JP6196172B2 - プレ加工鋼製柱とそれを用いた建築物の骨組 - Google Patents

Description

この発明は、構造材として予め工場で加工された鋼製の柱（これをここではプレ加工鋼製柱と言う）とそれを用いた建築物の骨組に関する。

家屋などに用いられる鉄骨の骨組は、鋼製の柱と梁を主体にし、必要に応じてブレースやトラスなどを追設して構成されている。

ブレースやトラスは、骨組を補強するものであって、耐震性が要求される建築物についてはそのような補強材が多用されている。本出願人が「Ｋ型フレーム」という名称で販売しているユニット化された製品もブレースとトラスを組み合わせたような補強材である。

また、下記特許文献１は、柱に鋼製ブラケットを取り付け、その鋼製ブラケットに鉄骨梁を乗せてボルトで連結する、柱と鉄骨梁の接合構造を提案しており、その接合構造に採用されている鋼製ブラケットも補強材である。

なお、骨組の強度を高める技術として、鋼製梁の両端を鋼製柱に溶接してつなぐラーメン構造も知られている。

特開２００５−１２６９７３号公報

鉄骨作りの間口の狭い家屋の場合、間口の骨組をブレース、トラス、本出願人の製品である上記「Ｋ型フレーム」などで補強すると、間口の開口が狭くなる。

例えば、家屋の間口が１間半（２．７ｍ）あるとして、そのうち、補強材が仮に半間（０．９ｍ）を占めたと仮定すると、出入口として有効に利用できるのは１間以下（よくて１．５ｍ程度）になってしまう。

このような狭い出入口では、車の出し入れなどに支障がでる。従って、このような場合には、ラーメン構造の鉄骨が使用されている。ところが、ラーメン構造の鉄骨を使用すると、鋼材の使用にロスがでる。

例えば、２階建て家屋の鉄骨造りの骨組のうち１階部分の骨組にラーメン構造を採用する場合、そのラーメン構造のフレームの鋼製梁の上に２階部分の骨組を支えるＨ型鋼を連結する方法が採られている。この構造は、ラーメン構造のフレームの鋼製梁の上にさらにＨ型鋼を乗せて連結するため、１本でよい鋼製梁が２本設けられた状況になり、鋼材が無駄に使用されることになって骨組のコストを上昇させる。

また、現場で溶接して作るラーメン構造の骨組は、現場での超音波探傷検査（以下、ＵＴ検査と言う）が要求される。

その超音波探傷検査は、費用が決して安くはなく、これも家屋の施工費を高める原因となっている。さらに、現場での溶接作業は、建屋の施工効率を低下させる原因ともなっている。

なお、特許文献１の接合構造は、現場でのＵＴ検査は不要であるが、柱に対して鋼製ブラケットをボルトで連結するので、ラーメン構造の骨組ほどの強度を期待することができない。

また、ブラケットもそのサイズを大きくすれば鋼製梁の支持長が長くなって骨組の強度が増すが、サイズの大きなブラケットを使用すると、ブレースやトラスを使用する場合と同様に、家屋の出入口として有効に利用できる間口が狭められてしまう。

この発明は、鉄骨作りの骨組について、現場での溶接作業とＵＴ検査を不要となし、なおかつ、ラーメン構造と比べて遜色のない強度を得ることを可能にするプレ加工鋼製柱とそれを用いた建築物の骨組を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、所定長さの鋼管製角柱の上端にＨ型鋼で形成された所定長さの腕木を片持ち支持の状態に予め溶接して水平に取り付け、その腕木の上側フランジに締結ボルトを通すボルト孔を加工したプレ加工鋼製柱を提供する。

そのプレ加工鋼製柱は、前記腕木を前記鋼管製角柱の１側面に水平配置にして取り付けており、逆Ｌ字状をなす。

この発明は、かかるプレ加工鋼製柱を使用した建築物用の骨組も併せて提供する。その骨組は、前記プレ加工鋼製柱の腕木上にＨ型鋼で形成される梁を載せ、その梁を前記腕木にボルトで連結してラーメン構造に近似したフレームに仕立てた部分を含むものである。

２本の柱間に渡す梁の少なくとも片端を、前記プレ加工鋼製柱の腕木にボルトで連結してそのプレ加工鋼製柱で支える。梁の他方の端は、同じプレ加工鋼製柱で支えることもできるが、間口の狭い家屋の出入口部のフレームの場合、梁の他端に予め連結用のフランジを溶接しておいてそのフランジを鋼製の柱にボルトで連結する構造にしても差し支えない。

この発明のプレ加工鋼製柱は、予め工場で製造して出荷する。そのために、量産性が向上する。

また、腕木を工場で鋼管製角柱に溶接したことで、家屋などの建築現場においてＵＴ検査を行うことが不要になり、多数のプレ加工鋼製柱の工場での一括検査を行うことでＵＴ検査の費用を削減することが可能になる。

また、この発明の建築物の骨組は、Ｈ型鋼製梁の少なくも片端をプレ加工鋼製柱の腕木上に載せて腕木にボルトで連結しており、ラーメン構造に似た剛性の高いフレームをボルト接合によって作り出すことができる。

そのフレームは、プレ加工鋼製柱の腕木をＨ型鋼で形成しているため、ブレースなどの補強材を使用する場合の間口の開口縮小の問題が起こらず、間口のほぼ全域を家屋などの出入口として利用することが可能になる。

また、ラーメン構造のフレームを使用する構造と違って、ラーメン構造のフレームの鋼製梁が腕木に置き換えられたものになっており、これにより、従来２段に重ねていた鋼製梁が１本に減り、鋼材の無駄使いがなくなって骨組のコストがさらに引き下げられる。

この発明のプレ加工鋼製柱の一例を示す斜視図である。 図１のプレ加工鋼製柱の鋼管製角柱の軸直角断面図である。 図１のプレ加工鋼製柱のＨ型鋼製腕木の長手直角断面図である。 この発明の骨組の一例を示す正面図である。 図４の骨組の左側面図である。 図４の骨組の右側面図である。 この発明の骨組を構成するフレームの要部の斜視図である。 図７のフレームを、締結ボルトと接続金具を取り外した状態にして示す斜視図である。

以下、この発明のプレ加工鋼製柱と建築物の骨組の実施の形態を、添付図面の図１〜図７に基づいて説明する。

図１に示すように、プレ加工鋼製柱１は、鋼管製角柱２の上端にＨ型鋼で形成された所定長さの腕木３を片持ち支持の状態に予め溶接して取り付け、その腕木３に締結ボルトを通すボルト孔４を設けて構成されている。

例示の鋼管製角柱２のサイズは、図２に示した横幅ｗ１：２００×奥行きｄ：１５０×厚みｔ１：９（単位はｍｍ。以下も同様）である。このサイズの鋼管製角柱２と組み合わせる腕木３は、例えば、図３に示した高さｈ：１９７×フランジ幅ｗ２：１５０×ウェブ厚みｔ２：９×フランジ厚みｔ３：６のＨ型鋼で形成される。鋼管製角柱２と腕木３を構成するＨ型鋼は、ここに挙げたサイズのものに限定されるものではない。

腕木３の鋼管製角柱２との接合部は、材料のＨ型鋼のウェブの左右に、補強プレート５を溶接して取り付けると腕木の上からの荷重に対する耐力が高まって好ましい。図示の補強プレート５は、３辺をＨ型鋼の上側のフランジとウェブの側面と下側のフランジに溶接している。

ボルト孔４は、腕木３の両端近くにおいて材料のＨ型鋼上側のフランジに設けている。このボルト孔４の設置位置と数は、図示の位置、数に限定されない。

このプレ加工鋼製柱１は、工場で製造し、腕木３の溶接部のＵＴ検査も工場で実施して建築現場に持ち込む。

次に、この発明の建築物の骨組の一例を添付図面の図４〜図８に基づいて説明する。図示の骨組は、２階建て家屋用の鉄骨作りである。

図５は、図４の骨組の左側面、図６は、図４の骨組の右側面である。図示の骨組は、プレ加工鋼製柱１と、そのプレ加工鋼製柱１の鋼管製角柱２よりもサイズの小さい鋼管製角柱６と、２階の天井梁と床梁を構成する鋼製梁（Ｈ型鋼の梁）７，１０と、（株）コーヨークリエイト社製のＫ型フレーム（製品名）８などを組み合わせて構成されている。

プレ加工鋼製柱１は、家屋の入口となる側に配置されている。図４に示すように、そのプレ加工鋼製柱１の２本を腕木３が対向する向きにして基礎９の地中梁上に立設し、その２本のプレ加工鋼製柱１、１間に２階の床梁の一部となる鋼製梁１０を掛け渡している。

２階の床梁や、天井の梁は、水平一軸方向の梁とそれに対して直角な水平２軸方向の梁をそれらの梁によって作り出されるフレームの形状が平面視で四角形をなすように組み合わされており、その平面視四角形のフレームは、必要に応じて水平ブレース（図示せず）を設置して補強される。

鋼製梁１０は、プレ加工鋼製柱１に対して図７に示すように、ボルト・ナット１１を用いて連結される。鋼製梁１０には、腕木３のボルト孔４に対応させたボルト孔１２を設けており、鋼製梁１０に腕木３をボルト・ナット１１で締結することができる。

ハイテンションボルトを用いて規定のトルクに締め付けることで、ラーメン構造のフレームと比べて遜色の無い強度を持ったフレームを構成することができる。

図７、図８の１３は、必要に応じて設ける補強用の接続金具である。コの字状に曲げ加工した金具の内側に補強リブ１３ａを取り付けたこの接続金具１３を介して腕木３に鋼製梁１０を連結すると連結部の強度が高まる。２階の構造材の鋼製梁１０に対する固定もその接続金具１３を介して行うと好ましい。

１ プレ加工鋼製柱
２、６ 鋼管製角柱
３ 腕木
４，１２ ボルト孔
５ 補強プレート
７，１０ 鋼製梁
８ Ｋ型フレーム
９ 基礎
１１ ボルト・ナット
１３ 接続金具
１３ａ 補強リブ

Claims (2)

1. 所定長さの鋼管製角柱（２）の上端にＨ型鋼で形成された所定長さの腕木（３）を片持ち支持の状態に予め溶接して水平に取り付け、その腕木（３）の上側フランジに締結ボルトを通すボルト孔（４）を加工したプレ加工鋼製柱。
2. 請求項１に記載のプレ加工鋼製柱（１）の腕木（３）上にＨ型鋼で形成される鋼製梁（１０）を載せ、その鋼製梁（１０）を前記腕木（３）にボルトで連結してラーメン構造に近似したフレームに仕立てた部分を含ませた建築物の骨組。

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