JP2005089984A

JP2005089984A - スチールハウス等の住宅用縦枠材とその固定装置

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Publication number: JP2005089984A
Application number: JP2003321040A
Authority: JP
Inventors: Koji Hanya; 公司半谷; Ryoichi Sugano; 良一菅野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: JP4106007B2

Abstract

【課題】住宅用縦枠材に角形鋼を用いることによる有利性を生かし、かつ角形鋼に伴う製作面での不合理性及び、ホールダウン金物の取付け位置の偏芯性の問題を解消する。
【解決手段】それぞれ薄板軽量溝形鋼又はリップ付き薄板軽量溝形鋼で製作したフランジ広幅溝形鋼２８とフランジ狭幅溝形鋼２７とを組み合わせて縦枠材２を構成するもので、フランジ広幅溝形鋼２７の内部に収容したフランジ狭幅溝形鋼２８のウエブ３３を、フランジ広幅溝形鋼２７の内部中間部に位置させて設け、内外両溝形鋼２７、２８をドリルねじ８にて接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スチールハウスを始めとする薄板軽量形鋼部材で構成される住宅における縦枠材の構造と、縦枠材の固定装置に関するものである。ここでスチールハウスとは、板厚０．４ｍｍ以上、２．３ｍｍ未満の薄板軽量形鋼により構成される鋼構造建築物と定義する。

前記の建築用枠材は、薄鋼板をロールフォーミングにより成形して溝形、リップ付き溝形、ボックス形等の断面形状とし、巾寸法なども所定の使用形態に合わせて成形するもので、施工するときは、一本物の部材で使用し、又は複数本の部材をドリルねじで接合した組立部材として使用し、これら枠材同士をドリルねじ等で接合して建物の主架構を構築する。

前記各種溝形鋼を組み合わせて構成する枠材の断面形状は各種あるが、使用箇所により断面形状が制限されることがある。例えば、スチールハウス等の建物における出入口や窓などの開口部の両脇に設けられる縦枠材の開口部側は、まぐさを取付ける関係上、平面であることが必要である。

図３で説明すると、開口部１の両脇に配置される縦枠材２には、一般的な縦枠材の機能の他に、開口部１の上部に配置される、まぐさ１２を固定するという、２つの機能が要求される。すなわち、開口部１の上部には、開口部上枠材４の上部に、まぐさ１２と呼ばれる部材が配置され、このまぐさ１２の両端部はまぐさ受け材１３を介して、開口部１の両脇に配置される縦枠材２に接合されることになる。そのため前記開口部両脇の縦枠材２の開口部１に面する辺には、まぐさ受け材１３を接合できる構成にする必要がある。

さらに説明すると、下枠材５から複数の縦枠材２が所定の間隔をあけて立ち上がっており、各縦枠材２の上端は上枠材６に結合されており、下枠材５と縦枠材２と上枠材６で構成される壁枠材に構造用合板等の面材１０をドリルねじ８で固着して構成されている。

開口部１の両側に配置される縦枠材２は、図４、図５に示すように２本のリップ付き溝形鋼２ａ、２ｂのウエブ２０をドリルねじで８で締結してなる組立てＨ形鋼が主に用いられる。縦枠材２は、２本のリップ溝付き形鋼２ａ、２ｂで十分軸力強度がある場合でも、まぐさ１２を取り付ける、まぐさ受け材１３を受けるための、軽溝形鋼からなる、かぶせ材１４が接合されている。

そして、縦枠材２における開口部側のリップ付き溝形鋼２ａにかぶせ材１４がドリルねじ８で固着され、かぶせ材１４にまぐさ受け材１３がドリルねじ８で固着され、まぐさ受け材１３に、まぐさ１２がドリルねじ８で取付けられて開口部における、まぐさ接合構造が構築される。まぐさ１２は、所定厚で所定寸法のパネル状である。

前述の通り、開口部１の両脇の縦枠材２には、開口部側に位置するリップ付き溝形鋼２ａに、まぐさ受け材１３を取り付けるための、もう１本の軽溝形鋼からなる、かぶせ材１４を接合しているのが現状である。

また、薄板軽量溝形鋼からなる下枠材５は、開口部を上向きにして基礎１５に設置されており、縦枠材２は、下枠材５のウエブ内面から立ち上がっていて、縦枠材２と下枠材５および基礎１５とはホールダウン金物１６にて結合されている。

ホールダウン金物１６は、水平部１７と立ち上がり部１８を補強板１９で補強して構成されている。このホールダウン金物１６は、開口部１と反対側のリップ付き溝形鋼２ｂの溝部に配置し、かつ、そのウエブ２０にホールダウン金物１６の立ち上がり部１８を当てがい、その当接部にドリルねじ８を打設して両部材を接合している。

また、ホールダウン金物１６の水平部１７は下枠材５のウエブ５ａに載置し、基礎１５に埋設されたアンカーボルト２１の上方突出部を前記水平部１７とウエブ５ａのボルト挿通孔２２を挿通させたうえ、その突出先端のねじ部にナット２３を締結する。これによりホールダウン金物１６介して縦枠材２を基礎１５に固定できる。

前記のように、開口部１の両側に位置する縦枠材２の開口部側には、溝形鋼からなる、かぶせ材１４が取付けられるが、このかぶせ材１４の上下端は、上下枠材５、６のフランジ２４と干渉するため、縦枠材２におけるリップ付き溝形鋼２ａ、２ｂよりも短く設けられる。したがって、縦枠材２における力の伝達経路として、かぶせ材１４は上下枠材５、６から切り離されており、上下方向に作用する軸力に抵抗できず、軸力材として強度向上には寄与していない。

このため、図５の縦枠材２では、リップ付き溝形鋼２ａ、２ｂを背中合わせにした枠材としての軸力強度しか期待できず、これは次に説明する角形鋼（ボックス断面形鋼）に比べて強度的に劣ることである。したがって、開口部１両脇に設ける縦枠材２としてはボックス断面が望ましい。また、角形鋼は、４辺がウエブ面であるので、まぐさ受け材を取付ける上で具合がよく、図４、図５における、かぶせ材１４も必要としない。

このため、窓あるいは扉などの開口部の両脇の縦枠材は、角形鋼で構成することがあり、その代表例が、薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き（国土交通省国土技術政策綜合研究所および独立行政法人建築研究所監修、社団法人日本鉄鋼連盟編集、技報堂出版、２００２年６月２５日）に示されるものである。この従来形態としては、図６（ａ）に示すような組立ボックス断面の縦枠材２、図６（ｂ）に示すような角形鋼からなる縦枠材２が使用される例がある。

図に示す例では、リップ付き溝形鋼２ａ、２ｂを向かい合わせてリップ２５同士を突き合わせ、両リップ付き溝形鋼２ａ、２ｂのフランジ２４に跨って接合プレート２６を当てがい、その当接部にドリルねじ８を打設して両リップ付き溝形鋼２ａ、２ｂを一体化することでボックス断面の縦枠材２を構成するものである。図６（ｅ）は、圧延成形や曲げ加工により形成した角形鋼からなる縦枠材２を示している。

角形鋼の他の従来例については、特開２００１−１５２６０７「鋼製住宅用角形鋼（図４）」、特開２００１−３２９６５６「箱形断面形薄板部材の座屈補剛構造（図５）」、特願２００１−３２９６５３「建築用薄板組立材（図６）」等が出願されている。
特開２００１−１５２６０７号公報特開２００１−３２９６５６号公報特開２００１−３２９６５３号公報薄板軽量形鋼造建築物設計の手引きｐ３１（国土交通省国土技術政策綜合研究所および独立行政法人建築研究所監修、社団法人日本鉄鋼連盟編集、技報堂出版、２００２年６月２５日）

発明が解決しようとする問題点は、次のとおりである。

（１）最も一般的に用いられている図４、図５に示す縦枠材２では、かぶせ材１４を含めて３本の溝形鋼をドリルねじ８で接合する必要が生じ、組み立て手間や組み立てコストが問題となる。

また、縦枠材２の上方および下方には、上下枠材が配置されることになるが、かぶせ材１４の上下端部は、その上下枠材のフランジと干渉するため、図に示すように縦枠材２よりも短くなっており、このため特に軸力に対する設計については、形鋼が３本あるにも拘わらず、構造的には２本の形鋼として見なさなければならないという効率の悪い部材配置となっている。

（２）（１）に示した欠点を補うために、図６（ｂ）に示すボックス断面の縦枠材２や図６（ｃ）に示すボックス断面の縦枠材２が提案された。図６（ｂ）に示す縦枠材２では、組み立て手間やコストにかかる問題が完全に解消されるわけではなく、また、図に示すような接合用のプレート２６が別途に必要になるものの、鋼材だけで、まぐさを受けることができ、構造的な効率は向上したといえる。さらに図６（ｃ）に示す縦枠材２を用いれば、組み立て手間をも無くすことができる。

しかし、これらのボックス断面の縦枠材２を用いると、新たな問題が生じる。すなわち、ホールダウン金物１６の縦枠材２への取付位置は、当該縦枠材の中心部（断面重心）近い方が望ましく、断面重心からの距離が大きくなると縦枠材２に付加曲げが生じることになる。

図６（ｂ）、（ｃ）に示す閉鎖型の縦枠材２を使用する場合のホールダウン金物１６は、図に示すように形鋼断面幅の半分に相当する距離分だけ、断面重心からずれた位置に接合されることになる。その結果、縦枠材２に作用する付加曲げの分補強のため板厚を割増しなければならない場合もあり、閉鎖型の縦枠材２の使用は構造上、経済上ベストな解決策とはいえない。

（３）図６（ｃ）に示す角形鋼製の縦枠材２では、形鋼同士のドリルねじ接合は発生しなくなる。しかし、角形鋼を形成するためには、リップ溝形鋼や軽溝形鋼を形成するよりも大がかりな設備（溶接設備やカシメ設備等閉鎖断面化するための接合設備）が必要となるため、形鋼の製造費用は大きくなる。

前記の問題点に鑑みて本発明は、ボックス断面の形鋼に相当する機能を有する縦枠材を構成することによりまぐさ受け材を不要とする有利性を実現し、なおかつ、従来の角形鋼で縦枠材を製作することに伴う、製作面での不合理性及び、ホールダウン金物の取付け位置の偏芯性の問題を解消したスチールハウス等の住宅用縦枠材を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、次のように構成する。

第１の発明は、複数の薄板軽量溝形鋼からなる縦枠材であって、前記縦枠材は、薄板軽量溝形鋼又はリップ付き薄板軽量溝形鋼からなるフランジ広幅溝形鋼と、その内部に収容した薄板軽量溝形鋼又は、リップ付き薄板軽量溝形鋼からなるフランジ狭幅溝形鋼とを組み合わせることで、フランジ狭幅溝形鋼のウエブをフランジ広幅溝形鋼内の中央部に位置させたうえ内外両溝形鋼を固着したことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記フランジ狭幅溝形鋼のフランジ長さは、フランジ広幅溝形鋼のフランジ長さの略２分の１であり、フランジ狭幅溝形鋼のフランジ先端部がフランジ広幅溝形鋼のウエブ内面に当接するように収容配置されており、両溝形鋼のフランジ同士が、またはフランジ広幅溝形鋼のウエブとフランジ狭幅溝形鋼のリップが、ドリルねじ、くぎ、ボルト、リベット、溶接、かしめ、接着等の接合手段により接合されていることを特徴とする。

第３の発明は、前記フランジ狭幅溝形鋼のフランジ長さは、フランジ広幅溝形鋼のフランジ長さの略２分の１であり、フランジ狭幅溝形鋼のフランジ先端部がフランジ広幅溝形鋼のリップ内面に当接するように収容配置されており、両溝形鋼のフランジが、またはフランジ広幅溝形鋼のウエブとフランジ狭幅溝形鋼のリップが、ドリルねじ、くぎ、ボルト、リベット、溶接、かしめ、接着等の接合手段により接合されていることを特徴とする。

第４の発明は、基礎に配置した薄板軽量溝形鋼からなる下枠材のウエブ内面から第１〜第３の発明に記載の縦枠材を立設し、当該縦枠材中央部に位置するフランジ狭幅溝形鋼のウエブに、ホールダウン金物における立ち上がり部を当接したうえ、該当接部をドリルねじにより接合し、ホールダウン金物における水平部を前記下枠材のウエブに載置し、前記基礎から立ち上がるアンカーボルトを下枠材のウエブとホールダウン金物の水平部のボルト挿通孔に挿通させたうえ、その突出したねじ部にナットを締結したことを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、前記縦枠材を開口部の両脇に立設し、当該縦枠材の開口部側に位置するフランジ広幅溝形鋼のウエブに溝形鋼からなる、まぐさ受け材を取り付けて、該まぐさ受け材に、まぐさの両端部をドリルねじ等で固着したことを特徴とする。

本発明によると、フランジ広幅溝形鋼の内部にフランジ狭幅溝形鋼を収容して両溝形鋼を組み合わせて縦枠材を構成するので、（１）縦枠材の断面の一部に箱形断面部が形成されていることで曲げ強度が向上し、かつ、全断面部が軸力抵抗部材として機能することで、軸方向にも強度に富む縦枠材を構成できる。

（２）縦枠材の中央部にウエブを位置させており、縦枠材を基礎構造及び天井スラブに固定するためのホールダウン金物の立ち上がり部を、前記ウエブに接合できるので、ホールダウン金物の縦枠材への取付位置は、縦枠材の中心部（断面重心）近くであるので、縦枠材に付加曲げが生じることが少ない。

（３）縦枠材はフランジ広幅溝形鋼とフランジ狭幅溝形鋼の組み合わせから構成するに拘わらず、内外の溝形鋼を貫通するようにドリルねじ等を打設することで構成でき、従来の接合板などを必要とせず、組み立て手間や組み立てコストを低減できる。

（４）縦枠材におけるフランジ広幅溝形鋼のウエブ面を壁の開口部側に面するように配置して立設することで、まぐさ受け材をウエブに取り付けることができ、従来のかぶせ材が不要である。

以下、本発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、従来と共通要素には、共通符号を付して説明する。

図１は実施形態１を示し、図（ａ）は、縦枠材２の下部をホールダウン金物１６を介して基礎１５に固定する態様を示す断面図、（ｂ）は、図（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、縦枠材２を構成するフランジ広幅溝形鋼とフランジ狭幅溝形鋼とを分離した態様の平面図である。

フランジ広幅溝形鋼２７は、広幅のフランジ２９と広幅のウエブ３０とリップ３１を有し、ほぼ正方形断面のリップ溝形鋼で構成されている。フランジ狭幅溝形鋼１８は、同じく、狭幅のフランジ３２と広幅のウエブ３３とリップ３４を有し、ほぼ長方形断面のリップ溝形鋼で構成されている。フランジ狭幅溝形鋼２８のフランジ幅（Ｌ１）は、フランジ広幅溝形鋼２７のフランジ幅（Ｌ）の略２分の１の長さである。フランジ広幅溝形鋼２７とフランジ狭幅溝形鋼２８の各ウエブ３０、３３と、リップ３１、３４の長さはほぼ同一である。

図１（ｂ）に示すように、フランジ狭幅溝形鋼２８は、そのフランジ３２の先端部のリップ３４、フランジ広幅溝形鋼２７のウエブ３０の内面に当接するように内部に収容してあり、かつ、両溝形鋼２７、２８の各フランジ２９、３２を貫通してドリルねじ８を打設することで両溝形鋼２７、２８が一体化されて縦枠材２を構成している。なお、フランジ広幅溝形鋼２７のウエブ３０とフランジ狭幅溝形鋼２８のリップ３４を貫通してドリルねじ８を打設することで両溝形鋼２７、２８を一体化してもよい。

したがって、この縦枠材２の断面の中央部にフランジ狭幅溝形鋼２８のウエブ３３が配置され、かつこのウエブ３３とフランジ広幅溝形鋼２８のウエブ３０と両側の各フランジ２９、３２とで長方形のボックス断面部３５が形成されている。

この縦枠材２の下端は、図１（ａ）に示すように、開口部を上向きにして基礎１５に配置した薄板軽量溝形鋼からなる下枠材５のウエブ５ａから立設し、縦枠材２と基礎１５とはホールダウン金物１６にて結合されている。

ホールダウン金物１６は、水平部１７と立ち上がり部１８を補強板１９で補強して構成されている。このホールダウン金物１６をフランジ広幅溝形鋼２７の溝部に配置したうえ、縦枠材２の中央部において、ホールダウン金物１６の立ち上がり部１８を、フランジ狭幅溝形鋼２８のウエブ３３に当てがい、その当接部にドリルねじ８を打設して両者を接合する。また、水平部１７は下枠材５のウエブ５ａに載置し、基礎１５に埋設されたアンカーボルト２１の上方突出部を前記水平部１７とウエブ５ａのボルト挿通孔２２を挿通させたうえ、その突出先端のねじ部にナット２３を締結する。これによりホールダウン金物１６介して縦枠材２を基礎１５に固定できる。

実施形態１において、図１（ｂ）に示すように、ホールダウン金物１６の縦枠材２への取付位置は、当該縦枠材２の中心部（断面重心）近くであるので、縦枠材２に付加曲げが生じることが少ない。

図２は、実施形態２を示す。この実施形態２では、フランジ広幅溝形鋼２７とフランジ狭幅溝形鋼２８との組み合わせ態様が、実施形態１と相異し、両溝形鋼２７、２８の断面形状と寸法は実施形態１と同じである。また、この縦枠材２と基礎１５とのホールダウン金物１６による固定構造も、実施形態１と同じである。したがって、以下では、実施形態１と相異する点を説明する。

実施形態では、図２（ｂ）に示すように、フランジ広幅溝形鋼２７内に、フランジ狭幅溝形鋼２８を同じ向きで収容し、かつ、フランジ狭幅溝形鋼２７のフランジ３２先端部のリップ３４を、フランジ広幅溝形鋼２７のウエブ３０の内面に当接したうえ、両溝形鋼２７、２８の各フランジ２９、３２を貫通してドリルねじ２８を打設することで、両溝形鋼２７、２８を一体化して縦枠材２が構成されている。なお、フランジ広幅溝形鋼２７のリップ３１とフランジ狭幅溝形鋼２８のリップ３４を貫通してドリルねじ８を打設することで両溝形鋼２７、２８を一体化してもよい。

したがって、実施形態２の縦枠材２にあっても、縦枠材２の断面の中央部にフランジ狭幅溝形鋼２８のウエブ３３が配置され、かつこのウエブ３３とフランジ広幅溝形鋼２７のウエブ３０と両側のフランジ２９とで長方形のボックス断面部３５が形成されている。実施形態２において、縦枠材２の断面の中央部に位置するフランジ狭幅溝形鋼２８のウエブ３３を介して、ホールダウン金物１６を縦枠材２の中心部（断面重心）近くに設置できる。実施形態２の縦枠材２の作用は実施形態１と同じである。

なお、本発明は、実施形態１、２に示した構成を設計変更して実施することをは構わないもので、この場合は本発明に含まれる。

（ａ）は、実施形態１に係る縦枠材をホールダウン金物にて基礎に固定する態様を示す断面図、（ｂ）は、同（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、縦枠材を構成するフランジ広幅溝形鋼とフランジ広幅溝形鋼を分離して示す横断平面図である。（ａ）は、実施形態２に係る縦枠材をホールダウン金物にて基礎に固定する態様を示す断面図、（ｂ）は、同（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は、縦枠材を構成するフランジ広幅溝形鋼とフランジ広幅溝形鋼を分離して示す平面図である。窓など開口部のある壁構造の正面説明図である。（ａ）は、まぐさを取り付けた開口部の拡大正面部分図、（ｂ）は、図（ａ）の横断平面図である。（ａ）は、従来例に係る縦枠材をホールダウン金物にて基礎に固定する態様を示す断面図、（ｂ）は、同（ａ）Ｃ−Ｃ断面図、（ｃ）は、縦枠材下部の斜視図である。（ａ）は、図５の縦枠材を構成する２つのリップ付き溝形鋼と、１つの溝形鋼からなるかぶせ材の平面図、（ｂ）、（ｃ）は、従来のボックス断面の縦枠材とこれに固定するホールダウン金物を示す平面図である。

符号の説明

１開口部
２縦枠材
２ａリップ付き溝形鋼
２ｂリップ付き溝形鋼
４開口部上枠材
５下枠材
５ａウエブ
６上枠材
８ドリルねじ
１０面材
１２まぐさ
１３まぐさ受け材
１４かぶせ材
１５基礎
１６ホールダウン金物
１７水平部
１８立ち上がり部
１９補強板
２０縦枠材のウエブ
２１アンカーボルト
２２ボルト挿通孔
２３ナット
２４フランジ
２５リップ
２６接合プレート
２７フランジ広幅溝形鋼
２８フランジ狭幅溝形鋼
２９フランジ
３０ウエブ
３１リップ
３２フランジ
３２ウエブ
３４リップ
３５ボックス断面部

Claims

複数の薄板軽量溝形鋼からなる縦枠材であって、前記縦枠材は、薄板軽量溝形鋼又はリップ付き薄板軽量溝形鋼からなるフランジ広幅溝形鋼と、その内部に収容した薄板軽量溝形鋼又は、リップ付き薄板軽量溝形鋼からなるフランジ狭幅溝形鋼とを組み合わせることで、フランジ狭幅溝形鋼のウエブをフランジ広幅溝形鋼内の中央部に位置させたうえ内外両溝形鋼を固着したことを特徴とするスチールハウス等の住宅用縦枠材。
前記フランジ狭幅溝形鋼のフランジ長さは、フランジ広幅溝形鋼のフランジ長さの略２分の１であり、フランジ狭幅溝形鋼のフランジ先端部がフランジ広幅溝形鋼のウエブ内面に当接するように収容配置されており、両溝形鋼のフランジ同士が、またはフランジ広幅溝形鋼のウエブとフランジ狭幅溝形鋼のリップが、ドリルねじ、くぎ、ボルト、リベット、溶接、かしめ、接着等の接合手段により接合されていることを特徴とする請求項１記載のスチールハウス等の住宅用縦枠材。
前記フランジ狭幅溝形鋼のフランジ長さは、フランジ広幅溝形鋼のフランジ長さの略２分の１であり、フランジ狭幅溝形鋼のフランジ先端部がフランジ広幅溝形鋼のリップ内面に当接するように収容配置されており、両溝形鋼のフランジが、またはフランジ広幅溝形鋼のウエブとフランジ狭幅溝形鋼のリップが、ドリルねじ、くぎ、ボルト、リベット、溶接、かしめ、接着等の接合手段により接合されていることを特徴とする請求項１記載のスチールハウス等の住宅用縦枠材。
基礎に配置した薄板軽量溝形鋼からなる下枠材のウエブ内面から請求項１〜３の何れか１項記載の縦枠材を立設し、当該縦枠材中央部に位置するフランジ狭幅溝形鋼のウエブに、ホールダウン金物における立ち上がり部を当接したうえ、該当接部をドリルねじ等により接合し、ホールダウン金物における水平部を前記下枠材のウエブに載置し、前記基礎から立ち上がるアンカーボルトを下枠材のウエブとホールダウン金物の水平部のボルト挿通孔に挿通させたうえ、その突出したねじ部にナットを締結したことを特徴とするスチールハウス等の住宅用縦枠材固定装置。
前記縦枠材を開口部の両脇に立設し、当該縦枠材の開口部側に位置するフランジ広幅溝形鋼のウエブに溝形鋼からなる、まぐさ受け材を取り付けて、該まぐさ受け材に、まぐさの両端部をドリルねじ等で固着したことを特徴とする請求項４記載のスチールハウス等の住宅用縦枠材固定装置。