JP7580207B2

JP7580207B2 - 柱梁架構

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Publication number: JP7580207B2
Application number: JP2020091184A
Authority: JP
Inventors: 悠磨齋藤; 伸一 ▲高▼橋; 博章深瀬
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2024-11-11
Anticipated expiration: 2040-05-26
Also published as: JP2021188273A

Description

本発明は、柱梁架構に関する。

平屋の工場等の大スパン構造の建物においては、ラーメン構造とすることが多い（例えば、特許文献１、２を参照）。

特開２０２０－３７７７４号公報特開２０１９－１９６６３７号公報

しかし、鉄骨造の柱と鉄骨造の梁によるラーメン構造とする場合、柱に梁を剛接合するための鉄骨加工に手間が掛かってしまう。

また、鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨造の梁によるラーメン構造とする場合、梁を柱に埋め込んで柱に梁を剛接合する方法は、２方向の梁同士を接合する必要があり、さらに、これらの梁を柱のコンクリート中に埋め込む施工手間が掛かってしまう。また、柱の柱頭部の上面に設けられたトッププレートの上に梁端部を載せて、トッププレートに梁端部を溶接接合する方法は、梁端部がピン接合となるので大スパンの梁には適さない。

本発明は、上記の事実を考慮し、柱と梁の接合構造を簡略化して柱梁架構の施工性を向上させることを目的とする。

請求項１に記載の柱梁架構は、支持構造体上に立設された柱と、前記柱の頭部に架け渡されて接合され、一方向へ配置された第１鉄骨梁と、前記第１鉄骨梁と交差するように前記第１鉄骨梁の上面に架け渡されて接合された第２鉄骨梁と、を有する。

請求項１に係る柱梁架構によれば、一方向へ配置された第１鉄骨梁が、支持構造体上に立設された柱の頭部に架け渡されて接合されている。

これにより、柱と第１鉄骨梁の接合構造を、第１鉄骨梁を柱の頭部上に載置して接合するだけの構造にして簡略化することができるので、接合構造を構成するために柱や第１鉄骨梁に施す加工の手間を低減することができ、また、柱梁架構の施工性を向上させることができる。

また、第１鉄骨梁は、鉛直荷重に対して柱に剛接合されているように働くので、柱に梁がピン接合されている接合構造と比較して、大きなスパンの梁を構成することができる。

さらに、従来のような、柱から張り出して設けられた梁ブラケットに鉄骨梁が接合される継手構造では、梁ブラケットの長さで継手位置が決まってしまうが、本柱梁架構では、第１鉄骨梁の継手位置を応力の小さい位置とすることができる。これにより、第１鉄骨梁の継手構造を簡略化したり、第１鉄骨梁のスパン中間部断面を大きくサイズダウンしたりすることができる。

また、請求項１に係る柱梁架構によれば、第２鉄骨梁が、第１鉄骨梁と交差するようにして第１鉄骨梁の上面に架け渡されて接合されている。

これにより、第１鉄骨梁と第２鉄骨梁の接合構造を、第２鉄骨梁を第１鉄骨梁の上面に載置して接合するだけの構造にして簡略化することができるので、接合構造を構成するために第１鉄骨梁や第２鉄骨梁に施す鉄骨加工の手間を低減することができ、また、柱梁架構の施工性を向上させることができる。

また、第２鉄骨梁は、第１鉄骨梁上を跨るようにして連続して配置されるので、第１鉄骨梁に剛接合されているように働く。これにより、第２鉄骨梁の断面を小さくすることができ、鉄骨数量を低減することができる。

さらに、請求項１に係る柱梁架構によれば、柱の頭部に第１鉄骨梁を載せて接合し、第１鉄骨梁の上面に第２鉄骨梁を載せて接合するようにして、柱、第１鉄骨梁、第２鉄骨梁をこの順に重ねたレイヤー構造を構成している。

これにより、柱梁架構の施工効率を向上させ、施工の短工期化や省人化を図ることができる。

請求項２に記載の柱梁架構は、請求項１に記載の柱梁架構において、前記柱は、プレキャストコンクリート造である。

請求項２に係る柱梁架構によれば、柱は、プレキャストコンクリート造である。

これにより、施工現場での柱の施工手間を低減することができるので、柱梁架構の施工性をより向上させることができる。

請求項３に記載の柱梁架構は、請求項１又は請求項２に記載の柱梁架構において、前記第１鉄骨梁は、梁端部材と、前記梁端部材よりも梁成の小さい梁中間部材と、を備えている。

請求項３に係る柱梁架構によれば、第１鉄骨梁は、梁端部材と、梁端部材よりも梁成の小さい梁中間部材と、を備えている。

これにより、第１鉄骨梁を少ない鉄骨数量で構成することができる。

以上説明したように、本発明に係る柱梁架構によれば、柱と梁の接合構造を簡略化することにより柱梁架構の施工性を向上させることができる。

一実施形態に係る柱梁架構が適用された建物を示す斜視図である。一実施形態に係る柱梁架構が適用された建物を示す側面図である。図２に示される柱と大梁との接合構造を示す正面図である。図３の４－４線断面図である。図２に示される柱と大梁との接合構造を示す側面図である。図２に示される大梁の梁端部材と梁中間部材との継手構造を示す側面図である。従来の梁フランジと小梁との継手構造を示す正面図である。図１に示される小梁同士の継手構造を示す正面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る柱梁架構について説明する。

（柱梁架構）
図１には、本実施形態に係る柱梁架構１０が適用された建物１２が示されている。なお、各図に示される矢印Ｘは、建物１２の梁間方向（以下、「梁間方向Ｘ」とする）を示し、矢印Ｙは、平面視にて矢印Ｘと直交する建物１２の桁行方向（以下、「桁行方向Ｙ」とする）を示している。

図１に示されるように、建物１２は、平屋の大スパン構造の工場であり、直接基礎を構成する支持構造体としてのマットスラブ１４の上に建てられている。図２に示されるように、マットスラブ１４は、支持地盤１６の上に形成された表層地盤１８の上に設けられている。

図１及び図２に示されるように、柱梁架構１０は、柱２０と、第１鉄骨梁としての大梁２２と、第２鉄骨梁としての小梁２４と、を有して構成されている。大梁２２及び小梁２４は、Ｈ形鋼により構成されている。

柱２０は、プレキャストコンクリート造であり、支持地盤１６の上に設けられたラブルコンクリート２６の上に打設されて形成されたマットスラブ１４の上に立設されている。柱２０は、建物１２に生じる地震力（水平力）を片持ち柱として負担する剛強な部材により構成されている。

図１に示されるように、大梁２２は、全てが一方向としての梁間方向Ｘへ配置され、桁行方向Ｙに対して所定の間隔をあけて複数並行配置されている。

図３、図４及び図５に示されるように、大梁２２は、柱２０の頭部としての柱頭部２８の上面に載置されている。また、大梁２２の下フランジ３２の両外側に下フランジ３２と一体に設けられたベースプレート３４を、柱頭部２８に設けられ柱頭部２８の上面から上方へ突出したアンカーボルト３０によりボルト固定することによって、大梁２２は柱２０の柱頭部２８に接合されている。これにより、大梁２２は、柱２０の柱頭部２８の上を跨るように連続して配置され、柱２０の柱頭部２８に架け渡されて接合されている。

図２及び図６に示すように、大梁２２は、梁端部材３６と、梁端部材３６よりも梁成の小さい梁中間部材３８と、を備えている。梁端部材３６及び梁中間部材３８は、Ｈ形鋼により構成されている。

図６に示すように、梁端部材３６と梁中間部材３８とは、継手部４０でスプライスプレート４２、４４によりボルト接合されている。この継手部４０の継手位置は、大梁２２に生じる応力の小さい位置に設定されている。

図１に示されるように、小梁２４は、全てが桁行方向Ｙへ配置され、梁間方向Ｘに対して所定の間隔をあけて複数並行配置されている。すなわち、小梁２４は、大梁２２と直角に交差するように配置されている。

図３及び図５に示されるように、小梁２４は、大梁２２の上面に載置されている。また、大梁２２の上フランジ７８に小梁２４の下フランジ８０をボルト４６によりボルト接合することによって、小梁２４は大梁２２に接合されている。

これにより、小梁２４は、大梁２２上を跨るようにして連続して配置され、大梁２２の上面に架け渡されて接合されている。

図８に示すように、小梁２４同士は、継手部４８でスプライスプレート５０、５２によりボルト接合されている。この継手部４８の継手位置は、小梁２４に生じる応力の小さい位置に設定されている。これにより、継手部４８は、小梁２４のウェブ８２と下フランジ８０のみをスプライスプレート５０、５２によりボルト接合する形式となっている。

図８に示すように、小梁２４の上には、折板屋根８４が設けられている。折板屋根８４は、小梁２４の上に設置されたタイトフレーム５４と、このタイトフレーム５４の上に取り付けられた屋根材としての鋼製の折板５６と、を有して構成されている。図１及び図２には、説明の都合上、折板屋根８４が省略されている。

そして、これまで説明したように、柱梁架構１０は、柱２０の柱頭部２８に大梁２２を載せて接合し、大梁２２の上面に小梁２４を載せて接合するようにして、柱２０、大梁２２、小梁２４をこの順に重ねたレイヤー構造を構成している（図２を参照）。

（柱梁架構の施工方法）
次に、本実施形態に係る柱梁架構の施工方法の一例について説明する（図２、図５及び図８を参照）。

先ず、マットスラブ１４上に柱２０を立設する。

次に、柱２０の柱頭部２８の上面に大梁２２を載せて配置し、柱２０の柱頭部２８に大梁２２を架け渡す。

次に、柱２０の柱頭部２８に大梁２２をアンカーボルト３０により接合する。

次に、大梁２２の上面に小梁２４を載せて配置し、大梁２２の上面に小梁２４を架け渡す。

次に、大梁２２に小梁２４をボルト４６により接合する。

次に、小梁２４上にタイトフレーム５４を設置し、このタイトフレーム５４上に折板５６を取り付けて折板屋根８４を形成する。

（効果）
次に、本実施形態の効果について説明する。

図１及び図２に示されるように、本実施形態の柱梁架構１０によれば、一方向へ配置された大梁２２が、マットスラブ１４上に立設された柱２０の柱頭部２８に架け渡されて接合されている。

これにより、柱２０と大梁２２の接合構造を、大梁２２を柱２０の柱頭部２８上に載置して接合するだけの構造にして簡略化することができるので、接合構造を構成するために柱２０や大梁２２に施す加工の手間を低減することができ、また、柱梁架構１０の施工性を向上させることができる。

また、大梁２２は、鉛直荷重に対して柱２０に剛接合されているようにして働くので、柱に梁がピン接合されている接合構造と比較して、大きなスパンの梁を構成することができる。

さらに、従来のような、柱から張り出して設けられた梁ブラケットに鉄骨梁が接合される継手構造では、梁ブラケットの長さで継手位置が決まってしまう。例えば、運搬上の制約により、柱に設けられる梁ブラケットを短くしなければならない場合、梁ブラケットに鉄骨梁を接合する継手位置を、大きな応力が発生する位置にする必要がある。そのため、梁ブラケットと鉄骨梁とで断面サイズを切り分ける梁においても、梁の断面サイズを大きく落とすことができずに、鉄骨数量が多くなってしまう。

これに対して本実施形態の柱梁架構１０では、図２及び図６に示すように、大梁２２の継手部４０の位置を応力の小さい位置とすることができる。これにより、大梁２２の継手構造を簡略化してボルト本数を低減したり、大梁２２のスパン中間部断面を大きくサイズダウンしたりすることができる。

また、図１及び図２に示すように、本実施形態の柱梁架構１０によれば、小梁２４が、大梁２２と交差するようにして大梁２２の上面に架け渡されて接合されている。

これにより、大梁２２と小梁２４の接合構造を、小梁２４を大梁２２の上面に載置して接合するだけの構造にして簡略化することができるので、接合構造を構成するために大梁２２や小梁２４に施す鉄骨加工の手間を低減することができ、また、柱梁架構１０の施工性を向上させることができる。

また、小梁２４は、大梁２２上を跨るようにして連続して配置されるので、大梁２２に剛接合されているようにして働く。これにより、小梁２４の断面を小さくすることができ、鉄骨数量を低減することができる。また、大梁に突き合わせ溶接で小梁を接合する接合構造と比較して、大梁２２や小梁２４に施す加工手間を低減することができる。

図７に示すように、従来の剛接合小梁の継手構造では、継手部６４において、大梁５８のウェブ８８に剛接合された梁フランジ６０の端部を、スプライスプレート６６、６８により小梁６２に接合している。また、梁フランジ６０及び小梁６２の上フランジ上面から上方へ突出するスプライスプレート６６、ボルト及びナットの分を嵩上げする嵩上げ材７４を、梁フランジ６０及び小梁６２の上フランジ上に設けるとともに、継手部６４上にカバー材７６を設け、この嵩上げ材７４及びカバー材７６の上にタイトフレーム７０を設置し、このタイトフレーム７０の上に折板７２を取り付けて折板屋根８６を構成している。すなわち、梁フランジ６０及び小梁６２の上フランジ上面から上方へ突出するスプライスプレート６６、ボルト及びナットにタイトフレーム７０が干渉しないように、嵩上げ材７４やカバー材７６のような別部材が必要になってしまう。

これに対して、本実施形態の柱梁架構１０では、図８に示すように、小梁２４同士が接合される継手部４８の継手位置は、小梁２４に生じる応力の小さい位置に設定されて、継手部４８は、小梁２４のウェブ８２と下フランジ８０のみをスプライスプレート５０、５２によりボルト接合する形式となっている。これにより、継手部４８（小梁２４）の上面がフラットとなるため、嵩上げ処置を施さずに、タイトフレーム５４を小梁２４の上フランジ上面にそのまま取付けることができる。

さらに、本実施形態の柱梁架構１０によれば、柱２０の柱頭部２８に大梁２２を載せて接合し、大梁２２の上面に小梁２４を載せて接合するようにして、柱２０、大梁２２、小梁２４をこの順に重ねたレイヤー構造を構成している。これにより、柱梁架構１０の施工効率を向上させ、施工の短工期化や省人化を図ることができる。

また、図２に示すように、本実施形態の柱梁架構１０によれば、柱２０は、プレキャストコンクリート造である。これにより、施工現場での柱２０の施工手間を低減することができるので、柱梁架構１０の施工性をより向上させることができる。

さらに、図２及び図６に示すように、本実施形態の柱梁架構１０によれば、大梁２２は、梁端部材３６と、梁端部材３６よりも梁成の小さい梁中間部材３８と、を備えている。これにより、大梁２２を少ない鉄骨数量で構成することができる。

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、図２に示すように、大梁２２及び小梁２４をＨ形鋼により構成した例を示したが、大梁２２及び小梁２４は、鉄骨造であればよい。例えば、大梁２２及び小梁２４を溝形鋼により構成してもよい。

また、上記実施形態では、図２に示すように、柱２０をプレキャストコンクリート造とした例を示したが、他の構造の柱であってもよい。例えば、柱２０を現場打ち鉄筋コンクリート造や鉄骨造の柱としてもよい。

さらに、上記実施形態では、図３に示すように、柱２０に大梁２２をアンカーボルト３０により接合した例を示したが、他の接合方法で接合してもよい。例えば、柱２０に大梁２２をボルト接合により接合してもよい。

また、上記実施形態では、図１に示すように、平屋の建物１２に本発明の柱梁架構１０を適用した例を示したが、複数階の建物の屋上部に本発明の柱梁架構１０を適用するようにしてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０柱梁架構
１４マットスラブ（支持構造体）
２０柱
２２大梁（第１鉄骨梁）
２４小梁（第２鉄骨梁）
２８柱頭部（頭部）
３６梁端部材
３８梁中間部材

Claims

支持構造体上に立設され、プレキャストコンクリート造の柱と、
下フランジと、前記下フランジの外側の端部に前記下フランジと同一面となるように一体に接合されたベースプレートとを備え、前記柱の頭部に前記ベースプレートを介して傾斜した状態で架け渡されて接合され、一方向へ配置された第１鉄骨梁と、
前記第１鉄骨梁と交差するように前記第１鉄骨梁の上フランジに架け渡されて接合された第２鉄骨梁と、
を有する柱梁架構。
前記第１鉄骨梁は、梁端部材と、前記梁端部材とボルト接合され前記梁端部材よりも梁成の小さい梁中間部材と、を備えている、
請求項１に記載の柱梁架構。