板ガラスの接合構造
【課題】 従来の板ガラスの接合方法である摩擦接合において、接合用ボルト・ナットなどで強く板ガラスを締め付けると、締め付け部に局所的な力が生じ、特に板ガラスの孔端部から破損しやすいという問題があった。
【解決手段】 貫通孔を擁する板ガラスＧと接合部材３を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力で板ガラスと接合部材を接合した板ガラスの接合部にあって、締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接させた応力発生部材４で板ガラスに伝達し、板ガラス内部に圧縮応力を生じさせて、板ガラスと接合部材とを接合したことを特徴とする建築用途の板ガラスの接合構造。
【解決手段】 貫通孔を擁する板ガラスＧと接合部材３を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力で板ガラスと接合部材を接合した板ガラスの接合部にあって、締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接させた応力発生部材４で板ガラスに伝達し、板ガラス内部に圧縮応力を生じさせて、板ガラスと接合部材とを接合したことを特徴とする建築用途の板ガラスの接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力で板ガラスと接合部材を接合する建築用途の板ガラスの接合構造および接合方法に関する。
【０００２】
特に、本発明は、貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔にボルトを挿通し、ボルトに螺合させたナットとで板ガラスと接合部材を締め付けて生じるボルト軸方向の力により板ガラスと接合部材を接合する建築用途の板ガラスの接合構造および接合方法に関する。
【０００３】
本発明の板ガラスの接合構造および接合方法の建築用途としては、大型建築物であるガラス壁、ガラス屋根、およびガラススクリーン、例えば、リブガラスを用いたリブガラススクリーンなどが挙げられる。
【背景技術】
【０００４】
ガラス壁、ガラス屋根、大板ガラスを使用した開口部構成よりなるガラススクリーンなどの大型建築物において、板ガラスを高強度で接合すると、設計の自由度が高められる。例えば、目立つ金属方立の代りに、目立たないガラス方立て（リブガラス）を用いて、正面ガラス（フェイスプレート）に加わる風荷重を支持する工法に、ガラス・スタビライザー工法がある。
【０００５】
接合部材を介して板ガラスを高強度で接合することを、ガラス・スタビライザー工法に用い、リブガラススクリーンを建設すれば、リブガラスに取り付けた接合板を介してフェイスプレートと接合することも可能であり、接合部材を介してリブガラス同士、フェイスプレート同士が接合されることからリブガラススクリーンの設計の自由度が高まる。
【０００６】
従来の板ガラスの接合方法には、板ガラスと接合部材としての金属板とを重ねて、板ガラスと金属板に形成した貫通孔に一対の接合部材、例えば、ボルト・ナットを通して締めて固定することで、板ガラス同士を接合する、板ガラスを建造物などに接合する際に使用される摩擦接合がある。
【０００７】
摩擦接合は、一対の締め付け部材で、板ガラスと接合部材とを厚み方向に締め付けて、板ガラスと接合部材との摩擦力で荷重を受け止める接合方法である。摩擦接合においては、接合部を増やし、一対の締め付け部材である、例えば、接合用のボルト・ナットを多く用いることで受け止められる支持荷重を大きくする。摩擦接合において、接合部を増やし接合ボルト・ナットを多く用い、個々の接合部において受け止める荷重を大きくしなかった背景には、ガラスは脆性材料であり、締め付ける際に一箇所に大きな力がかかると割れることがあった。
【０００８】
一方、板ガラスと他の構造部材とを接合するために板ガラスに添接させた、あるいは板ガラスと板ガラスに掛け渡しした金属板などの接合部材の間に接着シートを挟みこみ、板ガラスと接合部材を接着し接合強度を得、加えて板ガラスと接合部材に設けた貫通孔に、一対の締め付け部材である接合用ネジ部材を貫通させて締め込み、板ガラスと接合部材を固定し留める方法が、特許文献１〜７にて開示されている。
【０００９】
例えば、特許文献１には、板ガラスと接合部材との間に、未硬化の接着剤を含浸させてある繊維材からなるシートを挟んで、板ガラスと接合部材とに形成した貫通孔に挿通したネジ部材で締め付け固定するガラスパネルの接合方法が開示されている。接合後のガラスパネルと板材との相対変位の発生を抑制するために、板ガラスと接合部材との間に未硬化の接着剤を含浸させてある繊維材からなるシートを挟んで締め付け接合しておくことにより、その接着剤が硬化するとシートがガラスパネルと板材の双方の表面に沿った形状に固まり、シートと一体に硬化した強固な接着層を介して、ガラスパネルと板材とを接着接合できると開示されている。
【００１０】
また、特許文献３には、特許文献１よりも接合部の耐久力を高めるため、接着材を含浸させてある繊維材からなるシートに含浸させた接着剤が未硬化の状態で締め付け、接着材硬化後に、所定の軸力に再度締め付けて接合する脆性部材の接合方法が開示されている。
【００１１】
さらに、特許文献７には、上記の接着による接合方法において、雄ネジ部材と雌ネジ部材などの締め付け具にて板ガラスと接合部材を締め付ける際に、貫通孔に充填剤を介在させて各締め付け具の外周面と板ガラス側貫通孔の内周面との間に隙間が生じない状態で締め付けることによって、板ガラスと接合部材との間にわたって応力が作用した際に、複数の板ガラス側貫通孔に作用する応力が均一化されるようにして、特定の板ガラス側貫通孔に応力が集中するのを回避して板ガラスの損傷を抑制する板ガラスの接合方法が開示されている。
【００１２】
特許文献１〜７に記載の板ガラスの接合方法は、板ガラスと接合部材とを強く締め付けて接合するものでなく、板ガラスと接合部を接着して接合強度を得る方法である。板ガラスの割れの発生を懸念して接合用のネジ部材による締め付けは程々にし、接合強度は板ガラスと接合部材の接着に依存している。
【００１３】
詳しくは、特許文献３によれば、板ガラスに厚さが１２ｍｍ〜１９ｍｍの強化ガラスであり、且つ、使用する接着剤がエポキシ系接着剤の場合、接合用ネジ部材の締め付け軸力は２９．４ｋＮ〜５３．９ｋＮ程度が望ましいとされている。ガラスに貫通孔を開ける場合、孔周りは荒ズリ加工されるため、ガラスの孔周りの強度は、ガラス表面の強度に比べて弱く、ガラスの孔周りに６０ｋＮ程度の締め付け力が作用するとガラスが破損することがあった。そのため、孔周りに締め付け力が作用する特許文献１や特許文献３の方法では、締め付け軸力を上げることで接合箇所の耐久性を高めるには限界があった。
【特許文献１】特開２０００−８７９２４号公報
【特許文献２】特開２０００−８７９２５号公報
【特許文献３】特開２００２−１５５９０９号公報
【特許文献４】特開２００２−１６２３２５号公報
【特許文献５】特開２００２−２６６８１８号公報
【特許文献６】特開２００４−３４０１７８号公報
【特許文献７】特開２００３−３２７４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の板ガラスの接合方法である摩擦接合において、板ガラスの貫通孔に挿通した一対の締め付け部材、例えば、ボルト・ナットで強く板ガラスを締め付けると、締め付け部に局所的な力が生じ、特に板ガラスの貫通孔の孔端部から破損しやすいという問題があった。
【００１５】
そのため、前述した従来の板ガラスと接合部材を接着する接合方法においては、板ガラスの接合部をネジ部材で留めてはいるものの、接合強度は板ガラスと接合部材としての板材の間に挟みこんだ接着シートによる接着に頼っており、一対の締め付け部材として、例えば、ボルト・ナットで強く締め付けて生じるボルト軸方向の力を、板ガラス内部に強い圧縮応力が生じるまでに与え、ガラス自体の剛性を利用して板ガラスと板材を接合するものではなかった。また、接着材シートによる接着により接合するため、接合後の解体が困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造は、板ガラスの貫通孔の孔周りには、一対の締め付け部材の締め付けによる力、例えば、ボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向の力を加えないで、孔周りを避けて、ボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向の力を板ガラスに加え、板ガラス内部にクラックの発生および伝播を抑制する圧縮応力を生じさせて、見掛の強度を増加させることを特徴とし、板ガラスと接合部材、接合部材を介して板ガラス同士を強固に接合するもので、接合部がずれることのない耐久性の高い板ガラスと接合部材との接合、接合部材を介した板ガラス同士の接合を提供するものである。
【００１７】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造に用いる一対の締め付け部材には、一対の油圧部材、バネ部材、ネジ部材が挙げられるが、トルクレンチなどで締め付け力の調整ができ、ボルト・ナットの締め付けにより強いボルト軸方向の力が容易に得られるボルト・ナットを用いることが好ましく、特に、強いボルト軸方向の力が得られ、ボルト軸方向の力の調整が容易な六角ボルト・ナットを用いることが好ましい。
【００１８】
詳しくは、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造は、一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどの強力な締め付けにより生じるボルト軸方向の力を、板ガラスと接合部材の間に挟んだ応力発生部材、例えば、座金などを介して伝達する際、座金の内径を板ガラスの貫通孔の直径より大きくし同心状に配置することで、割れが発生しやすい板ガラスの孔部を避けてボルト軸方向の力を伝えること、また板ガラスに接触させた座金を介し、板ガラスに直に小面積でボルト軸方向の力を伝え、板ガラス内部に強い圧縮応力を生じさせ、圧縮応力を生じさせた板ガラスの圧縮部位のクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスの見掛の強度を増加させることを特徴とする。板ガラスに応力発生部材を強く圧接することで、板ガラス自体の剛性を利用した強い接合強度を得る、全く新規の板ガラスの接合構造、いうなれば圧縮接合というべき概念である。
【００１９】
板ガラス内部に強い圧縮応力を生じさせると、板ガラスの圧縮部位のクラックの発生および伝播の方向性が制限されるので、板ガラスの圧縮部位のクラックの発生および伝播が抑制され、強い圧縮応力により、板ガラスの見掛の強度が増加する。
【００２０】
即ち、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造、言い換えれば圧縮接合は、前述の摩擦接合、ガラスと金属板材を接着する接合方法とは全く異なる考えの接合構造であり、一対の締め付け部材である、例えば、ボルト・ナットの強力な締め付けによるボルト軸方向の力を、板ガラスと接合部材の間に挟んだ応力発生部材、例えば、座金などを強く板ガラスに圧接させて、板ガラス内部に強い圧縮応力が生じるように伝達し、圧縮応力を生じさせた板ガラスの圧縮部位におけるクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスの見掛の強度を増加させることを特徴とし、板ガラス自体の剛性を利用して板ガラスと接合部材とを接合する、または、接合部材を介して板ガラス同士を接合するものである。
【００２１】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造によれば、応力発生部材に座金など使用し、座金の内径を、板ガラスの貫通孔の直径より大きくして、同心状に配置して締め付けることで、割れが発生しやすい板ガラスの貫通孔部を避けて、一対の締め付け部材の締め付けにより生じる強い力、例えば、ボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向の力を伝えられ、また座金を介して小面積でボルト軸方向の力を伝えるので、座金からの強い単位面積当たりの圧力により、板ガラスに対する強い圧接が得られ、板ガラスと接合部材に強い接合強度が得られる。
【００２２】
本発明の建築用途の板ガラスの接合方法において、圧接とは、応力発生部材を板ガラスに強く圧することで、応力発生部材を強い力で板ガラスに接触させることを指す。応力発生部材とは、板ガラスを強く圧し、板ガラス内部に圧縮応力を発生させる部材である。
【００２３】
さらに、接合構造を解体するときはボルト・ナットを弛めればよいので、板ガラスと接合部材を接着する従来の接合方法に比べ解体が容易である。
【００２４】
また、応力発生部材の貫通孔の直径を、例えば、応力発生部材としての座金の内径を、前記板ガラスに形成した貫通孔の直径より大きくすることにより、一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどで強く締め付けた際に生じるボルト軸方向の強い力を、貫通孔の端部を避けて、板ガラス内部に強い圧縮応力を生じさせることが可能となり、圧縮応力を生じさせた板ガラスの圧縮部位におけるクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスの見掛の強度を増加させて、耐久性の高い板ガラスの接合構造が得られた。
【００２５】
即ち、本発明の建築用途の板ガラスの接合方法において、橋やビル等の鋼構造物の接合方法として用いられる、高力ボルト摩擦接合で使用されるボルト・ナットの締め付けによる６０ｋＮ以上のボルト軸方向の力、言い換えれば、一対の応力部材の締め付けにより生じる６０kＮ以上の力で、板ガラスと接合部材を締め付けても、板ガラスが破損せず、強い接合強度が得られた。なお、一対の応力部材の締め付けにより生じる力が３００ｋＮより大きいと、板ガラス本来の高い剛性があっても破損の恐れがある。
【００２６】
即ち、本発明は、貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力で板ガラスと接合部材を接合した板ガラスの接合部にあって、締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接させた応力発生部材で板ガラスに伝達し、板ガラス内部に圧縮応力を生じさせて、板ガラスと接合部材とを接合したことを特徴とする建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００２７】
さらに、本発明は、一対の締め付け部材がボルト・ナットであり、板ガラスと接合部材に形成した貫通孔にボルトを挿通し、ボルトとボルトに螺合させたナットによる板ガラスと接合部材の締め付けにより生じる、ボルト軸方向の６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接させた応力発生部材で板ガラスに伝達し、板ガラス内部に圧縮応力を生じさせて、板ガラスと接合部材とを接合したことを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００２８】
さらに、本発明は、前記応力発生部材が貫通孔を擁することを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００２９】
さらに、本発明は、前記応力発生部材の貫通孔の直径が、板ガラスに形成した貫通孔の直径よりも大きいことを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００３０】
応力発生部材には、一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力、例えば、ボルト・ナットの強力な締め付けによるボルト軸方向の力により変形しない硬さおよび剛性が必要であり、ポリエーテルエーテルケトン、繊維強化プラスチックなどの硬く高剛性の材料から選ばれるが、加工作製が容易で入手のし易さから、貫通孔を擁する座金が好適に使用される。
【００３１】
さらに、本発明は、前記応力発生部材が座金であり、板ガラスの貫通孔に対して同心状に配置することを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００３２】
この際、ボルト頭部・ナットの外径よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくすることで、例えば、ボルト頭部・ナットの外径よりも応力発生部材としての座金の内径を小さくすることで、６０ｋＮ以上のボルト軸方向の力で板ガラスと接合部材を締め付けることが容易となる。通常、六角ボルト・ナットにおいては、ボルト頭部、ナットの最大の外径を対角距離と呼ぶ。強い締め付けトルクを伝えるには六角ボルト・ナットを使用することが好ましく、中でも建築用で使用される摩擦接合用高力ボルト・ナットが好適に使用される。
【００３３】
さらに、本発明は、ボルト頭部・ナットの外径よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくしたことを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００３４】
さらに、本発明は、ボルト・ナットが六角ボルト・ナットであり、六角ボルト・ナットの対角距離よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくしたことを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００３５】
また、本発明の建築用途の板ガラスの接合方法において使用する、接合部材としては、加工し易く、硬く、高剛性の金属板から選ばれ、鉄鋼製の板材、好ましくは、ＪＩＳ Ｇ ３１０１−２００４「一般構造用圧延鋼材」に準拠するＳＳ４００などが好適に使用される。また、屋外の建築用途に使用することを考えれば、錆び難く経時劣化が少ないステンレス鋼製の板材を用いることが好ましい。
【００３６】
さらに、本発明は、接合部材が鉄鋼製またはステンレス鋼製の板材であることを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００３７】
さらに、本発明は、上記の建築用途の板ガラスの接合構造を擁する板ガラスからなるリブガラスを用いたリブガラススクリーンである。
【００３８】
また、本発明は、貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力で、板ガラスに伝達する応力発生部材を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接し、板ガラスと接合部材とを接合することを特徴とする建築用途の板ガラスの接合方法である。
【００３９】
また、本発明は、一対の締め付け部材がボルト・ナットであり、板ガラスと接合部材に形成した貫通孔にボルトを挿通し、ボルトとボルトに螺合させたナットによる板ガラスと接合部材の締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力で、応力発生部材を板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接し、板ガラスと接合部材とを接合することを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合方法である。
【００４０】
圧縮接合による本発明の建築用途のガラスの接合方法において、応力発生部材を用いることで、割れが発生しやすい板ガラスの貫通孔部を避けて、応力発生部材を板ガラスに圧接させるとともに、圧接時の板ガラスと応力発生部材とが接触する面積の設定、および一対の締め付け部材、例えば、ボルト、ナットの締め付けトルクの調整により、板ガラス内部に生じる圧縮応力の大きさを任意に設定でき、板ガラスの圧縮部位にクラックの発生および伝播が起こることを抑制し、板ガラスの見掛の強度を増加させるのに、好適な圧縮応力が得られた。
【００４１】
応力発生部材を使わない場合と異なり、板ガラスの１点に、特に貫通孔部にボルト軸方向の力が集中することなく、締め付けトルクに対しての板ガラスが破壊される限界を飛躍的に上げることが可能となった。
【００４２】
よって、本発明の板ガラスの接合方法により、板ガラスを一対の締め付け部材であるボルト、ナットで強力に締め付けるのみで、接合部材を介して、板ガラスと構造部材、または板ガラス同士が強く接合固定される。
【００４３】
従来、ガラスは脆性材料であり一箇所、言い換えれば、１点に力がかかると割れる、即ち、板ガラスに貫通孔を設け、ボルトを通して強く板ガラスを締め付けると、締め付け部に局所的な力が生じ、孔端部から割れが発生し板ガラスが破損するため、板ガラスに貫通孔を設け、一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどで強く締め付けることは避けるべきであり、行ってはいけないこととされ、板ガラスをボルト・ナットなどで強く締め付けて接合されることはなかった。
【００４４】
しかしながら、本発明の建築用途の板ガラスの接合方法において、応力発生部材を用いることで、脆い板ガラスの貫通孔の孔端部を避け、一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどの締め付けによるボルト軸方向の力を、ボルト・ナットの締め付けの加減および応力発生部材がガラスと接する面積を調整することで、板ガラスの圧縮部位にクラックの発生および伝播が起こることを抑制する好適な圧縮応力が生じ、板ガラスの見掛の強度を増加させて、本来の板ガラスの持つ高い剛性を生かした前述の圧縮接合が可能となった。
【００４５】
本発明の建築用途の板ガラスの接合方法により、応力発生部材を用いることで、板ガラスを一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどで強く締め付けても、板ガラスが破壊されることはなく強い接合強度が得られた。これは驚くべき結果である。
【００４６】
本発明の建築用途の板ガラスの接合方法により、応力発生部材を用いることで、板ガラスにあけた貫通孔に、一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどの締め付けによる強いボルト軸方向の力が加わらなくなり、孔部を避けて強いボルト軸方向の力を、板ガラス内部にクラックの発生および伝播を抑制する強い圧縮応力が生じ、板ガラスの見掛の強度を増加させて、耐久性の高い板ガラスの接合が得られた。
【００４７】
この際、ボルト頭部・ナットの外径よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくすることで、６０ｋＮ以上のボルト軸方向の力で板ガラスと接合部材を締め付けることが容易となる。
【００４８】
また、本発明の板ガラスの接合方法である圧縮接合において、接合部を増やすことで接合強度を高められる。
【００４９】
さらに、本発明は、複数の貫通孔を前記板ガラスと接合部材とに形成し、貫通孔の各々に挿通したボルトにナットを螺合して、板ガラスと接合部材とを応力発生部材で挟んで締め付けることを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合方法である。
【発明の効果】
【００５０】
一対の締め付け部材、例えば、ボルト・ナットの強力な締め付けによるボルト軸方向の力を、板ガラスと接合部材の間に挟んだ応力発生部材、例えば、座金などを介して板ガラスに圧縮応力が生じるように伝達し、板ガラスに応力発生部材を圧接することで、圧縮応力を生じさせた板ガラス内部の圧縮部位におけるクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスの見掛の強度を増加させることを特徴とする、板ガラス自体の剛性を利用する本発明の建築用途の板ガラスの接合構造および接合方法によって、応力発生部材に座金などを使用し、座金の内径を板ガラスの貫通孔の直径より大きくすることで、割れが発生しやすい板ガラスの貫通孔の孔端部を避けてボルト軸方向の力を伝えられ、また座金を介して小面積でボルト軸方向の力を板ガラスに伝えるので、座金からの単位面積当たりの圧力により、板ガラスと接合部材に強い接合強度が得られた。
【００５１】
詳しくは、本発明の建築用途に使用する板ガラスの接合構造および方法においては、貫通孔をあけた板ガラスと接合部材を重ねて、一対の締め付け部材であるボルト・ナットで締め付け、ボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向の力で、板ガラスに圧縮応力を生じさせて接合する際に、板ガラスと接合部材の間に、単純な応力発生部材である座金を入れることで、座金を介してボルト・ナットで締め付けた際のボルト軸方向の力を板ガラスへ圧縮応力が生じるように伝達し、圧縮応力をボルト・ナットの締め付け加減、板ガラスと座金が接触する面積で調整することが可能となり、圧縮応力を生じさせたガラス内部のクラックの発生および伝播が抑制され、板ガラスの見掛の強度を増加させて、座金の圧接により、板ガラスと接合部材に強い接合強度が得られた。
【００５２】
また、前記座金の貫通孔の直径を、言い換えれば、座金の内径を、前記板ガラスに形成した貫通孔の直径よりも大きくすることで、板ガラスにあけた貫通孔の端部に、ボルト、ナットの締め付けによるボルト軸方向の力が加わらなくなり、例えば、橋やビル等の鋼構造物の接合方法として用いられている高力ボルト摩擦接合で導入される、ボルト・ナットの締め付けによる強いボルト軸方向の力、６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の範囲で、板ガラスと接合部材とを締め付けることで、圧縮応力を生じさせたガラス内部の圧縮部位におけるクラックの発生および伝播が抑制され、板ガラスの見掛の強度を増加させて、板ガラスが破損し難くなり、接合後の耐久性の高い板ガラスと接合部材の接合が可能となった。
【００５３】
即ち、応力発生部材を用いたことで、板ガラスと座金の狭い接触面で、一対の締め付け部材であるボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向の力が伝わるので、接合した板ガラスが滑る恐れは少なくなり、接合後の耐久性の高い板ガラス同士の接合が可能となった。
【００５４】
さらに、接合構造を解体するときはボルト・ナットを弛めればよいので、解体が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
最初に、前述の摩擦接合とは異なる圧縮接合というべき考えの本発明の建築用途の板ガラスの接合構造について、図１を用いて説明する。
【００５６】
図１は、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造による板ガラスの接合部の拡大側面図である。なお、ボルト１、ナット２以外は断面で示している。
【００５７】
図２の（Ａ）は、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造により接合した板ガラスの一例の正面図である。図２の（Ｂ）は、その側面図である。
【００５８】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造は、一対の締め付け部材であるボルト１、ナット２の強力な締め付けによるボルト軸方向の力を、板ガラスＧと接合部材である金属板３の間に挟んだ応力発生部材である座金４などを介して、板ガラスＧに圧縮応力が生じるように伝達すること、言い換えれば、板ガラスＧに座金４を圧接させることで、板ガラスＧの内部に圧縮応力を生じさせ、圧縮応力を生じさせた板ガラスＧの圧縮部位のクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスＧの見掛の強度を増加させることを特徴として、板ガラスＧ自体の剛性を利用して接合するものである。
【００５９】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造によれば、座金４の内径を、板ガラスＧの貫通孔の直径より大きくすることで、割れが発生しやすい板ガラスＧの貫通孔の端部５を避けて、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を伝えられ、また、座金４を介して小面積で板ガラスＧにボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を伝えるので、座金４よりの単位面積当たりの圧力により強力な圧接が得られ、接合部がずれる恐れが少ない。
【００６０】
また、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造を用いて、板ガラスＧを接合する際は、座金４の大きさを選ぶことで、座金４から板ガラスＧへの単位面積当たりの圧力を任意に設定でき、加えて、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力の加減により、板ガラスＧにて生じる圧縮応力の大きさが調整可能となる。
【００６１】
このように、座金４の内径を板ガラスＧの貫通孔の直径より大きくすることで、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造によって、板ガラスＧと金属板３を接合した際、板ガラスＧの貫通孔に挿入したボルト１、ナット２で、板ガラスＧと金属板３とを、応力発生部材である座金４を介して締め付けたとき、板ガラスＧと座金４との接触部からのみ板ガラスＧに圧縮応力が生じるようになり、割れが発生しやすい板ガラスＧの貫通孔の端部５に、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力がかからなくなる。言い換えれば、割れが発生しやすい板ガラスＧの貫通孔の端部５を避けて板ガラスＧに圧縮応力を生じさせる。その結果、、圧縮応力を生じさせた板ガラスＧの圧縮部位のクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスＧの見掛の強度を増加させることで、板ガラスＧが破損し難くなる。
【００６２】
このように、板ガラスＧおよび接合部材３の貫通孔を円形とし同心状に配置した際、座金４の内径が、板ガラスＧの貫通孔の孔径よりも小さいと、ボルト１、ナット２でガラスＧと接続板３とを応力発生部材である座金４を介して締め付けたとき、板ガラスＧの貫通孔の端部５に座金４からのボルト軸方向の力が作用し、割れが発生しやすく板ガラスＧが破損する恐れがある。
【００６３】
この際、ボルト１、ナット２を強く締め付けた際に発生するボルト軸方向の強い力により、割れを生じさせないためには、板ガラスＧに形成した貫通孔の直径より、応力発生部材である座金４の内径を、１ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上大きくする。この際、板ガラスＧの貫通孔端部と座金４が重ならないためには、円形の座金４を用い、板ガラスＧの貫通孔に対して座金４を同心状に配置することが好ましい。
【００６４】
このように、座金４の内径を、板ガラスＧの貫通孔に対し１ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上大きくする、要するに、板ガラスＧの貫通孔の端部５から座金４までの間隔を０．５ｍｍ以上、好ましくは２ｍｍ以上とする。座金４の内径を、板ガラスＧの貫通孔に対し１ｍｍ未満、板ガラスＧの貫通孔の端部５から座金４までの間隔が、０．５ｍｍ未満では、板ガラスＧの貫通孔の端部５にボルト軸方向の力が伝播し割れが生じる恐れがある。座金４の内径を、板ガラスＧの貫通孔の直径に対して、２０ｍｍを超えて大きくすると、ボルト軸方向の力が伝達され難くなるので、２０ｍｍ以内であることが好ましい。
【００６５】
ボルト１、ナット２による締め付けトルクは、橋やビル等の鋼構造物の接合方法として用いられている高力ボルト摩擦接合で導入される強力なボルト軸方向の力、６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下が得られる１００Ｎ・ｍ以上、１０００Ｎ・ｍ以下の範囲に設定される。
【００６６】
また、座金４の内径がボルト１、ナット２の対角距離よりも小さいと、６０ｋＮ以上のボルト軸方向の力で板ガラスＧと接合部材３を締め付けることが容易となる。
【００６７】
要するに、図１に示すように、座金４の内径がボルト１、ナット２の対角距離よりも小さいと、ボルト１、ナット２の強力な締め付けによるボルト軸方向の力が板ガラスＧに直線的に伝わる。ボルト頭の下、ナット２の上に座金４が配置され、ボルト軸方向の力が、座金６、金属板３、座金４、板ガラスＧ、座金４、金属板３、座金６に直線的に伝わる。ボルト軸方向の力が斜めに伝わると、強く締め付けられないばかりか、各々の圧接部に局所的な力がかかり、板ガラスＧが破損する恐れがある。
【００６８】
この際、、応力発生部材の貫通孔の直径、例えば、座金４の内径が、ボルト１の頭部の対角距離、ナット２の対角距離より、２ｍｍ以上小さいことが好ましく、５ｍｍ以上小さいことがさらに好ましい。こうすることで、同心としてボルト１、ナット２で締め付けたとき、ボルト１の頭部、ナット２の座金４に対するかかり代が、１ｍｍ以上、好ましくは２．５ｍｍ以上となり、確実にボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力が、応力発生部材である座金４に伝わる。
【００６９】
圧縮接合において、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の強い力を得るためには、高力六角ボルト・ナット、言い換えると、機械的性質による等級がＦ８Ｔ以上の高力六角ボルト、または、強度区分が、８．８、１０．９、１２．９の六角ボルト・ナット、または、トルシア形高力ボルトを使用することが好ましく、中でも建築で使用される摩擦接合用高力ボルト・ナット、言い換えると、機械的性質による等級がＦ８Ｔ以上の高力六角ボルト・ナットが好適に使用される。
【００７０】
応力発生部材である座金４には、Ｆ８Ｔ以上の高力六角ボルト・ナットの締め付けによる強力なボルト軸方向の力に耐え、変形することなきよう、座金の機械的性質による等級がＦ３５以上の座金４が好適に用いられる。
【００７１】
高力六角ボルト・ナット・座金の機械的性質による等級については、ＪＩＳ Ｂ１１８６−１９９５「摩擦接合用高力六角ボルト六角ナット、平座金のセット」に準拠する。
【００７２】
なお、ボルト１、ナット２を締め付ける際に締め付けやすく締め付け工具のトルクを伝えやすいので、ボルト１、ナット２と接合部材の間に座金６を噛ませると良い。
【００７３】
以上、図１に示すような接合部を多数設けて、図２に示すように板ガラスＧと金属板３を接合すると板ガラスＧと金属板３の接合部に優れた接合強度が得られる。
【００７４】
図２に示すように、板ガラスＧの接合部に２個以上、この好ましくは４個以上の貫通孔を空けて、締め付け部材と座金４を用いて、各貫通孔を本発明の建築用途の板ガラスの接合構造とし、板ガラスＧと金属板３を接合すれば、一対の締め付け部材の締め付けによる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力、締め付け部材に、ボルト１、ナット２を使用したときは、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力が各接合部に作用し、板ガラスＧと金属板３が強く接合する。
【００７５】
この際、板ガラスＧの厚みやガラスＧの貫通孔の直径にもよるが、異なる貫通孔間の間隔を、異なる貫通孔の端部間の最短距離で表して、３０ｍｍ以下の間隔であると、貫通孔を設けたことで板ガラスＧ自体の強度が失われる。貫通孔を設けられる最大数は、板ガラスＧの大きさと前述の異なる貫通孔間の間隔によって決まる。
【００７６】
本発明の板ガラスの接合構造に用いる板ガラスＧには、フロート法で製造した板ガラス、強化ガラス、倍強度ガラス、熱線吸収ガラス、熱線反射ガラス、各種表面処理を施してある板ガラス、およびこれら板ガラスの複数枚を適宜組み合わせて構成したものなどが挙げられる。圧縮接合により強力なボルト１、ナット２の締め付けにより優れた接合強度を得るために、表面圧縮応力が８０ＭＰａ以上で、厚さが９ｍｍ以上の強化ガラスを用いることが好ましい。厚さの上限は市販される強化ガラスの最大の厚さ、１９ｍｍ以下となる。なお、表面圧縮応力が、１３０ＭＰａを上回る大型の強化ガラスは製造が難しく、建築用途に実質的に使用されないので、本発明に用いる強化ガラスの表面圧縮応力は、１３０ＭＰａ以下である。
【００７７】
尚、板ガラスＧの貫通孔部周辺の中間膜に替えて、貫通孔を擁する高剛性のスペーサーを板ガラス間に挟みこみ、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力に耐えるようにした合わせガラスなどにも、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造および接合方法は適用される。
【実施例１】
【００７８】
図３は、本実施例における試験片の上面図である。
【００７９】
図３に示すように、中心に径２４ｍｍの孔７をあけた板厚、１２ｍｍ、大きさ、３００ｍｍ×３００ｍｍ角の強化ガラスＧを１枚用意した。強化ガラスＧはフロート法で製造した板ガラスを軟化点付近まで加熱後、風冷し表面に圧縮応力を与えたものである。
【００８０】
図４は、本実施例における板ガラスの接合部の拡大側面図である。
【００８１】
図４に示すように、板ガラスＧと接合部材としての金属板３とを接合する際に、一対の締め付け部材であるボルト１、ナット２と金属板３との間に座金６を挟んだ。座金６は、呼び径、Ｍ２０、厚み、４．５ｍｍ、外径、４０ｍｍ、内径、２１ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５である。
【００８２】
また、板ガラスＧと金属板３との間に、応力発生部材として、強化ガラスＧの孔部５に、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を加えないために挟み込む座金４には、呼び径、Ｍ３０の座金６、厚み５．５ｍｍ、外径、６０ｍｍ、内径、３１ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５のものを用いた。
【００８３】
これら呼び径、Ｍ２０の座金６と、Ｍ３０の座金４との間に、厚さ１２ｍｍ、ボルト挿通用の２４ｍｍφの孔を有する、ＳＳ４００製の金属板３を挟みこんだ。Ｍ３０の座金４を強化ガラスＧに圧接する際は、強化ガラスＧの貫通孔の端部５には接触させないようにしている。
【００８４】
図３に示すように、強化ガラスＧの孔と座金４の孔とが同心となるように配置し、座金４の内周から強化ガラスＧの貫通孔の端部５までの距離を３．５ｍｍとしたことで、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を加えた際、割れの開始点となりやすい貫通孔の端部５を避けて、ボルト１、ナット２で締め付けられる。なお、強化ガラスＧの孔と座金４の孔とが同心となるように配置する際の位置決めがしやすいように、図示しないゴムまたは樹脂製の二重円状のスペーサーを貫通孔の空間部に入れた。
【００８５】
次いで、上記の強化ガラスＧと金属板３の締め付けテストを行った。
【００８６】
締め付け用のボルト１、ナット２は、摩擦接合用高力六角ボルト・ナット座金のセット、株式会社ＮＳボルテン製のものを使用した。ボルト１は呼び径、Ｍ２０、首下長さ、８５ｍｍ、対角距離、３７ｍｍ、機械的性質による等級はＦ１０Ｔである。ナット２は呼び径、Ｍ２０、対角距離、３７ｍｍ、機械的性質による等級はＦ１０である。
【００８７】
孔７に貫通させたボルト１にナット２をねじ込み、トルクレンチを用いて１５０Ｎ・ｍのトルクで一次締めした後、そこからナット２を１２０度回転させて、ナット回転法に従い締め付けたが、強化ガラスＧは破損しなかった。なお、このときボルト１に発生するボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力２５０ｋＮであった。
【００８８】
２５０ｋＮのボルト軸方向の力で締め付けて、強化ガラスＧが破損しなかったのは、割れが生じやすい、強化ガラスＧの貫通孔の端部５にボルト軸方向の力を直接作用させないようにしたことに加え、強化ガラスＧの圧縮部位において、圧縮応力によりクラック発生および伝播が抑制され、強化ガラスＧの見掛の強度が増加したことによると思われる。
【実施例２】
【００８９】
図３に示すように、中心に径２０ｍｍの貫通孔７をあけた板厚、１２ｍｍ、大きさ、３００ｍｍ×３００ｍｍ角の強化ガラスＧを１枚用意した。強化ガラスＧは軟化点付近まで加熱後、風冷し表面に圧縮応力を与えたものである。
【００９０】
図４に示すように、板ガラスＧと金属板３を接合する際に、一対の締め付け部材であるボルト１、ナット２と金属板３との間に座金６を挟んだ。座金６には、Ｍ１６の座金５、厚み４．５ｍｍ、外径、３２ｍｍ、内径、１７ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５である。
【００９１】
また、強化ガラスＧと金属板３との間に、応力発生部材として、強化ガラスＧの貫通孔７の端部５に、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を加えないために挟み込む座金４には、呼び径、Ｍ２４、厚み５．５ｍｍ、外径、４８ｍｍ、内径、２５ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５のものを用いた。
【００９２】
これら呼び径、Ｍ１６の座金６と、Ｍ２４の座金４との間に、厚さ１２ｍｍ、ボルト挿通用の２０ｍｍφの孔を有する、ＳＳ４００製の金属板３を挟みこんだ。Ｍ２４の座金４を強化ガラスＧに圧接する際は、強化ガラスＧの貫通孔７の端部５には接触させないようにしている。
【００９３】
図３に示すように、座金４をガラス孔と座金４の孔とが同心となるように配置し、座金４の内周から強化ガラスの孔端部７までの距離を２．５ｍｍとしたことで、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を加えた際、割れ等が発生し易く破損の開始点となる懸念の大きい貫通孔７の端部５を避けて、ボルト１、ナット２で締め付けられるようにした。
【００９４】
次いで、上記の強化ガラスＧと金属板３の締め付けテストを行った。
【００９５】
締め付け用のボルト１、ナット２は、摩擦接合用高力六角ボルト・ナット座金のセット、株式会社ＮＳボルテン製のものを使用した、ボルト１は呼び径、Ｍ１６、首下長さ、８５ｍｍ、対角距離、３１ｍｍ、機械的性質による等級はＦ１０Ｔである。ナット２は呼び径、Ｍ１６、対角距離、３１ｍｍ、機械的性質による等級等はＦ１０である。
【００９６】
板ガラスＧの貫通孔７に貫通させたボルト１にナット２をねじ込み、トルクレンチを用いて１００Ｎ・ｍのトルクで一次締めした後、そこからナット２を１２０度回転させてナット回転法に従い締め付けたが、強化ガラスＧは破損しなかった。なお、このときボルト１に発生するボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力は１５０ｋＮであった。
【００９７】
１５０ｋＮのボルト軸方向の力で締め付けて、強化ガラスＧが破損しなかったのは、割れが生じやすい、強化ガラスＧの貫通孔の端部５にボルト軸方向の力を直接作用させないようにしたことに加え、強化ガラスＧの圧縮部位において、圧縮応力によりクラック発生および伝播が抑制され、強化ガラスＧの見掛の強度を増加したことによると思われる。
【実施例３】
【００９８】
座金４に、呼び径、Ｍ２０、厚み４．５ｍｍ、外径、４０ｍｍ、内径、２１ｍ、機械的性質による等級はＦ３５のものを用いた以外は、実施例２と同様の手順でガラスの締め付けテストを行った。
【００９９】
座金４の内周から強化ガラスＧの貫通孔７の端部５までの距離を０．５ｍｍとしたことで、ボルト軸方向の力を加えた際、クラック発生の開始点となりやすい貫通孔７の端部５を避けて、ボルト１、ナット２で締め付けられるようにした。
【０１００】
実施例１、２と同様に、強化ガラスＧと金属板３の締め付けテストを行ったが、ガラスは破損しなかった。
【０１０１】
１５０ｋＮのボルト軸方向の力で締め付けて、強化ガラスＧが破損しなかったのは、割れが生じやすい、強化ガラスＧの貫通孔の端部５にボルト軸方向の力を直接作用させないようにしたことに加え、強化ガラスＧの圧縮部位において、圧縮応力によりクラック発生および伝播が抑制され、強化ガラスＧの見掛の強度を増加したことによると思われる。
【比較例】
【０１０２】
座金４に、呼び径、Ｍ１６、厚み４．５ｍｍ、外径、３２ｍｍ、内径、１７ｍｍ、械的性質による等級はＦ３５のものを用いた以外は、実施例２と同様の手順で強化ガラスＧと金属板３の締め付けテストを行った。
【０１０３】
座金４の内周から強化ガラスＧの貫通孔７の端部５までの距離が、−１．５ｍｍとなったことで、割れが発生し易く破損の開始点となる懸念の大きい貫通孔７の端部５と座金４が重なり、貫通孔７の端部５にボルト１、ナット２で締め付け時に生じるボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力が、貫通孔７の端部５に直接作用することになり、強化ガラスＧと金属板３の締め付けテストを行った結果、貫通孔７の端部５より強化ガラスＧが破損した。即ち、ガラスの割れが生じやすい強化ガラスＧの貫通孔７の端部５に、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力が、直接作用し強化ガラスＧが破損した。
（接合部の耐荷重試験）
次いで、本発明の板ガラスの接合構造による板ガラスＧと金属板３の接合部の耐荷重試験を行った。
【０１０４】
図５が、本発明の接合構造を有するガラス試験片の形状を示す説明図である。
【０１０５】
最初に接合部の耐荷重試験に用いたガラス試験片について説明する。
【０１０６】
試験に用いた強化ガラスＧの寸法は、板厚、１９ｍｍ、幅５００ｍｍ、長さ２３００ｍｍであり、強化ガラスＧの片方の端部に、強化ガラスＧの幅方向に３００ｍｍの間隔、長さ方向に２００ｍｍの間隔で、径、２４ｍｍのボルト挿入用の貫通穴８を４箇所設けている。
【０１０７】
図６の（Ａ）は、接合部の耐荷重試験装置の側面図であり、（Ｂ）は上面図である。
【０１０８】
図６の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、固定部９にボルト１０で締め付けて固定した金属板３としての厚さ、１２ｍｍの一対のＬ字型のステンレス鋼板に、ボルト１、ナット２および座金４、６を用いて、前記強化ガラスＧの端部を本発明の板ガラスの接合構造となるように固定した。
【０１０９】
実施例１と同様に、ボルト１には、呼び径、Ｍ２０、首下長さ１２０ｍｍ、機械的性質による等級、Ｆ１０Ｔのものを用い、ナット２には、呼び径、Ｍ２０、機械的性質による等級、Ｆ１０Ｔのものを用い、座金６には、呼び径、Ｍ２０、厚み４．５ｍｍ、外径、４０ｍｍ、内径、２１ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５を用いた。
【０１１０】
また、板ガラスＧと金属板３との間に、応力発生部材として、強化ガラスＧの貫通穴８に、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を作用させないために挟み込む座金４には、呼び径、Ｍ３０、厚み５．５ｍｍ、外径、６０ｍｍ、内径、３１ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５のものを用いた。
【０１１１】
ボルト１にナット２をねじ込み、トルクレンチを用いて１５０Ｎ・ｍのトルクで一次締めした後、そこからナット２を１２０度回転させて、ナット回転法に従い締め付けた。なお、このときに発生するボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力は２５０ｋＮであった。
【０１１２】
図６に示す耐荷重試験装置において、強化ガラスＧを固定した反対側の端部に、図６中の矢印の方向へ、０〜２０ｋＮの荷重を負荷した際の、接合部１１のボルトの鉛直方向の変位量、接合部１１の真上の強化ガラスＧの鉛直方向の変位量を計測し、強化ガラスＧの鉛直方向の変位量からボルトの鉛直方向の変位量を引いたものを強化ガラスＧのすべり量として計測した。
【０１１３】
図７は、強化ガラスＧのすべり量と荷重の相関を示すグラフである。
【０１１４】
図７のグラフに示すように、荷重Ｗが１７ｋＮまでは、ボルト１と強化ガラスＧの変位量はほぼ等しく、すべりが発生しなかった。この状態では、ボルト１が強化ガラスＧの貫通孔８に接触することがないので、強化ガラスＧが破損しない。
【０１１５】
それに対して、荷重が１７ｋＮより高くなると、強化ガラスＧの変位量が急激に増加し、強化ガラスＧが滑り始め、強化ガラスＧが４つの接合部を中心として回転し始めた。これは、荷重を加えることにより本発明の板ガラスの接合構造である圧縮接合による接合力よりも接合部に働く力が大きくなったためと考えられる。つまり、このリブガラスの接合強度は１７ｋＮである。言い換えれば、このリブガラスの固定端の反対側に１７ｋＮの荷重が加わっても、ガラスが破損することはない。また、強化ガラスＧが滑り始めてからも２０ｋＮまで荷重を付加したが強化ガラスＧが破損することはなかった。これは、強化ガラスＧが滑り始めてからも圧縮接合による動摩擦力が働き、強化ガラスＧの貫通孔に作用する力の一部を分担するためと考えられる。
【０１１６】
この試験結果を、板ガラスと接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法と比較すると、例えば、特許文献１の実施例では、強化ガラス板の長さが１７１９ｍｍ、固定端の幅が３２５ｍｍ、先端部（荷重負荷側）の幅が２４４ｍｍ、厚みが１９ｍｍで、１００ｍｍのピッチで３本の雄ねじ部材を挿通した場合、約９．８ｋＮ（１０００ｋｇｆ）でガラスが破壊したと記載されている。接合部から荷重を与える部位までの距離であるモーメント長を加味し、本接合部の耐荷重試験と比較すると、本発明の板ガラスの接合方法の接合強度は、モーメント長が長く、耐荷重試験として過酷であるにも拘らず、ガラスが破損した際の荷重は１．７倍程度に大きい。
【０１１７】
なお、接着部が破壊されると、一気に接合部が破壊される板ガラスと接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法と比較して、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造による圧縮接合は、ボルト１、ナット２の強力な締め付けによるボルト軸方向の力による接合部のずれが一気に起こることはなく、強化ガラスＧが滑り始めてからも２０ｋＮまで荷重を付加したが強化ガラスＧが破損することはなかった。
【０１１８】
本発明の建築用途の板ガラスの接合方法において、強化ガラスＧの貫通孔と座金４の貫通孔とが同心となるように配置する際の位置決めに、図示しないゴムまたは樹脂製の同心状のスペーサーを貫通孔の空間部に入れておくと、ずれが生じた際、直接、強化ガラスＧの貫通孔の端部５とボルト１の軸部が触れ合うことなく緩衝し破壊が抑制されるのでスペーサーを入れることが好ましい。
【０１１９】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造においては、強化板ガラスＧと座金４とＬ型金属板３とが、ボルト１とナット２の締め付けによるボルト軸方向の力により座金４を介して一体化して、荷重が作用しても強化ガラスＧのすべり変位が生じにくくなり、従来の板ガラスと接合部材を接着する接合方法に比較して、より接合部の接合強度が向上していることがわかった。
【０１２０】
また、板ガラスと接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法では板ガラスが滑り始める前に板ガラスが破損していることから、接合数を増やすことでこれ以上接合強度を増やすことができないが、本発明の建築用途の板ガラスの接合方法では、接合数を増やすことで容易に接合強度を高めることも可能である。
【０１２１】
このことより、例えば、ガラススクリーンを建設する際、ガラススクリーンをなす面ガラスの支持に用いる方立てガラスとしてのリブガラスを長くし、その上端部を接合し支持する際、本発明の板ガラスの接合構造の方が、板ガラスと接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法よりも、接合強度が高く、有利であることがわかった。
【０１２２】
本発明の板ガラスの接合構造を用い、ガラス板を接合することで、長いガラス方立て、言い換えれば、長いリブガラスが提供される。
【０１２３】
また、リブガラスに取り付けた接合板をガラススクリーンと接続することも可能であり、ボルトでガラススクリーンと接続できることからリブガラススクリーンの設計の自由度が広がる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造および接合方法は、ガラス壁、ガラス屋根、大板ガラスを使用した開口部構成よりなるガラススクリーンなどの大型建築物に使用される。
【０１２５】
例えば、目立つ金属方立の代りに、目立たないガラス方立て（リブガラス）を用いて、正面ガラスを（フェイスプレート）に加わる風荷重を支持する工法であるガラス・スタビライザー工法によるリブガラススクリーンに使用される。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の建築用途の板ガラスの接合構造による板ガラスの接合部の拡大側面図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の建築用途の板ガラスの接合方法により接合した板ガラスの一例の正面図である。（Ｂ）はその側面図である。
【図３】本実施例における試験片の上面図である。
【図４】本実施例における板ガラスの接合構造の拡大側面図である。
【図５】ガラス試験片の形状を示す説明図である。
【図６】（Ａ）接合部の耐荷重試験装置の側面図である。（Ｂ）上面図である
【図７】強化ガラスＧのすべり量と垂直荷重の相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２７】
Ｇ 板ガラス（強化ガラス）
１ ボルト
２ ナット
３ 金属板（接合部材）
４ 座金（応力発生部材）
５ 貫通孔の端部
６ 座金
７ 貫通孔
８ ボルト挿通用の貫通穴
９ 固定部
１０ ボルト
１１ 接合部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力で板ガラスと接合部材を接合する建築用途の板ガラスの接合構造および接合方法に関する。
【０００２】
特に、本発明は、貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔にボルトを挿通し、ボルトに螺合させたナットとで板ガラスと接合部材を締め付けて生じるボルト軸方向の力により板ガラスと接合部材を接合する建築用途の板ガラスの接合構造および接合方法に関する。
【０００３】
本発明の板ガラスの接合構造および接合方法の建築用途としては、大型建築物であるガラス壁、ガラス屋根、およびガラススクリーン、例えば、リブガラスを用いたリブガラススクリーンなどが挙げられる。
【背景技術】
【０００４】
ガラス壁、ガラス屋根、大板ガラスを使用した開口部構成よりなるガラススクリーンなどの大型建築物において、板ガラスを高強度で接合すると、設計の自由度が高められる。例えば、目立つ金属方立の代りに、目立たないガラス方立て（リブガラス）を用いて、正面ガラス（フェイスプレート）に加わる風荷重を支持する工法に、ガラス・スタビライザー工法がある。
【０００５】
接合部材を介して板ガラスを高強度で接合することを、ガラス・スタビライザー工法に用い、リブガラススクリーンを建設すれば、リブガラスに取り付けた接合板を介してフェイスプレートと接合することも可能であり、接合部材を介してリブガラス同士、フェイスプレート同士が接合されることからリブガラススクリーンの設計の自由度が高まる。
【０００６】
従来の板ガラスの接合方法には、板ガラスと接合部材としての金属板とを重ねて、板ガラスと金属板に形成した貫通孔に一対の接合部材、例えば、ボルト・ナットを通して締めて固定することで、板ガラス同士を接合する、板ガラスを建造物などに接合する際に使用される摩擦接合がある。
【０００７】
摩擦接合は、一対の締め付け部材で、板ガラスと接合部材とを厚み方向に締め付けて、板ガラスと接合部材との摩擦力で荷重を受け止める接合方法である。摩擦接合においては、接合部を増やし、一対の締め付け部材である、例えば、接合用のボルト・ナットを多く用いることで受け止められる支持荷重を大きくする。摩擦接合において、接合部を増やし接合ボルト・ナットを多く用い、個々の接合部において受け止める荷重を大きくしなかった背景には、ガラスは脆性材料であり、締め付ける際に一箇所に大きな力がかかると割れることがあった。
【０００８】
一方、板ガラスと他の構造部材とを接合するために板ガラスに添接させた、あるいは板ガラスと板ガラスに掛け渡しした金属板などの接合部材の間に接着シートを挟みこみ、板ガラスと接合部材を接着し接合強度を得、加えて板ガラスと接合部材に設けた貫通孔に、一対の締め付け部材である接合用ネジ部材を貫通させて締め込み、板ガラスと接合部材を固定し留める方法が、特許文献１〜７にて開示されている。
【０００９】
例えば、特許文献１には、板ガラスと接合部材との間に、未硬化の接着剤を含浸させてある繊維材からなるシートを挟んで、板ガラスと接合部材とに形成した貫通孔に挿通したネジ部材で締め付け固定するガラスパネルの接合方法が開示されている。接合後のガラスパネルと板材との相対変位の発生を抑制するために、板ガラスと接合部材との間に未硬化の接着剤を含浸させてある繊維材からなるシートを挟んで締め付け接合しておくことにより、その接着剤が硬化するとシートがガラスパネルと板材の双方の表面に沿った形状に固まり、シートと一体に硬化した強固な接着層を介して、ガラスパネルと板材とを接着接合できると開示されている。
【００１０】
また、特許文献３には、特許文献１よりも接合部の耐久力を高めるため、接着材を含浸させてある繊維材からなるシートに含浸させた接着剤が未硬化の状態で締め付け、接着材硬化後に、所定の軸力に再度締め付けて接合する脆性部材の接合方法が開示されている。
【００１１】
さらに、特許文献７には、上記の接着による接合方法において、雄ネジ部材と雌ネジ部材などの締め付け具にて板ガラスと接合部材を締め付ける際に、貫通孔に充填剤を介在させて各締め付け具の外周面と板ガラス側貫通孔の内周面との間に隙間が生じない状態で締め付けることによって、板ガラスと接合部材との間にわたって応力が作用した際に、複数の板ガラス側貫通孔に作用する応力が均一化されるようにして、特定の板ガラス側貫通孔に応力が集中するのを回避して板ガラスの損傷を抑制する板ガラスの接合方法が開示されている。
【００１２】
特許文献１〜７に記載の板ガラスの接合方法は、板ガラスと接合部材とを強く締め付けて接合するものでなく、板ガラスと接合部を接着して接合強度を得る方法である。板ガラスの割れの発生を懸念して接合用のネジ部材による締め付けは程々にし、接合強度は板ガラスと接合部材の接着に依存している。
【００１３】
詳しくは、特許文献３によれば、板ガラスに厚さが１２ｍｍ〜１９ｍｍの強化ガラスであり、且つ、使用する接着剤がエポキシ系接着剤の場合、接合用ネジ部材の締め付け軸力は２９．４ｋＮ〜５３．９ｋＮ程度が望ましいとされている。ガラスに貫通孔を開ける場合、孔周りは荒ズリ加工されるため、ガラスの孔周りの強度は、ガラス表面の強度に比べて弱く、ガラスの孔周りに６０ｋＮ程度の締め付け力が作用するとガラスが破損することがあった。そのため、孔周りに締め付け力が作用する特許文献１や特許文献３の方法では、締め付け軸力を上げることで接合箇所の耐久性を高めるには限界があった。
【特許文献１】特開２０００−８７９２４号公報
【特許文献２】特開２０００−８７９２５号公報
【特許文献３】特開２００２−１５５９０９号公報
【特許文献４】特開２００２−１６２３２５号公報
【特許文献５】特開２００２−２６６８１８号公報
【特許文献６】特開２００４−３４０１７８号公報
【特許文献７】特開２００３−３２７４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の板ガラスの接合方法である摩擦接合において、板ガラスの貫通孔に挿通した一対の締め付け部材、例えば、ボルト・ナットで強く板ガラスを締め付けると、締め付け部に局所的な力が生じ、特に板ガラスの貫通孔の孔端部から破損しやすいという問題があった。
【００１５】
そのため、前述した従来の板ガラスと接合部材を接着する接合方法においては、板ガラスの接合部をネジ部材で留めてはいるものの、接合強度は板ガラスと接合部材としての板材の間に挟みこんだ接着シートによる接着に頼っており、一対の締め付け部材として、例えば、ボルト・ナットで強く締め付けて生じるボルト軸方向の力を、板ガラス内部に強い圧縮応力が生じるまでに与え、ガラス自体の剛性を利用して板ガラスと板材を接合するものではなかった。また、接着材シートによる接着により接合するため、接合後の解体が困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造は、板ガラスの貫通孔の孔周りには、一対の締め付け部材の締め付けによる力、例えば、ボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向の力を加えないで、孔周りを避けて、ボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向の力を板ガラスに加え、板ガラス内部にクラックの発生および伝播を抑制する圧縮応力を生じさせて、見掛の強度を増加させることを特徴とし、板ガラスと接合部材、接合部材を介して板ガラス同士を強固に接合するもので、接合部がずれることのない耐久性の高い板ガラスと接合部材との接合、接合部材を介した板ガラス同士の接合を提供するものである。
【００１７】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造に用いる一対の締め付け部材には、一対の油圧部材、バネ部材、ネジ部材が挙げられるが、トルクレンチなどで締め付け力の調整ができ、ボルト・ナットの締め付けにより強いボルト軸方向の力が容易に得られるボルト・ナットを用いることが好ましく、特に、強いボルト軸方向の力が得られ、ボルト軸方向の力の調整が容易な六角ボルト・ナットを用いることが好ましい。
【００１８】
詳しくは、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造は、一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどの強力な締め付けにより生じるボルト軸方向の力を、板ガラスと接合部材の間に挟んだ応力発生部材、例えば、座金などを介して伝達する際、座金の内径を板ガラスの貫通孔の直径より大きくし同心状に配置することで、割れが発生しやすい板ガラスの孔部を避けてボルト軸方向の力を伝えること、また板ガラスに接触させた座金を介し、板ガラスに直に小面積でボルト軸方向の力を伝え、板ガラス内部に強い圧縮応力を生じさせ、圧縮応力を生じさせた板ガラスの圧縮部位のクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスの見掛の強度を増加させることを特徴とする。板ガラスに応力発生部材を強く圧接することで、板ガラス自体の剛性を利用した強い接合強度を得る、全く新規の板ガラスの接合構造、いうなれば圧縮接合というべき概念である。
【００１９】
板ガラス内部に強い圧縮応力を生じさせると、板ガラスの圧縮部位のクラックの発生および伝播の方向性が制限されるので、板ガラスの圧縮部位のクラックの発生および伝播が抑制され、強い圧縮応力により、板ガラスの見掛の強度が増加する。
【００２０】
即ち、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造、言い換えれば圧縮接合は、前述の摩擦接合、ガラスと金属板材を接着する接合方法とは全く異なる考えの接合構造であり、一対の締め付け部材である、例えば、ボルト・ナットの強力な締め付けによるボルト軸方向の力を、板ガラスと接合部材の間に挟んだ応力発生部材、例えば、座金などを強く板ガラスに圧接させて、板ガラス内部に強い圧縮応力が生じるように伝達し、圧縮応力を生じさせた板ガラスの圧縮部位におけるクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスの見掛の強度を増加させることを特徴とし、板ガラス自体の剛性を利用して板ガラスと接合部材とを接合する、または、接合部材を介して板ガラス同士を接合するものである。
【００２１】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造によれば、応力発生部材に座金など使用し、座金の内径を、板ガラスの貫通孔の直径より大きくして、同心状に配置して締め付けることで、割れが発生しやすい板ガラスの貫通孔部を避けて、一対の締め付け部材の締め付けにより生じる強い力、例えば、ボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向の力を伝えられ、また座金を介して小面積でボルト軸方向の力を伝えるので、座金からの強い単位面積当たりの圧力により、板ガラスに対する強い圧接が得られ、板ガラスと接合部材に強い接合強度が得られる。
【００２２】
本発明の建築用途の板ガラスの接合方法において、圧接とは、応力発生部材を板ガラスに強く圧することで、応力発生部材を強い力で板ガラスに接触させることを指す。応力発生部材とは、板ガラスを強く圧し、板ガラス内部に圧縮応力を発生させる部材である。
【００２３】
さらに、接合構造を解体するときはボルト・ナットを弛めればよいので、板ガラスと接合部材を接着する従来の接合方法に比べ解体が容易である。
【００２４】
また、応力発生部材の貫通孔の直径を、例えば、応力発生部材としての座金の内径を、前記板ガラスに形成した貫通孔の直径より大きくすることにより、一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどで強く締め付けた際に生じるボルト軸方向の強い力を、貫通孔の端部を避けて、板ガラス内部に強い圧縮応力を生じさせることが可能となり、圧縮応力を生じさせた板ガラスの圧縮部位におけるクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスの見掛の強度を増加させて、耐久性の高い板ガラスの接合構造が得られた。
【００２５】
即ち、本発明の建築用途の板ガラスの接合方法において、橋やビル等の鋼構造物の接合方法として用いられる、高力ボルト摩擦接合で使用されるボルト・ナットの締め付けによる６０ｋＮ以上のボルト軸方向の力、言い換えれば、一対の応力部材の締め付けにより生じる６０kＮ以上の力で、板ガラスと接合部材を締め付けても、板ガラスが破損せず、強い接合強度が得られた。なお、一対の応力部材の締め付けにより生じる力が３００ｋＮより大きいと、板ガラス本来の高い剛性があっても破損の恐れがある。
【００２６】
即ち、本発明は、貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力で板ガラスと接合部材を接合した板ガラスの接合部にあって、締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接させた応力発生部材で板ガラスに伝達し、板ガラス内部に圧縮応力を生じさせて、板ガラスと接合部材とを接合したことを特徴とする建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００２７】
さらに、本発明は、一対の締め付け部材がボルト・ナットであり、板ガラスと接合部材に形成した貫通孔にボルトを挿通し、ボルトとボルトに螺合させたナットによる板ガラスと接合部材の締め付けにより生じる、ボルト軸方向の６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接させた応力発生部材で板ガラスに伝達し、板ガラス内部に圧縮応力を生じさせて、板ガラスと接合部材とを接合したことを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００２８】
さらに、本発明は、前記応力発生部材が貫通孔を擁することを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００２９】
さらに、本発明は、前記応力発生部材の貫通孔の直径が、板ガラスに形成した貫通孔の直径よりも大きいことを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００３０】
応力発生部材には、一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力、例えば、ボルト・ナットの強力な締め付けによるボルト軸方向の力により変形しない硬さおよび剛性が必要であり、ポリエーテルエーテルケトン、繊維強化プラスチックなどの硬く高剛性の材料から選ばれるが、加工作製が容易で入手のし易さから、貫通孔を擁する座金が好適に使用される。
【００３１】
さらに、本発明は、前記応力発生部材が座金であり、板ガラスの貫通孔に対して同心状に配置することを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００３２】
この際、ボルト頭部・ナットの外径よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくすることで、例えば、ボルト頭部・ナットの外径よりも応力発生部材としての座金の内径を小さくすることで、６０ｋＮ以上のボルト軸方向の力で板ガラスと接合部材を締め付けることが容易となる。通常、六角ボルト・ナットにおいては、ボルト頭部、ナットの最大の外径を対角距離と呼ぶ。強い締め付けトルクを伝えるには六角ボルト・ナットを使用することが好ましく、中でも建築用で使用される摩擦接合用高力ボルト・ナットが好適に使用される。
【００３３】
さらに、本発明は、ボルト頭部・ナットの外径よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくしたことを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００３４】
さらに、本発明は、ボルト・ナットが六角ボルト・ナットであり、六角ボルト・ナットの対角距離よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくしたことを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００３５】
また、本発明の建築用途の板ガラスの接合方法において使用する、接合部材としては、加工し易く、硬く、高剛性の金属板から選ばれ、鉄鋼製の板材、好ましくは、ＪＩＳ Ｇ ３１０１−２００４「一般構造用圧延鋼材」に準拠するＳＳ４００などが好適に使用される。また、屋外の建築用途に使用することを考えれば、錆び難く経時劣化が少ないステンレス鋼製の板材を用いることが好ましい。
【００３６】
さらに、本発明は、接合部材が鉄鋼製またはステンレス鋼製の板材であることを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合構造である。
【００３７】
さらに、本発明は、上記の建築用途の板ガラスの接合構造を擁する板ガラスからなるリブガラスを用いたリブガラススクリーンである。
【００３８】
また、本発明は、貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力で、板ガラスに伝達する応力発生部材を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接し、板ガラスと接合部材とを接合することを特徴とする建築用途の板ガラスの接合方法である。
【００３９】
また、本発明は、一対の締め付け部材がボルト・ナットであり、板ガラスと接合部材に形成した貫通孔にボルトを挿通し、ボルトとボルトに螺合させたナットによる板ガラスと接合部材の締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力で、応力発生部材を板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接し、板ガラスと接合部材とを接合することを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合方法である。
【００４０】
圧縮接合による本発明の建築用途のガラスの接合方法において、応力発生部材を用いることで、割れが発生しやすい板ガラスの貫通孔部を避けて、応力発生部材を板ガラスに圧接させるとともに、圧接時の板ガラスと応力発生部材とが接触する面積の設定、および一対の締め付け部材、例えば、ボルト、ナットの締め付けトルクの調整により、板ガラス内部に生じる圧縮応力の大きさを任意に設定でき、板ガラスの圧縮部位にクラックの発生および伝播が起こることを抑制し、板ガラスの見掛の強度を増加させるのに、好適な圧縮応力が得られた。
【００４１】
応力発生部材を使わない場合と異なり、板ガラスの１点に、特に貫通孔部にボルト軸方向の力が集中することなく、締め付けトルクに対しての板ガラスが破壊される限界を飛躍的に上げることが可能となった。
【００４２】
よって、本発明の板ガラスの接合方法により、板ガラスを一対の締め付け部材であるボルト、ナットで強力に締め付けるのみで、接合部材を介して、板ガラスと構造部材、または板ガラス同士が強く接合固定される。
【００４３】
従来、ガラスは脆性材料であり一箇所、言い換えれば、１点に力がかかると割れる、即ち、板ガラスに貫通孔を設け、ボルトを通して強く板ガラスを締め付けると、締め付け部に局所的な力が生じ、孔端部から割れが発生し板ガラスが破損するため、板ガラスに貫通孔を設け、一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどで強く締め付けることは避けるべきであり、行ってはいけないこととされ、板ガラスをボルト・ナットなどで強く締め付けて接合されることはなかった。
【００４４】
しかしながら、本発明の建築用途の板ガラスの接合方法において、応力発生部材を用いることで、脆い板ガラスの貫通孔の孔端部を避け、一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどの締め付けによるボルト軸方向の力を、ボルト・ナットの締め付けの加減および応力発生部材がガラスと接する面積を調整することで、板ガラスの圧縮部位にクラックの発生および伝播が起こることを抑制する好適な圧縮応力が生じ、板ガラスの見掛の強度を増加させて、本来の板ガラスの持つ高い剛性を生かした前述の圧縮接合が可能となった。
【００４５】
本発明の建築用途の板ガラスの接合方法により、応力発生部材を用いることで、板ガラスを一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどで強く締め付けても、板ガラスが破壊されることはなく強い接合強度が得られた。これは驚くべき結果である。
【００４６】
本発明の建築用途の板ガラスの接合方法により、応力発生部材を用いることで、板ガラスにあけた貫通孔に、一対の締め付け部材であるボルト・ナットなどの締め付けによる強いボルト軸方向の力が加わらなくなり、孔部を避けて強いボルト軸方向の力を、板ガラス内部にクラックの発生および伝播を抑制する強い圧縮応力が生じ、板ガラスの見掛の強度を増加させて、耐久性の高い板ガラスの接合が得られた。
【００４７】
この際、ボルト頭部・ナットの外径よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくすることで、６０ｋＮ以上のボルト軸方向の力で板ガラスと接合部材を締め付けることが容易となる。
【００４８】
また、本発明の板ガラスの接合方法である圧縮接合において、接合部を増やすことで接合強度を高められる。
【００４９】
さらに、本発明は、複数の貫通孔を前記板ガラスと接合部材とに形成し、貫通孔の各々に挿通したボルトにナットを螺合して、板ガラスと接合部材とを応力発生部材で挟んで締め付けることを特徴とする上記の建築用途の板ガラスの接合方法である。
【発明の効果】
【００５０】
一対の締め付け部材、例えば、ボルト・ナットの強力な締め付けによるボルト軸方向の力を、板ガラスと接合部材の間に挟んだ応力発生部材、例えば、座金などを介して板ガラスに圧縮応力が生じるように伝達し、板ガラスに応力発生部材を圧接することで、圧縮応力を生じさせた板ガラス内部の圧縮部位におけるクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスの見掛の強度を増加させることを特徴とする、板ガラス自体の剛性を利用する本発明の建築用途の板ガラスの接合構造および接合方法によって、応力発生部材に座金などを使用し、座金の内径を板ガラスの貫通孔の直径より大きくすることで、割れが発生しやすい板ガラスの貫通孔の孔端部を避けてボルト軸方向の力を伝えられ、また座金を介して小面積でボルト軸方向の力を板ガラスに伝えるので、座金からの単位面積当たりの圧力により、板ガラスと接合部材に強い接合強度が得られた。
【００５１】
詳しくは、本発明の建築用途に使用する板ガラスの接合構造および方法においては、貫通孔をあけた板ガラスと接合部材を重ねて、一対の締め付け部材であるボルト・ナットで締め付け、ボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向の力で、板ガラスに圧縮応力を生じさせて接合する際に、板ガラスと接合部材の間に、単純な応力発生部材である座金を入れることで、座金を介してボルト・ナットで締め付けた際のボルト軸方向の力を板ガラスへ圧縮応力が生じるように伝達し、圧縮応力をボルト・ナットの締め付け加減、板ガラスと座金が接触する面積で調整することが可能となり、圧縮応力を生じさせたガラス内部のクラックの発生および伝播が抑制され、板ガラスの見掛の強度を増加させて、座金の圧接により、板ガラスと接合部材に強い接合強度が得られた。
【００５２】
また、前記座金の貫通孔の直径を、言い換えれば、座金の内径を、前記板ガラスに形成した貫通孔の直径よりも大きくすることで、板ガラスにあけた貫通孔の端部に、ボルト、ナットの締め付けによるボルト軸方向の力が加わらなくなり、例えば、橋やビル等の鋼構造物の接合方法として用いられている高力ボルト摩擦接合で導入される、ボルト・ナットの締め付けによる強いボルト軸方向の力、６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の範囲で、板ガラスと接合部材とを締め付けることで、圧縮応力を生じさせたガラス内部の圧縮部位におけるクラックの発生および伝播が抑制され、板ガラスの見掛の強度を増加させて、板ガラスが破損し難くなり、接合後の耐久性の高い板ガラスと接合部材の接合が可能となった。
【００５３】
即ち、応力発生部材を用いたことで、板ガラスと座金の狭い接触面で、一対の締め付け部材であるボルト・ナットの締め付けによるボルト軸方向の力が伝わるので、接合した板ガラスが滑る恐れは少なくなり、接合後の耐久性の高い板ガラス同士の接合が可能となった。
【００５４】
さらに、接合構造を解体するときはボルト・ナットを弛めればよいので、解体が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
最初に、前述の摩擦接合とは異なる圧縮接合というべき考えの本発明の建築用途の板ガラスの接合構造について、図１を用いて説明する。
【００５６】
図１は、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造による板ガラスの接合部の拡大側面図である。なお、ボルト１、ナット２以外は断面で示している。
【００５７】
図２の（Ａ）は、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造により接合した板ガラスの一例の正面図である。図２の（Ｂ）は、その側面図である。
【００５８】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造は、一対の締め付け部材であるボルト１、ナット２の強力な締め付けによるボルト軸方向の力を、板ガラスＧと接合部材である金属板３の間に挟んだ応力発生部材である座金４などを介して、板ガラスＧに圧縮応力が生じるように伝達すること、言い換えれば、板ガラスＧに座金４を圧接させることで、板ガラスＧの内部に圧縮応力を生じさせ、圧縮応力を生じさせた板ガラスＧの圧縮部位のクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスＧの見掛の強度を増加させることを特徴として、板ガラスＧ自体の剛性を利用して接合するものである。
【００５９】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造によれば、座金４の内径を、板ガラスＧの貫通孔の直径より大きくすることで、割れが発生しやすい板ガラスＧの貫通孔の端部５を避けて、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を伝えられ、また、座金４を介して小面積で板ガラスＧにボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を伝えるので、座金４よりの単位面積当たりの圧力により強力な圧接が得られ、接合部がずれる恐れが少ない。
【００６０】
また、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造を用いて、板ガラスＧを接合する際は、座金４の大きさを選ぶことで、座金４から板ガラスＧへの単位面積当たりの圧力を任意に設定でき、加えて、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力の加減により、板ガラスＧにて生じる圧縮応力の大きさが調整可能となる。
【００６１】
このように、座金４の内径を板ガラスＧの貫通孔の直径より大きくすることで、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造によって、板ガラスＧと金属板３を接合した際、板ガラスＧの貫通孔に挿入したボルト１、ナット２で、板ガラスＧと金属板３とを、応力発生部材である座金４を介して締め付けたとき、板ガラスＧと座金４との接触部からのみ板ガラスＧに圧縮応力が生じるようになり、割れが発生しやすい板ガラスＧの貫通孔の端部５に、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力がかからなくなる。言い換えれば、割れが発生しやすい板ガラスＧの貫通孔の端部５を避けて板ガラスＧに圧縮応力を生じさせる。その結果、、圧縮応力を生じさせた板ガラスＧの圧縮部位のクラックの発生および伝播を抑制し、板ガラスＧの見掛の強度を増加させることで、板ガラスＧが破損し難くなる。
【００６２】
このように、板ガラスＧおよび接合部材３の貫通孔を円形とし同心状に配置した際、座金４の内径が、板ガラスＧの貫通孔の孔径よりも小さいと、ボルト１、ナット２でガラスＧと接続板３とを応力発生部材である座金４を介して締め付けたとき、板ガラスＧの貫通孔の端部５に座金４からのボルト軸方向の力が作用し、割れが発生しやすく板ガラスＧが破損する恐れがある。
【００６３】
この際、ボルト１、ナット２を強く締め付けた際に発生するボルト軸方向の強い力により、割れを生じさせないためには、板ガラスＧに形成した貫通孔の直径より、応力発生部材である座金４の内径を、１ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上大きくする。この際、板ガラスＧの貫通孔端部と座金４が重ならないためには、円形の座金４を用い、板ガラスＧの貫通孔に対して座金４を同心状に配置することが好ましい。
【００６４】
このように、座金４の内径を、板ガラスＧの貫通孔に対し１ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上大きくする、要するに、板ガラスＧの貫通孔の端部５から座金４までの間隔を０．５ｍｍ以上、好ましくは２ｍｍ以上とする。座金４の内径を、板ガラスＧの貫通孔に対し１ｍｍ未満、板ガラスＧの貫通孔の端部５から座金４までの間隔が、０．５ｍｍ未満では、板ガラスＧの貫通孔の端部５にボルト軸方向の力が伝播し割れが生じる恐れがある。座金４の内径を、板ガラスＧの貫通孔の直径に対して、２０ｍｍを超えて大きくすると、ボルト軸方向の力が伝達され難くなるので、２０ｍｍ以内であることが好ましい。
【００６５】
ボルト１、ナット２による締め付けトルクは、橋やビル等の鋼構造物の接合方法として用いられている高力ボルト摩擦接合で導入される強力なボルト軸方向の力、６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下が得られる１００Ｎ・ｍ以上、１０００Ｎ・ｍ以下の範囲に設定される。
【００６６】
また、座金４の内径がボルト１、ナット２の対角距離よりも小さいと、６０ｋＮ以上のボルト軸方向の力で板ガラスＧと接合部材３を締め付けることが容易となる。
【００６７】
要するに、図１に示すように、座金４の内径がボルト１、ナット２の対角距離よりも小さいと、ボルト１、ナット２の強力な締め付けによるボルト軸方向の力が板ガラスＧに直線的に伝わる。ボルト頭の下、ナット２の上に座金４が配置され、ボルト軸方向の力が、座金６、金属板３、座金４、板ガラスＧ、座金４、金属板３、座金６に直線的に伝わる。ボルト軸方向の力が斜めに伝わると、強く締め付けられないばかりか、各々の圧接部に局所的な力がかかり、板ガラスＧが破損する恐れがある。
【００６８】
この際、、応力発生部材の貫通孔の直径、例えば、座金４の内径が、ボルト１の頭部の対角距離、ナット２の対角距離より、２ｍｍ以上小さいことが好ましく、５ｍｍ以上小さいことがさらに好ましい。こうすることで、同心としてボルト１、ナット２で締め付けたとき、ボルト１の頭部、ナット２の座金４に対するかかり代が、１ｍｍ以上、好ましくは２．５ｍｍ以上となり、確実にボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力が、応力発生部材である座金４に伝わる。
【００６９】
圧縮接合において、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の強い力を得るためには、高力六角ボルト・ナット、言い換えると、機械的性質による等級がＦ８Ｔ以上の高力六角ボルト、または、強度区分が、８．８、１０．９、１２．９の六角ボルト・ナット、または、トルシア形高力ボルトを使用することが好ましく、中でも建築で使用される摩擦接合用高力ボルト・ナット、言い換えると、機械的性質による等級がＦ８Ｔ以上の高力六角ボルト・ナットが好適に使用される。
【００７０】
応力発生部材である座金４には、Ｆ８Ｔ以上の高力六角ボルト・ナットの締め付けによる強力なボルト軸方向の力に耐え、変形することなきよう、座金の機械的性質による等級がＦ３５以上の座金４が好適に用いられる。
【００７１】
高力六角ボルト・ナット・座金の機械的性質による等級については、ＪＩＳ Ｂ１１８６−１９９５「摩擦接合用高力六角ボルト六角ナット、平座金のセット」に準拠する。
【００７２】
なお、ボルト１、ナット２を締め付ける際に締め付けやすく締め付け工具のトルクを伝えやすいので、ボルト１、ナット２と接合部材の間に座金６を噛ませると良い。
【００７３】
以上、図１に示すような接合部を多数設けて、図２に示すように板ガラスＧと金属板３を接合すると板ガラスＧと金属板３の接合部に優れた接合強度が得られる。
【００７４】
図２に示すように、板ガラスＧの接合部に２個以上、この好ましくは４個以上の貫通孔を空けて、締め付け部材と座金４を用いて、各貫通孔を本発明の建築用途の板ガラスの接合構造とし、板ガラスＧと金属板３を接合すれば、一対の締め付け部材の締め付けによる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力、締め付け部材に、ボルト１、ナット２を使用したときは、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力が各接合部に作用し、板ガラスＧと金属板３が強く接合する。
【００７５】
この際、板ガラスＧの厚みやガラスＧの貫通孔の直径にもよるが、異なる貫通孔間の間隔を、異なる貫通孔の端部間の最短距離で表して、３０ｍｍ以下の間隔であると、貫通孔を設けたことで板ガラスＧ自体の強度が失われる。貫通孔を設けられる最大数は、板ガラスＧの大きさと前述の異なる貫通孔間の間隔によって決まる。
【００７６】
本発明の板ガラスの接合構造に用いる板ガラスＧには、フロート法で製造した板ガラス、強化ガラス、倍強度ガラス、熱線吸収ガラス、熱線反射ガラス、各種表面処理を施してある板ガラス、およびこれら板ガラスの複数枚を適宜組み合わせて構成したものなどが挙げられる。圧縮接合により強力なボルト１、ナット２の締め付けにより優れた接合強度を得るために、表面圧縮応力が８０ＭＰａ以上で、厚さが９ｍｍ以上の強化ガラスを用いることが好ましい。厚さの上限は市販される強化ガラスの最大の厚さ、１９ｍｍ以下となる。なお、表面圧縮応力が、１３０ＭＰａを上回る大型の強化ガラスは製造が難しく、建築用途に実質的に使用されないので、本発明に用いる強化ガラスの表面圧縮応力は、１３０ＭＰａ以下である。
【００７７】
尚、板ガラスＧの貫通孔部周辺の中間膜に替えて、貫通孔を擁する高剛性のスペーサーを板ガラス間に挟みこみ、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力に耐えるようにした合わせガラスなどにも、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造および接合方法は適用される。
【実施例１】
【００７８】
図３は、本実施例における試験片の上面図である。
【００７９】
図３に示すように、中心に径２４ｍｍの孔７をあけた板厚、１２ｍｍ、大きさ、３００ｍｍ×３００ｍｍ角の強化ガラスＧを１枚用意した。強化ガラスＧはフロート法で製造した板ガラスを軟化点付近まで加熱後、風冷し表面に圧縮応力を与えたものである。
【００８０】
図４は、本実施例における板ガラスの接合部の拡大側面図である。
【００８１】
図４に示すように、板ガラスＧと接合部材としての金属板３とを接合する際に、一対の締め付け部材であるボルト１、ナット２と金属板３との間に座金６を挟んだ。座金６は、呼び径、Ｍ２０、厚み、４．５ｍｍ、外径、４０ｍｍ、内径、２１ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５である。
【００８２】
また、板ガラスＧと金属板３との間に、応力発生部材として、強化ガラスＧの孔部５に、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を加えないために挟み込む座金４には、呼び径、Ｍ３０の座金６、厚み５．５ｍｍ、外径、６０ｍｍ、内径、３１ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５のものを用いた。
【００８３】
これら呼び径、Ｍ２０の座金６と、Ｍ３０の座金４との間に、厚さ１２ｍｍ、ボルト挿通用の２４ｍｍφの孔を有する、ＳＳ４００製の金属板３を挟みこんだ。Ｍ３０の座金４を強化ガラスＧに圧接する際は、強化ガラスＧの貫通孔の端部５には接触させないようにしている。
【００８４】
図３に示すように、強化ガラスＧの孔と座金４の孔とが同心となるように配置し、座金４の内周から強化ガラスＧの貫通孔の端部５までの距離を３．５ｍｍとしたことで、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を加えた際、割れの開始点となりやすい貫通孔の端部５を避けて、ボルト１、ナット２で締め付けられる。なお、強化ガラスＧの孔と座金４の孔とが同心となるように配置する際の位置決めがしやすいように、図示しないゴムまたは樹脂製の二重円状のスペーサーを貫通孔の空間部に入れた。
【００８５】
次いで、上記の強化ガラスＧと金属板３の締め付けテストを行った。
【００８６】
締め付け用のボルト１、ナット２は、摩擦接合用高力六角ボルト・ナット座金のセット、株式会社ＮＳボルテン製のものを使用した。ボルト１は呼び径、Ｍ２０、首下長さ、８５ｍｍ、対角距離、３７ｍｍ、機械的性質による等級はＦ１０Ｔである。ナット２は呼び径、Ｍ２０、対角距離、３７ｍｍ、機械的性質による等級はＦ１０である。
【００８７】
孔７に貫通させたボルト１にナット２をねじ込み、トルクレンチを用いて１５０Ｎ・ｍのトルクで一次締めした後、そこからナット２を１２０度回転させて、ナット回転法に従い締め付けたが、強化ガラスＧは破損しなかった。なお、このときボルト１に発生するボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力２５０ｋＮであった。
【００８８】
２５０ｋＮのボルト軸方向の力で締め付けて、強化ガラスＧが破損しなかったのは、割れが生じやすい、強化ガラスＧの貫通孔の端部５にボルト軸方向の力を直接作用させないようにしたことに加え、強化ガラスＧの圧縮部位において、圧縮応力によりクラック発生および伝播が抑制され、強化ガラスＧの見掛の強度が増加したことによると思われる。
【実施例２】
【００８９】
図３に示すように、中心に径２０ｍｍの貫通孔７をあけた板厚、１２ｍｍ、大きさ、３００ｍｍ×３００ｍｍ角の強化ガラスＧを１枚用意した。強化ガラスＧは軟化点付近まで加熱後、風冷し表面に圧縮応力を与えたものである。
【００９０】
図４に示すように、板ガラスＧと金属板３を接合する際に、一対の締め付け部材であるボルト１、ナット２と金属板３との間に座金６を挟んだ。座金６には、Ｍ１６の座金５、厚み４．５ｍｍ、外径、３２ｍｍ、内径、１７ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５である。
【００９１】
また、強化ガラスＧと金属板３との間に、応力発生部材として、強化ガラスＧの貫通孔７の端部５に、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を加えないために挟み込む座金４には、呼び径、Ｍ２４、厚み５．５ｍｍ、外径、４８ｍｍ、内径、２５ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５のものを用いた。
【００９２】
これら呼び径、Ｍ１６の座金６と、Ｍ２４の座金４との間に、厚さ１２ｍｍ、ボルト挿通用の２０ｍｍφの孔を有する、ＳＳ４００製の金属板３を挟みこんだ。Ｍ２４の座金４を強化ガラスＧに圧接する際は、強化ガラスＧの貫通孔７の端部５には接触させないようにしている。
【００９３】
図３に示すように、座金４をガラス孔と座金４の孔とが同心となるように配置し、座金４の内周から強化ガラスの孔端部７までの距離を２．５ｍｍとしたことで、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を加えた際、割れ等が発生し易く破損の開始点となる懸念の大きい貫通孔７の端部５を避けて、ボルト１、ナット２で締め付けられるようにした。
【００９４】
次いで、上記の強化ガラスＧと金属板３の締め付けテストを行った。
【００９５】
締め付け用のボルト１、ナット２は、摩擦接合用高力六角ボルト・ナット座金のセット、株式会社ＮＳボルテン製のものを使用した、ボルト１は呼び径、Ｍ１６、首下長さ、８５ｍｍ、対角距離、３１ｍｍ、機械的性質による等級はＦ１０Ｔである。ナット２は呼び径、Ｍ１６、対角距離、３１ｍｍ、機械的性質による等級等はＦ１０である。
【００９６】
板ガラスＧの貫通孔７に貫通させたボルト１にナット２をねじ込み、トルクレンチを用いて１００Ｎ・ｍのトルクで一次締めした後、そこからナット２を１２０度回転させてナット回転法に従い締め付けたが、強化ガラスＧは破損しなかった。なお、このときボルト１に発生するボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力は１５０ｋＮであった。
【００９７】
１５０ｋＮのボルト軸方向の力で締め付けて、強化ガラスＧが破損しなかったのは、割れが生じやすい、強化ガラスＧの貫通孔の端部５にボルト軸方向の力を直接作用させないようにしたことに加え、強化ガラスＧの圧縮部位において、圧縮応力によりクラック発生および伝播が抑制され、強化ガラスＧの見掛の強度を増加したことによると思われる。
【実施例３】
【００９８】
座金４に、呼び径、Ｍ２０、厚み４．５ｍｍ、外径、４０ｍｍ、内径、２１ｍ、機械的性質による等級はＦ３５のものを用いた以外は、実施例２と同様の手順でガラスの締め付けテストを行った。
【００９９】
座金４の内周から強化ガラスＧの貫通孔７の端部５までの距離を０．５ｍｍとしたことで、ボルト軸方向の力を加えた際、クラック発生の開始点となりやすい貫通孔７の端部５を避けて、ボルト１、ナット２で締め付けられるようにした。
【０１００】
実施例１、２と同様に、強化ガラスＧと金属板３の締め付けテストを行ったが、ガラスは破損しなかった。
【０１０１】
１５０ｋＮのボルト軸方向の力で締め付けて、強化ガラスＧが破損しなかったのは、割れが生じやすい、強化ガラスＧの貫通孔の端部５にボルト軸方向の力を直接作用させないようにしたことに加え、強化ガラスＧの圧縮部位において、圧縮応力によりクラック発生および伝播が抑制され、強化ガラスＧの見掛の強度を増加したことによると思われる。
【比較例】
【０１０２】
座金４に、呼び径、Ｍ１６、厚み４．５ｍｍ、外径、３２ｍｍ、内径、１７ｍｍ、械的性質による等級はＦ３５のものを用いた以外は、実施例２と同様の手順で強化ガラスＧと金属板３の締め付けテストを行った。
【０１０３】
座金４の内周から強化ガラスＧの貫通孔７の端部５までの距離が、−１．５ｍｍとなったことで、割れが発生し易く破損の開始点となる懸念の大きい貫通孔７の端部５と座金４が重なり、貫通孔７の端部５にボルト１、ナット２で締め付け時に生じるボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力が、貫通孔７の端部５に直接作用することになり、強化ガラスＧと金属板３の締め付けテストを行った結果、貫通孔７の端部５より強化ガラスＧが破損した。即ち、ガラスの割れが生じやすい強化ガラスＧの貫通孔７の端部５に、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力が、直接作用し強化ガラスＧが破損した。
（接合部の耐荷重試験）
次いで、本発明の板ガラスの接合構造による板ガラスＧと金属板３の接合部の耐荷重試験を行った。
【０１０４】
図５が、本発明の接合構造を有するガラス試験片の形状を示す説明図である。
【０１０５】
最初に接合部の耐荷重試験に用いたガラス試験片について説明する。
【０１０６】
試験に用いた強化ガラスＧの寸法は、板厚、１９ｍｍ、幅５００ｍｍ、長さ２３００ｍｍであり、強化ガラスＧの片方の端部に、強化ガラスＧの幅方向に３００ｍｍの間隔、長さ方向に２００ｍｍの間隔で、径、２４ｍｍのボルト挿入用の貫通穴８を４箇所設けている。
【０１０７】
図６の（Ａ）は、接合部の耐荷重試験装置の側面図であり、（Ｂ）は上面図である。
【０１０８】
図６の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、固定部９にボルト１０で締め付けて固定した金属板３としての厚さ、１２ｍｍの一対のＬ字型のステンレス鋼板に、ボルト１、ナット２および座金４、６を用いて、前記強化ガラスＧの端部を本発明の板ガラスの接合構造となるように固定した。
【０１０９】
実施例１と同様に、ボルト１には、呼び径、Ｍ２０、首下長さ１２０ｍｍ、機械的性質による等級、Ｆ１０Ｔのものを用い、ナット２には、呼び径、Ｍ２０、機械的性質による等級、Ｆ１０Ｔのものを用い、座金６には、呼び径、Ｍ２０、厚み４．５ｍｍ、外径、４０ｍｍ、内径、２１ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５を用いた。
【０１１０】
また、板ガラスＧと金属板３との間に、応力発生部材として、強化ガラスＧの貫通穴８に、ボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力を作用させないために挟み込む座金４には、呼び径、Ｍ３０、厚み５．５ｍｍ、外径、６０ｍｍ、内径、３１ｍｍ、機械的性質による等級はＦ３５のものを用いた。
【０１１１】
ボルト１にナット２をねじ込み、トルクレンチを用いて１５０Ｎ・ｍのトルクで一次締めした後、そこからナット２を１２０度回転させて、ナット回転法に従い締め付けた。なお、このときに発生するボルト１、ナット２の締め付けによるボルト軸方向の力は２５０ｋＮであった。
【０１１２】
図６に示す耐荷重試験装置において、強化ガラスＧを固定した反対側の端部に、図６中の矢印の方向へ、０〜２０ｋＮの荷重を負荷した際の、接合部１１のボルトの鉛直方向の変位量、接合部１１の真上の強化ガラスＧの鉛直方向の変位量を計測し、強化ガラスＧの鉛直方向の変位量からボルトの鉛直方向の変位量を引いたものを強化ガラスＧのすべり量として計測した。
【０１１３】
図７は、強化ガラスＧのすべり量と荷重の相関を示すグラフである。
【０１１４】
図７のグラフに示すように、荷重Ｗが１７ｋＮまでは、ボルト１と強化ガラスＧの変位量はほぼ等しく、すべりが発生しなかった。この状態では、ボルト１が強化ガラスＧの貫通孔８に接触することがないので、強化ガラスＧが破損しない。
【０１１５】
それに対して、荷重が１７ｋＮより高くなると、強化ガラスＧの変位量が急激に増加し、強化ガラスＧが滑り始め、強化ガラスＧが４つの接合部を中心として回転し始めた。これは、荷重を加えることにより本発明の板ガラスの接合構造である圧縮接合による接合力よりも接合部に働く力が大きくなったためと考えられる。つまり、このリブガラスの接合強度は１７ｋＮである。言い換えれば、このリブガラスの固定端の反対側に１７ｋＮの荷重が加わっても、ガラスが破損することはない。また、強化ガラスＧが滑り始めてからも２０ｋＮまで荷重を付加したが強化ガラスＧが破損することはなかった。これは、強化ガラスＧが滑り始めてからも圧縮接合による動摩擦力が働き、強化ガラスＧの貫通孔に作用する力の一部を分担するためと考えられる。
【０１１６】
この試験結果を、板ガラスと接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法と比較すると、例えば、特許文献１の実施例では、強化ガラス板の長さが１７１９ｍｍ、固定端の幅が３２５ｍｍ、先端部（荷重負荷側）の幅が２４４ｍｍ、厚みが１９ｍｍで、１００ｍｍのピッチで３本の雄ねじ部材を挿通した場合、約９．８ｋＮ（１０００ｋｇｆ）でガラスが破壊したと記載されている。接合部から荷重を与える部位までの距離であるモーメント長を加味し、本接合部の耐荷重試験と比較すると、本発明の板ガラスの接合方法の接合強度は、モーメント長が長く、耐荷重試験として過酷であるにも拘らず、ガラスが破損した際の荷重は１．７倍程度に大きい。
【０１１７】
なお、接着部が破壊されると、一気に接合部が破壊される板ガラスと接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法と比較して、本発明の建築用途の板ガラスの接合構造による圧縮接合は、ボルト１、ナット２の強力な締め付けによるボルト軸方向の力による接合部のずれが一気に起こることはなく、強化ガラスＧが滑り始めてからも２０ｋＮまで荷重を付加したが強化ガラスＧが破損することはなかった。
【０１１８】
本発明の建築用途の板ガラスの接合方法において、強化ガラスＧの貫通孔と座金４の貫通孔とが同心となるように配置する際の位置決めに、図示しないゴムまたは樹脂製の同心状のスペーサーを貫通孔の空間部に入れておくと、ずれが生じた際、直接、強化ガラスＧの貫通孔の端部５とボルト１の軸部が触れ合うことなく緩衝し破壊が抑制されるのでスペーサーを入れることが好ましい。
【０１１９】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造においては、強化板ガラスＧと座金４とＬ型金属板３とが、ボルト１とナット２の締め付けによるボルト軸方向の力により座金４を介して一体化して、荷重が作用しても強化ガラスＧのすべり変位が生じにくくなり、従来の板ガラスと接合部材を接着する接合方法に比較して、より接合部の接合強度が向上していることがわかった。
【０１２０】
また、板ガラスと接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法では板ガラスが滑り始める前に板ガラスが破損していることから、接合数を増やすことでこれ以上接合強度を増やすことができないが、本発明の建築用途の板ガラスの接合方法では、接合数を増やすことで容易に接合強度を高めることも可能である。
【０１２１】
このことより、例えば、ガラススクリーンを建設する際、ガラススクリーンをなす面ガラスの支持に用いる方立てガラスとしてのリブガラスを長くし、その上端部を接合し支持する際、本発明の板ガラスの接合構造の方が、板ガラスと接合部材を接着する従来のガラスパネルの固定方法よりも、接合強度が高く、有利であることがわかった。
【０１２２】
本発明の板ガラスの接合構造を用い、ガラス板を接合することで、長いガラス方立て、言い換えれば、長いリブガラスが提供される。
【０１２３】
また、リブガラスに取り付けた接合板をガラススクリーンと接続することも可能であり、ボルトでガラススクリーンと接続できることからリブガラススクリーンの設計の自由度が広がる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の建築用途の板ガラスの接合構造および接合方法は、ガラス壁、ガラス屋根、大板ガラスを使用した開口部構成よりなるガラススクリーンなどの大型建築物に使用される。
【０１２５】
例えば、目立つ金属方立の代りに、目立たないガラス方立て（リブガラス）を用いて、正面ガラスを（フェイスプレート）に加わる風荷重を支持する工法であるガラス・スタビライザー工法によるリブガラススクリーンに使用される。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の建築用途の板ガラスの接合構造による板ガラスの接合部の拡大側面図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の建築用途の板ガラスの接合方法により接合した板ガラスの一例の正面図である。（Ｂ）はその側面図である。
【図３】本実施例における試験片の上面図である。
【図４】本実施例における板ガラスの接合構造の拡大側面図である。
【図５】ガラス試験片の形状を示す説明図である。
【図６】（Ａ）接合部の耐荷重試験装置の側面図である。（Ｂ）上面図である
【図７】強化ガラスＧのすべり量と垂直荷重の相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２７】
Ｇ 板ガラス（強化ガラス）
１ ボルト
２ ナット
３ 金属板（接合部材）
４ 座金（応力発生部材）
５ 貫通孔の端部
６ 座金
７ 貫通孔
８ ボルト挿通用の貫通穴
９ 固定部
１０ ボルト
１１ 接合部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力で板ガラスと接合部材を接合した板ガラスの接合部にあって、締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接させた応力発生部材で板ガラスに伝達し、板ガラス内部に圧縮応力を生じさせて、板ガラスと接合部材とを接合したことを特徴とする建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項２】
一対の締め付け部材がボルト・ナットであり、板ガラスと接合部材に形成した貫通孔にボルトを挿通し、ボルトとボルトに螺合させたナットによる板ガラスと接合部材の締め付けにより生じる、ボルト軸方向の６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接させた応力発生部材で板ガラスに伝達し、板ガラス内部に圧縮応力を生じさせて、板ガラスと接合部材とを接合したことを特徴とする請求項１に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項３】
前記応力発生部材が貫通孔を擁することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項４】
前記応力発生部材の貫通孔の直径が、板ガラスに形成した貫通孔の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項５】
前記応力発生部材が座金であり、板ガラスの貫通孔に対して同心状に配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項６】
ボルトの頭部・ナットの外径よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項７】
ボルト・ナットが六角ボルト・ナットであり、六角ボルト・ナットの対角距離よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項８】
接合部材が鉄鋼製またはステンレス鋼製の板材であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造を擁する板ガラスからなるリブガラスを用いたリブガラススクリーン。
【請求項１０】
貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力で、板ガラスに伝達する応力発生部材を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接し、板ガラスと接合部材とを接合することを特徴とする建築用途の板ガラスの接合方法。
【請求項１１】
一対の締め付け部材がボルト・ナットであり、板ガラスと接合部材に形成した貫通孔にボルトを挿通し、ボルトとボルトに螺合させたナットによる板ガラスと接合部材の締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力で、応力発生部材を板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接し、板ガラスと接合部材とを接合することを特徴とする請求項１０に記載の建築用途の板ガラスの接合方法。
【請求項１２】
複数の貫通孔を前記板ガラスと接合部材とに形成し、貫通孔の各々に挿通したボルトにナットを螺合して、板ガラスと接合部材とを応力発生部材で挟んで締め付けることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の建築用途の板ガラスの接合方法。
【請求項１】
貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる力で板ガラスと接合部材を接合した板ガラスの接合部にあって、締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接させた応力発生部材で板ガラスに伝達し、板ガラス内部に圧縮応力を生じさせて、板ガラスと接合部材とを接合したことを特徴とする建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項２】
一対の締め付け部材がボルト・ナットであり、板ガラスと接合部材に形成した貫通孔にボルトを挿通し、ボルトとボルトに螺合させたナットによる板ガラスと接合部材の締め付けにより生じる、ボルト軸方向の６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接させた応力発生部材で板ガラスに伝達し、板ガラス内部に圧縮応力を生じさせて、板ガラスと接合部材とを接合したことを特徴とする請求項１に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項３】
前記応力発生部材が貫通孔を擁することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項４】
前記応力発生部材の貫通孔の直径が、板ガラスに形成した貫通孔の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項５】
前記応力発生部材が座金であり、板ガラスの貫通孔に対して同心状に配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項６】
ボルトの頭部・ナットの外径よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項７】
ボルト・ナットが六角ボルト・ナットであり、六角ボルト・ナットの対角距離よりも応力発生部材の貫通孔の直径を小さくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項８】
接合部材が鉄鋼製またはステンレス鋼製の板材であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の建築用途の板ガラスの接合構造を擁する板ガラスからなるリブガラスを用いたリブガラススクリーン。
【請求項１０】
貫通孔を擁する板ガラスと接合部材を重ね、貫通孔に挿通させた一対の締め付け部材の締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力で、板ガラスに伝達する応力発生部材を、板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接し、板ガラスと接合部材とを接合することを特徴とする建築用途の板ガラスの接合方法。
【請求項１１】
一対の締め付け部材がボルト・ナットであり、板ガラスと接合部材に形成した貫通孔にボルトを挿通し、ボルトとボルトに螺合させたナットによる板ガラスと接合部材の締め付けにより生じる６０ｋＮ以上、３００ｋＮ以下の力で、応力発生部材を板ガラスと接合部材との間に挟んで板ガラスに圧接し、板ガラスと接合部材とを接合することを特徴とする請求項１０に記載の建築用途の板ガラスの接合方法。
【請求項１２】
複数の貫通孔を前記板ガラスと接合部材とに形成し、貫通孔の各々に挿通したボルトにナットを螺合して、板ガラスと接合部材とを応力発生部材で挟んで締め付けることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の建築用途の板ガラスの接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−３１６８０（Ｐ２００８−３１６８０Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０４５０３（Ｐ２００６−２０４５０３）
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
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