JP2004019322A

JP2004019322A - 柱と梁との連結構造

Info

Publication number: JP2004019322A
Application number: JP2002177612A
Authority: JP
Inventors: Miharu Asaka; 浅香　美治; Takeshi Morita; 森田　武; Akira Ishikawa; 石川　明; Kenji Yoshitake; 吉武　謙二; Shigeo Numata; 沼田　茂生
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】柱と梁とを必要に応じて容易に解体したり組み直すことも可能な状態で連結する。
【解決手段】外周面に梁２を接合した仕口フレーム３を柱１に装着し、仕口フレームの内周面と柱の外周面との間に、膨張収縮可能なプレッシャーバッグ６を内蔵したプレッシャーボックス５を介装し、プレッシャーバッグを加圧媒体により膨張させてその膨張力によってプレッシャーボックスを内側から押し広げて双方に押圧状態で密着せしめ、その摩擦力によって仕口フレームを柱に対して保持する。プレッシャーボックス内に複数のプレッシャーバッグを独立に内蔵させる。プレッシャーボックス内に砂等の粒状物を封入した柔軟な荷重伝達バッグを内蔵させる。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物における柱と梁とを連結しかつその連結を容易に解除することの可能な構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の建物における柱と梁とは確実強固に接合する必要があることから、Ｓ造の建物にあっては鉄骨柱と鉄骨梁とを溶接あるいはボルト締結により接合し、ＲＣ造の建物にあっては柱と梁との接合部に鉄筋を密に配してコンクリートにより一体に形成することで充分な接合強度を確保するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の建物には従来においては想定していなかった様々な機能、たとえば容易に解体できるものであること、解体物をそのまま再利用可能であること、建物の内部空間やその使用形態が高度にフレキシブルであること、といった機能が要求されるようになってきており、場合によっては完成後の建物の各階の階高までも変更したいという要請がある。
【０００４】
しかし、従来一般の建物では、柱と梁とを強固に接合していることから容易に解体できるものではないし、解体物をそのまま高度に再利用するようなことも困難であり、ましてや階高を変更するために柱に対する梁の接合位置を変更するようなことなど不可能であり、上記のようなニーズに充分に応えることはできないものである。そのため、柱と梁とを強固に接合するのではなく、構造的な安全性を確保しつつも必要に応じて柱と梁とを容易に解体したり組み直すことも可能な状態で連結しておくことが考えられ、そのための有効適切な構造の開発が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、柱と梁とを連結するとともにその連結を解除可能な構造であって、外周面に梁を接合した仕口フレームを柱に装着し、仕口フレームの内周面と柱の外周面との間に、膨張収縮可能なプレッシャーバッグを内蔵しかつ外面が仕口フレームの内周面と柱の外周面の双方に対して密着可能なプレッシャーボックスを介装し、プレッシャーバッグを加圧媒体により膨張させてその膨張力によってプレッシャーボックスを内側から押し広げることにより、プレッシャーボックスの外面を仕口フレームの内周面と柱の外周面との双方に対して押圧状態で密着せしめてそれらの間に生じる摩擦力によって仕口フレームを柱に対して保持せしめることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、プレッシャーボックス内に、それぞれがプレッシャーボックスを内側から押し広げることの可能な複数のプレッシャーバッグを独立に内蔵させたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、プレッシャーボックス内に、柱と仕口フレームとの間で荷重を伝達するための砂等の粒状物を封入した柔軟な荷重伝達バッグを内蔵させたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜図２は、角形ボックス状の鉄骨からなる柱１と、Ｈ形鋼からなる梁２とを対象としてそれらを本発明の構造により連結する場合の実施形態を示すものである。図１は連結前の状態、図２は連結後の状態を示し、いずれも（ａ）は立断面図、（ｂ）は平断面図である。
【０００９】
本実施形態では、正方形の枠状をなす鋼製の仕口フレーム３を用い、その外周面に溶接した仕口部材４に梁２をボルト締結することによって仕口部材４を介して梁２を仕口フレーム３に対して接合しておき、その仕口フレーム３の内側に柱１を挿通させた状態で仕口フレーム３を柱１に対して装着し、仕口フレーム３の内周面と柱１の外周面との間に介装したプレッシャーボックス５をそれらの双方に対して押圧させることで、仕口フレーム３を柱１に対して保持せしめるようにしたものである。なお、仕口部材４を省略して梁２を仕口フレーム３に直接的に接合するようにしても差し支えない。
【００１０】
プレッシャーボックス５は本体５ａと蓋体５ｂからなる鋼製の箱形容器であって、本体５ａの底面は柱１の外周面に密着し、蓋体５ｂの上面は仕口フレーム３の内周面に密着可能とされている。プレッシャーボックス５の内部には、加圧媒体が加圧充填されることで弾性的に膨張収縮可能なゴム袋等のプレッシャーバッグ６が収納されている。プレッシャーバッグ６を膨張させるための加圧媒体は、気体、液体を問わず任意であるが、空気あるいは水もしくは圧油の採用が現実的である。なお、プレッシャーボックス５の向きを逆にして、本体５ａの底面を仕口フレーム３の内周面に密着させ、蓋体５ｂの上面を柱１の外周面に密着させるようにしても良い。
【００１１】
そして、そのプレッシャーバッグ６に加圧媒体を加圧充填してプレッシャーバッグ６を図２に示すようにプレッシャーボックス５内において膨張させることにより、その膨張力によってプレッシャーボックス５は内側から押し開かれようとし、それによりプレッシャーボックス５の本体５ａの底面は柱１の外周面に押圧されて密着し、同時に蓋体５ｂの上面は仕口フレーム３の内周面に押圧されて密着する。その結果、プレッシャーボックス５と柱１の外周面との間、およびプレッシャーボックス５と仕口フレーム３の内周面との間には大きな摩擦力が生じ、その摩擦力によって仕口フレーム３を柱１に対して強固に保持することが可能である。
【００１２】
この場合、上記の摩擦力は、プレッシャーボックス５と柱１および仕口フレーム３との接触面積、それらの間の摩擦係数、プレッシャーボックス５による押圧力により決定され、その押圧力はプレッシャーバッグ６の内圧による膨張力により決定されるから、所望の保持力が得られるようにそれらの値を適宜設定すれば良い。
【００１３】
一設計例を挙げれば、柱１のスパンが７ｍ、床の静加重が４．３ｋＮ／ｍ^２、床の積載荷重が３．０ｋＮ／ｍ^２、梁２の静加重が１．５ｋＮ／ｍ^２である場合、梁２から柱１へ伝達される全加重は
７ｍ×７ｍ×（４．３＋３．０＋１．５ｋＮ／ｍ^２）＝４３１ｋＮ
となる。
この場合において、プレッシャーボックス５の底面および上面の寸法が０．８ｍ×０．８ｍであり、そのプレッシャーボックス５が図示しているように柱１の４面に対して設けられる場合、総接触面積は
０．８ｍ×０．８ｍ×４＝２．５６ｍ^２
となり、全荷重を支持するために必要な摩擦力は
４３１ｋＮ÷２．５６ｍ^２＝１６８ｋＮ／ｍ^２
となる。
したがって、摩擦係数を１．０に設定した場合、プレッシャーバッグ５による押圧力を１６８ｋＮ／ｍ^２とすれば良く、プレッシャーバッグ６にそのような内圧を与えれば良い。つまり、この場合には大気圧（約１００ｋＮ／ｍ^２）のわずか１．７倍程度の内圧をプレッシャーバッグ６に与えれば良いことになり、さして大きな内圧を必要としないし、プレッシャーボックス５の底面と上面および柱１外周面と仕口フレーム３内周面を粗面として摩擦係数をより大きく設定すれば、プレッシャーバッグ６の内圧はより小さくて済むことになる。
【００１４】
以上のように、本構造によれば、プレッシャーボックス５内に内蔵したプレッシャーバッグ６を膨張させてプレッシャーボックス５を柱１と仕口フレーム３との間に押圧状態で密着させて介装させることのみで、その摩擦力により梁２を柱１に対して強固に保持し連結することができ、プレッシャーバッグ６から加圧媒体を抜いてそれを収縮させることのみで自ずと連結を解除してそのまま解体することができる。
【００１５】
したがって、本構造によれば、従来一般の溶接やボルト締結により柱１と梁２とを直接的に接合する場合に較べてそれらを遙かに容易に組み立てることができ、しかも構造安全性を確保するに充分な強度でそれらを連結することが可能であり、したがって建物の施工の合理化を実現できるし、その解体も極めて容易に行うことができ、解体物をそのまま再利用することも可能となる。また、柱１と梁２とを組み直して柱１に対する梁２の連結位置を上下に変更することも自由に行い得るから、完成後の建物や使用中の建物の階高を変更することも可能である。
【００１６】
なお、上記実施形態では、プレッシャーボックス５内に単一のプレッシャーバッグ６を内蔵させたが、図３に示すようにプレッシャーボックス５の内部を区画して複数（図示例では５つ）のプレッシャーバッグ６を並列的に内蔵させ、それぞれが独立にプレッシャーボックス５を内側から押し広げることを可能としておけば、万一、いずれかのプレッシャーバッグ６が破損したりその内圧が低下したような場合であっても、保持力の急激な低下を防止し得て構造安全性をより高めることが可能である。
【００１７】
また、図４に示すように、砂あるいはそれに相当する粒状物７ａを封入した柔軟な荷重伝達バッグ７をプレッシャーバッグ６とともにプレッシャーボックス５内に内蔵させることも考えられる。この場合、荷重伝達バッグ７はプレッシャーバッグ６により押圧されることで実質的に剛性を有するものとなり、この荷重伝達バッグ７を介して柱１と仕口フレーム３との間でせん断力をより有効に伝達させることが可能である。
【００１８】
さらに、本発明はＳ造の建物に適用するのみならず、柱および梁としてプレキャストコンクリート部材を採用したＰＣａ造の建物にも同様に適用することが可能であるし、柱や梁の断面形状、仕口フレームやプレッシャーボックスの形態や寸法、プレッシャーバッグの素材やそれを膨張収縮させるための機構、その他の具体的な構成については、適宜の設計的な変更が可能であることはいうまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、梁を接合した仕口フレームと柱との間に、プレッシャーバッグを内蔵したプレッシャーボックスを介装し、プレッシャーバッグを膨張させることでプレッシャーボックスを双方に押圧してその摩擦力によって梁を柱に対して連結するようにしたので、従来のように柱と梁とを直接的に接合せずとも充分な強度で容易に連結可能であることはもとより、その解体も容易に行うことが可能であり、したがって建物の施工および解体の合理化を実現でき、解体物をそのまま再利用することも可能となり、階高を変更することも可能であり、近年の建物に要求される様々なニーズに充分に応えることのできる極めて有効な構造を実現することができる。
【００２０】
請求項２の発明は、それぞれがプレッシャーボックスを内側から押し広げることの可能な複数のプレッシャーバッグをプレッシャーボックス内に独立に内蔵させたので、万一、いずれかのプレッシャーバッグが破損したりその内圧が低下したような場合であっても、保持力の急激な低下を防止し得て構造安全性をより高めることが可能である。
【００２１】
請求項３の発明は、柱と仕口フレームとの間で荷重を伝達するための砂等の粒状物を封入した柔軟な荷重伝達バッグをプレッシャーボックスに内蔵させたので、荷重伝達バッグがプレッシャーバッグにより押圧されて実質的に剛性を有するものとなり、この荷重伝達バッグを介して柱と仕口フレームとの間でせん断力をより有効に伝達させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である柱と梁との連結構造を示す図であって、連結前の状態を示す図である。
【図２】同、連結後の状態を示す図である。
【図３】同、複数のプレッシャーバッグを内蔵したプレッシャーボックスの例を示す図である。
【図４】同、プレッシャーバッグと荷重伝達バッグを内蔵したプレッシャーボックスの例を示す図である。
【符号の説明】
１　柱
２　梁
３　仕口フレーム
４　仕口部材
５　プレッシャーボックス
５ａ　本体
５ｂ　蓋体
６　プレッシャーバッグ
７　荷重伝達バッグ
７ａ　粒状物

Claims

柱と梁とを連結するとともにその連結を解除可能な構造であって、外周面に梁を接合した仕口フレームを柱に装着し、仕口フレームの内周面と柱の外周面との間に、膨張収縮可能なプレッシャーバッグを内蔵しかつ外面が仕口フレームの内周面と柱の外周面の双方に対して密着可能なプレッシャーボックスを介装し、プレッシャーバッグを加圧媒体により膨張させてその膨張力によってプレッシャーボックスを内側から押し広げることにより、プレッシャーボックスの外面を仕口フレームの内周面と柱の外周面との双方に対して押圧状態で密着せしめてそれらの間に生じる摩擦力によって仕口フレームを柱に対して保持せしめることを特徴とする柱と梁との連結構造。
プレッシャーボックス内に、それぞれがプレッシャーボックスを内側から押し広げることの可能な複数のプレッシャーバッグを独立に内蔵させたことを特徴とする請求項１記載の柱と梁との連結構造。
プレッシャーボックス内に、柱と仕口フレームとの間で荷重を伝達するための砂等の粒状物を封入した柔軟な荷重伝達バッグを内蔵させたことを特徴とする請求項１または２記載の柱と梁との連結構造。