JP6946350B2 - 積み重ね式の構造用鋼壁トラスを用いた多層階建物構築方法 - Google Patents
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Description
・多種多様な建物を構築できる。
・個々のカスタマイズが容易である。
・建築方法が公知であり、広く受け入れられている。
・下請け業者及び作業者を広く一般に得られる。
建築における改良は、壁構築のブレース付きフレーム方法を教示している仏国特許第1,174,724号明細書と、建物の前側から後側にわたるブレース付きフレームを使用する建築モジュールの予備組立を教示している米国特許第6,625,937号明細書とを含む。最後に、米国特許第8,234,827号明細書が、現場打ちスラブ床を縣架するために特別なブラケットを提供するブレース付きフレーム軽量鉄骨鋼フレーミングの使用を教示している。
伝統的なタイプの多層階建物が幾つか存在する。これらは、現場打ちコンクリートフレーム建物、プレキャストコンクリートフレーム建物、慣用的な構造用鋼の建物フレーム、慣用的な木枠の建物、及び、石造りの建造物である。
構造的見地から、壁トラス100を、ブレース付きフレーム又はモーメントフレームの何れかを用いて作製できる。ブレース付きフレームにおける剪断荷重はブレーシング部材により支持される。モーメントフレームにおける剪断荷重は、フレームの部材間の連結のモーメント量により支持される。本発明の積み重ね式壁トラス構造において、壁トラス100は、フィーレンディールトラス構造を用いて示されている。基本的なトラス技術、及び、フィーレンディールトラスの特性を以下に説明する。
コンクリートは、経時的に硬化する液体セメントと結合された粗骨材から構成された複合材料である。使用されるコンクリートの多くは、石灰系コンクリート、例えばポルトランドセメントコンクリート、又は、その他の水硬性セメントからつくられたコンクリート、例えばフォンダンである。ポルトランドセメントコンクリート(及び、その他の水硬セメントコンクリート)において、骨材を乾燥セメント及び水と混合すると、容易に成形される流体塊を形成する。セメントは、水及びその他の成分と化学的に反応して硬質マトリックスを形成し、硬質マトリックスが、全ての材料を結合させて、耐久性を有する石状材料にする。混合物中には、多くの場合、添加物(例えば、ポゾラン又は超可塑剤)が含まれて、湿潤混合物又は完成材料の物理的特性を改善する。多くのコンクリートが、引張強さを与えるために埋め込まれた補強材(鉄筋など)と共に打たれて、鉄筋コンクリートが得られる、こうしてコンクリートは、所定の型又は柱になるように打たれて、型の形状に合致し、フォームの形状に適合し、所定の位置で硬化して、耐久性を有する石状材料内に要素を固定する。
図1及び図3は、それぞれ、壁トラス100の斜視図、及び、鉛直方向に上下に積み重ねられた壁トラス1〜4の接合を示しており、積み重ねられた下側の壁トラス1は、垂直方向に積み重ねられた壁トラス2に隣接しており、積み重ねられた上側の壁トラス3は、垂直に積み重ねられた壁トラス4に隣接している。この図においては、壁トラス1〜4のスチール部材が見えるように外壁カバーを排除して示している。積み重ね式壁トラス構造において、建物は、実際、積み重ねられた構造の鋼トラスのセットであり、鉛直方向に積み重ねられた個々の柱を使用しない。積み重ね式壁トラス構造の多層階建物の設計は、鉛直に積み重ねられた壁トラス1〜4の壁を形成するのであり、個々のスチール又はコンクリート製の柱フレーミング部材を形成するのではない。こうして得られる多層階建物は、三次元配列で相互連結された複数の壁トラスであり、空間容積を包囲するための複数の多層階外壁と、複数の内部構造仕切りとの両方を形成する。複数の内部構造仕切りは互いに連結され、また、外壁に、少なくとも2つの平坦な層にて連結され、それにより、内部構造仕切りが相互連結されている外壁への水平方向の支持を提供する。
図6及び図7は、床モジュール161,162の詳細を示す。各床モジュール(例えば、161)は、平行に向けられた複数の離間された床根太(例えば、床根太164)から成り、それらの内部に複数のカットアウト164A(図7)が形成されている。これらのカットアウトを通して、ユーティリティを配設できる。床モジュール161,162は、床板161A,162Aのための支持体であり、床板161A,162Aは、床材(例えばトッピングスラブ1031(図10に示す))のための基板を提供している。また、図6は、基礎壁170,171の設置と、基礎壁170,171内に、基礎埋め込みプレートボルトが埋め込まれ、これらのプレートボルトの上部が、嵌合部材(本文以下、総称して「嵌合アンカー」)に取り付けられている様子を示している。これに関しては、後述する。床板モジュール161,162は、それぞれの床板161A,162Aと共に、包囲空間A,Bの床棚上に設置される。
図10は、典型的な積み重ね式壁トラスの2つのセット(壁トラス1−3、及び、壁トラス1003−1004)間のジョイントの断面を示す。また、図10は、トッピングスラブ1031も示している。トッピングスラブ1031は、床モジュール161の上に現場打ちされ、そしてまた、床棚1021,1022の縁部と壁トラス1,1003との間の間隙(流体受け入れポケット)の充填もしている。また、図10は、好ましい実施形態にて用いられる、薄いコンクリートの外壁パネル1041,1042も示している。この薄いコンクリート外壁パネル1041,1042は、壁トラス3,1が建物に設置される前に壁トラス3,1に固定され、この外壁パネル1041,1042は、外装状態で壁トラス3,1の外側にあり、薄いコンクリート壁パネル1013〜1016は、壁トラス3,1,1003,1004上で使用されて、多層階建物において、必要に応じて防火及び防音用の内部セパレーションとして機能する。
図12は、平行に向けられた慣用的な屋根根太梁1221のセットを備えた典型的な屋根設置を、屋根シース1222の一部を除去した状態で示している。屋根は、多層階建物の最上階に、壁トラス1201〜1204及びそれらの床モジュール1211〜1213に連結されるように慣用的な技術を用いて取り付けられ得る。また、屋根は、任意の形態及び仕上げの屋根であってよい。
図11A〜図11Fは、多層階建物の慣用的な現場打ちコンクリートの基礎170及び171(図6)から、現場打ちコンクリートに支持され且つ取り付けられなければならない精密寸法の枠組みシステムに移行するために使用され得る機構を示す。現場打ちコンクリート、又は、コンクリートに埋め込まれた埋め込み物の最終的な仕上げ寸法を正確に制御することは、殆ど不可能である。精密寸法の壁トラスには、壁トラスの、各壁トラス柱における基礎への取り付け点での対応する精度が要求される。一般的に、現場打ちコンクリートに溶接プレートを、建設の後続段階のための取り付け点として埋め込む。図11は、新規の溶接プレート1111Aを含むアンカー部材を示しており、このアンカー部材は中心に穴が開けられており、ねじ付きのスチールロッド1111B又はボルトが溶接プレート1111Aに、ロッド1111Bのねじ付き部を上方に延在させて取り付けられている。この構成において、ねじ付きスチールロッド1111Bが取り付けられた溶接プレート1111Aをコンクリート内に、コンクリート注入中に埋め込むことができ、埋め込みスタッドが溶接プレート1111Aをねじボルト1111Bにより堅固に固定する。何れのミスアライメントも簡単に修正するために、嵌合部材1111Cが、一端に溶接された穴を有する平坦なプレート1111Qを有し得る。
本発明の積み重ね式壁トラス構造、及び、多層階建物の構築におけるその使用は、伝統的な多層階建物建築方法とは異なる。これは、プレハブ式のモジュール型トラス壁要素を使用することによるものであり、これらのトラス壁要素は、三次元で相互連結されて、建物建築の迅速な完成を、伝統的な多層階建物の建設において見られるよりも改良された品質で可能にする。更に、床モジュール及びキッチンモジュールを含む追加のモジュール式要素を壁トラスに補完して、迅速かつ効率的に達成され得る建物建築の完全なモジュールプログラムを生成する。この結果得られる建造物は、実際、伝統的な、重い、個々の積み重ね柱及び梁を使用しない、構造用鋼フレームである。何故なら、鉛直壁トラスが、壁トラスの設計構造及び鉛直方向組立により、小型の連続鉛直スチール要素を形成し、これにより、建物の構築が、個々の重いスチール柱及び梁の積み重ねではなく、壁トラスを積み重ねる工程になるからである。内部の壁トラス柱嵌合部材を、各壁トラスの底部から吊り出させて、又は、下の階の上部から突き出させて配置でき、これにより、壁トラスが、その下に設置された壁トラスの上部にほぼ完璧に配置されることを可能にする。
101〜105 鉛直部材
111〜114 壁トラス梁
121〜124 壁トラス梁
131〜135 嵌合部材
141〜144 床棚
151〜154 フレーミング部材
160 外壁パネル
161,162 床モジュール
164 床根太
164A,164B 床板
165,166 配管
170 内壁パネル
331〜337 床棚
341〜350 壁トラス嵌合部材
1021,1022 床棚
1111A 溶接プレート
1111B ねじボルト
1111C 嵌合部材
1221 屋根
Claims (12)
- 床を支持するための床棚を有する多層階建物を構築する方法において、
各壁トラスが複数の鉛直部材から成り、当該鉛直部材のうち隣り合う前記鉛直部材がその上部にて、上部水平梁により相互連結され、当該上部水平梁が、隣り合う鉛直部材間の空間を跨ぎ、且つ、前記鉛直部材の対向する側部に連結され、前記相互連結が、曲げモーメントを伝達でき且つ曲げモーメントに抵抗できる固定されたジョイントによりなされ、前記壁トラスの少なくとも2つの鉛直部材が中空柱を含む壁トラスを組み立てるステップと、
前記多層階建物の少なくとも2つのフロアに関して、
嵌合部材を、既存の壁トラスの前記鉛直部材の前記中空柱に挿入するステップであって、前記嵌合部材が挿入された前記中空柱の上部の真上に前記嵌合部材を突出するステップと、
上階の床モジュールを配置するための平坦な面を有する床棚を、既存の壁トラスの前記上部水平梁の上の全長に沿って取り付け、前記多層階建物の内部空間に向けて水平方向に延在するステップと、
追加の壁トラスを、既存の壁トラスの上に積み重ねるステップであって、当該積み重ねが、前記追加の壁トラスの前記鉛直部材の前記中空柱の底部を、前記既存の壁トラスの前記鉛直部材の前記嵌合部材の上に配置するステップと、
を含む床支持用床棚を有する多層階建物構築方法。 - 更に、前記複数の壁トラスの前記嵌合部材を、前記複数の壁トラスの嵌合すべき鉛直部材に溶接して、固定されたジョイントを作成するステップを含む、請求項1に記載の床支持用床棚を有する多層階建物構築方法。
- 更に、前記嵌合部材と、当該嵌合部材が挿入される前記中空柱とに、所定量の材料を充填するステップを含み、当該材料が固体塊を形成して固定されたジョイントを作成する、請求項1に記載の床支持用床棚を有する多層階建物構築方法。
- 更に、複数の床根太を、対向する壁トラス間の前記床棚に沿って予め決められた間隔で配置するステップと、
対向する壁トラス間の前記複数の床根太の上に床板を設置するステップと、を含む、請求項1に記載の床支持用床棚を有する多層階建物構築方法。 - 更に、床スラブを前記床板上に、前記対向する壁トラス間の空間を覆うように打つステップを含む請求項4に記載の床支持用床棚を有する多層階建物構築方法。
- 更に、プレハブ式の床モジュールを、対向する壁トラス間の前記床棚の上に配置するステップを含み、前記プレハブ式の床モジュールが前記壁トラス間にのみ延在する、請求項1に記載の床支持用床棚を有する多層階建物構築方法。
- 床を支持するための床棚を有する多層階建物であって、
複数の壁トラスが三次元マトリックスで相互連結され、それにより、空間容積を包囲するための複数の多層外壁、及び、複数の内部構造仕切りの両方を形成し、当該内部構造仕切りが、互いに連結され且つ少なくとも2つの平坦な面において前記外壁に連結され、それにより、前記内部構造仕切りが相互連結されている前記外壁への水平方向の支持が提供される多層階建物において、
前記壁トラスのそれぞれが、
複数の鉛直部材から成る壁トラスを含み、当該鉛直部材のうち隣り合う前記鉛直部材がその上部にて上部水平梁により相互連結され、前記上部水平梁が隣り合う前記鉛直部材間の空間を跨ぎ、且つ、前記鉛直部材の対向する側部に連結され、前記壁トラスの少なくとも2つの前記鉛直部材が中空柱を含むことと、
前記多層階建物の少なくとも2つのフロアに関して、
嵌合部材を含み、各嵌合部材が既存の壁トラスの前記中空柱の上端に挿入可能であることと、
既存の壁トラスの前記上部水平梁の上の全長に沿って取り付ける床棚を含み、各床棚が前記多層階建物の内部空間に向けて水平方向に延在し、上階の床モジュールを配置するための平坦な面も含むことと、
既存の壁トラスの上に積み重ねられた追加の壁トラスを含み、前記追加の壁トラスの鉛直部材の中空柱の底部が、既存の壁トラスの前記鉛直部材の嵌合部材の上に配置されることと、
を含む、床支持用床棚を有する多層階建物。 - 更に、固定されたジョイントを作成するために、前記複数の壁トラスの前記鉛直部材を前記複数の壁トラスの嵌合部材に固定するための溶接部を含む、請求項7に記載の床支持用床棚を有する多層階建物。
- 更に、前記壁トラスの嵌合部材内と、当該嵌合部材が挿入される中空柱内とに挿入されるジョイント材料を含み、当該ジョイント材料が固体塊を形成して、前記複数の壁トラスと基礎との間に固定されたジョイントを作成する、請求項7に記載の床支持用床棚を有する多層階建物。
- 更に、前記床棚の上に設置された複数の床根太を備え、当該床根太が、積み重ねられた壁トラスから前記多層階建物の内部へと対向する壁トラス間の空間を跨ぐように水平方向に延在することと、
対向する壁トラス間の前記複数の床根太の上に床板を備えることと、を含む請求項7に記載の床支持用床棚を有する多層階建物。 - 更に、対向する壁トラス間の空間を覆うために前記床板の上に打たれた床スラブを備える、請求項10に記載の床支持用床棚を有する多層階建物。
- 対向する壁トラス間の前記床棚の上に配置された複数のプレハブ式の床モジュールを備え、当該プレハブ式の床モジュールが前記対向する壁トラス間のみに延在する、請求項7に記載の床支持用床棚を有する多層階建物。
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