JP2024055434A - Unit frame building structure - Google Patents
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Abstract
【課題】少ない資材でユニットフレームによる建物を経済的に構築することができ、施工の手間も軽減される建築構造を提供する。【解決手段】隅部の柱11と下部の床梁12及び上部の天井梁13とを接合して箱枠状のユニットフレーム1を形成し、柱11を上下方向に継ぎ合わせて、各階に配置したユニットフレームを固定する建築構造において、ユニットフレーム1を、各階ごとに斜め方向にずらして千鳥状に配置し、下階のユニットフレーム1の一側に位置する柱11に、上階のユニットフレーム1の他側に位置する柱11を継ぎ合わせ、基礎梁3c又は下階のユニットフレーム1の天井梁13に床台2を載せ、各階におけるユニットフレーム1の床梁12上の床面のレベルと、床台2上の床面のレベルとを合わせるようにする。【選択図】図4[Problem] To provide an architectural structure that allows a building to be economically constructed using unit frames with fewer materials and that also reduces the labor required for construction. [Solution] In an architectural structure in which a box-shaped unit frame 1 is formed by joining columns 11 at the corners to floor beams 12 at the bottom and ceiling beams 13 at the top, and the columns 11 are joined in the vertical direction to fix the unit frames arranged on each floor, the unit frames 1 are arranged in a staggered pattern with a diagonal shift for each floor, the column 11 located on one side of the unit frame 1 on the lower floor is joined to the column 11 located on the other side of the unit frame 1 on the upper floor, a floor base 2 is placed on the foundation beams 3c or the ceiling beams 13 of the unit frame 1 on the lower floor, and the level of the floor surface on the floor beams 12 of the unit frame 1 on each floor is aligned with the level of the floor surface on the floor base 2. [Selected drawing] Figure 4
Description
この発明は、箱枠状のユニットフレームを組み合わせた建築構造に関するものである。 This invention relates to an architectural structure that combines box-shaped unit frames.
本出願人は、下記特許文献1において、図7及び図8に示すようなユニット建築を提案している。このユニット建築は、コンテナ型のユニット51を、柱52と梁53とを接合してフレームを構成することにより製作し、複数個のユニット51を積み重ねると共に、隣り合わせて設置し、ユニット51同士を連結して、建物を構築するものである。
In the following
このユニット建築においては、ユニット51の柱52を角形鋼管とし、最上階から最下階のユニット51にかけて柱52にPC鋼棒又はPC鋼線から成る連結軸54を挿通し、建物の下方に連結軸54の先端部を係止した後、建物の上部で連結軸54にナット55を締め付けることにより、上下のユニット51を連結する。
In this unit building, the
また、下階のユニット51の柱52の頭部と上階のユニット51の柱52の脚部とは、ジョイント具56を介して連結し、複数個のユニット51の隣接する柱52同士もまた、対応する形状のジョイント具56を介して連結する。
The heads of the
さらに、本出願人は、下記特許文献2において、図9に示すように、上下の柱52の接続部の隙間を埋めて、設計どおりに軸力が伝達されるようにする技術を提案している。
Furthermore, in the following
この工法では、流動性を有し時間の経過に伴い固まる固化材を袋詰めしたジョイントバッグ57を予め製作しておき、下階の柱52の頭部にジョイント枠材58を取り付け、下階の柱52の頭部の端板59に固化材が流動性を有する状態のジョイントバッグ57を敷き、ジョイントバッグ57に上階の柱52を載せ、ジョイントバッグ57が上階からの荷重により変形した状態で、ジョイントバッグ57の内部の固化材を硬化させる。
In this method,
このような技術を用いた図7及び図8に示すようなユニット建築は、各階に配置したユニット51を隙間なく隣接させ、積み重ねて安定的に高層化でき、短い工期での建設が可能で、移設作業も簡単に行えるため、大規模災害からの復興拠点や長期間に及ぶ開発プロジェクト等における仮設建物の建築に適したものとなる。
In a modular building using this technology, as shown in Figures 7 and 8, the
しかしながら、上記のようなユニット建築では、ユニット51同士が隣り合う部分において、平面で直交する2方向(図7に示すX方向、Y方向)のいずれにおいても、柱52が2本隣接し、下階と上階の柱52の接続部が多数存在することになる。また、下階のユニット51の天井側で柱52を繋ぐ梁53と、上階の床側で柱52を繋ぐ梁53とが二重になっている。このため、不経済で施工にも手間がかかるという問題がある。
However, in the above-mentioned unit building, in the area where the
そこで、この発明は、少ない資材でユニットフレームによる建物を経済的に構築することができ、施工の手間も軽減される建築構造を提供することを課題とする。 Therefore, the objective of this invention is to provide an architectural structure that allows a building to be economically constructed using unit frames with fewer materials and that also reduces the amount of work required for construction.
上記課題を解決するため、この発明は、隅部の柱と下部の床梁及び上部の天井梁とを接合して箱枠状のユニットフレームを形成し、前記柱を上下方向に継ぎ合わせて、各階に配置した前記ユニットフレームを固定する建築構造において、
前記ユニットフレームを、各階ごとに斜め方向にずらして千鳥状に配置し、下階の前記ユニットフレームの一側に位置する柱に、上階の前記ユニットフレームの他側に位置する柱を継ぎ合わせ、
地中の基礎梁又は下階の前記ユニットフレームの天井梁にレベル調整用の床台を載せ、各階における前記ユニットフレームの床梁上の床面のレベルと、前記床台上の床面のレベルとを合わせるようにしたのである。
In order to solve the above problems, the present invention provides an architectural structure in which corner columns, lower floor beams, and upper ceiling beams are joined to form a box-shaped unit frame, and the columns are joined in the vertical direction to fix the unit frames arranged on each floor,
The unit frames are arranged in a staggered pattern with a diagonal shift for each floor, and a column located on one side of the unit frame of a lower floor is joined to a column located on the other side of the unit frame of an upper floor,
A level-adjusting floor platform is placed on the foundation beams underground or the ceiling beams of the unit frame on the lower floor, and the level of the floor surface on the floor beams of the unit frame on each floor is adjusted to match the level of the floor surface on the floor platform.
また、前記柱は、断面形状が閉断面を形成する鋼管とし、前記柱の内部に上下方向に延びる鋼棒又はPC鋼線から成る連結軸を挿通し、
前記下階のユニットフレームと上階のユニットフレームとを、前記連結軸によりプレストレスを付与して結合状態で固定することにしたのである。
In addition, the column is a steel pipe having a cross-sectional shape that forms a closed cross section, and a connecting shaft made of a steel rod or PC steel wire extending in the vertical direction is inserted into the inside of the column,
The unit frame of the lower floor and the unit frame of the upper floor are fixed in a connected state by applying prestress via the connecting shaft.
さらに、前記上下階のユニットフレームの柱に挿通される連結軸は、各階ごとに不連続とし、カプラーを介して接続することとしたのである。 In addition, the connecting shafts inserted into the columns of the unit frames on the upper and lower floors are discontinuous for each floor and are connected via couplers.
また、前記下階のユニットフレームの柱の頭部と、前記上階のユニットフレームの柱の脚部とに跨って、その外周をバンドプレートで包囲することにより、前記上下階のユニットフレームの水平力に対する横ずれを抑制し、
継ぎ合わされる前記上下階の柱の間には、充填材を介在させて、上階の柱から下階の柱へ垂直方向の軸力が伝達されるようにしたのである。
In addition, the head of the column of the unit frame of the lower floor and the foot of the column of the unit frame of the upper floor are surrounded by a band plate, thereby suppressing lateral displacement of the unit frames of the upper and lower floors due to horizontal forces,
Filler material was placed between the joints of the upper and lower floor columns to allow vertical axial force to be transmitted from the upper floor columns to the lower floor columns.
この発明に係るユニットフレームによる建築構造では、ユニットフレームを各階ごとに斜め方向にずらして千鳥状に配置することにより、下階のユニットフレームの一側に位置する柱に、上階のユニットフレームの他側に位置する柱を継ぎ合わせているので、建物の平面のいずれかの方向で柱が1本ずつ間隔をあけて配列される形態となり、下階と上階の柱の接続部が従来の構造より減少する。 In the unit frame architectural structure of this invention, the unit frames are arranged in a staggered pattern, offset diagonally for each floor, so that a column on one side of the unit frame of a lower floor is joined to a column on the other side of the unit frame of an upper floor. This results in a configuration in which columns are spaced apart, one at a time, in either direction on the building floor plan, and the number of connections between columns on lower and upper floors is reduced compared to conventional structures.
また、下階のユニットフレームの天井梁と上階のユニットフレームの床梁とが二重になることなく、天井面と床スラブ面を一重にすることができるので、小梁や水平ブレースの必要箇所が減少する。 In addition, the ceiling surface and floor slab surface can be made single without having to overlap the ceiling beams of the unit frame on the lower floor and the floor beams of the unit frame on the upper floor, reducing the number of places where small beams and horizontal braces are required.
このため、ユニットフレームの構造材の過剰な重複が解消され、少ない資材でユニットフレームによる建物を経済的に構築することができ、施工の手間も軽減される。 This eliminates the need for excessive overlapping of structural materials in unit frames, allowing buildings to be constructed economically using fewer materials and reducing construction work.
また、ユニットフレームの内部の床材を支持する床梁と、ユニットフレームに挟まれた空間の床材を支持する基礎梁又は下階の天井梁とにレベル差が生じるが、基礎梁又は下階の天井梁にレベル調整用の床台を載せることにより、床レベルを合わせることとしているので、居室の床面に影響が生じることがない。 Although there is a level difference between the floor beams that support the flooring inside the unit frame and the foundation beams or ceiling beams of the lower floor that support the flooring in the space between the unit frames, the floor levels are adjusted by placing a level-adjusting floor platform on the foundation beams or ceiling beams of the lower floor, so there is no impact on the floor surface of the living room.
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 The following describes an embodiment of the invention with reference to the attached drawings.
この実施形態は、図1及び図2に示すように、箱枠状のユニットフレーム1を立体的に組み合わせた建物の構造架構において、ユニットフレームを各階ごとに斜め方向にずらして千鳥状に配置し、ユニットフレーム1の床面のレベルと、各階のユニットフレーム1に挟まれた空間の床面のレベルとを、床台2を用いて合わせたものである。
As shown in Figures 1 and 2, this embodiment is a building structural frame made up of box-
図3に示すように、ユニットフレーム1は、隅部の柱11と下部の床梁12及び上部の天井梁13とを接合して形成されている。この接合部は、剛接合となっている。
As shown in FIG. 3, the
柱11は、断面形状が閉断面を形成する角形鋼管とされ、脚部が床梁12より下方へ突出し、頭部が天井梁13よりも上方へ突出している。柱11の上端及び下端には、中央部に穴が開いた端板が取り付けられている。
The
床梁12及び天井梁13は、それぞれH形鋼とされ、長さ方向及び幅方向に延びる大梁12a,13aと、長さ方向の大梁の中間部に渡された小梁12b,13bとから構成される。小梁12b,13bで区画された各部には、筋交14が渡されている。
The
床台2は、山形鋼の縁材21aを方形状に接合した床受枠21の隅部に、下方へ向けて山形鋼の台脚22を接合し、台脚22の下端にねじ式のレベル調整具23を設けたものとされている。床台2の平面の寸法は、ユニットフレーム1の小梁12b,13bで区画された各部の寸法に対応している。
The
このようなユニットフレーム1及び床台2を用いた建物の施工に際しては、図1、図2及び図4に示すように、最下階のユニットフレーム1を、基礎脚体3のベースプレート3aから立ち上がる柱脚3bに載せて、柱脚3bと柱11とを継ぎ合わせる。そして、各階のユニットフレーム1を上方へ順次積み重ね、下階のユニットフレーム1の一側に位置する柱11に、上階のユニットフレーム1の他側に位置する柱11を継ぎ合わせる。
When constructing a building using
柱脚3bと最下階の柱11の接続部と、その上方の上下階の柱11の接続部は、それぞれ曲げモーメントを伝達しないピン仕口となっている。
The connection between the
2階以上の階の最外端でユニットフレーム1による支持構造のない部分には、上階を支持するため、上階受フレーム4を設ける。上階受フレーム4は、階の最外端に配置される柱11とこれを繋ぐ床梁12及び天井梁13とを備えている。
At the outermost ends of the second and higher floors, where there is no support structure provided by the
柱脚3bと最下階の柱11及びその上方に積み重なる各階の柱11は、それらの端板の穴を介して挿通したPC鋼棒又はPC鋼線から成る連結軸5により、プレストレスを付与した状態で結合固定される。
The
最下階におけるユニットフレーム1のない空間では、隣り合う基礎脚体3の柱脚3bの間に渡された地中の基礎梁3cに床台2の台脚22を載せ、2階以上における各階のユニットフレーム1のない空間では、下階のユニットフレーム1の天井梁13に床台2の台脚22を載せて、床台2をユニットフレーム1に固定する。
In the space on the lowest floor where there is no
このとき、床台2のレベル調整具23を適宜回転させて、各階におけるユニットフレーム1の床梁12の上面のレベルと、床台2の床受枠21の上面のレベルとを合わせる。これにより、ユニットフレーム1の床梁12の上面と床台2の上面とに敷いた床材6を、同じレベルに合わせることができる。
At this time, the
なお、床材6として、CLT版(直交集成板)を使用する場合、床梁12と床材6とを連結軸と接着剤等を用いて緊結することにより、ユニットフレーム1の筋交14を省略することができる。
When cross-laminated timber (CLT) panels are used as the
上述の構造架構の施工において、上下階のユニットフレーム1の柱11を互いに接続するには、図5(a)に示すように、下階の天井梁13よりも上方へ突出した柱11の頭部と、上階の床梁12より下方へ突出した柱11の脚部とに跨って、その外周をバンドプレート7で包囲し、上下階のユニットフレーム1の水平力に対する横ずれを抑制する。
In constructing the structural frame described above, to connect the
下階の柱11と上階の柱11の端板の接触面には、連結軸5を挿通する穴の周囲に充填剤の漏れ防止用のスポンジ等のシール材8を取り付け、下階の柱11の頭部及び上階の柱11の脚部の外周とバンドプレート7の内周の隙間にも充填剤の漏れ防止用のシール材8を介在させる処理を行う。
A
そして、継ぎ合わされる上下階の柱11の間には、高強度モルタル、エポキシ樹脂、時間の経過とともに硬化する粘性のモルタル等の充填材を注入して、上階の柱11から下階の柱11へ垂直方向の軸力が伝達されるようにする。なお、充填材として、図9に示すジョイントバッグ57のように、固化材を袋詰めしたものを挟み込んでもよい。
A filler such as high-strength mortar, epoxy resin, or a viscous mortar that hardens over time is injected between the
また、ユニットフレーム1の各隅部のうち、いずれかの隅部の上下階の柱11の端板間の隙間が大きい場合には、厚みの異なる複数枚の鉄板を用意しておき、必要に応じて適当な鉄板を上下階の柱11の端板間に挟み込むようにするとよい。
In addition, if the gap between the end plates of the
このような柱11の接続構造は、図5(b)に示すように、最下階である1階の柱11と基礎脚体3の柱脚3bとの接続部にも適用される。また、図5(a)、(b)では、ユニットフレーム1が同一階で隣接しない部分について例示しているが、図5(c)に示すように、ユニットフレーム1が同一階で隣接する部分にも適用される。この場合、基礎脚体3及びバンドプレート7は、2本の柱11に対応するものを使用する。
This type of connection structure for
上下階のユニットフレーム1を結合固定するに際しては、アンカーボルトで地盤に固定される基礎脚体3の柱脚3bの内部に挿入した連結軸5を、柱脚3bのダイヤフラムに二重のナット10等で係止し、建物の上部で柱11の上端に被せた支圧版11bの穴から上方へ突出する部分に二重のナット10をねじ込んで締め付ける。
When connecting and fixing the
柱脚3b及び各階のユニットフレーム1の柱11に挿通される連結軸5は、作業性を考慮して不連続とし、柱11の内部のシース11aに挿入し、それぞれの端部に螺合するカプラー9を介して接続する。
The connecting
連結軸5の接続作業は、ユニットフレーム1の積層に伴い、一層ごとに順次行う。このとき、柱脚3b又は下階の柱11に挿通して固定された連結軸5の上部にカプラー9をねじ込んでおき、上階の柱11に挿通した連結軸5を仮設ナットで保持した状態で、上階のユニットフレーム1を下階のユニットフレーム1に載せ、仮設ナットを緩めながら、連結軸5を上端からドライバーで下方のカプラー9にねじ込む。
The work of connecting the connecting
このように建て方を行った構造架構に架ける屋根は、一例として図6(a),(b)に示すように、波形に形成された鋼板であるデッキプレートやキーストンプレートを2枚重ね、その間に断熱材を挟んだダブル折版の屋根材30の使用が考えられる。
As an example of the roof that can be placed on a structural frame constructed in this way, as shown in Figures 6(a) and (b), a double-folded
また、外壁の施工に際し、壁パネルの間の隙間に生じる目地には、目地カバーを取り付けるとよい。この場合、例えば、建物の最上階から砂を充填すると拡開して、隣り合う壁パネルの側縁に密着し、建物の解体撤去時には、最下部で砂を取り出せるものを使用すればよい(図示省略)。 In addition, when constructing exterior walls, it is a good idea to attach joint covers to the gaps that form between wall panels. In this case, for example, when sand is filled in from the top floor of the building, it expands and adheres closely to the side edges of adjacent wall panels, and when the building is demolished and removed, it is best to use a joint cover that allows the sand to be removed from the bottom (not shown).
上記のような建築構造では、ユニットフレーム1を各階ごとに斜め方向にずらして千鳥状に配置することにより、下階のユニットフレーム1の一側に位置する柱11に、上階のユニットフレーム1の他側に位置する柱11を継ぎ合わせているので、建物の平面のいずれかの方向で柱11が1本ずつ間隔をあけて配列される形態となり、下階と上階の柱11の接続部が従来の構造より減少する。
In the architectural structure described above, the unit frames 1 are arranged in a staggered pattern, shifted diagonally for each floor, so that the
また、下階のユニットフレーム1の天井梁13と上階のユニットフレーム1の床梁12とが二重になることなく、天井面と床スラブ面を一重にすることができるので、小梁や水平ブレースの必要箇所が減少する。
In addition, the ceiling beams 13 of the
このため、ユニットフレーム1の構造材の過剰な重複が解消され、少ない資材でユニットフレームによる建物を経済的に構築することができ、施工の手間も軽減される。
This eliminates excessive overlap of structural materials in the
また、ユニットフレーム1の内部の床材6を支持する床梁12と、ユニットフレーム1に挟まれた空間の床材6を支持する基礎梁3c又は下階の天井梁13とにレベル差が生じるが、基礎梁3c又は下階の天井梁13にレベル調整用の床台2を載せることにより、床レベルを合わせることとしているので、居室の床面に影響が生じることがない。
In addition, a level difference occurs between the floor beams 12 that support the
1 ユニットフレーム
2 床台
3 基礎脚体
3a ベースプレート
3b 柱脚
3c 基礎梁
4 上階受フレーム
5 連結軸
6 床材
7 バンドプレート
8 シール材
9 カプラー
10 ナット
11 柱
11a シース
11b 支圧版
12 床梁
12a 大梁
12b 小梁
13 天井梁
13a 大梁
13b 小梁
14 筋交
21 床受枠
21a 縁材
22 台脚
23 レベル調整具
30 屋根材
51 ユニット
52 柱
53 梁
54 連結軸
55 ナット
56 ジョイント具
57 ジョイントバッグ
58 ジョイント枠材
59 端板
1
Claims (4)
前記ユニットフレーム(1)を、各階ごとに斜め方向にずらして千鳥状に配置し、下階の前記ユニットフレーム(1)の一側に位置する柱(11)に、上階の前記ユニットフレーム(1)の他側に位置する柱(11)を継ぎ合わせ、
地中の基礎梁(3c)又は下階の前記ユニットフレーム(1)の天井梁(13)にレベル調整用の床台(2)を載せ、各階における前記ユニットフレーム(1)の床梁(12)上の床面のレベルと、前記床台(2)上の床面のレベルとを合わせるようにしたことを特徴とするユニットフレームによる建築構造。 In an architectural structure in which corner columns (11), floor beams (12) at the bottom, and ceiling beams (13) at the top are joined to form a box-shaped unit frame (1), and the columns (11) are joined in the vertical direction to fix the unit frames (1) arranged on each floor,
The unit frames (1) are arranged in a staggered pattern with a diagonal shift for each floor, and a column (11) located on one side of the unit frame (1) of a lower floor is joined to a column (11) located on the other side of the unit frame (1) of an upper floor,
An architectural structure using unit frames, characterized in that a level-adjusting floor platform (2) is placed on the foundation beams (3c) underground or the ceiling beams (13) of the unit frames (1) on the lower floor, so that the level of the floor surface on the floor beams (12) of the unit frames (1) on each floor is adjusted to the same level as the floor surface on the floor platform (2).
前記下階のユニットフレーム(1)と上階のユニットフレーム(1)とを、前記連結軸(5)によりプレストレスを付与して結合状態で固定することを特徴とする請求項1のユニットフレームによる建築構造。 The column (11) is a steel pipe having a cross-sectional shape that forms a closed cross section, and a connecting shaft (5) made of a steel rod or PC steel wire extending in the vertical direction is inserted into the inside of the column (11),
2. The building structure using unit frames according to claim 1, characterized in that the unit frames (1) of the lower floor and the unit frames (1) of the upper floor are fixed in a connected state by applying prestress through the connecting shafts (5).
継ぎ合わされる前記上下階の柱(11)の間には、充填材を介在させて、上階の柱(11)から下階の柱(11)へ垂直方向の軸力が伝達されるようにしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のユニットフレームによる建築構造。 The heads of the columns (11) of the unit frames (1) of the lower floor and the legs of the columns (11) of the unit frames (1) of the upper floor are surrounded by band plates (7) on their outer peripheries, thereby suppressing lateral displacement of the unit frames (1) of the upper and lower floors due to horizontal forces,
4. An architectural structure using unit frames as claimed in any one of claims 1 to 3, characterized in that a filler is interposed between the columns (11) of the upper and lower floors to be joined, so that a vertical axial force is transmitted from the columns (11) of the upper floor to the columns (11) of the lower floor.
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