(57)【要約】【課題】鉄骨造建物の床構造システム、特に云えば、振動障害を改善して居住性を向上させた床構造システムを提供する。【解決手段】鉄骨造建物の相対峙する大梁２、２間に鉄骨小梁３が複数本架設され、その上にコンクリートスラブ４が構築されている床構造システムにおいて、各鉄骨小梁３はせいが同じ大きさとされ、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁３’のみ、その架設高さ位置を下げて設置され、一方、コンクリートスラブ４において前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁３’と接する部分の下面側を、前記鉄骨小梁３’の架設位置が下がった寸法分ｈだけ下方へ膨らませて増厚した構成とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨造建物の相対峙する大梁間に鉄骨小梁が複数本架設され、その上にコンクリートスラブが設置されている床構造システムにおいて、
各鉄骨小梁はせいが同じ大きさとされ、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁のみ、その架設高さ位置を下げて設置され、一方、コンクリートスラブにおいて前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁と接する部分の下面側を、当該鉄骨小梁の架設高さ位置が下がった分だけ下方へ膨らませて増厚した構成とされていることを特徴とする、鉄骨造建物の床構造システム。
【請求項２】
鉄骨小梁の架設高さ位置を下げた部位のコンクリートスラブ下面は、同鉄骨小梁の両側部分を一定の領域まで上向きのテーパー形状に増厚して通常厚さ部分と繋がれ、又は同鉄骨小梁の上側フランジの両側縁部に、コンクリートスラブの通常厚さ部分の下面に接する高さの型枠兼用鉄骨を設置して略矩形状に増厚されていることを特徴とする、請求項１に記載した鉄骨造建物の床構造システム。
【請求項３】
鉄骨造建物の大梁は平面視の配置を略正方形とされ、平行に相対峙する大梁間に一定のピッチで架設された鉄骨小梁のうち、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁のみ、その架設高さ位置を下げて設置され、コンクリートスラブは、前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁と接する部分の下面を下方へ膨らませて増厚した構成とされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した鉄骨造建物の床構造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄骨造建物の床構造システム、特に云えば、振動障害を改善して居住性を向上させた床構造システムの技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄骨造建物の床構造は、スパンの長大化、および鉄骨材の軽量化が進められた結果、床の振動障害が発生し、居住性が低下する可能性が高くなっている。そのため強度設計上の配慮からではなく、振動対策として、鉄骨梁の断面を増大させたり、或いは床の振動制御のため制振装置を組み込む等々の対案が実施されている。その結果、建築工費の大幅な増加を招いている。
そこで従来、例えば下記特許文献１に開示された合成床梁構造では、床スラブの躯体重量の増加を招かないように、鉄骨大梁上にコンクリート床スラブを一体的に構築する手段として、鉄骨大梁の端部周囲に平板デッキ部を形成し、この平板デッキ部間に波形デッキ部を架設・形成して、前記平板デッキ部上のコンクリートスラブは厚く、前記波形デッキ部上のコンクリートスラブは薄く構築する合成床梁構造が提案されている。
したがって、鉄骨大梁の端部周囲に形成した平板デッキ部上のコンクリートスラブは厚く構築されて、その剛性および耐力が高められる。しかし、鉄骨小梁が支持する波形デッキ部上のコンクリートスラブは逆に薄く構築される。
【０００３】
しかし、平面視が矩形の床梁構造の場合、振動障害の問題は、床の中央部に起きやすいことが知られている。よって、如何に合成床梁構造であるとはいえ、上記特許文献１の発明の如く、鉄骨小梁が支持する波形デッキ部上のコンクリートスラブが薄い構成では、床の振動障害を改善すること、ひいては居住性を向上させる目的は達成し得ない。
【０００４】
その他、下記の特許文献２に記載された建築構造物は、鉄骨大梁間に床用のプレキャストコンクリート版の両端を架設し、この鉄骨大梁および床用プレキャストコンクリート版の上に現場打ちコンクリートスラブを一体的に形成するが、前記プレキャストコンクリート版の端部に下向きのテーパ部を形成して、鉄骨大梁の直上部分のコンクリートスラブの厚さが大きい構成が提案されている。この構成により合成梁の合成効果を期待できると説明されている。
また、下記の特許文献３に記載された合成梁の施工方法は、やはり鉄骨梁上に厚肉のコンクリートスラブを構築し、もってスラブの合成梁としての耐力を高める、と説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３１２０５０号公報
【特許文献２】特開昭６２−１７８６４０号公報
【特許文献３】特開昭６３−１４２１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、鉄骨造建物の床梁構造、とりわけ平面視が矩形（特には正方形）の床梁構造は、床の中央部に振動障害の問題が起きやすいことが知られている。
そこで本発明の目的は、鉄骨数量の増加とか、鉄骨断面の増大などは無用とし、せいが全て同じ大きさの鉄骨小梁を用い、コンクリートスラブにおいて床の振動障害の改善に効果的な部位の鉄骨小梁が支持する部分だけを増厚して重量効果を増大し、もって振動の減衰効果を高めて居住性を改善した床構造システムを提供することである。
本発明の更なる目的は、床の振動障害の改善に効果的な部位の鉄骨小梁の架設高さを下げ、この架設高さ位置を下げた寸法分だけ、逆に同部位のコンクリートスラブの下面側を膨らませて増厚し、もってコンクリートスラブの重量効果を増大して、振動の減衰効果を高め居住性を改善することができ、鉄骨小梁の架設高さ位置を下げるだけの施工方法で、既往技術の水準により簡易に実施できる、鉄骨造建物の床構造システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る鉄骨造建物の床構造システムは、
鉄骨造建物の相対峙する大梁２、２間に鉄骨小梁３が複数本架設され、その上にコンクリートスラブ４が構築されている床構造システムにおいて、
各鉄骨小梁３はせいが同じ大きさとされ、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁３’のみ、その架設高さ位置を下げて設置され、一方、コンクリートスラブ４において前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁３’と接する部分の下面側を、前記鉄骨小梁３’の架設位置が下がった寸法分ｈだけ下方へ膨らませて増厚した構成とされていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した鉄骨造建物の床構造システムにおいて、
鉄骨小梁３’の架設高さ位置を下げた部位のコンクリートスラブ下面は、当該鉄骨小梁３’の両側部分を一定の領域まで上向きのテーパー形状４ａに増厚して通常厚さ部分４ｂと繋がれ、又は同鉄骨小梁３’の上側フランジ３ａの両側縁部に、コンクリートスラブ４の通常厚さ部分の下面４ｂに接する高さの型枠兼用鉄骨５を設置して略矩形状４ｃに増厚されていることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄骨造建物の床構造システムにおいて、
鉄骨造建物の大梁２は平面視の配置を略正方形とされ、平行に相対峙する大梁２、２間に一定のピッチで架設された鉄骨小梁３のうち、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁３’のみ、その架設高さ位置を下げて設置され、コンクリートスラブ４は、前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁３’と接する部分の下面を下方へ膨らませて増厚した構成とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る鉄骨造建物の床構造システムは、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁３’のみ、その架設高さ位置を下げて設置し、コンクリートスラブ４において前記架設位置を下げた鉄骨小梁３’と接する部分の下面側を、前記鉄骨小梁３’の架設高さ位置が下がった寸法分ｈだけ下方へ膨らませて増厚した構成であるから、前記増厚分だけこの部分の剛性が高まり、且つ重量が増大する。そのため例えば図４に示した本発明の評価ポイントＰと既往技術の評価ポイントＱの対比で明かなとおり、ポイントＰは、ポイントＱよりも左方へずれて振動数が減少し、周期が長くなって、居住性が向上することが明らかである。
本発明に係る鉄骨造建物の床構造システムはまた、その施工上、各鉄骨小梁３はせいが同じ大きさで良く、そして、相対峙する大梁２、２間に一定のピッチで架設された鉄骨小梁３のうち、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁３’の架設高さ位置を下げて設置し、これに対応してコンクリートスラブ４のうち、前記鉄骨小梁３’と接する部分の下面側を、同鉄骨小梁３’の架設高さ位置が下がった寸法分ｈだけ下方へ膨らませて増厚する構成で実施できるから、建築施工法に格別の変化を要求せず、鉄骨数量や鉄骨断面の増加が必要なく、別途に制振装置などを用いることも必要なく、単に、特定の鉄骨小梁３’の架設高さ位置を下げるだけの施工で実施できるから、コスト面および技術面への負担は生じないし、施工技術面でも格別の要求が無く、既往技術の水準で容易に安価に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の床構造システムにおける鉄骨配置例を示した平面図である。
【図２】図１のII−II線矢視の拡大した断面図である。
【図３】異なる実施例を図１のIII−III線矢視に沿って切断した形で示す断面図である。
【図４】本発明の床構造システムに関する居住性の評価試験の結果を示す性能図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
鉄骨造建物の相対峙する大梁２、２間に鉄骨小梁３が複数本架設され、その上にコンクリートスラブ４が設置されている床構造システムに実施する。
各鉄骨小梁３は全てせいが同じ大きさとされ、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁３’のみ、その架設高さ位置を下げて設置する。一方、コンクリートスラブ４において、前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁３’と接する部分の下面側を、前記鉄骨小梁３’の架設高さ位置が下がった寸法分ｈだけ下方へ膨らませて増厚した構成で実施する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明に係る鉄骨造建物の床構造システムを構成する鉄骨の平面配置の例を示している。即ち、四隅に位置する鉄骨柱１と接合した鉄骨大梁２は、平面視を略正方形に配置されている。そして、ほぼ平行に相対峙する鉄骨大梁２、２の間に、複数本（図１では３本）の鉄骨小梁３が架設され、図２に示すように、前記鉄骨小梁３の上にコンクリートスラブ４が施工され支持されている。以上に説明した基本的な床構造の構成態様は、既往の鉄骨造建物の床構造システムと変わるところはない。
【００１３】
本発明が特徴とするところは、上記の基本的な構成態様を踏まえた上で、図２に示したとおり、先ず各鉄骨小梁３は全てせいが同じ大きさで施工されている。ただし、床中央部の振動障害が起きやすい位置の鉄骨小梁３’（以下、符号３’で他の鉄骨小梁３と区別する。）のみ、その架設高さ位置を、図２の実施例ではｈ寸法だけ下げて設置されている。
上記のｈ寸法を如何様な大きさとするかは、設計的事項として決定される。それは実施する床の平面的な形状と大きさ、および縦・横の寸法比、使用する鉄骨材の大きさ、鉄骨小梁３の本数と配置ピッチ、並びにコンクリートスラブ４の基本的厚さと質量等々の諸仕様に基づいて適切に設計して決めるべき事項だからである。
また、上記した特定の鉄骨小梁３’のみを、その架設高さ位置をｈ寸法だけ下げて設置する施工法としては、通常、接合相手である鉄骨大梁２のせいが、小梁の接合相手として必要十分に大きく、そのせいの範囲内に収まるから、格別の加工とか接合用部材等を追加する工作などは格別必要としない。もとより必要に応じて加工とか接合用部材等の追加を行うことは想定の範囲である。
【００１４】
一方、コンクリートスラブ４の構築に関しては、基本的に既往技術に基づいて、通常の厚さで施工する。しかし、前記架設高さ位置を下げた鉄骨小梁３’と接する部分のみは、例えば図２の中央位置に示したように、前記鉄骨小梁３’の架設高さ位置が下がった寸法分ｈだけ、下面側を下方へ膨らませて増厚した構成で施工する。
コンクリートスラブ４を部分的に増厚する施工法としては、例えば図２の中央に位置する鉄骨小梁３’と接する部位のコンクリートスラブ下面が示すとおり、同鉄骨小梁３’の両側部分を設計上求められた一定領域までを、上向きのテーパー形状４ａに施工して通常厚さ部分の下面４ｂと繋ぐ構成で増厚する手段が好適に実施される。
もっとも、コンクリートスラブ４の下面を、架設高さ位置を下げた鉄骨小梁３’と接する部分だけ、如何なる形状に膨らませて増厚するかは、やはり振動対策の観点で設計する際に、剛性を高め、重量を増大させて振動の減衰効果を高める目的が達成されるように適宜に決定される事項である。
【００１５】
異なる実施例として、図３の左方に示したコンクリートスラブ４の下面は、架設高さ位置をｈ寸法だけ下げて設置した鉄骨小梁３’の上側フランジ３ａの左右両側の縁部に、コンクリートスラブ４の通常厚さ部分の下面４ｂに接するせいの高さを有するアングル形状（Ｌ形断面形状）の型枠兼用鉄骨５を左右対称な配置に設置し、その内側へコンクリートを打設することで、略矩形状４ｃに増厚された構成とされている。
【００１６】
次に図４は、上記図２のように構成した本発明の床構造システムについて、所謂シュミレーションにより、床の居住性を評価した結果を示している。
図２に示したように鉄骨小梁３’の架設高さ位置をｈ寸法分だけ下げて設置し、同鉄骨小梁３’と接するコンクリートスラブ４の下面側を下方へ膨らませて増厚した構成にすると、必然的に重量が増大し、剛性が高まるので、床振動の減衰効果が得られることは予想通りであった。
図４は、縦軸が加速度振幅（ｃｍ／ｓｅｃ２）を表し、横軸は振動数（Ｈｚ）を表している。中央の太線Ｒが居住性の是非を表す境界指標である。鉄骨小梁３の架設高さ位置を下げない既往技術の構成について評価したポイントＱは、前記居住性の是非を表す境界指標を示す太線Ｒよりも上方の評価が低いＮＧエリアに位置する。
しかし、本発明の実施例（図２）の場合の評価ポイントＰは、前記境界指標の太線Ｒよりも下方の評価が良いＯＫエリアに位置する。しかも、既往技術の評価ポイントＱよりも更に左方に寄って周期が長く居住性に優れた位置にあることを示している。
【００１７】
もっとも、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば図示した実施例は、３本の鉄骨小梁３のうちで、床の中央に位置する１本の鉄骨小梁３’のみ、その架設高さ位置をｈ寸法下げて設置し、同鉄骨小梁３’と接する部分のコンクリートスラブの下面を局部的に下向きに膨らませて増厚した構成を示すが、床の平面形状が更に大規模になって鉄骨小梁３の本数が飛躍的に増えた場合、又は床の平面形状が一方向に長い長方形である場合などには、その振動障害の発生状況に応じて、例えば中央部に位置する複数本の鉄骨小梁３’の架設高さ位置を下げて設置し、各々の鉄骨小梁３’と接する部分のコンクリートスラブ下面を下向きに膨らませて増厚した構成も同様に実施される。このように本発明は当業者が通常行う設計変更や応用の範囲内で様々な実施態様が可能であることを申し添える。
【符号の説明】
【００１８】
２        大梁
３        鉄骨小梁
３’      架設位置を下げた小梁
４        コンクリートスラブ
５        型枠兼用鉄骨
ｈ        鉄骨小梁の架設高さ位置を下げた寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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