JP3593329B2 - 低層建物の枠組構造 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低層建物等大きな開口部を有し、大スパンとなる低層建物における枠組構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、低層用建物に採用される工法として鉄骨軸組み工法(第1従来例)が主流であったが、最近、コンビニエンス・ストア等においても、スチールハウス工法(板厚1mm前後の薄板軽量形鋼による枠材と構造用面材による鉄鋼系パネル構造の建物をスチールハウスと定義する。第2従来例)が普及しつつある。
【0003】
図8〜図10は第1従来例で、鉄骨軸組み工法による平屋建物の例を示し、コンクリートで独立基礎1と床(土間)2が構築されると共に、独立基礎1上に柱(コラム)3が立設され、壁下地4が設けられて壁が構成され、鉄骨製の柱3の上端にH形鋼製の周辺梁(臥梁)5が設けられ、左右の周辺梁5間にH形鋼製の大梁5aが架設され、この各梁によって屋根6が支持される。図9、図10において、4aは壁、7は出入り口(開口)である。
【0004】
第1従来例の長所は、屋根は、材料が安い、部材数が少なく、加工が容易、現場施工が容易、コンビニ程度の規模の場合、建て方1日、開口が自由に取れる(開口の巾によっては、間柱を入れる)、部材の切断のみでよいことであり、短所は、施工精度のばらつきが出やすい、壁は、仕上げに下地としてLGSが必要、現場施工2日掛かるなどである。
【0005】
図11〜図13は第2従来例で、スチールハウス(SH)工法によるコンビニなどの平屋建物の例を示し、コンクリートで布基礎8と床(土間)2が打設されると共に、布基礎8上に薄板軽量形鋼製の壁枠パネル9が立設される。壁枠パネル9は、図13に示すように薄板軽量形鋼製の下枠材10に薄板軽量形鋼製の立て枠材11が組まれ、立て枠材11の上に薄板軽量形鋼製の上枠材12が組まれ、これらの各枠材はドリルビス19で接合し、さらに立て枠材11に構造用面材13を貼り付けて構築される。以下、前記の枠材に構造用面材13を貼り付けたものをSHパネル9aという。さらに、前記壁枠パネル9に支持されるように薄板軽量形鋼鋼のトラス(以下、SHトラスという)14が組まれ、SHトラス14で屋根6が支持される。図12において、15は比較的大きい開口部(窓部、出入り口など)である。
【0006】
図12(A)に示すように、開口部15の上部には、屋根部からの鉛直荷重を両側の壁枠パネル9に伝えて流すための窓まぐさ16の両端が、まぐさ受け金物17で支持され、このまぐさ受け金物17を介して立て枠材11に固着されている。図12(B)、(C)は、各々窓まぐさ16の組み合せ例を示し、薄鋼板製のリップ付き溝形鋼16aを向かい合わせ、その外側を補強溝形鋼18で補強した例を示す。図12(D)、(E)は、平面コ字形の薄鋼板製のまぐさ受け金物17の例を示し、両フランジを窓まぐさ16の端部側面に当てがい、ドリルビス19で接合し、ウェブを立て枠材11のウェブ背面に当てがい、ドリルビス19で接合する例を示す。
【0007】
従来例2(SH工法)は、薄板軽量形鋼の枠材をドリルビスを用いて接合して建物の壁枠パネルを構築し、この壁枠パネルに構造用面材を貼り付けたSHパネルで躯体を構築するものであり、そのメリットとして、薄板鋼板構造は、溶接加工を必要とせず、切断、穴あけ加工も簡単で、部材が軽く、人手で運搬できるため、作業効率も高く、製作コストは安価なことである。壁については、SHパネルは安定した製品精度を確保しやすい、パネルの先作り、したがって工期短縮、パネル精度確保により施工が容易、コンビニ程度の規模の場合でパネル建て方0.5日などである。このため、低層建物(その代表例として、コンビニエンス・ストアーの平屋建物)の構造分野では経済的な構造である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
スチールハウス工法には、長所の他に、次の短所もある。コンビニエンス・ストアー等は壁面に大きな開口部を形成すると共に、柱はできるだけ少なくし、大きなスペースを確保することが望まれる、つまり、数メートル 以上の大スパンを求められるが、大スパンの屋根を構築する場合は、薄板軽量形鋼は断面が薄いので強度不足があり、端材では無理があるため複数の部材からなる屋根トラスを構成する必要がある。トラスは、部材数が多く、又ドリルビス、ボルト等による接合箇所も多く、さらに、側面壁の面積が増えることもあり加工工数がかかる面で不経済である。また、室内空間を大きく取る場合に求められる、屋根の支点間隔が10数メートル超えるような大スパンで支持する構造には対応できないことなどである。
【0009】
本発明は、コンビニなどの平屋建物において、スチールハウスの利点を生かすと共に、なおかつ、重量鉄骨構造を一部取り入れることでSH工法の欠点を補う枠組み構造とした。
【0010】
すなわち、部材が軽く人手で運搬できるSH工法に用いる薄板軽量形鋼製の枠材の利点を生かしつつ、その弱点である強度と施工性の問題を、強度はあるが施工性で劣る重量形鋼と組み合わせることにより、薄板軽量形鋼製の枠材と重量形鋼のそれぞれの長所を取り入れた、新規な低層建物の枠組み構造を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は次のように構成する。
【0012】
第1の発明は、薄板軽量溝形鋼製の下枠材と立て枠材と上枠材をドリルビスで接合して壁枠パネルを構成し、該壁枠パネルに構造用面材を貼り付けて壁パネルを構築し基礎に建て込むと共に、H形鋼製の周辺梁間にH形鋼製の大梁を架設して屋根材を支持する重量鉄骨製の水平梁部材を構成し、かつ、開口部を下向きに配置した前記上枠材のウエブ上面に 前記周辺梁の下フランジの下面を当てがい、前記下フランジに開設のボルト孔及び前記上枠材のウエブ下面に配置した補強プレートに開設のボルト孔に挿通したボルト接合手段で前記周辺梁と壁パネルを接合したことを特徴とする。
【0013】
第2の発明は、薄板軽量溝形鋼製の下枠材と立て枠材と上枠材をドリルビスで接合して壁枠パネルを構成し、該壁枠パネルに構造用面材を貼り付けて壁パネルを構築し基礎に建て込むと共に、H形鋼製の周辺梁間にH形鋼製の大梁を架設して屋根材を支持する重量鉄骨製の水平梁部材を構成し、かつ、開口部を下向きに配置した前記上枠材のウエブ上面に前記周辺梁の下フランジの下面を当てがい、前記上枠材のウエブ下面に、垂直板を立て枠材のウエブ面に固着したホールダウン金物の水平板を配置し、前記下フランジに開設のボルト孔及びホールダウン金物の水平板に開設のボルト孔に挿通したボルト接合手段で前記周辺梁と壁パネルを接合したことを特徴とする。
【0014】
第3の発明は、前記壁枠パネルと併設して補強用の鉄骨柱を下枠材と上枠材の間に建て込んだことを特徴とする。
【0015】
【作用】
本発明によると、低層の建物において、部材が軽く人手で運搬できるSH工法に用いる薄板軽量形溝鋼製の枠材の利点を生かしつつ、その弱点である強度と施工性の問題を、強度がある重量形鋼と組み合わせることにより補う構造としたので、スチールハウス工法を基本としつつ、屋根トラス等の複雑な構造をなくし、簡潔な構成で屋根荷重を円滑に支えることができる。
【0016】
したがって、壁面に大きな開口部を形成すると共に、柱はできるだけ少なくし、大きなスペースを確保することが望まれ、数メートル 以上の大スパンを求められるが、大スパンを構築方法するコンビニエンス・ストアー等の建物を合理的に構築することができる。つまり、本発明では、スチールハウス工法における、薄板軽量形鋼の枠材は、断面が薄いので強度が不足することから屋根部にトラスを組む必要があり、また、屋根を支える構造で不経済となるという問題、さらに、室内空間を大きく取る場合に求められる、屋根の支点間隔が10数メートルを超えるような大スパンで支持する構造には対応できないなどの問題を解決している。
【0017】
さらに、薄鋼板枠組パネルと、屋根を支える重量鉄骨からなる水平部材との間の力をスムーズに伝達するための接合方法が重要になるが、本発明のボルト接合又はホールダウン金物からなる接合手段により、薄板枠組みパネルの立て枠材に軸力として力が円滑に流れるため、大きな引き抜き力にも耐えられる。
【0018】
【発明の実施の形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。従来例と同一の要素には、同一符号を付して説明する。
【0020】
図1〜図4は実施形態1を示す。図1は、スチールハウス(SH)工法によりコンビニなどの規模の平屋建物を構築した例を示し、コンクリートで布基礎8と床(土間)2が打設されると共に、布基礎8上に薄板軽量形鋼製の壁枠パネル9が立設される。壁枠パネル9は、図13に示す構造と同じで、薄板軽量形鋼製の下枠材10に薄板軽量形鋼製の立て枠材11が組まれ、立て枠材11の上に薄板軽量形鋼製の上枠材12が組まれ、これらの各枠材はドリルビス19で接合し、さらに立て枠材11に構造用面材13を貼り付けて構築される。前記の枠材に構造用面材13を貼り付けて壁が構築され、これをSHパネル9aという。
【0021】
SHパネル9aの上端には、重量形鋼からなる周辺梁20が設けられ、所定間隔離れて位置する左右の周辺梁20間にH形鋼からなる大梁29が架設され、これら水平梁部材で屋根6が支持される。図1において、34は補強用の間柱である。
【0022】
前記の構成において、薄鋼板製の壁枠パネル9と、重量鉄骨からなる周辺梁20との間の力をスムーズに伝達するための接合方法が重要になる。それを説明すると、周辺梁20をH形鋼で構成した実施形態1では、図2、図3に示すように、立て枠11の上端部に薄鋼板製の上枠材12を下向きに配置し、この上枠材12で複数の立て枠11の上端の間を結合し、さらに、上枠材12のウエブ上面にH形鋼製の周辺梁20の下フランジ21の下面を当てがい、上枠材12のウエブ下面に所定板厚の補強プレート23を当てがい、前記各部材の当接部を上下に貫いて接合ボルト24を挿通しナット22を締結することで、H形鋼製の周辺梁20を、壁枠パネル9に構造用面材13を固着してなるSHパネル9aの上端に固着する。
【0023】
図2(B)は、H形鋼製の周辺梁20の中心(つまりウェブ26)をSHパネル9aの厚み中心に合わせ、ウェブ26の両側をそれぞれ接合ボルト24とナットで固定する例を示す。図2(B)は設計の都合上、H形鋼製製の周辺梁20の中心(つまりウェブ26)をSHパネル9aの厚み中心からずらし、ウェブ26の片側のみを接合ボルト24とナットで固定する例を示す。
【0024】
図2(A)において、比較的大きな開口部15の上部には、薄鋼板溝形鋼製のよこ補助枠27が配置され、その両端部が立て枠11に固着され、よこ補助枠27とH形鋼製の周辺梁20との間は薄鋼板溝形鋼製の立て補助枠28が設けられているが、これらの補助枠27と28は、開口部15における上部からの鉛直荷重をSHパネル9aの立て枠11に伝達する機能は必要としていない。
【0025】
また、図3に示すようにSHパネル13の上端に設けられた左右の周辺梁20と、その間に架設されるH形鋼製の大梁29との結合手段として、H形鋼製の周辺梁20上下フランジとウェブで囲まれる溝部に連結プレート30を溶接し、大梁29であるH形鋼のウェブ側面に連結プレート30を当てがい、その当接部を挿通して連結ボルト31を設け、ナットを締結しており、それにより、大梁29の両端部が周辺梁20に固着されている。前記の結合構造により、上方からの屋根6などによる鉛直荷重を円滑にSHパネル9aの立て枠材11に流すと共に、周辺梁20に作用する大きな引き抜き力にも耐えられる。
【0026】
図5、図6は実施形態2を示し、重量鉄骨製の周辺梁20を溝形鋼で構成した例を示す。この実施形態2においても、SHパネル9aと周辺梁20との間の力をスムーズに伝達するための接合方法が重要になり、実施形態2では、この連結手段としてホールダウン金物32を用いている。
【0027】
図5、図6に示すように、複数の立て枠11の上端の間を結合するため、立て枠11の上端部に下向きに配置した薄鋼板製の上枠材12のウエブ上面に溝形鋼製の周辺梁20の下フランジ33の下面を当てがう。一方、薄鋼板製のリップ付き溝形鋼からなる立て枠11のウェブ背面にホールダウン金物32の垂直板32aを当てがい、その当接部にドリルビス19を打設して両部材を固着する。このとき、ホールダウン金物32の上端に補強板32cを介して設けられた水平板32bは、上枠材12のウェブ下面に位置している。
【0028】
そして、上枠材12のウエブ上面に当てがった溝形鋼製の周辺梁20の下フランジ33とホールダウン金物32の水平板32bの当接部を上下に貫いて接合ボルト24を挿通し、ナット22を締結することで溝形鋼製の周辺梁20をSHパネル13の上端に固着する。
【0029】
実施形態2においても、ホールダウン金物32を介してSHパネル9aと周辺梁20との間の力をスムーズに伝達することができ、上方からの屋根6などによる鉛直荷重を円滑にSHパネル9aの立て枠材11に流すと共に、周辺梁20に作用する大きな引き抜き力にも耐えられる。実施形態2において、他の構成は実施形態1と同様に構成される。なお、実施形態2の変形例として、図5(B)に示すように、溝形鋼製の周辺梁20は、図5(A)と逆向きに配置し、ウェブ背面を外側配置に構成することもできる。
【0030】
なお、実施形態1と2を相互に組合わせて構成することもできる。すなわち、周辺梁20とSHパネル9aの結合手段として、実施形態1において、H形鋼製の周辺梁20をホールダウン金物32と接合ボルト24でSHパネル9aに結合する組み合わせ、実施形態2において、溝形鋼製の周辺梁20を連結ボルト31でSHパネル9aに結合する組み合わせを実施してもよい。
【0031】
次に、図7(A)〜(D)は、開口部15を自由に取るため重量鉄骨からなる周辺梁(臥梁)20とSHパネル(耐力壁)9aとの組み合わせ例を示す正面説明図である。(A)は、開口部巾がそれほど広くなく、サッシの連続性が必要ない場合において、SHパネル9aをバランスよく配置した場合の組み合わせ例である。(B)は、サッシの連続性が要求される場合において、重量鉄骨からなる間柱34を開口部15の中間に配置した組み合わせ例である。(C)は、シャッター等の大開口を必要とし、中間に間柱が配置できない場合の例で、この場合は、開口部15の両側枠に位置するSHパネル9aに沿わせて、重量鉄骨製の補強柱35を設けた場合の組み合わせ例である。(D)は、開口巾により重量鉄骨からなる間柱34の本数を増減調整しつつ、サッシの連続性を確保する場合の組み合わせ例である。
【0032】
なお、重量鉄骨からなる間柱34と周辺梁20や基礎との接合方向は、ピンの場合と固定の場合があり、何れの接合方法を用いるかは建物全体のバランス等によって決めることが望ましい。
【0033】
【発明の効果】
本発明によると、低層の建物において、溶接加工が不要、切断、穴あけ加工も簡単で、部材が軽く、人手で運搬できて作業効率も高く、また、SHパネルによる安定したパネル精度確保、施工容易、工期短縮、製作コストが安価などの点で、薄板軽量形鋼製の枠材を主要素とするスチールハウス工法の利点を生かしつつ、その弱点である強度の問題、特に、屋根荷重を円滑確実に支える問題につき、強度がある重量形鋼製の水平梁部材と組み合わることで解決できたもので、屋根トラスが必要なく構成が簡潔である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は、本発明の第1実施形態に係る薄鋼板製枠材と面材からなるSHパネルと重量鉄骨製臥梁との混構造工法による平屋建物の断面説明図、(B)は、(A)の平面略図である。
【図2】(A)は、図1の(ロ)部の拡大図で平屋建物の開口部正面を示す。(B)、(C)は、(A)の(ハ)部を示し、SHパネルと周辺梁との接合の2例を示す断面説明図、(D)は、(B)、(C)の側面図である。
【図3】図2(C)に対応し、SHパネルと周辺梁と大梁の接合関係を示す図である。
【図4】図3のSHパネルと周辺梁との接合部の破断斜視図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係るSHパネルと周辺梁と大梁の接合関係を示す図である。
【図6】図5のSHパネルと周辺梁との接合部の破断斜視図である。
【図7】(A)〜(D)は、SHパネルと重量鉄骨製の周辺梁との組合わせの4例を示す正面説明図、(E)、(F)は、SHパネルと重量鉄骨製の周辺梁の図である。
【図8】第1従来例として示す鉄骨軸組工法による平屋建物の断面説明図である。
【図9】図8の平屋建物の一部破断正面図である。
【図10】図8の横断平面説明図である。
【図11】第2従来例として示すSH(スチールハウス)工法による平屋建物の断面説明図である。
【図12】(A)は、図11の(ニ)方向の図で、平屋建物の開口部の正面拡大図、(B)、(C)は、(A)の(イ)部の図で、窓まぐさの組合わせの2例を示す説明図、(D)、(E)は、(A)の(ホ)部の図で、まぐさ受け金物の正面部分図と側面図である。
【図13】薄鋼板製壁枠パネルに構造用面材を貼付けてなるSHパネルの斜視図である。
【符号の説明】
1 独立基礎
2 床(土間)
3 柱
4 壁下地
5 梁
6 屋根
7 出入り口
8 布基礎
9 SHパネル
10 下枠材
11 立て枠材
12 上枠材
13 構造用面材
14 SHトラス
15 開口部
16 窓まぐさ
17 まぐさ受け金物
18 補強溝形鋼
19 ドリルビス
20 周辺梁
21 下フランジ
22 上枠ランナー
23 補強プレート
24 接合ボルト
25 ナット
26 ウェブ
27 立て補助枠
28 よこ補助枠
29 大梁
30 連結プレート
31 連結ボルト
32 ホールダウン金物
32a 垂直板
32b 水平板
32c 補強板
33 下フランジ
34 間柱
35 補強柱

Claims (3)

  1. 薄板軽量溝形鋼製の下枠材と立て枠材と上枠材をドリルビスで接合して壁枠パネルを構成し、該壁枠パネルに構造用面材を貼り付けて壁パネルを構築し基礎に建て込むと共に、H形鋼製の周辺梁間にH形鋼製の大梁を架設して屋根材を支持する重量鉄骨製の水平梁部材を構成し、かつ、開口部を下向きに配置した前記上枠材のウエブ上面に前記周辺梁の下フランジの下面を当てがい、前記下フランジに開設のボルト孔及び前記上枠材のウエブ下面に配置した補強プレートに開設のボルト孔に挿通したボルト接合手段で前記周辺梁と壁パネルを接合したことを特徴とする低層建物の枠組構造。
  2. 薄板軽量溝形鋼製の下枠材と立て枠材と上枠材をドリルビスで接合して壁枠パネルを構成し、該壁枠パネルに構造用面材を貼り付けて壁パネルを構築し基礎に建て込むと共に、H形鋼製の周辺梁間にH形鋼製の大梁を架設して屋根材を支持する重量鉄骨製の水平梁部材を構成し、かつ、開口部を下向きに配置した前記上枠材のウエブ上面に前記周辺梁の下フランジの下面を当てがい、前記上枠材のウエブ下面に、垂直板を立て枠材のウエブ面に固着したホールダウン金物の水平板を配置し、前記下フランジに開設のボルト孔及びホールダウン金物の水平板に開設のボルト孔に挿通したボルト接合手段で前記周辺梁と壁パネルを接合したことを特徴とする低層建物の枠組構造。
  3. 前記壁枠パネルと併設して補強用の鉄骨柱を下枠材と上枠材の間に建て込んだことを特徴とする請求項1又は2記載の低層建物の枠組構造。
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