JPH08199689A - ユニットボックスフレームの補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 垂直荷重および水平荷重に対する補強が可能
で、現行の非補強型のユニットボックスフレームに対し
て簡単な作業で補強できる構造とし、コストダウンを図
る。 【構成】 ユニットボックスフレーム１に対して、その
建物の外壁面に来る天井梁２と床梁３の間に、台形状の
補強フレーム５を設ける。ユニットボックスフレーム１
は、上下の各四辺の天井梁２および床梁３と四隅の柱４
を接合してなる鉄骨製のものである。補強フレーム５
は、水平材６の両端に斜め下方に延びる斜材７を予め接
合したものとする。前記水平材６を天井梁２の下面に接
合し、斜材７の下端を床梁３と柱４との角部に接合す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄骨系のユニット工
法住宅等の建物におけるユニットボックスフレームの補
強構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄骨系ユニット工法建物の架構体
として、上下の各四辺の天井梁および床梁と四隅の柱を
接合してなるユニットボックスフレームが使用されてい
る。このようなユニットボックスフレームの補強対策と
して、従来は天井梁と床梁との間に間柱を介挿して鉛直
荷重に対する補強材としていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の補強構造は、ピ
ン接合の間柱を設けたものであるため、鉛直荷重による
梁のたわみ防止には役立つが、水平荷重に対しては何の
補強効果も得られない。そのため、ボックスが風圧力や
地震力による水平荷重に対して構造設計上もたない場合
は、ユニットボックスフレームを構成する柱を太くした
り、柱の厚みを増大させるか、柱間のスパンを短くして
ユニットボックスを小割りにする（ユニットボックスの
数を増やす）等の方法が採られているが、いずれも大幅
なコストアップになるという問題点がある。特に、建物
の必要強度によってユニットボックスフレームの種類が
増えることになって、生産性が悪くなり、さらにこれに
伴って面材等の納まりも異なる設計が必要で、一層生産
性が悪くなる。なお、鋼棒等の鉛直ブレースを対角線方
向に設ける補強構造もあるが、その場合、開口が取れな
くなる等の問題が生じ、またプランニングの妨げとなる
こともある。

【０００４】この発明の目的は、補強無し型のユニット
ボックスフレームと基本的なフレーム構造を変えずに、
簡単な作業で鉛直荷重および水平荷重の両方向に対する
補強が行え、しかも平面プラン上の障害も無く、外壁面
への開口の配置も可能なユニットボックスフレームの補
強構造を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、いずれも、
上下の各四辺の天井梁および床梁と四隅の柱を接合して
なる鉄骨製のユニットボックスフレームの補強構造であ
って、次のように構成する。 請求項１の発明では、建
物の外壁面に来る天井梁と床梁の間に、水平材およびこ
の水平材の両端から斜め下方に延びる斜材を有する台形
状の補強フレームを設ける。この補強フレームの前記水
平材を前記天井梁の下面に接合し、前記斜材の下端を前
記床梁と柱との角部に接合する。

【０００６】請求項２の発明では、建物の外壁面に来る
天井梁と床梁の間に、この天井梁の半分以下の長さの上
辺材と、前記上下の梁の内法間にわたる高さ寸法の縦辺
材と、これら上辺材および縦辺材の先端間に接合された
斜材とでなる三角形状の補強フレームを設ける。この補
強フレームの上辺材を前記梁の下面に接合し、縦辺材を
前記柱の側面に各々接合する。

【０００７】請求項３の発明では、矩形のラーメン構造
の補強フレームを裏面に有する外壁パネルを設ける。前
記補強フレームは、ユニットボックスフレームの上下の
梁の内法間にわたる高さ寸法とする。この補強フレーム
をユニットボックスフレームの柱に寄せて配置して、前
記天井梁と床梁とに接合する。

【０００８】請求項４の発明では、門形のラーメン構造
の補強フレームを裏面に有する外壁パネルを設ける。前
記補強フレームは、ユニットボックスフレームの上下の
梁の内法間にわたる高さ寸法とする。この補強フレーム
をユニットボックスフレームの柱に寄せて配置して、こ
の補強フレームの上辺材を前記天井梁に、かつ両側の縦
辺材の下端を前記床梁に各々接合する。

【０００９】

【作用】この発明の構成によると、いずれも補強材とな
る各辺の部材を所定形状に枠組みした補強フレームをユ
ニットボックスフレームに取付けるようにしたため、個
々の補強材を別々に接合するものと異なり、非補強型の
ユニットボックスフレームに補強フレームをボルト等で
取付けるだけの簡単な作業で、補強型のユニットボック
スフレームとできる。そのため、補強型と非補強型のユ
ニットボックスフレームとにつき、生産の共通化が図
れ、ユニットボックスの各部の設計寸法も変えずに済
む。また、補強フレームは、梁の下面と上面に取付ける
ものであるため、補強部分が出っ張らず、これによって
も各部の設計寸法の変更が不要となる。さらに、補強フ
レームは、いずれも建物の外壁面に来る天井梁と床梁と
の間に設けるので、補強フレームが建物内部の平面プラ
ンの設計上の障害にならない。

【００１０】請求項１の発明の補強構造の場合は、補強
フレームが台形状であるため、その斜材が筋違として機
能し、鉛直方向の荷重だけでなく水平方向の荷重に対し
ても補強効果が得られる。しかも両側の斜材は上辺の水
平材を介して繋がっているため、個々に斜材を設けるも
のに比べて補強効果が高い。補強フレームは台形状であ
るため、中間部分では窓等の開口形成の妨げにならな
い。さらに、補強フレームは台形状であることから、部
材使用量も請求項２の発明の三角形のもの等に比べて少
なくて済む。

【００１１】請求項２の発明の補強構造の場合は、補強
フレームを三角形状とするので、その斜材が筋違として
機能し、また補強フレームの各材が互いに三角形に接合
されているため、鉛直方向および水平方向の両方向に対
する補強効果が高い。また、補強フレームは天井梁の半
分以下の長さとされるため、窓等の開口形成の妨げにな
らない。この補強フレームをユニットボックスフレーム
における外壁面となる箇所の両側に設けた場合も、両側
の補強フレームの間は補強のための部材が梁の下面に存
在しないため、梁の下面の高さまで開口を取ることがで
きて、開口の形成の妨げと全くならず、開口枠やサッシ
の納まり設計が行い易い。そのため、補強フレームの部
材使用量の少ない請求項１の台形状の補強フレームと、
請求項２の発明の三角形の補強フレームとを、窓開口の
配置に応じて使い分けることにより、部材使用量が少な
く、しかも開口を天井梁まで大きく取る設計が可能とな
る。

【００１２】請求項３および請求項４の発明の場合は、
補強フレームの取付けによって外壁パネルの取付けが同
時に行える。また、補強フレームが矩形または門形のラ
ーメン構造であるため、鉛直方向の荷重だけでなく水平
方向の荷重に対しても補強効果が得られる。補強フレー
ムはユニットボックスフレームの柱に寄せて配置するの
で、残り部分に窓等の開口が形成できる。

【００１３】

【実施例】この発明の第１の実施例を図１ないし図４に
基づいて説明する。このユニットボックスフレームの補
強構造は、鉄骨製のユニットボックスフレーム１に対し
て台形状の補強フレーム５を設けたものである。台形状
の補強フレーム５は、水平材６およびこの水平材６の両
端に溶接等で接合されて斜め下方に延びる一対の斜材７
からなる。ユニットボックスフレーム１は、各々溝形鋼
からなる形鋼製の上下各四辺の天井梁２および床梁３
と、角形鋼管等からなる形鋼製の四隅の柱４とを溶接等
で剛接合してラーメン構造のボックス状に組んだもので
ある。天井梁２および床梁３の溝形鋼は内向きとしても
外向きとしても良い。このユニットボックスフレーム１
は、図４に平面図で示すように、現場で複数個が上下左
右に組み合わされ、相互に接合して１棟の住宅やその他
の建物の架構とされる。このユニットボックスフレーム
１において、建物の外壁面Ｆ（図４）に来る天井梁２と
床梁３との間に、前記補強フレーム５が取付けられる。
この例では、各ユニットボックスフレーム１は建物の桁
行方向となる面が妻方向に比べて長くなるように構成し
てあり、外壁面Ｆにおける桁行方向に沿う部分に前記補
強フレーム５が取付けられる。

【００１４】補強フレーム５の水平材６および斜材７
は、天井梁２や床梁３に比べて小断面の溝形鋼等の形鋼
が用いられる。前記水平材６を天井梁２の下面に、斜材
７の下端を床梁３と柱４との角部に各々接合することに
より、ユニットボックスフレーム１への補強フレーム５
の取付けが行われる。ここでは、ボルト８，１０によっ
てそれらの接合が行われる。すなわち、図２のように水
平材６を構成する溝形鋼のウェブ部６ａに形成したボル
ト挿通孔１２から、このボルト挿通孔１２に対応させて
天井梁２を構成する溝形鋼の下フランジ部２ａに予め形
成したボルト挿通孔１３にわたってボルト８を挿通さ
せ、ナット９で締め付けることによって、水平材６が天
井梁２の下面に接合される。また、図３のように溝形鋼
からなる斜材７の下端にはボルト挿通孔１５を有するエ
ンドプレート１６が溶接により固定されており、そのボ
ルト挿通孔１５に対応させて床梁３を構成する溝形鋼の
上フランジ部３ａに形成したボルト挿通孔１４から前記
ボルト挿通孔１５にわたってボルト１０を挿通させ、ナ
ット１１で締め付けることによって、斜材７の下端が床
梁３と柱４との角部に接合される。これらの接合は溶接
により行ってもよい。

【００１５】このように、ユニットボックスフレーム１
における、建物の外壁面Ｆに来る天井梁２と床梁３との
間に、台形状の補強フレーム５を設けることにより、補
強の必要なユニットボックスフレーム１の外壁面Ｆにお
いて、鉛直方向の荷重だけでなく水平方向の荷重に対す
る補強を簡単に行うことができる。すなわち、斜材７が
筋違として機能し、水平方向の荷重は、台形状の補強フ
レーム５に対して図１（Ａ）に矢印で示すように伝達す
るので、水平方向の補強が効果的に行われる。しかも、
現行の非補強型のユニットボックスフレーム１を生かし
て、補強フレーム５を取付けるだけの簡単な作業で補強
型のユニットボックスフレーム１とできる。また、補強
フレーム５が台形状であるため、斜材７が窓等の開口部
に来ることを避けて補強フレーム５をユニットボックス
フレーム１の外壁面側に容易に設置でき、開口部設置の
設計自由度も拡がることになる。補強フレーム５は外壁
面Ｆとなる箇所にのみ設けるので、建物の平面プランの
障害とならない。このように、ボックスの数を増やすこ
となく、また新しいボックスを設計することなく、簡単
に補強ができ、コストダウンに繋がる。

【００１６】図５はこの発明の第２の実施例を示す分解
斜視図である。このユニットボックスフレームの補強構
造は、前記実施例の台形状の補強フレーム１に代えて、
三角形状の補強フレーム２５を設けたものである。この
補強フレーム２５も、ユニットボックスフレーム１の建
物外壁面Ｆとなる面に配置する。この三角形状の補強フ
レーム２５は、天井梁２の半分以下の長さの上辺材２６
と、上下の梁２，３の内法間の長さ寸法の縦辺材２７
と、これら上辺材２６および縦辺材２７の先端間に溶接
等で接合された斜材２８とでなる。

【００１７】補強フレーム２５を構成する上辺材２６，
縦辺材２７および斜材２８は、天井梁２や床梁３に比べ
て小断面の溝形鋼等の形鋼が用いられる。前記上辺材２
６を天井梁２の下面に、縦辺材２７を柱４の側面に各々
接合することにより、ユニットボックスフレーム１への
補強フレーム２５の取付けが行われる。その接合は、前
記実施例と同様にボルト接合としても良く、溶接により
行ってもよい。また、ここでは、ユニットボックスフレ
ーム１の外壁面Ｆの両隅部に前記補強フレーム２５を各
々設ける場合を示したが、片隅にだけ補強フレーム２５
を設けてもよい。

【００１８】この実施例の補強構造の場合も、三角形状
の補強フレーム２５を設けるだけで、補強の必要なユニ
ットボックスフレーム１の外壁面Ｆにおいて、鉛直方向
の荷重だけでなく水平方向の荷重に対する補強を簡単に
行うことができる。また、補強フレーム２５が三角形状
であり、両側の補強フレーム２５，２５の間は補強のた
めの部材が天井梁２の下面に存在しないため、天井梁２
の下面の高さまで開口を取ることができて、開口の形成
の妨げと全くならず、開口枠やサッシの納まりの設計が
行い易い。

【００１９】そのため、１棟の建物における例えば図４
の外壁面Ｆに対応する各ユニットボックスフレーム１に
対して、部材使用量の少ない図１の台形状の補強フレー
ム１と、開口形成の妨げとなり難い図５の三角形の補強
フレーム２５とを、窓開口の配置に応じて使い分けて併
用することにより、部材使用量が少なく、しかも開口を
天井梁まで大きく取る設計が可能となる。

【００２０】図６（Ａ），（Ｂ）はこの発明の第３の実
施例を示す分解斜視図および組立斜視図である。このユ
ニットボックスフレームの補強構造は、図６（Ａ）のよ
うに矩形のラーメン構造の補強フレーム３５を裏面に取
付けた外壁パネル４０を、図６（Ｂ）のように前記ユニ
ットボックスフレーム１の外壁面Ｆ側に設けることによ
り、ユニットボックスフレーム１を補強したものであ
る。

【００２１】補強フレーム３５は、溝形鋼等の形鋼から
なる上下辺材３６，３７および左右の縦辺材３８を矩形
に組み合わせて構成され、ユニットボックスフレーム１
の天井梁２および床梁３の内法間にわたる高さ寸法とさ
れている。この補強フレーム３５をユニットボックスフ
レーム１の柱４に寄せて配置し、その上辺材３６を天井
梁２の下面に、下辺材３７を床梁３の上面に各々接合す
ることにより、ユニットボックスフレーム１への外壁パ
ネル４０の取付けが行われる。その接合は、前記実施例
のようにボルト接合によってもよく、溶接により行って
もよい。外壁パネル４０は、非耐力設計のパネルフレー
ムに面材を張ったものであり、パネルフレームは角パイ
プ等の金属フレームであっても、また木製フレームであ
っても良い。

【００２２】この実施例の補強構造の場合も、ラーメン
構造の補強フレーム３５によって、鉛直方向の荷重だけ
でなく水平方向の荷重に対する補強も行われ、しかも補
強フレーム３５の取付けと同時に外壁パネル４０の取付
けが完了し、一層作業性が向上する。このように、この
実施例においても、現行の非補強型のユニットボックス
フレーム１を使って簡単に補強型のボックスとできる。
しかも、外壁線上に補強フレーム３５を設置するため
に、プランニングの障害が少なくでき、また開口部分を
避けてラーメン構造の補強フレーム１を設けることで、
プランニングの自由度が高められる。補強構造がラーメ
ン架構の補強フレーム３５を組み込む構成であるため、
ブレース併用のものに比べて構造強度の設計も明快にな
る。これらのため、この実施例においても、ボックスの
数を増やすことなく、また新しいボックスを設計するこ
となく、簡単に補強ができ、コストダウンにつながる。

【００２３】図７（Ａ），（Ｂ）はこの発明の第４の実
施例を示す分解斜視図および組立斜視図である。このユ
ニットボックスフレームの補強構造は、図６（Ａ）にお
ける矩形の補強フレーム３５に代えて、門形のラーメン
構造の補強フレーム４５を外壁パネル５０の裏面に取付
けたものである。

【００２４】補強フレーム４５は、溝形鋼等の形鋼から
なる上辺材４６および左右の縦辺材４７を門形に組み合
わせて構成され、ユニットボックスフレーム１の天井梁
２および床梁３の内法間にわたる高さ寸法とされる。両
縦辺材４７の下端には接合プレート４８が取付けてあ
る。この補強フレーム４５をユニットボックスフレーム
１の柱４に寄せて配置し、その上辺材４６を天井梁２の
下面に、縦辺材４７の下端の接合プレート４８を床梁３
の上面に各々接合することにより、前記ユニットボック
スフレーム１への外壁パネル５０の取付けが行われる。
その接合は、前記実施例のようにボルト接合によっても
よく、溶接により行ってもよい。この構成の場合も、図
６の実施例と同様な各効果が得られる。また、補強フレ
ーム４５は門形であるため、矩形のものに比べて材料の
使用量が少なくて済む。

【００２５】

【発明の効果】この発明のユニットボックスフレームの
補強構造は、いずれも予め枠組された補強フレームをユ
ニットボックスフレームに取付けるものであるため、非
補強型のユニットボックスフレームに補強フレームをボ
ルト等で取付けるだけの簡単な作業で、補強型のユニッ
トボックスフレームとできる。そのため、補強型と非補
強型のユニットボックスフレームとにつき、生産の共通
化が図れ、ユニットボックスの各部の設計寸法も変えず
に済む。また、補強フレームは、いずれも建物の外壁面
に来る天井梁と床梁との間に設けるので、補強フレーム
が建物内部の平面プランの設計上の障害にならない。こ
のように簡単に補強できるため、コストダウンにつなが
る。特に、請求項１の発明の場合は、補強フレームが台
形状であるため、鉛直方向と水平方向の補強が行えるう
え、少ない材料で堅固な補強が行える。請求項２の発明
の場合は、三角形状の補強フレームを用いるため、鉛直
方向と水平方向の補強が堅固に行える。請求項３および
請求項４の発明の場合は、補強フレームの取付けによっ
て外壁パネルの取付けが同時に行え、しかも補強フレー
ムが矩形または門形のラーメン構造であるため、鉛直方
向の荷重だけでなく水平方向の荷重に対しても補強効果
が得られる。また、構造設計が明確に行える。これらの
ため、いずれの請求項の発明においても、ボックスの数
を増やすことなく、また新しいボックスを設計すること
なく、簡単に補強が行え、コストダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施例の分解斜視
図、（Ｂ）は同実施例の取付状態を示す斜視図である。

【図２】同実施例での補強フレームの水平材の取付構造
を示す分解斜視図である。

【図３】同実施例での補強フレームの斜材下端の取付構
造を示す分解斜視図である。

【図４】建物架構体を構成するユニットボックスフレー
ムの配置を示す平面図である。

【図５】この発明の第２の実施例の分解斜視図である。

【図６】（Ａ）はこの発明の第３の実施例の分解斜視
図、（Ｂ）は同実施例の組付状態を示す斜視図である。

【図７】（Ａ）はこの発明の第４の実施例の分解斜視
図、（Ｂ）は同実施例の組付状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…ユニットボックスフレーム、２…天井梁、３…床
梁、４…柱、５，２５，３５，４５…補強フレーム、６
…水平材、７…斜材、２６…上辺材、２７…縦辺材、２
８…斜材、４０，５０…外壁パネル、Ｆ…外壁面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下の各四辺の天井梁および床梁と四隅
   の柱を接合してなる鉄骨製のユニットボックスフレーム
   において、建物の外壁面に来る天井梁と床梁の間に、水
   平材およびこの水平材の両端から斜め下方に延びる斜材
   を有する台形状の補強フレームを設け、この補強フレー
   ムの前記水平材を前記天井梁の下面に接合し、前記斜材
   の下端を前記床梁と柱との角部に接合したユニットボッ
   クスフレームの補強構造。
2. 【請求項２】 上下の各四辺の天井梁および床梁と四隅
   の柱を接合してなる鉄骨製のユニットボックスフレーム
   において、建物の外壁面に来る天井梁と床梁の間に、こ
   の天井梁の半分以下の長さの上辺材と、前記上下の梁の
   内法間にわたる長さの縦辺材と、これら上辺材および縦
   辺材の先端間に接合された斜材とでなる三角形状の補強
   フレームを設け、この補強フレームの前記上辺材を前記
   梁の下面に、縦辺材を前記柱の側面に各々接合したユニ
   ットボックスフレームの補強構造。
3. 【請求項３】 上下の各四辺の天井梁および床梁と四隅
   の柱を接合してなる鉄骨製のユニットボックスフレーム
   において、矩形のラーメン構造の補強フレームを裏面に
   有する外壁パネルを設け、前記補強フレームはユニット
   ボックスフレームの前記上下の梁の内法間にわたる高さ
   寸法とし、この補強フレームをユニットボックスフレー
   ムの柱に寄せて配置して、前記天井梁と床梁とに接合し
   たユニットボッスフレームの補強構造。
4. 【請求項４】 上下の各四辺の天井梁および床梁と四隅
   の柱を接合してなる鉄骨製のユニットボックスフレーム
   において、門形のラーメン構造の補強フレームを裏面に
   有する外壁パネルを設け、前記補強フレームはユニット
   ボックスフレームの前記上下の梁の内法間にわたる高さ
   寸法とし、この補強フレームをユニットボックスフレー
   ムの柱に寄せて配置して、この補強フレームの上辺材を
   前記天井梁に接合し、かつ前記補強フレームの両側の縦
   辺材の下端を前記床梁に接合したユニットボックスフレ
   ームの補強構造。