JP2014058784A - 床面剛性部材および吹き抜けを囲む梁の補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば既存の軽量鉄骨造または木造の建築物の床に吹き抜けを新たに設ける場合等に、吹き抜け周囲の補強を容易に行うことができる床面剛性部材および吹き抜けを囲む梁の補強方法を提供する。
【解決手段】床面剛性部材１は、軽量鉄骨造または木造の建築物に設けられる矩形の吹き抜けまわりの剛性を高めるためのものである。床面剛性部材は、２つの真っ直ぐな鉄骨２１ａ，２１ｂのそれぞれの一端が直角に連結されたＬ字状の４つのコーナーフレーム２と、真っ直ぐな鉄骨３１を備えた４つのジョイントフレーム３と、を有する。ジョイントフレームの長手方向の両端は、コーナーフレームを形成する２つの鉄骨の他端のいずれかまたはいずれにも連結可能に形成されている。床面剛性部材は、４つのコーナーフレームの直角の部分を矩形の四つの頂角とし、隣り合うコーナーフレームの鉄骨同士をジョイントフレームにより連結することにより形成される鉄骨枠である。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば既存の軽量鉄骨造または木造の建築物における吹き抜けを囲む梁の水平方向の外力に対する補強に関する。

我が国では、平均寿命の上昇、および人口構成が戦後のベビーブーマー世代に偏っていることにより、急激に高齢者の比率が増加している。これに伴い、今後バリアフリーのための住宅のリフォームが増加し、その他家族に歩行障害者を有する場合も含めて、戸建ての建物について、今後は価格が低下しつつあるホームエレベータの設置が計画されることが予想される。

しかし、ホームエレベータの設置を行うには、建物に一定の面積の吹き抜け空間が必要であり、このような吹き抜けを設けた場合にも、建物には一定の耐震性を確保することが求められる。この点に関し、新築の住宅については、ホームエレベータの設置のための吹き抜けを予定して耐震強度等を設計することが可能である。例えば、複数の建物ユニットを建築現場で組み合わせるユニット工法による新築住宅では、平面視における建物ユニットの長手方向を２つに分割し、その一方を吹き抜けとしたものを組み合わせて耐震のための剛性を確保することが提案されている（特許文献１）。特許文献１には、建物全体における剛性の確保は、建物ユニットにおける長手方向の他方にブレースを設けて行うことが例示されている。

既存建物へのエレベータの設置については、ホールの床に矩形の開口を設け、この開口を取り囲んで垂直に延びた四方の壁（既設壁部およびエレベータ用の壁部）により囲まれる空間にエレベータシャフトを形成する技術が提案されている（特許文献２）。特許文献２には、エレベータシャフトの内側において開口の下面側の周囲４辺に、地震時の横揺れにはエレベータシャフトと一体化し、不等沈下した場合には既存建物とエレベータシャフトとの垂直荷重の縁をきる、補強用の鉄骨梁が取り付けられることが開示されている。なお、引用文献２における既存建物は戸建ての住宅ではなく、設置されるエレベータは、ホームエレベータよりも大人数の運搬を想定したものと解される。

特開２０００−１９０９号公報 特開２００２−３０８５４７号公報

高齢者向け、障害者向けの住宅のバリアフリー化は、一般にリフォームにより行われる。そして、ホームエレベータの設置についても、費用の面等で建物を建て替えて行うよりも現に住む住居への適用を望む場合が多い。しかし、引用文献２に提案された既存建物に設けられる鉄骨梁は、床の開口に対して構造的な補強を必要としない構造体において、地震時にエレベータの鉄塔に加わる水平力を建物本体に伝達させる為のものであり、限られたスペースに吹き抜けを設ける軽量鉄骨造または木造の建築物にそのまま用いることは適切ではない。

また、例えば軽量鉄骨造の住居用建物においても、新たに床を取り除いて吹き抜けを設けた場合には、吹き抜けを囲む梁に対して水平方向の力に対する補強が必要であるが、従来この補強を容易に行うことが困難であった。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、例えば既存の軽量鉄骨造または木造の建築物の床にホームエレベータを設置するための吹き抜けを新たに設ける場合等に、吹き抜け周囲の補強を容易に行うことができる床面剛性部材および吹き抜けを囲む梁の補強方法を提供することを目的とする。

本発明に係る床面剛性部材は、軽量鉄骨造または木造の建築物に設けられる矩形の吹き抜けまわりの剛性を高めるためのものである。床面剛性部材は、２つの真っ直ぐな鉄骨のそれぞれの一端が直角に連結されたＬ字状の４つのコーナーフレームと、真っ直ぐな鉄骨を備えた４つのジョイントフレームと、を有する。ジョイントフレームの長手方向の両端は、コーナーフレームを形成する２つの鉄骨の他端のいずれかまたはいずれにも連結可能に形成されている。床面剛性部材は、４つのコーナーフレームの直角の部分を矩形の四つの頂角とし、隣り合うコーナーフレームの鉄骨同士をジョイントフレームにより連結することにより形成される鉄骨枠である。

好ましくは、コーナーフレームにおける２つの鉄骨の他端にそれぞれエンドプレートが固着されており、ジョイントフレームの両端にそれぞれエンドプレートが固着されている。コーナーフレームのエンドプレートとジョイントフレームのエンドプレートとは、ボルトおよびナットにより連結可能である。
好ましくは、コーナーフレームにおける２つの鉄骨およびジョイントフレームにおける鉄骨には、いずれも同規格のＨ型鋼が使用される。また、床面剛性部材は、これらが連結された鉄骨枠においてＨ型鋼の各ウエブが同一面となるように構成される。

床面剛性部材は、コーナーフレームの２つのＨ型鋼における鉄骨枠において外側となるフランジに、矩形の吹き抜けまわりの梁にコーナーフレームを取り付けるための固着用プレートが一体化されている。
本発明に係る補強方法は、軽量鉄骨造または木造の建築物の矩形の吹き抜けを囲む梁の補強方法である。

この補強方法は、２つの真っ直ぐな鉄骨のそれぞれの一端が直角に連結されたＬ字状の４つのコーナーフレームを、直交する鉄骨のそれぞれが梁に沿うようにかつ隣り合う２つコーナーフレームに隙間を生じさせて梁における吹き抜けの四隅に固定する。次に、隣り合う前記コーナーフレームに生じた隙間に真っ直ぐな鉄骨を備えたジョイントフレームを嵌め入れて隣り合うコーナーフレームを連結するというものである。

なお、本発明における「軽量鉄骨造または木造の建築物」とは、いわゆる「マンション」等の高層建築物を含まず、戸建て住宅、高層集合住宅複数の戸建て住宅が連続している形式の低層集合住宅である「テラスハウス」、アパート、グループホーム、事務所、倉庫等のうち低層の建築物をいう。

本発明によると、例えば既存の軽量鉄骨造または木造の建築物の床にホームエレベータを設置するための吹き抜けを新たに設ける場合等に、吹き抜け周囲の補強を容易に行うことができる床面剛性部材および吹き抜けを囲む梁の補強方法を提供することができる。

図１は床面剛性部材を構成するコーナーフレーム等の斜視図である。 図２は床面剛性部材の梁への取り付け過程を示す図である。 図３は床面剛性部材により補強された吹き抜けの平面断面図である。 図４は床面剛性部材により補強された吹き抜けの正面断面図である。

図１は床面剛性部材１を構成するコーナーフレーム２等の斜視図、図２は床面剛性部材１の梁への取り付け過程を示す図、図３は床面剛性部材１により補強された吹き抜けを上から見た断面図（平面断面図）、図４は吹き抜けの梁を補強する床面剛性部材１の正面断面図である。なお、図２（ａ）は図３の一部を拡大した図、図３は図４のＢ−Ｂ矢視断面、図４は図３のＡ−Ａ矢視断面である。

床面剛性部材１は、４つのコーナーフレーム２，２，２，２、４つのジョイントフレーム３，３，３，３、およびコーナーフレーム２とジョイントフレームとを連結するボルト１１、ナット１２からなる。
コーナーフレーム２は、２つのＨ型鋼２１ａ，２１ｂおよび２つの固着用プレート２２，２２で形成される。Ｈ型鋼２１ａ，２１ｂは同一の規格のものであり、一方のＨ型鋼２１ａは、他方のＨ型鋼２１ｂよりも長い。長いＨ型鋼２１ａは、両端にエンドプレート２３ａ，２３ｂが溶接により固着されており、一方のエンドプレート２３ａには、４つのボルト孔２４，２４，２４，２４が貫通している。

長さの短い他方のＨ型鋼２１ｂは、一方の端にエンドプレート２３ａが溶接により固着されている。このエンドプレート２３ａは、４つの貫通するボルト孔２４，２４，２４，２４を有し、Ｈ型鋼２１ａのエンドプレート２３ａと同一のものである。
他方のＨ型鋼２１ｂは、エンドプレート２３ａが固着されていない側の端が、一方のＨ型鋼２１ａのボルト孔２４を有しないエンドプレート２３ｂ側の端に、それぞれのウエブが同一面となるようにして「Ｌ」の字形に連結されている。一方のＨ型鋼２１ａに固着されたエンドプレート２３ｂと他方のＨ型鋼２１ｂの外方側のフランジとは、同一面を形成している。一方のＨ型鋼２１ａのフランジと他方のＨ型鋼２１ｂのフランジとは、直交している。

一方のＨ型鋼２１ａのウエブの両側における他方のＨ型鋼２１ｂの内方側のフランジの延長相当部分には、スチフナー２５が取り付けられている。直交する２方向における、Ｈ型鋼２１ａ，２１ｂにそれぞれのエンドプレート２３ａ，２３ｂ，２３ａを加えた長さＬは、略同じである。
この長さＬは、床面剛性部材１が取り付けを予定する吹き抜けを囲む梁のスパンの半分よりも小さい。矩形である吹き抜けの縦横比が１と異なる場合には、コーナーフレーム２における直交する二方向の寸法を異なるものとすることがある。

２つの固着用プレート２２，２２は、同一の形状および大きさの矩形の鋼板であり、その短辺の長さ（幅）はＨ型鋼２１ａ，２１ｂのフランジの幅よりも大きい。固着用プレート２２，２２は、それぞれが異なるＨ型鋼２１ａ，２１ｂの一方の外方側のフランジに、溶接により固着されている。固着用プレート２２は、その幅方向両側が、フランジの幅方向にはみ出しており、はみ出した部分におけるその長手方向の両端近傍に、それぞれ２つのボルト孔２６，２６，２６，２６が貫通している。

２つの固着用プレート２２，２２は、ボルト孔２４を有する各エンドプレート２３ａ，２３ａからの距離Ｄが略等しい位置に配されている。固着用プレート２２の幅は、取り付けが予定される梁の幅、例えば取り付け予定の梁がＨ型鋼の場合にはそのウエブの幅よりも小さい。
ジョイントフレーム３は、コーナーフレーム２を形成するＨ型鋼２１ａ，２１ｂと同一規格のＨ型鋼３１で形成される。Ｈ型鋼３１は、コーナーフレーム２のＨ型鋼２１ａ，２１ｂに比べて長さが短く、その両端には、エンドプレート３３，３３が固着されている。エンドプレート３３には、４つのボルト孔３２，３２，３２，３２が、コーナーフレーム２におけるエンドプレート２３ａ，２３ａのボルト穴３２と同一口径および同一の配置で貫通する。
ボルト１１およびナット１２は、各エンドプレート２３ａ，３３のボルト孔２４，３２を貫通可能な大きさの、一般的なものが用いられる。

次に、ホームエレベータ設置のために既設の軽量鉄骨造住宅に設けられた吹き抜けにおける、床面剛性部材１による耐震補強について説明する。
吹き抜けは、例えば、階上の床においてＨ型鋼を交差させて格子状に組まれた梁の一区画に形成される。軽量鉄骨造住宅における格子状に組まれた梁は、一般に水平方向の外力に対抗するためのブレス構造となっているので、吹き抜けを形成するために、床面の水平ブレス７１，７１が取り除かれる。

図２（ａ）、図３を参照して、各コーナーフレーム２が、それぞれのＨ型鋼２１ａ，２１ｂを、直交する梁のＨ型鋼７２ｘ，７２ｙに沿わせて、梁の四隅に固定される。コーナーフレーム２の梁への固定は、Ｈ型鋼７２ｘ，７２ｙのウエブ７３ｘ，７３ｙに設けられた貫通孔および固着用プレート２２のボルト孔２６を貫通するボルトとこれに螺合するナット７５とにより行われる。

なお、床面剛性部材１は、形成された吹き抜け部分の梁に対して、撤去した水平ブレス７１，７１に代わって剛性を高めるためのものである。コーナーフレーム２およびジョイントフレーム３に用いられるＨ型鋼２１ａ，２１ｂ，３１には、梁を構成するＨ型鋼７２ｘ，７２ｙ程の大きな強度が求められない。Ｈ型鋼２１ａ，２１ｂ，３１のフランジの幅および固着用プレート２２の幅Ｗ１のいずれも、梁を構成するＨ型鋼７２ｘ，７２ｙのウエブ７３ｘ，７３ｙの幅（両フランジ間の距離）Ｗ２よりも小さい。コーナーフレーム２は、梁を構成するＨ型鋼７２ｘ，７２ｙにおけるウエブ７３ｘ，７３ｙと両側のフランジとで囲まれる帯状の窪みに収容されて、梁に固定される（図３，４）。

コーナーフレーム２は、直交する二方向における寸法が、取り付けられる梁のスパンの半分よりもさらに小さく、４つのコーナーフレーム２，２，２，２が梁の四隅に固定されると、隣り合うコーナーフレーム２，２の間に隙間が生ずる。この隙間にジョイントフレーム３を嵌め入れ、コーナーフレーム２およびジョイントフレーム３における対向するそれぞれのエンドプレート２３ａ，３３のボルト孔２４，３２にボルト１１を貫通させる。続いて、ボルト１１にナット１２を螺合させ、隣り合うコーナーフレーム２，２を、ジョイントフレーム３により連結する（図２（ｂ））。

この作業を、四組のコーナーフレーム２，２について行うと、吹き抜けとなった部分の梁の剛性を高めて水平方向の外力に抗して梁の変形を防止するための、四角の枠組みである床面剛性部材１の施工が完了する。
床面剛性部材１は、吹き抜けの矩形に組まれた梁の四隅にコーナーフレーム２，２，２，２を固定した後に、梁に固定された隣り合う２つのコーナーフレーム２，２をジョイントフレーム３，３，３，３で連結して形成される。そのため、例えば軽量鉄骨造のようなＨ型鋼７２ｘ，７２ｙによる梁に施工する場合に、既に固定された他のコーナーフレーム２に干渉されることなく、また梁のＨ型鋼７２ｘ，７２ｙのフランジに干渉されることなく、次々にコーナーフレーム２を梁の所定の位置に固定することができる。床面剛性部材１は、四角の鉄骨枠が８つの部分に分かれて１つの重量が軽減されており、現場への搬入作業等の負担が軽減される。

また、床面剛性部材１は、吹き抜けの梁への取り付け、およびコーナーフレーム２とジョイントフレーム３との連結が、ボルト７４，１１およびナット７５，１２のみによりなされる。床面剛性部材１は、施工現場において接合のための溶接を行う必要が無く、吹き抜け部分の補強作業を容易に行うことができる。
上述の実施形態において、床面剛性部材１をＨ型鋼以外の鉄骨を使用して形成することができる。また、床面剛性部材１は、軽量鉄骨造以外に、例えば木造の建築物の吹き抜けの補強に使用することができる。

その他、床面剛性部材１、および床面剛性部材１の各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、軽量鉄骨造または木造の建築物の吹き抜け部分における水平方向の外力に対する補強に利用することができる。

１ 床面剛性部材
２ コーナーフレーム
３ ジョイントフレーム
１１ ボルト
１２ ナット
２１ａ，２１ｂ （コーナーフレームの）鉄骨、Ｈ型鋼）
２２ 固着用プレート
２３ａ，２３ｂ （コーナーフレームの）エンドプレート
３１ （ジョイントフレームの）鉄骨、Ｈ型鋼
３３ （ジョイントフレームの）エンドプレート

Claims (5)

1. 軽量鉄骨造または木造の建築物に設けられる矩形の吹き抜けまわりの剛性を高める床面剛性部材であって、
   ２つの真っ直ぐな鉄骨のそれぞれの一端が直角に連結されたＬ字状の４つのコーナーフレームと、
   真っ直ぐな鉄骨を備えた４つのジョイントフレームと、を有し、
   前記ジョイントフレームの長手方向の両端が、前記コーナーフレームを形成する２つの前記鉄骨の他端のいずれかまたはいずれにも連結可能に形成され、
   ４つの前記コーナーフレームの前記直角の部分を矩形の四つの頂角とし、隣り合う前記コーナーフレームの前記鉄骨同士を前記ジョイントフレームにより連結することにより鉄骨枠が形成される
   ことを特徴とする床面剛性部材。
2. 前記コーナーフレームにおける２つの前記鉄骨の他端にそれぞれエンドプレートが固着されており、
   前記ジョイントフレームの両端にそれぞれエンドプレートが固着されており、
   前記コーナーフレームのエンドプレートと前記ジョイントフレームのエンドプレートとがボルトおよびナットにより連結可能な
   請求項１に記載の床面剛性部材。
3. 前記コーナーフレームにおける２つの前記鉄骨および前記ジョイントフレームにおける前記鉄骨が、いずれも同規格のＨ型鋼であり、
   これらが連結された前記鉄骨枠において各ウエブが同一面となるように構成された
   請求項１または請求項２に記載の床面剛性部材。
4. 前記コーナーフレームの２つの前記Ｈ型鋼における前記鉄骨枠において外側となるフランジに、矩形の吹き抜けまわりの梁に前記コーナーフレームを取り付けるための固着用プレートが一体化されている
   請求項３に記載の床面剛性部材。
5. 軽量鉄骨造または木造の建築物の矩形の吹き抜けを囲む梁の補強方法であって、
   ２つの真っ直ぐな鉄骨のそれぞれの一端が直角に連結されたＬ字状の４つのコーナーフレームを、直交する前記鉄骨のそれぞれが前記梁に沿うようにかつ隣り合う２つ前記コーナーフレームに隙間を生じさせて前記梁における前記吹き抜けの四隅に固定し、
   隣り合う前記コーナーフレームに生じた隙間に真っ直ぐな鉄骨を備えたジョイントフレームを嵌め入れて隣り合う前記コーナーフレームを連結する
   ことを特徴とする吹き抜けを囲む梁の補強方法。

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