JPH1162002A - 鉄骨アーチ構造を有する住宅 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラーメン架構や筋かいを使用しなくても、構
造的強度が十分であり、かつ、住宅内に広い空間を確保
して、自由に間取りをとることができ、さらには、風等
の影響を受け難い鉄骨アーチ構造を有する住宅を提供す
ること。 【解決手段】 アーチ形状をなすアーチ鉄骨材２…によ
って断面円弧状に架構１を形成し、前記アーチ鉄骨材２
…から吊鉄骨材１１…によって上階の床１０を吊持す
る。このような架構１にすれば、荷重に対してアーチ鉄
骨材２の軸力で抵抗するため、ラーメン架構や筋かいを
使用しなくても、構造的強度を十分なものとすることが
できるとともに、柱や耐力壁等を必要としないので、住
宅内に広い空間を確保できるとともに、自由に間取りを
とることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨アーチ構造を
有する住宅に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】個人向けの住宅は、在来の木造軸組工
法、鉄骨軸組工法、パネル工法、ツーバイフォー工法、
ユニット工法等によって構築されるのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な工法によって構築された住宅においては、以下のよう
な問題点がある。すなわち、まず上記のような住宅で
は、荷重に対してラーメン架構や筋かいで抵抗するた
め、構造材接合部の補強が不可欠であり、この補強に手
間を要しているとともに、構造材接合部自体の施工にも
手間を要していた。また、２階の床や屋根は、柱や耐力
壁等によって支えるため、１階および２階にはこれら柱
や耐力壁が存在し、このため１階および２階に広い空間
を確保するのが困難であるとともに、自由に間取りをと
ることができなかった。さらに、上記のような住宅は、
外形が略直方体、略立方体、あるいはこれらの組み合わ
せであるので、壁等が風の影響を受け易く、特に、台風
時など強風下では、住宅の壁面の窓や、軒先等に大きな
風圧を受け、破損する場合もあった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、ラーメン架構や筋かいを使用しなくても、構造的強
度が十分であり、かつ、住宅内に広い空間を確保できる
とともに、自由に間取りをとることができ、さらには、
風等の影響を受け難い鉄骨アーチ構造を有する住宅を提
供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の鉄骨アーチ構造を有する住宅
は、アーチ形状をなすアーチ鉄骨材によって断面円弧状
に架構が形成され、前記アーチ鉄骨材に、上階の床が支
持されているものである。

【０００６】前記アーチ鉄骨材によって断面円弧状に架
構を形成する場合、例えば、複数のアーチ鉄骨材を所定
間隔で平行に配設するとともに、互に隣接するアーチ鉄
骨材間に水平に鉄骨材を架設することで、架構を外観略
蒲鉾状に形成することができる。また、複数のアーチ鉄
骨材を、それらの長さ方向中央部が交差するように、周
方向に所定角度で配設することで、架構を外観略半球
（ドーム）状に形成することができる。

【０００７】前記アーチ鉄骨材に、上階の床を支持する
場合、例えば、該アーチ鉄骨材に梁材を水平に固定し、
この梁材で上階の床を支持すればよい。上階の床は、例
えばデッキプレート、鉄筋コンクリート製のプレキャス
ト床版、木質の床パネル等どのようなもので構成しても
よいし、これら床を補強するために、小梁を水平に設け
てもよい。

【０００８】請求項１の鉄骨アーチ構造を有する住宅に
おいては、アーチ形状をなすアーチ鉄骨材によって断面
円弧状に架構が形成されており、荷重に対してアーチ鉄
骨材の軸力で抵抗するため、ラーメン架構や筋かいを使
用しなくても、構造的強度が十分なものとなる。また、
アーチ鉄骨材によって断面円弧状に架構が形成されてお
り、柱や耐力壁等を必要としないので、住宅内に広い空
間を確保できるとともに、自由に間取りをとることがで
きる。

【０００９】さらに、アーチ鉄骨材によって断面円弧状
に架構が形成されているので、該架構の表面を外装部材
によって覆って屋根や外壁とした場合に、外形が断面円
弧状になるので、風等の影響を受け難くなる。また、断
面円弧状に架構が形成されているので、この架構の内側
の空間と、同一容積の空間をラーメン架構の内側で形成
する場合に比して、鉄骨や、外装部材等の材料が少なく
て済み、材料効率がよくなる。

【００１０】また、前記断面円弧状の架構の内側の空間
と、同一容積の空間をラーメン架構の内側で形成する場
合に比して、空間を包む（覆う）外装部材の表面積が小
さくなるので、外部への放熱量が小さくなり、よって、
断熱効率がよくなる。加えて、断面円弧状に架構が形成
されているので、該架構の表面を外装部材によって覆っ
た場合に、その内側においては自然対流が程よく循環し
て、空気の滞留が生じ難く、よって、室内上下温度差が
緩和するとともに、快適な室内空間となる。

【００１１】請求項２の鉄骨アーチ構造を有する住宅
は、請求項１において、前記上階の床が、前記アーチ鉄
骨材から垂下された吊鉄骨材によって吊持されているも
のである。

【００１２】前記上階の床とは、２階建て以上の住宅に
おいて、１階より上方にある床を意味する。前記吊鉄骨
材は、その上端部をアーチ鉄骨材にボルトや溶接等によ
って固定し、下端部に上階の床をボルトや溶接等によっ
て固定することで、該上階の床を吊持することができ
る。

【００１３】請求項２の鉄骨アーチ構造を有する住宅に
おいては、請求項１と同様の効果を得ることができるの
は勿論のこと、アーチ鉄骨材から垂下された吊鉄骨材に
よって上階を床を吊持しているので、該上階の床を所望
の高さ位置に、より安定的に設置することができる。

【００１４】請求項３の鉄骨アーチ構造を有する住宅
は、請求項１または２において、前記アーチ鉄骨材で形
成された前記架構と、基礎との間に免震装置を設けたも
のである。

【００１５】前記架構と基礎との間に免震装置を設ける
場合、１階の床上に前記架構を設置するとともに、該１
階の床を鉄骨梁で支持し、この鉄骨梁と基礎との間に免
震装置を設ければよい。なお、前記基礎は、通常の独立
基礎、布基礎、べた基礎等であってもよいし、地下室を
形成するための地下構造体を基礎としてもよい。また、
前記免震装置としては、例えば、複数のゴム弾性板と複
数の金属板とを交互に積層して形成された積層ゴム支承
を使用すればよい。この積層ゴム支承では、建物を支え
ている部分、すなわち前記架構の剛性を低くして建物の
固有周期を地震動の振動周期より十分大きくすることに
より、地震時に建物が受ける地震力を緩和するようにな
っている。なお、免震装置としては、前記積層ゴム支承
の他に、滑り支承や転がり支承を使用してもよい。

【００１６】請求項３の鉄骨アーチ構造を有する住宅に
おいては、請求項１または２と同様の効果を得ることが
できるのは勿論のこと、アーチ鉄骨材で構成された前記
架構と、基礎との間に免震装置を設けたので、地震時に
おいて架構の揺れを軽減することができるとともに、上
階の床はこの架構に支持されているので、該上階の床の
揺れを軽減することができる。

【００１７】請求項４の鉄骨アーチ構造を有する住宅
は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記アーチ鉄骨
材によって断面円弧状に形成された架構の上面側に、屋
根の仕上げ材として太陽電池パネルを設けたものであ
る。

【００１８】前記太陽電池パネルを架構の上面側に設け
る場合、例えば該架構の上面側に、野地板等の下地材を
敷設し、この下地材上に、レールを複数敷設し、これら
レール上に、複数の太陽電池パネルを取付ければよい。
このようにすると、太陽電池パネルの下面側に、レール
の高さ分だけ隙間が形成されるので、この隙間を通る空
気流によって、太陽電池パネルの過熱を防止して、太陽
電池パネルのエネルギー変換効率の低下を防止すること
ができる。

【００１９】請求項４の鉄骨アーチ構造を有する住宅に
おいては、請求項１〜３と同様の効果を得ることができ
るのは勿論のこと、アーチ鉄骨材によって断面円弧状に
形成された架構の上面側に、屋根の仕上げ材として太陽
電池パネルを設けたので、住宅に必要とされる電力の一
部を補うことができる。また、前記架構はアーチ鉄骨材
によって断面円弧状であるので、太陽光を受ける部分に
効率的に太陽電池パネルを配置することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の鉄
骨アーチ構造を有する住宅の実施の形態の一例について
説明する。図１は本発明に係る住宅の縦断面図、図２は
住宅の１階部分を示す平断面図、図３は住宅の２階部分
を示す平断面図、図４は住宅の側面図、図５は住宅の正
面図である。

【００２１】これらの図に示す住宅は、地下１階、地上
２階建ての住宅であり、その架構１は３本のアーチ鉄骨
材２…を有した構成となっている。前記アーチ鉄骨材２
は図１に示すように、Ｈ形鋼をアーチ状に湾曲させたも
のであり、該アーチ鉄骨材２は図３に示すように、３本
等間隔で平行に配設されている。前記アーチ鉄骨材間に
は、５本の鉄骨材３…がアーチ鉄骨材２の長手方向に所
定間隔で水平に架設されており、これら鉄骨材３…と前
記アーチ鉄骨材２…とによって、前記架構１が外観略蒲
鉾状に形成されている。

【００２２】前記アーチ鉄骨材２…の下端部は、図１に
示すように、１階の床版４に設置固定されている。一
方、前記架構１の直下の地盤中には、箱状をなす鉄筋コ
ンクリート製の地下構造体５がその上端部を地盤面から
突出させて構築されており、この地下構造体５の内部が
地下室５ａとされている。該地下構造体５の、互に対向
する上部内壁面には、それぞれ内側に水平に突出する突
条５ｂ，５ｂが図１において紙面と直交する方向に延在
して形成されており、これら突条５ｂ，５ｂには、免震
装置６，６を介して基礎梁７，７が設置されている。そ
して、前記基礎梁７，７によって前記１階の床版４が下
方から支持されている。なお、床版４は前記基礎梁７，
７の他、水平面内において縦横に配設された小梁８，８
によっても下方から支持されている。また、前記免震装
置６は、複数のゴム弾性板と複数の金属板とを交互に積
層して形成された積層ゴム支承によって構成されてい
る。さらに、前記床版４の縁部には、スカート部９が垂
下されており、このスカート部９によって床版４と基礎
７との間が覆われている。

【００２３】また、前記アーチ鉄骨材２…の内側には、
図１に示すように、２階の床版１０が配設されており、
この床版１０は、前記アーチ鉄骨材７…から垂下された
吊鉄骨材１１…によって吊持されている。これら吊鉄骨
材１１…は、その上端部をアーチ鉄骨材２…にボルトや
溶接等によって固定し、下端部に２階の床版１０をボル
トや溶接等によって固定することで、該床版１０を吊持
しており、図３に示すように、前記アーチ鉄骨材１１…
にそれぞれ３本ずつ、合計で９本垂下されている。さら
に、前記２階の床版１０は、図１に示すように、水平面
内において縦横に配設された小梁１２…によって下方か
ら支持されており、また、該床版１０の左右縁部は、前
記アーチ鉄骨材間に架設された、外側の鉄骨梁３，３に
下方から支持されている。

【００２４】上記のように構成された架構１の上面側に
は、図１に示すように、架構１の頂上部から２階の床版
１０が配設された位置まで、野地板１３が敷設されてお
り、この野地板１３の上面には、屋根の仕上げ材として
太陽電池パネル１４…が多数設けられている。前記太陽
電池パネル１４…は、前記野地板１３上に、図示しない
レールを複数敷設し、これらレール上に取付けられるこ
とで、野地板１３との間にレールの高さ分だけ隙間を形
成した状態で設けられている。そして、この隙間を通る
空気流によって、太陽電池パネル１４…の過熱を防止し
て、太陽電池パネル１４…のエネルギー変換効率の低下
を防止するようになっている。

【００２５】また、図１に示すように、前記２階の床版
１０より下方に位置する前記架構１の、右側の外面には
外壁材１５が設けられており、左側の外面は、図４に示
すように、大開口部１６とされ、この大開口部１６には
窓が開閉可能に取付けられている。また、前記架構１の
一方の妻面側には、図２および図５に示すように、透光
性を有する外壁材１７が設けられており、該外壁材１７
の一部に開口が形成され、この開口に玄関扉１８が設け
られている。また、架構１の他方の妻面側には、図２に
示すように外壁材１９が設けられている。

【００２６】そして、本例の鉄骨アーチ構造を有する住
宅においては、架構１が、アーチ鉄骨材２…によって断
面円弧状に形成されているので、荷重に対してアーチ鉄
骨材２…の軸力で抵抗するため、ラーメン架構や筋かい
を使用しなくても、構造的強度が十分なものとなり、ま
た、柱や耐力壁等を必要としないので、住宅内に広い空
間を確保できるとともに、自由に間取りをとることがで
きる。例えば、１階部分においては、図２に示すよう
に、架構１の内側の所望の位置に、住宅の構造材ではな
い仕切壁２０ａ〜２０ｈを配置することで、玄関ホール
２１，リビング２２、和室２３、食堂２４、キッチン２
５、納戸２６、サニタリ２７、階段２８等を自由に設け
ることができる。

【００２７】また、２階部分においても、図３に示すよ
うに、架構１の内側の所望の位置に仕切壁３０ａ〜３０
ｅを配置することで、寝室や子供部屋として使用する個
室３１，３２，３３や廊下３４を自由に設けることがで
きる。さらに、前記架構１は構造的強度が十分なもので
あるので、１階および２階の外壁に大開口部１６，３５
を容易に設けることができ、また、２階部分において
は、架構１の内側において、前記大開口部３５に面して
インナーバルコニー３６を容易に設けることができる。

【００２８】また、アーチ鉄骨材２…から垂下された吊
鉄骨材１１…によって２階の床版１０を吊持しているの
で、該床版１０を所望の高さ位置に、より安定的に設置
することができる。また、架構１が断面円弧状に形成さ
れているので、該架構１の表面を外装部材（野地板１
３、太陽電池パネル１４、外壁材１５）によって覆って
屋根や外壁とした場合に、外形が断面円弧状になるとと
もに、従来の住宅と異なり軒や庇などの突出物がないの
で、風等の影響を受け難くなる。さらに、前記架構１の
内側の空間と、同一容積の空間をラーメン架構の内側で
形成する場合に比して、鉄骨や、外装部材等の材料が少
なくて済み、材料効率がよくなる。

【００２９】加えて、前記架構１の内側の空間と、同一
容積の空間をラーメン架構の内側で形成する場合に比し
て、空間を包む（覆う）外装部材の表面積が小さくなる
ので、外部への放熱量が小さくなり、よって、断熱効率
がよくなる。また、架構１の表面を外装部材によって覆
った場合に、その内側においては自然対流が程よく循環
して、空気の滞留が生じ難く、よって、室内上下温度差
が緩和するとともに、快適な室内空間となる。さらに、
架構１がアーチ鉄骨材２…によって形成されているの
で、従来の木造軸組住宅と異なり、白蟻害や腐食の心配
がなく、耐久性、メンテナンス性に優れたものとなる。

【００３０】また、前記架構１と、地下構造体５との間
に免震装置６を設けたので、地震時において架構１の揺
れを軽減することができるとともに、２階の床版１０は
この架構１に支持されているので、該床版１０の揺れ、
つまり、２階の揺れを軽減することができる。さらに、
架構１の上面側に、屋根の仕上げ材として太陽電池パネ
ル１４…を設けたので、住宅に必要とされる電力の一部
を補うことができ、省電力化に寄与することができる。
また、従来の住宅では、太陽電池パネルは屋根あるいは
屋上部分にしか配置できなかったが、本例の住宅では、
前記架構１が断面円弧状であるので、この架構１の外側
において、太陽光を受ける部分に効率的に太陽電池パネ
ル１４…を配置することができる。

【００３１】なお、上記の例では、架構１を外観略蒲鉾
状に形成したが、本発明では、アーチ形状をなすアーチ
鉄骨材によって断面円弧状に架構を形成すれば、前記蒲
鉾状に限ることなく、例えば半球状（ドーム状）に形成
してもよく、蒲鉾状のものと、ドーム状のものとを組み
合わせた形状のものでもよい。また、上記の例では、２
階の床版１０を吊鉄骨材１１…によって、アーチ鉄骨材
２…から吊り下げる構造としたが、本発明はこれに限る
ことなく、２階の床版１０を床梁等によってアーチ鉄骨
材１１に支持させてもよい。さらに、上記の例では、本
発明を２階建ての住宅に適用した場合について説明した
が、３階以上の住宅においても適用できるのは勿論のこ
とである。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の鉄骨アーチ構造を有する住宅によれば、アーチ形状を
なすアーチ鉄骨材によって断面円弧状に架構が形成され
ており、荷重に対してアーチ鉄骨材の軸力で抵抗するた
め、ラーメン架構や筋かいを使用しなくても、構造的強
度を十分なものとすることができるとともに、柱や耐力
壁等を必要としないので、住宅内に広い空間を確保でき
るとともに、自由に間取りをとることができる。

【００３３】また、アーチ形状をなすアーチ鉄骨材によ
って断面円弧状に架構が形成されているので、該架構の
表面を外装部材によって覆って屋根や外壁とした場合
に、外形が断面円弧状になるとともに、従来の住宅と異
なり軒や庇などの突出物がないので、風等の影響を受け
難くくなり、台風時等の強風下において有利な住宅とす
ることができる。さらに、断面円弧状に架構が形成され
ているので、この架構の内側の空間と、同一容積の空間
をラーメン架構の内側で形成する場合に比して、鉄骨
や、外装部材等の材料が少なくて済み、材料効率がよく
なり、さらに、前記架構の内側の空間と、同一容積の空
間をラーメン架構の内側で形成する場合に比して、空間
を包む（覆う）外装部材の表面積が小さくなるので、外
部への放熱量が小さくなり、よって、断熱効率がよくな
る。加えて、前記架構の表面を外装部材によって覆った
場合に、その内側においては自然対流が程よく循環し
て、空気の滞留が生じ難く、よって、室内上下温度差が
緩和するとともに、快適な室内空間となる。また、架構
がアーチ鉄骨材によって形成されているので、従来の木
造軸組住宅と異なり、白蟻害や腐食の心配がなく、耐久
性、メンテナンス性に優れたものとなる。

【００３４】請求項２の鉄骨アーチ構造を有する住宅に
よれば、請求項１と同様の効果を得ることができるのは
勿論のこと、前記上階の床を、前記アーチ鉄骨材から垂
下された吊鉄骨材によって吊持したので、該上階の床を
所望の高さ位置に、より安定的に設置することができ、
よって、中２階や、スキップフロアなど、階高にとらわ
れることなく、床を設置することができる。

【００３５】請求項３の鉄骨アーチ構造を有する住宅に
よれば、請求項１または２と同様の効果を得ることがで
きるのは勿論のこと、前記アーチ鉄骨材で形成された架
構と、基礎との間に免震装置を設けたので、地震時にお
いて架構の揺れを軽減することができるとともに、上階
の床はこの架構に支持されているので、地震時等の際に
揺れが大きくなり易い上階の床の揺れを軽減することが
できる。

【００３６】請求項４の鉄骨アーチ構造を有する住宅に
よれば、請求項１〜３のいずれかと同様の効果を得るこ
とができるのは勿論のこと、前記架構の上面側に、屋根
の仕上げ材として太陽電池パネルを設けたので、住宅に
必要とされる電力の一部を補って、省電力化に寄与する
ことができ、また、前記架構はアーチ鉄骨材によって断
面円弧状であるので、太陽光を受ける部分に効率的に太
陽電池パネルを配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鉄骨アーチ構造を有する住宅の一例を
示すもので、住宅の縦断面図である。

【図２】同、住宅の１階部分を示す平断面図である。

【図３】同、住宅の２階部分を示す平断面図である。

【図４】同、住宅の側面図である。

【図５】同、住宅の正面図である。

【符号の説明】

１ 架構 ２ アーチ鉄骨材 ５ 地下構造体（基礎） ６ 免震装置 １０ ２階の床版 １１ 吊鉄骨材 １４ 太陽電池パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 毅 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーチ形状をなすアーチ鉄骨材によって
   断面円弧状に架構が形成され、前記アーチ鉄骨材に、上
   階の床が支持されていることを特徴とする鉄骨アーチ構
   造を有する住宅。
2. 【請求項２】 請求項１記載の鉄骨アーチ構造を有する
   住宅において、 前記上階の床は、前記アーチ鉄骨材から垂下された吊鉄
   骨材によって吊持されていることを特徴とする鉄骨アー
   チ構造を有する住宅。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の鉄骨アーチ構造
   を有する住宅において、 前記アーチ鉄骨材で形成された前記架構と、基礎との間
   に免震装置が設けられていることを特徴とする鉄骨アー
   チ構造を有する住宅。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の鉄骨ア
   ーチ構造を有する住宅において、 前記アーチ鉄骨材によって断面円弧状に形成された架構
   の上面側には、屋根の仕上げ材として太陽電池パネルが
   設けられていることを特徴とする鉄骨アーチ構造を有す
   る住宅。