WO2006080090A1 - スチールハウスの壁パネル上部補強構造 - Google Patents

スチールハウスの壁パネル上部補強構造 Download PDF

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Shigeaki Tohnai
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    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B2001/2484—Details of floor panels or slabs

Definitions

  • the present invention uses a tapping screw joint without welding or bolting a frame material and a structural face material made of a thin lightweight steel with a thickness of about 1 mm.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-70175 proposes a hold-down hardware for a load-bearing wall of a steel house that can increase the horizontal resistance in a steel house, and a portal frame structure using the same. ing.
  • the wall panels are stacked in multiple layers in the height direction, if a horizontal force such as an earthquake is applied, the overturning moment is accumulated and the axial force applied to the anchor bolts or studs on the wall panel legs is increased. Become oversized. To prevent this, the rigidity of the wall panel can be improved to reduce the deformation of the wall panel, and anchor bolts can be used to fix the wall panel to the foundation. It is possible to increase the number of doors, but such measures will affect the cost of building a steel house, and the interlayer deformation angle of the entire building will be excessive. There arises a problem that it becomes impossible to satisfy the specified limit value.
  • the present invention reduces the axial force applied to the wall panel legs when a horizontal force is applied due to an earthquake, etc., and at the same time increases the horizontal rigidity of the entire building and reduces the interlayer deformation angle.
  • the purpose is to provide a reinforcing structure for the upper part of the opening between the wall panels that makes it possible to realize a steel house structure of 3 stories or more.
  • the first invention of the present invention is a steel house wall panel upper reinforcing structure in which a reinforcing boundary beam made of a thin lightweight steel is used as a boundary beam arranged at the upper part of an opening between steel house wall panels. It is characterized by being connected together in parallel.
  • the second invention is characterized in that, in the steel house wall panel upper reinforcing structure of the first invention, both ends of the boundary beam and an end portion of the adjacent boundary beam are connected via a shear plate.
  • a reinforcing boundary beam made of thin lightweight steel is connected in parallel to the boundary beam placed at the upper part of the opening between the steel house wall panels.
  • the bending rigidity of the boundary beam can be increased, and the axial force applied to the wall panel legs when a horizontal force such as an earthquake is applied can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an upper structure of an opening between wall panels of a steel house according to the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the upper structure of the opening between the wall panels of the steel house of the present invention.
  • Fig. 3 is a diagram showing the upper structure of a wall panel of a conventional steel house.
  • Figure 4 (a) is a diagram showing the connection of the boundary beams in the prior art.
  • FIG. 4 (b) is a diagram showing the connection of the boundary beams in the embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 (a) is a schematic diagram showing a state in which a horizontal force is applied to the upper part of the wall panel of a conventional steel house.
  • Fig. 5 (b) is a diagram showing the moment distribution generated in the wall panel when a horizontal force is applied to the upper part of the wall panel of a conventional steel house.
  • FIG. 6 (a) is a schematic diagram showing a state in which a horizontal force is applied to the upper part of the wall panel of the steel house according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 (b) is a diagram showing a moment distribution generated in the wall panel when a horizontal force is applied to the upper part of the wall panel of the steel house according to the embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows the conventional steel house wall panel superstructure.
  • Boundary beam 1 formed at the top of the wall panel made of thin lightweight steel 3 is placed vertically in the thin lightweight steel 2 constituting the boundary beam 1 and the wall panel 4 formed of the thin lightweight steel has a hole down hardware (not shown) and anchor bolt 5 Secure.
  • the boundary beam 1 is formed of one thin lightweight steel 2
  • a part of the end of the compression reinforcement 3 is fixed when it is fixed to the wall panel 4 via the compression reinforcement 3.
  • strip plates 6 formed of thin plates are arranged on the top and bottom.
  • FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of an opening upper reinforcing structure between wall panels of a steel house according to the present invention.
  • the boundary beam 1 arranged at the upper part between the wall panels 4 made of thin lightweight steel is used as the boundary beam 1 with the two thin lightweight steels 2 facing the opening side. It has improved bending rigidity and resistance.
  • Boundary beam 1 is formed of upper and lower thin lightweight sections with compression reinforcement 3 formed of thin lightweight sections arranged in the longitudinal direction inside the two thin lightweight sections 2 of boundary beams 1. Fix to the wall panel 4 with hole-down hardware (not shown) and anchor bolts 5.
  • the compression reinforcement 3 Since the compression reinforcement 3 is placed inside the two thin lightweight steel sections 2 that make up the boundary beam 1, the end of the compression reinforcement 3 does not directly contact the floor panel face 9, so the floor panel surface There is no indentation into the material 9, and the arrangement of the band plate 6 for preventing stagnation required in the prior art can be omitted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the opening upper reinforcing structure between the steel house wall panels 4 of the present invention.
  • the boundary beam 1 arranged at the upper part between the wall panels 4 formed of a thin lightweight steel is formed by two thin lightweight steels 2 facing each other on the opening side.
  • a reinforced boundary beam 7 formed by combining two thin lightweight steel shapes 14 and 15 extending in parallel with the boundary beam 1 in a box shape is fixed to the boundary beam 1 with a tapping screw 8. This is a further increase in the bending rigidity and resistance of boundary beam 1.
  • Boundary beam 1 has compression reinforcement 3 made of thin lightweight steel and placed inside the two thin lightweight steels 2 of boundary beam 1, and has holes in the upper and lower wall panels 4 made of thin lightweight steel. Secure with down hardware (not shown) and anchor bolt 5. Between the upper wall panel 4 and the boundary beam 1, the end of the floor panel face material 9 is disposed and fixed by a hole-down hardware (not shown) and an anchor bolt 5.
  • the reinforced boundary beam 7 is a combination of two thin lightweight steels 14 and 15, but may be composed of one thin lightweight steel or other steel parts.
  • FIG. 4 (a) is a diagram showing a connection form of boundary beams in the prior art
  • FIG. 4 (b) is a diagram showing an embodiment of connection of boundary beams in the present invention.
  • Fig. 4 (a) since both ends of the boundary beam 1 were conventionally connected to the end of the adjacent boundary beam 1 by simple screw joints 16, when a horizontal force such as an earthquake is applied, the boundary beam 1 There was a problem that shear deviation occurred between both ends, and the rotation angle of the boundary beam 1 increased.
  • Fig. 4 (b) shows that horizontal forces such as earthquakes were applied by connecting both ends of the boundary beam 1 to the end of the adjacent boundary beam 1 via a shear plate 11 capable of transmitting shearing force. This is intended to prevent shear shear and reduce the rotation angle of boundary beam 1.
  • Fig. 5 (a) and Fig. 5 (b) are a schematic diagram showing a state where a horizontal force is applied to the upper part of the wall panel of the conventional steel house shown in Fig. 3, and a wall panel when a horizontal force is applied. Is a diagram showing the moment distribution that occurs in is there.
  • the leg portion of the wall panel 4 is fixed to the foundation 12 via a hole-down hardware (not shown) and an anchor bolt 5, and the boundary beam 1 is arranged above the opening 13 between the wall panels 4.
  • the bending rigidity of boundary beam 1 is low, the connection between both ends of boundary beam 1 and the end of the adjacent boundary beam is weak, and the upper part of wall panel 4 and boundary beam 1 are only connected with screws 16. Therefore, when a horizontal force due to an earthquake or the like is applied, the boundary beam 1 does not bear bending stress, and a large axial force is generated at the legs of the wall panel 4.
  • FIG. 2 is a schematic diagram and a diagram showing a monetary distribution generated on a wall panel 4 when a horizontal force is applied.
  • the reinforced boundary beam 7 is fixed to the boundary beam 1 to improve the bending rigidity of the boundary beam 1, or both ends of the boundary beam 1 are joined to the ends of the adjacent boundary beam 1 via the shield plate 11. Therefore, when a horizontal force is applied to the wall panel 4, the axial force generated at the legs of the wall panel 4 can be reduced to 60 to 80% compared to the conventional one.
  • the boundary beam can be reinforced while adhering to the formation, so it can be fixed with a tapping screw. And workability is good.

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Abstract

本発明は、地震等により水平力が作用した際、壁パネル脚部に作用する軸力を低減し、併せて建物全体の水平剛性を高め、且つ層間変形角を低減する低コストの３階建て以上のスチールハウス構造を実現可能とする壁パネル間の開口部上部の補強構造を提供するものであり、スチールハウスの壁パネル上部補強構造において、スチールハウスの壁パネル間の開口部上部に配置される境界梁に薄板形鋼からなる補強境界梁を平行に一体に連結することにより境界梁の曲げ剛性を高め、地震等の水平力が作用した際の壁パネル脚部に加わる軸力を低減する。

Description

スチールハゥスの壁パネル上部補強構造
技術分野
本発明は、 板厚 1 mm前後の薄板軽量形鋼による枠材と構造用面材 を溶接接合やボル ト接合するこ となく 、 タ ツ ピングネジ接合を用い 明
て構築されるスチールハウスの壁パネル上部の補強構造に関する。
背景技術 書 従来、 地震等の水平力が作用した際のスチールハウスにおける壁 パネルの剛性、 水平耐カを高める手段と して、 壁パネルそのものの 剛性、 水平耐カを上げる と ともに、 壁パネル脚部のアンカ一ボル ト ゃスタ ッ ド,についても増大する軸力に対して抵抗するための補強を する必要があった。
例えば、 特開 2002— 70175号公報には、 スチールハウスにおいて 水平抵抗力を高めるこ とができるスチールハウスの耐力壁用のホー ル ドダウン金物および、 これを用いた門型フ レーム構造などが提案 されている。
また、 従来、 地震等の水平力が作用した際のスチールハウスにお ける壁パネルの水平抵抗力を高める手段と して、 壁パネル上部の回 転を拘束する という解決策は存在しなかった。
しかしながら、 壁パネルが高さ方向に複層に重なる と、 地震等の 水平力が作用した場合、 転倒モーメ ン トが累加され、 壁パネル脚部 のアンカーボル トゃスタ ツ ドに加わる軸力が過大になる。 この対策 と して、 壁パネルの変形を低減するために壁パネルの剛性を向上さ せるこ とや、 壁パネルを基礎等に固定するアンカーボル トゃスタ ツ ドの本数を増やすこ と等が考えられるが、 このよ う な対策では、 ス チールハウスを構築するためのコス ト に影響し、 また、 建物全体の 層間変形角も過大となり、 建築基準法で定める制限値を満足できな く なる という 問題が発生する。
特に、 3階建て以上のスチールハウス構造の実現には、 アンカー ボル ト、 スタ ッ ドに発生する大きな軸力の処理と層間変形角の抑制 が大きな問題となってく る。 発明の開示
本発明は、 地震等によ り水平力が作用した際、 壁パネル脚部に作 用する軸力を低減し、 併せて建物全体の水平剛性を高め、 且つ層間 変形角を低減する低コス トの 3階建て以上のスチールハウス構造を 実現可能とする壁パネル間の開口部上部の補強構造を提供するこ と を目的とする。
前記課題を解決するために、 本第 1発明は、 スチールハウスの壁 パネル上部補強構造において、 スチールハゥスの壁パネル間の開口 部上部に配置される境界梁に薄板軽量形鋼からなる補強境界梁を平 行に一体に連結するこ とを特徴とする。
本第 2発明は、 本第 1発明のスチールハゥスの壁パネル上部補強 構造において、 前記境界梁の両端と隣り合う境界梁の端部とをシァ プレー トを介して連結するこ とを特徴とする。
スチールハウスの壁パネル上部補強構造において、 スチールハウ スの壁パネル間の開口部上部に配置される境界梁に薄板軽量形鋼か らなる補強境界梁を平行に一体に連結するこ とによ り境界梁の曲げ 剛性を高め、 地震等の水平力が作用した際の壁パネル脚部に加わる 軸力を低減するこ とができる。
また、 上記スチールハウスの壁パネル上部補強構造において、 前 記境界梁の両端と隣り合う端部とをシァプレー トを介して連結する こ とによ り壁パネル上部の回転を拘束するこ とができる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明のスチールハウスの壁パネル間の開口部上部構造 の一実施形態を示す斜視図である。
図 2は、 本発明のスチールハウスの壁パネル間の開口部上部構造 の他の実施形態を示す断面図である。
図 3 は、 従来技術のスチールハウスの壁パネル上部構造を示す図 である。
図 4 ( a ) は、 従来技術における境界梁の連結を示す図である。 図 4 ( b ) は、 本発明の実施形態における境界梁の連結を示す図 である。
図 5 ( a ) は、 従来技術のスチールハウスの壁パネル上部に水平 力が作用した状態を示す模式図である。
図 5 ( b ) は、 従来技術のスチールハウスの壁パネル上部に水平 力が作用した時の壁パネルに発生するモーメ ン ト分布を示す図であ る。
図 6 ( a ) は、 本発明の実施形態のスチールハウスの壁パネル上 部に水平力が作用した状態を示す模式図である。
図 6 ( b ) は、 本発明の実施形態のスチールハウスの壁パネル上 部に水平力が作用した時の壁パネルに発生するモーメ ン ト分布を示 す図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態を図によ り説明する。
図 3は、 従来のスチールハウスの壁パネル上部構造を示すもので 、 薄板軽量形鋼で形成される壁パネル間の上部に配置される 1つの 薄板軽量形鋼 2で形成される境界梁 1力 2つの薄板軽量形鋼のフ ランジ同士を当接した圧縮補強材 3を境界梁 1 を構成する薄板軽量 形鋼 2内に縦方向に向けて配置し、 薄板軽量形鋼で形成される壁パ ネル 4にホールダウン金物 （図示せず） とアンカーボルト 5によ り 固定する。 従来技術においては、 境界梁 1 が 1つの薄板軽量形鋼 2 で形成されているため、 圧縮補強材 3を介して壁パネル 4への固定 の際、 圧縮補強材 3の端部の一部が床パネルの面材 9に直接接触し 、 床パネルの面材 9へめり込むのを防止するため、 上下に薄板で形 成される帯板 6を配置したものである。
図 1 は、 本発明のスチールハウスの壁パネル間の開口部上部補強 構造の一実施形態を示す斜視図である。 この実施形態においては、 薄板軽量形鋼で形成される壁パネル 4間の上部に配置される境界梁 1 を、 2つの薄板軽量形鋼 2をその開口側を向かい合わせと して境 界梁 1の曲げ剛性、 耐カを高めたものである。 境界梁 1 は、 薄板軽 量形鋼で形成される圧縮補強材 3を境界梁 1 の 2つの薄板軽量形鋼 2内部に縦方向に向けて配置し、 上下の薄板軽量形鋼で形成される 壁パネル 4にホールダウン金物 （図示せず） とアンカーボルト 5に よ り固定する。 圧縮補強材 3が境界梁 1 を構成する 2つの薄板軽量 形鋼 2の内部に配置されるため、 圧縮補強材 3の端部が床パネルの 面材 9に直接接触しないので、 床パネルの面材 9へめり込みがなく 、 従来技術において必要と しためり込み防止用の帯板 6の配置を省 略できる。
図 2は、 本発明のスチールハゥスの壁パネル 4間の開口部上部補 強構造の他の実施形態を示す断面図である。 この実施形態において は、 薄板軽量形鋼で形成される壁パネル 4間の上部に配置される境 界梁 1 を、 2つの薄板軽量形鋼 2をその開口側を向かい合わせて構 成し、 さらに、 この境界梁 1 と平行に延びる 2つの薄板軽量形鋼 14 , 15をボックス形に組み合わせて形成される補強境界梁 7を境界梁 1 にタ ッ ピングネジ 8によ り固定し、 境界梁 1 の曲げ剛性、 耐カを さらに高めたものである。
境界梁 1 は、 薄板軽量形鋼で形成される圧縮補強材 3を境界梁 1 の 2つの薄板軽量形鋼 2 の内部に配置し、 薄板軽量形鋼で形成され る上下の壁パネル 4にホールダウン金物 （図示せず） とアンカーボ ル ト 5によ り固定する。 上壁パネル 4 と境界梁 1 との間には床パネ ルの面材 9の端部が配置され、 ホールダウン金物 （図示せず） とァ ンカーボルト 5によ り固定される。
なお、 図 2 では、 補強境界梁 7は、 2つの薄板軽量形鋼 14， 15を 組合せたものを示したが、 1つの薄板軽量形鋼あるいは、 他の鋼部 材で構成しても良い。
次に、 図 4 ( a ) は、 従来技術における境界梁の連結形態を示す 図であり、 図 4 ( b ) は、 本発明における境界梁の連結の実施形態 を示す図である。
図 4 ( a ) は、 従来、 境界梁 1 の両端を隣り合う境界梁 1 の端部 と単なるネジ接合 16によ り連結していたため、 地震等の水平力が作 用すると、 境界梁 1 の両端間にせん断ズレが生じ、 境界梁 1の回転 角が大きく なるという問題を有するものであった。 図 4 ( b ) は、 境界梁 1の両端をせん断力を伝達できるシァプレー ト 11を介して隣 り合う境界梁 1 の端部と連結することによ り、 地震等の水平力が作 用した際のせん断ズレを防止し、 境界梁 1 の回転角を小さくするよ うにしたものである。
図 5 ( a ) 、 図 5 ( b ) は、 図 3に示される従来技術のスチール ハウスの壁パネル上部に水平力が作用した状態を示す模式図と、 水 平力が作用した時の壁パネルに発生するモーメ ン ト分布を示す図で ある。 壁パネル 4の脚部が基礎 12に、 ホールダウン金物 （図示せず ) とアンカーボルト 5を介して固定され、 壁パネル 4間の開口部 13 の上部に境界梁 1 が配置される。 境界梁 1 の曲げ剛性が低く、 境界 梁 1の両端と隣り合う境界梁の端部との接合が弱く、 また、 壁パネ ル 4上部と境界梁 1 とがネジ 16で接合されているだけのため、 地震 等による水平力が作用すると、 境界梁 1 が曲げ応力を負担しないた め、 壁パネル 4 の脚部に大きな軸力が発生する。
図 6 ( a ) 、 図 6 ( b ) は、 図 1、 図 2及び図 4 ( b ) に示され る本発明の実施形態のスチールハウスの壁パネル 4上部に水平力が 作用した状態を示す模式図と、 水平力が作用した時の壁パネル 4に 発生するモーネン ト分布を示す図である。
境界梁 1 に、 補強境界梁 7を固定して境界梁 1の曲げ剛性を向上 させ、 あるいはさ らに、 境界梁 1 の両端がシァプレー ト 11を介して 隣り合う境界梁 1 の端部と接合されているため、 壁パネル 4に水平 力が作用した時、 壁パネル 4の脚部に発生する軸力は、 従来のもの に比較し、 60〜80 %に低減できる。 産業上の利用可能性
本発明の壁パネル間の開口部の上部に曲げ剛性が高い境界梁を配 置する構成によ り、 地震等の水平力が作用した時、 壁パネル脚部に 加わる軸力を低減し、 壁パネル脚部と基礎との間を連結するアンカ —ボルト等を増加しなくて済み、 且つ、 建物全体の水平剛性を増加 させ、 層間変形角を低減できる。
本発明の境界梁に薄板軽量形鋼からなる補強境界梁を平行に一体 に連結し境界梁の曲げ剛性を高める構成によ り、 スチールハウスの 基本原則である全ての構造を薄板軽量形鋼で形成することを遵守し つつ境界梁を補強可能であるので、 タッピングネジによる固定が可 能であり、 施工性がよい。
本発明の境界梁の両端をシァプレー トを介して隣り合う境界梁の 端部に連結し開口部上部の回転を拘束する構成によ り、 地震等の水 平力が作用した時、 境界梁の回転を拘束し、 壁パネル脚部に加わる 軸力を低減できる。

Claims

1 . スチールハウスの壁パネル間の開口部上部に配置される境界 梁に薄板軽量形鋼からなる補強境界梁を平行に一体に連結するこ と を特徴とするスチールハウスの壁パネル上部補強構造。
2 . 前記境界梁の両端と隣り合う境界梁の端部とをシァプレー ト を介して連結するこ とを特徴とする請求項 1 に記載のスチールハウ 求
スの壁パネル上部補強構造。
の
囲
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