JP3895481B2 - Frp製屋根構造体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、FRP製屋根構造体に関し、とくに大型の屋根を容易に新築したり葺き替えしたりするのに好適なFRP製屋根構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、体育館など屋根部の空間が大きい建物の屋根は、鉄骨トラス組の上にモヤを設け、その上に鋼板等を貼る手法によって建造されるのが通常である。また、数十年前には、トラスのないプレキャストコンクリート製の一体屋根材が開発され、それを用いた建物が現在に至っており、葺き替え時期に至っているものもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の屋根材、とくにプレキャストコンクリート製の一体屋根材は、単位面積当たりの重量が大きく、屋根部全体の重量も大きくなり、梁や柱への負荷が大きいため、屋根自身や建造物全体としての強度面からの耐用年数に欠けるおそれがある。
【0004】
また、単位面積当たりの重量が大きいことは、耐用年数に達した屋根材の葺き替えや、新規時においても問題となり、大型の重機を必要としたり大がかりな足場を必要とし、工期が長くなる、施工費が増大する等の問題を招いている。
【0005】
本発明の課題は、とくに大型の屋根を葺き替えたり新築するに際し、軽くて取扱い性に優れ、大型の重機等を必要としないばかりか建物の梁や柱への負荷も小さく、施工が極めて容易な、しかも耐用年数の大幅な延長が可能な、施工および性能面ともに優れたFRP製屋根構造体を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のFRP製屋根構造体は、間隔をもって対向配置されたFRP層と、両FRP層と一体的に接合されたリブとを有し、かつ、単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性が5×107 kg・mm2 以上であり、実質的に一定幅で長手方向に延び、長手方向における単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性が5×10 7 kg・mm 2 以上であり、かつ、長手方向端部に、他部材への固定用支持部が設けられていることを特徴とするものからなる。対向配置されたFRP層の間隔は、5〜30cmの範囲が好ましい。
【0007】
上記両FRP層間のリブ以外の部分は、空間に形成しておくことも可能であり、両FRP層間に、発泡体や木材等からなる低比重のコア材を配置しておくこともできる。
【0008】
このFRP製屋根構造体においては、長手方向端部に、とくに両端部に、他部材への固定用支持部が設けられていることが好ましい。支持部は、FRP製屋根構造体のFRP層と一体に形成されたFRP部材であってもよく、別体に成形され、FRP製屋根構造体に接合されたFRP部材、その他の材料からなる部材に構成してもよい。
【0009】
FRP製屋根構造体は、実質的に一定幅で長手方向に延びるが、この場合、断面形状も長手方向において実質的に一定または一様の形状であることが好ましい。
【0010】
FRP製屋根構造体の断面形状はとくに限定しないが、代表的な断面形状として、平板形、V形(U形も含む)、ハット形、W形、逆Y形、波形等を採用できる。
【0011】
また、優れた耐火、防火性能を付与するために、本発明に係るFRP製屋根構造体は、その表面に耐火層が設けられていることが好ましい。
【0012】
このようなFRP製屋根構造体は、幅方向に複数個連結して所定の屋根材に構成できる。このFRP製屋根構造体が、実質的に一定幅で長手方向に延びているので、単に幅方向に連接していくだけで、所望の面積の屋根が容易に形成できる。
【0013】
複数個連結する場合には、連結部において、隣接するFRP製屋根構造体間に間隙を形成しておくこともできる。このように間隙を設けると、組付誤差や熱変形(熱膨張や熱収縮)が容易に吸収される。また、雨漏れ等を防止するために、連結部が防水部材(たとえば、防水シート状部材)で被覆されていることが好ましい。
【0014】
このような本発明に係るFRP製屋根構造体においては、単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性が5×107 kg・mm2 以上とされることにより、とくに長手方向における単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性が5×107 kg・mm2 以上とされることにより、屋根構成部材として十分に高い剛性が確保される。そしてFRPを主体とした屋根材であるため、単位面積当たりの重量を従来品の1/2以下に小さくすることができ、運搬や施工が容易になるとともに、施工後の建物への負荷も大幅に軽減される。また、屋根全体を大幅に軽量化できるため、柱や梁のスパンを長くすることも可能になる。また、大型の重機や大がかりな足場が不要になり、施工期間が短縮されるとともに施工費も低減される。なお、単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性や、長手方向における単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性は、通常20×107 kg・mm2 以下であれば、本発明の目的、効果を奏する上で十分である。
【0015】
また、実質的に一定幅で長手方向に延びるので、とくに幅方向に容易に複数個連接することができ、個々のFRP製屋根構造体は小さいサイズ(幅)のものでありながら、連接により容易に大型の屋根に構成できる。したがって、運搬や施工時には比較的小さなサイズのFRP製屋根構造体として取扱い性を向上しつつ、最終的には所望の形状の大面積の大型の屋根を実現できる。その結果、新築のみならず、屋根の葺き替えの作業が大幅に容易化される。
【0016】
さらに、外面がFRPで形成されるので、基本的に錆発生の問題がなく、耐食性にも優れているので、耐久性の大幅な向上が可能となり、耐用年数の大幅な延長が可能である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施態様に係るFRP製屋根構造体を示している。図1において、1はFRP製屋根構造体1個分を示しており、該FRP製屋根構造体1は、本実施態様ではU形の断面形状を有している。FRP製屋根構造体1は、間隔をもって対向配置されたFRP層2と、表裏の両FRP層2間にわたって延び両FRP層と一体的に接合されたリブ3とを有している。リブ3は、FRP層2とは別の材質から構成することもできるが、同一の、あるいは同種のFRPから構成することが、接合性、軽量性の面から好ましい。リブ3をFRP層2と異種の材料から構成する場合、同一または同種のFRPから構成する場合のいずれにおいても、FRP層2とは一体成形によって所定位置に配置することが好ましい。本実施態様では、FRP層2間のリブ3のない部分は、空間4に形成されている。リブ3は、とくに、FRP製屋根構造体1の長手方向における単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性が6×107 kg・mm2 となるように、配置位置、ピッチ等が決められている。
【0018】
このFRP製屋根構造体1は、実質的に一定幅Wで長手方向に延びている。本実施態様では、断面形状も一定または一様のまま長手方向に延びているが、実質的に一定の幅Wを有する限り、断面形状は必要に応じて多少変化してもよい。
【0019】
FRP層2を構成するFRPの強化繊維やマトリックス樹脂はとくに限定されず、周知のいかなるものも採用できる。たとえば強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等を使用でき、マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂の他、各種熱可塑性樹脂も使用できる。
【0020】
図2は、上記図1に示した形態の空間4部分に、コア材5を配置(充填)したサンドイッチ構造のFRP製屋根構造体6を示している。コア材5としては、木材や発泡体、ハニカム体等を使用でき、軽量性の点からは、比重の小さい発泡体がより好ましい。とくにこのようなコア材5の使用により、剛性のみならず、断熱性や遮音性も向上できる。
【0021】
図3は、断面形状が図1や図2に示したものとは若干異なる、V形のFRP製屋根構造体7を示している。本実施態様においては、FRP製屋根構造体7の長手方向端部、とくに両端部に、他部材への固定用支持部8が設けられている。支持部8は、別体に成形したものをFRP製屋根構造体7に接着等により接合してもよく、FRP製屋根構造体7のFRP層と一体に成形してもよい。とくに一体成形することにより、FRP製屋根構造体7の本体部と強固に接合され、全体として強度、剛性の高い構造に構成できる。支持部8は、必要に応じて、とくにFRP製屋根構造体が長手方向に長い場合には、途中にさらに追加して設けるようにしてもよい。
【0022】
また、上記のような個々のFRP製屋根構造体は、複数個幅方向に連結することができる。個々のFRP製屋根構造体が実質的に一定幅に形成されているので、次々に幅方向に連接するだけで、容易に所望の面積の屋根材に形成される。
【0023】
連結構造は、たとえば図4に示すように、互いに隣接するFRP製屋根構造体1を、所定の間隙11をもって、適当な締結部材12(たとえば、ボルト)を介して連結することができる。このような間隙11を形成しておくことにより、FRP製屋根構造体1個々の寸法誤差や、組付時の誤差、さらには、日射の有無等による屋根の熱膨張、熱収縮などの熱変形を容易に吸収できるようになる。
【0024】
上記のような連結部13は、たとえば図5に示すように、防水シート材等からなる防水部材14で被覆しておくことにより、容易に防水構造を実現でき、雨漏れ等は容易に防止される。
【0025】
また、上記各実施態様では、断面形状がU形またはV形のFRP製屋根構造体を示したが、断面形状としては、実質的に自由に任意の形状を採用できる。たとえば図6の(A)に示すような単なる平板形のFRP製屋根構造体21、(B)に示すようなハット形のFRP製屋根構造体22、(C)に示すようなW形のFRP製屋根構造体23、(D)に示すような逆Y形のFRP製屋根構造体24、(E)に示すような波形のFRP製屋根構造体25とすることができる。
【0026】
さらに、屋根材としての適性をより向上し、耐火性能を高めるために、たとえば図7に示すように、FRP製屋根構造体31の表面(片面または両面)に、耐火層32を設けることが好ましい。耐火層32を構成する耐火材としては、耐火塗料や発泡性の耐火性プラスチック材を使用できる。発泡性耐火性プラスチック材は、所定の温度に加熱されると発泡して断熱性能を発揮するものである。
【0027】
上記のような構成を有する本発明に係るFRP製屋根構造体においては、まず、FRPを主体とした構成であるため、単位面積当たりの重量が従来品の1/2〜1/3と大幅に低減されるので、運搬が容易で、施工に際しても大型の重機や大がかりな足場が不要であり、工期が短くなるとともに、施工費が大幅に低減される。また、一定幅を有するFRP製屋根構造体を所定個数容易に連接でき、所望の大面積の屋根を容易に形成できるとともに、屋根全体の重量を大幅に低減できる。したがって、建物の梁や柱への負荷が小さくなり、これら梁や柱のサイズを小さくしたり、スパンを拡げたりすることが可能になり、材料費が節約されるとともに設計の自由度も増大する。
【0028】
また、図2に示すようなサンドイッチ構造を採用すれば、軽量性を維持しつつ、強度、剛性をさらに高めることが可能で、梁や柱のスパンをさらに拡げることも可能になる。また、サンドイッチ構造により、断熱性や遮断性の向上をはかることもできる。
【0029】
また、FRP層を主体とした屋根材であるため、耐久性に優れるとともに、本質的に錆発生や腐朽などのおそれがなくなり、寿命が延びて、耐用年数の大幅な延長が可能となる。
【0030】
また、図4に示したような連結構造を採用すれば、所定個数のFRP製屋根構造体を容易に連接できるとともに、組付誤差や熱変形を容易に吸収できるようになり、さらに施工の容易化、耐久性の向上をはかることができる。また、図5に示したような防水構造を採用すれば、雨漏れ等に対しても完全に手当てできる。
【0031】
また、図3に示したような支持部8を一体に形成することにより、施工に際しての他部材との取り合いや他部材への取り付けが容易化される。また、支持部8の設置部分に、特別に強化繊維を配して補強する等の必要もない。
【0032】
また、図7に示したような耐火層32を設けておくことで、優れた防火性能を有する屋根材を実現できる。
【0033】
さらに、図6に各種断面形状を例示したように、V形やU形の他、ハット形、W形、逆Y形、波形等の断面形状を採用することができ、これらの断面形状を採用することによって、建物内部で発生した音が、屋根部材からの反射音と打ち消し合い、静かな居住空間を得ることができる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のFRP製屋根構造体によれば、リブを有し、曲げ剛性が特定値以上のFRP製屋根構造体としたので、十分な強度、剛性を確保しつつ軽量で取扱い性に優れ、施工が容易で工期も短く建物への負荷を小さく抑えることができ、所望の大面積の屋根も容易に新築、葺き替え可能で、かつ、耐用年数の長い、施工面、性能面ともに優れた屋根材を提供できる。とくに、一定幅で長手方向に延び、長手方向における曲げ剛性が特定値以上のFRP製屋根構造体とすることにより、これらの効果を一層助長できる。
【0035】
また、このFRP製屋根構造体にコア材を含むサンドイッチ構造を採用したり、FRP製屋根構造体同士の連結部に特定の構造を採用したり、あるいは、表面に耐火層を設けた構造を採用すれば、一層優れた性能の屋根材を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様に係るFRP製屋根構造体の部分斜視図である。
【図2】本発明の別の実施態様に係るFRP製屋根構造体の断面図である。
【図3】本発明のさらに別の実施態様にかかるFRP製屋根構造体の斜視図である。
【図4】FRP製屋根構造体同士の連結構造の一例を示す断面図である。
【図5】連結部の別の構造例を示す断面図である。
【図6】各種断面形状の例を示す概略断面図である。
【図7】耐火層を設けた例を示す断面図である。
【符号の説明】
1、6、7、21、22、23、24、25、31 FRP製屋根構造体
2 FRP層
3 リブ
4 空間
5 コア材
8 支持部
11 間隙
12 締結部材
13 連結部
14 防水部材
32 耐火層
Claims (7)
- 間隔をもって対向配置されたFRP層と、両FRP層と一体的に接合されたリブとを有し、かつ、単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性が5×107 kg・mm2 以上であり、実質的に一定幅で長手方向に延び、長手方向における単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性が5×10 7 kg・mm 2 以上であり、かつ、長手方向端部に、他部材への固定用支持部が設けられていることを特徴とするFRP製屋根構造体。
- 両FRP層間にコア材が配置されている、請求項1のFRP製屋根構造体。
- 断面形状が、平板形、V形、ハット形、W形、逆Y形、波形のいずれかである、請求項1または2のFRP製屋根構造体。
- 表面に耐火層が設けられている、請求項1〜3のいずれかに記載のFRP製屋根構造体。
- 幅方向に複数個連結されている、請求項1〜3のいずれかに記載のFRP製屋根構造体。
- 連結部において、隣接するFRP製屋根構造体間に間隙が形成されている、請求項5のFRP製屋根構造体。
- 連結部が防水部材で被覆されている、請求項5または6のFRP製屋根構造体。
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