JP3780278B2 - 補強梁及びユニット式建物 - Google Patents

Description

本発明は、補強梁及びこの補強梁を用いたユニット式建物に関する。

従来より、工場で製造した箱状の建物ユニットを、建築現場で複数組合わせて建築されるユニット式建物が利用されている。ユニット式建物を形成する建物ユニットとしては、四隅の柱の上下端を天井梁および床梁で連結した直方体状の骨組みを有するものが一般的である。このような建物ユニットを複数組み合わせて一つの居室を造る場合、その中央部は複数の柱が組み合わされる状態となり広い空間を形成できない。
このため、建物ユニットの柱の一部を省略したユニット（以下、大空間用建物ユニットと呼ぶ）を用いて広い空間を造り出すという方法が採られている。ところが、この大空間用建物ユニットを用いると、建物ユニットの剛性が低下し、上方に載置される建物ユニット等の荷重を支持しきれなくなる可能性がある。これを解決するため、柱の一部が省略された部分を中央にして、その両側に配置される柱の上端を連結する２スパン分の補強梁が設けられることがある（特許文献１）。

特開平８−２７７５８０号公報

ユニット式建物を施工する際には隣接する各建物ユニットを位置決めする必要がある。通常の建物ユニットにおいては、突き合わされた各コーナー部に各々設けられた位置決め用のピンに、それに対応した孔が形成された一枚の金属板を上から差し込むことにより行われている。

したがって、突き合わされた各コーナー部間の隙間は金属板で覆われることになる。しかし、前述の大空間用建物ユニットを用いた施工においては、補強梁が複数の大空間用建物ユニットに跨って取り付けられるため、前述の位置決め技術をそのまま使用できないという問題がある。
本発明の第一の目的は、隣接する大空間用建物ユニットの位置決めが容易な補強梁を提供することにある。また、本発明の第二の目的は、上述した補強梁を用いたユニット式建物を提供することにある。

本発明は、位置決めに用いる部材を補強梁本体に取り付けることで、前記第一の目的を達成しようとするものである。
具体的に説明すると、請求項１に記載の発明は、四隅の柱の上下端を天井梁及び床梁で連結した直方体状の骨組みを有する通常の建物ユニットと、この通常の建物ユニットの骨組みから一本の柱を省略した４個の大空間用建物ユニットとを含んで形成されたユニット式建物の内部に、柱のない大空間を形成するために４個の大空間用建物ユニットの柱を省略した部位を隣接配置した際に、前記隣接した大空間用建物ユニットの前記天井梁間を連結補強するための補強梁であって、少なくとも前記４個の前記大空間用建物ユニットのそれぞれ柱を省略した部位の上部にかかる状態で設置され水平方向に延びるプレートを備え、前記プレートは略長尺状の梁本体に取り付けられ、この梁本体の梁成の断面において上下端以外の側面に前記プレートの取付位置があり、 前記梁本体は前記天井梁の側面に対して所定間隔離して配置されたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の補強梁において、前記建物ユニットは下階用の建物ユニットと、この下階用の建物ユニットの上に配置される上階用の建物ユニットとを備え、これらの下階用の建物ユニットと上階用の建物ユニットとの間に前記プレートが挟持されていることを特徴とする補強梁である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の補強梁を用いることを特徴とするユニット式建物である。

さらに、本発明は、四隅の柱３１の上下端を天井梁３２及び床梁３３で連結した直方体状の骨組み３０を有する通常の建物ユニット１２１Ｃ（１２２Ｃ）と、この通常の建物ユニット１２１Ｃ（１２２Ｃ）の骨組み３０から一本の柱３１を省略した複数の大空間用建物ユニット１２１Ａ（１２２Ａ）、１２１Ｂ（１２２Ｂ）とを含んで形成されたユニット式建物１０の内部に、柱３１のない大空間を形成するために複数の大空間用建物ユニット１２１Ａ（１２２Ａ）、１２１Ｂ（１２２Ｂ）の柱３１を省略した部位を隣接配置した際に、前記隣接した大空間用建物ユニット１２１Ａ（１２２Ａ）、１２１Ｂ（１２２Ｂ）間を連結補強するための補強梁４０であって、長尺状の補強梁本体４１と、この補強梁本体４１に取り付けられ、隣接する大空間用建物ユニット１２１Ａ（１２２Ａ）、１２１Ｂ（１２２Ｂ）の位置決めを行うシア−プレート４２とを備えていることを特徴とする補強梁４０である。

この発明によれば、位置決めに用いるシア−プレート４３が補強梁本体４１に取り付けられているから、大空間用建物ユニット１２１Ａ（１２２Ａ）、１２１Ｂ（１２２Ｂ）の柱省略接合部２０の補強と隣接する各大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂ間の位置決めとを同時に行うことができる。したがって、補強梁４０を用いるユニット式建物１０の施工作業が簡易になる。

さらに、本発明は、前記補強梁４０において、前記補強梁４０は前記補強梁本体４１の長手方向に対して直交配置されるスチフナ４３を有することを特徴とする補強梁４０である。
この発明によれば、補強梁本体４１の長手方向に対して直交して配置されるスチフナ４３により補強梁４０の強度を向上させることができる。したがって、補強梁本体４１をより薄くすることが可能になり、補強梁４０の軽量化が図れるとともに、材料コストの削減が可能となる。

本発明は、前記補強梁４０において、前記スチフナ４３の両側にシア−プレート４２が分割して設けられていることを特徴とする補強梁４０である。
この発明によれば、スチフナ４３をシア−プレート４２で挟み込むことにより、スチフナ４３の強度が向上できる。また、補強梁本体４１、スチフナ４３、シア−プレート４２の三部材が互いに接合され一体となることから、補強梁４０全体の強度が向上できる。

本発明は、前記補強梁４０において、前記シア−プレート４２の断面はＬ字形状に形成されており、その一辺が前記大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂに接合され、その他辺が前記補強梁本体４１に接合されていることを特徴とする補強梁４０である。
この発明によれば、シア−プレート４２の断面がＬ字形状に形成されているため取り付けが容易になる。また、補強梁本体４１とシア−プレート４２との接合面積がＬ字の一辺により確保できるから、それらの接合強度を大きくできる。

本発明は、前記補強梁４０を用いることを特徴とするユニット式建物１０である。この発明によれば、前記補強梁４０の効果を達成できるユニット式建物１０が得られる。すなわち、その施工の際に位置決めが作業が容易にでき、かつ、簡易な構造の補強梁４０で剛性の高いユニット式建物１０を得ることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係るユニット式建物１０が示されている。ユニット式建物１０は、基礎１１の上に載置される建物本体１２及び屋根１３を備えたものである。建物本体１２は、箱状に形成された複数の建物ユニット１２０を組合わせて造られたものである。

ユニット式建物１０の一階部分は、図２に示されるように、建物本体１２の外周縁に沿って四隅の柱３１を全て有する通常の建物ユニット１２１ＣがＬ字形状に５個並べて配置され、このＬ字の入隅部分に柱３１の一本が省略された大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂが各々二つずつ配置されることによって形成されている。ユニット式建物１０の二階部分も下階と同様に、Ｌ字形状に配置された通常の建物ユニット１２２Ｃ及び大空間用建物ユニット１２２Ａ、１２２Ｂにより形成されている（図１参照）。

大空間用建物ユニット１２１Ａ（１２２Ａ）は、図３に示されるように、角柱状に形成された三本の金属製の柱３１の上下端が金属製の天井梁３２および床梁３３で連結されている。また、柱３１が省略された一辺には、取り外し可能な仮柱３７が設けられ直方体状の骨組み３０を構成している。ここにおいて、天井梁３２は、断面Ｃ型に形成された金属製の短辺天井梁３２Ａ及び同様の長辺天井梁３２Ｂの二種類からなる。一方、床梁３３も断面Ｃ型に形成された金属製の短辺床梁３３Ａおよび同様の長辺床梁３３Ｂの二種類からなる。対向する長辺天井梁３２Ｂの間には、木製柱状の天井小梁３４が複数条架け渡され、この天井小梁３４に木製板状の天井面材３６が固定されている。また、対向する長辺床梁３３Ｂの間には、図示しない根太が複数条架け渡され、この上に床を形成する木製板状の床面材３５が貼られている。また、もう一方の大空間用建物ユニット１２１Ｂ（１２２Ｂ）は、大空間用建物ユニット１２１Ａの仮柱３７が柱３１とされ、その隣に位置する二本の柱３１のうちの一本が省略されたものである他は同一構成である。すなわち、両者は、いわゆる勝手違いな形状とされている。なお、一階を形成する通常の建物ユニット１２１Ｃ及び二階を形成する通常の建物ユニット１２２Ｃについては、四隅の柱３１を全て備えた点のみが図３に示す大空間用建物ユニット１２１Ａと異なり、その他の構成は同一である。

図２において、一点鎖線のハッチングで示される各々２個ずつの大空間用建物ユニット１２１Ａ及び１２１Ｂは、各々の柱省略コーナー部同士が寄せ合わされて柱省略接合部２０を形成する状態で隣接配置されている。これにより、大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂにより形成される居室の中心部分には、柱３１等の障害物が何ら存在しない広い空間が形成される。

このような大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂにおいて、その寄せ合わされた短辺天井梁３２Ａの間には、図４に示されるように、板状に形成された長尺状の金属製補強梁４０が短辺天井梁３２Ａに沿うように設置され、これにより隣接する大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂが連結補強されている。図５から図９を用いて補強梁４０の構成をより詳細に説明する。補強梁４０は、柱省略接合部２０の補強に寄与する長尺、板状の補強梁本体４１を備え、この補強梁本体４１の両側面には、補強梁本体４１の長手方向に直交するように平面矩形に形成された金属製板状のスチフナ４３が取り付けられている。柱省略接合部２０において、スチフナ４３の両側面に、大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂの位置決めに用いる金属製シア−プレート４２が、補強梁本体４１の長手方向に沿って、補強梁本体４１の上下方向のほぼ中央位置に取り付けられている。ここにおいて、シア−プレート４２は、矩形金属板の二辺が折り曲げられたものであり、直交する二つの断面がそれぞれＬ字形状に形成されている。そして、その一辺が補強梁本体４１に当接して溶接等により固定され、他辺が同様にしてスチフナ４３に固定されている。これにより柱省略接合部２０において、補強梁本体４１、シア−プレート４２、スチフナ４３の三部材が各々直交、かつ、一体として形成される。

一方、補強梁本体４１の両端部に位置するシア−プレート４２は、矩形金属板の一辺のみが断面Ｌ字形状に折り曲げられて形成され、この一辺が補強梁本体４１に当接して溶接等により固定されている。これら各位置のシア−プレート４２は、各大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂにおいて、突き合わされる各短辺天井梁３２Ａの両端部分に対応する位置に全部で８個設けられている。
また、上階の大空間用建物ユニット１２２Ａ、１２２Ｂの短辺床梁３３Ａの上部には複数個の金属製ナット５２が補強梁本体４１の長手方向に沿って一列に並ぶように設けられている。このナット５２に変形防止手段である金属製の変形防止ボルト５１が螺合され、これらのナット５２及び変形防止ボルト５１により補強梁変形防止構造５０が構成される（図５、図９参照）。この変形防止ボルト５１の先端部は、補強梁本体４１にその両側から互いに対向して当接される（図９参照）。

このように構成された補強梁４０と、上階の大空間用建物ユニット１２２Ａ、１２２Ｂの短辺床梁３３Ａと、下階の大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂの短辺天井梁３２Ａとの接合手順を説明する。工場で大空間用建物ユニット１２１Ａ（１２２Ａ）、１２１Ｂ（１２２Ｂ）、を複数製造した後、建築現場に搬送する。この際、搬送時における大空間用建物ユニット１２１Ａ（１２２Ａ）、１２１Ｂ（１２２Ｂ）の変形を防止するために、柱３１が省略されたコーナー部には仮柱３７が設けられる。一階部分を構成する大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂを隣接配置し、短辺天井梁３２Ａに補強梁４０を載置する（図４、図６参照）。この際、短辺天井梁３２Ａの柱省略コーナー部に設けられている位置決めピン５３を、柱省略接合部２０における各シア−プレート４２に形成された孔４２１に差し込む。これにより、大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂの位置決めが同時に行われることになる（図５、図６参照）。この状態では、補強梁本体４１の略下半分が短辺天井梁３２Ａの間に挟まれ、スチフナ４３の略下半分が長辺天井梁３２Ｂの間に挟まれることになる（図６参照）。

その後、二階を構成する大空間用建物ユニット１２２Ａ、１２２Ｂを下階の大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂの上に載置する。この際、前述の孔４２１を挿通し、突出した位置決めピン５３の先端部が、上階の短辺床梁３３Ａの柱省略コーナー部下面に設けられた孔（図示省略）に挿入される。さらに、シア−プレート４２に設けられた孔４２２を通じて上下の各大空間用建物ユニット１２２Ａ（１２２Ｂ）と１２１Ａ（１２１Ｂ）とを締結ボルト５４及び締結ナット５５で固定する（図５参照）。その後、短辺床梁３３Ａに設けられた複数のナット５２に変形防止ボルト５１を螺合し、この変形防止ボルト５１の先端を補強梁本体４１の両側から補強梁本体４１に当接させる。これにより、補強梁４０と、上階大空間用建物ユニット１２２Ａ、１２２Ｂの短辺床梁３３Ａと、下階大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂの短辺天井梁３２Ａとの接合が完了する。ここで、仮柱３７を取り外し、居室内に柱３１等の障害物が何ら存在しない大空間が形成される。

上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）位置決めに用いるシア−プレート４２が補強梁本体４１に予め取り付けられているから、大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂにおける柱省略接合部２０の補強と、隣接する大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂとの位置決めを同時に行うことができる。
（２）補強梁本体４１に直交配置されたスチフナ４３により、補強梁４０の強度を向上させることができる。したがって、補強梁本体４１をより薄して軽量化を図ることができるとともに、材料コストの削減が可能となる。

（３）スチフナ４３をシア−プレート４２で挟み込むことにより、スチフナ４３の接合強度が向上できる。また、補強梁本体４１、スチフナ４３、シア−プレート４２の三部材が互いに直交して接合されて一体となることから、補強梁４０全体の強度が向上できる。
（４）シア−プレート４２の断面がＬ字形状に形成されているため、その取り付けが容易になる。また、補強梁本体４１とシア−プレート４２との接合面積がある程度確保できるから、それらの接合強度を大きくできる。
（５）柱省略接合部２０におけるシア−プレート４２は、二辺が折り曲げられているから、補強梁本体４１との接合強度を向上できるだけでなく、スチフナ４３との接合強度も向上させることができる。したがって、補強梁４０全体の強度がより大きくできる。また、大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂの位置決めがより確実にできる。

（６）ナット５２及び変形防止ボルト５１からなる補強梁変形防止構造５０を用いているから、補強梁本体４１が薄い板状のものでも、そのわん曲が確実に防止できる。
（７）変形防止手段は、変形防止ボルト５１を用いた非常に簡単なものであり、その製造コストが安価にできる。
（８）変形防止ボルト５１は、補強梁本体４１を挟んで対向配置されていることから、両側から補強梁本体４１を確実に押さえ、そのわん曲を防止できる。

（９）変形防止ボルト５１は、補強梁本体４１の長手方向に沿って複数配置されていることから、補強梁４０が長くても、そのわん曲を確実に防止できる。したがって、より広い空間を有する居室を形成できる。
（１０）変形防止ボルト５１は、短辺床梁３３Ａに固定されたナット５２に螺合されるものであるから、その取り付けが容易である。また、補強梁本体４１に変形防止手段を設けるものではないから、補強梁本体４１の基本構造に従来のものを採用できる。したがって、その開発コストが削減できる。
（１１）シア−プレート４２が補強梁本体４１に設けられているから、ユニット式建物１０の施工の際に隣接する大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂ等の位置決め作業が容易にできる。また、補強梁本体４１、シア−プレート４２、スチフナ４３の三部材が一体となり補強梁４０の強度を向上させていること、かつ、補強梁変形防止構造５０を用いていることから、より軽量化された補強梁４０を用いて剛性の高いユニット式建物１０を得ることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。

前記実施形態において、補強梁４０は、大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂの短辺天井梁３２Ａを補強していたが、これに限らず、長辺天井梁３２Ｂを補強するものでもよい。ただし、補強梁４０を短辺天井梁３２Ａを補強するものとすることで、長辺天井梁３２Ｂを補強する場合より高い剛性が確保できるので望ましい。また、補強梁本体４１は板状に形成されていたが、これに限らず、柱状あるいは扁平ブロック状等、他の形状でもよい。ただし、板状にすることで補強梁本体４１を軽量化することができ望ましい。一方、柱状等にすることで各大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂの間が広くなり、その分だけ広い空間を持つ居室を形成できる。

また、図１０から図１２の第１変形例ないし第３変形例に示すように、補強梁本体４１に補強部材４５、４６、４７を接合したものを用いてもよい。このようにすることで、補強梁４０の断面係数が向上し、補強梁４０の強度が向上して好ましい。なお、補強部材４５、４６、４７は、補強梁本体４１の長手方向に沿って、補強梁本体４１と同じ長さ分だけ取り付けてもよいが、小片に分けて、適宜な位置に任意の数だけ取り付けてもよい。

前記実施形態において、シア−プレート４２は、矩形金属板の少なくとも一辺が折り曲げられていたが、折り曲げない矩形板状のものをそのまま用いてもよい。ただし、折り曲げることで、補強梁本体４１及びスチフナ４３との接合面が大きくでき、各部材の接合強度を大きくできるので好ましい。また、その形状も矩形である必要はなく、例えば台形等でもよく、位置決めできる形状であればよい。シア−プレート４２は、各々二個ずつ合計四個の大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂの位置決めを行うため、補強梁本体４１の両側に設けられていたが、これに限らず、各々一個ずつの大空間用建物ユニット１２１Ａ、１２１Ｂの位置決めに用いてもよく、この場合には、補強梁本体４１の片面のみにシア−プレート４２が設けられることになる。

前記実施形態において、スチフナ４３は平面矩形状に形成されていたが、これに限ることなく、例えば台形、三角形等の他の形状でもよい。また、補強梁４０の構成部材は、全て金属製のものを用いていたが、他の材質でも補強効果を奏するものであればよい。

前記実施形態において、補強梁変形防止構造５０は、ナット５２と変形防止ボルト５１とを用いたものであるが、これに限らず、補強梁本体４１のわん曲を防止できる構造であればよい。補強梁変形防止構造５０は補強梁本体４１の長手方向に沿って一列に設けられているが、これに限らず、二列以上でもよい。また、前記実施形態および各変形例において、補強梁変形防止構造５０は補強梁本体４１の両側に設けられているが、これに限らず、片側でもよい。ただし、両側に設けることで補強梁本体４１の変形を確実に防止できるので好ましい。

本発明によれば、以下のような効果がある。すなわち、本発明によれば、位置決めに用いるシア−プレートが補強梁本体に取り付けられているから、大空間用建物ユニットの柱省略接合部の補強と隣接する各大空間用建物ユニット間の位置決めとを同時に行うことができる。したがって、補強梁を用いるユニット式建物の施工作業が簡易になる。

本発明によれば、補強梁本体の長手方向に対して直交して配置されるスチフナにより補強梁の強度を向上させることができる。したがって、補強梁本体をより薄くすることが可能になり、補強梁の軽量化が図れるとともに、材料コストの削減が可能となる。

本発明によれば、スチフナをシア−プレートで挟み込むことにより、スチフナの強度が向上できる。また、補強梁本体、スチフナ、シア−プレートの三部材が互いに接合され一体となることから、補強梁全体の強度が向上できる。

本発明によれば、シア−プレートの断面がＬ字形状に形成されているため取り付けが容易になる。また、補強梁本体とシア−プレートとの接合面積がＬ字の一辺により確保できるから、それらの接合強度を大きくできる。

本発明によれば、前述の補強梁の効果を達成できるユニット式建物が得られる。すなわち、その施工の際に位置決めが作業が容易にでき、かつ、簡易な構造の補強梁で剛性の高いユニット式建物を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るユニット式建物を示す全体斜視図である。 前記実施形態に係る一階部分の概略平面図である。 前記実施形態に係る大空間用建物ユニットを示す斜視図である。 前記実施形態に係る大空間用建物ユニットの分解斜視図である。 前記実施形態に係る補強梁及び大空間用建物ユニットの柱省略接合部を示す部分分解斜視図である。 前記実施形態に係る柱省略接合部における一部を切り欠いた部分上面図である。 前記実施形態に係る柱省略接合部における一部を切り欠いた部分側面図である。 図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う一部を切り欠いた断面図である。 図７におけるＩＸ−ＩＸ線に沿う端面図である。 本発明の第１変形例を示す図９相当の端面図である。 本発明の第２変形例を示す図９相当の端面図である。 本発明の第３変形例を示す図９相当の端面図である。

符号の説明

１０ ユニット式建物
１２１Ｃ、１２２Ｃ 通常の建物ユニット
１２１Ａ、１２１Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂ 大空間用建物ユニット
２０ 柱省略接合部
３０ 骨組み
３１ 柱
３２ 天井梁
３３ 床梁
４０ 補強梁
４１ 補強梁本体
４２ プレート
４３ スチフナ
５０ 補強梁変形防止構造
５１ 変形防止ボルト
５２ ナット

Claims (3)

1. 四隅の柱の上下端を天井梁及び床梁で連結した直方体状の骨組みを有する通常の建物ユニットと、この通常の建物ユニットの骨組みから一本の柱を省略した４個の大空間用建物ユニットとを含んで形成されたユニット式建物の内部に、柱のない大空間を形成するために４個の大空間用建物ユニットの柱を省略した部位を隣接配置した際に、前記隣接した大空間用建物ユニットの前記天井梁間を連結補強するための補強梁であって、
   少なくとも前記４個の前記大空間用建物ユニットのそれぞれ柱を省略した部位の上部にかかる状態で設置され水平方向に延びるプレートを備え、
   前記プレートは略長尺状の梁本体に取り付けられ、この梁本体の梁成の断面において上下端以外の側面に前記プレートの取付位置があり、
   前記梁本体は前記天井梁の側面に対して所定間隔離して配置されたことを特徴とする補強梁。
2. 請求項１に記載の補強梁において、前記建物ユニットは下階用の建物ユニットと、この下階用の建物ユニットの上に配置される上階用の建物ユニットとを備え、これらの下階用の建物ユニットと上階用の建物ユニットとの間に前記プレートが挟持されていることを特徴とする補強梁。
3. 請求項１または請求項２に記載の補強梁を用いることを特徴とするユニット式建物。

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