JP2016000896A - 建物ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】所望する剛性に調整しやすいうえに容易に製作することが可能な建物ユニットを提供する。
【解決手段】梁材と柱材とによって骨組みが形成される建物ユニットであり、隅角部に配置される柱材は、複数の単位柱１１１，・・・を溶接部１１２，・・・によって一体化させた群柱１１であり、群柱は、ジョイントピース１４を介して床梁１２（１２Ａ）に接続され、単位柱は角形鋼管によって形成されるとともに、隣接する単位柱の外側に露出される外側面１１１ａ，１１１ａ間が溶接によって接合される。
【選択図】図１

Description

本発明は、梁材と柱材とによって骨組みが形成される建物ユニットに関するものである。

特許文献１に開示されているように、工場で製作された複数の建物ユニットを、横方向及び縦方向に連結して構築するユニット建物が知られている。この建物ユニットは、四隅にそれぞれ１本ずつ配置された角形鋼管製の柱どうしを、溝形鋼によって形成される梁によって接続することで、ボックス形の骨組構造体に形成される。

一方、特許文献２には、補剛管の中に平鋼を収容させることによって形成される鋼構造物のブレース材が開示されている。この補剛管の中には、平鋼に直交する向きに板状の座屈止めが設けられており、補剛管の内空が十字に区切られたような断面が形成される。

また、特許文献３，４には、２つの壁を直交させる際のコーナー部に、断面Ｌ字形の柱材を配置する構造が開示されている。さらに特許文献４の図３には、壁の角部分に３本の別体のスタッドがそれぞれ配置された構造が示されている。

特開２０１３−１６７１３１号公報 特開平９−２２１８３０号公報 実用新案登録第３０７９４８８号公報 実用新案登録第３１２６７０６号公報

ここで、１本の柱材の剛性（強度）を上げるためには、柱材の肉厚を厚くしたり、断面を大きくしたりする必要がある。しかしながら、この場合は柱材の重量も大きくなるため、建物ユニット製作時の作業性が悪くなる。

また、特許文献３，４に開示されているような特殊形状（平面視Ｌ字状）の部材を使用する場合は、製作コストが嵩むうえに汎用性が低下することになる。さらに特許文献４に記載されているように、別々の３本のスタッドをコーナー部にそれぞれ配置するのでは、作業に手間と時間がかかる。

そこで、本発明は、所望する剛性に調整しやすいうえに容易に製作することが可能な建物ユニットを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の建物ユニットは、梁材と柱材とによって骨組みが形成される建物ユニットであって、少なくとも１箇所の隅角部に配置される柱材は、複数の単位柱を溶接によって一体化させた群柱であるとともに、前記群柱は、接合枠材を介して前記梁材に接続されることを特徴とする。

ここで、前記単位柱は角形鋼管によって形成されるとともに、隣接する前記単位柱の外側に露出される外側面間が溶接によって接合される構成とすることができる。

また、直交する前記梁材の端部をそれぞれ接続させる前記群柱の２つの側面が、３本の前記角形鋼管によって形成される構成であってもよい。さらに、前記群柱の上端及び下端は、蓋部によって塞がれている構成とすることができる。

そして、前記接合枠材は、接続させる梁材の長手方向に延びる断面視略コ字形の鋼材であって、前記接合枠材の端面を前記群柱の側面に接触させて双方を溶接接合させるとともに、前記梁材の外面を前記接合枠材の内面に接触させて双方を溶接接合させる構成とすることができる。

このように構成された本発明の建物ユニットは、複数の単位柱を溶接によって一体化させた群柱が隅角部に配置されている。そして、群柱は、接合枠材を介して梁材に接続される。

このため、単位柱の断面や数を変更することによって、所望する剛性に容易に調整することができる。また、単位柱自体の重量が大きくなりすぎないように調整できるので、建物ユニット製作時の良好な作業性を確保することができる。

さらに、群柱を１つの接合枠材を介して梁材に接続させるので、建物ユニットを製作する際の手間と時間を低減することができる。

また、単位柱を角形鋼管によって形成するのであれば、隅角部の形状に合わせやすいうえに、単位柱どうしの接合も容易に行うことができる。

さらに、３本の角形鋼管によって隅角部の柱材が形成されていれば、建物ユニットの隅角部にできた空隙を利用して、上下方向の配管や配線を行うことができる。

また、群柱の上端及び下端を蓋部によって塞ぐことで、群柱の剛性を高めることができる。

そして、断面視略コ字形の接合枠材を介して群柱と梁材とを溶接によって強固に接合させるのであれば、ボックス形のラーメン構造体を容易に製作することができる。

本発明の実施の形態の建物ユニットの隅角部周辺の構成を説明する斜視図である。 建物ユニットの構成を説明する斜視図である。 群柱の構成を説明する断面図である。 建物ユニットの隅角部周辺の構成を説明する平面図である。 実施例１の建物ユニットの隅角部周辺の構成を説明する平面図である。 実施例２の建物ユニットの隅角部周辺の構成を説明する平面図である。 実施例３で説明する様々な形態の蓋部の構成を示した説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の建物ユニット１の隅角部周辺の構成を説明する図で、図２はその隅角部が設けられる建物ユニット１の全体構成を説明する斜視図である。

まず、図２を参照しながら建物としてのユニット建物を構成する建物ユニット１について説明する。ユニット建物は、工場で製作される複数の建物ユニット１，・・・を、現地で横方向及び縦方向に連結することによって構築される。

建物ユニット１は、四隅に配置される柱材としての群柱１１，・・・と、その群柱１１，・・・の下端間に差し渡される梁材としての床梁１２，１２Ａ，・・・と、群柱１１，・・・の上端間に架け渡される梁材としての天井梁１３，１３Ａ，・・・とによってボックス形（直方体状）のラーメン構造体（骨組構造体）に形成される。

本実施の形態で説明する建物ユニット１は、すべての柱材と梁材とが、接合枠材としてのジョイントピース１４を介して溶接によって剛接合される鉄骨ラーメン構造である。

また、天井梁１３，１３間には、平行に天井根太１６，・・・が架け渡され、天井根太１６，・・・の下面には天井板１８が張り付けられる。さらに、床梁１２，１２間には、平行に床小梁１５，・・・が差し渡され、床小梁１５，・・・の上面には床板１７が張り付けられる。ここで、床小梁１５は、取付金具１５ａを介して床梁１２に固定される。

そして、群柱１１は、図１に示すように、４本の単位柱１１１，・・・を溶接によって一体化させることで構成される。この単位柱１１１は、断面が正方形となる角形鋼管によって形成される。

詳細には、隣接させた単位柱１１１，・・・の側面どうしを互いに接触させて直方体状となるように、４本の単位柱１１１，・・・を寄せる。そして、隣接する単位柱１１１，１１１の外側に露出される外側面１１１ａ，１１１ａ間を溶接部１１２，・・・によって接合させる。

図３は、群柱１１の溶接部１１２，・・・を設けた位置での断面図を示している。この断面図に示すように、格子状となるように寄せ集めた単位柱１１１，・・・の外側面１１１ａ，１１１ａ間に、フレア溶接によって完全溶け込み型の溶接部１１２を設ける。

この溶接部１１２は、図１に示すように、群柱１１の長手方向（鉛直方向）に間隔を置いて設けられる。例えば、３ｍ程度の長さの群柱１１のそれぞれの側面１１ａに対して、上端及び下端付近と中央付近の３箇所に溶接部１１２，１１２，１１２を設ける。

また、群柱１１の上端及び下端は、図２，４に示すように蓋部２によって塞がれる。この蓋部２は、群柱１１の外周縁と略同じ形状の正方形の鋼板によって形成される。

そして、蓋部２の外縁は、図４に示すように各単位柱１１１，・・・のそれぞれの２辺に載せられて、溶接によって双方が接合される。この結果、４本の単位柱１１１，・・・から構成される群柱１１は、上端及び下端でも一体化されることになる。

このようにして一体化された群柱１１には、ジョイントピース１４を介して梁材が接続される。以下では、図１を参照しながら、群柱１１の柱脚における床梁１２，１２Ａとの接続について説明するが、柱頭の群柱１１と天井梁１３，１３Ａとの接続も同様となる。

ジョイントピース１４は、上下の平行なフランジ１４１，１４２間がウエブ１４３によって連結された断面視略コ字形の溝形鋼によって一体に形成される。このジョイントピース１４の端面は、群柱１１の側面１１ａに接触させる。

そして、側面１１ａに突き当てられたジョイントピース１４と群柱１１は、溶接部１９Ａ，１９Ｂによって接合される。

例えばアーク溶接によって、側面１１ａとフランジ１４１上面との間に溶接部１９Ａを設けるとともに、ウエブ１４３の内面及びフランジ１４２上面と側面１１ａとの間に溶接部１９Ｂを設ける。

一方、床梁１２，１２Ａも、上下の平行なフランジ１２１，１２２間がウエブ１２３によって連結された断面視略コ字形の溝形鋼によって一体に形成される。

ジョイントピース１４は、床梁１２（１２Ａ）より一回り大きい部材で、床梁１２（１２Ａ）の端部を外側から覆うように配置される。換言すると、ジョイントピース１４の内側に床梁１２（１２Ａ）の端部が収容される。

そして、ジョイントピース１４の内面と床梁１２（１２Ａ）の外面とがそれぞれ接触する箇所に、アーク溶接などにより溶接部１９Ｃを設ける。

詳細には、上側のフランジ１４１，１２１と、ウエブ１４３，１２３と、下側のフランジ１４２，１２２とがそれぞれ接触する床梁１２（１２Ａ）の縁部に、溶接部１９Ｃを設ける。

図４は、群柱１１の２つの直交する側面１１ａ，１１ａに対して、直交する方向に延びる床梁１２，１２Ａの端部をそれぞれ接続させた状態を示した平面図である。なお、この図４は、天井梁１３，１３Ａを接続させる前の状態を示している。

次に、本実施の形態の建物ユニット１の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の建物ユニット１は、複数の単位柱１１１，・・・を溶接によって一体化させた群柱１１が隅角部に配置されている。そして、群柱１１は、ジョイントピース１４を介して梁材（１２，１２Ａ，１３，１３Ａ）に接続される。

このため、単位柱１１１の断面や数を変更することによって、所望する剛性の群柱１１に容易に調整することができる。すなわち、群柱１１の剛性（強度）を上げたい場合は、単位柱１１１の肉厚や１辺の長さを増加させればよい。また、群柱１１を構成する単位柱１１１，・・・の数を増やすことによっても、群柱１１の剛性（強度）を上げることができる。

さらに、複数の単位柱１１１，・・・を一体化させた群柱１１をすべての隅角部（四隅）に配置することによって、建物ユニット１の各側面のフレーム耐力を高めることができる。

この結果、建物ユニット１の水平力に対する耐力が増加することになるので、従来、壁に配置していたサブフレームや、床又は天井に配置していた水平ブレース材などによる補強を省略することができるようになる。

また、建物ユニット１のフレーム耐力の増加によって、建物ユニット１に付帯ユニットを並べて連結させる場合も、境界部における付帯ユニット側の梁材を省略して、材料費を削減させることが可能になる。

さらに、フレーム耐力の増加に対応させて、単位柱１１１の肉厚や断面を減らして、材料費を抑えることもできる。すなわち、群柱１１が設計強度を満たすのであれば、単位柱１１１の断面を減少させることで、コストを削減することができる。

また、単位柱１１１自体の重量が大きくなりすぎないように調整できるので、建物ユニット１を製作する際の良好な作業性を確保することができる。

さらに、群柱１１を、１つのジョイントピース１４を介して梁材（１２，１２Ａ，１３，１３Ａ）に接続させるので、建物ユニット１を製作する際の手間と時間が低減されて、容易に製作することができる。

また、単位柱１１１を角形鋼管によって形成するのであれば、平面視長方形（正方形を含む）となる隅角部の形状に合わせやすい。また、隣接する単位柱１１１，１１１の外側面１１１ａ，１１１ａが平面（面一）になるので、接合も容易に行うことができる。

そして、断面視略コ字形のジョイントピース１４を介して群柱１１と梁材（１２，１２Ａ，１３，１３Ａ）とを溶接によって強固に接合させるのであれば、ボックス形のラーメン構造体を容易に製作することができる。

以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について、図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一符号又は同一用語を使って説明する。

前記実施の形態で説明した群柱１１は、４本の単位柱１１１，・・・によって構成されていたが、本実施例１で説明する群柱１１Ａは、３本の単位柱１１１，・・・によって構成されている。

この群柱１１Ａは、直交する梁材（１２，１２Ａ）の端部をそれぞれ接続させる直交する２つの側面１１ａ，１１ａが形成されるように、３本の角形鋼管を単位柱１１１，１１１，１１１として平面視Ｌ字状に並べる。

そして、梁材を接続させる側面１１ａ側の単位柱１１１，１１１どうしを溶接部１１２によって接合させる。また、３本の単位柱１１１，１１１，１１１の角部が集まる外側面１１１ｂ，１１１ｂ間は、溶接部１１２Ａによって接合させる。

また、群柱１１Ａの上端及び下端は、図示しないが前記実施の形態と同様に蓋部によって塞がれる。この群柱１１Ａを塞ぐ蓋部は、群柱１１Ａの外周縁と略同じ形状の平面視Ｌ字形の鋼板によって形成される。そして、３本の単位柱１１１，１１１，１１１から構成される群柱１１Ａは、上端及び下端でも一体化されることになる。

このように３本の単位柱１１１，・・・を平面視Ｌ字状に並べると、外側面１１１ｂ，１１１ｂ間に角形鋼管１本分の空隙が生成される。そこで、この鉛直方向に延びる空隙に、上下方向の配管や配線を行う。

このように３本の単位柱１１１，・・・によって建物ユニット１の隅角部が形成されていれば、そこにできた空隙を利用して上下方向の配管や配線を行うことができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。

以下、前記した実施の形態及び実施例１とは別の形態の実施例２について、図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一符号又は同一用語を使って説明する。

前記実施の形態及び実施例１では、平面視正方形の角形鋼管を単位柱１１１とした群柱１１，１１Ａについて説明した。本実施例２では、平面視長方形の角形鋼管を単位柱１１３とする場合について説明する。

本実施例２の群柱１１Ｂは、２本の単位柱１１３，１１３によって形成される。この単位柱１１３は、長辺が短辺の略２倍となる長方形の断面に形成されている。

そして、隣接する単位柱１１３，１１３の短辺側の外側面１１３ａ，１１３ａ間を、溶接部１１２Ｂによって接合させる。また、群柱１１Ｂの上端及び下端は、図示しないが前記実施の形態と同様に、群柱１１Ｂの外周縁と略同じ形状の正方形の蓋部によって塞がれる。

すなわち蓋部の外縁は、各単位柱１１３，・・・のそれぞれの３辺に載せられて、溶接によって双方が接合される。この結果、２本の単位柱１１３，１１３から構成される群柱１１Ｂは、上端及び下端でも一体化されることになる。

また、２つの外側面１１３ａ，１１３ａによって形成される群柱１１の側面１１ｂには、ジョイントピース１４を介して床梁１２Ａを接続させる。一方、単位柱１１３の長辺側の面によって形成される群柱１１の側面１１ｃには、ジョイントピース１４を介して床梁１２を接続させる。

このように２本の単位柱１１３，１１３によっても、建物ユニット１の隅角部の柱材となる群柱１１Ｂを形成することができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。

以下、前記した実施の形態及び実施例１，２で説明した群柱１１，１１Ａ，１１Ｂに取り付けられる様々な形態の蓋部について、図７を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一符号又は同一用語を使って説明する。

前記実施の形態で説明した群柱１１には、４本の単位柱１１１，・・・の全面を一枚の正方形の鋼板によって塞ぐ蓋部２が取り付けられた。これに対して図７(ａ)に示した群柱１１には、各単位柱１１１，・・・にそれぞれ小板蓋２１，・・・が取り付けられる。

この小板蓋２１は、単位柱１１１の外周縁と略同じ形状の正方形の鋼板によって形成される。そして、小板蓋２１の外縁は、単位柱１１１の４辺に載せられて、溶接によって双方が接合される。このため、単位柱１１１，・・・の外側面１１１ａ，１１１ａ間の溶接は、小板蓋２１の溶接を行ってからとなる。

一方、図７(ｂ)に示した群柱１１Ｂには、２本の単位柱１１３，１１３にそれぞれ長板蓋２２，２２が取り付けられる。この長板蓋２２は、単位柱１１３の外周縁と略同じ形状の長方形の鋼板によって形成される。そして、長板蓋２２の外縁は、単位柱１１３の４辺に載せられて、溶接によって双方が接合される。

さらに、図７(ｃ)に示した群柱１１Ａには、３本の単位柱１１１，１１１，１１１にそれぞれ小板蓋２１，２１，２１が取り付けられる。そして、小板蓋２１の外縁は、単位柱１１１の４辺に載せられて、溶接によって双方が接合される。

これに対して図７(ｄ)に示した群柱１１Ａには、３本の単位柱１１１，１１１，１１１に前記実施の形態で説明した正方形の蓋部２が取り付けられる。このため、群柱１１Ａの単位柱１１１が配置されていない空隙部分では、蓋部２が張り出した状態となる。

このように群柱１１，１１Ａ，１１Ｂの上端及び下端を塞ぐ蓋部は、単位柱毎、又は複数の単位柱をまとめてというように、様々な形態で設けることができる。

また、蓋部によって群柱１１，１１Ａ，１１Ｂの上端及び下端を塞ぐことで、群柱１１，１１Ａ，１１Ｂの上端及び下端が拘束されて変形しにくくなるので、剛性を高めることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、建物ユニット１の四隅に群柱１１，・・・を配置したが、これに限定されるものではなく、少なくとも１箇所の隅角部に群柱１１（１１Ａ，１１Ｂ）が配置されていればよい。

また、前記実施の形態及び実施例では、柱材と梁材とが剛接合されたラーメン構造体の建物ユニット１について説明したが、これに限定されるものではない。本発明は、群柱１１（１１Ａ，１１Ｂ）と梁材とをボルトで接合させた鉄骨構造体となる建物ユニットであってもよい。

１ 建物ユニット
１１ 群柱（柱材）
１１ａ 側面
１１１ 単位柱
１１１ａ 外側面
１１２ 溶接部（溶接）
１２，１２Ａ 床梁（梁材）
１３，１３Ａ 天井梁（梁材）
１４ ジョイントピース（接合枠材）
１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ 溶接部（溶接）
１１Ａ 群柱（柱材）
１１１ｂ 外側面
１１２Ａ 溶接部（溶接）
１１Ｂ 群柱（柱材）
１１ｂ，１１ｃ 側面
１１２Ｂ 溶接部（溶接）
１１３ 単位柱
１１３ａ 外側面
２ 蓋部
２１ 小板蓋（蓋部）
２２ 長板蓋（蓋部）

Claims (5)

1. 梁材と柱材とによって骨組みが形成される建物ユニットであって、
   少なくとも１箇所の隅角部に配置される柱材は、複数の単位柱を溶接によって一体化させた群柱であるとともに、
   前記群柱は、接合枠材を介して前記梁材に接続されることを特徴とする建物ユニット。
2. 前記単位柱は角形鋼管によって形成されるとともに、隣接する前記単位柱の外側に露出される外側面間が溶接によって接合されることを特徴とする請求項１に記載の建物ユニット。
3. 直交する前記梁材の端部をそれぞれ接続させる前記群柱の２つの側面が、３本の前記角形鋼管によって形成されることを特徴とする請求項２に記載の建物ユニット。
4. 前記群柱の上端及び下端は、蓋部によって塞がれていることを特徴とする請求項２又は３に記載の建物ユニット。
5. 前記接合枠材は、接続させる梁材の長手方向に延びる断面視略コ字形の鋼材であって、
   前記接合枠材の端面を前記群柱の側面に接触させて双方を溶接接合させるとともに、前記梁材の外面を前記接合枠材の内面に接触させて双方を溶接接合させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の建物ユニット。