JP5777987B2 - 建築物の構造ユニットを用いた構造形式 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨構造の簡素化を図るための構造ユニットを用いた構造形式に関する。

構造ユニットとは、一定の規準で組まれた単位部材を、構造体の中に組み込んで用いる構造部材を指す。

従来の建築の鉄骨構造には一般的によく使われるラーメン構造とブレース構造の二つの構造形式がある。

この二つの構造形式の内の一つ、ラーメン構造は、ブレースが無い構造形式で壁の開口を自由に設けることができる。これは長所であるが、その反面、柱・梁の接合部が大きくなるという短所がある。

一方、ブレース構造は、文字通りブレースが必要な構造形式である。壁にブレースがあるため自由な位置に開口を設けることができないという短所がある。その反面、柱・梁の接合部を小さくできるという長所がある。

鈴木秀三編 岩下陽市・古本勝則・奥屋和彦・磯野重浩著 「［図解］建築の構造と構法」井上書院 第１版 Ｐ１２２、１２３

以上、述べた二つの鉄骨構造は構造形式の違いで長所と短所がそれぞれ入れ替わる関係にあった。

この二つの構造形式のそれぞれにある長所と短所を本発明によって長所のみにするものである。これは、柱及び、梁の接合部を効率よく経済性のよいものにし、もう一方の長所である自由な開口で構造的な制約を少なくする。本発明は、このようにそれぞれの短所を無くし、長所のみにすることを目的とするものである。

また、構造ユニットを構造体の中に組み込んで用いることを一般的に考えると、構造ユニットの高さは公共の道路を運搬できる寸法にはならない。そのため構造ユニットをあらかじめ一つに組んだ状態ではプレハブ建築に適用できなかった。プレハブ建築に適用できないことでコストが大きくなり現実的ではないという問題があった。

本発明は、このような運搬できない寸法の問題を解決しようとするものであり、構造ユニットをあらかじめ一つに組んだ状態で公共道路の運搬を現実にすることを目的にするものでもある。

そして、本発明は上記目的を達成するために、柱と梁が鋼材や鋼板で直方体に組まれ、その高さが部屋の天井高さに天井下地と天井仕上げと床仕上げと床下地のそれぞれの厚さを加えた寸法であり、当該直方体の形状に外力に対して強くなるように筋違いが組み込まれ、接合部が剛接合され、又は面部が鋼板で組まれた構造ユニットを基礎に接合し、それぞれの構造ユニットに梁を接合し、その梁の下には柱を建て接合し、柱は基礎に接合し、梁のある水平面には、水平ブレースを組み付けることによって建物の水平荷重を構造ユニットに伝えるようにした構造形式を提供するものである。
構造ユニットを形成する立方体の底面は一辺が０．５メートルから４メートルの四角形である。

この構造ユニットを任意で適切な数だけ配し基礎に接合する。それぞれの構造ユニットに梁を接合し、その梁の下には任意で適切な位置に柱を建て接合する。柱は基礎に接合する。梁のある水平面には、水平ブレースを組み付ける。このような手段によって建物の水平荷重を構造ユニットに伝えるようにする。図５参照。

上記の課題解決の手段による作用は次の通りである。すなわち、構造ユニット以外の柱（以下、柱という）及び、梁は、建物の水平荷重を構造ユニットに伝え任せることによって、基礎へ伝える負担が少なくなる。この柱及び、梁は、構造ユニットに水平荷重を伝えることと鉛直荷重を負担することのみの応力となり、結果、柱、梁の接合部を小さくし、さらに、ブレースを無くすことができる。

また、構造ユニットの高さの寸法の課題解決手段については、次の通りである。すなわち、構造ユニットの高さは、梁下面から床下地下面の寸法とする。これは梁が構造ユニットに乗るという形で接合することになる。これをもとにした高さの計算式は、「構造ユニット高さ＝天井下地厚さ＋天井仕上げ厚さ＋部屋の天井高さ＋床仕上げ厚さ＋床下地厚さ」となる。この高さであれば公共の道路を運搬することが可能となり得る。

上述したように本発明の構造ユニットを用いた構造形式は、柱・梁の接合部を小さくするとともにブレースを無くす効果がある。これは経済的で構造上制約の少ない使い勝手の良い構造形式となる。

直線状の鋼材で組み筋違いを使う形態の本発明で用いる構造ユニットの外観斜視図である。 直線状の鋼材で組み筋違いを使わない形態の本発明で用いる構造ユニットの外観斜視図である。 鋼板で組む形態の本発明で用いる構造ユニットの外観斜視図である。 本発明で用いる構造ユニットと鉄筋コンクリート基礎の外観斜視図である。 本発明の構造形式による一つの例の外観斜視図である。 本発明の構造形式による実施例の梁伏図である。 本発明の構造形式による実施例の梁伏図である。 本発明の構造形式による実施例の梁伏図である。 本発明の構造形式による実施例の梁伏図である。 本発明の構造形式による実施例の梁伏図である。 本発明の構造形式による実施例の梁伏図である。 本発明の構造形式による実施例の梁伏図である。 本発明の構造形式による複数階の実施例の外観斜視図である。 本発明で用いる構造ユニットまわりの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

本発明で用いる構造ユニットは、鋼材や鋼板で図１〜３のように直方体に組んだ形状である。これが一つの単位の構造ユニットとなる。

ここで使う直線状の鋼材とは、鋼板以外の鋼材を指す。

本発明で用いる構造ユニットは、特殊な場合を除き直線状の鋼材で組む形態と鋼板で組む形態の２種類がある。さらに、直線状の鋼材で組む場合は筋違いを使う形態と使わない形態の２種類がある。

上で述べた特殊な場合とは、鋼材以外のものを使用して当該構造ユニットの形態にすることを指す。

図１で直線状の鋼材で組み筋違いを使う形態を説明する。

直方体の形状に直線状の鋼材を組み、その面の部分には筋違いを組み付ける。この様な形態にすることによって外力に対して強いものとなる。

図２で直線状の鋼材で組み筋違いを使わない形態を説明する。

直方体の形状に直線状の鋼材を剛接合で組む。この様な形態にすることによって外力に対して強いものとなる。

図３では鋼板で組む形態を説明する。

直方体の形状に鋼板を組む。この様な形態にすることによって外力に対して強いものとなる。

図４において本発明での構造ユニットの実施を説明する。構造ユニット１の底面部を鉄筋コンクリート基礎２へボルト接合する。これは、一般的な柱よりも水平力に対して格段に強いものとなる。

次に本発明の構造ユニットを用いた構造形式を説明する。

本発明を説明するために一つの例を図５で説明する。

図５は構造ユニット３を２箇所に配置した外観図である。これに梁４、柱５、水平ブレース６、鉄筋コンクリート基礎７をそれぞれ接合する。本発明の構造形式は、このような構成で実施する。

以下、上記構成の動作を説明する。

柱５は鉛直荷重のみを基礎へ伝え水平荷重は伝えない。この水平荷重については、本発明では構造ユニット３に任せている。この柱５にかかる水平荷重は梁４と水平ブレース６を介して構造ユニット３に伝わっていく。この伝わってきた水平荷重は本発明では構造ユニットの中を通り鉄筋コンクリート基礎７へと伝わる。

以上で図５は釣り合いのとれた構造体となる。

この例のように本発明では構造ユニットに水平荷重を任すことによって柱・梁の接合部を小さくし、ブレースを無くすことができる。

以上の形態によれば経済的で構造上制約の少ない使い勝手の良い構造形式の効果が得られるものである。

また、以上で説明した形態の鉄骨部分を図１３の様に積み重ねることによって 複数階にすることができる。

また、構造ユニットの高さの説明については次の通りである。図１４においては、梁下面１３から床下地１４の下面までの寸法が本発明で用いる構造ユニットの高さの寸法となる。これは天井高さ１５に天井下地１０と天井仕上げ１１と床仕上げ１２と床下地１４のそれぞれの寸法を加えたものとなる。梁９は構造ユニット８の上に乗る形で接合される。このような部材構成によって本発明で用いる構造ユニットは公共の道路を運搬することのできる高さになり得る。

本発明の構造ユニットを用いた構造形式による実施例の梁伏図を図６〜１２に挙げる。

なお、図８の符号は、図６、７及び９〜１２の梁伏図においても同様である。

１ 本発明で用いる構造ユニット
２ 鉄筋コンクリート基礎
３ 本発明で用いる構造ユニット
４ 梁
５ 柱
６ 水平ブレース
７ 鉄筋コンクリート基礎
８ 本発明で用いる構造ユニット
９ 梁
１０ 天井下地
１１ 天井仕上げ
１２ 床仕上げ
１３ 梁下面
１４ 床下地
１５ 天井高さ

Claims (2)

1. 柱と梁が鋼材や鋼板で直方体に組まれ、その高さが部屋の天井高さに天井下地と天井仕上げと床仕上げと床下地のそれぞれの厚さを加えた寸法であり、当該直方体の形状に外力に対して強くなるように筋違いが組み込まれ、接合部が剛接合され、又は面部が鋼板で組まれた構造ユニットを基礎に接合し、それぞれの構造ユニットに梁を接合し、その梁の下には柱を建て接合し、柱は基礎に接合し、梁のある水平面には、水平ブレースを組み付けることによって建物の水平荷重を構造ユニットに伝えるようにした構造形式。
2. 直方体の底面の一辺が０．５メートルから４メートルの四角形である請求項１記載の構造形式。

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