JP4494307B2 - 間口寸法拡張可能なアーチ状建築構造体 - Google Patents

Description

本発明は、構造用圧延鋼板を断面係数の大きな波形に曲げ加工した大型デッキプレート、キーストンプレート、デッキプレートのような波形鋼板材を波付け方向と直交する方向に所望曲率で曲げ加工し、所要数連結することにより形成される間口寸法拡張可能なアーチ状建築構造体に関する。

一般に、大型デッキプレート、キーストンプレート、デッキプレートのような長手方向に沿って断面係数の大きな波形に曲げ加工された波形鋼板材は、波付け方向に直交する方向に所望曲率で曲げ加工することにより得られる、アーチ状建築構造体が知られている。かかる構造体は、素材となる構造用圧延鋼板を波形に曲げ加工したものであるため十分な強度を有しており、壁材であると同時に上方ならびに側方からの応力に耐えることができ無柱構造体が簡易に実現できる。

したがって、スノーシェルター、緩衝シェルター等をはじめ各種倉庫、工場、加工場等として広く使用されている。特に、豪雪地帯や台風の多襲来地域等における建築構造体としても、必要かつ十分な要件を備えている。なお、ここで使用される波型鋼板材である大型デッキプレートの規格は、日本工業規格（ＪＩＳ）で定められており、波型加工の山の高さは、１００ｍｍに設定され、波付け方向の幅は、５７０ｍｍ、その有効幅５００ｍｍとなっている。また、肉厚は２．３ｍｍから６．０ｍｍの範囲で５種類が規定されている。

特許文献１は、所定曲率で曲げ加工された大形デッキプレートを先端部を接近せしめるように対向させて基礎上に取り付け、両デッキプレートの天頂部の上に凹凸状波形を有する曲板状継ぎ手を載置してそれぞれボルト締めにより固定するものである。このような凹凸状波形を有する曲板状継ぎ手は、大形デッキプレートを適宜長さに切断して曲げ加工し、基礎上から立設されたデッキプレートの先端部に形成された固定用ボルト穴に適合する穴を両端部に設け、順次締結するものである。この内容は、基礎上に立設する大形デッキプレートの上端部にそれぞれ接続用フランジ状継ぎ手を個々に溶接付加していた従来技術を改良して、工場内での加工工程を簡素化することを目的とした改良技術を開示するものである。

また特許文献２は、特許文献１と同様に長手方向に沿う複数の台形状波形の付与され、この波付け方向と直交する方向に湾曲形状に曲げ加工され、基礎上に立設された壁部材の先端部の上下に連結部材を重ね合わせ、貫通ボルトによって順次連結することを開示しており、またアーチ状体の内側に補強用波状プレートを付加することにより強度を高める構造を開示している。これら各文献に開示する構成は、大形デッキプレートが通常は所定の規格寸法で形成されているため、奥行き寸法は使用する波形鋼板材の枚数増加によって容易に対応可能であるものの、間口寸法については所定曲率で曲げ加工すればおのずから構造体の最大値が決められてしまうことになる。

規格寸法の構造体は部材をそのまま使用し、またそれ以下の小形構造体が必要である場合には、規格寸法の波形鋼板材を切断すれば目的を達成することができるが、規格寸法以上の間口を有する大形構造体は種々の困難が伴う。例えば、規格寸法の部材を溶接等の接合により工場において予め連結しておくことは理論上は可能であるが、工場から建設現場まで道路、鉄道、船舶等による輸送を要することを考慮すると、それぞれにトレーラー、貨車、トンネル、荷扱い等種々の条件による輸送限界があるため、非現実的である。しかし、現実には大形建設機械の格納場、大形部材の収納庫または加工場、大形製品の加工・組立工場、大規模処理施設等のように規格寸法の波形鋼板部材では達成し得ない大形構造体が必要となることがある。
実公平７−１６８０３号公報 特公平８−１９６４５号公報

本発明は、規格寸法および規格寸法以下の波形鋼板材を曲げ加工した構成部材を所要数連結することにより、間口寸法を任意に拡張可能なアーチ状建築構造体を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、大きな断面係数を有する波形に曲げ加工され、波付け方向と直交する方向に所望曲率で湾曲形成され、前記波付け方向及びこの波付け方向に直交する方向に相互連結することによりアーチ状構造体の一部を形成する左右一対の波形鋼板主部材１４、２４と、前記アーチ状構造体のアーチ部と同形状に曲げ加工された波形鋼板主部材の頂部間を伸張連結する部材であって該アーチ部に適合する曲率で曲げ加工された少なくとも一つの波形鋼板製中間連結部材１６、２６、２６’と、前記左右一対の波形鋼板主部材ならびに前記少なくとも一つの波形鋼板製中間連結部材の対向する端部同士を相互連結するための継ぎ手部材１８、２８、２９と、からなり、前記波形鋼板主部材および前記波形鋼板製中間連結部材の各開放端部の間に前記継ぎ手部材を介在せしめて順次締結したアーチ状建築構造体において、前記継ぎ手部材１８、２８、２９が、前記波形鋼板主部材および前記波形鋼板製中間連結部材の波形曲げ形状ならびに各部材の肉厚を考慮して相互接合部間に隙間が生じないように嵌合する波形に曲げ加工された一端側と、同様に相互接合部間に隙間が生じないように嵌合する波形に曲げ加工された他端側とが、前記各部材の肉厚を受容する寸法だけ変移させた段差を有するように形成された段違い継ぎ手部材として構成された間口寸法拡張可能なアーチ状建築構造体であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記波形鋼板製中間連結部材１６、２６、２６’が、前記段違い継ぎ手部材１８、２８、２９によりそれぞれ連結構成された２以上の部材からなり、さらに広大な間口に形成される、間口寸法拡張可能なアーチ状建築構造体であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記段違い継ぎ手部材１８、２８、２９の一端である下位側となる部分の上面には、前記波形鋼板主部材または前記波形鋼板製中間連結部材のいずれかの波形の下面を隙間なく受容する寸法の波形を形成し、前記段違い継ぎ手部材の他端である上位側となる部分の下面には、前記波形鋼板製中間連結部材または前記波形鋼板主部材のいずれかの波形の上面を隙間なく受容する寸法の波形を形成した、間口寸法拡張可能なアーチ状建築構造体であることを特徴とする。

本発明に係る構成のアーチ状建築構造体は、前述のような段違い継ぎ手を２個、３個、・・等用いて、規格寸法の波形鋼板材を湾曲加工した波形鋼板主部材および中間連結部材の各開放端部を順次締結することにより、任意間口寸法のアーチ状建築構造体を組立てることができる。この場合の段違い継ぎ手は、段違い継ぎ手部材の一端側の上面には、波形鋼板主部材または波形鋼板製中間連結部材のいずれかの波形の下面を隙間なく受容する寸法の波形を形成し、この段違い継ぎ手部材の他端側の下面には、波形鋼板製中間連結部材または波形鋼板主部材いずれかの波形の上面を隙間なく受容する寸法に形成されている。したがって、各連結部において部材間に望ましくない隙間は生じないため、単純なパッキン材を介在させるのみで雨仕舞や浸入水分の凍結等は確実に防止することができる。

また、間口寸法の調整は、波形鋼板製中間連結部材の長さを変更し、さらには波形鋼板製中間連結部材の本数を変更することにより適宜変更することができる。かかる間口寸法を拡張する際は、屋根部材の自重ならびに積雪・氷結等の氷雪荷重を含めて部材の最大荷重を予想して湾曲曲率を決定することにより対応可能である。

また、波形鋼板主部材波形および鋼板製中間連結部材としては同一規格の部材のみを使用することも可能であるが、特に間口の拡張された建築構造体にあっては、鋼板製中間連結部材の重量を低減するために、より軽量の剛材の使用が望ましい場合もある。かかる状況においても、本発明に係る段違い継ぎ手は、それぞれの部材に対応する個別のプレス型により曲げ加工した部材を溶接するものであり、なんら支障なく対応可能である。かかる段違い継ぎ手により構成される屋根部の構造は、防水処理（雨仕舞）も容易であるばかりでなく、落ち葉や塵埃等の堆積や残雪の発生等を低減することが期待できる。

以下、添付図を参照しつつ本発明に係る間口寸法拡張可能なアーチ状建築構造体の実施の形態を開示する。図１は本発明に係るアーチ状建築構造体の基本構成を略示した正面図である。図１（Ａ）は一つの中間連結部材１６を使用して間口を拡張したアーチ状建築構造体１０の実施例を示すものであり、図１（Ｂ）は二つの中間連結部材２６、２６’を用いることによりさらに間口を拡張したアーチ状建築構造体２０の実施例を示すものである。

図１（Ａ）では、基礎１２上に基礎ボルトによって立設された左右一対の波形鋼板主部材１４それぞれの上端間に一つの中間連結部材１６を配設し、それぞれの連結端を段違い継ぎ手部材１８を介在させて相互連結したものである。この実施例では、中間連結部材１６の寸法を所望間口寸法に合わせて決定することにより、仮に標準寸法の部材１４のみを使用して、従来の上方から被せる継ぎ手を使用した場合の基礎２における間口寸法Ｗ₀に対して、間口寸法Ｗ₁まで拡張することができる。中間連結部材１６の寸法は、用途ならびに立地条件を考慮して短尺から使用する波形鋼板材の規格寸法までにわたり適宜変更可能である。

図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す間口寸法Ｗ₁よりもさらに拡張された間口寸法Ｗ₂としたアーチ状建築構造体２０を示すものである。図１（Ｂ）では、基礎２２上に基礎ボルトによって立設された左右一対の波形鋼板主部材２４それぞれの上端側に二つの中間連結部材２６、２６’を配設することにより、前記第１の実施例の基礎１２における間口寸法Ｗ₁に対して、間口寸法Ｗ₂まで拡張することができる。

この実施例では、左右一対の波形鋼板主部材２４の上端部と左右二つの中間連結部材２６、２６’との間は図１（Ａ）に示した第１の実施例と同様に、それぞれ段違い継ぎ手部材２８を介在させて連結される。そして、左右二つの中間連結部材２６、２６’同士の連結は、天頂部に介在せしめられる段違い継ぎ手部材２９により相互連結されている。したがって、間口Ｗ₂を図１（Ａ）の実施例における間口寸法Ｗ₁よりもさらにΔＷだけ拡張することができ、前記例示のような間口寸法のより拡張されたアーチ状建築構造体を必要とする各種用途に対応することができる。

なお、左右二つの中間連結部材２６、２６’同士の天頂部における連結は、上述した段違い継ぎ手部材２９を使用して相互連結するものに限られず、図１（Ｂ）に示すように従来技術として開示した曲板状継ぎ手３９又は接続用フランジ状継ぎ手を上下に重ね合わせ貫通ボルトによって固定することにより、天頂部における中間連結部材２６、２６’同士を連結する構成とすることができる。本発明に係るアーチ状建築構造体において、その天頂部を前記曲板状継ぎ手３９により固定しても、防水処理、塵埃等の堆積や残雪の発生等を低減するという目的を達成できるからである。

図２は、本発明において重要な役割を果たす段違い継ぎ手部材の基本的な構成を示す平面図(Ａ)および正面図（Ｂ）である。段違い継ぎ手部材１８、２８、２９は、図２（Ａ）の左側の上面継ぎ手部１８Ｕと右側の下面継ぎ手部１８Ｄとの２部材を中央部において少なくとも鋼板肉厚に相当する段差を形成するように溶接した溶接線１８Ｃにより一体化されている。

ここで用いる「上面継ぎ手部」とは、連結しようとする部材の上面に適合する受容面を有するものを、そして「下面継ぎ手部」とは、連結しようとする部材の下面に適合する受容面を有するものを、それぞれ意味する。なお、下面継ぎ手部１８Ｄと上面継ぎ手部１８Ｕとは、連結部位の形態にとって必要な０〜１０数度程度の適宜角度を付して溶接される。下面継ぎ手部１８Ｄは、その上面側に当接される波形鋼板材の下面を隙間なく受容し得る形状となるように構造用圧延鋼板をプレス加工したものである。また、上面継ぎ手部１８Ｕは、その下面側に当接される波形鋼板材の上面を隙間なく受容し得る形状に構造用圧延鋼板をプレス加工したものである。

かかる構成は、溶接以前に下面継ぎ手部１８Ｄおよび上面継ぎ手部１８Ｕをプレス成型する際に、それぞれ形状の異なるプレス型を使用する。すなわち、下面継ぎ手部１８Ｄのプレス成型にあたっては、波形鋼板材の下面に相当する形状のプレス型を上面に当接させるように使用し、反対に、上面継ぎ手部１８Ｕのプレス成型にあたっては、波形鋼板材の上面に相当する形状のプレス型を下面側に当接させるように使用してそれぞれプレス加工する。したがって、両部材は同一規格であってもあるいは若干異なる寸法を有する規格であっても対応可能である。それぞれの面には、締結の際のボルト穴１８Ｈが形成されている。

図３（Ａ）は、図２（Ａ）における上面継ぎ手部１８ＵのＸ−Ｘ’矢視断面図であり、そして図３（Ｂ）は、図２（Ａ）における下面継ぎ手部１８ＤのＹ−Ｙ’矢視断面図であり、それぞれ表面側を対向させた状態を示している。ここで、両図の間に谷部および山部それぞれの折り曲げ部を示す細線を示しているが、双方の形状が異なるため、α、β、γ等の変位が生じている。

両者の谷部と山部との間にこのような形状の変位が生じている結果、波型鋼板製の構造材間を無理な荷重や変形等を与えることなしに連結することができる。このようにプレス加工された下面継ぎ手部１８Ｄおよび左側の上面継ぎ手部１８Ｕの接合面を合わせて使用される波形加工鋼板材の肉厚に相当する間隙の段差を設け、かつ左右一対の波形鋼板主部材と中間連結部材との間に生ずる角度を変移させた状態で溶接することにより、所望の段違い継ぎ手部材１８、２８、２９が形成される。

図１（Ｂ）のように複数の中間連結部材を使用する際に天頂部に使用される段違い継ぎ手部材２９の場合は、それぞれ中間連結部材２６、２６’の上面および下面に適合する形状にプレス加工された両部材を天頂部の所望曲率となるように角度変位させた状態で下面継ぎ手部１８Ｄおよび上面継ぎ手部１８Ｕを溶接することにより形成される。さらに３部材以上の中間連結部材を使用する場合にあっては、それぞれの連結部に相応しい曲率となるように角度変位させて溶接すればよい。

ここに示した波形鋼板主部材１４、２４および中間連結部材１６、２６、２６’の相互連結は、当該連結箇所の曲率に適合する角度を有する段違い継ぎ手部材１８、２８、２９のいずれかを介在させ、さらに図示していないゴムパッキン、プラスチックパッキン、革製パッキン、コーキング材、接着剤等を適宜選択して防水処理（雨仕舞）を施しながらボルト・ナットを用いて締結する。図１（Ａ）のようなアーチ状建築構造体の実施例では、両側の波形鋼板主部材１４を基礎１２上に立設し、中間連結部材１６をクレーンにより吊り上げて左右連結部に段違い継ぎ手部材１８を介在させ、さらに雨仕舞等の所要処理を行いながら順次締結して構築すればよい。

図１（Ｂ）のような複数の中間連結部材２６、２６’を用いるアーチ状建築構造体の実施例では、両側の波形鋼板主部材２４を基礎２２上に立設した後、中間連結部材２６、２６’をそれぞれクレーンで吊りながら組立て、最後に天頂部に段違い継ぎ手部材２９を介在させながら組立てもよい。また、地上において予め天頂部に段違い継ぎ手部材２９を介在させて両中間連結部材２６、２６’を一体に連結した後、クレーンで吊り上げて一体に連結した部材の左右下端部と波形鋼板主部材２４の両上端部とを段違い継ぎ手部材２８を介在させながら連結作業を行いアーチ状建築構造体を構築してもよい。

本発明に係るアーチ状建築構造体は、波形鋼板主部材および波形鋼板製中間連結部材の表面と裏面の波形形状にそれぞれ適合するようにプレス成型加工された一端および他端を具備する段違い継ぎ手を介在させて左右一対の波形鋼板主部材および波形鋼板製中間連結部材を合理的に連結することにより、間口寸法を任意に拡張可能である。

したがって、本発明によれば標準寸法の規格鋼材を用いた通常の間口寸法によるアーチ状建築構造体を所望間口寸法のアーチ状建築構造体を建設することができる。かかる間口寸法の拡張されたアーチ状建築構造体は、大形建設機械の格納場、大形部材の収納庫または加工場、大形製品の加工・組立工場、大規模処理施設等のように規格寸法の波形部材では達成し得ない対象の大形のアーチ状建築構造体が容易に建設可能となる。

本発明に係るアーチ状建築構造体の第１の実施例（Ａ）及び第２の実施例（Ｂ）の外観構成を示す正面図である。 本発明において使用される段違い継ぎ手部材の構造を示す平面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。 図２のＸ−Ｘ’矢視断面図（Ａ）及びＹ−Ｙ’矢視断面図（Ｂ）である。

符号の説明

２ 基礎
１０ アーチ状建築構造体（第1の実施例）
１２ 基礎
１４ 波型鋼板主部材
１６ 波形鋼板製中間連結部材（中間連結部材）
１８ 継ぎ手部材（段違い継ぎ手部材）
１８Ｕ 上面継ぎ手部
１８Ｄ 下面継ぎ手部
１８Ｃ 溶接線
１８Ｈ ボルト穴
２０ アーチ状建築構造体（第２の実施例）
２２ 基礎
２４ 波型鋼板主部材
２６，２６’波形鋼板製中間連結部材（中間連結部材）
２８ 継ぎ手部材（段違い継ぎ手部材）
２９ 継ぎ手部材（段違い継ぎ手部材）
３９ 曲板状継ぎ手（接続用フランジ状継ぎ手）

Claims (3)

1. 大きな断面係数を有する波形に曲げ加工され、波付け方向と直交する方向に所望曲率で湾曲形成され、前記波付け方向及びこの波付け方向に直交する方向に相互連結することによりアーチ状構造体の一部を形成する左右一対の波形鋼板主部材と、
   前記アーチ状構造体のアーチ部と同形状に曲げ加工された波形鋼板主部材の頂部間を伸張連結する部材であって該アーチ部に適合する曲率で曲げ加工された少なくとも一つの波形鋼板製中間連結部材と、
   前記左右一対の波形鋼板主部材ならびに前記少なくとも一つの波形鋼板製中間連結部材の対向する端部同士を相互連結するための継ぎ手部材と、
   からなり、前記波形鋼板主部材および前記波形鋼板製中間連結部材の各開放端部の間に前記継ぎ手部材を介在せしめて順次締結したアーチ状建築構造体において、
   前記継ぎ手部材が、前記波形鋼板主部材および前記波形鋼板製中間連結部材の波形曲げ形状ならびに各部材の肉厚を考慮して相互接合部間に隙間が生じないように嵌合する波形に曲げ加工された一端側と、同様に相互接合部間に隙間が生じないように嵌合する波形に曲げ加工された他端側とが、前記各部材の肉厚を受容する寸法だけ変移させた段差を有するように形成された段違い継ぎ手部材として構成された、ことを特徴とする間口寸法拡張可能なアーチ状建築構造体。
2. 前記波形鋼板製中間連結部材が、前記段違い継ぎ手部材によりそれぞれ連結構成された２以上の部材からなり、さらに拡張された間口として形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の間口寸法拡張可能なアーチ状建築構造体。
3. 前記段違い継ぎ手部材の一端である下位側となる部分の上面には、前記波形鋼板主部材または前記波形鋼板製中間連結部材のいずれかの波形の下面を隙間なく受容する寸法の波形を形成し、前記段違い継ぎ手部材の他端である上位側となる部分の下面には、前記波形鋼板製中間連結部材または前記波形鋼板主部材のいずれかの波形の上面を隙間なく受容する寸法の波形を形成した、ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の間口寸法拡張可能なアーチ状建築構造体。
   
   

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