JP4748637B2

JP4748637B2 - 建物ユニットの接合構造

Info

Publication number: JP4748637B2
Application number: JP2004197696A
Authority: JP
Inventors: 憲二佐藤
Original assignee: 株式会社サトコウ
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2024-07-05
Also published as: JP2005098078A

Description

本発明は、集合住宅、ホテル、事務所等に好適に採用されるユニット工法建築物に関し、特に複数の建物ユニットを上下に接合するための建物ユニットおよびその接合構造に関する。

近年、集合住宅、ホテル、事務所等の建築等においては、建物ユニット化の開発及び実用化が進んでいる。これは、複数の建物ユニットのほぼ完成品を工場で個別に製造し、この建物ユニットをトレーラで施工現場まで運搬し、施工現場において、建物ユニットの複数をクレーンを使用して上下左右に重ね合わせて接合し、２階建て或いはそれ以上の階層の建物を構築する工法である。

従来、建物ユニットの上下接合構造として、特許文献１においては、下階建物ユニットの柱の頂部に立設されたガイドが、上階建物ユニットの柱の底部に形成された凹部に嵌合されるとともに、前記ガイドには、上階建物ユニットの柱底部を貫通するユニット接合用ボルトが螺合可能な雌ネジが刻設され、上階建物ユニットの柱底部には前記ユニット接合用ボルトが仮着され、仮着されたユニット接合用ボルトをガイドの雌ネジに螺合して締め付けることにより、下階建物ユニットに上階建物ユニットを接合するようにしている。
特許第２７７５５８２号特開２００３−１８４１８４

しかしながら、特許文献１においては、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、特別の締付工具を必要とするとともに、柱の内部で締付作業を行うため締付作業が容易ではなく、また、接合用ボルトの締付状態を確認することができないという問題を有している。

これを解決するために、特許文献２においては、上階建物ユニットの柱の下部に切欠部を設け、締付工具の挿入を可能にするとともに、接合用ボルトの締付状態の確認を可能にしている。しかし、この方式は柱の一部を切り欠くため柱の強度上の問題を有している。

本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、上下の建物ユニットの接合時の位置決めを容易に行うことができるとともに、接合作業を短時間で容易に行うことができる建物ユニットおよびその接合構造を提供することを目的とする。

そのために本発明の建物ユニットの接合構造は、内部が中空の少なくとも４本の柱とこれら柱を連結する梁とを有する上下階ユニットを接合する建物ユニットの接合構造において、
前記上階ユニットの前記柱の下端部に固定され、柱の断面より広い面積を有する下端接合プレートと、前記下階ユニットの前記柱の上端部に固定され、柱の断面より広い面積を有する上端接合プレートと、前記下端接合プレートに形成されたＸ字形状のガイド孔と、前記ガイド孔に対向する位置に前記上端接合プレートに立設されたＸ字形状のガイド部材と、前記Ｘ字形状のガイド孔に挿入された前記Ｘ字形状のガイド部材を固定するピンからなる固定部材と、を備え、前記Ｘ字形状のガイド部材に前記固定部材による固定のためのピン孔を形成し、前記ピンを前記ピン孔に前記Ｘ字形状のガイド部材の延びる方向と直交する方向に挿入することにより、前記上下端接合プレートを固定することを特徴とする。
以上

本発明によれば、上下の建物ユニットの接合時の位置決めを容易に行うことができるとともに、接合作業を特別の工具を用いることなく短時間で容易に行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１〜図４は、本発明の建物ユニットの接合構造の１実施形態を示し、図１は下階ユニットに上階ユニットを接合する前の状態を示す正面図、図２は下階ユニットおよび上階ユニットのそれぞれの接合部分であるベースプレートの構造を示す図、図３は下階ユニットに上階ユニットを接合した後の状態を示す正面図、図４は図３の接合部の断面図である。なお、図２において、図（ａ）は上階ユニットの柱の下端に設けられた下端接合プレートの底面図、図（ｂ）は図（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図（ｃ）は下階ユニットの柱の上端に設けられた上端接合プレートの平面図、図（ｄ）は図（ｃ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

図１において、本発明に係る建物ユニットを上階ユニット１の下部と下階ユニット２の上部に分けて説明するが、建物ユニットとしては、上階ユニット１の下部と下階ユニット２の上部を合わせた構成となる。上階ユニット１は、正面側の左右の柱１１、１２および柱１１、１２の背面側に設けられた２本の柱（図示せず）からなる４本の柱を備える。柱１１、１２の背面側に設けられた２本の柱は、柱１１、１２と同様に構成されているので、以下、柱１１、１２についてのみ説明する。なお、柱の数は４本に限定されるものではなく、６本以上でもよい。

柱１１、１２は内部が中空の角形または円形鋼管からなり、下端には下端接合プレート１３、１４が溶接にて固定されている。また、柱１１、１２における下端接合プレート１３、１４の上方には、それぞれ間隔をおいて２つのフランジ１５、１６とフランジ１７、１８が設けられている。さらに、フランジ１５、１６とフランジ１７、１８との間には、Ｈ形鋼からなる１本の床梁１９が溶接にて固定されている。また、図示はされていないが、柱１１とその背面側の柱との間、柱１２とその背面側の柱との間、および柱１１、１２の背面側の柱の間にも、それぞれ１本の床梁が溶接にて固定されている。

柱１１の下端に固定された下端接合プレート１３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、柱１１の断面積より大きい面積を有する矩形または円形板状であり、中心部にはガイド孔１３Ａが形成され、柱１１の周囲には４つのボルト孔１３Ｂが形成されている。柱１２の下端接合プレート１４にも同様に、中心部にはガイド孔１４Ａが形成され、柱１２の周囲には４つのボルト孔１４Ｂが形成されている。

図１において、上階ユニット１の上部の構造は下階ユニット２の上部の構造と同じであり、下階ユニット２の下部の構造は、上階ユニット１の下部の構造と同じである。柱２１、２２の上端には上端接合プレート２３、２４が溶接にて固定されている。また、柱２１、２２における上端接合プレート２３、２４の下方には、それぞれ１つのフランジ２５、２７が設けられている。さらに、上端接合プレート２３およびフランジ２５と上端接合プレート２４およびフランジ２７との間には、Ｈ形鋼からなる１本の天井梁２９が溶接にて固定されている。また、図示はされていないが、柱２１とその背面側の柱との間、および柱２２とその背面側の柱との間にも、それぞれ１本の天井梁が溶接にて固定されている。

柱２１の上端に固定された上端接合プレート２３は、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、柱２１の断面積より大きい面積を有する矩形または円形板状であり、中心部にはピン状のガイド部材２３Ａが立設され、柱２１の周囲には４つのボルト孔２３Ｂが形成されている。ガイド部材２３Ａは前記ガイド孔１３Ａの径よりも２ｍｍ程度小径に形成されている。柱２２の上端接合プレート２４にも同様に、中心部にはガイド部材２４Ａが形成され、柱２２の周囲には４つのボルト孔２４Ｂが形成されている。

以上のように構成された下階ユニット２の上に上階ユニット１を接合する方法について説明する。ここで、下階ユニット２の下端接合プレート（図示せず）は基礎のアンカーボルトに固定済みとする。また、以下の手順は、上階ユニット１の４本の柱について行うことは当然であるが、図面を参照する便宜上、柱１１、１２についてのみ説明する。

下階ユニット２の上に上階ユニット１を接合するときは、上階ユニット１をクレーンで吊り上げ、図１の点線矢印に示すように、上階ユニットの柱１１、１２の下端に固定された下端接合プレート１３、１４の中心部に形成されたガイド孔１３Ａ、１４Ａが、下階ユニット２の柱２１、２２の上端に固定された上端接合プレート２３、２４の中心部に立設されたガイド部材２３Ａ、２４Ａに挿入されるように、上階ユニット１を下降させて位置決めする。

ガイド孔１３Ａ、１４Ａがガイド部材２３Ａ、２４Ａに挿入されたら、作業員は、上端接合プレート２３、２４のボルト孔２３Ｂ、２４Ｂの真上に下端接合プレート１３、１４のボルト孔１３Ｂ、１４Ｂが位置するように、上階ユニット１の方位角、すなわちガイド部材２３Ａ、２４Ａを中心とした回転角度を調整する。このとき、１個づつのボルト孔２３Ｂ、２４Ｂの真上にボルト孔１３Ｂ、１４Ｂが位置するようにすれば、他の３個づつのボルト孔２３Ｂ、２４Ｂの真上にボルト孔１３Ｂ、１４Ｂが位置することは明らかである。

回転角度の調整が完了したら、上端接合プレート２３、２４の上に下端接合プレート１３、１４を載せた後、図３および図４に示すように、上端接合プレート２３、２４と下端接合プレート１３、１４とを、それぞれボルト３０およびナット３１により固定する。以上により接合が終了する。

このように、本実施形態によれば、下階ユニット２の上に上階ユニット１を接合するときに、上階ユニット１の柱１１、１２の下端に固定された下端接合プレート１３、１４の中心部のガイド孔１３Ａ、１４Ａが、下階ユニット２の柱２１、２２の上端に固定された上端接合プレート２３、２４の中心部のガイド部材２３Ａ、２４Ａに挿入されるように上階ユニット１を位置決めすれば良いので、位置決めを短時間で容易に行うことができる。

また、上端接合プレート２３、２４の中心部のガイド部材２３Ａ、２４Ａが下端接合プレート１３、１４の中心部のガイド孔１３Ａ、１４Ａに挿入された状態で、上端接合プレート２３、２４と下端接合プレート１３、１４とがボルト３０およびナット３１で固定するため、締付作業を外部から簡単、容易に行うことができ、また、地震時の建物ユニットの横ずれを防止することができる。

図５は、本発明の他の実施形態を示す図１と同様の図である。なお、以下の説明において、前記実施形態と同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する。
前述したように、下階ユニット２の上に上階ユニット１を接合するとき、上階ユニット１をクレーンで吊り上げ、図５の点線矢印に示すように、上階ユニットの柱１１、１２の下端に固定された下端接合プレート１３、１４の中心部に形成されたガイド孔１３Ａ、１４Ａ（合計４箇所）が、下階ユニット２の柱２１、２２の上端に固定された上端接合プレート２３、２４の中心部に立設されたガイド部材２３Ａ、２４Ａ（合計４箇所）に挿入されるように、上階ユニット１を下降させて位置決めするが、４つのガイド孔が同時に４つのガイド部材に挿入させるようにしなければならず、この作業に時間がかかる。

そこで、本実施形態においては、建物ユニット２の一方の側の一対のガイド部材２４Ａの長さを、他方の側の一対のガイド部材２３Ａの長さよりも長くし、上階ユニット１を下降させたとき、ガイド孔１４Ａが最初にガイド部材２４Ａに挿入されて建物ユニット２の一方の側を位置決めし、その後、建物ユニット１を下降させることにより、容易に４箇所の位置決めを行うことができ作業時間を短縮させることができる。

図６は、本発明の建物ユニットの接合構造の他の実施形態を示し、図６（Ａ）は建物ユニットを水平に接合した状態を示す一部平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向に見た図、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿って矢印方向に見た図である。

図６（Ａ）には、隣接する下階ユニット２の上端接合プレート２３、２３が示されている。この下階ユニット２に上階ユニット１を接合する場合、上端接合プレート２３の図でＸの位置（建物ユニットの内側隅部）には、梁２９の存在のため手が届き難く片手でナットを支え、もう一方の手でボルトを手探りで組み合わせるという非常に作業性が悪く時間を要するという問題を有している。

そこで、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、隣接する下端接合プレート１３、１３の上に上部連結プレート３２を配置し、上端接合プレート２３、２３の下に下部連結プレート３３を配置する。連結プレート３２、３３の形状は柱１１、１２を避けるように凸形状であり、これにより、隣接する柱１１、１１、２１、２１を連結している。上端接合プレート２３の下側で前記Ｘの位置には予めナット３１′が固定されている。これにより、ボルト３０を落とし込み、ボルト３０を回転させるだけで下端接合プレート１３と上端接合プレート２３の締め付けをすることができる。その他の箇所は、通常のナット３１を用いる。

図７は、本発明の建物ユニットの接合構造の他の実施形態を示し、図７（Ａ）は柱の下部の構造を示す断面図、図７（Ｂ）は柱の上部の構造を示す断面図、図７（Ｃ）は柱接合後の状態を示す断面図、図７（Ｄ）は図７（Ｃ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

本実施形態においては、図７（Ａ）、（Ｄ）に示すように、柱１１の下端接合プレート１３にはＸ字形状のガイド孔１３Ａが形成され、また柱１１の下端側壁に開口部１３Ｃが形成されている。また、図７（Ｂ）、（Ｄ）に示すように、柱２１の上端接合プレート２３には、Ｘ字形状の壁からなるガイド部材２３Ａが立設され、ガイド部材２３Ａにはピン孔２３Ｃが形成されている。

柱１１と柱２１を接合するときは、下端接合プレート１３に形成されたガイド孔１３Ａが、柱２１の上端に固定された上端接合プレート２３に立設されたガイド部材２３Ａに挿入されるように下降させて位置決めし、開口部１３Ｃからピンからなる固定部材３４をピン孔２３Ｃに貫通させる。その後、ガイド部材２３Ａとガイド孔１３Ａの隙間に樹脂モルタルを充填した後、下端接合プレート１３上に抜け止めプレート３５を配置し、ボルト３０にて抜け止めプレート３５を固定する。本実施形態によれば、ピン３４を打ち込むだけで上下の柱を接合することができるので、ボルトとナットによる接合をなくすことができる。

図８は、本発明の建物ユニットの接合構造の他の実施形態を示し、図８（Ａ）は柱の下部の構造を示す正面図、図８（Ｂ）は柱の上部の構造を示す正面図、図８（Ｃ）は柱接合後の状態を示す正面図、図８（Ｄ）は図８（Ｃ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
本実施形態においては、図８（Ａ）、（Ｄ）に示すように、柱１１の下端接合プレート１３には円形のガイド孔１３Ａが形成され、また柱１１の下端側壁に開口部１３Ｃが形成されている。なお、１３Ｄは開口部１３Ｃの両側に設けた補強材である。また、図８（Ｂ）、（Ｄ）に示すように、柱２１の上端接合プレート２３には、ピン形状のガイド部材２３Ａが立設され、ピン形状のガイド部材２３Ａには小径の段部２３Ｄが形成されている。

柱１１と柱２１を接合するときは、下端接合プレート１３に形成されたガイド孔１３Ａが、柱２１の上端に固定された上端接合プレート２３に立設されたガイド部材２３Ａに挿入されるように下降させて位置決めし、開口部１３ＣからＵ字状のピンからなる固定部材３４をガイド部材２３Ａの段部２３Ｄに係合させる。その後、下端接合プレート１３上に突起部３４Ａを有する抜け止めプレート３５を配置し、ボルト３０にて抜け止めプレート３５を固定する。本実施形態においても、ピン３４を打ち込むだけで上下の柱を接合することができるので、ボルトとナットによる接合をなくすことができる。

図９は、本発明の建物ユニットの接合構造の他の実施形態を示し、図９（Ａ）は柱の下部の構造を示す断面図、図９（Ｂ）は柱の上部の構造を示す断面図、図９（Ｃ）は柱接合後の状態を示す断面図、図９（Ｄ）は図９（Ｃ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
本実施形態においては、図９（Ａ）、（Ｄ）に示すように、柱１１の下端接合プレート１３には矩形スリット状のガイド孔１３Ａが形成され、また柱１１の側壁下端に開口部１３Ｃが形成されている。さらに下端接合プレート１３上には、ガイド孔１３Ａを挟むようにアングル状の固定部材１３Ｅ、１３Ｆが固定され、一方の固定部材にはナット１３Ｇが固定されている。また、図８（Ｂ）、（Ｄ）に示すように、柱２１の上端接合プレート２３には、プレート状のガイド部材２３Ａが立設されている。

柱１１と柱２１を接合するときは、下端接合プレート１３形成されたガイド孔１３Ａが、柱２１の上端に固定された上端接合プレート２３に立設されたガイド部材２３Ａに挿入されるように下降させて位置決めし、開口部１３Ｃからボルトからなる固定部材３５を、固定部材１３Ｅ、ガイド部材２３Ａ、固定部材１３Ｆに形成された孔を介してナット１３Ｇに螺合させて締め付ける。その後、下端接合プレート１３および上端接合プレート２３をボルト３０およびナット３１にて固定する。本実施形態においては、ボルト３０とナット３１による接合を建物ユニットの外部に露出した箇所、すなわち接合プレート１３、２３の一辺で行うことができる。

図１０は、本発明の建物ユニットの接合構造の他の実施形態を示す正面図である。本実施形態においては１階部分の建物ユニット２の一本の柱２１で、２階部分の建物ユニット１の２本の柱１１、１１を支持するようにしている。そのために上端接合プレート２３を断面逆台形状とし、２本の柱１１、１１を支持可能にしている。これにより、鉄骨重量を削減することができる。

本発明の基本的な考え方は、工場で組み立て可能なものは全て工場で組み立て、現場での施工を出来るだけ少なくすることにある。図１１は、建物ユニット内に階段ユニットを組み立てる例を示し、図１１（Ａ）は平面図、１１（Ｂ）は設置状態を示す立面図である。図１１（Ａ）に示すように、階段ユニット４０は、下部ユニット４０Ａと上部ユニット４０Ｂから構成され、下部ユニット４０Ａと上部ユニット４０Ｂの間には中間踊り場４１が、上部ユニット４０Ｂの上部には上部踊り場４２設けられている。４３は踏み面を示している。図１１（Ｂ）に示すように、工場で下階建物ユニット２内に下部ユニット４０Ａを組み立て、踏み面４３、中間踊り場４１の仕上げを行い、上部ユニット４０Ｂを下階建物ユニット２に仮設しておき、現場にて下階建物ユニット２に上階建物ユニット１を接合した後、上階建物ユニット１に上部ユニット４０Ｂを設置する。

図１２は、建物ユニット内にエレベータユニットを組み立てる例を示し、図１２（Ａ）は平面図、図１２（Ｂ）は組み立て後の立面図である。図１２（Ａ）に示すように、建物ユニット１内には、予め工場で隔壁５０．扉５１、レール５２が設置され、レール５２に沿ってかご５３が移動可能に配置されている。このような建物ユニット１を図１２（Ｂ）に示すように、垂直に接合しエレベータを構築する。

図１３は、１階の建物ユニットを基礎に固定する場合のアンカーボルトの修正治具を説明するための図であり、図１３（Ａ）は修正治具の平面図、図１３（Ｂ）は修正治具を基礎にセットした、図１３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
１階の建物ユニットを多数並設する場合には、柱を支持する基礎６４が多数設置され、柱の下端接合プレートのボルト孔に基礎６４に埋設されたアンカーボルト６５が通るようにして固定される。この場合、従来は建物ユニット毎にアンカーボルト６５の平面位置を修正していたが時間と手間を要した。

修正治具６０は、図１３（Ａ）に示すように、矩形状のＨ型鋼からなるフレーム６１の４隅下部に台直しプレート６２を固定した構成になっている。台直しプレート６２は、隣接する２つの柱の下端接合プレートに合う長方形の形状をし、下端接合プレートと同様ののボルト孔６３が形成されている。そして、この台直しプレート６２を基礎６４、６４の上に載置し、基礎６４に埋設されたアンカーボルト６５がボルト孔６３を通るように、アンカーボルト６５をたたいて修正する。アンカーボルトの修正が終了すると、修正治具６０を図示矢印に示すように、隣の基礎に移動し、同様にして隣の基礎のアンカーボルトの修正を行う。これにより、台直し作業を短時間に効率的に行うことができる。

本発明の建物ユニットの１実施形態を示し、下階ユニットに上階ユニットを接合する前の状態を示す正面図である。図１の下階ユニットおよび上階ユニットのそれぞれの接合部分であるベースプレートの構造を示す図である。図１の下階ユニットに上階ユニットを接合した後の状態を示す正面図である。図３の接合部の断面図である。本発明の建物ユニットの他の実施形態を示す図である。本発明の建物ユニットの接合構造の他の実施形態を示す図である。本発明の建物ユニットの接合構造の他の実施形態を示す図である。本発明の建物ユニットの接合構造の他の実施形態を示す図である。本発明の建物ユニットの接合構造の他の実施形態を示す図である。本発明の建物ユニットの接合構造の他の実施形態を示す図である。建物ユニット内に階段ユニットを組み立てる例を示す図である。建物ユニット内にエレベータユニットを組み立てる例を示す図である。１階の建物ユニットを基礎に固定する場合のアンカーボルトの修正治具を説明するための図である。

符号の説明

１１、１２、２１、２２…柱、１３、１４…下端接合プレート
２３、２４上端接合プレート、１３Ａ、１４Ａ…ガイド孔、２３Ａ、２４Ａ…ガイド部材
１３Ｂ、１４Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂ…ボルト孔、３４、３５…固定部材

Claims

内部が中空の少なくとも４本の柱とこれら柱を連結する梁とを有する上下階ユニットを接合する建物ユニットの接合構造において、
前記上階ユニットの前記柱の下端部に固定され、柱の断面より広い面積を有する下端接合プレートと、
前記下階ユニットの前記柱の上端部に固定され、柱の断面より広い面積を有する上端接合プレートと、
前記下端接合プレートに形成されたＸ字形状のガイド孔と、
前記ガイド孔に対向する位置に前記上端接合プレートに立設されたＸ字形状のガイド部材と、
前記Ｘ字形状のガイド孔に挿入された前記Ｘ字形状のガイド部材を固定するピンからなる固定部材と、を備え、
前記Ｘ字形状のガイド部材に前記固定部材による固定のためのピン孔を形成し、前記ピンを前記ピン孔に前記Ｘ字形状のガイド部材の延びる方向と直交する方向に挿入することにより、前記上下端接合プレートを固定することを特徴とする建物ユニットの接合構造。