JP2021134561A - Frame structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、架構構造に関する。 The present invention relates to a frame structure.
特許文献1には、建築物を支える柱や梁に用いる耐火性構造部材に関する技術が開示されている。この先行技術では、荷重を受ける柱状の芯材と、芯材の外周部を長手方向に沿って覆う鞘材と、を備えている。そして、鞘材が角筒状に一体成形され且つ難燃化処理が施された木材から成ると共に角筒状の鞘材の内周部に芯材の外周部が嵌合している Patent Document 1 discloses a technique relating to a fire-resistant structural member used for columns and beams that support a building. In this prior art, a columnar core material that receives a load and a sheath material that covers the outer peripheral portion of the core material along the longitudinal direction are provided. The sheath material is made of wood that is integrally molded into a square tubular shape and has been subjected to a flame retardant treatment, and the outer peripheral portion of the core material is fitted to the inner peripheral portion of the square tubular sheath material.
特許文献2には、木材と金属部材のアンボンド合成軸力部材に関する技術が開示されている。この先行技術では、金属部材の座屈を防止する位置に木材がアンボンド状態に合成されて成り、木材の端部から突き出された金属部材の両端部が軸力の入力部として構成されている。 Patent Document 2 discloses a technique relating to an unbonded synthetic axial force member of a wood and a metal member. In this prior art, wood is synthesized in an unbonded state at a position where buckling of the metal member is prevented, and both ends of the metal member protruding from the end portion of the wood are configured as input portions of axial force.
特許文献3には、鉄骨コンクリートおよびその周囲を覆う木製パネルからなる木質ハイブリッド柱と鉄骨梁とを接合してなる柱梁接合構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、木製パネルは、柱と梁の接合部において鉄骨梁に直接接触しないように配置されている。 Patent Document 3 discloses a technique relating to a column-beam joint structure formed by joining a wooden hybrid column made of steel-framed concrete and a wooden panel covering the periphery thereof and a steel-framed beam. In this prior art, the wooden panels are arranged so that they do not come into direct contact with the steel beams at the column-beam joints.
芯材が可燃性の木質の構造材で構成された柱梁架構は、木質の芯材が主に長期荷重を負担している。このため、鉄筋コンクリート等で構成された構造材よりも部材断面を大きくする必要がある。 In the column-beam frame whose core material is composed of flammable wood structural material, the wood core material mainly bears the long-term load. Therefore, it is necessary to make the cross section of the member larger than that of the structural material made of reinforced concrete or the like.
また、火災時には、長期荷重を負担する可燃性の木質の芯材を火災の熱から守るため、木質の燃代層等で構成された芯材を被覆する被覆材の厚みを十分確保する必要がある。 In addition, in the event of a fire, in order to protect the flammable wood core material, which bears a long-term load, from the heat of the fire, it is necessary to secure a sufficient thickness of the covering material that covers the core material composed of the wood fuel margin layer and the like. be.
よって、芯材が木質の構造材で構成された柱梁架構は、鉄筋コンクリート等の構造材で構成された架構よりも部材面積が大きくなる。 Therefore, the column-beam frame whose core material is made of a wooden structural material has a larger member area than the frame made of a structural material such as reinforced concrete.
本発明は、上記事実に鑑み、長期荷重を木質の構造材が負担する柱梁架構と比較し、柱梁架構の部材断面を小さくすることが目的である。 In view of the above facts, an object of the present invention is to reduce the cross section of a member of a column-beam frame as compared with a column-beam frame in which a long-term load is borne by a wooden structural material.
第一態様は、スラブから鉛直荷重を受ける不燃性の第一柱梁架構と、前記第一柱梁架構の外面を覆い、前記第一柱梁架構よりも水平剛性が大きく、前記第一柱梁架構及び前記スラブと構造的に絶縁されて設けられた木質の第二柱梁架構と、を備えた架構構造である。 The first aspect is a nonflammable first column beam frame that receives a vertical load from a slab, and covers the outer surface of the first column beam frame, has a larger horizontal rigidity than the first column beam frame, and has the first column beam. It is a frame structure including a frame and a wooden second column beam frame structurally insulated from the slab.
第一態様の架構構造では、不燃性の第一柱梁架構が木質の第二柱梁架構で覆われているので、木造の建物として意匠性が向上する。不燃の第一柱梁架構はスラブからの鉛直荷重を受ける、すなわち第一柱梁架構は長期荷重を負担する。木質の第二柱梁架構は、第一柱梁架構及びスラブと構造的に絶縁されているので、スラブからの鉛直荷重を受けない又は殆ど受けない、すなわち第二柱梁架構は長期荷重を負担しない又は殆ど負担しない。 In the frame structure of the first aspect, since the nonflammable first column beam frame is covered with the wooden second column beam frame, the design is improved as a wooden building. The non-combustible first column beam frame receives a vertical load from the slab, that is, the first column beam frame bears a long-term load. Since the wooden second column beam frame is structurally insulated from the first column beam frame and the slab, it receives or hardly receives the vertical load from the slab, that is, the second column beam frame bears a long-term load. No or little burden.
一方、水平剛性が高い木質の第二柱梁架構が地震時荷重を主に負担し、水平剛性が低く第二柱梁架構と構造的に絶縁された不燃性の第一柱梁架構は地震時荷重の負担が少ない。 On the other hand, the wooden second column beam frame with high horizontal rigidity mainly bears the load during an earthquake, and the nonflammable first column beam frame structurally insulated from the second column beam frame with low horizontal rigidity during an earthquake. The load burden is small.
このように、不燃性の第一柱梁架構が長期荷重を主に負担し、木質の第二柱梁架構が地震時荷重を主に負担する。また、火災時において、仮に木質の第二柱梁架構が燃焼し消失しても、不燃性の第一柱梁架構は燃え残り自立する。 In this way, the nonflammable first column beam frame mainly bears the long-term load, and the wooden second column beam frame mainly bears the load during an earthquake. Further, in the event of a fire, even if the wooden second column beam frame burns and disappears, the nonflammable first column beam frame remains unburned and becomes independent.
したがって、第一柱梁架構は長期荷重を負担可能な部材断面を有していればよく、第二柱梁架構は地震時荷重を負担可能な部材断面を有していればよいので、効率的な部材断面とすることができる。よって、長期荷重を木質の構造材が負担する場合と比較し、柱梁架構の部材断面を小さくできる。 Therefore, the first column-beam frame may have a member cross section capable of bearing a long-term load, and the second column-beam frame may have a member cross section capable of bearing a load during an earthquake, which is efficient. It can be a member cross section. Therefore, the cross section of the column-beam frame can be reduced as compared with the case where the wooden structural material bears the long-term load.
第二態様は、前記第二柱梁架構は、前記第一柱梁架構及び前記スラブとの間に隙間又は絶縁材を設けることで両者と構造的に絶縁されている、第一態様に記載の架構構造である。 The second aspect is described in the first aspect, wherein the second column beam frame is structurally insulated from the first column beam frame and the slab by providing a gap or an insulating material. It is a frame structure.
第二態様の架構構造では、第二柱梁架構と第一柱梁架構及びスラブとの間に隙間又は絶縁材を設けることで、第二柱梁架構と、第一柱梁架構及びスラブとが構造的に容易に絶縁される。 In the frame structure of the second aspect, the second column beam frame, the first column beam frame and the slab are provided by providing a gap or an insulating material between the second column beam frame and the first column beam frame and the slab. Structurally easily insulated.
第三態様は、前記第一柱梁架構は、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート及び鉄骨のいずれかで構成されている、第一態様又は第二態様に記載の架構構造である。 The third aspect is the frame structure according to the first aspect or the second aspect, wherein the first column-beam frame is composed of any of reinforced concrete, steel-framed reinforced concrete, and steel frame.
第三態様の架構構造では、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート及び鉄骨は、木質材よりも圧縮力に対する性能に優れる。よって、長期荷重を負担する不燃性の第一柱梁架構を鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート及び鉄骨のいずれかで構成することで、更に柱梁架構の部材断面を小さくできる。 In the frame structure of the third aspect, the reinforced concrete, the steel-framed reinforced concrete, and the steel frame are superior to the wood material in the performance against the compressive force. Therefore, by constructing the nonflammable first column-beam frame that bears a long-term load with any of reinforced concrete, steel-framed reinforced concrete, and steel frame, the cross section of the column-beam frame can be further reduced.
本発明によれば、長期荷重を木質の構造材が負担する柱梁架構と比較し、柱梁架構の部材断面を小さくすることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the cross section of the member of the column-beam frame as compared with the column-beam frame in which the long-term load is borne by the wooden structural material.
<実施形態>
本発明の一実施形態の架構構造について説明する。なお、鉛直方向をZ方向とし、鉛直方向と直交する水平方向の互いに直交する二方向をX方向及びY方向とする。
<Embodiment>
The frame structure of one embodiment of the present invention will be described. The vertical direction is the Z direction, and the two directions orthogonal to each other in the horizontal direction orthogonal to the vertical direction are the X direction and the Y direction.
[構成]
先ず、本実施形態の架構構造が適用された建物の架構の構成について説明する。
[composition]
First, the configuration of the frame of the building to which the frame structure of the present embodiment is applied will be described.
図3に示す建物10の架構12は、柱20(図8参照)と梁30(図9参照)とで構成されている。この架構12の架構構造14は、鉄筋コンクリート造で不燃性の第一柱梁架構100(図1、図4及び図6参照)と、木質の第二柱梁架構200(図2、図5及び図6参照)と、で構成されている。
The
図6に示すように、木質の第二柱梁架構200(図2及び図5参照)は、第一柱梁架構100の外面102(図1及び図4参照)を覆い、第一柱梁架構100よりも水平剛性が大きく、第一柱梁架構100及び後述するスラブ50(図3、図7及び図9)と構造的に絶縁されている。
As shown in FIG. 6, the wooden second column beam frame 200 (see FIGS. 2 and 5) covers the outer surface 102 (see FIGS. 1 and 4) of the first
なお、本実施形態における第二柱梁架構200と第一柱梁架構100との水平剛性比は、10対1程度であるが、これに限定されるものではない。
The horizontal rigidity ratio between the second
図1、図4及び図6に示すように、第一柱梁架構100は、鉄筋コンクリート造の第一柱120(図8参照)と第一梁130(図9参照)とで構成されている。
As shown in FIGS. 1, 4 and 6, the first
図2、図5及び図6に示すように、第二柱梁架構200は、木質の第二柱220(図8参照)と第二梁230(図9参照)とで構成されている。本実施形態における木質の第二柱220と第二梁230とは、第二柱220と第二梁230とに跨って埋設した図示していないプレートとドリフトピンとで接合されているが、これに限定されるものではない。
As shown in FIGS. 2, 5 and 6, the second
なお、本実施形態においては、木質の第二柱梁架構200(木質の第二柱220及び第二梁230)を構成する木材は、難燃化処理及び不燃化処理は成されていないが、難燃化処理又は不燃化処理が成されていてもよい。
In the present embodiment, the wood constituting the wooden second column beam frame 200 (woody
また、本実施形態の木質の第二柱梁架構200(木質の第二柱220及び第二梁230)を構成する木材は、無垢材、集成材、単板積層材及び直交集成板等を用いることができる。
Further, as the wood constituting the wooden second pillar beam frame 200 (woody
図6及び図8に示すように、柱20は、芯材を構成する鉄筋コンクリート造の前述の第一柱120と、第一柱120の外周面122(図1及び図4参照)を覆う木質の前述の第二柱220と、で構成されている。そして、第一柱120の外周面122(図1及び図4参照)と第二柱220の内周面222(図2及び図5参照)との間は隙間252が形成され、その隙間252には、絶縁材の一例としての発砲スチロール材250が設けられている。これにより、柱20における第一柱120と第二柱220とが構造的に絶縁され、両者は一体性を持っていない。
As shown in FIGS. 6 and 8, the
図6及び図9に示すように、梁30は、芯材を構成する前述の鉄筋コンクリート造の第一梁130と、第一梁130の外側面131(図4も参照)及び底下面132(図4も参照)を覆う前述の木質の第二梁230(図5も参照)と、で構成されている。第二梁230は、上側が開口した溝形状となっている(図5も参照)。
As shown in FIGS. 6 and 9, the
第一梁130の外側面131と第二梁230の内側面231(図5参照)とは非接合状態で接触している。しかし、第一梁130の底下面132と第二梁230の底上面232(図5参照)との間は隙間262が形成され、その隙間262には絶縁材の一例としての発砲スチロール材260が設けられている。これにより、梁30における第一梁130と第二梁230とが構造的に絶縁され、両者は一体性を持っていない。
The
なお、第一柱120と第一梁130との接合及び第二柱220と第二梁230との接合は、どのような接合構造であってもよい、例えば、ピン接合、半剛接合及び剛接合のいずれの接合構造であってもよい。
The joint between the
図3、図7及び図9に示すように、建物10の架構12の梁30の上には、鉄筋コンクリート造のスラブ50が設けられている。
As shown in FIGS. 3, 7, and 9, a reinforced
図7及び図9に示すように、スラブ50は、鉄筋コンクリート造の第一梁130の上面133と接合されている。しかし、スラブ50は、木質の第二梁230の上面233との間は隙間272が形成され、その隙間272には絶縁材の一例としての発砲スチロール材270が設けられている。これにより、梁30を構成する鉄筋コンクリート造の第一梁130はスラブ50の荷重を受け、梁30を構成する木質の第二梁230はスラブ50と構造的に絶縁され、両者は一体性を持っていない。
As shown in FIGS. 7 and 9, the
なお、スラブ50は、鉄筋コンクリート造に特定されない。スラブ50は、例えば、軽量気泡コンクリートパネル及び木質板材等で構成されていてもよい。
The
[作用及び効果]
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
[Action and effect]
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
建物10の架構12は、不燃性の第一柱梁架構100が木質の第二柱梁架構200で覆われているので、木造の建物10として意匠性が向上する。
In the
また、不燃の第一柱梁架構100はスラブ50からの鉛直荷重を受ける、すなわち第一柱梁架構100は長期荷重を負担する。
Further, the non-combustible first
しかし、木質の第二柱梁架構200は、第一柱梁架構100及びスラブ50と構造的に絶縁されているので、スラブ50からの鉛直荷重を受けない又は殆ど受けない、すなわち第二柱梁架構200は長期荷重を負担しない又は殆ど負担しない。
However, since the wooden second
なお、第二柱梁架構200を構成する第二梁230の上面133とスラブ50との隙間272を十分に確保することで、スラブ50からの鉛直荷重を受けない又は殆ど受けないようにできる。また、スラブ50からの鉛直荷重を受けない又は殆ど受けないようにできる隙間272は、スラブ50の撓みを計算することで求めることができる。
By sufficiently securing a
一方、水平剛性が高い木質の第二柱梁架構200が地震時荷重を主に負担し、水平剛性が小さく第二柱梁架構200と構造的に絶縁された不燃性の第一柱梁架構100は地震時荷重の負担が少ない。
On the other hand, the wooden second
ここで、第二柱梁架構200と第一柱梁架構100とがそれぞれ負担する地震荷重は、基本的には水平剛性比となる。本実施形態では、第二柱梁架構200と第一柱梁架構100との水平剛性比は10対1程度であるので、第二柱梁架構200と第一柱梁架構100とが負担する地震荷重比も10対1程度になる。
Here, the seismic load borne by the second
なお、第二柱梁架構200と第一柱梁架構100とがそれぞれ負担する地震荷重は、水平剛性比のみで決定されるものではない。例えば、第一柱120と第一梁130との接合構造及び第二柱220と第二梁230との接合構造、例えば、ピン接合、半剛接合及び剛接合等によっても影響を受ける。
The seismic load borne by the second
このように、不燃性の第一柱梁架構100が長期荷重を主に負担し、木質の第二柱梁架構200が地震時荷重を主に負担する。また、火災時において、仮に木質の第二柱梁架構200が燃焼し消失しても、不燃性の第一柱梁架構100は燃え残り、建物10は自立する。
As described above, the nonflammable first
したがって、第一柱梁架構100は長期荷重を負担可能な部材断面を有していればよい。言い換えると、第一柱120及び第一梁130は長期荷重を負担可能な部材断面を有していればよい。
Therefore, the first
一方、第二柱梁架構200は地震時荷重を負担可能な部材断面を有していていればよい。言い換えると、第二柱220及び第二梁230は地震時荷重を負担可能な部材断面を有していていればよい。
On the other hand, the second
したがって、第一柱梁架構100及び第二柱梁架構200は、言い換えると、第一柱120、第一梁130、第二柱220及び第二梁230は、それぞれ効率的な部材断面とすることができ、長期荷重を芯材が可燃性の木質の構造材が負担する場合と比較し、架構12の部材断面、すなわち柱20及び梁30の部材断面を小さくできる。
Therefore, in the first
また、第一柱梁架構100を構成する第一柱120及び第一梁130は、木質材よりも圧縮力に対する性能に優れる鉄筋コンクリートで構成されているので、長期荷重を負担する第一柱梁架構100の部材断面を小さくできる。
Further, since the
また、第二柱梁架構200と、第一柱梁架構100及びスラブ50との間の隙間252、262、272に発砲スチロール材250、260、270を設けることで、第二柱梁架構200と、第一柱梁架構100及びスラブ50とを容易に構造的に絶縁することができる。
Further, by providing the foamed
[変形例]
次に、本実施形態の変形例について説明する。
[Modification example]
Next, a modified example of this embodiment will be described.
(第一変形例)
図10に示す第一変形例の架構13の架構構造15では、第二柱梁架構200に方杖280が設けられている。具体的は、架構構造15を構成する第二柱220と第二梁230との仕口部の近傍に両者に接合された方杖280が設けられている。
(First modification)
In the
このように、第二柱梁架構200に方杖280を設けることで、第二柱梁架構200の水平剛性が高くなる。よって、部材断面を抑制しつつ、第二柱梁架構200が負担可能な地震時荷重を大きくできる。
By providing the
(第二変形例)
図11に示す第二変形例の架構17の架構構造19では、第一柱梁架構101を構成する第一梁330は、鉄骨、本変形例ではH形鋼で構成されている。なお、第一柱梁架構101を構成する第一柱120(図1参照)は鉄筋コンクリート造である。
(Second modification)
In the
架構17を構成する梁31は、前述のH形鋼で構成された第一梁330と、木質の第二梁230と、梁側部350と、で構成されている。
The beam 31 constituting the
H形鋼で構成された第一梁330は、上側のフランジ332の上面333でスラブ50の荷重を支持している。なお、第一梁330の上側のフランジ332の上面333に、スラブ50に埋設するスタッド等が設けられていてもよい。
The
また、第一梁330の下側のフランジ332の下面331と第二梁230の底上面232との間は隙間262が形成され、その隙間262には絶縁材の一例としての発砲スチロール材260が設けられている。
Further, a
梁側部350は、H形鋼で構成された第一梁330のウエブ334の両側で上下のフランジ332間に設けられ、コンクリート、セメント、モルタル、石こう、石こうボード、ケイカル板及びロックウール等の耐熱材で構成されている。
The
このように、第一梁330のウエブ334の両側で上下のフランジ332間に耐熱材で構成された梁側部350を設けることで、H形鋼で構成された第一梁330の耐火性能が向上する。
In this way, by providing the
<その他>
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
<Others>
The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態では、不燃性の第一柱梁架構100は、鉄筋コンクリート造であったが、これに限定されない。鉄骨鉄筋コンクリート造又は鉄骨造であってもよい。あるいは、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート及び鉄骨鉄筋コンクリート以外の不燃材で構成されていてもよい。別の観点から説明すると、第一柱梁架構100は、不燃性と鉛直荷重の支持を担保できる範囲において、別の材料で代替してもよい。また、第一柱と第一梁とが異なる材質で構成されていてもよい。なお、前述の第二変形例は、第一柱と第一梁とが異なる材質で構成されている例である。
For example, in the above embodiment, the nonflammable first
ここで、第一柱梁架構100を構成する第一柱及び第一梁の少なくとも一方が、鉄骨材で構成されている場合、鉄骨材には耐火被覆等が必要な場合がある。なお、前述の第二変形例の梁側部350は、耐火被覆として機能する。
Here, when at least one of the first column and the first beam constituting the first
また、例えば、上記実施形態では、第二柱梁架構200と、第一柱梁架構100及びスラブ50との間の隙間252、262、272に発砲スチロール材250、260、270を設けることで、第二柱梁架構200と、第一柱梁架構100及びスラブ50とを構造的に絶縁したたが、これに限定されない。発砲スチロール材250、260、270以外の絶縁材、例えば、ウレタンスポンジ等であってもよい。
Further, for example, in the above embodiment, the
また、第二柱梁架構200と、第一柱梁架構100及びスラブ50との間に隙間252、262、272のみを設けて、第二柱梁架構200と第一柱梁架構100及びスラブ50とを構造的に絶縁してもよい。要は、第二柱梁架構200と、第一柱梁架構100及びスラブ50との間で、荷重の伝達が行われない又は殆ど行われない構造であればよい。
Further, only
更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。実施形態及び変形例等は、適宜、組み合わされて実施可能である。 Further, it can be carried out in various embodiments without departing from the gist of the present invention. The embodiments, modifications, and the like can be combined and implemented as appropriate.
10 建物
12 架構
13 架構
14 架構構造
15 架構構造
17 架構
19 架構構造
20 柱
30 梁
31 梁
50 スラブ
100 第一柱梁架構
101 第一柱梁架構
102 外面
120 第一柱
130 第一梁
200 第二柱梁架構
220 第二柱
230 第二梁
250 発砲スチロール材(絶縁材の一例)
252 隙間
260 発砲スチロール材(絶縁材の一例)
262 隙間
270 発砲スチロール材(絶縁材の一例)
272 隙間
280 方杖
330 第一梁
10
252
262
272
Claims (3)
前記第一柱梁架構の外面を覆い、前記第一柱梁架構よりも水平剛性が大きく、前記第一柱梁架構及び前記スラブと構造的に絶縁されて設けられた木質の第二柱梁架構と、
を備えた架構構造。 A non-combustible first column beam frame that receives a vertical load from the slab,
A wooden second column beam frame that covers the outer surface of the first column beam frame, has higher horizontal rigidity than the first column beam frame, and is structurally insulated from the first column beam frame and the slab. When,
Frame structure with.
請求項1に記載の架構構造。 The second column beam frame is structurally insulated from both of the first column beam frame and the slab by providing a gap or an insulating material.
The frame structure according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載の架構構造。 The first column-beam frame is composed of any of reinforced concrete, steel-framed reinforced concrete, and steel frame.
The frame structure according to claim 1 or 2.
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