 と面接触する状態で配置される。

また縦枠材 7 を構成する片方のリ ップ付溝形鋼 9において、 接合 側薄板鋼板 5 と面接触するフランジには、 接合側薄板鋼板 5に向け てファスナー 12 ( ドリルねじまたはワンサイ ドリベッ トなど） が打 ち込まれている。 このファスナー 12の先端は、 リ ップ付溝形鋼 9の ゥエブと接合側薄板鋼板 5 とを貫通して芯材 6に埋もれており、 意 匠要素となる外壁側薄板鋼板 4が変形するこ とがないよ うに構成さ れている。

一方、 矩形枠体 3の横枠材 8には、 ウェブ幅が縦枠材 7の厚みよ り若干大き く設定された C字状の溝形 ト ラック 13が用いられる。 こ の溝形 トラ ック 13は、 金属サン ドイ ッチパネル 2 との接合を容易に するためフランジの長さが左右で異なるよ う に設定されている。 そ して、 金属サン ドイ ッチパネル 2に予め固定された縦枠材 7の上下 に、 長フランジが金属サン ドイ ッチパネル 2に面するよ うに溝形 ト ラ ック 13を被せるこ とで、 矩形枠体 3が組み立てられている。

なお、 縦枠材 7および横枠材 8に用いられる形鋼の板厚は 1 mm以 下であるこ とが多いため、 矩形枠体 3の隅部における縦枠材 7およ び横枠材 8の干渉は、 通常は考慮する必要はない。 しかし、 形鋼の 板厚が厚く なる場合には、 縦枠材の端部に絞り加工を施すなどの手 段によ り、 縦枠材 7および横枠材 8の干渉を防止するこ とが可能で ある [図示を省略する ] 。

また溝形 ト ラック 13の長フランジには、 金属サン ドィ ツチパネル 2に向けてフ ァスナー 12が打ち込まれており、 溝形 トラ ック 13と金 属サン ドイ ッチパネル 2 とが接合されている。 また、 溝形トラック 13の短フランジと縦枠材 Ί との交差部には仮止め用の ドリルねじ 12 aが螺合されている。 なお、 溝形 トラック 13を金属サン ドイ ッチパ ネル 2に接合するファスナ一 12の先端は、 溝形 トラ ック 13の長フラ ンジと接合側薄板鋼板 5 とを貫通して芯材 6に埋もれており、 意匠 要素となる外壁側薄板鋼板 4が変形するこ とがないよ う に構成され ている。

<第 2実施形態 >

図 5から図 8は第 2実施形態における複合パネル構造を示した図 である。 なお、 以下の実施形態では第 1 実施形態と共通の構成には 同一符号を付して説明を省略する。

第 2実施形態の複合パネル構造 1 aでは、 矩形枠体 3の縦枠材 7 がリ ップ付溝形鋼 9 と C字状溝形鋼 10とから構成されている。 リ ツ プ付溝形鋼 9は、 接合側薄板鋼板 5 と背中合わせとなる状態で配置 され、 リ ップ付溝形鋼 10の側から打ち込まれたフ ァスナー 12で金属 サン ドイ ッチパネル 2 と接合されている。

また C字状溝形鋼 10はリ ップ付溝形鋼 9の上に被せて配置され、 リ ップ付溝形鋼 9の開口部を覆う よ うになっている。 C字状溝形鋼 10は両側のフランジに螺合した ドリルねじ 12 aによってリ ップ付溝 形鋼 9に固定されている。

<第 3実施形態〉

図 9から図 11は第 3実施形態における複合パネル構造を示した図 である。

第 3実施形態の複合パネル構造 1 bでは、 薄鋼板を折り曲げ、 か つ端部をカシメ接合して形成された断面長方形のかしめボックス形 鋼 14が縦枠材 7に用いられている。 このかしめボックス形鋼 14の片 面には、 ファスナー 12用の開口が一定間隔毎に設けられており、 こ の開口からファスナー 12を打ち込んで金属サンドィ ツチパネル 2 と 接合するようになっている。 実施例 1

複合パネル構造の力学性能を調査するため、 通常耐カ壁の性能を 調查する標準的な载荷方法に従って試験を行なった。

具体的には、 図 12に示すように、 複合パネル構造 1 b の矩形枠体 3下部は固定治具 20に固定されており、 複合パネル構造 1 bの矩形 枠体 3上部は、 油圧ジャッキ 21に連結された载荷フ レーム 22に連結 されており、 油圧ジャッキ 21の押し引きによって複合パネル構造 1 bに水平力が作用する。 そして、 このよ うな面内剪断試験機を用い て、 各種試験体に作用する水平力 （ P ) に対するせん断変形角 （R ) の面内剪断試験を行った。

本実施例は第 1実施形態に類似する構造を基本と しており、 縦方 向のフ ァスナーの打設ピッチを変更した複合パネル構造 1 c (縦 30 30mm X横 910mmのサイズ） を 3種類用意し、 同じ種類の複合パネル 構造 1 cを横方向に 2枚連結して試験体と した [図 13参照] 。 また 、 それぞれの複合パネル構造 1 c のファスナーの打設ピッチを図 14 に示す。

図 15に剪断試験の結果を示す。 CASE 1 — A， CASE 1 - B , CASE 1 一 Cのいずれにおいても、 部分的に ドリルねじ引き抜きによる耐カ 低下が生じるものの、 全体的には安定した挙動を示しているこ とが 分かる。 また、 縦方向のファスナーの打設ピッチを小さ くするほど 、 剛性 · 耐力ともに大き く なる傾向を示している。 産業上の利用可能性

上述したよ うに、 本発明の複合パネル構造は、 金属サンドイ ッチ パネルの形状に合致する矩形枠体を、 ファスナーで金属サン ドィ ッ チパネルに接合されており 、 1枚のパネルに枠体と面材とが一体化 している。 したがって、 従来のスチールハウスなどの耐カ壁構造に 比べて、 コス ト面、 施工性の面から有利である。

また一般的に耐カ壁構造では、 地震時等における水平力に対して は面材が主抵抗構造要素となり、 面材の水平抵抗性能をもって耐震 性能が左右される。 ここで本発明の複合パネル構造では、 高耐力の 金属サン ドィ ツチパネルを面材に用いているため、 石膏ボー ドなど を面材に使用した従来の耐カ壁構造を上回る耐荷性能が実現される さ らに本発明の複合パネル構造は、 金属サン ドィ ツチパネルの内 部に断熱性に優れたプラスチックフォームが充填されているこ とか ら、 断熱性能を高めるため付加的な対策は基本的に不要である。 また本発明の複合パネル構造では、 金属サン ドイ ッチパネルと矩 形枠体とを接合するファスナ一は矩形枠体の側から打ち込まれて、 先端が接合側薄板鋼板を貫通して芯材部分に埋もれており、 意匠要 素となる外壁側薄板鋼板が変形するこ とがないよ う に構成されてい る。 したがって、 本発明の複合パネル構造では外壁側にファスナー が突出しないことから意匠性が高く 、 金属サン ドィ ッチパネルがそ のまま外装材とするこ とができる。

すなわち、 本発明の複合パネル構造では、 複合パネル構造を横方 向に連結するだけで高い耐荷性能の耐カ壁を構築できる。 しかも耐 力要素、 断熱要素、 意匠要素が一体化しているこ とから、 断熱材や 外装材の取り付け作業を一切省略でき、 コ ス ト面、 施工性の面で非 常に有利である。

Claims

1 . 外壁側薄板鋼板と接合側薄板鋼板によって芯材を両側から挟 み込んで、 各薄板鋼板と前記芯材とをそれぞれ接着して構成された 金属サン ドィ ツチパネルの接合側薄板鋼板に、 薄板軽量形鋼製の縦 枠材および横枠材を前記金属サン ドィ ツチパネルの形状に概略合致 き α有

するよ うに組み立てられた矩形枠体を接合した複合パネル構造であ つて、 前記金属サン ドイ ッチパネルと前記矩形枠体との接合は、 金 属サン ドイ ツチパネル側から矩形枠体側に貫通するファスナーによ つて行なわれることを特徴とする複合パネル構造。

2 . 外壁側薄板鋼板と接合側薄板鋼板に匿よって芯材を両側から挟 み込んで、 各薄板鋼板と前記芯材とをそれぞれ接着して構成された 金属サン ドィ ツチパネルの接合側薄板鋼板に、 薄板軽量形鋼製の縦 枠材および横枠材を前記金属サン ドィ ツチパネルの形状に概略合致 するよ うに組み立てられた矩形枠体を接合した複合パネル構造であ つて、 前記金属サン ドイ ッチパネルと前記矩形枠体との接合は、 前 記矩形枠体の側から接合側薄板鋼板を貫通するフ ァスナーによって 行なわれ、 前記ファスナ一が外壁側薄板鋼板を変形させていないこ とを特徴とする複合パネル構造。

3 . 金属サン ドィ ツチパネルの芯材にプラスチックフォームを用 いたこ とを特徴とする請求項 1 または請求項 2 に記載の複合パネル 構造。