JP2010265736A - 支持金物の固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
設置位置の制約が緩和され、工事も行い易い支持金物の固定構造を提供する。
【解決の手段】
軽量気泡コンクリートパネルを有する建物外部の床に積載する積載物を支持する支持金物の固定構造であって、固定部材挿通孔を有し、床に載置される支持金物と、前記支持金物の固定部材挿通孔に対応して穿設されたパネル貫通孔を有し、前記床の所定位置に形成された支持金物固定部と、前記支持金物の固定部材挿通孔と前記支持金物固定部のパネル貫通孔に対して上方から挿通することによって、前記支持金物と軽量気泡コンクリートパネルとを同時に挟み込み前記支持金物を固定する固定部材と、を有することを特徴とする支持金物の固定構造を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、陸屋根やベランダ等の建物の外部床を利用して、太陽光発電装置等の積載物を搭載する際に使用する支持金物の固定構造に関する。

従来では、鉄骨造の軸組からなり、軽量気泡コンクリートパネル（以下、ＡＬＣパネルとする）からなる陸屋根やベランダ等の外部の床を有する建物において、外部の床に太陽光発電装置等の積載物を搭載する場合、大きな荷重が作用して防水層を傷めたり防水層のメンテナンスに支障が生じたりすることを防ぐ為、積載物を床で直接荷重を支持させず、床を支持する梁に床面から突出した支持金物を取り付け、この支持金物の上に架台等を適宜介在させて積載物を搭載するのが一般的であった。

既築の建物に積載物を後から設置する場合であっても、上記のような構成とすることが好ましく、更に、施工にあたっては、天井等の内装部材に手を加えることなく、建物外部側からの作業のみで工事が完結するのが好ましい。

例えば特許文献１には、上記設置を実現する方法が記載されている。この方法は、防水シートや発泡断熱材をカッターナイフ等で切断して除去し、ＡＬＣパネルを部分的に露出させておき、露出したＡＬＣパネル及びＡＬＣパネルを支持する梁の上フランジを貫通するセルフドリルビス（固定部材）にて支持金物を固定し、支持金物周囲の断熱材や防水シートを復旧するものである。

上記方法は、積載物が比較的重い場合、あるいは地震時や強風時に固定部材に大きな引抜力が作用する場合には、鉄筋コンクリートスラブ等と比較して強度の小さなＡＬＣパネルに大きな力が作用せず、梁がアンカーとして機能するので好ましい。

特開２００３−２６８９３７号公報

しかし、上記方法は、支持金物を梁の上フランジに固定するので、積載物の設置位置や方向が限定される。従って、例えば太陽光発電装置や太陽熱温水器等のように、梁の材軸方向とは関係なく方角に従って設置したほうがエネルギーの取得効率がよい場合であっても、そのような対応が難しかった。特に太陽光発電装置は比較的軽量であり、風荷重によって固定部材に作用する引抜力に対しても配慮されている場合には、設置位置にあまり制約のない方法が望まれていた。

また、セルフドリルビスを鋼材からなる梁のフランジに貫通させるのはかなりの労力が必要であり、工事中の振動や騒音に注意をする必要もあった。

本発明は、このような従来技術の有する課題を解決し、設置位置の制約が緩和され、工事も行い易い支持金物の固定構造を提供することを目的とするものである。

本発明に係る支持金物の固定構造は、軽量気泡コンクリートパネルを有する建物外部の床に積載する積載物を支持する支持金物の固定構造である。該支持金物の固定構造は、固定部材挿通孔を有し、床に載置される支持金物と、前記支持金物の固定部材挿通孔に対応して穿設されたパネル貫通孔を有し、前記床の所定位置に形成された支持金物固定部と、前記支持金物の固定部材挿通孔と前記支持金物固定部のパネル貫通孔に対して上方から挿通することによって、前記支持金物と軽量気泡コンクリートパネルとを同時に挟み込み前記支持金物を固定する固定部材と、を有することを特徴とする。

上記構成から成る支持金物の固定構造によれば、支持金物の固定の対象がＡＬＣパネルであるので、固定部材の取り付け位置の制約が少なく、現場での貫通孔の穿設も容易である。

本発明の一態様によれば、前記支持金物の固定構造において、前記固定部材挿通孔は、引き抜き耐力上の必要数よりも多く穿設されており、前記支持金物固定部は、前記複数の固定部材挿通孔に対応して引き抜き耐力上の必要数に応じた数のパネル貫通孔が穿設されて形成される。

支持金物のベース部の固定部材挿通孔が引き抜き耐力上の必要数よりも多く穿設され、その中から必要数だけ選択して固定する構成の場合、固定部材の位置が限定されないので、パネル貫通孔の穿設の途中で穿孔具先端が鉄筋に接触したとしても、適宜穿設する位置を変更することができ、支持金物の位置を変更する事態に陥る可能性を低減することができる。

また、本発明の一態様によれば、前記支持金物の固定構造において、前記支持金物は、前記支持金物固定部と当接する円形板状のベース部を有し、前記固定部材挿通孔は、前記ベース部に穿設される。

支持金物が円形のベース部を有する場合、支持金具に転倒モーメントが作用しても支持金具のベース部は角（かど）が立っていないのでＡＬＣパネルに対してめり込んで不安定となることが防止できる

また、本発明の一態様によれば、前記支持金物の固定構造において、前記支持金物は、前記ベース部と前記ベース部から起立した起立部とからなり、前記起立部は、前記支持金物固定部に固定された前記ベース部に対して回転させることで方向調整可能に取り付けられている。

起立部は、支持金物固定部に固定されたベース部に対して方向調整可能に取り付けられているので、ベース部の方向とは関係なく起立部を正しい方向に向けて設置することができ、施工の精度が要求されず、作業が容易となる。また、パネル貫通孔の穿設の途中で穿孔具先端が鉄筋に接触した場合の回避も容易である。

また、本発明の一態様によれば、前記支持金物の固定構造において、前記床は、前記軽量気泡コンクリートパネルに敷設された板状の断熱材と、該断熱材に敷設された防水シートと、を有し、前記支持金物固定部は、前記支持金物の固定位置に対応させて前記軽量気泡コンクリートパネルより上の層を部分的に切削して軽量気泡コンクリートパネル表面が露わにされたものである。

床が、ＡＬＣパネルに加えて、板状の断熱材と、防水シートと、を有する場合、支持金具固定部を圧縮力によって変形しやすい板状断熱材等を除去しＡＬＣパネル表面を露わにした状態とすることによって、より安定した固定構造とすることができる。

また、本発明の一態様によれば、前記支持金物の固定構造において、前記支持金物固定部は、コアカッターを用いて円柱状に形成される。

コアカッターを使用して防水シート及び板状の断熱材を切削した場合、防水シート及び板状の断熱材は、軟質の材料であり、ＡＬＣパネルはこれらに比較して硬質の材料であるので、切削作業の音、抵抗等によって刃先がＡＬＣパネルに到達したか否かを容易且つ正確に推定することができ、ＡＬＣパネルの切削を防止することができる。また、切削された防水シート片及び板状の断熱材片はコアカッターを引き上げた際に、円筒形の刃の内部に収まった状態で引き抜かれるので、作業の手間も緩和される。
更に、支持金物が円形のベース部を有し、ベース部の径に対応したコアカッターを用いて円柱状に切削することにより、切削領域を最小限に抑えることができ、更に作業の手間を低減することができる。

また、前記積載物は、太陽光利用装置であることが好ましい。

太陽光発電装置、太陽熱温水装置等の太陽光利用装置に用いた場合、方角に応じたより好ましい支持金物の固定位置を選択することができエネルギー取得効率を向上させることができる。

本発明によれば、設置位置の制約が緩和され、工事が行い易い支持金物の固定構造を提供することができる。

本発明に係る支持金物を用いた太陽光利用装置の設置例の概略図である。 本発明に係る支持金物の概略図である。 本発明に係る支持金物の上面図である。 本発明に係る支持金物の上板部及び底板部の概略図である。 本発明に係る固定部材７の概略図である。 本発明に係る支持金物の設置の手順を説明する図である。

以下に、一実施形態を例に挙げて本発明を詳細に説明するが、この実施形態は本発明の理解を助けるために記載するものであって、本発明を記載された実施形態に限定する趣旨で無いことは自明である。

先ず、図１を用いて、建物Ａの外部の床１（屋根）に、架台Ｂを介して設けられた太陽光利用装置（太陽電池モジュール）Ｃの構成について説明する。建物Ａは、鉄骨の軸組、ＡＬＣパネルからなる壁、床によって基本躯体が構成された既設の工業化住宅の概念図である。

建物Ａの外部の床１（屋根）は、Ｈ型鋼からなる梁２の上フランジ２ａ上に載置されたＡＬＣパネル３、その上部に敷設された板状の断熱材４、及びその上部に敷設された防水シート５という層構成をなしている。防水シート５は軟質塩化ビニル樹脂からなる。

図１において、太陽光利用装置（太陽電池モジュール）Ｃは、建物Ａの床１に取り付けられた複数の支持金物６に架け渡された架台Ｂを介して取り付けられている。

次に、本実施形態に係る支持金物６の構成について説明する。図２に示すように、支持金物６は、起立部６ａと、起立部６ａの下端部に取り付けられるベース部６ｂとからなる。

更に起立部６ａは円筒状の胴部６ａ１と胴部６ａ１の上端に取り付けられた正方形、板状の上板部６ａ２とからなる。ベース部６ｂは正方形板状の底板部６ｂ１と底板部６ｂ１に取り付けられた突出部６ｂ２とからなる。

胴部６ａ１の下端の外面には雄ねじ部が設けられ、円筒状の突出部６ｂ１の内面には雌ねじ部が設けられており、突出部６ｂ２に胴部６ａ１を螺入することで支持金物６が構成される。この状態では、図３に示すように、起立部６ａの胴部６ａ１及び上板部６ａ２、並びにベース部６ｂの底板部６ｂ１及び突出部６ｂ２の平面的な中心（図心）が一致する。

図４に示すように、ベース部６ｂの底板部６ｂ１には、同心円上かつ等間隔に８ケの固定部材挿通孔６ｂ１ａが穿設されている。ベース部６ｂの取り付けについては、８ケの固定部材挿通孔６ｂ１ａのうち、少なくとも２ケを利用して固定すれれば、所望の引き抜き強度が確保されるように各部の設計がなされている。

なお、底板部６ｂ１の形状は特に限定はされるものではないが、底板部６ｂ１を円形として、更に支持金物固定部９を底板部６ｂ１の径に対応した径の切削刃を装着したコアカッターを用いて形成すると、切削範囲や補修範囲を必要最小限度に留めることができ好ましい。

また、起立部６ａの上板部６ａ２には、太陽光発電装置Ｂ設置用の架台Ｃを取り付けるための４つの孔６ａ２ａが等間隔且つ中心からの離間寸法が等しくなるように穿設されている。

ＡＬＣパネルに支持金物６を固定するためには、図５に示すような固定部材７を用いる。
固定部材７は、雄ねじ部７ａ１をもつ軸７ａと、軸７ａの先端にリベット７ｄによって回動可能に取り付けられたロールプレート７ｂと、軸７ａの中央部で支持され雄ねじ部７ａ１を囲むようにらせん状に取り付けられたらせんバネ７ｃとからなる。

ロールプレート７ｂは通常ねじりバネによって付勢されて軸７ａに対して直角となっている。即ち、通常状態で固定部材７は全体としてＴ字状となっている。

図５で点線で示すようにロールプレート７ｂをたたみ軸と一直線状態にしてパネルの貫通孔に挿入し、ロールプレート７ｂがパネル裏面から完全に突出するとロールプレート７ｂがひげバネによって通常状態にもどって裏面に掛止される。なお、らせんバネ７ｃの端部の径は貫通孔の径よりも大きく設定されているので手を離しても落下することはない。

そして、表面から突出した軸の雄ねじ部７にナット（図示せず）を螺合させ、ロールプレート７ｂとナットによってパネルと被固定部材とを挟み込むことにより被固定部材をパネルに固定する。このように固定することにより、大きな引抜力に対抗することが可能である。

固定部材７はこのような構成に限定されるものではなく、パネルに対して一方向（床の上）からの作業のみで装着でき、パネル裏面側に突出した掛止部とパネル表面側から取り付けるナット等によってパネルと被固定部材とを挟み込むことにより、大きな引抜力に耐え得るように被固定部材をパネルに固定することが可能なものであればよい。

次に、図６を参照して、本実施形態に係る支持金物６を用いた太陽光利用装置Ｃの設置方法について、その手順を説明する。

１．事前作業
事前の作業としては、設置の対象となる太陽光利用装置Ｂ、又は装置支持用の架台Ｃの大きさ、接続部の位置、方角等を考慮して、予め図面上で鉄骨梁２の上フランジ２ａの位置やＡＬＣパネル等の強度上問題となる位置等を避けて設定した支持金物６の位置（特に起立部６ａの中心位置）を特定する。そして、この位置決めに基づき、防水シート５の表面に墨出しを行なって支持金物６の固定位置を明示する。

墨出しは、図６（ａ）に示すように、交差する２本の直線１０ａの交差点で中心位置を明示し、更に実際の支持金物６のベース部６ｂを防水シート５面に載置し、ベース部６ｂを定規としてベース部６ｂ及び支持金物挿通孔６ｂ１の輪郭１０ｂ及び１０ｃを油性マーカー等で明示する（図６（ｂ））。

なお、梁２やＡＬＣパネル３のサイズや配置は、建物設計時に作成され施工会社のアフターサービス部門に保管されている梁伏図、床伏図等の設計図書に基づいて、特定することが可能である。

２．支持金物固定部９形成工程（パネル貫通孔３ａの穿設工程）
次に、図６（ｂ）に示すように、防水シート５の表面に明示した支持金物挿通孔６ｂ１の墨を目安にして、穿孔具１１を用いてパネル貫通孔３ａを穿設する。

ここで、ＡＬＣパネル内部には、補強のために鉄筋が設けられている場合があり、前記パネル貫通孔３ａの穿設時に、ＡＬＣパネル内部の補強鉄筋に当たる可能性がある。この際は作業を中断し、他の固定部材挿通孔６ｂ１ａ位置において穿設作業を行う。

続いて、２ケ目のパネル貫通孔３ａを穿設する。このとき、強度上好ましい１ケ目のパネル貫通孔３ａの対角線上の固定部材挿通孔６ｂ１ａ位置において穿設する。しかし、この場合もＡＬＣパネル３内部の補強鉄筋に当たる可能性がある。この際は作業を中断し、隣接する固定部材挿通孔６ｂ１ａの位置で穿設作業を行う。ここでもなおかつＡＬＣパネル３内部の補強鉄筋に当たる場合は隣接するもう一方の固定部材挿通孔の位置で穿設作業を行う。

なお、２ケのパネル貫通孔位置に所定のルールを超える著しい偏りがある場合には、パネル貫通孔３ａを適宜穿設すればよい。

３．支持金物固定部９形成工程（ＡＬＣパネルより上の層の切削工程）
次に、図６（ｃ）に示すように、防水シート５表面の墨１０を目安にして、円筒状の切削刃（例えば、ホールソー）を装着したコアカッター１２を用いて、床１に凹状の支持金物固定部８を設ける。

板状断熱材４の上端面は、水を排出するための勾配を床１に形成するために、所定の方向に１００分の１程度の傾斜が設けられ、位置によって厚さが異なる。
設計図書により支持金物固定部９における板状断熱材４の厚さを把握することはできるので、予め厚さを確認しておき所定の深さに達したところで切削作業を終えてももよい。
また、予めピン等を突き刺して厚さ（ＡＬＣパネルまでの深さ）を確認しておくことも可能である。

しかし、板状断熱材４とＡＬＣパネル３とでは硬度が大きく異なるので、このような事前の煩雑な作業を行わなくとも、切削作業中に作業者の手に伝わる振動の変化や音の変化などでＡＬＣパネル３に切削刃の先端が到達したことを確認することができる。

切削された板状断熱材片４ａは、コアカッター１２を引き上げた際に、円筒状の切削刃の内部に収容された状態で引き抜かれる。カッターナイフ等で切れ目を入れて取り除く場合と比べ、作業に要する手間を低減することができる。

４．固定部材７による支持金物６のベース部６ｂの固定工程
次に、パネル貫通孔３ａと固定部材挿通孔６ｂ１ａとの位置合わせを行う。

固定部材７のハンガープレート７ｂをたたんで軸７ａと一直線状態にして、パネル貫通孔３ａ及び固定部材挿通孔６ｂ１ａに挿入し、ハンガープレート７ｂをＡＬＣパネル３裏面から突出させる。すると、ハンガープレート７ｂが元の状態（Ｔ字状）に戻り、ＡＬＣパネル３裏面に掛止される。

この状態で、軸７ａの雄ねじ部にワッシャー（図示せず）をセットしたうえでナット９を螺入し、ナット９とハンガープレート７ｂとで、ＡＬＣパネル３と固定金物６のベース部６ｂとを挟み込むことにより、図６（ｄ）に示すように、ベース部６ｂをＡＬＣパネル３に固定する。

５．床の復旧工程（防水シート５及び断熱材４の補修）
次に、支持金物６のベース部６ｂを設置するために除去した防水シート５及び断熱材４の補修を行う。

図６（ｅ）に示すように、支持金物固定部８の支持金物６周囲の隙間に補修用断熱材４ｂを充填する。この場合、補修用断熱材４ｂとして新たに断熱材を使用しても構わないが、コアカッターで切削された板状断熱材片４ａは形状が維持されるので、切削した板状断熱材片４ａを保管しておき、これを支持金物６の形状に応じて加工して嵌めこむことで、容易に充填することができる。

次に、防水シート５の切削部分を覆う補修用防水シート５ａを、防水シート５に溶着あるいは融着することにより、防水シート５の切削部分の防水処理を行う。補修用防水シート５ａは、支持金物６位置を塞がないように中央に穴が開けられている。

なお、支持金物６のベース部６ｂの固定工程までで、ＡＬＣパネル３に欠損が生じている場合には適宜補修する。

６．ハット状防水シート５ｂと支持金物６の起立部６ａの取り付け工程
支持金物６の起立部６ａの胴部６ａ１の外径に対応した内径を有するハット状防水シート５ｂを所定の位置に置く。

起立部６ａの胴部６ａ１を、ハット状防水シート５ｂの筒状部分にくぐらせ、ベース部６ｂの突出部６ｂ２に螺入することで、ハット状防水シート５ｂの位置を固定し、この状態でハット状防水シート５ｂを補修用防水シート５ａに溶着あるいは融着する（図６（ｆ））。

そして、起立部６ａの上板部６ａ２の向きを確認したうえで、ハット状防水シート５ｂの筒状部分を起立部６ａの胴部６ａ１に溶着あるいは融着する。

なお、起立部６ａは完全に螺入することで、上板部６ａ２の固定部材挿通孔６ｂ１ａの向きはほぼ正しい状態となるが、若干の誤差は生じる。また、パネル貫通孔３ａの施工誤差（位置のずれ）がある場合は固定部材挿通孔６ｂ１ａの位置がずれる。

従って、螺入量を調整して固定部材挿通孔６ｂ１ａの向きが正しくなるようにする作業は必須であるが、この調整作業による上板部６ａ２のレベルのずれは問題にならない。また、起立部６ａは他の起立部６ａと架台Ｃで連結され、ハット状防水シート５ａで固定もされるので完全に螺入されていなくとも緩んで外れる虞はない。

換言すれば、ベース部６ｂは、その中心位置さえ正しい位置となっていればよく、ベース部６ｂが中心位置を支点として回転した状態で固定されても問題となることはない。

従って、ベース部６ｂを円形の墨からずらすことなく当初の位置から回転させて固定部材挿通孔６ｂ１ａの位置を変更し該位置にパネル貫通孔３ａを穿設してもよい。あるいは、ベース部６ｂを定規としないで中心位置から固定部材挿通孔６ｂ１ａまでの寸法に等しい半径を有する円上の任意の位置をパネル貫通孔３ａ位置として穿設してもよい。

７．太陽光利用装置Ｃの据付工程
上記支持金物６の設置を、架台Ｂを支持する本数分行い、それぞれ上板部６ａ２の孔６ａ２ａを利用して支持金物６上に架台Ｂを取り付ける。そして、架台Ｂに太陽光利用装置Ｃを取り付け、配線・配管等の作業を行う。

以上のように、本実施形態に係る支持金物の固定構造及び固定方法によれば、支持金物の固定の対象がＡＬＣパネルであるので、固定部材の取り付け位置の制約が少なく、現場での貫通孔の穿設も容易である。

以上説明したように、本発明に係る支持金物の固定構造及び固定方法によれば、設置位置の制約が緩和され、工事が行い易いという効果を得ることができる。

また、本発明に係る支持金物の固定構造及び固定方法によれば、太陽光発電装置用架台の支持金物に限定されず、様々な積載物に適用することができ、例えば斜線制限に抵触しないように積載物の設置位置を設定する場合にも有効である。なお、本発明に係る支持金物の固定構造及び固定方法は、既築の建物にも限定されず、新築の建物においても適用が可能である。

１ 外部の床
２ 梁
２ａ フランジ
３ ＡＬＣパネル
３ａ パネル貫通孔
４ 断熱材
４ａ 板状断熱材片
４ｂ 補修用断熱材
５ 防水シート
５ａ 補修用防水シート
５ｂ ハット状防水シート
６ 支持金物
６ａ 起立部
６ａ１ 胴部
６ａ２ 上板部
６ｂ ベース部
６ｂ１ 底板部
６ｂ２ 突出部
７ 固定部材
７ａ 軸
７ａ１ 雄ねじ部
７ｂ ロールプレート
７ｃ らせんバネ
７ｄ リベット
８ 支持金物固定部
９ ナット
１０ａ 中心位置決め墨
１０ｂ ホールソー位置決め墨
１１ ドリル歯
１２ ホールソー
Ａ 建物
Ｂ 架台
Ｃ 太陽光利用装置

Claims (7)

1. 軽量気泡コンクリートパネルを有する建物外部の床に積載する積載物を支持する支持金物の固定構造であって、
   固定部材挿通孔を有し、床に載置される支持金物と、
   前記支持金物の固定部材挿通孔に対応して穿設されたパネル貫通孔を有し、前記床の所定位置に形成された支持金物固定部と、
   前記支持金物の固定部材挿通孔と前記支持金物固定部のパネル貫通孔に対して上方から挿通することによって、前記支持金物と軽量気泡コンクリートパネルとを同時に挟み込み前記支持金物を固定する固定部材と、を有することを特徴とする支持金物の固定構造。
2. 前記固定部材挿通孔は、引き抜き耐力上の必要数よりも多く穿設され、前記支持金物固定部は、前記複数の固定部材挿通孔に対応して引き抜き耐力上の必要数に応じた数のパネル貫通孔が穿設されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載した支持金物の固定構造。
3. 前記支持金物は、前記支持金物固定部と当接する円形板状のベース部を有し、前記固定部材挿通孔は、前記ベース部に穿設されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載した支持金物の固定構造。
4. 前記支持金物は、前記ベース部と前記ベース部から起立した起立部とからなり、
   前記起立部は、前記支持金物固定部に固定された前記ベース部に対して回転させることで方向調整可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載した支持金物の固定構造。
5. 前記床は、
   前記軽量気泡コンクリートパネルに敷設された板状の断熱材と、
   該断熱材に敷設された防水シートとを有し、
   前記支持金物固定部は、前記支持金物の固定位置に対応させて前記軽量気泡コンクリートパネルより上の層を部分的に切削して軽量気泡コンクリートパネル表面が露わにされたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した支持金物の固定構造。
6. 前記支持金物固定部は、コアカッターを用いて円柱状に形成されたことを特徴とする請求項５に記載した支持金物の固定構造。
7. 前記積載物は、太陽光利用装置であることを特徴とする請求項１乃至６に記載した支持金物の固定構造。

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