JP2023128443A - 建物 - Google Patents

Abstract

【課題】応力バランスにばらつきが生じ難い建物を提供する。【解決手段】建物は、鉄骨材（桁行材２２）で一体的に組まれた屋根２０と、屋根２０の長手方向に沿って間隔をあけて配置され、屋根２０を支持する鉄骨柱（柱３０）と、鉄骨柱間に架け渡された鉄骨梁（梁４０及び５０）と、上下方向及び横方向における複数の鉄骨梁に設けられ、鉄骨柱間の応力伝達を抑制する変位吸収部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、建物に関する。

下記特許文献１には、鉄骨が温度変化により長手方向に伸縮しても、その伸縮を吸収することができ、かつ鉄骨の長手方向以外の動きを拘束することができる鉄骨の接合構造が示されている。この鉄骨の接合構造では、大梁に設けられた鉄骨支持金物に長孔のピン孔が設けられ、また、このピン孔に、小梁に設けられた規制ピンが挿通されることで、小梁の長手方向の移動を許容している。

特開２０１６－６９８８９号公報

上記特許文献１の鉄骨の接合構造によれば、小梁が熱伸びした場合に、その熱伸びを吸収して、大梁と小梁との接合部に生じる応力を低減できる。しかし、このような構成を建物の特定箇所に部分的に適用した場合、当該部分に変形が集中して、建物全体の応力バランスが悪くなる可能性がある。

このため、建物を構成する鋼材の熱伸縮を吸収する熱逃げ部の計画においては、建物の全体構造を考慮して、建物の応力バランスにばらつきが生じ難い熱逃げ部の配置が求められている。

本発明は、上記事実を考慮して、応力バランスにばらつきが生じ難い建物を提供することを目的とする。

請求項１の建物は、鉄骨材で一体的に組まれた屋根と、前記屋根の長手方向に沿って間隔をあけて配置され、前記屋根を支持する鉄骨柱と、前記鉄骨柱間に架け渡された鉄骨梁と、上下方向及び横方向における複数の前記鉄骨梁に設けられ、前記鉄骨柱間の応力伝達を抑制する変位吸収部と、を備えている。

請求項１の建物では、屋根が、鉄骨材で一体的に組まれている。すなわち、屋根が複数に分割されておらずエキスパンションジョイントが設けられていないので面剛性が高い。このため、地震時に建物に入力された水平力を鉄骨柱等の構造躯体へ伝達できる。

一方、屋根の熱伸縮を吸収するエキスパンションジョイントがないことにより、外気温の変化による屋根の鉄骨材の伸縮によって、屋根を支持する鉄骨柱の柱頭部には、水平力が作用する。この水平力によって、鉄骨柱及び鉄骨梁で形成された架構には、応力が発生する。

しかし、上下方向及び横方向における複数の鉄骨梁に、鉄骨柱間の応力伝達を抑制する変位吸収部が設けられている。これにより、屋根の熱伸縮を、上下方向及び横方向の複数箇所に配置された変位吸収部で総体的に吸収することができる。このため、建物の応力バランスにばらつきが生じ難い。

すなわち、変位吸収部が、上下方向の一箇所や横方向の一箇所のみに設けられている構成と比較して、建物の応力バランスにばらつきが生じ難い。また、屋根を支持する鉄骨柱が変位吸収部のない梁のみで接合された建物構造と比較すると、屋根の熱伸縮が建物に与える影響を低減できる。

請求項２の建物は、請求項１に記載の建物において、複数の前記鉄骨柱と前記鉄骨柱に架け渡された前記鉄骨梁とでユニット柱が形成され、前記変位吸収部は、前記ユニット柱同士を連結する前記鉄骨梁に設けられている。

請求項２の建物においては、複数の鉄骨柱によってユニット柱が形成されている。また、変位吸収部は、ユニット柱同士を連結する前記鉄骨梁に設けられている。このため、変位吸収部が上下方向に沿って並んで配置されている。これにより変位吸収部が散在している構成と比較して、屋根を支える架構が安定する。

請求項３の建物は、請求項１または２に記載の建物において、前記変位吸収部は、前記鉄骨梁の延設方向に沿う長孔が形成され、前記鉄骨柱に取り付けられたプレートと、前記長孔へ挿通され、前記プレートと前記鉄骨梁とを連結するボルトと、を含んで構成されている。

請求項３の建物においては、変位吸収部が、長孔にボルトが挿通されて形成されている。このため、鉄骨柱と鉄骨梁との相対変位であって、長孔の長手方向に沿う変位を許容できる。

請求項４の建物は、請求項１～３の何れか１項に記載の建物において、前記鉄骨柱又は前記鉄骨梁に接合された外壁材を有し、互いに隣り合う前記外壁材は互いに離間して配置され、互いに隣り合う前記外壁材同士の隙間には伸縮目地材が配置されている。

請求項４の建物において、外壁材は互いに離間して配置されている。このため、鉄骨柱間の水平距離が収縮しても外壁材同士の隙間の幅で収縮代を吸収できるため、外壁材の損傷が抑制される。また、外壁材同士の隙間には伸縮目地材が配置されている。このため、鉄骨柱間の水平距離が伸びて外壁材同士の隙間の幅が広がっても、目地の防水性を維持できる。

請求項５の建物は、前記鉄骨梁にはスラブが架け渡されていない。

請求項５の建物では、鉄骨梁の上にスラブが架け渡されていない。このため、スラブによって鉄骨梁の変位が拘束されない。これにより、上下方向の複数箇所に配置された変位吸収部が、屋根の変位を吸収し易く、建物の応力バランスにばらつきが生じ難い。

本発明によると、応力バランスにばらつきが生じ難い建物を提供することができる。

本発明の実施形態に係る建物の軸組みを示す立面図である。 本発明の実施形態に係る建物の屋根を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る建物の内部構造を示す平面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る建物における変位吸収部を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 本発明の実施形態に係る建物における外壁の目地構造を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る建物の軸組みが熱によって変位している状態の一例を示す立面図である。

以下、本発明の実施形態に係る建物について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。但し、明細書中に特段の断りが無い限り、各構成要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。

また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的の範囲内において構成を省略する又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。

各図面において矢印Ｘ、Ｙで示す方向は水平面に沿う方向であり、互いに直交している。また、矢印Ｚで示す方向は鉛直方向（上下方向）に沿う方向である。各図において矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示される各方向は、互いに一致するものとする。

＜建物＞
図１には、本発明の実施形態に係る建物１０の軸組図が示されている。詳しくは後述するが、建物１０には、建物１０の略全体に亘って形成され、建物１０を構成する諸鋼材（後述する桁行材２２、梁４０及び５０）の熱変位を吸収する熱変位吸収構造が適用されている。この建物１０は、屋根２０と、柱３０と、梁４０及び５０と、ブレース３２と、を備えて形成されている。

なお、図１においては、梁５０の一端と柱３０との接合部Ｊ３に隙間が設けられているが、この隙間は、後述する変位吸収部６０の構成を模式的に示したものであり、梁５０の一端と柱３０とが接合されていない状態を示すものではない。

（屋根）
屋根２０は、一例として傾斜のない平屋根とされ、図２に示すように、桁行材２２、梁材２４及び水平ブレース２６を組み付けて、平面視で長方形状に形成されている。なお、屋根２０は、傾斜を有した勾配屋根としてもよい。

桁行材２２（桁行材２２Ａ及び２２Ｂ）は、屋根の長手方向（Ｘ方向）に沿うＨ形鋼であり、Ｙ方向に所定の間隔で配置されている。梁材２４は、屋根の短手方向（Ｘ方向）に沿うＨ形鋼であり、Ｘ方向に所定の間隔で配置されている。なお、桁行材２２及び梁材２４は、本発明における鉄骨材の一例である。

図２に示す接合部Ｊ１では、柱３０に桁行材２２Ａ及び梁材２４が架け渡されている（柱３０が通し材）。また、接合部Ｊ２では、梁材２４に桁行材２２Ｂが架け渡されている（梁材２４が通し材）。

水平ブレース２６は、桁行材２２及び梁材２４で囲まれた水平構面に斜めに架け渡されたブレースであり、Ｈ形鋼、山形鋼、鋼棒など各種の鋼材を用いて形成することができる。

以上説明したように、屋根２０は、桁行材２２、梁材２４及び水平ブレース２６によって一体的に組まれている。「一体的に組まれている」とは、屋根２０が不可分であることを示しており、例えばエキスパンションジョイントで連結された２つの部分によって形成された屋根は含まれない。

（柱）
図１に示すように、柱３０は、屋根２０の長手方向に沿って間隔をあけて配置されたＨ形鋼の柱である。また、図３に示すように、柱３０は、建物１０の外周部の他、建物１０の内部空間にも配置されている。なお、柱３０は、本発明における鉄骨柱の一例である。

柱３０の柱脚部は、建物１０の基礎に固定されている。柱３０の柱頭部には、屋根２０が固定されている。

（梁）
梁４０及び５０は、互いに隣り合う柱３０間に架け渡されたＨ形鋼の梁である。梁４０は、後述する変位吸収部６０（図４参照）が設けられていない梁であり、両端部に接合された２本の柱３０との間で応力を伝達することができる。一方、梁５０は、後述する変位吸収部６０が設けられている梁であり、両端部に接合された２本の柱３０との間で応力伝達を抑制することができる。

これらの梁４０及び５０は、柱３０と同様に、建物１０の外周部の他、建物１０の内部空間にも配置されている。建物１０の内部空間において、梁４０及び５０は、建物１０の長手方向に沿って配置されている。なお、梁４０及び５０は、本発明における鉄骨梁の一例である。

図４には、図１及び図３に示す接合部Ｊ３の拡大図が示されている。この図に示されるように、梁４０及び５０は、Ｈ形鋼を形成するウェブの面内方向（即ち強軸方向）が水平方向に沿うように配置された中間梁である。

図１に示すように、梁４０及び５０は、それぞれ、建物１０の上下方向に３本連続して配置されている。なお、建物１０の高さ等に応じて、上下方向における梁４０及び５０の数は、適宜増減できる。

また、梁４０は、建物１０の長手方向（Ｘ方向）に２本連続して配置されている。一方、梁５０は、２本の梁４０毎に１本配置されている。換言すると、建物１０の長手方向に２スパンの梁４０と１スパンの梁５０とが、交互に配置されている。なお、建物１０の規模に応じて、梁４０及び梁５０の数量は適宜増減できる。

（変位吸収部）
図４に示すように、梁５０の一端には、変位吸収部６０が設けられている。変位吸収部６０は、柱３０に接合されたプレート６２と、プレート６２に形成された長孔６４と、長孔６４へ挿通されたボルト６６と、ナット６８と、を含んで構成されている。

プレート６２は、柱３０の両フランジ及びウェブへ溶接され、面内方向が水平方向に沿う鋼製の板材である。プレート６２は、柱３０の外側へ突出して形成され、突出部分には、梁５０の延設方向に沿う長孔６４が形成されている。

長孔６４には、ボルト６６が挿通されている。ボルト６６は、梁５０のウェブに形成された貫通孔に挿通する。ボルト６６には、ナット６８が捩じ込まれている。

変位吸収部６０においては、以上の構成により、柱３０と梁５０との相対変位（梁５０の延設方向に沿う変位）が許容されるため、柱３０と梁５０との間の長孔６４の長軸方向に沿う応力伝達が抑制される。

（接合部）
梁５０の他端と柱３０とは、接合部７０によって接合されている。接合部７０は、柱３０に接合されたプレート７２と、プレート７２及び梁５０のウェブを固定するボルト７６及びナット７８と、を含んで構成されている。プレート７２及び梁５０のウェブに形成され、ボルト７６が挿通する貫通孔は、長孔ではない。なお、梁４０の両端と柱３０とは、接合部７０によって接合されている。

接合部７０においては、以上の構成により、柱３０と、梁５０及び４０と、の相対変位（梁５０及び４０の延設方向に沿う変位）が許容されないため、柱３０と、梁５０及び４０と、の間で応力が伝達される。

（ユニット柱）
ここで、図１に示すように、建物１０の長手方向に連続して配置された３本の柱３０と、これらの柱３０に架け渡された梁４０とを、ユニット柱３０Ａと称す。ユニット柱３０Ａを構成する柱３０同士は、互いに変位吸収部６０が設けられていない梁４０で連結されているため、梁４０を介して応力を伝達することができる。

また、ユニット柱３０Ａにおいて、柱３０と梁４０とで形成された構面には、ブレース３２が配置されている。ブレース３２は、柱３０と梁４０とで形成された構面に千鳥状に配置されている。なお、ブレース３２の配置は、図１に示した配置に限定されるものではない。

このため、ユニット柱３０Ａは、柱３０が梁５０で連結された構成と比較して、また、ブレース３２が設けられていない構成と比較して、面内剛性が高い。

（外壁材）
図１において図示は省略されているが、柱３０、梁４０又は５０には、図５に示す外壁材８０が金物などを用いて接合されている。外壁材８０を、図２に示す柱３０、梁４０及び５０の何れに接合するかは、外壁材８０の大きさによって、適宜決定することができる。外壁材８０としては、例えばＡＬＣ（Autoclaved Lightweight aerated Concrete）パネル、ＥＣＰ（Extruded Cement Panel）など、各種の材料を用いることができる。

図３に示す接合部Ｊ３においては、図５に示すように、互いに隣り合う外壁材８０は互いに離間（梁５０の延設方向に沿って離間）して配置され、互いに隣り合う外壁材８０同士の隙間には、バックアップ材８２及び伸縮目地材の一例としてのシーリング材８４が配置されている。

これにより、シーリング材８４は、梁５０の延設方向の両端面が外壁材８０に接着され、梁５０の延設方向と直交する方向の両端面が外壁材８０に非接着とされた２面接着の構成とされている。

このため、梁４０、５０の伸縮及び変位、柱３０の変位に伴って、互いに隣り合う外壁材８０同士の隙間の間隔が追随して変位することができる。

（内部空間）
図３に示すように、建物１０の内部空間には、梁４０及び５０が、建物１０の長手方向に沿って架け渡されている。一方、梁４０及び５０は、建物１０の短手方向に沿って架け渡されていない。また、建物１０の内部空間に配置された梁４０及び５０にはスラブが架け渡されていない。すなわち、建物１０は、平屋建ての建物である。なお、屋根２０にはスラブを架け渡してもよい。

建物１０の内部空間には、ラック９０が収容されている。また、建物１０の内部には、ラック９０に加えて制御装置や通信装置等が収容されている。これにより、建物１０は、物資の入出庫や在庫管理を半自動又は全自動化した自動倉庫として用いられている。

ラック９０は、建物１０の長手方向の略全長に亘って配置されている。また、ラック９０は、建物１０の内部空間に配置された梁４０及び５０の、上下方向の複数スパンに亘る高さとされている。なお、建物１０に収容される収容物はラック９０に限定されるものではなく、建物１０の用途も、自動倉庫に限定されるものではない。

＜作用及び効果＞
本発明の実施形態に係る建物では、図３に示すように、梁４０及び５０の上にスラブが架け渡されていないため、建物１０に作用した水平力は、建物１０の内部空間において伝達されにくい。

しかしながら、図２に示すように、屋根２０が、鉄骨材である桁行材２２、梁材２４及び水平ブレース２６を用いて一体的に組まれている。すなわち、屋根２０が複数に分割されておらずエキスパンションジョイントが設けられていないので面剛性が高い。このため、地震時に建物１０に入力された水平力を、屋根２０を介して図１に示す柱３０等の構造躯体へ伝達できる。

一方、屋根２０には、熱伸縮を吸収するエキスパンションジョイントがないことにより、外気温の変化に応じて屋根２０の桁行材２２、梁材２４及び水平ブレース２６が伸縮する。このうち、例えば桁行材２２の伸縮によって、屋根２０を支持する柱３０の柱頭部には、桁行材２２の長手方向に沿う水平力が作用する。この水平力によって、柱３０、梁４０、５０及びブレース３２で形成された架構には、応力が発生する。

ここで、上下方向及び横方向における複数の梁５０に、柱３０間の応力伝達を抑制する変位吸収部６０（図４参照）が設けられている。変位吸収部６０は、図１に示すように、梁５０の一方の端部である接合部Ｊ３に形成されている。

これにより、梁４０及び５０の熱伸縮を、変位吸収部６０で吸収することができる。また、屋根２０の熱伸縮を、上下方向及び横方向の複数箇所に配置された変位吸収部６０で総体的に吸収することができる。

すなわち、例えば図６に示すように、建物１０の周囲の外気温が高くなった際に、梁４０及び５０が熱伸びする。このとき、梁５０には、変位吸収部６０が設けられているため、図４に示す梁５０と柱３０とが相対的に近づく方向に移動することにより、梁４０及び５０の熱伸びが吸収される。

また、図６に示すように、建物１０の周囲の外気温が高くなった際に、屋根２０が熱伸びする。このとき、柱３０の柱頭部が、屋根２０の熱伸びに応じて変位する。一方、柱３０の柱脚部は基礎に固定されているため、変位し難い。

このとき、上下方向及び横方向の複数箇所に設けられた梁５０に変位吸収部６０が設けられているため、図４に示す梁５０と柱３０とが相対的に近づく方向に移動することにより、梁４０及び５０の熱伸びが吸収される。

このように、本発明の実施形態に係る建物では、梁４０及び５０自体の熱伸縮、並びに、屋根２０の熱伸縮を、複数個所の変位吸収部６０によって吸収することができる。このため、建物１０の応力バランスにばらつきが生じ難い。

すなわち、変位吸収部６０が、上下方向の一箇所や横方向の一箇所のみに設けられている構成と比較して、建物１０の応力バランスにばらつきが生じ難い。また、屋根２０を支持する柱３０が、変位吸収部６０のない梁４０のみで接合された建物構造と比較すると、屋根２０の熱伸縮が建物１０に与える影響を低減できる。

また、本発明の実施形態に係る建物では、図１に示すように、複数の柱３０によってユニット柱３０Ａが形成されている。また、変位吸収部６０（図４参照）は、ユニット柱３０Ａ同士を連結する梁５０（接合部Ｊ３）に設けられている。このため、変位吸収部６０が上下方向に並んで形成されている。これにより変位吸収部６０が散在している構成と比較して、屋根２０を支える架構が安定する。

また、本発明の実施形態に係る建物では、図４に示すように、変位吸収部６０が、長孔６４にボルト６６が挿通されて形成されている。このため、柱３０と梁５０との相対変位であって、長孔６４の長手方向に沿う変位を許容できる。

また、接合部Ｊ３において、外壁材８０同士の隙間には２面接着のシーリング材８４が配置されている。このため、柱３０間の水平距離が伸びて外壁材８０同士の隙間の幅が広がっても、目地の防水性を維持できる。また、外壁材８０自体の熱伸縮を吸収することもできる。

また、本発明の実施形態に係る建物では、図３に示すように、梁４０及び５０の上にスラブが架け渡されていない。このため、スラブによって鉄骨梁の変位が拘束されない。これにより、上下方向の複数箇所に配置された変位吸収部６０が、屋根２０の変位を吸収し易い。このため、建物１０の応力バランスにばらつきが生じ難い。

また、本実施形態においては、建物１０の内部にスラブを備えないものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば建物１０の内部の梁４０及び５０には、スラブを架け渡してもよい。この場合、スラブには、エキスパンションジョイントを設けて、梁４０及び５０の熱伸縮を吸収させる。

２０ 屋根
２２ 桁行材（鉄骨材）
２２Ａ 桁行材（鉄骨材）
２２Ｂ 桁行材（鉄骨材）
２４ 梁材（鉄骨材）
３０ 柱（鉄骨柱）
３０Ａ ユニット柱
４０ 梁（鉄骨梁）
５０ 梁（鉄骨梁）
６０ 変位吸収部
６２ プレート
６２Ａ プレート
６４ 長孔
６６ ボルト
８０ 外壁材
８４ シーリング材（伸縮目地材）

Claims (5)

1. 鉄骨材で一体的に組まれた屋根と、
   前記屋根の長手方向に沿って間隔をあけて配置され、前記屋根を支持する鉄骨柱と、
   前記鉄骨柱間に架け渡された鉄骨梁と、
   上下方向及び横方向における複数の前記鉄骨梁に設けられ、前記鉄骨柱間の応力伝達を抑制する変位吸収部と、
   を備えた建物。
2. 複数の前記鉄骨柱と前記鉄骨柱に架け渡された前記鉄骨梁とでユニット柱が形成され、
   前記変位吸収部は、前記ユニット柱同士を連結する前記鉄骨梁に設けられている、
   請求項１に記載の建物。
3. 前記変位吸収部は、
   前記鉄骨梁の延設方向に沿う長孔が形成され、前記鉄骨柱に取り付けられたプレートと、
   前記長孔へ挿通され、前記プレートと前記鉄骨梁とを連結するボルトと、を含んで構成されている、請求項１または２に記載の建物。
4. 前記鉄骨柱間には外壁材が架け渡され、
   互いに隣り合う前記外壁材は互いに離間して配置され、
   互いに隣り合う前記外壁材同士の隙間には伸縮目地材が配置されている、
   請求項１～３の何れか１項に記載の建物。
5. 前記鉄骨梁にはスラブが架け渡されていない、
   請求項１～４の何れか１項に記載の建物。