WO2014033938A1

WO2014033938A1 - 建築構造体とその施工方法及び建築構造体用の柱梁接合部

Info

Publication number: WO2014033938A1
Application number: PCT/JP2012/072274
Authority: WO
Inventors: 敏郎有馬
Original assignee: 株式会社モジュールハウス研究所
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-06

Abstract

　従来、低層建築と中層・高層建築では柱断面が異なり、構造体の材料と施工方法が多種多様になることで、建築費が高止まり、柱間隔や耐力壁や配管シャフトによる間取り制約が多い。本発明は、柱と梁と、前記柱と梁等を接合する柱梁接合部からなり、前記柱は、幅と奥行の寸法を建築モジュールの略１／２とする四角柱状で、柱の四隅に立設する鉄骨と、隣接する前記鉄骨同士をトラス状に緊結する鉄骨で構成し、高さ方向に貫通する配管用空間を有し、前記梁は鋼製梁とし、前記柱梁接合部は、幅と奥行を前記柱と同寸法とする四角柱状の構造で、配管用開口を有する上下面の鋼板と四本のコの字形水平断面の鋼製の支柱とで構成し、前記支柱側面に前記梁を接合して建築構造体を構成するとともに、建物各階の構造強度に応じて、前記柱と前記柱梁接合部を複数個連結して一体化した連続柱と連続柱梁接合部を適用することを特徴とする。

Description

建築構造体とその施工方法及び建築構造体用の柱梁接合部

　本発明は、低層から高層までの住宅建築（戸建住宅や低層・中層・高層集合住宅）及び住宅関連建築（店舗、事務所、ホテル等）を対象として、建築構造体の工業化（工場生産化率の向上）を図るものである。

　従来の建築構造体は、地震や台風による水平外力への対応方法の違いで、耐力壁構造とラーメン構造の二つの構造方式に大別される。

　耐力壁構造では、建物の間口と奥行両方向とも、通常、柱横に建築モジュール（９０～１２０ｃｍ）幅の耐力壁を設けて水平外力に対応し、柱梁接合部をピン（可動）接合にして水平外力による同接合部への応力集中を避けている。

　ラーメン構造では、水平外力に対して柱と梁の直角度が維持できる様に、柱梁接合部を剛（固定）接合にするため、柱と梁それぞれの最大応力が柱梁接合部で重なり、同接合部には「柱と梁の最大応力の合計に見合う強度」が必要になる。

　構造方式については、低層建築（戸建住宅や低層集合住宅、店舗等）では、木造や軽量鉄骨造にして、１０ｃｍ角前後の小断面の柱による耐力壁構造にするのが一般的で、中層・高層建築（中層・高層集合住宅や事務所、ホテル等）では、重量鉄骨造の２０ｃｍ角以上の中断面の柱、又は鉄筋コンクリート造の４０ｃｍ角以上の大断面の柱を用いたラーメン構造にするのが一般的である。

　建物各階の建築設備を繋ぐ設備配管については、各階を上下に貫通する配管シャフトを数か所設けるのが通例である。

　工事については、低層建築の大半を占める木造工事も、中層・高層建築用の重量鉄骨造工事や鉄筋コンクリート造工事も、工事現場毎に職種別の職人を使って建築施工を行っている。

　建築解体時の廃材処理については、材料別の分別回収とリサイクルが進められている。

　鉄骨造の低層建築では、小断面の軽量鉄骨の柱を用いて建物の垂直荷重に対応し、地震や台風よる水平外力に対しては、建物の間口と奥行両方向とも、柱横に建築モジュール幅の耐力壁を設ける耐力壁構造の建築構造体（例えば、特許文献１参照）がある。

　木造の低層建築では、小断面の柱材を用いた３階分の通し柱と、２階分の通し柱と、１階分の柱を連結する「通し柱連結構造」でラーメン構造を構成する建築構造体（例えば、特許文献２参照）がある。

　鉄骨造の低層建築では、中空部を有する鋼材で柱と梁を構成し、柱と梁を直接接合して柱と梁の中空部を配管用空間に活用する鉄骨ラーメン構造の建築構造体（例えば、特許文献３参照）がある。

　鉄骨造の中層・高層建築では、内部に配管用空間を設けた鉄骨とラチス材による組立柱と組立梁を直接接合して構成するラーメン構造の建築構造体（例えば、特許文献４参照）がある。

　鉄骨造の中層・高層建築では、重量鉄骨の鋼管柱と鋼製梁を用いて、柱梁接合部の上下に梁接合用の厚板の補強鋼板を取付けて、柱と梁の最大応力の合計に見合う強度を柱梁接合部に持たせ、柱内部に配管機能を設けた鉄骨ラーメン構造の建築構造体（例えば、特許文献５参照）がある。

　鉄骨造の中層・高層建築では、重量鉄骨の柱、梁と耐力壁を中空構造にして、中空内部を配管シャフトに活用する耐力壁構造の建築構造体（例えば、特許文献６参照）がある。

　鉄骨造の建築では、四角柱状の鋼製の柱を用いて柱内部に配管用空間を設け、柱梁接合部を箱状構造のジョイントボックスにした建築構造体（例えば、特許文献７参照）がある。

特開２００４－３４６５４８号公報実開平５－６２６０３号公報特開平７－１５０７５０号公報特開平４－２７２３４５号公報特開２００３－５６０５８号公報特願平１－１４２１４３号公報特開２００９－２５６８９０号公報

　低層建築と中層・高層建築では、建築構造体の柱の断面が小断面から大断面まで異なるため、木造から軽量鉄骨造、重量鉄骨造、鉄筋コンクリート造と、構造体の材料から建物各部納まりや施工方法まで多種多様になって標準化が進まず、その結果、建築費は高止まり、建築品質も建設会社や職人の技量によってバラツキが生じて、建築業界に於ける工業化の進展は、低層建築の木造と軽量鉄骨造の一部に見られるだけである。

　低層建築から中層・高層建築まで、建築構造体の柱間隔の狭さや、耐力壁や、上下階を貫通する配管シャフトによる間取り制約で、ユーザー側の間取り変更ニーズに対応できなくなり、建築構成部材本来の耐用年数より短期に、建物が建替えられる場合が多い。

　建築解体時の廃材処理については、分別回収やリサイクルの費用高額化と、リサイクル技術の難易度により、産業廃棄物に回される廃材が多く、特に、鉄筋コンクリート建築の解体時の大量のコンクリート廃材の処理には、多くの課題が残されている。

　特許文献１の鉄骨造の建築構造体では、小断面の柱使用により、住宅建築の場合、柱間隔が最大５ｍ前後となり、柱横の耐力壁と合わせて、間取りが制約を受ける。

　特許文献２の木造の建築構造体では、小断面の柱による柱間隔の問題は、前記特許文献１と同様であり、連結する最長の通し柱の長さが建物の高さを制約して、低層建築に限定され、中層・高層建築には適用できない。

　特許文献３の鉄骨造の建築構造体では、柱側面に梁を直接接合して、接合面の柱に配管用開口を開ける構造上、開口による柱側面の断面欠損分、寧ろ、柱単独の強度より弱くなり、柱と梁の最大応力の合計に見合う強度が柱梁接合部に必要なラーメン構造成立の要件を満たさず、当該建築構造体は構造力学上成立しない。

　特許文献４の鉄骨造の建築構造体では、梁背に近い高さの空調ダクトを柱梁接合部で梁内部から柱内部に貫通させているため、柱と梁の最大応力の合計に見合う強度を柱梁接合部に持たせる補強余地が無く、当該建築構造体は構造力学上成立しない。

　特許文献５の鉄骨造の建築構造体では、文献中に記載されている通り、柱梁接合部の強度特性上、同接合部の配管機能は低層建築の小口径の設備配管に限定されて、中層・高層建築にも適用できる汎用的な配管機能を柱梁接合部に持たせることはできない。

　特許文献６の鉄骨造の建築構造体では、耐力壁内部を配管シャフトにすることで、耐力壁の壁厚が５０ｃｍ前後と厚くなり、間取りの制約が大きくて、実用化は難しい。

　特許文献７の鉄骨造の建築構造体では、ジョイントボックス側面に、直接、梁端部を面接触させてボルト接合する構造である。この構造により、柱の上部と下部に接合するジョイントボックスと柱相互の位置精度、柱の建て方（垂直）精度、及び梁の長さ精度の３つの精度誤差が集積して、ジョイントボックス側面と梁の接合面に隙間が生じるため、低層建築では、普通ボルト接合部の隙間を埋める調整が必要となり、中層・高層建築では、接合面の摩擦力で強度を持たせる高力ボルト使用が義務付けられていることから、接合部に隙間を生じるジョイントボックス構造では、建築構造体としての実現性は無い。また、ジョイントボックスを鋼板製の六面体の箱状構造にすることで柱梁接合部としての構造強度を持たせているため、ジョイントボックス側面に開ける配管用開口の大きさが構造強度上限定され、配管用開口から横引きできる配管類の大きさや本数に制約が生じることと、柱内部の縦配管と床下空間や天井裏空間への横引き配管の接合作業が、ジョイントボックス内部での目視できない手探り作業になることで、ジョイントボックスに汎用的な設備配管機能を持たせることは困難である。

　以上本発明が解決しようとする課題に記載した様に、低層建築に於ける柱間隔の狭さと耐力壁による間取り制約の問題も、中層・高層建築の間取り制約となっている配管シャフト機能を構造体内部に取り込む課題も、従来技術では解決する事ができない。

　本発明は、以上の従来技術が抱えている諸問題を解決しようとするものであり、前述の幾多の課題を解決する手段を提供することを目的とするものである。

　本発明に係る第一の課題解決手段である建築構造体は、柱と梁と、上下階の前記柱同士や前記柱と前記梁等を接合する柱梁接合部からなる建築構造体であって、前記柱は、幅と奥行の寸法を建築モジュールの略１／２とする四角柱状で、柱の四隅に立設する柱主材用の鉄骨と、隣接する前記鉄骨同士をトラス状に緊結するトラス用の鉄骨とで形成して、前記柱内部には高さ方向に貫通する配管用空間を有し、前記梁は鋼製梁とし、前記柱梁接合部は、幅と奥行を前記柱と同寸法とし、前記梁に相応する高さを有する鋼製の四角柱状の構造として、前記柱の配管用空間と繋がる配管用開口を有する上下面二枚の厚板鋼板と、四本のコの字形水平断面の鋼製の支柱を用いて、前記支柱のコの字形の開放側を外側に向け、隣接する前記支柱間に配管用空間を空けて、四本の前記支柱を前記上下面二枚の厚板鋼板の内側四隅に溶接固定して形成して、前記柱梁接合部を前記柱の下部又は下部と上部両方に溶接固定して一体化し、基礎や階下の前記柱を前記柱梁接合部下面に接合し、前記梁を前記柱梁接合部の支柱側面に繋ぎ板を介して接合して、前記建築構造体を構成するとともに、前記建築構造体の各階に必要な構造強度に応じて、前記柱と前記柱梁接合部を複数個連結して一体化した連続柱と連続柱梁接合部を前記建築構造体に適用することを特徴とする。

　本発明に係る第二の課題解決手段である建築構造体の施工方法は、柱と梁と、上下階の前記柱同士や前記柱と前記梁等を接合する柱梁接合部からなる建築構造体の施工方法であって、前記柱は、四角柱状の鋼製柱として、前記柱内部には高さ方向に貫通する配管用空間を有し、前記梁は鋼製梁とし、前記柱梁接合部は、幅と奥行を前記柱と同寸法とし、前記梁に相応する高さを有する鋼製の四角柱状の構造として、前記柱の配管用空間と繋がる配管用開口を有する上下面二枚の厚板鋼板と、四本のコの字形水平断面の鋼製の支柱を用いて、前記支柱のコの字形の開放側を外側に向け、隣接する前記支柱間に配管用空間を空けて、四本の前記支柱を前記上下面二枚の厚板鋼板の内側四隅に溶接固定して形成して、前記柱梁接合部を前記柱の下部又は下部と上部両方に溶接固定して一体化し、基礎や階下の前記柱を前記柱梁接合部下面に接合し、前記梁を前記柱梁接合部の支柱側面に繋ぎ板を介して接合して、前記建築構造体を構成するとともに、前記建築構造体の各階に必要な構造強度に応じて、前記柱と前記柱梁接合部を複数個連結して一体化した連続柱と連続柱梁接合部を前記建築構造体に適用することにより、前記建築構造体を適用する建築物に設置する設備配管類を、前記柱内部の配管用空間に配管し、前記柱梁接合部上下面の厚板鋼板の配管用開口から前記支柱間の配管用空間を通して、前記建築物の床下空間又は天井裏空間に横引き配管することを特徴とする。

　前記建築構造体の各階に必要な構造強度に応じて、前記柱と前記柱梁接合部を複数個連結して一体化した連続柱と連続柱梁接合部を前記建築構造体に適用しても良い。

　本発明に係る第三の課題解決手段である建築構造体用の柱梁接合部は、建築構造体の柱と梁に対して、上下階の前記柱同士や前記柱と前記梁等を接合する柱梁接合部であって、前記柱は、四角柱状の鋼製柱として、前記柱内部には高さ方向に貫通する配管用空間を有し、前記梁は鋼製梁とし、前記柱梁接合部は、幅と奥行を前記柱と同寸法とし、前記梁に相応する高さを有する鋼製の四角柱状の構造として、前記柱の配管用空間と繋がる配管用開口を有する上下面二枚の厚板鋼板と、四本のコの字形水平断面の鋼製の支柱を用いて、前記支柱のコの字形の開放側を外側に向け、隣接する前記支柱間に配管用空間を空けて、四本の前記支柱を前記上下面二枚の厚板鋼板の内側四隅に溶接固定して形成して、前記柱梁接合部を前記柱の下部又は下部と上部両方に溶接固定して一体化し、基礎や階下の前記柱を前記柱梁接合部下面に接合し、前記梁を前記柱梁接合部の支柱側面に繋ぎ板を介して接合して、前記建築構造体を構成することを特徴とする。

　前記建築構造体用柱梁接合部は、前記建築構造体の各階に必要な構造強度に応じて、前記柱と前記柱梁接合部を複数個連結して一体化した連続柱と連続柱梁接合部を構成しても良い。

　前記の三つの課題解決手段による作用は、次の通りである。

　一つ目の作用は、建物各階に必要な構造強度に応じて、複数個連結して一体化した連続柱と連続柱梁接合部を構成して適用することで、低層建築から中層・高層建築まで「建築構造体の材料と柱の断面寸法が統一された構造システム」で展開できることである。例えば、単一の柱に３階分の構造強度を持たせれば、２連続の柱には２倍の６階分まで、３連続の柱には３倍の９階分まで、４連続の柱には４倍の１２階分まで、５連続の柱には５倍の１５階分までの構造強度を持たせることが可能になり、それぞれの連続柱に対応した連続柱梁接合部を連続柱に一体化すれば、連続柱梁接合部を介して、柱と基礎や梁、及び上下階の柱同士を建築施工現場で接合して、建築構造体を構築できる。

　二つ目の作用は、前記柱の幅と奥行の寸法を建築モジュールの略１／２とすることで、前記柱の同一方向を向く二つの柱側面毎に、１モジュール幅の耐力壁相当（１／２モジュール×２＝１モジュール）の構造耐力を持たせることが可能になることである。この作用により、従来の柱横の耐力壁の機能を柱内部に取り込むことができる。

　三つ目の作用は、中層建築の柱断面に匹敵する大断面の柱にすることにより、住宅建築の場合、最大の柱間隔を従来建築の略２倍の１０ｍ前後まで広げられることである。

　四つ目の作用は、柱内部に耐力壁機能を取り込む構造にすることで、柱梁接合部をピン接合にして、同接合部への水平外力時の応力集中を避けることができ、柱梁接合部の側面に、床下空間や天井裏空間への建築設備の横引き配管用空間を設けることが可能になり、柱内部を配管シャフトに活用できることである。

　五つ目の作用は、柱梁接合部を、上下面二枚の厚板鋼板と四本のコの字形水平断面の鋼製の支柱でラーメン構造にすることにより、柱内部を貫通する縦配管と、床下空間又は天井裏空間への横引き配管を、目視できる位置で、自由に接合できる開放的な配管用空間を柱梁接合部の四本の支柱間に設けることができることである。

　六つ目の作用は、柱梁接合部のコの字形支柱側面にボルト孔を設け、繋ぎ板を介して梁を接合することにより、繋ぎ板と梁相互のボルト孔クリアランスにより、柱位置精度や、柱建て方垂直精度、及び梁長さ精度の３つの精度誤差を吸収し、接合面に隙間が生じることなく、接合面の摩擦力で強度を持たせる中層・高層建築用の高力ボルトの使用も可能になることである。

　七つ目の作用は、四本のコの字形支柱全側面にボルト孔を設けることにより、柱・梁接合部全体で、従来技術の柱梁接合部の最多８面の接合面より多い、１２面の接合面を持つことが可能になり、梁以外にも、水平ブレースや制振ブレース等、各種構造部材の接合が必要な中層・高層建築用の柱梁接合部には、より有効な接合部になることである。

　一つ目の効果は、住宅建築と住宅関連建築対象に、低層建築から中層・高層建築まで、建築構造体の材料と柱の断面寸法が統一された構造システムで展開できることにより、関連建築分野全体に、建物各部納まりから施工方法まで、抜本的に標準化することが可能になることである。この効果により、建築構造体の構成部品を、汎用性ある建築部材として、予め工場で製造して在庫できるようになり、建築構造体の接合方法を全てボルト接合にすることで、建築解体後も建築構造体の構成部材を繰り返し再利用することが可能になり、これらの総合効果で、建築コストの大幅な低減と、建築品質の向上及び均質化が図れる。

　二つ目の効果は、低層建築から中層・高層建築まで、最大１０ｍ間口の建築空間に、中間柱と、耐力壁と、配管シャフトの無い「自由間取り空間」が実現できることである。このことにより、間取りの制約で建築構成部材本来の耐用年数より短期に行われていた建物の建替を大幅に減らすことが可能になり、省資源化による地球環境保護に貢献できる。

本発明の建築構造体を適用した建物の最上階の構造体の柱部立体図である。本発明の建築構造体を適用した３階建て戸建住宅の構造体断面図である。本発明の建築構造体を適用した１５階建て集合住宅の一般部の構造体断面図である。本発明の建築構造体を適用した１５階建て集合住宅のエレベーターホール部の構造体断面図である。図２の３階建て戸建住宅の構造体断面図のＡ部詳細図（ｃ）とそのａ－ａ’矢視図（ａ）とｂ－ｂ’矢視図（ｂ）である。図２の３階建て戸建住宅の構造体断面図のＢ部詳細図（ｂ）とそのａ－ａ’矢視図（ａ）である。図４の１５階建て集合住宅のエレベーターホール部の構造体断面図のＡ部詳細図（ｂ）とそのａ－ａ’矢視図（ａ）である。単一の柱梁接合部６の展開図であり、上面図（ａ）と左側面図（ｂ）と正面図（ｃ）と左側面図（ｄ）と底面図（ｅ）である。２連続柱梁接合部７の展開図であり、上面図（ａ）と左側面図（ｂ）と正面図（ｃ）と左側面図（ｄ）と底面図（ｅ）である。単一の柱梁接合部６を下部に溶接固定した単一の柱１の展開図であり、上面図（ａ）と左側面図（ｂ）と正面図（ｃ）と左側面図（ｄ）と底面図（ｅ）である。２連続柱梁接合部７を下部に溶接固定した２連続柱２の展開図であり、上面図（ａ）と左側面図（ｂ）と正面図（ｃ）と左側面図（ｄ）と底面図（ｅ）である。図２の３階建て戸建住宅の２階平面図である。図３の１５階建て集合住宅の最上階の住戸平面図である。本発明の建築構造体を適用した平屋建てスーパーマーケットの１階平面図である。図１４の平屋建てスーパーマーケットの構造体断面図である。本発明の建築構造体を適用した６階建て事務所１階の平面図である。図１６の６階建て事務所の構造体断面図である。本発明の建築構造体を適用した９階建てホテルの２階平面図である。図１７の９階建てホテルの構造体断面図である。本発明の建築構造体を適用した３０階建て店舗併用集合住宅の構造体断面図である。

発明を実現するための形態

　本発明を実施するための最良の形態を、図１基づいて説明する。図１は、本発明の建築構造体を適用した建物の最上階の構造体の柱部立体図である。柱の幅と奥行の寸法を建築モジュールの略１／２の４５ｃｍとする単一の柱１と、予め工場段階で柱１の下部と上部に溶接固定した単一の柱梁接合部６と、柱梁接合部６の側面に繋ぎ板２３を介して、ボルト・ナット２８で接合した鋼製の梁１１と、柱梁接合部６の下面にボルト・ナット２８で接合した階下の単一の柱１で構成している。尚、柱１と柱梁接合部６、及び鋼製の梁１１と関連の接合部材には、全て高耐久性メッキ処理を施している。

　図１の柱１は、大型の等辺山形鋼１３を、柱主材用の鉄骨として四隅に各１本ずつ配置して、最大１０ｍの柱間隔で、３階分の垂直荷重に耐える構造強度を持たせている。柱１の四つの側面全て、中型の等辺山形鋼１４を用いて、隣接する等辺山形鋼１３同士をトラス用の鉄骨として、トラス状にリベット３２で緊結することにより、１建築モジュール幅の耐力壁に相当する構造強度を持たせている。

　図１の柱梁接合部６は、柱１内部の配管用空間と繋がる配管用開口３４を有する上面の４５ｃｍ角の厚板鋼板１９と下面の４５ｃｍ角の厚板鋼板２０と、一辺が１５ｃｍのコの字形水平断面の四本の鋼製の支柱１７を用いて、支柱１７のコの字形の開放側を外側に向け、隣接する支柱１７間に配管用空間を空けて、四本の支柱１７を厚板鋼板１９と厚板鋼板２０内側四隅に溶接固定して形成している。四本の支柱１７のコの字形の各側面と下面の厚板鋼板２０の四隅には、それぞれボルト孔２９を設けて、階下の柱１は厚板鋼板２０の下面に、上下階の梁１１は支柱１７の側面に、それぞれボルト・ナット２８で接合している。柱１内部の配管用空間には、設備配管類３５を配管して、柱梁接合部６下部の厚板鋼板２０の配管用開口３４から、コの字形支柱１７相互間の配管用空間を通して、床下空間又は天井裏空間に横引き配管している。

　図１の梁１１にはＨ形鋼を用いて、厚板鋼板製の繋ぎ板２３を介して、柱梁接合部６の支柱１７の側面にボルト・ナット２８で接合している。尚、Ｈ形鋼は、梁１１が負担する垂直荷重と柱間隔に応じた撓み性能に適した鋼材を選択している。

　図２は、本発明の建築構造体を適用した３階建て戸建住宅の構造体断面図であり、基礎１２の上に、柱１と柱梁接合部６と梁１１で建築構造体を構築している。尚、１階用と２階用の柱１には下部に、最上階の３階用の柱１には下部と上部両方に、それぞれ工場段階で、柱梁接合部６を溶接して一体化している。

　図３は、本発明の建築構造体を適用した１５階建て集合住宅の一般部の構造体断面図である。最上階から１３階までは単一の柱１と単一の柱梁接合部６で構成し、１２階から１階までは、３階分毎に柱と柱梁接合部を一つずつ増やして一体化した連続柱２～５と連続柱梁接合部７～１０で構成し、梁１１を柱梁接合部６～１０の側面に接合して、１５階建て集合住宅の構造体を基礎１２上に構築している。

　図４は、本発明の建築構造体を適用した１５階建て集合住宅のエレベーターホール部の構造体断面図であり、上記図３と同様な建築構造体の１階～１５階まで、上層階の揺れを軽減するために、柱間に制振ブレース２５を取り付けている。尚、制振ブレース２５は、エレベーターホール部や建物外周部等、各住戸の間取りの自由度に影響を与えない場所に取り付けている。本発明の建築構造体は、地盤面に固定した柱に垂直荷重と水平外力の両方を負担させて、鉄塔構造に似た構造方式を採用しているため、中層以上の高さの建物では、制振ブレースを取付けて、上層階の揺れを制御する必要がある。

　図５（ｃ）は、図２の３階建て戸建住宅の構造体断面図のＡ部詳細図であり、図５（ａ）はａ－ａ´矢視で示した柱梁接合部６の水平断面図であり、図５（ｂ）はｂ－ｂ´矢視で示した柱１の水平断面図である。基礎１２には、４本のアンカーボルト２７を固定した厚板鋼板製の柱接合金具２４を埋設してあり、柱梁接合部６のコの字形支柱１７の内側のボルト孔にアンカーボルトを通して、厚板鋼板２０を２重ナットで固定し、１階の柱１を基礎１２上に設置している。尚、柱位置決め用のガイドピン３０を、予め、柱接合金具２４に２か所固定して、厚板鋼板２０のガイドピン孔にガイドピン３０を挿入しながら柱１を設置する方法で、柱１の基礎１２上の位置精度を高めている。

　図６（ｂ）は、図２の３階建て戸建住宅の構造体断面図のＢ部詳細図であり、図６（ａ）は、ａ－ａ´矢視で示した柱梁接合部６の水平断面図である。１階の柱１の上面の厚板鋼板１５の裏面四隅に溶接している裏ナットに、２階の柱１下部の柱梁接合部６の厚板鋼板２０の四隅のボルト孔からボルト２８を挿入して、２階の柱１を１階の柱１上に固定している。尚、柱位置決め用のガイドピン３０を１階の柱１上面の厚板鋼板１５に、予め２か所固定して、２階の柱１下部の柱梁接合部６の厚板鋼板２０のガイドピン孔にガイドピン３０を挿入する方法で、２階の柱１の位置精度を高めている。梁１１は、繋ぎ板２３を介して、ボルト・ナット２８で柱梁接合部６の支柱１７側面にボルト・ナット２８で接合している。

　図７（ｂ）は図４の１５階建て集合住宅のエレベーターホール部の構造体断面図の１３階と１４階の間のＡ部詳細図であり、図７（ａ）は、ａ－ａ´矢視で示した柱梁接合部６と、梁１１や制振ブレース２５の水平断面図である。１３階の柱１上面の厚板鋼板１５の裏面四隅に溶接している裏ナットに、上部柱梁接合部６の厚板鋼板２０の四隅のボルト孔からボルト２８を挿入して、１４階の柱１を１３階の柱１上に固定し、柱梁接合部６の４本の支柱１７側面毎に、４本の梁１１を、繋ぎ板２３を介して、ボルト・ナット２８で接合するとともに、支柱１７に制振ブレース接合金具２６をボルト・ナット２８で取付け、制振ブレース２５を制振ブレース接合金具２６にボルト・ナット２８で接合している。

　図８は、単一の柱・梁接合部６の展開図であり、上面図（ａ）と左側面図（ｂ）と正面図（ｃ）と左側面図（ｄ）と底面図（ｅ）である。コの字形水平断面の四本の支柱１７の各側面（ｂ）（ｄ）には構造部材接合用のボルト孔２９を設け、下面の厚板鋼板２０には、構造部材接合用のボルト孔２９とガイドピン挿入用の孔３１を設け、上面の厚板鋼板１９と下面の厚板鋼板２０の中央には配管用開口３４を設けている。尚、柱梁接合部６は、側面に接合する鋼製の梁１１の高さ種類と、耐火被覆材の厚み種類に適合させるために、数種類の高さを揃えている。

　図９は、単一の柱梁接合部６を２個連続させた２連続柱梁接合部７の展開図であり、上面図（ａ）と左側面図（ｂ）と正面図（ｃ）と左側面図（ｄ）と底面図（ｅ）である。支柱が連続する部分は、コの字形を二つ重ねたヨの字形支柱１８にして、２連続用の上面の厚板鋼板２１と下面の厚板鋼板２２の間に、四本のコの字形支柱１７と２本のヨの字形支柱１８を溶接固定して、２連続柱梁接合部７を構成する。３連続以上の連続柱梁接合部も同様に、支柱が連続する部分はヨの字形支柱１８を用いて構成する。

　図１０は、単一の柱梁接合部６を下部に溶接固定した一般階用の単一の柱１の展開図であり、上面図（ａ）と左側面図（ｂ）と正面図（ｃ）と左側面図（ｄ）と底面図（ｅ）である。柱１は、四隅に立設する四本の大型等辺山形鋼１３同士を、中型等辺山形鋼１４を用いて、リベット３２でトラス状に緊結して構成し、上面には、配管用開口３４と構造部材接合用のボルト孔２９、及びガイドピン挿入用孔３１を有する厚板鋼板１５を溶接固定し、下部には柱梁接合部６を溶接固定して構成する。尚、図１の柱の様な最上階用の柱１の場合は、屋根梁１１の接合上、単一の柱・梁接合部６を、柱１の下部と上部の両方に溶接固定する。又、柱１は、建築用途別の天井高（２５０～４００ｃｍ）に適合させるために、数種類の高さを揃えている。

　図１１は、単一の柱１を２個連続させ、上面に２連続用の厚板鋼板１６を溶接固定し、下部に２連続柱梁接合部７を溶接固定した２連続柱２の展開図であり、上面図（ａ）と左側面図（ｂ）と正面図（ｃ）と左側面図（ｄ）と底面図（ｅ）である。３連続以上の連続柱も、対応する連続用の上面の厚板鋼板と連続柱梁接合部を、連続柱に工場段階で溶接固定して構成する。

　図１２は、図２の３階建て戸建住宅の２階平面図である。間口１０ｍ、奥行１１ｍの住宅平面（１１０ｍ^２）上に、中間柱と耐力壁の無い「自由間取り空間」を実現している。配管用空間３６を内部に有する柱１を住宅平面四隅に配置して、外壁３７で住宅外周を囲み、中央部に階段３８を設けている。

　図１３は、図３の１５階建て集合住宅の最上階の住戸平面図である。間口１０ｍ、奥行１４ｍの住戸平面（１４０ｍ^２）上に、中間柱と耐力壁と配管シャフトの無い「自由間取り空間」を実現している。住戸３９の北側には共通廊下４０を、南側にはバルコニー４１を設け、戸境には界壁４２を設けている。

　図１４は、本発明の建築構造体を適用した平屋建てスーパーマーケットの１階平面図である。４０ｍ四方の平屋建てスーパーマーケットで、柱１の間隔を１０ｍにすることにより、陳列棚レイアウトの自由度が高い売り場空間を確保することが可能となる。

　図１５は、図１４に示す平屋建てスーパーマーケットの構造体断面図であり、柱の間隔は１０ｍであり、耐力壁と配管シャフトの無い売り場空間を構成することができる。柱は単一の柱１であり、柱１と梁１１を柱梁接合部６で接合している。１２は基礎である。

　図１６は、本発明の建築構造体を適用した６階建て事務所の１階の平面図である。荷重負担の少ない事務所外周部には単一の柱１を用い、荷重負担の大きい内部側には２連続柱２を用いて、それぞれの柱に垂直荷重と水平外力の両方を負担させている。

　図１７は、図１６に示す６階建て事務所の構造体断面図である。柱については、１階から３階までは２連続柱２を用いて、４階から６階までは単一の柱１を用いている。また、柱梁接合部については、１階から３階までは２連続柱梁接合部７を用いて、４階から６階までは単一の柱梁接合部６を用いている。１１は鋼製梁であり、１２は基礎である。

　図１８は、本発明の建築構造体を適用した９階建てホテルの２階平面図である。２階建ての低層部の柱には単一の柱１を用い、９階建ての高層部の１階から３階までは３連続柱３を用いて、それぞれの柱に垂直荷重と水平外力の両方を負担させている。

　図１９は、図１８に示す９階建てホテルの構造体断面図である。柱については、１階から３階までは３連続柱３を用いて、４階から６階までは２連続柱２、７階から９階までは単一の柱１を用いている。また、柱梁接合部については、１階から３階までは３連続柱梁接合部８を用いて、４階から６階までは２連続柱梁接合部７、７階から９階までは単一の柱梁接合部６を用いている。

　図２０は、本発明の建築構造体を適用した３０階建て店舗併用集合住宅の構造体断面図である。柱については、１階から３階までは１０連続柱５２を用いて、４階から６階までは９連続柱５０、７階から９階までは８連続柱４８、１０階から１２階までは７連続柱４６、１３階から１５階までは６連続柱４４、１６階から１８階までは５連続柱５、１９階から２１階までは４連続柱４、２２階から２４階までは３連続柱３、２５階から２７階までは２連続柱２、２８階から３０階までは単一の柱１を、各階の構造強度に応じて、それぞれ用いている。また、柱梁接合部については、１階から３階までは１０連続柱梁接合部５３を用いて、３階から６階までは９連続柱梁接合部５１、７階から９階までは８連続柱梁接合部４９、１０階から１２階までは７連続柱梁接合部４７、１３階から１５階までは６連続柱梁接合部４５、１６階から１８階までは５連続柱梁接合部１０、１９階から２１階までは４連続柱梁接合部９、２２階から２４階までは３連続柱梁接合部８、２５階から２７階までは２連続柱梁接合部７、２８階から３０階までは単一の柱梁接合部６を、各階の構造強度に応じて、それぞれ用いている。

１　　　単一の柱
２　　　２連続柱
３　　　３連続柱
４　　　４連続柱
５　　　５連続柱
６　　　単一の柱梁接合部
７　　　２連続柱梁接合部
８　　　３連続柱梁接合部
９　　　４連続柱梁接合部
１０　　　５連続柱梁接合部
１１　　　鋼製の梁
１２　　　基礎
１３　　　大型の等辺山形鋼
１４　　　中型の等辺山形鋼
１５　　　厚板鋼板（単一の柱上面用）
１６　　　厚板鋼板（２連続柱上面用）
１７　　　コの字形の鋼製の支柱
１８　　　ヨの字形の鋼製の支柱
１９　　　厚板鋼板（単一の柱梁接合部上面用）
２０　　　厚板鋼板（単一の柱梁接合部下面用）
２１　　　厚板鋼板（２連続柱梁接合部上面用）
２２　　　厚板鋼板（２連続柱梁接合部下面用）
２３　　　繋ぎ板
２４　　　柱接合金具
２５　　　制振ブレース
２６　　　制振ブレース接合金具
２７　　　アンカーボルト
２８　　　ボルト・ナット
２９　　　ボルト孔
３０　　　ガイドピン
３１　　　ガイドピン挿入用孔
３２　　　リベット
３３　　　水平ブレース
３４　　　配管用開口
３５　　　設備配管類
３６　　　配管用空間
３７　　　外壁
３８　　　階段
３９　　　住戸
４０　　　共通廊下
４１　　　バルコニー
４２　　　界壁　
４４　　　６連続柱
４５　　　６連続柱梁接合部
４６　　　７連続柱
４７　　　７連続柱梁接合部
４８　　　８連続柱
４９　　　８連続柱梁接合部
５０　　　９連続柱
５１　　　９連続柱梁接合部
５２　　１０連続柱
５３　　１０連続柱梁接合部

Claims

　柱と梁と、上下階の前記柱同士や前記柱と前記梁等を接合する柱梁接合部からなる建築構造体であって、
　前記柱は、幅と奥行の寸法を建築モジュールの略１／２とする四角柱状で、柱の四隅に立設する柱主材用の鉄骨と、隣接する前記鉄骨同士をトラス状に緊結するトラス用の鉄骨とで形成して、
前記柱内部には高さ方向に貫通する配管用空間を有し、
　前記梁は鋼製梁とし、
　前記柱梁接合部は、幅と奥行を前記柱と同寸法とし、前記梁に相応する高さを有する鋼製の四角柱状の構造として、前記柱の配管用空間と繋がる配管用開口を有する上下面二枚の厚板鋼板と、四本のコの字形水平断面の鋼製の支柱を用いて、前記支柱のコの字形の開放側を外側に向け、隣接する前記支柱間に配管用空間を空けて、四本の前記支柱を前記上下面二枚の厚板鋼板の内側四隅に溶接固定して形成して、
　前記柱梁接合部を前記柱の下部又は下部と上部両方に溶接固定して一体化し、
　基礎や階下の前記柱を前記柱梁接合部下面に接合し、
　前記梁を前記柱梁接合部の支柱側面に繋ぎ板を介して接合して、前記建築構造体を構成するとともに、
　前記建築構造体の各階に必要な構造強度に応じて、前記柱と前記柱梁接合部を複数個連結して一体化した連続柱と連続柱梁接合部を前記建築構造体に適用することを特徴とする建築構造体。
　柱と梁と、上下階の前記柱同士や前記柱と前記梁等を接合する柱梁接合部からなる建築構造体の施工方法であって、
　前記柱は、四角柱状の鋼製柱として、
　前記柱内部には高さ方向に貫通する配管用空間を有し、
　前記梁は鋼製梁とし、
　前記柱梁接合部は、幅と奥行を前記柱と同寸法とし、前記梁に相応する高さを有する鋼製の四角柱状の構造として、前記柱の配管用空間と繋がる配管用開口を有する上下面二枚の厚板鋼板と、四本のコの字形水平断面の鋼製の支柱を用いて、前記支柱のコの字形の開放側を外側に向け、隣接する前記支柱間に配管用空間を空けて、四本の前記支柱を前記上下面二枚の厚板鋼板の内側四隅に溶接固定して形成して、
　前記柱梁接合部を前記柱の下部又は下部と上部両方に溶接固定して一体化し、
　基礎や階下の前記柱を前記柱梁接合部下面に接合し、
　前記梁を前記柱梁接合部の支柱側面に繋ぎ板を介して接合して、前記建築構造体を構成することにより、
　前記建築構造体を適用する建築物に設置する設備配管類を、前記柱内部の配管用空間に配管し、前記柱梁接合部上下面の厚板鋼板の配管用開口から前記支柱間の配管用空間を通して、前記建築物の床下空間又は天井裏空間に横引き配管することを特徴とする建築構造体の施工方法。
　請求項２記載の建築構造体の施工方法について、
　前記建築構造体の各階に必要な構造強度に応じて、前記柱と前記柱梁接合部を複数個連結して一体化した連続柱と連続柱梁接合部を前記建築構造体に適用することを特徴とする建築構造体の施工方法。
　建築構造体の柱と梁に対して、上下階の前記柱同士や前記柱と前記梁等を接合する建築構造体用の柱梁接合部であって、
　前記柱は、四角柱状の鋼製柱として、
　前記柱内部には高さ方向に貫通する配管用空間を有し、
　前記梁は鋼製梁とし、
　前記柱梁接合部は、幅と奥行を前記柱と同寸法とし、前記梁に相応する高さを有する鋼製の四角柱状の構造として、前記柱の配管用空間と繋がる配管用開口を有する上下面二枚の厚板鋼板と、四本のコの字形水平断面の鋼製の支柱を用いて、前記支柱のコの字形の開放側を外側に向け、隣接する前記支柱間に配管用空間を空けて、四本の前記支柱を前記上下面二枚の厚板鋼板の内側四隅に溶接固定して形成して、
　前記柱梁接合部を前記柱の下部又は下部と上部両方に溶接固定して一体化し、
　基礎や階下の前記柱を前記柱梁接合部下面に接合し、
　前記梁を前記柱梁接合部の支柱側面に繋ぎ板を介して接合して、前記建築構造体を構成することを特徴とする建築構造体用の柱梁接合部。
　請求項４記載の建築構造体用の柱梁接合部について、
　前記建築構造体の各階に必要な構造強度に応じて、前記柱と前記柱梁接合部を複数個連結して一体化した連続柱と連続柱梁接合部を前記建築構造体に適用することを特徴とする建築構造体用の柱梁接合部。