JP2014005684A - 建築物の梁支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造の梁支持部材により、耐震及び免震機能を共に発揮でき、かつ、建築物の仕様に応じ、簡単に太さを変更できる、梁支持部材による梁支持構造を提供する。
【解決手段】ばね鋼製の複数の線材(11a)を束ねることにより、撓み可能な梁支持部材(10)を構成し、梁支持部材(10)の上端部を梁(6)に連結し、下端部を土台(3)又は下階の梁に連結してある。梁支持部材(10)の線材(11a)は、リング状の金属製拘束部材(12)により束ねられている。さらに好ましくは、梁支持部材(10)には、各線材(11a)が梁支持部材(10)の径方向外方に湾曲する膨出部(21)が形成される。これにより、水平方向及び上下方向の振動に対しても、耐震機能及び制振機能を発揮することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、建築物の梁を支持する梁支持構造に関し、特に、地震対策がなされた柱あるいは筋交いとして梁支持部材を用いる梁支持構造に関する。

建築物の地震対策としては、周知のように耐震、制振及び免震構造がある。耐震構造は、たとえば補強金具あるいは補強板等により建築物の強度を高める構造であり（特許文献１等）、免震構造は、たとえば転がり部材あるいは空気層等により地面と建築物との間の振動伝達を断ち切る構造であり（特許文献２等）、制振構造は、建築物の振動をたとえばダンパーにより抑制する構造である（特許文献３等）。

特開平１１−０５０６７１号公報 特開平１１−３１５８８２号公報 特開平１１−３５０７７８号公報

前記いずれの地震対策構造も、製造及び設置に手間がかかると共に、部品コストが高くなるか、あるいは部品コストが廉価な場合は、耐震等の機能があまり期待できないことが多い。

本発明の目的は、一種類の梁支持部材により、耐震機能と免震機能、あるいは耐震機能と制振機能等、複数の機能を発揮させることができる、廉価な梁支持構造を提供するものである。また、建築物の各種仕様に合わせて簡単に梁支持部材の太さを変更できるようにすることも、本発明の目的の一つである。

上記課題を解決するために本発明は、ばね鋼製の複数の線材を束ねることにより、撓み可能な梁支持部材を構成し、前記梁支持部材の上端部を梁に連結し、下端部を土台又は下階の梁に連結してある。ばね鋼線材としては、ピアノ線、硬鋼線、ステンレス鋼線又はオイルテンパー線等、ばね性能を高めたものが利用される。複数の線材を束ねる拘束部材として、リング状の帯鋼あるいは鉄筋、または螺旋状の鉄筋を使用することができる。

上記梁支持構造において、好ましくは、次の構成を採用する。
（ａ）前記梁支持部材に、前記各線材が前記梁支持部材の径方向外方に湾曲する、膨出部を形成する。この場合、好ましくは、前記膨出部の径方向の中心部に、前記各線材の初期湾曲形状を付与するように、樽状あるいは紡錘状の中子を配置する。

（ｂ）前記梁支持部材は、柱として、略鉛直姿勢に設けることができる。新築家屋に利用する場合には、ばね鋼線材を束ねた梁支持部材のみで、梁を支持する構造とすることができる。一方、既設住宅の補強工事の場合には、既存の柱に加え、ばね鋼線材を束ねた梁支持部材を補強用に増設する構造となる。

（ｃ）前記梁支持部材は、筋交いとして、鉛直に対して傾斜した状態で配置することができる。この場合、好ましくは、前記梁支持部材の上端部は、前記上側の梁と柱との結合部に連結される。

（１）複数のばね鋼製線材を束ねて梁支持部材を構成しているので、梁の支持強度が向上し、それにより耐震機能が向上すると共に、ばね鋼の弾性力により、制振機能も発揮させることができる。

（２）複数の線材を束ねて梁支持部材を構成しているので、束ねる線材の本数を変更することにより、建築物の仕様に合わせて、簡単に梁支持部材の太さを変更し、これにより耐震強度を変更することができる。

（３）リング状の帯鋼あるいは鉄筋、または螺旋状の鉄筋よりなる拘束部材により、線材を束ねているので、施工中あるいは施工後に、梁支持部材がばらけることはなく、取り扱いが容易になると共に、強度低下を防ぐことができる。

（４）梁支持部材に、各線材が梁支持部材の径方向外方に湾曲する、膨出部を形成することにより、梁支持部材は、水平方向の撓みだけでなく、長さ方向にも伸縮可能となる。これにより、梁支持部材を柱として利用する場合には、水平方向の振動に対する耐震及び制振機能に加え、上下方向の振動に対する制振あるいは免震機能を発揮することもできる。

（５）膨出部の径方向の中心部に、樽状あるいは紡錘状の中子を配置することにより、膨出部の初期形状を安定維持でき、梁支持部材の滑らかなる伸縮動作が確保できる。

（６）梁支持部材を、柱として略鉛直姿勢に設ける場合に、新築家屋に利用する時には、ばね鋼材を束ねた梁支持部材のみで、梁を支持する構造とすることが可能であり、梁支持用の部品点数を減らすことができる。一方、既存住宅の補強工事に利用する場合には、既存の柱の近傍に簡単に梁支持部材を追加設置することができる。

（７）膨出部を有する梁支持部材を、筋交いとして設けることにより、従来の筋交いと同様、耐震機能を発揮できるのは勿論のこと、梁支持部材がその長さ方向に伸縮することにより、十分な制振機能を発揮することができる。特に、梁支持部材の上端部を梁と柱との結合部に連結することにより、制振機能及び耐震機能が一層向上する。

本発明の第１の実施の形態であって、建築物の補強用の柱として用いた梁支持部材の正面図である。 図１のII-II断面図である。 図１のIII-III断面拡大図である。 図１の梁支持部材の下端部の分解斜視図である。 図１の梁支持部材が、水平方向の揺れにより撓んだ状態を示す正面図である。 本発明の第２の実施の形態であって、補強用の筋交いとして用いた梁支持部材の正面図である。 図６の梁支持部材の膨出部の縦断面略図である。 図６のVIII-VIII断面拡大図である。 図６のIX-IX断面拡大図である。 本発明の第３の実施の形態であって、建築物の本来の柱として用いた梁支持部材の正面図である。 取り付け時の状態を示す図１０の梁支持部材の膨出部の正面拡大図である。 長さ方向に圧縮した状態を示す図１１と同じ部分の正面拡大図である。 本発明の梁支持部材を、高層建築物に適用した場合の断面略図である。 螺旋状の鉄筋を拘束部材として用いた梁支持部材の正面図である。

［発明の第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態を、図１乃至図５に基づいて説明する。図１は木造建築物の補強用の柱として梁支持部材を用いた例を示している。木造建築物は、捨てコンクリート１の上にこれと一体にコンクリート基礎２が形成されており、コンクリート基礎２の上に木製土台３が固定され、木製土台３の上に複数本の柱５が鉛直状態に立設されている。複数本の柱５の上端部には梁６が連結されている。

柱５の近傍に、補強用の柱として梁支持部材１０が鉛直状態に配置されており、梁支持部材１０の下端部は土台３及びコンクリート基礎２に固着され、梁支持部材１０の上端部は梁６に固着されている。

補強用の梁支持部材１０は、複数本（たとえば数百本）のばね鋼製の線材１１ａを、複数の帯鋼１２で束ねてなる円柱状の線材結束体１１と、該線材結束体１１の上下端部に、上下の接続筒１４，１６によりそれぞれ接続された上下の取付金具１３，１５と、から構成されている。梁支持部材１０は、自然状態ではばね鋼の復元力により鉛直方向に延びる直線状に維持されており、所定以上の水平方向の揺れあるいは荷重に対しては、ばね鋼製の線材１１ａ自体の弾性変形範囲内で図５のように撓む。その後、揺れが終わり、あるいは横荷重が取り除かれると、元の直線状態に復元するようになっている。ばね鋼製の線材１１ａの線径は、たとえば１mm乃至６mmφ程度のものが使用される。

図２は図１のII-II断面図であり、線材結束体１１の下端部には逆Ｕ字状の取付金具１５が連結されており、該取付金具１５は、土台３及びコンクリート基礎２を上方から跨ぐように土台３及びコンクリート基礎２に嵌め合わされ、複数本のボルト１７及びナット１８により、土台３及びコンクリート基礎２に固着されている。取付ボルト１７は、土台３に対して左右一対配置され、コンクリート基礎２に対して、左右一対のものが上下に二対配置されており、それぞれ土台３及びコンクリート基礎２を水平方向に貫通している。上側取付金具１３も、上下が逆なこと以外、基本的には下側取付金具１５と同様の構造であり、梁６に対して下から嵌め合わされ、左右一対のボルト１９及びナット２０により梁６に固着されている。

図３は梁支持部材１０の線材結束体１１の水平断面拡大図であり、線材結束体１１の水平断面は略円形状となっている。

図４は、梁支持部材１０の下端部の分解斜視図であり、線材結束体１１の下端部は、溶融された鉛あるいは樹脂系接着剤等により各線材１１ａが相互に結合されており、この鉛あるいは樹脂系接着剤による結合部分が、接続筒１６内に圧縮状態で収納され、接続筒１６の下端部が下側取付金具１５の上端面に溶接により固着される。接続筒１６の上端には内向きフランジ１６ａが一体に形成され、この内向きフランジ１６ａが、前記鉛あるいは樹脂系接着剤等による線材結束体１１の下端部の抜け止めとなっている。下側取付金具１５の両側壁には複数のボルト挿通孔２５がそれぞれ形成されている。

図２に示す線材結束体１１の上端部も、前記下端部と同様に鉛あるいは樹脂系接着剤等による結合され、上側接続筒１４に圧縮状態で収納されており、上側接続筒１４は上側取付金具１３の下面に溶接により固着されている。

地震が発生した場合、補強用柱として立設された梁支持部材１０は、既存の柱５の強度を補強するので、建築物の耐震機能を向上させることができ、しかも、水平方向の揺れに対しては、ばね鋼製線材１１ａの弾性機能により、図５のように水平方向に撓み、その後、鉛直姿勢に復元するので、水平方向の揺れに対しても高い制振機能をも発揮でき、揺れによる建築物の破壊を防止する。

図１及び図２に示す梁支持部材１０は、建築物の仕様に応じて、線材結束体１１を構成する線材１１１０ａの本数を変更し、それにより簡単に線材結束体１１の直径（面積）を変更することができる。

［発明の第２の実施の形態］
図６乃至図９は本発明の第２の実施の形態であり、梁支持部材１０を筋交いとして利用した構造である。第１の実施の形態と同じ部品には同じ番号を付してある。図６において、前記第１の実施の形態と同様に、梁支持部材１０は、複数のばね鋼製線材１１ａを束ねてなる線材結束体１１を有し、一対の梁支持部材１０をＶ字状に配置してある。各梁支持部材１０の上端部は上側取付金具３０によりそれぞれ梁６と柱５との交差部分に連結され、両梁支持部材１０の下端部は、共通の下側取付金具３１により、土台３に連結されている。鉛直面に対する各梁支持部材１０の傾斜角度は、たとえば４０度乃至６０度程度となっている。各線材結束体１１の上下両端部は、前記第１の実施の形態と同様に、鉛あるいは樹脂系接着剤等により結合され、上下の接続筒１４，１６により、それぞれ上下の取付金具３０、３１に接続されている。

本実施の形態における梁支持部材１０には、線材結束体１１の長さ方向の中央部に、梁支持部材１０の径方向の外方に膨らむ膨出部２１が形成されている。この膨出部２１は、各線材１１ａを梁支持部材１０の径方向外方に湾曲させることにより、形成されている。

図８は図６のVIII-VIII断面拡大図、図９は図６の膨出部２１のIX-IX断面拡大図であり、図８に示す膨出部以外の線材結束体１１の直径に対し、図９の膨出部２１の直径は、１．５倍乃至２倍程度になっており、かつ、膨出部２１の径方向に中央部には、線材１１ａの初期湾曲形状を維持するために、断面円形のステンレス鋼製中子２６が配置されている。

図７は、線材結束体１１の膨出部２１の垂直断面略図であり、中子２６は、中子長さ方向中央部の径が太くなる紡錘形に形成されている。

本実施の形態の梁支持部材１０は、梁支持部材１０の長さ方向と直交する方向に撓み可能であることは勿論のこと、梁支持部材１０の長さ方向の圧縮荷重あるいは振動に対しても、膨出部２１の各線材１１ａが径方向の外方に撓むことにより、収縮し、荷重を吸収し、荷重が除かれた後は、伸張して初期湾曲状態に復元可能である。

したがって、本実施の形態の筋交い状の梁支持部材１０は、筋交い本来の耐震強化の機能に加え、水平方向の横揺れに対しても梁支持部材の長さ方向に弾性的に圧縮することができるので、十分な制振機能をも発揮することができる。

また、線材１１ａ自体の湾曲形状を利用して、ダンパー作用を発揮させているので、従来のような油圧ダンパー等の部品は不要であり、部品点数の節約もできる。

［発明の第３の実施の形態］
図１０乃至図１２は本発明の第３の実施の形態であり、梁支持部材１０を新築時における本来の柱として垂直に立設した構造である。第１及び第２の実施の形態と同じ部品には同じ番号を付してある。梁支持部材１０は、前記第１の実施の形態と同様に、基本的には複数のばね鋼製線材１１ａを束ねてなる線材結束体１１を有しているが、前記第２の実施の形態と同様な膨出部２１が、上下方向に間隔を置いて３箇所に形成されている。線材結束体１１の上端部は、上側接続筒１４を介して上側取付板１３ａに連結され、上側取付板１３ａは梁６の下面にボルト２８により固着されている。線材結束体１１の下端部は、下側接続筒１６を介して下側取付板１５ａに連結され、下側取付板１５ａは土台３の上面にボルト２８により固着されている。

該実施の形態によると、線材１１ａの本数を増やすことにより、耐震機能を向上させることができると共に、膨出部２１が上下方向に伸縮する（撓む）ので、地面の上下方向の振動に対しても、該振動の伝達を断ち切る免震機能、あるいは制振機能を発揮することができる。すなわち、水平方向及び上下方向のいずれの振動に対しても、制振機能及び免震機能を発揮することが可能である。なお、膨出部の数は、一つあるいは二つとすることも可能である。

［発明の第４の実施の形態］
図１３は本発明の第４の実施の形態であり、新築時における本来の柱として梁支持部材１０を鉛直に立設した構造であって、鉄筋コンクリートあるいは鉄骨コンクリート造りの高層建築物に適用した例である。第１及び第２の実施の形態と同じ部品には同じ番号を付してある。各階毎に膨出部２１を有する梁支持部材１０が配置されている。該実施の形態の梁支持部材１０の構造は、傾斜角度を除いて、前記第２の実施の形態と同様であるが、梁支持部材１０としては、複数の階層に亘る梁支持部材１０が形成され、この梁支持部材１０の各階対応部分に、それぞれ２階分あるいは３階分以上が一体に形成され、途中の床を上下方向に貫く構造となっている。

［発明の第１の実施の形態の変形例］
図１４は本発明の第１の実施の形態の変形例であり、線材１１ａを束ねる拘束部材１２として、螺旋状の鉄筋を利用した構造である。その他の構造は、第１の実施の形態と同様である。

［その他の実施の形態］
（１）本発明に係る梁支持部材が使用される建築物としては、木造家屋、鉄筋コンクリート造りの高層階ビル、鉄骨造り建築物の他に、プラント用建築物、鉄道、道路の効果用建築物等、各種建築物における梁支持構造に適用可能である。

２ コンクリート基礎
３ 土台
柱
６ 梁
１０ 梁支持部材
１１ 線材結束体
１１ａ ばね鋼製線材
１２ 帯鋼（拘束部材の一例）
１３，１５ 取付金具
１７，１９ ボルト
１８，２０ ナット
２１ 膨出部
２６ 中子

Claims (8)

1. ばね鋼製の複数の線材を束ねることにより、撓み可能な梁支持部材を構成し、
   前記梁支持部材の上端部を梁に連結し、下端部を土台又は下階の梁に連結してある、ことを特徴とする建築物の梁支持構造。
2. 請求項１記載の建築物の梁支持構造において、
   前記梁支持部材は、リング状の金属製拘束部材により束ねられている、建築物の梁支持構造。
3. 請求項１記載の建築物の梁支持構造において、
   前記梁支持部材は、螺旋状の拘束部材により束ねられている建築物の梁支持構造。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の建築物の梁支持構造において、
   前記梁支持部材には、前記各線材が前記梁支持部材の径方向外方に湾曲する膨出部が形成されている、建築物の梁支持構造。
5. 請求項４に記載の建築物の梁支持構造において、
   前記膨出部の径方向の中心部には、前記各線材の湾曲形状を付与するように、樽状あるいは紡錘状の中子が配置されている、建築物の梁支持構造。
6. 請求項１乃至５のいずれか一つに記載の建築物の梁支持構造において、
   前記梁支持部材は、柱として略鉛直姿勢に配置されている建築物の梁支持構造。
7. 請求項４又は５に記載の建築物の梁支持構造において、
   前記梁支持部材は、筋交いとして、鉛直に対して傾斜した状態で配置されている、建築物の梁支持構造。
8. 請求項７記載の建築物の梁支持構造において、
   前記筋交いとしての梁支持部材の上端部は、前記梁と柱との結合部に連結されている、建築物の梁支持構造。

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