JP3787348B2 - スチールハウスのパネル構造およびパネル構築方法 - Google Patents
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Description
本発明は、スチールハウスのパネル構造およびパネル構築方法に関するものである。
スチールハウスは普通、板厚０．４ｍｍ以上、２．３ｍｍ未満の薄板軽量形鋼による枠材と、この枠材に構造用面材を組み合わせて構成される鉄鋼系パネル構造の建物と定義される。このスチールハウスで２、３階など比較的低い複数階の建物を構築するとき、従来は、最初に１階の床を完成させた後、その上に１層分の壁パネルを乗せ、１階部分が完成した後に上階の床パネルを１階壁パネルの上に乗せるといった、各階ごとに完成させていくプラットフォーム構法（いわゆる枠組壁構法）で施工されることが多い。このプラットフォーム構法には、重機・足場等が不要といった利点がある。
他方、このプラットフォーム構法では、上下階壁パネルの一体化はホールダウン金物（ＨＤ金物と略称することがある）と長尺ボルトによって行われていると共に、上下階の壁パネル間には、床パネルの根太端部が挿入されていて、この根太に加わる圧縮力を受けるために必ず圧縮力伝達用の補強金物が設置されており、これらホールダウン金物や補強金物が必要であるため、構造が複雑化するといった問題がある。
プラットフォーム構法による現在のスチールハウス設計法を図６に示す模式図によって説明する。図６に示すように、プラットフォーム構法では、最初に１階の床（図示せず）を完成させた後、その上に１層分の壁パネル１を乗せて１階壁２を構築し、１階壁２が完成した後に、上階の床パネル３を乗せ、この床パネル３の上に１層分の壁パネル１を乗せて２階壁４を構築する。壁パネル１はたて枠と上下のよこ枠を矩形に組んでなる壁フレームに構造用の面材を貼り付けて構成される。また、床パネル３は、側根太と端根太に床板を貼り付けて構成される。
前記にようにして構築されるプラットフォーム構法によるスチールハウスにおいて、上下階の壁２、４はホールダウン金物５その他の接合金物によって床３ａを介して接合される。この接合構造の例は、特開平１０−３１１１１０号（特許文献１）に開示されておりこれを図７に示す。
図７において、上下各階の壁パネル１は、それぞれ薄板軽量溝形鋼からなるたて枠１０と上枠１１と下枠１２を矩形に組み立ててなる壁フレームに構造用面材（以下面材という）１３を貼り付けて構成される。さらに、図７に示すように壁パネル１の上部においては、上階のたて枠１０と下階のたて枠１０はホールダウン金物５を介して固定されている。
また、薄板軽量溝形鋼からなる側根太１５と端根太１６に床板１７を載置してなる床パネル３が、上下階を画するように下階の壁パネル１の上端と上階の壁パネル１の下端との間に配置される。この床パネル３に接合金物８が配設される。接合金物８は、筒体状に形成されたボルト挿通部６の上下端部にそれぞれフランジ７が水平に固着されており、上下フランジ７にボルト挿通孔７ａが開設された構成であり、接合金物８のボルト挿通部６を挿通したボルト１４を上下階の壁パネル１に設けたホールダウン金物５に連結することで、上下の壁パネル１が緊結される。前記において接合金物８は、根太１５、１６の上下端に当接するように立設され、ボルト１４は下階のホールダウン金物５から接合金物８のボルト挿通部６を挿通し、さらに床板１７および上階の壁フレームの下枠１２を貫通し、上階のホールダウン金物５においてナット１８により緊結固定するもので、ボルト１４の下端も同様にナット１８により下階のホールダウン金物５に緊結固定され、こうしてホールダウン金物５により、床パネル３を介して上下階の壁パネル１が接合される。
前記のプラットフォーム構法では、壁パネル１と床パネル３の接合、上下階壁パネル１、１の接合にホールダウン金物５や接合金物８等の補強金物が必要となるため、複雑なディテールとなり、それが現場施工を難しくする原因の１つとなっている。また、ピース数の増大、ディテールの複雑さから現場にて補強金物を省略された場合、危険な構造になる。さらに、従来のプラットフォーム構法では、荷重の伝達経路が複雑、設計煩雑化の原因にもなる。
他方、ホールダウン金物が必要なプラットフォーム構法を改良する１つの方法として、壁面躯体を構成する複数本の縦枠スタッドを全て上下階連続するように伸長して設け、この縦枠スタッドに側方から床パネルを固着すると共に、縦枠スタッドに壁面パネルの面材を取付ける方法が、特開平１１−１４０９７５（特許文献２）によって開示されている。
しかし、特許文献２に開示の技術では、プラットフォーム構法の場合に可能な簡易な施工法、つまり、矩形に組み立てた壁フレームに構造用面材を予め張ってユニット化した壁パネルを各階毎に取付け各階を順に構築する施工手順を実施できず、上階まで伸びる縦枠スタッドを全て組んだ後に、現場で壁パネルの面材を張る必要があり、現場施工の手間を増大させるという問題がある。
特開平１０−３１１１１０号公報
特開平１１−１４０９７５号公報
本発明は、スチールハウスの躯体構造において、第１に、従来のプラットフォーム構法の欠点である、ホールダウン金物や補強金物を用いることに起因する構造の複雑化の問題を解決すると同時に、該構法のメリット、つまり各階ごとに壁を完成させていくことにより重機・足場等が不要となるというメリットを生かす構造とした。第２に、ホールダウン金物等が不要で、それ故に構造物を簡略化できる特開平１１−１４０９７５号公報の他の欠点を改良した。すなわち、前記従来例では、上階まで伸びる縦枠スタッドを構築した後に、構造用面材（壁材）を現場で取付けることにより現場施工の手間が増大するという欠点があるが、本発明ではこの現場作業を低減できるようにしたものである。
前記の目的を達成するため、本発明は、次のように構成する。
第１の発明は、薄板軽量溝形鋼を矩形に組んだフレームに面材を張設して壁パネルを構成し、この壁パネルを矩形の４辺に沿って配設して各階壁を構成し、前記壁パネルと、床根太に床板を載置してなる床パネルとを組み立てて複数階の構造躯体を構築するスチールハウスにおいて、前記床パネルの側端部を下階壁パネルにおける内壁側の上端に接続させ、かつ、前記４辺に配設される壁パネルのうち、対向する２辺の下階壁パネルの上端縁を、対向する他の２辺の下階壁パネルの上端縁よりも一段低く設け、対向する一段低い側の２辺の下階壁パネルの上端縁に前記床パネルの両端部を乗せて支持すると共に、該床パネルの上面を上階側の対向する２辺の壁パネルの下端縁で押さえ、床パネルの両側部を、対向する一段高い側の２辺の下階壁パネルにおける内壁側の上端に接続させ、対向する一段高い側の２辺の下階壁パネルと上階側の対向する２辺の壁パネルの端縁を突き合わせて接続したことを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、対向する２辺に位置する上下階の壁パネルの端縁を突き合わせて接続する手段として、剛性を有する接続金物を用い、該接続金物の上下部を上下階の壁パネルにおける壁フレームにファスナーで固着することを特徴とする。
第３の発明は、第２の発明において、前記接続金物は所定長の管状鋼材の両端を扁平にして構成し、該管状鋼材が上下階の壁パネルにおける薄板軽量溝形鋼製の上下フレームのウエブに開設の開口を挿通して設けられ、上下の扁平部を壁側部フレームのウエブに当てがってファスナーで固着されていることを特徴とする。
第４の発明は、第１〜第３の発明におけるパネル構造の構築方法であって、壁パネルを矩形の４辺に沿って配設し下階壁を構成したのち、床パネルの少なくとも対向する２辺を下階の壁パネルにおける内側の上端に接続し、その後、下階の壁パネルによって上階の床パネルを支持し、その後上階の壁パネルの下端を下階の壁パネルの上端に接続して上階壁を構築することを特徴とする。
第５の発明は、第４の発明におけるパネル構造の構築方法であって、下階壁パネルにおける対向する２辺の上端縁よりも一段低い他の２辺に配置される壁パネル上端縁に乗せて床パネルの両端部を支持すると共に、その床パネルの両側を下階壁パネルにおける内壁側の上端に接続し、その後、対向する２辺の上階壁パネルの下端を下階壁パネルの上端に接続すると共に、対向する他の２辺の上階壁パネルの下端で床パネルの両端部の上面を押さえることを特徴とする。
第６の発明は、第４または第５の発明において、第２または第３の発明に記載の接続金物による接続手段を用いて上下階の壁パネルを接続することを特徴とする。
本発明によると、（１）スチールハウスにおいて、上下階の壁パネルを直接連結することで躯体構造のディテールを簡素化できると共に、ホールダウン金物などの複雑な補強金物が不要となり、現場負荷減、設計も簡素化が図れ、施工性が向上する。（２）また、壁パネルと床パネルとの接続において、内壁面材のみを従来同様の床パネルを介した連結とすることで、プラットフォーム構法と同様の構法、つまり、ユニット化した壁パネルを用いて各階ごとに構築する構法を実施できるので重機・足場等が不要となるというメリットを維持して躯体構造を構築できる。
以下、本発明に実施形態を図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るスチールハウスの構造躯体を示す模式図、図２（ａ）、（ｂ）は、図１のＡ部とＢ部の詳細図、図３（ａ）、（ｂ）は、壁パネルの斜視図と縦断面である。図４は上下階の壁パネルの接続構造の詳細図で、図（ａ）は図（ｂ）のＤ−Ｄ断面図、図（ｂ）は上下階の壁パネルの接続構造の側面図、（ｃ）は（ｄ）のＥ−Ｅ断面図、（ｄ）は上下階の壁パネルの接続構造の正面図である。図５は接続金物を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、図５（ｃ）におけるｃ−１、ｃ−２は、接続金物の材料である鋼管の上下端部を扁平に圧縮する工程を示す工程図である。
図１と図２の模式図によって本発明の概要を説明する。本発明に係るスチールハウスのパネル構造では、従来のプラットフォーム構法と工程が一部似ており、最初に１階の床（図示せず）を完成させた後、その上に矩形の４辺に沿って１層分の壁パネル２１を乗せて１階壁２１ａを完成する。このとき矩形の４辺に配設される１階の壁パネル２１のうち、対向する２辺の壁パネル２１ｂの上端縁を、対向する他の２辺の下階壁パネル２１ａの上端縁よりも一段低く設け、図１、図２（ａ）に示すように、この一段低い２辺に配置される壁パネル２１ｂの上端縁に床パネル２４の両端部を乗せて支持することで床２５を構成する。また、床パネル２４は、薄板軽量溝形鋼からなる床根太（側根太と端根太）３１の上面に床板３２を取付けて構成されており、この床パネル２４の両側部を図２ｂに示すように、１階壁パネル２１における対向する他の２辺の壁パネル２１ａの内壁側（面材）２６の上端に支持させて接続する。なお、図１では１階壁２２と２階壁２３に出入り用の開口部２７とその上部のまぐさ配置用壁パネル２８を有している。床パネル２４の支持構造は、次に述べる上下階の壁パネル２１の接続構造と共に本発明の主要な構成要素の1つである。
前記のように下階の壁パネル２１（２１ａ、２１ｂ）によって１階壁２２を構築し、１階壁２２によって上階の床パネル２４を支持した後、１階と同様の施工手順で２階２３を構築するが、このとき１階壁２２の対向する２辺の壁パネル２１ａの上端縁２９と、同じく２階壁２３の対向する２辺の壁パネル２１ａの下端縁３０を突き合わせて接続するもので、この点が発明の主要な構成要素の1つである。２階壁２３においても１階壁２２と同様に対向する２辺の壁パネル２１ｂの上端縁が、対向する他の２辺の壁パネル２１ａの上端縁よりも一段低く設けられており、この一段低い２辺に配置される壁パネル２１ａの上端縁に上階の天井パネル（図示せず）の両端部を乗せて支持すると共に、天井パネルの両側部は、１階壁２２と同様に対向する２辺の２階壁パネル２１ａにおける内壁側（面材）２６の上端２６ａで支持させて接続する。
１階、２階に配置される壁パネル２１（２１ａ、２１ｂ）の下端は、４辺とも同レベルに設けられている。したがって、上下階の対向する２辺の壁パネル２１ａの上下端縁２９、３０を突き合わせ接続したとき、図２（ａ）のように、上階の壁パネル２１における対向する２辺の壁パネル２１ｂの下端縁３０が、床パネル２４の両端縁の上面を押える。また、図２（ｂ）のように、床パネル２４の両側縁の上面を上階の対向する２辺の壁パネル２１ａの内壁側２６の下端縁２６ｂが押える。こうして床パネル２４の４辺の上下端縁は上下階の壁パネル２１によって容易かつ確実に固定されて躯体構造が出来上がる。
本発明によると、上下階の対向する2辺の壁パネル２１ａの上下端縁２９、３０を突き合わせると共に、下階の壁パネル２１ｂの上端縁によって床パネル２４を支持させるので、各階毎に壁パネルを含む構造躯体を構築でき、したがって、重機や足場などが不要にできるというプラットフォーム構法と同様の利点を有している。しかも、上下階の対向する2辺の壁パネル２１ａは、それぞれの上下端縁２９、３０を突き合わせて直接に接続するから、床パネルを上下階の壁パネルの間に介在させ、この床パネルを介して上下階の壁パネルを接合する従来のプラットフォーム構法の場合のようなホールダウン金物や補強金物を必要とせず、それゆえに、構造躯体のディテールを簡略化できる点で従来のプラットフォーム構法の欠点を解決している。なお、図示例では床パネル２４の両端縁を、対向する下階の壁パネル２１ｂの上端縁に乗せて支持させているが、床パネル２４の両端縁をその他の支持手段で支持することも可能である。
図３〜図５によって壁パネル２１の具体的な構造と、上下階の壁パネル２１ａ及び床パネル２４の具体的な支持構造と、上下階の壁パネル２１ａの上下端縁２０、３０を突き合せて直接に接続するための具体的接合手段を説明する。
図３に示すように、壁パネル２１は、薄板軽量溝形鋼からなるたて枠３３と上枠３４と下枠３５を矩形に組み立てた壁フレーム３６の両側面に内壁面材２６と外壁面材３７をファスナー３８で取付けて構成される。このようにユニット化された壁パネル２１が図１に示すように矩形の４辺に立設されて各階壁が構成される。
また、床パネル２４の両端は、その床根太３１の端部が、図２（ａ）に示すように下階（１階）における対向する２辺の壁パネル２１ｂのたて枠３３の上端に取付けた上枠３４と内外の面材２６、３７に乗って支持されている。床板３２の上面は上階（２階）における壁パネル２１のたて枠３３の下端に取付けた下枠３５と内壁側２６の下端によって押えられている。また、図２（ｂ）に示すように、下階（１階）の対向する２辺の壁パネル２１ａの内側に床パネル２３の床根太３１の端部が支持されている。また床板３２の上面は上階（２階）における壁パネル２１ａの内壁面材２６の下端縁によって押えられている。
上下階の壁パネル２１ａの上下端縁２９、３０同士を突き合わせて接続することにより、下階の壁パネル２１の上端で直接、上階の壁パネル２１を支持させることができる。この突き合せによる上下階の接続を確実にするために図２（ｂ）に示す任意構造の接続金物３８を用いる。この接続金物３８は簡易な構成であって構わないもので、この接続金物３８の具体例を図４、図５によって説明する。
図４、５に示す接続金物３８は、所定長の管状鋼材の両端を扁平に圧縮にして管状部３８ａと扁平部３８ｂを有した構成とされる。この接続金物３８を上下階の壁パネル２１における薄板軽量溝形鋼製の上下枠３４、３５のウエブ４０に開設の開口４１を挿通して配設し、接続金物３８の上下の扁平部３８ｂを、２つの薄板軽量溝形鋼のウエブ４２を接合して構成される両側部のたて枠３３の前記ウエブ４２に当てがってファスナー４３で固着することにより、上下階における壁パネル２１の上下端の突き合せ部の接続が確実になされる。なお、接続金物は前記の構成に限らない。例えば、所定板厚の鋼板を短冊状に切断したものをファスナーでたて枠に固定してもよい。
本発明によると、（１）上下階の壁パネル２１を直接連結することで構造躯体のディテールを簡素化でき、補強金物が不要となり現場負荷減、設計も簡素化が図れる。また、（２）壁パネル２１の内側に床パネル２４を連結することで、プラットフォーム構法の長所を維持したまま、前記（１）の改善が図られたものである。
１ 壁パネル
２ １階壁
３ 床パネル
３a 床
４ ２階壁
５ ホールダウン金物
６ ボルト挿通部
７ フランジ
７ａボルト挿通孔
８ 接合金物
１０ たて枠
１１ 上枠
１２ 下枠
１３ 面材
１４ ボルト
１５ 側根太
１６ 端根太
１７ 床板
１８ ナット
２１ 壁パネル
２１ａ 壁パネル
２１ｂ 壁パネル
２２ １階壁
２３ ２階壁
２４ 床パネル
２５ 床
２６ 内壁側
２６ａ面材の上端縁
２７ 開口部
２８ まぐさ配置用の壁パネル
２９ 上端縁
３０ 下端縁
３１ 床根太
３２ 床板
３３ たて枠
３４ 上枠
３５ 下枠
３６ 壁フレーム
３７ 外壁用の面材
３８ 接続金物
４０ ウエブ
４１ 開口
４２ ウエブ
４３ ファスナー
２ １階壁
３ 床パネル
３a 床
４ ２階壁
５ ホールダウン金物
６ ボルト挿通部
７ フランジ
７ａボルト挿通孔
８ 接合金物
１０ たて枠
１１ 上枠
１２ 下枠
１３ 面材
１４ ボルト
１５ 側根太
１６ 端根太
１７ 床板
１８ ナット
２１ 壁パネル
２１ａ 壁パネル
２１ｂ 壁パネル
２２ １階壁
２３ ２階壁
２４ 床パネル
２５ 床
２６ 内壁側
２６ａ面材の上端縁
２７ 開口部
２８ まぐさ配置用の壁パネル
２９ 上端縁
３０ 下端縁
３１ 床根太
３２ 床板
３３ たて枠
３４ 上枠
３５ 下枠
３６ 壁フレーム
３７ 外壁用の面材
３８ 接続金物
４０ ウエブ
４１ 開口
４２ ウエブ
４３ ファスナー
Claims (6)
- 薄板軽量溝形鋼を矩形に組んだフレームに面材を張設して壁パネルを構成し、この壁パネルを矩形の４辺に沿って配設して各階壁を構成し、前記壁パネルと、床根太に床板を載置してなる床パネルとを組み立てて複数階の構造躯体を構築するスチールハウスにおいて、
前記床パネルの側端部を下階壁パネルにおける内壁側の上端に接続させ、かつ、前記４辺に配設される壁パネルのうち、対向する２辺の下階壁パネルの上端縁を、対向する他の２辺の下階壁パネルの上端縁よりも一段低く設け、対向する一段低い側の２辺の下階壁パネルの上端縁に前記床パネルの両端部を乗せて支持すると共に、該床パネルの上面を上階側の対向する２辺の壁パネルの下端縁で押さえ、床パネルの両側部を、対向する一段高い側の２辺の下階壁パネルにおける内壁側の上端に接続させ、対向する一段高い側の２辺の下階壁パネルと上階側の対向する２辺の壁パネルの端縁を突き合わせて接続したことを特徴とするスチールハウスのパネル構造。 - 対向する２辺に位置する上下階の壁パネルの端縁を突き合わせて接続する手段として、剛性を有する接続金物を用い、該接続金物の上下部を上下階の壁パネルにおける壁フレームにファスナーで固着することを特徴とする請求項１に記載のスチールハウスのパネル構造。
- 前記接続金物は所定長の管状鋼材の両端を扁平にして構成し、該管状鋼材が上下階の壁パネルにおける薄板軽量溝形鋼製の上下フレームのウエブに開設の開口を挿通して設けられ、上下の扁平部を壁側部フレームのウエブに当てがってファスナーで固着されていることを特徴とする請求項２に記載のスチールハウスのパネル構造。
- 請求項１〜３の何れか１項に記載のパネル構造の構築方法であって、壁パネルを矩形の４辺に沿って配設し下階壁を構成したのち、床パネルの少なくとも対向する２辺を下階の壁パネルにおける内側の上端に接続し、その後、下階の壁パネルによって上階の床パネルを支持し、その後上階の壁パネルの下端を下階の壁パネルの上端に接続して上階壁を構築することを特徴とするスチールハウスのパネル構築方法。
- 下階壁パネルにおける対向する２辺の上端縁よりも一段低い他の２辺に配置される壁パネル上端縁に乗せて床パネルの両端部を支持すると共に、その床パネルの両側を下階壁パネルにおける内壁側の上端に接続し、その後、対向する２辺の上階壁パネルの下端を下階壁パネルの上端に接続すると共に、対向する他の２辺の上階壁パネルの下端で床パネルの両端部の上面を押さえることを特徴とする請求項４に記載のスチールハウスのパネル構築方法。
- 請求項２又は３に記載の接続金物による接続手段を用いて上下階の壁パネルを接続することを特徴とする請求項４又は５に記載のスチールハウスのパネル構築方法。
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