JP3655584B2 - 建物ユニットの柱構造 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物ユニットの接合構造に関するものであって、特に、建物ユニットを構成する柱梁のうち柱によって上下階の建物ユニットを接合する場合の構造およびその方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、上下階の建物ユニットを柱によって接合するものとしては、例えば特開2001−254445号公報において開示されるような技術があり、また、梁によって接合するものとしては、例えば特開平6−316973号公報において開示される技術があった。
【0003】
上記従来技術の前者にあっては、長尺なボルト締付工具を上階建物ユニット側の柱の上端から挿入し、上記柱の中空内部を通過させつつこの柱の下端においてボルトを締着し、下階建物ユニットの柱上端とを接合するものである。そして、上階建物ユニットの柱の内部には、螺旋状のガイドレールが設けられているため、ボルト締付工具を当該柱の中心に挿通させることができるようになっており、また、上階建物ユニットの柱の底部には、ユニット接続用ボルトが仮着されるとともに、ボルト締付工具をこのユニット接続用ボルトに案内するための工具用ガイドが設けられているものであった。従って、ユニット接続用ボルトの締め付けには、上階建物ユニットの柱内部にボルト締付工具を挿通させることによって用意にユニット接続用ボルトに到達できるように構成されたものであった。
【0004】
一方、後者にあっては、下階建物ユニットの天井梁と上階建物ユニットの床梁とを接合するものであり、具体的には、下階建物ユニットの天井梁を構成するフランジ部のうちの下側と、上階建物ユニットの床梁を構成するフランジ部のうちの上側とを、ボルトによって締着することによって接合するものであって、下階建物ユニットの天井梁において、上下のフランジ部の中間に筒型鋼を取付けるとともに、この筒型鋼の内部に硬化性充填材を充填し、この硬化性充填材が硬化する前に、上階建物ユニットの床梁の下側フランジ部を貫通するボルトを上記筒型鋼内部に突出させることによって、当該ボルトの先端が硬化性充填材により硬化接合されるものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のうちの前者にあっては、上階建物ユニットの柱内部に長尺なボルト締付工具を使用することによって接合するものであるため、当該ボルト締付工具によるユニット接続用ボルトの締付状態を確認することが容易ではなく、また、柱内部の螺旋状ガイドレールや工具用ガイドが設けられているとはいえ、ボルト締付工具による接続作業を容易に行うことができないものであった。
【0006】
そこで、柱による接合ではなく対向する梁の間で接合する後者のものが案出されたのであるが、この種の従来技術にあっては、梁材としてH型鋼またはC型鋼を使用することにより、接合すべき個所の近傍において接合作業が行えるので、当該作業が簡便であるものの、梁材には長期間の使用により繰り返し撓むこととなり、重量が集中する柱の当接部にズレ等を生じさせることがあるため、上階建物ユニットとの重量を支持するための補強を十分にしなければならなかった。
【0007】
本発明は、上記諸点にかんがみてなされたものであって、その目的とするところは、上下階建物ユニットの柱間を容易に接続することができる接合構造および接合方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、下階建物ユニットを構成する正方形断面の角パイプによる下階用柱の上端および上階建物ユニットを構成する正方形断面の角パイプによる上階用柱の下端に、上記両建物ユニットを積層するとき相互に当接する水平接合面が設けられ、該各水平接合面の中央に貫通孔が設けられ、上記両柱の表面に貫通する切欠部が設けてなる建物ユニットの柱構造において、上記水平接合面は、上記上階用柱または下階用柱の正方形断面よりも大きい正方形状で構成された水平接合面であり、上記切欠部は、下階用柱の上端および上階用柱の下端に、上記正方形断面の四つの側面のうち二つの側面に連続して切欠いてなる単一の切欠部であり、この切欠部が設けられた二つの側面には、各側面のそれぞれの切欠部よりも大きい面積の長方形状の補強板が、上記二つの側面に重ねられ、かつ、その一端縁を上記水平接合面に当接しつつ、上記切欠部の近傍に固着されてなることを特徴とする建物ユニットの柱構造を要旨とするものである。
【0009】
上記の場合、前記水平接合面のうち、下階用柱または上階用柱のいずれか一方の水平接合面に位置決め用の突出部を設け、他方の水平接合面に上記突出部が嵌入する位置決め用の嵌入孔を設け、上記突出部が嵌入孔に嵌入するとき両水平接合面の貫通孔が連続するように構成することができる。
【0010】
また、本発明は、下階建物ユニットを構成する正方形断面の角パイプによる下階用柱の上端および上階建物ユニットを構成する正方形断面の角パイプによる上階用柱の下端に、上記両建物ユニットを積層するとき相互に当接する水平接合面が設けられ、該両水平接合面のうちの一方の中央に上記柱の長手方向に突出する雄ネジ部が設けられるとともに、他方の水平接合面の中央に貫通孔が設けられてなる建物ユニットの柱構造において、上記水平接合面は、上記上階用柱または下階用柱の正方形断面よりも大きい正方形状で構成された水平接合面であり、少なくとも上記水平接合面に貫通孔が設けられた側の柱は、該水平接合面が設けられる先端に、上記正方形断面の四つの側面のうち二つの側面に連続して切欠いてなる単一の切欠部が設けられており、この切欠部が設けられる二つの側面には、各側面のそれぞれの切欠部よりも大きい面積の長方形状の補強板が、上記二つの側面に重ねられ、かつ、その一端縁を上記水平接合面に当接しつつ、上記切欠部の近傍に固着されてなることを特徴とする建物ユニットの柱構造をも要旨とするものである。
【0011】
そして、上記両発明において、前記補強板は、長方形の一短辺が上記水平接合面に当接するように固着されてなる補強板である構成としてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明は、図1に示すようなユニットハウスAを構築するための建物ユニット1,2を接合する構造および接合の方法に関するものであって、下階の建物ユニット1の上に上階の建物ユニット2を積層しつつ、両者を接合して2階建てまたは3階建てのユニットハウスAを構築するのである。そして、建物ユニット1,2は、複数の柱11,21および梁12,22で構成されており、本実施形態は、上記建物ユニット1,2を積層するとき、下階建物ユニット1を構成する下階用柱11の上端と、上階建物ユニット2を構成する上階用柱21の下端とを接合するものである。
【0015】
そこで、本実施形態の下階用柱11および上階用柱21は、図2に示すように、断面形状が正方形の筒状に成形されたいわゆる角パイプによって構成されており、その先端には水平接合面13,23が設けられている。この水平接合面13,23は、中空筒状の角パイプの先端を閉鎖するように開口端部の全面に設けられており、また、この水平接合面13,23は、上記両柱11,12の断面形状よりも若干大きい正方形状に成形されるとともに、その中央に貫通孔14が設けられている。
【0016】
上記のように、下階用柱11および上階用柱21の双方に水平接合面13,23を設けることにより、下階建物ユニット1の上方に上階建物ユニット2を積層するとき、当該水平接合面13,23が対向しつつ当接することとなり、かつ、両水平接合面13,23が完全に一致して当接するとき、それらの中央に設けられている貫通孔14,24は、同一直線上に連続するように配置されることとなる。従って、図示のとおり、単一のボルト15を上記双方の貫通孔14,24に挿通させることができ、この挿通により下階用柱11から上階用柱21に突出するボルト15の先端にナット25を螺合せしめることによって、対向する両水平接合面13,23を接合することができるのである。
【0017】
さらに、図2において示すように、下階用柱11および上階用柱21の先端付近において、その角パイプを構成する側面の一部には、切欠部16,26が設けられており、この切欠部16,26は、当該角パイプの中空内部に到達するように貫通して切り欠かれている。従って、この切欠部16を介して下階用柱11および上階用柱21の中空内部にボルト15またはナット25を配置することが可能となるものである。
【0018】
ここで、上記切欠部16,26およびその周辺の構造について詳述する。なお、下階用柱11の切欠部16と上階用柱21とは相互に対称であるため、その一方の上階用柱21における構造についてのみ説明する。まず、上階用柱21に設けられる上記切欠部26は、既述のとおり、その下端付近に設けられるものであり、図3に示すように、上階用柱21の正方形状の断面を構成する一つの角を中心としてその両側に位置する辺部分に連続して設けられている。即ち、角パイプを構成する四つの側面のうち、二つの側面に切欠部26a,26bが設けられており、これらの切欠部26a,26bが連続して単一の切欠部26を構成するのである(図3(a)参照)。そして、上記両切欠部26a,26bは、それぞれ同じ形状および大きさに切欠かれており、その形状は、当該角パイプの端縁を一辺とする長方形状となっている(図3(b)参照)。また、本実施形態における切欠部26大きさは、各側面に設ける切欠部26a,26bのそれぞれが、幅約70mm長さ100mmの大きさになっており、両切欠部26a,26bを連続したときの大きさは、長さは変わらず100mmであり、幅が70mmに2の平方根を乗じて算出されるから、約110mmとなるように構成されている。そして、この切欠部26は、上記上階柱21を構成している角パイプの側面を貫通して中空内部に到達できるように設けられることから、この切欠部26を介して水平接合面23の内側にナット25(またはボルト15)を配置させることができるものである。
【0019】
また、図3において示したとおり、上記の切欠部26が設けられている二つの側面には、それぞれ補強板27,28が設けられている。この補強板27,28は当該切欠部26の近傍に溶接されることによって固着されており、その形状および大きさは同一となっている。そして、本実施形態の場合、上記補強板27,28の形状は、短辺を120mm、長辺を150mmとする長方形状であり、また、肉厚は上階用柱21を構成する角パイプの肉厚と同一となるようにそれぞれ構成されている。従って、切欠部26a,26bを設ける二つの側面が切欠部26a,26bによって除去される部分よりも、上記補強板27,28のほうが大きくなるように構成されており、また、補強板27,28のほうが大重量となるものである。そして、上記長方形状の補強板27,28の一短辺は、既述の水平接合面23に当接しつつ固着されており、当該角パイプの一側面部分を構成するように設けられているのである。
【0020】
上記のような補強板27,28を設けることにより、第一に、切欠部26a,26bを設けた側面に補強板27,28が固着されることにより、当該側面の重量が補われ、上階用柱21全体の重心の位置を当該柱21の中心線上に一致させることができるのである。従って、既述のとおり、水平接合面23の中央に設ける貫通孔24によって下階用柱11と接合した場合でも、水平接合面11,21の全体が均等に重量を配分することができることとなる。また、第二に、上階用柱21の下端には、当該建物ユニット2の重量などが集中し、また、下階用柱11の上端は、上記重量等が作用することとなることから、上記重量等を支えるために、上記切欠部26によって支持されない部分を補助するように補強板27,28が設けられているのである。即ち、当該上階用柱21の下端には、水平接合面23が設けられているが、この水平接合面23には、切欠部26を除いた残りの端縁全部が固着されているが、当該切欠部26が設けられる側面では、この切欠部26が存在する部分について、水平接合面23に固着できず、上階用柱21の端部に作用する重量等は、当該切欠部26の周辺に集中することとなる。そこで、ここに集中する重量等を分散させるために、この切欠部26の周辺に存在する側面に加えて補強板27,28の端縁が水平接合面23に固着されることによって、この補強板27,28に上記重量等が分散されることとなるのである。
【0021】
上記のように、補強板27,28は、上階用柱21の重心を調整するとともに、重量等が作用する当該柱21の強度を維持するために設けられているのである。そして、この種の柱11,21に作用する荷重は、主に圧縮荷重であるから、切欠部26の構成による応力集中は考慮する必要はない。また、ユニットハウスA(図1)の全体から判断すれば、横向きに大きな力が作用することがないので、鉛直方向に対する圧縮荷重について考慮すれば十分である。
【0022】
なお、上階用柱21の下端に設けられる水平接合面23には、図3(a)において既に図示するように、貫通孔24のほかに嵌入孔29を設け、また、下階用柱11の上端に設けられる水平接合面13には、上方に向かって突出する突出部19を設けることができる(図2参照)。この場合、上階建物ユニット2を下階建物ユニット1に積層する際に、この下階用柱11の突出部19に上記嵌入孔29が案内されて、上階用柱21の位置決めを可能とするのである。即ち、上記突出部19が設けられている位置と、嵌入孔29が設けられている位置とが、それぞれ貫通孔14,24から等距離となるように配置されており、従って、突出部19に嵌入孔29が嵌合するとき、両方の貫通孔14,24がちょうど上下方向に連続することとなるのである。
【0023】
本実施形態は、上記のような構成であるので、柱11,21を構成する四つの側面のうち、いずれの二つの側面に切欠部26を設けるべきかについては、当該柱11,21が設けられる場所等によって異なるものである。そこで、隣り合う同種の柱11,21との関係を考慮すれば、図4に示すように、4種類の態様が考えられる。そして、これらの態様において、鉛直方向に対する圧縮荷重についてはいずれの態様であっても同様の効果を得ることができるものであるが、ユニットハウスA(図1)の中央から離れるに従って、多少の横向きの力が作用すると予想されるため、切欠部26が設けられる位置を調整することも効果的である。また、図4(a)および図4(b)にあっては、隣り合う柱11,31に設けられる切欠部16,36が、相互に近接する位置関係にあるため、当該柱11,31の内部にボルト15やナット25を配置する際に、広く切欠かれた部分が存在するので、当該配置のための作業が容易となる。
【0024】
なお、上記の態様において、図4(a)については、切欠部16,36が設けられるべき側面には梁材3a,3b,4a,4bが接続されることがないので、上記実施形態(図3)において示したとおりの切欠部26および補強板27,28を設けることができる。しかしながら、図4(b),(c)の場合にあっては、切欠部26および補強板27または28を設けるべき側面の一方に梁材3a,3bまたは4a,4bが接続されるため、十分な大きさの切欠部26および補強板27または28を設けることは困難であるので、当該側面においては切欠部26を小さく設けるとともに、これに対応する補強板27または28をも小さく設けることによって対応することができる。そして、図4(d)にあっては、切欠部26および補強板27または28を設けるべき側面の双方に梁材3a,3b,4a,4bが接続されるため、その双方について切欠部26および補強板27,28を小さくすることにより対応することとなる。
【0025】
上記の場合にあっては、いずれの態様においても平行な梁が存在するため、この平行な梁間を接合することができる。この場合、図2において示すように、平行な梁3a,3bには、相互に対向する位置に同種の板状部材31a,31bが一部を突出させて固着され、当該突出部32a,32bには貫通孔が設けられ、この両板状部材31a,31bに同時に接合できる接合部材33をボルト34およびナット35によって接合することにより、上記双方の梁3a,3bを接合することができるのである。なお、このように、近接する平行な梁を接合することによって、建物ユニット1,2に横向きの力が作用するような状況下に対応し得ることとなる。
【0026】
次に、接合構造にかかる第二の実施形態について説明する。本実施形態は、図5に示すように、下階の建物ユニット101を構成している下階用柱111と上階の建物ユニット102とを接合するための構造に関するものであって、概ね第一の実施形態と同様である。そこで、相違する点を中心に説明すれば、本実施形態の下階用柱111の上端には、水平接合面113が設けられているが、この水平接合面113の中央には、当該柱111の長手方向に沿って上方に突出するボルトの先端部(雄ネジ部)115が立設されている。そして、この下階用柱111の側面には切欠部が設けられておらず、当然、補強板も設けられていないものである。一方、上階の建物ユニット102を構成している上階用柱121は、第一の実施形態と同様に切欠部126が設けられるとともに、その両側の補強板127,128が設けられている。
【0027】
従って、上階の建物ユニット102を下階の建物ユニット101に積層する際、下階用柱111の水平接合面113から突出する雄ネジ部115によって、上階用柱121の水平接合面123に設けられる貫通孔124を挿通させることにより、下階用柱111の中央と上階用柱121の中央とを雄ネジ部115によって接合できることとなる。そして、上記雄ネジ部115は、下階用柱111の水平接合面113に固定されているので、当該雄ネジ部115とナット125とを螺合させる際に、当該雄ネジ部115に対して何らかの締着装置を使用する必要がなく、ナット125の締め付けのための道具が使用できれば十分であるため、当該道具は、上記切欠部126を介して上階用柱121の内側に挿入できるようになっているのである。
【0028】
なお、上記第二の実施形態においては、雄ネジ部115と貫通孔124とにより、上下階用柱111,121の双方を接合すべき状態とすることができるため、第一の実施形態におけるような位置決めを行うための突出部19および嵌入孔29(図2)を設ける必要がない。また、既述の第二の実施形態では、下階用柱111の水平接合面113に雄ネジ部115を設けたが、この雄ネジ部115は、上階用柱121の水平接合面123に設けてもよく、この場合、下階用柱111の水平接合面113に貫通孔124を設ければよいのである。
【0029】
そして、上記のように、雄ネジ部115と貫通孔124とによって位置決めを行う場合は、図6(a)に示すように、水平接合面123aの柱121の内側にナット125が当接できるナット当接部123bを設け、上記水平接合面123aにはテーパ状の案内部124aを、ナット当接部123bには貫通孔124bを、それぞれ設けることにより、雄ネジ部115を貫通孔124bに挿通する際、案内部124aにより、当該雄ネジ部115の先端を案内することができることとなる。また、同様に、図6(b)に示すように、水平接合面123の肉厚を大きく構成し、この厚肉の水平接合面123に案内部124aおよび貫通孔124bを一体的に設けることにより、雄ネジ部115の先端を当該貫通孔124bに容易に案内することができるものである。
【0030】
また、上記のように、案内部124aと124bとを設ける構成によれば、下階の建物ユニット101の下階用柱111が、建物の基礎部分に設けられるアンカーボルトとの間で接合する場合も、同様に接合が可能となるのである。即ち、図6(b)において示すように、下階用柱211の下端に設ける水平接合面213を厚肉とし、この水平接合面213に、アンカーボルト215を挿通できる貫通孔224bと案内部224aを一体的に構成することにより、アンカーボルト215を下階用柱211の所定の位置に接合することが可能となるのである。そして、この下階用柱211の下端付近には、既述の切欠部126(図5)が設けられるものであるので、当該切欠部126を介してナット125の装着が可能となるのである。
【0031】
本発明の接合構造にかかる実施形態は上記のとおりであり、上記第一の実施形態を使用する接合方法にあっては、まず、下階用柱11に設けられている突出部19が上階用柱21に設けられている嵌入孔29に嵌入できるように上階ユニット2を下階ユニット1に積層するのである。このよう積層することにより、上階用柱21の水平接合面23に設けられる貫通孔24が、下階用柱11の水平接合面13に設けられる貫通孔14と連続するように配置されるのである。そして、この状態で、両柱11,12に設けられている切欠部16,26を介してボルト15またはナット25を柱11,21の内部に配置するとともに、これを螺合することにより強固に締着し、両方の水平接合面13,23を接合するのである。ここで、ボルト15とナット25との締着に際して必要となる締着装置(図示せず)は、上記切欠部16,26を介して両方の柱11,12の内部に挿入させつつ使用するものである。
【0032】
本体発明の実施形態は以上のとおりであるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様をとることは可能である。例えば、第一の実施形態において詳述した切欠部26や補強板27,28については、その形状が長方形である必要はなく、柱11,21を構成する角パイプの断面形状についても、正方形である必要はなく、他の形状または円筒のパイプを使用することも可能である。
【0033】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、柱の接合端部付近に設けた切欠部を介してボルトおよびナットを当該柱の内側に配置することができるので、柱による建物ユニットの接合を容易に行うことができるのである。そして、切欠部が設けられた柱の表面に固着される補強板は、切欠部と同じ側面に設けられていることから、柱の重心を中心に一致させることができ、また、補強板の一端縁が水平接合面に当接するものであるから、柱の端部に作用する重量等を分散させることができる。また、上記補強板を長方形にすることにより、その短辺を水平接合面に当接することができる。さらに、接合される一方の柱に設けられた水平接合面に突出部を設け、他方の水平接合面に嵌入孔を設けることによって、接合すべき状態の位置決めを行うことができるので、上記接合状態を安定させることができることとなる。そして、上記突出部に代えてボルトの雄ネジ部を突出させ、かつ嵌入孔に代えて貫通孔によっても位置決めすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】建物ユニットの説明図である。
【図2】接合構造を示す説明図である。
【図3】切欠部周辺を示す説明図である。
【図4】接合時の隣接する柱等との関連を示す説明図である。
【図5】第二の実施形態を示す説明図である。
【図6】第二の実施形態における上階用柱の水平接合面の他の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
1,101 下階建物ユニット
2,102 上階建物ユニット
11,111 下階用柱
12,22 梁
13,23,113,123 水平接合面
14,24,124,124b 貫通孔
15 ボルト
16,26,126 切欠部
19 突出部
21,121 上階用柱
25,125 ナット
26a,26b 切欠部の一部
27,28 補強板
29 嵌入孔
115 雄ネジ部
124a 案内部
A ユニットハウス

Claims (4)

  1. 下階建物ユニットを構成する正方形断面の角パイプによる下階用柱の上端および上階建物ユニットを構成する正方形断面の角パイプによる上階用柱の下端に、上記両建物ユニットを積層するとき相互に当接する水平接合面が設けられ、該各水平接合面の中央に貫通孔が設けられ、上記両柱の表面に貫通する切欠部が設けてなる建物ユニットの柱構造において、上記水平接合面は、上記上階用柱または下階用柱の正方形断面よりも大きい正方形状で構成された水平接合面であり、上記切欠部は、下階用柱の上端および上階用柱の下端に、上記正方形断面の四つの側面のうち二つの側面に連続して切欠いてなる単一の切欠部であり、この切欠部が設けられた二つの側面には、各側面のそれぞれの切欠部よりも大きい面積の長方形状の補強板が、上記二つの側面に重ねられ、かつ、その一端縁を上記水平接合面に当接しつつ、上記切欠部の近傍に固着されてなることを特徴とする建物ユニットの柱構造。
  2. 前記水平接合面のうち、下階用柱または上階用柱のいずれか一方の水平接合面に位置決め用の突出部を設け、他方の水平接合面に上記突出部が嵌入する位置決め用の嵌入孔を設け、上記突出部が嵌入孔に嵌入するとき両水平接合面の貫通孔が連続するように構成されてなる請求項1に記載の建物ユニットの柱構造。
  3. 下階建物ユニットを構成する正方形断面の角パイプによる下階用柱の上端および上階建物ユニットを構成する正方形断面の角パイプによる上階用柱の下端に、上記両建物ユニットを積層するとき相互に当接する水平接合面が設けられ、該両水平接合面のうちの一方の中央に上記柱の長手方向に突出する雄ネジ部が設けられるとともに、他方の水平接合面の中央に貫通孔が設けられてなる建物ユニットの柱構造において、上記水平接合面は、上記上階用柱または下階用柱の正方形断面よりも大きい正方形状で構成された水平接合面であり、少なくとも上記水平接合面に貫通孔が設けられた側の柱は、該水平接合面が設けられる先端に、上記正方形断面の四つの側面のうち二つの側面に連続して切欠いてなる単一の切欠部が設けられており、この切欠部が設けられる二つの側面には、各側面のそれぞれの切欠部よりも大きい面積の長方形状の補強板が、上記二つの側面に重ねられ、かつ、その一端縁を上記水平接合面に当接しつつ、上記切欠部の近傍に固着されてなることを特徴とする建物ユニットの柱構造。
  4. 前記補強板は、長方形の一短辺が上記水平接合面に当接するように固着されてなる補強板である請求項1ないしのいずれかに記載の建物ユニットの柱構造。
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