JP2001214530A - ユニット式建物及びその構造計算方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】個々の建物ユニット自体に必要以上に保有水平
耐力をもたせなくても設計できるユニット式建物及びそ
の構造計算方法を提供すること。 【解決手段】前後左右に複数配置された建物ユニット10
と、これらの建物ユニット10の相互間を連結する連結部
材110,210とを備え、これらの連結部材110,210は、略平
板状に形成されるとともに、互いに隣り合う建物ユニッ
ト10の水平方向に生じる剪断力を伝達可能としたから、
水平方向の剪断力を建物全体で支えることができ、左右
に並ぶ建物ユニットを１つの連続した構造体として扱え
る。建物の保有水平耐力の構造計算をするため、水平方
向に並べられた建物ユニット10の保有水平耐力を各建物
ユニット毎に求め、これらの建物ユニット毎に求められ
た保有水平耐力値を合算して建物の全体の保有水平耐力
値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の建物ユニッ
トを組み合わせて構成されるユニット式建物及びその保
有水平耐力の計算をするユニット式建物の構造計算方法
に関する。

【０００２】

【背景技術】所定高さの建物では、建物の設計にあた
り、応力度等のチェック及び層間変形角のチェックに加
え、地上部分の各階の保有水平耐力が大地震時に想定さ
れる水平力、つまり、必要保有水平耐力を上回っている
ものでなければならない。ここで、保有水平耐力とは、
建物が大地震を受けて柱、梁等の構造部材が降伏した時
に各階が保持している剪断力の総計をいうが、この値は
計算により求められる。

【０００３】この保有水平耐力は、鉄骨の柱や梁を組み
立てて施工される建物や複数の建物ユニットを組み合わ
せて建てるユニット式建物等の種々の建物で求められる
が、いずれの場合でも独立した建物毎に保有水平耐力を
求めなければならない。例えば、隣り合う建物をエキス
パントジョイントで連結する場合では、このエキスパン
トジョイントが隣り合う建物の剪断力を伝達しないた
め、各建物毎に保有水平耐力を求めなければならない。

【０００４】ユニット式建物では、各建物ユニットの位
置決めのため、隣り合う建物ユニット同士は略平板状の
連結プレート（シアプレート）で連結されている（実用
新案登録第2514437号）。この連結プレートは建物ユニ
ット間の位置決めのために用いられるものであって、隣
り合う建物ユニットの水平方向に生じる剪断力を伝達す
る構成ではない。そのため、ユニット式建物の保有水平
耐力を求めるにあたり、各建物ユニット単位で計算を行
っており、この計算値が各建物ユニット単位で求められ
る必要保有水平耐力の値と比較される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来例では、各建物ユ
ニット毎に求められた保有水平耐力が各建物ユニット毎
に要求される必要保有水平耐力と比較される。ユニット
式建物で十分な耐力をもたせるには、１個の建物ユニッ
ト自体の耐力が大きくなるように建物全体の設計をしな
ければならず、そのため、個々の建物ユニットの構造体
を構成する梁や柱等の強度を必要以上に大きくしなけれ
ばならなかった。

【０００６】本発明の目的は、個々の建物ユニット自体
に必要以上に保有水平耐力をもたせなくても設計できる
ユニット式建物及びその構造計算方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のユニット式建物
は、図面の符号を参照して説明すれば、前後左右に複数
配置された建物ユニット１０と、これらの建物ユニット
１０の相互間を連結する連結部材１１０，２１０とを備
え、前記連結部材１１０，２１０は、略平板状に形成さ
れるとともに、互いに隣り合う前記建物ユニット１０の
水平方向に生じる剪断力を伝達可能としたことを特徴と
する。

【０００８】この構成の本発明では、連結部材１１０，
２１０が隣り合う建物ユニット１０の剪断力を伝達でき
る剛性を有するため、地震等によって建物に水平方向の
剪断力が生じても、その剪断力を建物全体で支えること
ができる。そのため、建物の保有水平耐力を求めるにあ
たり、左右に並ぶ建物ユニット１０が１つの連続した構
造体として扱えるので、個々の建物ユニット１０単位で
求めた保有水平耐力を建物全体の保有水平耐力値とする
ことを要しない。従って、個々の建物ユニット１０自体
に必要以上の保有水平耐力をもたせて建物の設計をしな
くてもよい。

【０００９】この構成のユニット式建物の保有水平耐力
の構造計算をするため、本発明は、水平方向に並べられ
た建物ユニット１０の保有水平耐力を各建物ユニット１
０毎に求め、これらの建物ユニット１０毎に求められた
保有水平耐力値を合算してユニット式建物全体の保有水
平耐力値としたことを特徴とする。この構成の本発明で
は、水平方向に並んだ建物ユニット１０に対してそれぞ
れ保有水平耐力を求め、この保有水平耐力値を単純に合
算することで建物全体の保有水平耐力値を簡単に求める
ことができる。

【００１０】ここで、本発明では、前記建物ユニット１
０は、上下に複数階配置され、これらの互いに隣り合う
前記建物ユニット１０の相互間を各階毎に前記連結部材
１１０，２１０で連結した構成でもよい。この構成のユ
ニット式建物では、各階毎に隣り合う建物ユニット１０
が連結部材１１０，２１０で互いに連結されるため、地
震等によって建物の各階に水平方向の剪断力が生じて
も、その剪断力を建物全体で支えることができる。

【００１１】この複数階建ての構成のユニット式建物の
保有水平耐力を求めるため、本発明は、水平方向に並べ
られた建物ユニット１０の保有水平耐力を各建物ユニッ
ト１０毎に求め、これらの建物ユニット１０毎に求めら
れた保有水平耐力値を合算してユニット式建物全体の保
有水平耐力値とし、この保有水平耐力値を各階毎に求め
ることを特徴とする。この構成の本発明では、前述と同
様に、建物全体の保有水平耐力値を求めるが、これを各
階毎に求めることにより、複数階からなるユニット式建
物での保有水平耐力が適正に求まる。

【００１２】また、本発明では、左右方向に並べられた
前記建物ユニット１０は、それぞれ同じ構造体であって
もよい。ここで、構造体とは建物ユニットの骨組みを構
成する柱及び梁をいう。この構成では、建物全体の保有
水平耐力を求めるにあたり、１つの建物ユニット１０の
保有水平耐力を求め、この値を建物ユニット１０が並べ
られた数だけ乗じればよいので、保有水平耐力をより簡
単に求めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係るユニ
ット式建物が示され、このユニット式建物１は、基礎３
の上に設けられた２階建ての建物本体２と、この建物本
体２の上に設けられた図示しない屋根とを備えている。
建物本体２は、略箱状となる建物ユニット１０をＸ方向
に４個Ｙ方向に３個、合計１２個を互いに隣接配置する
とともに、これらの建物ユニット１０を上下２段に積み
重ねることにより構成されている。

【００１４】建物ユニット１０は、図２に示される通
り、四隅に配置された柱１１の上下端部をそれぞれ梁１
２で結合した骨組み１３を備え、この骨組み１３に図示
しない天井材、床材、内壁材、外壁材及び内装部品が設
けられている。梁１２は長短の２種類があり、長辺梁１
２はＹ方向に延びて配置され、短辺梁１２はＸ方向に延
びて配置される。本実施形態では、骨組み１３は、主に
建物の剪断力を伝達する構造体として機能するものであ
り、各建物ユニット１０において共通の構造とされる。

【００１５】図３の平面配置図に示される通り、建物内
部において、隣接する４個の建物ユニット１０の上面角
部にまたがって連結部材としての第１の連結プレート
（シアプレート）１１０が配置され、建物外部におい
て、隣接する２個の建物ユニット１０の上面角部にまた
がって連結部材としての第２の連結プレート（シアプレ
ート）２１０が配置されている。これらの連結プレート
１１０，２１０は、１階部分及び２階部分において、隣
り合う建物ユニット１０の相互間を連結する。

【００１６】第１の連結プレート１１０の詳細な構造が
図４に示されている。図４において、下階の建物ユニッ
ト１０の柱１１の上端面１１Ａには、大きな位置決めピ
ン１１Ｂと小さな位置決めピン１１Ｃとがそれぞれ突出
形成されている。第１の連結プレート１１０は、平面矩
形状の略平板状に形成されており、その中央部には、位
置決めピン１１Ｂが係合される大きな係合孔１１２と、
位置決めピン１１Ｃが係合される小さな係合孔１１３と
がそれぞれ貫通形成されており、その四隅（図では２カ
所のみ示す）には、ボルト挿通孔１１４が貫通形成され
ている。

【００１７】第１の連結プレート１１０を挟んで上下の
建物ユニット１０が対向配置されており、これらの上下
に位置する建物ユニット１０は、ボルト及びナットから
なる締結具１２０で互いに連結されている。第１の連結
プレート１１０は、互いに隣り合う４個の建物ユニット
１０の水平方向に生じる剪断力を伝達可能とされる構造
体である。第１の連結プレート１１０は、建物ユニット
１０の水平方向に生じる剪断力を伝達できるものであれ
ば、その材質や厚さ寸法を問わない。例えば、鉄等の硬
質金属から第１の連結プレート１１０を成形してもよ
い。

【００１８】第２の連結プレート２１０の詳細な構造が
図５に示されている。図５において、第２の連結プレー
ト２１０は、平面矩形状の略平板状に形成されており、
その中央部には係合孔１１２及び係合孔１１３がそれぞ
れ貫通形成されており、その両端部（図では１カ所のみ
示す）にはボルト挿通孔１１４が形成されている。第２
の連結プレート２１０を挟んで上下の建物ユニット１０
が配置されており、これらの建物ユニット１０は、ボル
ト及びナットからなる締結具１２０で互いに連結されて
いる。

【００１９】第２の連結プレート２１０は、第１の連結
プレート１１０と同様に、互いに隣り合う２個の建物ユ
ニット１０の水平方向に生じる剪断力を伝達可能とされ
る構造体であり、この機能を達成できるものであれば、
その材質や厚さ寸法を問わない。隣り合う建物ユニット
１０は第１及び第２の連結プレート１１０，２１０で互
いに連結されているため、建物ユニット１０の骨組み１
３及び連結プレート１１０，２１０からユニット式建物
１全体として１つの連続した構造体が形成されることに
なる。

【００２０】次に、本実施形態のユニット式建物１の構
造計算をする方法について説明する。この構造計算で
は、保有水平耐力や必要水平耐力等が求められるが、こ
れらの計算は従来より用いられている増分解析法等の解
析法をコンピュータプログラムで実行される。まず、従
来の構造計算を行う場合と同様に、コンピュータに保有
水平耐力、必要水平耐力等を求めるために必要なデータ
並びに計算式を入力する。

【００２１】このデータとして、建物ユニット１０の荷
重、建物ユニット１０のスパン、節点の位置等が挙げら
れ、これらのデータから保有水平耐力を求めるに必要な
長期荷重並びに短期荷重が求まる。ここで、長期荷重を
求めるため、各層各建物ユニット１０毎に１層スパンラ
ーメンとして応力解析を行う。短期荷重を求めるため、
地震荷重、風荷重による各骨組み１３（フレーム）の応
力を算出し、各建物ユニット固有の許容耐力と比較す
る。入力に際しては、コンピュータのキーボードを利用
してもよく、マウスを利用してもよい。

【００２２】データをコンピュータに入力したなら、プ
ログラムを実行させて各建物ユニット１０の保有水平耐
力を求める。各建物ユニット１０の保有水平耐力が計算
により求まったなら、この計算値を合算する。例えば、
Ｘ方向には、３列の建物ユニット１０がそれぞれ４個づ
つ各階で並べて配置されているため、合計１２個の建物
ユニット１０がＸ方向の保有水平耐力に寄与することに
なる。つまり、建物ユニット１０自体の保有水平耐力の
値をＸｉとすると、その１２倍（１２×Ｘｉ）がユニッ
ト式建物１のＸ方向の保有水平耐力の値となる。

【００２３】同様に、Ｙ方向には、４列の建物ユニット
１０がそれぞれ３個づつ各階で並べて配置されているた
め、合計１２個の建物ユニット１０がＹ方向の保有水平
耐力に寄与することになる。つまり、建物ユニット１０
自体の保有水平耐力の値をＹｉとすると、その１２倍
（１２×Ｙｉ）がＹ方向のユニット式建物１の保有水平
耐力の値となる。これらの保有水平耐力を各階毎に求め
る。さらに、ユニット式建物の必要水平耐力を従来と同
様の手法で算出し、この値と保有水平耐力とを比較す
る。必要水平耐力の算出値が大きければ問題がないが、
保有水平耐力の算出値が大きければ、設計をし直す。

【００２４】従って、本実施形態では、前後左右に複数
配置された建物ユニット１０と、これらの建物ユニット
１０の相互間を連結する連結プレート１１０，２１０と
を備え、これらの連結プレート１１０，２１０は、互い
に隣り合う建物ユニット１０の水平方向に生じる剪断力
を伝達可能としたから、地震等によって建物に水平方向
の剪断力が生じても、その剪断力を建物全体で支えるこ
とができる。そのため、ユニット式建物の保有水平耐力
を求めるにあたり、左右に並ぶ建物ユニット１０が１つ
の連続した構造体として扱えるので、個々の建物ユニッ
ト１０単位で求めた保有水平耐力を各建物ユニットの保
有水平耐力値とすることを要しないから、個々の建物ユ
ニット１０自体に必要以上に保有水平耐力をもたせなく
ても設計できる。しかも、連結プレート１１０，２１０
は、略平板状に形成されているため、製造が容易である
とともに、建物ユニット１０が隣接して形成される狭い
箇所でも連結プレート１１０，２１０を簡単に取り付け
ることができる。

【００２５】また、建物ユニット１０は、上下に２階配
置され、これらの互いに隣り合う建物ユニット１０の相
互間を各階毎に連結プレート１１０，２１０で連結した
から、地震等によってユニット式建物１の１階２階部分
にそれぞれ水平方向の剪断力が生じても、その剪断力を
建物全体で支えることができる。

【００２６】さらに、本実施形態では、ユニット式建物
１の保有水平耐力の構造計算をするため、水平方向に並
べられた建物ユニット１０の保有水平耐力を各建物ユニ
ット１０毎に求め、これらの建物ユニット１０毎に求め
られた保有水平耐力値を合算してユニット式建物１の全
体の保有水平耐力値としたので、水平方向に並んだ建物
ユニット１０に対してそれぞれ保有水平耐力を求め、こ
の保有水平耐力値を単純に合算することで建物全体の保
有水平耐力値を簡単に求めることができる。

【００２７】また、２階建てのユニット式建物の保有水
平耐力を求めるにあたり、建物ユニット１０毎に求めら
れた保有水平耐力値を合算してユニット式建物全体の保
有水平耐力値とし、この保有水平耐力値を各階毎に求め
たから、２階建てのユニット式建物１での保有水平耐力
を適正に求めることができる。さらに、左右方向に並べ
られた建物ユニット１０は、それぞれ骨組み１３が共通
した同じ構造体であるから、建物全体の保有水平耐力を
求めるにあたり、１つの建物ユニット１０の保有水平耐
力を求め、この値を建物ユニットが並べられた数だけ乗
じればよいので、保有水平耐力をより簡単に求めること
ができる。

【００２８】なお、本発明は、前述の各実施形態に限定
されるものではなく、次に示すような変形をも含むもの
である。すなわち、前記実施形態では、基礎３の上に２
階建てのユニット式建物１を施工したが、本発明では、
基礎３の上に１階建てのユニット式建物の場合でも適用
でき、さらには、３階建て以上の複数階のユニット式建
物でも適用できる。さらに、基礎３の上にＲＣ構造の１
階建て部分を施工し、この上に複数の建物ユニット１０
を組み合わせて建てるユニット式建物にも本発明を適用
することができる。

【００２９】また、ユニット式建物１を構成する各建物
ユニット１０の構造体（骨組み１３）を共通としたが、
モジュール寸法の異なる建物ユニットを組み合わせて建
てるユニット式建物１にも本発明を適用することができ
る。この場合、各建物ユニットの保有水平耐力の計算値
が異なるが、水平方向に並べられる建物ユニットの保有
水平耐力値を合算することで、建物全体の保有水平耐力
を求めることができる。さらに、連結部材を第１及び第
２の連結プレートとしたが、連結部材の形状はプレート
状のものに限定されるものではなく、ロッド状、その他
の形状であってもよい。その他、本発明の実施の際の具
体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる
範囲で他の構造等としてもよい。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、前後左
右に複数配置された建物ユニットと、これらの建物ユニ
ットの相互間を連結する連結部材とを備え、これらの連
結部材は、略平板状に形成されるとともに、互いに隣り
合う建物ユニットの水平方向に生じる剪断力を伝達可能
としたから、ユニット式建物の保有水平耐力を求めるに
あたり、左右に並ぶ建物ユニットを１つの連続した構造
体として扱えるので、個々の建物ユニット単位で求めた
保有水平耐力を建物全体の保有水平耐力値とすることを
要しないから、個々の建物ユニットを過剰に保有水平耐
力をもたせなくても設計できる。

【００３１】請求項２に記載の発明によれば、建物ユニ
ットは、上下に複数階配置され、これらの互いに隣り合
う建物ユニットの相互間を各階毎に連結部材で連結した
から、地震等によってユニット式建物の各階部分にそれ
ぞれ水平方向の剪断力が生じても、その剪断力を建物全
体で支えることができる。そのため、複数階からなるユ
ニット式建物でも、個々の建物ユニット単位で求めた保
有水平耐力を建物全体の保有水平耐力値とすることを要
しないから、個々の建物ユニット自体に必要以上に保有
水平耐力をもたせなくても設計できる。

【００３２】請求項３に記載の発明によれば、ユニット
式建物の保有水平耐力の構造計算をするため、水平方向
に並べられた建物ユニットの保有水平耐力を各建物ユニ
ット毎に求め、これらの建物ユニット毎に求められた保
有水平耐力値を合算してユニット式建物の全体の保有水
平耐力値としたので、水平方向に並んだ建物ユニットに
対してそれぞれ保有水平耐力を求め、この保有水平耐力
値を単純に合算することで建物全体の保有水平耐力値を
簡単に求めることができる。

【００３３】請求項４に記載の発明によれば、複数階建
てのユニット式建物の保有水平耐力を求めるにあたり、
建物ユニット毎に求められた保有水平耐力値を合算して
ユニット式建物全体の保有水平耐力値とし、保有水平耐
力値を各階毎に求めたから、複数階建てのユニット式建
物での保有水平耐力を適正に求めることができる。

【００３４】請求項５に記載の発明によれば、左右方向
に並べられた建物ユニットは、同じ構造体であるから、
建物全体の保有水平耐力を求めるにあたり、１つの建物
ユニットの保有水平耐力を求め、この値を建物ユニット
が並べられた数だけ乗じればよいので、保有水平耐力を
より簡単に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るユニット式建物の概
略斜視図である。

【図２】建物ユニットの柱及び梁からなる骨組みを示す
斜視図である。

【図３】前記ユニット式建物の平面図である。

【図４】第１の連結プレート（連結部材）が建物ユニッ
トに取り付けられる状態を示す分解斜視図である。

【図５】第２の連結プレート（連結部材）が建物ユニッ
トに取り付けられる状態を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１ ユニット式建物 ２ 建物本体 １０ 建物ユニット １３ 骨組み（構造体） １１０ 第１の連結プレート（連結部材） ２１０ 第２の連結プレート（連結部材）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前後左右に複数配置された建物ユニット
   と、これらの建物ユニット相互間を連結する連結部材と
   を備えたユニット式建物において、前記連結部材は、略
   平板状に形成されるとともに、互いに隣り合う前記建物
   ユニットの水平方向に生じる剪断力を伝達可能としたこ
   とを特徴とするユニット式建物。
2. 【請求項２】請求項１に記載のユニット式建物におい
   て、前記建物ユニットは、上下に複数階配置され、これ
   らの互いに隣り合う前記建物ユニットの相互間を各階毎
   に前記連結部材で連結したことを特徴とするユニット式
   建物。
3. 【請求項３】請求項１に記載されたユニット式建物の保
   有水平耐力の構造計算をする方法であって、水平方向に
   並べられた建物ユニットの保有水平耐力を各建物ユニッ
   ト毎に求め、これらの建物ユニット毎に求められた保有
   水平耐力値を合算してユニット式建物全体の保有水平耐
   力値としたことを特徴とするユニット式建物の構造計算
   方法。
4. 【請求項４】請求項２に記載されたユニット式建物の保
   有水平耐力の構造計算をする方法であって、水平方向に
   並べられた建物ユニットの保有水平耐力を各建物ユニッ
   ト毎に求め、これらの建物ユニット毎に求められた保有
   水平耐力値を合算してユニット式建物全体の保有水平耐
   力値とし、この保有水平耐力値を各階毎に求めることを
   特徴とするユニット式建物の構造計算方法。
5. 【請求項５】請求項３又は４に記載のユニット式建物の
   構造計算方法において、左右方向に並べられた前記建物
   ユニットは、それぞれ同じ構造体であることを特徴とす
   るユニット式建物の構造計算方法。