JP4266463B2 - 架構構造及びそれを用いた建築物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄くて軽量な屋根床版であって梁を省略した屋根床版を柱で直接支持する架構構造と、この架構構造を最上階に構築して階層毎の対比性を持たせた建築物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からの建物は、一般に建物全体を同一の使用目的の下に構築されているが、例えば建物の一階部分は、宝物の展示、研修や講演のように比較的厳粛な使用に供するように重厚で閉鎖的な棟とし、二階部分には食堂や懇談、休憩を目的にした棟のように入室し易く、軽快で開放的な構造を構築するという具合に、建物によっては、建物全体を同一の目的と機能によって使用せずに、階層もしくは棟によって異なる使用目的にしている場合がある。
【０００３】
このような建物の場合には、使用目的の異なる階層や部位毎に、これに適合した最適な構造を内部構造だけでなく、外観においてもそれを表現する構造を採用して、居住者や使用者に建物が提供する機能と雰囲気を理解させることが構築物としては望ましいことである。
【０００４】
重厚な建物部位は、コンクリート造やプレキャストコンクリート造（以下、ＰＣａと略称する）の外壁を採用する等で対応可能であるが、これらのコンクリート構造では、屋根床版がコンクリート梁によって支持されていることから、柱間隔を充分に採った軽快な屋根構造を実現できないという問題があった。又、比較的軽快で開放的な鉄骨造建築物等においても、屋根床版は鉄骨梁によって支持されていることから、建物の軽量化を図るために鉄骨梁を取り付ける柱の相互間隔を大きくして広い空間を計画しようとすると、屋根床版のスラブ厚と鉄骨梁の断面を増加させることが必要になり、結果的に屋根重量、見付け厚さの増大を招来して、柱間隔を充分に取った軽快な屋根構造を実現できないという問題があった。
【０００５】
又、天井工法においても、構造部材に取り付けた天井下地材に天井板を貼り付ける工法が一般的であるが、このために屋根断面の厚さはさらに増加することになる。
これに対して、構造部材を天井に見立てた直天という仕上げ工法もあるが、天井に格子等の立体的な模様を創作したい場合には、天井の形状に合わせた床型枠の製作に限界があり、重量の増加にもつながる。さらに、この工法では現場打ちコンクリートはその施工精度にバラツキがあるので、立体的な模様の着いた仕上げ材にするためには、相応の補修も必要になってコスト面からも望ましいものでなかった。
又、施工面においても、屋根床版を施工した後に、屋根床版の下側に別途に天井仕上げを施さなけれがならず、このために工期の延長やコストアップになることから、望ましいものではなかった。
【０００６】
さらに、張弦梁構造や格子梁構造の軽量化での対応も検討されてきたが、張弦梁構造では両端で支持する柱の本数を増大させる必要があること、格子梁構造においても、厚鋼板にリブを全溶接して構造材にする工法では、溶接の歪問題やＨ形鋼によるリブの場合に格子が太くなり過ぎる点で採用するには困難があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の状況に鑑みて考案されたものであり、軽量で開放的な柱と屋根からなる架構構造によって、使用目的の異なる棟等の構築に適切に対応できる架構構造とそれによって構築される建築物の提供を課題にしている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明である架構構造は、並列に配置する柱と、柱の頂部にピン接合によって放射状に配置されたステイ及び棟部分を突き付けて両軒先に向けて片流れさせる格子状リブを備えた屋根床版から構成され、屋根床版をステイの先端に載置してステイ先端と格子状リブとをピン接合にしたことを特徴としており、薄く軽量化した屋根床版を柱で直接支持すると共に、梁を無くしてリブを天井格子に見立てた直天井を構成することで、重い雰囲気を払拭する開放的な架構構造を構築している。
【０００９】
請求項２に記載の発明である架構構造は、請求項１に記載の架構構造において、 屋根床版が、複数に分割されたＰＣａ床版単体から構成されていることを特徴としており、上記機能に加えて、屋根床版を取り扱い容易にして簡易な構成にしている。
【００１０】
請求項３に記載の発明である架構構造は、請求項２に記載の架構構造において、屋根床版が、上記床版単体の配列方向に形成された格子状リブにプレストレス（以下、ＰＣと略称する）を導入することで一体化することを特徴としており、上記機能に加えて、屋根床版を簡易かつ強固に構築している。
【００１１】
請求項４に記載の発明である架構構造は、請求項２又は３に記載の架構構造において、床版単体が上記配列方向に直交する格子状リブにＰＣを導入していることを特徴としており、上記機能に加えて、床版単体を梁無しで屋根床版を形成できる堅固な軽量体に構成している。
【００１２】
請求項５に記載の発明である建築物は、請求項１乃至４のいずれかに記載の架構構造で構築しており、屋根床版の下面の格子状リブを居室に露出させることを特徴としており、梁を無くしてリブを天井格子に見立てた直天井を構成することで、開放的な建築物を構築している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
軽量で開放的な架構構造を構築するためには、梁を無くして屋根床版を薄くし、これを柱で直接支持することによって、梁部材で固められた重い雰囲気を払拭する工法が考えられる。しかし、この工法を確立させるためには、次の問題点を解決しなければならない。
▲１▼ 屋根床版の支点間距離の確保に限界があることから、屋根床版を支持する柱材又はこれに変わるものが必要になる。
▲２▼ 屋根床版の鉛直荷重と地震力等による水平荷重を支持することで、柱断面が大きくなる。
▲３▼ 柱と屋根床版との接合部を剛なものにすると、屋根床版が大きな曲げモーメントを負担することで、屋根床版を薄くできない。
▲４▼ 柱に均等な水平力を分担させるために、屋根床版を面内で剛な版と見なせる部材にする必要がある。
【００１４】
本発明による架構構造は、上記の各問題点を解決しているものであり、並列に配置する柱の頂部にステイをピン接合によって放射状に配置し、このステイの先端に棟部分を突き付けて両軒先に向けて片流れさせる屋根床版を載置して、ステイ先端と屋根床版に設けた格子状リブとをピン接合にしている。屋根床版は、長辺方向に設けた格子状リブにＰＣを導入したＰＣａ製床版単体を複数個配列することで構成しており、配列方向の格子状リブにＰＣを導入して一体化している。
これによって、リブを天井格子に見立てた天井を構成し、梁を無くし屋根床版を薄くして、これを柱で直接支持することで軽量で開放的な架構構造を構築している。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明による架構構造を採用した建築物を示す斜視図である。
図において、建築物の架構構造１は、一階から伸張している柱２の頂部にステイ４を放射状に配置してピン接合で結合しており、ステイの先端には屋根床版３を載置している。ステイ先端と屋根床版とはピン接合で結合しており、屋根床版３は長辺方向にＰＣを導入しているＰＣａ製床版単体１３を複数個配列することで構成しており、配列方向のＰＣ導入で一体化している。
【００１６】
図２は、図１において（ａ）−（ａ）矢視で示した本発明による架構構造の断面図（a）と屋根の平面図（ｂ）を示している。
架構構造１は、柱２と屋根床版３から構成されており、屋根床版３は柱２に接合されたステイ４で結合している。
図示のように柱２は、広い間隔で配置されており、梁を省いて屋根床版３を直接支持している。従って、柱２は屋根床版の鉛直荷重と地震力等による水平荷重を支持することになるが、下記において詳細に説明するように、全ての柱が均等に水平力を分担するようにステイ４を活用し、屋根床版３を面内に剛な版と見なせる部材とすることで、柱本数を増やすことなく、太くなる柱の径を制限するように対処している。
【００１７】
屋根床版３は、図２（ｂ）に見られるように複数に分割された床版単体１３から構成されている。床版単体１３は、その棟部分を突き付けてからＰＣ鋼棒を通して締め付けており、棟部分の両側に配置した後にＰＣ鋼より線を床版単体の桁方向の補強リブに挿通してＰＣにすることで一体化している。
【００１８】
図３は、屋根床版の側面図（ａ）と屋根床版を裏面から見た（ｂ）−（ｂ）矢視図（ｂ）であり、上記したステイと屋根床版を一体化するＰＣの配置状態を示している。
ステイ４は、中空の円筒鋼管から構成されており、本実施の形態では、柱２と屋根床版３との間に４本配置されている。ステイ４は、その先端を板状に形成してあり、その一方端５は柱２の頂部にピン接合６によって設置されている。又、ステイ４は２組になって、互いにその長さを異にしているので、傾斜させた状態で柱２の先端から放射状に伸張しており、その他方端７は屋根床版２に直交して形成されている補強リブ８、９の交差点１０に設けられた鋼板１１にピン接合１２によって結合している。
【００１９】
以上の構成によって、屋根床版３の支持間隔が短縮されることから、上記▲１▼の問題点を解決して柱２の本数を増やすことなく屋根床版を薄く形成することが可能になっている。又、柱２とステイ４を結合して一体に採用したことで、柱２の先端をステイが歩行の障害にならない高さまで下げることが出来ることになり、径を大きくせざるを得ない柱の背を低くし、これに対応するようにステイ４を伸長して視界を広げることによって、柱による圧迫感を解消して上記▲２▼の問題点も解決している。さらに、ステイ４の接合は両端とも全てピン接合になっているので、ステイ４は軸力のみを負担すればよくなると共に屋根床版の鉛直荷重を分散して負担しているので、上記▲３▼の問題点を解決すると同時に、比較的細身な部材を形成することになって軽快感を増強している。
尚、本実施の形態では、柱を鉄骨造にしてステイの本数を４本にしたが、柱はＲＣ造であっても支障をきたすものでなく、ステイにおいても構造的に安全な支持ができれば本数はこれに限定されるものでなく、３本であってもそれ以上でも設置できるものである。
【００２０】
図３（ｂ）に示されているように、屋根床版３は複数に分割されている床版単体１３を並行に配列し、接合面１４で一体に結合することで構成されている。
床版単体１３は、屋根床版を構成するものとして特に限定されるものでないが、本実施の形態では工場生産されるＰＣａ製であり、その中央部分に形成され長手方向に延在している補強リブ８と、これに直交して床版単体の配列方向に形成された複数の補強リブ９を備えている。尚、両補強リブ８、９は、共に断面の輪郭線を明確にした台形状に形成しており、天井面に形成された格子としての機能も備えている。
【００２１】
補強リブ８、９は、隣接する床版単体の同様の補強リブと合体して格子状態を形成していることから、屋根床版３の裏面は、格子模様を形成した天井としての効能を呈している。又、この屋根床版はＰＣａで表面を平滑に仕上げてあるので、必要によってはペンキ塗り等の仕上げ施工も可能になっている。
【００２２】
補強リブ８、９には、底部の肉厚部分にＰＣ鋼より線を挿通させるための穿孔を形成している。補強リブ８については後述するが、補強リブ９には、床版単体１３を並行に配列して接合面１４で一体に結合するためのＰＣ鋼より線１５が挿通されている。
ＰＣ鋼より線１５は、建築現場で床版単体１３を所定の位置に設置してから片側に４本ずつ挿通されるもので、屋根床版３の桁方向の両端部において緊張力を加えることで、柱２とステイ４に支持される一体化した屋根床版の形状及び強度を維持している。
【００２３】
これによって、後述する床版単体１３の長手方向に導入されるＰＣと相俟って、屋根床版３を薄くしても面内に剛な版として見なせる状態を形成できることから、全ての柱が均等に水平力を分担できることになり、上記の問題点▲４▼を解消している。
【００２４】
図４は、床版単体の断面図（ａ）と裏面図（ｂ）を示しており、床版単体における長手方向のＰＣ導入を示している。
床版単体１３は、工場において製造するＰＣａ製であり、長手方向に延在させて形成している補強リブ８を中央部分に設けている。又、補強リブ８に直交して桁方向に並行に配置される４本の補強リブ９が形成されている。
【００２５】
補強リブ８には、図４（ａ）の断面図で示すように台形の底部に床版単体１３の両端に抜ける穿孔１６を形成してあり、穿孔１６にはＰＣ鋼より線１７を挿通して両端をボルト１８で締め付けることで、床版単体１３に長手方向のＰＣを導入している。床版単体へのＰＣの導入は、工場において床版単体を製造した時に実施することによって、運搬中の損傷と吊り込み作業時の衝撃に対しても対処できるようにしている。
【００２６】
尚、床版単体１３の棟端側には、ＰＣ鋼棒孔１９と、ボルトを締め付けるナットを配置するための切欠窪み２０を形成してある。屋根床版の組立に際しては、棟で床版単体１３を付き合わせてから、互いのＰＣ鋼棒孔に亘ってＰＣ鋼棒を挿入してナット締めをすることで屋根床版を形成している。
【００２７】
以上のように、本発明による架構構造は、並列に配置している柱の頂部にステイをピン接合によって放射状に配置し、このステイの先端に棟部分を突き付けて片流れさせる屋根床版を載置しており、ステイ先端と屋根床版に設けた格子状リブとをピン接合にしながら、屋根床版を長辺方向にＰＣを導入しているＰＣａ製床版単体を複数個配列して構成し、配列方向のＰＣ導入で一体化している。これによって、梁を無くして薄い屋根床版を柱で直接支持することを可能にし、梁部材で固められた重い雰囲気を払拭しているので、軽量で開放的な架構構造を構築している。
【００２８】
そして、本発明による建築物は、図５にその側面を示すように上記架構構造を採用して、建物の二階部分を開放感の付加された階層として構築している。
建築物３０は、架構構造として、並列に配置した柱３１の頂部にステイ３２を放射状に配置して結合しており、ステイの先端には棟部分を突き付けて片流れさせる屋根床版３３を載置している。ステイ先端と屋根床版とはピン接合で結合しており、特に図示していないが、屋根床版は長辺方向にＰＣを導入しているＰＣａ製床版単体を複数個配列して構成しており、配列方向のＰＣ導入で一体化している。
【００２９】
上記屋根床版３３の上には、瓦葺き、金属屋根葺き、スレート葺き、アスファルト葺き等の屋根３４を構築しており、建物の外面はガラス張り３５にして軽量感のある屋根床版との調和を図っている。又、屋根床版の下面は天井を設けずに屋根床版を開放状態にすることで、屋根床版に形成されている格子状リブを天井格子として空間に露出させている。
【００３０】
以上のように、本発明による建築物は、上記架構構造を採用することによって、建物の二階部分に広い空間を確保すると同時に軽快な開放感を醸し出して、食堂や懇談室に適した居室を形成している。
【００３１】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による架構構造とこれを用いた建築物は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、各発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明である架構構造は、並列に配置する柱と、柱の頂部にピン接合によって放射状に配置されたステイ及び棟部分を突き付けて片流れさせる格子状リブを備えた屋根床版から構成され、屋根床版をステイの先端に載置してステイ先端と格子状リブとをピン接合にしたことを特徴としているので、薄く軽量化した屋根床版を柱で直接支持し梁を無くして梁関連の施工作業を省略すると共に、リブを天井格子に見立てた直天井を構成して開放的な架構構造を構築できる効果を発揮している。
【００３３】
請求項２に記載の発明である架構構造は、請求項１に記載の架構構造において、 屋根床版が、複数に分割されたＰＣａ床版単体から構成されていることを特徴としているので、上記効果に加えて、屋根床版を取り扱い容易にして工期短縮とコスト低減できる効果を発揮している。
【００３４】
請求項３に記載の発明である架構構造は、請求項２に記載の架構構造において、屋根床版が、上記床版単体の配列方向に形成された格子状リブにＰＣを導入することで一体化することを特徴としているので、上記効果に加えて、屋根床版をＰＣによって一体化して簡易かつ剛に構築することで、配列方向の曲げモーメントに対応させており、工期短縮とコスト低減を図れる効果を発揮している。
【００３５】
請求項４に記載の発明である架構構造は、請求項２又は３に記載の架構構造において、床版単体が上記配列方向に直交する格子状リブにＰＣを導入していることを特徴としているので、上記効果に加えて、床版単体を剛にして現場に運搬する際の損傷を少なくし、屋根床版を構築した際には、配列方向に直交する方向の曲げモーメントに対応するので、屋根床版を梁無しで形成できると共に堅固な軽量体に構成してコスト低減を図れる効果を発揮している。
【００３６】
請求項５に記載の発明である建築物は、請求項１乃至４のいずれかに記載の架構構造で構築しており、屋根床版下面の格子状リブを居室に露出させることを特徴としているので、屋根床版を施工した後に、別途に天井仕上げを施すことを省略して、工期短縮とコスト低減を図れると共に、梁を無くしてリブを天井格子に見立てた直天井に構成することで、開放的な建築物を構築できる効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【 図１】本発明による架構構造を採用した建築物の斜視図
【 図２】本発明による架構構造の断面図（ａ）と平面図（ｂ）
【 図３】本発明による架構構造の屋根床版の側面図（ａ）と（ｂ）−（ｂ）矢視の裏面図（ｂ）
【 図４】本発明による架構構造を構成している床版単体の断面図（ａ）と裏面図（ｂ）
【 図５】本発明による建築物の側面図
【符号の説明】
１ 架構構造、 ２ 柱、 ３ 屋根床版、 ４ ステイ、
５ ステイの一方端、 ６ ピン接合、 ７ ステイの他方端、
８ 床版単体の長手方向のリブ、 ９ 床版単体の桁（配列）方向のリブ、
１０ リブの交差点、 １１ 鋼板、 １２ ピン接合、 １３ 床版単体、
１４ 接合面、 １５、１７ ＰＣ鋼より線、 １６ 穿孔、
１８ ＰＣボルト、 １９ ＰＣ鋼棒孔、 ２０ 切込窪み、
３０ 瓦葺き鉄骨造建築物、 ３１ 柱、 ３２ ステイ、
３３ 屋根床版、 ３４ 屋根、 ３５ ガラス張り、

Claims (5)

1. 並列に配置する柱、該柱の頂部にピン接合によって放射状に配置されたステイ及び棟部分を突き付けて片流れさせる格子状リブを備えた屋根床版から構成され、該屋根床版を該ステイの先端に載置してステイ先端と格子状リブとをピン接合にしたことを特徴とする架構構造。
2. 屋根床版が、複数に分割されたプレキャストコンクリート造床版単体から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の架構構造。
3. 屋根床版が、上記床版単体の配列方向に形成された格子状リブにプレストレスを導入することで一体化していることを特徴とする請求項２に記載の架構構造。
4. 床版単体が、上記配列方向に直交する格子状リブにプレストレスを導入していることを特徴とする請求項２又は３に記載の架構構造。
5. 屋根床版下面の格子状リブを居室に露出させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の架構構造で構築する建築物。

Images