特開 2024-157439 庇構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157439

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】庇構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 7/02 20060101AFI20241030BHJP

   E04B 1/348 20060101ALI20241030BHJP

   E04B 1/343 20060101ALI20241030BHJP

   E04D 13/18 20180101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

E04B7/02 501F

E04B1/348 V ETD

E04B1/343 Y

E04D13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071809

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福田 将之

【テーマコード（参考）】

2E108

【Ｆターム（参考）】

2E108KK01

2E108LL01

2E108MM05

2E108NN07

(57)【要約】

【課題】建物ユニットの上梁に過度な荷重が生じることを抑制することができる庇構造を提供する。
【解決手段】庇構造１は、それぞれが一端から他端に向けて水平方向に突出するとともに建物ユニット１００の幅方向に間隔を隔てて配置される一対の第１梁材１０と、第１梁材１０の他端同士の間に架け渡される第２梁材２０と、を備え、一対の第１梁材１０のそれぞれは、一端側において柱材１００に架設されるとともに上梁１０２の外側面１０２ａに固定されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

四隅の柱材と、前記柱材の下端部同士を連結する下梁と、前記柱材の上端部同士を連結する上梁とによって骨組みが形成された庇構造であって、
前記庇構造は、
それぞれが一端から他端に向けて水平方向に突出するとともに前記建物ユニットの幅方向に間隔を隔てて配置される一対の第１梁材と、
前記第１梁材の他端同士の間に架け渡される第２梁材と、を備え、
前記一対の第１梁材のそれぞれは、前記一端側において前記柱材に架設されるとともに前記上梁の外側面に固定されていることを特徴とする庇構造。

【請求項2】

請求項１に記載の庇構造であって、
前記一対の第１梁材のそれぞれは、前記一端側において前記柱材のうち前記第２梁材に対向する対向面にボルトにより固定されていることを特徴とする庇構造。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の庇構造であって、
太陽電池パネルが支持される支持部が設けられていることを特徴とする庇構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、庇構造に関し、特に柱材、床梁及び天井梁によって骨組みが形成された建物ユニットに設けられる庇構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、再生可能エネルギーを用いた発電設備、とりわけ太陽光発電設備（太陽電池パネル）の利用が推奨されており、この状況下で建物の屋根に太陽電池パネルを設置することが行われている。建物の屋根に太陽電池パネルを設置する場合には、屋根の傾斜角度を調整するなどして効率的に太陽光発電することも行われている。

【0003】

例えば、特許文献１には、太陽電池パネルが設置された建物が開示されている。特許文献１では、建物本体に対して屋根を一部張り出すように取付けることによって庇部分（軒）が形成され、太陽電池パネルは、庇部分の先端（軒先側）へ向かって下り勾配となるように斜めに設置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－４４０３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、太陽電池パネルが設置される庇部分は、支持される天井梁（上梁）から水平方向に張り出す片持ち梁構造となっている。このため、太陽電池パネルの荷重は庇部分を介して天井梁に伝達されることになる。しかしながら、太陽電池パネルの寸法の増加に伴い、庇部分奥行寸法を増加させた場合には、天井梁に生じる荷重が増大することにより、天井梁が荷重に耐えられない虞があった。

【0006】

そこで、本発明は、建物ユニットの上梁に過度な荷重が生じることを抑制することができる庇構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題に対して、本発明は、四隅の柱材と、前記柱材の下端部同士を連結する下梁と、前記柱材の上端部同士を連結する上梁とによって骨組みが形成された庇構造であって、前記庇構造は、それぞれが一端から他端に向けて水平方向に突出するとともに前記建物ユニットの幅方向に間隔を隔てて配置される一対の第１梁材と、前記第１梁材の他端同士の間に架け渡される第２梁材と、を備え、前記一対の第１梁材のそれぞれは、前記一端側において前記柱材に架設されるとともに前記上梁の外側面に固定されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、上記構成によって、建物ユニットの上梁に過度な荷重が生じることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る庇構造が設けられるユニット建物全体の概略構成を示した斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る庇構造及び建物ユニットの斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る庇構造と建物ユニットとの接合部分の要部を拡大して示す斜視図である。

【図4】第１梁材の側面図である。

【図5】第１梁材と天井梁との接合部分を示す部分拡大図である。

【図6】第１梁材と柱材との接合部分を示す部分拡大図である。

【図7】庇構造及び建物ユニットに作用する荷重が伝達される様子を説明するための図である。

【図8】庇構造を備えた建物の要部を示す断面図である。

【図9】屋根に太陽光パネルが設置された状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態に係る建物ユニットに設けられる庇構造（以下単に「庇構造」と称する。）について、図面を参照して説明する。図１は、庇構造が設けられるユニット建物全体の概略構成を示した斜視図である。

【0011】

図１に示すように、ユニット建物である建物２００は、複数の建物ユニット１００を組合せて構成された建物本体２００ａと、建物本体２００ａの上部に屋根２０１を有して構成されている。

【0012】

建物２００は、予め工場で製造した建物ユニット１００を建築現場へ搬送して、建築現場で組み立てることにより、短期間のうちに構築できるようにした建物である。建物ユニット１００は、ほぼ直方体状のものとされる。建物ユニット１００は、例えば鉄骨系のものである。

【0013】

屋根２０１は、少なくとも建物本体２００ａの上面全体を覆うようにほぼ水平に設置される。屋根２０１は、所要の排水勾配を有して設置されてもよい。屋根２０１には、太陽電池パネル３００が取り付けられている。屋根２０１は、例えば折版屋根であり、複数の太陽電池パネル３００が固定金具（不図示）等により屋根２０１に固定されている。

【0014】

太陽電池パネル３００は、太陽光によって発電を行わせるようにしたパネル状の発電装置である。太陽電池パネル３００には、各種のものが存在しているが、例えば、ＣＩＳモジュールなどとすることができる。ＣＩＳモジュールは、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、セレン（Ｓｅ）の３つの元素を主原料とする化合物半導体系太陽電池などのことである。太陽電池パネル３００は、平面視ほぼ矩形状とされ、屋根２０１の上面に設置される。

【0015】

図２は、本発明の実施形態に係る庇構造１及び建物ユニット１００の斜視図である。図２に示すように、建物ユニット１００は、ほぼ直方体状の構造物とされている。建物ユニット１００は、四隅に配置される柱材１０１と、その柱材１０１の上端間に差し渡される梁材としての天井梁（上梁）１０２と、その柱材１０１の下端間に差し渡される梁材としての床梁（下梁）１０３とによってボックス形の骨組みが構造体として形成される。

【0016】

例えば、柱材１０１は角形鋼管であり、天井梁１０２及び床梁１０３は断面視略コ字形の溝形鋼材によって形成されている。また、柱材１０１と天井梁１０２及び床梁１０３は、溶接接合される。要するに建物ユニット１００は、すべての隅角部が溶接接合されたボックスラーメン構造体となっている。

【0017】

建物ユニット１００の柱材１０１と、天井梁１０２や床梁１０３との間は、金属製のジョイントピース１０４（連結部材）を介してそれぞれ連結される。この場合、柱材１０１の側面にジョイントピース１０４が溶接固定される。天井梁１０２及び床梁１０３は、例えば断面視略コ字形の溝形鋼材によって形成され、ジョイントピース１０４に対し、天井梁１０２の端部や床梁１０３の端部がそれぞれ溶接固定又はボルト固定によって連結される（剛接合又は半剛接合）。柱材１０１は角筒状のものとされる。

【0018】

なお、以下の説明において、Ｘ方向は庇構造１が建物ユニット１００から張り出す方向に沿う方向、Ｙ方向は水平方向におけるＸ方向と直交する方向、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向いずれの方向にも直交する鉛直方向を意味する。

【0019】

図２に示すように、建物ユニット１００には一方側に張り出すように庇構造１が設けられている。庇構造１は、平面視コ字状に形成され、建物ユニット１００の上部から水平方向（図２中Ｘ方向）に突出するように取り付けられている。

【0020】

庇構造１は、一対の第１梁材１０と、第１梁材１０の他端同士の間に架け渡される第２梁材２０とを有して構成されている。庇構造１は、幅方向（図２中Ｙ方向）において天井梁１０２を外側から挟むような状態で固定されている。

【0021】

一対の第１梁材１０は、それぞれ天井梁１０２から水平方向（図２中Ｘ方向）に突出するとともに、建物ユニット１００の幅方向（図２中Ｙ方向）に間隔を隔てて配置されている。一対の第１梁材１０のそれぞれは、一端側から他端側にかけて天井梁１０２の延伸方向に沿って天井梁１０２から同じ長さだけ突出する。

【0022】

図３は、庇構造１と建物ユニット１００との接合部分の要部を拡大して示す斜視図である。図３に示すように、第１梁材１０は一端側において柱材１０１及び天井梁１０２と接合されている。

【0023】

図４は、第１梁材１０の側面図である。第１梁材１０は、ウェブ１１と、ウェブ１１の上下端に設けられる上フランジ１２及び下フランジ１３とを有して構成されている。ウェブ１１と上フランジ１２は、いずれも第１梁材１０の長手方向の全長に亘って設けられている。ウェブ１１の上下方向における寸法は、天井梁１０２の高さと同じかわずかに大きい程度であればよい。

【0024】

下フランジ１３は、第１梁材１０の下方側において、長手方向の一部のみに設けられている。即ち、長手方向において、一端側から距離Ｄを除いた範囲において下フランジ１３が設けられている。なお、距離Ｄの範囲は特に限定されるものではなく、庇構造１の建物ユニット１００からの突出寸法を考慮して適宜決定されればよい。即ち、第１梁材１０の全長から距離Ｄを引いた長さが、庇構造１が建物ユニット１００から突出する突出寸法に相当する。下フランジ１３の一端側の端部は、端部１３ａとされている。

【0025】

第１梁材１０は、下フランジ１３が設けられていない干渉回避領域１０ａと、下フランジ１３が設けられている突出領域１０ｂとを有している。干渉回避領域１０ａは断面視Ｌ字状に形成され、突出領域１０ｂは断面視コ字状に形成されている。

【0026】

図３に示すように、庇構造１が建物ユニット１００に取り付けられた場合、干渉回避領域１０ａは柱材１０１を一部覆った状態で、第１梁材１０と同じ方向に延びる天井梁１０２に固定される。干渉回避領域１０ａには、下フランジ１３が設けられていないため、第１梁材１０と柱材１０１、及び第１梁材１０と天井梁１０２とが干渉し合うことなく、ウェブ１１と柱材１０１及びウェブ１１と天井梁１０２との間に隙間を無くすことができる。

【0027】

また、突出領域１０ｂには下フランジ１３が設けられているため、例えば庇構造１を建物ユニット１００側に移動させる場合には、端部１３ａが柱材１０１に当接することにより突出領域１０ｂと天井梁１０２が干渉し合い、第１梁材１０の建物ユニット１００側への移動が抑制される。その結果、庇構造１が建物ユニット１００に取り付けられた場合、突出領域１０ｂは天井梁１０２から張り出すように設けられている。

【0028】

図２に示すように。第２梁材２０は、一対の第１梁材１０の他端同士の間に架け渡されるように配置される、直線状に延びる部材である。第２梁材２０は、一対の第１梁材１０の先端同士を連結するように、水平方向（Ｙ方向）に延びている。第２梁材２０は、第１梁材１０と同一の素材により形成されている。第１梁材１０と第２梁材２０とは、例えば溶接により固定されているが、これに限定されるものではない。第２梁材２０の上側には、複数のタイトフレーム１４が設けられている。

【0029】

図５及び図６とを参照して、実施形態に係る庇構造１と建物ユニット１００との接合態様の一例について説明する。図５は、第１梁材１０と天井梁１０２との接合部分を示す部分拡大図であり、図６は、第１梁材１０と柱材１０１との接合部分を示す部分拡大図である。

【0030】

図５は、第１梁材１０と天井梁１０２との接合態様を示す図である。庇構造１が建物ユニット１００に取り付けられた状態では、第１梁材１０と天井梁１０２は延伸方向（図中Ｘ方向）が一致するとともに、第１梁材１０が天井梁１０２よりも外側に位置している。天井梁１０２の外側面１０２ａは、ウェブ１１に対向している。

【0031】

第１梁材１０と天井梁１０２とは、第１接合構造３０により接合されている。第１接合構造３０は、ベースプレート３１と、ベースプレート３１に挿通される第１ボルト３２により構成される。ベースプレート３１は平板状の鋼板であり、ウェブ１１の一端側における外側面に、例えば溶接により固定されている。

【0032】

ベースプレート３１、ウェブ１１、天井梁１０２は、建物ユニット１００の幅方向においてこの順に配置されている。ベースプレート３１、ウェブ１１及び天井梁１０２には、いずれも第１ボルト３２が貫通する貫通孔（不図示）が形成され、４本の第１ボルト３２の各々は、これらの貫通孔に挿入され、天井梁１０２の内側に設けられたナット（不図示）と螺合している。これにより、第１梁材１０と天井梁１０２とがボルト接合されて一体化される。

【0033】

なお、第１梁材１０と天井梁１０２との接合は、ボルト接合に限られない。例えば、ベースプレート３１及び第１ボルト３２のいずれも設けることなしに、直接ウェブ１１と外側面１０２ａとを溶接により接合してもよい。

【0034】

図６は、第１梁材１０と柱材１０１との接合態様を示す図である。庇構造１が建物ユニット１００に取り付けられた状態では、第１梁材１０の延伸方向（紙面奥行方向）と柱材１０１の延伸方向（図中Ｚ方向）は直交するとともに、第１梁材１０は柱材１０１に下方側から支持された状態（架設状態）で設置されている。

【0035】

柱材１０１のうち、第２梁材２０に対向する面は対向面１０１ａであり、上端側の面は上面１０１ｂである。上面１０１ｂには、上フランジ１２が載置され、第１梁材１０は柱材１０１により下方側から支持（架設）される。

【0036】

第１梁材１０と柱材１０１とは、第２接合構造４０により接合されている。第２接合構造４０は、取付金具４１と、第２ボルト４２により構成される。取付金具４１は、正面板４１ａと側面板４１ｂにより構成され、正面板４１ａと側面板４１ｂとが直角に折れ曲がった上面視Ｌ字状に形成されている。正面板４１ａと側面板４１ｂは、例えば平板状の鋼板である。

【0037】

正面板４１ａは、対向面１０１ａに対して固定される。具体的には、正面板４１ａには、４本の第２ボルト４２が貫通する貫通孔が形成され、第２ボルト４２の各々はこれらの貫通孔に挿入されて柱材１０１に螺合されて固定される。

【0038】

側面板４１ｂは、ウェブ１１に対して固定される。具体的には、側面板４１ｂは、例えばウェブ１１に対して溶接により接合され、側面板４１ｂとウェブ１１が面同士で固定される。

【0039】

なお、正面板４１ａと対向面１０１ａとは、ボルト接合ではなく溶接接合により固定されてもよい。また、側面板４１ｂとウェブ１１とは、溶接接合ではなくボルト接合により固定されてもよい。

【0040】

以上説明したように、第１梁材１０と柱材１０１、第１梁材１０と天井梁１０２はいずれも剛接合された状態となる。これにより、庇構造１は、建物ユニット１００に対して第１梁材１０の延伸方向（図中Ｘ方向）、及び第１梁材１０の延伸方向と直交する方向（図中Ｙ方向）のいずれの方向においても、固定された状態となる。

【0041】

図７は、庇構造１及び建物ユニット１００に作用する荷重が伝達される様子を説明するための図である。庇構造１に対して上側から荷重が作用した場合において、第１梁材１０に作用した荷重は、第１梁材１０に接合されている柱材１０１に伝達される。即ち、第１梁材１０に作用した荷重は、水平方向に沿って伝達された後、柱材１０１に沿って下方側に落とされる。

【0042】

また、第２梁材２０に作用した荷重は、第２梁材２０に接合されている第１梁材１０に伝達された後、第１梁材１０に接合されている柱材１０１に伝達される。即ち、第２梁材２０に作用した荷重は、第２梁材２０の延伸方向に沿って左右方向に分散された後、第１梁材１０を介して柱材１０１に沿って下方側に落とされる。

【0043】

なお、天井梁１０２のうち庇構造１側に位置する天井梁（軒元梁）１０２にも上側及び庇構造１からの荷重が一部伝達され、左右方向に分散された後、柱材１０１に沿って下方側に落とされる（図７中の破線矢印参照）。なお、図７中の各種矢印の太さは、各部材に作用する荷重の大きさを反映させている。

【0044】

このように、庇構造１に作用した荷重のうち、大部分が荷重の伝達経路の下流側にある天井梁１０２と第１梁材１０との接合部分よりも荷重の伝達経路の上流側にある柱材１０１と第１梁材１０との接合部分に伝達される。このため、天井梁１０２のうち庇構造１側に位置する天井梁（軒元梁）１０２に荷重の大部分が作用するような、いわゆる「片持ち梁」の状態とは異なり、天井梁１０２に過度な荷重が作用することを回避することができる。従って、庇構造１は、大きな荷重にも耐えることができる。

【0045】

図８は、実施形態に係る庇構造１を備えた建物の要部を示す断面図である。庇構造１は、軒元側から軒先側に向かって、建物２００の外壁７１から張り出すように設けられている。庇構造１は、第１接合構造３０を介して柱材１０１に接合される第１梁材１０と、第１梁材１０の先端側に設けられる第２梁材２０を有する。第１梁材１０は、柱材１０１から突出するようにＸ方向（紙面左右方向）に延び、第２梁材２０は第１梁材１０と直交する方向（紙面奥行き方向）に延びる。

【0046】

第１梁材１０の下方側には、軒天井パネル７２が取り付けられている。第２梁材２０の側面には、固定具７３を介して軒先側へ向かってほぼ水平に延びる庇アーム７４が取付けられる。庇アーム７４の上には、軒樋受金具７５を介して軒樋７６が設置される。

【0047】

軒樋７６は、屋根２０１の水下側の端部の下方に設置されるとともに、建物本体２００ａに沿って紙面と垂直な方向に延設される。庇アーム７４の先端側には、軒樋７６の外側を覆うようにパラペットなどの軒樋カバー７７（化粧カバー）が取付部材（不図示）を介して取付けられる。軒樋カバー７７の上部と屋根２０１の水下側の端部近傍との間には、庇カバー７８が架設される。

【0048】

図９は、屋根２０１に太陽電池パネル３００が設置された状態を示す図である。図９に示すように、太陽電池パネル３００は、支持部としての屋根２０１に支持されている。なお、太陽電池パネル３００は、屋根２０１に代えてタイトフレーム１４に直接支持されてもよい。

【0049】

このように、実施形態に係る庇構造１によれば、それぞれが一端から他端に向けて水平方向に突出するとともに建物ユニット１００の幅方向に間隔を隔てて配置される一対の第１梁材１０と、第１梁材１０の他端同士の間に架け渡される第２梁材２０と、を備え、一対の第１梁材１０のそれぞれは、一端側において柱材１０１に架設されるとともに天井梁（上梁）１０２の外側面１０２ａに固定されている。これにより第２梁材２０に対して作用する荷重の大部分が柱材１０１に伝達される。従って、建物ユニット１００から張り出した庇構造１の張出寸法を増加させた場合であっても、天井梁１０２に過度な荷重が作用することを回避することができる。

【0050】

また、一対の第１梁材１０のそれぞれは、一端側において柱材１０１のうち第２梁材２０に対向する対向面１０１ａにボルトにより固定されている。これにより、第１梁材１０が柱材１０１に対して強固に固定される。従って、第２梁材２０に対して作用する荷重を確実に柱材１０１に伝達することができる。

【0051】

また、太陽電池パネル３００が支持される支持部が設けられている。これにより、庇構造１の先端まで太陽電池パネル３００を設置することができ、屋根２０１に設置される太陽電池パネル３００の寸法を大きくすることができる。

【0052】

以上、図面を参照して、本発明の各実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0053】

１ 庇構造
１０ 第１梁材
２０ 第２梁材
１００ 建物ユニット
１０１ 柱材
１０１ａ 対向面
１０２ 天井梁（上梁）
１０２ａ 外側面
１０３ 床梁（下梁）
３００ 太陽電池パネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】