(57)【要約】【課題】地下ユニットにおける各構造体固有の負荷荷重の分布に対応した合理的な補強手段により、地下ユニット単体の製作コストの低減と軽量化に伴う運搬費用及び建て方工事費用の低減を図り、所定の地下室を経済的に完工する。【解決手段】短辺方向に□型ラーメン構造で、長辺方向に耐震壁構造のボックス型に完工される地下ユニット１の壁構造体６及び床構造体８の内側に、それらへの負荷荷重の分布に対応する密度で配置される鋼製フラットバー９…及び９ａ…を横架固定して補強することで、両構造体６，８に等分布またはほぼ等分布荷重が負荷されるように構成している。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のピッチ間隔に配置された芯材鉄骨を軸組として、その外側に金属製外板が固定されてなる壁構造体、天井構造体及び床構造体を工場生産の段階で組立てて短辺方向にラーメン構造に構成された地下ユニットを建設現場に搬入して地下に埋設することで短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型に完工される金属製ボックス型地下室の構造であって、
地下ユニットにおける壁構造体の軸組用芯材鉄骨の内側には、該壁構造体への負荷荷重の分布に対応させて上部よりも下部の方が密度が大きくなる状態で金属製の補強材が横架固定されているとともに、
地下ユニットにおける床構造体の軸組用芯材鉄骨の内側には、該床構造体への負荷荷重の分布に対応させて幅方向の中央部よりも両側部の方が密度が大きくなる状態で金属製の補強材が横架固定されていることを特徴とする金属製ボックス型地下室の構造。
【請求項２】
前記壁構造体及び床構造体における各金属製補強材が、フラットバーから構成されている請求項１に記載の金属製ボックス型地下室の構造。
【請求項３】
前記地下ユニットは、その壁構造体の上下方向中間部で水平面に沿って分断してそれぞれ工場生産の段階で略コ字型ラーメン構造に構成された上下二つの分割ユニットを分離状態で建設現場に搬入し、該建設現場で両分割ユニットの分断面端部同士を突き合わせ状態で固定接合することにより短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型に完工されるものである請求項１または２に記載の金属製ボックス型地下室の構造。
【請求項４】
前記地下ユニットは、その壁構造体の上下方向中間部で水平面に沿って、かつ、その天井構造体及び床構造体の幅方向中間部で垂直面に沿って分断してそれぞれ工場生産の段階で略Ｌ字型ラーメン構造に構成された上下及び左右それぞれ二つで計四つの分割ユニットを分離状態で建設現場に搬入し、該建設現場で四つの分割ユニットの分断面端部同士を突き合わせ状態で固定接合することにより短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型に完工されるものである請求項１または２に記載の金属製ボックス型地下室の構造。
【請求項５】
建築現場で短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型に完工される前記地下ユニットの複数個が長辺方向に直列状に並置され、隣接する地下ユニット同士を固定接合することにより所定の地下室が構築されている請求項１ないし４のいずれかに記載の金属製ボックス型地下室の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨を芯材とし、その芯材鉄骨を所定のピッチ間隔に配置して構成される軸組の外側に鋼板等の金属製外板を固定してなる壁構造体、天井構造体及び床構造体を工場生産の段階で組立てて短辺方向にラーメン構造に構成された地下ユニットを建設現場に搬入して地下に埋設することで短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型に完工される金属製ボックス型地下室の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の金属製ボックス型地下室は、工場生産された地下ユニットを建設現場に搬入して地下に埋設施工するだけでよく、全てが現場施工されるコンクリート造りあるいは鉄骨造りの地下室の場合に比べて、建設現場での建て方工事が非常に少なく工期の大幅な短縮及び工費の節減が図れるだけでなく、トラック等のユニット運搬車が通行可能なところであれば、例えば都市部に多くみられる狭小地であっても地下室を能率よく施工することが可能である。また、短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造という複合構造の採用によって地下埋設状態で地下ユニットに加わる大きな土圧や水圧に対しても十分に耐応可能な強度を有する。
【０００３】
上記のごとき金属製ボックス型地下室においては、ボックス型に完工された地下ユニットにおける壁、天井及び床の各構造体に土圧、水圧、上部建物の荷重、さらに地震等による動的荷重等の負荷荷重に対応するだけの構造強度を持たせる必要があり、従来では、各構造体の軸組用芯材鉄骨のピッチ間隔を、それら各構造体への負荷荷重の最大値に対抗するに足りる構造強度が得られるように、狭小な等ピッチ間隔に設定する手段が採用されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１４９０１９号公報（図２、図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の金属製ボックス型地下室において、ボックス型に完工された状態の地下ユニットＵにおける各構造体への負荷荷重を検討してみると、壁構造体Ｗでは、図９の一点鎖線に示すように、その上部の負荷荷重に比べて下部の負荷荷重が大きく、また、床構造体Ｆでは、図９の一点及び二点鎖線に示すように、その幅方向の中央部の負荷荷重に比べて両側部の負荷荷重が大きいという不等分布荷重の状態にある。なお、天井構造体Ｃは、その幅方向の全域においてほぼ等しい荷重が負荷される等分布荷重の状態にある。
【０００６】
このように各構造体毎で固有の負荷荷重の分布状態に関係なく、各構造体における軸組用芯材鉄骨のピッチ間隔を各構造体毎の負荷荷重の最大値に対応させて狭小な等ピッチ間隔に設定していた従来の金属製ボックス型地下室においては、不等分布荷重の状態にある壁構造体及び床構造体が必要とする構造強度以上の数の芯材鉄骨を設置した、いわゆる、過剰強度、過剰品質の地下ユニットとなり、その結果、材料ロスが多くて地下ユニット単体、ひいては、ボックス型地下室全体の製作コストが上昇するばかりか、地下ユニット単体が重量増加し、工場から建設現場への運搬費用及び建て方工事費用が嵩みやすという問題があった。
【０００７】
本発明は、地下ユニットにおける各構造体固有の負荷荷重の分布に対応した補強手段の採用によって、金属製ボックス型地下室特有の問題点を合理的かつ経済的に解消することができる金属製ボックス型地下室の構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る金属製ボックス型地下室の構造は、所定のピッチ間隔に配置された芯材鉄骨を軸組として、その外側に金属製外板が固定されてなる壁構造体、天井構造体及び床構造体を工場生産の段階で組立てて短辺方向にラーメン構造に構成された地下ユニットを建設現場に搬入して地下に埋設することで短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型に完工される金属製ボックス型地下室の構造であって、
地下ユニットにおける壁構造体の軸組用芯材鉄骨の内側には、該壁構造体への負荷荷重の分布に対応させて上部よりも下部の方が密度が大きくなる状態で金属製の補強材が横架固定されているとともに、地下ユニットにおける床構造体の軸組用芯材鉄骨の内側には、該床構造体への負荷荷重の分布に対応させて幅方向の中央部よりも両側部の方が密度が大きくなる状態で金属製の補強材が横架固定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成の本発明によれば、地下ユニットにおける壁構造体及び床構造体ともに、それら構造体への負荷荷重の分布に対応する密度差をつけて金属製補強材を横架固定することにより、等分布またはほぼ等分布荷重の状態にして各構造体毎で必要な構造強度を確保させている。これによって、各構造体の芯材鉄骨のピッチ間隔を各構造体毎の負荷荷重の最大値に対応させて狭小な等ピッチ間隔に設定していた従来の金属製ボックス型地下室にみられるような材料ロスがほとんどなく、地下ユニット単体、ひいては、ボックス型地下室全体の製作コストの低減が図れるとともに、同一大きさの地下ユニット単体の重量を減少して運搬費用及び建て方工事費用の低減も図れ、全面現場施工されるコンクリート造りあるいは鉄骨造りの地下室に比べ工期の大幅な短縮及び工費の節減が可能であることと相俟って所定の地下室を経済的に完工することができる。
【００１０】
また、施工後は短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造という複合構造によって地下埋設状態で地下ユニットに加わる大きな土圧や水圧に対しても十分に耐応可能な高強度かつ高耐久性の地下室が得られる。
【００１１】
本発明に係る金属製ボックス型地下室の構造において、前記壁構造体及び床構造体における各金属製補強材としては、各種の形鋼を選択使用してもよいが、特に、請求項２に記載のように、フラットバーを用いることによって、地下ユニットの一層の軽量化、低コスト化を達成しながら、必要構造強度を確保することができる。
【００１２】
また、本発明に係る金属製ボックス型地下室の構造における地下ユニットとしては、工場生産の段階で□型ラーメン構造の単一ユニットに構成されるものであってもよいが、特に、請求項３に記載のように、壁構造体の上下方向中間部で水平面に沿って分断してそれぞれ工場生産の段階で略コ字型ラーメン構造に構成された上下二つの分割ユニットを分離状態で建設現場に搬入し、該建設現場で両分割ユニットの分断面端部同士を突き合わせ状態で固定接合することにより短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型に完工されるもの、あるいは、請求項４に記載のように、壁構造体の上下方向中間部で水平面に沿って、かつ、その天井構造体及び床構造体の幅方向中間部で垂直面に沿って分断してそれぞれ工場生産の段階で略Ｌ字型ラーメン構造に構成された上下及び左右それぞれ二つで計四つの分割ユニットを分離状態で建設現場に搬入し、該建設現場で四つの分割ユニットの分断面端部同士を突き合わせ状態で固定接合することにより短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型に完工される構成とすることが望ましい。
【００１３】
すなわち、請求項３に記載のように、工場生産の段階で略コ字型ラーメン構造の上下二つの分割ユニット、あるいは、請求項４に記載のように、工場生産の段階で略Ｌ字型ラーメン構造の上下及び左右それぞれ二つで計四つの分割ユニットに構成する場合は、工場生産の段階で□型ラーメン構造の単一ユニットに構成されるものに比べて、ユニット単体の小型化、軽量化が可能で、工場生産そのものが容易になるばかりでなく、工場から建設現場へのユニット運搬に小型トラックを使用することが可能であるとともに、建設現場での建て方工事においても小型のレッカーの使用が可能で、ユニット分割化に伴う現場工事手数の増加を補って余り有る総合経済効果が得られる。
【００１４】
さらに、本発明に係る金属製ボックス型地下室の構造において、請求項５に記載のように、建築現場で短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型に完工される前記地下ユニットの複数個が長辺方向に直列状に並置され、隣接する地下ユニット同士を固定接合することにより所定の地下室を構築する手段を採用することによって、地下ユニットの長辺方向の単位長さを小さく分割して、地下ユニットの設置数を増減することのみで、敷地面積や施主の要望等に対応した多様な大きさの地下室を構築することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る金属製ボックス型地下室の構築施工状態の概要を示す概略斜視図、図２は同地下室の完工状態を示す概略側面図、図３は同地下室の完工状態を示す概略正面図、図４は２のＸ−Ｘ線に沿った概略縦断正面図である。この金属製ボックス型地下室は、工場において寸法や形状などを標準化して同一仕様、同一構造に組立製作されて短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造に構成されたボックス型地下ユニット１の任意複数個をそれらの長辺方向が連続する状態でコンクリート基礎２上に直列状に据付け並置してコンクリート基礎２に固定するとともに、隣接する地下ユニット１，１同士を水密状態に固定接合し、かつ、複数個の地下ユニット１の長辺方向両端にそれぞれ妻壁３を固定することによって所望容積を持つ地下室ＢＲが構築（完工）されている。
【００１６】
上記各ボックス型地下ユニット１は、図２乃至図４に示すように、所定ピッチ間隔Ｐに配置されたＨ型鋼やチャンネル鋼等の芯材鉄骨４…を軸組として、その外側に鋼板等の金属製外板５が固定されてなる二つの壁構造体６と一つの天井構造体７と一つの床構造体８を工場生産の段階で組立てることにより、既述のとおり、短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造に構成されている。
【００１７】
なお、直列状に並置される複数個の地下ユニット１のうち、長辺方向一端部の地下ユニット１における天井構造体７には、上部建物（図示省略）との間で昇降するための階段設置用の開口７Ａ（図６参照）が形成されている。また、前記妻壁３も前記地下ユニット１における壁構造体６と同様に、所定ピッチ間隔Ｐに配置された芯材鉄骨４’…を軸組とし、その外側に鋼板等の金属製外板５’が固定されてなる。
【００１８】
上記のようにして地下室を構築するボックス型地下ユニット１における壁構造体６の軸組用芯材鉄骨４…の内側及び妻壁３の軸組用芯材鉄骨４’…の内側には図２、図３及び図４に示すように、図９の一点鎖線に示されたような負荷荷重の分布に対応させて上部よりも下部の方が密度が大きくなる状態で金属製の補強材としての鋼製フラットバー９…及び９’…を互いに平行に横架固定し、これによって、壁構造体６及び妻壁３にはその上下の全域に亘って等分布またはほぼ等分布の荷重が負荷されるように構成している。
【００１９】
また、ボックス型地下ユニット１における床構造体８の軸組用芯材鉄骨４…の内側には、図４及び図５に示すように、図９の一点及び二点鎖線に示されたような負荷荷重の分布に対応させて短辺方向（幅方向）の中央部よりも両側部の方が密度が大きくなる状態で金属製補強材としての鋼製フラットバー９ａ…を互いに平行に横架固定し、これによって、床構造体８にはその全幅に亘って等分布またはほぼ等分布の荷重が負荷されるように構成している。
【００２０】
さらに、ボックス型地下ユニット１における天井構造体７の軸組用芯材鉄骨４…の内側で短辺方向（幅方向）の中央部にのみ、図４及び図６に示すように、金属製補強材としての鋼製フラットバー９ｂの二本を互いに平行に横架固定して該天井構造体７を補強している。なお、天井構造体７に負荷される荷重は小さく、かつ、等分布であるので、フラットバー９ｂはなくてもよい。
【００２１】
上記したように、金属製ボックス型地下室ＢＲを構成する□型ラーメン構造かつ耐震壁構造の各ボックス型地下ユニット１における壁構造体６及び床構造体８の内側には共に、それら構造体６，８への負荷荷重の分布に対応する密度差をつけて鋼製フラットバー９…，９ａ…を横架固定することにより、各構造体６，８の芯材鉄骨４…のピッチ間隔Ｐ…を各構造体６，８毎の負荷荷重の最大値に対応するピッチ間隔よりも小さく設定して芯材鉄骨の無駄な使用を省きつつ、各構造体６，８に等分布またはほぼ等分布荷重が負荷される状態にして各構造体６，８毎に必要な構造強度を確保させている。これによって、地下ユニット１単体、ひいては、ボックス型地下室ＢＲ全体の製作コストの低減が図れるとともに、地下ユニット１単体の重量を減少して運搬費用及び建て方工事費用の低減も図れ、全面現場施工されるコンクリート造りあるいは鉄骨造りの地下室に比べ工期の大幅な短縮及び工費の節減が可能であることと相俟って所定の地下室ＢＲを経済的に完工することができる。
【００２２】
また、施工後は短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造という複合構造によって地下埋設状態で地下ユニット１に加わる大きな土圧や水圧に対しても十分に耐応可能な高強度かつ高耐久性の地下室ＢＲを得ることができる。
【００２３】
なお、上記実施の形態では、直列状に並置され、かつ、互いに水密状に固定接合される複数個の地下ユニット１がそれぞれ工場生産の段階で□型ラーメン構造の単一ユニットに構成されたものを用いた例で説明したが、各地下ユニット１が図７あるいは図８に示すように、工場生産の段階で複数に分断されて製作される分割ユニット形式のものを用いてもよい。
【００２４】
図７に示す分割ユニット形式の地下ユニット１は、壁構造体６の上下方向中間部、つまり、高さ寸法の２分の１に相当する中間高さｈで水平面に沿って上下二等分に分断してそれぞれ工場生産の段階で略コ字型ラーメン構造の上下二つの分割ユニット１Ｕ，１Ｄを構成し、これら上下二つの分割ユニット１Ｕ，１Ｄを分離状態で建設現場に搬入して該建設現場において両分割ユニット１Ｕ，１Ｄをそれらの分断面端部同士の突き合わせ状態で固定接合することにより、短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型地下ユニット１を完工するものである。
【００２５】
図８に示す分割ユニット形式の地下ユニット１は、壁構造体６の高さ寸法の２分の１に相当する中間高さｈの水平面に沿って上下二等分に、かつ、天井構造体７及び床構造体８の幅方向中間部、つまり、幅寸法の２分の１に相当する中間幅ｗで垂直面に沿って左右二等分に分断して工場生産の段階で略Ｌ字型ラーメン構造の上下及び左右それぞれ二つづつ計四つの分割ユニット１ＵＬ，１ＵＲ，１ＤＬ，１ＤＲを構成し、これら四つの分割ユニット１ＵＬ，１ＵＲ，１ＤＬ，１ＤＲを分離状態で建設現場に搬入して該建設現場において四つの分割ユニット１ＵＬ，１ＵＲ，１ＤＬ，１ＤＲをそれらの分断面端部同士の突き合わせ状態で固定接合することにより、短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス型地下ユニット１を完工するものである。
【００２６】
これら図７あるいは図８に示すような分割ユニット形式を採用する場合は、工場生産の段階で□型ラーメン構造の単一ユニットに構成される上記実施の形態のものに比べて、ユニット単体の小型化、軽量化により工場生産そのものを容易にすることができるばかりでなく、工場から建設現場へのユニット運搬に小型トラックの使用が可能であるとともに、建設現場での建て方工事においても小型のレッカーの使用が可能であって、ユニット運搬や建て方工事に纏わる費用の低減が図れるために、ユニット分割化に伴い現場での接合工事手数が増加することによる工事費の増大を補って余り有る総合経済効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、全面現場施工による建設手段が採られていたコンクリート造りあるいは鉄骨造りの地下室に比べて工期の著しい短縮及び工費の大幅な節減が図れるのはもとより、地下ユニットにおける壁構造体及び床構造体固有の負荷荷重の分布を考慮して金属製補強材を密度差のある状態に横架固定するといった合理的な補強手段の採用により、各構造体の芯材鉄骨のピッチ間隔を小さく設定して芯材鉄骨の無駄な使用などの材料ロスを省きつつ、各構造体には等分布またはほぼ等分布荷重が負荷される状態にして各構造体毎に必要な構造強度を確保させることができる。これによって、地下ユニット単体、ひいては、ボックス型地下室全体の製作コストの低減を図ることができるとともに、地下ユニット単体の重量を減少して運搬費用及び建て方工事費用の低減も図ることができ、工期の大幅短縮及び工費の節減と相俟って所定の地下室を非常に経済的に完工することができる。しかも、施工後は短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造という複合構造の採用によって地下ユニットに加わる大きな土圧や水圧に対しても十分に耐応可能な高強度かつ高耐久性の地下室を得ることができるという効果を奏する。
【００２８】
特に、請求項２に記載のように、金属製補強材としてフラットバーを用いることによって、地下ユニットの一層の軽量化、低コスト化を達成しながら、必要構造強度を確保することができる。
【００２９】
また、請求項３や請求項４に記載のような分割ユニット形式を採用することによって、ユニット単体の小型化、軽量化が可能で、工場生産そのものが容易になるばかりでなく、工場から建設現場へのユニット運搬に小型トラックを使用することが可能であるとともに、建設現場での建て方工事においても小型のレッカーの使用が可能で、ユニット分割化に伴う現場工事手数の増加を補って余り有る総合経済効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属製ボックス型地下室の構築施工状態の概要を示す概略斜視図である。
【図２】同上地下室の完工状態を示す概略側面図である。
【図３】同上地下室の完工状態を示す概略正面図である。
【図４】図２のＸ−Ｘ線に沿った概略縦断正面図である。
【図５】同上地下室を構成する地下ユニットの床構造体の構成を示す平面図である。
【図６】同上地下室を構成する地下ユニットの天井構造体の構成を示す底面図である。
【図７】分割ユニット形式の一例を示す概略縦断正面図である。
【図８】分割ユニット形式の他の例を示す概略縦断正面図である。
【図９】金属製ボックス型地下室を構成する地下ユニットにおける各構造体への負荷荷重の分布状況の説明図である。
【符号の説明】
１　地下ユニット
１Ｕ，１ＵＬ，１ＵＲ　上部分割ユニット
１Ｄ，１ＤＬ，１ＤＲ　下部分割ユニット
４　芯材鉄骨
５　金属製外板
６　壁構造体
７　天井構造体
８　床構造体
９，９ａ，９ｂ　鋼製フラットバー（金属製補強材の一例）
ＢＲ　地下室
【図１】
2004124677.tif 000003
【図２】
2004124677.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004124677.tif 000009
【図８】
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【図９】
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