JP7434067B2

JP7434067B2 - 鉄骨造建物

Info

Publication number: JP7434067B2
Application number: JP2020098223A
Authority: JP
Inventors: 遼和多田; 一高小島; 健嗣田中; 公人土井; 純哉吉村; 智美木原; 弘誓森; 雄作臼田
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2024-02-20
Anticipated expiration: 2040-06-05
Also published as: JP2021188484A

Description

本発明は、第１構面を構成する複数の第１鉄骨梁と、前記第１構面を複数の第２構面に区分する複数の第２鉄骨梁とを備えた鉄骨造建物に関する。

上記のような鉄骨造建物としては、例えば、大空間を覆う平面視矩形状の屋根構造体としての屋根を構成する鉄骨梁として、Ｘ方向に延びる６本のトラス梁（第１鉄骨梁）と、Ｙ方向に延びる４本のトラス梁（第１鉄骨梁）と、Ｙ方向に延びてトラス梁同士の間に架設された第１小梁（第２鉄骨梁）と、小梁同士あるいは小梁とトラス梁との間に架設された第２小梁（第２鉄骨梁）とを備え、これらのトラス梁と小梁とで囲まれた平面に水平ブレースが架設されたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１８－３５５５６号公報

上記の特許文献１に記載の構成においては、トラス梁と小梁とで囲まれた平面のそれぞれに水平ブレースが架設されることにより、各平面の面内剛性を高めることができ、これにより、トラス梁で囲まれた平面の面内剛性をも高めることができる。
しかしながら、特許文献１に記載の構成においては、トラス梁と小梁とで囲まれた平面のそれぞれに水平ブレースを架設する必要がある。そのため、水平ブレースの本数が多くなるとともに梁側と水平ブレースとの接合箇所が多くなり、よって、施工性の向上を図る上において改善の余地がある。

又、上記特許文献１に記載の構成とは別の構成として、例えば、大梁で囲まれた平面の面内剛性を高めるために、大梁同士の仕口部間にわたる架設スパンの長い一対の水平ブレースを備えることが考えられる。しかしながら、この構成において、各水平ブレースを各大梁の横補剛用に利用する場合には、各水平ブレースを横補剛用の小梁の位置で分割して、各分割端を小梁側に備えたガセットプレートに複数のボルトで接合する手間が生じる。そのため、この構成においても施工性の向上を図る上において改善の余地がある。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、水平ブレースの構成に工夫を凝らすことで、水平ブレースの機能を確保しながら施工性の向上を図れるようにする点にある。

本発明の第１特徴構成は、第１構面を構成する複数の第１鉄骨梁と、前記第１構面を複数の第２構面に区分する複数の第２鉄骨梁とを備えた鉄骨造建物であって、
前記第１構面の面内剛性を高める架設スパンの長い第１水平ブレースと、前記第２構面の面内剛性を高める架設スパンの短い第２水平ブレースとを、前記第１鉄骨梁の上部側と下部側とに配置高さを異ならせて備えている点にある。

本発明によると、例えば、第１鉄骨梁と第２鉄骨梁との梁成の差などを利用することにより、第１水平ブレースと第２水平ブレースの配置高さを異ならせることができ、よって、機能の異なる第１水平ブレースと第２水平ブレースとを、第１構面の面内において互いに干渉させることなく備えることができる。又、第１水平ブレースにおいて、第２鉄骨梁の位置で分割する必要が生じる箇所を少なくすることができ、よって、第１水平ブレースを構成する鋼材の数量を少なくすることができるとともに、第１水平ブレースにおける第２鉄骨梁との接合箇所を少なくすることができる。
しかも、第１構面の面内剛性を高める第１水平ブレースを備えることで、第２構面のそれぞれに第２水平ブレースを備える必要がなくなり、よって、第２水平ブレースの装備本数を少なくすることができ、第２水平ブレースと鉄骨梁との接合箇所を少なくすることができる。
つまり、機能の異なる第１水平ブレースと第２水平ブレースとを配置高さを異ならせて備えることにより、各水平ブレースの機能を確保しながら、構成の簡素化による施工性の向上を図ることができる。

本発明の第２特徴構成は、
前記第１鉄骨梁は鉄骨柱間にわたる大梁であり、前記第２鉄骨梁には、前記大梁の横補剛材として機能する小梁が含まれており、前記第１水平ブレースは水平力伝達用のブレースであり、前記第２水平ブレースは、複数の前記第２構面のうち、一辺に前記大梁を含む所定の第２構面に備えられた横補剛用のブレースである点にある。

本発明によると、水平力伝達用として機能する第１水平ブレースと横補剛用として機能する第２水平ブレースとを、大梁と小梁との梁成の差を利用して、第１構面の面内において互いに干渉させることなく備えることができる。
そして、地震や台風などによって水平力が発生した場合には、その水平力を第１水平ブレースから大梁や柱などに良好に伝達することができる。これにより、第２構面のそれぞれに水平力伝達用の水平ブレースを備える必要がなくなり、よって、水平ブレースの装備本数を少なくすることができ、水平ブレースと鉄骨梁との接合箇所を少なくすることができる。
又、第２水平ブレースにて大梁の横座屈に対する剛性を高めることから、第１水平ブレースを横補剛用に兼用する場合のように、第１水平ブレースを横補剛用の各小梁の位置で分割して各小梁に接合する必要がなくなる。よって、第１水平ブレースを構成する鋼材の数量を少なくすることができ、第１水平ブレースにおける小梁との接合箇所を少なくすることができる。
しかも、第２水平ブレースは架設スパンの短い横補剛用であることから、第２水平ブレースとして、接合用のボルト本数が少なくガセットプレートのサイズも小さくて済むターンバックルを使用することができる。
その結果、水平力伝達用の第１水平ブレースと横補剛用の第２水平ブレースとを配置高さを異ならせて備えることにより、各水平ブレースの機能を確保しながら、構成の簡素化による施工性の向上をより効果的に図ることができる。

本発明の第３特徴構成は、
前記第１鉄骨梁は鉄骨柱間にわたる大梁であり、前記第２鉄骨梁には、床材又は屋根材を支持する小梁が含まれており、当該小梁は、前記第２水平ブレースとともに前記大梁の上部側の高さ位置に備えられている点にある。

本発明によると、小梁が、大梁とともに床材又は屋根材を支持するのに適した大梁の上部側の高さ位置に備えられていることから、床材又は屋根材を、支持構造の複雑化を招くことなく、大梁と小梁とで安定性良く支持することができる。そして、このような支持構造を得ながらも、機能の異なる第１水平ブレースと第２水平ブレースとを、大梁と小梁との梁成の差を利用して、第１構面の面内に互いに干渉させることなく備えることができる。
その結果、床材又は屋根材の支持構造に支障を来すことなく、各水平ブレースの機能を確保しながら、構成の簡素化による施工性の向上を図ることができる。

鉄骨造建物における屋根組の構成を示す梁伏図第１水平ブレースの構成などを示す大梁の下フランジレベルでの要部の拡大水平断面図第２水平ブレースの構成などを示す大梁の上フランジレベルでの要部の拡大梁伏図第１水平ブレース及び第２水平ブレースの高さ位置などを示す柱梁仕口部付近の垂直断面図別実施形態での第２水平ブレースの設置個所を示す大梁の上フランジレベルでの概略梁伏図

以下、本発明を実施するための形態の一例として、本発明を、鉄骨造建物の屋根組（柱梁架構の一例）に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本発明は、鉄骨造建物の屋根組に限らず、鉄骨造建物の床組などに適用することができる。

図１には、鉄骨造建物における屋根組１の一部が示されており、本実施形態で例示する鉄骨造建物の屋根組１には、平面視で直交するＸ方向とＹ方向とに所定のスパン（柱芯間距離）を置いて建て込まれた複数の鉄骨柱２と、複数の矩形状の第１構面３を構成する複数の第１鉄骨梁４，５と、各第１構面３を複数の矩形状の第２構面６に区分する複数の第２鉄骨梁７～９と、Ｘ方向に張り出す張り出し部１０を構成する複数の第３鉄骨梁１１～１３とが備えられている。

図１～４に示すように、複数の第１鉄骨梁４，５には、Ｘ方向の鉄骨柱２間にわたる複数の第１大梁４と、Ｙ方向の鉄骨柱２間にわたる複数の第２大梁５とが含まれている。複数の第２鉄骨梁７～９には、各第１構面３をＸ方向に二等分する複数の第１小梁７と、各第１構面３をＹ方向に六等分する複数の第２小梁８と、隣接する第１大梁４と第２小梁８との間において第２大梁５と第１小梁７との間を三等分する複数の第３小梁９とが含まれている。なお、各小梁７～９による各第１構面３の区分方法や区分数量、及び、各小梁７～９の設置本数などは種々の変更が可能である。

複数の第３鉄骨梁１１～１３には、Ｙ方向の外端に配置された鉄骨柱２又は第１大梁４からＹ方向に張り出す複数の片持ち梁１１と、隣接する片持ち梁１１の張り出し端部間に掛け渡される複数の第４小梁１２と、隣接する片持ち梁１１間を三等分する複数の第５小梁１３とが含まれている。なお、各片持ち梁１１の配置及び設置本数は、各第２大梁５及び各第１小梁７の配置及び設置本数に応じて種々の変更が可能である。又、各第５小梁１３の配置及び設置本数は、各第３小梁９の配置及び設置本数に応じて種々の変更が可能である。

各第１構面３には、各大梁４，５の下フランジレベルに配置される一対の第１水平ブレース３１が備えられている。複数の第２構面６のうちの所定の第２構面６Ａには、各大梁４，５の上フランジレベルに配置される一対の第２水平ブレース３２が備えられている。これにより、各第１構面３の面内には、各第１水平ブレース３１と各第２水平ブレース３２とが、各大梁４，５の上部側と下部側とに配置高さを異ならせた状態で備えられている。

なお、本実施形態においては、第２水平ブレース３２が備えられる所定の第２構面６Ａとして、Ｘ方向の一辺に第１大梁４を含み、かつ、Ｙ方向の一辺に第２大梁５又は第１小梁７を含む構成の各第２構面６が設定されている。

ちなみに、図２は各大梁４，５の下フランジレベルでの要部の拡大水平断面図であることから、図２においては、各大梁４，５の上フランジレベルに備えられる各小梁７～９と各第２水平ブレース３２のうち、各小梁７～９が二点鎖線（想像線）で示され、各第２水平ブレース３２の図示が省略されている。又、図３は各大梁４，５の上フランジレベルでの要部の拡大梁伏図であることから、図３においては、各大梁４，５の下フランジレベルに備えられる第１水平ブレース３１の図示が省略されている。

図１～３に示すように、各第１小梁７は、隣接する第１大梁４間に掛け渡されている。各第２小梁８は、隣接する第２大梁５と第１小梁７とに掛け渡されている。各第３小梁９は、隣接する第１大梁４と第２小梁８とに掛け渡されている。各第５小梁１３は、隣接する第１大梁４と第４小梁１２とに掛け渡されている。

図２～４に示すように、各鉄骨柱２には角形鋼管が採用されている。各鉄骨柱２の上部には、上ダイアフラム２１と下ダイアフラム２２とが溶接されている。なお、各鉄骨柱２には、角形鋼管に限らず、円形鋼管やＨ形鋼又はコンクリート充填鋼管（ＣＦＴ）などを採用することができる。

各大梁４，５にはＨ形鋼が採用されている。各大梁４，５は、それらの上フランジ４ａ，５ａの梁端部が鉄骨柱２の上ダイアフラム２１に接合されている。各大梁４，５は、それらの下フランジ４ｂ，５ｂの梁端部が鉄骨柱２の下ダイアフラム２２に接合されている。各大梁４，５は、それらのウェブ４ｃ，５ｃの梁端部が鉄骨柱２の外側面に接合されている。なお、各大梁４，５には、Ｈ形鋼に限らず、ビルドＨ鋼やトラス梁などを採用することができる。

図１～３に示すように、各第１小梁７には、各大梁４，５よりも梁成が大きいＨ形鋼が採用されている。各第１小梁７は、それらの各梁端部が第１大梁４に接合されている。各第１小梁７は、それらの上フランジ７ａの高さ位置が、各大梁４，５の上フランジ４ａ，５ａの高さ位置と同じ高さに設定されている。なお、各第１小梁７には、前述したＨ形鋼に限らず、各大梁４，５よりも梁成の小さいＨ形鋼や溝形鋼などを採用することができる。

各第２小梁８には、各大梁４，５よりも梁成の小さいＨ形鋼が採用されている。各第２小梁８は、一方の梁端部が第２大梁５に接合され、他方の梁端部が第１小梁７に接合されている。各第２小梁８は、それらの上フランジ８ａの高さ位置が、各大梁４，５の上フランジ４ａ，５ａの高さ位置と同じ高さに設定されている。これにより、各第２小梁８の下方には、第１水平ブレース３１の設置空間が確保されている。なお、各第２小梁８には、Ｈ形鋼に限らず、溝形鋼や山形鋼などを採用することができる。

各第３小梁９には、第２小梁８よりも梁成の小さいＨ形鋼が採用されている。各第３小梁９は、一方の梁端部が第１大梁４に接合され、他方の梁端部が第２小梁８に接合されている。各第３小梁９は、それらの上フランジ９ａの高さ位置が、各大梁４，５の上フランジ４ａ，５ａの高さ位置と同じ高さに設定されている。これにより、各第３小梁９の下方には、第１水平ブレース３１の設置空間が確保されている。なお、各第３小梁９には、Ｈ形鋼に限らず、溝形鋼や山形鋼などを採用することができる。

各片持ち梁１１には、各大梁４，５と同等以上の梁成を有するＨ形鋼が採用されている。各片持ち梁１１は、それらの一方の梁端部が鉄骨柱２又は第１大梁４に接合されている。各片持ち梁１１は、それらの上フランジ１１ａの高さ位置が、各大梁４，５の上フランジ４ａ，５ａの高さ位置と同じ高さに設定されている。

各第４小梁１２には、各大梁４，５と同等の梁成を有するＨ形鋼が採用されている。各第４小梁１２は、それらの各梁端部が片持ち梁１１に接合されている。各第４小梁１２は、それらの上フランジ１２ａの高さ位置が、各大梁４，５の上フランジ４ａ，５ａの高さ位置と同じ高さに設定されている。

各第５小梁１３には、第３小梁９と同等の梁成を有するＨ形鋼が採用されている。各第５小梁１３は、一方の梁端部が第１大梁４に接合され、他方の梁端部が第４小梁１２に接合されている。各第５小梁１３は、それらの上フランジ１３ａの高さ位置が、各大梁４，５の上フランジ４ａ，５ａの高さ位置と同じ高さに設定されている。なお、各第５小梁１３には、Ｈ形鋼に限らず、溝形鋼や山形鋼などを採用することができる。

つまり、各小梁７～９，１２，１３及び各片持ち梁１１は、各大梁４，５とともに折板やＡＬＣパネル（軽量気泡コンクリート建材）などの屋根材（図示せず）を支持し易くするために、又、各第２小梁８及び各第３小梁９の下方に第１水平ブレース３１の設置空間を確保するために、それらの上端位置が揃えられた状態で、各大梁４，５の上部側の高さ位置に備えられている。そして、各第１小梁７及び各第３小梁９が、各第１大梁４の横補剛材として機能し、各第２小梁８が、各第２大梁５の横補剛材として機能するように設置されている。

図１～２、図４に示すように、各第１水平ブレース３１は、各第１構面３の面内剛性を高める架設スパンの長いブレースであり、各第１構面３の柱梁仕口部１４間に掛け渡されている。図１、図３～４に示すように、各第２水平ブレース３２は、所定の各第２構面６Ａの面内剛性を高める架設スパンの短いブレースであり、所定の各第２構面６Ａの仕口部１５間に掛け渡されている。

図２、図４に示すように、各第１水平ブレース３１は、第１小梁７の位置で第１ブレース部３１Ａと第２ブレース部３１Ｂとに二分割されている。各ブレース部３１Ａ，３１Ｂには、山形鋼からなる第１鋼材３３と第２鋼材３４とが上下に背合わせで配置された、いわゆる２丁使いの山形鋼ブレースが採用されている。各第１鋼材３３及び各第２鋼材３４の一端部は、第２大梁５における下フランジ５ｂの梁端部に突き合わせ溶接されたガセットプレート１６にボルト接合されている。各第１鋼材３３及び各第２鋼材３４の他端部は、第１小梁７における長手方向中央部の下部側に溶接されたガセットプレート１７にボルト接合されている。

このようにして、各第１水平ブレース３１は、第２大梁５における下フランジ５ｂの高さ位置に、第２大梁５と第２小梁８及び第３小梁９との梁成の差を利用して第２小梁８及び第３小梁９との干渉が回避された状態で、各第１構面３の柱梁仕口部１４間に掛け渡されている。そして、各第１水平ブレース３１は、地震や台風などによって水平力が発生した場合に、その水平力を鉄骨柱２などに伝達する水平力伝達用のブレースとして機能する。

なお、各第１水平ブレース３１は、２丁使いの山形鋼ブレースに限らず、２丁使いの山形鋼の一方を上下反転させたＺ形使いの山形鋼ブレース、又は、２丁使いの溝形鋼ブレースなどであってもよい。

図３～４に示すように、各第２水平ブレース３２には長さ調節可能なターンバックルが採用されている。各第２水平ブレース３２の一端部は、第２大梁５の上フランジ５ａ又は第１小梁７の上フランジ７ａにおける梁端部又は当該梁端部に隣接する第２小梁８との接合箇所に溶接されたガセットプレート１８にボルト接合されている。各第２水平ブレース３２の他端部は、第３小梁９における上フランジ９ａの梁端部に溶接されたガセットプレート１９にボルト接合されている。

このようにして、各第２水平ブレース３２は、第２大梁５又は第１小梁７における上フランジ５ａ，７ａの高さ位置に、第２大梁５の梁成を利用して第１水平ブレース３１との干渉が回避された状態で、複数の第２構面６のうちの所定の第２構面６Ａの仕口部１５間に掛け渡されている。そして、各第２水平ブレース３２は、第１大梁４の横座屈を防止する横補剛用のブレースとして機能する。

以上の構成により、本実施形態にて例示された鉄骨造建物の屋根組１においては、水平力伝達用として機能する各第１水平ブレース３１と横補剛用として機能する各第２水平ブレース３２とを、第２大梁５と第２小梁８及び第３小梁９との梁成の差を利用して、各第１構面３の面内において互いに干渉させることなく備えることができる。又、各第１水平ブレース３１を、第２小梁８及び第３小梁９の位置で分割する必要がないことから、各第１水平ブレース３１を構成する第１鋼材３３及び第２鋼材３４の数量を少なくすることができるとともに、各第１水平ブレース３１における第２小梁８及び第３小梁９との接合箇所を無くすことができる。

そして、地震や台風などによって水平力が発生した場合には、その水平力を各第１水平ブレース３１にて鉄骨柱２などに良好に伝達することができる。これにより、第２水平ブレース３２を、第２構面６のそれぞれに水平力伝達用として備える必要がなくなり、よって、第２水平ブレース３２の装備本数が少なくなり、第２水平ブレース３２と第２大梁５や第１小梁７などとの接合箇所も少なくなる。

しかも、各第２水平ブレース３２は架設スパンの短い横補剛用であることから、各第２水平ブレース３２として、接合用のボルト本数が少なく各ガセットプレート１８，３８のサイズも小さくて済むターンバックルを使用することができる。

その上、折板やＡＬＣパネルなどの屋根材を支持する各小梁７～９，１２，１３及び各片持ち梁１１が、各大梁４，５とともに屋根材を支持するのに適した各大梁４，５の上部側の高さ位置に備えられていることから、屋根材を、支持構造の複雑化を招くことなく、各大梁４，５や各小梁７～９，１２，１３などで安定性良く支持することができる。

従って、水平力伝達用の各第１水平ブレース３１と横補剛用の各第２水平ブレース３２とを上記のように配置高さを異ならせて備えることにより、屋根材の支持構造に支障を来すことなく、各水平ブレース３１，３２の機能を確保しながら、構成の簡素化による施工性の向上を図ることができる。

なお、図１～３に示すように、第１大梁４と片持ち梁１１と第４小梁１２と第５小梁１３、又は、第１大梁４と第４小梁１２と第５小梁１３とで構成される各第３構面４０には、それらの面内剛性を高めるために、各第３構面４０の仕口部４１間にわたる架設スパンの短い一対の第３水平ブレース４２が備えられている。各第３水平ブレース４２には、長さ調節可能なターンバックルが採用されている。

〔別実施形態〕
本発明の別実施形態について説明する。
なお、以下に説明する各別実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、上記の実施形態や他の別実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）第１水平ブレース３１及び第２水平ブレース３２は、各第１構面３の面内において、第１水平ブレース３１が各第１鉄骨梁４，５の上部側に配置され、第２水平ブレース３２が各第１鉄骨梁４，５の下部側に配置されていてもよい。

（２）第１水平ブレース３１は、各第１小梁７の梁成が各第１鉄骨梁４，５の梁成よりも小さい場合には、第１ブレース部３１Ａと第２ブレース部３１Ｂとに二分割されない構成であってもよい。

（３）第１水平ブレース３１は、対向する第１鉄骨梁（第１大梁）４間又は第１鉄骨梁（第２大梁）５間にＶ字状に掛け渡されるＶ字ブレースであってもよい。

（４）各第１構面３の面内に備えられる複数の第２構面６のうち、第２水平ブレース３２が設置される所定の第２構面６Ａの配置設定は種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、図１、図３に示すように、各第２水平ブレース３２が設置される所定の第２構面６Ａとして、Ｘ方向の一辺に第１大梁（第１鉄骨梁）４を含み、かつ、Ｙ方向の一辺に第２大梁（第１鉄骨梁）５又は第１小梁７を含む構成の各第２構面６が設定された形態を例示したが、これに限らず、図５に示すように、一辺のみに第１大梁（第１鉄骨梁）４又は第２大梁（第１鉄骨梁）５を含む構成の各第２構面６Ａを所定の第２構面６Ａに設定して、これらの所定の第２構面６Ａに第２水平ブレース３２を設置するようにしてもよい。この構成では、各第２水平ブレース３２を、各大梁（第１鉄骨梁）４，５の横補剛用として好適に機能させることができる。
なお、図５には、一対の第１大梁（第１鉄骨梁）４と一対の第２大梁（第１鉄骨梁）５とで構成された第１構面３が、複数の第２小梁８でＹ方向に六等分され、かつ、複数の第３小梁９でＸ方向に四等分された形態が例示されている。

２鉄骨柱
３第１構面
４第１大梁（第１鉄骨梁）
５第２大梁（第１鉄骨梁）
６第２構面
６Ａ所定の第２構面
７第１小梁（第２鉄骨梁）
８第２小梁（第２鉄骨梁）
９第３小梁（第２鉄骨梁）
３１第１水平ブレース（水平力伝達用）
３２第２水平ブレース（横補剛用）

Claims

第１構面を構成する複数の第１鉄骨梁と、前記第１構面を複数の第２構面に区分する複数の第２鉄骨梁とを備えた鉄骨造建物であって、
前記第１構面の面内剛性を高める架設スパンの長い第１水平ブレースと、前記第２構面の面内剛性を高める架設スパンの短い第２水平ブレースとを、前記第１鉄骨梁の上部側と下部側とに配置高さを異ならせて備えている鉄骨造建物。
前記第１鉄骨梁は鉄骨柱間にわたる大梁であり、前記第２鉄骨梁には、前記大梁の横補剛材として機能する小梁が含まれており、前記第１水平ブレースは水平力伝達用のブレースであり、前記第２水平ブレースは、複数の前記第２構面のうち、一辺に前記大梁を含む所定の第２構面に備えられた横補剛用のブレースである請求項１に記載の鉄骨造建物。
前記第１鉄骨梁は鉄骨柱間にわたる大梁であり、前記第２鉄骨梁には、床材又は屋根材を支持する小梁が含まれており、当該小梁は、前記第２水平ブレースとともに前記大梁の上部側の高さ位置に備えられている請求項１又は２に記載の鉄骨造建物。