JP5647713B2

JP5647713B2 - 建物構造

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Description

本発明は、建築物の主たる構造に鉄骨を採用した建物構造に関する。

現在では鉄骨構造の優位性から特許文献１に開示されているように、建物においても鉄骨構造が使用されるようになっている。この鉄骨構造の建物では、水平荷重に対する耐力を確保するため、一般に、その壁面範囲に階高の全高を対角に結ぶブレースを設けることが行われている。

特開平１０−１１５００７号公報

建物構造においては、建物設計の自由度を確保し内部を快適な生活空間とするため、壁面に出入り口、窓及び通気口などの開口をなるべく制限を受けることなく構造設計できる構造であることが望ましい。しかし、構造耐力についての基準を満たすためにはブレース等を具備した耐力壁設定による制限を受けざるを得ない。
本発明の目的は、鉄骨構造の建物において、壁面に形成されていた種々の開口の設定の自由度を確保した上で必要な構造耐力を発現した建物構造を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る建物構造は、形鋼からなる土台又は下層の梁と３０００ｍｍ以内の範囲で離れたその上層の梁との間に立設された１００ｍｍ×１００ｍｍの断面正方形でかつ肉厚４．５ｍｍの角型鋼管と、前記角型鋼管が土台又は下層若しくは上層の梁に端部が当接した箇所の、土台又は下層若しくは上層の梁と角型鋼管の面同士をボルトにより固定する結合金具であって、Ｌ字型の等辺山形状金具と当該等辺山形状金具の幅中央に立設した状態で直角二等辺三角形の短辺が夫々等辺山形状金具に溶接された補助平板からなる結合金具と、角型鋼管の長さ方向に中心側へ５７０ｍｍ寄った位置よりも両端縁に近い位置であって、各端部領域の対向する一対の側面のうちの片側側面に、当該片側側面に設けられた貫通孔を介してボルト／ナットにより固定され、土台又は下層の梁或いは上層の梁に向けて傾斜状に張り出させた方杖であって、両端部を約４５度起こされた第１のフラットバーと、当該第１のフラットバーの幅中央に立設した状態で等脚台形状の斜辺と短辺が夫々第１のフラットバーに溶接された第２のフラットバーとからなる方杖とを具備し、前記方杖は土台又は下層の梁或いは上層の梁にボルトにより固定されることを特徴とする。

上記した本発明によれば、壁面に設けられた開口に対して干渉せずに、法定の強度を保った耐力を持たせることが可能となる。また、角型鋼管を用いているため出っ張りが無く、壁厚の中に納めることができ、すっきりとしたプランデザインが企てられる。また、建物の水平耐力を柱１本当りの耐力とその数に基づいて決めることができるため、新築はもちろん増改築における諸官庁手続きが容易である。

柱機材を用いた建物構造の一部を示す図である。結合金具と方杖を示す図である。建物の開口を示す図である。角型鋼管と方杖の態様を示す図である。被試験体を示す図である。試験結果を示す図である。試験の様子を示す図である。建物の構造を示す図である。

建物では、内部の部屋の役割や、関係法の規定により大小の様々な開口が設けられており、大別すると、これら開口は次の（１）乃至（５）示すものである。
（１）人が出入りする表玄関ドアや、裏口からの勝手口ドア
（２）各部屋へ出入りする引き戸、開き戸、又は、押入れなどの、引き戸、吊り戸又は開き戸
（３）居間やリビングなどの、大窓又は、掃き出し窓
（４）各部屋の明り採り窓（引き違い窓、開き窓）
（５）その他のもの（例えば換気孔や小窓など）
図３は、建物構造の１階の壁面範囲に、上記（１）から（５）の建築機材を取り付けるための種々の開口を示している。コンクリート基礎の上に土台が設置され、例えばその上５７ｍｍから１３０ｍｍのところに一階床（１Ｆ）が設けられる。
表玄関ドア、勝手口ドア用の開口１０ａは、１階床（１Ｆ）より３００ｍｍ乃至４００ｍｍ程度低位置から、１階床より２０００ｍｍ程度高い位置までの開口である。

各部屋へ出入りする引き戸、開き戸、又は、押入れなどの、引き戸、吊り戸又は開き戸用の開口１０ｂは、１階床（１Ｆ）から、１階床より２０００ｍｍ程度高い位置までの開口である。
居間、リビングなどの大窓用の開口１０ｃは、１階床（１Ｆ）から、１階床より２４００ｍｍ程度高い位置までの開口である。
居間、リビングなどの掃きだし窓用の開口１０ｄは、１階床（１Ｆ）から、１階床より２０００ｍｍ程度高い位置までの開口である。
各部屋の明り採り窓（引き違い窓、開き窓）用の開口１０ｅは、１階床より７００ｍｍ程度高い位置から、１階床より２０００ｍｍ程度高い位置までの開口である。
換気口や小窓などの開口１０ｆは他の開口より小さいため、配置の制約は少ない。

２階梁（或いは平屋建ての場合は屋根梁）の下面と土台の間は２７００ｍｍである。大窓用の開口１０ｃを除いた開口についてみれば、開口の上端から２階梁までの間に５７０ｍｍの間隔が空いている。また、開口１０ｅについてみれば開口の下端から土台まで、８３０ｍｍの間隔が空いている。

コンクリート基礎１００の上の壁面の領域であって、開口以外の斜線領域の範囲内（５７０ｍｍの範囲内）で構造耐力を十分に発揮させる構造ができれば、建物設計の自由度は格段に向上する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施例に係る建物構造の一部を示しており、図２は該建物構造に使用される基本的な部材を示している。
本実施例の建物構造は、コンクリート基礎１００、コンクリート基礎１００の天端面上に設置された土台を形成する形鋼２００、柱を形成する角型鋼管２と３、及び上層となる２階梁やＲ階梁を形成する形鋼４００と形鋼５００を備えている。形鋼２００、形鋼４００、及び形鋼５００はＨ形鋼である。

コンクリート基礎１００は、木造軸組構造の建物に用いられるコンクリート基礎と同様の厚さ高さを有する。多数のアンカーボルト１がコンクリート基礎１００に間隔を置いて埋設されている。形鋼２００は、例えば高さが１００ｍｍ、幅が１００ｍｍでフランジ厚が８ｍｍでウエッブ厚が６ｍｍである。形鋼２００の下側のフランジ２００ａに形成された貫通孔に、アンカーボルト１が挿通され、ナットを螺着して固定する。

角型鋼管３は形鋼２００とその上層の形鋼４００の間、角型鋼管２は形鋼４００とその上層の形鋼５００の間に立設されている。角型鋼管２、３の両端部に結合金具４ａ、４ｂと、方杖５ａ、５ｂが固定されている。角型鋼管２、３、両端部に固定された結合金具４ａ、４ｂ、方杖５ａ、５ｂにより柱機材を構成する。角型鋼管２、３は、一般構造用角型鋼管（ＪＩＳＧ３４６６
ＳＴＫＲ）で１辺が１００ｍｍの正方形断面であり、角型鋼管２、３の長さは、従来の木造軸組構造に準じ２７００ｍｍであり、また各側面の肉厚さは４．５ｍｍである。角型鋼管２、３の両端は形鋼２００若しくは形鋼４００或いは形鋼５００に載せられた状態で当接している。結合金具４ａ、４ｂは、角型鋼管２、３と形鋼４００或いは形鋼５００とが当接した箇所を、夫々上下端で固定している。また、方杖５ａは、形鋼２００若しくは形鋼４００の上４００ｍｍ上であって、角型鋼管２、３の側面から下に向けて傾斜状に張り出し、角型鋼管２、３の当接箇所より４００ｍｍ離れた箇所で、形鋼２００若しくは形鋼４００に固定される。方杖５ｂは、形鋼４００若しくは形鋼５００の下４００ｍｍ下から角型鋼管２、３の側面から上に向けて傾斜状に張り出し、角型鋼管２、３の当接箇所より４００ｍｍ離れた箇所で、形鋼４００若しくは形鋼５００に固定される。

図２に、結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂを示す。結合金具４ａ、４ｂは、側面視においてＬ形型の等辺山形状金具４１と、これの幅中央に立設した状態で直角二等辺三角形状の短辺が夫々等辺山形状金具４１に溶接された補強平板４２からなっており、断面形状はＴ形である。等辺山形状金具４１は一辺の長さが７５ｍｍ、幅は角型鋼管２、３と同じ１００ｍｍ、厚さが補強板４２と同様に９ｍｍである。結合金具４ａ、４ｂは、形鋼２００、形鋼４００又は５００に面接触する第１平面部ｃ１と、角型鋼管２、３の外周面に面接触する第２平面部ｃ２とを具備している。等辺山形状金具４１の幅方向各端部のうち、第１平面ｃ１の側にはＭ１６ボルト用の貫通孔ｂ１が形成され、第２平面部ｃ２の側にはＭ１０ボルト用の貫通孔ｂ２が形成されている。結合金具４ａ、４ｂの第１平面部ｃ１が、角型鋼管２、３の端面に揃うように配置されたときに第２平面部ｃ２の貫通孔ｂ２が連通する位置に、角型鋼管２、３の外周面に透孔ｅ１（図１）が明けられる。角型鋼管２、３の内側から透孔ｅ１及び結合金具４の貫通孔ｂ２を介してＭ１０ボルトが挿通され、ナットにより結合金具４は角型鋼管２、３の外周面に固定される。

図２において、方杖５ａ、５ｂは、厚さが６ｍｍで幅が角型鋼管２、３と同じ１００ｍｍの屈曲状の第１フラットバー５１と、第１フラットバー５１の幅方向に沿う平面状の１つの外表面の幅中央に立設した状態で溶接された、厚さが９ｍｍで幅が６５ｍｍの第２フラットバー５２とからなっている。第１フラットバー５１及び第２フラットバー５２はそれぞれの平面状の外表面が直交するように配置されており、断面形状はＴ形である。

第１フラットバー５１の一端部には約４５度起こされた状態の垂直面部ｃ３が形成され、他端部には一端部と同様の方向に約４５度起こされた状態の水平面部ｃ４を形成されている。垂直面部ｃ３と水平面部ｃ４のなす角度は９０度である。方杖５ａ、５ｂは、紙面の上下方向長さｄ１が例えば４３３ｍｍであり、紙面の左右方向長さｄ２が例えば３７０ｍｍである。

そして垂直面部ｃ３の上下方向長さは例えば１１７．７ｍｍであり、水平面部ｃ４の水平方向長さは例えば８９ｍｍである。第２フラットバー５２は、等脚台形状であり、短辺の両端の内角は約１３５度であって、２つの斜辺を夫々、垂直面部ｃ３と水平面部ｃ４に溶接させ、短辺を垂直面部ｃ３と水平面部ｃ４の間の第１フラットバー５１に溶接されている。

垂直面部ｃ３にはＭ１０ボルトが挿通される貫通孔ｂ２が形成され、水平面部ｃ４にはＭ１６ボルト用の貫通孔ｂ１が形成されている。貫通孔ｂ２により垂直面部ｃ３が角型鋼管２、３を固定する実質的な位置ｄ３は、ｄ３=３９０ｍｍである。上下方向長さｄ１を４３３ｍｍとしたのは、開口１０ｃを除く開口１０ａ〜ｆについて梁との間隔の上限（５７０ｍｍ）よりも小さくしたからである。ｄ３は、ｄ１に連動して増加させてよいが、ｄ１を超えることはない。

方杖５ａ、５ｂの水平面部ｃ４が、角型鋼管２、３の端面に揃うように配置されたときに垂直面部ｃ３の貫通孔ｂ２が連通する位置に、角型鋼管２、３の外周面に透孔ｅ２（図１）が明けられる。透孔ｅ２が設けられるのは、角型鋼管２、３の対向する一対の側面の内の一方のみである。角型鋼管２、３の内側から透孔ｅ２及び方通５ａ、５ｂの貫通孔ｂ２を介してＭ１０ボルトが挿通され、ナットにより方杖５ａ、５ｂは角型鋼管２、３の対向する側面の内の一方のみの外周側に固定される。この作業は、角型鋼管２、３を形鋼２００又は形鋼４００に立設する前に行う。

図１に戻り、角型鋼管２、３は、結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂが固定された状態で、形鋼２００の上面に４５５ｍｍ又は５００ｍｍのピッチで木造軸組構造の柱に準じて立設される。形鋼２００のフランジ２００ｂは、角型鋼管３の幅以上の水平頂面を有しており、角型鋼管３の端縁がフランジ２００ｂの上に載せられたとき、角型鋼管３の中空は、フランジ２００ｂで塞がれる。

角型鋼管３と形鋼２００は溶接を用いずに、結合金具４ａの第１平面ｃ１の貫通孔ｂ１を介してボルトナットにより形鋼２００に設けられた貫通孔ｆ１を介して結合させる。さらに、角型鋼管３に固定された方杖５ａの水平面部ｃ４の貫通孔ｂ１と形鋼２００の上側フランジ部２００ｂに設けられた貫通孔ｆ２とを連通してＭ１６ボルトナットにより結合させる。方杖５ａの長さｄ１は４５０ｍｍなので、角型鋼管３の端縁から長さ方向に中央側へ５７０ｍｍ寄った位置よりも端縁に近い４５０ｍｍの位置で、方杖５ａは角型鋼管３を支える。方杖５ａの長さｄ１の長さを長くしても良いが、５７０ｍｍを超えては長く出来ない。

角型鋼管３の上に形鋼４００の下側のフランジ４００ａをのせ、フランジ４００ａに穿孔された貫通孔ｂ１に、結合金具４ｂ及び方杖５ｂの貫通孔ｂ１を介してＭ１６ボルト／ナットにより結合する。角型鋼管３は形鋼４００にも溶接されない。同様に、２階建ての建物であれば、形鋼４００の上側のフランジ４００ｂ上には、さらに、２階を形成するための角型鋼管２が配列される。間取りなどの関係から、２階の角型鋼管２は１階の角型鋼管３の真上に位置されないこともある。２階の各角型鋼管２は、１階の角型鋼管３と形鋼２００との結合の場合と同様に結合金具４ａや方杖５ａによりＭ１６ボルト／ナットを介して結合されるのであり、溶接による結合は行わない。

最上層の形鋼５００の下側のフランジ５００ａにはＭ１６ボルト用の貫通孔ｂ１が形成され、２階の角型鋼管２の上端に取り付けられた結合金具４ｂと方杖５ｂの貫通孔ｂ１と連通した状態でＭ１６ボルト／ナットにより結合されるのであり、溶接による結合は行わない。

図４は角型鋼管２、３と結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂの結合関係を示す正面図である。一階建の建物構造においては、結合金具４ａ、４ｂは、角型鋼管３の対向する側面に夫々配置される。一方、方杖５ａ又は方杖５ｂは、図面の左右方向（ｘ方向）において角型鋼管２又は３の上下に一つずつである。図４Ａ（ａ）に示すように角型鋼管３に対して同じ側にある場合と、図４Ａ（ｂ）に示すように相異なる側にある場合である。図面の表裏の方角においても、同様であり、建物の角端の柱には、隣り合う側面に方杖５ａ又は方杖５ｂが設けられることがある。

また２階建の建物構造における方杖５ａ、５ｂの配置は、角型鋼管２又は３に対して同じ側にある場合と、相異なる側にある場合の組み合わせであり、例えば図４Ｂ（ａ）から（ｊ）に示すものがある。建物の開口に対して方杖５ａ、５ｂが干渉しないように選んで配列すればよい。尚、一階建の建物構造と同様に図面の表裏の方角（ｙ方向）においても、同様であり、建物の角端の柱には、隣り合う側面に方杖５ａ又は方杖５ｂが設けられることがある。結合金具４ｂと方杖５ｂは、隣り合う側面に夫々配置される（図８参照）。

昭和６２年１１月１０日建設省告示第１８９９号によれば「建築物の地上部分について、令第８８条第１項に規定する地震力（以下この号において「地震力」という）によって各階に生ずる水平方向の層間変位の当該各階の高さに対する割合が１／２００（地震力による構造耐力上主要な部分の変形によって建築物の部分に著しい損傷が生ずるおそれのない場合にあっては、１／１２０）以内であることを確かめること。」となっている。

１ｍ^２当り３００Ｋｇ、建物の延べ床面積が１２４ｍ^２の平均的な建物の場合、建物の重量は約３７．２トンである。地震力は建物重量の０．３に相当する力が、水平方向（ｘ若しくはｙ方向）にかかる力であるので、水平力は約１１．２トンである。本実施例の建物では、結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂで固定された角型鋼管２或いは３により、建物を支える構造としており、１階部分の角型鋼管３で１１．２トンの水平力を分担して負担することとする。

一方、柱の上側に水平力が加わると、柱の下側に作用するモーメントによる作用は柱の長さにより大きくなる。コンクリート基礎１００や地盤は、大きな水平力が加わるとそのモーメントの作用により破損する。本発明では、多数の角型鋼管３により地震時の水平力を分担させ、各１本が分担する水平力は一般的な木造建築におけるコンクリート基礎や地盤の強度を超えないものとする。例えば６ｍ（各層３ｍ）の高さを有する２階建て建物の柱の上側に、水平力として５００Ｋｇを加えると、当該柱の直下に位置するコンクリート基礎や地盤には３トン（５００×６）のモーメントが作用する。１本当りこの程度の水平力への耐力であれば、コンクリート基礎破壊や地盤沈下は起こさない。

従って、
（１）結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂで固定された角型鋼管２、３の一本当りの耐力が、各階に生ずる水平方向の層間変位の当該各階の高さに対する割合が１／２００を超えない範囲が、水平方向に５００ｋｇの力を加えた範囲にあるかどうかを評価し、
（２）結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂで固定された角型鋼管２、３の本数と、水平方向にかかる力の関係を評価する。本数が増えるに従い水平力への耐力が増加する結果が得られれば、逆に水平力を分散させる本数を計算により求めることができ、構造計算が容易になるからである。

すなわち、仮に、結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂで固定された角型鋼管２、３の本数（ｎ）に、１本当りの耐力（ｆ）を掛けた数値が建物の耐力であるこということであるならば、式（１）のように地震の際に建物に水平方向にかかる力（Ｆ）を超えるように、建物設計の際に本数ｎを決定して設計すれば良いことになる。

Ｆ＜ｎ×ｆ
又は
ｎ＞Ｆ／ｆ −−−式（１）

図５に示す被試験体は、形鋼２００、角型鋼管３、及び形鋼４００により形成されている。角型鋼管３は、１００ｍｍ×１００ｍｍの断面正方形、長さは２７００ｍｍ、肉厚さは４．５ｍｍである（ＪＩＳＧ３４６６
ＳＴＫＲ）。
図５Ａに示す題１の被試験体は１本の角型鋼管３を再現したものである。図５Ａの右側の角型鋼管３は、結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂにより形鋼２００と形鋼４００に固定されている。右側の角型鋼管３は形鋼４００を水平に保つためのみに用いられ、下端部では右側の結合金具を省略し、上端部では左側の結合金具を省略した状態として、水平力が形鋼２００の長さ方向以外の方向に加わらないようにしてある。

図５Ｂに示す第２の被試験体は、左右のそれぞれの角型鋼管３は形鋼２００及び形鋼４００に対し方杖５及び結合金具４を使用して固定している。図５Ｃに示す被試験体は、角型鋼管３に対して夫々方杖５及び結合金具４を使用して固定している。形鋼４００の右端に押圧具ｈ１を介し水平方向の荷重ｋ１を油圧ジャッキにより付与する試験を行う。

図６は交番荷重を付与したときの荷重と変移量の関係を示す試験結果であり、図６Ａは第１の被試験体、図６Ｂは第２の被試験体、図６Ｃは第３の被試験体の結果を示している。図右側は、荷重を加え続けて塑性変形に至るまでの様子を示しており、図左側は縦横軸を拡大した様子を示している。また、図７は実験の様子を示し、図７Ａは第１の被試験体、図７Ｂは第２の被試験体、図７Ｃは第３の被試験体の夫々の試験前・後の様子である。

固定台ｅ１の上面から形鋼４００の高さ中央点に至るまで階高（層間距離）は２９００ｍｍであるから、±１４．５ｍｍが規定の１／２００の範囲である。図６Ａにおいて、第１の被試験体は、ほぼ、４．９ｋＮ（５００ｋｇ）〜５．８８ｋＮ（６００ｋｇ）のときに±１４．５ｍｍにおさまっていることが確認される。この範囲においては、第１の被試験体は弾性変形の範囲である。塑性変形は１０ｋＮを超えたあたりで生じている（交番荷重に追随せずに、変形する状態）。

図６Ｂに示すように、第２被試験体においては、形鋼４００の左右方向の移動量が１４．５ｍｍであるときの荷重の大きさは、ほぼ、９．８ｋＮ（１０００ｋｇ）〜１１．７６ｋＮ（１２００ｋｇ）であった。これは、第１の被試験体の２倍である。図６Ｃに示すように、第３の被試験体においては、形鋼４００の左右方向の移動量が１４．５ｍｍであるときの荷重の大きさは、ほぼ、１４．７ｋＮ（１５００ｋｇ）〜１７．６４ｋＮ（１８００ｋｇ）であった。これは、第１の被試験体の３倍である。

図７に示す試験後の状態（図面、右側の様子）から観察されるように、角型鋼管３は、形鋼２００及び４００との位置関係は変化しておらず、方杖５ａ、５ｂと角型鋼管３が結合された間の箇所で、柱が歪んでいることが分かる。一方、形鋼２００と方杖５ａの間、形鋼４００と方杖５ｂとの間は、垂直を維持している。従って、方杖５ａ、５ｂと結合金具４ａ、４ｂによる角型鋼管３の固定は十分に強いものであり、角型鋼管３の変形は専ら、方杖５ａ、５ｂとの間の長さにおける角型鋼管３の強度によるといえる。結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂにより、形鋼２００及び４００の間の角型鋼管３は、水平荷重を受ける長さが実質的に方杖５ａ、５ｂの間となることにより短くなり、角型鋼管３の変形の大きさが低減したと考えられる。従って、実験例では、長さ２７００ｍｍの角型鋼管３と、長さｄ１が４５０ｍｍの方杖５ａ、５ｂを使用したが、方杖５ａ、５ｂの長さｄ１を梁との間隔の上限値の５７０ｍｍまで延ばしたとしても、方杖５ａ、５ｂの間の距離が変わらなければ、角型鋼管３は同様の耐力を有すると考えられる。この場合、角型鋼管３は３０００ｍｍまでその長さを長くできる。さらに、実験例では、方杖５ａ、５ｂが角型鋼管３に対して同じ側である（図４Ａ（ａ）の構成）が、相互に異なる側（図４Ｂ（ｂ）の構成）にあっても、同じ結果が得られると考えられる。

上記したように、第１の被試験体の耐力は、コンクリート基礎１００の破壊強度に匹敵する耐力が確保できることが明らかになった。また、第２、第３の被試験体の耐力は、第１の被試験体の２倍、３倍となっており、第１の被試験体における角型鋼管３、結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂをｎ個持つことにより、第１の被試験体の耐力のｎ倍の耐力を持つことが証明できた。

１ｍ^２当り３００Ｋｇ、建物の延べ床面積が１２４ｍ^２の平均的な建物を設計強度する場合、一階においては、約３７．２トンの建物の水平力１１．２トンを、２２本の角型鋼管３に対して結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂを設置すれば、角型鋼管３は１本当り５００Ｋｇの水平力に対して耐えれば良い事になり、木造建築用のコンクリート基礎１００に負荷をかけない。上記は、ｙ方向についても同様である。従って、この際、結合金具４ａ、４ｂ及び方通５ａ、５ｂはｘ方向及びｙ方向の合計で４４個使用することになる。１本の柱にｘ方向、ｙ方向に、結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂを設けても良い。

また、二階の設計強度においては、約３７．２トンの半分程度の重量であることから、ｘ方向、ｙ方向に対して、一階の半分の角型鋼管２に対して結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂを設置すれば良い。

上記のように、建物に必要な開口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆを確保した上で、方杖５ａ、５ｂの設置に支障のある箇所を避けて、建物重量を元に計算した必要本数の角型鋼管２、３に対して、結合金具４ａ、４ｂと方杖５ａ、５ｂを配置してゆけば良い。結合金具４ａ、４ｂと方杖５ａ、５ｂを設置しない角型鋼管２又は３を設けても良く、これら結合金具４ａ、４ｂと方杖５ａ、５ｂを設置しない角型鋼管２又は３に対しては結合金具４ａ、４ｂにより形鋼、形鋼４００、５００と結合しても良く、結合金具４ａ、４ｂの代わりに補助平板４２を有さない市販のＬ字型金具を用いても良い。

本建物構造を採用する建物を新築或いは増改築する際には、結合金具４ａ、４ｂと方杖５ａ、５ｂを設置する角型鋼管２及び３の数を、式（１）に従って求めて設計すれば所望の構造耐力を持たせる計算ができる。このため、新築はもちろん増改築における諸官庁手続きが容易である。

方杖５ａ、５ｂは、角型鋼管２又は３のｘ方向又は、ｙ方向の片側だけに設けることで必要な耐力を持たせることができるため、方杖５ａ、５ｂを設けない側に大きな開口ａ乃至ｆを設けることができる。また、方杖５ａ、５ｂの長さｄ１は４３３ｍｍであり、大窓を除いた開口については形鋼４００まで５７０ｍｍの余裕があるため、形鋼２００と形鋼４００の間の間隔の上側には少なくとも方杖５ｂを配置できる。また、角型鋼管２、３に用いる角型鋼管は、１０ｃｍ×１０ｃｍであり、結合金具４ａ、４ｂ及び方杖５ａ、５ｂも同じ幅である。従って、壁厚の中に納めることができ、室内に柱の出っ張りなどをもたらすものでもない。

次に本発明に係る建物構造のさらに具体的な一実施例について説明する。
図８はこの実施例の建物構造を示す斜視図である。
屋根を形成するために対状の合掌梁９により小屋組が形鋼５００の上側に形成されている。合掌梁９、９の最上箇所との間には束柱１３が配置されている。
形鋼２００、角型鋼管２、３、形鋼４００、形鋼５００には木材１５が固定されており、これら木材１５を介して内外の壁面が形成されると共に各階の床組みが行われる。角型鋼管２、３への木材の固定は、テーパーネジを用い、角型鋼管２、３を構成する角型鋼管を貫いて螺着させる。

１００コンクリート基礎
２００，４００，５００形鋼
３角型鋼管
４ａ、ａｂ結合金具
５ａ、５ｂ方杖
１０ａ〜ｆ開口

Claims

形鋼からなる土台又は下層の梁と３０００ｍｍ以内の範囲で離れたその上層の梁との間に立設された１００ｍｍ×１００ｍｍの断面正方形でかつ肉厚４．５ｍｍの角型鋼管と、
前記角型鋼管が土台又は下層若しくは上層の梁に端部が当接した箇所の、土台又は下層若しくは上層の梁と角型鋼管の面同士をボルトにより固定する結合金具であって、Ｌ字型の等辺山形状金具と当該等辺山形状金具の幅中央に立設した状態で直角二等辺三角形の短辺が夫々等辺山形状金具に溶接された補助平板からなる結合金具と、
角型鋼管の長さ方向に中心側へ５７０ｍｍ寄った位置よりも両端縁に近い位置であって、各端部領域の対向する一対の側面のうちの片側側面に、当該片側側面に設けられた貫通孔を介してボルト／ナットにより固定され、土台又は下層の梁或いは上層の梁に向けて傾斜状に張り出させた方杖であって、両端部を約４５度起こされた第１のフラットバーと、当該第１のフラットバーの幅中央に立設した状態で等脚台形状の斜辺と短辺が夫々第１のフラットバーに溶接された第２のフラットバーとからなる方杖とを具備し、
前記方杖は土台又は下層の梁或いは上層の梁にボルトにより固定されることを特徴とする建物構造。
コンクリート基礎上の土台又は下層の梁として配置されたＨ形鋼梁と、
前記土台又は下層の梁の上層の梁として３０００ｍｍ以内の範囲で離れた位置に配置されたＨ形鋼梁と、
前記下層のＨ形鋼と上層のＨ形鋼との間であって、夫々のＨ形鋼のフランジ表面の間に端縁が当接された１００ｍｍ×１００ｍｍの断面正方形でかつ肉厚４．５ｍｍの角型鋼管と、
前記角型鋼管が土台又は下層若しくは上層の梁に端部が当接した箇所の、土台又は下層若しくは上層の梁と角型鋼管の面同士をボルトにより固定する結合金具であって、Ｌ字型の等辺山形状金具と当該等辺山形状金具の幅中央に立設した状態で直角二等辺三角形の短辺が夫々等辺山形状金具に溶接された補助平板からなる結合金具と、
角型鋼管の長さ方向に中心側へ５７０ｍｍ寄った位置よりも両端縁に近い位置であって、各端部領域の対向する一対の側面のうちの片側側面に、当該片側側面に設けられた貫通孔を介してボルト／ナットにより固定され、土台又は下層の梁或いは上層の梁に向けて傾斜状に張り出させた方杖であって、両端部を約４５度起こされた第１のフラットバーと、当該第１のフラットバーの幅中央に立設した状態で等脚台形状の斜辺と短辺が夫々第１のフラットバーに溶接された第２のフラットバーとからなる方杖とを具備し、
前記方杖は土台又は下層の梁或いは上層のフランジ部にボルトにより固定されることを特徴とする建物構造。
請求項２記載の建物構造において、前記結合金具と方杖とによりＨ形鋼に固定される前記角型鋼管の数ｎは、地震の際に建物に水平方向にかかる力Ｆを前記角型鋼管１本当りの水平方向耐力ｆで除した数よりも大きく、前記水平方向耐力ｆは前記角型鋼管の水平方向の変位と前記角型鋼管の高さに対する割合が１／２００以下の変形を起こさせる力であることを特徴とする建物構造。