JP4003176B2 - ２辺支持板ガラス構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補強された２辺支持板ガラス構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建築物では、サッシを使用することなく板ガラスを支持し、外壁を構築している例が増えてきている。外壁構法としては、リブガラスを用いたガラススクリーン構法（例えば、特許文献１）や、ＤＰＧ（Dot-Point-Glazing ）構法（例えば、特許文献２）などが知られている。
【０００３】
一方、一般の事務所ビル等では、横連窓の板ガラス２辺支持が多用される場合が多い。通常のサッシ部材を使った場合では、縦目地のサッシ部材が眺望の妨げとなるため、板ガラスを２辺支持構造とすることで、縦のサッシ部材を無くし、眺望を確保しようとするためである。
【０００４】
しかしながら、従来の２辺支持板ガラス構造では、受風圧時に非支持辺の変位、応力が大きくなるため、板ガラスの剛性を高める必要があり、そのために、板ガラスの板厚が厚くなるという欠点があった。板厚を厚くしても、通常のフロート板ガラスでは、非支持辺の寸法をあまり大きくできない。ガラスの許容応力を向上させた強化ガラスや倍強度ガラスを使用すれば、非支持辺の寸法を大きくすることはできるが、コストアップになるという欠点があった。
【０００５】
ガラススクリーン構法は、通常のサッシ構法での縦枠部材が、ガラスのリブガラスで構成されているため、眺望を確保するという点では優れているが、リブガラスの上下端部をサッシ枠に固定支持するため、サッシ枠形状がＴ字型や十字型と複雑になり、リブガラスの両端付近がデッドスペースとなるなどの欠点があり、眺望や透明性が特に要求されるショールームや、競馬場などの特殊なケースでのみ、採用されることが多かった。
【０００６】
一般の事務所ビルでの使用を考えた場合、ガラススクリーン構法における前述のデッドスペースの増加は致命的であり、採用されることは非常に少ないと言える。
【０００７】
ＤＰＧ構法は、透明性の確保という点では優れた構法であるが、ガラスに孔を明けて点支持するため、強化ガラスが必要となるなどのコストアップという欠点を有していた。
【０００８】
２辺支持で大きな開口部を設けられない理由は、非支持辺の剛性が不足しているためである。その解決策として、補強材を非支持辺に接着し、非支持辺の剛性を高めた構造が開示されている（特許文献３）。しかしながら、この構造は、補強材が金属製のサッシ部材であるため、板ガラス間の目地部の透明性を損なうという欠点を有していた。
【０００９】
一方、板ガラスの剛性を同じ板ガラスを端部に積層することで補強する構造が開示されている（特許文献４）。この構造によれば、剛性を高める部材は、ガラスであるため、眺望を損なう可能性は低いが、積層は予め工場で行わなければならないため、施工上や輸送上の問題もあり、かつ、コストアップになるという欠点もあった。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−６７８８３号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平１０−２３１５７１号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開平６−１８５２６６号公報
【００１３】
【特許文献４】
特開昭６３−６３８４４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、従来技術が有していた前述の課題を解消し、２辺支持構造の特徴を有しながら、簡単な構造で、非支持辺の長さをできるだけ大きくすることができる２辺支持板ガラス構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の問題点を解決するためのものであり、複数枚の板ガラスが面一になるように配置されるとともに、これらの板ガラスの上下２辺部が、それぞれサッシ枠により支持される２辺支持の板ガラス構造において、前記板ガラスの非支持辺である左右辺端部で、隣接する板ガラス間の目地部に、板ガラスと直交方向にリブガラスが配置され、板ガラスとリブガラスとは、シリコーン系シーリング材で接着され、前記リブガラスは、その上下両端部が前記サッシ枠に対して離間配置されることにより浮いた状態で支持された構造であることを特徴とする２辺支持板ガラス構造を提供するものである。
【００１６】
本発明は、眺望や透明感を妨げないようにリブガラスを採用し、かつ、ガラススクリーン構法で問題となる上下のデッドスペースを小さくし、かつ、上下のサッシ枠の構造も通常の２辺支持と同様に単純化するため、中間部に設置するリブガラス（以下、浮きリブともいう）を有する構造としている。
【００１７】
また、板ガラスとリブガラスとの接着においては、耐久性の優れたシリコーン系シーリング材を使用している。また、板ガラスの小口とリブガラスの面部とをシリコーン系シーリング材で接着しているため、受風圧時において、シリコーン系シーリング材は、板ガラス厚さ方向の変位量とリブガラスの変位量の違いに起因するせん断変形を起すこととなる。
【００１８】
従来のＳＳＧ構法（structural-silicone-sealant ）で代表されるような、シリコーンシーリング材で、風圧力等を負担する構法は、その荷重負担を引張り応力に依存していたため、せん断応力での諸性能の確認・研究は不十分であった。
【００１９】
そこで、シリコーン系シーリング材の各種耐久性試験を実施し、せん断応力での使用に適したシーリング材を選定することを実施した。これら一連の実験の中で、２成分系のものより、１成分系のものの方が、耐久性に優れており、特に、繰り返し変形に対する耐久性に優れていることなどを確認できた。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る実施の形態の浮きリブを有する２辺支持板ガラス構造体の一部を示した斜視図である。
【００２２】
この２辺支持板ガラス構造体は、矩形状に形成された板ガラス１０、１０の上辺部１２が上サッシ枠１４に支持されるとともに、下辺部１６が下サッシ枠１８に支持されることにより、板ガラス１０、１０が面一に配置される。また、板ガラス１０、１０間の目地部２０に、隣接する板ガラス１０、１０間を貫通する形で、略矩形状のリブガラス２２が板ガラス１０の非支持辺（左右の辺部）の高さ方向の中央部に浮きリブとして配置される。このリブガラス２２は図２に示すように、シリコーン系シーリング材２４、２４によって両側の板ガラス１０、１０に接着固定されている。シーリング材２４は、板ガラス１０の小口とリブガラス２２の間に施工されるため、風圧などの荷重に対しては、シーリング材２４は、図２上で矢印Ａで示すせん断応力に対して抵抗する。
【００２３】
浮きリブであるリブガラス２２が隣接する板ガラス１０、１０間の目地部２０の中間に設置されているため、図３の如く目地部２０の下部にリブガラス２２の自重を受けるための部材２６が配置され施工される。この部材２６は、目地部２０内に配置されるとともに、下サッシ枠１８に固定される。また、部材２６は、下枠内のウェザーシールにより固定されることが好ましく、材質としてはアルミニウム合金製、硬質ゴム製、ポリカーボネート製などの棒状部材が好適である。また、アクリル等の透明部材とすることにより、外観的にリブガラス２２と一体感をなすので、美観的に好ましい。
【００２４】
なお、リブガラス２２の上端部の上方に形成される目地部においても、リブガラス２２の下方に設置された部材２６と同様な部材を介在させることで、シールの目地幅を適切にすることができるため、シール施工上の観点から好ましい。
【００２５】
図４は、２辺支持板ガラス構造の他の実施の形態を示す例である。この構造では、リブガラス３０は強化ガラス製であり、リブガラス３０に孔明け加工を施すことによって、リブガラス３０を板ガラス１０に固定するための補助ピース部材（固定部品）３２が取り付けられている。補助ピース部材３２は、金属製部材からなり、防錆処理されたスチールや、ステンレスなどが好適である。リブガラス３０と板ガラス１０とは、リブガラス３０の上下端付近で補助ピース部材３２により緊結されることになり、リブガラス３０の中央部付近だけが、シリコーン系シーリング材のせん断応力を耐風圧強度として利用した構造方式となる例である。上下のサッシ部材（不図示）、リブガラス自重受け部材２６などの構成は、図１の例と同様である。
【００２６】
図５に示す補助ピース部材３２による緊結構造によれば、リブガラス３０を板ガラス１０の両面から緊結するように、その緊結部３４において補助ピース部材３２は４個使用される。補助ピース部材３２はＬ字状に形成される。また、補助ピース部材３２は、Ｌ字状に形成されたシリコン製の緩衝ゴム３６を介して板ガラス１０に取り付けられるとともに、図５上で左側の補助ピース部材３２の貫通孔３３、緩衝ゴム３６の貫通孔３７、及びリブガラス３０の貫通孔３１を介して嵌入されたナット３８に、図５上で右側の補助ピース部材３２の貫通孔３３、及び緩衝ゴム３６の貫通孔３７を介して嵌入されたボルト４０を締結することにより、補助ピース部材３２がリブガラス３０に圧接される。これによって、リブガラス３０が板ガラス１０に緊結される。
【００２７】
【実施例】
ここで、今回の発明を実際の物件への適用を想定し、ＦＥＭ（有限要素法）解析を用いて検討した結果について述べ、本発明の効果を明確にする。
【００２８】
図１に示す基本的構成の場合で、設計上の風荷重を９．８×１０-4Ｎ／ｍｍ2 、ガラスサイズは幅１５００ｍｍで検討する。この時、板ガラス１０を通常のフロートガラス厚さ１５ｍｍで考えると、２辺支持構造の場合での、非支持辺の限界長さは２２６０ｍｍとなる。
【００２９】
この条件に浮きリブである、リブガラス２２を有する２辺支持構造を適用する。ここで、リブガラス２２の寸法を、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍとし、上下部でそれぞれ、板ガラス１０より１００ｍｍずつ間隔をあけて配置する。なお、シリコーン系シーリング材２４の目地幅は７ｍｍ、奥行き寸法はガラス厚さと同様に１５ｍｍとし、リブガラス２２の下方には、アクリル製の部材２６を設置し、外観上の配慮から、リブガラス２２の上方にも同様の部材２６を配置する。最大風圧時のシリコーン系シーリング材２４の許容せん断変形率の設定にもよるが、ここでは、許容せん断変形率を５０％として考えると、板ガラス１０の非支持辺の長さは２９１０ｍｍまで大きくすることができる。これは通常の２辺支持を１００％とした場合の、１２９％に相当する値である。
【００３０】
最近の事務所ビルでは、階高３８００ｍｍ程度のビルが主流であるので、床スラブ及び天井スペースなどの、上下階の防耐火上必要な不燃材で覆う必要のある９００ｍｍを除いた、かなり大きな開口を提供することが可能と考えられ、十分実用に供するものと言える。
【００３１】
本発明では、リブガラス２２を使用するため、通常のサッシ部材のように眺望を妨げることはなく、リブガラス２２は板ガラス１０の目地部２０で、非支持辺の垂直断面方向の中間部に浮いた状態で設置されるため、２辺支持の上下枠１４、１８は通常のサッシ部材と全く同じであり、特に加工を必要としていない。
【００３２】
通常のガラススクリーン構法の場合、リブガラス２０の上下端部支持のために、上下の枠はＴ字型または、十字型の複雑な形状となるが、本発明では、リブガラス２２はサッシ１４、１８に対して浮いた位置にあり、２辺支持と同様なシンプルな枠なので、上下にデッドスペースが生じることはない。
【００３３】
通常のガラススクリーン構法では、リブガラスは、両端を支持された梁として機能するため、風圧条件に応じて適切なリブガラス２２の幅が必要となるが、本発明は必ずしも梁としての機能は必要無いので、それだけリブガラス２２の幅を小さくすることが可能である。同時に、外観上の配慮により、リブガラスの形状をデザインする自由度も向上する。
【００３４】
耐震性能を考えると、通常のガラススクリーン構法の場合、層間変形を受けた場合、リブガラス２２と板ガラス１０との変形が異なる。そのため、リブガラス２２が、板ガラス１０の動きとの差に起因するＳ字形状の変形を起し、破損する現象が発生し、この対策として、リブガラス２２と板ガラス１０との間のシリコーン系シーリング材２４を、中央部では高モジュラス（５０％モジュラスの引張応力が０．４Ｎ／ｍｍ2 以上）のシーリング材を使用し、変形の大きな上下端付近では変形追従性に優れる低モジュラス（５０％モジュラスの引張応力が０．２Ｎ／ｍｍ2 以下）又は中モジュラス（５０％モジュラスの引張応力が０．２Ｎ／ｍｍ2 以上、０．４Ｎ／ｍｍ2 以下）のシーリング材を用いるという具合に変化させ、リブガラスへの応力の発生を抑える方法も考案されている（特許文献１など）。
【００３５】
この方法を適用し、更に耐風圧性能を考えた場合、図６の如くリブガラス２２の中央部Ａでは前記高モジュラスのシリコーン系シーリング材を使用し、変形の大きな上下端付近Ｂでは変形追従性に優れる前記低モジュラス又は前記中モジュラスのシリコーン系シーリング材を用いる。これにより、図６（ａ）の板ガラス１０に風圧が作用すると、板ガラス１０が図６（ｂ）の如く変形する。すなわち、高モジュラスのシリコーン系シーリング材を使用したリブガラス２２の中央部Ａではシーリング材のせん断変形量は少なく、低又は中モジュラスのシリコーン系シーリング材を使用したリブガラス２２の上下端付近Ｂでは、シーリング材のせん断変形量が大きくなる。板ガラス１０とリブガラス２２とのせん断変形量が大きくなる部分は、リブガラス２２の上下端付近であるため、この部分に、許容変形率の大きな、低又は中モジュラスのシリコーン系シーリング材を使用することは合理的である。
【００３６】
本発明の浮きリブを有する２辺支持板ガラス構造は、シリコーン系シーリング材２４のせん断応力を利用して風圧荷重を支持する構造方式を採用している。このため、板ガラス１０、１０間の目地部２０にリブガラス２２を貫通して配置させ、室内側のデッドスペースを小さくすることが可能となる。
【００３７】
板ガラス１０は上下の２辺支持構造として自立しているため、大きな風圧が無ければ自立している。したがって、非支持辺の垂直断面方向の中間部に貫通配置される浮きリブを仮止めすることで、１成分型のシリコーン系シーリング材２４での施工が建築現場で可能となる。
【００３８】
１成分型のシリコーン系シーリング材２４は、硬化後のゴム物性に優れ、特に繰り返し変形を受けた場合の耐久性が２成分型より遥かに優れているため、本発明のような構造方式には好適である。もちろん２成分型シリコーン系シーリング材を本発明に使用することもできる。
【００３９】
１成分型シリコーン系シーリング材２４は、２成分型と比較し、硬化までの時間は長く必要であるが、風圧等の影響で、硬化過程において生ずるシーリング材の剪断変形は、通常の施工条件であれば、せいぜい±１０％以内であり、硬化後の１成分型のシリコーン系シーリング材２４のゴム物性に与える影響は全くない。
【００４０】
本発明で、シーリング材が破損したとすると、室内側に漏水することとなり、容易にその欠点を発見できる。更に、板ガラス１０は上下２辺支持となっているため、通常の風圧時においては即大きな問題となることはない。また、リブガラス２２は、板ガラス１０、１０間に貫通配置されるが、重心位置を室内側にしておくことで、万が一のシリコーン系シーリング材２４の破損時にも、リブガラス２２が外部に脱落することはない。
【００４１】
近年の環境配慮設計の観点から、今後、ビル分野においても、複層ガラスの普及が急速に進む事と思われる。本発明によれば、非支持辺の長さを長くすることが可能であり、しかも、板ガラス１０として複層ガラスを使用する場合、板ガラス１０とリブガラス２２の間のシリコーン系シーリング材２４の施工面積が、板ガラス１０の厚さ方向に増加するので強度が向上し、非支持辺の長さを増す上で有利となる。
【００４２】
続いて、図４に示すリブガラス３０の上下端付近で補助ピース部材３２により、リブガラス３０と板ガラス１０とを固定した場合の検討結果を紹介する。
【００４３】
設計風圧力は１６．５×１０-4Ｎ／ｍｍ2 であり、板ガラス１０の幅は１０００ｍｍ、高さは３８００ｍｍである。前回のケースと比較すると、風圧力、板ガラス１０の高さともに大きいため、板厚１９mmのフロートガラスを使用しても、シリコーン系シーリング材２４のせん断応力での構造方式の限界を超えていた。
【００４４】
そこで、リブガラス３０を強化ガラス製とし、リブガラス３０に図５の如く孔加工することで、補助ピース部材３２の取り付けが可能になり、ステンレス製の補助ピース部材３２によりリブガラス３０を板ガラス１０に緊結することにした。補助ピース部材３２で緊結された付近では、シリコーン系シーリング材２４にはせん断変形が生じないため、上下の補助ピース部材３２、３２の間だけが、シリコーン系シーリング材２４のせん断変形により風圧荷重を支持する構造となる。検討の結果、浮きリブであるリブガラス３０を、強化ガラス製で、厚さ１０ｍｍ、幅２００ｍｍ、高さ３６００ｍｍとして、上下端付近で補助ピース部材３２、３２により固定することで、シリコーン系シーリング材２４のせん断変形率を３０％以下に納めることが可能となった。なお、リブガラス３０の下方には、アクリル製の部材２６を設置し、外観上の配慮から、リブガラス３０の上方にも、同様の部材２６を設置している。
【００４５】
補助ピース部材３２で支持する場合、板ガラス１０及びリブガラス３０の応力集中による破損の心配があるが、ＦＥＭ解析の結果、いずれもガラスの許容応力値以下であることが確認できている。
【００４６】
この場合、フロートガラスの単純２辺支持とすると、非支持辺の限界長さは２２００ｍｍであるため、本発明を応用することで２辺支持の場合を１００％とするとその１７２％まで、非支持辺の寸法を大きくすることが可能となった。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る２辺支持板ガラス構造によれば、簡単な構造で２辺支持構造の特徴を有しながら、かつ、眺望を損なうことなく、非支持辺の寸法を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２辺支持板ガラス構造の第１の実施の形態を示した斜視図
【図２】図１上で２−２線に沿うリブガラス固定構造の断面図
【図３】リブガラスの受け部材を示した要部拡大図
【図４】本発明の２辺支持板ガラス構造の第２の実施の形態を示した斜視図
【図５】図４上で５−５線に沿うリブガラス固定構造の断面図
【図６】耐風圧性能を説明した本発明の２辺支持板ガラス構造の模式図
【符号の説明】
１０…板ガラス、１４…上サッシ枠、１８…下サッシ枠、２０…目地部、２２、３０…リブガラス、２４…シリコーン系シーリング材、２６…リブガラス自重受け用部材、３２…補助ピース部材、３４…緊結部、３６…緩衝ゴム、３８…ナット、４０…ボルト
【発明の属する技術分野】
本発明は、補強された２辺支持板ガラス構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建築物では、サッシを使用することなく板ガラスを支持し、外壁を構築している例が増えてきている。外壁構法としては、リブガラスを用いたガラススクリーン構法（例えば、特許文献１）や、ＤＰＧ（Dot-Point-Glazing ）構法（例えば、特許文献２）などが知られている。
【０００３】
一方、一般の事務所ビル等では、横連窓の板ガラス２辺支持が多用される場合が多い。通常のサッシ部材を使った場合では、縦目地のサッシ部材が眺望の妨げとなるため、板ガラスを２辺支持構造とすることで、縦のサッシ部材を無くし、眺望を確保しようとするためである。
【０００４】
しかしながら、従来の２辺支持板ガラス構造では、受風圧時に非支持辺の変位、応力が大きくなるため、板ガラスの剛性を高める必要があり、そのために、板ガラスの板厚が厚くなるという欠点があった。板厚を厚くしても、通常のフロート板ガラスでは、非支持辺の寸法をあまり大きくできない。ガラスの許容応力を向上させた強化ガラスや倍強度ガラスを使用すれば、非支持辺の寸法を大きくすることはできるが、コストアップになるという欠点があった。
【０００５】
ガラススクリーン構法は、通常のサッシ構法での縦枠部材が、ガラスのリブガラスで構成されているため、眺望を確保するという点では優れているが、リブガラスの上下端部をサッシ枠に固定支持するため、サッシ枠形状がＴ字型や十字型と複雑になり、リブガラスの両端付近がデッドスペースとなるなどの欠点があり、眺望や透明性が特に要求されるショールームや、競馬場などの特殊なケースでのみ、採用されることが多かった。
【０００６】
一般の事務所ビルでの使用を考えた場合、ガラススクリーン構法における前述のデッドスペースの増加は致命的であり、採用されることは非常に少ないと言える。
【０００７】
ＤＰＧ構法は、透明性の確保という点では優れた構法であるが、ガラスに孔を明けて点支持するため、強化ガラスが必要となるなどのコストアップという欠点を有していた。
【０００８】
２辺支持で大きな開口部を設けられない理由は、非支持辺の剛性が不足しているためである。その解決策として、補強材を非支持辺に接着し、非支持辺の剛性を高めた構造が開示されている（特許文献３）。しかしながら、この構造は、補強材が金属製のサッシ部材であるため、板ガラス間の目地部の透明性を損なうという欠点を有していた。
【０００９】
一方、板ガラスの剛性を同じ板ガラスを端部に積層することで補強する構造が開示されている（特許文献４）。この構造によれば、剛性を高める部材は、ガラスであるため、眺望を損なう可能性は低いが、積層は予め工場で行わなければならないため、施工上や輸送上の問題もあり、かつ、コストアップになるという欠点もあった。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−６７８８３号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平１０−２３１５７１号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開平６−１８５２６６号公報
【００１３】
【特許文献４】
特開昭６３−６３８４４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、従来技術が有していた前述の課題を解消し、２辺支持構造の特徴を有しながら、簡単な構造で、非支持辺の長さをできるだけ大きくすることができる２辺支持板ガラス構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の問題点を解決するためのものであり、複数枚の板ガラスが面一になるように配置されるとともに、これらの板ガラスの上下２辺部が、それぞれサッシ枠により支持される２辺支持の板ガラス構造において、前記板ガラスの非支持辺である左右辺端部で、隣接する板ガラス間の目地部に、板ガラスと直交方向にリブガラスが配置され、板ガラスとリブガラスとは、シリコーン系シーリング材で接着され、前記リブガラスは、その上下両端部が前記サッシ枠に対して離間配置されることにより浮いた状態で支持された構造であることを特徴とする２辺支持板ガラス構造を提供するものである。
【００１６】
本発明は、眺望や透明感を妨げないようにリブガラスを採用し、かつ、ガラススクリーン構法で問題となる上下のデッドスペースを小さくし、かつ、上下のサッシ枠の構造も通常の２辺支持と同様に単純化するため、中間部に設置するリブガラス（以下、浮きリブともいう）を有する構造としている。
【００１７】
また、板ガラスとリブガラスとの接着においては、耐久性の優れたシリコーン系シーリング材を使用している。また、板ガラスの小口とリブガラスの面部とをシリコーン系シーリング材で接着しているため、受風圧時において、シリコーン系シーリング材は、板ガラス厚さ方向の変位量とリブガラスの変位量の違いに起因するせん断変形を起すこととなる。
【００１８】
従来のＳＳＧ構法（structural-silicone-sealant ）で代表されるような、シリコーンシーリング材で、風圧力等を負担する構法は、その荷重負担を引張り応力に依存していたため、せん断応力での諸性能の確認・研究は不十分であった。
【００１９】
そこで、シリコーン系シーリング材の各種耐久性試験を実施し、せん断応力での使用に適したシーリング材を選定することを実施した。これら一連の実験の中で、２成分系のものより、１成分系のものの方が、耐久性に優れており、特に、繰り返し変形に対する耐久性に優れていることなどを確認できた。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る実施の形態の浮きリブを有する２辺支持板ガラス構造体の一部を示した斜視図である。
【００２２】
この２辺支持板ガラス構造体は、矩形状に形成された板ガラス１０、１０の上辺部１２が上サッシ枠１４に支持されるとともに、下辺部１６が下サッシ枠１８に支持されることにより、板ガラス１０、１０が面一に配置される。また、板ガラス１０、１０間の目地部２０に、隣接する板ガラス１０、１０間を貫通する形で、略矩形状のリブガラス２２が板ガラス１０の非支持辺（左右の辺部）の高さ方向の中央部に浮きリブとして配置される。このリブガラス２２は図２に示すように、シリコーン系シーリング材２４、２４によって両側の板ガラス１０、１０に接着固定されている。シーリング材２４は、板ガラス１０の小口とリブガラス２２の間に施工されるため、風圧などの荷重に対しては、シーリング材２４は、図２上で矢印Ａで示すせん断応力に対して抵抗する。
【００２３】
浮きリブであるリブガラス２２が隣接する板ガラス１０、１０間の目地部２０の中間に設置されているため、図３の如く目地部２０の下部にリブガラス２２の自重を受けるための部材２６が配置され施工される。この部材２６は、目地部２０内に配置されるとともに、下サッシ枠１８に固定される。また、部材２６は、下枠内のウェザーシールにより固定されることが好ましく、材質としてはアルミニウム合金製、硬質ゴム製、ポリカーボネート製などの棒状部材が好適である。また、アクリル等の透明部材とすることにより、外観的にリブガラス２２と一体感をなすので、美観的に好ましい。
【００２４】
なお、リブガラス２２の上端部の上方に形成される目地部においても、リブガラス２２の下方に設置された部材２６と同様な部材を介在させることで、シールの目地幅を適切にすることができるため、シール施工上の観点から好ましい。
【００２５】
図４は、２辺支持板ガラス構造の他の実施の形態を示す例である。この構造では、リブガラス３０は強化ガラス製であり、リブガラス３０に孔明け加工を施すことによって、リブガラス３０を板ガラス１０に固定するための補助ピース部材（固定部品）３２が取り付けられている。補助ピース部材３２は、金属製部材からなり、防錆処理されたスチールや、ステンレスなどが好適である。リブガラス３０と板ガラス１０とは、リブガラス３０の上下端付近で補助ピース部材３２により緊結されることになり、リブガラス３０の中央部付近だけが、シリコーン系シーリング材のせん断応力を耐風圧強度として利用した構造方式となる例である。上下のサッシ部材（不図示）、リブガラス自重受け部材２６などの構成は、図１の例と同様である。
【００２６】
図５に示す補助ピース部材３２による緊結構造によれば、リブガラス３０を板ガラス１０の両面から緊結するように、その緊結部３４において補助ピース部材３２は４個使用される。補助ピース部材３２はＬ字状に形成される。また、補助ピース部材３２は、Ｌ字状に形成されたシリコン製の緩衝ゴム３６を介して板ガラス１０に取り付けられるとともに、図５上で左側の補助ピース部材３２の貫通孔３３、緩衝ゴム３６の貫通孔３７、及びリブガラス３０の貫通孔３１を介して嵌入されたナット３８に、図５上で右側の補助ピース部材３２の貫通孔３３、及び緩衝ゴム３６の貫通孔３７を介して嵌入されたボルト４０を締結することにより、補助ピース部材３２がリブガラス３０に圧接される。これによって、リブガラス３０が板ガラス１０に緊結される。
【００２７】
【実施例】
ここで、今回の発明を実際の物件への適用を想定し、ＦＥＭ（有限要素法）解析を用いて検討した結果について述べ、本発明の効果を明確にする。
【００２８】
図１に示す基本的構成の場合で、設計上の風荷重を９．８×１０-4Ｎ／ｍｍ2 、ガラスサイズは幅１５００ｍｍで検討する。この時、板ガラス１０を通常のフロートガラス厚さ１５ｍｍで考えると、２辺支持構造の場合での、非支持辺の限界長さは２２６０ｍｍとなる。
【００２９】
この条件に浮きリブである、リブガラス２２を有する２辺支持構造を適用する。ここで、リブガラス２２の寸法を、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍとし、上下部でそれぞれ、板ガラス１０より１００ｍｍずつ間隔をあけて配置する。なお、シリコーン系シーリング材２４の目地幅は７ｍｍ、奥行き寸法はガラス厚さと同様に１５ｍｍとし、リブガラス２２の下方には、アクリル製の部材２６を設置し、外観上の配慮から、リブガラス２２の上方にも同様の部材２６を配置する。最大風圧時のシリコーン系シーリング材２４の許容せん断変形率の設定にもよるが、ここでは、許容せん断変形率を５０％として考えると、板ガラス１０の非支持辺の長さは２９１０ｍｍまで大きくすることができる。これは通常の２辺支持を１００％とした場合の、１２９％に相当する値である。
【００３０】
最近の事務所ビルでは、階高３８００ｍｍ程度のビルが主流であるので、床スラブ及び天井スペースなどの、上下階の防耐火上必要な不燃材で覆う必要のある９００ｍｍを除いた、かなり大きな開口を提供することが可能と考えられ、十分実用に供するものと言える。
【００３１】
本発明では、リブガラス２２を使用するため、通常のサッシ部材のように眺望を妨げることはなく、リブガラス２２は板ガラス１０の目地部２０で、非支持辺の垂直断面方向の中間部に浮いた状態で設置されるため、２辺支持の上下枠１４、１８は通常のサッシ部材と全く同じであり、特に加工を必要としていない。
【００３２】
通常のガラススクリーン構法の場合、リブガラス２０の上下端部支持のために、上下の枠はＴ字型または、十字型の複雑な形状となるが、本発明では、リブガラス２２はサッシ１４、１８に対して浮いた位置にあり、２辺支持と同様なシンプルな枠なので、上下にデッドスペースが生じることはない。
【００３３】
通常のガラススクリーン構法では、リブガラスは、両端を支持された梁として機能するため、風圧条件に応じて適切なリブガラス２２の幅が必要となるが、本発明は必ずしも梁としての機能は必要無いので、それだけリブガラス２２の幅を小さくすることが可能である。同時に、外観上の配慮により、リブガラスの形状をデザインする自由度も向上する。
【００３４】
耐震性能を考えると、通常のガラススクリーン構法の場合、層間変形を受けた場合、リブガラス２２と板ガラス１０との変形が異なる。そのため、リブガラス２２が、板ガラス１０の動きとの差に起因するＳ字形状の変形を起し、破損する現象が発生し、この対策として、リブガラス２２と板ガラス１０との間のシリコーン系シーリング材２４を、中央部では高モジュラス（５０％モジュラスの引張応力が０．４Ｎ／ｍｍ2 以上）のシーリング材を使用し、変形の大きな上下端付近では変形追従性に優れる低モジュラス（５０％モジュラスの引張応力が０．２Ｎ／ｍｍ2 以下）又は中モジュラス（５０％モジュラスの引張応力が０．２Ｎ／ｍｍ2 以上、０．４Ｎ／ｍｍ2 以下）のシーリング材を用いるという具合に変化させ、リブガラスへの応力の発生を抑える方法も考案されている（特許文献１など）。
【００３５】
この方法を適用し、更に耐風圧性能を考えた場合、図６の如くリブガラス２２の中央部Ａでは前記高モジュラスのシリコーン系シーリング材を使用し、変形の大きな上下端付近Ｂでは変形追従性に優れる前記低モジュラス又は前記中モジュラスのシリコーン系シーリング材を用いる。これにより、図６（ａ）の板ガラス１０に風圧が作用すると、板ガラス１０が図６（ｂ）の如く変形する。すなわち、高モジュラスのシリコーン系シーリング材を使用したリブガラス２２の中央部Ａではシーリング材のせん断変形量は少なく、低又は中モジュラスのシリコーン系シーリング材を使用したリブガラス２２の上下端付近Ｂでは、シーリング材のせん断変形量が大きくなる。板ガラス１０とリブガラス２２とのせん断変形量が大きくなる部分は、リブガラス２２の上下端付近であるため、この部分に、許容変形率の大きな、低又は中モジュラスのシリコーン系シーリング材を使用することは合理的である。
【００３６】
本発明の浮きリブを有する２辺支持板ガラス構造は、シリコーン系シーリング材２４のせん断応力を利用して風圧荷重を支持する構造方式を採用している。このため、板ガラス１０、１０間の目地部２０にリブガラス２２を貫通して配置させ、室内側のデッドスペースを小さくすることが可能となる。
【００３７】
板ガラス１０は上下の２辺支持構造として自立しているため、大きな風圧が無ければ自立している。したがって、非支持辺の垂直断面方向の中間部に貫通配置される浮きリブを仮止めすることで、１成分型のシリコーン系シーリング材２４での施工が建築現場で可能となる。
【００３８】
１成分型のシリコーン系シーリング材２４は、硬化後のゴム物性に優れ、特に繰り返し変形を受けた場合の耐久性が２成分型より遥かに優れているため、本発明のような構造方式には好適である。もちろん２成分型シリコーン系シーリング材を本発明に使用することもできる。
【００３９】
１成分型シリコーン系シーリング材２４は、２成分型と比較し、硬化までの時間は長く必要であるが、風圧等の影響で、硬化過程において生ずるシーリング材の剪断変形は、通常の施工条件であれば、せいぜい±１０％以内であり、硬化後の１成分型のシリコーン系シーリング材２４のゴム物性に与える影響は全くない。
【００４０】
本発明で、シーリング材が破損したとすると、室内側に漏水することとなり、容易にその欠点を発見できる。更に、板ガラス１０は上下２辺支持となっているため、通常の風圧時においては即大きな問題となることはない。また、リブガラス２２は、板ガラス１０、１０間に貫通配置されるが、重心位置を室内側にしておくことで、万が一のシリコーン系シーリング材２４の破損時にも、リブガラス２２が外部に脱落することはない。
【００４１】
近年の環境配慮設計の観点から、今後、ビル分野においても、複層ガラスの普及が急速に進む事と思われる。本発明によれば、非支持辺の長さを長くすることが可能であり、しかも、板ガラス１０として複層ガラスを使用する場合、板ガラス１０とリブガラス２２の間のシリコーン系シーリング材２４の施工面積が、板ガラス１０の厚さ方向に増加するので強度が向上し、非支持辺の長さを増す上で有利となる。
【００４２】
続いて、図４に示すリブガラス３０の上下端付近で補助ピース部材３２により、リブガラス３０と板ガラス１０とを固定した場合の検討結果を紹介する。
【００４３】
設計風圧力は１６．５×１０-4Ｎ／ｍｍ2 であり、板ガラス１０の幅は１０００ｍｍ、高さは３８００ｍｍである。前回のケースと比較すると、風圧力、板ガラス１０の高さともに大きいため、板厚１９mmのフロートガラスを使用しても、シリコーン系シーリング材２４のせん断応力での構造方式の限界を超えていた。
【００４４】
そこで、リブガラス３０を強化ガラス製とし、リブガラス３０に図５の如く孔加工することで、補助ピース部材３２の取り付けが可能になり、ステンレス製の補助ピース部材３２によりリブガラス３０を板ガラス１０に緊結することにした。補助ピース部材３２で緊結された付近では、シリコーン系シーリング材２４にはせん断変形が生じないため、上下の補助ピース部材３２、３２の間だけが、シリコーン系シーリング材２４のせん断変形により風圧荷重を支持する構造となる。検討の結果、浮きリブであるリブガラス３０を、強化ガラス製で、厚さ１０ｍｍ、幅２００ｍｍ、高さ３６００ｍｍとして、上下端付近で補助ピース部材３２、３２により固定することで、シリコーン系シーリング材２４のせん断変形率を３０％以下に納めることが可能となった。なお、リブガラス３０の下方には、アクリル製の部材２６を設置し、外観上の配慮から、リブガラス３０の上方にも、同様の部材２６を設置している。
【００４５】
補助ピース部材３２で支持する場合、板ガラス１０及びリブガラス３０の応力集中による破損の心配があるが、ＦＥＭ解析の結果、いずれもガラスの許容応力値以下であることが確認できている。
【００４６】
この場合、フロートガラスの単純２辺支持とすると、非支持辺の限界長さは２２００ｍｍであるため、本発明を応用することで２辺支持の場合を１００％とするとその１７２％まで、非支持辺の寸法を大きくすることが可能となった。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る２辺支持板ガラス構造によれば、簡単な構造で２辺支持構造の特徴を有しながら、かつ、眺望を損なうことなく、非支持辺の寸法を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２辺支持板ガラス構造の第１の実施の形態を示した斜視図
【図２】図１上で２−２線に沿うリブガラス固定構造の断面図
【図３】リブガラスの受け部材を示した要部拡大図
【図４】本発明の２辺支持板ガラス構造の第２の実施の形態を示した斜視図
【図５】図４上で５−５線に沿うリブガラス固定構造の断面図
【図６】耐風圧性能を説明した本発明の２辺支持板ガラス構造の模式図
【符号の説明】
１０…板ガラス、１４…上サッシ枠、１８…下サッシ枠、２０…目地部、２２、３０…リブガラス、２４…シリコーン系シーリング材、２６…リブガラス自重受け用部材、３２…補助ピース部材、３４…緊結部、３６…緩衝ゴム、３８…ナット、４０…ボルト
Claims (4)
- 複数枚の板ガラスが面一になるように配置されるとともに、これらの板ガラスの上下２辺部が、それぞれサッシ枠により支持される２辺支持の板ガラス構造において、
前記板ガラスの非支持辺である左右辺端部で、隣接する板ガラス間の目地部に、板ガラスと直交方向にリブガラスが配置され、板ガラスとリブガラスとは、シリコーン系シーリング材で接着され、
前記リブガラスは、その上下両端部が前記サッシ枠に対して離間配置されることにより浮いた状態で支持された構造であることを特徴とする２辺支持板ガラス構造。 - 前記リブガラスの上下部に、リブガラスと前記板ガラスとを固定する部品が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の２辺支持板ガラス構造。
- 前記板ガラスと前記リブガラスとを接着する前記シリコーン系シーリング材は、１成分系のシーリング材であることを特徴とする請求項１、又は２に記載の２辺支持板ガラス構造。
- 前記板ガラスと前記リブガラスとを接着するシリコーン系シーリング材は、リブガラスの上下端部と中央部とで使い分けられており、中央部には、高モジュラスのシーリング材が使用され、上下端部には、低モジュラス又は中モジュラスのシーリング材が使用されることを特徴とする請求項１、２、又は３のうちいずれか一つに記載の２辺支持板ガラス構造。
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