JP2023058356A - 構造物、及び構造物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】柱梁の接合構造を簡素化しつつ、基礎の経済性を高めることを目的とする。【解決手段】構造物１０は、平面視にて矩形状の独立基礎２０と、独立基礎２０の四隅にそれぞれ立てられる４本の柱３０と、隣り合う柱３０にそれぞれ架設され、平面架構５２を構成する複数の梁５０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、構造物、及び構造物の施工方法に関する。

構造物の基礎形式として、独立基礎が知られている（例えば、特許文献１,２参照）。

また、複数の柱材で構成される組柱が知られている（例えば、特許文献１,３参照）。

特開２００２－２４２３０４号公報 特開２００６－３４８５３１号公報 特開２００９－０９７２３７号公報

独立基礎は、布基礎やベタ基礎と比較して、コンクリートの数量が少なく、経済性に優れている。

しかしながら、独立基礎は、柱毎に設けられるため、柱の本数が増加すると、独立基礎の数も増加して経済性が低下する可能性がある。

この対策として、例えば、柱の断面積を大きくし、柱の本数を減らすことが考えられる。

しかしながら、柱の断面積が大きくなると、柱梁の接合構造が複雑化する可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、柱梁の接合構造を簡素化しつつ、基礎の経済性を高めることを目的とする。

請求項１に記載の構造物は、平面視にて矩形状の独立基礎と、前記独立基礎の四隅にそれぞれ立てられる４本の柱と、隣り合う前記柱にそれぞれ架設され、平面架構を構成する複数の梁と、を備える。

請求項１に係る構造物によれば、平面視にて矩形状の独立基礎の四隅に、４本の柱がそれぞれ立てられる。つまり、４本の柱が１つの独立基礎によって支持される。これにより、本発明では、１本の柱を独立基礎で支持する場合と比較して、柱の断面積を大きくせずに、独立基礎の数を低減することができる。

したがって、構造物の基礎の経済性を高めることができる。また、柱の断面積を大きくする必要がないため、柱梁の接合構造を簡素化することができる。

このように本発明では、柱梁の接合構造を簡素化しつつ、基礎の経済性を高めることができる。

また、本発明では、柱の断面積を大きくする必要がないため、柱に市中材（規格材）が使用可能になる。したがって、柱の材料コストを削減することができる。

さらに、隣り合う柱には、平面架構を構成する複数の梁がそれぞれ架設される。これにより、４本の柱で構成される組柱としての剛性が高められるため、各柱の断面積を小さくすることができる。したがって、柱梁の接合構造をさらに簡素化することができる。

しかも、独立基礎の四隅に４本の柱をそれぞれ立てることにより、４本の柱で囲まれたスペースも利用することができる。

請求項２に記載の構造物は、請求項１に記載の構造物において、前記柱と前記梁とは、ピン接合される。

請求項２に係る構造物によれば、柱と梁とは、ピン接合される。これにより、柱梁の接合構造をさらに簡素化することができる。

請求項３に記載の構造物は、請求項１又は請求項２に記載の構造物において、水平二方向に配列される複数の前記独立基礎と、隣り合う前記独立基礎の間に設けられる土間コンクリートと、を備える。

請求項３に係る構造物によれば、複数の独立基礎が、水平二方向に配列される。また、隣り合う独立基礎の間には、土間コンクリートが設けられる。

このように独立基礎の間を土間コンクリートで埋めることにより、簡単な構成で床を形成することができる。

請求項４に記載の構造物の施工方法は、平面視にて矩形状の独立基礎の四隅に立てられた４本の柱の柱頭部に、平面視にて井桁状に接合された複数の梁の交差部を載置して接合する。

請求項４に係る構造物の施工方法によれば、複数の梁を、地組等によって平面視にて井桁状に予め接合しておくことにより、梁の揚重作業や高所作業が低減される。したがって、梁の施工性が向上する。

以上説明したように、本発明によれば、柱梁の接合構造を簡素化しつつ、基礎の経済性を高めることができる。

一実施形態に係る構造物の一階を示す平断面図である。 図１に示される独立基礎を示す縦断面図である。 図１に示される独立基礎を示す斜視図である。 図１に示される構造物の屋根の主要構造を示す平面図である。 図１に示される構造物の屋根を示す平面図である。 図３に示される梁の交差部と柱の柱頭部の接合部を示す縦断面図である。 図３に示される梁の交差部と柱の柱頭部の接合部を示す平断面図である。 一実施形態に係る梁の変形例を示す斜視図である。 図８に示される梁の施工過程を示す斜視図である。 基礎の参考例を示す縦断面図である。 基礎の参考例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る構造物について説明する。

図１には、本実施形態に係る構造物（建物）１０が示されている。構造物１０は、１階建て（平屋）とされている。この構造物１０は、例えば、店舗とされる。なお、構造物１０の用途は、店舗に限らず、適宜変更可能である。

（独立基礎）
図１に示されるように、構造物１０は、複数の独立基礎２０を備えている。複数の独立基礎２０は、水平二方向（矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向）に間隔を空けて配列されている。なお、本実施形態では、複数の独立基礎２０は、大きさ及び形状が同じとされており、水平二方向に等間隔で配列されている。

各独立基礎２０は、鉄筋コンクリート造のマットスラブとされており、地盤Ｇ（図２参照）上に設置されている。また、各独立基礎２０は、平面視にて、矩形状に形成されている。隣り合う独立基礎２０の間は、土間コンクリート２２が設けられている。

（土間コンクリート）
土間コンクリート２２は、鉄筋コンクリート造とされており、隣り合う独立基礎２０に亘って敷設されている。図２に示されるように、独立基礎２０の上面２０Ｕと土間コンクリート２２の上面２２Ｕとは、略面一とされている。これらの土間コンクリート２２及び独立基礎２０によって、構造物１０の一階の床が形成されている。

なお、土間コンクリート２２の上面２２Ｕと独立基礎２０の上面２０Ｕとは、略面一に限らず、土間コンクリート２２の上面２２Ｕと独立基礎２０の上面２０Ｕとの間に段差が形成されても良い。

（柱）
図３に示されるように、独立基礎２０の四隅には、柱３０がそれぞれ立てられている。これら４本の柱３０で囲まれたスペース（内側スペース）は、例えば、通路、設備、配管スペース、又は商品の陳列スペース等として利用可能とされる。なお、図３では、土間コンクリート２２の図示が省略されている。

図２に示されるように、柱３０は、例えば、Ｈ形鋼によって形成された鉄骨柱とされている。柱３０は、水平方向に互いに対向する一対のフランジ部３０Ａと、一対のフランジ部３０Ａを接続するウェブ部３０Ｂとを有している。また、柱３０の下面には、ベースプレート３２が設けられている。

ベースプレート３２は、例えば、平面視にて矩形状に形成されており、独立基礎２０の上面２０Ｕに載置されている。また、ベースプレート３２は、独立基礎２０に埋設されたアンカーボルト等の複数のアンカー部材３４にナット等によって固定されている。このベースプレート３２を介して、柱３０が独立基礎２０の上面２０Ｕに固定されている。

なお、独立基礎２０に対する柱３０の固定方法は、適宜変更可能である。

（座屈補剛材）
図３に示されるように、隣り合う柱３０は、座屈補剛材３６によって連結されている。座屈補剛材３６は、例えば、木材や形鋼等によって形成されている。また、座屈補剛材３６は、隣り合う柱３０の材軸方向の中央部にそれぞれ架設されている。この座屈補剛材３６によって、柱３０の座屈が抑制されている。

なお、座屈補剛材３６は、隣り合う柱３０の材軸方向の中央部に限らず、隣り合う柱３０の上部や下部に架設することも可能である。また、座屈補剛材３６は、必要に応じて設ければ良く、適宜省略可能である。

（耐震壁）
図１に示されるように、構造物１０の外周部に配置された独立基礎２０上には、耐震壁４０が設けられている。耐震壁４０は、例えば、ＣＬＴ等で形成された木質耐震壁とされている。この耐震壁４０は、構造物１０の外周に沿って配置されており、隣り合う柱３０に接合されている。

なお、耐震壁４０は、木質耐震壁に限らず、例えば、鋼製ブレース等であっても良い。また、耐震壁４０は、耐震部材の一例である。

（梁）
図３に示されるように、隣り合う柱３０には、梁５０がそれぞれ架設されている。梁５０は、例えば、Ｈ形鋼等によって形成された鉄骨梁とされている。各梁５０は、上下方向に互いに対向する一対のフランジ部５０Ａと、一対のフランジ部５０Ａを接続するウェブ部５０Ｂとを有している。

図４に示されるように、複数の梁５０は、平面視にて、井桁状に接合された屋根梁とされている。これらの梁５０によって、独立基礎２０上に平面架構５２が形成されている。この平面架構５２には、Ｘ型の水平ブレース５４が設けられている。なお、図３では、水平ブレース５４の図示が省略されている。また、水平ブレース５４は、適宜省略可能である。

図３に示されるように、本実施形態では、所定方向（矢印Ｘ方向）に延びる梁５０が、連続する通し梁５０Ｘとされている。また、所定方向と直交する方向（矢印Ｙ方向）に延びる梁５０が、通し梁５０Ｘを境に分割された分割梁５０Ｙとされている。

なお、以下では、通し梁５０Ｘ及び分割梁５０Ｙの総称を梁５０とする。また、梁５０の分割方法は、適宜変更可能である。

梁５０の交差部５０Ｐには、柱３０の柱頭部がそれぞれピン接合されている。具体的には、図６に示されるように、柱３０の柱頭部には、第一ガセットプレート６０が溶接等によって接合されている。第一ガセットプレート６０の断面形状（平断面形状）は、Ｔ字形状とされている。この第一ガセットプレート６０は、ベース部６０Ａ及びフランジ部６０Ｂを有している。

ベース部６０Ａは、柱３０のウェブ部３０Ｂの上端部に沿って配置されており、その下端部が柱３０のウェブ部３０Ｂに溶接されている。また、ベース部６０Ａは、通し梁５０Ｘのウェブ部５０Ｂに重ねられた状態で、ボルト６２及び図示しないナットによって接合されている。これにより、柱３０の柱頭部と梁５０の交差部５０Ｐとがピン接合されている。

なお、通し梁５０Ｘの下側のフランジ部５０Ａには、第一ガセットプレート６０が配置される切欠き５６が形成されている。

図７に示されるように、第一ガセットプレート６０のフランジ部６０Ｂは、ベース部６０Ａから一方の分割梁５０Ｙ側へ延出している。このフランジ部６０Ｂは、一方の分割梁５０Ｙのウェブ部５０Ｂに重ねられた状態で、ボルト６４及び図示しないナット６５によって接合されている。これにより、通し梁５０Ｘと一方の分割梁５０Ｙとがピン接合されている。

通し梁５０Ｘのウェブ部５０Ｂには、第二ガセットプレート６６が設けられている。第二ガセットプレート６６は、鋼板等によって形成されており、通し梁５０Ｘのウェブ部５０Ｂを挟んで、第一ガセットプレート６０と反対側に配置されている。この第二ガセットプレート６６の一端部は、通し梁５０Ｘのウェブ部５０Ｂに突き当てられた状態で、溶接等によって接合されている。

第二ガセットプレート６６の他端部は、通し梁５０Ｘのウェブ部５０Ｂから他方の分割梁５０Ｙ側へ延出している。この第二ガセットプレート６６は、他方の分割梁５０Ｙのウェブ部５０Ｂに重ねられた状態で、ボルト６８及びナット６９によって接合されている。これにより、通し梁５０Ｘと他方の分割梁５０Ｙとがピン接合されている。

なお、柱３０の柱頭部と梁５０の交差部５０Ｐとの接合構造は、適宜変更可能である。また、柱３０の柱頭部と梁５０の交差部５０Ｐとは、ピン接合に限らず、剛接合でも良い。これと同様に、通し梁５０Ｘと分割梁５０Ｙとは、ピン接合に限らず、剛接合でも良い。

図４に示されるように、隣り合う独立基礎２０の柱３０には、梁５０がそれぞれ架設されている。隣り合う梁５０は、複数の横座屈補剛材７０によって梯子状に連結されている。複数の横座屈補剛材７０は、例えば、木材や形鋼等によって形成されている。

複数の横座屈補剛材７０は、梁５０の長手方向に間隔を空けて配置されている。これらの横座屈補剛材７０によって、隣り合う梁５０の横座屈が抑制されている。

また、隣り合う梁５０及び横座屈補剛材７０によって形成された平面架構には、Ｘ型の水平ブレース７２が設けられている。これにより、隣り合う梁５０の剛性が高められている。また、隣り合う梁５０、横座屈補剛材７０、及び水平ブレース７２によって、隣り合う独立基礎２０上の柱３０に架設されるメガフレーム（メガ梁）が形成されている。

図５に示されるように、隣り合う梁５０には、小梁５８及び横座屈補剛材５９が架設されている。これらの梁５０、小梁５８、及び横座屈補剛材５９の上には、折板等の図示しない屋根材が敷設されている。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

図３に示されるように、本実施形態に係る構造物１０によれば、平面視にて矩形状の独立基礎２０の四隅に、４本の柱３０がそれぞれ立てられている。つまり、本実施形態では、４本の柱３０が１つの独立基礎２０によって支持されている。これにより、本実施形態では、１本の柱３０を独立基礎２０で支持する場合と比較して、柱３０の断面積を大きくせずに、独立基礎２０の数を低減することができる。

したがって、本実施形態では、柱３０の断面積が大きい場合と比較して、構造物１０の基礎の経済性を高めることができる。また、本実施形態では、柱３０の断面積を大きくする必要がないため、柱３０と梁５０との接合構造を簡素化することができる。

このように本実施形態では、柱３０と梁５０との接合構造を簡素化しつつ、構造物１０の基礎の経済性を高めることができる。

また、本実施形態では、柱３０の断面積を大きくする必要がないため、柱３０に市中材（規格材）が使用可能になる。したがって、柱３０の材料コストを削減することができる。

また、隣り合う柱３０には、平面架構５２を構成する複数の梁５０がそれぞれ架設されている。これにより、４本の柱３０で構成された組柱としての剛性が高められるため、各柱３０の断面積をさらに小さくすることができる。

さらに、隣り合う柱３０は、座屈補剛材３６によって連結されている。これにより、柱３０の座屈が抑制されるため、柱３０の断面積をさらに小さくすることができる。

さらにまた、図１に示されるように、構造物１０の外周部に配置された独立基礎２０上には、耐震壁４０が設けられている。耐震壁４０は、構造物１０の外周に沿って配置されており、隣り合う柱３０に接合されている。この耐震壁４０に地震力を負担させることにより、柱３０の断面積をさらに小さくすることができる。したがって、柱３０と梁５０との接合構造をさらに簡素化することができる。

しかも、独立基礎２０の四隅に４本の柱３０をそれぞれ立てることにより、４本の柱３０で囲まれたスペースも利用することができる。

また、図３に示されるように、複数の梁５０は、平面視にて井桁状に接合されている。これらの梁５０の交差部５０Ｐと柱３０の柱頭部とは、ピン接合とされている。これにより、梁５０の交差部５０Ｐと柱３０の柱頭部との接合構造をさらに簡素化することができる。

さらに、前述した耐震壁４０に地震力を負担させることにより、耐震性能を確保しつつ、梁５０の交差部５０Ｐと柱３０の柱頭部とをピン接合することができる。

また、図１に示されるように、複数の独立基礎２０は、水平二方向に配列されている。そして、隣り合う独立基礎２０の間には、土間コンクリート２２が設けられている。これらの独立基礎２０及び土間コンクリート２２によって、構造物１０の一階の床が形成されている。

このように独立基礎２０の間を土間コンクリート２２で埋めることにより、簡単な構成で構造物１０の一階の床を形成することができる。

さらに、形状及び大きさが同じ複数の独立基礎２０を水平二方向に等間隔で配列することにより、柱３０及び梁５０の寸法を同じにすることができる。したがって、柱３０及び梁５０の材料コストをさらに削減することができる。

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

先ず、構造物１０（梁５０）の施工方法の変形例について説明する。図８及び図９に示されるように、本変形例では、一対のユニット梁８０、及び複数の分割梁５０Ｙを用いる。なお、ユニット梁８０は、梁の一例である。

一対のユニット梁８０は、通し梁５０Ｘと、通し梁５０Ｘから両側へ延出する複数（本変形例では４本）の分割梁５０Ｙとを有している。これらの通し梁５０Ｘ及び複数の分割梁５０Ｙは、工場等において、予め溶接等によって接合されている。

なお、各ユニット梁８０において、通し梁５０Ｘにおける分割梁５０Ｙとの接合部（仕口部）を交差部５０Ｐという。また、ユニット梁８０の大きさは、搬送可能な範囲内で設定されている。

一対のユニット梁８０及び複数の分割梁５０Ｙは、現場に搬送され、地組工程において地組される。この地組工程では、一対のユニット梁８０を、平面視にて井桁状に組み合わせ、一方の分割梁５０Ｙ同士をボルト接合や溶接接合によってそれぞれ接合する。また、各ユニット梁８０の他方の分割梁５０Ｙに、分割梁５０Ｙをボルトや溶接接合によって接合する。

次に、図９に示されるように、平面視にて井桁状に接合（地組）された一対のユニット梁８０及び複数の分割梁５０Ｙを図示しない揚重機等によって揚重し、一対のユニット梁８０の交差部５０Ｐを、独立基礎２０上に立てられた４本の柱３０の柱頭部にそれぞれ載置して接合する。この際、柱３０の柱頭部とユニット梁８０の交差部５０Ｐとは、適宜ピン接合することが望ましい。

このように複数の一対のユニット梁８０及び分割梁５０Ｙを、地組等によって平面視にて井桁状に予め接合しておくことにより、通し梁５０Ｘ及び分割梁５０Ｙの揚重作業や高所作業が低減される。したがって、通し梁５０Ｘ及び分割梁５０Ｙの施工性が向上する。

次に、上記実施形態では、隣り合う独立基礎２０の間に土間コンクリート２２が設けられている。しかし、隣り合う独立基礎２０の間には、土間コンクリート２２に限らず、例えば、スラブ等が設けられても良い。

また、上記実施形態では、耐震部材が耐震壁４０とされている。しかし、耐震部材は、耐震壁４０に限らず、例えば、ブレース等であっても良い。また、耐震部材は、必要に応じて設ければ良く、適宜省略可能である。

（参考例）

次に、構造物１０の基礎の参考例について説明する。

図１０に示される参考例では、４本の柱３０が立てられる基礎が、基礎スラブ９０及び複数の基礎梁９２を有している。基礎スラブ９０は、鉄筋コンクリート造とされており、地盤Ｇ上に敷設されている。この基礎スラブ９０上には、複数の基礎梁９２が設けられている。

複数の基礎梁９２は、例えば、鉄筋コンクリート造とされており、平面視にて、井桁状に接合されている。これらの基礎梁９２の交差部上に柱３０が立てられている。また、複数の基礎梁９２によって囲まれた矩形状の内側領域には、スラブ（構造スラブ）９４が設けられている。

スラブ９４は、鉄筋コンクリート造とされている。また、スラブ９４は、基礎スラブ９０と対向して配置されている。このスラブ９４と基礎スラブ９０との間には、空間（ピット）が形成されている。

複数の基礎梁９２の外側領域には、土間コンクリート２２が設けられている。土間コンクリート２２の上面２２Ｕとスラブ９４の上面９４Ｕとは、面一とされている。これらの土間コンクリート２２及びスラブ９４によって、構造物１０の一階の床が形成されている。

このように基礎梁９２を用いることにより、マットスラブと比較して、コンクリートの打設量を低減することができる。

なお、図１１に示される参考例のように、フーチング１００によって基礎梁９２を支持することも可能である。この場合、基礎スラブ９０を捨てコンクリート１０２に置換することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、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ことは勿論である。

１０ 構造物
２０ 独立基礎
２２ 土間コンクリート
３０ 柱
５０ 梁
５０Ｐ 交差部
５０Ｘ 通し梁（梁）
５０Ｙ 分割梁（梁）
５２ 平面架構
８０ ユニット梁（梁）

Claims (4)

1. 平面視にて矩形状の独立基礎と、
   前記独立基礎の四隅にそれぞれ立てられる４本の柱と、
   隣り合う前記柱にそれぞれ架設され、平面架構を構成する複数の梁と、
   を備える構造物。
2. 前記柱と前記梁とは、ピン接合される、
   請求項１に記載の構造物。
3. 水平二方向に配列される複数の前記独立基礎と、
   隣り合う前記独立基礎の間に設けられる土間コンクリートと、
   を備える請求項１又は請求項２に記載の構造物。
4. 平面視にて矩形状の独立基礎の四隅に立てられた４本の柱の柱頭部に、平面視にて井桁状に接合された複数の梁の交差部を載置して接合する、
   構造物の施工方法。
   

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