特許 5777055 柱梁鉄骨構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5777055

(24)【登録日】2015年7月17日

(45)【発行日】2015年9月9日

(54)【発明の名称】柱梁鉄骨構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/24 20060101AFI20150820BHJP

【ＦＩ】

   E04B1/24 G

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2011-110859(P2011-110859)

(22)【出願日】2011年5月17日

(65)【公開番号】特開2012-241373(P2012-241373A)

(43)【公開日】2012年12月10日

【審査請求日】2014年3月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(72)【発明者】

【氏名】印藤 正裕

(72)【発明者】

【氏名】西川 裕

(72)【発明者】

【氏名】下戸 芳寛

(72)【発明者】

【氏名】坪田 昌幸

(72)【発明者】

【氏名】中西 啓二

【審査官】 新井 夕起子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−０９３９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８１０５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｂ １／２４

Ｅ０４Ｂ １／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱と梁を備えた鉄骨部材のうち一方の第１部材に上下方向に向けて突出する嵌合凸部が設けられ、
前記第１部材に接合する他方の第２部材に前記嵌合凸部を嵌合させる嵌合凹部が設けられ、
前記嵌合凸部と前記嵌合凹部とが嵌合した状態で、前記第１部材と前記第２部材との水平方向への相対移動が規制され、
前記柱同士を上下方向に連結する接合部材が設けられ、
前記柱の材軸方向の両端には、それぞれ前記嵌合凸部又は前記嵌合凹部が設けられた第１接合端部を有し、
前記接合部材の上下方向の両端には、それぞれ前記第１接合端部に対応して嵌合する前記嵌合凸部又は前記嵌合凹部が設けられた第２接合端部を有し、
前記梁の材軸方向の両端には、それぞれ前記嵌合凸部又は前記嵌合凹部が設けられた第３接合端部を有し、
前記接合部材には、前記第３接合端部に対応して嵌合する前記嵌合凸部又は前記嵌合凹部が設けられた第４接合端部を有し、
前記第４接合端部は、前記柱と同径の本体部における複数箇所から水平方向に張り出した梁連結部を有し、該梁連結部のそれぞれに前記嵌合凸部又は前記嵌合凹部が設けられた構成をなし、
これら梁連結部が前記梁の端部と接合することを特徴とする柱梁鉄骨構造。

【請求項2】

前記嵌合凸部には、上下方向で突出基端側から突出先端側に向かうにしたがって漸次先細りとなる凸部側テーパ面が設けられ、
前記嵌合凹部には、前記嵌合凸部と嵌合した状態で前記凸部側テーパ面と一致する凹部側テーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の柱梁鉄骨構造。

【請求項3】

前記嵌合凸部の突出先端には、上下方向で突出基端側から突出先端側に向かうにしたがって漸次、断面視で柱の中心線側に向けて傾斜する差し込み端部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の柱梁鉄骨構造。

【請求項4】

前記複数の梁連結部は、上下方向に配置され、それぞれの前記嵌合凸部又は前記嵌合凹部の位置が平面視で重なる位置であることを特徴とする請求項１に記載の柱梁鉄骨構造。

【請求項5】

前記複数の梁連結部は、上下方向に配置され、それぞれの前記嵌合凸部又は前記嵌合凹部の位置が平面視で梁軸方向にずれた位置であり、下側の前記梁連結部が上側の前記梁連結部よりも前記本体部から離れた位置にあることを特徴とする請求項１に記載の柱梁鉄骨構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、柱と梁を備えた鉄骨部材同士の接合を効率よく行うことができる柱梁鉄骨構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１に開示されているような、鋼管柱の仕口部に鉄骨造の梁端部を接合する柱梁接合構造が知られている。このような柱梁接合構造では、柱仕口部の外周面に板状のダイアフラムが溶接され、このダイアフラムに梁端部がボルト接合された構成となっている。このように、仕口部においては、ボルト接合等、建方中および接合部の構造的性能を発揮させるためにボルトを締める作業によるものが一般的となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−２６２６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１で開示されているようなボルト締めによって鉄骨部材同士を接合する柱梁接合構造では、ボルトを締める作業環境が苛酷となる条件下では、長時間にわたっての作業が困難であり、作業効率が低下することから、その点で改良の余地があった。

【0005】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、嵌め合わせのみの柱梁鉄骨の接合構造とすることで接合作業の無人化が可能となり、過酷な作業環境であっても作業効率を低下させることなく施工することができる柱梁鉄骨構造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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る柱梁鉄骨構造では、柱と梁を備えた鉄骨部材のうち一方の第１部材に上下方向に向けて突出する嵌合凸部が設けられ、第１部材に接合する他方の第２部材に嵌合凸部を嵌合させる嵌合凹部が設けられ、嵌合凸部と嵌合凹部とが嵌合した状態で、第１部材と第２部材との水平方向への相対移動が規制され、柱同士を上下方向に連結する接合部材が設けられ、柱の材軸方向の両端には、それぞれ嵌合凸部又は嵌合凹部が設けられた第１接合端部を有し、接合部材の上下方向の両端には、それぞれ第１接合端部に対応して嵌合する嵌合凸部又は嵌合凹部が設けられた第２接合端部を有し、梁の材軸方向の両端には、それぞれ嵌合凸部又は嵌合凹部が設けられた第３接合端部を有し、接合部材には、第３接合端部に対応して嵌合する嵌合凸部又は嵌合凹部が設けられた第４接合端部を有し、第４接合端部は、柱と同径の本体部における複数箇所から水平方向に張り出した梁連結部を有し、梁連結部のそれぞれに嵌合凸部又は嵌合凹部が設けられた構成をなし、これら梁連結部が梁の端部と接合することを特徴としている。

【0007】

本発明では、第１部材の嵌合凸部と第２部材の嵌合凹部とを上下方向に嵌合させることで、第１部材と第２部材との水平方向への相対移動が規制された状態で接合することができる。この場合、嵌め合いによる接合方法となり、従来のようなボルトの締め付けによる接合方法ではないので、クレーンによる吊り下ろしのみの作業が可能となる。
したがって、ボルトを締める作業が困難な環境であっても、クレーンの操作のみで接合作業を行うことができることから、鉄骨部材の接合箇所に人が入らずに済み、無人で柱や梁などの鉄骨部材を建て込むことができる。

【0008】

そして、接合された第１部材と第２部材とは、互いに水平方向への相対移動が規制され、さらに上側の部材の自重により上下方向への移動も規制されることから、構造性能も十分に発揮することができる。

【0010】

また、本発明では、接合部材と柱とがそれぞれの嵌合凸部と嵌合凹部とを嵌合させることで、柱同士を接合部材を介して上下方向に接合することができる。例えば、接合部材の軸方向の両端を嵌合凹部とすることで、柱の上下端とも嵌合凸部とすることができ、柱の構造を簡単にすることができるうえ、柱を上下逆向きにしても使用することができる。
また、本発明では、接合部材と梁とがそれぞれの嵌合凸部と嵌合凹部とを上下方向に嵌合させることで、接合部材と梁との水平方向への相対移動が規制された状態で、柱と梁とを接合部材を介して接合することができる。

【0011】

また、本発明に係る柱梁鉄骨構造では、嵌合凸部には、上下方向で突出基端側から突出先端側に向かうにしたがって漸次先細りとなる凸部側テーパ面が設けられ、嵌合凹部には、嵌合凸部と嵌合した状態で凸部側テーパ面と一致する凹部側テーパ面が形成されていることが好ましい。

【0012】

この場合、嵌合凸部と嵌合凹部とが嵌合した状態で、凸部側テーパ面と凹部側テーパ面とが隙間無く接触することとなり、双方の部材同士のガタツキが抑えられるとともに、双方の部材間での応力の伝達がより確実になる利点がある。

【0013】

また、本発明に係る柱梁鉄骨構造では、嵌合凸部の突出先端には、上下方向で突出基端側から突出先端側に向かうにしたがって漸次、断面視で柱の中心線側に向けて傾斜する差し込み端部が設けられていることがより好ましい。

【0014】

本発明では、差し込み端部を嵌合凹部内に挿入させることで、第１部材と第２部材との接合位置がずれていても、嵌合凸部を嵌合凹部に挿入させながら容易に所定位置で嵌合させることができるため、嵌合凸部を嵌合凹部に差し込む際の誤差を吸収することができる。そのため、接合時に精度の高い位置決め作業が不要となり、クレーンによる作業を確実に行うことができる。

【0018】

また、本発明に係る柱梁鉄骨構造では、複数の梁連結部は、上下方向に配置され、それぞれの嵌合凸部又は嵌合凹部の位置が平面視で重なる位置であってもよい。

【0019】

この場合、接合部材における上下方向の梁連結部に設けられる嵌合凸部又は嵌合凹部が、平面視で重なる位置に設けられているので、梁を横方向（水平方向）にスライドさせ、梁連結部に設けられる嵌合凸部又は嵌合凹部と、梁に設けられる嵌合凸部又は嵌合凹部とが上下方向に重なった位置とした後、梁を上下方向に移動させて接合部材と梁を嵌合凸部及び嵌合凹部の嵌合により接合することができる。
そして、本発明では、梁連結部の張り出し長さ寸法を短くすることができ、部材コストを低減できる利点がある。

【0020】

また、本発明に係る柱梁鉄骨構造では、複数の梁連結部は、上下方向に配置され、それぞれの嵌合凸部又は嵌合凹部の位置が平面視で梁軸方向にずれた位置であり、下側の梁連結部が上側の梁連結部よりも本体部から離れた位置にあることが好ましい。

【0021】

本発明では、下側の梁連結部の嵌合凸部又は嵌合凹部の上方に、上側の梁連結部の嵌合凸部又は嵌合凹部が重なっていないので、梁を梁連結部の上方から降下させるだけで、双方の部材の嵌合凸部と嵌合凹部とを嵌合させることができる。そのため、その嵌合の際に梁を横方向（水平方向）へスライドさせる必要がなく、クレーンで吊った梁を効率よく接合部材に対して接合することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明の柱梁鉄骨構造によれば、嵌め合わせのみの柱梁鉄骨の接合構造とすることで接合作業の無人化が可能となり、過酷な作業条件下でも作業効率を低下させることなく施工することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の実施の形態による柱梁鉄骨構造の全体概要を示す斜視図である。

【図2】図１に示す柱梁鉄骨構造を覆う膜材、パネル材、及び屋根材を設置した状態の斜視図である。

【図3】（ａ）、（ｂ）は接合部を介して上下方向に接合された柱の構成を示す側面図である。

【図4】接合部材による第２接合部の構成を示す斜視図である。

【図5】接合部に接合された梁の構成を示す側面図である。

【図6】柱同士を接合する第１接合部の構成を示す側面図である。

【図7】（ａ）は図６に示すＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図６に示すＢ−Ｂ線断面図である。

【図8】図６に示す第１接合部の接合前の状態を示す側面図である。

【図9】接合部材の構成を示す側面図である。

【図10】図９に示すＣ−Ｃ線断面図である。

【図11】（ａ）は図９に示すＤ−Ｄ線矢視図、（ｂ）は図９に示すＥ−Ｅ線矢視図である。

【図12】柱と梁を接合した状態の接合部材の構成を示す立断面図である。

【図13】接合部材と柱を接合する前の状態を示す斜視図である。

【図14】接合部材と柱を接合した状態を示す斜視図であって、図１３に対応する図である。

【図15】接合部材と梁を接合する前の状態であって、横移動前の状態を示す斜視図である。

【図16】接合部材と梁を接合する前の状態であって、図１５に続いて横移動後の状態を示す斜視図である。

【図17】接合部材に膜材押さえ梁を支持させた側面図である。

【図18】図１７に示すＦ−Ｆ線矢視図である。

【図19】図１７に示すＧ−Ｇ線矢視図である。

【図20】梁と火打ち梁との接合部の構成を示す平面図である。

【図21】図２０に示すＨ−Ｈ線矢視図である。

【図22】（ａ）、（ｂ）は柱梁鉄骨構造の施工手順を示す斜視図である。

【図23】（ａ）、（ｂ）は図２２（ｂ）に続く柱梁鉄骨構造の施工手順を示す斜視図である。

【図24】（ａ）、（ｂ）は図２３（ｂ）に続く柱梁鉄骨構造の施工手順を示す斜視図である。

【図25】（ａ）、（ｂ）は図２４（ｂ）に続く柱梁鉄骨構造の施工手順を示す斜視図である。

【図26】本発明の第２の実施の形態による接合部材の構成を示す側面図である。

【図27】図２６において接合部材と梁との接合前の状態を示す側面図である。

【図28】他の実施の形態による柱と梁との接合構造を示す斜視図であって、接合前の状態を示す図である。

【図29】図２８における接合構造において、接合した状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態による柱梁鉄骨構造について、図面に基づいて説明する。

【0025】

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本第１の実施の形態による柱梁鉄骨構造１は、柱２と梁３からなり、例えば既設建物Ｐの周囲を囲うようにして設置されるものであり、地面Ｇに設置される移動式等のクレーンＫを使用して無人で組み立てられる構造となっている。
ここで、既設建物Ｐは、平面視で四角形状をなし、複数階建て（例えば４〜５階建て）の建物を対象としている。

【0026】

具体的に柱梁鉄骨構造１は、既設建物Ｐの外壁から所定の間隔をあけて配置されており、既設建物Ｐの角部付近に柱２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）がそれぞれ地面Ｇに自立した状態で立設され、柱２、２同士間には４段の梁３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）が所定の高さに設けられた構造となっている。
ここで、柱２は、図１において、手前に見える柱を符号２Ａとし、左側の柱を符号２Ｂとし、右側の柱を符号２Ｃとし、図１で奥寄りに見える柱を符号２Ｄとする。
また、梁３において、下から順に１段目、２段目、…とする。

【0027】

図２に示すように、本柱梁鉄骨構造１は、４段目（最上段）の梁３Ｄには屋根材４が架設されるとともに、地面Ｇに立設される各柱２が柱支持部材５を介して支持されている。さらに、柱梁鉄骨構造１の外周側には、３段目及び４段目の梁３Ｃ、３Ｄと柱２とによって囲われた架構を塞ぐパネル材６と、３段目の梁３Ｃより下方部分を覆う膜材７とが設けられている。そして、１段目と２段目の梁３Ａ、３Ｂの外側には、これら梁３Ａ、３Ｂの外側面との間に膜材７を挟持するための膜材押さえ梁８が設けられている。

【0028】

パネル材６は、例えばユニット化された板状の外壁材であり、３段目と４段目の梁３Ｃ、３Ｄや柱２に適宜な固定手段により固定されている。

【0029】

膜材７は、例えばその上端を下から３段目の梁３Ｃに固定し、下端を地面Ｇあるいは最下段の梁３Ａに固定することで取り付けられている。なお、本実施の形態では、１段目と２段目の梁３Ａ、３Ｂの外側には、これら梁３Ａ、３Ｂに沿って平行となるように膜材押さえ梁８が配置され、この膜材押さえ梁８と梁３Ａ（３Ｂ）とで膜材７を挟持することで膜材７のバタつきを防止している。

【0030】

柱２は、図３（ａ）、（ｂ）及び図４に示すように、断面視で正方形をなし、その四隅のそれぞれにＨ形鋼からなる主軸材２１、２１、…が柱材軸方向Ｙ（上下方向）に沿って平行に配され、柱２の側面に相当する部分には角形鋼管からなるラチス材２２が配置されたラチス構造となっている。

【0031】

梁３は、図４及び図５に示すように、柱２と同様に断面視で四角形であり、その四隅のそれぞれにＨ形鋼からなる主軸材３１、３１、…が水平方向の梁材軸方向Ｘに沿って平行に配され、梁３の側面に相当する部分には角形鋼管からなるラチス材３２が配置されたラチス構造となっている。

【0032】

次に、上下方向に連結される柱２、２同士の接合構造について、図面に基づいて説明する。
図３に示すように、柱２は、接合部Ｔ（Ｔ１、Ｔ２）を介して上下方向に連結可能となっている。接合部Ｔとしては、柱２、２同士のみを接合する第１接合部Ｔ１と、柱２、２同士及び梁３を接合させるための接合部材１０を使用した第２接合部Ｔ２と、の２タイプが設けられている。なお、図３（ａ）は図１の符号２Ａ、２Ｂの柱を示しており、図３（ｂ）は図１の符号２Ｃ、２Ｄの柱を示している。

【0033】

図３（ａ）に示す柱２は、柱材軸方向Ｙの下端（又は上端）に第１接合部Ｔ１を構成する接合構造を備え、上端（又は下端）に第２接合部Ｔ２を構成する接合部材１０を固定させた構成の柱と、柱材軸方向Ｙの両端（上端、下端）に第１接合部Ｔ１を構成する接合構造を備え、柱材軸方向Ｙの中央部に第２接合部Ｔ２を構成する接合部材１０を介装させた構成の柱と、がある。また、図３（ｂ）に示す柱２は、柱材軸方向Ｙの両端（上端、下端）に第２接合部Ｔ２を構成する接合部材１０に連結される接合構造を備えている。なお、上下一端に接合部材１０を固定させた柱２は、現地で組み立てる前に例えば工場や所定の組立ヤード等で接合部材１０を柱端部に予め固定させたものが使用される。
前記柱２の接合構造は、上端及び下端から柱材軸方向Ｙの外側に突出する第１嵌合突出部２３（嵌合凸部、第１接合端部）と、第１嵌合突出部２３を嵌合可能な第１嵌合中空部２４（嵌合凹部）と、のいずれか一方を備えたものである。

【0034】

図６乃至図８は、第１接合部Ｔ１において、柱２の下端に設けられる第１嵌合突出部２３、及び柱２の上端に設けられる第１嵌合中空部２４の接合構造を示している。
第１嵌合突出部２３は、４本の主軸材２１に対して水平方向の内側に配置された状態でそれら主軸材２１に固定された断面視で四角形状の突出本体２５と、その突出本体２５の先端に設けられた差し込み端部２６とからなる。突出本体２５は、主軸材２１に固定される基端から突出端（差し込み端部２６）へ向かうにしたがって漸次先細りとなる第１テーパ面２５ａ（凸部側テーパ面）が形成されている。差し込み端部２６は、突出本体２５の断面視で四隅から下方に向けて突出しており、それぞれ突出する方向（下方）に向かうにしたがって漸次、柱２の中心軸線Ｏ側に向けて傾斜するとともに、先端が尖った形状となっている。

【0035】

第１嵌合中空部２４は、柱２の中心軸線Ｏと同軸に貫通する開口部であり、上方から第１嵌合突出部２３が差し込まれて嵌合される構成となっている。第１嵌合中空部２４の内面には、突出本体２５の第１テーパ面２５ａに対応した第２テーパ面２４ａ（凹部側テーパ面）が形成されている。つまり、第２テーパ面２４ａは、上端２ａから下端２ｂに向かうにしたがって漸次、柱２の中心軸線Ｏ側に向けて傾斜する傾斜面を形成している。これにより、下側の柱２の第１嵌合中空部２４に上側の柱２の第１嵌合突出部２３が差し込まれると、互いのテーパ面２４ａ、２５ａ同士が隙間無く接触することとなり、ガタツキが抑えられ、双方間で応力の伝達がより確実になる。

【0036】

なお、第１接合部Ｔ１では、上下の柱２、２同士が互いに第１嵌合突出部２３と第１嵌合中空部２４で嵌合した状態で、双方の柱材軸方向Ｙの端部２ａ、２ｂ（図６、図８参照）同士が当接し、これにより上下の柱２、２間で上下方向の荷重が伝達される構成となっている。

【0037】

図４に示すように、接合部材１０は、第２接合部Ｔ２において、上下方向に柱２、２同士を連結するとともに梁３の梁材軸方向Ｘの一端を連結するためのものである。
具体的に接合部材１０は、図９乃至図１２に示すように、柱２と同軸に接合される本体部１１と、本体部１１より梁３の梁材軸方向Ｘへ向けて水平方向に張り出した上下一対の梁連結部１２Ａ、１２Ｂ（第４接合端部）とを備えている。本実施の形態では、１箇所の接合部材１０に対して２本の梁３、３が接続されるため、本接合部材１０には一対の梁連結部１２Ａ、１２Ｂからなるものが２セット設けられ、各セットが梁３に対応する位置に配置されている。

【0038】

本体部１１は、柱２とほぼ同じ外形の四角形状をなし、その両端（上端１１ａ、１１ｂ）にはそれぞれ柱材軸方向Ｙに貫通する第２嵌合中空部１３（嵌合凹部、第２接合端部）が設けられている。この第２嵌合中空部１３には、上述した柱２の第１嵌合突出部２３が差し込まれて嵌合される。そして、第２嵌合中空部１３の内面には、図１２に示すように、第１嵌合突出部２３における突出本体２５の第１テーパ面２５ａに対応した第３テーパ面１３ａ（凹部側テーパ面）が形成されている。つまり、第３テーパ面１３ａは、本体部１１の端部（上端１１ａ、下端１１ｂ）から柱材軸方向Ｙの内側に向かうにしたがって漸次、柱２の中心軸線Ｏ側に向けて傾斜する傾斜面を形成している。
これにより、図１３及び図１４に示すように、第２嵌合中空部１３に柱２の第１嵌合突出部２３が差し込まれると、互いのテーパ面１３ａ、２５ａ同士が隙間無く接触することとなり、ガタツキが抑えられ、双方間で応力の伝達がより確実になる。

【0039】

なお、図１２に示すように、第２接合部Ｔ２では、柱２と接合部材１０同士が互いに第１嵌合突出部２３と第２嵌合中空部１３で嵌合した状態で、双方の柱材軸方向Ｙの端部２ｂ、１１ａ（２ａ、１１ｂ）同士が当接し、これにより柱２と接合部材１０間で上下方向の荷重が伝達される構成となっている。

【0040】

図９乃至図１２に示すように、梁連結部１２Ａ、１２Ｂは、本体部１１の上下二箇所のそれぞれから梁３の梁材軸方向Ｘに平行となる方向に向けて同じ長さで延びる張出し部１４が設けられ、さらに各張出し部１４には上方に向けて突出するとともに先端側に四角錘状の先端部１５ａを有する凸状部１５Ａ、１５Ｂ（嵌合凸部）が設けられている。なお、これら一対の梁連結部１２Ａ、１２Ｂには、１本の梁３の端部が接合されている。
凸状部１５Ａ、１５Ｂには、基端となる張出し部１４の上面から先端部１５ａ側へ向かうにしたがって漸次断面が小さくなる第５テーパ面１５ｂ（凸部側テーパ面）が形成されている。

【0041】

上下一対の梁連結部１２Ａ、１２Ｂに設けられる凸状部１５Ａ、１５Ｂは、平面視でほぼ重なった位置に配置されている。そして、下側の梁連結部１２Ｂの先端部１５ａと、上側の梁連結部１２Ａの張出し部１４の下面との間には間隔を有しており、その離間は後述する梁３の下部プレート３３Ｂの厚さ寸法よりも大きい寸法である。なお、上側の凸状部１５Ａは、下側の凸状部１５Ｂよりも大きい形状となっている。

【0042】

また、梁３の梁材軸方向Ｘの両端部には、それぞれ接合部材１０の梁連結部１２Ａ、１２Ｂに係合可能な接合端部３３（第３接合端部）が設けられている（図５参照）。この接合端部３３は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、梁３の上側に位置する一対の主軸材３１Ａ、３１Ｂに連結する上部プレート３３Ａと、同じく梁３の下側に位置する一対の主軸材３１Ｃ、３１Ｄに連結する下部プレート３３Ｂと、上部プレート３３Ａと下部プレート３３Ｂとを一体的に接合する連結体３３Ｃ（図９及び図１２）とからなる。

【0043】

上部プレート３３Ａ及び下部プレート３３Ｂには、それぞれ凸状部１５Ａ、１５Ｂを差し込ませて嵌合させる開口穴３４Ａ、３４Ｂ（嵌合凹部）が設けられている。これら開口穴３４Ａ、３４Ｂは、それぞれ凸状部１５Ａ、１５Ｂの位置に対応し、互いに平面視で重なる位置に配置されている。そして、これら開口穴３４Ａ、３４Ｂには、それぞれ下面側から上面側へ向かうにしたがって漸次、開口断面積が小さくなる第４テーパ面３４ａ（凹部側テーパ面）が形成されている。
これにより、図１５及び図１６に示すように、接合部材１０の凸状部１５Ａ、１５Ｂに梁３の接合端部３３の開口穴３４Ａ、３４Ｂを嵌合させると、互いのテーパ面１５ｂ、３４ａ同士が隙間無く接触することとなり、ガタツキが抑えられ、双方間で応力の伝達がより確実になる。

【0044】

また、図１７乃至図１９に示すように、接合部材１０には、膜材押さえ梁８を下方から支持する一対の支持材１６（１６Ａ、１６Ｂ）が設けられている。
ここで、膜材押さえ梁８は、梁３と同様に断面視で四角形であり、その四隅のそれぞれにＨ形鋼からなる主軸材８１、８１、…が梁材軸方向Ｘに沿って平行に配され、その膜材押さえ梁８の側面に相当する部分には角形鋼管からなるラチス材８２が配置されたラチス構造となっている（図１参照）。

【0045】

接合部材１０に設けられる支持材１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ略Ｌ型の部材で本体部１１より外側に突出され、膜材押さえ梁８の材軸方向の端部における上側と下側の２箇所を支持するようにして設けられている。つまり、上側支持材１６Ａは、膜材押さえ梁８の上側で柱２側に位置する主軸材８１を支持している。下側支持材１６Ｂは、上側支持材１６Ａよりもさらに外側に張り出しており、膜材押さえ梁８の下側の２本の主軸材８１を支持している。これにより、接合部材１０によって支持された膜材押さえ梁８は、図１及び図２に示すように、１段目と２段目の梁３Ａ、３Ｂに沿って設けられ、これら梁３Ａ、３Ｂと膜材押さえ梁８との間に膜材７を挟み込んで配置することで、膜材７のバタツキを防止している。

【0046】

図１に示すように、最上段（４段目）の梁３Ｄには、屋根材４（図２参照）が設けられるとともに、４本の梁３Ｄ、３Ｄ、…によって四角形に配置される各角部に火打ち梁３５が設けられている。
図２０及び図２１に示すように、火打ち梁３５は、上下に平行に配置される一対の軸材３５ａ、３５ａと、これら一対の軸材３５ａ、３５ａ同士の間に配置されるラチス材３５ｂと、上下一対の軸材３５ａのそれぞれの材軸方向の両端の下面から下方に向けて突出する突起部３５ｃとを備えている。この突起部３５ｃは、後述する連結ブラケット３６の係合穴３６ｂに対応する係合部３５ｄと、係合部３５ｄから下方に向けて漸次、先細りとなる傾斜面３５ｅとが形成されている。

【0047】

最上段の梁３Ｄには、火打ち梁３５の材軸方向の一端を接合するための連結ブラケット３６が設けられている。この連結ブラケット３６は、予め火打ち梁３５を固定する梁３Ｄの所定位置に組み付けられており、既設建物Ｐ（図１参照）側へ突出する張出し部３６ａが設けられ、その張出し部３６ａに上下方向に貫通するとともに、火打ち梁３５の突起部３５ｃ（係合部３５ｄ）に係合可能な係合穴３６ｂが設けられている。つまり、角部を構成する２本の梁３Ｄ、３Ｄの連結ブラケット３６の係合穴３６ｂに火打ち梁３５の突起部３５ｃ（係合部３５ｄ）を係合させることで、取り付けることができる。

【0048】

なお、図２に示す屋根材４については、具体的な構成の説明は省略するが、例えばユニット化された複数の屋根ユニットのそれぞれに上述した火打ち梁３５と同様の突起部を設けておき、また最上段の梁３Ｄにも上述した連結ブラケット３６と同様のブラケットを前記屋根ユニットの突起部に対応する位置に備えておくことで、この屋根ユニットを容易に固定することができる。

【0049】

図１及び図２に示すように、地面Ｇに支持される柱２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、それぞれの柱脚部を地面Ｇに設置させた状態で柱支持部材５によって支持されている。
柱支持部材５は、地面Ｇから長尺部材によって柱２や梁３を支持する構成であり、柱支持部材５を介して柱２を立設させることで、柱２の立設状態を安定させることができる。

【0050】

次に、上述した構成からなる柱梁鉄骨構造１を既設建物Ｐの周囲に組み立てる施工手順と、柱梁鉄骨構造１の作用について図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、図２２（ａ）に示すように、クレーンＫを使用して既設建物Ｐの角部付近に柱支持部材５によって支持させた状態で４本の柱２Ａを所定の高さまで設置する。ここでは、１段目と２段目の梁３Ａ、３Ｂ（図１参照）に対応する接合部材１０を設ける高さまで柱２を設置する。例えば図３（ｂ）に示す柱２の場合には、地面Ｇに接合部材１０を配置し、その接合部材１０の上側の図１２に示す第２嵌合中空部１３に柱２の下側の第１嵌合突出部２３を嵌合させ、さらにその柱２の上端２ａに下から２段目の接合部材１０を接合する。

【0051】

ここで、接合部材１０と柱２との接合方法において、図１２、図１３、及び図１４に示すように、接合部材１０の上端１１ａに柱２を設置する場合には、クレーンＫで吊った柱２を移動させつつ、その下端２ｂに設けられる第１嵌合突出部２３を接合部材１０の第２嵌合中空部１３に差し込み嵌合させることで、両者が接合される。このとき、柱２の自重により第２嵌合中空部１３の第３テーパ面１３ａと突出本体２５の第１テーパ面２５ａとが接触した状態で互いに同軸上に嵌合され、互いに水平方向への相対移動が規制される。つまり、この場合、嵌め合いによる接合方法となるので、クレーンＫによる吊り下ろし作業のみとなり、クレーンＫの操作のみで接合を行うことができる。

【0052】

また、柱２の第１嵌合突出部２３には挿入端２６が設けられているので、第１嵌合突出部２３を第２嵌合中空部１３に差し込む際の誤差を吸収することができる。つまり、挿入端２６の先端部が第２嵌合中空部１３内に挿入させることができれば、クレーンＫで吊り下ろす前に接合部材１０と柱２の中心軸線Ｏがずれていても、第１嵌合突出部２３を第２嵌合中空部１３に挿入させながら、クレーンＫの吊り下ろしにしたがい中心軸線Ｏが自ずと合いつつ所定位置で嵌合させることができる。そのため、接合時に精度の高い位置決め作業が不要となり、クレーンＫによる作業を確実に行うことができる。

【0053】

次に、図２２（ｂ）に示すように、隣り合う柱２、２同士の間に最下段（１段目）の梁３Ａを接合する。
ここで、接合部材１０と梁３との接合方法は、図４に示すように、接合部材１０の梁連結部１２Ａ、１２Ｂに梁３の接合端部３３を係合させることによる。具体的には、図１５及び図１６に示すように、クレーンＫで吊った梁３を移動させつつ、接合端部３３の上部プレート３３Ａと下部プレート３３Ｂとの開口穴３４Ａ、３４Ｂを、それぞれ接合部材１０の梁連結部１２Ａ、１２Ｂの凸状部１５Ａ、１５Ｂに差し込み嵌合させることで、両者が接合される。

【0054】

この場合、接合部材１０側の上下一対の凸状部１５Ａ、１５Ｂは、平面視で重なる位置にあるので、梁３を横方向（水平方向、図１５に示す矢印Ｊ方向）にスライドさせ、図１６のように梁３の下部プレート３３Ｂが下側の凸状部１５Ｂと上側の張出し部１４との間に進入させてから、凸状部１５Ａ、１５Ｂに開口穴３４Ａ、３４Ｂが挿入されるように梁３を下降させる。

【0055】

このとき、梁連結部１２Ａ、１２Ｂの開口穴３４Ａ、３４Ｂ内の第４テーパ面３４ａと、凸状部１５Ａ、１５Ｂの第５テーパ面１５ｂとが接触した状態で互いに同軸に嵌合され、これにより梁３が接合部材１０に対して水平方向への移動が規制された状態となる。つまり、この場合、嵌め合いによる接合方法となるので、クレーンＫによる吊り下ろし作業のみとなり、クレーンＫの操作のみで接合を行うことができる。

【0056】

次に、図２３（ａ）、（ｂ）、及び図２４（ａ）に示すように、接合部材１０を用いて２段目の梁３Ｂを接合するとともに、上述したものと同様の手順により柱２と梁３を順次接合する。そして、図２４（ａ）に示すように、最上段（４段目）の梁３Ｄを取り付けた後、４箇所の角部のそれぞれに火打ち梁３５を設置する。この火打ち梁３５を設置した時点で、この柱梁鉄骨構造１は安定した構造となる。

【0057】

次に、図２４（ｂ）に示すように、１段目と２段目の梁３Ａ、３Ｂの位置において、膜材押さえ梁８を設ける。具体的には、図１７乃至図１９に示すように、クレーンＫで吊った膜材押さえ梁８を、接合部材１０の上側支持材１６Ａに膜材押さえ梁８の上側の主軸材８１を係止させつつ、下側支持材１６Ｂに下側の主軸材８１を載置させるようにして、接合部材１０の外側で梁３に沿うようにして取り付ける。
さらに、図２５（ａ）に示すように、膜材７の上端７ａを３段目の梁３Ｃに固定するとともに、膜材７を膜材押さえ梁８と梁３との間に配し、下端７ｂは地面Ｇに適宜な固定手段により固定することで設置する。

【0058】

次いで、図２５（ｂ）に示すように、３段目と最上段（４段目）の梁３Ｃ、３Ｄ同士の間の開口を塞ぐようにしてパネル材６を設置した後、最上段の梁３Ｄに屋根材４を取り付けて柱梁鉄骨構造１の設置が完了となる。

【0059】

本実施の形態では、接合部材１０は柱材軸方向Ｙの両端（上端１１ａ、下端１１ｂ）ともに第２嵌合中空部１３を設けた構成とすることで、柱２の両端を第１嵌合突出部２３とすることができ、柱２の構造を簡単にすることができるうえ、柱２を上下逆向きにしても使用することができる。

【0060】

上述のように本第１の実施の形態による柱梁鉄骨構造では、嵌め合わせのみの柱梁鉄骨の接合構造とすることで、ボルト締めの作業をなくすことができ、従来のようなボルトの締め付けによる接合方法ではないので、クレーンＫによる吊り下ろしのみの作業が可能となる。これによりボルトを締める作業が困難な環境であっても、クレーンＫの操作のみで接合作業を行うことができることから、鉄骨部材の接合箇所に人が入らずに済み、接合作業の無人化が可能となり、過酷な作業条件下でも作業効率を低下させることなく施工することができる。
そして、接合された柱２と柱２同士、或いは柱２と梁３同士は、互いに水平方向への相対移動が規制され、さらに上側の部材の自重により上下方向への移動も規制されることから、構造性能も十分に発揮することができる利点がある。

【0061】

次に、本発明の柱梁鉄骨構造による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。

【0062】

（第２の実施の形態）
図２６及び図２７に示すように、第２の実施の形態による柱梁鉄骨構造は、接合部材１０と梁３との接合構造を代えた構成である。すなわち、接合部材１０Ａは、下側の梁連結部１２Ｂの張出し長さを上側の梁連結部１２Ａよりも長い構成であり、下側の凸状部１５Ｂが上側の凸状部１５Ａよりも本体部１１から離れた位置となるように梁３の梁材軸方向Ｘに沿ってずらした構成となっている。つまり、下側の凸状部１５Ｂの上方には、上側の梁連結部１２Ａが重なって位置していない。
そして、梁３は、接合端部３３における上部プレート３３Ａと下部プレート３３Ｂの開口穴３４Ａ、３４Ｂの位置を接合部材１０Ａの凸状部１５Ａ、１５Ｂの位置に合わせて梁材軸方向Ｘにずらした位置に設けられている。つまり、上部プレート３３Ａは、下部プレート３３Ｂよりも梁材軸方向Ｘで外側に張り出しており、その上側の開口穴３４の下方に下部プレート３３Ｂが位置しないようになっている。

【0063】

この場合、下側の梁連結部１２Ｂの凸状部１５Ｂの上方に、上側の梁連結部１２Ａの凸状部１５Ａが重なっていないので、図２６のように梁連結部１２Ａ、１２Ｂの上方において、梁３の接合端部３３を開口穴３４Ａ、３４Ｂの位置を平面視で凸状部１５Ａ、１５Ｂの位置に合わせた位置から降下させるだけで、図２７に示すように凸状部１５Ａ、１５Ｂに開口穴３４Ａ、３４Ｂを嵌合させることができる。そのため、その嵌合の際に、上述した第１の実施の形態のように梁３を横方向（水平方向）へスライドさせる必要がなく、クレーンで吊った梁３を効率よく接合部材１０Ａに対して接合することができる。

【0064】

以上、本発明による柱梁鉄骨構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では柱２側（接合部材１０、１０Ａ側）に嵌合凸部を設け、梁３側に嵌合凹部を設けた構成としているが、柱２側を嵌合凹部とし、梁３側を嵌合凸部としても良い。例えば、図２８及び図２９に示すように、柱２の上下の所定位置に開口部２７Ａ、２７Ｂ（嵌合凹部）を設け、梁３の上部フランジ３３Ａと下部フランジ３３Ｂのそれぞれの下面には一対の開口部２７Ａ、２７Ｂに対応する突起部３７Ａ、３７Ｂ（嵌合凸部）を下方に向けて突出させた構成とすることができる。

【0065】

また、嵌合凸部と嵌合凹部とによる嵌合形状は本実施の形態に限定されることはなく、適宜な形状に設定することが可能である。例えば、角錐形状の突起だけでなく、円錐形状であってもよい。
さらに、本実施の形態では嵌合凹部と嵌合凸部との嵌合面にテーパを付けた傾斜面（第１テーパ面２５ａ、第２テーパ面２４ａ、第３テーパ面１３ａ、第４テーパ面３４ａ、第５テーパ面１５ｂ）とする構成としているが、このような傾斜面を設けない構成であってもかまわない。

【0066】

さらにまた、接合部材の位置、柱２や梁３の本数や形状、柱２の地面Ｇに対する設置構造などの構成については、既設建物Ｐの形状、建てる柱梁鉄骨構造の形状などの条件に応じて任意に設定することができる。
また、本実施の形態では屋根材４、パネル材６、膜材７、膜材押さえ梁８を設けているが、これらは他の部材、構成に変更することも可能であり、また省略してもよい。

【0067】

また、本実施の形態の柱梁鉄骨構造１は、既設建物Ｐを覆うように設ける場合を対象としているが、このような適用形態に制限されることはなく、既設建物Ｐが無い場所に柱梁鉄骨構造を適用することも勿論可能であり、また、屋外であることに限らず、例えば大空間を有する施設（ドーム型建築物など）内で柱梁鉄骨構造を建てるような場合にも適用することが可能である。

【0068】

また、本実施の形態では接合部材１０の本体部１１から上下一対の梁連結部１２Ａ、１２Ｂを突出させた構成としているが、上下一対であることに限定されることはなく、３つ以上の梁連結部を設ける構成としても良い。例えば、本実施の形態の梁３における４本の主軸材３１のそれぞれに対応する４本の梁連結部を設ける構成であってもかまわない。

【0069】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１ 柱梁鉄骨構造
２、２Ａ〜２Ｄ 柱
３、３Ａ〜３Ｄ 梁
４ 屋根材
５ 柱支持部材
６ パネル材
７ 膜材
８ 膜材押さえ梁
１０、１０Ａ 接合部材
１１ 本体部
１２、１２Ａ、１２Ｂ 梁連結部（第４接合端部）
１３ 第２嵌合中空部（嵌合凹部）
１３ａ 第３テーパ面（凹部側テーパ面）
１４ 張出し部
１５、１５Ａ、１５Ｂ 凸状部（嵌合凸部）
１５ｂ 第５テーパ面（凸部側テーパ面）
１６、１６Ａ、１６Ｂ 支持材
２３ 第１嵌合突出部（嵌合凸部、第１接合端部）
２４ 第１嵌合中空部（嵌合凹部）
２４ａ 第２テーパ面（凹部側テーパ面）
２５ 突出本体
２５ａ 第１テーパ面（凸部側テーパ面）
２６ 差し込み端部
２７ 開口部（嵌合凹部）
３３ 接合端部（第３接合端部）
３４Ａ、３４Ｂ 開口穴（嵌合凹部）
３４ａ 第４テーパ面（凹部側テーパ面）
３５ 火打ち梁
５３ 第２嵌合突出部（嵌合凸部）
Ｋ クレーン
Ｐ 既設建物
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２ 接合部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】