JP2024016409A - 梁接合構造及び建築物 - Google Patents

Abstract

【課題】第一梁のせいと第二梁のせいとが等しい、又は第一梁のせいが第二梁のせいよりも小さい構造において、第二梁に生じる曲げモーメントを隣り合う第二梁に伝達させる構造とした梁接合構造及び建築物を提供することを目的とする。【解決手段】梁接合構造は、第一梁と、第一梁と交差し、第一梁を挟んで両側に端面を対向させて配置され、第一梁に端部が接合される第二梁と、を備えている。第一梁は、第一ウェブと、第一ウェブの下端部に設けられた第一下フランジと、を有している。第二梁は、第二ウェブと、第二ウェブの下端部に設けられた第二下フランジと、を有している。第一梁を挟んで配置された隣り合う第二梁は、第一下フランジの下方に配置された応力伝達部材によって第二下フランジ同士が接合されている。【選択図】図２

Description

本発明は、建築物を構成する梁接合構造及び梁接合構造を備えた建築物に関する。

従来、建築物の床構造は、梁を格子状に配置し、その上に鉄筋コンクリートの床スラブが構築されることにより形成される。例えば特許文献１に開示された梁接合構造は、Ｈ形鋼からなる第一梁と、Ｈ形鋼からなる第二梁と、がガセットプレートを介して接合された構成である。第二梁は、第一梁のウェブを挟んで両側に端面を対向させて配置されている。第一梁を挟んで配置された隣り合う第二梁は、第一梁のウェブを貫通して配置された板状の圧縮力伝達部材で接続されている。圧縮力伝達部材は、両端部が固定部とされ、２つの第二梁のそれぞれの下フランジにボルトを用いて固定されている。これにより、第二梁に生じる曲げモーメントを隣り合う第二梁に伝達させている。

特開２０２２－２５８０４号公報

特許文献１に開示された梁接合構造は、第一梁のせいの寸法が第二梁のせいの寸法よりも大きい構造において、第二梁に生じる曲げモーメントを隣り合う第二梁に伝達させる構成である。つまり、特許文献１には、第一梁のせいの寸法が第二梁のせいの寸法と等しい、又は第一梁のせいの寸法が第二梁のせいの寸法よりも小さい構造において、第二梁の端部に生じる曲げモーメントを隣り合う第二梁に伝達させる構成は開示されていない。このような構成は、他の文献においても開示されておらず、未だ見聞きしない。

本発明は上記課題を解決するものであって、第一梁のせいの寸法と第二梁のせいの寸法が等しい、又は第一梁のせいの寸法が第二梁のせいの寸法よりも小さい構造において、第二梁に生じる曲げモーメントを隣り合う第二梁に伝達させる構造とした梁接合構造及び建築物を提供することを目的とする。

本発明に係る梁接合構造は、第一梁と、前記第一梁と交差し、前記第一梁を挟んで両側に端面を対向させて配置され、前記第一梁に端部が接合される第二梁と、を備え、前記第一梁は、第一ウェブと、前記第一ウェブの上端部に設けられた第一上フランジと、前記第一ウェブの下端部に設けられた第一下フランジと、を有し、前記第二梁は、第二ウェブと、前記第二ウェブの上端部に設けられた第二上フランジと、前記第二ウェブの下端部に設けられた第二下フランジと、を有しており、前記第一梁を挟んで配置された隣り合う前記第二梁は、前記第一下フランジの下方に配置された応力伝達部材によって第二下フランジ同士が接合されているものである。

本発明に係る建築物は、上記梁接合構造を備えている。

本発明に係る梁接合構造及び建築物は、第一下フランジよりも下方に配置された応力伝達部材によって、第一梁を挟んで配置された隣り合う第二梁の第二フランジ部同士が接合されているので、第一梁のせいの寸法が第二梁のせいの寸法と等しい、又は第一梁のせいの寸法が第二梁のせいの寸法よりも小さい構成において、第二梁に生じる曲げモーメントを隣り合う第二梁に伝達させることができる。

実施の形態１に係る梁接合構造を示した斜視図である。 実施の形態１に係る梁接合構造であって、第一梁の長手方向から見た縦断面図である。 実施の形態１に係る梁接合構造であって、第二梁の長手方向から見た縦断面図である。 実施の形態１に係る梁接合構造の応力伝達部材を示した平面図である。 実施の形態１に係る梁接合構造の変形例であって、第一梁の長手方向から見た縦断面図である。 図５に示した梁接合構造に適用される応力伝達部材を示した平面図である。 実施の形態１に係る梁接合構造を適用した建築物の一例を概略的に示した平面図である。 実施の形態２に係る梁接合構造であって、第一梁の長手方向から見た縦断面図である。 実施の形態２に係る梁接合構造の変形例であって、第一梁の長手方向から見た縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。各図は模式的に示すものであって、各部材の相対的な大きさや板厚等は図示する寸法に限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る梁接合構造１００を示した斜視図である。図２は、実施の形態１に係る梁接合構造１００であって、第一梁１の長手方向から見た縦断面図である。図３は、実施の形態１に係る梁接合構造１００であって、第二梁２の長手方向から見た縦断面図である。図４は、実施の形態１に係る梁接合構造１００の応力伝達部材５を示した平面図である。図５は、実施の形態１に係る梁接合構造１００の変形例であって、第一梁１の長手方向から見た縦断面図である。図６は、図５に示した梁接合構造１００に適用される応力伝達部材５を示した平面図である。

本実施の形態１に係る梁接合構造１００では、図１～図３に示すように、第一梁１と、第二梁２と、の接合構造である。第二梁２は、第一梁１と交差し、第一梁１を挟んで両側に長手方向の端面を対向させて配置され、第一梁１に端部が接合されている。第一梁１は、一例として大梁である。第二梁２は、一例として小梁である。なお、第一梁１と第二梁２は、共に小梁でもよい。

第一梁１は、例えばＨ形鋼であり、第一ウェブ１０と、第一ウェブ１０の上端部に設けられた第一上フランジ１１と、第一ウェブ１０の下端部に設けられた第一下フランジ１２と、を有している。第二梁２も、例えばＨ形鋼であり、第二ウェブ２０と、第二ウェブ２０の上端部に設けられた第二上フランジ２１と、第二ウェブ２０の下端部に設けられた第二下フランジ２２と、を有している。第一梁１のせいの寸法と第二梁２のせいの寸法は、等しい構成とされている。なお、せいの寸法が等しいとは、厳密に等しいことに限定されず、公差がある場合も含むものとする。

図１～図３に示すように、第二梁２は、第一梁１に溶接接合されたガセットプレート３に第二ウェブ２０がボルト接合されることで、ガセットプレート３を介して第一梁１に接合されている。ガセットプレート３は、第一梁１の第一ウェブ１０の両面にそれぞれ配置されている。ガセットプレート３は、第一梁１の第一ウェブ１０、第一上フランジ１１の下面、及び第一下フランジ１２の上面に周縁が溶接され、先端面３０が第二梁２の長手方向の端部に向かって突き出している。ガセットプレート３の先端面３０には、複数のボルト孔３０ａが形成されている。一方、第二梁２の長手方向の端部には、第二ウェブ２０に複数のボルト孔（図示省略）が形成されている。第二梁２は、長手方向の端部において、第二ウェブ２０にガセットプレート３の先端面３０が重ねられ、互いのボルト孔に共通に通したボルト４０をナット４１で締結してボルト接合することにより、ガセットプレート３に接合される。

なお、ガセットプレート３と第二ウェブ２０とのボルト接合は、第一ウェブ１０の上下方向に沿って接合した複数のボルト４０からなるボルト群の中心が、第一ウェブ１０の中心よりも第一上フランジ１１側に位置するように、第一上フランジ１１側に偏った構成とされている。また、ボルト４０は、通常においては普通ボルトが用いられるが、高力ボルトを用いることもできる。また、ガセットプレート３と第二ウェブ２０とのボルト接合は、図示した構成に限定されない。例えば、ガセットプレート３の先端面３０を第一下フランジ１２の近傍まで形成し、第一上フランジ１１の近傍から第一下フランジ１２の近傍まで均一にボルト接合してもよい。

図１及び図２に示すように、第一梁１と第二梁２とが接合された状態において、第一上フランジ１１の上面と第二上フランジ２１の上面は、略面一となる。また、図２に示すように、第一梁１と第二梁２とが接合された状態において、第一下フランジ１２の下面と第二下フランジ２２の下面は、略面一となる。

そして、本実施の形態１に係る梁接合構造１００では、図２及び図３に示すように、第一梁１を挟んで配置された隣り合う第二梁２、２が、第一下フランジ１２よりも下方に配置された応力伝達部材５によって第二下フランジ２２、２２同士が接合されている。

応力伝達部材５は、図４に示すように、例えば長方形状の鋼板で構成されている。応力伝達部材５は、第二下フランジ２２に接合される各領域５０に複数のボルト孔５ａが形成されている。例えば図４に示すボルト孔５ａは、第二下フランジ２２に当接する各領域５０に、応力伝達部材５の長手方向に沿って２列で形成されている。一方、第二梁２の第二下フランジ２２には、応力伝達部材５のボルト孔５ａに対応する位置に複数のボルト孔（図示省略）が形成されている。応力伝達部材５は、上面を第二梁２の第二下フランジ２２の下面に当接させ、互いのボルト孔に共通に通したボルト６０をナット６１で締結してボルト接合することにより、第二下フランジ２２に接合される。このとき、応力伝達部材５の上面は、第一梁１の第一下フランジ１２の下面にも当接している。なお、ボルト６０は、通常においては普通ボルトが用いられるが、高力ボルトを用いることもできる。また、ボルト孔５ａの位置及び個数は、図示した構成に限定されず、第一梁１及び第二梁２の大きさ及び形状に応じて種々の態様で実施するものとする。また、応力伝達部材５を第二梁２の第二下フランジ２２に接合する手段は、図示したボルト接合に限定されない。例えば応力伝達部材５を第二梁２の第二下フランジ２２に溶接して接合することもできる。

なお、応力伝達部材５は、図５に示すように、第一梁１の第一下フランジ１２にボルト接合して、施工用の仮止めを行った後に、第二梁２の第二下フランジ２２にボルト接合してもよい。第一梁１の第一下フランジ１２に施工用の仮止めする理由は、施工性の向上と応力伝達部材５の座屈を抑制するためである。この場合、図６に示すように、応力伝達部材５は、第一下フランジ１２に当接する領域５１に複数のボルト孔５ｂが形成されている。一方、第一梁１の第一下フランジ１２には、応力伝達部材５のボルト孔５ｂに対応する位置に複数のボルト孔（図示省略）が形成されている。応力伝達部材５は、上面を第一梁１の第一下フランジ１２の下面に当接させ、互いのボルト孔に共通に通したボルト７０をナット７１で締結してボルト接合することにより仮止めされる。当該ボルト７０をナット７１は、応力伝達部材５を第二下フランジ２２に接合した後に、取り付けたままでよいし、取り外してもよい。なお、ボルト孔５ｂの位置及び個数は、図示した構成に限定されず、第一梁１及び第二梁２の大きさ及び形状に応じて種々の態様で実施するものとする。

また、応力伝達部材５は、図示した長方形状の鋼板に限定されず、例えば山形鋼、溝形鋼又はＴ形鋼等でもよい。要するに、応力伝達部材５は、第一梁１を挟んで配置された隣り合う第二梁２同士が、応力を伝達できればよい。

そして、図２に示すように、本実施の形態１に係る梁接合構造１００では、第一梁１の第一上フランジ１１の上面と、第二梁２の第二上フランジ２１の上面に、スタッドボルト８０が立設される。また、第一梁１と第二梁２とで形成された升目にデッキプレート等の床版（図示は省略）が設けられ、第一梁１、第二梁２及び床版の上方に鉄筋８１が配置される。そして、第一梁１、第二梁２及び床版の上面にコンクリート８２が打設され、コンクリート床スラブ８が形成される。コンクリート床スラブ８は、スタッドボルト８０により第一梁１と第二梁２と接続され、鉄筋８１により補強されている。コンクリート床スラブ８が荷重を受けると、鉄筋８１及びスタッドボルト８０を介して第一梁１と第二梁２に荷重が伝達されて曲げモーメントが生じる。

なお、第一梁１と第二梁２とを接合した後、床版の上面に打設したコンクリート８２が固まるまでは、ガセットプレート３と第二ウェブ２０とのボルト接合と、応力伝達部材５と第二下フランジ２２とのボルト接合と、で固定荷重による曲げモーメントを保持する必要がある。そこで、本実施の形態１に係る梁接合構造１００では、上記したように、ガセットプレート３と第二ウェブ２０とのボルト接合において、第一ウェブ１０の上下方向に沿って接合した複数のボルト４０からなるボルト群の中心が、第一ウェブ１０の中心よりも第一上フランジ１１側に位置するように、第一上フランジ１１側に偏った構成としている。つまり、ガセットプレート３のボルト群の中心と応力伝達部材５との距離を大きくとることで固定荷重に対する反力を大きくし、支持できるモーメントを大きくしている。なお、ボルト４０の個数及び位置は、固定荷重に応じて決定される。

ところで、第一梁１と第二梁２とがガセットプレート３のみによって接合された場合、第二梁２の端部は、ピンにより固定されたものとみなし、自由端であるものとして強度設計が行われる。例えば、コンクリート床スラブ８が荷重を受けた時に、第二梁２の中央部に、大きな曲げモーメントが生じる。そのため、第二梁２は、この曲げモーメントに対応するように断面形状が大きくする設計が行われる。しかしながら、第二梁２の断面形状を大きくすることで、材料費が嵩むおそれがあった。

なお、従来では、上記したように、第一梁１のせいの寸法が第二梁のせいの寸法よりも大きい構造において、第二梁２の端部に生じる曲げモーメントを隣り合う第二梁２に伝達させる構成は開示されている。しかしながら、第一梁１のせいの寸法が第二梁２のせいの寸法と等しい、又は第一梁１のせいの寸法が第二梁２のせいの寸法よりも小さい構造において、第二梁２の端部に生じる曲げモーメントを隣り合う第二梁２に伝達させる構成は未だ見聞きしない。

本実施の形態１に係る梁接合構造１００では、上記したように、第一梁１のせいの寸法と第二梁２のせいの寸法は、等しい構成とされている。第一梁１を挟んで配置された隣り合う第二梁２は、第一下フランジ１２の下方に配置された応力伝達部材５によって第二下フランジ２２同士が接合されている。これにより、第二梁２に生じる曲げモーメントを隣り合う第二梁２に伝達させることができるので、第二梁２の中央部の曲げモーメントと撓みを低減させることができる。よって、第二梁２の断面形状を小さくすることができるので、材料費の削減に寄与することができる。また、第二梁２の両端部の回転角が小さくなるので、コンクリート床スラブ８のひび割れを低減することができる。

なお、図７は、実施の形態１に係る梁接合構造１００を適用した建築物２００の一例を概略的に示した平面図である。建築物２００は、複数の柱２０１を有しており、２つの柱２０１の間に大梁２０２が配置されている。大梁２０２は、両端部が柱２０１に接合されている。大梁２０２は、柱２０１を節点として格子を形成するように配置されている。格子目を形成する４辺は、それぞれ大梁２０２により形成されている。なお、格子目は、図７に示した正方形に限定されず、例えば、柱２０１及び大梁２０２の配置を適宜変更することにより、長方形、三角形、及び菱形等とすることができる。

四角形の格子目を形成している４本の大梁２０２の内側の領域には、背骨梁２０３及び小梁２０４が配置されている。背骨梁２０３は、格子目の中央に配置され、４つの大梁２０２のうち、一方の対向する２つの大梁２０２に両端部が接合されている。

小梁２０４は、格子目を形成する４つの大梁２０２のうち、一方の対向する２つの大梁２０２間に配置されている。小梁２０４の両端部は、一端が背骨梁２０３に接合され、他端が背骨梁２０３と対向する大梁２０２に接合されている。小梁２０４は、一例として、大梁２０２と背骨梁２０３との間に、３本並列させて配置されている。

実施の形態１に係る梁接合構造１００は、背骨梁２０３と小梁２０４とが接合されている接合部分１００Ａ、大梁２０２と小梁２０４とが接合されている接合部分１００Ｂ、大梁２０２と背骨梁２０３とが接合されている接合部分１００Ｃに適用することができる。接合部分１００Ａにおいて、第一梁１は、背骨梁２０３であり、第二梁２は、小梁２０４である。接合部分１００Ｂにおいて、第一梁１は、大梁２０２であり、第二梁２は、小梁２０４である。接合部分１００Ｃにおいて、第一梁１は、大梁２０２であり、第二梁２は、背骨梁２０３である。

実施の形態２．
次に、図８及び図９を参照して、本実施の形態２に係る梁接合構造１０１を説明する。図８は、実施の形態２に係る梁接合構造１０１であって、第一梁１の長手方向から見た縦断面図である。図９は、実施の形態２に係る梁接合構造１０１の変形例であって、第一梁１の長手方向から見た縦断面図である。なお、実施の形態１で説明した梁接合構造１００と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

本実施の形態２に係る梁接合構造１０１は、第一梁１のせいの寸法が、第二梁２のせいの寸法よりも小さい構成である。第一梁１と交差し、第一梁１を挟んで配置された隣り合う第二梁２は、第一下フランジ１２の下方に配置された応力伝達部材５によって第二下フランジ２２同士が接合されている。第一梁１の第一下フランジ１２の下面と、応力伝達部材５の上面との間には、隙間Ｓが形成されている。

なお、応力伝達部材５は、上記実施の形態１で説明したように、第一梁１の第一下フランジ１２にボルト接合して、施工用の仮止めを行った後に、第二梁２の第二下フランジ２２にボルト接合してもよい。

また、図９に示すように、第二梁２に、第一下フランジ１２の下面と応力伝達部材５の上面との間の隙間Ｓに向かって突き出す凸部２３を設けてもよい。凸部２３は、隙間Ｓを埋めるように、第二ウェブ２０の下方部分と、第二下フランジ２２とを長手方向に沿って延伸させた構成である。凸部２３は、第二梁２の両端に設けられている。これにより、第一梁１及び第二梁２の座屈を抑制することができる。なお、凸部２３は、前記構成に限定されず、例えば第二梁２の長手方向の端面に別部材の鋼材等を取り付けて形成してもよい。また、凸部２３は、隙間Ｓを完全に埋める構成である必要はない。

本実施の形態２に係る梁接合構造１０１においても、応力伝達部材５によって、第二梁２に生じる曲げモーメントを隣り合う第二梁２に伝達させることができるので、第二梁２の中央部の曲げモーメントと撓みを低減させることができる。よって、第二梁２の断面形状を小さくすることができるので、材料費の削減に寄与することができる。また、第二梁２の両端部の回転角が小さくなるので、コンクリート床スラブ８のひび割れを低減することができる。

以上、実施の形態に基づいて梁接合構造１００及び１０１を説明したが、梁接合構造１００及び１０１は上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。上記した梁接合構造１００及び１０１の構成は、一例であって、構成要素の一部を省略してもよいし、他の構成要素を含んでもよい。要するに、梁接合構造１００及び１０１は、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更及び応用のバリエーションの範囲を含むものである。

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
第一梁と、
前記第一梁と交差し、前記第一梁を挟んで両側に端面を対向させて配置され、前記第一梁に端部が接合される第二梁と、を備え、
前記第一梁は、第一ウェブと、前記第一ウェブの上端部に設けられた第一上フランジと、前記第一ウェブの下端部に設けられた第一下フランジと、を有し、
前記第二梁は、第二ウェブと、前記第二ウェブの上端部に設けられた第二上フランジと、前記第二ウェブの下端部に設けられた第二下フランジと、を有しており、
前記第一梁を挟んで配置された隣り合う前記第二梁は、前記第一下フランジの下方に配置された応力伝達部材によって第二下フランジ同士が接合されている、梁接合構造。

（付記２）
前記第一梁のせいの寸法と前記第二梁のせいの寸法は、等しい構成とされている、付記１に記載の梁接合構造。

（付記３）
前記第一梁のせいの寸法は、前記第二梁のせいの寸法よりも小さい構成とされている、付記１に記載の梁接合構造。

（付記４）
前記第二梁には、前記第一下フランジの下面と前記応力伝達部材の上面との間の隙間に向かって突き出す凸部が設けられている、付記３に記載の梁接合構造。

（付記５）
前記応力伝達部材は、前記第一下フランジにボルト接合されている、付記１～３のいずれか一つに記載の梁接合構造。

（付記６）
前記第二梁は、前記第一梁に接合されたガセットプレートに前記第二ウェブがボルト接合されることで、前記ガセットプレートを介して前記第一梁に接合されており、
前記ガセットプレートと前記第二ウェブとのボルト接合は、前記第一ウェブの上下方向に沿って接合した複数のボルトからなるボルト群の中心が、前記第一ウェブの中心よりも前記第一上フランジ側に位置するように、前記第一上フランジ側に偏った構成とされている、付記１～５のいずれか一つに記載の梁接合構造。

（付記７）
付記１～６のいずれか一つに記載の梁接合構造を備えた、建築物。

１ 第一梁、２ 第二梁、３ ガセットプレート、５ 応力伝達部材、５ａ、５ｂ ボルト孔、８ コンクリート床スラブ、１０ 第一ウェブ、１１ 第一上フランジ、１２ 第一下フランジ、２０ 第二ウェブ、２１ 第二上フランジ、２２ 第二下フランジ、２３ 凸部、３０ 先端面、３０ａ ボルト孔、４０ ボルト、４１ ナット、５０ 領域、６０ ボルト、６１ ナット、７０ ボルト、７１ ナット、８０ スタッドボルト、８１ 鉄筋、８２ コンクリート、１００、１０１ 梁接合構造、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 接合部分、２００ 建築物、２０１ 柱、２０２ 大梁、２０３ 背骨梁、２０４ 小梁、Ｓ 隙間。

Claims (7)

1. 第一梁と、
   前記第一梁と交差し、前記第一梁を挟んで両側に端面を対向させて配置され、前記第一梁に端部が接合される第二梁と、を備え、
   前記第一梁は、第一ウェブと、前記第一ウェブの上端部に設けられた第一上フランジと、前記第一ウェブの下端部に設けられた第一下フランジと、を有し、
   前記第二梁は、第二ウェブと、前記第二ウェブの上端部に設けられた第二上フランジと、前記第二ウェブの下端部に設けられた第二下フランジと、を有しており、
   前記第一梁を挟んで配置された隣り合う前記第二梁は、前記第一下フランジの下方に配置された応力伝達部材によって第二下フランジ同士が接合されている、梁接合構造。
2. 前記第一梁のせいの寸法と前記第二梁のせいの寸法は、等しい構成とされている、請求項１に記載の梁接合構造。
3. 前記第一梁のせいの寸法は、前記第二梁のせいの寸法よりも小さい構成とされている、請求項１に記載の梁接合構造。
4. 前記第二梁には、前記第一下フランジの下面と前記応力伝達部材の上面との間の隙間に向かって突き出す凸部が設けられている、請求項３に記載の梁接合構造。
5. 前記応力伝達部材は、前記第一下フランジにボルト接合されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の梁接合構造。
6. 前記第二梁は、前記第一梁に接合されたガセットプレートに前記第二ウェブがボルト接合されることで、前記ガセットプレートを介して前記第一梁に接合されており、
   前記ガセットプレートと前記第二ウェブとのボルト接合は、前記第一ウェブの上下方向に沿って接合した複数のボルトからなるボルト群の中心が、前記第一ウェブの中心よりも前記第一上フランジ側に位置するように、前記第一上フランジ側に偏った構成とされている、請求項１～４のいずれか一項に記載の梁接合構造。
7. 請求項１～４のいずれか一項に記載の梁接合構造を備えた、建築物。

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