JP4741274B2 - 横材の上に柱を立てた構造 - Google Patents

Description

本発明はコンクリート基礎の上に載置された横材の上に柱を立てる技術に係り、特に、
間口間隔の内法寸法が大きく、しかも耐震性に優れたように改良したものであり、ビルトイン形ガレージに好適である。

図４は、住宅に併設されるビルトイン形ガレージの骨の１例を描いた模式図である。
自動車が通過し得る空間を、垂壁１の下方に形成するように、該垂壁の地上高さＨａが２０８０ｍｍに設定されている。
上記垂壁の高さ寸法Ｈｂは１１１０ｍｍである。
コンクリート基礎２の上に横材３を載置し、その上に柱４が立てられる。
上記のコンクリート基礎は、規格品のコンクリート型枠を用いて形成されるので、その地上高さ寸法Ｈｃは４００ｍｍである。
その結果、柱４の実効寸法（垂壁１の下端からコンクリート基礎２の上端まで）Ｈｄは１６８０ｍｍになっている。
符号５を付して示したのは間口方向の梁、符号６を付して示したのは奥行方向の梁である。
特開２００３−１５５７８１号公報

図４に例示したビルトイン形ガレージにおいては、正面に大きい開口を設けなければならないので、耐震性を良くすることが難しい。
開口部分には筋交（すじかい）などの補強構造を設けることができないので、やむなく垂壁１を丈夫にして耐震試験を行なったところ、柱４が折れてしまう。
柱を丈夫にしたいが、太さ寸法Ｗを大きくすると、それだけ自動車の通路幅が狭くなるので好ましくない。
そこで、図示の寸法Ｗを大きくしないで柱を丈夫にして耐震試験したところ、柱に大きい圧縮方向の力が掛かったとき、該柱を載せている横材３が圧壊してしまった。

本発明は以上に述べた事情に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、
柱の間口方向の幅寸法（Ｗ）を増大させることなく、該柱に大きい圧縮力が掛かっても横材が圧壊する虞れを無くするにある。

上記の目的を達成するために創作した本発明の基本的な原理について、図４（従来例）を参照して要約すると次のとおりである。
（ａ）横材３が圧壊しないように、該横材が柱に接している箇所の耐圧力を補強する。
（ｂ）柱の間口方向寸法（Ｗ）を大きくせずに、奥行方向寸法を増加する。
（ｃ）自動車通路の高さ寸法を縮めないで柱を短くするため、コンクリート基礎２を高く する。

請求項１に係る発明の構成は、（図１参照）コンクリート基礎の上に横材を載せ、該横材の上に柱を立てた構造において、
横材（３）に、ほぼ垂直方向の透孔（３ａ）が穿たれるとともに、該透孔（３ａ）の中に耐圧ピン（１１）が挿通されており、
かつ、横材（３）とコンクリート基礎（７）との中間に下側受圧板（９）が介装され、該横材（３）と柱（８）との間に上側受圧板（１０）が介装されていて、
前記耐圧ピン１１の下端が下側受圧板（９）に、同じく上端が上側受圧板（１０）に、それぞれ当接していることを特徴とする。

以上に説明した請求項１の発明によると、横材に掛かる圧縮荷重を耐圧ピンが分担し、上記耐圧ピンの支持力は上側受圧板で均等に分散されて柱の下面に伝えられ、
かつ、該耐圧ピンの支持力が下側受圧板で均等に分散されてコンクリート基礎に伝えられる。
このため、柱に対して大きい圧縮荷重が掛かっても、横材そのものには大きい圧縮応力が発生せず、該横材が圧壊する虞れが無い。
従来技術においては、横材の外側に補強部材を配置することしか考えられなかったが、
本発明は「横材そのものの中に、該横材を上下に貫通させて耐圧部材を設ける」という、新規な構成を創作して、横材の圧壊を確実に防止することができた。

請求項２に係る発明の構成は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、（図１参照）前記コンクリート基礎（７）の頂面にアンカーボルト（１４）が立設されていて、該アンカーボルトが前記基礎パッキン（１５）、下側受圧板（９）、横材（３）、及び上側受圧板（１０）を貫通し、ナット掛けして締結されていることを特徴とする。

以上に説明した請求項２の発明によると、横材が圧縮力に耐えるという効果を損なうことなく、引っ張り力にも耐えることができる。
例えば地震のとき、「横材や柱で形成されている構造部分」には、圧縮力と引っ張り力とが交互に掛かる。
こうした観点から、請求項１（メーンクレーム）によって圧縮力に耐え得ることは勿論大切であるが、本請求項４を併せて実施することにより抗張力を増加させることの実用的価値は多大である。

請求項３に係る発明の構成は、前記請求項１又は請求項２の発明の構成要件に加えて（図２参照）前記コンクリート基礎の地上高さ寸法（Ｈｅ）が、「規格品のコンクリート型枠で形成される標準寸法の４０ｃｍ」に比して明確に大きく、少なくともその１倍半の６０ｃｍ以上であることを特徴とする。

以上に説明した請求項３の発明によると、柱を短くすることができる。
すなわち、「柱が垂壁によって補強されていない部分の長さ寸法」は、「垂壁の下縁の高さ寸法からコンクリート基礎の高さ寸法」を減じた寸法出ある。
従って、垂壁の下縁の位置が一定であるとすれば、コンクリート基礎が高くなっただけ柱が短くなる。
柱が短くなれば、曲げに対しても圧縮に対しても強くなる。

請求項１の発明によると、横材に掛かる圧縮荷重を耐圧ピンが分担し、上記耐圧ピンの支持力は上側受圧板で均等に分散されて柱の下面に伝えられ、
かつ、該耐圧ピンの支持力が下側受圧板で均等に分散されてコンクリート基礎に伝えられる。
このため、柱に対して大きい圧縮荷重が掛かっても、横材そのものには大きい圧縮応力が発生せず、該横材が圧壊する虞れが無い。
例えば、従来技術では２階建て家屋用でないと耐え得なかった横材に本発明を適用すると、３階建て家屋の横材として耐え得るようになった。
従来技術においては、横材の外側に補強部材を配置することしか考えられなかったが、
本発明は「横材そのものの中に、該横材を上下に貫通させて耐圧部材を設ける」という、新規な構成を創作して、横材の圧壊を確実に防止することができる。

請求項２の発明によると、横材が圧縮力に耐えるという効果を損なうことなく、引っ張り力にも耐えることができる。
例えば地震のとき、「横材や柱で形成されている構造部分」には、圧縮力と引っ張り力とが交互に掛かる。
こうした観点から、請求項１（メーンクレーム）によって圧縮力に耐え得ることは勿論大切であるが、本請求項２を併せて実施することにより抗張力を増加させることの実用的価値は多大である。

請求項３の発明によると、柱を短くすることができる。
すなわち、「柱が垂壁によって補強されていない部分の長さ寸法」は、「垂壁の下縁の高さ寸法からコンクリート基礎の高さ寸法」を減じた寸法出ある。
従って、垂壁の下縁の位置が一定であるとすれば、コンクリート基礎が高くなっただけ柱が短くなる。
柱が短くなれば、曲げに対しても圧縮に対しても強くなる。

図２は本発明の１実施形態を示し、（Ａ）はビルトイン形ガレージの骨組を描いた模式的な斜視図、（Ｂ）は上記斜視図において鎖線楕円で囲んだａ部の詳細を説明するための模式的な分解斜視図である。
この実施形態においては、垂壁１の下縁の地上高Ｈａを確保しつつ、
（ａ）横材３の耐圧縮力を強め、
（ｂ）柱の耐曲げ力を強め、
（ｃ）入口開口部の間口方向の内法寸法を大きくするため、
下記（イ），（ロ），（ハ）各項のように改造した。

（イ）柱の間口方向寸法Ｗに比して、奥行方向寸法Ｌを大きく（本例では３倍）した。
具体的には、図３を参照して後に詳述するが、例えば、水平断面が正方形（１辺の長さ寸法Ｗ）の３本の柱を奥行き方向に並べても良い。（該３本の柱を相互に接着して一体化すれば一層望ましい）。説明の便宜上、このように奥行方向寸法を大きく構成した柱を奥行広幅柱と名付けて符号８を付する。従来例（図４）における柱４に比して、間口方向の寸法Ｗは同じであるが、奥行寸法が３倍であるから、概要的に見たとき少なくとも３倍の強度が得られる。

（ロ）コンクリート基礎の高さ寸法を２倍にした。
従来例（図４）におけるコンクリート基礎２の高さ寸法Ｈｃが４００ｍｍであったのに比して、本例（図２）では同高さ寸法をＨｅ＝８００ｍｍに増して、コンクリートせい高基礎７を構成した。
垂壁１の下縁の地上高Ｈａは一定（２０８０ｍｍ）なので、コンクリート基礎が高くなった分だけ柱が短くなり、図示の寸法Ｈｆ（横材の１辺寸法を含む）を１２８０になった。
柱が短くなると、断面の形状寸法が同じであっても、該柱の耐圧縮力や耐曲げ力が著しく増大する。

単に「コンクリート基礎を高くする」と言うだけでは、発明の構成が不明確であって、
設計的考慮との誤解を招くが、コンクリート基礎の高さ寸法は簡単に変えられるものではない。施工の実技上、おのずから高さ寸法が定まっている。
すなわち、規格品のコンクリート型枠を組み立て、その中にコンクリートを流し込んでコンクリート基礎を打設するので、型枠寸法と無関係にコンクリート基礎高さ寸法を増すことは極めて困難である。
本例においては、２枚の規格品コンクリート型枠を用いることを念頭に置いて、「規格寸法の２倍」という構成を採った。ただし、特殊型枠を作成する場合を考慮すると「型枠寸法の１倍半」も有り得る。
以上が、請求項５として記載した構成要件の技術的根拠である。

（ハ）本図２の（Ｂ）に示したように、横材３にほぼ垂直な上下透孔３ａを穿ち、
上記上下透孔３ａとほぼ等長の耐圧ピン１１を挿入した。この耐圧ピンは、ロッドであっても良く、またパイプであっても良い。要するに垂直な圧縮荷重を分担し得る部材であれば良く、例えばピアノ線の束であっても良い。
ピン状の部材は、その断面積が小さくて応力の集中を生じるので、応力分布を均一ならしめるため、耐圧ピン１１の上，下端に当接させて上側受圧板１０，下側受圧板９を配置してある。

前記の下側受圧板９は、基礎パッキン１５を介してコンクリートせい高基礎７に対向している。また、前記上側受圧板１０は蓋１６を介して奥行広幅柱（奥行方向寸法が間口方向寸法の３倍）８の底面に対向している。
前記基礎パッキン１５は、硬質の合成樹脂材で成形され、スペーサとして機能する。該基礎パッキンを配置したことによって、横材３とコンクリートせい高基礎７との間に隙間ができて通風が良くなる。通風が良くなると、木材の湿気が放散されて耐久性が向上するとともに、カビの発生が防止されて衛生的であり、居住性が良くなる。

前記の上側受圧板１０は、蓋１６を介して柱の下面に対向している。上記蓋の構造機能については図１を参照して後に説明する。
上記上側受圧板１０は、垂直連結板１２と一体的に結合（本例においては溶接）されている。該垂直連結板１２は、蓋１６の開口１６ａを貫通して奥行広幅柱８の切込８ａに嵌めこまれている。この構成部分は、特許文献１の項に挙げた先行技術であり、後に図３を参照して詳しく述べる。

図２を参照して段落番号００３１で述べたように、本実施形態における奥行広幅柱８は
「水平断面形状が正方形である通常の柱」を奥行方向に３本並べて構成した。
このため、模式図である図２（Ｂ）に描かれている蓋１６や、垂直連結板１２や、上側受圧板１０や、下側受圧板９や、基礎パッキン１５などの構成部材の設置所要個数も３個である。
図３は、前掲の図２（Ｂ）に描かれた構成部分について、主要構成部材の設置個数全部を描いた分解斜視図である。

図３に描かれている構成部材の中で、柱脚金物１３および連結ピン１７以外は、図２について先に説明した部材である。
本例の奥行広幅柱８は通常の柱（水平断面正方形）を３本並べて相互に接着してある。
本発明を実施する際、３本に限定されるものではなく、２本でも４本出も良い。要するに複数本を並べて相互に固定（接着とは限らない）すれば良い。
また、最初から１本の奥行広幅柱を作成することもできる。この場合、奥行広幅柱の水平断面の２辺の寸法関係は整数倍であることを要しない。
すなわち本発明における奥行広幅柱とは、その水平断面形状において、間口方向の辺の長さ寸法が奥行方向の辺の長さ寸法に比して明確に大きい（例えば１倍半）柱をいうものである。

鋼板製の上側受圧板１０と、鋼板製の下側受圧板９とが溶接されて、一体の柱脚金物１３が形成されている。この構成部材は、公知の発明（特開２００３−１５５７８１）に係るものである。ただし、符号１０を付した水平板状部材を耐圧ピン１１に当接させて圧縮応力を均一に分散させるという技術的思想は本願発明の創作であって、前記公知発明には全く開示されていない。
前記垂直連結板１２は、蓋１６の開口１６ａに挿通され、奥行広幅柱８の切込８ａに嵌め合わされる。仮想線で描いたのは嵌め合わされた垂直連結板である。ただし、分かり易いように模式化してあり、正確な投影図ではない（本当は、この垂直連結板は切込８ａの中に入っている）。

奥行広幅柱８の切込８ａに嵌め込まれた垂直連結板１２は、連結ピン１７によって奥行広幅柱８と結合される。
図１は、前掲の図２（Ｂ）および図３に示した構成部分の組立状態を描いた垂直断面図である。
アンカーボルト１４が基礎パッキン１５、下側受圧板９、横材３、及び上側受圧板１０を貫通してナット掛けして締結されている。

さらに、上記上側受圧板１０と一体に結合された垂直連結板１２が、奥行広幅柱８の切込８ａに嵌め合わされて、連結ピン１７で結合されている。
本発明の基本的な構成に係る耐圧ピン１１で横材３の耐圧縮力が補強され、
さらに、アンカーボルト１４によって抗張力が補強されており、
その上、垂直連結板１２が切込８ａに嵌め合わされて、「横ずれ］が防止されている。

図１を参照して以上に説明した耐圧縮力の補強と、抗張力の補強と、横ずれの防止と、
さらに加えて、図２を参照して説明した「コンクリート基礎を高くすることによる柱の短縮」と、「柱の奥行寸法増加による強化」とによって、
本実施形態の構造は、垂壁の下縁の地上高を確保し、かつ、垂壁下方開口の間口内法寸法を縮めることなく、耐震性を格段に向上させることができた。

本発明に係る横材の上に柱を立てた構造の１実施形態における要部の垂直断面図 本発明の１実施形態を示し、（Ａ）はビルトイン形ガレージの骨組を描いた模式的な斜視図、（Ｂ）は上記斜視図において鎖線楕円で囲んだａ部の詳細を説明するための模式的な分解斜視図 前掲の図２（Ｂ）に描かれた構成部分について、主要構成部材の設置個数全部を描いた分解斜視図 従来技術において住宅に併設されたビルトイン形ガレージの骨の１例を描いた模式図

符号の説明

１…垂壁
２…コンクリート基礎
３…横材
３ａ…上下透孔
５，６…梁
７…コンクリートせい高基礎
８…奥行広幅柱
８ａ…切込
９…下側受圧板
１０…上側受圧板
１１…耐圧ピン
１２…垂直連結板
１３…柱脚金物
１４…アンカーボルト
１５…基礎パッキン
１６…蓋
１６ａ…開口
１７…連結ピン

Claims (1)

1. 住宅に併設されるビルトイン形ガレージのために、コンクリート基礎の上に横材を載せ、該横材の上に柱を立てた構造であって、
   底面から垂直上方向へ切込（８ａ）を入れて、該切込（８ａ）へ垂直連結板（１２）を挿入した各柱を、外部から該垂直連結板（１２）を貫通する連結ピン（１７）で結合することにより、柱の奥行方向寸法を間口方向寸法よりも伸張した、奥行広幅柱（８）を形成し、
   横材（３）に、ほぼ垂直方向の透孔（３ａ）を穿つとともに、該透孔（３ａ）の中に耐圧ピン（１１）を挿通し、かつ、前記横材（３）とコンクリート基礎（７）との中間に下側受圧板（９）を介装し、前記横材（３）と前記奥行広幅柱（８）との間に前記垂直連結板（１２）と一体的に結合した上側受圧板（１０）を介装して、前記耐圧ピン（１１）の下端を前記下側受圧板（９）に、同じく上端を前記上側受圧板（１０）に、それぞれ当接させ、
   前記下側受圧板（９）、前記横材（３）、及び前記上側受圧板（１０）を貫通する、前記コンクリート基礎（７）の頂面に立設したアンカーボルト（１４）を、ナット掛けして締結し、
   前記コンクリート基礎（７）の地上高さ寸法を増して、前記奥行広幅柱（８）の高さ寸法を相対的に減じることにより、
   間口を広くとりつつ耐震性を確保できることを特徴とする、住宅に併設されるビルトイン形ガレージのための、横材の上に柱を立てた構造。

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