JP6629922B2 - 連結具および柱と梁の連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、連結具および柱と梁の連結構造に関するものであり、より詳しくは、柱と梁の連結に使用される連結具およびこれを用いた柱と梁の連結構造に関する。

特許文献１には、複数のサンドイッチパネルで外壁を形成した建物が開示されている。サンドイッチパネルは、二枚の金属外皮の間に芯材を設けて形成されている。複数のサンドイッチパネルは水平方向に並べられ、これらサンドイッチパネルの上端を上枠材で連結し、下端を下枠材で連結することにより、上記外壁が形成されている。

特開２０１０−７７７８１号公報

しかし、特許文献１に開示された建物では、鉛直荷重及び水平荷重を外壁のみで負担しているため、これらの荷重によりサンドイッチパネルが変形しやすくなり、比較的小規模（３坪以下）にしか構築することができないという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、より大規模な建物の構築が可能な連結具および柱と梁の連結構造を提供することを目的とするものである。

本発明の一態様に係る連結具は、柱と梁とを連結するための連結具である。前記連結具は、前記柱に固定される固定板と、前記梁に固定される結合板と、前記梁の端部が載せられる受け板とを備える。前記結合板は、前記梁の屋内側の側面に沿って配置され、壁パネルが配置される前記梁の屋外側の側面に沿って配置されないように構成されている。

本発明の一態様に係る柱と梁の連結構造は、柱と、梁と、前記連結具とを備える連結構造である。前記連結具は前記固定板と前記結合板と前記受け板とを有する。前記固定板は前記柱に固定される。前記結合板は、前記梁の屋内側の側面に沿って配置され、壁パネルが配置される前記梁の屋外側の側面に沿って配置されないようにして、前記梁に固定される。前記受け板は前記梁の端部が載せられている。

本発明は、より大規模な建物の構築が可能である。

図１は、本発明を使用した建物の斜視図である。 図２は、同上の建物の内部の概略の平面図である。 図３は、同上の建物の屋根伏図である。 図４Ａは、同上の建物の第一外壁の正面図である。図４Ｂは、同上の建物の第二外壁の正面図である。図４Ｃは、同上の建物の第三外壁の正面図である。図４Ｄは、同上の建物の第四外壁の正面図である。 図５は、同上の建物の下部の断面図である。 図６は、同上の建物の水上部分の断面図である。 図７は、同上の建物の水下部分の断面図である。 図８は、同上の建物のけらば部分の断面図である。 図９は、同上の建物の出隅部分の断面図である。 図１０は、同上の建物に使用するサンドイッチパネルの斜視図である。 図１１は、同上の建物の基礎の断面図である。 図１２は、同上の建物の柱の施工状態の平面図である。 図１３は、同上の建物の梁の施工状態の平面図である。 図１４Ａは、同上の建物に使用する第一連結具の展開図である。図１４Ｂは、同上の建物に使用する第二連結具の展開図である。 図１５Ａは、同上の建物に使用する第一連結具の施工状態の斜視図である。図１５Ｂは、同上の建物に使用する第二連結具の施工状態の斜視図である。 図１６Ａは、同上の建物に使用する梁の施工状態の斜視図である。図１６Ｂは、同上の建物に使用する他の梁の施工状態の斜視図である。図１６Ｃは、同上の建物に使用するさらに他の梁の施工状態の斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

図１は本実施形態が使用された建物１の外観を示している。建物１は植物工場であって、比較的大規模なものであり、例えば、一辺が１０ｍ以上で建築面積が１２０ｍ^２以上に形成されている。建物１は外壁１０と屋根２０とを備えている。外壁１０は耐力壁である。

図２は建物１の内部構造を示している。建物１の内部は外壁１０により平面視で略正方形に囲まれている。外壁１０は第一外壁１０１と第二外壁１０２と第三外壁１０３と第四外壁１０４とで構成されている。第一外壁１０１は建物１の水上側の外面を構成している。第二外壁１０２は建物１の水下側の外面を構成している。第三外壁１０３は建物１の一方のけらば側の外面を構成している。第四外壁１０４は建物１のもう一方のけらば側の外面を構成している。第四外壁１０４には出入口９５が設けられている。

建物１の内部には内壁１１が設けられている。内壁１１は第一外壁１０１と第二外壁１０２とに対向している。建物１の内部は内壁１１により広い空間と狭い空間とに仕切られている。広い方の空間は植物を育成するための育成室１２である。狭い方の空間には更衣室１３、エアシャワー室１４、前室（準備室）１５、機械室（管理室）１６が設けられている。外壁１０及び内壁１１は複数の壁パネル１０６を備えて構成されている。

図３のように屋根２０は外壁１０の上方に形成されており、複数の屋根パネル２０１と、屋根パネル２０１の上面を覆う防水シート２０２とを備えて構成されている。屋根２０の水上側の端縁には水上水切り２０３が設けられている。屋根２０の水下側の端縁（軒先）には水下水切り２０４が設けられている。屋根２０の両方のけらば側の端縁にはけらば水切り２０５が設けられている。図３の矢印は水が流れる方向を示している。

図４Ａは第一外壁１０１を示している。図４Ｂは第二外壁１０２を示している。図４Ｃは第三外壁１０３を示している。図４Ｄは第四外壁１０４を示している。第一外壁１０１と第二外壁１０２と第三外壁１０３と第四外壁１０４は、ほぼ同様の構造を有している。すなわち、第一外壁１０１と第二外壁１０２と第三外壁１０３と第四外壁１０４は、腰壁１０５の上面に複数の壁パネル１０６を水平方向に並べることにより形成されている。各壁パネル１０６は鉛直方向に長く形成されており、水平方向に隣接する壁パネル１０６は凹凸嵌合により接続されている。すなわち、複数の壁パネル１０６は縦張りにより施工されている。なお、図示していないが、第一外壁１０１等と同様に、内壁１１も腰壁１１６（図１２参照）の上面に複数の壁パネルを並べることにより形成されている。

図５は外壁１０の下部を示されている。腰壁１０５はコンクリート製の基礎１１０の一部に形成されており、基礎１１０の平坦部１０９の上面よりも上方に突出している。腰壁１０５の上面には土台１１１が設けられている。土台１１１の外方（屋外側）には壁パネル１０６の下部が位置している。壁パネル１０６の下部はドリルビスなどの固定具１１２で土台１１１に固定されている。固定具１１２は、壁パネル１０６の下部の外面（屋外側の表面）から壁パネル１０６を厚み方向で貫通し、さらに土台１１１にまでねじ込まれている。また土台１１１には金物などのパネル受け具１１３が設けられており、壁パネル１０６の下端がパネル受け具１１３に載せられている。このようにして壁パネル１０６は土台１１１に固定されている。また固定具１１２より土台１１１には土台水切り１１４が取り付けられている。土台水切り１１４の上部は壁パネル１０６と土台１１１との間に挟まれており、固定具１１２は土台水切り１１４の上部を貫通している。

図６は建物１の水上部分を示している。壁パネル１０６の上部は梁１２の外方（屋外側）に位置している。壁パネル１０６の上部はドリルビスなどの固定具１１２で梁１２に締結されて固定されている。この場合、壁パネル１０６の裏面（屋内側の外面）が梁１２の外面（屋外側の外面）に直接接触している。また複数の固定具１１２が所定の間隔を介して壁パネル１０６の上部に沿って設けられている。梁１２の上面には屋根パネル２０１の水上側の端部が載せられている。屋根パネル２０１の水上側の端部はドリルビスなどの固定具１１５により梁１２に締結されて固定されている。この場合、屋根パネル２０１の裏面（屋内側の外面）が梁１２の上面に直接接触している。また複数の固定具１１５が所定の間隔を介して屋根パネル２０１の水上側の端部に沿って設けられている。屋根パネル２０１と壁パネル１０６との間の隙間は塞ぎ部材１３により覆われている。塞ぎ部材１３の外側には水上水切り２０３が設けられている。また防水シート２０２が水上水切り２０３の上面及び屋根パネル２０１の上面を覆っている。

図７は建物１の水下部分を示している。壁パネル１０６の上部は梁１２の外方（屋外側）に位置している。壁パネル１０６の上部は建物１の水上部分と同様にしてドリルビスなどの固定具１１２で梁１２に締結されて固定されている。梁１２の上面には屋根パネル２０１が載せられている。屋根パネル２０１の水下側の端部は建物１の水上部分と同様にしてドリルビスなどの固定具１１５で梁１２に固定されている。この場合、複数の固定具１１５が所定の間隔を介して屋根パネル２０１の水下側の端部に沿って設けられている。屋根パネル２０１の水下側の端部は壁パネル１０６の外面よりも外側に位置している。屋根パネル２０１の水下側の端部は略Ｌ型の支持部材１４により支持されている。支持部材１４は壁パネル１０６の外面に固定具１１２により固定されている。屋根パネル２０１の水下側の端部には水下水切り２０４が設けられている。水下水切り２０４の下方には樋部材１５が設けられている。壁パネル１０６の外面には樋支持具１６が設けられており、この樋支持具１６に樋部材１５が取り付けられている。また防水シート２０２が水下水切り２０４の上面及び屋根パネル２０１の上面を覆っている。

図８は建物１のけらば部分を示している。壁パネル１０６の上部は梁１２の外方（屋外側）に位置している。壁パネル１０６の上部は建物１の水上部分及び水下部分と同様にしてドリルビスなどの固定具１１２で梁１２に固定されている。梁１２の上面には屋根パネル２０１のけらば側の端部が載せられている。屋根パネル２０１のけらば側の端部は建物１の水上部分及び水下部分と同様にしてドリルビスなどの固定具１１５で梁１２に固定されている。この場合、複数の固定具１１５が所定の間隔を介して屋根パネル２０１のけらば側の端部に沿って設けられている。屋根パネル２０１と壁パネル１０６との間の隙間は塞ぎ部材１３により覆われている。塞ぎ部材１３の外側にはけらば水切り２０５が設けられている。また防水シート２０２がけらば水切り２０５の上面及び屋根パネル２０１の上面を覆っている。

図９は建物１の出隅を示している。壁パネル１０６の側端部はドリルビスなどの固定具１１２で柱１７に固定されている。固定具１１２は、壁パネル１０６の側端部の外面（屋外側の表面）から壁パネル１０６を厚み方向で貫通し、さらに柱１７にまでねじ込まれている。この場合、壁パネル１０６の裏面（屋内側の外面）が柱１７の外面（屋外側の外面）に直接接触している。また複数の固定具１１２が所定の間隔を介して壁パネル１０６の側端部に沿って設けられている。また壁パネル１０６と柱１７との間には出隅塞ぎ部材１８が設けられている。また隣り合う壁パネル１０６の外面には下地部材１９が設けられている。下地部材１９には出隅部材３０が取り付けられている。出隅部材３０の端部と壁パネル１０６の外面との間にはシーリング材３１が設けられている。このようにして壁パネル１０６は柱１７に固定されている。

なお、サンドイッチパネル４０（壁パネル１０６や屋根パネル２０１）は、固定具１１２、１１５による梁１２や柱１７への支圧により水平荷重（せん断力）を伝達する構造部材として作用しやすい。従って、水平荷重に対する抵抗力を得るのに必要な所定本数の固定具１１２、１１５でサンドイッチパネル４０を固定具１１２、１１５により梁１２や柱１７に固定するのが好ましい。

図１０はサンドイッチパネル４０を示している。サンドイッチパネル４０は壁パネル１０６や屋根パネル２０１として用いられる。サンドイッチパネル４０は縦長に形成されており、一方の長手方向の端部には嵌合凸部４１が全長にわたって設けられており、他方の長手方向の端部には嵌合凹部４２が全長にわたって設けられている。水平方向で隣接するサンドイッチパネル４０（壁パネル１０６や屋根パネル２０１）は嵌合凸部４１と嵌合凹部４２とを嵌合して接続される。

サンドイッチパネル４０は二枚の金属外皮４３、４４の間に芯材４５を設けて形成されている。またサンドイッチパネル４０は表面及び裏面にほとんど凹凸のない平板状に形成されている。金属外皮４３，４４は金属板の成形品であり、例えば、金属板をロール成形により成形して金属外皮４３，４４が得られる。金属板としては、鋼板、ステンレス鋼板、亜鉛めっき鋼板、塗装鋼板、ガルバリウム鋼板（登録商標）、エスジーエル(登録商標)鋼板などが用いられる。金属板の厚みは、０．２〜２．０ｍｍが好ましい。芯材４５は断熱性及び耐火性に優れることが好ましい。芯材４５はロックウールやグラスウールなどの無機繊維材料で形成されている。また芯材４５はウレタンフォームやフェノールフォームなどの樹脂発泡体で形成されていてもよい。また芯材４５は石膏ボードや珪酸カルシウムボードなどの板材と無機繊維材料や樹脂発泡体とを組み合わせた複合材であってもよい。例えば、板材と無機繊維材料や樹脂発泡体とを層状に重ねて芯材４５を形成することができる。芯材４５の厚みは、１０〜１００ｍｍが好ましい。

上記のようなサンドイッチパネル４０は、一般的には、非構造部材（非耐力部材）として分類されているが、本実施の形態においては、サンドイッチパネル４０は建物１に作用する水平荷重を柱１７と梁１２との間で伝達するための構造部材として用いられる。ここで、構造部材とは、建物に作用する荷重を分担する（支持する）ことが可能な部材をいい、非構造部材とは、建物に作用する荷重を分担しないかほとんど分担しない部材をいう。

図１１は複数の柱１７の取付構造を示している。柱１７は軽量形鋼製である。すなわち、柱１７はロール成形もしくはプレス成形で形成される軽量形鋼である。複数の柱１７は脚部材１７１により基礎１１０の平坦部１０９の上面又は腰壁１０５の上面に取り付けられている。脚部材１７１は金物であって、固定片１７２と取付片１７３とでＬ型に形成されている。固定片１７２は基礎１１０の平坦部１０９や腰壁１０５にボルトなどの固定具１７４で固定されている。取付片１７３はドリルビスなどの固定具１７５で柱１７の側面に結合されている。

図１２は複数の柱１７の取付構造を示している。複数の柱１７はほぼ等間隔で設けられている。図１３のように隣り合う柱１７の間には梁１２が設けられる。柱１７と梁１２とは連結具５０により連結される。梁１２は柱１７と同様の軽量形鋼製である。

図１４Ａ及び図１４Ｂは金属製の連結具５０の展開図を示している。連結具５０は鋼板等の金属板を折り曲げるなどして形成される。図１４Ａは第一連結具５１に形成する金属板９１を示している。金属板９１は長方形の固定板５２と、固定板５２の両方の長辺に設けられた一対の結合板５３と、固定板５２の片方の短辺に設けられた受け板５４とを備えて形成されている。一対の結合板５３と受け板５４とは固定板５２に対して略垂直に折り曲げられ、結合板５３と受け板５４とが固定板５２の一面側に突出して第一連結具５１が形成されている。図１４Ｂは第二連結具５５に形成する金属板９２を示している。金属板９２は長方形の固定板５６と、固定板５６の片方の長辺に設けられた結合板５７と、固定板５６の片方の短辺に設けられた受け板５８とを備えて形成されている。結合板５７と受け板５８とは固定板５６に対して略垂直に折り曲げられ、結合板５７と受け板５８とが固定板５６の一面側に突出して第二連結具５５が形成されている。固定板５２と固定板５６及び結合板５３と結合板５７には厚み方向で貫通する複数の孔部５９が設けられている。

図１５Ａ及び図１５Ｂは連結具５０の取付構造を示している。図１５Ａは第一連結具５１の取付構造を示している。第一連結具５１を柱１７に取り付けるにあたっては、固定板５２の外面を柱１７に一つの外面に接合し、固定板５２の孔部５９から柱１７にドリルビスなどの固定具６０をねじ込むようにする。図１５Ｂは第二連結具５５の取付構造を示している。第二連結具５５を柱１７に取り付けるにあたっては、固定板５６の外面を柱１７に一つの外面に接合し、固定板５６の孔部５９から柱１７にドリルビスなどの固定具６０をねじ込むようにする。

図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃは柱１７と梁１２とが連結具５０により連結されている状態を示している。

図１６Ａは建物１の出隅部分に設けられた柱７０と二つの梁１２０、１２１との連結構造を示している。柱７０にはひとつの外面に第二連結具５５０が一つ取り付けられている。第二連結具５５０には梁１２０の端部が連結されている。梁１２０の端部は受け板５８の上に載せられている。また結合板５７の孔部５９からドリルビスなどの固定具８０をねじ込むことによって、梁１２０の端部と第二連結具５５０とが結合される。柱７０の上記外面と隣り合う他の外面には上記第二連結具５５０と別の第二連結具５５１が一つ取り付けられている。第二連結具５５１には梁１２０と別の梁１２１の端部が連結されている。梁１２１と第二連結具５５１の連結は、梁１２０と第二連結具５５０の連結と同じである。

図１６Ｂは第一外壁１０１と第二外壁１０２と第三外壁１０３と第四外壁１０４とを構成する腰壁１０５の上面に設けられた柱７１と三つの梁１２２、１２３、１２４との連結構造を示している。柱７１には内面（屋内面）に第一連結具５００が一つ取り付けられている。第一連結具５００には梁１２２の端部が連結されている。梁１２２の端部は受け板５４の上に載せられている。また結合板５３の孔部５９からドリルビスなどの固定具８１をねじ込むことによって、梁１２２の端部と第一連結具５００とが結合される。また柱７１には上記内面と隣り合う一面に第二連結具５５２が一つ取り付けられている。第二連結具５５２には梁１２３の端部が連結されている。梁１２３と第二連結具５５２の連結は、梁１２０と第二連結具５５０の連結と同じである。また柱７１には上記内面と隣り合う他の一面に第二連結具５５３が一つ取り付けられている。第二連結具５５３には梁１２４の端部が連結されている。梁１２４と第二連結具５５３の連結は、梁１２０と第二連結具５５０の連結と同じである。

図１６Ｃは間仕切り壁１１の腰壁の上面に設けられた柱７２や平坦部１０９の上面に設けられた柱７２と四つの梁１２５、１２６、１２７、１２８との連結構造を示している。柱７２には一面に第一連結具５０１が一つ取り付けられている。第一連結具５０１には梁１２５の端部が連結されている。梁１２５と第一連結具５０１の連結は、梁１２２と第一連結具５００の連結と同じである。柱７２には他の一面に第一連結具５０２が一つ取り付けられている。第一連結具５０２には梁１２６の端部が連結されている。梁１２６と第一連結具５０２の連結は、梁１２２と第一連結具５００の連結と同じである。柱７２には他の一面に第一連結具５０３が一つ取り付けられている。第一連結具５０３には梁１２７の端部が連結されている。梁１２７と第一連結具５０３の連結は、梁１２２と第一連結具５００の連結と同じである。柱７２には他の一面に第一連結具５０４が一つ取り付けられている。第一連結具５０４には梁１２８の端部が連結されている。梁１２８と第一連結具５０４の連結は、梁１２２と第一連結具５００の連結と同じである。

なお、土台１１１は梁１２と同様にして連結具５０で柱１７と連結することができる。また胴縁を使用する場合も胴縁は梁１２と同様にして連結具５０で柱１７と連結することができる。

柱１７及び梁１２で使用される軽量形鋼はＪＩＳ Ｇ ３４６６に規定される一般構造用角形鋼管であることが好ましい。また柱１７及び梁１２で使用される軽量形鋼はＪＩＳ Ｇ ３３５０に規定される一般構造用軽量形鋼やＪＩＳ Ｇ ３３５３に規定される一般構造用溶接軽量Ｈ形鋼であってもよい。なお、土台１１１も柱１７及び梁１２と同様の軽量形鋼が使用可能である。

本実施の形態では、柱１７と梁１２と連結具５０とサンドイッチパネル４０により鉛直荷重と水平荷重とを負担することができ、水平ブレースや垂直ブレースを用いなくても外壁１０や屋根２０の強度を確保することができ、大規模な建物１の構築が可能である。ここで、鉛直荷重とは建物に作用する鉛直方向の荷重をいい、水平荷重とは建物に作用する水平方向の荷重をいう。建物に作用する荷重には、地震力、風圧力、建物の自重、積載荷重、積雪荷重などがある。そして、本実施の形態では、柱１７と梁１２が主に鉛直荷重を分担して支持し、サンドイッチパネル４０が水平荷重を主に分担して支持する。このため、複数の壁パネル１０６で形成された外壁１０は水平荷重抵抗壁として形成され、複数の屋根パネル２０１で形成された屋根は水平荷重抵抗屋根として形成される。

またサンドイッチパネル４０は、柱１７と梁１２の間で水平荷重を伝達する構造部材である。すなわち、壁パネル１０６と屋根パネル２０１として用いるサンドイッチパネル４０は、柱１７及び梁１２に固定されており、梁１２は連結具５０を介して柱１７に連結されている。従って、建物１に作用する水平荷重は、壁パネル１０６や屋根パネル２０１であるサンドイッチパネル４０と連結具５０とにより、柱１７と梁１２の間に伝達される。またサンドイッチパネル４０は、外壁１０や屋根２０を形成するとともに、柱１７と梁１２の間で水平荷重を伝達するための構造部材として兼用されているため、部品点数の減少により建物の構築のためのコストダウンを図ることができる。

また本実施の形態では、柱１７に連結具５０とを固定するにあたって、ドリルビス等の固定具６０を用いている。また梁１２と連結具５０とを固定するにあたって、ドリルビス等の固定具８０、８１を用いている。従って、連結具５０と柱１７や梁とに固定するにあたって、溶接やボルト留めを行わないようにして、簡単に施工することができ、例えば、板金施工業者により、柱１７と梁１２とを連結することが可能となる。

なお、上記では建物１が植物工場である場合について説明したが、これに限らず、本実施の形態は一般的な工場や施設に適用可能である。

１２ 梁
１７ 柱
５５ 連結具
５６ 固定板
５７ 結合板
５８ 固定板
６０ ドリルビス
８０ ドリルビス
８１ ドリルビス

Claims (5)

1. 柱と梁とを連結するための連結具であって、
   前記連結具は、前記柱に固定される固定板と、前記梁に固定される結合板と、前記梁の端部が載せられる受け板とを備え、
   前記結合板は、前記梁の屋内側の側面に沿って配置され、壁パネルが配置される前記梁の屋外側の側面に沿って配置されないように構成されている
   連結具。
2. 請求項１において、
   前記梁の屋外側の側面と前記柱の屋外側の側面とが面一に配置されるように構成されている
   連結具。
3. 請求項１又は２において、
   前記結合板の上端は、前記梁の上面と同じ高さ位置に配置されるように構成されている連結具。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項において、
   前記固定板の前記柱への固定及び前記結合板の前記梁への固定は、ドリルビスで行われる
   連結具。
5. 柱と、梁と、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の連結具とを備える連結構造において、
   前記連結具は前記固定板と前記結合板と前記受け板とを有し、
   前記固定板は前記柱に固定され、
   前記結合板は、前記梁の屋内側の側面に沿って配置され、壁パネルが配置される前記梁の屋外側の側面に沿って配置されないようにして、前記梁に固定され、
   前記受け板は前記梁の端部が載せられている
   柱と梁の連結構造。

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