JP2000336777A

JP2000336777A - Ｆｒｐ製接合構造体

Info

Publication number: JP2000336777A
Application number: JP2000074209A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Takeuchi; 宣之竹内; Masayuki Kiyama; 公志木山
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の技術における接合構造上の欠点であるＦ
ＲＰ部材の面圧破壊を防ぐように接合部を構成し、更に
ＦＲＰ部材の接合を強固にするために、ＦＲＰ部材内部
に設置された別材料の接合部材を介してＦＲＰ部材の接
合が行われるようにした、建築部材等に好適なＦＲＰ製
接合構造体を提供するとともに、従来の比較的小さい屋
根葺き材の問題点に着目し、短期間で施工可能な、また
コスト的に有利に施工可能な、大型の屋根の施工に好適
なＦＲＰ製屋根構造体を提供する。【解決手段】ＦＲＰ部材同士の接合部分内部に、ＦＲＰ
材とは異なる材料からなる接合部材を設置した構造であ
って、前記ＦＲＰ部材を前記接合部材を介して接合した
ことを特徴とするＦＲＰ製接合構造体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＲＰ製接合構造
体に関し、とくに大型建築部材、中でも大型のＦＲＰ製
屋根構造体として好適なＦＲＰ製接合構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＲＰ部材同士を接合するには、通常、
同種材料の板または金属板をＦＲＰ部材の上下面に配置
し、それらをＦＲＰ部材を貫通するボルト等で締結す
る、いわゆる重ね継手方式が採用されている。また、他
の方式として、接着剤を用いてＦＲＰ部材同士を接合す
ることもある。

【０００３】また、たとえば屋根部材にＦＲＰを用いる
場合には、土台として金属フレームを用い、その上に比
較的小さいＦＲＰ部材を屋根葺き材として用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＦＲＰ部材
同士を接合するに際し、上記のように上下面に配置され
た板を用いて締結する方法では、ＦＲＰ部材にその厚さ
方向に貫通する孔を設ける必要があり、ＦＲＰ部材自体
の強度が低下するという問題がある。

【０００５】上記課題の例としては、特開平５−６９４
８７号公報、特開平９−３２９１１４号公報に開示され
ているように、ＦＲＰ部材自身に貫通孔または金属製ス
リーブ埋め込みを設けてボルト接合を行っているものが
ある。これらの例での接合強度は機構上、主にＦＲＰ部
材の面圧強さ、ボルトせん断強度に依存している。一般
的にＦＲＰは繊維配向性に基づく異方性材料であり、繊
維配向方向の引張りは非常に高強度であるが、圧縮、せ
ん断強度は低い。そのため上述の接合方法では、接合強
度がＦＲＰの圧縮、せん断強度及びボルトのせん断強度
に支配され、大きな負荷を支えることはできない。

【０００６】この問題を解決する方法として特開平８−
３３３８０７号公報には、ＦＲＰ部材を開口部に挿入
し、さらに金属製スリーブを挿入するＦＲＰ部材に設け
て、部材挿入後にシャフトを金属製スリーブを貫通させ
る方法が開示されている。この方法では結合部位に発生
するせん断力、曲げモーメントが緩和される構造となっ
ている。しかしながら曲げ、引張り荷重が与えられた場
合、開口部でＦＲＰ層に圧縮力が作用する他、金属製ス
リーブ埋め込み部でのせん断力、ＦＲＰ部材への面圧力
が発生する場合があり、この箇所での応力集中が接合強
度を支配してしまう結果となる。

【０００７】更にピン接合や、ＦＲＰ部材に貫通孔を設
けてボルト締結する場合、初期ズレ、ガタが発生しやす
い。強固な接合では、初期ズレ、ガタを無くし、ボルト
支圧による締結を回避することが好ましく、例えば建築
基準法施工令第６７条においては、高さ９ｍまたはスパ
ン長１３ｍを越える建築物の構造耐力上主要な部分には
ボルト接合の使用は認められていない。

【０００８】接合強度が面圧強度、せん断強度に依存せ
ず、かつ初期ズレ、ガタが発生しない接合方法として特
開平６−２６１０９号公報が挙げられる。この方法では
帯状ＦＲＰシートを鋼製接合金具で挟み、高張力ボルト
を降伏点に近い状態まで締め込んで強い摩擦力を発生さ
せ、その摩擦力を利用して接合している。これは摩擦接
合と呼ばれるものであり、接合強度がボルト締め付けか
ら発生する垂直抗力と接合面の表面摩擦係数によって決
定され、構造部材やボルトの強度に依存しないことから
強い接合が得られる。しかしながらＦＲＰ材料の表面摩
擦係数は、赤錆やショットブラスト等の適当な表面処理
が施された鋼材料と比較して本質的に低い。鋼構造の摩
擦接合を規定している高力ボルト設計施工指針では、一
般的には接合する面の表面摩擦係数を０．４５以上とす
ることが必要とされているが、この摩擦係数をＦＲＰで
達成することは困難である。従ってＦＲＰ材料を直接摩
擦接合した場合、単位面積当たりに発生する接合強度が
小さく、接合部面積、高力ボルト本数、接合用部材重量
の増大等を招いて効率が悪い。

【０００９】また接合強度に関して、鋼に代表される金
属構造体とＦＲＰを直接接合した場合、ＦＲＰ材料と金
属材料の自体の剛性の違いやボルト、添え板等の存在に
よる接合部での剛性変化により、接合部及びその周辺部
への負担が大きく応力集中が発生し、接合部とその周り
の強度が接合構造体全体の構造強度を支配してしまう結
果となり易い。

【００１０】また、接着剤を用いた接合では、たとえば
ＦＲＰ製屋根構造体を組み立てるための接合作業が一般
に屋外作業となるため、その際の接合を確実に実施する
ことは困難なことが多い。

【００１１】また、比較的大型のＦＲＰ製屋根構造体を
施工する場合、上述の如くフレームを先に施工してから
その後に比較的大きさの小さい屋根葺き材で屋根を形成
していかなければならないため、体育館のような大型の
屋根構造体になれば施工期間が長くなるという問題があ
る。

【００１２】また、体育館のような既設の屋根の老朽化
から屋根を葺き直す際には、各種気象条件等から建物自
体を保護するために仮屋根を設置しなければならず、こ
の長期施工期間中の仮屋根の設置が技術的にもコスト的
にも問題となっている。

【００１３】さらに、個々の屋根は長さや大きさが異な
るので、大型屋根材を一体で提供しても、大きさ等が適
合しない可能性がある。とくに、長さがあまり長いと、
樋等との相対位置関係にも影響を及ぼすことになって問
題となる。

【００１４】本発明の課題は、このような実情に鑑み、
上述した従来の技術における接合構造上の欠点であるＦ
ＲＰ部材の面圧破壊を防ぐように接合部を構成し、更に
ＦＲＰ部材の接合を強固にするために、ＦＲＰ部材内部
に設置されたＦＲＰ材とは異なる材料の接合部材を介し
てＦＲＰ部材の接合が行われるようにした、建築部材等
に好適なＦＲＰ製接合構造体を提供するとともに、従来
の比較的小さい屋根葺き材の問題点に着目し、短期間で
施工可能な、またコスト的に有利に施工可能な、大型の
屋根の施工に好適なＦＲＰ製屋根構造体を提供すること
にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のＦＲＰ製接合構造体は、ＦＲＰ部材同士の
接合部分内部に、ＦＲＰ材とは異なる材料からなる接合
部材を設置した構造であって、前記ＦＲＰ部材を前記接
合部材を介して接合したことを特徴とするものからな
る。

【００１６】このＦＲＰ製接合構造体においては、接合
部材は、ＦＲＰ部材から露出していてもよいし、ＦＲＰ
部材内に埋設されていてもよく、またＦＲＰ部材と一体
成型されている部分を少なくとも有していても良い。接
合部材としては、好ましくは金属材からなる。金属とし
ては、たとえば鋼、アルミニウム合金、銅合金等を使用
できる。

【００１７】さらに、接合部材はＦＲＰ部材から露出し
突き出して設けられる平板部分を持つようにしてもよ
く、さらにこれら接合部材の平板部分を重ね合わせる、
または挟むようにして前記ＦＲＰ部材及び接合部材とは
別体の接合部材を添設し、これにボルト、ピン等の締結
部材を挿入して締め付けて接合してもよい。

【００１８】また、平板部分については、平板の面がＦ
ＲＰ部材の上下面と接合端部に対して垂直もしくはそれ
に近い角度をとるように設けられてもよい。

【００１９】さらにＦＲＰ部材から露出して設けられる
接合部材の形状としては、平板の他にもＨ形、Ｉ形、み
ぞ形、山形の様な形材を用いてもよい。

【００２０】また本発明のＦＲＰ製接合構造体は、接合
部材が、ＦＲＰ部材内部に全て埋設されていることを特
徴とするものからなる。

【００２１】またＦＲＰ部材同士の接合箇所に、前記Ｆ
ＲＰ部材及び接合部材とは別体の接合部材を介在させ、
各々を接合し一体化しても良い。接合部材としては、好
ましくは金属材からなる。金属としては、たとえば鋼、
アルミニウム合金、銅合金などを使用できる。

【００２２】接合部材のＦＲＰ部材内に設置される埋設
部はＦＲＰ部材のＦＲＰ層に添うように形成された部分
をもつことが好ましい。また、埋設部のＦＲＰ層に添う
部分の板厚は端部が他の部分よりも厚くなるようにする
のがより好ましい。

【００２３】ＦＲＰ部材としては、ＦＲＰの単板構成と
することも可能であるが、芯材の両面にＦＲＰ層が配設
されたサンドイッチ構造を有することが好ましい。

【００２４】また、ＦＲＰ部材と接合部材の接合強度を
確保するために、ＦＲＰ部材にＦＲＰ製箱形部材が内設
され、接合部材が該箱形部材に接合されている構成とす
ることが好ましい。このように構成されたＦＲＰ製接合
構造体を用いて、ＦＲＰ製屋根構造体を構成することが
できる。

【００２５】本発明に係るＦＲＰ製屋根構造体は、ＲＰ
部材同士を長手方向に２個以上接合したことを特徴とす
るものからなる。

【００２６】また、このようなＦＲＰ製屋根構造体にお
いては、接合前の個々のＦＲＰ部材が４〜２０ｍの長さ
を有することが好ましい。このような長さ範囲とするこ
とにより、運搬上の問題もなくなり、しかも、施工現場
で大型の屋根を効率よく形成できる。

【００２７】さらに、上記ＦＲＰ部材同士を長手方向に
２個以上接合したＦＲＰ製屋根構造体が、幅方向に複数
連接されている構造とすることもできる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を図面を参照して説明する。

【００２９】本発明におけるＦＲＰ部材のマトリックス
樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等の熱
硬化樹脂が好適であり、なかでもフェノール樹脂が安価
で、かつ難燃性に優れており、好ましく使用される。と
くに建築用部材としてフェノール樹脂を用いると、優れ
た耐火性が得られる。

【００３０】ＦＲＰの強化繊維としてはガラス繊維、ア
ラミド繊維、炭素繊維などが通常用いられる。軽量・高
強度のＦＲＰを得るためには、炭素繊維が最も好ましい
が、コストとのバランスを取るため、ガラス繊維／炭素
繊維のハイブリッドのものも好ましい。また用いられる
繊維の形態としては、クロス、マット、ストランドなど
を好適に用いることができる。さらに用いる炭素繊維の
種類は、炭素繊維の高い強度・剛性を考えると、どんな
ものでもよいが、より低コストを考えると、いわゆるラ
ージ・トウの炭素繊維を用いるのが最も好ましい。

【００３１】たとえば、炭素繊維糸１本のフィラメント
数が通常の１０，０００本未満のものではなく、１０，
０００〜３００，０００本の範囲、より好ましくは５
０，０００〜１５０，０００本の範囲にあるトウ状の炭
素繊維フィラメント糸を使用する方が、樹脂の含浸性、
強化繊維基材としての取扱い性、さらには強化繊維基材
の経済性において、より優れるため、好ましい。またＦ
ＲＰ構造体の表面に炭素繊維の織物を配置すると、表面
の意匠性が高められ、より好ましい。また、必要に応じ
て、あるいは要求される機械特性等に応じて、強化繊維
の層を複数層に積層して強化繊維基材を形成し、その強
化繊維基材に樹脂を含浸する。積層する強化繊維層に
は、一方向に引き揃えた繊維層や織物層を適宜積層で
き、その繊維配向方向も、要求される強度の方向に応じ
て適宜選択できる。

【００３２】また、ＦＲＰ部材がサンドイッチ構造を有
する場合の芯材としては、たとえば木材や発泡体が使用
できるが、軽量化の点で発泡体が好ましい。発泡体の材
質としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ＰＶＣ、シリコンなどを用い、そ
の比重は０．０２から０．２の間で選択することが好ま
しい。たとえばＦＲＰ製屋根材の要求特性、使用する樹
脂の種類などによって、発泡体の材質、比重を選ぶこと
ができる。比重が０．０２未満のものを用いると、十分
な強度が得られなくなる恐れが生じる。また、比重が
０．２を超えると、強度は高くなるが、重量が嵩み軽量
化という目的に反するものになってしまう。

【００３３】図１は、本発明の一実施態様に係るＦＲＰ
製接合構造体のＦＲＰ部材同士の接合部を示している。
図１において、１ａ、１ｂはＦＲＰ部材を示しており、
本実施態様では、ＦＲＰ部材１ａ、１ｂは、芯材２の両
面にＦＲＰ層３ａ、３ｂが配置されたサンドイッチ構造
を有している。これらＦＲＰ部材１ａ、１ｂの接合部
に、ＦＲＰ材とは異なる材料からなる接合部材４ａ、４
ｂが一体成型されており、接合部材４ａ、４ｂを介して
両ＦＲＰ部材１ａ、１ｂが接合されている。

【００３４】接合部材４ａ、４ｂは、本実施態様では金
属材からなり、各接合部材４ａ、４ｂは、ＦＲＰ部材１
ａ、１ｂの外部に露出しフランジ形状に設けられた平板
部分５ａ、５ｂを有している。これら平板部分５ａ、５
ｂが、ボルト６、ナット７を介して締結により一体的に
接合されている。

【００３５】本実施態様では、ＦＲＰ部材１ａ、１ｂの
各接合端部に箱形部材８ａ、８ｂが埋設されており、上
記接合部材４ａ、４ｂの脚部９ａ、９ｂがこれら箱形部
材８ａ、８ｂの左右両側壁間に延びている。箱形部材８
ａ、８ｂの材質はとくに限定しないが、本実施態様では
ＦＲＰ層３ａ、３ｂと同種のＦＲＰから構成されてお
り、上記接合部材４ａ、４ｂの脚部９ａ、９ｂがＦＲＰ
製箱形部材８ａ、８ｂの両側壁部に接合されている。

【００３６】さらに本実施態様では、ボルト締結部を覆
うように、ＦＲＰ部材１ａ、１ｂの上下両面にカバー部
材１０ａ、１０ｂが設けられており、カバー部材１０
ａ、１０ｂはビス１１でＦＲＰ部材１ａ、１ｂに固定さ
れている。

【００３７】このように構成されたＦＲＰ製接合構造体
においては、金属材からなる継手部材としての金属材か
らなる接合部材４ａ、４ｂの平板部分５ａ、５ｂ同士を
締結により接合できるので、ＦＲＰ部材１ａ、１ｂの接
合に際し、ＦＲＰ部材１ａ、１ｂに貫通孔等を設ける必
要がなく、ＦＲＰ部材１ａ、１ｂ自身の強度、剛性を低
下させることはない。

【００３８】また、継手部材となる接合部材４ａ、４ｂ
を箱形部材８ａ、８ｂ、とくにその両側壁部を介して各
ＦＲＰ部材１ａ、１ｂに連結しており、かつ、接合部材
４ａ、４ｂの脚部９ａ、９ｂを介してＦＲＰ部材１ａ、
１ｂの内部側にて箱形部材８ａ、８ｂを介して広い範囲
にわたって力が伝達されるようにしているので、両ＦＲ
Ｐ部材１ａ、１ｂに引張力や圧縮力が加わった場合で
も、その力をＦＲＰ部材１ａ、１ｂ全体に分散させるこ
とができ、部分的な応力集中の発生を緩和できる。

【００３９】その結果、接合部における十分な強度を確
保することができ、ＦＲＰ部材１ａ、１ｂは極めて強固
に一体的に接合される。また、接合はボルト、ナットに
よる締結によっているので、接着による場合のような不
確実さも発生しない。また、複数のＦＲＰ部材を、上記
のような接合部により連接していけば、屋根部材等の大
型の建築部材も極めて容易に一体的に作製することが可
能になる。

【００４０】図２は、本発明の別の実施態様に係るＦＲ
Ｐ製接合構造体のＦＲＰ部材同士の接合部を示してい
る。本実施態様においては、ＦＲＰ部材２１ａ、２１ｂ
は、前記実施態様同様、芯材２２の両面にＦＲＰ層２３
ａ、２３ｂが配置されたサンドイッチ構造を有し、両Ｆ
ＲＰ部材２１ａ、２１ｂの接合端部内部に箱形部材２４
ａ、２４ｂが埋設されている。

【００４１】継手部材としての接合部材２５ａ、２５ｂ
は、サンドイッチ構造のＦＲＰ部材２１ａ、２１ｂ内部
で完全に埋設されている、ウエブ状に延びる平板部分２
６ａ、２６ｂと、箱形部材２４ａ、２４ｂの両側壁間に
わたって延び両側壁に一体的に接合された脚部２７ａ、
２７ｂとを有している。これら接合部材２５ａ、２５ｂ
の平板部分２６ａ、２６ｂを両側から挟むように、貫通
ボルト２８とナット２９を介して、両ＦＲＰ部材２１
ａ、２１ｂの端部同士が接合されている。そして、接合
部の上下面には、カバー部材３０ａ、３０ｂがビス３１
によって固定されている。

【００４２】このようなＦＲＰ製接合構造体において
も、各ＦＲＰ部材２１ａ、２１ｂを厚み方向に貫通する
孔は不要であり、ＦＲＰ部材２１ａ、２１ｂ自身の強度
低下は防止される。また、各ＦＲＰ部材２１ａ、２１ｂ
の内部へと延びる接合部材２５ａ、２５ｂを介しての締
結接合であるから、とくに箱形部材２４ａ、２４ｂを介
しているから、接合部における応力集中も緩和され、極
めて強固な接合が達成される。

【００４３】図３は、本発明のさらに別の実施態様に係
るＦＲＰ製接合構造体のＦＲＰ部材同士の接合部を示し
ている。本実施態様においては、ＦＲＰ部材４１ａ、４
１ｂは、芯材４２の両面にＦＲＰ層４３ａ、４３ｂが配
置されたサンドイッチ構造を有し、両ＦＲＰ部材４１
ａ、４１ｂの接合端部内部に箱形部材４４ａ、４４ｂが
埋設されている。

【００４４】継手部材としての接合部材４５ａ、４５ｂ
は、各ＦＲＰ部材４１ａ、４１ｂの端部から対向するＦ
ＲＰ部材の端部側に向けて突き出した平板部分４６ａ、
４６ｂと、箱形部材４４ａ、４４ｂの両側壁間にわたっ
て延び両側壁に一体的に接合された脚部４７ａ、４７ｂ
とを有している。これら接合部材４５ａ、４５ｂの平板
部分４６ａ、４６ｂが、その上下両面に配置された前記
ＦＲＰ部材及び接合部材とは別体の接合部材４８ａ、４
８ｂを介して、ボルト４９、ナット５０により締結接合
されている。そして、接合部におけるＦＲＰ部材４１
ａ、４１ｂの上下面には、カバー部材５１ａ、５１ｂが
ビス５２によって固定されている。

【００４５】このようなＦＲＰ製接合構造体において
も、各ＦＲＰ部材４１ａ、４１ｂに貫通孔を設けること
が不要化され、ＦＲＰ部材４１ａ、４１ｂ自身の強度低
下は防止される。また、接合部材４５ａ、４５ｂを介し
ての、さらには箱形部材４４ａ、４４ｂを介しての接合
であるから、接合部における応力集中等の不都合の発生
も緩和され、極めて強固な接合が達成される。

【００４６】図４および図５は、本発明のさらに別の実
施態様に係るＦＲＰ製接合構造体のＦＲＰ部材同士の接
合部を示している。本実施態様においては、ＦＲＰ部材
６１ａ、６１ｂは、芯材６２の両面にＦＲＰ層６３ａ、
６３ｂが配置されたサンドイッチ構造を有し、両ＦＲＰ
部材６１ａ、６１ｂの接合端部には、さらに、上下面側
に、かつ、ＦＲＰ部材６１ａ、６１ｂの幅方向に部分的
に、芯材６４とＦＲＰ層６５ａ、６５ｂからなるサンド
イッチ構造部が構成されている。ボルト６６、ナット６
７による締結部には、図５に示すように、上記芯材６４
を有するサンドイッチ構造部は設けられておらず、この
部分はくり抜かれた形状に形成されている。ＦＲＰ部材
６１ａ、６１ｂの接合端部の上下面側には、断面Ｌ字状
の接合部材６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄがフランジ
状にそれぞれ埋設されており、接合部材６８ａと６８ｂ
の平板部分６９ａ、６９ｂ同士、接合部材６８ｃと６８
ｄの平板部分６９ｃ、６９ｄ同士が、それぞれボルト６
６、ナット６７によって締結接合されている。

【００４７】このようなＦＲＰ製接合構造体において
も、各ＦＲＰ部材６１ａ、６１ｂに貫通孔を設ける必要
はなく、ＦＲＰ部材６１ａ、６１ｂ自身の強度低下は防
止される。また、接合部材６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６
８ｄを介しての接合であり、各接合部材は広い範囲にわ
たってＦＲＰ部材６１ａ、６１ｂ内に埋設されているか
ら、接合における応力集中等の不都合の発生も緩和さ
れ、極めて強固な接合が達成される。

【００４８】図６および図７は、本発明のさらに別の実
施態様に係るＦＲＰ製接合構造体のＦＲＰ部材同士の接
合部を示している。本実施態様においては、ＦＲＰ部材
１０１ａ、１０１ｂは、芯材１０２の両面にＦＲＰ層１
０３ａ、１０３ｂが配置されたサンドイッチ構造を有
し、両ＦＲＰ部材１０１ａ、１０１ｂの端部内部にＦＲ
Ｐ材とは異なる材料からなる接合部材１０５ａ、１０５
ｂが一体的に埋設されており、接合部材１０５ａ，１０
５ｂの斜視図を図８に示す。

【００４９】さらに接合部を覆うように、ＦＲＰ部材１
０１ａ、１０１ｂの上下両面にカバー部材１１１ａ、１
１１ｂが設けられており、カバー部１１１ａ、１１１ｂ
はビス１１２でＦＲＰ部材１０１ａ、１０１ｂに固定さ
れている。

【００５０】ＦＲＰ部材１０１ａ、１０１ｂを接合する
接合部材１０５ａ、１０５ｂは鋼製であり、ＦＲＰ部材
１０１ａ、１０１ｂ同士を締結するためＦＲＰ部材１０
１ａ、１０１ｂ外部に突き出して設けられる平板部分１
０７ａ、１０７ｂとＦＲＰ部材１０１ａ、１０１ｂ内部
へ設置されて、ＦＲＰ層１０３ａ、１０３ｂとの応力伝
達の役目を果たす埋設部１０６ａ、１０６ｂを持ってい
る。本実施態様の埋設部１０６ａ、１０６ｂは中空構
造となっているが、その他に例えば中実構造であった
り、発泡体が充填されていてもよい。

【００５１】平板部分１０７ａ、１０７ｂは接合端面１
１３ａ、１１３ｂとＦＲＰ層１０３ａ、１０３ｂに対し
て垂直となるように設けられている。これにより平板部
分１０７ａ、１０７ｂによって繊維の流れが阻害される
ことなくＦＲＰ層１０３ａ、１０３ｂ、ＦＲＰ層端面１
１４ａ、１１４ｂが上面、端面、下面で連続的につなが
り、強固な接合部位が確立される。

【００５２】また本実施態様では、平板を用いてＦＲＰ
部材同士の接合を行っているが、接合部分を図９に示す
ようなア）Ｈ形、イ）Ｉ形、ウ）みぞ形、エ）山形の形
材１１５ａ，１１５ｂとしてもよい。なお、図示は省略
されているが、形材１１５ａと１１５ｂとは別体の接合
部材で互いに接合されている。この場合、繊維が上面、
端面、下面へ繋がる連続性が阻害される箇所が多く発生
してしまうが、接合部分の高い曲げ剛性と軽量性を得る
ことが容易になる。したがって接合部位での高い曲げ剛
性が要求される様な場合には、上述の形材を使用するこ
とにより少ない接合箇所で要求を満足することが可能と
なり、結果としてＦＲＰ層の連続性への影響を低減でき
る場合もある。したがってこれら接合箇所の構成は要求
される剛性、強度等の条件から、平板や形材の中から最
も良い形状を選択すればよい。

【００５３】さらに本実施態様では埋設部１０６ａ、１
０６ｂと芯材１０２との間にＦＲＰ層１０４ａ、１０４
ｂを設けている。このように埋設部１０６ａ、１０６ｂ
の接合端面１１３ａ、１１３ｂの対面にＦＲＰ層１０４
ａ、１０４ｂを配設することによって、接合方向に対す
る接合部の圧縮剛性、圧縮強度を向上させることができ
る。

【００５４】埋設部１０６ａ、１０６ｂ周りのＦＲＰ層
の配置の仕方は、それぞれの接合条件によって任意に設
定すればよいが、本実施態様のように埋め込み部全周に
ＦＲＰ層を配置することにより、ねじり、曲げ、圧縮、
引張等種々の負荷状態での接合強度を効率的に得ること
ができる。

【００５５】ＦＲＰ部材１０１ａ、１０１ｂ間の接合は
接合部材１０５ａ、１０５ｂの平板部分１０７ａ、１０
７ｂを介して行われる。本実施態様ではＦＲＰ部材同士
の接合箇所に、前記ＦＲＰ部材１０１ａ、１０１ｂ及び
接合部材１０５ａ、１０５ｂとは別体の接合部材１０８
を介在させ、各々をボルト１０９とナット１１０により
締結して一体化したが、その他にも一般に機械構造物に
用いられるピン、リベット、溶接などとしてもよい。ま
た、別体の接合部材１０８を介さずに、平板部分１０７
ａ、１０７ｂを重ね合わせるようにして接合しても良
い。

【００５６】これら従来広く用いられている締結方法を
ＦＲＰ部材の接合に適用可能とすることで、接合強度、
施工性、信頼性に優れた接合方法を実現できる。

【００５７】本実施態様の特徴は、接合部材１０５ａ、
１０５ｂが部材同士の接合の役割を果たす平板部分１０
７ａ、１０７ｂと、ＦＲＰ部材内に一体的に成型されて
ＦＲＰ部材と接合部材の間の応力伝達の役割を果たす埋
設部１０６ａ、１０６ｂに明確に分かれているところに
ある。これはボルト締結などを行う接合部分は等方性で
剛性の高い金属材で構成する方が非等方性のＦＲＰ部材
を使用するよりも優れているからである。金属材を用い
ることの欠点は金属材で構成された接合部材とＦＲＰ部
材の剛性差に起因する応力集中であるが、これに対して
は内部に埋め込む金属材の部分をＦＲＰ部材と一体的に
成型することと、埋め込む部分の形状を応力を効率的に
伝達する設計とすることで緩和することができる。した
がって上述の金属材を接合部分と応力伝達部分から構成
し、これら２つの機能分離を行うことで、金属材とＦＲ
Ｐ材の双方の特徴を生かした軽量で強固、更に施工性、
信頼性の高い接合構造体が確立される。

【００５８】またサンドイッチ構造の接合体では、強度
を担う表面のＦＲＰ層と一般に強度の低い芯材に分かれ
ており、ＦＲＰ層への確実な応力伝達が求められること
からこれらの接合方法は好適である。

【００５９】さらに本実施態様では高力ボルト設計施工
指針に示されている摩擦接合方法に従って接合すること
ができる。摩擦接合は一般の鉄骨建築物の接合に広く適
用されている接合手法であり、本実施態様の平板部分１
０７ａ、１０７ｂで上記施工指針に則った摩擦接合方法
を実施することで、ボルト支圧による接合を回避し、Ｆ
ＲＰ部材の接合の場合にも鉄骨構造物と同様の接合を適
用することが可能となる。例えば、本実施態様の接合を
用いない引張強度７０ｔのブランクＦＲＰ部材に、高力
ボルト設計施工指針に示される下記摩擦接合方法を下記
条件で適用すれば、引張荷重９０ｔまで接合部の滑りが
発生しない強固な接合が得られる。

【００６０】１．高力ボルトはＭ１２のボルト（Ｆ１０
Ｔ）とナット（Ｆ１０）で部材毎に１８本使用する。

【００６１】２．高力ボルト締め付けは、所定のトルク
管理法又はナット回転法を用いる。

【００６２】もしくはトルシア型高力ボルトを用いる。

【００６３】３．平板部分１０７ａ、１０７ｂと別体の
接合部材１０８は鋼製とし、表面摩擦係数を０．４５以
上確保するため黒皮除去後、ショットブラスト処理を施
す。

【００６４】４．平板部分１０７ａ、１０７ｂは図８の
接合部材斜視図に示された各寸法を下記表１の条件で使
用する。

【００６５】

【表１】

【００６６】図１０は本発明のさらに別の実施態様に係
るＦＲＰ製接合構造体のＦＲＰ部材同士の接合部を示し
ている。本実施態様においては、ＦＲＰ部材１２１ａ、
１２１ｂは、芯材１２２の両面にＦＲＰ層１２３ａ、１
２３ｂが配置されたサンドイッチ構造を有し、両ＦＲＰ
部材１２１ａ、１２１ｂの接合端部内部にＦＲＰ材とは
異なる材料からなる接合部材１２５ａ、１２５ｂが埋設
されている。接合は図６の実施態様と同様に、平板部分
１２７ａ、１２７ｂと前記ＦＲＰ部材及び接合部材とは
別体の接合部材１２８を用いて摩擦接合した。

【００６７】さらに接合部を覆うように、ＦＲＰ部材１
２１ａ、１２１ｂの上下両面にカバー部材１３１ａ、１
３１ｂが設けられており、ビス１３２でＦＲＰ部材１３
１ａ、１３１ｂに固定されている。

【００６８】図６に示された実施例との相違点は、埋設
部１２６ａ、１２６ｂの断面形状であり、接合部材１２
５ａ、１２５ｂの斜視図を図１１に示す。接合部の適用
状況によっては図６の埋設部１２６ａ、１２６ｂの角部
四ヶ所での応力集中が問題となるような場合がある。こ
のような場合には断面形状の多角化、角部曲率の大径化
などの方法を用いてもよく、例えば本実施態様のよう
に、埋設部１２６ａ、１２６ｂの断面を円弧形状を主体
とした形状としてもよい。本実施態様では、ＦＲＰ層１
２１ａ、１２１ｂ、１２３ａ、１２３ｂ、１２４ａ、１
２４ｂがなだらかな曲面を描いて上面、端面、下面へと
連続的につながっている構成となり、埋設部１２６ａ、
１２６ｂ周りでの応力集中を大幅に低減することができ
る。埋設部１２６ａ、１２６ｂの断面形状は、本実施態
様の他にも、図１２に示されるようなコの字形（ア）、
六角形（カ）、半円形（キ）、半楕円形（ク）などが考
えられ得る。

【００６９】その他にも図１１のイ、ウ、エ、オのよう
に埋め込み部のＦＲＰ層上下面に添う部分を、テーパー
形状や階段ステップ形状等、接合端部の板厚が他の部分
よりも厚くなるようにして、接合端部で剛性が高く、次
第に剛性が変化してＦＲＰ部材のみの場合との剛性に近
づくようにすれば、同様に応力集中の発生し難い強固な
接合が得られる。

【００７０】上述したように、埋設部の断面形状、ＦＲ
Ｐ部材から露出している部分の形状、ＦＲＰ層の配置の
仕方などは様々な条件が考えられるが、それぞれの接合
実施状況に応じて、各応力状態に必要な強度、剛性、重
量、製作性、コスト等を考慮して場合に応じた最適設計
を行えばよい。

【００７１】図１３は本発明の一実施態様にかかるさら
に他のＦＲＰ製接合構造体のＦＲＰ部材同士の接合部を
示している。図１３において、８１ａ、８１ｂは、ＦＲ
Ｐ部材を示しており、本実施態様では、ＦＲＰ部材８１
ａ、８１ｂは、芯材８２の両面にＦＲＰ層８３ａ、８３
ｂが配置されたサンドイッチ構造を有している。これら
ＦＲＰ部材８１ａ、８１ｂの各接合部の内部に断面コ字
状の接合部材８８ａ、８８ｂが埋設されており、ＦＲＰ
部材８１ａ、８１ｂの各接合端部には各ＦＲＰ部材８１
ａ、８１ｂ及び接合部材８８ａ，８８ｂとは別体の接合
部材８４が設けられ、別体の接合部材８４を介して両Ｆ
ＲＰ部材８１ａ、８１ｂが接合されている。

【００７２】別体の接合部材８４は、本実施態様では金
属材からなり、斜視図を図１３に示す。別体の接合部材
８４は平板部分８５ａ、８５ｂを有している。接合部材
８８ａ、８８ｂの端面には、ナット８７が固定されてお
り、これら平板部分８５ａ、８５ｂとＦＲＰ部材８１
ａ、８１ｂ端部とが、ボルト８６、ナット８７を介して
締結により一体的に接合されている。

【００７３】このように構成されたＦＲＰ製接合構造体
においても、各ＦＲＰ部材８１ａ、８１ｂに厚さ方向に
貫通する孔を設ける必要はなく、ＦＲＰ部材８１ａ、８
１ｂ自身の強度低下は防止される。また、接合部材８８
ａ、８８ｂおよび別体の接合部材８４を介しての接合で
あり、接合部材８８ａ、８８ｂは広い範囲にわたってＦ
ＲＰ部材８１ａ、８１ｂ内に埋設されているから、接合
における応力集中等の不都合の発生も緩和され、きわめ
て強固な接合が達成される。

【００７４】上記のような各実施態様に係る接合によ
り、２個以上のＦＲＰ部材が一体的に接合されたＦＲＰ
製接合構造体を構成することができ、一体化されたＦＲ
Ｐ製接合構造体は、全体にわたって優れた強度、剛性を
発揮できる。このようなＦＲＰ製接合構造体は、とくに
大型の建築部材、たとえば大型のＦＲＰ製屋根構造体に
好適である。

【００７５】図１５は、本発明の一実施態様に係るＦＲ
Ｐ製屋根構造体を示している。図１５において、７１は
一本のＦＲＰ製屋根構造体全体を示しており、該ＦＲＰ
製屋根構造体７１は、その長手方向において、分割部７
２（本実施態様では２箇所）を有している。この分割部
７２は、たとえば前述のようなＦＲＰ製接合構造体にお
ける接合部によって構成されたものである。一体接合化
前の各ＦＲＰ部材７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、それぞれ
前述の如きサンドイッチ構造を有し、各ＦＲＰ部材同士
が長手方向に２個以上接合されることによって一体化物
としてのＦＲＰ製屋根構造体７１が構成されている。個
々のＦＲＰ部材７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、４〜２０ｍ
の範囲の長さを有し、運搬、現場接合の両面から容易化
がはかられている。

【００７６】各ＦＲＰ部材同士の接合には、前述のよう
な、接合部材が用いられており、接合部は極めて強固な
一体化構造となっている。

【００７７】このようなＦＲＰ製屋根構造体７１におい
ては、各ＦＲＰ部材はサンドイッチ構造により軽量であ
りながら高強度、高剛性を有し、かつ、各ＦＲＰ部材が
接合されたＦＲＰ製屋根構造体７１は、全体としても極
めて高強度、高剛性特性を有するから、従来必要であっ
たフレームを不要化、またはごく僅かとすることがで
き、屋根を葺き直す際の施工期間を短縮できるととも
に、コストも低減できる。

【００７８】また、各ＦＲＰ部材の長さも４〜２０ｍの
範囲に納めてあるので運搬も容易であり、かつ、前述の
如き接合部材を介しての接合により、施工現場で容易に
必要な長さのＦＲＰ製屋根構造体に構成することができ
る。したがって、施工の容易化、コストダウンも併せて
達成される。しかも、屋根の大きさに自由に対応するこ
とが可能であり、大型の屋根材も容易に構成できる。さ
らに、接合部材や、接合部の構造、たとえば図１〜図１
４などに示した構造のうちいずれの構造を選択するかに
よって、種々の建物への対応も可能になる。さらにま
た、接合部に前述の如きカバー部材を設けることによ
り、雨水等のシールも完全に行うことができる。

【００７９】上記のようなＦＲＰ製屋根構造体７１は、
たとえば図１６や図１７に示すように、その幅方向に複
数連接することができる。図１６は２個連接した場合
を、図１７は多数連接した場合をそれぞれ示している。
連接の方法は、接着によってもよく、図１〜図１４に示
したと同様の接合構造を採用してもよく、従来と同様の
重ね継手構造を採用してもよい。このような幅方向への
連接により、所望の大型の屋根材を極めて効率よく構成
することができる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＦＲＰ製
接合構造体によれば、ＦＲＰ部材同士を一体接合化し
た、強度、剛性の極めて高いＦＲＰ製接合構造体を達成
でき、大型の建築部材等に好適なＦＲＰ構造体を安価に
提供できる。

【００８１】また、本発明のＦＲＰ製屋根構造体によれ
ば、運搬の際には比較的短尺でありながら、現場で容易
に長尺のＦＲＰ製屋根構造体に構成でき、施工期間の短
い安価なＦＲＰ製屋根構造体を提供することができる。
また、個々の屋根に応じて実質的に自由に大きさ等を設
定できるから、施工の容易化、施工費用全体の低減をは
かることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製接合構造体
の接合部の縦断面図である。

【図２】本発明の別の実施態様に係るＦＲＰ製接合構造
体の接合部の縦断面図である。

【図３】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製接
合構造体の接合部の縦断面図である。

【図４】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製接
合構造体の接合部の縦断面図である。

【図５】図４のＦＲＰ製接合構造体の部分平面図であ
る。

【図６】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製接
合構造体の接合部の縦断面図である。

【図７】図６のＦＲＰ製接合構造体の部分平面図であ
る。

【図８】図６のＦＲＰ製接合構造体に用いられている接
合部材の斜視図である。

【図９】本発明の実施態様に係わる接合形態の斜視図で
ある。

【図１０】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製
接合構造体の接合部の縦断面図である。

【図１１】図９のＦＲＰ製接合構造体に用いられている
接合部材の斜視図である。

【図１２】本発明の実施態様に係る接合部材の例の断面
図である。

【図１３】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製
接合構造体の接合部の縦断面図である。

【図１４】図１２のＦＲＰ製接合構造体に用いられてい
る接合部材の斜視図である。

【図１５】本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製屋根構造
体の概略平面図である。

【図１６】本発明の別の実施態様に係るＦＲＰ製屋根構
造体の概略平面図である。

【図１７】本発明のさらに別の実施態様に係るＦＲＰ製
屋根構造体の概略平面図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、２１ａ、２１ｂ、４１ａ、４１ｂ、６１
ａ、６１ｂ、８１ａ、８１ｂ、１０１ａ、１０１ｂ、１
２１ａ、１２１ｂ・・・ＦＲＰ部材２、２２、４２、６２、８２、１０２、１２２・・・
芯材３ａ、３ｂ、２３ａ、２３ｂ、４３ａ、４３ｂ、６３
ａ、６３ｂ、８３ａ、８３ｂ、１０３ａ、１０３ｂ、１
０４ａ、１０４ｂ、１２３ａ、１２３ｂ、１２４ａ、
１２４ｂ、・・・ＦＲＰ層４ａ、４ｂ、２５ａ、２５ｂ、４５ａ、４５ｂ、６８
ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄ、１０５ａ、１０５ｂ、１
２５ａ、１２５ｂ・・・接合部材４８ａ、４８ｂ、８４、１０８、１３８・・・別体
の接合部材５ａ、５ｂ、２６ａ、２６ｂ、４６ａ、４６ｂ、６９
ａ、６９ｂ、６９ｃ、６９ｄ、８５ａ、８５ｂ、８８
ａ、８８ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、１２７ａ、１２７ｂ
・・・平板部分６、２８、４９、６６、８６、１０９、１２９・・・
ボルト７、２９、５０、６７、８７、１１０・・・ナット８ａ、８ｂ、２４ａ、２４ｂ、４４ａ、４４ｂ・・・
箱形部材９ａ、９ｂ、２７ａ、２７ｂ、４７ａ、４７ｂ・・・
接合部材の脚部１０ａ、１０ｂ、３０ａ、３０ｂ、５１ａ、５１ｂ、１
１１ａ、１１１ｂ、１３１ａ、１３１ｂ・・・カバ
ー部材１１、３１、５２、１１２、１３２・・・ビス６４・・・芯材６５ａ、６５ｂ・・・ＦＲＰ層７１・・・ＦＲＰ製屋根構造体７２・・・分割部７３ａ、７３ｂ、７３ｃ・・・ＦＲＰ部材１０６ａ、１０６ｂ、１２６ａ、１２６ｂ・・・埋
設部１１３ａ、１１３ｂ・・・接合端面１１４ａ、１１４ｂ・・・ＦＲＰ層端面１１５ａ、１１５ｂ・・・形材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｅ０４Ｄ 3/368 Ｅ０４Ｃ 2/50 Ｒ // Ｂ２９Ｋ 67:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＦＲＰ部材同士の接合部分内部に、ＦＲＰ
材とは異なる材料からなる接合部材を設置した構造であ
って、前記ＦＲＰ部材を前記接合部材を介して接合した
ことを特徴とするＦＲＰ製接合構造体。
【請求項２】接合部材がＦＲＰ部材内部に一体成型され
ている部分を少なくとも有することを特徴とする請求項
１に記載のＦＲＰ製接合構造体
【請求項３】接合部材の一部がＦＲＰ部材外部に露出し
ている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ＦＲＰ製接合構造体。
【請求項４】露出している接合部材の一部が平板部分を
有し、該平板部分同士を接合することにより、ＦＲＰ部
材同士を接合することを特徴とする請求項３に記載のＦ
ＲＰ製接合構造体。
【請求項５】平板部分の面がＦＲＰ部材の上下面と端面
に対して垂直、もしくはそれに近い角度で突き出して設
けられていることを特徴とする請求項４に記載のＦＲＰ
製接合構造体。
【請求項６】平板部分を重ね合わせて、接合することを
特徴とする請求項４または５のいずれかに記載のＦＲＰ
製接合構造体。
【請求項７】接合部材の露出している部分がＨ形、Ｉ
形、みぞ形、または山形の形状を有する形材であること
を特徴とする請求項３に記載のＦＲＰ製接合構造体。
【請求項８】ＦＲＰ部材同士の接合箇所に、前記ＦＲＰ
部材及び接合部材とは別体の接合部材を介在させ、各々
を接合し一体化したことを特徴とする請求項３〜５また
は７のいずれかに記載のＦＲＰ製接合構造体。
【請求項９】降伏応力に近い力で締め付けられる高力ボ
ルトを用いて部材同士を締結し、接合したことを特徴と
する請求項３〜８のいずれかに記載のＦＲＰ製接合構造
体。
【請求項１０】接合部材が、ＦＲＰ部材内部に全て埋設
されている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ＦＲＰ製接合構造体。
【請求項１１】ＦＲＰ部材同士の接合箇所に、前記ＦＲ
Ｐ部材及び接合部材とは別体の接合部材を介在させ、各
々を接合し一体化したことを特徴とする請求項１０に記
載のＦＲＰ製接合構造体。
【請求項１２】接合部材のＦＲＰ部材内部に設置された
埋設部が、ＦＲＰ層に添うように形成された部分を有す
ること特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のＦ
ＲＰ製接合構造体。
【請求項１３】埋設部のＦＲＰ部材端部側の板厚が他の
部分よりも厚いことを特徴とする請求項１２に記載のＦ
ＲＰ製接合構造体。
【請求項１４】接合部材が金属材からなることを特徴と
する請求項１〜１３のいずれかに記載のＦＲＰ製接合構
造体。
【請求項１５】ＦＲＰ部材が、芯材の両面にＦＲＰ層が
配設されたサンドイッチ構造を有することを特徴とする
請求項１〜１４のいずれかに記載のＦＲＰ製接合構造
体。
【請求項１６】ＦＲＰ部材にＦＲＰ製箱形部材が内設さ
れ、接合部材が該箱形部材に接合されていることを特徴
とする請求項１〜１５のいずれかに記載のＦＲＰ製接合
構造体。
【請求項１７】請求項１〜１６のいずれかに記載のＦＲ
Ｐ製接合構造体を有することを特徴とするＦＲＰ製屋根
構造体。
【請求項１８】ＦＲＰ部材同士を長手方向に２個以上接
合したことを特徴とする請求項１７に記載のＦＰＲ製屋
根構造体。
【請求項１９】個々のＦＲＰ部材が４〜２０ｍの長さを
有することを特徴とする請求項１７または１８のいずれ
かに記載のＦＲＰ製屋根構造体。
【請求項２０】ＦＲＰ部材同士を長手方向に２個以上接
合したＦＲＰ製屋根構造体が、幅方向に複数連接されて
いることを特徴とする請求項１８または１９のいずれか
に記載のＦＲＰ製屋根構造体。