JP5923799B2

JP5923799B2 - 光伝播機能を備えた建造物骨組み要素からなる建造物

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Publication number: JP5923799B2
Application number: JP2013026506A
Authority: JP
Inventors: 新井　秀雄; 秀雄新井; 海宝　幸一; 幸一海宝; 竹内　一郎; 一郎竹内; 種美山口
Original assignee: Nikken Sekkei Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nikken Sekkei Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2033-02-14
Also published as: JP2014156692A

Description

本発明は、光伝播機能を備えた建造物骨組み要素からなる建造物に関し、特に建造物の基礎的な構造部分として用いられる骨組み要素の、自らの面部分により設定される内側空間域に、光ダクトなどの光伝播部を設けた建造物骨組み要素からなる建造物に関する。

ここで建造物の基礎的な構造部分として用いられる骨組み要素（以下、必要に応じて単に「骨組み要素」という）とは、例えば鉄製，ステンレス製，アルミ製，鉄筋コンクリート製，鉄骨鉄筋コンクリート製，木製等の各種形状（横断面形状が方形，多角形，円，楕円，Ｈ型など）からなるコラム（柱），梁などである。

また、建造物とは、コラム，梁などの骨組み要素を用いて構築された建物（例えば小屋，家屋，マンション，ビル，工場，倉庫），橋，塔，城郭，駅施設，空港施設，道路施設，鉄道施設，船舶などの各種工作物である。

本明細書においては、コラム，梁などの骨組み要素の長手方向を「縦」といい、これと直交する方向を「横」という。

また、溶接加工後のコラムに光ダクトを取り付けることを「後付け」といい、溶接加工前のコラムに光ダクトを取り付けることを「先付け」という。

従来、家屋，マンション，ビルなどの建物に光ダクトを配設して、屋根や壁などから採光した自然光を建物内部まで積極的に送ることが広くおこなわれている（例えば特許文献１）。

このような光ダクトは、建物自体の主要な構造とは別に、いわば建物の付加的な専用構造物の形で設置されている。

特開２０１２−９４３９４号公報

本発明は、建造物の主要な構造部分としての骨組み要素のコラムや梁などがそれぞれの面部分で特定される内部空間域を有し、かつ、この内部空間域が建造物完成後も残っていることに着目したものである。

すなわち、建造物の基礎的な構造部分としての骨組み要素にあらかじめ光ダクトなどの光伝播部を設けて、骨組み要素自体の多機能化，付加価値化を図ることを目的とする。

また、建造物内部の光伝播路の設定作業の簡単化を図ることを目的とする。

また、骨組み要素に光伝播部分岐用の孔部を形成して建造物内部へ光伝播部を設置する上でのより一層の利便化を図ることを目的とする。

本発明は、以上の課題を次のようにして解決する。
（１）光伝播機能を備えた建造物骨組み要素からなる建造物において、
前記建造物骨組み要素は、
建造物の基礎的な構造部分として用いられ、自らの面部分により設定される内側空間域（例えば後述のコラム１の角形筒状内部，梁部材２の横断面Ｈ形部分における一対の凹状部）を持ち、かつ、当該面部分に光伝播部出力用の孔部（例えば後述のコラム孔部１ｃ）を備えた鉄製または鋼製の骨組み要素（例えば後述のコラム１，梁部材２）と、
前記内側空間域に設定された光伝播部（例えば後述の後付けビス止めタイプの光ダクト４，先付けビス止めタイプの光ダクト４'，後付け接着タイプの接着型光ダクト７，先付け接着タイプの光ダクト７'）と、を備え、
前記骨組み要素の回りが耐火物（例えば後述の耐火被覆材５，耐火ボード８）でカバーされている、
構成態様のものを用いる。
（２）上記（１）において、
前記光伝播部は、
前記内側空間域に配設された光ダクトである、
構成態様のものを用いる。

以上の構成からなる光伝播機能を備えた建造物骨組み要素からなる建造物を本発明の対象としている。

本発明は以上の課題解決手段により、
(11)上述のコラム，梁などからなる骨組み要素自体の多機能化，付加価値化を図る、
(12)建造物内部の光伝播路の設定作業の簡単化を図る、
(13)建造物内部へ光伝播部を設置する上でのより一層の利便化を図る、
ことなどができる。

後付けビス止めタイプの光ダクト４を取り付けたコラム１を用いて、その光ダクト孔部４ａに別の光ダクト横接続部４ｂを設定するまでの作業手順の概要を示す説明図であり、(a)はコラム１に外ダイアフラム３を溶接した段階を示し、(b)はその後、光ダクト４をコラム上端開口部から入れてコラム１にビス止めする段階を示し、(c)はその後、例えば施工現場で形成した光ダクト孔部４ａに光ダクト横接続部４ｂを配設した段階を示している。後付けビス止めタイプの光ダクト４を備えたコラム１の設置現場での収まり状態を示す横断面図である。図２の収まり状態を示す縦断面図である。後付け接着タイプの光ダクト７を備えたコラム１の設置現場での収まり状態を示す横断面図である。図４の収まり状態を示す縦断面図である。先付けビス止めタイプの光ダクト４’を備えたコラム１の設置現場での収まり状態を示す横断面図である。先付け接着タイプの光ダクト７’を備えたコラム１の設置現場での収まり状態を示す横断面図である。中低層建築物（ビル）の施工初期段階におけるコラム，梁の骨組み要素などの概要を示す説明図である。

図１〜図８を用いて本発明を実施するための形態を説明する。

図１〜図８で用いる「数字＋アルファベット」参照番号の構成要素（例えばＵ形鋼１ａ，１ｂ）は、原則として当該参照番号の数字部分の構成要素（例えばコラム１）の一部であることを示している。

図１〜図８において、
１は冷間プレス・冷間ロール成形の筒状の角形鋼管からなり少なくともその縦方向の一端部分が開口したコラム（骨組み要素），
１ａ，１ｂはそれぞれへの溶接加工により一体となって当該コラムを構成する一対のＵ形鋼，
１ｃは当該コラムの側面に形成された光ダクト出力用のコラム孔部，
１ｄはコラム孔部１ｃの回りを補強するためコラム１に設けられた環状補強部，
２はＨ形鋼からなる梁部材（骨組み要素），
３はコラム１に溶接されて、梁部材２との接続部分に用いられる周知の外ダイアフラム，
をそれぞれ示している。

図１〜図３において、
４はコラム１（Ｕ形鋼１ａ，１ｂ）の内面部分に対応した形に設定されたアルミ鏡面材からなり、溶接加工後の当該コラムの内面部分にビス止めされて例えばその縦方向両端部分が開口した方形筒状態様の、後付けビス止めタイプの光ダクト，
４ａは光ダクト４のコラム孔部１ｃとの対向部分に形成された複数の光ダクト孔部，
４ｂは光ダクト孔部４ａのそれぞれからコラム１の外側に延びる形で設けられた光ダクト横接続部，
４ｃは光ダクト４の外側面周方向に形成されてダクト形状を保持するための補強用アングル材，
４ｄは光ダクト４の外側面長手方向に複数（計六個）形成されたビス止め用のアルミ製角パイプ，
をそれぞれ示している。

図６において、
４’はアルミ鏡面材からなり、溶接加工前のＵ形鋼１ａ，１ｂそれぞれの内面部分に横方向の溶接対象端部側を除く形でビス止めされた光ダクト本体要素の連結体であって例えばその縦方向両端部分が開口した方形筒状態様の、先付けビス止めタイプの光ダクト，
４ａ’，４ｂ’はそれぞれＵ形鋼１ａ，１ｂの内面部分（溶接対象端部側を除いた部分）に対応した形に曲げられて、ビス止めにより、当該内面部分の上下方向全体に取り付けられた横断面Ｕ形で一対の光ダクト本体要素，
４ｃ’は光ダクト本体要素４ａ’のコラム孔部１ｃとの対向部分に形成された複数の光ダクト孔部，
４ｄ’は光ダクト孔部４ｃ’のそれぞれからコラム１の外側に延びる形で設けられた光ダクト横接続部，
４ｅ’は光ダクト４’の外側面周方向に形成されてダクト形状を保持するための補強用アングル材，
４ｆ’は光ダクト４’の外側面長手方向に複数（計六個）形成されたビス止め用のアルミ製角パイプ，
４ｇ’は光ダクト本体要素４ａ’，４ｂ’がビス止めされたＵ形鋼１ａ，１ｂを溶接した後で、当該光ダクト本体要素の各周方向（横方向）両端部分の間に接着された光ダクト連結要素，
をそれぞれ示している。

図２，図３および図６において、
５はコラム１および光ダクト横接続部４ｂ，４ｄ’の全体をカバーする耐火被覆材，
６は耐火被覆材５の外側に設けられた石膏ボード，
をそれぞれ示している。

図４および図５において、
７はコラム１（Ｕ形鋼１ａ，１ｂ）の内面部分に対応した形に設定されたアルミ鏡面材からなり、溶接加工後の当該コラムの内面部分に接着されて例えばその縦方向両端部分が開口した方形筒状態様の、後付け接着タイプの光ダクト，
７ａは当該光ダクトのコラム孔部１ｃとの対向部分に形成された複数の光ダクト孔部，
７ｂは光ダクト孔部７ａのそれぞれからコラム１の外側に延びる形で設けられた光ダクト横接続部，
をそれぞれ示している。

図７において、
７’はアルミ鏡面材であって、溶接加工前のＵ形鋼１ａ，１ｂそれぞれの内面部分に横方向端部の溶接対象側部分を除く形で接着された一対の光ダクト本体要素の連結体であって例えばその縦方向両端部分が開口した方形筒状態様の、先付け接着タイプの光ダクト，
７ａ’，７ｂ’はそれぞれＵ形鋼１ａ，１ｂの内面部分（溶接対象端部側を除いた部分）に対応した形に曲げられて、接着により、当該内面部分の上下方向全体に取り付けられた横断面Ｕ形で一対の光ダクト本体要素，
７ｃ’は光ダクト本体要素７ａ’のコラム孔部１ｃとの対向部分に形成された複数の光ダクト孔部，
７ｄ’は光ダクト孔部７ｃ’のそれぞれからコラム１の外側に延びる形で設けられた光ダクト横接続部，
７ｅ’は光ダクト本体要素７ａ’，７ｂ’が接着されたＵ形鋼１ａ，１ｂを溶接した後で、当該光ダクト本体要素の各周方向（横方向）両端部分の間に接着された光ダクト連結要素，
をそれぞれ示している。

図４，図５および図７において、
８は接着型光ダクト７が接着型されたコラム１および光ダクト横接続部７ｂ，７ｄ’をカバーする形で設けられたからなる耐火ボード，
を示している。

図２〜図７において、
９はコラム１におけるＵ形鋼１ａの環状補強部１ｄに取り付けられて光ダクト横接続部４ｂ，７ｂ，４ｄ’，７ｄ’それぞれを保持するための支持金具，
１０は光ダクト横接続部４ｂ，７ｂ，４ｄ’，７ｄ’それぞれの出力側に設けられた耐火ガラス，
をそれぞれ示している。

ここで、筒状の角形鋼管からなりその縦方向両端部分が開口したコラム１，梁部材などは、それぞれの筒状内部が光ダクト設置用の内部空間域となる。

また、Ｈ形鋼からなる梁部材，コラムなどは、それぞれの横断面Ｈ形部分における表裏一対の凹状部が光ダクト設置用の内部空間域となる。

図示のコラム１の基本的特徴は、その内部空間域に、後付けビス止めタイプの光ダクト４，後付け接着タイプの光ダクト７，先付けビス止めタイプの光ダクト４’や先付け接着タイプの光ダクト７’などを、ビスや各種接着剤，両面接着テープなどで取り付けたことである。

これによりコラム１は、各種建造物の骨組み要素としての本来のいわば骨材機能の他に光伝播機能が付加された形になっている。

そのため、光ダクト付きのビルなどを建設する場合、その骨組み要素としてのコラム１そのものが光ダクトとしても使用可能である。

また、上述の各種光ダクト４，４’，７，７’の光ダクト横接続部４ｂ，４ｄ’，７ｂ，７ｄ’に別の光ダクトを取り付けた場合、採光部（図示省略）から光ダクト横接続部へと伝播する光をこの別の光ダクト経由でビルなど建造物の内部に送ることができる。

また、建造物内部の状況に応じて、光ダクト内部の伝播自然光を、光ダクト横接続部４ｂ，４ｄ’，７ｂ，７ｄ’の各部分から屋内に放光するようにしてもよい。

なお、図示していないが梁部材２の上記内部空間域に上述の各種光ダクト４，４’，７，７’が取り付けられることは勿論である。

図１〜図５の光ダクト４，７はコラム１へ後付けされている。すなわち光ダクトは、角形鋼管としてのいわば完成品状態のコラム１の内部に取り付けられており、光ダクト取付け後のコラム溶接加工が不要である。

一方、図６，図７の光ダクト４’，７’は、その光ダクト本体要素４ａ’，４ｂ’，７ａ’，７ｂ’がコラム１のＵ形鋼１ａ，１ｂへそれぞれ個別に先付けされ、その後、当該先付け状態のＵ形鋼１ａ，１ｂの横方向両端部分が溶接加工される。

そしてＵ形鋼１ａ，１ｂの溶接加工後に、光ダクト本体要素４ａ’，４ｂ’，７ａ’，７ｂ’の横方向両端部分を光ダクト連結要素４ｇ’，７ｅ’で接続している。

図１〜図３は、後付けビス止めタイプの光ダクト４をコラム１に取り付けてから光ダクト横接続部４ｂが設定されるまでの作業手順などを示している。

すなわち、
(21)先ず、Ｕ形鋼１ａ，１ｂからなり、コラム孔部１ｃおよび環状補強部１ｄが複数の側面にそれぞれ形成されたコラム１に、外ダイアフラム３を溶接し（図１(a)参照）、
(22)次に、ビス止めタイプの光ダクト４を、外ダイアフラム溶接後のコラム１の一方の開口部（上端）からコラム内部空間域に入れ（図１(b)参照）、
(23)次に、当該光ダクト４のアルミ製角パイプ４ｄをコラム１にコラム外側からビス止めし（図２，図３参照：ビス自体は図示省略）、
(24)次に、例えば建造物の施工現場で、当該光ダクト４のコラム孔部１ｃとの対向部分に光ダクト孔部４ａを形成してから、当該光ダクト孔部に光ダクト横接続部４ｂを取り付ける。

上記(22)において、コラム１の一方の開口部（上端）からコラム内部空間域に光ダクト４を入れやすくするため、当該光ダクトの外周面にローラを設けるようにしてもよい。また、当該ローラのガイド部をコラム１の内周面に形成してもよい。

図２および図３はそれぞれ、後付けビス止めタイプの光ダクト４を備えたコラム１の設置現場での収まり状態を示す横断面図および縦断面図である。

ここで、アルミ製角パイプ４ｄへのビス止めにより光ダクト４が後付けされたコラム１は、
(31)支持金具９が、コラム１と一体の環状補強部１ｄに螺子，リベット，接着剤などで固定され、
(32)光ダクト横接続部４ｂがこの支持金具９に接着固定され、
(33)耐火ガラス１０が支持金具９の環凹状部に保持され、
(34)コラム１，光ダクト４および光ダクト横接続部４ｂの全体が耐火被覆材５でカバー保護されている。

図４および図５はそれぞれ、後付け接着タイプの光ダクト７を備えたコラム１の設置現場での収まり状態を示す横断面図および縦断面図である。

ここで、各種接着剤，両面テープなどの接着作用により光ダクト７がコラム内周面に後付けされたコラム１は、
(41)支持金具９が、コラム１と一体の環状補強部１ｄに螺子，リベット，接着剤などで固定され、
(42)光ダクト横接続部７ｂが支持金具９に接着固定され、
(43)耐火ガラス１０が支持金具９の環凹状部に保持され、
(44)コラム１，光ダクト７および光ダクト横接続部７ｂの全体が耐火ボード８でカバーされている。

コラム１の内周面に後付け接着タイプの光ダクト７の外周面を取り付けるには、この内周面，外周面の少なくとも一方に接着剤などを塗ってからコラム１の内部に当該光ダクトを入れていけばよい。例えば接着性の熱硬化性樹脂を用いてコラム１および光ダクト７を一体化した上で加熱処理をおこなう。

図６は、先付けビス止めタイプの光ダクト４’を備えたコラム１の設置現場での収まり状態を示す横断面図である。

ここで、光ダクト４’を備えたコラム１は、
(51)先ず、光ダクト本体要素４ａ’，４ｂ’それぞれのアルミ製角パイプ４ｆ’とＵ形鋼１ａ，１ｂとのビス止め作用により、当該光ダクト本体要素を、当該Ｕ形鋼の内面で横方向両端側を除く部分（溶接加工の対象外部分）に個々に取り付け、
(52)次に、この光ダクト本体要素付きのＵ形鋼１ａ，１ｂそれぞれの横方向両端部分同士への溶接加工により角形鋼を形成し、
(53)次に、この角形鋼内部の光ダクト本体要素４ａ’，４ｂ’同士の間にそれぞれ光ダクト連結要素４ｇ’を接着した、
形になっている。

上記(53)において、光ダクト連結要素４ｇ’を光ダクト本体要素４ａ’，４ｂ’のそれぞれに接続することにより、閉状態の角筒状部からなる先付けビス止めタイプの光ダクト４’が設定される。

そして、この光ダクト４’を備えたコラム１は図２，図３のコラムと同じように、
(61)支持金具９が、コラム１と一体の環状補強部１ｄに螺子，リベット，接着剤などで固定され、
(62)光ダクト横接続部４ｄ’がこの支持金具９に接着固定され、
(63)耐火ガラス１０が支持金具９の環凹状部に保持され、
(64)コラム１，光ダクト４’および光ダクト横接続部４ｄ’の全体が耐火被覆材５でカバー保護されている。

図７は、先付け接着タイプの光ダクト７’を備えたコラム１の設置現場での収まり状態を示す横断面図である。

ここで、先付けの光ダクト７’を備えたコラム１は、
(71)先ず、各種接着剤，両面テープなどの接着作用により、光ダクト本体要素７ａ’，７ｂ’を、それぞれＵ形鋼１ａ，１ｂの内面で横方向両端側を除く部分（溶接加工の対象外部分）に個々に取り付け、
(72)次に、この光ダクト本体要素付きのＵ形鋼１ａ，１ｂそれぞれの横方向両端部分同士への溶接加工により角形鋼を形成し、
(73)次に、この角形鋼内部の光ダクト本体要素７ａ’，７ｂ’同士の間にそれぞれ光ダクト連結要素７ｅ’を接着した、
形になっている。

上記(73)において、光ダクト連結要素７ｅ’を光ダクト本体要素７ａ’，７ｂ’のそれぞれに接続することにより、閉状態の角筒状部からなる先付け接着タイプの光ダクト７’が設定される。

そして、図７の光ダクト７’を備えたコラム１は図４，図５のコラムと同じように、
(81)支持金具９が、コラム１と一体の環状補強部１ｄに螺子，リベット，接着剤などで固定され、
(82)光ダクト横接続部７ｄ’がこの支持金具９に接着固定され、
(83)耐火ガラス１０が支持金具９の環凹状部に保持され、
(84)コラム１，光ダクト７’および光ダクト横接続部７ｄ’の全体が耐火ボード８でカバーされている。

図１〜図５の後付けの光ダクト４，７と図６，図７の先付けの光ダクト４’，７’とを比較した場合、後付け光ダクトはコラム作成時の溶接加工にともなう熱の影響を受けることがなく、先付け光ダクトはＵ形鋼１ａ，１ｂへの取付け作業が簡単である、といった特徴をそれぞれ有している。

図８は中低層建築物（ビル）の施工初期段階におけるコラム，梁の骨組み要素などの概要を示す説明図である。

本発明が以上の実施形態に限定されないことは勿論であり例えば、
(91)コラム孔部１ｃ，光ダクト孔部４ａ，４ｃ’，７ａ，７ｃ’および光ダクト横接続部４ｂ，４ｄ’，７ｂ，７ｄ’の横断面を方形，多角形などの任意の形状に設定する、
(92)横方向の梁部材に加えて、斜め方向に配設される梁部材の上記内部空間域にも離間型光ダクト，接着型光ダクトを取り付ける、
(93)上述の各種光ダクト４，４’，７，７’のアルミ鏡面の代わりに、ガラス，樹脂などの鏡面仕様のものを用いる、
(94)上述の各種光ダクト４，４’，７，７’のアルミ鏡面の代わりに、グレー塗装や樹脂フィルム貼りなどの拡散面仕様のものを用いる、
(95)コラム，梁などの建造物骨組み要素の内周面自体に鏡面，拡散面形成用のアルミ，樹脂などを塗装，蒸着したり、貼り付けたりする、
(96)上述の各構成要素の固定手段として、ネジ止め，リベット止め，接着型などの各種固定手段を適宜用いる、
ようにしてもよい。

（図１〜図８において）
１：コラム（骨組み要素）
１ａ，１ｂ：一対のＵ形鋼
１ｃ：光ダクト出力用のコラム孔部
１ｄ：環状補強部
２：梁部材（骨組み要素）
３：外ダイアフラム

（図１〜図３において）
４：後付けビス止めタイプの光ダクト
４ａ：複数の光ダクト孔部
４ｂ：光ダクト横接続部
４ｃ：補強用アングル材
４ｄ：ビス止め用のアルミ製角パイプ

（図６において）
４’：先付けビス止めタイプの光ダクト
４ａ’，４ｂ’：一対の光ダクト本体要素
４ｃ’：複数の光ダクト孔部
４ｄ’：光ダクト横接続部
４ｅ’：補強用アングル材
４ｆ’：ビス止め用のアルミ製角パイプ
４ｇ’：光ダクト連結要素

（図２，図３，図６において）
５：耐火被覆材
６：石膏ボード

（図４，図５において）
７：後付け接着タイプの光ダクト
７ａ：複数の光ダクト孔部
７ｂ：光ダクト横接続部

（図７において）
７’：先付け接着タイプの光ダクト
７ａ’，７ｂ’：一対の光ダクト本体要素
７ｃ’：複数の光ダクト孔部
７ｄ’：光ダクト横接続部
７ｅ’：光ダクト連結要素

（図４，図５，図７において）
８：耐火ボード

（図２〜図７において）
９：支持金具
１０：耐火ガラス

Claims

光伝播機能を備えた建造物骨組み要素からなる建造物において、
前記建造物骨組み要素は、
建造物の基礎的な構造部分として用いられ、自らの面部分により設定される内側空間域を持ち、かつ、当該面部分に光伝播部出力用の孔部を備えた鉄製または鋼製の骨組み要素と、
前記内側空間域に設定された光伝播部と、を備え、
前記骨組み要素の回りが耐火物でカバーされている、
ことを特徴とする光伝播機能を備えた建造物骨組み要素からなる建造物。
前記光伝播部は、
前記内側空間域に配設された光ダクトである、
ことを特徴とする請求項１記載の光伝播機能を備えた建造物骨組み要素からなる建造物。