JP2008031644A - 鉄骨造建物の床架構および同床架構の建築構法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄骨造建物の特には床架構の構造、および前記床架構の建築構法を提供する。
【解決手段】鉄骨大梁２は、柱中心位置に通された１本の中央鉄骨梁２ａと、その両側に間隔をあけて平行に配置された２本の外側鉄骨梁２ｂ、２ｂとの合計３本で構成されている。鉄骨柱１の大梁取り付け位置には、３本の鉄骨梁２ａ、２ｂそれぞれの応力を鉄骨柱へ伝達することが可能な構造の梁接合用ブラケット５が設置されている。鉄骨大梁２は、３本の鉄骨梁２ａ、２ｂを一組として鉄骨柱１のブラケット５と接合する柱梁接合が行われている。
【選択図】図１

Description

この発明は、鉄骨造建物の特には床架構の構造、および前記床架構の建築構法の技術分野に属する。

建築物は、様々な空間的制約条件のもとに建築される。よって、そうした制約条件のもとで最大限の空間を経済的に確保することは、構造設計の重要な課題である。限られた高さの範囲で、自由に利用できる空間を大きくするには、結局、床構造を極力扁平に（薄く）構成して「せい」を圧縮する必要がある。
こうした考えに基づき、鉄筋コンクリート構造の場合には、いわゆるフラットスラブ構造建物を建築して対処することが知られている。しかし、鉄筋コンクリート構造建物の建築施工には、コンクリート型枠を支持する支保工の使用が必須条件となる。

したがって、空間的制約条件がある上に、支保工の使用が困難若しくは不可能な場合には、支保工なしで構造体を建築できる鉄骨構造を実施することが要求される。具体的な例としては、駅舎等で現存する線路をまたいで建物を建築する場合には、支保工の使用は甚だ困難で、鉄筋コンクリート構造の採用は不可能である。また、鉄骨構造を採用する場合でも、既存建物が障害とならない床架構を設計、施工することが求められている。
一般の鉄骨造建物の場合でも、限られた階高の範囲内で、自由に利用できる空間高さを拡大したり、或いは視界を広げて開放感を確保するには、結局、床架構を構成する梁のせいを極力縮小化する以外に方法はない。

鉄骨造建物について扁平な床構造を実現する手段として一般的に行われるのは、大梁を、組み立てＨ型梁として製作し、フランジ幅を大きく広げた構成、或いはフランジの板厚を大きくした構成として、せいの縮小分を補った断面性能を確保することである。しかし、この手法では、断面設計における構造設計上の諸規則により、大変不経済な断面になってしまう。

従来、１本の柱に対して、大梁を２本平行に架けたダブル梁構成とした建物架構が下記の特許文献１に開示されている。
しかし、この特許文献１に係る発明は、高い耐震性を発揮させること、および梁の総重量を軽減することを主たる目的としてなされたものである。しかも、その具体的構成は、１本の柱に対して接合される２本のダブル梁のうち、１本の梁の端部は、柱より手前側位置を直角方向に横切る梁に接合される。他の１本の梁の端部は、前記柱より手前位置を直角方向に横切る梁を貫通して、同柱の奥側を直角方向に横切る梁へ接合している。こうして柱に対する２本一組の梁それぞれの接合端部の位置が互い違いに異なるため、柱梁接合部の仕口は甚だ複雑な構造となり、接合作業も面倒で長時間を要するものと認められる。

特開平１０−８５５２号（特許第３５１６１９７号）公報

本発明の目的は、鉄骨造建物の扁平な床構造を実現することである。更に具体的にいえば、限られた階高の範囲内で、自由に利用できる空間高さを拡大する、或いは視界を広げて開放感を確保することに有益なせいの低い床架構を実現することである。
本発明の目的は、鉄骨大梁を、既成の安価なＨ形鋼を使用して、耐力、剛性の不足分をＨ形鋼の本数の増加で補い、しかも鉄骨柱のブラケットに対しては共通位置で接合できる構成とした鉄骨造建物の床架構を提供することである。

本発明の次の目的は、安全で迅速な建築施工を実現すること、具体的には鉄骨架構要素を部分的にユニット化して工場製作することにより、現場での作業通路の確保を容易ならしめ、作業上の安全性が高く、支保工なしで床架構の構築を進めることが可能な鉄骨造建物の床架構、およびその建築構法を提供することである。
本発明の更なる目的は、鉄道駅舎等が現存する軌道上の空間を活用する人工地盤や建築物の建築や増築に好都合な鉄骨造建物の床架構、およびその建築構法を提供することである。

上記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建物の床架構は、
鉄骨柱と鉄骨梁とで構成される鉄骨造建物の床架構において、
鉄骨大梁２は、柱中心位置に通された１本の中央鉄骨梁２ａと、その両側に間隔をあけて平行に配置された２本の外側鉄骨梁２ｂ、２ｂとの合計３本で構成され、
鉄骨柱１の大梁取り付け位置には、前記３本の鉄骨梁２ａ、２ｂそれぞれの応力を鉄骨柱１へ伝達することが可能な構造の梁接合用ブラケット５が設置されており、
鉄骨大梁２は、前記３本の鉄骨梁２ａ、２ｂを一組として鉄骨柱１の前記ブラケット５と接合する柱梁接合が行われていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した鉄骨造建物の床架構において、
合計３本の鉄骨梁２ａ、２ｂで構成された鉄骨大梁２は、軸線方向に間隔をあけた要所を横繋ぎ材６および小梁８の接合端部７で３本の鉄骨梁２ａ、２ｂを相互に一体的に剛結した構成とされていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄骨造建物の床架構において、
鉄骨大梁２を構成する合計３本の鉄骨梁２ａ、２ｂは同一の梁せいとし３本が一体として性能を発揮する構成とされていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１に記載した鉄骨造建物の床架構において、
鉄骨柱１の梁接合用ブラケット５は大型の通しダイアフラム５０で構成され、鉄骨大梁２を構成する中央位置および両外側位置の鉄骨梁２ａ、２ｂのウエブと接合される位置に３本の縦リブ５ａ、５ｂを備え、更に両外側の鉄骨梁２ｂ、２ｂの応力を柱１へ伝達する縦リブ５ｃを前記鉄骨大梁２の軸線方向と直角な配置に２本以上備えていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明に係る鉄骨造建物の床架構建築構法は、
大梁取り付け位置に梁接合用ブラケット５を設けた鉄骨柱１を建て、３本の鉄骨梁２ａ、２ｂの要所を横繋ぎ材６で相互間を一体的に剛結した鉄骨大梁２の上面にデッキプレート又はプレキャスト床板を敷き一体化して成る鉄骨大梁ユニットＰを、前記鉄骨柱１のブラケット５と接合する段階と、
小梁８の上面にデッキプレート又はプレキャスト床板を敷いて一体化した小梁ユニットＱを、前記鉄骨大梁２に設けられた小梁端部７と接合して設置し、更に必要な孫梁９を取り付ける段階と、
その他の必要とされるデッキプレート又はプレキャスト床板を梁上に敷き、各鉄骨梁の上面にスタットジベルを打ち、デッキプレート上又はプレキャスト床板上へスラブ筋を配筋し、床コンクリートを打設する段階とから成ることを特徴とする。

請求項１〜４に係る発明の床架構は、鉄骨大梁２に、既成のせいが低い鉄骨梁２ａ、２ｂを使用するから、梁せいが低くなった分だけ、限られた階高の範囲内で自由に利用できる空間高さを拡大でき、或いは視界を広げて開放感を確保することができる。さらには都市計画上で高さ制限がある場合に、建物の階数を多くすることが可能となる。
その一方では、せいの低い鉄骨梁２ａ、２ｂを使用した鉄骨大梁２の断面性能は、３本の鉄骨梁２ａ、２ｂを一組として並列に使用した合算効果で必要十分に補われる。そして、既成のＨ形鋼を使用できるので、安価に実施できる。また、鉄骨柱１のブラケット５に対して、鉄骨大梁２を共通位置で接合できるので、既往の簡便な柱梁接合技術で容易に実施できる。

請求項５に係る発明の建築構法は、床架構の各構成要素を部分的にユニット化して工場製作することで、現場での建て方施工の工数を減らし、安全で迅速な建築施工の実現に寄与する。具体的には、鉄骨大梁２の上面にデッキプレート又はプレキャスト床板を敷いて一体化したユニットＰに構成することにより、この鉄骨大梁２を柱１のブラケット５と接合した段階で十分に幅の広い作業通路を先行して確保でき、作業上の安全性を高められる。その他の床架構要素もデッキプレート又はプレキャスト床板を敷いてユニットするから、支保工なしで構築施工を進められる。
よって、本発明の鉄骨造建物の床架構およびその建築構法は、鉄道駅舎等が現存する軌道上の空間を活用する人工地盤や建築物の建設や増築などに好都合である。

鉄骨大梁２は、柱中心位置に通された１本の中央鉄骨梁２ａと、その両側位置に間隔をあけて配置された２本の外側鉄骨梁２ｂ、２ｂとの合計３本で構成する。
鉄骨柱１の梁取り付け位置には、前記３本の鉄骨梁２ａ、２ｂそれぞれの応力を鉄骨柱１へ伝達することが可能な構造の梁接合用ブラケット５を設置する。そして、前記３本の鉄骨梁２ａ、２ｂを一組とする鉄骨大梁２は、鉄骨柱１の前記ブラケット５と接合する柱梁接合を行う。
その建築構法としては、先ず梁取り付け位置に梁接合用ブラケット５を設けた鉄骨柱１を建てる。鉄骨大梁２は、３本の鉄骨梁２ａ、２ｂの要所を横繋ぎ材６で相互間を一体的に剛結し、上面にデッキプレート又はプレキャスト床板を敷き一体化した鉄骨大梁ユニットＰとして構成し、これを前記鉄骨柱１のブラケット５と接合する。次いで、小梁８の上面にデッキプレート又はプレキャスト床板を敷いて一体化した小梁ユニットＱを、前記鉄骨大梁２に設けた小梁端部７と接合する。更に必要な孫梁９もデッキプレート又はプレキャスト床板と一体化したユニットＲとし取り付ける。その他の必要なデッキプレート又はプレキャスト床板を鉄骨梁上に敷き、各鉄骨梁の上面にスタットジベルを打ち、デッキプレート上又はプレキャスト床板上へスラブ筋を配筋し床コンクリートを打設する。

以下に、本発明を図示した実施例により説明する。
図１は、本発明に係る鉄骨造建物の床架構の実施例を伏せ図として示したもので、符号１は角鋼管による鉄骨柱、２が鉄骨大梁である。この鉄骨大梁は、図２Ａと図３に拡大して示したように、柱中心位置に通される１本の中央鉄骨梁２ａと、その両側に約３００ｍｍの間隔をあけて配置された２本の外側鉄骨梁２ｂ、２ｂとの合計３本で構成されている。これら３本の鉄骨梁２ａ、２ｂには、同形、同大のＨ形鋼が使用されている。さらに具体的に云うと、３本の鉄骨梁２ａ、２ｂは、一つの実施例として、フランジ幅および梁せい共に４００ｍｍの既成のＨ形鋼を採用している。こうして３本のＨ形鋼で構成された鉄骨大梁２は、同３本の鉄骨梁２ａおよび２ｂ、２ｂの合算効果を考慮して、通例大梁鉄骨として使用される梁せい（例えば８００ｍｍ）の断面性能を上回るように設計して実施される。前記低い梁せい（４００ｍｍ）の３本の鉄骨梁はすべて同一の梁せいで構成されている。因みに、フランジの厚さは２１ｍｍ、ウエブの厚さは１３ｍｍである。

なお、図１における外周位置の鉄骨大梁３は、フランジ幅および梁せい共に４００ｍｍの上記既成のＨ形鋼による２本の鉄骨梁３ａ、３ａは約１００ｍｍ程度の狭い間隔で平行に配置した構成とされている。一方、図１の上下方向に配置された桁行き大梁４には、梁せいこそ４００ｍｍであるが、フランジ幅は５００ｍｍ、フランジの厚さ２８ｍｍ、ウエブの厚さ１６ｍｍの組立Ｈ形鋼が使用されている。
こうして、この鉄骨造建物の床架構を構成する鉄骨大梁２、３、４の梁せいは、いずれも一例として４００ｍｍに統一して共通化されている。

上記した鉄骨柱のうち、中柱１の梁取り付け位置には、上記鉄骨大梁２を構成する３本の鉄骨梁２ａおよび２ｂ、２ｂを接合するため、３本の鉄骨梁２ａおよび２ｂ、２ｂそれぞれの応力を同柱１へ伝達可能な構造の梁接合用ブラケット５が設置されている。この梁接合用ブラケット５に、鉄骨大梁２を構成する３本の鉄骨梁２ａ、２ｂ、２ｂが一組としてそれぞれ柱梁接合されている。

因みに、図１、図２に示した各鉄骨柱１の梁接合用ブラケット５は、上下のフランジ接合部が大型の通しダイアフラム５０、５０で構成され、その中間部位に、中央鉄骨梁２ａ、および両外側の鉄骨梁２ｂ、２ｂのウエブと接合される縦向きの配置で３本の縦リブ５ａおよび５ｂ、５ｂを備えた構成とされている。更に、柱１の中心を外れた両外側の鉄骨梁５ｂ、５ｂの応力を柱１へ伝達するために、少なくとも２本の縦リブ５ｃ、５ｃを、直交する大梁４のウエブ位置と、柱１から離れて大梁２の接合側へ寄った位置の２カ所に、前記鉄骨大梁２の軸線方向と直角な配置で備えた構成とされている。

図２Ａ、Ｂの場合、鉄骨柱１の梁接合用ブラケット５と鉄骨大梁２を構成する各鉄骨梁２ａおよび２ｂ、２ｂとの接合は、フランジおよびウエブ共にスプライスプレートを用いたボルト接合（高力ボルト接合を含む。以下同じ。）の構成であることを示している。ただし、この限りではなく、フランジに関しては溶接接合とすることができる。
ちなみに、図３は、上記のようにして柱梁接合した部分（図２Ａ、Ｂ部分）の鳥瞰図を示している。

なお、図２Ａで明らかなように、鉄骨大梁２を構成する３本の鉄骨梁２ａおよび２ｂ、２ｂの相互間には、およそ３００ｍｍ程度の間隔ｍをあけている。間隔ｍを設ける理由は、上記ボルト接合作業の際に、作業者の手およびレンチ等の工具を差し入れたり、目視確認を可能にするため必要だからである。特に中央位置の鉄骨梁２ａのウエブをボルト接合するために、前記の間隔ｍが不可欠である。
その意味でいえば、上記図１の外周位置の鉄骨大梁３が、２本の鉄骨梁３ａ、３ａを約１００ｍｍ程度の狭い間隔で平行に配置した構成とされている理由は、ボルトを入れる手さえ入ればよく、鉄骨ウエブをボルト接合するレンチを差し入れる間隔（作業スペース）は格別必要ないからである。
この外周位置の鉄骨大梁３を接合する外周鉄骨柱１’の梁接合用ブラケット１０は、図１に示したように、外周位置の鉄骨大梁３が、狭い間隔で平行に配置した２本の鉄骨梁３ａ、３ａで構成されているが故に、柱列帯の鉄骨柱１の梁接合用ブラケット５よりも幅狭く小型に構成されている。

なお、鉄骨柱１および１’の梁接合用ブラケット５および１０は、上述した通しダイアフラム５０と縦リブ５ａ、５ｂによる構造の限りではない。
上述した合計２本の鉄骨梁３ａ、３ａあるいは３本の鉄骨梁２ａおよび２ｂ、２ｂで構成された鉄骨大梁３、２それぞれの鉄骨梁と同一に配置した２本或いは３本の、梁と同形、同大断面のＨ形鋼を井桁状に組み立てた構成で同様に実施することができる。

次に、上記合計３本の鉄骨梁２ａおよび２ｂ、２ｂで構成された鉄骨大梁２は、３本分の剛性を足し合わせて１本材としての取り扱いができるように、図１の実施例では、柱間の中央部を、横繋ぎ材６で相互に一体的に剛結した構成とされている。更に、小梁８を架ける位置には小梁端部７を接合して、やはり相互に一体的に剛結した構成とされている。なお、外周の大梁鉄骨３を構成する２本の鉄骨梁３ａ、３ａは、一定の間隔を開けた位置毎に例えば溶接で接合して一体的に剛結した構成とされている。
図１の場合、小梁８、８間には必要に応じて孫梁９を架けた構成を示している。ちなみに、小梁８には、フランジ幅と梁せいが約４００ｍｍのＨ形鋼が使用されている。孫梁９にはフランジ幅が３００ｍｍ、梁せいが約３９０ｍｍのＨ形鋼が使用されている。

次に、図４には、本発明に係る鉄骨造建物の床架構の異なる構成の実施例２を主要部について伏せ図として示している。
本実施例２の場合も、鉄骨大梁２に、合計３本の鉄骨梁で構成されたものを使用する構成には変わりないが、小梁８として２本の鉄骨梁を一組として一定の間隔を開けて平行に配置したダブル小梁の構成で柱間中央の位置に設置した構成を特徴としている。小梁８と大梁２との間に孫梁９が設置されている。鉄骨大梁２を構成する３本の鉄骨梁は、前記ダブル小梁８、８を接合するため用意した小梁端部７により相互間を一体的に剛結した構成とされている。

図４に示した実施例２で特に説明したい点は、床架構を構成する各要素のユニット化方式についてである。先ず鉄骨大梁２は、上記小梁端部７（場合によっては実施例１に示した横繋ぎ材６による場合も含む。）により相互間を一体的に剛結した構成の上面にデッキプレート又はプレキャスト床板（図示は省略）を敷いて一体化した鉄骨大梁ユニットＰとして構成する。したがって、この鉄骨大梁ユニットＰを鉄骨柱１、１間に架けて梁接合用ブラケット５と接合すると、直ちにそのデッキプレート又はプレキャスト床板を作業用足場なり通路として利用できる。
同様に、上記ダブル小梁８、８についても、中央部を小梁端部７’で井桁状に剛結した構成とし、その上面にデッキプレート又はプレキャスト床板（図示は省略）を敷いて一体化した小梁ユニットＱとして構成する。したがって、この小梁ユニットＱを鉄骨大梁２の小梁端部７と接合すると直ちにそのデッキプレート又はプレキャスト床板を作業用足場なり通路として利用できる。
その他の小梁８もデッキプレート又はプレキャスト床板（図示は省略）を敷いて一体化したユニットに構成し、各々の接合作業を行う。図４には、鉄骨大梁２に小梁ユニット部材Ｒとして構成する例が示されている。
上記のようにして床架構を構成する各要素のユニット化が進められると、各ユニットＰ、Ｑ、Ｒをそれぞれ工場生産化することが容易となり、品質の向上と、現場作業の工数を省くことができ、工期の短縮が図れる。

既に上記図４の実施例で床架構のユニット化について説明したところから明らかなように、請求項５に係る発明の建築構法は、先ず梁取り付け位置に梁接合用ブラケット５を設けた鉄骨柱１を建てることに始まる。
次いで、合計３本の鉄骨梁２ａと２ｂで構成された鉄骨大梁２に小梁接合用の端部７を設け、上面にデッキプレート又はプレキャスト床板を敷いて一体化した鉄骨大梁ユニットＰを構成し、前記鉄骨柱１のブラケット５と鉄骨大梁２とを柱梁接合する。
小梁８は、その上面にデッキプレート又はプレキャスト床板を敷いて一体化した小梁ユニットＱを構成し、前記鉄骨大梁２、２の間へ、小梁接合部７を利用した梁接合をして設置する。
その他に必要とされる孫梁９もデッキプレート又はプレキャスト床板を敷いて一体化した孫梁ユニットＲとして構成し、孫梁接合部９’を利用した梁接合により取り付ける。更に必要とされるデッキプレート又はプレキャスト床板を梁上に敷き込み、各鉄骨梁の上面にスタットジベルを打ち、スラブ筋を配筋し、床コンクリートを打設する段階を経て、せいの低い鉄骨造の床架構が構築される。

以上に、本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、もとより本発明は上記実施例の限りではない。本発明の要旨及び技術的思想を逸脱しない範囲で、いわゆる当業者が必要に応じて行う設計変更や変形、応用の態様で種々に実施されるものであり、それらを本発明が包含することを主張する。

本発明の床架構を概念的に示す平面図（伏せ図）である。 Ａ、Ｂは鉄骨大梁と鉄骨柱の接合構造を示す平面図と垂直面図である。 図２Ａの柱梁接合構造を示す斜視図である。 本発明の床架構の異なる実施例を概念的に示す平面図（伏せ図）である。

符号の説明

１ 鉄骨柱
２ 鉄骨大梁
３ 鉄骨大梁
４ 桁行き大梁
５ ブラケット
６ 横繋ぎ材
７ 小梁端部
９ 孫梁
１０ ブラケット
Ｐ、Ｑ、Ｒ 梁ユニット
５０ 通しダイアフラム
５ａ、５ｂ、５ｃ 縦リブ

Claims (5)

1. 鉄骨柱と鉄骨梁とで構成される鉄骨造建物の床架構において、
   鉄骨大梁は、柱中心位置に通された１本の中央鉄骨梁と、その両側に間隔をあけて平行に配置された２本の外側鉄骨梁との合計３本で構成され、
   鉄骨柱の大梁取り付け位置には、前記３本の鉄骨梁それぞれの応力を柱へ伝達することが可能な構造の梁接合用ブラケットが設置されており、
   鉄骨大梁は、前記３本の鉄骨梁を一組として鉄骨柱の前記ブラケットと接合する柱梁接合が行われていることを特徴とする、鉄骨造建物の床架構。
2. 合計３本の鉄骨梁で構成された鉄骨大梁は、軸線方向に間隔をあけた要所を横繋ぎ材および小梁の接合端部で３本の鉄骨梁を相互に一体的に剛結した構成とされていることを特徴とする、請求項１に記載した鉄骨造建物の床架構。
3. 鉄骨大梁を構成する合計３本の鉄骨梁は同一の梁せいとし３本が一体として性能を発揮する構成とされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した鉄骨造建物の床架構。
4. 鉄骨柱の梁接合用ブラケットは大型の通しダイアフラムで構成され、鉄骨大梁を構成する中央位置および両外側位置の鉄骨梁のウエブと接合される位置に３本の縦リブを備え、更に両外側の鉄骨梁の応力を柱へ伝達する縦リブを前記鉄骨大梁の軸線方向と直角な配置に２本以上備えていることを特徴とする、請求項１に記載した鉄骨造建物の床架構。
5. 大梁取り付け位置に梁接合用ブラケットを設けた鉄骨柱を建て、
   ３本の鉄骨梁の要所を横繋ぎ材で相互間を一体的に剛結した鉄骨大梁の上面にデッキプレート又はプレキャスト床板を敷き一体化して成る鉄骨大梁ユニットを、前記鉄骨柱のブラケットと接合する段階と、
   小梁の上面にデッキプレート又はプレキャスト床板を敷いて一体化した小梁ユニットを、前記鉄骨大梁に設けられた小梁端部と接合して設置し、更に必要な孫梁を取り付ける段階と、
   その他必要とされるデッキプレート又はプレキャスト床板を梁上に敷き、各鉄骨梁の上面にスタットジベルを打ち、デッキプレート上又はプレキャスト床板上へスラブ筋を配筋し、床コンクリートを打設する段階とから成ることを特徴とする、鉄骨造建物の床架構建築構法。

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