JP7329861B2

JP7329861B2 - 柱材、仕口、建築物、柱材の製法及び建築物の工法

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Publication number: JP7329861B2
Application number: JP2021009267A
Authority: JP
Inventors: 武司藤澤; 真隆大出
Original assignee: KABUSHIKI KAISYA SBL
Current assignee: KABUSHIKI KAISYA SBL
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2023-08-21
Anticipated expiration: 2041-01-25
Also published as: JP2022113205A

Description

本発明は、柱材、柱材と部材の仕口、柱材又は仕口を備える建築物、柱材の製法及び建築物の工法に関する。

例えば、下記特許文献１は、柱と梁の仕口を開示している。この文献には、梁を柱に接合するために、角形鋼管からなる柱材の側面にブラケットを溶接すること、及びブラケットと梁がプレートを介してボルトで固定されることが記載されている。

しかしながら、この文献に記載された技術では、梁を柱に直接接合することができず、ブラケットやプレートを多用しなければならないという不具合がある。また、この技術では、柱材の側面に突起物（ブラケット）があるため、柱材をガイドとして部材を移動させることができない。

特開２０２０－１０１０４８号公報

本発明が解決しようとする課題は、梁などの部材を柱材に直接接合できるようにすること、及び柱材の側面から突出する突起物をなくすことである。

上記課題を解決するため、本発明は、
少なくとも１つの側面に第１孔部を有する角形鋼管、
前記第１孔部と同軸上に位置する第２孔部を有し、前記第１孔部が形成された前記角形鋼管の側面の内面に密着するプレート、及び
ねじ穴が前記第２孔部と同軸上に位置するように前記プレートに溶接される溶接ナットを備え、
前記角形鋼管が、前記プレートを前記角形鋼管に栓溶接するために利用される第３孔部を有することを特徴とする柱材を提供する。
また、本発明は、
柱材を構成する角形鋼管の少なくとも１つの側面に形成される第１孔部、
前記第１孔部と同軸上に位置するように前記第１孔部が形成された前記角形鋼管の側面の内面に密着するプレートに形成される第２孔部、
ねじ穴が前記第２孔部と同軸上に位置するように前記プレートに溶接される溶接ナット、
前記柱材に接合される部材に形成される第４孔部、並びに
前記第４孔部、前記第１孔部及び前記第２孔部に挿入され、かつ前記溶接ナットと螺合するボルト
を備え、
前記角形鋼管が、前記プレートを前記角形鋼管に栓溶接するために利用される第３孔部を有することを特徴とする仕口を提供する。
また、本発明は、上記柱材又は上記仕口を備えることを特徴とする建築物を提供する。
また、本発明は、
第１孔部及び第３孔部を角形鋼管の少なくとも１つの側面に形成する工程、
第２孔部をプレートに形成する工程、
ねじ穴が前記第２孔部と同軸上に位置するように溶接ナットを前記プレートに溶接する工程、
位置決め用ボルトを前記溶接ナットに取り付ける工程、
前記プレートを前記角形鋼管の内部に挿入し、前記位置決め用ボルトを前記第１孔部に挿入する工程、
ナットを前記角形鋼管から突出する前記位置決め用ボルトに取り付ける工程、
前記ナットを締めて前記プレートを前記角形鋼管に密着させる工程、
前記第３孔部を利用して前記プレートを前記角形鋼管に栓溶接する工程、及び
前記ナット及び前記位置決め用ボルトを取り除く工程
を含むことを特徴とする柱材の製造方法を提供する。
また、本発明は、
少なくとも１つの側面に第１孔部を有する角形鋼管、
前記第１孔部と同軸上に位置する第２孔部を有し、前記第１孔部が形成された前記角形鋼管の側面の内面に密着するプレート、及び
ねじ穴が前記第２孔部と同軸上に位置するように前記プレートに溶接される溶接ナットを備え、
前記角形鋼管が、前記プレートを前記角形鋼管に栓溶接するために利用される第３孔部を有する柱材を基礎上に設置する工程、
トラス梁を基礎上で組み立てる工程、
前記柱材をガイドとして前記トラス梁を所定の高さまで上昇させる工程、及び
ボルトと前記溶接ナットを螺合して前記トラス梁を前記柱材に接合する工程
を含むことを特徴とする建築物の工法を提供する。

本発明によれば、上記構成要素を具備することによって、梁などの部材を柱材に直接接合すること、及び柱材の側面から突出する突起物をなくすことができる。

図１は、本発明の柱材の一例を示す断面図である。図２は、本発明の柱材の他の例を示す断面図である。図３は、本発明の柱材の別の例を示す断面図である。図４は、本発明の柱材の製法の一例を説明するための図である。図５は、本発明の柱材の製法の一例を説明するための図である。図６は、本発明の柱材の製法の一例を説明するための図である。図７は、本発明の柱材の製法の一例を説明するための図である。図８は、本発明の柱材の製法の一例を説明するための図である。図９は、本発明の柱材の製法の一例を説明するための図である。図１０は、本発明の柱材の製法の一例を説明するための図である。図１１は、本発明の仕口の一例を示す斜視図である。図１２は、本発明の仕口の一例を示す断面図である。図１３は、本発明の建築物の工法の一例を説明するための図である。図１４は、本発明の建築物の工法の一例を説明するための図である。図１５は、比較例１の仕口を示す断面図である。図１６は、比較例２の柱材を示す断面図である。図１７は、比較例２の柱材の製法を説明するための図である。図１８は、比較例２の柱材を示す断面図である。図１９は、比較例２の柱材を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の説明の内容に限定されるものではない。

図１に示したように、本発明の柱材１０は、角形鋼管２０、プレート３０及び溶接ナット４０を備えている。

角形鋼管２０は、第１孔部２１を有する。第１孔部２１は、角形鋼管２０の少なくとも１つの側面に形成される。第１孔部２１は、建築物の構造に対応して、例えば、図２に示したように、角形鋼管２０の４つの側面に形成されてもよいし、図３に示したように、角形鋼管２０の互いに平行な２つの側面に形成されてもよい。また、第１孔部２１は、角形鋼管２０の１つの側面に対して、直列に複数形成されてもよいし、並列に複数形成されてもよい。第１孔部２１は、溶接ナット４０と螺合するボルト５０を通すための貫通孔である。

プレート３０は、第１孔部２１が形成された角形鋼管２０の側面の内面に密着している。プレート３０は、第１孔部２１と同軸上に位置する第２孔部３１を有する。第２孔部３１は、溶接ナット４０と螺合するボルト５０を通すための貫通孔である。

溶接ナット４０は、プレート３０に溶接されている。溶接ナット４０のねじ穴４１は、第２孔部３１と同軸上に位置している。

本発明の柱材は、以下の方法で製造される。

すなわち、まず、図４に示したように、第１孔部２１及び第３孔部２２を角形鋼管２０の少なくとも１つの側面に形成する。第３孔部２２は、栓溶接に利用される丸穴である。

次に、図５に示したように、第２孔部３１をプレート３０に形成する。なお、第１孔部２１及び第３孔部２２を角形鋼管２０に形成する前に、第２孔部３１をプレート３０に形成してもよい。

次に、図６に示したように、溶接ナット４０をプレート３０の表面３０ａに溶接する。この際、溶接ナット４０は、ねじ穴４１が第２孔部３１と同軸上に位置するように配置される。

次に、図７に示したように、位置決め用ボルト６０を溶接ナット４０に取り付ける。この例では、位置決め用ボルト６０として全ねじボルトを使用している。位置決め用ボルト６０は、プレート３０の裏面３０ｂから突出するように、溶接ナット４０に取り付けられる。

次に、図８に示したように、プレート３０を角形鋼管２０の内部に挿入し、位置決め用ボルト６０を第１孔部２１に挿入する。

次に、図９に示したように、ナットを角形鋼管２０から突出する位置決め用ボルト６０に取り付ける。この例では、位置決め用ボルト６０の取り外しを容易にするために、１つの位置決め用ボルト６０に対して２つのナット（上ナット７１及び下ナット７２）を取り付けている。

次に、プレート３０の裏面３０ｂを角形鋼管２０の側面の内面に密着させるために、下ナット７２を締め付ける。これにより、プレート３０は、裏面３０ｂが角形鋼管２０の内面に密着した状態で角形鋼管２０に仮固定される。

次に、第３孔部２２を利用してプレート３０を角形鋼管２０に栓溶接する。

最後に、図１０に示したように、下ナット７２を上ナット７１に接触させた状態で下ナット７２を緩めることにより、ナット（上ナット７１及び下ナット７２）及び位置決め用ボルト６０を取り除いて柱材１０が完成する。

本発明の柱材は、溶接ナット４０が溶接されたプレート３０を角形鋼管２０の側面の内面に密着させることにより、作業者の手が届かず、また、特殊な工具を用いてもナットの回転を抑えることが困難な位置に、部材の取り付けに用いられるボルト５０と螺合するナット（溶接ナット４０）を配置することができる。プレート３０は、角形鋼管２０に密着しているため、角形鋼管２０の補強材として機能し得る。また、プレート３０は、座金の役割を果たすこともできる。

本発明の柱材によれば、梁などの部材を柱材１０に直接接合することができる。すなわち、本発明の柱材と部材の仕口は、図１１及び図１２に示したように、柱材１０を構成する角形鋼管２０の少なくとも１つの側面に形成される第１孔部２１と、第１孔部２１と同軸上に位置するように第１孔部２１が形成された角形鋼管２０の側面の内面に密着するプレート３０に形成される第２孔部３１と、ねじ穴４１が第２孔部３１と同軸上に位置するようにプレート３０に溶接される溶接ナット４０と、柱材１０に接合される部材８０に形成される第４孔部８１と、第４孔部８１、第１孔部２１及び第２孔部３１に挿入され、かつ溶接ナット４０と螺合するボルト５０を備えて構成される。したがって、従来、柱材と部材の間に介在していたブラケットやプレートが不要である。

本発明の柱材によれば、部材８０の接合に用いられるボルト５０と螺合する溶接ナット４０が角形鋼管２０の内部に配置されるため、柱材１０の側面から突出する突起物をなくすことができる。したがって、本発明の柱材を建築物に適用した場合には、以下の工法を実現することが可能になる。

すなわち、この工法では、まず、図１３に示したように、柱材１０を基礎９０の上に設置し、柱材１０に接合される部材であるトラス梁８２を基礎９０の上で組み立てる。この例では、建築物が軽量鉄骨造であるが、本発明の柱材は、重量鉄骨造の建築物にも適用可能である。また、この例では、トラス梁８２とトラス桁８３が基礎９０の上で矩形に組み合わされている。トラス梁８２及びトラス桁８３は、それぞれ、軽量形鋼からなる弦材８２ａ，８３ａ及び斜材８２ｂ，８３ｂで構成されている。この例では、トラス梁８２及びトラス桁８３の組み立てを基礎９０の上で行えるので、これらを高所で組み立てる場合と比較して、組み立てが非常に容易であり、工数も大幅に削減できる。また、資材の運搬も効率的に実施できる。さらに、基礎９０以外の場所でこれらを組み立てる場合と比較して、作業スペースを大幅に削減できる。

次に、図１４に示したように、柱材１０をガイドとしてトラス梁８２を所定の高さまで上昇させる。本発明の柱材は、柱材１０の側面から突出する突起物がないため、トラス梁８２の弦材８２ａを柱材１０に接触させながらトラス梁８２の取り付け位置までトラス梁８２を移動させることができる。この例では、柱材１０がガイドとして機能し、それにより、柱材１０とトラス梁８２との衝突を回避でき、また、移動中のトラス梁８２を水平に維持し易いため、トラス梁８２の吊り作業が格段に容易となる。また、昇降機を用いてトラス梁８２を安全に上昇させることも可能になる。

次に、ボルト５０と溶接ナット４０を螺合してトラス梁８２を柱材１０に接合する。ボルト５０は、トラス梁８２の弦材８２ａに形成される第４孔部８１、第２孔部３１及び第１孔部２１に挿入され、溶接ナット４０と螺合する（図１２参照）。

比較例

比較例１の仕口は、図１５に示したように、角形鋼管２０’の互いに平行な２つの側面に第１孔部２１’が形成される柱材１０’と、第４孔部８１’を有し、柱材１０’に接合される部材８０’と、第４孔部８１’及び第１孔部２１’に挿入されるボルト５０’と、ボルト５０’と螺合し、角形鋼管２０’の側面の外面に密着するナット１００を備えている。

比較例１の仕口では、ナット１００が角形鋼管２０’の外部に設けられているため、ボルト５０’を締めることによって、角形鋼管２０’に歪みが発生するという欠点がある。この点、本発明の仕口は、溶接ナット４０が角形鋼管２０の内部に設けられているため、ボルト５０を強く締めても角形鋼管２０に歪みが発生しないという利点がある（図１２参照）。

比較例２の柱材は、図１６に示したように、２本のリップ溝形鋼１０１，１０２を溶接して形成される管材１０３、リップ溝形鋼１０１のウェブ１０１ａに形成される第１孔部２１”、及びねじ穴４１”が第１孔部２１”と同軸上に位置するようにリップ溝形鋼１０１のウェブ１０１ａに溶接される溶接ナット４０”を備えている。

比較例２の柱材では、図１７に示したように、２本のリップ溝形鋼１０１，１０２を溶接する前に、溶接ナット４０”をリップ溝形鋼１０１のウェブ１０１ａに溶接することができるため、本発明の柱材のようにプレート３０がなくても、溶接ナット４０”を任意の位置に配置することができる。

しかしながら、リップ溝形鋼１０１，１０２は、フランジ１０１ｂ，１０２ｂやリップ１０１ｃ，１０２ｃの肉厚が薄いため、これらが変形し易く、断面形状が安定しないという問題がある。その結果、例えば、図１８及び図１９に示したように、柱材１０”の断面形状が不均一となるという欠点がある。この点、本発明の柱材は、管材が角形鋼管２０であるため、柱材１０の断面形状が均一であるという利点がある。

また、比較例２の柱材は、管材１０３が２本のリップ溝形鋼１０１，１０２を溶接して形成されるため、概して、角形鋼管と比較して、管材１０３の断面性能が低いという欠点がある。この点、本発明の柱材は、管材が角形鋼管２０であるため、２つの部材を溶接して形成される管材と比較して、断面性能が高いという利点がある。

１０柱材
２０角形鋼管
２１第１孔部
２２第３孔部
３０プレート
３１第２孔部
４０溶接ナット
４１ねじ穴
５０ボルト
６０位置決め用ボルト
７１上段ナット
７２下段ナット
８０柱材に接合される部材
８１第４孔部
８２トラス梁
８２ａ弦材
８２ｂ斜材
８３トラス桁
８３ａ弦材
８３ｂ斜材
９０基礎

Claims

少なくとも１つの側面に第１孔部を有する角形鋼管、
前記第１孔部と同軸上に位置する第２孔部を有し、前記第１孔部が形成された前記角形鋼管の側面の内面に密着するプレート、及び
ねじ穴が前記第２孔部と同軸上に位置するように前記プレートに溶接される溶接ナット
を備え、
前記角形鋼管が、前記プレートを前記角形鋼管に栓溶接するために利用される第３孔部を有することを特徴とする柱材。
柱材を構成する角形鋼管の少なくとも１つの側面に形成される第１孔部、
前記第１孔部と同軸上に位置するように前記第１孔部が形成された前記角形鋼管の側面の内面に密着するプレートに形成される第２孔部、
ねじ穴が前記第２孔部と同軸上に位置するように前記プレートに溶接される溶接ナット、
前記柱材に接合される部材に形成される第４孔部、並びに
前記第４孔部、前記第１孔部及び前記第２孔部に挿入され、かつ前記溶接ナットと螺合するボルト
を備え、
前記角形鋼管が、前記プレートを前記角形鋼管に栓溶接するために利用される第３孔部を有することを特徴とする仕口。
請求項１に記載の柱材又は請求項２に記載の仕口を備えることを特徴とする建築物。
第１孔部及び第３孔部を角形鋼管の少なくとも１つの側面に形成する工程、
第２孔部をプレートに形成する工程、
ねじ穴が前記第２孔部と同軸上に位置するように溶接ナットを前記プレートに溶接する工程、
位置決め用ボルトを前記溶接ナットに取り付ける工程、
前記プレートを前記角形鋼管の内部に挿入し、前記位置決め用ボルトを前記第１孔部に挿入する工程、
ナットを前記角形鋼管から突出する前記位置決め用ボルトに取り付ける工程、
前記ナットを締めて前記プレートを前記角形鋼管に密着させる工程、
前記第３孔部を利用して前記プレートを前記角形鋼管に栓溶接する工程、及び
前記ナット及び前記位置決め用ボルトを取り除く工程
を含むことを特徴とする柱材の製造方法。
少なくとも１つの側面に第１孔部を有する角形鋼管、
前記第１孔部と同軸上に位置する第２孔部を有し、前記第１孔部が形成された前記角形鋼管の側面の内面に密着するプレート、及び
ねじ穴が前記第２孔部と同軸上に位置するように前記プレートに溶接される溶接ナット
を備え、
前記角形鋼管が、前記プレートを前記角形鋼管に栓溶接するために利用される第３孔部を有する柱材を基礎上に設置する工程、
トラス梁を基礎上で組み立てる工程、
前記柱材をガイドとして前記トラス梁を所定の高さまで上昇させる工程、及び
ボルトと前記溶接ナットを螺合して前記トラス梁を前記柱材に接合する工程
を含むことを特徴とする建築物の工法。