JP7364510B2

JP7364510B2 - 床構造

Info

Publication number: JP7364510B2
Application number: JP2020052604A
Authority: JP
Inventors: 遼太南
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2023-10-18
Anticipated expiration: 2040-03-24
Also published as: JP2021152261A

Description

本発明は、床構造に関する。

張間方向に関して下方へ湾曲するプレストレストコンクリート板で構成された床スラブを備えた床構造が知られている（特許文献１）。この床スラブでは、湾曲形状に沿った引張応力によって積載荷重を支持するため、曲げ応力によって積載荷重を支持する平面状の床スラブと比べて、床スラブの肉厚を薄くすることができた。

特開２００１－１８２２１０号公報

しかしながら、プレストレストコンクリート板で構成された床スラブは、製造コストが高いという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するために、製造コストの増加を抑制しながら床スラブの薄肉化を図ることができる床構造を提供する。

本発明の床構造は、複数の梁に支持された床スラブと、前記床スラブから下方に離間した位置で第１方向に延設された野縁受けと、前記野縁受けの第１方向の両端部から上方に向かって互いに離間するように傾斜し、前記野縁受けの両端部と複数の前記梁のうち第１方向に離間した一対の前記梁との間に架設され、前記野縁受けと前記梁とにピン接合された一対の第１束材と、前記野縁受けの第１方向の両端部から垂直方向に延び、前記野縁受けの両端部と前記床スラブとの間に架設され、前記野縁受けと前記床スラブとにピン接合された一対の第２束材と、を備えた。

この場合、第１方向に直交する第２方向に延設され、前記野縁受けの下面に連結される野縁と、前記野縁の下面に連結され、前記野縁受けと共に引張力を負担する天井材と、を更に備えてもよい。

この場合、前記第１束材の上端部は、第１プレートを介して前記梁にピン接合され、前記第１束材の下端部は、共通プレートを介して前記野縁受けにピン接合され、前記第２束材の上端部は、第２プレートを介して前記床スラブにピン接合され、前記第２束材の下端部は、前記共通プレートを介して前記野縁受けにピン接合され、前記第２プレートの上面には、前記床スラブに埋め込まれる補助スタッドが立設されてもよい。

この場合、前記野縁受けは、複数の吊りボルトによって前記床スラブに吊り下げられてもよい。

本発明によれば、床構造の製造コストの増加を抑制しながら床スラブの薄肉化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る床構造を備えた建物の１階層を示す平面図である。図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。本発明の第１実施形態に係る床構造の一部を拡大して示す断面図である。本発明の第１実施形態に係る床構造の変形を説明する断面図である。本発明の第２実施形態に係る床構造の一部を拡大して示す断面図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書では、方向を示すために、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向（上下方向）が互いに直交する３次元空間の直交座標系を用いる。本明細書では、Ｘ方向が第１方向の一例であり、Ｙ方向が第２方向の一例である。本明細書では、方向や位置を示す用語を用いるが、それらの用語は説明の便宜のために用いるものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

まず、図１を参照して、第１実施形態に係る床構造１を備えた建物１００について簡単に説明する。図１は床構造１を備えた建物１００の１階層を示す平面図である。

建物１００は、多層階建築物であって、Ｘ－Ｙ方向に離間した位置に立設された複数（図１では４本）の鉄骨柱１０１を有している。Ｘ－Ｙ方向に隣接する鉄骨柱１０１の間には鉄骨梁１０が階層毎に架設されている。鉄骨梁１０は、上フランジ１０Ａと下フランジ１０Ｂとをウェブ１０Ｃで連結したＨ形鋼である（図３参照）。鉄骨梁１０の軸方向の両端は、溶接またはボルト等によって鉄骨柱１０１に固定されている。各々の階層の４本の鉄骨梁１０の上面には鉄筋コンクリート造の床スラブ１１の端部が支持され、床構造１を構成する。なお、建物１００の柱は、鉄骨造の鉄骨柱１０１に限らず、例えば、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造またはコンクリート充填鋼管構造等であってもよい。また、鉄骨梁１０は、Ｈ形鋼に限らず、例えばＩ形鋼であってもよい。また、梁は、鉄骨梁１０に限らず、例えば、鉄骨鉄筋コンクリート造の梁であってもよい。

［第１実施形態：床構造］
図１ないし図３を参照して、第１実施形態に係る床構造１について説明する。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。図３は床構造１の一部を拡大して示す断面図である。なお、本明細書では、１つの階層の床構造１に着目して説明する。

図１および図２に示すように、床構造１は、床スラブ１１と、複数の野縁受け１２と、複数の第１束材１３と、複数の第２束材１４と、を備えている。なお、第１束材１３と第２束材１４とは、１つの野縁受け１２に対し、一対設けられている。本明細書では、特に明記しない限り、１つの野縁受け１２（一対の第１および第２束材１３，１４）に着目して説明する。また、一対の第１および第２束材１３，１４は、Ｘ方向に線対称に配置されているため、特に明記しない限り、１つの第１および第２束材１３，１４に着目して説明する。

＜床スラブ＞
床スラブ１１は、スラブ筋（図示せず）をコンクリートに埋め込んだ鉄筋コンクリートで構成されている。例えば、鉄骨梁１０の上面には複数のスタッド等（図示せず）が立設されており、床スラブ１１は、スタッド等を埋め込んで複数の鉄骨梁１０の上面に支持されている。

＜野縁受け＞
複数の野縁受け１２は、床スラブ１１から下方に離間した位置でＸ方向に延設されている（図２参照）。つまり、野縁受け１２は、床スラブ１１（の下面）との間に空間を挟んで対向して配置されている。複数の野縁受け１２は、Ｙ方向に略等間隔に配置されている（図１参照）。野縁受け１２は、例えば、軽量溝形鋼やリップ溝形鋼等の構造用軽量形鋼で形成されている。

（吊りボルト）
図２に示すように、野縁受け１２は、複数の吊りボルト２１によって床スラブ１１に吊り下げられている。複数の吊りボルト２１は、Ｘ方向に間隔をあけて配置されている。吊りボルト２１の上端部は、床スラブ１１に固定されたスラブ側吊り金具（図示せず）に螺合または溶接等の手法で連結されている。吊りボルト２１の下端部には、野縁受け１２を嵌め込むためのフック状の吊り金具２１Ａが取り付けられている（図３参照）。野縁受け１２は、吊り金具２１Ａを介して吊りボルト２１に連結されている。

（野縁、天井材）
図１および図２に示すように、複数の野縁受け１２の下面には、Ｙ方向に延設された複数の野縁２２が連結されている。複数の野縁２２は、Ｘ方向に略等間隔に配置され、クリップ等（図示せず）によって野縁受け１２に固定されている。野縁２２は、例えば、野縁受け１２と同様に、構造用軽量形鋼で形成されている。複数の野縁２２と複数の野縁受け１２とは、互いに直交して配置され、格子状の天井構造枠２０を構成する（図１参照）。野縁２２の下面には、居室の天井の仕上げ面を構成する複数の天井材２３が連結（固定）されている。天井材２３は、例えば、化粧ボード等であり、隣り合う野縁２２同士に架け渡されるパネル状に形成されている。

なお、野縁受け１２や野縁２２は、継目の無い１本ものであってもよいが、建設現場への搬入や施工作業性を考慮して複数本に分割され、建設現場においてジョイント部材等で継ぎ合わされてもよい（図示せず）。

＜第１束材＞
図２および図３に示すように、一対の第１束材１３は、野縁受け１２のＸ方向の両端部から上方に向かって互いに離間するように傾斜し、野縁受け１２の両端部とＸ方向に離間した一対の鉄骨梁１０との間に架設されている。第１束材１３は、例えば、野縁受け１２と同様に、構造用軽量形鋼で形成されている。一対の第１束材１３は、野縁受け１２と鉄骨梁１０とにピン接合されている。なお、本明細書で、ピン接合とは、部材同士の節点（接合部分）が回転するように接合する接合方法を指している。

鉄骨梁１０には、第１プレート１５（鉄製）が溶接またはボルト等によって固定されている。第１プレート１５は、ウェブ１０Ｃに直交し、各フランジ１０Ａ，１０Ｂよりも外側に向かって延設されている。第１束材１３の上端部には、例えば、ボルト、ネジまたはリベット等のような締結部材１８を貫通させる貫通穴（図示せず）が形成されている。第１束材１３の上端部は、締結部材１８によって第１プレート１５に取り付けられている。つまり、第１束材１３の上端部は、第１プレート１５を介して鉄骨梁１０にピン接合されている。一方、野縁受け１２の両端部には、共通プレート１６（鉄製）が溶接またはボルト等によって固定されている。共通プレート１６は、野縁受け１２から略鉛直上向きに延設されている。共通プレート１６は、野縁受け１２の端部よりもＸ方向の外側に延びている。第１束材１３の下端部には締結部材１８を貫通させる貫通穴（図示せず）が形成され、第１束材１３の下端部は締結部材１８によって共通プレート１６に取り付けられている。つまり、第１束材１３の下端部は、共通プレート１６を介して野縁受け１２にピン接合されている。

＜第２束材＞
一対の第２束材１４は、野縁受け１２のＸ方向の両端部から垂直方向に延び、野縁受け１２の両端部と床スラブ１１との間に架設されている。第２束材１４は、例えば、第１束材１３と同様に、構造用軽量形鋼で形成されている。一対の第２束材１４は、野縁受け１２と床スラブ１１（正確には、後述する第２プレート１７）とにピン接合されている。

床スラブ１１には、第２プレート１７（鉄製）が固定されている。例えば、第２プレート１７は、上面を形成する水平部と、水平部から略鉛直下方に延設された垂直部とによって、略Ｔ字状（または略Ｌ字状）に形成されている。第２プレート１７の上面（水平部）には、床スラブ１１に埋め込まれる複数の補助スタッド１７Ａ（例えば、頭付きスタッド）が立設されている（図３参照）。つまり、第２プレート１７は、複数の補助スタッド１７Ａを介して床スラブ１１に固定されている。第２束材１４の上端部には締結部材１８を貫通させる貫通穴（図示せず）が形成され、第２束材１４の上端部は締結部材１８によって第２プレート１７に取り付けられている。つまり、第２束材１４の上端部は、第２プレート１７を介して床スラブ１１にピン接合されている。一方、第２束材１４の下端部には締結部材１８を貫通させる貫通穴（図示せず）が形成され、第２束材１４の下端部は締結部材１８によって共通プレート１６に取り付けられている。つまり、第２束材１４の下端部は、共通プレート１６を介して野縁受け１２にピン接合されている。

［床構造における積載荷重の伝達］
次に、図４を参照して、第１実施形態に係る床構造１における積載荷重の伝達について説明する。図４は床構造１の変形を説明する断面図である。なお、図４では、床構造１の変形を分かりやすくするために、野縁２２や天井材２３の図示を省略している。また、図４では、変形前の床構造１を破線で示し、変形後の床構造１を実線で示している。また、図４では、床構造１の正確な変形量を示しているわけではなく、床構造１の変形を分かりやすくするために、誇張した変形量を示している。

床スラブ１１に積載荷重が働くと（図４の白抜き矢印参照）、床スラブ１１は積載荷重によって下方に撓み、床スラブ１１には圧縮応力が作用する（図４の太い矢印参照）。一対の第１束材１３は、第１プレート１５と共通プレート１６との節点周りに回転し、野縁受け１２をＸ方向に引っ張る（図４の太い矢印参照）。これにより、一対の第１束材１３および野縁受け１２には引張応力が作用する。また、床スラブ１１の変形および一対の第１束材１３の回転に伴って、一対の第２束材１４は、第２プレート１７と共通プレート１６との節点周りに回転しながら圧縮応力を受ける（図４の太い矢印参照）。なお、第１および第２束材１３，１４はピン接合されているため、第１および第２束材１３，１４および野縁受け１２に生じる曲げモーメントは無視できるほど小さく、床構造１に大きな影響を与えることはない。

以上のように、床スラブ１１が積載荷重を受けると、床スラブ１１と一対の第２束材１４とが圧縮応力を負担し、一対の第１束材１３と野縁受け１２とが引張成分を負担するため、床構造１の剛性が向上する。換言すれば、床スラブ１１と野縁受け１２とが、１つの太い梁を構成する、または１つの分厚いスラブを構成する、と見なすことができる。

以上説明した第１実施形態に係る床構造１によれば、天井材２３を支持する骨組みの一部となる野縁受け１２に床スラブ１１が受けた積載荷重の引張成分を負担させることができるため、プレストレストコンクリート板から成る床スラブに比べて、製造コストを低減することができる。また、床スラブ１１にかかる積載荷重を軸力で伝達するため、耐荷重性能を高く維持しながら、床スラブ１１、野縁受け１２、第１および第２束材１３，１４等の断面積を小さくすることができる。これにより、製造コストの増加を抑制しながら床スラブ１１の薄肉化を図ることができる。また、この床構造１によれば、床スラブ１１と野縁受け１２とが１つの太い梁を構成すると見なすことができるため、耐荷重性能の向上を図ることができる。これにより、例えば、柱芯間距離が１０ｍを超える大スパンの建築物において床振動を低減させることができると共に、小梁を省略することができる。なお、この床構造１では小梁が省略されていたが、これに限らず、対向する鉄骨梁１０の間に小梁が架設されてもよい。この場合でも、この床構造１によれば、第１および第２束材１３，１４が無い従来の床構造に比べて、小梁の数を減らすことができる。

また、第１実施形態に係る床構造１では、第１および第２束材１３，１４が各プレート１５～１７にピン接合されていた。この構成によれば、床スラブ１１が積載荷重を受けた場合に、引張応力を第１束材１３に適切に伝達することができ、圧縮応力を第２束材１４に適切に伝達することができる。

また、第１実施形態に係る床構造１によれば、従来通り、野縁受け１２が吊りボルト２１によって吊設されることで、床スラブ１１との間隔（天井裏の高さ）を調整しながら野縁受け１２を吊ることができる。

［第２実施形態］
次に、図５を参照して、第２実施形態に係る床構造２について簡単に説明する。図５は床構造２の一部を拡大して示す断面図である。なお、以下の説明では、第１実施形態に係る床構造１と同一の構成には同一の符号を付し、第１実施形態に係る床構造１と同様の説明は省略する。

第１実施形態に係る床構造１では、天井材２３が引張耐力を有さない化粧ボード等であったが、第２実施形態に係る床構造２では、天井材２４が引張耐力を有する点で相違する。

天井材２４は、例えば、鉄板、繊維強化プラスチック（ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等）またはこれらの複合素材等、引張耐力の高い素材を用いてパネル状に形成されている。天井材２４は、野縁２２の下面に固定され、野縁受け１２と共に引張力を負担する。すなわち、床スラブ１１、野縁受け１２、第１束材１３および第２束材１４に加えて、野縁２２と天井材２４も床構造２の構成部材となる。

以上説明した第２実施形態に係る床構造２によれば、天井材２４が野縁２２を介して野縁受け１２と一体となり、床スラブ１１が受けた積載荷重の引張成分を負担することができる。これにより、製造コストの増加を抑制しながら床スラブ１１の薄肉化を図る等、上記した第１実施形態に係る床構造１と同様の効果を得ることができる。

なお、第１および第２実施形態に係る床構造１，２では、一対の第１束材１３および一対の第２束材１４が、全ての野縁受け１２に設けられていたが、これに限らず、一部の野縁受け１２のみに設けられてもよい。例えば、第１および第２束材１３，１４を設けた野縁受け１２と、第１および第２束材１３，１４を設けない野縁受け１２とを、Ｙ方向に交互に並設してもよい（図示せず）。

また、一対の鉄骨梁１０のＸ方向の間隔が長い場合や、鉄骨梁１０がＸ方向に３つ以上並設される場合等、第１および第２束材１３，１４を設けた野縁受け１２がＸ方向に複数並設されてもよい（図示せず）。この場合、隣り合う２つの野縁受け１２が取り付けられる鉄骨梁１０には、Ｘ方向の両側に一対の第１プレート１５が固定される。

なお、第１および第２実施形態に係る床構造１，２では、第１束材１３の上端部が、第１プレート１５を介して鉄骨梁１０に連結されていたが、これに限らず、鉄骨梁１０に直接連結されてもよい（図示せず）。これと同様に、第１束材１３と第２束材１４との下端部が、共通プレート１６を介して野縁受け１２に連結されていたが、これに限らず、野縁受け１２に直接連結されてもよい（図示せず）。また、第１束材１３と第２束材１４との下端部は、互いに異なるプレートを介して野縁受け１２に連結されてもよい（図示せず）。

また、第１および第２実施形態に係る床構造１，２では、第１および第２束材１３，１４が、野縁受け１２と同様の構造用軽量形鋼で形成されていたが、これに限らず、第１および第２束材１３，１４が、野縁受け１２とは異なる鋼材で形成されてもよい。また、第１束材１３と第２束材１４とは互いに異なる素材で形成されてもよい。なお、野縁受け１２、第１束材１３および第２束材１４は、構造用軽量形鋼に限らず、主に引張耐力を有する構造材であれば如何なるものでもよい。

また、第１および第２実施形態に係る床構造１，２では、吊りボルト２１が設けられていたが、第１および第２束材１３，１４によって野縁受け１２を含む天井構造枠２０を支持することができるのであれば、吊りボルト２１は省略（削除）してもよい。また、第１および第２束材１３，１４によって天井構造枠２０の強度が増加するため、第１および第２束材１３，１４が無い従来の天井構造枠に比べて、吊りボルト２１の数を減少させてもよい。また、例えば、地震等によって天井構造枠２０が大きく揺れることを抑制するために、隣り合う吊りボルト２１同士の間に一対のブレースが架設されてもよい（図示せず）。各ブレースは、例えば、下部から上方に向かって互いに接近するように傾斜した姿勢で、吊りボルト２１にピン接合されてもよい。

また、第１および第２実施形態に係る床構造１，２では、床スラブ１１が、鉄筋コンクリート造であったが、これに限らず、例えば、鉄筋コンクリートとデッキプレートとを含む合成デッキ床スラブ等であってもよい（図示せず）。

なお、上記実施形態の説明は、本発明に係る床構造における一態様を示すものであって、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明は技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよく、特許請求の範囲は技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様を含んでいる。

１，２床構造
１０鉄骨梁（梁）
１１床スラブ
１２野縁受け
１３第１束材
１４第２束材
１５第１プレート
１６共通プレート
１７第２プレート
１７Ａ補助スタッド
２１吊りボルト
２２野縁
２３，２４天井材

Claims

複数の梁に支持された床スラブと、
前記床スラブから下方に離間した位置で第１方向に延設された野縁受けと、
前記野縁受けの第１方向の両端部から上方に向かって互いに離間するように傾斜し、前記野縁受けの両端部と複数の前記梁のうち第１方向に離間した一対の前記梁との間に架設され、前記野縁受けと前記梁とにピン接合された一対の第１束材と、
前記野縁受けの第１方向の両端部から垂直方向に延び、前記野縁受けの両端部と前記床スラブとの間に架設され、前記野縁受けと前記床スラブとにピン接合された一対の第２束材と、を備えたことを特徴とする床構造。
第１方向に直交する第２方向に延設され、前記野縁受けの下面に連結される野縁と、
前記野縁の下面に連結され、前記野縁受けと共に引張力を負担する天井材と、を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の床構造。
前記第１束材の上端部は、第１プレートを介して前記梁にピン接合され、
前記第１束材の下端部は、共通プレートを介して前記野縁受けにピン接合され、
前記第２束材の上端部は、第２プレートを介して前記床スラブにピン接合され、
前記第２束材の下端部は、前記共通プレートを介して前記野縁受けにピン接合され、
前記第２プレートの上面には、前記床スラブに埋め込まれる補助スタッドが立設されたことを特徴とする請求項１または２に記載の床構造。
前記野縁受けは、複数の吊りボルトによって前記床スラブに吊り下げられたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の床構造。