JP5926573B2 - 柱材の連結方法、建物ユニット、柱材の連結構造及びジョイントピンセット - Google Patents

柱材の連結方法、建物ユニット、柱材の連結構造及びジョイントピンセット Download PDF

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本発明は、上下に配置される中空の柱材どうしを連結させるのに適した柱材の連結方法、建物ユニット、柱材の連結構造及びジョイントピンセットに関するものである。
工場で製作された複数の建物ユニットを、横方向及び縦方向に連結して構築するユニット建物が知られている。そして、上下に配置される建物ユニットの柱材どうしを簡単に接合することができる連結方法や連結構造が開発されている(特許文献1,2参照)。
特許文献1,2に開示された連結方法は、下階の建物ユニットの柱材の上端に上方に向けて突出されるガイドピンを設けておき、そのガイドピンを上から降ろす建物ユニットに設けられた貫通孔又は凹部に挿し込むことで連結が行われる。
一方、特許文献3には、基礎に建物ユニットを連結させるために、柱材を頂点にして互いに直交方向に延伸される床梁間の内角に、アンカー打込孔が設けられた三角形状の水平プレートを取り付けた構造が開示されている。
さらに、特許文献4には、中空の柱材と基礎との連結作業を行うために、柱脚の側壁に開口が設けられた構成が開示されている。
特許第4227874号公報 特開平7−189343号公報 特開2002−250081号公報 特開昭61−151349号公報
しかしながら、上方に向けて突出するガイドピンが予め設けられている場合は、ガイドピンを損傷させないように注意して搬送や設置作業を行わなければならない。また、損傷させた場合には交換作業等で手間がかかる。
また、特許文献3に示す基礎との連結のように建物ユニットの内角側で連結できる場合はよいが、下階と上階の柱材どうしをその投影範囲内で直接、連結させる必要がある場合は、このような構成にすることができない。
さらに、特許文献4に示すように柱脚側にのみ開口を設ける場合は、基礎上に柱材を設置した後には基礎側に対して何も作業を行うことができないため、基礎には予めナットなどを埋設しておく必要がある。
そこで、本発明は、下方の柱材の上に上方の柱材を設置した後でも上方からも下方からも両方から連結部に連絡が可能となる柱材の連結方法、建物ユニット、柱材の連結構造及びジョイントピンセット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、本発明の柱材の連結方法は、中空の柱材を有する下階構造体と上階構造体の柱材どうしを上下で連結させる柱材の連結方法であって、前記柱材の上端を塞ぐ蓋部に貫通孔が設けられるとともに、その貫通孔に連通される開口が柱頭の側壁に形成された前記下階構造体を設置する工程と、前記柱材の下端を塞ぐ蓋部に貫通孔が設けられるとともに、その貫通孔に連通される開口が柱脚の側壁に形成された前記上階構造体を、前記下階構造体の上に柱材どうしが上下方向に連続するように設置する工程と、前記柱頭及び柱脚に形成された開口を利用して、前記上端及び下端の蓋部に設けられた貫通孔に通したボルトを締め付けることで前記下階構造体と前記上階構造体の柱材どうしを連結する工程とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記下階構造体の蓋部の貫通孔にジョイントピンを挿入しておき、前記上階構造体の蓋部の貫通孔に上方に突出された前記ジョイントピンを挿入することで前記上階構造体の設置を行うとともに、前記柱頭及び柱脚に形成された開口を利用して、前記ジョイントピンを外した後に前記貫通孔に前記ボルトを挿入して締め付けを行なうことができる。
また、前記ジョイントピンを外す前に、前記下階構造体と前記上階構造体とが重なっている部分を仮固定するのが好ましい。
さらに、本発明の建物ユニットは、中空の柱材に梁材を接続することによって骨組みが形成される建物ユニットであって、前記柱材の上端は貫通孔が設けられた蓋部によって塞がれるとともに、その貫通孔に連通される開口が柱頭の側壁に形成され、前記柱材の下端は貫通孔が設けられた蓋部によって塞がれるとともに、その貫通孔に連通される開口が柱脚の側壁に形成されたことを特徴とする。
また、前記柱材は四角筒状であって、前記梁材は前記柱材を頂点する二方向に接続されており、前記柱材の前記梁材による内角側の側壁に前記柱頭及び柱脚の開口が形成されるように構成することができる。さらに、前記柱材の上端及び下端の蓋部に設けられる貫通孔は、前記柱材の隅角部に隣接して設けられるのが好ましい。
また、前記梁材は、ウエブとそのウエブの上下にそれぞれ略直交して形成される2つのフランジとを有し、前記柱材の前記柱頭及び柱脚には、前記梁材のウエブを接合させるウエブ接合部と、前記梁材のフランジを接合させる上側フランジ接合部及び下側フランジ接合部とが接続される構成とすることができる。
さらに、前記柱頭では前記蓋部と前記上側フランジ接合部とが一体に形成され、前記柱脚では前記蓋部と前記下側フランジ接合部とが一体に形成されることが好ましい。
そして、前記蓋部を挟んで二方向に前記上側フランジ接合部が形成されるとともに、前記蓋部を挟んで二方向に前記下側フランジ接合部が形成される構成とすることもできる。
また、前記二方向に延伸される前記上側フランジ接合部及び下側フランジ接合部の内角側にはそれぞれハンチが形成されるのが好ましい。さらに、前記ウエブ接合部は、前記梁材のウエブの内側面に沿って配置される構成とすることができる。
そして、本発明の柱材の連結構造は、中空の柱材を有する下階構造体と上階構造体の柱材どうしを上下で連結させる柱材の連結構造であって、前記下階構造体の前記柱材には貫通孔が設けられた上端を塞ぐ蓋部が取り付けられるとともに、その貫通孔に連通される開口が柱頭の側壁に形成され、前記上階構造体の前記柱材には貫通孔が設けられた下端を塞ぐ蓋部が取り付けられるとともに、その貫通孔に連通される開口が柱脚の側壁に形成され、前記下階構造体と前記上階構造体の上下方向に連続する柱材どうしが、前記上端及び下端の蓋部に設けられた貫通孔に通したボルトによって連結されることを特徴とする。
ここで、前記柱材は四角筒状であって、前記梁材は前記柱材を頂点する二方向に接続されており、前記柱材の前記梁材による内角側の側壁に前記柱頭及び柱脚の開口が形成されるように構成することができる。また、前記柱材の上端及び下端の蓋部に設けられる貫通孔は、前記柱材の隅角部に隣接して設けられるのが好ましい。
また、前記梁材は、ウエブとそのウエブの上下にそれぞれ略直交して形成される2つのフランジとを有し、前記柱材の前記柱頭及び柱脚には、前記梁材のウエブを接合させるウエブ接合部と、前記梁材のフランジを接合させる上側フランジ接合部及び下側フランジ接合部とが接続される構成とすることができる。
さらに、前記柱頭では前記蓋部と前記上側フランジ接合部とが一体に形成され、前記柱脚では前記蓋部と前記下側フランジ接合部とが一体に形成されることが好ましい。
そして、前記蓋部を挟んで二方向に前記上側フランジ接合部が形成されるとともに、前記蓋部を挟んで二方向に前記下側フランジ接合部が形成される構成とすることもできる。
また、前記二方向に延伸される前記上側フランジ接合部及び下側フランジ接合部の内角側にはそれぞれハンチが形成されるのが好ましい。さらに、前記ウエブ接合部は、前記梁材のウエブの内側面に沿って配置される構成とすることができる。
一方、本発明のジョイントピンセットは、後端付近に軸直交方向に貫通する挿入孔が形成されたジョイントピンと、棒状部と両側に張り出されるアーム部とによってT字状に形成されるTバーとを有し、前記Tバーの棒状部が前記挿入孔に対して着脱自在であることを特徴とする。
ここで、前記Tバーの棒状部の端部には線状材が取り付けられており、その線状材の端部には前記挿入孔を通過不能な大きさの係留部が設けられている構成とすることができる。
このように構成された本発明の柱材の連結方法は、下階構造体と上階構造体の両方の柱材の柱頭と柱脚に、それぞれ連結用の貫通孔に連通される開口が設けられている。
このため、下階構造体の上に上階構造体を設置した後であっても、柱材どうしを連結させるボルトやナットに上方からも下方からも連絡することができるので、予めナットを固定しておく必要がない。
また、上方からも下方からも両方から貫通孔に連絡することができるので、ガイド用のジョイントピンを使って位置決めをし、位置決め後にボルトに差し替えて締結するという手順で作業をおこなうことができる。このため、ボルトなどの締結具が搬送や設置作業時に損傷することがない。
さらに、ジョイントピンからボルトに差し替える際に、下階構造体と上階構造体とを仮固定しておけば、ジョイントピンによって決められた位置がずれることがなく、正確な位置関係で連結させることができる。
また、柱材の柱頭及び柱脚の両方に連結用の貫通孔に連通される開口が設けられた建物ユニットであれば、上述したような柱材の連結方法を実施することができる。
さらに、二方向に梁材が接続される柱材の内角側の側壁であれば大きな応力が発生しにくく、貫通孔に連通させる開口を設けても建物ユニットの耐力に与える影響を抑えることができる。
また、貫通孔を柱材の隅角部に隣接して設ければ、接合箇所との距離が短くなるためボルトを介して力が作用しても変形しにくい。さらに、柱材の端部を塞ぐ蓋部が、それぞれ両側に延伸される梁材との接合部と一体になっていれば、部品数や接合箇所を減らすことができる。
また、二方向に延伸される梁材との接合部の内角側にハンチを設けることによって、隅角部に応力集中が起きるのを抑えることができる。さらに、貫通孔の周囲に必要となるかぶりを容易に確保することができる。
また、柱材と梁材とを接合させるウエブ接合部を、梁材のウエブの内側面に沿って配置すれば、梁材の外側面に段差が生じることを抑えることができる。さらに、ウエブ接合部の厚さ分だけ梁材を外側に配置することができるようになり、建物ユニットの内空を広げることができる。
また、上述した柱材の連結方法又は建物ユニットと同様な構成をした柱材の連結構造であれば、同様の効果を得ることができる。
そして、ジョイントピンに着脱自在なTバーを有するジョイントピンセットであれば、ジョイントピンによる位置決めと取り外しの切り替えを容易に行うことができる。
また、Tバーの端部に係留部を有する線状材が取り付けられていれば、Tバーを取り外したときにも、ジョイントピンとTバーとが別々になってしまうことがなく、Tバーの落下や紛失を防ぐことができる。
本実施の形態の柱材の連結構造の構成を示した説明図である。 上下に連結される建物ユニットの構成を説明する斜視図である。 柱材の構成を説明する分解斜視図である。 柱材の柱頭付近の構成を説明する拡大斜視図である。 柱材の柱脚付近の構成を説明する拡大斜視図である。 (a)図5のA−A矢視方向で見た断面図、(b)図5のB−B矢視方向で見た断面図である。 ジョイントピンセットの構成を示した説明図である。 下階ユニットの上に上階ユニットを設置する工程を説明する図であって、(a)は縦断面図、(b)は横断面図である。 下階ユニットと上階ユニットを仮固定する工程を説明する図であって、(a)は縦断面図、(b)は横断面図である。 ジョイントピンを外す工程を説明する図であって、(a)は縦断面図、(b)は横断面図である。 ボルトとナットで連結する工程を説明する図であって、(a)は縦断面図、(b)は横断面図である。 実施例の柱材の柱脚付近の構成を説明する拡大斜視図である。
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、本実施の形態の柱材の連結構造の構成を説明する図で、図2はその連結構造が設けられる建物ユニットの構成を説明する斜視図である。
まず、図2を参照しながら建物としてのユニット建物を構成する建物ユニットについて説明する。ユニット建物は、工場で製作される複数の建物ユニットを、現地で横方向及び縦方向に連結することによって構築される。
建物ユニットは、4本の鋼製の柱材と、柱材の柱頭間及び柱脚間をそれぞれ繋ぐ鋼製の梁材とによって直方体状に形成される。また、建物ユニットは、柱材と梁材とがすべて溶接によって剛接合される鉄骨ラーメン構造である。
以下では、下階構造体として設置される建物ユニットを下階ユニット1Aといい、上階構造体として設置される建物ユニットを上階ユニット1Bという。下階ユニット1Aと上階ユニット1Bは、1階となるか2階になるかの設置場所の違いがあるだけなので、上階ユニット1Bを例にその構成について説明する。
上階ユニット1Bの柱材としての柱2B(下階ユニット1Aでは柱2A)は、図5に示すように四角柱状の中空の角形鋼管によって形成される。上階ユニット1Bは、平面視長方形に形成されており、4つの隅角部のそれぞれに柱2B,・・・が配置される。
そして、柱2Bの柱頭21,21間には梁材としての天井梁が架け渡される。ここで、長辺側(桁側)の天井梁を桁側天井梁4Aとし、短辺側の天井梁を妻側天井梁4Bとする。
また、柱2Bの柱脚22,22間には梁材としての床梁が差し渡される。ここで、長辺側(桁側)の床梁を桁側床梁5Aとし、短辺側の床梁を妻側床梁5Bとする。
桁側天井梁4A、妻側天井梁4B、桁側床梁5A及び妻側床梁5Bは、溝形鋼又はリップ付き溝形鋼によって形成される。例えば図4,5に示すように、平行な上フランジ41(51)と下フランジ42(52)間がウエブ43(53)によって連結された断面視略コ字形の溝形鋼を使用することができる。
また、図2に示すように、桁側床梁5A,5A間には長辺方向(桁方向ともいう。)に間隔を置いて複数の床小梁12,・・・が差し渡される。すなわち、この床小梁12は、妻側床梁5Bと同じく短辺方向(妻方向ともいう。)に向いて略平行に配置される。
この床小梁12は、四角筒状の角形鋼管によって成形される。また、床小梁12,・・・上には妻側床梁5B,5B間に複数の木製の床根太12a,・・・が差し渡される。一方、桁側天井梁4A,4A間には、短辺方向に向けた複数の木製の天井根太11,・・・が架け渡される。
続いて、図3を参照しながら柱2Aの構成の詳細について説明する。ここでも、下階ユニット1Aの柱2Aと上階ユニット1Bの柱2Bの構成は同じであるため、柱2Aを使って説明を進める。
まず、柱2Aの上端21bには、上端面板31が配置される。この上端面板31は、柱2Aの上端21bの開口を塞ぐ蓋部31aと、天井梁(4A,4B)の延伸方向に向けてアーム状に延びる二本の上側フランジ接合部31c,31cとを有するL字状(ブーメラン状)に、鋼板などによって成形される。
また、直交する二方向に延びる上側フランジ接合部31c,31cによって形成される内角にはハンチ31dが設けられ、鈍角になっている。さらに、蓋部31aには、柱2Aの内外が連通される位置に貫通孔31bが穿孔される。
この貫通孔31bは、柱2Aの隅角部に隣接して設けられる。この位置は柱2Aとの溶接位置に近いため力が作用しても変形しにくく、従来の柱蓋の中央に孔を設ける場合に比べて鋼板の厚さを薄くすることができる。
そして、図4に示すように、柱2Aの柱頭21の貫通孔31bに隣接する側壁は、斜めに切り欠かれて開口21aが形成される。この開口21aは、貫通孔31bの下面側に連通しているので、二方向に延びる天井梁(4A,4B)によって形成される内角側(下階ユニット1Aの内側)から開口21aを介して貫通孔31bに接触することができる。
このような上端面板31は、柱2Aの上端21bに溶接によって固定される。また、柱頭21の側面には、長方形の鋼板がウエブ接合部33Aとして溶接によって固定される。このウエブ接合部33Aによって、柱2Aと天井梁(4A,4B)との間でせん断力が伝達される。
このウエブ接合部33Aは、図4に示すように天井梁(4A,4B)のウエブ43の内側面に沿う位置に配置される。すなわち、柱2Aの角からウエブ43の厚み分だけ内側に入った位置で、上端面板31とは上フランジ41の厚さ以上、下方に離隔した位置に配置される。また、ウエブ接合部33Aの高さは、ウエブ43の高さよりも低く形成される。
ウエブ接合部33A,33Aは、二方向の上側フランジ接合部31c,31cのそれぞれと略直交するように取り付けられる。そして、投影図が上端面板31に略一致する形状及び位置で、下接合板34が配置される。
すなわち下接合板34は、柱2Aの断面と略同じ正方形の蓋部31aの部分を上端面板31から切り取った形状に鋼板によって成形される。このため、下側フランジ接合部34aは上側フランジ接合部31cと略同じ形状をしており、ハンチ34bはハンチ31dと略同じ形状をしている。
また、下接合板34は、天井梁(4A,4B)の高さと略同じ距離を上端面板31から下方に離して、柱頭21の側面に溶接によって固定される。よって、天井梁(4A,4B)の上フランジ41の上面は上側フランジ接合部31cの下面に接触し、下フランジ42の下面は下側フランジ接合部34aの上面に接触することになる。
また、天井梁(4A,4B)のウエブ43の内側面は、ウエブ接合部33Aの外側面に接触することになる。そして、上側フランジ接合部31c、下側フランジ接合部34a及びウエブ接合部33Aは、それぞれ天井梁(4A,4B)と接触する箇所で溶接によって固定される。
すなわち、天井梁(4A,4B)は、柱2Aに直接、固定されるのではなく、上側フランジ接合部31c、下側フランジ接合部34a及びウエブ接合部33Aを介して固定される。
また、上側フランジ接合部31cと下側フランジ接合部34aは、天井梁(4A,4B)のウエブ43の外側面よりも平面視で内側に配置されるようにし、天井梁(4A,4B)よりも外側に突出する箇所が発生しないようにする。
一方、柱2Aの下端22bには、下端面板32が配置される。この下端面板32は、図3に示すように、柱2Aの下端22bの開口を塞ぐ蓋部32aと、床梁(5A,5B)の延伸方向に向けてアーム状に延びる二本の下側フランジ接合部32c,32cとを有するL字状に、鋼板などによって成形される。
また、直交する二方向に延びる下側フランジ接合部32c,32cによって形成される内角にはハンチ32dが設けられ、鈍角になっている。さらに、蓋部32aには、柱2Aの内外が連通される位置に貫通孔32bが穿孔される。この貫通孔32bも、上述した貫通孔31bと同様に柱2Aの隅角部に隣接して設けられる。
そして、図5に示すように、柱2Aの柱脚22の貫通孔32bに隣接する側壁は、斜めに切り欠かれて開口22aが形成される。この開口22aは、貫通孔32bの上面側に連通しているので、二方向に延びる床梁(5A,5B)によって形成される内角側(下階ユニット1Aの内側)から開口22aを介して貫通孔32bに接触することができる。
このような下端面板32は、柱2Aの下端22bに溶接によって固定される。また、柱脚22の側面には、長方形の鋼板がウエブ接合部33Bとして溶接によって固定される。ウエブ接合部33Bによって、柱2Aと床梁(5A,5B)との間でせん断力が伝達される。
このウエブ接合部33Bは、図5に示すように床梁(5A,5B)のウエブ53の内側面に沿う位置に配置される。すなわち、柱2Aの角からウエブ53の厚み分だけ内側に入った位置で、下端面板32とは下フランジ52の厚さ以上、上方に離隔した位置に配置される。また、ウエブ接合部33Bの高さは、ウエブ53の高さよりも低く形成される。
ウエブ接合部33B,33Bは、二方向の下側フランジ接合部32c,32cのそれぞれと略直交するように取り付けられる。そして、投影図が下端面板32に略一致する形状及び位置に、上接合板35が配置される。
すなわち上接合板35は、柱2Aの断面と略同じ正方形の蓋部32aの部分を下端面板32から切り取った形状に鋼板によって成形される。このため、上側フランジ接合部35aは下側フランジ接合部32cと略同じ形状をしており、ハンチ35bはハンチ32dと略同じ形状をしている。
また、上接合板35は、床梁(5A,5B)の高さと略同じ距離を下端面板32から上方に離して、柱脚22の側面に溶接によって固定される。よって、床梁(5A,5B)の上フランジ51の上面は上側フランジ接合部35aの下面に接触し、下フランジ52の下面は下側フランジ接合部32cの上面に接触することになる。
また、床梁(5A,5B)のウエブ53の内側面は、ウエブ接合部33Bの外側面に接触することになる。そして、下側フランジ接合部32c、上側フランジ接合部35a及びウエブ接合部33Bは、それぞれ床梁(5A,5B)と接触する箇所で溶接によって固定される。
すなわち、床梁(5A,5B)は、柱2Aに直接、固定されるのではなく、下側フランジ接合部32c、上側フランジ接合部35a及びウエブ接合部33Bを介して固定される。
また、下側フランジ接合部32cと上側フランジ接合部35aは、床梁(5A,5B)のウエブ53の外側面よりも平面視で内側に配置されるようにし、床梁(5A,5B)よりも外側に突出する箇所が発生しないようにする。
次に、本実施の形態の柱材の連結方法について、図8−11を参照しながら説明する。
まず、工場において、下階ユニット1Aや上階ユニット1Bなどの建物ユニットを製作する。すなわち、柱2A,2Bの柱頭21においては、切り欠き加工による開口21aの形成、貫通孔31bが穿孔された上端面板31、ウエブ接合部33A及び下接合板34の溶接による柱頭21への接合、並びにそれらへの天井梁(4A,4B)の溶接による接合を行う。
また、柱2A,2Bの柱脚22においては、切り欠き加工による開口22aの形成、貫通孔32bが穿孔された下端面板32、ウエブ接合部33B及び上接合板35の溶接による柱脚22への接合、並びにそれらへの床梁(5A,5B)の溶接による接合を行う。
そして、現地まで下階ユニット1A及び上階ユニット1Bを搬送して、まず、下階ユニット1Aを基礎又はさらに下階となる建物ユニットの上に設置する。この下階ユニット1Aの柱頭21には、図8に示すようにジョイントピンセット7を取り付ける。
ここで、ジョイントピンセット7は、図7に示すように、後端付近に軸直交方向に貫通する挿入孔71bが形成されたジョイントピン71と、その挿入孔71bに対して着脱自在のTバー72とによって主に構成される。
ジョイントピン71は、上端面板31及び下端面板32に穿孔される貫通孔31b,32bの内径よりも僅かに小さい直径のクサビ状部材で、先端が尖った尖鋭部71aとなっている。
一方、Tバー72は、挿入孔71bの内径よりも僅かに小さい直径の棒状部72aと、その棒状部72aの端部から両側に張り出されるアーム部72bとによってT字状に形成される。
また、Tバー72の棒状部72aのアーム部72bとは反対側の端部には、線状材としての連結鎖73が取り付けられる。この連結鎖73は、挿入孔71bに通されるとともに、その端部には挿入孔71bを通過不能な大きさの係留部としてのリング73aが取り付けられる。
このようなジョイントピンセット7のジョイントピン71を、図8(a),(b)に示すように下階ユニット1Aの柱頭21の開口21aから挿し込み、上端面板31の貫通孔31bに通して尖鋭部71aを上方に突出させる。
また、ジョイントピン71の挿入孔71bには、Tバー72の棒状部72aを挿し込む。この状態でジョイントピン71が下がったり傾いたりしようとすると、貫通孔31bの内縁にジョイントピン71自体が接触するとともに、開口21aの下縁にTバー72が接触することで、ジョイントピン71が支えられることになる。このため、貫通孔31bからジョイントピン71が抜けたり、傾いたりすることがない。
そして、上階ユニット1Bの下端面板32の貫通孔32bに対して上方に突出した尖鋭部71aが挿入されるように位置合わせをしながら、上階ユニット1Bをゆっくり降ろす。
このようにジョイントピン71によって下階ユニット1Aと上階ユニット1Bの貫通孔31b,32bが貫かれると、正確な位置合わせがされたことになる。
そこで、図9(a),(b)に示すように、上端面板31と下端面板32とが重なっている箇所をクランプ74で挟んで仮固定する。そして、Tバー72を引っ張ってジョイントピン71の挿入孔71bから引き抜く。
続いて、上階ユニット1Bの開口22aからバール(図示省略)を挿し込み、バールで尖鋭部71aを押し下げて図10(a),(b)に示すようにジョイントピン71を降下させ、貫通孔31b,32bから抜き取る。ここで、連結鎖73の長さは、貫通孔31b,32bから尖鋭部71aを抜き取ることが可能な長さ以上に設定されている。
貫通孔31b,32bから外されたジョイントピン71は、下階ユニット1Aの開口21aから取り出す。このようにしてジョイントピンセット7を撤去した後に、下階ユニット1Aの開口21aからナット62を貫通孔31bの真下に入れるとともに、上階ユニット1Bの開口22aからボルト61を貫通孔32bに向けて入れる。
このボルト61とナット62とによって締結具6が構成される。そして、それぞれの開口21a,22aから挿入したスパナやレンチによってナット62やボルト61を締め付けることで、上下の柱2A,2Bどうしを連結させる。
この柱2A,2Bどうしの連結を、柱2A,2B,・・・が配置されているすべての隅角部において行うことによって、下階ユニット1Aと上階ユニット1Bとが連結されたことになる。なお、仮固定のために取り付けたクランプ74は、連結後に取り外す。
次に、本実施の形態の柱材の連結方法、建物ユニット、柱材の連結構造及びジョイントピンセットの作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の柱2A,2Bの連結方法は、下階ユニット1Aと上階ユニット1Bの両方の柱2A,2Bの柱頭21と柱脚22に、それぞれ連結用の貫通孔31b,32bに連通される開口21a,22aが設けられている。
このため、下階ユニット1Aの上に上階ユニット1Bを設置した後であっても、柱2A,2Bどうしを連結させるナット62を開口21aから貫通孔31bに対して設置できるとともに、ボルト61を開口22aから貫通孔32bに対して設置することができる。
このような構成であれば、下階ユニット1Aの貫通孔31bの下に予めナットを固定しておく必要がない。また、連結部周辺の部材を溶接の熱によって劣化させることもない。
また、上方からも下方からも両方から貫通孔31b,32bに連絡することができるので、ガイド用のジョイントピン71を使って位置決めをし、位置決め後にジョイントピン71を外し、ボルト61とナット62を装着して締結するという手順で作業をおこなうことができる。
このため、締結具6が搬送中に突出していることがないため損傷することがない。また、位置決めのガイドに利用されることもないので、設置作業時に締結具6が損傷することもない。
また、ジョイントピン71から締結具6に移行する際に、下階ユニット1Aと上階ユニット1Bとをクランプ74で仮固定しておけば、ジョイントピン71によって決められた位置がずれることがなく、正確な位置関係で締結具6によって固定させることができる。
また、柱2A(2B)の柱頭21及び柱脚22の両方に連結用の貫通孔31b,32bに連通される開口21a,22aが設けられた下階ユニット1A(又は上階ユニット1B)であれば、上述したような柱材の連結方法を実施することができる。
さらに、二方向に桁側天井梁4Aと妻側天井梁4B(又は桁側床梁5Aと妻側床梁5B)が接続される柱2A,2Bの内角側の側壁であれば大きな応力が発生しにくく、貫通孔31b,32bに連通させる開口21a,22aを設けても建物ユニット(1A,1B)の耐力を低下させることがない。
また、貫通孔31b(32b)を柱2A,2Bの隅角部に隣接して設ければ、上端面板31(又は下端面板32)と柱2A,2Bの上端21b(又は下端22b)との溶接による接合箇所との距離が短くなる。
このため、ジョイントピン71やボルト61を介して貫通孔31b,32bに力が作用しても、変形が生じにくい。よって、上端面板31又は下端面板32の板厚を薄くしても所望する耐力を確保することができる。
また、柱2A,2Bの端部(21b,22b)を塞ぐ蓋部31a,32aが、上側フランジ接合部31c,31cや下側フランジ接合部32c,32cと一体になった上端面板31や下端面板32を使用すれば、部品数や接合箇所を減らすことができる。
さらに、二方向に延伸される上側フランジ接合部31c,31cや下側フランジ接合部32c,32cの内角側にハンチ31d,32dを設けることによって、隅角部に応力集中が起きるのを抑えることができる。
また、ハンチ31d,32dによって、貫通孔31b,32bから縁部までの距離が広くなって、貫通孔31b,32bの周囲に必要となるかぶりを容易に確保することができる。
さらに、桁側天井梁4Aと妻側天井梁4B(又は桁側床梁5Aと妻側床梁5B)と柱2A,2Bとを接合させるウエブ接合部33A,33Bをウエブ43,53の内側面に沿って配置すれば、桁側天井梁4Aや妻側天井梁4B(又は桁側床梁5Aや妻側床梁5B)の外側面に段差が生じず、外側を面一にすることができる。
また、上側フランジ接合部31cと下側フランジ接合部34a及び下側フランジ接合部32cと上側フランジ接合部35aについても、天井梁(4A,4B)や床梁(5A,5B)の外側面より平面視で突出する箇所がなくなれば、外側を面一にすることができる。
さらに、ウエブ接合部33A,33Bがウエブ43,53の内側面側に配置されるということは、ウエブ接合部33A,33Bの厚さ分だけ天井梁(4A,4B)や床梁(5A,5B)を外側に配置できることになるため、建物ユニット(1A,1B)の内空を広くすることができる。
また、柱2A,2Bと梁材(4A,4B,5A,5B)を接合させるための上端面板31とウエブ接合部33Aと下接合板34(又は下端面板32とウエブ接合部33Bと上接合板35)が、別々の部材によって形成されていれば、柱2A,2Bが溶接熱などによって変形していたりしても、それぞれを適切な箇所に接合させることができる。このため、接合後に梁材(4A,4B,5A,5B)との間に隙間が生じたり、接合部周辺に残留応力が生じたり、梁材が変形したりすることを防ぐことができる。
そして、ジョイントピン71に対して着脱自在なTバー72を有するジョイントピンセット7であれば、ジョイントピン71による位置決めと取り外しの切り替えを容易に行うことができる。
また、Tバー72の端部に挿入孔71bよりも大きなリング73aを有する連結鎖73が取り付けられていれば、Tバー72を取り外したときにも、ジョイントピン71とTバー72とが別々になってしまうことがなく、Tバー72の落下や紛失を防ぐことができる。
以下、前記した実施の形態で説明した建物ユニット(1A,1B)とは別の形態の建物ユニット1Cを使った柱材の連結方法及び連結構造について、図12を参照しながら説明する。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、同一用語や同一符号を付して説明する。
この実施例で説明する建物ユニット1Cは、柱材としての柱2Cと梁材とが、図12に示すようにジョイントピース8を介して接合される。ここで、図12では、柱2Cの柱脚22における床梁(5A,5B)との構成について説明するが、柱頭21の柱2Cと天井梁(4A,4B)との構成も同様となる。
ジョイントピース8は、上下の平行なフランジ間がウエブによって連結された断面視略コ字形の溝形鋼によって一体に形成される。そして、上側のフランジが上側フランジ接合部81となり、下側のフランジが下側フランジ接合部82となり、それらを繋ぐウエブがウエブ接合部83となる。
ジョイントピース8は、床梁(5A,5B)より一回り大きい部材で、床梁(5A,5B)の端部を外側から覆うように配置される。柱2Cに床梁(5A,5B)を接続するに際しては、まず、柱脚22の側面にジョイントピース8の端面を突き当てて溶接接合する。
そして、ジョイントピース8の内側に床梁(5A,5B)の端部を収容し、上フランジ51と上側フランジ接合部81、下フランジ52と下側フランジ接合部82、ウエブ53とウエブ接合部83を、それぞれ接触する箇所で溶接する。
一方、柱2Cの下端22bは、鋼板を正方形に成形した蓋部84によって塞ぐ。すなわち、蓋部84は、下側フランジ接合部82,82とは別部材となる。また、蓋部84には、柱2Cの内外が連通される位置に貫通孔84aが穿孔される。
この貫通孔84aは、柱2Cの隅角部に隣接して設けられる。そして、図12に示すように、柱2Cの柱脚22の貫通孔84aに隣接する側壁は、斜めに切り欠かれて開口22aが形成される。
この実施例のようにジョイントピース8を介して柱2Cと床梁(5A,5B)とを接続する場合にも、前記実施の形態で説明したような作用効果を得ることができる。
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。
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、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、前記実施の形態及び実施例では、下部構造体と上部構造体とが鉄骨ラーメン構造の建物ユニット(1A,1B)である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、中空の柱材が配置されるのであれば、隅角部が剛接合とならない骨組構造体であっても本発明を適用することができる。
また、前記実施の形態では、四隅のすべてに柱2A,・・・(2B,・・・)が配置される建物ユニット(1A,1B)について説明したが、これに限定されるものではなく、一部の柱が省略される建物ユニットにも本発明を適用することができる。
さらに、前記実施の形態及び実施例では、四角柱状の角形鋼管によって形成される柱2A−2Cを使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、多角柱状、円筒状、楕円筒状などの柱材であってもよい。また、梁材についても溝形鋼によって形成される梁材に限定されるものではない。
また、前記実施の形態では、上方からボルト61を挿入し、下方にナット62を取り付ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、この逆であってもよい。さらに、ナット62を予め溶接によって固定しておくこともできる。
1A 下階ユニット(下階構造体、建物ユニット)
1B 上階ユニット(上階構造体、建物ユニット)
1C 建物ユニット
2A,2B,2C 柱(柱材)
21 柱頭
21a 開口
21b 上端
22 柱脚
22a 開口
22b 下端
31 上端面板
31a 蓋部
31b 貫通孔
31c 上側フランジ接合部
31d ハンチ
32 下端面板
32a 蓋部
32b 貫通孔
32c 下側フランジ接合部
32d ハンチ
33A,33B ウエブ接合部
4A 桁側天井梁(梁材)
4B 妻側天井梁(梁材)
5A 桁側床梁(梁材)
5B 妻側床梁(梁材)
61 ボルト
7 ジョイントピンセット
71 ジョイントピン
71b 挿入孔
72 Tバー
72a 棒状部
72b アーム部
73 連結鎖(線状材)
73a リング(係留部)
74 クランプ(仮固定)
8 ジョイントピース
81 上側フランジ接合部
82 下側フランジ接合部
83 ウエブ接合部
84 蓋部
84a 貫通孔

Claims (19)

  1. 四角筒状の柱材を頂点とする二方向に梁材が接続されることによって骨組みが形成される建物ユニットを有する下階構造体と上階構造体の柱材どうしを上下で連結させる柱材の連結方法であって、
    前記柱材の上端を塞ぐ蓋部に貫通孔が設けられるとともに、その貫通孔に連通される開口が柱頭の前記梁材による内角側の側壁に形成された前記下階構造体を設置する工程と、
    前記柱材の下端を塞ぐ蓋部に貫通孔が設けられるとともに、その貫通孔に連通される開口が柱脚の前記梁材による内角側の側壁に形成された前記上階構造体を、前記下階構造体の上に柱材どうしが上下方向に連続するように設置する工程と、
    前記柱頭及び柱脚に形成された開口を利用して、前記上端及び下端の蓋部に設けられた貫通孔に通したボルトを締め付けることで前記下階構造体と前記上階構造体の柱材どうしを連結する工程とを備えたことを特徴とする柱材の連結方法。
  2. 前記下階構造体の蓋部の貫通孔にジョイントピンを挿入しておき、前記上階構造体の蓋部の貫通孔に上方に突出された前記ジョイントピンを挿入することで前記上階構造体の設置を行うとともに、
    前記柱頭及び柱脚に形成された開口を利用して、前記ジョイントピンを外した後に前記貫通孔に前記ボルトを挿入して締め付けを行なうことを特徴とする請求項1に記載の柱材の連結方法。
  3. 前記ジョイントピンを外す前に、前記下階構造体と前記上階構造体とが重なっている部分を仮固定することを特徴とする請求項2に記載の柱材の連結方法。
  4. 中空の柱材に梁材を接続することによって骨組みが形成され建物ユニットであって、
    前記柱材の上端は貫通孔が設けられた蓋部によって塞がれているとともに、その貫通孔に連通される開口が柱頭の側壁に形成されており
    前記柱材の下端は貫通孔が設けられた蓋部によって塞がれているとともに、その貫通孔に連通される開口が柱脚の側壁に形成されており
    かつ、前記柱材は四角筒状であって、前記梁材は前記柱材を頂点とする二方向に接続されており、前記柱材の前記梁材による内角側の側壁に前記柱頭及び柱脚の開口が形成されていることを特徴とする建物ユニット。
  5. 前記柱材の上端及び下端の蓋部に設けられる貫通孔は、前記柱材の隅角部に隣接して設けられていることを特徴とする請求項4に記載の建物ユニット。
  6. 前記梁材は、ウエブとそのウエブの上下にそれぞれ略直交して形成される2つのフランジとを有し、前記柱材の前記柱頭及び柱脚には、前記梁材のウエブを接合させるウエブ接合部と、前記梁材のフランジを接合させる上側フランジ接合部及び下側フランジ接合部とが接続されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の建物ユニット。
  7. 前記柱頭では前記蓋部と前記上側フランジ接合部とが一体に形成されており、前記柱脚では前記蓋部と前記下側フランジ接合部とが一体に形成されていることを特徴とする請求項に記載の建物ユニット。
  8. 前記蓋部を挟んで二方向に前記上側フランジ接合部が形成されているとともに、前記蓋部を挟んで二方向に前記下側フランジ接合部が形成されていることを特徴とする請求項に記載の建物ユニット。
  9. 前記二方向に延伸される前記上側フランジ接合部及び下側フランジ接合部の内角側にはそれぞれハンチが形成されていることを特徴とする請求項に記載の建物ユニット。
  10. 前記ウエブ接合部は、前記梁材のウエブの内側面に沿って配置されていることを特徴とする請求項乃至のいずれか一項に記載の建物ユニット。
  11. 中空の柱材を有する下階構造体と上階構造体の柱材どうしを上下で連結させ柱材の連結構造であって、
    前記下階構造体の前記柱材には貫通孔が設けられた上端を塞ぐ蓋部が取り付けられているとともに、その貫通孔に連通される開口が柱頭の側壁に形成されており
    前記上階構造体の前記柱材には貫通孔が設けられた下端を塞ぐ蓋部が取り付けられているとともに、その貫通孔に連通される開口が柱脚の側壁に形成されており
    前記下階構造体と前記上階構造体の上下方向に連続する柱材どうしが、前記上端及び下端の蓋部に設けられた貫通孔に通したボルトによって連結されている構造において、
    前記柱材は四角筒状であって、前記梁材は前記柱材を頂点とする二方向に接続されており、前記柱材の前記梁材による内角側の側壁に前記柱頭及び柱脚の開口が形成されていることを特徴とする柱材の連結構造。
  12. 前記柱材の上端及び下端の蓋部に設けられる貫通孔は、前記柱材の隅角部に隣接して設けられていることを特徴とする請求項11に記載の柱材の連結構造。
  13. 前記梁材は、ウエブとそのウエブの上下にそれぞれ略直交して形成される2つのフランジとを有し、前記柱材の前記柱頭及び柱脚には、前記梁材のウエブを接合させるウエブ接合部と、前記梁材のフランジを接合させる上側フランジ接合部及び下側フランジ接合部とが接続されていることを特徴とする請求項11又は12に記載の柱材の連結構造。
  14. 前記柱頭では前記蓋部と前記上側フランジ接合部とが一体に形成されており、前記柱脚では前記蓋部と前記下側フランジ接合部とが一体に形成されていることを特徴とする請求項13に記載の柱材の連結構造。
  15. 前記蓋部を挟んで二方向に前記上側フランジ接合部が形成されているとともに、前記蓋部を挟んで二方向に前記下側フランジ接合部が形成されていることを特徴とする請求項14に記載の柱材の連結構造。
  16. 前記二方向に延伸される前記上側フランジ接合部及び下側フランジ接合部の内角側にはそれぞれハンチが形成されていることを特徴とする請求項15に記載の柱材の連結構造。
  17. 前記ウエブ接合部は、前記梁材のウエブの内側面に沿って配置されていることを特徴とする請求項13乃至16のいずれか一項に記載の柱材の連結構造。
  18. 後端付近に軸直交方向に貫通する挿入孔が形成されたジョイントピンと、
    棒状部と両側に張り出されるアーム部とによってT字状に形成されTバーとを有し、
    前記Tバーの棒状部が前記挿入孔に対して着脱自在であることを特徴とするジョイントピンセット。
  19. 前記Tバーの棒状部の端部には線状材が取り付けられており、その線状材の端部には前記挿入孔を通過不能な大きさの係留部が設けられていることを特徴とする請求項18に記載のジョイントピンセット。
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