[发明专利]FRP制屋顶材料、制造方法、其接合构造及接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及FRP(玻璃纤维增强塑料)制屋顶材料、制造方法、接合构造及其接合方法，特别涉及重量轻施工性优良、耐久性高、外观好并可接合的大面积的FRP制屋顶构件。

背景技术

以前用于构成屋顶本身或屋檐等部分的屋顶材料，一般是把折板等金属材料贴附在由钢筋构成的骨架上的材料或者是由混凝土形成的材料。但是，在为主要构成构件是金属时，存在着因生锈而变坏的问题。另外，由于用金属或混凝土构成，重量重，组装时的施工性差，当例如地震等情况发生时，对建筑物的耐震性不利。用金属、混凝土等材料做成轻量化的构件时，难以确保可靠的强度和刚性。

特别是需要大面积且无柱子的建筑物，例如，体育馆、大会厅等建筑物，需要做成无柱且大跨距。以前对于这样的用途，使用由钢筋增强混凝土形成的混凝土预制板。作为体育馆的屋顶，已熟知的方法是把例如长约24m的混凝土预制板作为屋顶材料的方法。但是，其问题在于，混凝土预制板的单位面积重量为250kg／m²，非常重，施工性非常差，地震时给予下部构造的影响非常大，建筑物需要结实的下部构造。

另外，在贴附由平板或折板构成的金属材料的构造中，难以形成曲面和立体形状，设计上的制约大，把屋顶材料形成所希望的形状并提高外观性也有界限。

另一方面，FRP以前虽然被用于船舶等大型构造体上，但是，作为建筑材料的应用的研究几乎没有进行，只是在作为内装修材料上进行了少量的研究，这是由于作为大型构造体的FRP的构造在用做建筑材料的形式方面没有被研究，并且，作为建筑材料的周边技术，例如，耐火性、接合构造等方面也没有进行充分地研究。

再有，用FRP形成大型的构造材料的方法，有以前所知道的手工铺叠法，但是该方法中，由于用手进行向强化纤维中浸含树脂，相对FRP中的强化纤维来说，树脂的比例非常高，所以，不能有效地利用强化纤维的物性。而且，在开放的情况下处理树脂，在环境方面也存在很大的问题。

作为解决上述问题的手段，也有例如向预先放置了强化纤维的成形模具内注入树脂的RTM法，但是，问题在于需要能向成形模具加压力的非常昂贵的成形模具。作为RTM法的改良，例如，在美国专利5，721，034中提出的方法是，在构成夹层状结构板的芯材料上切有剖面积不同的槽，在真空条件下，通过向核心材料的槽内注入树脂来有效地形成大面积的FRP。但是，在该方法中，由于在真空条件下注入，所使用的树脂必须是低粘度的，特别是对于适于建材用的酚醛树脂，用上述方法很难得到大型的整体成形品。

另一方面，在相互接合各FRP构件时，通常把同种材料的板或者金属板配置在FRP构件的上下面上，采用贯通FRP构件的螺栓等零件固接它们的所谓搭接方式。另外，作为其它方法，也有使用粘接剂接合FRP构件的方法。再有，也有用金属框架作基座，在其上面排列FRP构件的方法。

可是，在FRP构件相互接合的时候，在上述那样用配置在上下面上的板固接的方法中，必须在FRP构件上设置在其厚度方向上贯通的孔，存在FRP构件自身的强度降低、并且作为屋顶材料有可能漏雨的问题。

作为上述问题的例子，如特开平5-69487、特开平9-32914中所阐述的那样，是在FRP构件自身上设置贯通孔或者埋设金属套管进行接合。这些例子中的接合强度在机构上主要依赖FRP构件的表面压强和螺栓的抗断裂强度。一般情况下，FRP是基于纤维取向性上的各向异性材料，在纤维取向方向上具有非常高的抗拉强度，但是，抗压、抗断强度低。为此，在上述的接合方法中，接合强度受FRP的抗压、抗断裂强度的支配，不能支承大的负荷。

作为解决该问题的方法，在特开平8-333807中阐述的方法是，在开口部插入FRP构件，再在插入的FRP构件上设置金属制的套管，构件插入后把轴贯通金属制的套管内。用该方法做成的构造缓和了在结合部位上产生的剪切力、弯矩。但是，在加上弯曲、拉伸荷重时，在开口部除了在FRP层上作用压缩力之外，有在埋设金属制套管的部位上产生剪切力和产生向着FRP构件的表面压力的情况，其结果，在该处的应力集中决定接合强度。

另一方面，在用粘接剂接合时，由于组装例如FRP制屋顶构造体用的接合作业一般都在屋外进行，所以，确实地实施那时的接合是非常困难的。

再有，如体育馆那样已建成的屋顶由于老朽需要修理时，由于各种气象条件，为了保护建筑物自身，必须设置临时屋顶，长时间施工中的临时屋顶的设置在技术上在成本上也存在问题。