JP3916535B2 - Roof composite beam structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存の住宅の屋根梁に対し、荷重や力の負担を増加させるようなリフォームを行う場合に有利な合成梁構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
住宅の屋根をリフォームする一形態として、現在の陸屋根を勾配屋根にしたり、小屋裏空間を利用するような場合がある。この場合、新たに設置する勾配屋根の荷重や、該勾配屋根に作用する風や地震時の力、小屋裏空間を利用することによる積載荷重等が新たな負荷として発生する。新たに発生した負荷が既存の屋根梁によって安全に負担し得る値であれば良いが、安全に負担し得ないような場合、既存の屋根梁を補強して安全性を確保することが必須となる。
【0003】
既存の屋根梁を補強する際の施工方法として、天井の内装の一部を撤去して既存の屋根梁を新たな屋根梁に交換し、或いは既存の屋根梁の下方に新たな梁を沿わせて一体化させる方法(第1の方法)や、既存の屋根梁に沿って陸屋根を撤去した後、既存の屋根梁に新たな梁を沿わせて溶接等により一体化させる方法(第2の方法)、既存の柱の上部に継ぎ柱を溶接等の手段で固定し、この継ぎ柱に新たな屋根を支持するために設計した新たな屋根梁を接続する方法(第3の方法)等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記第1の方法では、天井の内装を撤去することから、作業は室内で行われることとなり、住人に多大な迷惑をかけることになるという問題や、既存の屋根梁の仕様を変更するため、梁のせいが増加し、この分天井が低くなってしまうという問題がある。
【0005】
また第2の方法であっても、陸屋根の一部を撤去するため、作業は屋根上で行われるものの、住人に多大な迷惑をかけることに変わりはないという問題がある。
【0006】
また第3の方法では、継ぎ柱を利用して新たに設置された屋根梁が、既存の屋根梁の存在に関わらず新たな屋根を支持することとなり、陸屋根の撤去範囲が既存の柱に限定されるため、作業性を向上させることができる。しかし、既存の柱に継ぎ柱を溶接するために、既存の柱の周囲の陸屋根や天井を大きく撤去する必要があり、住人に多大な迷惑をかけることになるという問題や、継ぎ柱に接続する新たな屋根梁は単独で屋根荷重を負担し得る仕様を有するため、結局多くの鉄骨を使用することとなり、無駄が生じるという問題がある。
【0007】
本発明の目的は、住人にかける迷惑を可及的に軽減し、且つ既存の屋根梁を合理的に補強することが出来る屋根合成梁構造を提供することにある。
【0008】
【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に係る屋根合成梁構造は、既存の屋根梁の直上の屋根パネルに該屋根梁に沿って複数の孔を形成し、垂直部と該垂直部の両端部に取り付けた下部取付片及び上部取付片とを有し下部取付片及び上部取付片は夫々複数のボルト穴が形成され前記ボルト穴は下部取付片に形成されたボルト穴が上部取付片に形成されたボルト穴よりも内側に配置されて構成され且つ下部取付片に形成されたボルト穴の直上には少なくとも上部取付片が位置しないように構成された接合金物を、前記孔を利用して屋根梁に取り付けると共に前記接合金物に補強梁を接続したものである。
【0009】
上記屋根合成梁構造(以下、単に「合成梁」という)では、既存の屋根梁の直上の屋根パネルに複数の孔を形成し、該孔を介して接合金物を既存の屋根梁(以下、単に「屋根梁」という)に取り付けると共に該接合金物に通常は鉄骨梁又は木造梁からなる補強梁を接続することで、屋根梁と補強梁とが長さ方向の複数の部位で互いに接合される。このため、リフォームにより増加した荷重や力は、補強梁から屋根梁に対し接合金物を介して伝達されることとなり、これらの力を補強梁及び屋根梁によって負担することが出来る。即ち、補強梁と屋根梁を接合金物を介して接合した合成梁を構成することが出来る。
【0010】
また、接合金物が、下部取付片に形成されたボルト穴が上部取付片に形成されたボルト穴よりも内側に形成されるため、下部取付片を上部取付片より小さくすることができる。このため、既存の屋根パネルに於ける撤去すべき部位の面積を小さくすることが可能となり、撤去すべき屋根パネルの面積を小さくして作業性を向上させることができる。
【0011】
更に、接合金物の下部取付片に形成されたボルト穴の直上には上部取付片が位置することなく構成されているので、下部取付片に形成されたボルト穴は接合金物の直上から見通せることとなり、シャンクの長いボックスレンチ等の締め付け工具を利用して容易にボルトを締結することができる。
【0012】
特に、屋根梁に補強梁を接合する場合、屋根梁に沿った複数の位置に於ける既存の屋根パネルに孔を形成すれば良いため、撤去すべき屋根パネルの面積を小さくすることが出来る。また既存の屋根パネルを撤去する作業や、屋根梁に接合金物を取り付ける作業を上部側(屋根上側)からの作業によって行うことが出来るため、住人に対する迷惑を可及的に軽減することが出来る。
【0013】
上記合成梁構造に於いて、既存の柱の直上の屋根パネルに孔を形成し、該孔を利用して連結金物を前記柱に載置すると共に、前記連結金物に補強梁の端部を連結することが好ましい。合成梁構造をこのように構成することで、1本の柱に集中する複数の補強梁を連結金物によって連結することが出来る。このため、補強梁に作用する鉛直方向の力の一部を連結金物を介して既存の柱に直接伝達することが出来、屋根梁に補強梁を沿わせた合成梁を構成したとき、屋根梁と既存の柱との連結部位に過大な剪断力を作用させることがない。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る合成梁構造の好ましい実施形態について説明する。本発明は、既存の住宅をリフォームするに際し、屋根梁(既存の屋根梁)に対する負荷が増大するような場合、この屋根梁に補強梁を沿わせて接合金物で接合した合成梁の構造に関するものであり、既存の住宅に於ける屋根の撤去面積を可及的に軽減することで住人に対する迷惑を軽減すると共に、合理的な屋根梁の補強を実現したものである。
【0015】
屋根梁に対する負荷を増大させるようなリフォームの内容は特に限定するものではない。このようなリフォームとしては、例えば既存の住宅に於ける陸屋根を寄棟屋根や切妻屋根のような勾配屋根にしたり、陸屋根を勾配屋根にすると共に小屋裏空間を利用し得るようにしたり、更に、現在は利用していない小屋裏空間を利用し得るようにする場合がある。
【0016】
既存の住宅の構成についても特に限定するものではない。従って、既存の住宅の躯体は木造、或いは鉄骨造の何れであっても好ましく適用することが可能である。しかし、木造の場合、材質の均質性にバラツキが生じるのが一般的であり、柱−梁,梁−梁の接合部に於ける接合強度が計算し難いという問題がある。この点鉄骨造の場合、材質が均一であり品質が安定しているため、接合部の強度も安定しているため好ましい。
【0017】
上記の点から、鉄骨躯体を有し、該鉄骨躯体に軽量気泡コンクリートパネル(ALCパネル)からなる屋根パネルを取り付けて、屋根を構成した工業化住宅であることが好ましい。このような住宅では、梁としてはH形鋼のフランジを水平方向に配置た梁を用いるのが一般的である。
【0018】
補強梁は鉄骨梁又は木造梁からなり、予め補強が必要であるとされた屋根梁に沿って配置されると共に、長手方向の複数の部位に配置された接合金物を介して屋根梁に接合される。
【0019】
屋根梁に対する補強が必要であるか、否かを検討する場合、新たに設置する勾配屋根の荷重や積載荷重が設定され、これらの荷重に応じて既存の陸屋根に配置された屋根梁に対する補強の要否が決定される。即ち、予め補強の要否の基準となる梁の長さ,機能等の基準となる条件を設定しておき、勾配屋根の荷重や屋根荷重を支持する屋根梁を前記基準と比較し、該基準を満足した屋根梁を補強を必要とする屋根梁として決定するものである。
【0020】
補強梁は、材料やせい等からなる断面条件が屋根梁と同一の仕様である必要はなく、負担すべき負荷の大きさと、既存の屋根梁が負担し得る負荷条件等に応じて設定される。また補強梁の長さは、屋根梁の長さと同一である必要はないが、略等しいか、或いは同一であることが好ましい。
【0021】
補強梁を屋根梁に接合する場合、補強梁は住宅の屋根に既に配置されている屋根梁に隙間なく沿わされて一体化するものではなく、屋根の厚さ分離隔して沿わされる。即ち、屋根梁は屋根パネルの屋内側に配置されているが、補強梁は屋根パネルの上面側に配置され、両梁は長さ方向の複数の位置に配置された接合金物を介して一体化している。
【0022】
従って、新たな負荷が補強梁に作用したとき、この負荷は接合金物を介して屋根梁に伝達され、更に、屋根梁を支持する柱によって支持される。即ち、補強梁と屋根梁は互いに離隔して配置されるものの、接合金物を介して一体化することで、合成梁としての機能を発揮することが可能となる。
【0023】
接合金物は、下端に屋根梁に対する下部取付片が形成され、上端に補強梁を取り付ける上部取付片が設けられ、下部取付片と上部取付片との距離は、屋根梁に対する取付面(一般的には屋根梁の上フランジ)から、補強梁の下面が屋根の上面を回避し得る高さに設定されている。
【0024】
接合金物を屋根梁に取り付ける場合、作業は屋根の上面側からのみ行うことが好ましい。このため、屋根梁の上フランジに屋根上からのドリリング作業によって穴を形成すると共に、該穴にワンサイドファスナーやマイティーロック(登録商標)を利用してボルト結合することで、接合金物を屋根梁に取り付けられるようにすることが好ましい。
【0025】
上記の如く、ワンサイドファスナー等を利用して接合金物を屋根梁に取り付けるように構成することで、屋根パネルの撤去作業,屋根梁に対する穴明け作業,接合金物の取付作業等のリフォームに要する全ての作業を屋根上側から行うことが可能となり、作業性が向上し、且つ住人に対する迷惑を軽減することが可能となる。
【0026】
接合金物を屋根梁に取り付ける場合、作業を屋根面から行うために、下部取付片に形成するボルト穴と、上部取付片に形成するボルト穴の位置を一致させることなく、ずらしておくことが好ましい。この場合、下部取付片に形成するボルト穴は屋根梁の上フランジの寸法範囲内で如何なる寸法に設定しても良く、上部取付片に形成するボルト穴も補強梁の寸法範囲内で如何なる寸法に設定しても良い。
【0027】
しかし、屋根パネルを撤去する際に、撤去量を減少させて作業を容易に行うために、下部取付片のボルト穴を上部取付片のボルト穴の内側に配置することが好ましい。上下のボルト穴の関係をこのようにすることで、下部取付片の寸法を上部取付片の寸法よりも小さくして屋根パネルに形成する孔を小さくすることが可能となる。
【0028】
また接合金物に於ける下部取付片に形成したボルト穴の上方は開放されていることが好ましい。この場合、下部取付片に形成したボルト穴の上方に邪魔な部材がないことから、接合金物を屋根梁に取り付ける作業を屋根上側から容易に行うことが可能となる。
【0029】
屋根梁に作用する負荷が増大することに伴って、該屋根梁と柱とを接続する接続部位に作用する負荷も増大する。このため、屋根梁と柱との接続部位に配置されたボルト等に作用する剪断力も増大することとなる。
【0030】
この場合、既存の柱の直上に連結金物を載置して該連結金物に補強梁を連結することで、該連結金物を介して補強梁に作用する鉛直方向の力を柱に直接伝達することが必要となる。このように、連結金物によって屋根梁と柱との接続部位に配置されたボルトに作用する剪断力の一部を分担することが可能である。前記連結金物は、鉛直方向の力を既存の柱に伝達する機能を有するものであり、柱の頂部に載置されていれば良い。
【0031】
既存の柱の形状は特に限定するものではなく、H形鋼や溝形鋼を利用した柱、或いは角パイプや、リップ溝形鋼を抱き合わせて構成した管柱等、何れの柱であっても対応することが可能である。
【0032】
次に、本発明に係る合成梁構造と接合金物を利用して、既存の陸屋根を勾配屋根にリフォームする場合の実施例について説明する。図1は勾配屋根の構造を説明する斜視図である。図2は勾配屋根の小屋組を説明する斜視図である。図3は合成梁の構成を説明する図である。図4は合成梁を既存の柱の直上に載置した連結金物に連結した状態を説明する図である。図5は接合金物の構成を説明する図である。図6は接合金物の他の例を説明する図である。図7は連結金物の構成を説明する図である。
【0033】
先ず、図1,2により新たに設置する勾配屋根の構造について簡単に説明する。既存の鉄骨躯体を有する住宅に形成された陸屋根Aに新たに勾配屋根Bを設置する場合、予め設定された規則に従って小屋組を作成することで、陸屋根Aの上面に前記小屋組を構成する棟木1,母屋2,桁3,垂木4,束5,束受け梁6,隅木7等の配置位置が設定される。
【0034】
勾配屋根Bの荷重は束5から屋根梁11(図3参照)に伝達され、或いは束受け梁6を介して屋根梁11に伝達される。特に、束5に作用する勾配屋根Bの荷重や、屋根パネル12を介して伝達される屋根荷重に応じて既存の陸屋根Aに配置された屋根梁11に対する補強の要否が決定される。
【0035】
即ち、予め補強の要否の基準となる梁の長さ,機能等の基準となる条件を設定しておき、束5を介して勾配屋根Bの荷重や屋根荷重を支持する機能を持った屋根梁11を前記基準と比較し、該基準を満足した屋根梁11を補強を必要とする屋根梁11として決定し、該屋根梁11に補強梁13を沿わせることで、増加した勾配屋根Bの荷重や屋根パネル12が負担すべき荷重が伝達されたとき、これらの荷重を支持することが可能となる。
【0036】
このように、束5を介して荷重が伝達される全ての屋根梁11が必ずしも補強を必要とするものではなく、補強が必要な屋根梁11は予めリフォームを実行する段階で決定される。また補強梁13の材質や、断面形状、寸法及び沿わせるべき屋根梁11の長さに対応する長さ等の仕様が設定され、この仕様に基づいて必要な補強梁13が製作される。
【0037】
補強梁13は、対象となる屋根梁11に直接沿わされるものではなく、陸屋根Aを構成する屋根パネル12の上面側に配置され、長手方向の複数の位置に配置された接合金物14を介して接合される。そして屋根梁11と補強梁13が互いに接合されることで図3に示す合成梁Cが構成される。
【0038】
即ち、合成梁Cは、既存の陸屋根Aを構成する屋根梁11であって予め補強が必要であることが決定された屋根梁11に対し、陸屋根Aの厚さ分離隔して配置された補強梁13が接合金物14によって接合されて構成されている。
【0039】
合成梁Cを構成する補強梁13の上部には束5が配置されており、該束5を介して伝達された勾配屋根Bの屋根荷重を含む荷重は、補強梁13,接合金物14を介して屋根梁11に伝達され、屋根梁11に伝達された荷重はボルト15を介して既存の柱16に伝達されて支持される。
【0040】
屋根梁11と補強梁13を接合する際の接合部位及び数は限定するものではない。本実施例では、両梁11,13は両端側の2個所が接合されている。しかし特に屋根梁11,補強梁13の長さが長い場合には、両端側と中央の3個所で接合することが好ましい。このように、屋根梁11と補強梁13を少なくとも2個所で接合することで、両梁11,13は接合金物14を介して一体化し、新たに補強梁13によって屋根梁11を補強した合成梁Cとして機能させることが可能である。
【0041】
補強梁13は、屋根梁11を補強し得るものであれば良く、鉄骨梁或いは木造梁を用いることが可能である。本実施例では、補強梁13は、予め設定された荷重等の条件に応じた断面形状を有するH形鋼を用いている。
【0042】
屋根梁11と補強梁13を接合する接合金物14は、図5に示すように、屋根梁11のフランジ11aに取り付けられる下部取付片14aと、補強梁13のフランジ13aに取り付けられる上部取付片14bと、下部取付片14aに形成されたボルト穴14cと、上部取付片14bに形成されたボルト穴14dと、両取付片14a,14bを接続する垂直片となる接続片14eとを有して構成されている。
【0043】
下部取付片14aに形成されたボルト穴14cは、上部取付片14bに形成されたボルト穴14dの内側に位置するように設定されている。このため、下部取付片14aは、屋根梁11のフランジの幅と略等しい幅寸法と、上部取付片14bの長さよりも短く設定された長さを有しており、上部取付片14bは補強梁13のフランジ13aの幅と略等しい幅寸法と、下部取付片14aよりも長い長さを有している。また下部取付片14aに形成されたボルト穴14cの直上には、少なくとも上部取付片14bが位置することがなく、上方から覗いたとき、ボルト穴14cまでの間に障害物が存在することはない。従って、屋根梁11に接合金物14を取り付ける際に、下部取付片14aに形成されたボルト穴14cに対してボルトを挿通する際の作業を上側から容易に進行することが可能である。
【0044】
また接合金物14を構成する接続片14eは、1枚の板材が起立した起立片からなり、且つ接続片14eの高さは、予め設定された屋根梁11と補強梁13との距離に応じて設定されている。
【0045】
次に、予め設定された屋根梁11に補強梁13を接合して合成梁Cを構成する際の手順について簡単に説明する。
【0046】
前述したように、予め屋根梁11の内、補強梁13による補強が必要な梁が設定され、夫々の屋根梁11に対応して補強梁13が設定される。従って、補強すべき屋根梁11の直上の屋根パネル12にホールソーによって接合金物14の下部取付片14aよりも大きい径の穴を形成することで、屋根梁11のフランジ11aを露出させ、このフランジ11aに接合金物14を載置する。その後、陸屋根Aの上方から接合金物14の下部取付片14aに形成されたボルト穴14cを確認しつつ、ワンサイドファスナー等の一方向から作業し得る固定具17によって接合金物14を固定する。
【0047】
目的の屋根梁11に所定数(2個〜3個)の接合金物14を取り付けた後、これらの接合金物14の上部取付片14bに補強梁13を載置し、ボルト穴14dを利用してボルト,ナットにより固定する。これにより、屋根梁11と補強梁13とが一体化した合成梁Cが構成される。
【0048】
上記の如く、屋根梁11と補強梁13を接合する際に、屋根梁11の直上に於ける陸屋根Aの2個所〜3個所の屋根パネル12に、直径が150mm程度のホールソーによって穴を形成すれば良く、また接合金物14を屋根梁11に取り付ける作業も陸屋根Aの上面側から行うことが可能である。このため、作業性の向上をはかることが可能であり、且つ住人に対し最小限の迷惑をかけることでリフォームすることが可能となる。
【0049】
屋根梁11と補強梁13を接合する接合金物としては、前述した接合金物14の他に図6に示すように構成された接合金物18であっても利用することが可能である。この接合金物18は、側面視がC型に形成されており、C型の対向する端部に下部取付片18aが形成され、C型の背部に上部取付片18bが形成されている。下部取付片18aにはボルト穴18cが形成されており、上部取付片18bにもボルト穴18dが形成されている。また下部取付片18aと上部取付片18bを接続する2つの接続片18eが形成されている。
【0050】
特に、下部取付片18aに形成されたボルト穴18cは、上部取付片18cに形成されたボルト穴18dの内側になるように形成されており、且つ上部取付片18bに於けるボルト穴18cと対向する位置には、開口18fが形成されており、該開口18fを利用してワンサイドファスナーを操作し得るように構成されている。
【0051】
上記の如く構成された接合金物18を利用した場合であっても、屋根梁11と補強梁13を確実に接合して合成梁Cを構成することが可能である。
【0052】
尚、上記の如き接合金物は、必ずしも屋根梁11と補強梁13を接合することのみに用いられるものではなく、例えば、図2に示す外通りの桁3を、図示しない外通り梁に接合する接合金物20として用いることが可能である。
【0053】
即ち、本発明に係る接合金物は、下部取付片に形成されたボルト穴が上部取付片に形成されたボルト穴の内側に配置されることから、下部取付片の大きさを上部取付片よりも小さくすることが可能であり、このため、撤去すべき陸屋根Aの面積を小さくすることが可能となるのである。
【0054】
補強梁13から屋根梁11に伝達された荷重が、屋根梁11と柱16とを接続するボルト15の許容せん断力よりも大きくなったとき、補強梁13に作用する力を柱16に直接伝達して支持しうるように構成することが必要となる。特に、屋根梁11には新たな荷重を支持する余裕は大きくないのが一般的であるが、これに比較して柱16が支持し得る力の余裕は大きい。このため、柱16に特別な補強を施すことなく、増加した荷重を支持し得るのが一般的である。
【0055】
この場合、図4に示すように、柱16の直上に穴を形成し、その後、柱16に図7に示すように構成された連結金物19を載置し、該連結金物19に補強梁13の端部を連結することで、合成梁Cと柱16との連結部位を既存の柱16と屋根梁11との連結に加えて、補強梁13と連結金物19を介して柱16と連結することが可能である。
【0056】
連結金物19は、柱16の断面形状と略等しい断面形状を有する本体19aと、高さ方向運の所定位置に固着され補強梁13のウエブ13bに設けた連結部材20を連結するための連結片19bと、を有して構成されている。この連結金物19は、既存の柱16の頂部に載置されるのみで配置され、連結片19bに合成梁Cを構成する補強梁13のウエブ13bがボルト15を介して連結される。
【0057】
上記の如く合成梁Cを構成する屋根梁11と補強梁13を夫々既存の柱16及び連結金物19の連結片19bに連結することで、補強梁13に作用する勾配屋根Bの屋根荷重を含む荷重を、屋根梁11を介して柱16に、及び補強梁13,連結金物19を介して柱16に伝達して該柱16によって支持することが可能である。
【0058】
上記の如く、既存の陸屋根Aに於ける補強する必要のある屋根梁11の直上にホールソーによって複数の穴を形成し、この穴に接合金物14を挿入して屋根梁11に取り付けると共に、接合金物14に補強梁13を接合することで合成梁Cを構成することが可能であり、更に、既存の柱16の直上にホールソーによって穴を形成して連結金物19を挿入すると共に柱16に載置し、この連結金物19に補強梁13を連結することで、屋根梁11が単独で支持し得る荷重よりも大きい荷重を支持することが可能である。
【0059】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る合成梁構造では、既存の屋根の上側から施工することが出来る。このため、内装を撤去する必要がなく、住人が住んだ状態で工事を進行することが出来る。また屋根の防水層や断熱材,屋根パネルの撤去を最小限に抑えることが出来、防水養生も簡単になる。
【0060】
また増加した荷重や力は、補強梁から屋根梁に対し接合金物を介して伝達されるため、これらの力を補強梁及び屋根梁によって負担することが出来る。特に、既存の柱の直上に形成した孔を利用して該柱に連結金物を載置すると共に連結金物を利用して補強梁を連結した場合、補強梁に作用する鉛直方向の力の一部を連結金物を介して既存の柱に直接伝達して屋根梁と既存の柱との連結部位に過大な剪断力を作用させることがない。
【0061】
また本発明に係る接合金物では、下部取付片に形成されたボルト穴が上部取付片に形成されたボルト穴よりも内側に形成されるため、下部取付片を上部取付片よりも小さくすることが出来る。このため、既存の屋根パネルに於ける撤去すべき部位の面積を小さくすることが可能となり、撤去すべき屋根パネルの面積を小さくして作業性を向上させることが出来る。
【0062】
更に、上記接合金物では、下部取付片の上部に上部取付片を存在させないようにすることによって、下部取付片に形成されたボルト穴が上面側から視認し得るようになるため、屋根梁に対する取付作業を上面側から行うことが出来る。このため、屋根に穴を明ける作業、屋根梁に穴を明ける作業、屋根梁に接合金物を取り付ける作業を含む全ての作業を屋根上側から行うことが出来、住人に対する迷惑を軽減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】勾配屋根の構造を説明する斜視図である。
【図2】勾配屋根の小屋組を説明する斜視図である。
【図3】合成梁の構成を説明する図である。
【図4】合成梁を既存の柱の直上に載置した連結金物に連結した状態を説明する図である。
【図5】接合金物の構成を説明する図である。
【図6】接合金物の他の例を説明する図である。
【図7】連結金物の構成を説明する図である。
【符号の説明】
A 陸屋根
B 勾配屋根
C 合成梁
1 棟木
2 母屋
3 桁
4 垂木
5 束
6 束受け梁
7 隅木
11 屋根梁
11a フランジ
12 屋根パネル
13 補強梁
13a フランジ
13b ウエブ
14,18 接合金物
14a,18a 下部取付片
14b,18b 上部取付片
14c,14d,18c,18d
ボルト穴
14e,18e 接続片
18f 開口
15 ボルト
16 柱
17 固定具
19 連結金物
19a 本体
19b 連結片
20 接合金物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite beam structure that is advantageous when renovating an existing house roof beam to increase the load of load or force.
[0002]
[Prior art]
As one form of reforming the roof of a house, there is a case where the current flat roof is made into a sloped roof or a hut space is used. In this case, a load of a newly installed gradient roof, a wind acting on the gradient roof, a force during an earthquake, a loading load using the shed space, and the like are generated as a new load. The newly generated load may be a value that can be safely borne by the existing roof beams, but if it cannot be safely borne, it is essential to reinforce the existing roof beams to ensure safety. Become.
[0003]
As a construction method for reinforcing existing roof beams, part of the interior of the ceiling is removed and the existing roof beams are replaced with new roof beams, or new beams are placed under the existing roof beams. (1st method) or a method of removing a flat roof along an existing roof beam and then integrating a new beam along the existing roof beam by welding or the like (second method) ), There is a method of connecting a new roof beam designed to support the new roof to the joint column by fixing the joint column to the upper part of the existing column by means such as welding (third method), etc. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the first method, since the interior of the ceiling is removed, the work is performed indoors, and the problem of causing great inconvenience to the residents and the specifications of the existing roof beams are changed. There is a problem that the number of beams increases and the ceiling becomes lower.
[0005]
Moreover, even if it is a 2nd method, in order to remove a part of a land roof, although work is performed on a roof, there exists a problem that it does not change a great inconvenience to a resident.
[0006]
In the third method, the newly installed roof beam using the connecting column supports the new roof regardless of the existing roof beam, and the removal range of the land roof is limited to the existing column. Therefore, workability can be improved. However, in order to weld the connecting column to the existing column, it is necessary to remove the roof and ceiling around the existing column greatly, which will cause great inconvenience to the residents, and connect to the connecting column Since the new roof beam has a specification that can bear the roof load alone, a large number of steel frames are eventually used, and there is a problem that waste occurs.
[0007]
It is an object of the present invention to provide a roof composite beam structure that can reduce inconvenience to residents as much as possible and can reasonably reinforce existing roof beams.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the roof composite beam structure according to the present invention has a plurality of holes formed in a roof panel directly above an existing roof beam along the roof beam, and a vertical portion and both ends of the vertical portion. The lower mounting piece and the upper mounting piece each have a plurality of bolt holes formed therein, and the bolt holes formed in the lower mounting piece are formed in the upper mounting piece. A joint hardware configured to be disposed inside the bolt hole and configured so that at least the upper mounting piece is not located immediately above the bolt hole formed in the lower mounting piece is used as a roof beam using the hole. At the same time as attaching, a reinforcing beam is connected to the metal joint.
[0009]
In the above-mentioned roof composite beam structure (hereinafter simply referred to as “composite beam”), a plurality of holes are formed in the roof panel immediately above the existing roof beam, and the joint hardware is connected to the existing roof beam (hereinafter simply referred to as “simple roof beam”). The roof beam and the reinforcing beam are joined to each other at a plurality of portions in the length direction by attaching the reinforcing beam, which is usually a steel beam or a wooden beam, to the joint hardware. For this reason, the load and force increased by the reforming are transmitted from the reinforcing beam to the roof beam through the joint metal, and these forces can be borne by the reinforcing beam and the roof beam. That is, it is possible to configure a composite beam in which a reinforcing beam and a roof beam are joined through a joint metal.
[0010]
Moreover, since the bolt hole formed in the lower attachment piece is formed inside the bolt hole formed in the upper attachment piece, the lower attachment piece can be made smaller than the upper attachment piece. For this reason, it becomes possible to reduce the area of the site | part which should be removed in the existing roof panel, and can improve workability | operativity by making the area of the roof panel which should be removed small.
[0011]
Furthermore, since the upper mounting piece is configured without being positioned immediately above the bolt hole formed in the lower mounting piece of the joint hardware, the bolt hole formed in the lower mounting piece can be seen from directly above the joint hardware. The bolt can be easily fastened by using a tightening tool such as a box wrench having a long shank.
[0012]
In particular, when a reinforcing beam is joined to a roof beam, it is only necessary to form holes in existing roof panels at a plurality of positions along the roof beam, so that the area of the roof panel to be removed can be reduced. Moreover, since the operation | work which removes the existing roof panel and the operation | work which attaches a joining metal fitting to a roof beam can be performed by the operation | work from an upper side (roof upper side), the trouble to a resident can be reduced as much as possible.
[0013]
In the above composite beam structure, a hole is formed in the roof panel directly above the existing pillar, and the connecting hardware is placed on the pillar using the hole, and the end of the reinforcing beam is connected to the connecting hardware. It is preferable to do. By configuring the composite beam structure in this way, a plurality of reinforcing beams concentrated on one column can be connected by a connecting hardware. For this reason, a part of the vertical force acting on the reinforcing beam can be transmitted directly to the existing column via the connecting hardware, and when the composite beam is constructed with the reinforcing beam along the roof beam, the roof beam An excessive shearing force is not applied to the connecting portion between the column and the existing column.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the composite beam structure according to the present invention will be described. The present invention relates to a composite beam structure in which when a load on a roof beam (existing roof beam) increases when renovating an existing house, a reinforcing beam is placed along the roof beam and joined with a joint metal fitting. In addition, by reducing the roof removal area of existing houses as much as possible, the inconvenience to residents is reduced and rational roof beam reinforcement is realized.
[0015]
The content of the reform that increases the load on the roof beam is not particularly limited. As such reforms, for example, the land roof in the existing house is made into a sloped roof such as a dormitory roof or a gable roof, the land roof is made into a sloped roof and the hut space can be used, There are cases where it is possible to use an attic space that is not currently used.
[0016]
There is no particular limitation on the structure of the existing house. Therefore, the existing housing can be preferably applied regardless of whether it is a wooden structure or a steel structure. However, in the case of a wooden structure, there is generally a variation in material homogeneity, and there is a problem that it is difficult to calculate the joint strength at the column-beam and beam-beam junction. This point steel structure is preferable because the material is uniform and the quality is stable, and the strength of the joint is also stable.
[0017]
From the above points, an industrialized house having a steel frame and having a roof formed by attaching a roof panel made of a lightweight cellular concrete panel (ALC panel) to the steel frame is preferable. In such a house, it is common to use a beam in which H-shaped steel flanges are horizontally arranged as a beam.
[0018]
The reinforcing beam is composed of a steel beam or a wooden beam, and is arranged along the roof beam that needs to be reinforced in advance, and is joined to the roof beam via joint hardware arranged in a plurality of longitudinal portions. The
[0019]
When considering whether or not reinforcement is required for roof beams, the load and load capacity of newly installed gradient roofs are set, and the reinforcement of roof beams placed on existing land roofs is set according to these loads. Necessity is determined. In other words, conditions for the beam length, function, etc., which serve as a standard for necessity of reinforcement, are set in advance, and the load on the slope roof and the roof beam that supports the roof load are compared with the above-mentioned criteria. The roof beam that satisfies the above is determined as a roof beam that requires reinforcement.
[0020]
Reinforcement beams do not have to have the same cross-sectional conditions as materials for roof beams, such as materials and blisters, but are set according to the load to be borne and the load conditions that can be borne by existing roof beams. . The length of the reinforcing beam need not be the same as the length of the roof beam, but is preferably substantially the same or the same.
[0021]
When the reinforcing beam is joined to the roof beam, the reinforcing beam is not along and integrated with the roof beam already arranged on the roof of the house, but is separated along the thickness of the roof. That is, the roof beam is arranged on the indoor side of the roof panel, Reinforcement beam Is arranged on the upper surface side of the roof panel, and both beams are integrated through joint hardware arranged at a plurality of positions in the length direction.
[0022]
Therefore, when a new load is applied to the reinforcing beam, the load is transmitted to the roof beam via the joint hardware, and is further supported by the pillar supporting the roof beam. That is, although the reinforcing beam and the roof beam are spaced apart from each other, the function as a composite beam can be exhibited by integrating them through the joint metal.
[0023]
The joint hardware is provided with a lower mounting piece for the roof beam at the lower end, and an upper mounting piece for attaching the reinforcing beam at the upper end. The distance between the lower mounting piece and the upper mounting piece is determined by the mounting surface for the roof beam (generally Is set to a height at which the lower surface of the reinforcing beam can avoid the upper surface of the roof.
[0024]
When attaching the joint hardware to the roof beam, the work is preferably performed only from the upper surface side of the roof. For this reason, a hole is formed in the upper flange of the roof beam by a drilling operation from the roof, and a one-side fastener or a Mighty lock ( Registered trademark It is preferable that the joint hardware can be attached to the roof beam by using a bolt connection.
[0025]
As mentioned above, it is configured to attach the joint hardware to the roof beam using a one-side fastener, etc., so that all necessary for renovation such as removal work of the roof panel, drilling work on the roof beam, attachment work of the joint hardware, etc. The above work can be performed from the upper side of the roof, the workability is improved, and the inconvenience to the resident can be reduced.
[0026]
When attaching the joint hardware to the roof beam, in order to perform the work from the roof surface, it is preferable to shift the position of the bolt hole formed in the lower mounting piece and the position of the bolt hole formed in the upper mounting piece without matching. . In this case, the bolt hole formed in the lower mounting piece may be set to any size within the range of the upper flange of the roof beam, and the bolt hole formed in the upper mounting piece may be set to any size within the size range of the reinforcing beam. May be set.
[0027]
However, when removing the roof panel, it is preferable to arrange the bolt hole of the lower mounting piece inside the bolt hole of the upper mounting piece in order to reduce the removal amount and facilitate the work. By making the relationship between the upper and lower bolt holes in this way, it is possible to make the hole formed in the roof panel by making the size of the lower mounting piece smaller than the size of the upper mounting piece.
[0028]
Moreover, it is preferable that the upper part of the bolt hole formed in the lower attachment piece in the metal joint is open. In this case, since there is no obstructive member above the bolt hole formed in the lower attachment piece, it is possible to easily perform the operation of attaching the joint hardware to the roof beam from the upper side of the roof.
[0029]
As the load acting on the roof beam increases, the load acting on the connection portion connecting the roof beam and the column also increases. For this reason, the shear force which acts on the bolt etc. which are arrange | positioned at the connection site | part of a roof beam and a pillar will also increase.
[0030]
In this case, the vertical force acting on the reinforcing beam is directly transmitted to the column through the connecting metal by placing the connecting metal directly on the existing column and connecting the reinforcing beam to the connecting metal. Is required. In this way, it is possible to share a part of the shearing force acting on the bolt arranged at the connection site between the roof beam and the column by the connecting hardware. The connecting hardware has a function of transmitting a force in the vertical direction to an existing column, and may be placed on the top of the column.
[0031]
The shape of the existing column is not particularly limited, and any column such as a column using H-shaped steel or channel steel, or a tube column configured by tying a square pipe or lip channel steel, etc. It is possible to respond.
[0032]
Next, an example in which an existing flat roof is reformed to a sloped roof using the composite beam structure and the joint hardware according to the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view illustrating the structure of a sloped roof. FIG. 2 is a perspective view for explaining a roof structure of a sloped roof. FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the composite beam. FIG. 4 is a diagram for explaining a state in which the composite beam is connected to a connecting hardware placed directly on an existing column. FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the metal joint. FIG. 6 is a view for explaining another example of the metal joint. FIG. 7 is a view for explaining the structure of the connecting hardware.
[0033]
First, the structure of the newly installed gradient roof will be briefly described with reference to FIGS. When newly installing a sloped roof B on a flat roof A formed in a house having an existing steel frame, a ridge that constitutes the roof set on the upper surface of the flat roof A by creating a shed according to preset rules. The arrangement positions of 1,
[0034]
The load on the sloped roof B is transmitted from the
[0035]
That is, a roof having a function of supporting the load of the gradient roof B and the roof load via the
[0036]
Thus, not all the roof beams 11 to which the load is transmitted via the
[0037]
The reinforcing
[0038]
In other words, the composite beam C is a roof beam 11 that constitutes the existing land roof A, and the roof beam 11 that has been determined to be reinforced in advance is reinforced with a thickness separation of the land roof A. The
[0039]
A
[0040]
There are no particular limitations on the number and the number of joint portions when the roof beam 11 and the reinforcing
[0041]
The reinforcing
[0042]
As shown in FIG. 5, the metal joint 14 for joining the roof beam 11 and the reinforcing
[0043]
The bolt hole 14c formed in the lower mounting piece 14a is set so as to be located inside the
[0044]
Further, the
[0045]
Next, a procedure for constructing the composite beam C by joining the reinforcing
[0046]
As described above, among the roof beams 11, beams that need to be reinforced by the reinforcing
[0047]
After attaching a predetermined number (2 to 3) of the
[0048]
As described above, when the roof beam 11 and the reinforcing
[0049]
As a joint metal for joining the roof beam 11 and the reinforcing
[0050]
In particular, the
[0051]
Even when the metal joint 18 configured as described above is used, the composite beam C can be configured by reliably joining the roof beam 11 and the reinforcing
[0052]
Note that the above-described joining hardware is not necessarily used only for joining the roof beam 11 and the reinforcing
[0053]
That is, in the joint metal fitting according to the present invention, the bolt hole formed in the lower mounting piece is arranged inside the bolt hole formed in the upper mounting piece, so that the size of the lower mounting piece is larger than that of the upper mounting piece. Therefore, the area of the land roof A to be removed can be reduced.
[0054]
When the load transmitted from the reinforcing
[0055]
In this case, as shown in FIG. 4, a hole is formed immediately above the
[0056]
The connecting
[0057]
By connecting the roof beam 11 and the reinforcing
[0058]
As described above, a plurality of holes are formed by a hole saw immediately above the roof beam 11 that needs to be reinforced in the existing land roof A, and the joint metal fitting 14 is inserted into the hole and attached to the roof beam 11. It is possible to construct a composite beam C by joining a reinforcing
[0059]
【The invention's effect】
As explained in detail above, the composite beam structure according to the present invention can be constructed from the upper side of the existing roof. For this reason, it is not necessary to remove the interior, and the construction can proceed with the residents living. In addition, the removal of the waterproof layer, heat insulating material and roof panel of the roof can be minimized, and the waterproof curing can be simplified.
[0060]
Further, since the increased load and force are transmitted from the reinforcing beam to the roof beam via the joint metal, these forces can be borne by the reinforcing beam and the roof beam. In particular, when a connecting hardware is placed on a pillar using a hole formed directly above an existing pillar and a reinforcing beam is connected using the connecting hardware, part of the vertical force acting on the reinforcing beam Is not directly transmitted to the existing column via the connecting hardware, and an excessive shearing force is not applied to the connecting portion between the roof beam and the existing column.
[0061]
Further, in the joint metal fitting according to the present invention, the bolt hole formed in the lower mounting piece is formed inside the bolt hole formed in the upper mounting piece, so that the lower mounting piece can be made smaller than the upper mounting piece. I can do it. For this reason, it becomes possible to reduce the area of the site | part which should be removed in the existing roof panel, and can improve workability | operativity by reducing the area of the roof panel which should be removed.
[0062]
Further, in the above-mentioned joint hardware, since the upper mounting piece does not exist at the upper part of the lower mounting piece, the bolt hole formed in the lower mounting piece becomes visible from the upper surface side. Work can be done from the top side. For this reason, all the work including the work which makes a hole in a roof, the work which makes a hole in a roof beam, and the work which attaches a joint metal fitting to a roof beam can be performed from the roof upper side, and the trouble to a resident can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a structure of a sloped roof.
FIG. 2 is a perspective view for explaining a roof assembly of a sloped roof.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a composite beam.
FIG. 4 is a diagram for explaining a state in which a composite beam is coupled to a coupling hardware placed directly on an existing column.
FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration of a metal joint.
FIG. 6 is a diagram for explaining another example of a metal joint.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a connected hardware.
[Explanation of symbols]
A flat roof
B sloped roof
C Composite beam
1 Purlin
2 Purlin
3 digits
4 rafters
5 bundles
6 Bundle receiving beam
7 Sumiki
11 Roof beams
11a Flange
12 Roof panel
13 Reinforcement beam
13a Flange
13b web
14,18 Joint hardware
14a, 18a Lower mounting piece
14b, 18b Upper mounting piece
14c, 14d, 18c, 18d
Bolt hole
14e, 18e Connection piece
18f opening
15 volts
16 pillars
17 Fixing tool
19 Consolidated hardware
19a body
19b connecting piece
20 Bonded hardware
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