JP2000336839A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 建築用構造材
【特許請求の範囲】
【請求項１】 柱および梁等に用いられる建築用構造材であって、鋼製の芯材（１）と、芯材（１）に密接状に被覆せられたアルミニウム押出形材製被覆材（２）とよりなる、建築用構造材。
【請求項２】 アルミニウム押出形材製被覆材（２）が、長手方向に二分された分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）によって構成され、これらの分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）が鋼製芯材（１）に嵌め被せられて、分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の接続縁部（３ａ）（３ｂ）同士が突き合わせ溶接により結合されている、請求項１記載の建築用構造材。
【請求項３】 アルミニウム押出形材製被覆材（２）が中空であり、この中空被覆材（２）の内部に、鋼製芯材（１）が圧入せられている、請求項１記載の建築用構造材。
【請求項４】 アルミニウム押出形材製被覆材（２）の外面に、１つまたは複数の連結用ヒレ状凸部（８）が長手方向に伸びるように設けられている、請求項１記載の建築用構造材。
【請求項５】 アルミニウム押出形材製分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の左右両側壁部（３）（３）の接続縁部（３ａ）（３ｂ）同士の突き合わせ溶接が、ＦＳＷ溶接（摩擦攪拌溶接）である、請求項２記載の建築用構造材。
【請求項６】 分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の左右両側壁部（３）（３）の接続縁部（３ａ）（３ｂ）に、外方凸部（７）（７）を設けて、これらの接続縁部（３ａ）（３ｂ）の肉厚を、左右両側壁部（３）（３）の他の部分よりもそれぞれ厚くする、請求項２または５記載の建築用構造材。
【請求項７】 鋼製芯材（１）が、横断面略Ｈ形を有するＨ型鋼よりなるものである、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の建築用構造材。
【請求項８】 建築用構造材（１０）の横断面略コ形を有するアルミニウム押出形材製分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の連結壁部（４）（４）のそれぞれ左右両側縁寄り部分に、張出壁部（７）（７）（７）（７）が互いに対向状に設けられており、分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の左右両側壁部（３）（３）と、これらの張出壁部（７）（７）（７）（７）との間に、芯材（１）の左右両側壁部（１ａ）（１ｂ）が嵌め入れられて、かつ互いに対向する張出壁部（７）（７）の先端部（７ａ）（７ａ）同士の間に、Ｈ型鋼よりなる芯材（１）の連結壁部（１ｃ）の左右両側縁寄り部分が挾み止められている、請求項７に記載の建築用構造材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、柱および梁等に用いられる建築用構造材に関する。
【０００２】
この明細書において、アルミニウムとは、純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含んで意味するものとする。
【０００３】
【従来の技術】
従来、建築物の柱や梁の使用材料は、木材、鉄、コンクリートに限定されていたが、建築基準法の改正により近い将来、アルミニウム材も建築用構造材の材料として使用出来るようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなアルミニウム材の建築用構造材への使用は、軽量でしかもその加工容易性のために種々の形状のものが製作可能であるという利点はあるが、反面、防火性・耐火性に劣り、強度的にも充分でないという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、アルミニウム材を使用してしかも防火性・耐火性がすぐれており、かつ充分に高い強度を有する、建築用構造材を提供しようとするにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明による建築用構造材は、柱および梁等に用いられる建築用構造材であって、鋼製の芯材と、芯材に密接状に被覆せられたアルミニウム押出形材製被覆材とよりなることを特徴としている。
【０００７】
ここで、アルミニウム押出形材製被覆材が中空である場合には、この中空被覆材の内部に鋼製芯材が圧入せられることにより、建築用構造材となされるものである。
【０００８】
また、アルミニウム押出形材製被覆材が、長手方向に二分された分割被覆材によって構成される場合には、これらの分割被覆材が鋼製芯材に嵌め被せられて、分割被覆材の接続縁部同士が突き合わせ溶接により結合されることにより、建築用構造材となされるものである。
【０００９】
建築用構造材のアルミニウム押出形材製被覆材の外面には、場合によっては、１つまたは複数の連結用ヒレ状凸部が長手方向に伸びるように設けられる。
【００１０】
アルミニウム押出形材製分割被覆材の左右両側壁部の接続縁部同士の突き合わせ溶接が、ＦＳＷ溶接（摩擦攪拌溶接）である。
分割被覆材の左右両側壁部の接続縁部に、外方凸部を設けて、これらの接続縁部の肉厚を、左右両側壁部の他の部分よりもそれぞれ厚くする。
鋼製芯材が、横断面略Ｈ形を有するＨ型鋼よりなるものである。
建築用構造材の横断面略コ形を有するアルミニウム押出形材製分割被覆材の連結壁部のそれぞれ左右両側縁寄り部分に、張出壁部が互いに対向状に設けられており、分割被覆材の左右両側壁部と、これらの張出壁部との間に、芯材の左右両側壁部が嵌め入れられて、かつ互いに対向する張出壁部の先端部同士の間に、Ｈ型鋼よりなる芯材の連結壁部の左右両側縁寄り部分が挾み止められている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
この発明の第１実施形態を示す図１を参照すると、この発明による建築用構造材（１０）は、柱および梁等に用いられるものであって、横断面略方形の鋼製の芯材（１）と、芯材（１）に密接状に被覆せられたアルミニウム押出形材製被覆材（２）とよりなるものである。
【００１３】
ここで、鋼製の芯材（１）としては、ＳＵＳ３０４、ＳＴＫＭ３０４、ＳＳ４００などであって、例えば厚さ２〜５ｍｍのものを使用する。
【００１４】
また、アルミニウム押出形材製被覆材（２）としては、Ａ５０８３Ｓ−Ｈ１１２、Ａ６０６３Ｓ−Ｔ５、Ａ６Ｎ０１Ｓ−Ｔ５，−Ｔ６、Ａ６０６１Ｓ−Ｔ６などであって、例えば厚さ３〜１０ｍｍのものを使用する。
【００１５】
この第１実施形態では、アルミニウム押出形材製被覆材（２）が長手方向に二分されたアルミニウム押出形材製分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）によって構成されている。
【００１６】
各分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）は、それぞれ左右両側壁部（３）（３）とこれらを互いに連結する連結壁部（４）とによって横断面略コ形を有するものとなされている。これらの分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）が互いに凹状部を内側にして対向せしめられて、鋼製芯材（１）に嵌め被せられ、分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の左右両側壁部（３）（３）の接続縁部（３ａ）（３ｂ）同士がそれぞれ突き合わせ溶接により結合され、接続縁部（３ａ）（３ｂ）同士の間には接合部（５）（５）が形成されている。
【００１７】
アルミニウム押出形材製分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の左右両側壁部（３）（３）の接続縁部（３ａ）（３ｂ）同士の突き合わせ溶接は、例えばＦＳＷ溶接（摩擦攪拌溶接）、ミグ溶接（ＭＩＧ溶接）、およびティグ溶接（ＴＩＧ溶接）などにより行なうのが、好ましい。
【００１８】
なおこの場合、突き合わせ溶接が行なわれやすいように、例えば図２の第１変形例に示すように、分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の左右両側壁部（３）（３）の接続縁部（３ａ）（３ｂ）に、外方凸部（７）（７）を設けて、これらの接続縁部（３ａ）（３ｂ）の肉厚を、例えば左右両側壁部（３）（３）の他の部分の１．１〜２．０倍程度にそれぞれ厚くするようにすると良い。
【００１９】
この発明による上記第１実施形態の建築用構造材（１０）によれば、被覆材（２）がアルミニウム押出形材製であるから、軽量でしかもその加工容易性のために種々の形状のものが製作可能であるとともに、外観が非常に綺麗であり、かつデザイン性にすぐれている。そして、建築用構造材（１０）の芯材（１）として鋼材を用いているから、例えば該構造材（１０）を用いた建築物が火災等により熱せられた場合、アルミニウム押出形材製被覆材（２）は約６６０℃付近で融解するが、鋼製の芯材（１）は約１４００℃に至らないと融解せず、従って構造材（１０）は、防火性・耐火性にすぐれており、高温においても柱や梁の建築構造材としての強度が低下せず、安全性が非常に高いものである。
【００２０】
また、建築用構造材（１０）の被覆材（２）が、横断面略コ形を有するアルミニウム押出形材製分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）によって構成されているから、これら２つのアルミニウム押出形材を結合させて、大型の建築用構造材（１０）を容易に製作することができるという利点がある。
【００２１】
つぎに、この発明の第２実施形態を示す図３を参照すると、鋼製芯材（１）が、横断面略Ｈ形を有するＨ型鋼よりなっている。
【００２２】
そして、このＨ型鋼よりなる芯材（１）の左右両側壁部（１ａ）（１ｂ）が、アルミニウム押出形材製分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の突き合わせ溶接により結合された左右両側壁部の内面に密接状に当接せしめられ、芯材（１）の左右両側壁部（１ａ）（１ｂ）の中央部同士を連結する連結壁部（１ｃ）の左右両側縁部が、分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の左右両側壁部（３）（３）の接続縁部（３ａ）（３ｂ）の溶接部（５）（５）に対向するように位置せしめられている。
【００２３】
この発明の第２実施形態の建築用構造材（１０）によれば、鋼製芯材（１）がＨ型鋼よりなるものであるから、上記第１実施形態の建築用構造材（１０）の４つの側壁部を有する横断面略方形の鋼製の芯材（１）に比べて、３つの壁部（１ａ）（１ｂ）（１ｃ）を有するだけであり、従って使用材料が少なくてすむとともに、軽量であり、しかも建築物が火災等の場合にも、構造材（１０）は、すぐれた防火性と耐火性を有しているとともに、高温においても柱や梁の建築用構造材として充分に高い強度を有し、同様に安全性が非常に高いものである。
【００２４】
この発明の第３実施形態を示す図４を参照すると、建築用構造材（１０）の横断面略コ形を有するアルミニウム押出形材製分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の連結壁部（４）（４）のそれぞれ左右両側縁寄り部分に、張出壁部（７）（７）（７）（７）が互いに対向状に設けられており、分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）の左右両側壁部（３）（３）と、これらの張出壁部（７）（７）（７）（７）との間に、芯材（１）の左右両側壁部（１ａ）（１ｂ）が丁度嵌め入れられて、かつ互いに対向する張出壁部（７）（７）の先端部（７ａ）（７ａ）同士の間には、Ｈ型鋼よりなる芯材（１）の連結壁部（１ｃ）の左右両側縁寄り部分が挾み止められている。
【００２５】
従って、この発明の第３実施形態の建築用構造材（１０）によれば、鋼製芯材（１）と分割被覆材（２Ａ）（２Ｂ）とがしっかりと組み合わせられており、建築物の構造材を構成する通常の状態において非常にすぐれた機械的強度を有していて、いわゆるガタツキがなく、耐震性にすぐれているとともに、建築物の火災等の場合にも、構造材（１０）はすぐれた防火性および耐火性と、充分に高い強度を有しており、安全性が非常に高いものである。
【００２６】
この発明の第４実施形態を示す図５を参照すると、建築用構造材（１０）のアルミニウム押出形材製被覆材（２）が横断面略方形の中空体であり、該中空被覆材（２）の内部にこれより小さい横断面略方形の鋼製芯材（１）が圧入せられて、被覆材（２）が芯材（１）に密接状に嵌め被せられている。
【００２７】
このような第４実施形態の建築用構造材（１０）によれば、上記第１実施形態の場合に比べて、突き合わせ溶接の手間を省略することができ、それだけ製造コストが安くつくとともに、被覆材（２）の左右両側壁部には接合部が存在しないから、建築物の火災等の場合に、建築用構造材（１０）のアルミニウム押出形材製被覆材（２）の部分が溶融しにくく、構造材（１０）はより一層すぐれた防火性および耐火性を有するとともに、充分に高い強度を有し、安全性がより一層高いものである。
【００２８】
なおこの場合、例えば図６の第２変形例に示すように、建築用構造材（１０）のアルミニウム押出形材製被覆材（２）が横断面円形の中空体であり、この中空被覆材（２）の内部にこれより小さい横断面円形の鋼製芯材（１）が圧入せられて、被覆材（２）が芯材（１）に密接状に嵌め被せられていても良い。
【００２９】
また、中空状のアルミニウム押出形材製被覆材（２）の横断面形状は、その他の形状であっても良く、かつこの中空被覆材（２）の内部に圧入される鋼製芯材（１）の横断面形状も、その他の形状であっても良いものである。
【００３０】
つぎに、この発明の第５実施形態を示す図７を参照すると、横断面略円形のアルミニウム中空押出形材製被覆材（２）の外面の４箇所に、横断面略Ｖ形に配置された合計８つの連結用ヒレ状凸部（８）が長手方向に伸びるように設けられている。このような第５実施形態の建築用構造材（１０）によれば、これらを建築物の柱や梁に用いた場合に、建築用の他の横材や縦材に対し、連結用ヒレ状凸部（８）および継手部材（図示略）を介してきわめて簡単にかつ強固に連結することができて、非常に便利であるのは勿論、アルミニウム中空押出形材製被覆材（２）の外面の４箇所に横断面略Ｖ形に配置された合計８つの連結用ヒレ状凸部（８）によって被覆材（２）を補強することができ、構造材（１０）は非常に高い強度を有するとともに、建築物の火災等の場合に、連結用ヒレ状凸部（８）の存在によってアルミニウム押出形材製被覆材（２）が溶融しにくく、構造材（１０）はより一層すぐれた防火性および耐火性を有していて、安全性が非常に高いものである。
【００３１】
なお、例えば図８の第３変形例に示すように、建築用構造材（１０）のアルミニウム押出形材製被覆材（２）が横断面方形の中空体であり、この中空被覆材（２）の内部にこれより小さい横断面方形の鋼製芯材（１）が圧入せられて、被覆材（２）が芯材（１）に密接状に嵌め被せられていても良い。そして、この第３変形例では、横断面略方形のアルミニウム中空押出形材製被覆材（２）の四隅に、横断面略Ｖ形に配置された合計８つの連結用ヒレ状凸部（８）が長手方向に伸びるように設けられている。
【００３２】
このような第３変形例の建築用構造材（１０）によれば、上記第６実施形態の場合と全く同様の利点がある。
【００３３】
さらに、例えば図９の第４変形例に示すように、建築用構造材（１０）の横断面方形でかつ連結用ヒレ状凸部（８）付きのアルミニウム押出形材製被覆材（２）に対して、これの内部にこれより小さいＨ型鋼よりなる芯材（１）が圧入せられて、被覆材（２）が芯材（１）に密接状に嵌め被せられていても良い。
【００３４】
このような第４変形例の建築用構造材（１０）によれば、上記第２実施形態、第４実施形態、および第３変形例の場合と同様の利点がある。
【００３５】
【発明の効果】
この発明は、上述のように、請求項１記載の柱および梁等に用いられる建築用構造材は、鋼製の芯材と、芯材に密接状に被覆せられたアルミニウム押出形材製被覆材とよりなるもので、被覆材がアルミニウム押出形材製であるから、軽量でしかもその加工容易性のために種々の形状のものが製作可能であるとともに、外観が非常に綺麗であり、かつデザイン性にすぐれている。そして、建築用構造材の芯材として鋼材を用いているから、該構造材を用いた建築物が火災等により熱せられた場合に、アルミニウム押出形材製被覆材は約６６０℃付近で融解するが、鋼製の芯材は約１４００℃に至らないと融解せず、従って構造材は、防火性・耐火性にすぐれており、高温においても柱や梁の建築構造材としての強度が低下せず、安全性が非常に高いものであるという効果を奏する。
【００３６】
また請求項２記載の建築用構造材は、アルミニウム押出形材製被覆材が、長手方向に二分された分割被覆材によって構成され、これらの分割被覆材が鋼製芯材に嵌め被せられて、分割被覆材の接続縁部同士が突き合わせ溶接により結合されているもので、建築用構造材の被覆材が、長手方向に二分された例えば横断面略コ形を有するアルミニウム押出形材製分割被覆材によって構成されているから、これら２つのアルミニウム押出形材を結合させて、大型の建築用構造材を容易に製作することができるという効果を奏する。
【００３７】
さらに、請求項３記載の建築用構造材は、アルミニウム押出形材製被覆材が中空であり、この中空被覆材の内部に鋼製芯材が圧入せられているものであるから、中空被覆材の製造コスト、ひいては建築用構造材の製造コストが安くつくとともに、被覆材に接合部が存在しないため、建築物の火災等においては、建築用構造材のアルミニウム押出形材製被覆材部分が溶融しにくく、従ってすぐれた防火性および耐火性を有するとともに、高温においても柱や梁の建築構造材としての強度が低下せず、安全性が非常に高いものであるという効果を奏する。
【００３８】
また、請求項４記載の建築用構造材は、アルミニウム押出形材製被覆材の外面に、１つまたは複数の連結用ヒレ状凸部が長手方向に伸びるように設けられているから、これらの建築用構造材を建築物の柱や梁に用いた場合に、建築用の他の横材や縦材に対し、連結用ヒレ状凸部および継手部材を介してきわめて簡単にかつ強固に連結することができて、非常に便利であるのは勿論、アルミニウム中空押出形材製被覆材の外面に設けられた連結用ヒレ状凸部によって被覆材を補強することができ、建築用構造材は非常に高い強度を有するとともに、建築物の火災等の場合に、連結用ヒレ状凸部の存在によってアルミニウム押出形材製被覆材が溶融しにくく、構造材はより一層すぐれた防火性および耐火性を有していて、安全性が非常に高いものであるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
この発明の第１実施形態を示す部分斜視図である。
【図２】
図１の実施形態の第１変形例を示す部分斜視図である。
【図３】
この発明の第２実施形態を示す部分斜視図である。
【図４】
この発明の第３実施形態を示す部分斜視図である。
【図５】
この発明の第４実施形態を示す部分斜視図である。
【図６】
図５の第４実施形態の第２変形例を示す部分斜視図である。
【図７】
この発明の第５実施形態を示す部分斜視図である。
【図８】
図７の第５実施形態の第３変形例を示す部分斜視図である。
【図９】
図７の第５実施形態の第４変形例を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
１ 鋼製の芯材
２ アルミニウム押出形材製被覆材
２Ａ 横断面略コ形の分割被覆材
２Ｂ 横断面略コ形の分割被覆材
３，３ 左右側壁部
３ａ 接続縁部
３ｂ 接続縁部
５ 接合部
８ 連結用ヒレ状凸部