JP2010270478A - Floor structure system for steel construction building - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、鉄骨造建物の床構造システム、特に云えば、振動障害を改善して居住性を向上させた床構造システムの技術の分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a floor structure system for a steel structure building, in particular, a floor structure system in which vibration disturbance is improved to improve the comfortability.
近年、鉄骨造建物の床構造は、スパンの長大化、および鉄骨材の軽量化が進められた結果、床の振動障害が発生し、居住性が低下する可能性が高くなっている。そのため強度設計上の配慮からではなく、振動対策として、鉄骨梁の断面を増大させたり、或いは床の振動制御のため制振装置を組み込む等々の対案が実施されている。その結果、建築工費の大幅な増加を招いている。
そこで従来、例えば下記特許文献1に開示された合成床梁構造では、床スラブの躯体重量の増加を招かないように、鉄骨大梁上にコンクリート床スラブを一体的に構築する手段として、鉄骨大梁の端部周囲に平板デッキ部を形成し、この平板デッキ部間に波形デッキ部を架設・形成して、前記平板デッキ部上のコンクリートスラブは厚く、前記波形デッキ部上のコンクリートスラブは薄く構築する合成床梁構造が提案されている。
したがって、鉄骨大梁の端部周囲に形成した平板デッキ部上のコンクリートスラブは厚く構築されて、その剛性および耐力が高められる。しかし、鉄骨小梁が支持する波形デッキ部上のコンクリートスラブは逆に薄く構築される。
In recent years, the floor structure of steel-framed buildings has increased the span and weight of the steel frame, and as a result, there is a high possibility that a floor vibration failure will occur and the habitability will deteriorate. For this reason, countermeasures such as increasing the cross section of the steel beam or incorporating a vibration control device for controlling floor vibration are being implemented as measures against vibration, not from consideration of strength design. As a result, the construction cost is greatly increased.
Therefore, conventionally, in the composite floor beam structure disclosed in, for example,
Therefore, the concrete slab on the flat deck formed around the end of the steel beam is built thick and its rigidity and proof stress are increased. However, the concrete slab on the corrugated deck supported by the steel beam is thinly constructed.
しかし、平面視が矩形の床梁構造の場合、振動障害の問題は、床の中央部に起きやすいことが知られている。よって、如何に合成床梁構造であるとはいえ、上記特許文献1の発明の如く、鉄骨小梁が支持する波形デッキ部上のコンクリートスラブが薄い構成では、床の振動障害を改善すること、ひいては居住性を向上させる目的は達成し得ない。
However, in the case of a floor beam structure having a rectangular plan view, it is known that the problem of vibration disturbance is likely to occur in the center of the floor. Therefore, although it is a composite floor beam structure, as in the invention of the above-mentioned
その他、下記の特許文献2に記載された建築構造物は、鉄骨大梁間に床用のプレキャストコンクリート版の両端を架設し、この鉄骨大梁および床用プレキャストコンクリート版の上に現場打ちコンクリートスラブを一体的に形成するが、前記プレキャストコンクリート版の端部に下向きのテーパ部を形成して、鉄骨大梁の直上部分のコンクリートスラブの厚さが大きい構成が提案されている。この構成により合成梁の合成効果を期待できると説明されている。
また、下記の特許文献3に記載された合成梁の施工方法は、やはり鉄骨梁上に厚肉のコンクリートスラブを構築し、もってスラブの合成梁としての耐力を高める、と説明されている。
In addition, in the building structure described in
In addition, the composite beam construction method described in
上述したように、鉄骨造建物の床梁構造、とりわけ平面視が矩形(特には正方形)の床梁構造は、床の中央部に振動障害の問題が起きやすいことが知られている。
そこで本発明の目的は、鉄骨数量の増加とか、鉄骨断面の増大などは無用とし、せいが全て同じ大きさの鉄骨小梁を用い、コンクリートスラブにおいて床の振動障害の改善に効果的な部位の鉄骨小梁が支持する部分だけを増厚して重量効果を増大し、もって振動の減衰効果を高めて居住性を改善した床構造システムを提供することである。
本発明の更なる目的は、床の振動障害の改善に効果的な部位の鉄骨小梁の架設高さを下げ、この架設高さ位置を下げた寸法分だけ、逆に同部位のコンクリートスラブの下面側を膨らませて増厚し、もってコンクリートスラブの重量効果を増大して、振動の減衰効果を高め居住性を改善することができ、鉄骨小梁の架設高さ位置を下げるだけの施工方法で、既往技術の水準により簡易に実施できる、鉄骨造建物の床構造システムを提供することである。
As described above, it is known that a floor beam structure of a steel building, particularly a floor beam structure having a rectangular (particularly square) plan view, is likely to cause vibration problems at the center of the floor.
Therefore, the object of the present invention is to eliminate the need for an increase in the number of steel frames, an increase in the cross section of the steel frame, etc. It is to provide a floor structure system in which only a portion supported by a steel beam is increased to increase the weight effect, thereby enhancing the vibration damping effect and improving the comfortability.
A further object of the present invention is to lower the construction height of the steel beam at the site that is effective in improving the vibration disturbance of the floor, and conversely, the dimension of the concrete slab at the same site is reduced by the amount of the lowered construction height position. With the construction method that can increase the thickness effect by inflating the lower surface side, increase the weight effect of the concrete slab, increase the vibration damping effect and improve the habitability, and lower the installation height position of the steel beam It is to provide a floor structure system for steel buildings that can be easily implemented according to the level of existing technology.
上記課題を解決するための手段として、請求項1に記載した発明に係る鉄骨造建物の床構造システムは、
鉄骨造建物の相対峙する大梁2、2間に鉄骨小梁3が複数本架設され、その上にコンクリートスラブ4が構築されている床構造システムにおいて、
各鉄骨小梁3はせいが同じ大きさとされ、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁3’のみ、その架設高さ位置を下げて設置され、一方、コンクリートスラブ4において前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁3’と接する部分の下面側を、前記鉄骨小梁3’の架設位置が下がった寸法分hだけ下方へ膨らませて増厚した構成とされていることを特徴とする。
As a means for solving the above problems, a floor structure system for a steel building according to the invention described in
In a floor structure system in which a plurality of
Each
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した鉄骨造建物の床構造システムにおいて、
鉄骨小梁3’の架設高さ位置を下げた部位のコンクリートスラブ下面は、当該鉄骨小梁3’の両側部分を一定の領域まで上向きのテーパー形状4aに増厚して通常厚さ部分4bと繋がれ、又は同鉄骨小梁3’の上側フランジ3aの両側縁部に、コンクリートスラブ4の通常厚さ部分の下面4bに接する高さの型枠兼用鉄骨5を設置して略矩形状4cに増厚されていることを特徴とする。
請求項3に記載した発明は、請求項1又は2に記載した鉄骨造建物の床構造システムにおいて、
鉄骨造建物の大梁2は平面視の配置を略正方形とされ、平行に相対峙する大梁2、2間に一定のピッチで架設された鉄骨小梁3のうち、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁3’のみ、その架設高さ位置を下げて設置され、コンクリートスラブ4は、前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁3’と接する部分の下面を下方へ膨らませて増厚した構成とされていることを特徴とする。
The invention described in
The bottom surface of the concrete slab at the position where the installation height position of the
The invention described in
The
本発明に係る鉄骨造建物の床構造システムは、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁3’のみ、その架設高さ位置を下げて設置し、コンクリートスラブ4において前記架設位置を下げた鉄骨小梁3’と接する部分の下面側を、前記鉄骨小梁3’の架設高さ位置が下がった寸法分hだけ下方へ膨らませて増厚した構成であるから、前記増厚分だけこの部分の剛性が高まり、且つ重量が増大する。そのため例えば図4に示した本発明の評価ポイントPと既往技術の評価ポイントQの対比で明かなとおり、ポイントPは、ポイントQよりも左方へずれて振動数が減少し、周期が長くなって、居住性が向上することが明らかである。
本発明に係る鉄骨造建物の床構造システムはまた、その施工上、各鉄骨小梁3はせいが同じ大きさで良く、そして、相対峙する大梁2、2間に一定のピッチで架設された鉄骨小梁3のうち、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁3’の架設高さ位置を下げて設置し、これに対応してコンクリートスラブ4のうち、前記鉄骨小梁3’と接する部分の下面側を、同鉄骨小梁3’の架設高さ位置が下がった寸法分hだけ下方へ膨らませて増厚する構成で実施できるから、建築施工法に格別の変化を要求せず、鉄骨数量や鉄骨断面の増加が必要なく、別途に制振装置などを用いることも必要なく、単に、特定の鉄骨小梁3’の架設高さ位置を下げるだけの施工で実施できるから、コスト面および技術面への負担は生じないし、施工技術面でも格別の要求が無く、既往技術の水準で容易に安価に実施できる。
In the floor structure system for a steel structure building according to the present invention, only the
In the construction of the floor structure system for a steel building according to the present invention, each
鉄骨造建物の相対峙する大梁2、2間に鉄骨小梁3が複数本架設され、その上にコンクリートスラブ4が設置されている床構造システムに実施する。
各鉄骨小梁3は全てせいが同じ大きさとされ、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁3’のみ、その架設高さ位置を下げて設置する。一方、コンクリートスラブ4において、前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁3’と接する部分の下面側を、前記鉄骨小梁3’の架設高さ位置が下がった寸法分hだけ下方へ膨らませて増厚した構成で実施する。
The present invention is applied to a floor structure system in which a plurality of
Each
図1は、本発明に係る鉄骨造建物の床構造システムを構成する鉄骨の平面配置の例を示している。即ち、四隅に位置する鉄骨柱1と接合した鉄骨大梁2は、平面視を略正方形に配置されている。そして、ほぼ平行に相対峙する鉄骨大梁2、2の間に、複数本(図1では3本)の鉄骨小梁3が架設され、図2に示すように、前記鉄骨小梁3の上にコンクリートスラブ4が施工され支持されている。以上に説明した基本的な床構造の構成態様は、既往の鉄骨造建物の床構造システムと変わるところはない。
FIG. 1 shows an example of a planar arrangement of steel frames constituting a floor structure system for a steel building according to the present invention. That is, the
本発明が特徴とするところは、上記の基本的な構成態様を踏まえた上で、図2に示したとおり、先ず各鉄骨小梁3は全てせいが同じ大きさで施工されている。ただし、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁3’(以下、符号3’で他の鉄骨小梁3と区別する。)のみ、その架設高さ位置を、図2の実施例ではh寸法だけ下げて設置されている。
上記のh寸法を如何様な大きさとするかは、設計的事項として決定される。それは実施する床の平面的な形状と大きさ、および縦・横の寸法比、使用する鉄骨材の大きさ、鉄骨小梁3の本数と配置ピッチ、並びにコンクリートスラブ4の基本的厚さと質量等々の諸仕様に基づいて適切に設計して決めるべき事項だからである。
また、上記した特定の鉄骨小梁3’のみを、その架設高さ位置をh寸法だけ下げて設置する施工法としては、通常、接合相手である鉄骨大梁2のせいが、小梁の接合相手として必要十分に大きく、そのせいの範囲内に収まるから、格別の加工とか接合用部材等を追加する工作などは格別必要としない。もとより必要に応じて加工とか接合用部材等の追加を行うことは想定の範囲である。
The feature of the present invention is that, based on the basic configuration described above, first, each
The size of the h dimension is determined as a design matter. The floor shape and size of the floor to be implemented, the ratio of vertical and horizontal dimensions, the size of the steel frame used, the number and arrangement pitch of the
In addition, as a construction method in which only the
一方、コンクリートスラブ4の構築に関しては、基本的に既往技術に基づいて、通常の厚さで施工する。しかし、前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁3’と接する部分のみは、例えば図2の中央位置に示したように、前記鉄骨小梁3’の架設高さ位置が下がった寸法分hだけ、下面側を下方へ膨らませて増厚した構成で施工する。
コンクリートスラブ4を部分的に増厚する施工法としては、例えば図2の中央に位置する鉄骨小梁3’と接する部位のコンクリートスラブ下面が示すとおり、同鉄骨小梁3’の両側部分を設計上求められた一定領域までを、上向きのテーパー形状4aに施工して通常厚さ部分の下面4bと繋ぐ構成で増厚する手段が好適に実施される。
もっとも、コンクリートスラブ4の下面を、架設高さ位置を下げた鉄骨小梁3’と接する部分だけ、如何なる形状に膨らませて増厚するかは、やはり振動対策の観点で設計する際に、剛性を高め、重量を増大させて振動の減衰効果を高める目的が達成されるように適宜に決定される事項である。
On the other hand, regarding the construction of the
As a construction method to partially thicken the
Of course, the shape of the bottom surface of the
異なる実施例として、図3の左方に示したコンクリートスラブ4の下面は、架設高さ位置をh寸法だけ下げて設置した鉄骨小梁3’の上側フランジ3aの左右両側の縁部に、コンクリートスラブ4の通常厚さ部分の下面4bに接するせいの高さを有するアングル形状(L形断面形状)の型枠兼用鉄骨5を左右対称な配置に設置し、その内側へコンクリートを打設することで、略矩形状4cに増厚された構成とされている。
As a different embodiment, the lower surface of the
次に図4は、上記図2のように構成した本発明の床構造システムについて、所謂シュミレーションにより、床の居住性を評価した結果を示している。
図2に示したように鉄骨小梁3’の架設高さ位置をh寸法分だけ下げて設置し、同鉄骨小梁3’と接するコンクリートスラブ4の下面側を下方へ膨らませて増厚した構成にすると、必然的に重量が増大し、剛性が高まるので、床振動の減衰効果が得られることは予想通りであった。
図4は、縦軸が加速度振幅(cm/sec2)を表し、横軸は振動数(Hz)を表している。中央の太線Rが居住性の是非を表す境界指標である。鉄骨小梁3の架設高さ位置を下げない既往技術の構成について評価したポイントQは、前記居住性の是非を表す境界指標を示す太線Rよりも上方の評価が低いNGエリアに位置する。
しかし、本発明の実施例(図2)の場合の評価ポイントPは、前記境界指標の太線Rよりも下方の評価が良いOKエリアに位置する。しかも、既往技術の評価ポイントQよりも更に左方に寄って周期が長く居住性に優れた位置にあることを示している。
Next, FIG. 4 shows the result of evaluating the habitability of the floor by the so-called simulation of the floor structure system of the present invention configured as shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the height of the steel beam 3 'is lowered by an amount corresponding to the dimension h, and the lower surface side of the
In FIG. 4, the vertical axis represents acceleration amplitude (cm / sec 2 ), and the horizontal axis represents frequency (Hz). The central thick line R is a boundary index indicating the pros and cons of habitability. The point Q evaluated for the configuration of the conventional technology that does not lower the erection height position of the
However, the evaluation point P in the case of the embodiment of the present invention (FIG. 2) is located in an OK area where the evaluation below the thick line R of the boundary index is good. Moreover, it is shown that the cycle is further to the left than the evaluation point Q of the existing technology and the position is excellent in the comfortability with a long period.
もっとも、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば図示した実施例は、3本の鉄骨小梁3のうちで、床の中央に位置する1本の鉄骨小梁3’のみ、その架設高さ位置をh寸法下げて設置し、同鉄骨小梁3’と接する部分のコンクリートスラブの下面を局部的に下向きに膨らませて増厚した構成を示すが、床の平面形状が更に大規模になって鉄骨小梁3の本数が飛躍的に増えた場合、又は床の平面形状が一方向に長い長方形である場合などには、その振動障害の発生状況に応じて、例えば中央部に位置する複数本の鉄骨小梁3’の架設高さ位置を下げて設置し、各々の鉄骨小梁3’と接する部分のコンクリートスラブ下面を下向きに膨らませて増厚した構成も同様に実施される。このように本発明は当業者が通常行う設計変更や応用の範囲内で様々な実施態様が可能であることを申し添える。
However, the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the embodiment shown in the figure, only one
2 大梁
3 鉄骨小梁
3’ 架設位置を下げた小梁
4 コンクリートスラブ
5 型枠兼用鉄骨
h 鉄骨小梁の架設高さ位置を下げた寸法
2
Claims (3)
各鉄骨小梁はせいが同じ大きさとされ、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁のみ、その架設高さ位置を下げて設置され、一方、コンクリートスラブにおいて前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁と接する部分の下面側を、当該鉄骨小梁の架設高さ位置が下がった分だけ下方へ膨らませて増厚した構成とされていることを特徴とする、鉄骨造建物の床構造システム。 In a floor structure system in which a plurality of steel beams are installed between large beams facing each other in a steel structure, and concrete slabs are installed on top of them.
Each steel beam is the same size, and only the steel beam at the position where vibration disturbance is likely to occur in the center of the floor is installed with its installation height lowered, while the installation height position is set on the concrete slab. The floor of a steel building is characterized in that the lower surface side of the part in contact with the lowered steel beam is inflated downward by an amount corresponding to the lowered installation height position of the steel beam to increase the thickness. Structural system.
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