JP4908952B2 - 建物 - Google Patents

Description

本発明は、柱と梁を接合した骨組構造体によって構成される建物に関するものである。

従来、鋼製の梁と柱で構成する建物ユニットによって建物を構築する際に、梁に直交する方向に向けた副梁を配置するユニット建物が知られている（特許文献１，２など参照）。

例えば特許文献１では、吹き抜けを形成するために途中でカットされた天井梁の端部を渡し梁に支持させた連結構造が開示されている。

また、特許文献２には、天井小梁の軸直交方向に向けた水平材を天井小梁の両側に連結金物を介して係合させ、天井小梁に水平材を支持させた連結構造が開示されている。
特開２００６−３７５４０号公報 特開平９−９６０４７号公報

しかしながら、前記した従来の梁と副梁との連結構造は、切欠きを設けることなく直交する部材を連結できることを特徴とする構造であって、その連結部を補強する構造ではない。

そこで、本発明は、直交する梁と副梁との連結部を補強することで、その梁によって支持される床や天井の剛性を上げることができる建物を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の建物は、柱と梁を接合した骨組構造体によって構成される建物であって、前記梁の少なくとも一部の梁の軸直交方向に向けた副梁の一端をその梁の両側にそれぞれ接合するとともに、前記副梁の上面間及び下面間にその梁を跨いで連結材を配置してそれらの副梁にその連結材を接合し、前記副梁の他端をそれぞれ前記連結材で挟まれた梁に略平行して配設された梁に接続することを特徴とする。

ここで、前記副梁を両側に接合する梁は、隣接平行して配置された複数の梁からなる梁組であってもよい。

また、前記一対の連結材の断面二次モーメントが前記副梁の断面二次モーメント以上であるとともに、前記一対の連結材の断面係数が前記副梁の断面係数以上であるのが好ましい。

さらに、前記骨組構造体は平面視矩形に形成された建物ユニットであって、その建物ユニットの長辺側の梁である桁梁同士が略平行となるように複数個の建物ユニットを隣接設置し、前記桁梁間を前記副梁で連結させることができる。

また、前記副梁の中で最も外周側に配置される副梁が中空に張り出されるように構成することができる。

さらに、前記副梁の一端は、前記梁の端部の両側に接合されるものであってもよい。

そして、前記副梁の一端は、その副梁の側面に当接される一側面と前記梁の側面に当接される他側面が略直交するＬ形プレートを介して接合させることができる。

このように構成された本発明は、副梁の一端が梁又は梁組の両側に接合されるとともに、連結材によって両側の副梁の上面間及び下面間が連結される。

そして、梁を支持させる副梁を設けることで、例えば中央部付近に配設される梁や梁組にだけ荷重が集中することなく分散される。

このため、梁によって支持される床や天井の剛性が上がって、一部分のみが大きくたわむような局所的変形を発生させることを低減できる。

また、副梁間を連結させる一対の連結材の断面二次モーメント及び断面係数を副梁以上にすることで、副梁の変形性能を低下させることなく連結部を補強することができる。

さらに、長辺側が対向するように隣接設置された複数の建物ユニットの桁梁間を副梁で連結させることによって、その梁に支持される床などの剛性を増加させることができる。

また、骨組構造体から張り出される庇やバルコニーを、前記副梁によって支持させる構造とすることで、建物の設計の自由度を広げることができる。

さらに、吹き抜けや階段部を構築するために骨組構造体の途中で切断された梁のように端部が張り出された梁を、副梁と連結材とからなる連結部で支持させることによって梁のたわみを低減することができる。

また、Ｌ形プレートによって梁と副梁とを接合するようにすれば、連結部においてせん断力を確実に伝達することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図２は、本実施の形態の建物としてのユニット建物１の概略構成を示した平面図であり、図１は図２のＡ−Ａ線方向から見た連結部２の構成を示した断面図である。

まず、構成から説明すると、このような本実施の形態のユニット建物１は、隣接設置される複数の建物ユニット１０，１０から主に構成されている。

また、この建物ユニット１０は、隅角部に配置される鋼製の柱１１，・・・と、それらの柱１１，・・・の上端間及び下端間を連結する梁としての鋼製の桁梁１２，・・・及び妻側梁１３，・・・とによって平面視矩形に形成された骨組構造体である。

ここで、この図２に示したユニット建物１の建物ユニット１０，１０は、ユニット建物１の左側中央部には柱１１，１１が配置されておらず、大空間が形成されるようになっている。

また、長辺側の梁である桁梁１２，・・・が略平行となるように建物ユニット１０，１０が隣接設置されると、図１に示すように桁梁１２，１２が隣接平行して配置されることになるので、この対向する一対の桁梁１２，１２を梁組１２０と呼ぶこととする。

この桁梁１２及びその軸直交方向に向けて配置される副梁２１には、例えば断面視コ字形の溝形鋼を使用することができ、副梁２１の高さは桁梁１２の高さ以上になるように設定する。

この桁梁１２の軸直交方向にある側面には、例えばＬ形プレート２４の一側面を当接させて接合ボルト２５Ａ，２５Ａを介して接合し、Ｌ形プレート２４の他側面は副梁２１の側面に当接させて接合ボルト２５Ｂ，２５Ｂを介して接合する。

このような副梁２１の端部と桁梁１２との接合は、梁組１２０の両側でおこなわれる。そして、梁組１２０の両側に接合された副梁２１，２１の上面間及び下面間には、連結材としての平板２２，２２がそれぞれ架け渡される。

この平板２２は、高力ボルト２３，２３を介して梁組１２０を挟んだ両側の副梁２１，２１にそれぞれ接合される。この副梁２１軸方向の高力ボルト２３，２３間の距離は、できるだけ短くなるように調整するのが好ましい。

また、この平板２２，２２は、例えば副梁２１と同様に鋼材で製作されるが、その厚さ及び幅は副梁２１と同軸に対する断面二次モーメント及び断面係数が略同じがそれ以上になるように設定するのが好ましい。

このように副梁２１，２１の上面間及び下面間に配設された一対の平板２２，２２の断面二次モーメントや断面係数が、副梁２１の断面二次モーメント等よりも大きければ、連結部２の方が副梁２１よりも変形し難くなるうえに強度が高くなる。

また、副梁２１の連結部２と反対側の端部接合部２６は、図示しないが連結部２側の端部と同様にＬ形プレートと接合ボルトとによって桁梁１２に接合させる。

このようにして構成された桁梁１２や副梁２１の下方には、例えば天井板３が吊り下げられ、上方には上階の床（図示せず）などが構築される。

次に、本実施の形態のユニット建物１の作用について説明する。

図３は、本実施の形態のユニット建物１と、副梁２１，２１による連結構造を設けない従来のユニット建物６の解析結果を示した図である。

ここで、ユニット建物１と従来のユニット建物６は、副梁２１，２１等の連結構造を除いた構造及び作用荷重を同一にして解析をおこなった。

そして、この図３（ｂ）の従来のユニット建物６の変形を見ると、梁組１２０のたわみの最大値が11.8mmとなっているのに対し、図３（ａ）の本実施の形態の建物ユニット１の梁組１２０の最大たわみは9.2mmと低減されていることがわかる。

また、本実施の形態では、副梁２１，２１を介して外周側の桁梁１２，１２に荷重が分散されるため、外周側の桁梁１２，１２のたわみが8.3mm，4.2mmとなり、従来のユニット建物６の7.0mm，4.0mmに比べて増加しているが、従来のユニット建物６のように中央部付近だけ大きく窪んで床面の勾配が大きくなるような状態にならないことがわかる。

すなわち、本実施の形態のユニット建物１では、中央部の梁組１２０とその軸直交方向に向けた副梁２１，２１とが、Ｌ形プレート２４と接合ボルト２５Ａ，２５Ｂを介して接合されているので、桁梁１２と副梁２１との間でせん断力を伝達させることができる。

また、平板２２，２２が配設されることで副梁２１，２１間を一体化できるとともに、連結部２での桁梁１２の上下方向への回転を抑制することができる。

このため、連結部２にモーメント力やせん断力が作用しても、副梁２１，・・・を介して隣接する桁梁１２・・・に応力が分散されるので、桁梁１２，・・・によって支持される床や天井の剛性が上がり、床や天井の一部が大きくたわんで振動することを抑えることができるうえに、重量床衝撃音（ＬＨ）の発生を抑えることもできる。

また、書庫などの単位面積当たりの荷重が局所的に大きくなる場合であっても、副梁２１，２１と連結部２の連結構造とによって隣接する桁梁１２，・・・に応力を分散させて支持させることができる。

さらに、副梁２１，２１間を連結させる一対の平板２２，２２の断面二次モーメント及び断面係数を副梁２１以上にすることで、副梁２１の変形性能を低下させることなく連結部２を補強して連結部２でのたわみを低減することができる。

以下、前記した実施の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

図４に実施例１で説明するユニット建物１Ａ、１Ｂの平面図を示した。

図４（ａ）に示したユニット建物１Ａでは、３個の平面視矩形の建物ユニット１０，１０，１０が、桁梁１２，・・・同士が略平行となるように隣接設置されている。

そして、このユニット建物１Ａの略中央には、桁梁１２の軸直交方向に向けた副梁２１，２１，２１が、桁梁１２と梁組１２０間及び梁組１２０，１２０間に一直線上に並べられる。

この副梁２１と梁組１２０との連結部２は、上述した図１と同様に構成される。すなわち、ユニット建物１Ａは、柱１１，１１間に架け渡される梁組１２０の略中央が副梁２１，・・・によって支持されることになる。

このため、３つの建物ユニット１０，１０，１０に跨る連続した広い床を桁梁１２，・・・上に形成しても、たわみや振動が発生し難い構造とすることができる。

また、図４（ｂ）に示したユニット建物１Ｂは、２個の平面視矩形の建物ユニット１０，１０を隣接設置し、図の左側の部分を吹き抜けにするために梁組１２０Ａを途中で切断したものである。

そして、このユニット建物１Ｂの内部に張り出された梁組１２０Ａの端部を、連結部２を介して副梁２１，２１に連結して支持させる。

このように、吹き抜けや階段部を構築するために建物ユニット１０，１０の途中で桁梁１２を切断し、内部にその端部を張り出させることになっても、副梁２１，２１と平板２２，２２とからなる連結部２で支持させることによって、梁組１２０Ａのたわみを低減させることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以下、実施例２について図５，６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例２では、庇やバルコニーなどの張出部が設けられるユニット建物１Ｃ，１Ｄ，１Ｅについて説明する。

まず、図６（ａ）の平面図を参照しながら説明すると、このユニット建物１Ｃは、桁梁１２，・・・同士が略平行となるように隣接設置された２個の建物ユニット１０，１０の一本の桁梁１２の全長に亘って、キャンチレバー構造で張出部１４Ａが形成されたものである。

このような張出部１４Ａによって、長庇、アパートの廊下、車寄せ、車庫の屋根、大玄関のポーチなどが形成される。

この張出部１４Ａの固定端側にある桁梁１２の両側面には、桁梁１２の軸直交方向に向けた副梁２１，２１Ａの一端が接合され、連結部２Ａが形成される。

すなわち、図５に示すようにこの桁梁１２の軸直交方向の内壁部５側の側面には、例えばＬ形プレート２４の一側面を当接させて接合ボルト２５Ａ，２５Ａを介して接合し、Ｌ形プレート２４の他側面は副梁２１の側面に当接させて接合ボルト２５Ｂ，２５Ｂを介して接合する。

また、外壁部４より外側に張り出される副梁２１Ａの一端も、Ｌ形プレート２４Ａと接合ボルト２５Ａ，２５Ｂを介して桁梁１２に接合される。なお、この桁梁１２の両側に配置されるＬ形プレート２４，２４Ａと桁梁１２との接合には、共通の接合ボルト２５Ａ，２５Ａが使用される。

そして、桁梁１２の両側に接合された副梁２１，２１Ａの上面間及び下面間には、平板２２，２２がそれぞれ架け渡される。

この平板２２は、高力ボルト２３，２３を介して桁梁１２を挟んだ両側の副梁２１，２１Ａにそれぞれ接合されることになるが、前記実施の形態と同様に高力ボルト２３，２３間の距離はできるだけ短くなるように調整するのが好ましい。

また、桁梁１２の内壁部５側に接合する副梁２１の連結部２Ａと反対側の端部接合部２６は、建物ユニット１０，１０の梁組１２０又はその一部の桁梁１２に設けられる。

さらに、外周側に張り出された副梁２１Ａの端部接合部２６は、張出部１４Ａの桁梁１２Ａに設けられる。

一方、図６（ｂ）のユニット建物１Ｄは、桁梁１２，・・・同士が略平行となるように隣接設置された２個の建物ユニット１０，１０の外周に配置される桁梁１２の中央部付近に、キャンチレバー構造で張出部１４Ｂが形成されたものである。

この張出部１４Ｂに配置される副梁２１Ａ，２１Ａは、張出部１４Ｂの妻側梁を兼用するものであり、桁梁１２と略平行するように配設された張出部１４Ｂの桁梁１２Ｂの両端に端部接合部２６を介して接合される。

さらに、図６（ｃ）のユニット建物１Ｅは、一般的な形状の建物ユニット１０に隣接して、その妻側梁１３の長さに比べて半分程度の長さの妻側梁１３Ａによって構成される建物ユニット１０Ａを設置し、その建物ユニット１０Ａの桁梁１２の全長に亘って張出部１４Ｃを形成したものである。

この張出部１４Ｃは、桁梁１２の軸直交方向に向けられた互いに平行する３本の副梁２１Ａ，２１Ａ，２１Ａによって支持されている。

また、これらの副梁２１Ａ，２１Ａ，２１Ａは、接合部２Ａ，２Ａ，２Ａを介して桁梁１２及び建物ユニット１０Ａ側の副梁２１，２１，２１と接合される。さらに、これらの副梁２１，２１，２１は、接合部２，２，２を介して桁組１２０及び建物ユニット１０側の副梁２１，２１，２１に接合される。

このように構成された張出部１４Ｃに荷重が作用すると、建物ユニット１０Ａを通って建物ユニット１０にまで応力が分散されることになる。

このように張出部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを副梁２１Ａ，・・・で支持させる構造とすることで、建物ユニット１０，１０Ａから張り出される庇やバルコニーの形状や配置を任意に設定できるようになるので、ユニット建物１Ｃ，１Ｄ，１Ｅの設計の自由度を広げることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、平板２２と副梁２１との接合に高力ボルト２３を使用したが、これに限定されるものではなく、所望する強度が得られるのであれば通常の接合ボルトや溶接などによって接合をおこなってもよい。

また、前記実施の形態では、桁梁１２の軸直交方向に副梁２１を向けて連結したが、これに限定されるものではなく、短辺側が対向するように建物ユニット１０，１０が隣接設置される部分においては、妻側梁１３の軸直交方向に副梁２１，２１を向けて妻側梁１３，・・・間を副梁２１，２１によって連結させる構成であってもよい。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、複数個の建物ユニット１０，・・・を隣接設置して構成されるユニット建物１を建物として説明したが、これに限定されるものではなく、施工現場で柱と梁によって骨組構造体を組み立てて構築する建物であってもよい。

また、前記実施の形態及び実施例では、連結材として平板２２を使用したが、これに限定されるものではなく、断面視コ字形の溝形鋼を連結材として使用してそのウェブを副梁２１，２１の上面間及び下面間に架け渡すようにすれば、連結部の圧縮力に対する耐力を向上させることができる。

本発明の最良の実施の形態の建物の桁梁と副梁との連結部の構成を示した断面図である。 本実施の形態のユニット建物の概略構成を示した平面図である。 本実施の形態のユニット建物と従来のユニット建物の解析結果を示した図であり、（ａ）は本実施の形態のユニット建物の変形図、（ｂ）は従来のユニット建物の変形図である。 実施例１で説明するユニット建物の概略構成を示した平面図である。 実施例２のユニット建物の桁梁と副梁との連結部の構成を示した断面図である。 実施例２で説明するユニット建物の概略構成を示した平面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｅ ユニット建物（建物）
１０，１０Ａ 建物ユニット（骨組構造体）
１１ 柱
１２，１２Ａ〜１２Ｃ 桁梁（梁）
１２０，１２０Ａ 梁組（梁）
１４Ａ〜１４Ｃ 張出部
２，２Ａ 連結部
２１，２１Ａ 副梁
２２ 平板（連結材）
２３ 高力ボルト
２６ 端部接合部

Claims (7)

1. 柱と梁を接合した骨組構造体によって構成される建物であって、
   断面視コ字形の溝形鋼からなる前記梁の少なくとも一部の梁の軸直交方向に向けた副梁の一端をその梁の両側の側面にそれぞれ接合するとともに、前記副梁の上面間及び下面間にその梁を跨いで連結材を配置してそれらの副梁にその連結材を高力ボルトを介して接合し、前記副梁の他端をそれぞれ前記連結材で挟まれた梁に略平行して配設された梁に接続することを特徴とする建物。
2. 前記副梁を両側に接合する梁は、隣接平行して配置された複数の梁からなる梁組であることを特徴とする請求項１に記載の建物。
3. 前記一対の連結材の断面二次モーメントが前記副梁の断面二次モーメント以上であるとともに、前記一対の連結材の断面係数が前記副梁の断面係数以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の建物。
4. 前記骨組構造体は平面視矩形に形成された建物ユニットであって、その建物ユニットの長辺側の梁である桁梁同士が略平行となるように複数個の建物ユニットを隣接設置し、前記桁梁間を前記副梁で連結させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の建物。
5. 前記副梁の中で最も外周側に配置される副梁が中空に張り出されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の建物。
6. 前記副梁の一端は、前記梁の端部の両側に接合されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の建物。
7. 前記副梁の一端は、その副梁の側面に当接される一側面と前記梁の側面に当接される他側面が略直交するＬ形プレートを介して接合されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の建物。

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