JP2009046830A - 耐力床 - Google Patents

Abstract

【課題】適度な採光性を備え、十分な強度を有し構造が簡単で建物の床材として好適な耐力床を提供する。
【解決手段】耐力床は、パネル材１２と天板とによって構成される。パネル材１２は光透過性のＦＲＰからなり、格子形状のリブ構造を有する。天板はポリカーボネートからなる板材である。パネル材１２は、外枠と格子形状を構成するリブからなり、各格子に貫通孔２０が形成されている。パネル材１２の貫通孔２０の両側面は下側が徐々に広がるテーパ状に形成される。貫通孔２０内には所定厚みを有するブロック形状の係合具２６が嵌入される。この係合具２６の側面は貫通孔２０の両側面と同様のテーパ状に形成されるので、互いの接触面積が増加して係合具２６の格子内に対する摩擦保持力が向上し、係合具２６がパネル材１２から下側に抜けることを防止できる。係合具２６にコーチボルト２８を挿通し、受け材２４に固定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、地震、風等の建物に加わる水平荷重に抗する耐力床に関し、特に採光性を有する耐力床に関する

在来軸組工法住宅において、耐力壁は非常に重要な耐力要素であるが、水平構面を構成する床材も耐力壁を有効に働かせるために重要な耐力要素である。耐力壁の不均等な配置の建物や、大きな開放的な空間である吹き抜けを作る等の設計の自由度を上げるという点において、床構造も非常に重要視されている。

従来、建物の床材として、格子状に組んだ樹脂マットにタイルを取り付けた床材が特許文献１に開示されている。しかしこの床材は樹脂マットの各格子間にそれぞれタイルを取り付ける構造であるため、部品点数が多く、床材の組立作業が面倒である。

一方、従来の格子状パネル材の取付方法として、格子内に凹型断面の取付金具を嵌挿し、この取付金具をパネル取付用の取付部とボルト等の止着手段によって連結してパネルを固定する取付方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。この取付方法は、取付金具がパネル上に露出して外観を損なうことなく、パネルを固定できるようにするものであるが、品確法でいう床倍率で最高値の構造用合板（厚み２４ｍｍ）の持つ床倍率３．０程度、又はそれ以上の床倍率を持つ耐力床を得ることができない。
特開平８−１３５１４８号公報 特開平１１−２２９５０５号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、適度な採光性を備えるとともに、十分な強度を有し構造が簡単で建物の床材として好適な耐力床を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、縦方向及び横方向に複数の格子状のリブが形成された光透過性の合成樹脂製のパネル材を建物の床材として備え、該パネル材の格子内に形成された貫通孔にブロック形状の係合具が嵌入され、該係合具が結合手段を介して建物の受け材に固定されてなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記床材には天板が取り付けられ、該天板は光透過性及び光拡散性を有するポリカーボネートからなることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記係合具は樹脂製、又は金属製であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、耐力床のパネル材を合成樹脂製によって製造するとともに、縦方向及び横方向に複数の格子状リブを形成したので、軽量でかつ簡単な構成で高い耐震性能を有する耐力床を提供できる。また、請求項１の耐力床は、パネル材が光透過性を有しているため、階下への太陽光の取り込みや、階上への視界の圧迫感の低減できる。また水平構面の耐力を有することができる。また、水平構面の剛性が低い既存住宅において、空間部分への新たな水平構面の補強（建物の吹き抜けなどの空間部分に新しい床面を作ること）として耐震補強を行った場合、格子部分から床が形成される為に、通気性があり、また採光が可能なため、吹き抜けに近い構造とすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、パネル材に取り付けられる天板はポリカーボネートからなるため、構造が簡単で組立作業が容易となり、単位厚さあたりの強度が向上し、耐力床の軽量化を図ることができる。他の透明材料であるガラスと比べた場合、単位厚さあたりの強度が強いため、天板の厚みを薄くできる。また、ガラスより密度が小さいために重量を軽くできるので、耐力床が大型化しても組立作業が容易である。その他の透明樹脂材料としてはアクリル樹脂や透明塩化ビニル樹脂があるが、アクリル樹脂は、単位厚さあたりの強度が小さく、かつ可燃性樹脂であること、透明塩化ビニル樹脂も単位厚さあたりの強度が小さく、建材用途としては不向きである。また、天板は光透過性と光拡散性を有するので適度な採光性と目隠し性を備えた耐力床を得ることができる。

請求項３の発明によれば、パネル材の格子内に嵌入されて受け材に対しボルト等の結合手段により取付けられる係合具が、単なる板金等の板状ではなく、所定厚さを有するブロック形状であるため、係合具が格子から抜け難くなり、上方から見て、開口部が略正方形になる格子であれば係合具を格子内に嵌入する際の方向性がないので取付作業が簡便となる。また、板金性の係合具の場合に必要となる折り曲げ加工のような加工作業が不要となるので、係合具の成形性が向上する。ブロック形状を形成する係合具の四側面を格子壁面に接触する形状とすれば、パネル材に対する摩擦保持力が増加し、強固に固定することができる。また、係合具の抜け止めのための機構が不要となり、部品点数が減少するとともに取付作業が容易となる。更に、係合具を樹脂製とすると、係合具の軽量化を図ることができ、さび等の腐食の心配が無くなる。また、係合具を硬質の天然ゴムや合成ゴム等で形成すれば、リブにテーパ面を形成した場合にこのテーパ形状に合わせて係合具の形状が変化するので、テーパ面との接触面積を増加させるために係合具自体をテーパ加工する必要がなくなり、加工性のよい係合具を得ることができる。更に、係合具を金属とすると、厚みが薄くても十分な強度を得ることができるので、係合具を薄いブロック状に形成することができ、成形が容易となり、作成費用が低減する。もちろん用途によっては、金属からなる立方体の形状に近いブロック状にしてもよい。

本発明の構成とすることで、特に木造住宅の在来軸組工法住宅、その中でも内部に吹き抜け空間をもつ住宅の耐震性、採光性や通気性をより上げることができる。また、本発明の耐力床に従来の耐力壁を追加する事でより一層耐震性をあげることができるために、住宅の壁の構成の自由度（例えば、室内の内壁が減らせて広い空間が作れる）がます、また、吹き抜けなどの空間を従来よりも大きく取り入れる事ができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る耐力床の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、採光性能を有する耐力床１０の要部斜視図である。同図に示す耐力床１０は、パネル材１２と天板１４とによって構成される。パネル材１２は光透過性のＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック（合成樹脂製））からなり、格子形状のリブ構造を有する。天板１４はポリカーボネートからなる板材である。パネル材１２は図２の如く、外枠１６と格子形状を構成するリブ１８からなり、各格子に貫通孔２０が形成されている。これにより、十分な強度を有し、かつ軽量なパネル材１２を得ることができる。

実施の形態の耐力床１０は、パネル材１２と天板１４のみ（パネル材１２のみでもよい）の簡単な構造で構成され、作業者はパネル材１２のリブ１８の表面と天板１４の下面とを接着剤等により接着して耐力床１０の床材を作成することができるので、組立作業が容易となる。また、パネル材１２は軽量であるため、パネル材１２が大型化しても重くならず、組立作業が容易となる。なお、パネル材１２と天板１４はネジ等の固定手段を用いて接合することも可能である。また、パネル材１２は菱形の貫通孔を有するリブ構造、あるいは対向する１辺の外枠１６間に複数本平行に形成されるリブ構造であってもよいし、天板１４の全面ではなく一部に設けられるリブ構造であってもよい。また、パネル材１２の使用用途により、パネル材１２の両面（表裏面）にそれぞれ天板１４を取り付けてもよい。

パネル材１２と天板１４は透明性と光拡散性を有し、パネル材１２の貫通孔２０からの視認性も天板１４の光拡散性により目隠し効果が発揮されるため耐力床１０全体として適度な採光性と目隠し性を得ることができる。したがって、耐力床１０を建物の天井材に用いても天井裏の配線等が見えることはなく、見栄えが悪くなることはない。

天板１４が有する光拡散性は天板１４の表面を粗面加工することで発現してもよいし、天板１４の板材内部で光拡散性を発現させてもよい。この光拡散性は、ヘーズ値（曇価値）で定義し、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１（１９９７年）に基づく測定方法において、ヘーズ値が２０％〜１００％が好ましく、３５％〜１００％がより好ましい。ここで、「ヘーズ」とは、一般に「透明なプラスチックの内部または表面の不明瞭なくもり様の外観」といったことを意味するものであり、「ヘーズ値」とは、可視光を照射したときの全透過光に対する拡散透過光の割合であり、ヘーズ値が大きいほど光拡散性に優れているものであることが認められる。

実施の形態の耐力床１０では、目隠し性の向上と滑り止めの機能をもたせるために天板１４の床表面側を粗面加工することが好ましい。この滑り止め性能は、ＪＩＳ Ａ１４５４（１９９８年）の高分子系張り床材試験方法６．１２による湿潤状態の測定結果の滑り抵抗係数（ＣＲＳ値）によって評価する。天板１４に使用するポリカーボネートのＣＲＳ値が好ましくは０．４〜１．０、より好ましくは０．６〜１．０、更に好ましくは０．８〜１．０の滑り止め性能が発現するように粗面加工を行う。

天板１４の板材表面の粗面加工方法は、成形時に凹凸面の付いた金型等で成形してもよいし、平滑な板材を成形後に表面加工してもよい。板材の表面の粗面加工形状は、凹凸の形状が砂状、球状、矩形状、もしくはそれらを組み合わせたものでも構わない。また、粗面加工することにより表面に傷がついた場合には予め粗面加工してあるので傷の発生を目立たなくすることができる。

ところで、パネル材１２を建物に取り付ける際には図３の如く、建物の壁面２２に備わる梁等の受け材２４上に、パネル材１２の周縁部が載置され、格子の貫通孔２０内にブロック形状の係合具２６を嵌入し、コーチボルト２８等の結合手段を介して受け材２４と係合具２６とを固定する。このとき、係合具２６は後述するように格子内で摩擦保持力により係合しているため、係合具２６を受け材２４に固定することにより、パネル材１２が受け材２４に結果的に固定される。したがって、多人数が往来してもパネル材１２がずれることはなく、人が乗った際の反力によりパネル材１２の端部が係合具２６から上方に外れることはない。また、係合具２６の抜け止めのための機構が不要となり、部品点数が減少するとともに取付作業が容易となる。

図４は、図３の要部拡大図であり、図５は係合具２６の斜視図である。

パネル材１２の貫通孔２０の両側面は、図４において下側が徐々に狭くなるテーパ状に形成される。貫通孔２０内には所定厚みを有するブロック形状の係合具２６が嵌入される。係合具２６が直方体である場合（後述するテーパ状の側面でない場合）であっても、係合具２６の下辺の角部が貫通孔２０のテーパ面に引っ掛かるので、係合具２６がパネル材１２から下側に抜けることを防止できる。一方、この係合具２６の側面を貫通孔２０の両側面と係合するテーパ状に形成した場合、互いの接触面積が増加して係合具２６の格子内に対する摩擦保持力が向上し、係合具２６がパネル材１２から下側に抜けることをよりいっそう防止できる。

パネル材１２と受け材２４の間には必要に応じゴム等のシート３０が介装される。図４では係合具２６とシート３０は接しているが、係合具２６を貫通孔２０に挿入した場合に係合具２６の下辺の角部が貫通孔２０の側面に係合していれば、係合具２６とシート３０の間に空間があってもよい。

図５に示す係合具２６は、軽量化やさび等の腐食防止を考慮して樹脂材料で形成される。この樹脂材料としては適度に強度のあるものが好ましく、例えばＰＡ（ポリアミド）、ＢＭＣ（ＦＲＰの一種であり、不飽和ポリエステルが主成分の黒色樹脂）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）等を使用できる。係合具２６を透明性の樹脂材料で形成すれば、透明材料からなるパネル材１２を取り付ける際に係合具２６も透明となるため、受け材２４に取り付けられたパネル材１２は見栄えよくなる。この透明性樹脂材料としては、アクリル、透明塩化ビニル、透明ＰＣ、透明ＰＰ等を使用できる。係合具２６を透明性樹脂材料で形成した場合、コーチボルト２８もＰＣやＰＰの透明性樹脂で形成すれば、さらに見栄えのよいパネル材１２の取付構造を実現できる。

係合具２６は、周囲にゴム等を貼り付けてもよいし、係合具２６自体を硬質の天然ゴムや合成ゴム等で形成しても良い。このようにするとゴム等と格子が接触するので格子内での摩擦保持力を向上する。また、格子内のテーパ形状に合わせて係合具２６の形状が変化するので、ブロックの大きさの精度が低くて済む。このため、加工性のよい係合具２６を得ることができる。これらのゴムとしては、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体）、ＮＢＲ（ニトリル・ブタジエンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＮＲ（天然ゴム）、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）、シリコン樹脂、ウレタンゴム等を使用できる。

係合具２６を貫通孔２０内に嵌入した際に、係合具２６の四側面を貫通孔２０の両側面に接触する形状とすれば、係合具２６の摩擦保持力をさらに増加させることができ、また、嵌入する際に係合具２６の方向性がないので取付作業が簡便となる。なお、係合具２６は四側面全てが貫通孔２０の側面と接触しなくても、少なくとも対向する２側面が係合する形状であればよい。

係合具２６にはコーチボルト２８を挿通する貫通孔３２が略中央に形成される。ここにコーチボルト２８を挿通し、図４に示した受け材２４に螺入して固定する。係合具２６は所定厚みを有するブロック形状であるため、金型による成形後の表面が部分的に凹んだりする「ひけ」が発生しやすい。係合具２６には、このひけ防止のための切欠き３４が四隅部に形成されていて、軽量化も兼ねている。

縦方向及び横方向に複数の格子状のリブが形成された光透過性の合成樹脂製のパネル材を、格子内にブロック形状の係合具に固定された床の耐力の大きさの測定を行った。
枠組みとして２Ｐ×３Ｐ（幅１８２０ｍｍ×高さ２７３０ｍｍ）の軸組に、パネル材（３×６版の大きさ）を３枚横張りに留め付けた水平構面の面内せん断試験を行った。パネル材の大きさ３×６版とは１８２０ｍｍ×９１０ｍｍの大きさで、厚さ３０ｍｍ、格子間隔は３０ｍｍである。パネル材の材質は、ＦＲＰである。リブは、テーパ状でその形状は狭い方が３ｍｍ幅、広い方が７ｍｍ幅である。留め付け方法は、形状がブロック状で材質の異なる係合具を用いコーチボルトで留め付けた。係合具の材質はプラスチック製、金属製とし、プラスチック製の係合具を使用したもの用を試験体Ａ、金属製の係合具を使用したものを試験体Ｂとした。共通仕様として、コーチボルトの種類（φ８、Ｌ＝７５ｍｍ）、その他、梁材１０５×１０５ｍｍスギ、柱頭・柱脚接合部にはホールダウンを用いた。

試験方法は、木造軸組工法住宅の許容応力度設計 ２章の試験方法と評価方法に準じ、正負交番繰り返し加力とし、１／１５ｒａｄ．以上では正加力方向に単調漸増載荷として行った。

試験体Ａ、Ｂでは、加力に従って３枚のパネル材のずれが見られた。また、コーチボルト部での梁の割れも見られた。各々の破壊性状については、試験体Ａでは、プラスチック製係合具が破壊され、パネル材からの係合具の貫通が見られた。また、試験体Ｂでも同様に金属製係合具のパネル材からの貫通が見られた。

試験から得られた試験体Ａ、Ｂの荷重変位関係を図６、図７に示す。また、試験体Ａ、Ｂの荷重変位関係から得られた包絡線により係合具による比較を行った結果、剛性については試験体Ｂの金属製係合具が高く、変形能力については試験体Ａのプラスチック製係合具が高いことが判明した。これは加力に従い、コーチボルトの変形とともに、プラスチック製係合具では、プラスチック製係合具のビス穴部が変形するが、金属製係合具では変形しないためであると考えられる。

上記の試験から、その床倍率の値を計算した結果を図８に示す。床倍率は試験体Ａで３．３倍、試験体Ｂで３．１倍であり、品確法でいう床倍率で最高値の構造用合板（厚み２４ｍｍ）の持つ床倍率３．０程度、又はそれ以上の床倍率を持つ耐力床であった。なお、図８の表は、床倍率算定におけるそれぞれの数値と床倍率が示されている。

本発明によれば、厚み２４ｍｍ構造用合板と同等以上の床倍率をもち、該構造用合板床より軽量とすることができる。また構造用合板は不透明であるが、本発明の耐力床はパネル材質自身の光透過性、格子部分の採光（光透過性）、通気性を有する。

第１の実施の形態の耐力床の要部斜視図 図１に示した耐力床の組立斜視図 図１に示した耐力床の一部破断部を含む断面図 図４に示した断面図の要部拡大図 係合具の一例を示した斜視図 試験体Ａの荷重変位関係を示したグラフ 試験体Ｂの荷重変位関係を示したグラフ 床倍率算定におけるそれぞれの数値と床倍率が示された表

符号の説明

１０…耐力床、１２…パネル材、１４…天板、１６…外枠、１８…リブ、２０…貫通孔、２２…壁面、２４…受け材、２６…係合具、２８…コーチボルト、３０…シート、３２…貫通孔、３４…切欠き

Claims (3)

1. 縦方向及び横方向に複数の格子状のリブが形成された光透過性の合成樹脂製のパネル材を建物の床材として備え、
   該パネル材の格子内に形成された貫通孔にブロック形状の係合具が嵌入され、該係合具が結合手段を介して建物の受け材に固定されてなることを特徴とする耐力床。
2. 前記床材には天板が取り付けられ、該天板は光透過性及び光拡散性を有するポリカーボネートからなる請求項１に記載の耐力床。
3. 前記係合具は樹脂製、又は金属製である請求項１又は２に記載の耐力床。

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