JP2934668B2

JP2934668B2 - 梁の構造

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Publication number: JP2934668B2
Application number: JP17780190A
Authority: JP
Inventors: 牧夫吉原; 勝之三谷; 明正宮内
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JPH0468140A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は建築物の躯体を構成する長大スパンかつ大断
面の梁の構造に関する。

「従来の技術」近年、建築物の構造形式として、いわゆるメガストラ
クチュア（巨大架構）と称するものが検討されている。
第10図はメガストラクチュアが採用された建築物の一例
を示すもので、４本の鉄骨造の柱１と、それらの上端間
に架設された鉄骨造のトラス梁２とによって巨大な門型
フレームであるメガストラクチュアを構成し、そのメガ
ストラクチュアの上部に、通常の柱３、梁４によって上
層階を構築した形態のものであって、メガストラクチュ
アの下部に自由度の高い大空間を得るようになしたもの
である。

この第10図に示す建築物にあっては、メガストラクチ
ュアを構成しているトラス梁２のスパンは数十メートル
にも及ぶ長大なものとされ、その梁成は数メートルにも
及ぶものとされている。そして、このような建築物を施
工するに当たっては、トラス梁２に予め上方に反るよう
なむくりをつけておき、施工途中段階においては、図示
されているように、トラス梁２の両端部に設置したジャ
ッキによって山形に張ったワイヤ５を緊張することによ
り、トラス梁２の中央部に下向きの先行荷重を加えてト
ラス梁２がほぼ水平となるように変形させておくととも
に、上層階の施工が進むにつれてワイヤ５を緩めていっ
た先行荷重を解除していき、上層階が完成した時点でそ
の荷重によりトラス梁２が自ずと水平となるようにして
いる。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上記の建築物においては、メガストラクチ
ュアを構成する長大スパンかる大断面の梁として鉄骨造
のトラス梁２を採用しているために、そのトラス梁２に
要する鉄骨量が膨大となるばかりでなく溶接あるいはボ
ルト締結箇所数が膨大となり、工費がかさむとともに施
工の手間がかかるという不具合がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、メガス
トラクチュアを構成する梁等の長大スパンかつ大断面が
要求される梁に適用して好適な構造を提供することを目
的とする。

「課題を解決するための手段」本発明は、建築物の躯体を構成する長大スパンかつ大
断面の梁の構造であって、上弦材と下弦材およびそれら
を連結する垂直材と斜材とからなるトラス構造とされ、
かつ、前記下弦材が鉄骨鉄筋コンクリート造とされてい
るとともにこの下弦材中の鉄骨自体が梁の撓み方向と逆
方向の曲げモーメントを付与されており、前記上弦材、
垂直材、斜材がいずれも鉄骨造とされ、しかも、前記下
弦材および上弦材は、それぞれそれら自身でこの建築物
の梁を兼ねるとともに、前記垂直材および斜材は、それ
ぞれそれら自身でこの建築物の柱およびブレースを兼ね
るものとされていることを特徴とするものである。

「実施例」以下、本発明の一実施例を第１図〜第９図を参照して
説明する。

第１図は本実施例の構造の梁10が採用されて構築され
た建築物の躯体を示す部分立面図である。

この梁10は、基本的には下弦材11、上弦材12、垂直材
13、斜材14から構成されるトラス構造のものであるが、
その断面を第２図に示すように、下弦材11はボックス状
の鉄骨15の内側にコンクリートが充填されるとともに、
外側に鉄筋16が配筋されたうえでコンクリートが打設さ
れて形成された鉄骨鉄筋コンクリート造（より厳密には
充填被覆型鋼管コンクリート造）のものとされている。
また、上記の上弦材12、垂直材13、斜材14はいずれも鉄
骨造とされている。

この梁10は、第１図に示されるように下弦材11の両端
が鉄骨鉄筋コンクリート造の大断面の柱18,18に接合さ
れてそれらの上端相互間に架設され、この梁10の下方
に、この建築物の４スパンにわたる幅を有し、かつ、５
層分が吹き抜けた無柱の大空間20が形成されるようにな
っている。すなわち、この梁10および柱18,18によっ
て、そのような大空間20を形成するとともに上層階の躯
体を支持するための門型フレームであるメガストラクチ
ュアが構成されている。

そして、この梁10の下弦材11の上面の位置には、上記
大空間20の直上階の床が形成され、上弦材12の上面の位
置にはさらにその上階の床が形成されるようになってい
て、この梁10の下弦材11はそれ自身で大空間20の直上階
の床梁を兼ねるとともに、垂直材13および斜材14はそれ
ら自身でそれぞれこの階の柱およびブレースを兼ねるも
のとされ、上弦材12はそれ自身でその上階の床梁を兼ね
るものとされている。

なお、第１図において符号30,31はメガストラクチュ
ア以外の躯体である柱および梁であり、これらは通常の
鉄骨造とされている。

上記梁10の施工手順の一例を第３図〜第９図を参照し
て説明する。

第３図に示すように、柱18,18および大空間20の床面
までの躯体を構築した後、大空間20の床面上において梁
10の下弦材11となる鉄骨15を組み立てる。この鉄骨15
は、図示されるように、中央部15aと両側部15b,15bとの
３ピースにより構成し、その中央部15aが上方に変位す
るようにむくりをつけておく。そのむくり寸法d₁は、後
述するようにトラスの剛性やコンクリートの重量等を考
慮したうえで、梁10が建築物の荷重を最終的に受けたと
きにほぼ水平となるように設定しておく。また、梁10の
中央に位置して設けられる垂直材13を予めこの鉄骨15の
中央部15aに取り付けておく。

そして、そのように組み立てた鉄骨15を、柱18,18か
ら反力をとってリフトアップしていき、第４図に示すよ
うにそれら柱18,18の上端間に架設する。

次に、上記のように架設した鉄骨15に下向きの先行荷
重をかけ、むくり寸法がd₂（d₂＜d₁）となるまでむくり
を低減させる。それには、第５図に示すように、鉄骨15
の中央に設けられた上記垂直材13に添わせて油圧ジャッ
キ40を上向きに取り付けるとともに、柱18,18と梁10と
の仕口部にワイヤ41の両端を定着し、そのワイヤ41の中
央部を油圧ジャッキ40に係合させ、油圧ジャッキ40を作
動させてそのワイヤ41の中央部を押し上げて緊張するこ
とによって、その反力を垂直材13を介して鉄骨15の中央
部15aに下向きに加えることが良い。なお、引上げ式の
油圧ジャッキを下向きに設け、その油圧ジャッキにより
ワイヤ41の中央部を引っ張り上げるようにしても良い。

そして、その状態で、第６図に示すように、他の垂直
材13、斜材14、上弦材12をそれぞれ鉄骨15に取り付け、
トラスを形成する。

その後、鉄骨15に加えた先行荷重を一旦解除する。こ
れにより、第７図に示すように鉄骨15のむくりは大きく
なるが、そのむくり寸法d₃は、形成されたトラスの剛性
分だけ当初のむくり寸法d₁よりは小さくなる。

その後、鉄骨15の外側に鉄筋16を配筋して型枠を組み
立てたうえで、鉄骨15の内側にコンクリートを充填する
とともに外側にコンクリートを打設し、鉄骨鉄筋コンク
リート造の下弦材11を形成する。これにより、第８図に
示すように、梁10がむくりの付いた状態で形成される
が、この段階における梁10のむくり寸法d₄はコンクリー
トの重量分だけ上記のむくり寸法d₃より小さくなり、当
然ながら鉄骨15に当初に付与されていたむくり寸法d₁よ
り小さくなる。この段階のむくり寸法d₄が、この後に梁
10に負荷される上層階の躯体およびその他の各種建築部
材の荷重に対応するものとなっていて、最終的にその荷
重が梁10に加わることで梁10が自ずとほぼ水平となるよ
うに設定されている。

そこで、コンクリート強度が確保された後、梁10より
上階の施工により梁10が撓むとされるレベルよりやや高
めのレベルまで（第９図に示すようにほぼ水平となるま
で）むくりを低減させるべく、ワイヤ41を介して梁10に
先行荷重をかける。その後、梁10の上部に上層階の躯体
を施工するとともに各種建築部材を取り付けていき、そ
の荷重に応じて順次ワイヤ41を緩めていって先行荷重を
段階的に低減させていくことにより、梁10を常にほぼ水
平に保持する。

以上により、上層階が完成した時点で梁10に加えた先
行荷重を全て解除すれば、梁10は上層階の躯体および各
種の建築部材の荷重により自ずと水平となる。

上記の梁10では、下弦材11および上弦材12とにより全
体としては十分な梁成寸法が確保されて十分な剛性が得
られ、これによって、梁10の下方に上記のような大空間
20が確保できることは勿論のこと、下弦材11を鉄骨鉄筋
コンクリート造とし、かつ、この下弦材11の鉄骨15には
梁10の撓み方向と逆方向の曲げモーメントが付与された
ものとなるので、第10図に示したもののように梁全体を
単純なトラス構造とする場合に比して鉄骨量を削減でき
るとともに鉄骨加工が簡略化され、工費、施工手間の点
で有利である。しかも、下弦材11、上弦材12、垂直材1
3、斜材14がそれぞれこの建築物の梁、柱、ブレースを
兼ねるので、建築物全体の躯体が簡略化されるという利
点もある。

また、上記実施例の施工手順では、トラスを形成する
に際して鉄骨15に先行荷重をかけてむくりを低減させて
から垂直材13、斜材14、上弦材12を組み立てるので、そ
の作業を容易に行うことができるものである。すなわ
ち、鉄骨15に当初の大きなむくり（むくり寸法d₁）が付
いている状態のままでトラスを組み立てる場合にあって
は、垂直材13が外側に傾いてしまうことになってトラス
の建方が非常に困難となるのに対し、上記の場合には、
むくり寸法がd₂となるまでむくりを低減させてからトラ
スを組み立てるので、垂直材13を支障なく鉛直に建てる
ことができ、したがってトラスを容易に組み立てること
ができる。

また、鉄骨15に対してコンクリートを打設して下弦材
11を形成するに際し、鉄骨15に加えた先行荷重を一旦解
除してd₂よりも大きなむくりの付いた状態に戻し、その
状態でコンクリートを打設するようにしたので、鉄骨15
のむくりをd₂に低減させたままの状態でコンクリートを
打設して下弦材11を形成する場合に比して、梁10の剛性
をより高めることできる。

なお、鉄骨15、梁10に対して先行荷重を加えるために
は、上記実施例に限定されることなく適宜の手法を採用
し得る。

また、上記実施例では、梁10の下弦材11を充填被覆型
鋼管コンクリート造のものとしたが、これは鉄骨15の内
部にのみコンクリートを充填する充填鋼管コンクリート
構造としても良いし、あるいは、ボックス状の鉄骨に限
らず任意の断面形状の鉄骨を使用した一般の鉄骨鉄筋コ
ンクリート造としても良い。また、上弦材12、垂直材1
3、斜材14も鉄骨造に限らず、鉄骨鉄筋コンクリート造
や鋼管コンクリート構造としても良く、垂直材13や斜材
14の位置、形式は、設計上の要求等に応じて適宜変更し
て良いことはいうまでもない。さらに、上記の梁10の上
部や下部にさらにトラスを一体に形成した複合トラス構
造の梁とすることにより、剛性をより高めることもでき
る。

また、上記実施例では、梁10の両端が支持される柱18
の鉄骨鉄筋コンクリート造としたが、必ずしもそれに限
定されない。また、柱18を鉄骨鉄筋コンクリート造とす
る場合においても、その柱18に対するコンクリート打設
は、梁10の下弦材11に対するコンクリート打設と同時に
行っても良い。勿論、柱18の上端部にのみならずその途
中に梁10を設けることもできる。さらに、上記実施例で
は、梁10の下弦材11となる鉄骨15をリフトアップして柱
18上端間に架設するようにしたが、スパンが比較的小さ
い場合等においては必ずしもリフトアップ工法によると
はない。

また、上記実施例は、本発明の構造の梁を、その下方
に無柱の大空間が設けられるとともに上部に上層階の躯
体が設けられる形態の建築物に適用した場合の例である
が、本発明の構造の梁はそのような形態の建築物に適用
されるのみならず、種々の形態の建築物全般に対して同
様に適用できることはいうまでもない。

「発明の効果」以上で詳細に説明したように、本発明の梁の構造は、
下弦材を鉄骨鉄筋コンクリート造とするとともにこの下
弦材中の鉄骨自体に梁の撓み方向と逆方向の曲げモーメ
ントを付与し、上弦材、垂直材、斜材を鉄骨造となした
ものであるから、十分な剛性が得られることは勿論のこ
と、梁全体を単純なトラス構造とする場合に比して鉄骨
量を削減できるとともにその加工が簡略化されて工費や
施工手間の点で有利であり、また、下弦材、上弦材、垂
直材、斜材がそれぞれこの建築物の梁、柱、ブレースを
兼ねるので、建築物全体の躯体が簡略化されるという利
点も有し、メガストラクチュアを構成する梁として採用
して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る梁の構造の一実施例
を示すもので、第１図はその梁が採用されて構築された
建築物の躯体を示す部分立面図、第２図はその梁の断面
図（第１図のII−II線矢視図）である。第３図〜第９図
は上記梁の施工手順の一例を工程順に説明するための図
である。第10図は、メガストラクチュアによる建築物の一従来例
を示す斜視図である。 10……梁、11……下弦材、12……上弦材、13……垂直
材、14……斜材、15……鉄骨、16……鉄筋、18……柱。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E04B 1/30 E04B 1/18 E04C 3/293

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】建築物の躯体を構成する長大スパンかつ大
断面の梁の構造であって、上弦材と下弦材およびそれら
を連結する垂直材と斜材とからなるトラス構造とされ、
かつ、前記下弦材が鉄骨鉄筋コンクリート造とされてい
るとともにこの下弦材中の鉄骨自体が梁の撓み方向と逆
方向の曲げモーメントを付与されており、前記上弦材、
垂直材、斜材がいずれも鉄骨造とされ、しかも、前記下
弦材および上弦材は、それぞれそれら自身でこの建築物
の梁を兼ねるとともに、前記垂直材および斜材は、それ
ぞれそれら自身でこの建築物の柱およびブレースを兼ね
るものとされていることを特徴とする梁の構造。