JP3189392U - 耐震開口フレームと軽量形鋼の組み合わせによる合理化架構システム - Google Patents

Abstract

【課題】安価、軽量で、施工性が良く、また、合成梁の理論による安全・安定的な部材及びそのシステムを大開口・大スパン・大空間を要望する住宅及び店舗・事務所などに提供することが可能であるハイブリッド合わせ梁を提供する。【解決手段】ハイブリッド合わせ梁１は、耐震開口フレーム４と上弦材３が配置され、その両側面に合わせ軽量形鋼２を所定間隔にボルトとナット２Ａなどにて緊結する。また、耐震開口フレーム４と上弦材３が上下隙間なく配置される。また、耐震開口フレーム４と上弦材３との上下に所定の隙間を設け、所定間隔に木束５を設けるように構成される。【選択図】図３

Description

本考案は、木造建築物の大スパン化ニーズ市場に向けて、従来よく一般的に用いられてきた軽量形鋼の梁用軽鉄骨部材と、開口部の耐震化として考案され大空間を構成するシステムとして開発された耐震開口フレームと組み合わせによる、合成梁で木質構造の架構を形成するものに関する。

今、木造建築は地球規模で環境保全の一翼として注目されている。そのため、専門家らの技術による改良開発が試みられ、木質部材のエンジニアリングからシステム構築に至るアイテムは多様で、市場性は高まっている。そんな中、木造の建築空間は大スパン、大空間ニーズとしてのあり方が叫ばれ、力学性能が明確で安定した集成材やＬＶＬといった構造材利用が用いられている。しかし、一定の断面を超えたときの極端な価格設定が余儀なくされ、コスト高となっている。そして、その大断面は施工性や材料供給の市場など問題も多い。

従来の大スパン技術では、木造軸組構造体の構成に軽みぞ形鋼の二枚合わせで用い、一定間隔の木束状角材の両側面から挟み、ボルトとナットで締め付けた通称、図１１、図１２に示す「木造軽量梁」を用いることで鉛直方向の荷重に対する梁としてきた。

そこで建築部材の素材枠を超えた既存技術と新アイテムの木造ハイブリッド合わせ梁の例を解決の糸口として以下に示す。

特開２００５−１５５０２７（床支持部材及びこれを用いた床支持構造） 特開平９−１１９１７０（木造建築物における開口部用耐震フレーム） 特開２００６−４６０５５（木造建築物開口部における耐震用フレーム）

特許文献１の木材からなる心材の両側面に断面コ字薄板軽量形鋼を用いて床支持部材及び床支持構造が開示されている。しかし、ここでは床部材（梁部材）の曲げ剛性を高める目的・効果しか得られない。

また、特許文献２には、地震力（水平力）に対して抵抗する構造躯体に組込んで用いる門型及び箱型の耐震用フレームが開示されている。これらは構造躯体の開口部となる部位で、筋かい・構造用合板・鉄筋バットレスなどと同様に地震力などの水平力に有効な耐力壁効果をもたらす。

さらに、特許文献３には、木質部材と引張りボルト、繊維シート、柱脚金物などから成る門型の開口フレームが開示されている。

そこで、これらの技術を用いて大開口（大スパン化）を図り、同時に地震力にも抵抗させるためには、新規の発想により適合する技術の開発が必要となる。つまり、単に大スパン化に対応する断面性能を上げるだけの大断面集成梁や大断面コ字薄板軽量形鋼を用いた場合、コストアップや施工の手間の増加、そして大断面の潜在的悩みである自重増による曲げモーメント・たわみが増大するなどのため、特注品での対応となるが、材料供給の不安定や数倍の単価アップなどの矛盾が障壁となっている。

本考案の耐震開口フレームと軽量形鋼とのハイブリッド合わせ梁及びそのシステムは、一般流通品なので安価、軽量であるため施工性が良い。また、耐震開口フレームなど信頼性の高い部材との組み合わせにより、組み合わせ方法による合成梁の理論による安全・安定的な部材及びその架構システムを大開口・大スパン・大空間をニーズする住宅及び店舗・事務所などに提供が可能である。

一例として、図８に示す２階建て住宅軸組の１階部分の大スパン化の例や、図７に示す１階建ての店舗軸組の小屋梁として用いた例を示す。ここで示す軽量形鋼のみの合わせ梁では耐力壁不足と建物全体の偏心を防ぐことができず、木質ラーメン構法としなければならないためコスト・施工手間がアップする。

本考案は以上説明したようになるから、次のような効果を得ることができる。
イ、地震力（水平荷重）を負担する耐震開口フレームと鉛直荷重を負担する軽みぞ形鋼梁を組み合わせることで、大開口・大スパン・大空間を設けた場合不利となる耐力壁不足を補い、建物全体の偏心を防止して耐震性を高められる。
ロ、耐震開口フレームを下弦材とし、軽量形鋼梁上部の繋ぎ材を上弦材とする合成梁としての構成要素により、軽量で梁材としての曲げ・たわみに対する抵抗性能が向上する。
ハ、従来から木造の大スパン化に用いられてきた信頼性の高い軽量形鋼と、コーナー部を剛接合として耐震性が評価されている耐震開口フレームにより、新たな機能である鉛直荷重と水平荷重の両荷重を受け持つ架構システムとして構築できる。
ニ、それぞれの部材・パーツとしの役割を理論付けることができ、特殊でラーメン的な構造計算を必要とせず、安価で使いやすい架構システムの構築が可能である。
ホ、本考案は、柱に取り付けるコーナー部や柱脚部の剛性度をさらに高めることにより鉛直力と水平力を同時に受け持つラーメン化も可能としている。

本考案の一実施例の概要斜視図である。 本考案の一実施例の概要斜視図である。 本考案の一実施例の概要斜視図である。 本考案の一実施例の構成要素を説明する断面図である。 本考案の一実施例の構成要素を説明する断面図である。 本考案の一実施例の構成要素を説明する断面図である。 本考案の店舗などに用いた軸組斜視図である。 本考案の住宅などに用いた軸組斜視図である。 本考案のコーナー部を拡大した図である。 本考案の概要を部位ごとに一部カットした軸組斜視図である。 従来の軽量形鋼梁の実施例斜視図である。 従来の軽量形鋼梁の実施例写真である。

実施の形態について図面を参照して説明する。なお、実施形態全図において、共通の構成要素には同一の符号付し、繰り返しの説明を省略する。

図１から図３に示すのは、本考案実施例の一部構成要素の異なるものを示し、図１は、耐震開口フレーム４と上弦材３が上下隙間なく配置され、その両側面に合わせ軽量形鋼２を所定間隔にボルトとナット２Ａにて緊結したものを示している。ここで４Ａは耐震開口フレーム４と構造躯体柱を所定間隔で緊結するラグスクリューボルトを示し、４Ｂは耐震開口フレーム４と基礎を緊結する柱脚金物である。このように構成することにより大開口・大スパン・大空間を設けた場合不利となる耐力壁不足を補い、建物全体の偏心を防止して耐震性を高められる。

図２は、耐震開口フレーム４と上弦材３が隙間なく配置され、その両側面に合わせ軽量形鋼２を所定の間隔に木ビス又はラグスクリューボルト２Ｂにて緊結したものを示している。これにより、ハイブリッド合わせ梁１全体としてのモーメント抵抗を大きくすることができる。また、特に図示していないが、本考案のハイブリッド合わせ梁１の両端部の柱に取り付ける部分は、既往のボルトとナット締め２Ａとしているが、これらを木ビスやジベルなどを用いたモーメント抵抗接合とした場合、ハイブリッド合わせ梁１によるラーメン化も可能となる。

図３は、耐震開口フレーム４と上弦材３との上下に所定の隙間を設け、所定間隔に木束５を設けるように構成された本考案のハイブリッド合わせ梁１である。このように構成することで、ハイブリッド合わせ梁１の応力の少ない梁スパンの１／４以内に配管、換気ダクトなどのスリーブ穴２Ｃを設けることが可能となる。また、このように構成することで図３の断面図を図４から図６に示し、本考案のハイブリット合わせ梁１の合理的な力学・構造性能を以下にて説明する。

図４は、本考案のハイブリット合わせ梁１図３の断面図を示し、鉛直荷重による長期モーメントＭｏを単純梁モーメントとし、上弦材３と耐震開口フレーム４の軽量形鋼２底部ライン（点線）より上部の部分４’と合わせ軽量形鋼２の組み合わせによる合わせ梁１として耐震開口フレーム４の上部の４’部分が安全率を持った下弦材とした適用断面性能での合成化を可能としている。

図５は、鉛直荷重による長期単純たわみ量δｍａｘは上弦材３と軽量形鋼２、耐震開口フレーム４の合成フル断面性能で対応可能となる。このことは、梁に生じるたわみ量は長期のみの荷重で評価されるわけで、地震時でのたわみ量は、検討外の要求性能と位置づけられる。つまり、構造計算外のことである。そこで、もっぱら地震時の水平荷重で計画された耐震開口フレーム４は、鉛直荷重に対抗する能力を除外してきたが、鉛直力に対する抵抗が潜在的に有するので、構造設計上たわみ量のチェックは耐震開口フレーム４断面を加算する。

図６は、水平荷重における地震時モーメントＭｅを耐震開口フレーム４全体で負担するよう計画し、フレームコーナー端部・柱頭接合部の繊維シート４Ｃなどによる剛接合化により実施されている。

これらのハイブリット合わせ梁１としての構成要素により、軽量で梁材としての曲げ・たわみに対する抵抗性能が向上する。尚、特に図示していないが、２階などの床張りに用いる場合は上弦材３を軽量形鋼２より少し上げて用いる。これにより上弦材３などの乾燥による木痩せによる床鳴り防止やハイブリット合わせ梁１の盛り上がりを防止することができる。

図９は、フレームコーナー端部・柱頭接合部の繊維シート４Ｃなどによる剛接合化部分を示す図面である。

また、特に図示、説明していないが、耐震開口フレームは門型及び箱型タイプがあり、どちらを選択しても可能としている。さらに、軽量形鋼２には図面に記載の軽みぞ形鋼とリップみぞ形鋼の種類があり、どちらを選択しても可能としている。

本考案の耐震開口フレームと軽量形鋼とのハイブリッド合わせ梁及びその架構システムは、一般流通品なので安価、軽量であるため施工性が良い。また、耐震開口フレームなど信頼性の高い部材との組み合わせにより、組み合わせ方法による合成梁の理論による安全・安定的な部材及びそのシステムを大開口・大スパン・大空間を要望する住宅及び店舗・事務所などに広く提供できる。

地震力（水平荷重）を負担する耐震開口フレームと鉛直荷重を負担する軽量形鋼梁を組み合わせることで、大開口・大スパン・大空間を設けた場合不利となる耐力壁不足を補い、建物全体の偏心を防止して大空間を可能とする。

耐震開口フレームを下弦材とし、軽量形鋼梁上部の繋ぎ材を上弦材とする合成梁としての構成要素により、軽量で梁材としての曲げ・たわみに対する抵抗性能が向上するので施工性がよく、コストダウンが図れる。

従来から木造の大スパン化に用いられてきた信頼性の高い軽量形鋼と、コーナー部を剛接合として耐震性が評価されている耐震開口フレームにより、新たな機能である鉛直荷重と水平荷重の両荷重を受け持つ架構システムとして安価に構築できる。

それぞれの部材・パーツとしの役割を理論付けることができ、特殊でラーメン的な構造計算を必要とせず、安価で使いやすい架構システムの構築が可能である。

本考案は、柱に取り付けるコーナー部及び柱脚部の剛性度をさらに高めることによりラーメン化構成とすることも可能としている。

１は、本考案のハイブリッド合わせ梁
２は、軽量形鋼
３は、上弦材
４は、耐震開口フレーム
５は、木束

Claims (4)

1. 耐震開口フレーム４と上弦材３が配置され、その両側面に合わせ軽量形鋼２を所定間隔にボルトとナット２Ａなどにて緊結したことを特徴とするハイブリッド合わせ梁１
2. 耐震開口フレーム４と上弦材３が上下隙間なく配置され、その両側面に合わせ軽量形鋼２を所定間隔にボルトとナット２Ａなどにて緊結したことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド合わせ梁１
3. 耐震開口フレーム４と上弦材３が隙間なく配置され、その両側面に合わせ軽量形鋼２を所定の間隔に木ビス又はラグスクリューボルト２Ｂなどにて緊結したことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド合わせ梁１
4. 耐震開口フレーム４と上弦材３との上下に所定の隙間を設け、所定間隔に木束５を設けるように構成され、その両側面に合わせ軽量形鋼２を所定間隔にボルトとナット２などにて緊結したことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド合わせ梁１