(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】P2024027996
(43)【公開日】2024-03-01
(54)【発明の名称】屋根構造
(51)【国際特許分類】
E04B 7/04 20060101AFI20240222BHJP
E04B 1/26 20060101ALI20240222BHJP
E04B 1/58 20060101ALI20240222BHJP
【FI】
E04B7/04 A
E04B1/26 Z
E04B1/58 509J
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022131284
(22)【出願日】2022-08-19
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】514131098
【氏名又は名称】株式会社ハウスギア
(71)【出願人】
【識別番号】506050226
【氏名又は名称】株式会社マツザワ瓦店
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】長津 朋幸
(72)【発明者】
【氏名】中安 誠明
(72)【発明者】
【氏名】山本 一成
(72)【発明者】
【氏名】松澤 考宏
【テーマコード(参考)】
2E125
【Fターム(参考)】
2E125AA23
2E125AA24
2E125AB12
2E125AC23
2E125AG12
2E125AG13
2E125AG41
2E125BB30
2E125BE07
2E125BF05
2E125CA05
(57)【要約】
【課題】接合作業をより容易にすることができるとともに、耐力・剛性の高い接合部を実現することができ、接合が適切に行われていることを後に確認できる屋根構造を提供する。
【解決手段】本発明による屋根構造は、下面10から上面11まで延在する貫通孔12を有する横架材1と、横架材1の下面10から貫通孔12に挿通された第1締結体3と、横架材1に載せられた垂木部材2と、垂木部材2の内部又は上部に配置された第2締結体4とを備え、第1及び第2締結体3,4の螺合により、横架材1と垂木部材2とが締結されており、第1締結体3は、横架材1の下方からの操作により回動可能な頭部30を有しており、第2締結体4は、第1締結体3との螺合時の共回りが規制されるように構成されているか又は配置されている。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下面から上面まで延在する貫通孔を有する横架材と、
前記横架材の前記下面から前記貫通孔に挿通された第1締結体と、
前記横架材に載せられた垂木部材と、
前記垂木部材の内部又は上部に配置された第2締結体と
を備え、
前記第1及び第2締結体の螺合により、前記横架材と前記垂木部材とが締結されており、
前記第1締結体は、前記横架材の下方からの操作により回動可能な頭部を有しており、
前記第2締結体は、前記第1締結体との螺合時の共回りが規制されるように構成されているか又は配置されている、
屋根構造。
【請求項2】
前記第2締結体は、軸部の根本に角部が設けられた角根ボルトを有している、
請求項1に記載の屋根構造。
【請求項3】
前記第2締結体は、前記角根ボルトの前記軸部及び前記角部が挿通可能な開口が設けられた座金をさらに有しており、
前記角根ボルトの前記角部が前記開口に挿通され、
前記座金は、前記角根ボルトと前記第1締結体との螺合時に、前記垂木部材から又は前記垂木部材の上部に固定された野地板から反力を取るように構成又は配置されている、
請求項2に記載の屋根構造。
【請求項4】
前記座金は、前記垂木部材の内部又は上部に配置された際に上面が水平に延在されるように、前記横架材に対する前記垂木部材の傾斜に応じた角度で前記座金の上面に対して傾斜して延在された下面を有している、
請求項3に記載の屋根構造。
【請求項5】
前記座金は、板体が屈曲されて形成された部材であり、基部と、前記基部の少なくとも一方の端部から延出された少なくとも1つの脚部とを有しており、
前記基部からの前記少なくとも1つの脚部の突出長さの違いにより、前記座金が前記垂木部材の内部又は上部に配置された際に前記基部が水平に延在されるように構成されている、
請求項4に記載の屋根構造。
【請求項6】
前記垂木部材は、形鋼又は鋼管であり、
前記第2締結体は、前記垂木部材の内部に配置されている、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の屋根構造。
【請求項7】
前記垂木部材の軸直交方向に係る前記垂木部材の内壁間寸法が、前記垂木部材の軸直交方向に係る前記座金の外壁間寸法と等しい、
請求項3、4又は5を引用する請求項6に記載の屋根構造。
【請求項8】
前記第1締結体は、前記角根ボルトに螺合可能なナット体と、前記ナット体に螺合されたボルトとを有しており、
前記ナット体への前記ボルトの進入量は、前記ナット体への前記角根ボルトの進入量よりも大きくされている、
請求項2から5までのいずれか1項に記載の屋根構造。
【請求項9】
前記垂木部材の上部に固定された野地板をさらに備え、
前記第2締結体は、前記垂木部材の上部に配置されているとともに、前記野地板に設けられた穴部に嵌め込まれている、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の屋根構造。
【請求項10】
前記垂木部材は、野地板及び屋根材とともにユニット化された屋根パネルユニットの一部を構成している、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の屋根構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、横架材と垂木部材とが接合された屋根構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来用いられていたこの種の屋根構造としては、例えば下記の特許文献1,2に示されている構造を挙げることができる。
【0003】
特許文献1には、屋根の横架材(上枠材)と垂木部材とを接合金物によって接合した構造が開示されている。接合金物は、所定板厚の平鋼板を所定形状に折曲げて形成されるものであり、横架材及び垂木部材に当接する当接部を有している。それぞれの当接部が横架材及び垂木部材に当接された状態でそれら当接部にビスが打設されることにより、横架材及び垂木部材が接合金物を介して接合される。
【0004】
特許文献2には、屋根の横架材(軒桁及び母屋)と垂木部材とを長尺ビスにより接合した構造が開示されている。長尺ビスは、野地板及び垂木部材が横架材に載せられた状態で、野地板の上方から野地板及び垂木部材を貫通して横架材に到達するように打ち込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2001-248258号公報
【特許文献2】特開2021-165496号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に開示されているように接合金物を使用する場合、垂木部材を正確な位置に設置した後に接合金物を取付ける必要があり、熟練工を要する。特許文献2に開示されているようにビスを打ち込む場合でも、接合金物を使用する場合と同様に垂木部材を正確な位置に設置した後にビスを打ち込む必要があり、熟練工を要する。また、野地板の上に他の部材が重ねられた後、垂木部材の接合に使用されたビスを確認することができず、接合が適切に行われていることを後に確認することが難しい。また、接合金物及びビスのいずれの場合でも、接合部の耐力・剛性に改善の余地がある。
【0007】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的の一つは、接合作業をより容易にすることができるとともに、耐力・剛性の高い接合部を実現することができ、接合が適切に行われていることを後に確認できる屋根構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る屋根構造は、一実施形態において、下面から上面まで延在する貫通孔を有する横架材と、横架材の下面から貫通孔に挿通された第1締結体と、横架材に載せられた垂木部材と、垂木部材の内部又は上部に配置された第2締結体とを備え、第1及び第2締結体の螺合により、横架材と垂木部材とが締結されており、第1締結体は、横架材の下方からの操作により回動可能な頭部を有しており、第2締結体は、第1締結体との螺合時の共回りが規制されるように構成されているか又は配置されている。
【発明の効果】
【0009】
本発明の屋根構造の一実施形態によれば、第1及び第2締結体の螺合により、横架材と垂木部材とが締結されており、第1締結体は、横架材の下方からの操作により回動可能な頭部を有しており、第2締結体は、第1締結体との螺合時の共回りが規制されるように構成されているか又は配置されているので、接合作業をより容易にすることができるとともに、耐力・剛性の高い接合部を実現することができ、接合が適切に行われていることを後に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本発明の実施の形態1による屋根構造を示す側面図である。
【
図2】
図1の線II-IIに沿う垂木部材の断面図である。
【
図4】
図3の座金の第1変形例を示す斜視図である。
【
図5】
図3の座金の第2変形例を示す斜視図である。
【
図6】
図3の座金の第3変形例を示す斜視図である。
【
図7】
図3の座金の第4変形例を示す斜視図である。
【
図8】
図1の垂木部材を含む屋根パネルユニットを示す斜視図である。
【
図9】本発明の実施の形態のよる屋根施工方法を示すフローチャートである。
【
図10】本発明の実施の形態2による屋根構造を示す側面図である。
【
図13】本発明の実施の形態3による屋根構造を示す側面図である。
【
図15】本発明の実施の形態4による屋根構造を示す側面図である。
【
図16】本発明の実施の形態5による屋根構造を示す側面図である。
【
図17】本発明の実施の形態6による屋根構造を示す側面図である。
【
図19】本発明の実施の形態7による屋根構造を示す側面図である。
【
図21】屋根構造の面内せん断試験を示す平面図である。
【
図22】実施例における屋根構造の面内せん断試験結果を示すグラフである。
【
図23】比較例における屋根構造の面内せん断試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。本発明は各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0012】
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による屋根構造を示す側面図であり、
図2は
図1の線II-IIに沿う垂木部材2の断面図であり、
図3は第1及び第2締結体3,4を示す斜視図である。また、
図4は
図3の座金41の第1変形例を示す斜視図であり、
図5は
図3の座金41の第2変形例を示す斜視図であり、
図6は
図3の座金41の第3変形例を示す斜視図であり、
図7は
図3の座金41の第4変形例を示す斜視図である。なお、
図1では、第2締結体4が表れるように垂木部材2のリップ22の一部を切り欠いて示している。
【0013】
図1に示す屋根構造は、例えば木造家屋等の構造物の一部を構成し得るものである。
図1に示すように、本実施の形態の屋根構造は、横架材1、垂木部材2、第1締結体3及び第2締結体4を備えている。
【0014】
横架材1及び垂木部材2は、それぞれの軸方向1a,2a(長手方向)が互いに交わるように配置された長手状の部材である。好ましくは、横架材1の軸方向1aは垂木部材2の軸方向2aに直交する。横架材1は、例えば軒桁又は母屋等の水平方向に延在された部材であり得る。垂木部材2は、横架材1に載せられている。換言すると、垂木部材2は、横架材1の上部に配置されている。
図1には示していないが、垂木部材2の上部には、例えば野地板50、防水シート52及び屋根材51(瓦等)等の他の部材が配置され得る(
図8参照)。
【0015】
本実施の形態の垂木部材2は水平方向に対して傾斜して延在されている。より具体的には、垂木部材2は、軸方向2aに係る一端が他端よりも上方に位置するように傾斜して延在されている。上方に位置する垂木部材2の一端は屋根の棟側に位置し、下方に位置する垂木部材2の他端は屋根の軒側に位置することができる。水平方向に対する垂木部材2の傾斜角度は構造物の屋根毎に異なる場合がある。
【0016】
本実施の形態の横架材1は、木製の部材とされている。しかしながら、横架材1は、例えば角形鋼管等の金属製の部材であってもよい。横架材1は、鉛直方向に互いに離間して配置された下面10及び上面11を有している。下面10は、水平方向に延在され得る。上面11は、下面10の延在面に対して傾斜して延在していてよい。下面10に対する上面11の傾斜角度は、水平方向に対する垂木部材2の傾斜角度と等しくされ得る。
【0017】
本実施の形態の垂木部材2は、形鋼によって構成されている。より具体的には、垂木部材2は、開放断面を有する中空の形鋼によって構成されている。さらにより具体的には、垂木部材2は、ウェブ20、ウェブ20の上端及び下端から延出された一対のフランジ21、各フランジ21の先端から互いに近づく方向に延出された一対のリップ22を有するリップ溝形鋼によって構成されている。図示の態様では下側のフランジ21の外面が横架材1の上面11に載せられているが、形鋼の向きはこれに限定されず、例えばウェブ20の外面が横架材1の上面11に載せられる等の他の向きで形鋼が使用されてもよい。しかしながら、垂木部材2は、閉鎖断面を有する中空の鋼管(角形鋼管等)によって構成されていてもよい。
【0018】
これら横架材1及び垂木部材2は、第1及び第2締結体3,4によって締結されて接合されている。以下、第1及び第2締結体3,4による横架材1及び垂木部材2の締結及び接合についてより詳細に説明する。
【0019】
横架材1は、下面10から上面11まで延在する貫通孔12を有している。第1締結体3は、横架材1の下面10から貫通孔12に挿通されている。第2締結体4は、垂木部材2の内部又は上部に配置される。本実施の形態では、第2締結体4は、垂木部材2の内部に配置されている。これら第1及び第2締結体3,4の螺合により、横架材1と垂木部材2とが締結されて接合されている。第1締結体3は、横架材1の下方からの操作により回動可能な頭部30を有しており、第2締結体4は、第1締結体3との螺合時の共回りが規制されるように構成されているか又は配置されている。すなわち、第1及び第2締結体3,4は、人手により第2締結体4を保持せずに、横架材1の下方から頭部30を回動させることで螺合可能に構成されている。
【0020】
第1及び第2締結体3,4の螺合により横架材1及び垂木部材2が締結されて接合されるので、第1及び第2締結体3,4を螺合できる範囲であれば横架材1及び垂木部材2の位置ずれが許容され、接合金物又は長尺ビスを用いる従来構成と比較して接合作業をより容易にすることができる。また、横架材1及び垂木部材2が締結されるので、接合金物又は長尺ビスを用いる従来構成と比較して耐力・剛性の高い接合部を実現することができる。また、横架材1の下方からの操作により回動可能な頭部30を第1締結体3が有しているので、垂木部材2の上部に野地板、防水シート及び/又は屋根材が配置された後にも、横架材1の下方から第1締結体3を確認することで横架材1及び垂木部材2が適切に接合されているか否かを確認できる。
【0021】
図1では1つの貫通孔12のみを示しているが、横架材1には、軸方向1aに互いに離間して複数の貫通孔12が設けられていてよい。貫通孔12は、垂木部材2の下部に位置するように配置され得る。
図1に示すように、貫通孔12は、横架材1の軸直交方向1b(幅方向)に係る横架材1の中央位置に配置され得る。貫通孔12は、横架材1の軸直交方向1bに係る横架材1の中心位置を内側に含むように配置され得る。貫通孔12の断面形状は、円形であり得るが、例えば矩形等の他の形状であってもよい。貫通孔12の直径又は幅は、第1締結体3(特に後述のナット体31)が進退自在な大きさとされている。また、貫通孔12の直径又は幅は、貫通孔12の内部で第1締結体3(特に後述のナット体31)が回転自在な大きさとされている。貫通孔12は、横架材1の軸直交方向1bに係る寸法よりも横架材1の軸方向1aに係る寸法が大きな長孔であり得る。
【0022】
垂木部材2の内部とは、垂木部材2の軸方向2aに直交する断面で見たときに、垂木部材2の壁部によって囲まれる空間の内側であり得る。本実施の形態のように垂木部材2として開放断面の形鋼が用いられているとき、開放されている部分の垂木部材2の端部間を接続する直線と、垂木部材2の壁部とによって囲まれる空間を垂木部材2の内部と理解してよい。例えば、リップ溝形鋼の場合、ウェブ20等の壁部とリップ22の先端間を接続する直線とによって囲まれる空間を垂木部材2の内部と理解してよい。
【0023】
第1締結体3の頭部30は、図示の態様のように横架材1の下面10から突出されていてよい。しかしながら、第1締結体3の頭部30は、下面10に設けられた凹部に収められていてもよい。
【0024】
第1締結体3との螺合時の共回りが規制されるように第2締結体4を構成又は配置する方法は任意である。第2締結体4は、第1締結体3との螺合時に垂木部材2等の他の部材から反力を取るように構成又は配置され得る。例えば、第2締結体4は、垂木部材2等の他の部材との当接又は嵌り合いにより共回りが規制されてもよいし、他の部材に固定されることで共回りが規制されてもよい。本実施の形態では、後に詳しく説明するように、角根ボルト40の角部40bが座金41の開口41aに挿通される(嵌め込まれる)とともに、垂木部材2のウェブ20とリップ22との間に座金41が配置される(嵌め込まれる)ことで、第2締結体4の共回りが規制されている。しかしながら、座金41の少なくとも一部が嵌る穴又は溝をフランジ21に設けたり、溶接等の方法により座金41を垂木部材2に固定したりする等の他の方法が採られてもよい。
【0025】
第2締結体4は、角根ボルト40及び座金41を有していてよい。
【0026】
図3に特に表れているように、角根ボルト40は、軸部40aの根本に角部40bが設けられたボルトである。軸部40aの外周にはネジが設けられている。軸部40aの根本は、頭部40cと軸部40aとの接続部分であり、首部等と呼ばれることもある。角部40bは、断面が多角形の部分である。角部40bの幅は、軸部40aの直径よりも大きくされている。また、角部40bの幅は、頭部40cの直径よりも小さくされている。角部40bの幅は、向かい合う一対の辺の間の寸法であるか、又は角部40bの断面を内部に収める最小円の直径であり得る。
【0027】
座金41は、角根ボルト40の軸部40a及び角部40bが挿通可能な開口41aが設けられた部材である。角根ボルト40の角部40bが座金41の開口41aに挿通されている。座金41は、角根ボルト40と第1締結体3との螺合時に、垂木部材2から又は垂木部材2の上部に固定された野地板から反力を取るように構成又は配置され得る。このように、角根ボルト40の角部40bが座金41の開口41aに挿通され、座金41が垂木部材2又は野地板から反力を取ることで、第1締結体3との螺合時の第2締結体4の共回りが規制され得る。本実施の形態のように第2締結体4又は座金41が垂木部材2の内部に配置されているとき、座金41は垂木部材2から反力を取るように構成又は配置され得る。後に別の実施の形態として説明するように第2締結体4又は座金41が垂木部材2の上部に配置されるとき、座金41は野地板から反力を取るように構成又は配置され得る。
【0028】
座金41は、垂木部材2の内部又は上部に配置された際に上面41bが水平に延在されるように、横架材1に対する垂木部材2の傾斜に応じた角度で座金41の上面41bに対して傾斜して延在された下面41cを有している。下面41cは、
図5に示す第2変形例のように実際の壁面であってもよいが、座金41が他の部材に載置される際に他の部材に接する座金41の端部によって定義される仮想的な面(それらの端部に接する面)であってもよい。座金41がこのような下面41cを有することで、垂木部材2が水平に対して傾斜して配置される場合でも、より確実に角根ボルト40を鉛直に配置でき、横架材1及び垂木部材2をより確実に締結できる。
【0029】
座金41は、板体が屈曲されて形成された部材であってよい。また、座金41は、基部41dと、基部41dの少なくとも一方の端部から延出された少なくとも1つの脚部41eとを有していてよい。脚部41eは、垂木部材2の軸方向2aに離間した基部41dの端部から延出され得る。座金41は、基部41dからの少なくとも1つの脚部41eの突出長さの違いにより、座金41が垂木部材2の内部に配置された際に基部41dが水平に延在されるように構成されている。これにより、座金41の上面41bをより確実に水平に延在させることができる。
【0030】
図3に示す座金41では、基部41dの一方の端部から脚部41eが延出される一方で、基部41dの他方の端部からは脚部41eは延出されていない。すなわち、基部41dの一方の端部では有意な脚部41eの突出長さがある一方で、基部41dの他方の端部では脚部41eの突出長さが0とされている。下面41cは、基部41dの他方の端部と脚部41eの先端とが接する面によって定義される。なお、座金41を垂木部材2の内部又は上部に配置したとき、基部41dの一方の端部が屋根の軒側に位置され、基部41dの他方の端部が屋根の棟側に位置され得る。
【0031】
図4に示す第1変形例のように、基部41dの両方の端部から脚部41e(第1及び第2脚部41e1,41e2)が延出されていてもよい。基部41dからの第1脚部41e1の突出長さは基部41dからの第2脚部41e2の突出長さよりも長くされている。また、
図5に示す第2変形例のように、座金41は、ブロック状の部材であってもよい。このようなブロック状の座金41は、厚板から切り出し得る。
【0032】
図6に示す第3変形例のように、脚部41e(第1及び第2脚部41e1,41e2)は基部41dの両側から延出されていてもよい。このような態様においても、基部41dの一方の端部における脚部41eの突出長さを基部41dの他方の端部における脚部41eの突出長さよりも長くすることができる。
【0033】
また、
図7に示すように第4変形例のように、座金41は矩座金であってもよい。矩座金は、方形状の板材を変形加工したものであり、板状の基部41gと、基部41gから突出又は張り出された変形部41hと、基部41gの外縁に形成された複数の係止爪41jとを有している。変形部41hは、基部41gの下面41cに対して傾斜して延在された上面41bを有している。下面41cに対する上面41bの傾斜角度は、
図7の座金41を垂木部材2の内部又は上部に配置した際に上面41bが水平に延在されるように設定されている。変形部41hは中空に形成されており、その上面41bには開口41aが設けられている。この開口41aに角根ボルト40の軸部40a及び角部40bが挿通され得る。変形部41hが基部41gから突出された側を基部41gの表側とするとき、係止爪41jは、基部41gの裏側に板材が屈曲されることで形成されている。図示の態様では基部41gの四隅に係止爪41jが設けられている。すなわち、4つの係止爪41jが設けられている。しかしながら、係止爪41jの数は任意であり、いずれかの隅の係止爪41jが省略されていてもよいし、四隅の間の辺部に係止爪41jが設けられていてもよい。なお、本実施の形態のように座金41が垂木部材2の内部に配置されるとき、すべての係止爪41jが省略されてもよい。係止爪41jは、座金41が垂木部材2の上部に配置されるとき、より具体的には後に図を用いて説明するように座金41が野地板50の上部に配置される態様において特に有用である。係止爪41jが野地板50に食い込むことで座金41の回転を止めることができる。
【0034】
座金41は、垂木部材2の内部、より具体的には垂木部材2のウェブ20と下側のリップ22との間に配置されるとともに、下側のフランジ21に載せられている。ウェブ20及びリップ22との当接又はウェブ20及びリップ22間への嵌め込みにより、第1締結体3との螺合時の座金41の共回りが規制されている。下面41cはフランジ21の内面に対応し得る。
【0035】
垂木部材2の軸直交方向2bに係る垂木部材2の内壁間寸法D1が、垂木部材2の軸直交方向2bに係る座金41の外壁間寸法D2と等しくされていることが好ましい。垂木部材2の内壁間寸法D1が座金41の外壁間寸法D2と等しいことで、座金41の共回りをより確実に規制できる。垂木部材2の内壁間寸法D1は、軸直交方向2bに係るウェブ20及びリップ22の内面間の寸法であり得る。座金41の外壁間寸法D2は、軸直交方向2bに係る基部41d又は脚部41eの幅であり得る。なお、垂木部材2の内壁間寸法D1が座金41の外壁間寸法D2と等しいとは、これら内壁間寸法D1及び外壁間寸法D2が厳密に等しい場合のみならず、これら内壁間寸法D1及び外壁間寸法D2が実質的に等しい場合も含む。例えば、内壁間寸法D1に対する外壁間寸法D2の割合(D2/D1)が80%以上かつ100%以下であるとき、これら内壁間寸法D1及び外壁間寸法D2が等しいと理解できる場合がある。
【0036】
垂木部材2の下側のフランジ21には、座金41に組み合わされた角根ボルト40の軸部40aが挿通可能な開口21aが設けられている。座金41及び角根ボルト40は、垂木部材2の内側に配置した状態で仮止め可能な寸法とされていることが好ましい。すなわち、座金41及び角根ボルト40をフランジ21上に配置した状態で垂木部材2を移動させたとき人手により座金41及び角根ボルト40を保持しなくても、それら座金41及び角根ボルト40が脱落しないようにされていることが好ましい。この仮止めは、角根ボルト40の軸部40aが開口21aに挿通されることで実現可能である。より具体的には、所定長さ以上(例えば20mm以上)の軸部40aが開口21aを通過していることで、座金41及び角根ボルト40が仮止め可能であり得る。フランジ21の開口21aには、角根ボルト40の角部40bが進入されていてもよいし、進入されていなくてもよい。後に別の実施の形態として示すように、フランジ21の開口21a又は横架材1の貫通孔12への角部40bの嵌め込みにより角根ボルト40の共回りが規制されてもよい(
図15参照)。
【0037】
第1締結体3は、角根ボルト40に螺合可能なナット体31と、ナット体31に螺合されたボルト32とを有していてよい。ナット体31は、或る程度の長さを有するものであり、長ナットと呼ばれることもある。ナット体31は、
図3において実線で示すように角形の外形を有することができるが、
図3において破線で示すように円形の外形を有していてもよい。ナット体31は、内周面にネジが設けられた軸穴31aを有している。上述の頭部30は、ボルト32の一端に設けられている。ボルト32は、ナット体31の軸穴31aに螺合可能な軸部32aを有している。第1締結体3は、横架材1の下面10と頭部30との間に介在するようにボルト32に取り付けられるワッシャー33をさらに有していてよい。
【0038】
ボルト32の軸部32aをナット体31の軸穴31aに螺合させた状態で、横架材1の貫通孔12(
図1参照)にナット体31を挿通し、ナット体31の軸穴31aの一端に角根ボルト40の軸部40aの一端を押当てることができる。この押当ての後に、頭部30を回動させることで、角根ボルト40の軸部40aをナット体31の軸穴31aに螺合させることができる。角根ボルト40は、貫通孔12の内部においてナット体31に螺合され得る。
【0039】
ここで、ナット体31へのボルト32の進入量は、ナット体31への角根ボルト40の進入量よりも大きくされていることが好ましい。ナット体31とボルト32との間の摩擦量又は抵抗をナット体31と角根ボルト40との間の摩擦量又は抵抗よりも大きくでき、頭部30を回動させることで、より確実に角根ボルト40をナット体31に螺合させることができる。
【0040】
次に、
図8は、
図1の垂木部材2を含む屋根パネルユニット5を示す斜視図である。垂木部材2は単体の部材であってもよいが、
図8に示すように、垂木部材2は、野地板50及び屋根材51とともにユニット化された屋根パネルユニット5の一部を構成していてよい。屋根パネルユニット5は、防水シート52等の他の部材も含んでいてよい。説明のために
図8では一部の構成を切り欠いた状態で示している。垂木部材2は、クレーン等により屋根パネルユニット5の全体とともに吊り上げられて横架材1の上方に配置されることができる。垂木部材2が横架材1の上方に配置される前に、第2締結体4(角根ボルト40及び座金41)を垂木部材2の内部に配置しておくことができる。
【0041】
次に、
図9は、本発明の実施の形態による屋根施工方法を示すフローチャートである。この屋根施工方法は、
図1の屋根構造を製造するための製造方法に相当する。
図9に示すように、例えば木造住宅等の構造物を建築するとき、その構造物の上部に横架材1を設置する(ステップS1)。その建築現場において横架材1に貫通孔12が設けられてもよいし、例えば工場等の他の場所で横架材1に貫通孔12が予め設けられてもよい。
【0042】
その次に、第2締結体4(角根ボルト40及び座金41)を配置する(ステップS2)。
図1に示す屋根構造を施工するとき、第2締結体4を垂木部材2の内部に配置する。より具体的には、角根ボルト40を座金41に組み合わせるとともに、それら角根ボルト40及び座金41を垂木部材2のウェブ20と下側のリップ22との間に配置する。このとき、角根ボルト40の軸部40aを垂木部材2の下側のフランジ21の開口21aに通し、角根ボルト40及び座金41を仮止めすることができる。この開口21aは、建築現場において設けられてもよいし、例えば工場等の他の場所で予め設けられてもよい。なお、ステップS1,S2は逆又は同時に行われてよい。
【0043】
その次に、垂木部材2を横架材1に載せる(ステップS3)。垂木部材2は、クレーン等により吊り上げられる。垂木部材2が屋根パネルユニット5の一部を構成するとき、屋根パネルユニット5として垂木部材2が吊り上げられる。このステップS3の後に、第2締結体4(角根ボルト40及び座金41)の配置が行われてもよい。
【0044】
その次に、第1及び第2締結体3,4を螺合させて、横架材1及び垂木部材2を締結して接合する(ステップS4)。すなわち、垂木部材2を横架材1に載せた後に、ボルト32及びワッシャー33をナット体31に組み付けるとともに、ナット体31を横架材1の下方から横架材1の貫通孔12に挿入する。その後に、ボルト32の頭部30を回動させて、ナット体31に角根ボルト40を螺合させることで、横架材1及び垂木部材2を締結して接合する。
【0045】
なお、本実施の形態の屋根構造では、屋根の改修又は解体時に横架材1、垂木部材2及び屋根パネルユニット5に損傷や変形を与えることなく、第1及び第2締結体3,4の螺合を解除できる。このため、屋根の改修又は解体の後に、横架材1、垂木部材2及び屋根パネルユニット5をそのままリユースすることができる。
【0046】
実施の形態2.
図10は、本発明の実施の形態2による屋根構造を示す側面図である。
図10に示すように、2つの垂木部材2(第1及び第2垂木部材201,202)が隣接して配置されることがある。図示の態様では、第1垂木部材201の棟側(屋根の勾配方向に係る上側)に第2垂木部材202が配置されている。このような位置では、横架材1の軸直交方向1b(幅方向)に並べて2つの貫通孔12(第1及び第2貫通孔121,122)が横架材1に設けられてよい。第1貫通孔121は第1垂木部材201の下部に位置するように設けられ、第2貫通孔122は第2垂木部材202の下部に位置するように設けられる。
【0047】
第1締結体3は第1及び第2貫通孔121,122のそれぞれに挿通される。第2締結体4は第1及び第2垂木部材201,202のそれぞれの内部に配置される。第1及び第2締結体3,4のそれぞれが螺合されることで、横架材1に第1及び第2垂木部材201,202が締結されて接合される。
図10に示す態様では、第1貫通孔121に挿通される角根ボルト40(第1角根ボルト401)に取り付けられる座金41(第1座金411)は、第2貫通孔122に挿通される角根ボルト40(第2角根ボルト402)に取り付けられる座金41(第2座金412)と別体とされている。
【0048】
次に、
図11は、
図10の屋根構造の第1変形例を示す側面図である。
図11に示すように、第1座金411は第2座金412と一体化されていてよい。
図11に示す態様では、
図10の第1座金411と第2座金412とが接続壁413によって接続されている。接続壁413は、第1座金411の棟側の端部を第2座金412の軒側の端部に接続している。接続壁413は、第1及び第2座金411,412の載置面(フランジ21)に沿って延在されてよい。接続壁413は、第1及び第2座金411,412と同じ板材から形成されていてもよいし、例えば溶接等の任意の固定方法により第1及び第2座金411,412と一体化されていてもよい。
【0049】
次に、
図12は、
図10の屋根構造の第2変形例を示す側面図である。
図12に示すように、第1及び第2垂木部材201,202の端部により近い位置に第1及び第2締結体3,4を配置することもある。このような場合、第1及び第2座金411,412が互いに隣接して配置されてもよい。
図11の接続壁413(第1及び第2座金411,412の載置面に沿った部分)が省略された状態で、第1及び第2座金411,412が互いに一体化されていてもよい。その他の構成は実施の形態1と同様である。
【0050】
実施の形態3.
図13は本発明の実施の形態3による屋根構造を示す側面図であり、
図14は
図13の座金41を示す斜視図である。
図13に示すように垂木部材2は水平に延在されていてもよい。このとき、
図14に示すように、座金41の下面41cは上面41bと平行に延在されていてよい。また、基部41dからの脚部41e(41e1,41e2)の突出長さは同じであってよい。その他は実施の形態1,2と同様である。
【0051】
実施の形態4.
図15は、本発明の実施の形態4による屋根構造を示す側面図である。特に垂木部材2が水平に延在されているとき、座金41が省略されてもよい。このとき、角根ボルト40の角部40bがフランジ21の開口21a又は横架材1の貫通孔12に進入され得る。フランジ21の開口21aが多角形とされるか、又は横架材1の貫通孔12の断面が少なくとも部分的(例えば上部の断面のみ)に多角形とされることで、角根ボルト40の共回りを規制することができる。その他の構成は実施の形態1~3と同様である。
【0052】
実施の形態5.
図16は、本発明の実施の形態5による屋根構造を示す側面図である。
図16に示すように、屋根構造は、垂木部材2の上部に固定された野地板50を備えていてよい。また、第2締結体4は、垂木部材2の上部に配置されていてもよく、野地板50に設けられた穴部53に嵌め込まれていてよい。
【0053】
図示の態様では、座金41が垂木部材2の上部に配置されるとともに野地板50の穴部53に嵌め込まれている。角根ボルト40は、座金41の開口41aを通して垂木部材2の内部に進入されている。垂木部材2の内部において、角根ボルト40がナット体31に螺合されている。穴部53は、座金41の全体又は大部分を収める大きさを有している。穴部53への第2締結体4の嵌め込みによって、第1締結体3との螺合時の垂木部材2の共回りが規制されている。すなわち、第2締結体4は、第1締結体3との螺合時に野地板50から反力を取ってもよい。穴部53は野地板50を貫通していてもよいが、野地板50を貫通していなくてもよい(穴部53の深さが野地板50の厚みより浅くてよい)。その他の構成は実施の形態1~4と同様である。
【0054】
実施の形態6.
図17は本発明の実施の形態6による屋根構造を示す側面図であり、
図18は
図17の野地板50及び座金41を示す斜視図である。野地板50に設けられる穴部53は、座金41の全体又は大部分を収めずに、座金41の少なくとも端部が嵌め込まれる大きさであってもよい。座金41の脚部41e(第1及び第2脚部41e1,41e2)の先端には、離散的に配置された鋭利又は先細り状の複数の突起41fが設けられ、それら突起41fが野地板50に食い込んでもよい。突起41fが野地板50に食い込むことで、垂木部材2の共回りを規制するための穴部53をより浅くできる。また、実施の態様によっては、穴部53を省略してもよい。その他の構成は実施の形態1~5と同様である。
【0055】
なお、実施の形態1~3のように垂木部材2の内部に座金41が配置されるとき、座金41の端部が嵌め込まれる穴部53が垂木部材2の例えばフランジ21等の壁に設けられてもよい。
【0056】
実施の形態7.
図19は本発明の実施の形態7による屋根構造を示す側面図であり、
図20は
図19の第2締結体4を示す斜視図である。図示のように、第2締結体4は、ナット部42が一体に設けられた座金41を有していてよい。ナット部42には、第1締結体3のボルト32の軸部32aが螺合され得る。このような座金41を有する第2締結体4を用いるとき、実施の形態1~6で説明した角根ボルト40及びナット体31を省略してよい。その他の構成は実施の形態1~6と同様である。
【0057】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと理解される。
【実施例0058】
発明者らは、本発明の実施の形態による屋根構造の面内せん断試験を行った。試験の基本要素は、木造軸組工法住宅の許容応力度設計(2017年度版)の面材張り屋根構面の面内せん断試験に準じた。すなわち、
図21に示すように、全体として矩形の枠体をなすように一対の横架材1に一対の梁部材7を接合し、その枠体の上に横架材1と直交する方向に5本の垂木部材2を配置し、垂木部材2を横架材1もしくは梁部材7に接合し、それら垂木部材2の上部に野地板50(屋根面材)を固定した試験体60を準備した。試験体60を水平に配置し、一方の横架材1を基台61に固定するとともに、他方の横架材1にアクチュエータ62を接続した。なお、木造軸組工法住宅の許容応力度設計(2017年度版)の面材張り屋根構面の面内せん断試験における固定桁材が一方の横架材1に相当し、同試験における加力桁材が他方の横架材1に相当する。
【0059】
試験体60としては、実施の形態1~6として説明したように、第1締結体3としてのナット体31及びボルト32、並びに第2締結体4としての角根ボルト40及び座金41を用いて横架材1と垂木部材2とを締結して接合したもの(実施例)と、横架材1と垂木部材2とを釘により接合したもの(比較例)とを用いた。試験体60の寸法は、幅1.82m、長さ2.73mとした。横架材1及び梁部材7としては、断面寸法150×105mmのベイマツ材を用いた。垂木部材2としては、実施例では断面寸法C-90×45×20mm(板厚0.8mm)のリップ溝形鋼を用い、比較例では断面寸法45×75mmのスギ材を用いた。野地板50としては、板厚12mm構造用合板2級相当の板材を用いた。
【0060】
図示のように横架材1及び垂木部材2に複数の変位計H1,H2,V3,V4を接続し、アクチュエータ62により振動63を試験体60に加えた際の各変位計H1,H2,V3,V4の出力から、以下の式1~3で表されるみかけせん断変形角γ(rad)、脚部のせん断変形角θ(rad)、及び真のせん断変形角γ0(rad)を算出した。
γ=(δ1-δ2)/H ・・・(1)
θ=(δ3-δ4)/V ・・・(2)
γ0=γ-θ ・・・(3)
但し、δ1は変位計H1の出力(加力桁材の水平方向変位(mm))であり、δ2は変位計H2の出力(固定桁材の水平方向変位(mm))であり、Hは変位計H1,H2の間の距離(mm)であり、δ3は変位計V3の出力(梁脚部の鉛直方向変位(mm))であり、δ4は変位計V4の出力(梁脚部の鉛直方向変位(mm))であり、Vは変位計V3,V4の間の距離(mm)である。
【0061】
なお、試験は、正負交番繰返し加力とし、見かけのせん断変形角が、1/450、1/300、1/200、1/150、1/100、1/75、1/50radの正負交番を3回ずつ実施、その後、1/15radまで押切とした。
【0062】
図22は実施例における屋根構造の面内せん断試験結果を示すグラフであり、
図23は比較例における屋根構造の面内せん断試験結果を示すグラフである。
図22及び
図23のグラフにおける縦軸は試験時に加えた振動63の荷重(kN)であり、横軸は真のせん断変形角γ
0(rad)である。これらのグラフから短期基準せん断耐力を求めるとともに、その短期基準せん断耐力から短期許容せん断耐力を求めた。短期許容せん断耐力は、実施例では5.03kNである一方で、比較例では1.77kNであった。また、屋根倍率を算出したところ、実施例では1.4である一方で、比較例では0.50であった。これらの結果から、実施例では、比較例と対して2倍強の耐力を有することが確認された。すなわち、上述のような第1及び第2締結体3,4を用いて横架材1と垂木部材2とを締結して接合した場合、釘を用いた場合よりも耐力・剛性の高い接合部を実現できることが確認された。
【0063】
本明細書に記載された発明は、次のように記載することも可能である。
[1]
下面から上面まで延在する貫通孔を有する横架材と、
前記横架材の前記下面から前記貫通孔に挿通された第1締結体と、
前記横架材に載せられた垂木部材と、
前記垂木部材の内部又は上部に配置された第2締結体と
を備え、
前記第1及び第2締結体の螺合により、前記横架材と前記垂木部材とが締結されており、
前記第1締結体は、前記横架材の下方からの操作により回動可能な頭部を有しており、
前記第2締結体は、前記第1締結体との螺合時の共回りが規制されるように構成されているか又は配置されている、
屋根構造。
[2]
前記第2締結体は、軸部の根本に角部が設けられた角根ボルトを有している、
第1項に記載の屋根構造。
[3]
前記第2締結体は、前記角根ボルトの前記軸部及び前記角部が挿通可能な開口が設けられた座金をさらに有しており、
前記角根ボルトの前記角部が前記開口に挿通され、
前記座金は、前記角根ボルトと前記第1締結体との螺合時に、前記垂木部材から又は前記垂木部材の上部に固定された野地板から反力を取るように構成又は配置されている、
第2項に記載の屋根構造。
[4]
前記座金は、前記垂木部材の内部又は上部に配置された際に上面が水平に延在されるように、前記横架材に対する前記垂木部材の傾斜に応じた角度で前記座金の上面に対して傾斜して延在された下面を有している、
第3項に記載の屋根構造。
[5]
前記座金は、板体が屈曲されて形成された部材であり、基部と、前記基部の少なくとも一方の端部から延出された少なくとも1つの脚部とを有しており、
前記基部からの前記少なくとも1つの脚部の突出長さの違いにより、前記座金が前記垂木部材の内部又は上部に配置された際に前記基部が水平に延在されるように構成されている、
第4項に記載の屋根構造。
[6]
前記垂木部材は、形鋼又は鋼管であり、
前記第2締結体は、前記垂木部材の内部に配置されている、
第1から5までのいずれか1項に記載の屋根構造。
[7]
前記垂木部材の軸直交方向に係る前記垂木部材の内壁間寸法が、前記垂木部材の軸直交方向に係る前記座金の外壁間寸法と等しい、
第3,4又は5項を引用する第6項に記載の屋根構造。
[8]
前記第1締結体は、前記角根ボルトに螺合可能なナット体と、前記ナット体に螺合されたボルトとを有しており、
前記ナット体への前記ボルトの進入量は、前記ナット体への前記角根ボルトの進入量よりも大きくされている、
第2から7までのいずれか1項に記載の屋根構造。
[9]
前記垂木部材の上部に固定された野地板をさらに備え、
前記第2締結体は、前記垂木部材の上部に配置されているとともに、前記野地板に設けられた穴部に嵌め込まれている、
第1から8までのいずれか1項に記載の屋根構造。
[10]
前記垂木部材は、野地板及び屋根材とともにユニット化された屋根パネルユニットの一部を構成している、
第1から9までのいずれか1項に記載の屋根構造。