专利名称：钢结构住宅的建筑物内部的热温环境均匀化施工法的制作方法
技术领域：
本发明涉及实现采用薄板轻质型钢的钢结构住宅的建筑物内部的热温环境均匀化的住宅施工法。
作为将薄板轻质型钢用于建筑物的框架(骨架结构体)的住宅的代表例，有钢结构住宅施工法。在此钢结构住宅被定义为，由板厚为0.4mm至小于2.3mm，大多在0.8～1.6mm范围的薄板轻质型钢形成的框材(框架材料)和胶合板(合板)等的构造用面材形成的钢铁类嵌板结构的建筑物。
背景技术：
钢结构住宅是新近在国内被提出的，但对于其结构的改良，以本申请人为首，已经提出了种种改良方案。但是，以往所提出的主要的课题多是涉及通过结构改良对施工性、强度、材料费、室内的密封性、保温性及居住性等的改良。
本发明人期望在钢结构住宅的构建施工法的综合方面进一步地提高功能，对其优点和缺陷从各方面进行了研究。特别是，对以往作为改良发明对象几乎未曾顾及的(1)住宅内的温度不均问题及作为其解决方法的建筑物内部的热温环境的均匀化，(2)可随着该热温环境的均匀化而实现的取暖的合理化，以及(3)防止结露的发生等问题，从各方面进行了深入的研究。
对于上述的(1)、(2)、(3)，可以指出以下相关联的问题点①～⑤。
①作为住宅问题之一，存在着住宅内的温度不均的问题。即，冬季的取暖设备虽然有许多种，但在进行住宅建设时，除花费高价安装集中供暖设备之外，多在各个房间分别安装暖气，此时，产生温度不均的原因或场所，在于由已取暖房间和未取暖房间(包含夏天的冷气)的空气对流不足等引起的房间之间的温差、壁橱(贮藏室)内外的温差、昼夜等导致的住宅内外的温差等。
②进一步讲，产生温差的根源在于，上述冷气或取暖设备等的温度难以迅速地传递到整个住宅内，在柱或梁等主体由木材构成的木结构住宅中，由于木材是热绝缘体，几乎不导热，所以温差特别显著。
③在住宅内，例如在厨房和挑空间之间、起居室和客厅等各房间之间或者上述的各房间和壁橱等之间大多存在温差。此时，会产生各种弊端，其主要的弊端之一在于结露问题。
④结露是取暖的房间中产生的水蒸气接触到隔热性差的外墙附近的冷空气或者未取暖的房间的冷空气时所产生的。特别地，冬季时，结露出现在取暖房间产生的水蒸气与隔热性差的外墙附近的冷空气相接触、或与未取暖的房间内的冷空气接触时。
⑤结露所导致的问题，对于构成住宅的钢制檐沟、墙壁各种构件、木制构件产生潮气、腐蚀，对于金属构件产生生锈等，不管怎样这些成为要因，成为导致住宅构件及装饰构件劣化的直接原因，甚至被称为导致住宅寿命短的主要原因之一。进而，由结露产生的住宅构件的潮气、腐蚀，导致发霉，引起哮喘、过敏性皮炎等，诱发健康问题。
此外，与上述观点相关地再度研究建筑物的现有技术时，以下各点成为问题。
(1)在建筑物的节能标准中，住宅在以往的基础上提高了对高密封性、高隔热性的要求水平；(2)随着高密封性、高隔热性的要求水平的高度化，用隔热材料将住宅空间整体地包住的“外隔热施工法”正在普及中。
(3)与上述(1)相关地，现在的建筑物，在壁橱等的不进行取暖的房间中，仍然没有消除温度不均及结露问题。
发明内容
本发明人认识到通过抑制住宅内的温度不均，即，建筑物内部的热温环境均匀化，可使结露产生的可能性降低，进而，如果能构建可把产生的水蒸气连续向屋外排出的系统的话，则结露产生的可能性进一步降低，进而通过抑制结露发生使得住宅的劣化速度大幅度地减慢，其结果，可实现以长寿命化、健康环境为目标的住宅。进而，可实现取暖设备的减少、取暖设备空间的减小，进而提高能量利用率。这些方面通过发挥钢结构住宅的优点，可以进一步提高实现的可能性。
本发明基于研究上述问题的结果而提出，其提供一种住宅的构建施工法，该施工法实现采用薄板轻质型钢的建筑物内部的热温环境的均匀化，其中，特别地，由于发挥钢结构住宅本身的优点，最大限度地发挥其优势，所以即使在住宅内的各房间分别取暖，也可以消除已取暖房间和未取暖房间的各房屋间的温差，进而减小居室和非居室即壁橱等之间的温度不均，因此达到抑制结露产生的目的。
本发明为实现上述目的而如下地构成。
第一发明是用薄板轻质型钢制的框材和安装于其上的结构用面材构成的钢结构住宅的构建施工法，其特征在于，用每建筑面积的住宅内薄板轻质型钢的表面积(m2/m2)的上下限值在10～20的范围内，上述表面积10～20的范围内的每上述建筑面积的薄板轻质型钢的重量(kg/m2)的上下限值在35.0～115.0的范围内的薄板轻质型钢构成所述框材的同时，用外装隔热施工法构建该钢结构住宅。
第二发明的特征在于，在第一发明中，将上述薄板轻质型钢的框材在与其他房间、空间相比较温度更易变低的房间或壁橱中露出于室内空间。
第三发明的特征在于，在第一或第二发明中，在上述薄板轻质型钢的竖框材(钢制芯撑)的两凸缘安装有内墙构件和外墙衬底材、在该内墙和外墙之间形成有中空层的外装隔热结构中，使由上述内墙构件分隔的室内空气向屋外排放以将该室内保持在负压状态。
根据本发明，在钢结构住宅中，骨架结构的框材由导热率比木材高、板厚在0.2mm至小于2.3mm的薄钢板所形成的薄板轻质型钢构成，各薄板轻质型钢通过接合部接合，整体形成同一的导热性，作为该导热体的建筑物框材(薄板轻质型钢)，由于其具有建筑面积的10～20倍的表面积，从位于各房间的导热体向该房间放射出作为辐射热的热量，因此，即使在一个房间进行单独取暖，由于将薄板轻质型钢作为导热体，其热量也可有效地使未取暖的房间或挑空间或壁橱等的房屋空间的温度升温，使得各房间相互间的温度均匀化，而在现有的对流暖气中，已被加热的空气难于遍布，因此本发明可以消除易产生温度不均的空间。
这样通过未取暖的壁橱等的被细分隔的空间或房间的温度均匀化作用，可以使它们的温度上升，由于该温度上升，可以大幅度地抑制结露产生，同时也可以大幅度地抑制住宅内霉的产生及其增殖。
对于壁橱等的难以从外部看到的、不介意外观的且很有必要防止结露的房间，通过省去内装材料将芯撑(薄板轻质型钢)露出，可以更有效地使房间空间的温度上升，实现对霉等的产生的可靠的抑制。
进而，除了可抑制住宅内的温度不均，通过构建可将产生的水蒸气连续向屋外排出的系统可以进一步降低结露产生的可能性，通过抑制结露产生可以进一步抑制住宅的劣化状态。
图1是结构主体整体被隔热材料覆盖的外侧隔热方式的钢结构住宅的概要图，该图以虚线箭头表示分别地设置取暖设备的各房间的室内空气的对流状况；图2是表示在钢结构住宅中组合薄板轻质型钢的框材而成的结构主体的骨架结构的主视图；图3是表示在构建钢结构住宅的过程中，从住宅内的挑空部分仰视上部的状态的立体图；图4是表示在图3中，进行钢结构住宅构建时，已将内墙构件安装到薄板轻质型钢的内侧的状态的立体图；
图5是表示以外装隔热结构构成的墙体的断裂立体图；图6是图5的横截面图；图7(a)是表示钢结构住宅的构建施工法的外装隔热结构的剖面图；图7(b)是以图表表示钢结构住宅的构建施工法的外装隔热结构中的内外温差和墙体内温度分布的实测结果的图；图8是表示住宅内薄板轻质型钢的表面积和热效率关系的图表；图9是表示住宅的每建筑面积的薄板轻质型钢的表面积和钢材重量的关系的图表。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施形态进行说明。
在住宅建筑物中，墙壁、楼板、屋顶等的结构的主体，通常采用在中间层使用隔热材料的隔热结构，以便可以尽量不受外部空气温度影响地保持室内温度。在该隔热结构中，包括内装隔热结构和外装隔热结构，但在现有的建筑结构中多采用内装隔热结构。但是，在形成隔热结构的情况下，在隔热层的两侧产生温差，导致结露产生。在此情况下，若采用内装隔热结构，则由于隔热层位于结构主体的内侧，构成房间的内墙构件直接连接到隔热层上，所以易在内装墙壁的内侧产生结露。
与此相对地，在外装隔热结构中，由于隔热构件位于结构主体的外侧，所以结构主体的外侧形成为完全被隔热层覆盖的状态，而且，构成房间的内墙构件通过中空层与隔热层相接，中空层通过内墙构件易于达到室内侧的温度，因此，在与中空层相接的内墙构件上难以出现结露。如此，对将结构主体整体完全地放入隔热层内侧的外装隔热结构，由于在房间的内墙构件内外难以出现温差，所以与内装隔热结构相比，其是一种较难出现结露的结构。由于上述原因，最近多将外装隔热方式用作钢结构住宅的隔热方式。
参照图1～图6，说明外装隔热式钢结构住宅的各房间分别取暖时的热的对流传递作用及外装隔热墙体的结构及住宅内外温差和墙体内温度分布状况。
图1是表示钢结构住宅1的概略图。在该钢结构住宅1中，设置有房间(A)、(B)、(C)、(D)的结构主体2的整体完全被隔热构件3覆盖。而且在房间(A)、(C)、(D)中分别设置有取暖设备4，通过该各个取暖设备4向各房间供暖时，各房间(A)、(B)、(C)、(D)的室内空气升温，如图的虚线箭头所示那样地进行对流，而对各房间分别供暖。
图2是表示在钢结构住宅1中组合薄板轻质型钢6所形成的框材而成的结构主体2的骨架结构的主视图。对主视图所示的各部分的构成进行简单说明，在混凝土地基5上设置有下部横框材7，在下部横框材7的上面间隔地竖设多个的1层的竖框材8。在1层的各竖框材8间形成有窗户用开口10。此外，在1层的竖框材8的上端通过上部横框材11设置有2层的侧横梁12，在侧横梁12的上面设置有下部横框材7，在下部横框材7的上面间隔地竖设有2层的竖框材8。在2层的竖框材8间形成有窗户用开口10。
在2层的竖框材8的上端通过上部横框材11设置有山墙下框材14，将山墙下框材14和山墙竖框材15和山墙上框材16组合构成山墙13，在其上设置屋顶18。构成上述骨架结构的各部分的框材的薄板轻质型钢6采用导热性高且耐腐蚀性高的板厚约1.2mm的轻质型钢。此外，在构成各部分的框材的薄板轻质型钢6的两侧，固定有内墙构件和外墙构件而构成建筑物的墙体。
图3是表示在构建钢结构住宅的过程中，从住宅内的挑空部分25仰视上部的状态的立体图，表示在构成骨架结构的各薄板轻质型钢6的外侧安装了外墙构件(图中表示外墙衬底材21)的状态，表示各薄板轻质型钢6在内侧露出的阶段。在图4中，表示进行钢结构住宅构建，已将内墙构件19安装到薄板轻质型钢6的内侧的状态。在图4中，与挑空部分25相接地在其右侧有厨房26，在左侧设有供人出入的作为过道的开口27，通过开口27通到相邻的房间，在开口27的外侧有楼梯28通到2楼。在楼梯28的上方设有上部的开口33，从该2楼的开口33可以将挑空部分25尽收眼底。
图5、图6中示出以外装隔热结构形成钢结构住宅的主体墙时的具体例子。在各图中，用薄板轻质型钢制的竖框材8和下部横框材7和上部横框材(图示省略)构成框架，在竖框材8的一侧凸缘8a上通过钉子或自钻螺钉等的紧固件20(图6)固定连接石膏板等的耐火被覆构件(内墙构件)19。此外，在竖框材8的另一侧凸缘8b上通过钉子或自钻螺钉等的紧固件20(图6)接合有用作构造用面材的虽无耐火性但结构耐力优良、低价的胶合板等的外墙衬底材21。
在外墙衬底材21的外侧通过防湿密封片22配设有隔热构件3，进而，从配设于隔热构件3的表面的防水纸23上垂直地配设竖板条24。
随后，在隔热构件3(或防水纸23)的外侧紧靠竖板条24地栓接紧固件17(图6)。此时，通过将紧固件17(图6)栓接至竖框材8的凸缘8b为止，而将竖板条24固定在竖框材8上。此外，隔热构件3的材料一般采用无机纤维类(石棉)等。然后，通过止动构件(图示省略)用紧固件等将外墙构件(外装构件)29接合到竖板条24上而形成外装隔热方式的外墙。
现对外装隔热结构的作用进行说明，由于在内墙构件19和外墙衬底材21间通过竖框材(钢制芯撑)8形成中空层30，且对房间内外进行隔热的隔热构件3位于中空层30的外侧，所以墙体内部的中空层30以与室内温度基本等同的温度特性变化，因此，在内墙构件19上难以出现结露。
参照图7进一步进行说明。该图的(a)(b)是以图表表示钢结构住宅施工法的外装隔热结构和在北海道测得的其内外温差与墙体内温度分布的温度分布实测结果的图。如该图(a)所示，在由高耐腐蚀性的薄板型钢构成的竖框材(钢制芯撑)8的一边的凸缘上固定连接有由耐火被覆材料构成的内墙构件19，同时在另一边的凸缘上将由构造用胶合板形成的外墙衬底材21和隔热构件3和竖板条24靠接，贯通它们地栓接有紧固件17，在其外侧设置有外墙构件(外装构件)29。
在上述的外装隔热结构中，内外温差和墙体内温度分布的温度分布形成为图7(b)所示的那样，从该图中可以确认以下内容。
①即使室内外的温差为40℃，竖框材(钢制芯撑)8和紧固件17的前端仍然以3～4℃低幅度地变化。②墙体内部的中空层30也以与钢制芯撑8大致相同的温度特性变化。③包括贯通面向外表面的隔热构件3的钢制小螺钉的紧固件17的前端也不会出现热桥。
如上所述，外装隔热结构的隔热效果好，能使湿度为80％时的结露温度抑制为13～20℃的范围内，即使在最寒冷的冬季，为使室内达到上述温度通入一些暖气也不会产生结露，这已被证实。
但是，在冬季取暖时，除去以一处的取暖设备对住宅内整体供暖的集中供暖方式的情况，通常是在起居室、日式房间、卧室、饭厅等的各房间中分别设置储热型取暖设备、煤油、煤气取暖设备等某种单独取暖设备，必要时对必要的房间进行单独供暖。此时，如图1所示，虽然在各个设置有取暖设备的房间中因对流取暖而使温度上升，但在未取暖的房间或壁橱等的非居室之间产生温差，基于该原因易产生结露。
在钢结构住宅中，由于构成骨架的薄板轻质型钢6是导热体，该薄板轻质型钢6在建筑物整体中延伸，所以供给一个房间的热量容易通过上述的导热体传导到未取暖的房间或壁橱等，与木结构住宅(木材是隔热体)相比，其难于在房间之间产生温差，该事实在完成本发明的实验过程中已被证实。
但是，在该钢结构住宅中，为了反复可靠地实现通过单独的取暖设备使住宅内整体的温度均匀化的预期的目的，由于在以往的仅考虑结构强度方面等的钢结构住宅结构是不充分的，所以有必要进行更进一步的问题点的研究或实验、试验。
即，发挥钢结构住宅的薄板轻质型钢导热性优良的优势，在各房间分别设置单独的取暖设施的情况下，在给该房间供暖时，将其热量通过本身为导热体的薄板轻质型钢的框材迅速地传导到其他房间、壁橱等，因此可知在给某个房间供暖时，可以积极地包括未取暖的房间使得住宅整体的温度尽快地有效地均匀化，为了进一步使节能效果和防止结露的作用可靠，有必要确定住宅的每单位面积的合理的薄板轻质型钢的表面积和使用量。
即，虽然从结构、强度方面考虑必要的薄板轻质型钢的使用量从自身而言存在着上限和下限，但本发明以不会给结构、强度方面带来影响，而是以在其范围内必要的最小的钢材使用量实现最好的导热效果为前提，通过各种实验结果，得到以下的结论。
图8以图表表示住宅内薄板轻质型钢的表面积和热效率的关系，纵轴表示热效率，横轴表示每建筑面积的住宅内薄板轻质型钢的表面积(m2/m2)。从该图表可知，热效率的提高和薄板型钢的表面积的增大不是线性关系，特别地，横轴的值在10～20的范围(热效率最佳范围)与其之外的范围相比其热效率上升更显著。此外，可知上述值的范围是用于使住宅内温度均匀化所必要的充分范围。实际上，从同一图表中可知，即使把横轴的值为10的表面积的下限值减小在热效率上也几乎没什么变化，同样地，即使把该横轴的值为20的表面积的上限值增大热效率上也几乎没什么变化，由此证实了横轴的上下限值在10～20的薄板表面积的范围是热效率最佳范围。
此外，上述的研究结果证实了采用板厚1.2mm的薄板轻质型钢，使其在图8的图表的横轴的上下限值为10～20的薄板表面积的范围时，住宅内薄板轻质型钢的使用量变成如图9所示。
图9以图表表示住宅的每建筑面积的薄板轻质型钢的表面积和钢材重量的关系，纵轴表示每建筑面积的薄板重量(kg/m2)，横轴表示每建筑面积的住宅内薄板轻质型钢的表面积(m2/m2)。从该图表中可知，在如图8所示的在板厚1.2mm的薄板型钢的热效率最合适的范围内的表面积，即在横轴的上下限值在10～20时，每建筑面积的薄板重量在下限值为35.0～65.0(kg/m2)，上限值为85.0～115.0(kg/m2)的范围内。此外证实了该薄板轻质型钢的重量可以满足从住宅的结构强度方面考虑的必要强度。
回到图3、图4进行说明，在各图所示的构成竖框材8或其他框材的薄板轻质型钢6被形成为满足图8、图9所示的图表的条件。因此，在图3、图4中，在未图示的房间内供给的热量沿着自身为导热体的内薄板轻质型钢6传导，从构成挑空部分25的图示的内薄板轻质型钢6发射出的辐射热，通过天花板、内墙构件19等有效地传到挑空部分25的室内侧空气，使该挑空部分25的室内升温。特别地，可以使易于产生温度不均的挑空部分25的角落部分25a的温度不均最小化。基于这样的本发明的作用、现象，在未图示的其他房间也是一样，其结果是，可以可靠地实现住宅内整体的温度均匀化。
上述的导热作用，在没有天花板、内墙构件19等而内薄板轻质型钢6露出于室内侧的情况下，在有效地使室内空气升温方面有利。因此，在可以不考虑外观的非居室和怕结露的壁橱等中，可以省略天花板、内墙构件19等，因此可以进一步减小非居室和居室的温差，可以可靠地防止结露发生。
进而，如图7(a)所示，通过例如采用第三种换气将室内侧31负压化(图示省略室外设备)，万一在由石膏板形成的内墙构件19上产生与中空层30连通的小孔32，即使水蒸气通过该小孔从中空层30流入室内侧31，也可以将该水蒸气如虚线箭头所示地迅速地向屋外排气，从而可以进一步提高室内的除湿作用，防止在内墙构件上产生结露。
根据本发明，可以有效地、可靠地实现钢结构住宅的各房间之间的温度均匀化，由此可实现以下的效果。
(1)通过在取暖房间和未取暖房间之间，或取暖房间和壁橱等的被细分隔的空间等住宅内所有房间的温度均匀化作用，可以使它们的温度上升，通过该温度上升和温度均匀化，可以大幅度地抑制结露产生，同时也可以大幅度地抑制住宅内产生的霉及其增殖，可以实现住宅的长寿命化、改善防止过敏性皮炎的发病等健康问题。
(2)对于壁橱等的难以从外部看到的、可以不介意外观的，且很有必要防止结露的房间，通过省去内装构件将芯撑(薄板轻质型钢)露出，可以更有效地使房间空间的温度上升，可以实现可靠地抑制壁橱等的霉等的产生。
(3)进而，除了可抑制住宅内的温度不均，通过构建可将产生的水蒸气连续向屋外排出的系统可以进一步降低结露产生的可能性，通过抑制结露产生可以进一步抑制住宅的劣化状态。
(4)由于一个房间的取暖效果也传到其他的房间，所以可以实现减少取暖设备、减小取暖设备空间，进而提高能量利用率。
权利要求
1.一种钢结构住宅的建筑物内部的热温环境均匀化施工法，其特征在于，在由薄板轻质型钢制的框材和安装于其上的结构用面材构成钢结构住宅的构建方法中，以由每建筑面积的住宅内薄板轻质型钢的表面积(m2/m2)的上下限值在10～20的范围内、所述表面积10～20的范围内的每所述建筑面积的薄板轻质型钢的重量(kg/m2)的上下限值在35.0～115.0的范围内的薄板轻质型钢构成所述框材，同时用外装隔热施工法构建该钢结构住宅。
2.如权利要求1所述的钢结构住宅的建筑物内部的热温环境均匀化施工法，其特征在于，所述薄板轻质型钢的框材在与其他房间、空间相比较温度更易变低的房间或壁橱中露出于室内空间。
3.如权利要求1或2所述的钢结构住宅的建筑物内部的热温环境均匀化施工法，其特征在于，在所述薄板轻质型钢的竖框材(钢制芯撑)的两凸缘安装有内墙构件和外墙衬底材、在内墙和外墙之间形成有中空层的外装隔热结构中，将由所述内墙构件分隔的室内空气向屋外排放以将该室内保持在负压状态。
全文摘要
本发明提供一种通过建筑物内部的热温环境的均匀化，而减少结露的产生以及由此实现大幅度地减低住宅的劣化速度、长寿命化、实现健康环境、减少取暖设备、减小取暖空间，提高能量利用率等的钢结构住宅的建筑施工法，在用薄板轻质型钢制的框材和安装于其上的结构用面材构成的钢结构住宅的构建施工法中，通过用于促进热温环境均匀化的导热性高且以预定的板厚的每建筑面积的住宅内薄板轻质型钢的表面积(m
文档编号E04B1/74GK1628199SQ0282908
公开日2005年6月15日 申请日期2002年5月20日 优先权日2002年4月10日
发明者村桥喜满 申请人:新日本制铁株式会社