(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に開示された複合パネルは、表面部材をその周縁で折り曲げて側周縁とし、側周縁がALCパネルと断熱部材とを覆った状態で、側周縁の複数箇所に釘を打ち込むことによって、ALCパネルと断熱部材と表面部材とを強固に接合している。しかしながら、このように側周縁で接合を行うと、接合箇所で部材の割れや欠落が発生して、複合パネルの耐久性に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【0005】
本発明は、上記問題に鑑み、耐久性を向上させた複合パネルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1の態様としての複合パネルは、耐火層と、前記耐火層に積層された断熱層と、前記断熱層に積層された下地層と、前記耐火層、前記断熱層及び前記下地層の厚み方向に挿通されたボルト部材と、前記ボルト部材と螺合して、前記ボルト部材とともに、前記耐火層、前記断熱層及び前記下地層を一体化するナット部材と、前記下地層に貼着された表層部材と、を備えることを特徴とするものである。
【0007】
本発明の1つの実施形態として、前記ボルト部材が前記下地層の前記表層部材側の平面よりも突出していないことが好ましい。
【0008】
本発明の1つの実施形態として、前記ボルト部材は頭部と軸部とを含み、前記頭部の形状が円錐台状であることが好ましい。
【0009】
本発明の1つの実施形態としての複合パネルは、前記断熱層に内蔵される圧潰防止具を更に備え、前記圧潰防止具は、前記断熱層に形成された貫通孔に挿通される筒部と、前記筒部の一端に設けられ、前記断熱層と前記耐火層との間に延在する第1鍔部と、前記筒部の他端に設けられ、前記断熱層と前記下地層との間に延在する第2鍔部と、を有し、前記第1鍔部及び前記第2鍔部の少なくとも一方の鍔部は、前記筒部に対して着脱可能に装着されることが好ましい。
【0010】
本発明の1つの実施形態として、前記圧潰防止具は、前記筒部を有する筒状部材と、前記第1鍔部及び前記第2鍔部の少なくとも一方の鍔部と、前記少なくとも一方の鍔部の一方の面から突設されており前記筒部内に挿入されて前記筒部と接続される筒状の接続部とを有する鍔部材と、から構成されていることが好ましい。
【0011】
本発明の1つの実施形態として、前記第1鍔部及び前記第2鍔部の中央部には開口が形成されており、前記接続部は、前記少なくとも一方の鍔部の内縁から突設されていることが好ましい。
【0012】
本発明の1つの実施形態として、前記筒部は雌ねじ部を備え、前記接続部は前記雌ねじ部と螺合することにより、前記筒部に接続され、前記筒部に対して前記接続部を回動させることにより、前記第1鍔部と前記第2鍔部との対向距離が変動可能であることが好ましい。
【0013】
本発明の1つの実施形態として、前記筒部は、前記少なくとも一方の鍔部よりも断熱性の高い材料により形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、耐久性を向上させた複合パネルを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る複合パネルの実施形態について、
図1〜
図6を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
【0017】
図1は、本発明の実施形態の複合パネルを有する建物の縦断面図の一部である。
図2は、
図1に示す建物における複合パネル単体の断面図である。
図3は、
図1に示す建物の外周壁構造を示す平断面図である。
図4は、本発明の実施形態の複合パネルの分解斜視図である。
図5(a)は、
図2に示す複合パネルが有する圧潰防止具の上面図及び断面図である。
図5(b)−
図5(d)は、
図5(a)に示す圧潰防止具を構成する部品の上面図及び断面図である。
図6は、圧潰防止具の変形例を示す図である。
【0018】
図1は、本発明の実施形態の複合パネル5を有する建物1を示す。建物1は、例えば、鉄骨造の軸組みを有する2階建ての工業化住宅であり、地盤に固定された鉄筋コンクリート造の基礎構造体2と、柱や梁などの軸組部材で構成された軸組架構4を有し、基礎構造体2に固定された上部構造体3と、で構成されている。なお、軸組架構4を構成する軸組部材は、予め規格化(標準化)されたものであり、予め工場にて製造されたのち建築現場に搬入されて組み立てられる。
【0019】
基礎構造体2は、軸組架構4の下方に位置し、軸組架構4を支持している。具体的に、基礎構造体2は、鉄筋コンクリート造の断面T字状の布基礎であり、フーチング部11と、基礎梁としての立ち上がり部12とを備える。また、基礎構造体2の立ち上がり部12の上端部には、露出型固定柱脚工法により軸組架構4の柱の柱脚を固定するための柱脚固定部が設けられ、アンカーボルトが立ち上がり部12の上面から突出している。
【0020】
基礎構造体2は、上部構造体3の軸組架構4からの鉛直荷重を地盤に分散して伝達する機能に加えて、上部構造体3における後述する外壁20を構成する複合パネル5や1階床を構成する床部材を支持する機能を有している。
【0021】
図1に示すように、上部構造体3は、複数の柱及び柱間に架設された複数の梁から構成される軸組架構4と、この軸組架構4の外周部を構成する外周軸組架構の屋外側を取り囲む外壁20と、軸組架構4の梁上に固定される床部材と、を備えている。本実施形態の建物1の外周壁構造は、軸組架構4における外周軸組架構と、外壁20とにより構成されている。なお、本実施形態の床部材は、ALCパネル(軽量気泡コンクリートパネル)により構成された床パネル6を備えており、床パネル6と外壁20との間の隙間には、この隙間を埋めるため、モルタル等の充填部材7が設けられている。
【0022】
軸組架構4の柱は、例えば、角形鋼管で構成される。柱の側面の所定位置にはボルト孔が穿設され、大梁が接合される梁接合部が形成される。隣接する柱同士を連結する大梁は例えばH形鋼からなり、H形鋼の両端には、柱の梁接合部に形成されたボルト孔に対応する位置にボルト孔が穿設された接合プレートが溶接される。そして、梁接合部と接合プレートとが高力ボルトにより剛接合されることにより、柱と大梁とが接合される。以下、説明の便宜上、軸組架構4のうち、外周軸組架構を構成する柱を
図3に示すように「柱100」と記載し、外周軸組架構を構成する1階の上梁(2階の下梁と同じ)を「1階の上梁4a」と記載し、2階の上梁を「2階の上梁4b」と記載する。
【0023】
軸組架構4における外周軸組架構の屋外側の周囲には外壁20が取り付けられている。具体的に、外壁20は、外周軸組架構の梁に対して位置が固定される。そして外壁20は、外周軸組架構の屋外側の周囲を取り囲む外周耐火層20aと、この外周耐火層20aの屋外側の周囲を取り囲む外周断熱層20bと、この外周断熱層20bの屋外側の周囲を取り囲む外周下地層20cと、外周下地層20cの屋外側の面に貼着された表層部材20dと、を備えている。なお、外周耐火層20aの屋内側には、下地材8にビス等の締結部材により固定された内装仕上げ部材10としての石膏ボードが設けられている。
【0024】
より具体的に、本実施形態の外壁20は、矩形板状に形成された複合パネル5を軸組架構4の周囲(外周軸組架構の周囲)で連接することにより構成されている。複合パネル5は、その長手方向の両端部で、ボルトとL型やT型等の接続金物とを介して、外周軸組架構の各階の上梁及び下梁に回動可能に固定されている。複合パネル5は、ボルト31aを中心として回動することが可能である。そして例えば地震時において、軸組架構4に水平力が作用して層間変位が生じたとき、この運動に伴って複合パネル5はボルト31aを中心として回動するいわゆるロッキングを起こす。このようにして、外壁20の耐震性を向上させることができる。
【0025】
以下、複合パネル5について詳述する。
図2及び
図4に示すように、複合パネル5には、それぞれ矩形板状である耐火層21、断熱層22及び下地層23が、互いの層の間に通気層を設けることなく、厚み方向に積層されている。またボルト部材24が、耐火層21、断熱層22及び下地層23の厚み方向に挿通されている。ナット部材25は、ボルト部材24と螺合して、ボルト部材24とともに耐火層21、断熱層22及び下地層23を挟持して一体化している。さらにタイルや板状の石材等の表層部材30が下地層23にモルタルや接着剤を用いて貼着されている。
【0026】
ここで、特許文献1に開示された複合パネルのように、幅狭の側周縁で部材同士を接合する場合には、接合箇所で部材の割れや欠落が発生するおそれがあった。これに対し、本実施形態では、ボルト部材24とナット部材25とで、耐火層21と断熱層22と下地層23とを厚み方向に挟持して一体化することにより、幅狭の側周縁で接合を行うことで発生するおそれのあった、接合箇所での部材の割れや欠落を防止することができ、ひいては複合パネルの耐久性を向上させることができる。
【0027】
また、幅狭の側周縁で複合パネルの部材同士を接合する場合には、厚み方向において部材同士の間に隙間が発生するおそれがあった。これに対し、本実施形態では、ボルト部材24とナット部材25とが、耐火層21と断熱層22と下地層23とを厚み方向に締付けることにより、耐火層21と断熱層22と下地層23とをより強固に一体化させることができ、これらの層の密着性を向上させることができる。
【0028】
具体的に、
図2及び4に示すように、複合パネル5には、耐火層21と断熱層22と下地層23とを、複合パネル5の厚み方向で連通する貫通孔が形成されている。
図4に示すように、貫通孔は、複合パネル5の長手方向沿いに複数列(
図3では3列)設けられている。各貫通孔には、後述するように筒部26aを有する圧潰防止具26が内蔵されている。頭部24aと軸部24bとを有するボルト部材24が筒部26aに挿通されており、ボルト部材24の軸部24bの先端側にナット部材25が螺合している。このようにして、耐火層21、断熱層22及び下地層23は強固に一体化されている。
【0029】
なお、本実施形態のボルト部材24は上述したように頭部24aと軸部24bとを有するが、例えば、ボルト部材を全ネジボルトとして、ボルト部材の両端部にナット部材を螺合させることで、耐火層21と断熱層22と下地層23とを挟持して一体化することもできる。
【0030】
以下、本実施形態の複合パネル5の各層について説明する。複合パネル5の耐火層21は、目地等が形成されていない平坦な表面を有するALCパネルにより構成されている。耐火層21の厚さは例えば75mmである。なお、本実施形態の耐火層21を構成するALCパネルは、告示にて壁面一時間耐火が認められているものである。また、耐火層21を構成する耐火部材としては、ALCパネルに代えて、プレキャストコンクリート(PC)パネルを用いることも可能である。
【0031】
また、本実施形態の複合パネル5の断熱層22は、例えばフェノールフォームなどの発泡樹脂パネルにより構成されており、高い断熱性能を発揮する。本実施形態では、断熱層22は、単一の連続した断熱部材で構成されている。また断熱層22の厚みは一定である。なお、断熱層22を構成する断熱部材としては、フェノールフォームに代えて、ポリエチレンフォーム、ポリエチレンフォーム等の発泡樹脂パネルを用いることも可能である。断熱部材に、グラスウール、ロックウール等の繊維系断熱部材を用いることもできるが、かかる場合には、繊維系断熱部材が比較的高密度なものであることが好ましい。
【0032】
更に、本実施形態の複合パネル5の下地層23は、例えばケイ酸カルシウム板により構成されている。下地層23の上には、タイル等の表層部材30を、モルタルや接着剤を用いて十分な強度で貼着することができる。ここで、表層部材30は意匠性を考慮して選択される。ここで、下地層23を構成する下地部材としては、下地層23よりも屋内側に位置する断熱層22が過熱されることと、地震時等に断熱層22に大きな外力が作用することと、を抑制可能な程度の防火性及び剛性を備える材料を用いることが好ましい。また、下地層23を構成する下地部材として、上述したケイ酸カルシウム板に代えて、合板、中密度繊維板(MDF)、パーティクルボード、木毛セメント板又はガラス繊維強化セメント(GRC)パネルを用いることも可能である。
【0033】
図2に示すように、本実施形態では、ボルト部材24は、下地層23の表層部材30側の平面Pよりも突出していない。ボルト部材24が平面Pよりも突出している場合には、表層部材30を下地層23に貼着する際に、表層部材30を下地層23に平面状に貼付することができない。そのため、表層部材30の外観が悪くなるおそれがあり、また表層部材30間にクラックが生じて複合パネル5の防水性が低下するおそれもある。さらに、下地層23に貼着された表層部材30が剥離するおそれもある。これに対して、本実施形態では、ボルト部材24が、下地層23の表層部材30側の平面Pよりも突出していないために、これらの問題を抑えることができる。なお、ボルト部材が下地層23の表層部材30側の平面Pからわずかに突出していてもよいが、上述した効果を高める観点から、ボルト部材24が下地層23の表層部材30側の平面Pよりも全く突出しないように、ボルト部材24を下地層23に埋設することが好ましい。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、下地層の表層部材側の平面とは、下地層を構成する板状の下地部材の一方側の平面をいうものとする。
【0034】
ここで、ボルト部材24の頭部24aを下地層23に埋設するために、下地層23を構成する下地部材に対して予めざぐり穴を形成することが考えられる。しかしながら、例えば下地部材が薄い場合や下地部材が軟質である場合には、下地部材にざぐり穴を形成することが難しい。なお、ここでいう下地部材が薄い場合とは、例えば下地部材の厚さが20〜30mmの場合であり、下地部材が軟質である場合とは、下地部材が例えばケイ酸カルシウム板、合板、中密度繊維板(MDF)、パーティクルボード、木毛セメント板又はガラス繊維強化セメント(GRC)パネルである場合である。そのため、本実施形態では、ボルト部材24が頭部24aと軸部24bとを含み、
図2及び
図4に示すように、ボルト部材24の頭部24aの形状を皿ビスのような円錐台状としている。頭部24aの形状を円錐台状とすることで、ボルト部材24を下地部材に対してねじ込んで、ボルト部材24の頭部24aを下地部材にめり込ませることが容易にできる。そして、ボルト部材24の頭部24aを下地部材にめり込ませた後には、頭部24aと下地部材との間には隙間が発生しないため、ボルト部材の下地部材に対する密着性を向上させることができる。
【0035】
また、
図2及び
図4に示すように、耐火層21と断熱層22と下地層23とを連通する貫通孔のうち、断熱層22が位置する部分には、断熱層22が圧潰することを抑制するため、耐火層21と下地層23に挟み込まれる筒状の圧潰防止具26が内挿されている。
図4及び
図5(a)に示すように、圧潰防止具26は、断熱層22の厚みと略等しい長さを有するとともに、断熱層22に形成される貫通孔に挿通される、円筒状の筒部26aと、この筒部26aの一端に設けられ、耐火層21と断熱層22との間に挟まれて延在する第1鍔部26bと、筒部26aの他端に設けられ、下地層23と断熱層22との間に挟まれて延在する第2鍔部26cと、を備えている。第1鍔部26b及び第2鍔部26cの少なくとも一方の鍔部は、筒部26aに対して着脱可能に装着される。本実施形態では、第1鍔部26b及び第2鍔部26cの両方の鍔部が、筒部26aに対して着脱可能に装着される。なお、「着脱可能に装着」とは、例えば後述する、摩擦力による嵌合や、雄ねじと雌ねじとによる螺合等の、着脱可能な取り付け手段を用いて装着されていることを意味するものである。
【0036】
より具体的に、
図5(a)に示す圧潰防止具26は、筒部26aを構成する
図5(b)に示す筒状部材27と、第1鍔部26bを構成する
図5(c)に示す第1鍔部材28と、第2鍔部26cを構成する
図5(d)に示す第2鍔部材29との3つの部材を有する。
【0037】
図5(b)に示すように、筒状部材27は円筒状である。
図5(c)に示すように、第1鍔部材28は、圧潰防止具26の第1鍔部26bを構成する環状部28aと、環状部28aの上面から突設される筒状の接続部28bとを有する。本実施形態では、接続部28bは、環状部28aの内縁から上方に突設される。第1鍔部材28の接続部28bの外径は、筒状部材27の内径と略等しいため、第1鍔部材28の接続部28bを筒状部材27の一端側から挿入することによって、第1鍔部材28を筒状部材27に嵌合させて接続することができる。また、第1鍔部材28が筒状部材27に嵌合した状態で、第1鍔部材28の接続部28bの外周面と筒状部材27の内周面との間の摩擦力に逆らって、第1鍔部材28を筒状部材27から離間する方向に引き抜くことによって、第1鍔部材28を筒状部材27から取り外すことができる。
【0038】
第2鍔部材29も、第1鍔部材28と同様に、
図5(d)に示すように、圧潰防止具26の第2鍔部26cを構成する環状部29aと、この環状部29aの下面から突設される筒状の接続部29bとを有する。本実施形態では、接続部29bは、環状部29aの内縁から下方に突設される。第2鍔部材29の接続部29bの外径も、筒状部材27の内径と略等しい。そのため、第1鍔部材28を筒状部材27に着脱させる方法と同様の方法で、第2鍔部材29を筒状部材27に着脱させることができる。
【0039】
図5(a)に示すように、第1鍔部材28と第2鍔部材29とが筒状部材27に取り付けられて圧潰防止具26を形成している状態では、筒状部材27の貫通孔27hと、第1鍔部材28の貫通孔28hと、第2鍔部材29の貫通孔29hとが連通して繋がる。その結果、
図5(a)に示すように、筒状部材27の軸線方向において、環状部28aの中央部に形成された開口28cから、環状部29aの中央部に形成された開口29cまで貫通する連通孔を形成する。複合パネル5においては、このような状態の圧潰防止具26が、
図2に示すように、断熱層22に形成された貫通孔に配置されている。そして、
図2及び
図4に示すように、圧潰防止具26の当該連通孔、耐火層21の貫通孔、及び下地層23の貫通孔にボルト部材24を挿通してから、ボルト部材24とナット部材25とを螺合させて、耐火層21、断熱層22及び下地層23を一体化することによって、複合パネル5をより効率的に製造することができる。
【0040】
上述したように、断熱層22の貫通孔に挿通されたボルト部材24と、ナット部材25とが、断熱層22を圧縮することによって複合パネル5を一体化する場合には、ボルト部材24の頭部24aとナット部材25との挟持圧縮によって、断熱層22の貫通孔の周辺部分に大きな圧縮力がかかる。これに対して、圧潰防止具26を、
図2を参照して上述したように配置することで、貫通孔の周辺部分に作用する圧縮力によって、断熱層22が圧潰することを有効に抑制することができる。また、断熱層22に作用する圧縮力の方向が厚み方向から若干ずれて厚み方向と一致しない場合にも、第1鍔部26b及び第2鍔部26cによって、当該圧縮力が筒部26aの周方向全域に分散される。そのため、筒部26aの周方向の一部のみに過大な圧縮力が作用することを抑制でき、筒部26aの曲げ変形や座屈を防ぐことができる。このように、圧潰防止具26は、断熱層22が局所的に潰れることを抑制することができる。
【0041】
また、第1鍔部26b及び第2鍔部26cの少なくとも一方の鍔部が、筒部26aに対して着脱可能に装着されるために、断熱層22への圧潰防止具26の取り付けは容易である。例えば第1鍔部材28が取り付けられた筒状部材27を断熱層22に挿通し、その後断熱層22を耐火層21に積層して、更にその後第2鍔部材29を筒状部材27に取り付けることで、圧潰防止具26を断熱層22に取り付けることができる。
【0042】
ここで、圧潰防止具26の筒部26aを、この筒部26aに対して着脱可能な第1鍔部26b又は第2鍔部26cよりも断熱性の高い材料により形成することで、複合パネル5の厚み方向に延在する筒部26aが熱移動の媒体(熱橋)となることを抑制することができる。
【0043】
さらに、
図6は、圧潰防止具の変形例を示す図である。
図6に示す圧潰防止具261は、筒状部材271と、第1鍔部材281と、第2鍔部材29とを備える。筒状部材271には、雌ねじ部271fが形成されている。第1鍔部材281は、上記雌ねじ部271fと螺合する雄ねじ部281mを有する接続部281aを備える。雌ねじ部271fが雄ねじ部281mと螺合することにより、第1鍔部材281の接続部281aを、筒状部材271に対して装着することができる。なお、第2鍔部材29は、
図5(b)を参照して上述したものと同じ構成であり、筒状部材271に着脱可能に装着される。
【0044】
第1鍔部材281の接続部281aが筒状部材271に装着されている状態で、第1鍔部材281の接続部281aを、筒状部材271に対して、ねじ接合を締付ける方向又は緩める方向に回動させることにより、第1鍔部材281と第2鍔部材29との間の対向距離を変動させることができる。このように、断熱層22の厚さ(
図2及び
図4参照)に合わせて、第1鍔部材281と第2鍔部材29との間の対向距離を調整することができるため、1つの圧潰防止具261で対応可能な断熱層22の厚みの範囲を、広げることができる。なお、第2鍔部材29を、第1鍔部材281と同様に、雌ねじ部を有する接続部を備える構成とすることも可能である。