JP3856797B2 - 鉄骨造のパネルユニット及び鉄骨造パネルユニットによる床組み架構法 - Google Patents

Description

この発明は、鉄骨造のパネルユニット及び同鉄骨造パネルユニットを用いた床組み架構法の技術分野に属し、更に言えば、例えば平屋建物又は低層建物の屋上部分などの簡易な構築に好適な鉄骨造のパネルユニット、及び前記鉄骨造パネルユニットによる床組み架構法に関する。

例えば平屋建物又は低層建物の屋上部分などをできるだけ簡易に、しかもブレースなどによる柱間の補強の必要を無くして開口部の設計自由度を高めたい場合は、図１に例示したように、基礎コンクリート梁１３に下端を固定して片持ち形式に支持された鉄筋コンクリート造柱１…（又は鉄骨鉄筋コンクリート造柱、以下単にコンクリート柱という場合がある。）を複数構築し、このコンクリート柱１、１間に鉄骨梁１２（又は鉄骨造のパネルユニット）を架設して柱と接合し、もって屋根や床組みを構築する工法が考えられる。図１中の符号１４は前記基礎コンクリート梁１３を支持する基礎杭を示している。
しかし、現状のところ、コンクリート造柱１の柱頭へ鉄骨梁１２を簡易に架設して屋根や床組みを構築する架構法は、具体的に見聞されない。

例えば下記の特許文献１に開示された柱梁の接続構造は、鉄骨鉄筋コンクリート造柱と鉄骨梁とを接続する構成である。柱の鉄骨としてＨ形鋼を使用し、この柱用Ｈ形鋼の梁接合位置に所謂ブラケットを接合している。コンクリートを打設してＳＲＣ柱を完成した後に、柱体から突き出された前記ブラケットに鉄骨梁が接続されている。
特許文献２に開示されたコンクリート造柱と鉄骨梁の接合部構造は、コンクリート造柱の梁位置に鉄骨梁を通す貫通孔を設け、同貫通孔に鉄骨梁を通した構成である。

次に、特許文献３には、ユニット住宅に好適な床フレームとして、２本の平行な鉄骨梁の間に直角な配置で複数の小梁が相互間に一定の間隔を開けて架設された梯子形状の床フレームが開示されている。
特許文献４には、住宅の床組み構造や屋根構造の梁架構として、Ｈ形鋼の大梁に対して直角に同じくＨ形鋼の小梁を配置し、接合金具で接合した梁架構が開示されている。
特許文献５には、半導体や液晶体製造工場の床構造であって、大梁に囲まれた面内に複数の小梁を一方向へ平行に配置すると共に、これらの大梁と小梁又は小梁同士に囲まれた空間に振動を制御する小梁と、１以上の床パネルを配置した構成が開示されている。

特開平１０−２９９１７０号公報 特開２００２−２７６０３２号公報 特開平８−１５５６４８号公報 特開平１０−１３１３７１号公報 特開２００１−１１９９９号公報

上記した特許文献１、２に開示されたコンクリート製柱と鉄骨梁の接合部構造は、コンクリート造柱から鉄骨梁接合のための鉄骨製ブラケットを突き出させたり、梁貫通用の孔を設けるなどの特殊な工作や製法を実施することが条件であり、手間が掛かって施工性が悪く、高価でもある。よって、平屋建物又は低層建物の屋上部分などの簡易な構築に適用するには、施工性や建築費用の面で問題がある。

上記の特許文献３〜４に開示された鉄骨梁やその架構法はいずれも、用途に応じて特別な工夫を凝らした内容であり、平屋建物又は低層建物の屋上部分などをできるだけ簡易にしかも安価な構造で実現することに有用な技術と言うことはできない。

ところで、平屋建物又は低層建物の屋上部分などをできるだけ簡易に、しかも安価に普遍的な構造で実現する、既往のパネルユニットとしては、例えば図６に例示したように、Ｘ・Ｙ２方向の大梁Ａ２、Ａ１と、一方の大梁Ａ２と平行に複数本の小梁ａ…を配置した構成のパネルユニット、或いは図７に例示したようにＸ・Ｙ２方向の大梁Ａ２、Ａ１と、一方の大梁Ａ２と平行に配置した１本の小梁ａ１、及び該小梁ａ１と直角に配置した孫梁ａ２…とで構成されたパネルユニットなどが一般的である。図中の符号Ｂは柱を示している。

図６に示したパネルユニットの構成の場合、床の載荷重は、小梁ａを介して一方の大梁Ａ１にのみ負荷され、他方の大梁Ａ２には殆ど負荷されないから、応力の均等化は得られない。従って、大梁Ａ１とＡ２とは、応力の大きさに応じてせい（成）を異ならせるという難題も発生する。
図７に示したパネルユニットの構成だと、床の載荷重は小梁ａ１及び孫梁ａ２を介して各大梁Ａ１及びＡ２に負荷される。しかし、小梁ａ１及び孫梁ａ２の位置をずらして各大梁Ａ１及びＡ２に発生する応力の大きさ及び分布を調整することは難しい構造である。

図８に示す床組みは、図６に示したパネルユニットの構成を基本形として、該パネルユニットを柱Ｂのスパン毎に直角に向きを変えて構築したものである。したがって、図６に示すパネルユニットの構成に比して、小梁ａ…がＸ・Ｙ２方向の大梁Ａ１、Ａ２へ床の載荷重を伝達する構成になっているので、応力分布の平均化は可能になっている。しかし、小梁ａの位置を変えて大梁Ａ１又はＡ２に発生する応力の大きさを調整することは依然として難しい構造である。

本発明の目的は、できるだけ簡易で、しかも安価で且つ普遍的な構造の鉄骨造パネルユニットを提供することであり、更には前記鉄骨造パネルユニットを柱頭へ架設して簡易、迅速に床組みを架構すること、好ましくはコンクリート造柱の天端面に接合プレートを設置し、この接合プレートへ直接鉄骨造パネルユニットの鉄骨大梁を載せ架けて接合する床組み架構法を提供することである。

本発明の次の目的は、小梁の位置の調整により鉄骨大梁に作用する応力の大きさと分布を調整することが容易に可能であり、大梁の応力の均等化、最小化を図ることができ、ひいては鉄骨大梁のせいの大きさを等しくして経済設計とコストダウンを図ることができる鉄骨造のパネルユニットを提供することである。
本発明の更なる目的は、地上部で能率良く鉄骨造パネルユニットを組み立てることができ、この鉄骨造パネルユニットを柱頭へ架設するべく吊り込む際の構造的安定性が高く、柱頭での接合箇所数も少なく、施工性と安全性に優れ、しかも大規模店舗などにおけるレイアウト設計又はその変更における例えばシャッターの配置を適正に連続配置とすることが容易に可能な鉄骨造パネルユニットによる架構法を提供することである。

上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る鉄骨造のパネルユニットは、
Ｘ・Ｙ２方向にＬ形に配置された２本の鉄骨大梁（５、６）と、前記一方向の鉄骨大梁（６）との間に間隔（Ｌ）を開けて平行に配置され、他方向の鉄骨大梁（５）に接合された１本の鉄骨小梁（７）と、及び前記鉄骨小梁（７）とこれに平行な前記一方向の鉄骨大梁（６）との間へ直角に複数本間隔を開けて平行に架設された鉄骨孫梁（８…）とで構成され、前記Ｌ形配置の鉄骨大梁（５、６）は、平面的に見て、縦・横方向に整列した柱（１…）上に共通方向に向いた配置で、架け渡して設置されることを特徴とする。

請求項２に記載した発明に係る鉄骨造パネルユニットによる床組み架構法は、
Ｘ・Ｙ２方向にＬ形に配置した２本の鉄骨大梁（５、６）と、前記一方向の鉄骨大梁（６）との間に間隔（Ｌ）を開けて平行に配置し他方向の鉄骨大梁（５）に接合した１本の鉄骨小梁（７）と、及び前記鉄骨小梁（７）とこれに平行な前記一方向の鉄骨大梁（６）との間へ直角に複数本間隔を開けて平行に架設した鉄骨孫梁（８…）とで構成した鉄骨造のパネルユニットを、平面的に見て、縦・横方向に整列した柱（１…）上に前記Ｌ形配置の鉄骨大梁（５、６）を共通方向に向いた配置で、架け渡して設置することを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した鉄骨造パネルユニットによる床組み架構法において、
柱（１）は鉄骨鉄筋コンクリート造柱又は鉄筋コンクリート造柱であり、同柱（１）の天端面にレベル出し処理され構造的に一体化した接合プレート（１０）を備えたものとし、鉄骨造パネルユニットはＸ・Ｙ２方向のＬ形配置の鉄骨大梁（５、６）の端部を各柱（１）の前記接合プレートの上（１０）に載せ架け、接合プレート（１０）との接触部分を溶接等の手段で接合することを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項２に記載した鉄骨造パネルユニットによる床組み架構法において、
鉄骨造のパネルユニットを構成するＸ・Ｙ２方向にＬ形配置した鉄骨大梁（５、６）のせいは等しいことを特徴とする。

請求項１に記載した発明に係る鉄骨造のパネルユニットは、床の載荷重を小梁７及び孫梁８…を通じてＸ・Ｙ２方向の鉄骨大梁５、６へ伝達して負荷させると共に、小梁７の位置（つまり、孫梁８の長さＬ）及び孫梁８の本数の設計により、各鉄骨大梁５、６に負荷する荷重の大きさ、ひいては各鉄骨大梁５、６に発生する応力の大きさ、分布を調整することが容易に可能である。よって、各鉄骨大梁５、６のせい（成）の大きさを等しく設計することができる。その結果、鉄骨大梁５、６に囲まれた床組み又は屋根の底部に段差が無く、柱１上への架設がし易く、施工性が向上する。
また、本発明の鉄骨造パネルユニットは、鉄骨大梁５、６と小梁７及び孫梁８とで組み立てられているから、地上部での地組み作業が容易であり、精度良く安定なパネル構造とすることができる。ひいては柱１上への吊り込みも４点（イ、ロ、ハ、ニ）の吊り点で高安定に容易に行うことができる。もちろん、柱１上での接合作業も前記４カ所（イ、ロ、ハ、ニ）で済み、効率的であり施工性に優れる。

請求項２〜４に記載した発明に係る鉄骨造パネルユニットによる床組み架構法は、上記の鉄骨造パネルユニットにおけるＸ・Ｙ２方向の鉄骨大梁５、６の端部をそれぞれ柱１上部（柱頭）へ架設するので、地上部からの吊り込み作業を着実に手順通りに進められ、作業性と施工性に優れる。
とりわけ請求項３に記載した発明のように、コンクリート造柱１の天端面に接合プレート１０を一体的構造に備えたものとし、鉄骨造パネルユニットはＸ・Ｙ２方向の鉄骨大梁５、６の端部を各柱１…の前記接合プレート１０の上に載せ架け、接合プレート１０との接触部分を例えば溶接やボルト止めその他の手段で接合する場合、鉄骨大梁５、６は切断のほかには孔開けその他の格別な加工を施す必要がなく、能率良く安価に床組みの架構作業を進めることが出来る。したがって、たとえば平屋建物又は低層建物の屋上部分などの構築を簡易に、しかも安価に短工期で行うことができる。

請求項２に記載した発明のように、各鉄骨造パネルユニットをＸ・Ｙ２方向の鉄骨大梁５、６がそれぞれ共通方向となる配置で架設すると、平面的に見た軸組みは、小梁７が共通方向に一直線状の配置となり、該小梁７と隣接の鉄骨大梁６との間の空間９が図３の通り一直線状の配置となるので、これらの空間９…を利用して例えば防火用シャッターの設置に利用すると、大規模店舗などのレイアウト設計又はその変更においてシャッター１１の配置を適正に連続配置とすることが容易である。

Ｘ・Ｙ２方向にＬ形に配置された２本の鉄骨大梁５、６と、前記一方向の鉄骨大梁６との間に間隔Ｌを開けて平行に配置され、他方向の鉄骨大梁５に接合された１本の鉄骨小梁７と、及び前記鉄骨小梁７とこれに平行な前記一方向の鉄骨大梁６との間へ直角に複数本間隔を開けて平行に架設された鉄骨孫梁８…とで鉄骨造のパネルユニットを構成する。そして、前記鉄骨造パネルユニットにおけるＸ・Ｙ２方向にＬ形に配置された２本の鉄骨大梁５、６の各端部をそれぞれ柱１…上へ架け渡して設置する。

図２は、請求項１の発明に係る鉄骨造のパネルユニットを平面的に示す。
この鉄骨造パネルユニットは、Ｘ・Ｙ２方向にＬ形に配置された２本の鉄骨大梁５、６と、前記一方向の大梁６との間に各鉄骨大梁５、６への荷重分布又は応力分布を適正化する間隔Ｌを開けて平行に配置され、他方向の鉄骨大梁（５）に接合された１本の鉄骨小梁７と、及び前記鉄骨小梁７とこれに平行な前記一方向の鉄骨大梁６との間に直角に複数本各々の間に荷重分布又は応力分布を適正化する間隔を開けて平行に架設された鉄骨孫梁８…とで構成され、前記Ｌ形配置の鉄骨大梁（５、６）は、図３に示したように、平面的に見て、縦・横方向に整列した柱（１…）上に共通方向に向いた配置で、複数架け渡して設置されている。
つまり、鉄骨小梁７と、これと平行な一方向の鉄骨大梁６との間隔Ｌの大きさの設計、及び同じ鉄骨小梁７とこれに平行な大梁６との間に直角に架設した鉄骨孫梁８…の間隔および本数の設計如何により、各鉄骨大梁５、６への荷重分布又は応力分布を適正化して応力の均等化ないしその調整を行うことが可能である。その結果、Ｘ・Ｙ２方向のＬ形配置の鉄骨大梁５、６のせい（成）の大きさを等しい構成にすることができる。そうすると、底面に段差の無いパネル化ができるし、鉄骨大梁５、６の加工工数や種類の低減化を図ることも可能である。
また、この鉄骨造パネルユニットは、２本の鉄骨大梁５、６と１本の鉄骨小梁７、及び孫梁（図示例では３本）８とで面状に組み立てられているから、地上部での地組み作業を確実に容易に行え、精度良く安定なパネル構造とすることができる。しかも、柱１上への吊り込みもイ、ロ、ハ、ニと指示した４点の吊り点で高安定に容易に行うことができる。もちろん、柱１上での接合作業も前記４カ所（イ、ロ、ハ、ニ）で済み、効率的であり施工性に優れる。

上記した鉄骨造パネルユニットの構成の特徴は、次の点に認められる。
請求項２に記載した発明に係る床組み架構法を実施するにあたり、上記したようにＸ・Ｙ２方向にＬ形に配置した２本の鉄骨大梁５、６と、前記一方向の鉄骨大梁６との間に間隔Ｌを開けて平行に配置し他方向の鉄骨大梁５に接合した１本の鉄骨小梁７と、及び前記鉄骨小梁７とこれに平行な前記一方向の鉄骨大梁６との間へ直角に複数本間隔を開けて平行に架設した鉄骨孫梁８…とで構成した鉄骨造のパネルユニットは、図３に示したように、平面的に見て、縦・横方向に整列した柱１…上に前記Ｌ形配置の鉄骨大梁５、６を共通方向に向いた配置で架設することができる（請求項２記載の発明）。

上記の床組み架構法によれば、各鉄骨造パネルユニットは整然と共通方向に向いて配置されるので、架構作業を迷いもなく粛々と手順良く進められて作業性が良い。のみならず鉄骨小梁７と、図３において左側に平行に隣接する鉄骨大梁６との間に必ず細長い空間９がＸ方向に平行な鉄骨大梁５、５の全スパンにわたり画一的に形成される。しかもこの空間９は、床組みを平面的に見ると、鉄骨造パネルユニットの単位毎にＹ方向に連続的配置に形成される（図３）。
したがって、この空間９に防火シャッター１１を設置するときは、Ｘ方向に平行な鉄骨大梁５、５の全スパンを利用して、邪魔物が一切無い自由空間に設置できる。図３には、便宜上４個の空間９の全部にシャッター１１を設置した場合を示しているが、この限りではない。大規模店舗などのレイアウト設計又はその後のレイアウト変更において、防火シャッター１１の配置をＸ方向に自由自在に変更することができる。

次に、図４と図５は、請求項３に記載した発明の実施例を示す。
この実施例は、上記請求項２に記載した発明に係る床組み架構法のバリエーションの一つである。柱１は段落番号［０００２］で説明したように、下端を基礎コンクリート梁などに固定して片持ち形式に構築された鉄骨コンクリート造柱又は鉄筋コンクリート造柱であり、同コンクリート柱１の天端面にはレベル出し処理した接合レート１０が構造的に一体化して設置されている。このコンクリート柱１に対して、上記した鉄骨造パネルユニットは、Ｘ・Ｙ２方向にＬ形に配置された２本の鉄骨大梁５、６の端部を四隅に位置する前記コンクリート造柱１…の接合プレート１０の上に図５のように載せ架ける。そして、鉄骨大梁５、６は、接合プレート１０との接触部分を溶接又はボルト止めその他の手段で接合する。図４中の符号１２はデッキプレートを示し、１３は柱鉄筋、１４は接合プレート１０をコンクリート柱１の天端へ一体化するスタッドボルトを示している。
上記の床組み架構法によれば、鉄骨造パネルユニットは地上部で地組みしたあと、クレーン等でコンクリート柱１の天端の接合プレート１０上へ吊り込み、直ちに溶接等で接合する工程により簡易に高能率に架構作業を進めることができる。

コンクリート造柱と鉄骨梁による平屋建物の軸組み図である。 本発明の鉄骨造パネルユニットを示す平面図である。 前記パネルユニットを柱上に架けた床組みの平面図である。 鉄骨大梁とコンクリート造柱との取り合いを示す断面図である。 鉄骨大梁とコンクリート造柱との取り合いを示す平面図である。 従来の鉄骨造パネルユニットを示す平面図である。 従来の鉄骨造パネルユニットの他の例を示す平面図である。 図６のパネルユニットを用いた床組みの平面図である。

符号の説明

１ 柱（コンクリート造柱）
５ 鉄骨大梁
６ 鉄骨大梁
７ 小梁
８ 孫梁
Ｌ 間隔
１０ 接合プレート

Claims (4)

1. Ｘ・Ｙ２方向にＬ形に配置された２本の鉄骨大梁（５、６）と、前記一方向の鉄骨大梁（６）との間に間隔（Ｌ）を開けて平行に配置され、他方向の鉄骨大梁（５）に接合された１本の鉄骨小梁（７）と、及び前記鉄骨小梁（７）とこれに平行な前記一方向の鉄骨大梁（６）との間へ直角に複数本間隔を開けて平行に架設された鉄骨孫梁（８…）とで構成され、前記Ｌ形配置の鉄骨大梁（５、６）は、平面的に見て、縦・横方向に整列した柱（１…）上に共通方向に向いた配置で、架け渡して設置されることを特徴とする、鉄骨造のパネルユニット。
2. Ｘ・Ｙ２方向にＬ形に配置した２本の鉄骨大梁（５、６）と、前記一方向の鉄骨大梁（６）との間に間隔（Ｌ）を開けて平行に配置し他方向の鉄骨大梁（５）に接合した１本の鉄骨小梁（７）と、及び前記鉄骨小梁（７）とこれに平行な前記一方向の鉄骨大梁（６）との間へ直角に複数本間隔を開けて平行に架設した鉄骨孫梁（８…）とで構成した鉄骨造のパネルユニットを複数、平面的に見て、縦・横方向に整列した柱（１…）上に前記Ｌ形配置の鉄骨大梁（５、６）を共通方向に向いた配置で、架け渡して設置することを特徴とする、鉄骨造のパネルユニットによる床組み架構法。
3. 柱（１）は鉄骨鉄筋コンクリート造柱又は鉄筋コンクリート造柱であり、同柱（１）の天端面にレベル出し処理され構造的に一体化した接合プレート（１０）を備えたものとし、鉄骨造パネルユニットはＸ・Ｙ２方向のＬ形配置の鉄骨大梁（５、６）の端部を各柱（１）の前記接合プレートの上（１０）に載せ架け、接合プレート（１０）との接触部分を溶接等の手段で接合することを特徴とする、請求項２に記載した鉄骨造パネルユニットによる床組み架構法。
4. 鉄骨造のパネルユニットを構成するＸ・Ｙ２方向にＬ形配置した鉄骨大梁（５、６）のせいは等しいことを特徴とする、請求項２に記載した鉄骨造パネルユニットによる床組み架構法。