JP2003193568A

JP2003193568A - 建物の躯体構造

Info

Publication number: JP2003193568A
Application number: JP2001400209A
Authority: JP
Inventors: Kenji Inoue; 憲二井上; Masaki Endo; 政樹遠藤; Masahiro Ikeda; 昌弘池田
Original assignee: IKEDA MASAHIRO KENCHIKU KENKYOSHO KK; MEIJI KOGYO KK
Current assignee: IKEDA MASAHIRO KENCHIKU KENKYOSHO KK; MEIJI KOGYO KK
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP3714546B2

Abstract

(57)【要約】【課題】最小限の躯体材料を用いることにより極めて
軽量であり安価で且つ耐久性に優れ、現場での組み立て
が簡単であり、間取りを比較的自由に設定することが可
能な建物の躯体構造を提供する。【解決手段】天井部をトラス構造を備えた金属製枠体
５により構成し、重力方向に加わる鉛直荷重を枠体５に
配設された複数の柱部材７で支持すると共に、水平方向
に加わる水平荷重を互いに直交するようにして任意の位
置に配置された少なくとも２つのパネル状の補強材９に
より支持して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物の躯体構造に
関し、更に詳しくは、極めて軽量でありながら耐久性に
優れ、しかも間取りを比較的自由に設定することが可能
な建物の躯体構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】建物の躯体構造は、安全で且つ信頼性の
高い高性能な建物を建設する上で極めて重要なポイント
となるべき部分であり、今日では様々な構造のものが知
られている。その代表的なものとしては、例えば、木
造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造(ＲＣ造)がある。

【０００３】木造には、建物の荷重を柱や梁で支える日
本の伝統的な工法である木造軸組工法（在来工法）や、
建物の荷重を耐力壁や床で支える２×４(ツーバイフォ
ー)工法がある。木造は、木材をその主たる材料として
いるので加工がしやすく、安価であり、我が国の気候風
土の面からみても居住性のよい建物を提供する。

【０００４】鉄骨造には、軽量鉄骨系と重量鉄骨系があ
り、軽量鉄骨系は、主要構造材に軽量形鋼を用いたもの
でプレハブ住宅をはじめ小規模な建築に用いられてい
る。軽量鉄骨構造は、構造体が比較的軽量であることか
ら基礎部への負担が少なく、部材の運搬・加工・組み立
てが容易であるという長所を有している。一方、重量鉄
骨系は、主としてＨ型鋼やＩ型鋼で柱と梁を形成したラ
ーメン構造が採用され、比較的高層の建物にも採用され
ている。ラーメン構造は、「壁」を主体とする構造に比
べて開口部を広く確保することができ、開放的な空間を
形成できるという特徴がある。また、材料としての鋼材
は引張り力・圧縮力に強く、また品質が均一であるとい
う長所がある。

【０００５】ＲＣ造は、引張力に強い鉄筋と、圧縮力に
強いコンクリートを組合せた構造であり、上述のような
柱と梁で支えるラーメン構造と、壁や床で支える壁構造
とがある。ＲＣ造は、耐震性、耐火性に優れ、また腐食
による強度の劣化が少ないので比較的信頼性が高い構造
であるといえる。

【０００６】かかる従来の躯体構造に加えて、近年で
は、木造ツーバイフォーの枠材をスチールに置き換えた
いわゆる「スチールハウス」が登場し、注目されてい
る。スチールハウスは、地震や白アリに強いことに加え
て森林伐採による自然環境破壊への配慮から、特に米国
で関心を集めている。スチールハウスの内外装は、これ
までの木造ツーバイフォー住宅と同じ物を用いることが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した、躯
体構造のうち、木造にあっては、材料である木材は天然
材料であるため形状・寸法に制約があり、腐朽や虫害を
受けやすく、さらに耐火性に劣るという短所がある。ま
た、鉄骨造のうち軽量鉄骨構造にあっては、建物全体の
荷重に対して材厚が薄いので座屈やねじれに対する耐力
が小さいことから局部的な変形を防止するために補強材
を配設する必要があり、そのため間取りに制約を受ける
ことがある。一方、重量鉄骨構造にあっては、柱や梁が
居住空間に突出するいわゆる「柱形」が出るので間取り
に制約を受ける場合がある。さらに、ＲＣ構造は、全体
の重量も重く、坪単価も高くなるという短所がある。ま
た、スチールハウスにあっては、基本的には木造ツーバ
イフォーと同様の構造であるため、構造を支える壁面が
必要となることから、上述したように、希望する箇所に
開口部を設けることが出来ない場合がある。

【０００８】そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みな
されたもので、最小限の躯体材料を用いることにより極
めて軽量であり安価で且つ耐久性に優れた建物の躯体構
造を提供することを目的とする。また、本発明は、現場
での組み立てが簡単であり、間取りを比較的自由に設定
することが可能な建物の躯体構造を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、建物の躯体構造であって、天
井部をトラス構造を備えた金属製枠体により構成し、重
力方向に加わる鉛直荷重を枠体に配設された複数の柱部
材で支持すると共に、水平方向に加わる水平荷重を互い
に直交するようにして任意の位置に配置された少なくと
も２つのパネル状の補強材により支持して構成される建
物の躯体構造を提供する。

【００１０】上記課題を解決するために請求項２記載の
発明は、請求項１に記載の建物の躯体構造において、枠
体及び補強材は、ユニット化され、現場で簡易に組み立
て可能とされていることを特徴とする。

【００１１】上記課題を解決するために請求項３記載の
発明は、請求項１又は２に記載の建物の躯体構造におい
て、枠体は、所定の幅に配置された上弦材と下弦材との
間に束材及び斜材が配設された１スパンを構成するトラ
スユニットと、トラスユニットに所定の間隔をおいて２
本の柱部材が配設された柱付トラスユニットと、トラス
ユニットの３分の１のスパン長さに形成された短トラス
ユニットと、トラスユニット、柱付トラスユニット及び
短トラスユニットの上弦材及び下弦材同士を連結するＸ
字状に形成されたブレースユニットとを有して形成され
ていることを特徴とする。

【００１２】上記課題を解決するために請求項４記載の
発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の建物の躯
体構造において、補強部材は、トラスユニット、柱付ト
ラスユニット及び短トラスユニットの下弦材から床面に
至る高さを有する鋼鉄製の板であることを特徴とする。

【００１３】上記課題を解決するために請求項５記載の
発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の建物の躯
体構造において、枠体の上にさらに上層階が配置可能と
されていることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る建物の躯体構
造の一実施形態について図面を参照して説明する。図１
は本発明に係る建物の躯体構造の一実施形態を示す斜視
図、図２はその分解斜視図である。初めに、本発明に係
る建物の躯体構造１は、概略として図１に示すように、
トラス構造を備えた天井部を形成する金属製の枠体５
と、この枠体５を支持するようにして４本の柱部材７、
７が立設されて形成され、枠体５の下部には２枚の鋼鉄
製パネルからなる補強材９、９が互いに直交する位置で
且つ任意の位置に配置されて構成されている。４本の柱
部材７、７は躯体の重力方向に加わる鉛直荷重を支持
し、補強材９、９は躯体の水平方向に加わる水平荷重を
支持するようになっている。躯体構造１は、ユニット化
された各種の部材によって構成可能とされている。すな
わち、躯体構造１は、図１及び図２に示すように、トラ
スユニット１０と、柱付トラスユニット２０と、短トラ
スユニット３０と、ブレースユニット４０とを連結して
形成され、さらに任意の箇所には互いに直交するような
位置に補強材９、９が配置されて構成されている。

【００１５】トラスユニット１０は、図３に示すよう
に、所定の幅間隔をもって配置された上弦材１１ａと下
弦材１１ｂとの間に束材１３及び斜材１５が配設されて
構成されており、このトラスユニット１０の長手方向に
おける長さが１スパンとされている。上弦材１１ａ及び
下弦材１１ｂは、それぞれ略Ｌ字型をした鋼材を背中合
わせに組合せることにより断面Ｔ字状に形成され、この
上弦材１１ａと下弦材１１ｂとの間を連結するようにし
て直角方向に配置された束材１３と、隣り合う束材１３
の頂点同士を交互に連結するようにして斜めに配置され
た斜材１５によりトラスが形成されている。上弦材１１
ａと下弦材１１ｂの両端部と束材１３が配設された箇所
には他のユニット材を連結するための図示しない連結構
造を備えている。連結構造は、例えば、上弦材１１ａと
下弦材１１ｂの表面に締着部材であるボルトを挿通する
ための孔部を穿設しておき、この孔部にボルトを挿通し
てナットで固定して連結する。もちろん、この連結構造
は例示であり、溶接を含めた各種の連結構造が採用可能
である。

【００１６】トラスユニット１０は、具体的には、上弦
材１１ａ及び下弦材１１ｂはそれぞれ６０ｍｍ×６０ｍ
ｍ×３．２ｍｍのＬ形鋼を２本背中合わせに配置され、
１スパンとして４８００ｍｍの長さを有して形成されて
いる。また、上弦材１１ａと下弦材１１ｂとは４００ｍ
ｍ間隔で配置されている。さらに、束材１３には直径１
６ｍｍの丸形鋼が用いられ、斜材１５に直径２５ｍｍの
丸形鋼が用いられている。束材１３は８００ｍｍ間隔で
７本配設されており、斜材１５は６本配設されている。

【００１７】次に、柱付トラスユニット２０は、図４に
示すように、上述のトラスユニット１０と同様の構造を
有すると共に、さらに所定の間隔をおいて２本の柱部材
７、７が配設されて形成されている。すなわち、所定の
幅間隔をもって配置された上弦材２１ａと下弦材２１ｂ
との間に束材２３及び斜材２５が配設されて構成されて
おり、上弦材２１ａと下弦材２１ｂの長さはトラスユニ
ット１０と同様の長さ（１スパン）を有している。上弦
材２１ａ及び下弦材２１ｂは、それぞれ略Ｌ字型をした
鋼材を背中合わせに組合せることにより断面Ｔ字状に形
成されており、この上弦材２１ａと下弦材２１ｂとの間
を連結するようにして直角方向に配置された束材２３
と、隣り合う束材２３の頂点同士を交互に連結するよう
にして斜めに配置された斜材２５によりトラスを形成し
ている。また、上弦材２１ａと下弦材２１ｂの両端部と
束材２３が配設された箇所には他のユニット材を連結す
るための上述したような図示しない連結構造を備えてい
る。上弦材２１ａと下弦材２１ｂの両端から所定の距離
のところに柱部材７、７が配置されている。柱部材７、
７は、重力方向に加わる鉛直荷重を支持する。

【００１８】柱付トラスユニット２０の上弦材２１ａ及
び下弦材２１ｂは、具体的には、トラスユニット１０と
同様に、６０ｍｍ×６０ｍｍ×３．２ｍｍのＬ形鋼が２
本背中合わせに配置され、１スパンとして４８００ｍｍ
の長さを有している。上弦材２１ａと下弦材２１ｂとは
４００ｍｍ間隔で配置されている。束材２３は直径１６
ｍｍの丸形鋼が用いられ、斜材２５は直径２５ｍｍの丸
形鋼が用いられている。そして、柱部材７、７は３０ｍ
ｍ×３０ｍｍの角形鋼材が用いられ、その長さは２６０
０ｍｍに形成されている。柱部材７、７は、上弦材２１
ａと下弦材２１ｂの両端から８００ｍｍの位置に配置さ
れている。

【００１９】短トラスユニット３０は、図５に示すよう
に、所定の幅に配置された上弦材３１ａと下弦材３１ｂ
との間に束材３３及び斜材３５が配設されて構成されて
いる。上弦材３１ａ及び下弦材３１ｂは、それぞれ角形
の鋼材により形成され、この上弦材３１ａと下弦材３１
ｂとの間を連結するようにして直角方向に配置された束
材３３と、束材３３の一方側の頂点から斜めに配置され
た斜材３５によりトラスが形成されている。また、上弦
材３１ａと下弦材３１ｂの両端部には他のユニット材を
連結するための上述したような図示しない連結構造を備
えている。短トラスユニット３０の上弦材３１ａ及び下
弦材３１ｂは、具体的には、それぞれ６０ｍｍ×６０ｍ
ｍで厚さ３．２ｍｍの角鋼管が用いられ、上弦材３１ａ
と下弦材３１ｂとは４００ｍｍ間隔で配置されている。
そして、短トラスユニット３０はトラスユニット１０及
び柱付トラスユニット２０の有する１スパンである長さ
４８００ｍｍの３分の１の長さである１６００ｍｍに形
成されている。また、束材１３は直径１６ｍｍの丸形鋼
が用いられ、斜材１５は直径２５ｍｍの丸形鋼が用いら
れている。束材１３は略中央部に１本配設されており、
その両側に斜材１５が配設されている。

【００２０】ブレースユニット４０は、トラスユニット
１０、柱付トラスユニット２０及び短トラスユニット３
０をそれぞれ連結して枠体５を形成したときにトラスユ
ニット１０、柱付トラスユニット２０及び短トラスユニ
ット３０の上弦材１１ａ、２１ａ、３１ａ同士を連結す
ると共に、下弦材１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ同士を連結し
て枠体５をしっかり固定するものである。ブレースユニ
ット４０は、図６に示すように、２本の鋼材４１、４２
をＸ字状に連結して形成され、その連結部４５を中心に
してその端部が「はさみ」のように開閉自在に形成され
ている。端部側を閉じた状態とすれば移送時や保管時の
専有面積を少なくすることが可能となる。ブレースユニ
ット４０を形成する鋼材４１、４２は、直径１３ｍｍの
丸形の鋼材が用いられている。

【００２１】トラスユニット１０、柱付トラスユニット
２０、短トラスユニット３０、ブレースユニット４０を
形成する各鋼材には溶融亜鉛メッキが施され、十分な防
錆処理がされている。これにより、鋼材の耐久性が高ま
りその性能を長く維持することが可能となっている。
尚、上述した上述したトラスユニット１０、柱付トラス
ユニット２０、短トラスユニット３０、ブレースユニッ
ト４０の鋼材及びサイズは例示であり、これに限定され
るものではない。また、形成されるトラスの形状も本実
施形態に示したようなワーレンに限定するものではなく
任意の形状が採用可能である。

【００２２】補強材９、９は、板状に形成された鋼鉄製
パネルからなり、枠体５の下部に互いに直交する位置で
且つ任意の位置に２枚配置され、主として水平方向に加
わる水平荷重を支持している。具体的には２６００ｍｍ
×８００ｍｍ×３．２ｍｍのパネル状とされ、柱部材
７、７と同じ高さを備えている。補強材９、９はユニッ
トにより構成される４８００ｍｍ×４８００ｍｍの基本
構成の中に互いに直交するようにして少なくとも２枚配
設する。配設する位置は原則として限定はなく、互いに
直交するように配置されていればいずれの下弦材１１
ｂ、２１ｂ、３１ｂの下部であってもよい。また隣り合
うように接触させて配置する必要もない。この２枚の補
強材９、９によって水平荷重が支持される。このよう
に、補強材９、９の配置箇所が躯体構造１の周囲、すな
わち外壁側に限定されないので好きな位置に開口部を設
けることができ間取りが制限されることがない。尚、補
強材９、９には溶融亜鉛メッキが施され、各ユニットと
同様に、十分な防錆処理がされている。

【００２３】次に、上述した各ユニットを用いて躯体構
造１を組み立てる手順について説明する。まず、躯体構
造１を支える基礎を定法に基づいて形成する。基礎は特
に特定のものに限られるものではなく布基礎、ベタ基礎
等各種のものが採用可能である。また、本発明に係る躯
体構造１は特に全体重量が従来の鉄骨造の躯体構造に比
べて非常に軽量であることから地盤のあまり堅固でない
ところでも建築可能である。基礎が出来上がったらその
上に柱付トラスユニット２０を立設する。柱付トラスユ
ニット２０は１スパンの両端に位置するようにして２箇
所に配設する。そして、柱付トラスユニット２０の間に
所定の間隔でトラスユニット１０を配置すると共に、ト
ラスユニット１０と柱付トラスユニット２０のトラス部
の間に短トラスユニット３０を２列に配置してトラスユ
ニット１０と柱付トラスユニット２０とを上記連結構造
により連結する。図１、図２及び図７に示すように、短
トラスユニット３０は柱付トラスユニット２０及びトラ
スユニット１０の両端側に所定の間隔をもってそれぞれ
２列に配置する。これにより、トラスユニット１０及び
柱付トラスユニット２０の両端部には角柱状のフレーム
構造が形成され、強固に保持される。また、角柱状に形
成されフレーム構造のうち対向して位置する短トラスユ
ニット３０、３０の上弦材３１ａ、３１ａ同士をブレー
スユニット４０により連結すると共に、同様にして下弦
材３１ｂ、３１ｂ同士をブレースユニット４０で連結す
る。すなわち、ブレースユニット４０を２段に配置する
ことにより枠体５をしっかり固定する。

【００２４】このように形成された枠体５の下部に互い
に直交する位置で且つ任意の位置に補強材９、９を配設
する。補強材９、９は４８００ｍｍ×４８００ｍｍの基
本構成の中に互いに直交するようにして少なくとも２枚
配設すればよい。配設する位置は原則として限定はな
く、２枚の補強材９、９が互いに直交するようにして配
置する。このように、各部材がユニット化されているの
で現場で容易に組み立てることが出来、軽量でありなが
ら強固な耐久性を備えた躯体構造１を提供することが出
来る。また、枠体５の内部に空調のためのダクト、配
管、電気配線等の設備機器を配置することができる。

【００２５】図８に示すのは、本発明に係る躯体構造１
の基本構成をスパン方向に連設した場合における斜視図
である。本実施形態においては、その両端部に柱付トラ
スユニット２０が配置されると共に、その両端の柱付ト
ラスユニット２０の隣にも柱付トラスユニット２０が配
設されている。それ以外は図１に示す基本構造が繰り返
し連設されている。本発明に係る躯体構造１は非常に軽
量であるため図８に示すように床部４が傾斜面に突出す
るような場所であっても僅かな基礎工事により柱部材７
ａを設置することによって建設することが出来る。尚、
図９は、図８の躯体構造１により立てられた建物におけ
る間取図である。

【００２６】図１０は、枠体５の上にさらに上層階を設
けた躯体構造の斜視図である。本実施形態における躯体
構造１は、上述したトラスユニット１０、柱付トラスユ
ニット２０、短トラスユニット３０及び補強材９、９か
ら構成される４８００ｍｍ×４８００ｍｍの基本構成か
らなる躯体構造の上にさらに同じ基本構成からなる躯体
構造が積層されて構成されている。本実施形態における
躯体構造１を構成する各構成ユニットについては基本的
に上述した通りでありその説明は省略するが、上部に上
層階が配置されている下層階の柱部材７、７は上層階の
重量を含む鉛直荷重を支持する必要がある。従って、柱
付トラスユニット２０の柱部材７、７を上層階を支持可
能な強度を有する柱部材７、７とした柱付トラスユニッ
ト（階層用）を用いる必要がある。具体的には、４８０
０ｍｍ×４８００ｍｍの基本構成からなる躯体構造の上
に同じ基本構成からなる躯体構造を積層する場合には下
層階の柱部材７をその鉛直荷重を支持可能な強度のもの
に変更するか或は３０ｍｍ×３０ｍｍの角形鋼材を１本
のところを２本にして構成する。または、下層階のトラ
スユニット１０を柱付トラスユニット２０に置き替え
る。これにより２階建てであっても充分な強度を備えた
躯体構造１を提供することが出来る。

【００２７】尚、本実施形態においては、住宅の躯体構
造を例に説明したが、本発明に係る建物の躯体構造はも
ちろんこれに限られるものではなく、店舗、工場、その
他の建築物にも適用可能であることはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る建物の躯体
構造によれば、天井部をトラス構造を備えた金属製枠体
により構成し、重力方向に加わる鉛直荷重を枠体に配設
された複数の柱部材で支持すると共に、水平方向に加わ
る水平荷重を互いに直交するようにして任意の位置に配
置された少なくとも２つのパネル状の補強材により支持
して構成することとしたので、最小限の躯体材料を用で
極めて軽量であり安価で且つ耐久性に優れた建物の躯体
構造を提供することが可能となるという効果がある。ま
た、本発明に係る建物の躯体構造によれば、枠体及び補
強材は、工場製作によりユニット化されているので、建
築現場での加工を必要とせず、組み立てが簡単であると
いう効果がある。

【００２９】また、本発明に係る建物の躯体構造によれ
ば、非常に軽量であることから柱部材が細いものを使用
でき、居住空間に柱形が出ず空間を有効に利用可能であ
ると共に、柱部材のほか少なくとも２つのパネル状の補
強材により躯体構造が構成されるので開口部や間取りを
比較的自由に設定することが可能となるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建物の躯体構造の一実施形態を示
す斜視図である。

【図２】図１に示した建物の躯体構造の分解斜視図であ
る。

【図３】トラスユニットの正面図である。

【図４】柱付トラスユニットの正面図である。

【図５】短トラスユニットの正面図である。

【図６】ブレースユニットの平面図である。

【図７】図１の躯体構造の平面図である。

【図８】本発明に係る躯体構造をスパン方向に連設した
斜視図である。

【図９】図８の躯体構造により立てられた建物における
間取図である。

【図１０】上層階を設けた躯体構造の斜視図である。

【符号の説明】

１躯体構造４床部５枠体７柱部材９補強材１０トラスユニット１１ａ上弦材１１ｂ下弦材１３束材１５斜材２０柱付トラスユニット２１ａ上弦材２１ｂ下弦材２３束材２５斜材３０短トラスユニット３１ａ上弦材３１ｂ下弦材３３束材３５斜材４０ブレースユニット４１、４２鋼材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上憲二東京都千代田区岩本町２丁目３番11号明治鋼業株式会社内 (72)発明者遠藤政樹東京都渋谷区本町２−13−８−101 (72)発明者池田昌弘東京都世田谷区代沢５−21−10 株式会社池田昌弘建築研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物の躯体構造であって、天井部をトラス構造を備えた金属製枠体により構成し、
重力方向に加わる鉛直荷重を前記枠体に配設された複数
の柱部材で支持すると共に、水平方向に加わる水平荷重
を互いに直交するようにして任意の位置に配置された少
なくとも２つのパネル状の補強材により支持して構成さ
れる建物の躯体構造。
【請求項２】請求項１に記載の建物の躯体構造におい
て、前記枠体及び前記補強材は、ユニット化され、現場で簡
易に組み立て可能とされていることを特徴とする建物の
躯体構造。
【請求項３】請求項１又は２に記載の建物の躯体構造
において、前記枠体は、所定の幅に配置された上弦材と下弦材との間に束材及び
斜材が配設された１スパンを構成するトラスユニット
と、前記トラスユニットに所定の間隔をおいて２本の柱部材
が配設された柱付トラスユニットと、前記トラスユニットの３分の１のスパン長さに形成され
た短トラスユニットと、前記トラスユニット、前記柱付トラスユニット及び前記
短トラスユニットの上弦材及び下弦材同士を連結するＸ
字状に形成されたブレースユニットと、を有して形成されていることを特徴とする建物の躯体構
造。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の建
物の躯体構造において、前記補強部材は、前記トラスユニット、前記柱付トラス
ユニット及び前記短トラスユニットの下弦材から床面に
至る高さを有する鋼鉄製の板であることを特徴とする建
物の躯体構造。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の
建物の躯体構造において、前記枠体の上にさらに上層階が配置可能とされているこ
とを特徴とする建物の躯体構造。