(57)【要約】【課題】  建物機能・部屋構成などインフィル（機能）を容易に改築・模様替え可能なスケルトン・インフィル（ＳＩ）建築の、合理的なスケルトンシステムを提供することにある。【解決手段】  複層階建て建物にあって、構造剛性・建築計画との整合性・経済効率など諸条件を満足するトラス梁による無柱大空間を合理的空間構成、敷地条件などに適合した任意モデュールに則ったスケルトンシステム、流通常用材による構造部材の標準部材・標準接合利用などを総合的に構成した、多様な空間構成を可能とするSI建築のスケルトンシステムを提供すること。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複層階建て建物にあって、スパン中央部の構造要素を斜材と上弦材・下弦材、もしくは、鉛直材と上弦材・下弦材とし、直上階または直上複層階の階高さを梁背とする高剛性大型トラス梁で構成した、無柱空間を有することを特徴とするスケルトン・インフィル（以下、ＳＩ建築と称する）建築無柱空間スケルトンシステム。
【請求項２】
前記建物が接地する敷地形状、建物規模など建築条件に適合した任意モデュールに基づく単位グリッドに則り、３次元構成できることを特徴とする請求項1に記載のＳＩ建築無柱空間スケルトンシステム。
【請求項３】
前記建物の床や屋根を構成する横架材、ならびに柱や壁を構成する鉛直材が単位グリッド長さかつ同一断面材で、他の構造材と同一方法で接合した、流通常用材による標準部材・標準接合技術からなることを特徴とする請求項1に記載のＳＩ建築無柱空間スケルトンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複層階建て建物におけるＳＩ建築の無柱空間スケルトンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物内部の無柱空間は、大断面材の単純大梁や小断面材を組合わせたトラス梁を架け渡して作られてきた。これを応用したのが「特許文献1」であるが、「請求項1：、、、階上の間仕切り壁を構成する間仕切り柱の間に、間仕切り斜材を介装し、、、」に述べられているトラス構造は建築計画上必要な開口部Dのために、トラス剛性を高める目的で介装した中央部斜材を削除するとした論理的自己矛盾から、本来のトラス剛性を低下せしめている。実際、「発明の詳細な説明：００１０」にあるようにトラス中央部の剪断力は小さいが、逆に、曲げモーメントはトラス梁中央部で最大となる。これには、開口部Dの上・下弦材を本応力に拮抗できる大きさの部材にすれば事足りるが、小断面材の集合が高剛性となるトラス梁の合理的構成方法に反しており、建築計画・経済性など諸建築条件との整合性に欠け、実用性・汎用性に乏しい技術である。
【０００３】
同様に、「特許文献２」の工場生産型長尺耐力フレームでは、狭い前面道路幅敷地への搬入が困難となり、加えて１階高さに相当する柱が一体成形されているためこの欠点を助長している。本トラス梁を天井内部に納める複数階建て建物は、トラス梁背が階高さ増加要因となり、建築法規高さ制限により予定階数が建設できないなどの支障が生ずる。仮に、「特許文献1」同様にトラス梁高さを階高さと等しくした場合、特許文献２のトラス寸法からして、今度はトラス斜材が出入口を塞ぐ欠点を引起こす。本案も「特許文献1」同様に実用性・汎用性に乏しい技術といえる。
【０００４】
同様に、「非特許文献１」は無柱空間を特徴とした商品化住宅であるが、無柱空間を形成は大断面部材の単純大梁であり、何ら在来木造建築と差異がなく、自ずから一定規模以上の無柱空間を掛け渡すのは困難である。
【０００５】
次に、建物のグリッドシステムは、床を構成する2次元グリッドの「特許文献３」があるが、3次元グリッドシステムによる建築全体の立体構成技術に到っていない。
【０００６】
一方、床や屋根など水平方向の構造材は、横架材を大梁、小梁、根太など役割の異なる材料を順次伝統的な木割りに基づいて組合わせきたが、部材断面形状や長さ、接合方法などが適宜異なり、グリッドシステムの秩序に則った部材の標準化技術は確立されていない。
【０００７】
同じく、柱や間柱など鉛直方向の構造材にあっても、前項と同様である。
【０００８】
上述した3次元グリッドシステムを基軸にして、内部の無柱空間や標準化流通部材によるスケルトン構成などの建築諸技術を総合し、汎用性と経済性に富んだ、スケルトン（骨組み）・インフィル（機能）建築の無柱空間スケルトンシステム技術は例をみない。
【０００９】
なお、本願発明に関する公知技術として次の特許文献1を挙げることができる。
【特許文献１】特許公開平６-３０６９３７
【特許文献２】登録実用新案第３０８６４１５号
【特許文献３】特許公開２０００-３３６９５３
【非特許文献１】http://www.muji.net/infill/se/spec/index.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、複層階建て建物にあって、構造剛性・建築計画などとの整合性・経済効率など諸建築要素を満足するトラス梁により無柱大空間を合理的に構成し、本トラス梁を含むスケルトンシステムが敷地に適合した任意のグリッドに則り立体構成でき、梁や柱などの構造部材が安価な流通部材による標準断面寸法・標準長さ・標準接合方法からなる諸要素を統合した、SI建築の無柱空間スケルトンシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以上の目的を達成するため、請求項1の発明は、複層階建て建物にあって、スパン中央部の構造要素を斜材と上弦材・下弦材、もしくは、鉛直材と上弦材・下弦材とし、直上階または直上複層階の階高さを梁背とする高剛性大型トラス梁で構成した、無柱空間を有することを特徴とするＳＩ建築無柱空間スケルトンシステム。
【００１２】
前記建物が接地する敷地形状、建物規模など建築条件に適合した任意モデュールに基づく単位グリッドに則り、３次元構成できることを特徴とする請求項1に記載のＳＩ建築無柱空間スケルトンシステム。
【００１３】
前記建物の床や屋根を構成する横架材、ならびに柱や壁を構成する鉛直材が単位グリッド長さかつ同一断面材で、他の構造材と同一方法で接合した、流通常用材による標準部材・標準接合技術からなることを特徴とする請求項1に記載のＳＩ建築無柱空間スケルトンシステム。
【発明の効果】
【００１４】
1）建物内部の無柱空間スケルトン（骨組み）により、インフィル（機能）の改築・模様替えなど、いつでも使用者の建築要求変化に追従できることから、建物の長寿命化に繋がる。因みに、日本の住宅の平均寿命は３９年であるが、取り壊しの原因は生活スタイルの変化に間取り変更が追従できないことが大半の原因となっている。
2）日本のCO2総排出量の概ね１/３は、建設産業全体が占める。建物の長寿命化によるLCCO2の排出削減は地球環境問題に貢献する。
3）汎用性の高い本スケルトンシステムは、様々な敷地条件や建築規模要求に広く応用できるため、設計や工事の単純化、合理化、コスト削減などに役割する。
4）本スケルトンシステムにより無数かつ変化に富んだ内部空間が構成可能なため、設計効率化、コスト削減に効果するばかりでなく、デザインにも優れる。
5）構造材に安価な流通常用材を使用して標準部材、標準接合とすることにより、工事工期短縮、コスト削減、施工管理の容易化が図れる。
6）部分技術でなく、諸発明を有機的に統合したスケルトンシステムのため、SI建築の設計、施工の効率化に貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図1は無柱空間９を構成する、適宜のモデュールに則りX方向１グリッドをＸ１、Z方向１グリッドをZ１として構成されたトラス梁１の長手立面図である。図1はトラス形状がX方向グリッドを3スパンとした一例であるが、敷地や建物規模に応じて、2〜複数スパンとしたトラス梁も同様の構成となる。トラス梁１の組立ては建築状況に応じて、現場組立て、工場生産どちらでも可能である。
【００１７】
トラス梁１は、端部の鉛直柱５を除き、スパン中央部に柱・間柱に類する鉛直材を利用せず、斜材２と上弦材３ならびに下弦材４を構成要素としている。斜材２と上弦材３もしくは下弦材４はピン接合６とし、全体として高剛性のトラス形状を構成する。トラス梁背高さは、階高さもしくは複層階高さと一致した鉛直グリッドに則り構成される。構造材料は木造、鉄骨造、PC造など、ピン接合に適合した材料を選択する。
【００１８】
トラス梁１を支持する柱脚部は、RC壁７あるいは柱８で構成する耐力壁であるが、建築条件で適宜選択する。柱脚部の高さは当該階高さと一致した鉛直グリッドに則り構成される。また、柱８は上部の柱５を延長した通し柱でもよい。
【００１９】
トラス梁１では、スパン中央部を斜材２のみで構成した結果、連続する大きな三角形開口部１０を生成し、この部分に出入口１１を任意の位置に設けることができる。以上の如く、トラス梁１は高剛性構造かつ、建築計画への適合に優れた合理的形態となっている。
【００２０】
次に、図２は図１と同様の無柱空間９を構成するトラス梁１２であるが、斜材を使用せず鉛直材１３と上弦材３ならびに下弦材４を構成要素としている。本トラス梁では斜材を使用していないため、出入口１５は任意の位置に設置可能である。また、本格子形状トラスの部材は剛接合１４とする。従って、使用材料は鉄骨造などが適合材料となる。その他の仕様・性能はトラス梁１に同様である。
【００２１】
図３は、任意の土地１６に、請求項1のトラス梁による無柱空間スケルトンを、請求項2の立体グリッドシステム１７に則り、請求項３の標準部材・標準接合技術によるSI建築無柱空間スケルトンシステムを説明したスケルトンシステム構成図である。
【００２２】
図３では、単位モデュールを一般的な９１０mmとし、これを4モデュール単位でX・Y方向同寸法の単位グリッド=３６４０mm、また、Z方向の1グリッドは３モデュール単位で２７３０mmのグリッド１７と仮定した。尚、実際の設計時の単位モデュールは、建築条件に適合した計量単位を選択する。
【００２３】
次に、立体グリッド１７上にX方向3スパングリッド＝１０９２０mm長さの無柱空間９を形成すべく、スパン両端に耐力壁７を立上げた。
【００２４】
図１の要領で構成したトラス梁１（または１２）を耐力壁７の上にY1グリッド＝３６４０mm間隔で2本架け渡して無柱空間９を形成した。
【００２５】
続いて、2箇所のトラス梁１上弦材３間に標準Y１長さの横架材１８を４５５mm（１/２モデュール）かつ標準接合で取付けて屋根１９を構成した。同様に、2本のトラス梁下弦材４間に標準横架材１８を、３０３mmピッチかつ標準接合で取付けて２階床２０を構成して、２階部分スケルトンを形成した。異なった構造設計条件である、屋根と床の標準部材、標準接合による構成は、標準部材の取付本数を調整して実現した。
【００２６】
次に、１階部分は2階トラス梁下弦材４の両側に、標準Z１長さの鉛直材２１を標準X１長さの桁材２２に４５５mmピッチかつ標準接合で取付けて壁を構成し、続いて桁材２２とトラス梁下弦材４間に標準横架材１８を、４５５mmかつ標準接合で取付けて１階屋根２３を作り、1階部分スケルトンとした。上述したプロセスの結果、本スケルトンシステムにより１階部分にX、Y方向３スパン=１０９２０（７２８０）ｘ１０９２０mmの大無柱空間９と２階部分にX方向３スパンY方向１スパン＝１０９２０ｘ３６４０mmの無柱空間を同時に形成した。
【００２７】
最後の図４は多様な大きさの敷地や建物規模あるいは空間構成要求に対して、本スケルトンシステムによる建物の応用例の一部をパターン図にしたものである。縦欄は上から下に「敷地の大きさ」欄２４、トラス梁サイズと配列方向と数の種類を記載した「2階平面パターン図」欄２５、建物全体の空間構成のバリエーション記載した「1階平面パターン図」欄２６、欄２６を立体にした「空間構成立体図」欄２７を表す。本パタ−ン図では便宜上Ｘ・Ｙ方向同寸法の正方形グリッドと仮定したが、建築条件に適合した任意のＸ・Ｙグリッド寸法での応用も可能である。
【実施例】
【００２８】
３０坪の土地にあって２階に図１の３スパントラス梁を持つ建物例を示す。図４の中で、３０坪の敷地は欄２４の図２８である。次に３スパントラス梁は欄２５の図２９である。続いて、２階中央に３ｘ１スパンの無柱空間と１階に３ｘ３スパンの無柱空間建物の1階平面図は欄２６の図３０であり、本建物の空間構成立体図が欄２７の図３１となる。上述のように、本スケルトンシステムにより諸建築条件を勘案した多様な建物パターンが容易に構成可能である。尚、本パターン図は、敷地・トラス梁・平面構成による多様な組合わせ全てを列挙不可能なため一部抜粋した。また、本図は２階建て建物の一例であるが、複層階建ての場合も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の無柱空間を形成するトラス梁の外観図の１。
【図２】図１を応用したトラス梁の外観図。
【図３】本ＳＩ建築無柱空間スケルトンシステムによる建物の一例。
【図４】敷地の大きさ、建物規模に応じたSI建築の空間構成パターン図。
【符号の説明】
【００３０】
１  トラス梁
２  斜材
３  上弦材
４  下弦材
５  端柱
６  ピン接合
７  ＲＣ壁
８  柱
９  無柱空間
１０  三角形開口部
１１  出入口
１２  トラス梁
１３  柱に類する鉛直材
１４  剛接合
１５  開口部
１６  任意の敷地
１７  立体グリッドシステム
１８  標準横架材
１９  ２階屋根
２０  ２階床
２１  標準鉛直材
２２  標準桁材
２３  １階屋根
２４  敷地の大きさ欄
２５  2階平面パターン欄
２６  1階平面パターン欄
２７  空間構成立体図
２８  ３０坪の土地
２９  ３グリッドスパンのトラス
３０  ２階建て無柱空間建物の1階平面図
３１  ２階建て無柱空間建物の空間構成立体図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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