JP2020066938A - 建物の架構構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構造の簡素化及び施工性の向上を図りながら、ダクト等の設置スペースを確保すること。【解決手段】建物の第１方向において、柱スパンが長い長スパン部９と柱スパンが短い短スパン部１０とが備えられ、長スパン部９において隣接する柱２同士を接合する長スパン梁１２と短スパン部１０において隣接する柱２同士を接合する短スパン梁１３とが備えられ、長スパン梁１２の梁成を、短スパン梁１３の梁成よりも小さくする。【選択図】図２

Description

本発明は、建物の架構構造に関する。

建物の架構構造として、複数の柱と柱同士を接合する梁とを有する架構構造が知られている。建物では、各種のダクトや空調装置が設置されるが、ダクト等を設置するに当たり、梁を貫通することなく、ダクト等の設置スペースを確保することが求められている。

そこで、特許文献１に記載の架構構造では、建物内部のコア壁と建物外周の柱梁架構との間に鉄骨ハンチ梁を備え、鉄骨ハンチ梁を、梁成の小さい端部と梁成が大きく下方側に突出するハンチ部（中間部）とから構成している。これにより、梁成の小さい端部の下にダクト等の設置スペースを確保することができる。

また、特許文献２に記載の架構構造では、建物の第１方向に隣接する柱同士を接合する梁を、その材軸方向の中間部の梁成をその材軸方向の両端部の梁成よりも小さいハンチ大梁としている。これにより、ハンチ大梁の中間部の下にダクト等の設置スペースを確保することができる。しかも、第１方向に直交する第２方向に隣接する柱同士を接合する梁を、ハンチ大梁の中間部と同じ梁成の直交大梁としている。これにより、直交大梁の梁下にもダクト等の設置スペースを確保することができる。

特許第４０１６７５９号公報 特開２０００−２８２７０７号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の架構構造では、梁の中間部や両端部にハンチ部を形成するために、梁に対して中間部や両端部を下方側に突出させるための加工を加えなければならず、それだけ構造の複雑化及び施工性の低下を招く可能性がある。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、構造の簡素化及び施工性の向上を図りながら、ダクト等の設置スペースを確保することができる建物の架構構造を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、建物の第１方向において、柱スパンが長い長スパン部と柱スパンが短い短スパン部とが備えられ、
前記長スパン部において隣接する柱同士を接合する長スパン梁と前記短スパン部において隣接する柱同士を接合する短スパン梁とが備えられ、
前記長スパン梁の梁成を、前記短スパン梁の梁成よりも小さくする点にある。

本構成によれば、長スパン梁と短スパン梁とでは、その長さの違いによって、短スパン梁の方が長スパン梁よりも剛性が高くなるので、柱スパンを異ならせるという簡易な構造でありながら、地震荷重（地震力）に対して、短スパン梁に大きく負担させ、長スパン梁の負担を小さくすることができる。そこで、梁の中間部や両端部にハンチ部を形成する等の加工を行わずに、単に、長スパン梁の梁成を短スパン梁の梁成よりも小さくするだけで、長スパン梁の梁下にダクト等の設置スペースを確保することができる。これにより、構造の簡素化及び施工性の向上を図りながら、地震荷重に適切に対応する状態で、ダクト等の設置スペースを確保することができる。

本発明の第２特徴構成は、建物の第１方向において、前記長スパン部及び前記長スパン梁が所定間隔を隔てて複数備えられている点にある。

本構成によれば、建物の第１方向において、長スパン梁が所定間隔を隔てて複数備えられているので、ダクト等の設置スペースを所定間隔で確保することができ、ダクト等の設置箇所の自由度を向上することができる。

本発明の第３特徴構成は、複数の前記長スパン梁は、その両端部と柱との接合を剛接合とする第１長スパン梁と、その両端部と柱との接合をピン接合とする第２長スパン梁とが備えられ、
前記第２長スパン梁の梁成を、前記第１長スパン梁の梁成よりも小さくする点にある。

本構成によれば、第２長スパン梁は、その両端部と柱との接合をピン接合とするので、地震荷重（地震力）に対して、第１長スパン梁よりも第２長スパン梁の負担を小さくすることができる。そこで、第２長スパン梁の梁成を、第１長スパン梁の梁成よりも小さくすることで、第２長スパン梁の梁下に確保できるダクト等の設置スペースの面積をより大きくすることができ、ダクト等の設置箇所の自由度を向上することができる。

本発明の第４特徴構成は、建物の第１方向に直交する第２方向において、隣接する柱同士を接合する梁を、その中間部における梁成を両端部における梁成よりも小さいハンチ梁とする点にある。

本構成によれば、第２方向において隣接する柱同士を接合する梁を、その中間部における梁成を両端部における梁成よりも小さいハンチ梁とするので、ハンチ梁の梁下にダクト等の設置スペースを確保することができる。よって、第１方向だけでなく、第２方向においても、ダクト等の設置スペースを確保することができ、機器等のレイアウト変更にも柔軟に対応することができる。

建物の架構構造を示す斜視図 建物の架構構造においてダクト等の設置スペースを模式的に示す斜視図 第１実施形態における建物を示す平面図及び側面図 第２実施形態における建物を示す平面図及び側面図 第２実施形態における柱と梁との接合形態を示す図

本発明に係る建物の架構構造を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
この建物１は、図３（ａ）に示すように、平面視で矩形状に形成され、第１方向であるＸ方向（図１〜図３参照）を長手方向とし、第２方向であるＹ方向（図１〜図３参照）を短手方向としている。Ｘ方向とＹ方向とは、互いに直交する水平方向に沿う２つの方向である。図３（ａ）は、建物１の基準階における平面図を示しており、図３（ｂ）は、建物１の側面図を示している。

建物１は、図１に示すように、複数の内部柱２や外部柱（図示省略）等の柱と柱同士を接合する複数の梁３とを有する架構構造４が用いられ、各階の架構構造４の上部に鉄筋コンクリート製のスラブ５が構築されている。内部柱２等の柱は、例えば、角型鋼管にて構成され、梁３は、例えば、Ｈ形鋼にて構成されている。内部柱２等の柱と梁３とは、溶接接合やボルト接合等により剛接合されている。内部柱２等の柱と梁３との接合については、例えば、図５中右側に示すように、内部柱２に溶接等により固定したシアプレート１０３に、Ｈ形鋼からなる梁３のウェブ１０２をボルト接合し、内部柱２に溶接等により固定したダイヤフラム１００に、Ｈ形鋼からなる梁３のフランジ１０１を突き合わせ溶接することで、剛接合とすることができる。

建物１は、図３に示すように、建物１の周囲を囲む外壁部６が備えられ、高さ方向に複数階（例えば、７階）が構築されている。建物１は、途中階から建物１の外周部が建物１の外方側に張り出した張り出し部７となっており、最上階において隣接する内部柱２等の柱の上端部と下端部とを連結するブレース材８が設けられている。建物１において、例えば、２階から６階を基準階としており、以下、２階から５階における架構構造４について説明する。

建物１の内部に配置される内部柱２について、図１及び図３に示すように、Ｘ方向及びＹ方向において間隔を隔てて複数備えられている。柱スパンについて、Ｘ方向では、柱スパンが長い第１柱スパンＬ１（図３参照）とする長スパン部９と、柱スパンが短い第２柱スパンＬ２（図３参照）とする短スパン部１０とが備えられている。Ｘ方向において、長スパン部９と短スパン部１０とが交互に複数並ぶ状態で備えられている。

Ｙ方向では、図１及び図３（ａ）に示すように、建物１の中央側に内部柱２が備えられておらず、建物１の外周側部位のみに内部柱２が備えられている。これにより、建物１の中央側に無柱空間１１が形成されている。

梁３について、Ｘ方向では、長スパン部９と短スパン部１０とが備えられているので、長スパン部９において隣接する内部柱２同士を接合する長スパン梁１２と、短スパン部１０において隣接する内部柱２同士を接合する短スパン梁１３とが備えられている。Ｘ方向において、長スパン梁１２と短スパン梁１３とが交互に複数並ぶ状態で備えられている。図３（ｂ）に示すように、長スパン梁１２の梁成Ｍ２を、短スパン梁１３の梁成Ｍ１よりも小さくしている。

Ｙ方向では、図１に示すように、隣接する内部柱２同士を接合する梁３を、その中間部１４ａにおける梁成Ｎ１を両端部１４ｂにおける梁成Ｎ２よりも小さいハンチ梁１４としている。例えば、梁成Ｎ１の小さいＨ形鋼からなる中間部１４ａと梁成Ｎ２の大きいＨ形鋼からなる両端部１４ｂとを接合部材等を介して接合することで、ハンチ梁１４が構成されている。また、内部柱２と外部柱（図示省略）とを接合する梁３も、その中間部１５ａにおける梁成Ｎ３を端部１５ｂにおける梁成Ｎ４よりも小さいハンチ梁１５としている。

建物１の中央部に形成される無柱空間１１は、例えば、実験室や研究室等に利用されており、実験装置等の複数の機器が無柱空間１１に配置される。よって、実験装置等の複数の機器におけるダクトや配管等が配置されるので、ダクト等の設置スペースを確保することが求められる。

Ｘ方向では、図１及び図３に示すように、柱スパンを調整して長スパン部９の長スパン梁１２と短スパン部１０の短スパン梁１３とを備えている。長スパン梁１２と短スパン梁１３とでは、その長さの違いによって、短スパン梁１３の方が長スパン梁１２よりも剛性が高くなるので、柱スパンを異ならせるという簡易な構造でありながら、地震荷重（地震力）に対して、短スパン梁１３に大きく負担させ、長スパン梁１２の負担を小さくすることができる。よって、上述の如く、図３（ｂ）に示すように、長スパン梁１２の梁成Ｍ２を短スパン梁１３の梁成Ｍ１よりも小さくしても、地震荷重に適切に対応することができる。そこで、長スパン梁１２の梁成Ｍ２を短スパン梁１３の梁成Ｍ１よりも小さくすることで、図２に示すように、Ｘ方向では、長スパン梁１２の梁下に、ダクト１６等の設置スペースＳ１を確保している。また、Ｙ方向では、図２に示すように、内部柱２を接合する梁３をハンチ梁１４とし、更に、内部柱２と外部柱（図示省略）を接合する梁３もハンチ梁１５としているので、ハンチ梁１４の中間部１４ａだけでなく、ハンチ梁１５の中間部１５ａについても、そのハンチ梁１４，１５の梁下に、ダクト１６等の設置スペースＳ２を確保している。

このように、Ｘ方向だけでなく、Ｙ方向においても、梁３の下方側に、ダクト１６等の設置スペースＳ１、Ｓ２を確保することができるので、無柱空間１１に設置される装置の配置位置の変更等にも柔軟に対応して、設置スペースＳ１，Ｓ２内でダクト１６等の配置位置を自由に調整しながら、ダクト１６等を設置することができる。しかも、Ｘ方向での設置スペースＳ１は、柱スパンの大きい長スパン梁１２の梁下に確保することができるので、より大きな設置スペースＳ１を確保することができる。また、Ｙ方向での設置スペースＳ２は、ハンチ梁１４の中間部１４ａの梁下に確保することができるので、各種の機器が配置される無柱空間１１の中央側の真上に設置スペースＳ２を確保して、ダクト１６の長さの短尺化を図ることもできる。

特にＸ方向については、長スパン梁１２と短スパン梁１３とが交互に複数並ぶ状態で備えられているので、長スパン梁１２を所定間隔で存在させることができる。これにより、例えば、無柱空間１１に設置される装置のレイアウトが変更されても、そのレイアウト変更後の装置の配置位置の近くに長スパン梁１２を存在させることができる。よって、装置のレイアウト変更にも柔軟に対応しながら、長スパン梁１２の梁下に、ダクト１６等の設置スペースＳ１を適切に確保することができる。

〔第２実施形態〕
この第２実施形態は、第１実施形態におけるＸ方向での内部柱２と梁３との接合形態、及び、梁３の構成の別実施形態である。以下、図４及び図５に基づいて、第２実施形態におけるＸ方向での内部柱２と梁３との接合形態、及び、梁３の構成について説明するが、その他の構成については第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。図４（ａ）は、建物１の基準階における平面図を示しており、図４（ｂ）は、建物１の側面図を示している。

第１実施形態では、Ｘ方向において、隣接する内部柱２同士を接合する複数の長スパン梁１２の全てが、内部柱２との接合形態として、剛接合としているが、図４に示すように、両端部と内部柱２との接合を剛接合とする第１長スパン梁１２ａと、その両端部と内部柱２との接合をピン接合とする第２長スパン梁１２ｂとが備えられている。図４において、第２長スパン梁１２ｂの両端部と内部柱２との接合がピン接合であることを、黒丸にて示している。

第１長スパン梁１２ａと内部柱２との接合については、例えば、図５中右側に示すように、内部柱２に溶接等により固定したシアプレート１０３に、Ｈ形鋼からなる第１長スパン梁１２ａのウェブ１０２をボルト接合し、内部柱２に溶接等により固定したダイヤフラム１００に、Ｈ形鋼からなる第１長スパン梁１２ａのフランジ１０１を突き合わせ溶接することで、剛接合とすることができる。

第２長スパン梁１２ｂと内部柱２との接合については、例えば、図５中左側に示すように、Ｈ形鋼からなる第２長スパン梁１２ｂのフランジ１０４とダイヤフラムとの接合は行わず、内部柱２に溶接等により固定したシアプレート１０６に、Ｈ形鋼からなる第２長スパン梁１２ｂのウェブ１０５をボルト接合することで、ピン接合とすることができる。

このように、第２長スパン梁１２ｂは、その両端部と内部柱２との接合をピン接合とするので、地震荷重（地震力）に対して、剛接合の第１長スパン梁１２ａよりもピン接合の第２長スパン梁１２ｂの負担を小さくすることができる。そこで、図４（ｂ）に示すように、第２長スパン梁１２ｂの梁成Ｍ３を、第１長スパン梁１２ａの梁成Ｍ２よりも小さくしている。これにより、第２長スパン梁１２ｂの梁下に確保できるダクト１６等の設置スペースＳ１の面積をより大きくすることができ、ダクト１６等の設置箇所の自由度を向上することができる。

図４に示すように、Ｘ方向において、第１長スパン梁１２ａと第２長スパン梁１２ｂとが交互に複数並ぶ状態で備えられている。図４において、Ｘ方向の左側から、短スパン梁１３、第２長スパン梁１２ｂ、短スパン梁１３、第１長スパン梁１２ａ、短スパン梁１３、第２長スパン梁１２ｂ、短スパン梁１３、第１長スパン梁１２ａ、短スパン梁１３、第２長スパン梁１２ｂ、短スパン梁１３の順に並ぶ状態で備えられている。第２長スパン梁１２ｂは、Ｘ方向において、建物１の両端側と中央側とに配置されており、所定間隔を隔てて複数備えられ、第２長スパン梁１２ｂの方が第１長スパン梁１２ａよりも多数備えられている。よって、ダクト１６等の設置スペースＳ１としてより大きな設置スペースを確保することができる第２長スパン梁１２ｂをＸ方向で所定間隔を隔てて存在させることができるので、装置のレイアウト変更に柔軟に対応しながら、ダクト１６等の設置スペースＳ１としてより大きな設置スペースを確保することができる。ちなみに、第１長スパン梁１２ａ及び第２長スパン梁１２ｂの配置位置や数については適宜変更が可能である。

第１長スパン梁１２ａ、第２長スパン梁１２ｂ、短スパン梁１３の梁成については、短スパン梁１３の梁成Ｍ１が一番大きく、次に第１長スパン梁１２ａの梁成Ｍ２が大きく、第２長スパン梁１２ｂの梁成Ｍ３が一番小さくなっている（Ｍ１＞Ｍ２＞Ｍ３）。これにより、第１長スパン梁１２ａ及び第２長スパン梁１２ｂの両方の長スパン梁１２の梁下に、ダクト１６の設置スペースＳ１を確保することができるだけでなく、第２長スパン梁１２ｂの梁下の設置スペースＳ１をより大きくすることができる。

ちなみに、短スパン梁１３の梁成については、全て同じ梁成とすることもできるが、配置位置によって梁成を変更することができる。例えば、Ｘ方向において、両端部側に配置される短スパン梁１３の梁成を、他の短スパン梁１３の梁成よりも大きくすることができる。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）上記実施形態では、内部柱２等の柱を接合する梁３を、Ｈ形鋼から構成した例を示したが、Ｈ形鋼に限らず、その他の鋼材を用いて梁３を構成することもできる。

（２）上記実施形態では、内部柱２等の柱と梁３とを剛接合するときの構成として、図５に示すように、ダイヤフラム１００とシアプレート１０３を用いた構成を示したが、この構成に限らず、他の構成により内部柱２等の柱と梁３とを剛接合することができる。

また、内部柱２等の柱と第２長スパン梁１２ｂとをピン接合するときの構成として、図５に示すように、シアプレート１０６を用いた構成を示したが、この構成に限らず、他の構成により内部柱２等の柱と第２長スパン梁１２ｂとをピン接合することができる。

１ 建物
２ 内部柱（柱）
３ 梁
４ 架構構造
９ 長スパン部
１０ 短スパン部
１２ 長スパン梁
１２ａ 第１長スパン梁
１２ｂ 第２長スパン梁
１３ 短スパン梁
１４ ハンチ梁
１４ａ ハンチ梁の中間部
１４ｂ ハンチ梁の両端部
Ｍ１ 短スパン梁の梁成
Ｍ２ 第１長スパン梁の梁成
Ｍ３ 第２長スパン梁の梁成
Ｎ１ ハンチ梁における中間部の梁成
Ｎ２ ハンチ梁における両端部の梁成

Claims (4)

1. 建物の第１方向において、柱スパンが長い長スパン部と柱スパンが短い短スパン部とが備えられ、
   前記長スパン部において隣接する柱同士を接合する長スパン梁と前記短スパン部において隣接する柱同士を接合する短スパン梁とが備えられ、
   前記長スパン梁の梁成を、前記短スパン梁の梁成よりも小さくする建物の架構構造。
2. 建物の第１方向において、前記長スパン部及び前記長スパン梁が所定間隔を隔てて複数備えられている請求項１に記載の建物の架構構造。
3. 複数の前記長スパン梁は、その両端部と柱との接合を剛接合とする第１長スパン梁と、その両端部と柱との接合をピン接合とする第２長スパン梁とが備えられ、
   前記第２長スパン梁の梁成を、前記第１長スパン梁の梁成よりも小さくする請求項２に記載の建物の架構構造。
4. 建物の第１方向に直交する第２方向において、隣接する柱同士を接合する梁を、その中間部における梁成を両端部における梁成よりも小さいハンチ梁とする請求項１〜３の何れか１項に記載の建物の架構構造。
   
   

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