JP6393498B2

JP6393498B2 - 柱梁構造、及び柱梁構造の構築方法

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Publication number: JP6393498B2
Application number: JP2014066087A
Authority: JP
Inventors: 健嗣田中; 隆史河野; 太志大堀; 通高倉; 幸弘濱田
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: JP2015190121A

Description

本発明は、柱間に梁を架設して構築する柱梁構造に関する。

梁部材を梁端部材と梁中央部材に分けて製作し、工場で、梁端部材を左右二方向へ跳ね出すようにして柱部材に予め取り付けておき、柱部材を建てた後に梁端部材に梁中央部材を現場接合して柱梁構造を構築する技術がある。

例えば、特許文献１には、梁端部材を構成し左右二方向へ跳ね出すようにして柱部材に予め工場で取り付けられている端部Ｈ形鋼に、梁中央部材を構成する中央部Ｈ形鋼を現場接合して構築される鉄骨ラーメン構造が開示されている。

しかし、梁端部材が左右二方向へ跳ね出すようにして取り付けられている柱部材は、梁端部材が取り付けられていない柱部材に比べて、輸送用トラック等へ効率よく積み込むことが難しい。

特開２００１−２９５３６５号公報

本発明は係る事実を考慮し、柱梁構造を構成する柱部材の輸送効率が損なわれるのを抑制することを課題とする。

第１態様の発明は、鋼製の梁端部材が一方向だけに跳ね出して接合された、又は鋼製の梁端部材が互いに交差する二方向だけに跳ね出して接合された鋼製の柱部材と、両端部が対向配置されて前記梁端部材の端部に接合される鋼製の梁中央部材と、両端部が前記柱部材の仕口部に接合される鋼製の梁部材と、を有する柱梁構造である。

第１態様の発明では、梁端部材が一方向又は交差する二方向へ跳ね出して柱部材に設けられているので、梁端部材が左右二方向へ跳ね出して設けられている柱部材を輸送用トラック等に複数積み込む場合と比べて、複数の柱部材を輸送用トラック等にコンパクトに積み込み易くすることができる。これにより、柱部材の輸送効率が損なわれるのを抑制することができる。

第２態様の発明は、第１態様の柱梁構造において、前記梁端部材の端部と前記梁中央部材の端部は、板部材を介して接合される。

第２態様の発明では、梁端部材の端面に対して梁中央部材の端面がずれて配置された場合でも、このずれを板部材により吸収して梁端部材の端部と梁中央部材の端部を接合することができる。

第３態様の発明は、鋼製の梁端部材が一方向だけに跳ね出して接合された、又は鋼製の梁端部材が互いに交差する二方向だけに跳ね出して接合された鋼製の柱部材を建てる工程と、鋼製の梁中央部材の両端部を前記梁端部材の端部に対向配置して接合する工程と、鋼製の梁部材の両端部を前記柱部材の仕口部に接合する工程と、を有する柱梁構造の構築方法である。

第３態様の発明では、第１態様と同様の効果を得ることができる。

本発明は上記構成としたので、柱梁構造を構成する柱部材の輸送効率が損なわれるのを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る柱梁構造を示す立面図である。本発明の実施形態に係る梁部材を示す側面図である。本発明の実施形態に係る梁部材の設置方法を示す側面図である。本発明の実施形態に係る梁部材を示す側面図である。本発明の実施形態に係る梁部材の設置方法を示す側面図である。本発明の実施形態に係る柱梁構造の構築方法を示す立面図である。本発明の実施形態に係る柱梁構造の構築方法を示す立面図である。本発明の実施形態に係る柱梁構造の構築方法を示す立面図である。本発明の実施形態に係る柱部材の積載方法を示す側面図である。本発明の実施形態に係る梁部材のバリエーションを示す側面図である。本発明の実施形態に係る梁部材のバリエーションを示す側面図である。本発明の実施形態に係る柱部材の積載方法を示す斜視図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る柱梁構造について説明する。

図１の立面図には、本実施形態の建物１０の躯体となる鉄骨造の柱梁構造１２が示されている。柱梁構造１２は、柱１４と、隣り合う柱１４同士の間に架設された梁部材１６、１８を有して構成されている。

柱１４は、角形鋼管からなる柱部材２０、２２を有し、基礎２４上に建てられた柱部材２２の上端部に、柱部材２０の下端部を接合することにより構成されている。梁部材１６と梁部材１８は、スパン方向Ｘに対して交互に配置されている。すなわち、梁部材１６と梁部材１８は、隣り合って配置されている。

図２の側面図に示すように、梁部材１６は、Ｈ形鋼からなる梁端部材２６と、Ｈ形鋼からなる梁中央部材２８とを有して構成されている左右対称の部材である。梁部材１６は、梁中央部材２８の梁成が梁端部材２６の梁成よりも小さい変断面梁（所謂、ドロップハンチ梁）である。

梁端部材２６は、梁端部材２６の上フランジ３０の端部を柱部材２０、２２に設けられた外ダイアフラム３４に、梁端部材２６の下フランジ３２の端部を柱部材２０、２２に設けられた外ダイアフラム３６に、及び梁端部材２６のウェブ３８の端部を柱部材２０、２２の側面にそれぞれ溶接接合することによって、柱部材２０、２２の仕口部（接合部）４０に接合されている。

また、梁中央部材２８は、梁端部材２６の上フランジ３０、補強プレート４２、及びウェブ３８の端部に、板部材としての鋼製の連結プレート４４を溶接接合し、この連結プレート４４に、梁中央部材２８の上フランジ４６、下フランジ４８、及びウェブ５０の端部を溶接接合することによって、梁端部材２６に接合されている。すなわち、梁中央部材２８は、連結プレート４４を介して梁端部材２６に接合されている。

外ダイアフラム３４の板厚は、梁端部材２６の上フランジ３０の板厚よりも２ランクアップされて（６ｍｍ厚くなって）いる。また、外ダイアフラム３６の板厚は、梁端部材２６の下フランジ３２の板厚よりも２ランクアップされて（６ｍｍ厚くなって）いる。これにより、外ダイアフラム３４の厚さ中心に対して梁端部材２６の上フランジ３０の厚さ中心が多少ずれて位置しても、また、外ダイアフラム３６の厚さ中心に対して梁端部材２６の下フランジ３２の厚さ中心が多少ずれて位置しても、このずれを吸収することができる。すなわち、柱部材２０、２２に対する梁端部材２６の取り付け位置精度を緩和することができる。

梁部材１６は、図３（ａ）〜（ｃ）の側面図に示す方法によって、隣り合う柱部材２０同士の間と、隣り合う柱部材２２同士の間に架設される。まず、図３（ａ）に示すように、工場や現場内加工ヤード等で、柱部材２０、２２に梁端部材２６を溶接接合しておき、ブラケットとなるように梁端部材２６を柱部材２０、２２に予め設けた状態にしておく。また、上フランジ３０の両端部、下フランジ３２の外ダイアフラム３６に接合される側の端部、及び補強プレート４２の連結プレート４４に接合される側の端部には、後の溶接接合のために、工場や現場内加工ヤード等で予め開先加工を施しておく。

梁端部材２６は、柱部材２０、２２の材軸から外側へ向かう放射方向の内の一方向のみへ跳ね出して設けられている。また、柱部材２０、２２に設けられている２つの梁端部材２６は、柱部材２０、２２から同じ一方向へ跳ね出している（図１を参照のこと）。

次に、図３（ａ）に示すように、現場で、柱部材２０、２２を建てた後に梁端部材２６の端部に連結プレート４４を溶接接合する。

次に、図３（ｂ）に示すように、現場で、梁中央部材２８の両端部が梁端部材２６の端部にそれぞれ対向するようにして梁中央部材２８を配置し、梁中央部材２８の両端部を連結プレート４４にそれぞれ溶接接合する。梁中央部材２８の上フランジ４６及び下フランジ４８の両端部には、この溶接接合のために、工場や現場内加工ヤード等で予め開先加工を施しておく。

これによって、図３（ｃ）に示すように、梁端部材２６と梁中央部材２８は一体化されて、隣り合う柱部材２０同士の間と、隣り合う柱部材２２同士の間に架設された梁部材１６が形成される。すなわち、梁部材１６は、工場や現場内加工ヤード等で、柱部材２０、２２に接合された梁端部材２６に、現場で梁中央部材２８を接合することにより形成されて、隣り合う柱部材２０同士の間と、隣り合う柱部材２２同士の間に架設される。

図４の側面図に示すように、梁部材１８は、Ｈ形鋼からなる梁端部材５２と、Ｈ形鋼からなる梁中央部材５４とを有して構成されている左右対称の部材である。梁部材１８は、梁中央部材５４の梁成が梁端部材５２の梁成よりも小さい変断面梁（所謂、ドロップハンチ梁）である。

梁端部材５２は、梁端部材５２の上フランジ５６の端部を柱部材２０、２２に設けられた外ダイアフラム３４に、梁端部材５２の下フランジ５８の端部を柱部材２０、２２に設けられた外ダイアフラム３６に、及び梁端部材５２のウェブ６０の端部を柱部材２０、２２の側面にそれぞれ溶接接合することによって、柱部材２０、２２の仕口部（接合部）４０に接合されている。

また、梁中央部材５４は、梁端部材５２の上フランジ５６、補強プレート６２、及びウェブ６０の端部に、梁中央部材５４の上フランジ６４、下フランジ６６、及びウェブ６８の端部を溶接接合することによって、梁端部材５２に接合されている。

外ダイアフラム３４の板厚は、梁端部材５２の上フランジ５６の板厚よりも２ランクアップされて（６ｍｍ厚くなって）いる。また、外ダイアフラム３６の板厚は、梁端部材５２の下フランジ５８の板厚よりも２ランクアップされて（６ｍｍ厚くなって）いる。これにより、外ダイアフラム３４の厚さ中心に対して梁端部材５２の上フランジ５６の厚さ中心が多少ずれて位置しても、また、外ダイアフラム３６の厚さ中心に対して梁端部材５２の下フランジ５８の厚さ中心が多少ずれて位置しても、このずれを吸収することができる。すなわち、柱部材２０、２２に対する梁端部材５２の取り付け位置精度を緩和することができる。

梁部材１８は、図５（ａ）、（ｂ）の側面図に示す方法によって、隣り合う柱部材２０同士の間と、隣り合う柱部材２２同士の間に架設される。まず、図５（ａ）に示すように、工場や現場内加工ヤード等で梁中央部材５４の両端に梁端部材５２を溶接接合して梁部材１８を形成しておく。また、上フランジ５６の外ダイアフラム３４に溶接接合される側の端部、及び下フランジ５８の外ダイアフラム３６に溶接接合される側の端部には、後の溶接接合のために、工場や現場内加工ヤード等で予め開先加工を施しておく。

次に、図５（ａ）に示すように、現場で、柱部材２０、２２を建てた後に、梁部材１８の両端部（梁端部材５２の端部）が柱部材２０、２２の仕口部（接合部）４０に対向するように梁部材１８を配置し、梁部材１８の端部（梁端部材５２の端部）を柱部材２０、２２の仕口部（接合部）４０に溶接接合する。

これによって、図５（ｂ）に示すように、隣り合う柱部材２０同士の間と、隣り合う柱部材２２同士の間に梁部材１８が架設される。すなわち、梁部材１８は、工場や現場内加工ヤード等で形成された後に、現場で柱部材２０、２２に接合されることにより、隣り合う柱部材２０同士の間と、隣り合う柱部材２２同士の間に架設される。

次に、本発明の実施形態に係る柱梁構造の構築方法について説明する。

本実施形態の柱梁構造１２は、例えば、図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）、（ｂ）、及び図８（ａ）、（ｂ）の立面図に示す方法によって構築される。まず、図６（ａ）に示すように、第１柱建込工程によって、梁端部材２６が一方向のみへ跳ね出して設けられた２つの柱部材２２を、所定のスパンを確保するように基礎２４上に建てる。

次に、図６（ａ）に示すように、第１梁中央部材設置工程によって、図３（ａ）〜（ｃ）で説明した方法で、梁中央部材２８の両端部が梁端部材２６の端部に対向するように梁中央部材２８を配置して、梁端部材２６に梁中央部材２８の両端部をそれぞれ接合する。

次に、図６（ｂ）に示すように、第１柱建込工程によって、梁端部材２６が一方向のみへ跳ね出して設けられた１つの柱部材２２を、図６（ａ）で建てられた柱部材２２との間に所定のスパンを確保するように基礎２４上に建てる。

次に、図６（ｂ）に示すように、第１梁部材設置工程によって、図５（ａ）、（ｂ）で説明した方法で、梁部材１８の両端部が柱部材２２の仕口部４０に対向するように梁部材１８を配置して、柱部材２２の仕口部４０に梁部材１８の両端部をそれぞれ接合する。

そして、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１柱建込工程、第１梁中央部材設置工程、第１柱建込工程、及び第１梁部材設置工程を繰り返すことにより、柱梁構造１２の１階〜２階部分が構築される。なお、図６（ｄ）において建てられる柱部材２２には、梁端部材２６が設けられていない。

次に、図７（ａ）に示すように、第２柱建込工程によって、梁端部材２６が一方向のみへ跳ね出して設けられた２つの柱部材２０を、図６（ａ）で建てられた柱部材２２の上端部にそれぞれ接合して柱１４を形成する。

次に、図７（ａ）に示すように、第２梁中央部材設置工程によって、図３（ａ）〜（ｃ）で説明した方法で、梁中央部材２８の両端部が梁端部材２６の端部に対向するように梁中央部材２８を配置して、梁端部材２６に梁中央部材２８の両端部をそれぞれ接合する。

次に、図７（ｂ）に示すように、第２柱建込工程によって、梁端部材２６が一方向のみへ跳ね出して設けられた１つの柱部材２０を、図６（ｂ）で建てられた柱部材２２の上端部に接合して柱１４を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、第２梁部材設置工程によって、図５（ａ）、（ｂ）で説明した方法で、梁部材１８の両端部が柱部材２２の仕口部４０に対向するように梁部材１８を配置して、柱部材２２の仕口部４０に梁部材１８の両端部をそれぞれ接合する。

そして、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第２柱建込工程、第２梁中央部材設置工程、第２柱建込工程、及び第２梁部材設置工程を繰り返すことにより、柱梁構造１２の３階〜屋上階部分が構築され、柱梁構造１２が構築される。なお、図８（ｂ）において建てられる柱部材２０には、梁端部材２６が設けられていない。

次に、本発明の実施形態に係る柱梁構造の作用と効果について説明する。

本実施形態の柱梁構造１２では、図３（ａ）に示すように、梁端部材２６が一方向のみへ跳ね出して柱部材２０、２２に設けられているので、梁端部材２６が複数方向へ跳ね出して設けられている柱部材２０、２２と比べて、柱部材２０、２２の嵩を小さくすることができる。これにより、柱部材２０、２２の輸送効率が損なわれるのを抑制することができる。

また、図９の側面図に示すように、柱部材２０、２２の軸方向に対して互いの梁端部材２６が交互に配置されるように、柱部材２０、２２を対にして輸送用トラック等に積み込めば、効率よく柱部材２０、２２を積み込むことができる。すなわち、複数の柱部材２０、２２を輸送用トラック等にコンパクトに積み込み易くすることができる。図９には、柱部材２０同士の例が示されているが、柱部材２２同士や、柱部材２０と柱部材２２の場合においても、同様にして効率よく積み込むことができる。

さらに、本実施形態の柱梁構造１２では、図２で示した梁部材１６を形成する際において、梁中央部材２８の端部に梁端部材２６の端部を接合する煩雑な作業を工場や現場内加工ヤード等で行わなくてよい。これにより、工場や現場内加工ヤード等でのファブリケーターの作業負担を減らすことができる。梁中央部材２８の端部に梁端部材２６の端部を溶接により直接接合する場合、梁中央部材２８の上フランジ４６、下フランジ４８、及びウェブ５０と、梁端部材２６の上フランジ３０、補強プレート４２、及びウェブ３８との端面を合わせなければならないので、煩雑な作業となる。

このように、本実施形態の柱梁構造１２では、梁部材１６の形成において必須であり且つ煩雑な作業となる、梁端部材２６と梁中央部材２８の接合作業を現場で行うことにより、工場や現場内加工ヤード等でのファブリケーターの作業負担を減らして生産性を向上させることができる。これにより、昨今の建設需要の増加に伴って工場からの製品の供給が追い付かなかったり、製作途中の製品が工場敷地を圧迫したりする状況を解消することが期待できる。また、これに伴って、柱部材２０、２２に梁端部材２６を設けた状態で搬送する必要が出てくるが、梁端部材２６を一方向のみへ跳ね出して柱部材２０、２２に設けることによって、輸送効率が損なわれるのを抑制することができる。

また、本実施形態の柱梁構造１２では、図２、及び図３（ｂ）に示すように、梁部材１６の形成において、梁中央部材２８が連結プレート４４を介して梁端部材２６に接合されるので、梁端部材２６の端面に対して梁中央部材２８の端面がずれて配置された場合でも、このずれを連結プレート４４により吸収して、梁端部材２６の端部と梁中央部材２８の端部を接合することができる。すなわち、現場での梁部材１６の施工効率を向上させることができる。

さらに、本実施形態の柱梁構造１２では、図６（ａ）、（ｃ）、図７（ａ）、及び図８（ａ）に示すように、建てられた柱部材２０、２２から梁端部材２６が跳ね出して設けられている状態で、梁端部材２６と梁中央部材２８の接合作業が行われるので、作業員が梁端部材２６に載って（跨って）梁端部材２６と梁中央部材２８の接合作業を行うことができる。これにより、施工に必要な吊り足場の設置個所を減らすことができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、梁端部材２６の端部に連結プレート４４を溶接接合した後に、連結プレート４４に梁中央部材２８の端部を溶接接合した例を示したが、梁中央部材２８の端部に連結プレート４４を溶接接合した後に、連結プレート４４に梁端部材２６の端部を溶接接合してもよい。また、工場や現場内加工ヤード等で連結プレート４４を梁端部材２６の端部や梁中央部材２８の端部に予め溶接接合しておいてもよい。

また、本実施形態では、図２、４に示すように、梁中央部材２８、５４と梁端部材２６、５２を溶接により接合した例を示したが、他の方法によって梁中央部材２８、５４と梁端部材２６、５２を接合してもよい。例えば、連結プレート４４を介さないで梁中央部材２８と梁端部材２６を溶接により直接接合してもよいし、連結プレートを介して梁中央部材５４と梁端部材５２を溶接により接合してもよい。また、例えば、図１０の側面図に示すように、スプライスプレート７０、７２、ボルト７４、及びナット７６を用いて、梁中央部材２８、５４と梁端部材２６、５２をボルト接合してもよい。また、例えば、図１１の側面図に示すように、スプライスプレート７２、ボルト７４、及びナット７６（不図示）を用いて、梁中央部材２８、５４のウェブ５０、６８と、梁端部材２６、５２のウェブ３８、６０とのみをボルト接合すれば（梁中央部材２８、５４の上フランジ４６、６４と、梁端部材２６、５２の上フランジ３０、５６、及び梁中央部材２８、５４の下フランジ４８、６６と、梁端部材２６、５２の補強プレート４２、６２は接合しない）、ピン接合の形式を構成することができる。

さらに、本実施形態では、梁部材１６、１８を変断面梁とした例を示したが、例えば、梁部材１６、１８は、梁端部材２６、５２と梁中央部材２８、５４の梁成（断面）が同じ梁でもよい。また、例えば、梁端部材２６、５２と梁中央部材２８、５４の鋼材種を異ならせてもよい。

また、本実施形態では、梁部材１６、１８を鋼製の部材としたが、梁部材１６、１８は、プレキャストコンクリート製等の他の構造の部材であってもよい。すなわち、本実施形態では、柱梁構造１２を鉄骨造とした例を示したが、柱梁構造１２は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模のものであってもよい。

さらに、本実施形態では、梁端部材２６を一方向のみへ跳ね出して柱部材２０、２２に設けた例を示したが、梁端部材２６は、交差する二方向のみへ跳ね出して柱部材２０、２２に設けてもよい。この場合、梁端部材２６は、直交する二方向のみへ跳ね出して柱部材２０、２２に設けるのが好ましい。

梁端部材２６を交差する二方向のみへ跳ね出して柱部材２０、２２に設けた場合においても、図１２の斜視図に示すように、柱部材２０、２２の軸方向に対して互いの梁端部材２６が交互に配置されるように、柱部材２０、２２を対にして輸送用トラック等に積み込めば、効率よく柱部材２０、２２を積み込むことができる。すなわち、複数の柱部材２０、２２を輸送用トラック等にコンパクトに積み込み易くすることができる。図１２には、柱部材２０同士の例が示されているが、柱部材２２同士や、柱部材２０と柱部材２２の場合においても、同様にして効率よく積み込むことができる。

また、本実施形態では、柱梁構造の構築方法の一例として、図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）、（ｂ）、及び図８（ａ）、（ｂ）に示す施工手順を説明したが、他の手順によって柱梁構造１２を構築してもよい。例えば、最初に、一番左側の１スパンの柱梁架構を最上階まで組み上げ、その後、１スパンずつ順次右へ柱梁架構を組み建てていくようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１２柱梁構造
１８梁部材
２０、２２柱部材
２６梁端部材
２８梁中央部材
４０仕口部
４４連結プレート（板部材）

Claims

鋼製の梁端部材が一方向だけに跳ね出して接合された、又は鋼製の梁端部材が互いに交差する二方向だけに跳ね出して接合された鋼製の柱部材と、
両端部が対向配置されて前記梁端部材の端部に接合される鋼製の梁中央部材と、
両端部が前記柱部材の仕口部に接合される鋼製の梁部材と、
を有する柱梁構造。
前記梁端部材の端部と前記梁中央部材の端部は、板部材を介して接合される請求項１に記載の柱梁構造。
鋼製の梁端部材が一方向だけに跳ね出して接合された、又は鋼製の梁端部材が互いに交差する二方向だけに跳ね出して接合された鋼製の柱部材を建てる工程と、
鋼製の梁中央部材の両端部を前記梁端部材の端部に対向配置して接合する工程と、
鋼製の梁部材の両端部を前記柱部材の仕口部に接合する工程と、
を有する柱梁構造の構築方法。