JP7281165B2

JP7281165B2 - 柱梁架構および骨組

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Publication number: JP7281165B2
Application number: JP2018229312A
Authority: JP
Inventors: 孝昭山本
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Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2038-12-06
Also published as: JP2020090863A

Description

本発明は、建築物に用いられる柱梁架構および骨組に関する。

従来、梁および柱を備える柱梁架構を含む建築物の骨組が知られており、そのような建築物には、耐震性の向上が常に期待されており、近年ますますその要求が高まっている。

そこで、建築物に用いられる柱梁架構を補強して、建築物の耐震性の向上を図ることが検討されている。

例えば、基礎コンクリートに埋設される梁部材と、天井梁を構成する梁部材と、それら２つの梁部材の間に配置され、各梁部材に結合される２つの鉄骨柱と、２つの鉄骨柱間を結合する横梁と、鉄骨柱と梁部材または横梁とを連結する複数のブレースとを備える鉄骨組壁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

そのような鉄骨組壁において、横梁は、鉄骨柱の高さ方向中間部分に固着される連結金具に、ボルトナットなどの締結具により締結固定され、各ブレースは、鉄骨柱または梁に固着される連結金具に、ボルトナットなどの締結具により締結固定されている。

特開平９－１６５９３７号公報

しかし、特許文献１に記載の鉄骨組壁では、横梁およびブレースが、鉄骨柱または梁に設けられる連結金具に締結具により締結固定されているので、部品点数の低減には限度がある。

また、特許文献１に記載の鉄骨組壁では、横梁と梁部材との間に複数のブレースが位置しているので、横梁と梁部材との間に窓などの構成を設けることが困難であり、建築物の設計の自由度が低下するという不具合がある。

一方、複数のブレースを除去すれば、部品点数を低減でき、建築物の設計の自由度の向上を図ることができるが、鉄骨組壁の剛性が低下し、建築物の耐震性を十分に確保できない。

本発明は、部品点数を低減できるとともに、建築物の設計の自由度の向上を図ることができ、かつ、建築物の耐震性の向上を図ることができる柱梁架構および骨組を提供する。

本発明［１］は、所定方向に延び、前記所定方向と直交する直交方向に互いに間隔を空けて配置される第１梁および第２梁であって、第１梁および第２梁のうち、いずれか一方が所定階の床梁を構成し、いずれか他方が所定階の天井梁を構成する第１梁および第２梁と、前記第１梁と前記第２梁との間において、前記直交方向に延び、前記所定方向に互いに間隔を空けて配置される第１柱および第２柱であって、前記第１梁および前記第２梁に連結される第１柱および第２柱と、前記第１梁と前記第２梁との間の間隔の略中央において、前記第１梁および前記第２梁と平行となるように前記第１柱および前記第２柱を連結する補強材と、を備え、前記補強材の両端部は、前記第１柱および前記第２柱に溶接されている、柱梁架構を含む。

本発明［２］は、上記［１］に記載の柱梁架構を複数備える、建築物の骨組を含む。

本発明の柱梁架構および骨組では、補強材が第１梁と第２梁との間の間隔の略中央に位置し、補強材の両端部が第１柱および第２柱に溶接されているので、補強材を固定するための固定具（例えば、連結金具や締結具など）を別途用いることなく、補強材を第１柱および第２柱に固定でき、かつ、補強材と第１梁または第２梁との間に他の補強構造（例えば、ブレースなど）を設けることなく、柱梁架構の剛性を十分に確保できる。

そのため、部品点数の低減を図ることができながら、柱梁架構に外力が作用したときに、柱梁架構が変形することを抑制でき、柱梁架構に生じる応力の低減を図ることができる。その結果、柱梁架構を用いる建築物の耐震性の向上を図ることができる。また、補強材と第１梁または第２梁との間に補強部材を設ける必要がないので、建築物の設計の自由度の向上を図ることができる。

図１は、本発明の柱梁架構の第１実施形態を示す正面図である。図２は、本発明の柱梁架構の第２実施形態を示す正面図である。図３は、図２に示す柱梁架構を用いる建築物の骨組の平面図である。図４は、図３に示す建築物の骨組の背面図である。

１．第１実施形態
図１に示すように、第１実施形態に係る柱梁架構１は、例えば、建築物の壁内において、骨組に組み込むことができ（図４参照）、建築物の所定の単一階の骨組に利用される。柱梁架構１は、第１梁２と、第２梁３と、第１柱４と、第２柱５と、補強材６とを備える。

なお、以下の説明において、柱梁架構１の方向に言及するときには、柱梁架構１が建築物の骨組に組み込まれた状態を上下の基準とする。すなわち、図１の紙面左右方向が、所定方向の一例としての水平方向であり、図１の紙面上下方向が、所定方向と直交する直交方向の一例としての上下方向である。また、図１の紙面上方が上方であり、紙面下方が下方である。

第１梁２および第２梁３のそれぞれは、水平方向に延びる。第１梁２および第２梁３は、それらの延びる方向（水平方向）と直交する上下方向に互いに間隔を空けて配置される。第１実施形態において、第１梁２は、所定階の床梁を構成し、第２梁３は、所定階の天井梁を構成する。第２梁３は、第１梁２に対して上方に間隔を空けて配置され、上下方向に投影したときに、第１梁２と完全に重なる（一致する）。第１梁２および第２梁３のそれぞれは、例えば、公知の鉄骨部材から構成される。鉄骨部材として、例えば、Ｈ型鋼、溝型鋼、角型鋼管などが挙げられ、好ましくは、Ｈ型鋼が挙げられる。

第１梁２および第２梁３のそれぞれの延びる方向の寸法は、例えば、６０ｃｍ以上、例えば、３００ｃｍ以下、好ましくは、２００ｃｍ以下である。また、第１梁２および第２梁３のそれぞれの幅方向（延びる方向および上下方向の両方と直交する方向）の寸法は、例えば、１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下である。また、第１梁２および第２梁３のそれぞれの上下方向の寸法は、例えば、１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下である。また、上下方向における第１梁２と第２梁３との間の間隔は、例えば、２００ｃｍ以上４００ｃｍ以下である。

第１柱４および第２柱５は、第１梁２および第２梁３の間において、水平方向（第１梁２の延びる方向）に互いに間隔を空けて配置される。第１柱４および第２柱５のそれぞれは、上下方向に延びる。第１柱４および第２柱５は、第１梁２および第２梁３の水平方向の両端部近傍に配置される。但し、第１柱４は、第１梁２の延びる方向において、第１梁２および第２梁３の一端面よりも内側に位置し、第２柱５は、第１梁２の延びる方向において、第１梁２および第２梁３の他端面よりも内側に位置する。第１柱４および第２柱５のそれぞれは、例えば、上記の鉄骨部材から構成され、好ましくは、Ｈ型鋼から構成される。

第１柱４および第２柱５のそれぞれの上下方向の寸法の範囲は、例えば、第１梁２と第２梁３との間の間隔の範囲と同じである。また、第１柱４および第２柱５のそれぞれの幅方向の寸法の範囲は、例えば、第１梁２および第２梁３のそれぞれの幅方向の寸法の範囲と同じである。また、水平方向（第１梁２の延びる方向）における第１柱４と第２柱５と間の間隔は、例えば、４０ｃｍ以上、例えば、２８０ｃｍ以下、好ましくは、１８０ｃｍ以下である。

このような第１柱４および第２柱５は、第１梁２および第２梁３に連結される。より具体的には、第１柱４および第２柱５の下端部は、第１梁２に接合され、第１柱４および第２柱５の上端部は、第２梁３に接合される。

柱（第１柱４または第２柱５）と梁（第１梁２または第２梁３）との接合方法は、特に制限されず、例えば、ピン接合、剛接合（例えば、溶接接合、高力ボルト接合など）などが挙げられる。このような柱と梁との接合方法のなかでは、好ましくは、剛接合が挙げられる。

補強材６は、上下方向における第１梁２と第２梁３との間の間隔の略中央において、第１梁２および第２梁３と平行となるように、第１柱４および第２柱５を連結する。より具体的には、補強材６は、第１梁２と第２梁３との間の上下方向の間隔の中央から、±５０ｃｍの範囲内に位置する。

補強材６は、第１梁２の延びる方向（水平方向）に延びる。補強材６は、例えば、上記の鉄骨部材から構成され、好ましくは、Ｈ型鋼から構成される。

補強材６の延びる方向の寸法の範囲は、例えば、第１柱４と第２柱５と間の間隔の範囲と同じである。また、補強材６の幅方向の寸法の範囲は、例えば、第１梁２および第２梁３のそれぞれの幅方向の寸法の範囲と同じである。また、補強材６の上下方向の寸法は、例えば、第１梁２および第２梁３のそれぞれの上下方向の寸法の範囲と同じである。

このような補強材６は、第１柱４および第２柱５に溶接により連結される。より具体的には、補強材６の一端部は、第１柱４に溶接され、補強材６の他端部は、第２柱５に溶接される。このような溶接方法は、特に制限されず、例えば、アーク溶接、抵抗溶接、ガス溶接などが挙げられる。これによって、補強材６は、第１柱４および第２柱５と一体となるように剛接合される。
２．第２実施形態
第１実施形態に係る柱梁架構１は、図１に示すように、建築物の所定の単一階の骨組に利用できるが、図２に示すように、複数の柱梁架構１を一体に形成して、建築物の複数階の骨組に一括して利用できる柱梁架構ユニット１０として構成することもできる。

第２実施形態に係る柱梁架構ユニット１０において、上記した第１実施形態で説明した部材と同様の部材には同様の符号を付し、その説明を省略する。

柱梁架構ユニット１０は、第１実施形態の柱梁架構１に相当する架構構造を複数備えている。それら複数の柱梁架構１は、柱梁架構ユニット１０において、上下方向に互いに並ぶように配置され、互いに連結されている。なお、柱梁架構ユニット１０における柱梁架構１の個数は、特に制限されないが、第２実施形態では、便宜上、柱梁架構ユニット１０が３つの柱梁架構１を有する態様について詳述する。すなわち、柱梁架構ユニット１０において、具体的には、３つの柱梁架構１が上下方向に並ぶように配置されている。

以下において、柱梁架構ユニット１０における３つの柱梁架構１を区別する場合、３つの柱梁架構１のうち、最も下側の柱梁架構１を、建築物の１階部分に対応する第１柱梁架構１Ａとし、第１柱梁架構１Ａの上側に隣接する柱梁架構１を、建築物の２階部分に対応する第２柱梁架構１Ｂとし、最も上側の柱梁架構１を、建築物の３階部分に対応する第３柱梁架構１Ｃとする。

このような柱梁架構ユニット１０において、互いに隣接する柱梁架構１は、梁（第１梁２または第２梁３）を共有する。

具体的には、第１柱梁架構１Ａと第２柱梁架構１Ｂとは、それらの間に位置する梁を共有しており、それらに共有される梁は、第１柱梁架構１Ａにおける第２梁３Ａであるともに、第２柱梁架構１Ｂにおける第１梁２Ｂである。また、第２柱梁架構１Ｂと第３柱梁架構１Ｃとは、それらの間に位置する梁を共有しており、それらに共有される梁は、第２柱梁架構１Ｂにおける第２梁３Ｂであるともに、第３柱梁架構１Ｃにおける第１梁２Ｃである。

なお、このような柱梁架構ユニット１０の上下方向の寸法は、後述する建築物に応じて適宜変更されるが、例えば、６ｍ以上、例えば、１４ｍ以下、好ましくは、９ｍ以下である。

３．建築物の骨組
次に、図３および図４を参照して、柱梁架構を用いる建築物の骨組２０について説明する。柱梁架構が用いられる建築物は、特に制限されないが、好ましくは、３階以下の低層建築物である。そこで、以下では、柱梁架構ユニット１０が用いられる３階建の建築物の骨組２０について説明する。

図３に示すように、骨組２０は、建築物の背面側の壁の骨組である第１壁骨組２０Ａと、建築物の正面側の壁の骨組である第２壁骨組２０Ｂと、建築物の１対の側壁の骨組である第３壁骨組２０Ｃおよび第４壁骨組２０Ｄと、建築物の内部を仕切る仕切壁の骨組である第５壁骨組２０Ｅとを備える。

それら壁骨組（第１壁骨組２０Ａ～第５壁骨組２０Ｅ）のそれぞれは、複数の柱梁架構ユニット１０（複数の柱梁架構１）を含んでいる。そこで、複数の壁骨組のうち、壁骨組の一例として第１壁骨組２０Ａについて詳細に説明し、その他の壁骨組の説明を省略する。

図４に示すように、第１壁骨組２０Ａは、第１隅柱２２と、第２隅柱２３と、複数（４つ）の柱梁架構ユニット１０と、複数の第１連結部材２４と、複数の第２連結部材２５とを備える。

第１隅柱２２および第２隅柱２３のそれぞれは、骨組２０の隅部に位置しており（図３参照）、骨組２０の１階部分から３階部分まで上下方向に延びる通し柱である。第１隅柱２２および第２隅柱２３は、水平方向に互いに間隔を空けて配置される。第１隅柱２２および第２隅柱２３のそれぞれは、例えば、上記の鉄骨部材から構成され、好ましくは、角型鋼管から構成される。

複数（４つ）の柱梁架構ユニット１０は、第１隅柱２２および第２隅柱２３の間において、互いに間隔を空けて配置される。複数の柱梁架構ユニット１０は、すべて同一の構成を有する。複数の柱梁架構ユニット１０のそれぞれは、第１梁２の延びる方向が、第１隅柱２２および第２隅柱２３が互いに向かい合う水平方向と一致するように配置される。

具体的には、複数の柱梁架構１は、建築物の大きさに応じて、水平方向に複数（４つ）並び、上下方向に複数（３つ）並ぶように、整列配置されている。

複数の第１連結部材２４は、複数の柱梁架構ユニット１０のうち、互いに隣り合う柱梁架構ユニット１０の梁（第１梁２または第２梁３）を連結する。複数の第１連結部材２４のそれぞれは、第１梁２の延びる方向（水平方向）に沿って延びる。各第１連結部材２４は、例えば、上記の鉄骨部材から構成され、好ましくは、Ｈ型鋼から構成される。

また、各第１連結部材２４の両端部は、梁（第１梁２または第２梁３）と接合される。第１連結部材２４の接合方法は、特に制限されず、例えば、ピン接合、剛接合（例えば、溶接接合、高力ボルト接合など）などが挙げられる。

複数の第２連結部材２５は、複数の柱梁架構ユニット１０のうち最も外側に位置する柱梁架構ユニット１０の梁（第１梁２または第２梁３）と、隅柱（第１隅柱２２または第２隅柱２３）とを連結する。複数の第２連結部材２５のそれぞれは、第１梁２の延びる方向（水平方向）に沿って延びる。各第２連結部材２５は、例えば、上記の鉄骨部材から構成され、好ましくは、Ｈ型鋼から構成される。

また、各第２連結部材２５の両端部は、梁（第１梁２または第２梁３）および隅柱（第１隅柱２２または第２隅柱２３）と接合される。第２連結部材２５の接合方法は、特に制限されず、例えば、ピン接合、剛接合（例えば、溶接接合、高力ボルト接合など）などが挙げられる。

このような骨組２０は、複数の第１梁２、複数の第１連結部材２４および複数の第２連結部材を含む下端部が基礎コンクリートに埋設されることにより、建築物の基礎に支持される。

４．作用効果
図１および図２に示すように、柱梁架構１では、補強材６が第１梁２と第２梁３との間の間隔の略中央に位置し、補強材６の両端部が第１柱４および第２柱５に溶接されている。

そのため、補強材６を固定するための固定具（例えば、連結金具や締結具など）を別途用いることなく、補強材６を第１柱４および第２柱５に固定でき、かつ、補強材６と第１梁２または第２梁３との間に他の補強構造（例えば、ブレースなど）を設けることなく、柱梁架構１の剛性を十分に確保できる。つまり、柱梁架構１は、好ましくは、補強材６以外の補強構造を備えない。

その結果、部品点数の低減を図ることができながら、柱梁架構１に外力（具体的には、曲げモーメント）が作用したときに、柱梁架構１が変形することを抑制でき、柱梁架構１に生じる応力の低減を図ることができる。よって、柱梁架構１を用いる建築物の耐震性の向上を図ることができる。また、補強材６と第１梁２または第２梁３との間に補強部材を設ける必要がないので、建築物の設計の自由度の向上を図ることができる。

とりわけ、柱梁架構１では、従来の横梁やブレースなどの座屈止めとは異なり、第１柱４および第２柱５の間の上下方向略中央において、１本の補強材６が第１柱４および第２柱５に溶接されているので、耐震性の向上を図ることができながら、補強材６の上側または下側に窓などの開口構造を設けることができる。

そして、柱梁架構１を複数備える柱梁架構ユニット１０を備える骨組２０が採用される建築物では、同規格の柱梁架構１を複数備えるため、工期の短縮を図りつつ、画一的に耐震性の向上を図ることができる。

１柱梁架構
２第１梁
３第２梁
４第１柱
５第２柱
６補強材
１０柱梁架構ユニット

Claims

建築物における１つの壁の骨組に対して複数備えられる柱梁架構であり、
所定方向に延び、前記所定方向と直交する直交方向に互いに間隔を空けて配置される第１梁および第２梁であって、第１梁および第２梁のうち、いずれか一方が所定階の床梁を構成し、いずれか他方が前記所定階の天井梁を構成する第１梁および第２梁と、
前記第１梁と前記第２梁との間において、前記直交方向に延び、前記所定方向に互いに間隔を空けて配置される第１柱および第２柱であって、前記第１梁および前記第２梁に連結される第１柱および第２柱と、
前記第１梁と前記第２梁との間の間隔の略中央において、前記第１梁および前記第２梁と平行となるように、互いに隣り合う前記第１柱および前記第２柱を連結する補強材と、を備え、
前記補強材は、前記第１梁と前記第２梁との間の間隔の略中央において、１つのみ配置され、
前記補強材の両端部は、前記第１柱および前記第２柱に溶接されていることを特徴とする、柱梁架構。
請求項１に記載の柱梁架構を複数備えることを特徴とする、建築物の骨組。