JP2011038367A - 筋交いフレームとその組立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルトでの結合による組立て時に、両側縦柱材の並列する間隔方向の平行度を簡単に調整することができる筋交いフレームを提供する。
【解決手段】平行する縦柱材２と３間に、斜め下向きの上部筋交い材４と斜め上向きの下部筋交い材５を設けた筋交いフレーム１であり、上部筋交い材４と下部筋交い材５の集合端部と他方縦柱材３を結合する中間金具６が、上下に長い二枚の外板８とその間に挿入する中板９との組み合わせからなり、前記外板８と中板９の上下複数箇所の位置に、締結用ボルト１２で結合するための貫通孔１３と１４を設け、前記外板８に設けた貫通孔１３と中板９に設けた貫通孔１４の上下方向の配置間隔を、締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径と貫通孔１３、１４の直径の差の半分以内で異なるように設定した。
【選択図】図１

Description

この発明は、鉄骨軸組み構造物の構築に用いるＫ字形の筋交いフレームと、この筋交いフレームを現場で精度よく組立てることができる筋交いフレームの組立て方法に関する。

例えば、鉄骨を用いた建物の軸組構造の一つとして、基礎の上に土台を設置し、この土台のコーナ部分に立設した隅柱間の上部に梁材をかけ渡し、上下に対向する土台と梁材の間に筋交いフレームを配置すると共に、必要に応じて中間柱を立設して構築し、この軸組構造の上に屋根組を設けるようにするものが知られている。

上記のような軸組構造において使用される筋交いフレームは、平行する両側一対の鋼管製縦柱材と、両側縦柱材を互いに結合する鋼管製の筋交い材とからなり、筋交い材は一方縦柱材の上端部に固定した斜め下向きの上部筋交い材と、一方縦柱材の下端部に固定した斜め上向きの下部筋交い材を用い、前記上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部を他方縦柱材の上下中間部に溶接することにより、正面から見てＫ字形に組立てられ、この筋交いフレームを両縦柱材が垂直になるよう上下に位置する土台と梁材間に建て込むことにより、軸組構造の剛性を保つようになっている（例えば、特許文献１と２参照）。

上記のような溶接により組立てた筋交いフレームは、両側縦柱材が筋交い材で結合されて幅と長さのある構造に成っているので、どうしても全体の形状が嵩張り、そのままでは輸送や現場への搬入に不便であるため、上部筋交い材及び下部筋交い材の集合端部と他方縦柱材の結合に、現場での組立てを可能とするボルト結合構造を採用し、両側縦柱材を分離して全体の形状を嵩低くすることで、現場への搬入を容易にした筋交いフレームが提案されている。

上記したボルト結合により組み立てる筋交いフレームは、筋交い材と他方縦柱材の結合が、断面コ字状で上下を同一方向に傾斜状となるよう屈曲させ、中央にボルト挿通孔が設けられたホルダー金具を用い、上部筋交い材及び下部筋交い材の集合側端部をホルダー金具の両端に嵌合し、両者の嵌合部分を溶接により固定化し、他方縦柱材の筋交い材を結合する位置にねじ孔を設け、前記ホルダー金具を他方縦柱材に重ね、ボルトをボルト挿通孔から前記ねじ孔にねじ込み、ホルダー金具を介して他方縦柱材に筋交い材を固定化して組立てるようにしている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０００−２９１１３９号公報 特開２００１−２２０８１８号公報 特開２００４−１５６２１４号公報

ところで、上記のような筋交いフレームは、軸組構造の剛性を保つために、その組立時に、縦柱材と筋交い材の結合強度と共に、両側縦柱材の上下位置関係や平行精度が要求されるものであるが、上記のようなボルト結合構造は、単純に縦柱材とホルダー金具を一本のボルトで締結するだけであるため、両側縦柱材の平行度は、製作時の各部の加工状態によって決定されることになり、組立て時に両側縦柱材の上下位置関係や並列する左右間隔方向の平行度を微調整することができないという点で改善の余地が見出された。

そこで、この発明の課題は、上記のような点に鑑み、ボルトでの結合による組立て時に、両側縦柱材の並列する間隔方向の平行度を簡単に微調整することができ、使用時に必要とする軸組構造の剛性確保を可能にすることができる筋交いフレームとその組立て方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、平行する縦柱材間に、一方縦柱材の上端部に固定した斜め下向きの上部筋交い材と、一方縦柱材の下端部に固定した斜め上向きの下部筋交い材を設け、前記上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部と他方縦柱材の上下中間部を中間金具で結合して組立てる筋交いフレームであり、前記中間金具が、上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部と他方縦柱材の何れか一方に固定され、対向面間に間隔を設けて対向する上下に長い二枚の外板と、上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部と他方縦柱材の何れか他方に固定され、前記二枚の外板の間隔に挿入して嵌め合わせる上下に長い中板との組み合わせからなり、前記二枚の外板と中板の上下複数箇所の位置に、この外板と中板を締結用ボルトで結合するための貫通孔を、前記締結用ボルトの軸径よりも大きな直径で設け、前記二枚の外板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔と、中板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔を、締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差の半分以内で異なるように設定し、嵌め合わせた外板と中板の重なり合う貫通孔に対して錐形工具を圧入することで、外板と中板に相対的な移動を生じさせることができるようにしたものである。

請求項２の発明は、上記中間金具は、外板が上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部に垂直状態で固定され、中板が他方縦柱材に垂直状態で固定され、外板に貫通孔が上下三箇所に等間隔の配置で設けられ、中板にも前記貫通孔と同径の貫通孔が上下三箇所に等間隔の配置で設けられ、外板に設けた貫通孔の配置間隔に対して、中板に設けた貫通孔の中央貫通孔と両端部に位置する貫通孔の配置間隔が、締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差の半分以内で短く又は長く設定されているようにしたものである。

請求項３の発明は、平行する縦柱材間に、一方縦柱材の上端部に固定した斜め下向きの上部筋交い材と、一方縦柱材の下端部に固定した斜め上向きの下部筋交い材を設け、前記上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部と他方縦柱材の上下中間部を中間金具で結合して組立てる筋交いフレームの組立て方法であり、前記中間金具が、対向面間に間隔を設けて対向する上下に長い二枚の外板と、前記二枚の外板の間隔に挿入して嵌め合わせる上下に長い中板との組み合わせからなり、前記外板と中板の一方を上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部に、他方を他方縦柱材に固定し、前記二枚の外板と中板に、締結用ボルトの軸径よりも大きな直径の貫通孔を上下複数箇所に設け、前記二枚の外板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔と、中板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔を、締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差の半分以内で異なるように設定し、前記中間金具の締結時に、嵌め合わせた外板と中板の重なり合う貫通孔に対して錐形工具を圧入し、外板と中板を締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差の範囲内で相対的に移動させることで両縦柱材の平行度を調整し、この後、各貫通孔に挿通した締結用ボルトの締め付けで中間金具を締結するようにしたものである。

ここで、上記縦柱材は、例えば、１００ｍｍ角で長さが２７００ｍｍの鋼管を用い、上部筋交い材と下部筋交い材は、５０ｍｍ角の鋼管を用いて両端を斜めにカットし、一方縦柱材の一面における上端部と下端部にＶ字状の配置となるよう溶接により固定し、上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部を外板と溶接で固定している。

この外板は、上部筋交い材と下部筋交い材を溶接するベース板の外面に所定の対向間隔で固定され、その上下長さ方向が一方縦柱材の上下方向と平行する配置になっている。

また、他方縦柱材に中板が溶接によって垂直に固定され、上記中間金具の外板間に嵌め込み、外板及び中板に設けた貫通孔を合わせ、これに挿通した締結用ボルトの締め付けによって外板と中板を結合するようになっている。

上記締結用ボルトの軸径を１６ｍｍとした場合、貫通孔は直径を１８ｍｍとし、外板及と中板の上下三箇所に貫通孔を設けた場合、外板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔と、中板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔の差を、締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差である２ｍｍに対して半分でこれを上下に振り分けた１ｍｍに設定し、最大の偏心状態で重なり合う貫通孔に対して締結用ボルトの挿通を可能にし、締結用ボルトによる筋交いフレームの組立て時に、重なり合う貫通孔を偏心状態から同軸心になるまで一方を１ｍｍの範囲で移動させることにより、両縦柱材の上下及び左右の調整が行えることになる。

この発明によると、外板と中板に締結用ボルトの貫通孔を、前記締結用ボルトの軸径よりも大きな直径で上下複数箇所に設け、前記二枚の外板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔と、中板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔を、締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差の半分以内で異なるように設定したので、嵌め合わせた外板と中板の重なり合う貫通孔に対して錐形工具を圧入することで、外板と中板に相対的な移動を生じさせることができ、これによって、筋交いフレームの組み立て時に、両縦柱材の左右の平行度や上下の位置を調整することができ、建て込んだ軸組構造の必要とする剛性を確保することができる。

また、外板と中板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔を、締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差の半分以内で異なるように設定したので、重なり合う貫通孔が最大の偏心状態であっても、貫通孔に対して締結用ボルトの軸部が挿通できるので、筋交いフレームの組立てが支障なく行えることになる。

更に、外板と中板に設けた貫通孔を複数とすることで、外板と中板の締結を強固に行え、中間金具を複数の締結ボルトで強固に結合一体化することができ、組立てた筋交いフレームの強度向上を図ることができる。

この発明に係る筋交いフレームの中間金具を示す分解斜視図 （ａ）はこの発明に係る筋交いフレームの中間金具を示す分解した状態の正面図、（ｂ）は同横断平面図 （ａ）はこの発明に係る筋交いフレームの中間金具を示す調整前の貫通孔の関係を示す正面図、（ｂ）は同じく調整後の貫通孔の関係を示す正面図 この発明に係る筋交いフレームの使用状態を示す軸組構造の正面図

以下、この発明の実施の形態を図示例に基づいて説明する。

図示のように、筋交いフレーム１は、平行する一対の縦柱材２、３と、両縦柱材２、３間に配置され、一方縦柱材２の上端部に固定した斜め下向きの上部筋交い材４及び、一方縦柱材２の下端部に固定した斜め上向きの下部筋交い材５と、前記上部筋交い材４と下部筋交い材５の集合端部と他方縦柱材３の上下中間部を結合する中間金具６とで形成されている。

上記両縦柱材２、３は、例えば、１００ｍｍ角で長さが２７００ｍｍ、厚さ３．２ｍｍの鋼管を用い、上下の端部は、溶接した端板によって閉鎖され、両縦柱材２、３は左右配置時の中心間隔を９００ｍｍとすると共に、上部筋交い材４と下部筋交い材５は、５０ｍｍ角で厚さ３．２ｍｍの鋼管を用いて両端を斜めにカットし、一方縦柱材２の一面における上端部と下端部にベース板７を介して溶接固定することにより、両縦柱材２、３間に傾斜角度が３３°となるＶ字状の配置となっている。

上記中間金具６は、上部筋交い材４と下部筋交い材５の集合端部に固定した二枚の外板８と、他方縦柱材３の一面で上下中間部に固定され、前記二枚の外板８間に嵌り合う中板９とで形成されている。

上記外板８は、幅５０ｍｍで上下の長さが２４０ｍｍ程度の金属板を用い、上部筋交い材４と下部筋交い材５の集合端部に、ベース板１０を介して溶接により垂直に固定され、上下方向が一方縦柱材２の上下長さ方向に平行する状態で他方縦柱材３に向けて突出する配置になっている。

また、中板９は、上記外板８と同様の大きさを有する金属板を用い、他方縦柱材３の一面で上下中間部に、ベース板１１を介して垂直の配置で一方縦柱材２に向けて突出するよう溶接により固定され、前記二枚の外板８はその対向面が、中板９の板厚が丁度嵌り合う間隔になっている。

上記二枚の外板８と中板９には、上下三箇所の位置に、この外板８と中板９を締結用ボルト１２で結合するための等しい直径となる貫通孔１３と１４が、外板８間に中板９を所定の状態に嵌め合わせたときに重なり合って連通するように、それぞれ上下一列の配置で設けられている。

各貫通孔１３と１４は、締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径よりも大きな内径を有し、両外板８に設けた上下三個の貫通孔は、上下に一定間隔の配置になっている。

これに対して、中板に設けた上下三個の貫通孔１４は、外板８の貫通孔１３の間隔に対して、上下方向の配置間隔が、締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径と貫通孔１４の直径の差の半分以内で異なるように設定されている。

上記各貫通孔１３と１４の直径は、使用する締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径が１６ｍｍの場合、それよりも２ｍｍ大きな１８ｍｍに設定し、外板８の中央位置の貫通孔１３ａと中板９の中央位置の貫通孔１４ａを同軸心に一致させた状態で、外板８と中板９の上下位置にある貫通孔１３ｂと１４ｂ、１３ｃと１４ｃの中心は、締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径が１６ｍｍと貫通孔の直径１８ｍｍの差である２ｍｍを半分にして上下に振り分けた１ｍｍだけ、上下何れか一方に偏心することになる。

図示の場合、中板９の中央位置と上下位置にある貫通孔１４の間隔を、外板８の中央位置と上部位置にある貫通孔１３の間隔よりも１ｍｍ短くし、従って、外板８間に中板９を嵌め込んで中央位置の貫通孔１３ａと１４ａを一致させたとき、中板９の上下位置にある貫通孔１４ｂと１４ｃは、外板８の上下位置にある貫通孔１３ｂと１３ｃに対して１ｍｍだけ内側に偏心した配置になる。

このように、外板８と中板９の上下位置にある貫通孔１３、１４の関係を、締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径と貫通孔１３、１４の直径の差の半分以内に設定すれば、外板８と中板９の中央位置にある貫通孔１３ａと１４ａを同軸心に一致させた状態で、重なり合う上下の貫通孔１３ｂ、１４ｂと１３ｃと１４ｃは、両者の内径により形成される間隔が、締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径を挿通することのできる条件となり、従って、上下の各貫通孔１３と１４にわたって締結用ボルト１２を挿通することが可能な状態を確保することができる。

上記のように、外板８と中板９の上下位置にある貫通孔１３ｂ、１４ｂと１３ｃと１４ｃが、締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径と貫通孔１３、１４の直径の差の半分だけ変位した状態で、先端側が貫通孔１３、１４よりも小径で、後端側が貫通孔１３、１４と同径となるようなレンチ等の錐形工具を、外板８と中板９の上部位置又は下部位置にある貫通孔１３ｂ、１４ｂ又は１３ｃと１４ｃに向けて圧入することにより、両貫通孔１３ｂ、１４ｂ又は１３ｃと１４ｃを同軸心に一致させようとすることで、外板８に対して中板９を最大１ｍｍの範囲で移動させることができることになる。

上記した中板９は他方縦柱材３に固定されているので、中板９と他方縦柱材３は一体に移動し、このような中板９の移動により、一方縦柱材２に対して他方縦柱材３の上下位置や左右の角度の調整が行えることになる。

なお、中板９が上方又は下方に移動しても最大１ｍｍであり、外板８と中板９の中央位置と上下位置の他方にある各貫通孔１３、１４が変位しても、締結用ボルト１２を挿通することが可能な状態を確保することができる。

図示の場合、外板８の貫通孔１３は上下間隔を一定とし、中板９の貫通孔１４の間隔を締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径と貫通孔１３、１４の直径の差だけ１ｍｍ短くして内側に変化させたが、これとは逆に、中板９の貫通孔１４は上下間隔を一定とし、外板８の貫通孔１３の間隔を締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径と貫通孔１３の直径の差の半分だけ変化させるようにしたり、何れにおいても、変化させる側の貫通孔１３又は１４の間隔を、締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径と貫通孔１３又は１４の直径の差の半分である１ｍｍだけ長くして外側に変化させてもよく、このようにしても上記のように中板９に同様の移動を与えることができる。

また、筋交いフレーム１は、一対の縦柱材２と３を上部筋交い材４と下部筋交い材５で結合するものであるが、図示のように、他方縦柱材３の両面に中板９を固定することで三本の縦柱材２、２と３が並列する複合筋交いフレームとしたり、他方縦柱材３の隣接する二面又は三面に中板９を固定することで三本の縦柱材を用いたコーナ用筋交いフレームや三方用筋交いフレームを構成することができる。

この発明の筋交いフレームは、上記のような構成であり、次に、この筋交いフレームの組み立て方法を説明する。

一方縦柱材２の一面側で両端部の位置に上部筋交い材４と下部筋交い材５を溶接し、上部筋交い材４と下部筋交い材５の集合端部に外板８を溶接したものと、他方縦柱材３の一面側で中間部の位置に中板９を溶接したものを工場で製作し、このような両縦柱材２と３を分解状態のままで建築現場に搬入する。

建築現場において、両縦柱材２と３を平行状に配置して外板８間に中板９を嵌め合わせ、外板８と中板９に設けた上下の各貫通孔１３、１４を位置合わせした状態で、重なり合う中央の貫通孔１３ａ、１４ａに締結用ボルト１２を挿通し、この締結用ボルト１２にナット１２ｂをねじ込んで、両縦柱材２と３が平行になるようにして筋交いフレームの仮組み立てを行う。

上記のような仮組み立ての筋交いフレームにおいて、両縦柱材２と３の左右平行度の調整は、外板８と中板９に設けた上下何れか一方の重なり合う貫通孔１３ｂ、１４ｂ又は１３ｃ、１４ｃに錐形工具を圧入することによって行う。

上下何れか一方の貫通孔１３ｂ、１４ｂ又は１３ｃ、１４ｃを選択する場合、他方縦柱材３の配置条件を確認し、これを上に移動させるか下に移動させるかによって、上下位置や左右平行度の調整が修正できるかを判断して決定し、図３（ａ）のように、外板８の上下貫通孔１３ｂ、１３ｃに対して中板９の上下の貫通孔１４ｂ、１４ｃは、締結用ボルト１２の軸部１２ａの外径と貫通孔１３、１４の直径の差の半分となる１ｍｍだけそれぞれ偏心しているので、錐形工具をこの重なり合う貫通孔１３ｂ、１４ｂ又は１３ｃ、１４ｃに圧入すると、図３（ｂ）のように、固定となる外板８に対して可動となる中板９が錐形工具で引き上げもしくは引き下げられ、中板９と一体に他方縦柱材３が移動することで、一方縦柱材２に対してこの他方縦柱材３の上下の位置や左右平行度の調整が行える。

このようにして、他方縦柱材３の上下の位置や左右平行度の調整が行えると、上下の貫通孔１３ｂ、１４ｂ及び１３ｃ、１４ｃにも締結ボルト１２を挿入し、全ての締結ボルト１２とこれに螺合したナット１２ｂを締め付けて中間金具６を結合し、両側の縦柱材２と３を固定化することで筋交いフレーム１を組み立て、図４のように、この筋交いフレーム１を基礎ａ上に設けた土台ｂと隅柱ｃ間の上部にかけ渡した梁材ｄの間に起立状となるよう建て込み、建物の軸組構造を構築するようにすればよい。

１ 筋交いフレーム
２、３ 縦柱材
４ 上部筋交い材
５ 下部筋交い材
６ 中間金具
７ ベース板
８ 外板
９ 中板
１０ ベース板
１１ ベース板
１２ 締結用ボルト
１２ａ 軸部
１３ 貫通孔
１３ａ 中央位置の貫通孔
１３ｂ 上下位置の貫通孔
１４ 貫通孔
１４ａ 中央位置の貫通孔
１４ｂ 上下位置の貫通孔

Claims (3)

1. 平行する縦柱材間に、一方縦柱材の上端部に固定した斜め下向きの上部筋交い材と、一方縦柱材の下端部に固定した斜め上向きの下部筋交い材を設け、前記上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部と他方縦柱材の上下中間部を中間金具で結合して組立てる筋交いフレームであり、
   前記中間金具が、上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部と他方縦柱材の何れか一方に固定され、対向面間に間隔を設けて対向する上下に長い二枚の外板と、上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部と他方縦柱材の何れか他方に固定され、前記二枚の外板の間隔に挿入して嵌め合わせる上下に長い中板との組み合わせからなり、
   前記二枚の外板と中板の上下複数箇所の位置に、この外板と中板を締結用ボルトで結合するための貫通孔を、前記締結用ボルトの軸径よりも大きな直径で設け、
   前記二枚の外板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔と、中板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔を、締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差の半分以内で異なるように設定し、嵌め合わせた外板と中板の重なり合う貫通孔に対して錐形工具を圧入することで、外板と中板に相対的な移動を生じさせることができるようにした筋交いフレーム。
2. 上記中間金具は、外板が上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部に垂直状態で固定され、中板が他方縦柱材に垂直状態で固定され、外板に貫通孔が上下三箇所に等間隔の配置で設けられ、中板にも前記貫通孔と同径の貫通孔が上下三箇所に等間隔の配置で設けられ、外板に設けた貫通孔の配置間隔に対して、中板に設けた貫通孔の中央貫通孔と両端部に位置する貫通孔の配置間隔が、締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差の半分以内で短く又は長く設定されている請求項１に記載の筋交いフレーム。
3. 平行する縦柱材間に、一方縦柱材の上端部に固定した斜め下向きの上部筋交い材と、一方縦柱材の下端部に固定した斜め上向きの下部筋交い材を設け、前記上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部と他方縦柱材の上下中間部を中間金具で結合して組立てる筋交いフレームの組立て方法であり、
   前記中間金具が、対向面間に間隔を設けて対向する上下に長い二枚の外板と、前記二枚の外板の間隔に挿入して嵌め合わせる上下に長い中板との組み合わせからなり、
   前記外板と中板の一方を上部筋交い材と下部筋交い材の集合端部に、他方を他方縦柱材に固定し、前記二枚の外板と中板に、締結用ボルトの軸径よりも大きな直径の貫通孔を上下複数箇所に設け、
   前記二枚の外板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔と、中板に設けた貫通孔の上下方向の配置間隔を、締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差の半分以内で異なるように設定し、
   前記中間金具の締結時に、嵌め合わせた外板と中板の重なり合う貫通孔に対して錐形工具を圧入し、外板と中板を締結用ボルトの軸径と貫通孔の直径の差の範囲内で相対的に移動させることで両縦柱材の平行度を調整し、この後、各貫通孔に挿通した締結用ボルトの締め付けで中間金具を締結する筋交いフレームの組立て方法。

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