JP5166799B2 - 柱梁架構における補強柱の設置構造及び建物 - Google Patents

Description

本発明は、建物の柱梁架構内に補強柱を設置する柱梁架構における補強柱の設置構造及び同構造を備えた建物に関するものである。

従来、建物における柱梁架構内の溝形鋼の梁・梁間に補強柱を設置する場合、溝形鋼又は角型鋼管の補強柱の端部に端部プレートを設け、この端部プレートと梁のフランジ部との間をボルト接合又は溶接接合により接合している。

例えば特許文献１では、溝形鋼の補強柱の端部に端部プレートを設け、この端部プレートと溝形鋼の梁のフランジ部との間をボルト接合により接合した構成が開示されている。
特開２０００−１７０２６１号公報

しかしながら、上記した従来の柱梁架構における補強柱の設置構造では、いずれにしても溝形鋼の梁の小さな強度しか担わないフランジ部に、補強柱端部の端部プレートが接合される構成なので、補強柱の曲げモーメントを溝形鋼の梁の大きな強度を担うウェブ部に効率的に伝達させることができず、柱梁架構全体の剛性を十分に高めることができなかった。

その対策として、補強柱の接合部における溝形鋼の梁の内部に、複数枚のスチフナーを梁のフランジ部とウェブ部を繋いで溶接接合することで、溝形鋼の梁の大きな強度を担うウェブ部に、補強柱の曲げモーメントを伝達させることもなされる。しかし、この場合、梁内部に多くの溶接を行うことになるので、施工が煩雑であり手間がかかっていた。

そこで、本発明は、補強柱の曲げモーメントを溝形鋼の梁の大きな強度を担うウェブ部へ効率的に伝達して柱梁架構全体の剛性を十分に高めることができ、さらに、溶接を多用せずに施工性に優れた柱梁架構における補強柱の設置構造及び同構造を備えた建物を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の柱梁架構における補強柱の設置構造は、建物の柱梁架構内に補強柱を設置する柱梁架構における補強柱の設置構造であって、前記柱梁架構を構成する梁は、溝形鋼又はリップ付き溝形鋼であり、前記補強柱には、その端部に端部プレートが設けられ、さらに、その端部側面から当該補強柱の材軸方向に突出した接合プレートが設けられており、前記接合プレートが前記梁のウェブ部へ接合されて、前記柱梁架構内に前記補強柱が設置されていることを特徴とする。

ここで、前記補強柱の前記接合プレートは、前記梁の前記ウェブ部へボルトとナットで接合してもよい。

具体的には、前記接合プレートには、その接合面側へ突出するようにボルトが一体に設けられ、前記梁の前記ウェブ部にはボルト孔が設けられ、前記ボルト孔へ前記ボルトが通され、当該ボルトにナットが螺着されて、前記接合プレートが前記梁の前記ウェブ部へ接合されていてもよい。

また、前記補強柱の前記接合プレート又は前記端部プレートに、前記補強柱の側面を挟み込む延長プレートが設けられており、当該延長プレートの先端部分には前記補強柱の奥行き方向に折り曲げられた曲げモーメント伝達部が形成されていてもよい。

また、前記補強柱が溝形鋼又はリップ付き溝形鋼である場合においては、前記延長プレートの前記曲げモーメント伝達部が挟み込んだ部位の前記補強柱の凹部にスチフナーが設けられていてもよい。

さらに、本発明の建物は、上記した柱梁架構における補強柱の設置構造を備えた建物において、前記柱梁架構は、その底部が単純支持されているとともに、下側の梁の前記補強柱の下部の部位又は下側の梁の略中央の部位が支持されていることを特徴とする。

このように構成された本発明の柱梁架構における補強柱の設置構造は、補強柱の端部側面から突出した接合プレートが溝形鋼又はリップ付き溝形鋼の梁のウェブ部と接合された構成なので、補強柱の曲げモーメントを接合プレートから溝形鋼又はリップ付き溝形鋼の梁の大きな強度を担うウェブ部へ効率的に伝達して柱梁架構全体の剛性を高めることができ、製造が容易なので、経済性にも優れている。

また、補強柱の接合プレートを、梁のウェブ部へボルトとナットで接合する場合は、従来技術に比して、溶接を多用しないこととなるので、施工性にも優れる。

また、接合プレートの接合面側にボルトを一体に設け、梁のウェブ部にボルト孔を設け、ナットで接合プレートを梁のウェブ部へ接合する場合は、施工がより簡易に行える。さらに、建物ユニットの柱梁架構においては、隣り合う建物ユニットの梁・梁間の納まりがよくなる。

また、補強柱の接合プレート又は端部プレートに、補強柱の側面を挟み込む延長プレートを設け、この延長プレートの先端部分に補強柱の奥行き方向に折り曲げられた曲げモーメント伝達部を形成した場合は、補強柱の曲げモーメントを溝形鋼又はリップ付き溝形鋼の梁の大きな強度を担うウェブ部へさらに効率的に伝達して柱梁架構全体の剛性をより高めることができる。

さらに、補強柱が溝形鋼又はリップ付き溝形鋼である場合において、延長プレートの曲げモーメント伝達部が挟み込んだ部位の補強柱の凹部にスチフナーを設ける構成とすると、溝形鋼又はリップ付き溝形鋼の補強柱においても、その曲げモーメントを溝形鋼又はリップ付き溝形鋼の梁の大きな強度を担うウェブ部へ効率的に伝達して柱梁架構全体の剛性を高めることができる。

また、このように構成された本発明の建物は、柱梁架構の底部が単純支持するとともに、荷重が大きくかかる下側の梁の補強柱の下部の部位又は最も応力が大きい下側の梁の略中央の部位を支持することにより、建物の剛性をより大きくすることができる。

以下、本発明の柱梁架構における補強柱の設置構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜３に基づいて説明する。

先ず、実施例１の柱梁架構における補強柱の設置構造について説明する。

実施例１の柱梁架構における補強柱の設置構造は、図１に示したように、建物としての建物ユニット１の柱梁架構２内に補強柱３を設置する構造である。図２〜図５に示したように、柱梁架構２を構成する梁としての天井梁４及び床梁５は、溝形鋼である。また、角型鋼管の補強柱３の上下端部に端部プレート６がそれぞれ設けられ、さらに、その上下端部側面からこの補強柱３の材軸方向に突出した接合プレート７がそれぞれ設けられている。そして、補強柱３の上端部において、接合プレート７が天井梁４のウェブ部４ｂへボルト８，・・・とナット９，・・・とで接合されている。また、補強柱３の下端部においても、接合プレート７が床梁５のウェブ部５ｂへボルト８，・・・とナット９，・・・とで接合されている。これにより、柱梁架構２内に補強柱３が設置された構成とされている。

ここで、端部プレート６は、角型鋼管の補強柱３の上下端部に、溶接接合により接合して設けられている。

また、上側の矩形状の接合プレート７が補強柱３の上端部及び上側の端部プレート６の端面に、下側の矩形状の接合プレート７は補強柱３の下端部及び下側の端部プレート６の端面に、溶接接合により接合され、補強柱３の上下端部側面からこの補強柱３の材軸方向に突出するようにそれぞれ設けられている。

さらに、上側の矩形状の接合プレート７の四隅には、その接合面側へ突出するように合計４本の頭無しのボルト８，・・・がスタッド溶接又はプラグ溶接により一体に設けられ、天井梁４のウェブ部４ｂの対応する接合位置に設けられた４つのボルト孔（図示せず）へボルト８，・・・が通され、これらのボルト８，・・・にナット９，・・・が螺着されて、上側の接合プレート７が天井梁４のウェブ部４ｂへ接合されている。

また、下側の矩形状の接合プレート７の四隅にも、その接合面側へ突出するように合計４本の頭無しのボルト８，・・・がスタッド溶接又はプラグ溶接により一体に設けられ、床梁５のウェブ部５ｂの対応する接合位置に設けられた４つのボルト孔（図示せず）へボルト８，・・・が通され、これらのボルト８，・・・にナット９，・・・が螺着されて、下側の接合プレート７が床梁５のウェブ部５ｂへ接合されている。

さらに、上側の矩形状の接合プレート７には、補強柱３の側面を挟み込む台形状の延長プレート７ａ，７ａが一連に設けられており、これらの延長プレート７ａ，７ａの先端部分にはこの補強柱３の奥行き方向に直角に折り曲げられた曲げモーメント伝達部７ｂがそれぞれ形成されている。

また、下側の矩形状の接合プレート７にも、補強柱３の側面を挟み込む台形状の延長プレート７ａ，７ａが一連に設けられており、これらの延長プレート７ａ，７ａの先端部分にはこの補強柱３の奥行き方向に直角に折り曲げられた曲げモーメント伝達部７ｂがそれぞれ形成されている。
（１）このように構成された本発明の柱梁架構における補強柱の設置構造は、補強柱３の上端部側面から突出した接合プレート７が天井梁４のウェブ部４ｂと接合されるとともに、補強柱３の下端部側面から突出した接合プレート７が床梁５のウェブ部５ｂと接合された構成なので、補強柱３の曲げモーメントを接合プレート７，７から天井梁４及び床梁５の大きな強度を担うウェブ部４ｂ，５ｂへ効率的に伝達して柱梁架構２全体の剛性を高めることができ、製造が容易なので、経済性にも優れている。
（２）また、補強柱３の上側の接合プレート７を、天井梁４のウェブ部４ｂへボルト８，・・・とナット９，・・・で接合するとともに、下側の接合プレート７を、床梁５のウェブ部５ｂへボルト８，・・・とナット９，・・・で接合しているので、従来技術に比して、溶接を多用しないこととなり、施工性にも優れる。
（３）また、上側の接合プレート７の接合面側に頭無しのボルト８，・・・を一体に設け、天井梁４のウェブ部４ｂにボルト孔を設け、ナット９，・・・で上側の接合プレート７を天井梁４のウェブ部４ｂへ接合するとともに、下側の接合プレート７の接合面側に頭無しのボルト８，・・・を一体に設け、床梁５のウェブ部５ｂにボルト孔を設け、ナット９，・・・で下側の接合プレート７を床梁５のウェブ部５ｂへ接合するので、施工がより簡易に行える。さらに、突出するボルト頭が無いので、隣り合う建物ユニット１，１の梁・梁間の納まりがよくなる。
（４）また、補強柱３の上下の接合プレート７に、補強柱３の側面を挟み込む延長プレート７ａ，７ａを設け、これらの延長プレート７ａ，７ａの先端部分に補強柱３の奥行き方向に直角に折り曲げられた曲げモーメント伝達部７ｂをそれぞれ形成しているので、補強柱３の曲げモーメントを接合プレート７，７から天井梁４及び床梁５の大きな強度を担うウェブ部４ｂ，５ｂへさらに効率的に伝達して柱梁架構２全体の剛性をより高めることができる。

次に、実施例２の柱梁架構における補強柱の設置構造について説明する。

実施例２の柱梁架構における補強柱の設置構造も、図１に示したように、建物としての建物ユニット１の柱梁架構２内に補強柱３を設置する構造である。図６〜図９に示したように、柱梁架構２を構成する梁としての天井梁４及び床梁５は、溝形鋼である。また、リップ付き溝形鋼の補強柱３の上下端部に端部プレート６がそれぞれ設けられ、さらに、上下端部ウェブ面からこの補強柱３の材軸方向に突出した接合プレート７がそれぞれ設けられている。そして、補強柱３の上端部において、接合プレート７が天井梁４のウェブ部４ｂへボルト８，・・・・・とナット９，・・・・・とで接合されている。また、補強柱３の下端部においても、接合プレート７が床梁５のウェブ部５ｂへボルト８，・・・・・とナット９，・・・・・とで接合されている。これにより、柱梁架構２内に補強柱３が設置された構成とされている。

すなわち、リップ付き溝形鋼の補強柱３を用いていることが、実施例１と主に異なる。なお、他の構成は、実施例１と略同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

また、上下の矩形状の接合プレート７，７は、実施例１よりも幅の広い大きな面積のものが使用され、その接合面側へ突出するように合計６本のボルト８，・・・・・がスタッド溶接又はプラグ溶接により一体に設けられ、ナット９，・・・・・を螺着して天井梁４のウェブ部４ｂ及び床梁５のウェブ部５ｂへそれぞれ接合され、実施例１の柱梁架構における補強柱の設置構造よりも剛性を大きくしている。

また、上下の矩形状の接合プレート７，７に一連に設けられた延長プレート７ａ，７ａも矩形状の大きな面積のものとされ、これらの先端部の曲げモーメント伝達部７ｂ，７ｂも大きな面積に形成されている。

さらに、上下の矩形状の延長プレート７ａ，７ａの曲げモーメント伝達部７ｂ，７ｂが挟み込んだ部位のリップ付き溝形鋼の補強柱３の凹部には、溶接接合によりスチフナー１０がそれぞれ設けられている。

このように構成された実施例２の柱梁架構における補強柱の設置構造は、上記した実施例１の（１）〜（４）の効果に加え、上下の矩形状の延長プレート７ａ，７ａの曲げモーメント伝達部７ｂ，７ｂが挟み込んだ部位の補強柱３の凹部にスチフナー１０を設ける構成としているので、リップ付き溝形鋼（又は溝形鋼）の補強柱３においても、その曲げモーメントを溝形鋼の天井梁４及び床梁５の大きな強度を担うウェブ部４ｂ，５ｂへ効率的に伝達して柱梁架構２全体の剛性を高めることができる。

次に、実施例３の柱梁架構における補強柱の設置構造について説明する。

実施例３の柱梁架構における補強柱の設置構造も、図１に示したように、建物としての建物ユニット１の柱梁架構２内に補強柱３を設置する構造である。図１０〜図１３に示したように、柱梁架構２を構成する梁としての天井梁４及び床梁５は、溝形鋼である。また、角型鋼の補強柱３の上下端部に端部プレート６がそれぞれ設けられ、さらに、上下の端部プレート６の端部からこの補強柱３の材軸方向に突出した接合プレート７がそれぞれ設けられている。そして、補強柱３の上端部において、接合プレート７が天井梁４のウェブ部４ｂへボルト８，・・・・・とナット９，・・・・・とで接合されている。また、補強柱３の下端部においても、接合プレート７が床梁５のウェブ部５ｂへボルト８，・・・・・とナット９，・・・・・とで接合されている。これにより、柱梁架構２内に補強柱３が設置された構成とされている。

実施例３の柱梁架構における補強柱の設置構造は、先端部に曲げモーメント伝達部７ｂを形成した延長プレート７ａ，７ａを設けていないことが、実施例１，２と主に異なる。なお、他の構成は、実施例１，２と略同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

ここで、上下の矩形状の接合プレート７，７は、先端部に曲げモーメント伝達部７ｂを形成した延長プレート７ａ，７ａを設けていないことを補うために、実施例１，２よりも厚い端部プレート６の端部に溶接接合により接合されている。

このように構成された実施例３の柱梁架構における補強柱の設置構造は、上記した実施例１の（１）〜（３）の効果に加え、先端部に曲げモーメント伝達部７ｂを形成した延長プレート７ａ，７ａを設けていない構成としているので、より簡易な構成で、補強柱３の曲げモーメントを溝形鋼の天井梁４及び床梁５の大きな強度を担うウェブ部４ｂ，５ｂへ効率的に伝達して柱梁架構２全体の剛性を高めることができる。

以下、本発明の建物を実現する最良の形態を、図面に示す実施例４，５に基づいて説明する。

先ず、実施例４の建物について説明する。

実施例４の建物は、上記した実施例１〜３の柱梁架構における補強柱の設置構造を備えた建物としての建物ユニット１において実施される。図１４に示したように、柱梁架構２は、その底部が単純支持されているとともに、床梁５の補強柱３の下部の部位が、束基礎に埋め込まれたアンカーで固定されるなどして支持部１１で支持されている。

このように構成された本発明の建物は、荷重が大きくかかる床梁５の補強柱３の下部の部位を支持部１１で支持しているので、上記した実施例１〜３の柱梁架構における補強柱の設置構造よりも、さらに建物ユニットの剛性を大きくすることができる。

次に、実施例５の建物について説明する。

実施例５の建物も、上記した実施例１〜３の柱梁架構における補強柱の設置構造を備えた建物としての建物ユニット１において実施される。図１５に示したように、柱梁架構２は、その底部が単純支持されているとともに、補強柱３の下部とは離れた床梁５の略中央の部位が、束基礎に埋め込まれたアンカーで固定されるなどして支持部１１で支持されている。

このように構成された実施例５の建物は、応力が最も大きい床梁５の略中央の部位を支持部１１で支持しているので、上記した実施例１〜３の柱梁架構における補強柱の設置構造よりも、さらに建物ユニットの剛性を大きくすることができる。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例１〜５では、天井梁４及び床梁５に溝形鋼を適用して実施したが、リップ付き溝形鋼で実施してもよい。

また、実施例１〜５では、建物として建物ユニット１において実施したが、柱梁架構の天井梁４又は床梁５が溝形鋼又はリップ付き溝形鋼であれば、通常の建物でも同様に実施できる。

また、上下の接合プレート７，７と天井梁４のウェブ部４ｂ及び床梁５のウェブ部５ｂとの接合は、溶接接合でもよい。

また、上記した実施例１〜３では、天井梁４及び床梁５のウェブ４ｂ，５ｂへ補強柱３の上下の接合プレート７，７を接合しやすいように、上下の端部プレート６，６と天井梁４及び床梁５のフランジ部４ａ，５ａとの間に若干の隙間を設けたが、これらは当接していてもよい。

さらに、上記した実施例１〜３では、いずれも、上下の接合を同様な態様で、実施したが、これに限らず、例えば、補強柱３の上下端部の一方だけに本発明を実施し、他方は、他の態様で実施するなどしてもよい。

本発明の最良の実施の形態の柱梁架構における補強柱の設置構造を適用した建物ユニットの概略構成を示す斜視図である。 実施例１の柱梁架構における補強柱の設置構造の概略構成を示す縦断面図である。 実施例１の補強柱の概略構成を示す側面図である。 実施例１の補強柱の概略構成を示す背面図である。 実施例１の補強柱の概略構成を示す正面図である。 実施例２の柱梁架構における補強柱の設置構造の概略構成を示す縦断面図である。 実施例２の補強柱の概略構成を示す側面図である。 実施例２の補強柱の概略構成を示す背面図である。 実施例２の補強柱の概略構成を示す正面図である。 実施例３の柱梁架構における補強柱の設置構造の概略構成を示す縦断面図である。 実施例３の補強柱の概略構成を示す側面図である。 実施例３の補強柱の概略構成を示す背面図である。 実施例３の補強柱の概略構成を示す正面図である。 実施例４の建物の概略構成を示した模式図である。 実施例５の建物の概略構成を示した模式図である。

符号の説明

１ 建物ユニット（建物）
２ 柱梁架構
３ 補強柱
４ 天井梁（梁）
５ 床梁（梁）
６ 端部プレート
７ 接合プレート
４ａ フランジ部
５ａ フランジ部
４ｂ ウェブ部
５ｂ ウェブ部
８ ボルト
９ ナット
７ａ 延長プレート
７ｂ 曲げモーメント伝達部
１０ スチフナー
１１ 支持部

Claims (5)

1. 建物の柱梁架構内に補強柱を設置する柱梁架構における補強柱の設置構造であって、
   前記柱梁架構を構成する梁は、溝形鋼又はリップ付き溝形鋼であり、
   前記補強柱には、その端部に端部プレートが設けられ、さらに、その端部側面から当該補強柱の材軸方向に突出した接合プレートが設けられており、前記接合プレートが前記梁のウェブ部へ接合されて、前記柱梁架構内に前記補強柱が設置されているとともに、
   前記補強柱の前記接合プレート又は前記端部プレートに、前記補強柱の側面を挟み込む延長プレートが設けられており、当該延長プレートの先端部分には前記補強柱の奥行き方向に折り曲げられた曲げモーメント伝達部が形成されていることを特徴とする柱梁架構における補強柱の設置構造。
2. 前記補強柱の前記接合プレートは、前記梁の前記ウェブ部へボルトとナットで接合されていることを特徴とする請求項１に記載の柱梁架構における補強柱の設置構造。
3. 前記接合プレートには、その接合面側へ突出するようにボルトが一体に設けられ、前記梁の前記ウェブ部にはボルト孔が設けられ、前記ボルト孔へ前記ボルトが通され、当該ボルトにナットが螺着されて、前記接合プレートが前記梁の前記ウェブ部へ接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の柱梁架構における補強柱の設置構造。
4. 前記補強柱が溝形鋼又はリップ付き溝形鋼である場合において、前記延長プレートの前記曲げモーメント伝達部が挟み込んだ部位の前記補強柱の凹部にスチフナーが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の柱梁架構における補強柱の設置構造。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の柱梁架構における補強柱の設置構造を備えた建物において、
   前記柱梁架構は、その底部が単純支持されているとともに、下側の梁の前記補強柱の下部の部位又は下側の梁の略中央の部位が支持されていることを特徴とする建物。

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