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

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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