(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
梁鋼材と柱鋼材とが接合鋼材を介して接合されてなるボックスラーメン構造の建物ユニットであって、
前記接合鋼材と接合される両端部に靱性を備えた靱性部と、該両端部間の中間部に前記両端部に比して剛性を高めた剛性部と、を有する中間強化鋼材を設けると共に、
前記中間強化鋼材は前記靱性部のみが前記接合鋼材に接合固定され、
前記接合鋼部材は、側板部および前記側板部の側縁に設けた一対のフランジ部からコの字形状に形成されていると共に、前記側板部の一対のフランジ部間に設けられた梁受入部を有し、
前記中間強化鋼材は前記靱性部を前記梁受入部内に配設した状態で前記靱性部のみを前記接合鋼材に接合固定させ、
前記中間強化鋼材は、ウェブ部と、前記ウェブ部の幅手方向両側から略垂直方向にかつ平行に延び且つ前記ウェブ部の長さ方向全体に渡り設けられた一対のフランジ部と、前記両端部を除いた中間部に前記一対のフランジ部から対向して内側に互いに接近する方向に延びる一対の補強板部を有する構成とすることにより、長手方向の両端部に前記補強板部を備えていない靱性部を有すると共に、長手方向の両端部間の中間部に前記一対の補強板部を有すると共に、前記中間強化鋼材は、前記中間強化鋼材の前記ウェブ部および一対のフランジ部が前記接合鋼部材の側板および一対のフランジ部にそれぞれ重ね合わさるように、前記靱性部を前記梁受入部に差し込んだ状態で前記接合鋼部材に接合されていることを特徴とする建物ユニット。
【請求項２】
前記梁鋼材の一部または全部に前記中間強化鋼材を使用することを特徴とする請求項１に記載の建物ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の建物ユニットによって構成されることを特徴とするユニット建物。
【請求項４】
請求項３のユニット建物は、天井梁および床梁を梁鋼材と柱鋼材とが接合鋼材を介して接合してなるボックスラーメン構造の１階の建物ユニットと、前記１階の建物ユニット上に妻側又は桁側にセットバックして設けられた２階の建物ユニット或いは大型のバルコニーとを備え、
請求項１に記載の建物ユニットの天井梁に前記中間強化鋼材を使用して、この建物ユニットを前記１階の建物ユニットに用いたことを特徴とするユニット建物。
【請求項５】
請求項３のユニット建物は、天井梁および床梁を梁鋼材と柱鋼材とが接合鋼材を介して接合してなるボックスラーメン構造の１階の建物ユニットと、前記１階の建物ユニット上に逆セットバックして設けられた２階の建物ユニット或いは大型のバルコニーとを備え、
請求項１に記載の建物ユニットの床梁に前記中間強化鋼材を使用して、この建物ユニットを前記２階の建物ユニットに用いたことを特徴とするユニット建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溝形鋼を梁材に用いた建物ユニットおよびユニット建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から溝形鋼を梁材に用いた建物ユニットおよび、その建物ユニットからなるユニット建物が知られている。
【０００３】
図１において、符号１はボックスラーメン構造の建物ユニットであり、符号２は柱材、符号３ａ，３ｂは床梁材、符号４ａ，４ｂは天井梁材、符号５は柱材２に床梁材３ａ，３ｂや天井梁材４ａ，４ｂを接合するための接合部材である。
【０００４】
本従来例に使用されている床梁材３ａ，３ｂおよび天井梁材４ａ，４ｂには軽溝形鋼が使用されており、これらの軽溝形鋼は、図２に示すように、ウェブ部Ｗと、ウェブ部Ｗの幅手方向両側縁から同方向にかつ平行に延びる一対のフランジ部Ｆ，Ｆとによって構成されている。
【０００５】
接合部材５は、側板部５ａと、側板部５ａの両側縁から同方向にかつ平行に延びる略台形状の一対のフランジ部５ｂ，５ｂとを有しており、柱材２の端部の側部に溶接接合されている。
【０００６】
接合部材５には、側板部５ａとフランジ部５ｂ，５ｂとによって長手方向横断面形状が略コの字形状を呈した梁受入部５ｃが形成されている。
【０００７】
また、軽溝形鋼のウェブ部Ｗの端部と接合部材５の側板部５ａとには、ボルト締結用のボルト穴が対応位置にそれぞれ複数設けられている。
【０００８】
柱材２と天井梁材４ａ，４ｂとの接合は、例えば、図２に示すように、接合部材５の梁受入部５ｃに天井梁材４ａ，４ｂの端部を差し込んだ状態で、天井梁材４ａ，４ｂのウェブ部Ｗと接合部材５の側板部５ａとをボルトによって締結し，さらに、天井梁材４ａ，４ｂのフランジ部Ｆ，Ｆと接合部材５のフランジ部５ｂ，５ｂとをスポット溶接によって接合する。
【０００９】
そして、柱材２と床梁材３ａ，３ｂおよび柱材２と天井梁材４ａ，４ｂとの接合も同様に行われる。
【００１０】
床梁材３ａ，３ａ間には複数の小梁が架け渡されかつ両端部で接合されており、さらに、天井フレームには水平ブレースが取り付けられている。
【００１１】
このように組み立てられた複数の建物ユニット１を組み合わせて建物としてのユニット建物が構成される。
【００１２】
この他に、溝形鋼を用いた建物ユニットに関する発明としては、出願人自ら提案したユニット建物及びその構築方法が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４８６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、従来例のような軽溝形鋼を用いたボックスラーメン構造の建物ユニット１からなるユニット建物は靱性抵抗型の建物であり、図３（ａ）に示すように、建物の妻側からの外力Ｆ１が加わった際に建物ユニット１が撓み変形することを前提に設計されている。
【００１４】
このため、例えば、図３（ｂ）に示すように、上階ユニット１Ｂなどからの荷重が大きくなると、下階ユニット１Ａの天井梁４ａに鉛直下向きに大きな力Ｆ２が加わり、下階ユニット１Ａの天井梁４ａが撓んでしまうおそれがあった。
【００１５】
そこで、下階ユニット１Ａの天井梁４ａに軽溝形鋼より剛性が高い図４（ａ）に示すようなリップ溝形鋼（Ｃ形鋼）６を使用すると、図３（ｃ）に示すように、例えば、地震などにより建物ユニット１に妻側からの大きな外力Ｆ３が加わると、リップ溝形鋼６自体は、さほど撓まない代わりに、接合部材５にその応力が集中するために、ボルト締結やスポット溶接などによる接合が破断してしまうおそれがあった。
【００１６】
また、図４（ｂ）に示すように、リップ溝形鋼６を梁材に使用する場合には、リップ溝形鋼６と接合部材５とを接合する際に、リップ部Ｌがスポット溶接装置Ｓやその他の工具などと干渉して、作業性が損なわれる可能性があった。
【００１７】
そこで、本発明の主目的は、建物が地震などにより大きな水平力を受けても接合部の破断が生じない建物ユニットおよびユニット建物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、梁材と柱材との接合作業性が良好で、しかも、建物が地震などにより大きな水平力を受けても接合部の破断が生じない建物ユニットおよびユニット建物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために請求項１に記載された発明は、梁鋼材と柱鋼材とが接合鋼材を介して接合されてなるボックスラーメン構造の建物ユニットであって、前記接合鋼材と接合される両端部に靱性を備えた靱性部と、該両端部間の中間部に前記両端部に比して剛性を高めた剛性部と、を有する中間強化鋼材を設けると共に、前記中間強化鋼材は前記靱性部のみが前記接合鋼材に接合固定され、前記接合鋼部材は、側板部および前記側板部の側縁に設けた一対のフランジ部からコの字形状に形成されていると共に、前記側板部の一対のフランジ部間に設けられた梁受入部を有し、前記中間強化鋼材は前記靱性部を前記梁受入部内に配設した状態で前記靱性部のみを前記接合鋼材に接合固定させ、前記中間強化鋼材は、ウェブ部と、前記ウェブ部の幅手方向両側から略垂直方向にかつ平行に延び且つ前記ウェブ部の長さ方向全体に渡り設けられた一対のフランジ部と、前記両端部を除いた中間部に前記一対のフランジ部から対向して内側に互いに接近する方向に延びる一対の補強板部を有する構成とすることにより、長手方向の両端部に前記補強板部を備えていない靱性部を有すると共に、長手方向の両端部間の中間部に前記一対の補強板部を有すると共に、前記中間強化鋼材は、前記中間強化鋼材の前記ウェブ部および一対のフランジ部が前記接合鋼部材の側板および一対のフランジ部にそれぞれ重ね合わさるように、前記靱性部を前記梁受入部に差し込んだ状態で前記接合鋼部材に接合されていることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、前記梁鋼材の一部または全部に前記中間強化鋼材を使用することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の建物ユニットによって構成されるユニット建物を特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
このように構成された本発明は、前記接合鋼材と接合される両端部に靱性を備えた靱性部と、該両端部間の中間部に前記両端部に比して剛性を高めた剛性部と、を有する中間強化鋼材を設けると共に、前記中間強化鋼材は前記靱性部のみが前記接合鋼材に接合固定されている構成としているので、梁鋼材に曲げ荷重が加わっても中間強化鋼材全体が撓むことはなく、建物ユニットの耐力を強化することができる。
【００２２】
また、中間強化鋼材自体が両端部に靱性を備えているので、例えば、地震などにより建物ユニットに建物側方から外力が加わっても、接合部材に応力が集中することがなく、接合部材の破断を防止できる。
【００２３】
また、本発明の中間強化鋼材は、リップ溝形鋼（Ｃ形鋼）の両端のリップ部（補強板部）を切断して切り欠くことによって構成できるので、中間強化鋼材の製造が容易なだけでなく、市販のリップ溝形鋼（Ｃ形鋼）を利用でき、比較的低コストで導入できる。
【００２４】
また、請求項３に記載されたものは、請求項１又は２に記載の建物ユニットによって構成されるので、建物ユニットの耐力が強化されて、建物ユニットの組合せの自由度が増大するので、ユニット建物の設計自由度が大きくなる。
【００２５】
しかも、例えば、地震などにより、ユニット建物に外力、特に水平力が加わった際に、中間強化鋼材の中間部に剛性部が設けられているにも拘わらず、靱性部が撓むので、建物ユニット全体としては撓み変形を生じ、この建物ユニットにより構成された靱性抵抗型のユニット建物は優れた水平耐力および耐震性能を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２７】
〈構成〉
図５において、符号１１はボックスラーメン構造の建物ユニットであり、符号１２は柱材、符号１３ａ，１３ｂは床梁材、符号１４ａ，１４ｂは天井梁材、符号１５は柱材１２に床梁材１３ａ，１３ｂや天井梁材１４ａ，１４ｂを接合するための接合部材である。
尚、図５から明らかなように、ボックスラーメン構造の建物ユニット１１は四隅に柱材１２を有する。そして、各柱材１２の上端部には図から明らかなように互いに略垂直な方向に向けた接合部材１５，１５が設けられている。しかも、図５から明らかなように、柱材１２と天井梁材１４ａとの接合は柱材１２の一方の接合部材１５を介して行われ、柱材１２と天井梁材１４ｂとの接合は柱材１２の他方の接合部材１５を介して行われる。
【００２８】
本実施例に使用されている床梁材１３ａ，１３ｂおよび天井梁材１４ｂには、従来例と同様に軽溝形鋼が使用されており、これらの軽溝形鋼は、図２に示すように、ウェブ部Ｗと、ウェブ部Ｗの幅手方向両側縁から同方向にかつ平行に延びる一対のフランジ部Ｆ，Ｆとによって構成されている。
【００２９】
一方、本実施例の桁梁材としての天井梁材１４ａ，１４ａには、図４（ａ）に示すリップ溝形鋼６の両端部のリップ部Ｌを切り欠いた図６に示す鋼材１６を使用する。
【００３０】
鋼材１６には、ウェブ部Ｗと、ウェブ部Ｗの幅手方向両側縁から同方向にかつ平行に延びる一対のフランジ部Ｆ，Ｆとが設けられ、さらに、鋼材１６の中間部には、一対のフランジ部Ｆ，Ｆの端縁から対向して内側に延びる一対のリップ部Ｌ，Ｌがそれぞれ設けられている。
【００３１】
鋼材１６の中間部にはリップ部Ｌ，Ｌが形成されているので、曲げ荷重に対する剛性を備えており、このリップ部Ｌ，Ｌを備えた中間部を剛性部Ｒとし、リップ部Ｌ，Ｌが形成されていない鋼材１６の両端部は曲げ荷重に対する靱性を備えているので、これらのリップ部Ｌ，Ｌを備えていない両端部を靱性部Ｃとする。
【００３２】
このように、中間部には剛性を備えた剛性部Ｒを設け、両端の接合端部には中間部に比べて剛性が弱められた靱性部Ｃを形成することにより、中間部では梁材としての鋼材１６の撓みを防止すると共に、接合部では粘り強さ（靱性）を与えることができる。
【００３３】
接合部材１５は、側板部１５ａと、側板部１５ａの両側縁から同方向にかつ平行に延びる略台形状一対のフランジ部１５ｂ，１５ｂとを有しており、柱材１２の端部の側部に溶接接合されている。
【００３４】
接合部材１５には、側板部１５ａとフランジ部１５ｂ，１５ｂとによって長手方向横断面形状が略コの字形状を呈した梁受入部１５ｃが形成されている。
【００３５】
また、鋼材１６のウェブ部Ｗの端部と接合部材１５の側板部１５ａとには、ボルト締結用のボルト穴が対応位置にそれぞれ複数設けられている。
【００３６】
また、上述した柱材１２の上端部には、図5，図７から明らかなように、互いに略垂直な方向に向けた接合部材１５，１５が設けられている。この柱材１２と天井梁材１４ａ，との接合は柱材１２の一方の接合部材１５を介して行われる。
即ち、柱材１２と天井梁材１４ａとの接合は、例えば、図７に示す一方の接合部材１５の梁受入部１５ｃに天井梁材１４ａの端部を矢印で示す方向から差し込んで、天井梁材１４ａの端部が梁受入部１５ｃに差し込まれた状態として、天井梁材１４ａのウェブ部Ｗと一方の接合部材１５の側板部１５ａとをボルトによって締結し，さらに、天井梁材１４ａのフランジ部Ｆ，Ｆと一方の接合部材１５のフランジ部１５ｂ，１５ｂとをスポット溶接によって接合する（図８（ｃ）参照）。
【００３７】
そして、柱材１２と床梁材１３ａ，１３ｂおよび柱材１２と天井梁材１４ｂとの接合も同様に行われる。
【００３８】
床梁材１３ａ，１３ａ間には複数の小梁が架け渡されかつ両端部で接合されており、さらに、天井フレームには水平ブレースが取り付けられている。
【００３９】
このように組み立てられた複数の建物ユニット１１を組み合わせて建物としてのユニット建物が構成される。
〈作用効果〉
接合部材１５と接合される両端部に靱性を備えた靱性部Ｃと、両端部間の中間部に両端部に比して剛性を高めた剛性部Ｒとを有する鋼材１６が設けられ、建物ユニット１１の天井梁１４ａ，１４ａに鋼材１６が使用されているので、天井梁１４ａ，１４ａに曲げ荷重が加わっても鋼材１６からなる天井梁１４ａ，１４ａ全体が撓むことはなく、建物ユニット１１の耐力を強化することができる。
【００４０】
このため、図８（ａ）に示すように、上階ユニット１Ｂから大きな荷重Ｆ２が加わっても、下階ユニット１１の天井梁１４ａは剛性が高いので撓むことがない。
【００４１】
また、鋼材１６自体が両端部に靱性を備えているので、図８（ｂ）に示すように、例えば、地震などにより建物ユニット１１に建物の妻側から外力Ｆ３が加わっても、接合部材１５に応力が集中することがなく、接合部材１５の破断を防止できる。
【００４２】
そして、鋼材１６は、リップ溝形鋼（Ｃ形鋼）の両端のリップ部（補強板部）を切断して切り欠くことによって構成できるので、鋼材１６の製造が容易なだけでなく、市販のリップ溝形鋼（Ｃ形鋼）を利用でき、比較的低コストで導入できる。
【００４３】
また、本発明のユニット建物は、建物ユニット１１によって構成されるので、建物ユニット１１の耐力が強化されて、建物ユニット１１の組合せの自由度が増大するので、ユニット建物の設計自由度が高い。
【００４４】
また、例えば、地震などにより、ユニット建物に外力、特に水平力が加わった際に、鋼材１６の中間部に剛性部Ｒが設けられているにも拘わらず、靱性部Ｃが撓むので、建物ユニット１１全体としては撓み変形を生じ、この建物ユニット１１により構成された靱性抵抗型のユニット建物は優れた水平耐力および耐震性能を発揮する。
【００４５】
さらに、鋼材１６の両端部では、リップ部Ｌが切り欠かれているので、図８（ｃ）に示すように、鋼材１６と接合部材１５とを接合する際に、リップ部Ｌがスポット溶接装置Ｓやその他の工具などと干渉することがなく、作業性が良好となる。
尚、図８（ｃ）から明らかなように、中間強化鋼材である鋼材１６は、鋼材１６のウェブ部Ｗおよび一対のフランジ部Ｆ，Ｆが接合鋼部材１６の側板１５ａおよび一対のフランジ部１５ｂ，１５ｂにそれぞれ重ね合わさるように、靱性部Ｃを梁受入部１５ｃに差し込まれている。そして、図８（ｃ）から明らかなように、鋼材１６の一対のフランジ部Ｆ，Ｆが接合鋼部材１６の一対のフランジ部１５ｂ，１５ｂにスポット溶接装置Ｓで溶接固定される。
【００４６】
しかも、鋼材１６の両端部では、リップ部Ｌが切り欠かれているので、ウェブ部Ｗへの穴開け加工を行いやすい。
【００４７】
このように、中間部には剛性を備えた剛性部Ｒを設け、両端の接合端部には中間部に比して剛性を弱めて靱性抵抗を備えさせた靱性部Ｃを形成することにより、梁材としての鋼材１６の撓みを防止すると共に、接合部では粘り強さ（靱性）を与えることができる。
【００４８】
しかも、梁材に鋼材１６を使用することにより、この鋼材１６を使用した建物ユニットの耐力を強化することができるので、耐力枠や中柱の設置数の削減が可能となり、建築工程数および建築コストを削減することができる。
【００４９】
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。
【００５０】
なお、本実施例では、鋼材１６を桁梁としての天井梁材１４ａ，１４ａに使用したが、どの部分の梁材に鋼材１６を使用してもよい。
【００５１】
例えば、図９（ａ）のように１階の建物ユニットＵ１に対して２階の建物ユニットＵ２が一方の妻側にセットバックして設けられている建物や、図９（ｂ）のように１階の建物ユニットＵ１に対して２階の建物ユニットＵ２が一方の桁側にセットバックして設けられている建物や、図９（ｃ）のように１階の建物ユニットＵ１の上部に大型のバルコニーＶが設けられている建物の１階の建物ユニットＵ１の天井梁や、図９（ｄ）のように２階の建物ユニットＵ２に対して１階の建物ユニットＵ１が一方の妻側に逆セットバックして設けられている建物の２階の建物ユニットＵ２の床梁に使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来例に係るボックスラーメン構造の建物ユニットの斜視図である。
【図２】図１の接合部Ｊ１の拡大図であり、柱材と天井梁材との接合状態および接合方法を示した斜視図である。
【図３】従来例に係る柱材と梁材との接合構造の問題点を説明する概念図であり、（ａ）は妻面に加わる水平外力によって建物ユニットが変形した様子を示し、（ｂ）は上階ユニットの荷重により下階ユニットの天井梁が撓んだ様子を示し、（ｃ）は天井梁にリップ溝形鋼を使用した場合に、妻面に加わる外力によって柱材と天井梁材との接合部が破断する様子を示している。なお、（ａ）〜（ｃ）は、図１のＡ１矢視方向から見た側面図である。
【図４】従来例に係る柱材と梁材との接合構造の問題点を説明する概念図であり、（ａ）はリップ溝形鋼の端部形状を示す斜視図、（ｂ）は接合部材にリップ溝形鋼を接合する際に、リップ溝形鋼のリップ部とスポット溶接装置とが干渉する様子を示している。
【図５】実施例に係るボックスラーメン構造の建物ユニットの斜視図である。
【図６】実施例に係る鋼材を説明する図であり、（ａ）は鋼材の斜視図、（ｂ）は４面図である。
【図７】図５の接合部Ｊ２の拡大図であり、柱材と天井梁材との接合状態および接合方法を示した斜視図である。
【図８】実施例に係る柱材と梁材との接合構造の効果を説明する概念図であり、（ａ）は上階ユニットの荷重によっても下階ユニットの天井梁が撓まない様子を示し、（ｂ）は妻面に水平外力が加わっても柱材と天井梁材との接合部が破断しない様子を示し、（ｃ）は接合部材にリップ溝形鋼を接合する際に、実施例に係る鋼材とスポット溶接装置とが干渉せずに接合可能となる様子を示している。なお、（ａ），（ｂ）は図５のＡ２矢視方向から見た側面図である。
【図９】実施例に係る柱材と梁材との接合構造の使用例を示す図であり、（ａ）は上階ユニットが妻側にセットバックしている場合、（ｂ）は上階ユニットが桁側にセットバックしている場合、（ｃ）は下階ユニットの上部に大型のバルコニーが設けられている場合、（ｄ）は下階ユニットが妻側に逆セットバックしている場合を示している。
【符号の説明】
【００５３】
１１                    建物ユニット
１２                    柱材（柱鋼材）
１３ａ，１３ｂ          床梁材（梁鋼材）
１４ａ，１４ｂ          天井梁材（梁鋼材）
１５                    接合部材（接合鋼材）
１６                    鋼材（中間強化鋼材）
Ｗ                      ウェブ部
Ｆ                      フランジ部
Ｌ                      リップ部（補強板部）
Ｃ                      靱性部
Ｒ                      剛性部
【図１】
0005238188.tif 000002
【図２】
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【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】
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【図９】
0005238188.tif 000009
【図８】
0005238188.tif 000010