JP6804714B2 - 耐震用軽量鉄骨フレームの構造 - Google Patents

Description

本発明は、耐震用軽量鉄骨フレームの構造に係り、より詳細には、キャリアにＭバーを簡単に固定結合して作業時間を短縮させ、地震による水平及び垂直方向への振動又は衝撃を吸収して分散させることにより、微震又は弱震によって軽量鉄骨フレームが曲げ変形したり破損したりすることを防止する耐震用軽量鉄骨フレームの構造に関する。

一般に、不燃性及び平滑度の向上のために、建築物などの天井スラブには、図１に示すような軽量鉄骨を組み立てて構成した軽量鉄骨フレームが多く使われている。

前述した軽量鉄骨フレームとは、天井に定着されるアンカーボルト２の下端にキャリア６を固定させるハンガー４が備えられ、前記キャリア６の下端には十字形（「十」）に交差するＭバー８が固定結合されたものを言い、前記軽量鉄骨フレームの最下端に備えられるＭバー８には、テックス、石膏ボード、不燃材などが結合されることによって室内の天井が構成される。

従来の軽量鉄骨フレームは、スラブに一定の間隔で多数のハンガー４が一列で定着されて１列のハンガー４をなし、このような１列のハンガー４は側面に一定の間隔で繰り返し取り付けられることによって多数列のハンガー４がスラブに定着される。

１列のハンガー４は、キャリア６が一直線上に延設されるように、それぞれのハンガー４に固定的に取り付けられ、多数列のハンガー４に取り付けられたキャリア６の下部にはＭバー８がキャリア６と交差（「＋」）するように結合される。

ここで、前記Ｍバー８は上部開放型の構造に成形され、上端はそれぞれ内側に向かって折り曲げられた後、その末端がさらに下方に折り曲げられた折曲部８ａをなしている。

したがって、前記キャリア６の下部にＭバー８を結合させときには、固定ブラケット１０の下端両側に形成されたフック１０ａがＭバー８の上端の折曲部８ａの下端に係合されて互いに結束されるようにすることにより、Ｍバー８とキャリア６が結束又は結合されて固定されることができ、このＭバー８に石膏ボード、テックスなどが固定結合されて天井を構成することになるものである。

ここで、前記固定ブラケット１０は、板状の胴体１０ｂの上部が互いに一体に連結され、その両端が下方に折り曲げられ、図２ｂ及び図２ｃに示すように、下端の両側にはＭバー８の折曲部８ａに係合されるようにフック１０ａが形成された「Π」形の構造である。

したがって、前記キャリア６の上部から下方に固定ブラケット１０を嵌合した後、Ｍバー８の折曲部８ａの下端にフック１０ａを係合させるとき、一側のフック１０ａを先に係合した後、反対側のフック１０ａをＭバー８の折曲部８ａに係合させるときには、作業者が工具を用いて強制的にフック１０ａを折り曲げてＭバー８の折曲部８ａにフック１０ａを下向きにした状態で配置させた後、またフック１０ａを原位置に折り曲げなければならない煩わしさがあった。

すなわち、強制的にフック１０ａを折り曲げたり広げたりする作業を伴わなければならないため、その作業が非常に煩わしいだけでなく複雑であり、間違えて作業者が過度な力を加える場合、固定ブラケット１０のフック１０ａが破損するか或いは固定ブラケット１０が正確な位置に結合されないから、工具で固定ブラケット１０に衝撃を加えて固定ブラケット１０を少しずつ所望の位置まで移動させなければならないなどの非常に煩わしくて不便な作業を実施するしかなかった。

それだけでなく、図３に示すように、キャリア６が内側壁面に直接当接して取り付けられた構造であるので、地震が発生する場合、壁面から水平方向（横方向）に発生する振動及びその衝撃に対する対備策が備えられていない構造であった。よって、キャリア６及びＭバー８などが破損したり変形したりすることにより、天井を成していたテックス、石膏ボードなどがＭバー８から脱落するなどの問題点があった。

さらに、図１〜図３に示すように、キャリア６を固定するハンガー４はスラブに定着されたアンカーボルト２に結合されるが、地震発生時に天井から伝達される振動に対して衝撃又は振動を吸収して分散させる緩衝装置が備えられていないため、衝撃又は振動がアンカーボルト２とハンガー４に直接伝達されてキャリア６の曲げ変形を引き起こすしかなく、ひいては固定ブラケット１０の脱落又は分離の現象を防止することができなくなるので、Ｍバー８に固定されたテックス、石膏ボードなどが崩壊または脱落されるなどの問題点に繋がる。

もちろん、強度の高い強震が発生する場合には軽量鉄骨フレームが破損したり変形したりする問題を解決することができないが、強度の大きくない微震又は弱震にも軽量鉄骨フレームが耐えることができないというのは財産上の大きな被害でもあり得るが、２次的に発生し得る人命被害を考慮すれば、必ず解決しなければならない至急な問題であると言える。

本発明は、前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、室内の天井を構成する軽量鉄骨フレームに地震による振動又は衝撃を吸収して分散することができる耐震構造を採択することで、地震が発生しても垂直方向への振動又は衝撃と水平方向への振動又は衝撃を円滑に吸収して分散することにより、キャリア及びＭバーの曲げ変形を防止し、固定ブラケットの脱落を防止して、Ｍバーに固定されるテックス、石膏ボード、室内インテリアー部品、電子製品などが最初に取り付けられた位置で堅固に固定された状態を維持するようにする耐震用軽量鉄骨フレームの構造を提供することにある。

上記目的は、スラブの下部に定着されるアンカーボルトの下部に結合されたハンガー、前記ハンガーに結合されるキャリア及び前記キャリアの下端に直交するように結合される多数のＭバーを含む耐震用軽量鉄骨フレームの構造であって、前記ハンガーの下端に結合され、キャリアに伝達される振動を吸収して分散し、合成樹脂、ゴム及び弾性部材の少なくとも１種からなる防振パッドと、前記キャリアの両端の少なくとも一方に取り付けられ、壁面を弾支する防振部材と、前記キャリアの上面に形成された結束溝と、前記Ｍバーの上端に形成された折曲部の下端に係合されるように胴体の下端両側にフックが形成され、キャリアの側面に密着する胴体の上部はキャリアの上面に向かって折り曲げられて結束部が形成され、キャリアの結束溝に向かって拘束部が下方に折り曲げられた固定ブラケットと、前記防振部材をキャリアに取り付けるための防振部材用結合手段とを含むことを特徴とする耐震用軽量鉄骨フレームの構造によって達成される。

そして、前記防振部材用結合手段は、前記キャリアの末端の内側に向かって一定の深さで挿入され、防振部材の一端が装着固定される固定部が内側一端に形成され、防振部材が固定部に固定された状態で水平にキャリアから突出するように他端に溝又はホール構造の装着部が形成され、他端両側面にフランジが突設された耐震ブラケットを含むことができる。

耐震用軽量鉄骨フレームの構造は、前記アンカーボルトの下端に結合される弾性ショックアブソーバ又はガスショックアブソーバからなるショックアブソーバ部材と、前記ショックアブソーバ部材の下端とハンガーの上端に結合される連結ボルトとをさらに含むことができる。

前記固定ブラケットは、キャリアの両側面でそれぞれＭバーをキャリアに固定結合させることができる。

本発明は、固定ブラケットを変形させなくてもキャリアにＭバーを簡単に固定結合して作業時間を短縮させ、施工コストを節減し、キャリアの末端に取り付けられた防振部材が壁面を弾支するようにし、スラブに定着されたアンカーボルトにショックアブソーバ部材を取り付け、ハンガーには防振パッドを取り付けることで、地震による水平及び垂直方向への振動又は衝撃の発生時、振動の波形によって防振部材又はショックアブソーバ部材が圧縮するか膨脹しながら振動を吸収して分散することにより、微震又は弱震によって軽量鉄骨フレームが曲げ変形したり破損したりすることによって発生し得る財産上の被害及び人命の被害を低減させる効果を有する。

従来の軽量鉄骨フレームの構造を示す斜視図である。 従来の軽量鉄骨フレームのキャリアがハンガーに結合された状態の構造を示す側面図である。 従来の軽量鉄骨フレームの正面図である。 従来の軽量鉄骨フレームのキャリアに固定ブラケットが結合された状態の構造を示す側面図である。 従来の軽量鉄骨フレーム、スラブ及び壁面の構造を示す図である。 本発明による耐震用軽量鉄骨フレームの構造を示す斜視図である。 本発明による耐震用軽量鉄骨フレームのキャリアに固定ブラケットを結合させる状態を示す側面図である。 本発明による耐震用軽量鉄骨フレームのキャリアに固定ブラケットを結合させる他の実施形態を示す側面図である。 本発明による耐震用軽量鉄骨フレームのキャリアに固定ブラケットが結合された状態の構造を示す側面図である。 本発明による耐震用軽量鉄骨フレームのキャリアがハンガーに結合された状態の構造を示す側面図である。 本発明による耐震用軽量鉄骨フレームと壁面間の構造を示す図である。 本発明による耐震用軽量鉄骨フレームの他の実施例を示す斜視図である。 図８の耐震用軽量鉄骨フレームと壁面間の構造を示す図である。

本発明による耐震用軽量鉄骨フレームの構造を添付図面の図４〜図７に基づいて説明すれば次のようである。

スラブの下部に定着されるアンカーボルト１０２の下端には、弾性ショックアブソーバ又はガスショックアブソーバからなるショックアブソーバ部材１３４が図４及び図５ａのように取り付けられ、このショックアブソーバ部材１３４の下端には連結ボルト１３６が結合され、その下端にハンガー１０４が結合される。

前記ショックアブソーバ部材１３４は、コイルスプリング又はリーフスプリングのような弾性部材を内蔵したショックアブソーバであってもよく、汎用的に使われるガスショックアブソーバであってもよい。

そして、前記ハンガー１０４の下端には、図４及び図６に示すように、合成樹脂又はゴムなどの伸縮性素材の防振パッド１１０が結合されることにより、その上部に装着されるキャリア１０６に伝達される振動又は衝撃を最小化することができる。

前述したように、アンカーボルト１０２にはショックアブソーバ部材１３４が結合され、ハンガー１０４には防振パッド１１０が結合されることで、図７に示すように、垂直方向に伝達される振動又は衝撃をショックアブソーバ部材１３４で１次的に吸収分散し、キャリア１０６及びハンガー１０４に伝達される振動又は衝撃は２次的に防振パッド１１０で吸収することにより、キャリア１０６に伝達される振動又は衝撃を最小化することができる。

一方、前記キャリア１０６の上面には、図４に示すように、結束溝１１４が長手方向に延設されており、このキャリア１０６の下部に結合されるＭバー１０８が図４に示した本発明による固定ブラケット１１６によって固定される。

ここで、本発明によるキャリア１０６の上面には、図示のように、補強リブ又は補強溝１０６ａと類似した構造の結束溝１１４が形成されているが、この結束溝１１４はキャリア１０６に作用する垂直荷重に対応するために形成されたものではなく、垂直荷重に対応して何らの影響も与えることができない構造であり、前述した補強リブ又は補強溝１０６ａとキャリア１０６の上面に形成された結束溝１１４は以下で説明するように互いに異なる目的を有するものであるので、別個の構成要素と見なさなければならないであろう。

一方、前記キャリア１０６の下部に結合されるＭバー１０８は、図４に示すように、上部開放型の構造に成形され、上端はそれぞれ内側に向かって折り曲げられ、その末端がさらに下方に折り曲げられた構造で、従来のＭバー１０８と同じ構造であり、テックス、石膏ボードなどの建築材料が直接結合して取り付けられる構成要素である。これは、前述したように、垂直荷重に対して相当な強度を有する必要もあるが、規模の小さな場所に軽量鉄骨フレームを構成するときには、建築費の節減のために、図４に示すように、比較的軽量となることができる構造のＭバー１０８を採択する場合が一般的である。

前記固定ブラケット１１６は、図４に示すように、キャリア１０６の両側面にそれぞれ対向して取り付けられて均衡を維持するようにし、特にＭバー１０８の上端に形成された折曲部１０８ａの下端に容易に係合することができるとともにキャリア１０６に結束して固定することができる構造である。

すなわち、前記固定ブラケット１１６の胴体１１６ａの下端両側には従来のようにフック１１６ｂが形成され、これがＭバー１０８の折曲部１０８ａの下端に係合され、胴体１１６ａはキャリア１０６の側面に密着するように垂直に形成され、この胴体１１６ａの上端はキャリア１０６の上面に密着するように折り曲げられて結束部１１６ｃが構成され、この結束部１１６ｃの末端は、図５ｂに示すように、キャリア１０６の結束溝１１４の内側に伸びるようになる。

ここで、前記固定ブラケット１１６の胴体１１６ａの下端両側に形成されたフック１１６ｂは折曲部１０８ａの内側空間より広いから、図４に示すように、胴体１１６ａが手軽く折曲部１０８ａの内側に挿入できるように反時計方向に９０°回転した状態で挿入された後、キャリア１０６の側面に隣接した状態で胴体１１６ａが時計方向に９０°回転すれば、Ｍバー１０８の折曲部１０８ａに固定ブラケット１１６のフック１１６ｂが容易に係合されることができる。

本発明では、図５ｂに示すように、キャリア１０６の結束溝１１４の上部に配置される固定ブラケット１１６の結束部１１６ｃは別途の工具又は鈍器で下方に押圧し、結束部１１６ｃの末端を結束溝１１４の内側に折り曲げることによって拘束部１１６ｄを現場で形成し、この拘束部１１６ｄを結束溝１１４の内側面に拘束させることができる。

一方、図４及び図５ａに示すように、結束部１１６ｃの末端を予め下方に折り曲げて拘束部１１６ｄを形成しておく場合、胴体１１６ａの下端のフック１１６ｂをＭバー１０８の折曲部１０８ａの下端に係合させた後、結束部１１６ｃ及び拘束部１１６ｄを強制的にキャリア１０６に密着させながらキャリア１０６の上面に向けて押圧すれば、胴体１１６ａが持っている自体弾性力によって胴体１１６ａ、結束部１１６ｃ及び拘束部１１６ｄが曲がり、図５ｃのように結束溝１１４に拘束部１１６ｄが挿入されるようにすることもできる。

前述したように、本発明は、キャリア１０６の上面には結束溝１１４が形成され、固定ブラケット１１６の胴体１１６ａの上部がキャリア１０６の上部に密着するように結束部１１６ｃが折り曲げられ、この結束部１１６ｃの末端が結束溝１１４に挿入されて拘束されるように、下方に折り曲げられることにより、キャリア１０６の下端に配置されるＭバー１０８が固定ブラケット１１６によって簡単に固定的に取り付けられることができるものである。

一方、本発明による耐震用軽量鉄骨フレームの構造は、図４に示すように、キャリア１０６の末端に防振部材１１２が取り付けられ、この防振部材１１２が壁面に密着した状態で壁面を弾支することにより、水平方向への振動又は衝撃の発生時、この防振部材１１２が振動又は衝撃を吸収するようになる。

前述した防振部材１１２は、弾性部材、ガスショックアブソーバ及びスプリングショックアブソーバの少なくともいずれか一つが採択される。本発明では、前記防振部材１１２をキャリア１０６に結合させるために、防振部材１１２用結合手段が提供される。本発明による防振部材１１２用結合手段の説明に先立ち、本発明のキャリア１０６は、図７及び図９に示すように、振動又は衝撃の発生時にキャリア１０６が壁面と直接接しないようにするために、壁面から一定の距離で離隔して配置することが先行されなければならない。

前述したように、本発明による防振部材１１２の結合手段は、図４及び図７に示すように、水平方向に線形に配置されて壁面を押圧しながら支持することによって効率的に壁面を弾支することができるので、キャリア１０６に一定の深さで挿入される耐震ブラケット１２０には、防振部材１１２の一端を固定することができる溝構造の固定部１２２が内側に形成されており、この固定部１２２には防振部材１１２の一端が挿入されて固定される。

また、前記耐震ブラケット１２０の固定部１２２に固定された防振部材１１２の他端は、図示のように、キャリア１０６から突出した状態で壁面を弾支するようになる。ここで、前記防振部材１１２が水平方向に線形に配置されるように、耐震ブラケット１２０の他端には、図４に示すように、溝又はホール（ｈｏｌｅ）の構造になった装着部１２４が形成されている。

結局、前記耐震ブラケット１２０の固定部１２２に防振部材１１２の一端が挿着された状態で固定され、防振部材１１２の他側部は装着部１２４に装着又は挿着されることにより、水平方向に線形に配置されることができる。

また、前記防振部材１１２の他端両側には、図４に示すように、フランジ１２１が突設されることで、後述するように耐震ブラケット１２０がキャリア１０６に挿入されるとき、キャリアの末端と干渉することによってそれ以上キャリアの内側に挿入されないようにする機能をすることになる。

前述したように、防振部材１１２が耐震ブラケット１２０に固定的に取り付けられた後、前記耐震ブラケット１２０を図４のようにキャリア１０６の端部の内側に挿入させれば、耐震ブラケット１２０のフランジ１２１がキャリア１０６の末端と干渉することによって位置が固定されるものである。

一方、図８及び図９は本発明によるキャリア１０６に防振部材１１２を結合させるための防振部材用結合手段の他の実施例を示すもので、前記キャリア１０６に一定の深さで挿入される耐震ブラケット１２０には、防振部材１１２の一端を固定することができる固定部１２２が形成されており、この固定部１２２には、防振部材１１２が装着固定されるようにするとともに、好ましくは、図８に示すように、防振部材１１２が上下方向に回動自在になるように、回動ネジ１４０が固定部１２２及び防振部材１１２の一端を貫通し、その末端には回動ナット１４２が締結される。

したがって、前記防振部材１１２は回動ネジを中心に上下方向に回動自在である。このように防振部材１１２の一端を回動自在に構成することは壁面から発生する振動を最大限吸収して分散させるためである。

また、前記耐震ブラケット１２０の固定部１２２に固定された防振部材１１２の他端は、図示のように、キャリア１０６から突出した状態で壁面を弾支するようになる。ここで、前記防振部材１１２が水平方向に線形に配置されるように、耐震ブラケット１２０の他端には、図８に示すように、溝又はホール（ｈｏｌｅ）の構造になった装着部１２４が形成される。

結局、前記耐震ブラケット１２０の固定部１２２に防振部材１１２の一端が回動自在に固定され、防振部材１１２の他側部は装着部１２４に装着又は挿着されることによって水平方向に線形に配置されることができるものである。

前述したように、防振部材１１２が耐震ブラケット１２０に固定的に取り付けられた後、前記耐震ブラケット１２０が、図８及び図９のように、キャリア１０６の端部の内側に挿入される。

ここで、前記キャリア１０６の両側面には、図示のように、多数の貫通孔１２８が貫設されており、耐震ブラケット１２０の両側面にもこの貫通孔１２８と一直線上に配置されるように結合孔１２６が形成されている。

したがって、前記キャリア１０６に耐震ブラケット１２０を挿入させるとき、前記耐震ブラケット１２０の結合孔１２６とキャリア１０６の貫通孔１２８が互いに一直線上に一致するようにし、前述したように結合孔１２６と貫通孔１２８が一直線上に一致すれば、図８に示すように、固定ボルト１３０を貫通孔１２８、結合孔１２６、結合孔１２６、貫通孔１２８の順に貫通させた後、その末端に固定ナット１３２を締結させることにより、前記耐震ブラケット１２０をキャリア１０６に挿入結合することができる。

前述したように、本発明によるキャリア１０６の両端の少なくとも一方には壁面を弾支するようになった防振部材１１２が挿設されることで、地震発生時に壁面から伝達される振動がキャリア１０６の全体に影響を与える前段階で地震の波形による振動によって防振部材１１２が圧縮するか膨脹する作用を無数に繰り返すことによって地震による振動を吸収して分散することができる。

本発明による耐震用軽量鉄骨フレームの構造は、地震の発生時に建物が地震の影響によって破損したり崩れたりすることを防止するために案出されたものではなく、地震が弱震又は微震として発生して構造的な被害及び人命被害は発生しなくても軽量鉄骨フレームが曲げ変形するか易しく破損する場合、財産上の被害を被ることになるのはもとより、軽量鉄骨フレームに取り付けられたエアコン、照明又はインテリア部品や資材などが軽量鉄骨フレームの曲げ変形及び破損によって脱落されることを防止するためのものである。

結局、建築物が破損する程度の地震に対応して構造物を補強するものであるとは言えないが、軽量鉄骨フレームが微震又は弱震に充分に対応して振動又は衝撃を吸収して分散することによって財産被害と人命被害を最小化することができることに意義があるものである。

１０２ アンカーボルト
１０４ ハンガー
１０６ キャリア
１０６ａ 補強溝
１０８ Ｍバー
１０８ａ 折曲部
１１０ 防振パッド
１１２ 防振部材
１１４ 結束溝
１１６ 固定ブラケット
１１６ａ 胴体
１１６ｂ フック
１１６ｃ 結束部
１１６ｄ 拘束部
１２０ 耐震ブラケット
１２１ フランジ
１２２ 固定部
１２４ 装着部
１２６ 結合孔
１２８ 貫通孔
１３０ 固定ボルト
１３２ 固定ナット
１３４ ショックアブソーバ部材
１３６ 連結ボルト

Claims (3)

1. スラブの下部に定着されるアンカーボルトの下部に結合されたハンガー、前記ハンガーに結合されるキャリア、及び前記キャリアの下端に直交するように結合される多数のＭバーを含む耐震用軽量鉄骨フレームの構造であって、
   前記ハンガーの下端に結合され、キャリアに伝達される振動を吸収して分散し、合成樹脂、ゴム及び弾性部材の少なくとも１種からなる防振パッドと、
   前記キャリアの両端の少なくとも一方に取り付けられ、壁面を弾支する防振部材と、
   前記キャリアの上面に形成された結束溝と、
   前記Ｍバーの上端に形成された折曲部の下端に係合されるように胴体の下端両側にフックが形成され、キャリアの側面に密着する胴体の上部はキャリアの上面に向かって折り曲げられて結束部が形成され、キャリアの結束溝に向かって拘束部が下方に折り曲げられた固定ブラケットと、
   前記防振部材をキャリアに取り付けるための防振部材用結合手段と、を含み、
   前記防振部材用結合手段は、
   前記キャリアの末端の内側に向かって一定の深さで挿入され、防振部材の一端が装着固定される固定部が内側一端に形成され、防振部材が固定部に固定された状態で水平にキャリアから突出するように他端に溝又はホール（ｈｏｌｅ）構造の装着部が形成され、他端両側面にフランジが突設された耐震ブラケットを含むことを特徴とする、耐震用軽量鉄骨フレームの構造。
2. 前記アンカーボルトの下端に結合される弾性ショックアブソーバ又はガスショックアブソーバからなるショックアブソーバ部材と、
   前記ショックアブソーバ部材の下端とハンガーの上端に結合される連結ボルトとをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の耐震用軽量鉄骨フレームの構造。
3. 前記固定ブラケットはキャリアの両側面でそれぞれＭバーをキャリアに固定結合させることを特徴とする、請求項１に記載の耐震用軽量鉄骨フレームの構造。