JP5926995B2 - 付属ユニット及びユニット建物 - Google Patents

Description

本発明は、建物の最上部に設置される付属ユニット、及びそれが設けられたユニット建物に関するものである。

工場で製作された複数の建物ユニットを、水平方向及び垂直方向に連結して構築するユニット建物が知られている。また、北側傾斜線制限などに対応できるように、最上階に側面視が台形状となる付属ユニットを設置することが知られている（特許文献１−３参照）。

特許文献１に開示された屋上付帯ユニットは、４つの立面のうち台形状に形成される面はピン接合面となり、それ以外の２つの立面は剛接合面となっている。ここで、ピン接合面とは四隅のすべてがピン接合となる面である。そして、ピン接合面には、補強のために中間柱材やブレース材が配置される。

また、特許文献２に開示された台形ユニットは、短柱と下梁との接合部及び傾斜面の傾斜する辺の下端部と柱との接合部以外の接合部のすべてが剛接合となる構成が開示されている。このように下部と上部の１箇所ずつにピン接合部が設けられた台形ユニットは、下部から上部にかけての大きな変形が許容されるので、荷重を分散させることができる。

さらに、特許文献３に開示された屈曲上梁を備えた台形状の建物ユニットは、上面の外縁を形成する一対の屈曲上梁とそれに直交する直線上梁とのすべてが、柱の上端部にピン接合によって接合されている。

特開２０１０−１８０６２０号公報 特許第２６３３１４９号公報 特開平９−７８６９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているような立面の四隅がピン接合部となるピン接合面を設けると、中間柱材などによる補強が必要になって部材数が増加することになる。

他方、すべてを剛接合部にすると、水平荷重が作用した際に剛接合部に集中応力が発生することになり、部材の剛性を上げるために断面積（サイズ）の大きな部材を使用しなければならず、重量やコストが増加するという問題がある。

そして、このような集中応力を発生させないために、特許文献２，３に開示されているように剛接合部の一部をピン接合部にすることが考えられたが、ピン接合部と剛接合部との割合や配置などによって変形性能や使用部材のサイズなどが大きく変化することになる。

例えば、特許文献２に開示された台形ユニットのように下梁と柱材との接合部をピン接合部にすると、上梁の位置で大きな変位が生じてしまう。また、特許文献３のように上面の四隅のすべてをピン接合部にすると、そのままでは上面の形状を保持することが難しくなるため、小梁や中間梁などの補強材を多数、配置しなければならなくなる。

そこで、本発明は、最上部に設置するのに適した付属ユニット、及びそれが設けられたユニット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、本発明の付属ユニットは、建物の垂直方向の投影範囲における最上部に設置される付属ユニットであって、四角形の隅角部に配置される４本の柱材と、その柱材の下端部間を水平方向に連結する４本の下梁と、前記柱材の上端部間を連結する４本の上梁とを備え、前記柱材と前記下梁とは剛接合されるとともに、対向する一対の上梁は両端部のそれぞれが前記柱材に剛接合され、もう一方の対向する一対の上梁は両端部のそれぞれが前記柱材にピン接合されることを特徴とする。

ここで、前記ピン接合される上梁を挟んで配置される前記柱材の長さは異なっており、前記剛接合される上梁を挟んで配置される前記柱材の長さは同じであることが好ましい。

また、上記の付属ユニットは屋上に設けることができる。さらに、上記の付属ユニットの前記剛接合される上梁側の側面に隣接して建物ユニットを配置することもできる。また、上記の付属ユニットの前記長い柱材側の側面に隣接して建物ユニットが配置される構成であってもよい。

このように構成された本発明の付属ユニットは、一対の上梁の両端部と柱材の上端部との接合部のみがピン接合部となり、それ以外は剛接合部となっている。

このため、基本がラーメン構造となり、中間柱材やブレース材を配置しなくても所望の剛性を確保することができる。また、対向する一対の上梁の両端はピン接合になっているので、水平荷重を変形によって分散させて集中応力が発生しないようにすることができる。

また、ピン接合部に切り替えることによって剛接合部が少なくなれば、その分の溶接作業が削減できて、組立作業を簡易化することができる。

さらに、最上部に設置される付属ユニットが傾斜面を上面とする台形ユニットであれば、北側傾斜線制限に対応できるうえに、建物の外観に変化を持たせることができる。

また、付属ユニットを屋上に設置することで、ペントハウスやルーフバルコニーの出入り口に利用することができる。さらに、建物ユニットに隣接して配置することで、サンルームや屋根裏部屋に利用することができる。

本実施の形態の台形ユニットが設けられたユニット建物の構成を模式的に説明する斜視図である。 別の形態の台形ユニットが設けられたユニット建物の構成を模式的に説明する斜視図である。 台形ユニットの水下側の構成を説明する立面図である。 台形ユニットの台形側の構成を説明する立面図である。 短柱の上端部と斜梁の下端とのピン接合部の構成を説明する部分拡大図である。 長柱の上端部と斜梁の上端とのピン接合部の構成を説明する部分拡大図である。 台形ユニットの水上側の構成を説明する立面図である。 台形ユニットの上面の構成を説明する平面図である。 台形ユニットの上に屋根パネルを設置した状態を説明する平面図である。 図９のＡ−Ａ矢視方向で見た断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の付属ユニットとしての台形ユニット２を設けた建物としてのユニット建物１の構成を説明する斜視図である。

まず、図１を参照しながらユニット建物１の構成から説明すると、このようなユニット建物１は、工場で製作される複数の建物ユニットを現地で連結することによって構築される。

建物ユニットは、４本の鋼製の柱材と、柱材の上端部間及び下端部間をそれぞれ繋ぐ鋼製の梁材とによって直方体状に形成される。また、建物ユニットは、柱材と梁材とがすべて溶接によって剛接合される鉄骨ラーメン構造である。

以下では、１階に設置される建物ユニットを１階ユニット１１とし、２階に設置される建物ユニットを２階ユニット１２という。図１に示したユニット建物１は、１階ユニット１１の上に台形ユニット２が設置される部分と、１階ユニット１１の上に２階ユニット１２が設置される部分とがある。

台形ユニット２は、ユニット建物１の垂直方向の投影範囲における最上部に設置される。このユニット建物１においては、台形ユニット２は２階ユニット１２と同じ階に設置される。仮に２階ユニット１２の上に３階が設けられていたとしても、台形ユニット２の設置位置は、「建物の垂直方向の投影範囲における最上部」に該当する。

一方、図２に示したユニット建物１Ａでは、付属ユニットとしての台形ユニット２Ａは、２階ユニット１２の上の屋上に設置される。この場合の台形ユニット２Ａの設置位置も、「建物の垂直方向の投影範囲における最上部」に該当する。

台形ユニット２Ａの構成は、台形ユニット２の構成とほぼ同じになるため、以下では台形ユニット２について説明する。なお、台形ユニット２で示した符号に「Ａ」を付加したものを図２に示すことで、台形ユニット２Ａの詳細な説明は省略する。

図１に示すように、台形ユニット２は、長方形の隅角部に配置される４本の柱材（３１，３２）と、その柱材（３１，３２）の下端部間を水平方向に連結する４本の下梁（４１，４２）と、柱材（３１，３２）の上端部間を連結する４本の上梁（５１，５２，５３）とを備えている。

柱材には、ユニット建物１の外周の水下側に配置される一対の短柱３１，３１と、２階ユニット１２に隣接する水上側に配置される一対の長柱３２，３２とがある。

短柱３１と長柱３２は、図３−６に示すように、四角柱状の角形鋼管によって形成される。また、短柱３１と長柱３２の上端は、鋼板によって形成された上蓋３１３，３２３で塞がれている。

そして、短柱３１，３１の下端部３１１，３１１間及び長柱３２，３２の下端部３２１，３２１間は、図３，７に示すように下梁としての桁下梁４１によって連結される。

桁下梁４１は、図４に示すように断面視コ字形の鋼材によって形成される。また、桁下梁４１の両方の端部４１１，４１１は、短柱３１，３１の下端部３１１，３１１（又は長柱３２，３２の下端部３２１，３２１）に溶接によって接合（剛接合部２１）される。

一方、短柱３１の下端部３１１と長柱３２の下端部３２１間は、図４に示すように下梁としての妻下梁４２によって連結される。この妻下梁４２は、図３，７に示すように断面視コ字形の鋼材によって形成される。また、妻下梁４２の両方の端部４２１，４２１は、短柱３１の下端部３１１及び長柱３２の下端部３２１に溶接によって接合（剛接合部２１）される。

さらに、短柱３１，３１の上端部３１２，３１２間は、図３に示すように上梁としての水下側梁５２によって連結される。この水下側梁５２は、図５に示すように断面視コ字形の鋼材によって形成される。

また、水下側梁５２の両方の端部５２１，５２１は、短柱３１，３１の上端部３１２，３１２に溶接によって接合（剛接合部２１）される。この剛接合部２１は、図５に示すように梁（水下側梁５２）の外面を覆う断面視コ字形の鋼製のジョイントピース２１ａを介して形成される。

すなわち、短柱３１の上端部３１２の側面にジョイントピース２１ａの一方の端部が突き当てられて溶接接合されるとともに、ジョイントピース２１ａとその内側に収容される水下側梁５２とが溶接接合される。なお、この他の箇所の剛接合部２１も同様に形成される。

一方、長柱３２，３２の上端部３２２，３２２間は、図７に示すように上梁としての水上側梁５３によって連結される。この水上側梁５３は、図６に示すように断面視コ字形の鋼材によって形成される。また、水上側梁５３の両方の端部５３１，５３１は、長柱３２，３２の上端部３２２，３２２に溶接によって接合（剛接合部２１）される。

そして、短柱３１の上端部３１２と長柱３２の上端部３２２間は、図４に示すように上梁としての斜梁５１によって連結される。この斜梁５１は、断面視コ字形の鋼材によって形成される。

斜梁５１の端部としての下端５１１は、図５に示すように端プレート５１３によって塞がれる。この端プレート５１３と斜梁５１との接合は、溶接によって行われる。

斜梁５１の下端５１１に接合された端プレート５１３は、短柱３１の上端部３１２の側面に押し当てられる。この端プレート５１３が押し当てられる上端部３１２には、ボルト２２ａを通す穴が設けられており、その穴の内側（短柱３１の内空側）にはナット２２ｂが溶接によって固定されている。

そして、斜梁５１側から端プレート５１３の穴に挿し込まれたボルト２２ａは、短柱３１の穴を通ってナット２２ｂに捩じ込まれる。斜梁５１の下端５１１と短柱３１の上端部３１２とは、上下に間隔を置いて配置される２組のボルト２２ａ，２２ａとナット２２ｂ，２２ｂとによって接合されてピン接合部２２となる。

一方、斜梁５１の端部としての上端５１２も、図６に示すように端プレート５１３によって塞がれる。斜梁５１の上端５１２に溶接接合された端プレート５１３は、長柱３２の上端部３２２の側面に押し当てられる。

この端プレート５１３が押し当てられる上端部３２２と斜梁５１の上端５１２とは、上下に間隔を置いて配置される２組のボルト２２ａ，２２ａとナット２２ｂ，２２ｂとによって接合されてピン接合部２２となる。

図８は、台形ユニット２を上方から見た平面図である。水上側梁５３と水下側梁５２とには、屋根パネル７を載せるための金具（６１，６２，６３）が取り付けられる。

屋根パネル７は、図９，１０に示すように、下枠材７１や上枠材７２などの枠材によって外縁が縁取られたパネル状の下地材である。この屋根パネル７の上に屋根仕上げ材（図示省略）が葺かれる。

水上側梁５３に取り付けられる上受金具６１は、図１０に示すように鉤形の断面に成形されており、水上側梁５３の上フランジにボルト６４によって固定される。

そして、短柱３１側に張り出された上受金具６１の凹部には、屋根パネル７の上枠材７２が載せられる。上受金具６１と木製の上枠材７２とは、スクリューネジ６５，６５を捩じ込むことによって接合される。

一方、水下側梁５２の上フランジには、断面視鋭角状（レ字形）の鋭角金具６２がボルト６４によって固定される。そして、鋭角金具６２の長柱３２側の傾斜面に断面視Ｌ字形のＬ金具６３の一面が重ねられる。

そして、長柱３２側に張り出されたＬ金具６３の他面の上に、屋根パネル７の下枠材７１が載せられる。鋭角金具６２及びＬ金具６３と木製の下枠材７１とは、スクリューネジ６５，６５を捩じ込むことによって接合される。

また、図１０に示すように水下側梁５２と水上側梁５３との間には、天井根太８１が架け渡される。すなわち、水下側梁５２の下フランジには天井根太８１の下端８１ａが設置され、水上側梁５３の下フランジには天井根太８１の上端８１ｂが設置される。この天井根太８１の下面側には天井８が設けられる。

次に、本実施の形態の台形ユニット２（２Ａ）、及びそれが設けられたユニット建物１（１Ａ）の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の台形ユニット２は、一対の斜梁５１，５１の両端部（５１１，５１２）と柱材（３１，３２）の上端部（３１２，３２２）との接合部のみがピン接合部２２となり、それ以外は剛接合部２１となっている。

このため、基本がラーメン構造となり、中間柱材やブレース材などの補強材を配置しなくても所望の剛性を確保することができる。また、対向する一対の斜梁５１，５１の両端はピン接合部２２，２２になっているので、水平荷重を変形によって分散させて集中応力が発生しないようにすることができる。

このように大きな集中応力が発生しないようにできれば、使用する部材のサイズ（断面積）を小さくすることができ、軽量化や材料費の削減を図ることができる。

また、ピン接合部２２に切り替えることによって剛接合部２１が少なくなれば、その分の溶接作業が削減できて、組立作業を簡易化することができる。

さらに、最上部に設置されるのが傾斜面を上面とする台形ユニット２（２Ａ）であれば、北側傾斜線制限に対応することができる。

また、台形ユニット２（２Ａ）をユニット建物１（１Ａ）の最上部に設置することで、建物の外観に変化を持たせることができ、凹凸のある重厚なユニット建物１（１Ａ）にすることができる。

さらに、台形ユニット２を２階ユニット１２に隣接して設置すれば、サンルームや屋根裏部屋などに利用することができる。また、台形ユニット２Ａを陸屋根となる屋上に設置すれば、ペントハウスやルーフバルコニーの出入り口などに利用することができる。

以上、図面を参照して、本発明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、前記実施の形態では、台形ユニット２，２Ａをユニット建物１，１Ａに設けたが、これに限定されるものではなく、在来工法や鉄筋コンクリートの建物の最上部に台形ユニット２，２Ａを設置することもできる。

また、前記実施の形態では、台形ユニット２，２Ａについて説明したが、これに限定されるものではなく、上面が水平となる直方体状の付属ユニットであってもよい。

１，１Ａ ユニット建物（建物）
１２ ２階ユニット（建物ユニット）
２，２Ａ 台形ユニット（付属ユニット）
２１ 剛接合部（剛接合）
２２ ピン接合部（ピン接合）
３１ 短柱（柱材）
３１１ 下端部
３１２ 上端部
３２ 長柱（柱材）
３２１ 下端部
３２２ 上端部
４１ 桁下梁（下梁）
４１１ 端部
４２ 妻下梁（下梁）
４２１ 端部
５１ 斜梁（上梁）
５１１ 下端（端部）
５１２ 上端（端部）
５２ 水下側梁（上梁）
５２１ 端部
５３ 水上側梁（上梁）
５３１ 端部

Claims (5)

1. 建物の垂直方向の投影範囲における最上部に設置される付属ユニットであって、
   四角形の隅角部に配置された４本の柱材と、その柱材の下端部間を水平方向に連結させた４本の下梁と、前記柱材の上端部間を連結させた４本の上梁とを備え、
   前記柱材と前記下梁とは剛接合されているとともに、対向する一対の上梁は両端部のそれぞれが前記柱材に剛接合されており、
   もう一方の対向する一対の上梁は、断面視コ字形の鋼材の両端部が端プレートで塞がれているとともに、前記柱材にそれぞれの前記端プレートが押し当てられた状態でボルトによってピン接合されていることを特徴とする付属ユニット。
2. 前記ピン接合された上梁を挟んで配置される前記柱材の長さは異なっており、前記剛接合される上梁を挟んで配置された前記柱材の長さは同じであることを特徴とする請求項１に記載の付属ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の付属ユニットが屋上に設けられたことを特徴とするユニット建物。
4. 請求項１又は２に記載の付属ユニットの前記剛接合された上梁側の側面に隣接して建物ユニットが配置されていることを特徴とするユニット建物。
5. 請求項２に記載の付属ユニットの前記長い柱材側の側面に隣接して建物ユニットが配置されていることを特徴とするユニット建物。