JP2015206185A - 床構造 - Google Patents

Abstract

【課題】設計の自由度を高めることができる床構造を提供する。【解決手段】建物の床部Ｙには、梁４の上部に載置されたＡＬＣ版１１によって構成されるとともに面内変形に抵抗する剛床部１と、梁４に取り付けられ、面内変形に抵抗する剛性耐力付加要素２とが設けられ、剛床部１と剛性耐力付加要素２とは、同一の高さ位置に設けられ、これにより、梁のねじれを抑制しつつ、耐力を高めることができ、設計の自由度を高めることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、建物の床構造に関する。

建物には、梁の上に床版を載置することで２階等の床部が形成されている。また床部を、面内変形に抵抗する剛床部とし、床部によって剛性を確保した建物がある。このような剛床部が設けられた建物が、例えば特許文献１に記載されている。

特開２０１３−２０４３１５号公報

建物の床部に吹抜けを設ける場合など、剛床部の幅が狭くなると剛床部に応力が集中し易くなることが考えられる。このため、応力を剛床部に集中させない工夫が必要となるなど、建物の設計の自由度に一定の制限を受ける場合が考えられる。

そこで、本発明の一側面は、設計の自由度を高めることができる床構造を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る床構造は、梁の上部に載置された床版によって構成されるとともに面内変形に抵抗する剛床部と、梁に取り付けられ、面内変形に抵抗する剛性耐力付加要素と、を備え、剛床部と剛性耐力付加要素とは、同一の高さ位置に設けられている。

この床構造では、剛床部と剛性耐力付加要素とが同じ高さ位置で水平力に抵抗する。このため、床版が載置され及び剛性耐力付加要素が取り付けられた梁のねじれを抑制しつつ、耐力を高めることができる。このように、耐力の高い床構造とすることができるため、設計の自由度を高めることができる。

剛床部と剛性耐力付加要素とは、平面視で同じ位置に設けられていてもよい。この場合には、剛床部と剛性耐力付加要素とが協働して水平力に抵抗するため、床構造の耐力をより一層向上させることができる。また、剛床部と剛性耐力付加要素とが平面視で同じ位置、すなわち、剛床部と剛性耐力付加要素とが重なるようにして配置されている。このため、水平力が加わった際に剛性耐力付加要素が面外方向に座屈しようとする場合であっても、剛床部によって剛性耐力付加要素の座屈を抑制することができる。

剛床部と剛性耐力付加要素とは、平面視で互いに異なる位置に設けられていてもよい。この場合、剛床部が水平力に抵抗する特性と剛性耐力付加要素が水平力に抵抗する特性とが互いに異なっていても、平面視で剛床部と剛性耐力付加要素とが互いに異なる位置に設けられているために、剛床部及び剛性耐力付加要素の双方によって水平力に対して適切に抵抗することができる。これにより、剛床部が水平力に抵抗する特性と剛性耐力付加要素が水平力に抵抗する特性とを互いに合わせる必要が無く、剛床部及び剛性耐力付加要素の設計の自由度を高めることができる。

床構造は、剛性耐力付加要素の上側に、梁の上部に載置された押さえ部材を更に備えていてもよい。これにより、水平力が加わった際に剛性耐力付加要素が上側に座屈しようとする場合であっても、押さえ部材によって剛性耐力付加要素の座屈を抑制することができる。

剛性耐力付加要素は、床版が載置される梁の上面よりも下方側の位置に設けられていてもよい。これにより、剛性耐力付加要素を覆うように梁の上に床版等を載置する場合であっても剛性耐力付加要素が床版等に干渉することを避けることができ、床版等を容易に設置することができる。

剛性耐力付加要素は、ブレースであってもよい。これにより、ブレースを用いて、面内変形に容易に抵抗することができる。

梁は、上フランジと、下フランジと、上フランジ及び下フランジを接続するウェブとを有するＨ形鋼であり、剛性耐力付加要素は、上フランジの下面に固定されたブレース固定金具を更に備え、ブレースは、ブレース固定金具を介して梁に取り付けられていてもよい。この場合には、ブレース固定金具を介してブレースを梁に容易に取り付けることができる。

ブレース固定金具は、火打ちであってもよい。このように火打ちが設けられていることで、水平力により一層抵抗することができる。

剛性耐力付加要素は、火打ちであってもよい。このように火打ちを用いることで、水平力に対して効果的に抵抗することができる。

火打ちは、床版が載置される梁の上面よりも下方側の位置に設けられていてもよい。これにより、梁の上に床版等を載置する場合であっても火打ちが床版等に干渉することを避けることができ、床版等を容易に設置することができる。

梁は、上フランジと、下フランジと、上フランジ及び下フランジを接続するウェブとを有するＨ形鋼であり、火打ちは、上フランジの下面に取り付けられていてもよい。これにより、上フランジの上面よりも下側に、火打ちを容易に取り付けることができる。

床版は、軽量気泡コンクリートによって形成されていてもよい。この場合には、軽量気泡コンクリートによって剛床部を容易に形成することができる。

剛性耐力付加要素は、金属によって形成されていてもよい。この場合には、強度の高い剛性耐力付加要素を容易に形成することができる。

本発明の一側面によれば、設計の自由度を高めることができる。

一実施形態に係る床部の概略構成を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 変形例に係る床部の概略構成を示す断面図である。 変形例に係る床部の概略構成を示す平面図である。 変形例に係る床部の概略構成を示す平面図である。 変形例に係る床部の概略構成を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１及び図２に示すように、建物Ｘの躯体は、基礎上に立ち上げられた複数の柱３と、隣接する柱３間に架け渡された複数の梁４等により構成されている。複数の柱３は、第１の方向に沿って所定の間隔で並んで複数配置され、更に、第１の方向に直交する第２の方向に沿って所定の間隔で並んで複数配置されている。本実施形態では、一例として、第１の方向における隣接する柱３同士の間隔と、第２の方向における隣接する柱３同士の間隔とは同じとする。

建物Ｘの２階の床部Ｙには、剛床部１と、吹抜け部５とが設けられている。図１では、剛床部１及び吹抜け部５のみを示しているが、これ以外にも剛床でない床等が設けられていてもよい。また、床部Ｙは、建物Ｘの２階の床部としたが、３階以上の床部であってもよい。

柱３は、角形鋼管などの金属製の柱であってもよく、木などの金属以外の柱であってもよい。梁４は、上フランジ４ａと、下フランジ４ｃと、上フランジ４ａ及び下フランジ４ｃとを接続するウェブ４ｂとを備えるＨ形鋼である。本実施形態では、梁４としてＨ形鋼を用いたが、Ｈ形鋼以外の形状の梁、或は、木などの金属以外の梁を用いてもよい。

剛床部１は、梁４の上部に載置された複数枚の軽量気泡コンクリート（以下「ＡＬＣ」という）版（床版）１１によって構成されている。複数のＡＬＣ版１１は、既存の剛床金物等を用いて構造力学的に一体化させられるとともに、梁４に強固に固定されている。これにより、剛床部１は、面内変形に抵抗することができる。床版としてＡＬＣ版１１を用いることで、剛床部１を容易に形成することができる。本実施形態では、剛床部１がＡＬＣ版１１によって構成されているものとしたが、ＡＬＣ版１１以外の床版によって構成されていてもよい。

剛性耐力付加要素２は、吹抜け部５に設けられている。すなわち、剛性耐力付加要素２は、平面視で剛床部１とは異なる位置に設けられている。剛性耐力付加要素２は、床部Ｙの高さ位置において、吹抜け部５の変形、すなわち吹抜け部５を囲む柱３及び梁４の面内変形に抵抗する機能を有している。

剛性耐力付加要素２は、２本のブレース２１と、４つの火打ち（ブレース固定金具）２２とを含んで構成されている。火打ち２２は、柱３の近傍において、隣接する梁４同士を連結する。より詳細には、火打ち２２は、梁４の上フランジ４ａの下面に重ねて配置されている。火打ち２２と上フランジ４ａとは、ボルト接合されている。火打ち２２は、ＡＬＣ版１１が載置される梁４の上フランジ４ａの上面よりも下方側の位置に設けられている。

なお、火打ち２２を梁４にボルト接合する際に、梁４に所定のモジュール間隔で設けられたボルト孔を利用してもよい。ブレース２１及び火打ち２２は、金属によって形成されていてもよい。この場合、強度の高いブレース２１及び火打ち２２を容易に得ることができる。

ブレース２１は、一対の羽子板部２１ａ、一対のロッド部２１ｂ、及び、ターンバックル２１ｃを含んで構成されている。一対のロッド部２１ｂは、ターンバックル２１ｃによって互いに連結されている。ターンバックル２１ｃによって連結されたロッド部２１ｂの両端には、それぞれ羽子板部２１ａが取り付けられている。ターンバックル２１ｃを回転させることで、ロッド部２１ｂがターンバックル２１ｃに対して進退する。すなわち、ターンバックル２１ｃを回転させることでブレース２１の長さを変えることができる。

ブレース２１は、４つの火打ち２２のうち、床部Ｙに形成された吹抜け部５の略中心位置を挟んで互いに対向する火打ち２２同士間に架け渡されている。すなわち、２本のブレース２１は、十字状に交差している。羽子板部２１ａは、火打ち２２の下面に重ねられている。羽子板部２１ａと火打ち２２とはボルト接合されている。これにより、ブレース２１は、火打ち２２を介して梁４に取り付けられている。また、ブレース２１は、ＡＬＣ版１１が載置される梁４の上フランジ４ａの上面よりも下方側の位置に設けられている。

ロッド部２１ｂの周面と平板状の羽子板部２１ａの一方の面とを溶接することにより、羽子板部２１ａがロッド部２１ｂに取り付けられている。２本のブレース２１のうち、一方のブレース２１は、羽子板部２１ａに対してロッド部２１ｂが下側に位置するように配置されている。また、他方のブレース２１は、羽子板部２１ａに対してロッド部２１ｂが上側に位置するように配置されている。これにより、２本のブレース２１を交差させて火打ち２２に取り付ける際に、ロッド部２１ｂ同士の干渉を防止できる。

ブレース２１のターンバックル２１ｃは、羽子板部２１ａの近傍に設けられていることが好ましい。これにより、ブレース２１を火打ち２２に取り付けた後、ブレース２１の長さを調節する際に、梁４上で作業を行う作業者がターンバックル２１ｃを回転させ易くなる。

このように、剛床部１と、剛性耐力付加要素２とは、同じ高さ位置に設けられている。具体的には、ＡＬＣ版１１は梁４の上フランジ４ａの上面に載置され、ブレース２１は火打ち２２を介して梁４の上フランジ４ａの下面に取り付けられている。本実施形態（本発明）において、剛床部１と剛性耐力付加要素２とが同じ高さ位置に設けられていることとは、水平方向に沿って見たときに、剛性耐力付加要素２が剛床部１の下面に重なるようにして剛床部１と剛性耐力付加要素２とが略同じ高さ位置に設けられていることを含む。また、水平方向から見たときに、剛床部１と剛性耐力付加要素２とが重なるようにとは、剛床部１の下面に剛性耐力付加要素２が接触する高さ位置であること、或は、剛床部１の下面と剛性耐力付加要素２との間にわずかな隙間があることを含む。

本実施形態は以上のように構成され、この床構造では、床部Ｙに水平力が加わった場合、剛床部１と剛性耐力付加要素２とが同じ高さ位置で水平力に抵抗する。このため、ＡＬＣ版１１が載置され及び剛性耐力付加要素２が取り付けられた梁４のねじれを抑制しつつ、耐力を高めることができる。このように、床部Ｙを耐力の高い床構造とすることができるため、設計の自由度を高めることができる。

剛床部１と剛性耐力付加要素２とは、平面視で互いに異なる位置に設けられている。この場合、剛床部１が水平力に抵抗する特性と剛性耐力付加要素２が水平力に抵抗する特性とが互いに異なっていても、平面視で剛床部１と剛性耐力付加要素２とが互いに異なる位置に設けられているために、剛床部１及び剛性耐力付加要素２の双方によって水平力に対して適切に抵抗することができる。これにより、剛床部１が水平力に抵抗する特性と剛性耐力付加要素２が水平力に抵抗する特性とを互いに合わせる必要が無く、剛床部１及び剛性耐力付加要素２の設計の自由度を高めることができる。

剛性耐力付加要素２としてブレース２１を用いることで、ブレース２１を用いて、面内変形に容易に抵抗することができる。ブレース２１は、隣接する梁４同士を連結する火打ち２２に取り付けられている。これにより、ブレース２１を、火打ち２２を介して容易に梁４に取り付けることができる。火打ち２２が設けられていることで、水平力により一層抵抗することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図３に示すように、剛床部を構成しない床版１２を剛性耐力付加要素２を覆うように梁４の上フランジ４ａの上面に載置してもよい。上述のように、ブレース２１は、梁４の上フランジ４ａの上面よりも下方側の位置に設けられている。これにより、梁４の上フランジ４ａの上面に床版１２を載置しても、ブレース２１が床版１２に干渉することを避けることができる。また、ブレース２１との干渉を避けるために床版１２を加工する必要が無く、ブレース２１の上に床版１２を容易に設置することができる。従って、吹抜け部５を設けるか否か、或は、床版１２を設けるか否かについての設計変更を容易に行うことができる。なお、床版１２はＡＬＣ版であってもよく、他の材料によって構成された床版を用いてもよい。

また、図３に示すように、剛性耐力付加要素２の上側に床版１２を設置した場合、床版１２が、ブレース２１の面外方向への座屈を抑制する押さえ部材として機能する。具体的には、２本のブレース２１のうち、上側に配置されたブレース２１が上方に向かって座屈しようとすることを床版１２によって抑制することができる。また、上側に配置されたブレース２１が下側に向かって座屈しようとすることを、下側に配置されたブレース２１によって抑制することができる。このように、上側に配置されたブレース２１を、床版１２と、下側に配置されたブレース２１とによって上下方向から挟み込むことで、上側に配置されたブレース２１の面外方向への座屈を抑制できる。これにより、上側に配置されたブレース２１を、下側に配置されたブレース２１に対して簡素な構成（強度を低く）することができる。床版１２をブレース２１の座屈を抑制する押さえ部材として機能させたが、ブレース２１の座屈を抑制するものであれば、他の押さえ部材を用いてもよい。

また、図３に示すように、剛性耐力付加要素２の上に配置した床版１２よって、ＡＬＣ版１１によって剛床部１を形成する場合と同様に、剛床部１Ａを形成してもよい。すなわち、剛床部１Ａと剛性耐力付加要素２とを、同じ高さ位置、且つ、平面視で同じ位置に設けてもよい。剛床部１Ａは、剛床部１と同様に、面内変形に抵抗することができる。この場合には、剛床部１Ａと剛性耐力付加要素２とが協働して水平力に抵抗するため、床構造の耐力をより一層向上させることができる。また、剛性耐力付加要素２は、剛床部１Ａの下面に重なるようにして配置されている。このため、水平力が加わった際に剛性耐力付加要素２が面外方向に座屈しようとする場合であっても、剛床部１Ａの床版１２によって剛性耐力付加要素２の座屈を抑制することができる。

また、剛性耐力付加要素２の上に剛床部１Ａを設ける場合、剛床部１Ａと剛性耐力付加要素２との水平力に対する耐力を同じとすることが好ましい。耐力を互いに同じとすることで、水平力が加わった場合に、一方に水平力が集中することが抑制されて剛床部１Ａ及び剛性耐力付加要素２の双方によって水平力に抵抗することができる。これにより、床構造の耐力をより一層向上させることができる。剛性耐力付加要素２の耐力を向上させる場合、ブレース２１と火打ち２２とを溶接によって強固に連結してもよい。

上記では、剛性耐力付加要素２がブレース２１と火打ち２２とを備える場合を例に説明したが、図４に示すように、剛性耐力付加要素２Ａが４つの火打ち２２のみを備えていてもよい。このように火打ち２２のみを用いる場合であっても、水平力に対して効果的に抵抗することができる。

また、図４に示すように、火打ち２２は、梁４の上フランジ４ａの下面に取り付けられている。火打ち２２を梁４の上フランジ４ａの下面に取り付けることで、上フランジ４ａの上面よりも下側に、火打ち２２を容易に配置することができる。これにより、剛性耐力付加要素２Ａを覆うようにして梁４の上に床版等を載置する場合であっても、火打ち２２が床版等に干渉することを避けることができ、火打ち２２の上に床版等を容易に設置することができる。

図５に示すように、第２の方向に沿って配置された柱３の間隔を、第１の方向に沿って配置された柱３の間隔よりも長くしてもよい。この場合、火打ち２２に、複数のボルト孔２２ａを予め設けておく。火打ち２２のボルト孔２２ａを用いてブレース２１を火打ち２２にボルト接合する際に、平面視で柱３の中心位置をブレース２１の延長線が通るように（ブレース２１の延長線が柱３の中心位置に近づくように）、複数のボルト孔２２ａから最適なボルト孔２２ａを選択する。これにより、例えば構造計算を行う際の計算モデルに合うように、或は、構造上最適な位置にブレース２１を容易に取り付けることができ、水平力に対して効果的に抵抗することができる。

上記では、剛性耐力付加要素２がブレース２１と火打ち２２とを備える場合を例に説明したが、図６に示すように、剛性耐力付加要素２Ｂが耐力板２３によって構成されていてもよい。耐力板２３として、一例として、金属板を用いることができる。耐力板２３の縁部が梁４の上フランジ４ａの下面に重ねられ、上フランジ４ａと耐力板２３とがボルト接合或は溶接されている。耐力板２３は、面内変形に抵抗することができる。このように耐力板２３を用いる場合であっても、ブレース２１及び火打ち２２を用いる場合と同様に、耐力の高い床構造とすることができ、設計の自由度を高めることができる。

また、図６に示すように、剛性耐力付加要素２Ｂとして耐力板２３を用いる場合であっても、剛性耐力付加要素２Ｂを覆うように梁４の上にＡＬＣ版等を載置して剛床部を形成してもよい。すなわち、剛床部と、剛性耐力付加要素２Ｂとを、平面視で同じ位置に設けてもよい。この場合には、剛床部と剛性耐力付加要素２Ｂとが協働して水平力に抵抗するため、床構造の耐力をより一層向上させることができる。

また、剛性耐力付加要素２Ｂの上に剛床部を設ける場合、剛床部と剛性耐力付加要素２Ｂとの水平力に対する耐力を同じとすることが好ましい。耐力を互いに同じとすることで、水平力が加わった場合に、一方に水平力が集中することが抑制されて剛床部及び剛性耐力付加要素２Ｂの双方によって水平力に抵抗することができる。これにより、床構造の耐力をより一層向上させることができる。剛性耐力付加要素２Ｂの耐力を向上させる場合、耐力板２３の縁部を全周にわたって上フランジ４ａの下面に溶接してもよい。

なお、剛性耐力付加要素２では、火打ち２２を介してブレース２１を梁４に取り付けたが、火打ち２２以外のブレース固定金具を用いてもよい。

１，１Ａ…剛床部、２，２Ａ，２Ｂ…剛性耐力付加要素、４…梁、１１…ＡＬＣ版（床版）、１２…床版（押さえ部材）２１…ブレース（剛性耐力付加要素）、２２…火打ち（ブレース固定金具、剛性耐力付加要素）。

Claims (13)

1. 梁の上部に載置された床版によって構成されるとともに面内変形に抵抗する剛床部と、
   前記梁に取り付けられ、面内変形に抵抗する剛性耐力付加要素と、を備え、
   前記剛床部と前記剛性耐力付加要素とは、同一の高さ位置に設けられている、床構造。
2. 前記剛床部と前記剛性耐力付加要素とは、平面視で同じ位置に設けられている、請求項１に記載の床構造。
3. 前記剛床部と前記剛性耐力付加要素とは、平面視で互いに異なる位置に設けられている、請求項１に記載の床構造。
4. 前記剛性耐力付加要素の上側に、前記梁の上部に載置された押さえ部材を更に備える、請求項３に記載の床構造。
5. 前記剛性耐力付加要素は、前記床版が載置される前記梁の上面よりも下方側の位置に設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の床構造。
6. 前記剛性耐力付加要素は、ブレースである、請求項１から５のいずれか一項に記載の床構造。
7. 前記梁は、上フランジと、下フランジと、前記上フランジ及び前記下フランジを接続するウェブとを有するＨ形鋼であり、
   前記剛性耐力付加要素は、前記上フランジの下面に固定されたブレース固定金具を更に備え、
   前記ブレースは、前記ブレース固定金具を介して前記梁に取り付けられる、請求項６に記載の床構造。
8. 前記ブレース固定金具は、火打ちである、請求項７に記載の床構造。
9. 前記剛性耐力付加要素は、火打ちである、請求項１から４のいずれか一項に記載の床構造。
10. 前記火打ちは、前記床版が載置される前記梁の上面よりも下方側の位置に設けられている、請求項９に記載の床構造。
11. 前記梁は、上フランジと、下フランジと、前記上フランジ及び前記下フランジを接続するウェブとを有するＨ形鋼であり、
    前記火打ちは、前記上フランジの下面に取り付けられている、請求項１０に記載の床構造。
12. 前記床版は、軽量気泡コンクリートによって形成されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の床構造。
13. 前記剛性耐力付加要素は、金属によって形成されている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の床構造。

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