特許 7503396 架構構造

(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】

(24)【登録日】2024-06-12

(45)【発行日】2024-06-20

(54)【発明の名称】架構構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/30 20060101AFI20240613BHJP

   E04B 1/94 20060101ALI20240613BHJP

【ＦＩ】

E04B1/30 Z

E04B1/94 M

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020031541

(22)【出願日】2020-02-27

(65)【公開番号】P2021134561

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宇佐美 徹

(72)【発明者】

【氏名】栗原 嵩明

(72)【発明者】

【氏名】梅津 佳奈子

(72)【発明者】

【氏名】岡▲崎▼ 智仁

(72)【発明者】

【氏名】花井 厚周

(72)【発明者】

【氏名】梁田 真史

【審査官】須永 聡

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１３００２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４４５１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／３０

Ｅ０４Ｂ １／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スラブから鉛直荷重を受ける不燃性の第一柱梁架構と、
前記第一柱梁架構の外面を覆い、前記第一柱梁架構よりも水平剛性が大きい木質の第二柱梁架構と、
を備え、
前記第一柱梁架構は、上面が前記スラブに接合された第一梁と、前記第一梁が接合された第一柱と、で構成され、
前記第二柱梁架構は、前記第一梁の側部を覆い前記スラブとの間に第一隙間が形成された外側部と前記外側部の下端部に接合され前記第一梁の底下面との間に第二隙間が形成された底下部とを有する断面Ｕ字形状の第二梁と、前記スラブが側面に接する部位を有し前記第一柱との間に隙間が形成されるように前記第一柱の外周部を覆い前記第一梁が貫通し前記第二梁が接合された筒状の第二柱と、で構成されている、
架構構造。

【請求項2】

前記第一隙間及び前記第二隙間には、構造的に絶縁する絶縁材が設けられている、
請求項１に記載の架構構造。

【請求項3】

前記絶縁材は、発砲スチロール材又はウレタンスポンジである、
請求項２に記載の架構構造。

【請求項4】

前記第一柱梁架構は、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート及び鉄骨のいずれかで構成されている、
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の架構構造。

【請求項5】

前記第二柱梁架構には、方杖が設けられている、
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の架構構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、架構構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、建築物を支える柱や梁に用いる耐火性構造部材に関する技術が開示されている。この先行技術では、荷重を受ける柱状の芯材と、芯材の外周部を長手方向に沿って覆う鞘材と、を備えている。そして、鞘材が角筒状に一体成形され且つ難燃化処理が施された木材から成ると共に角筒状の鞘材の内周部に芯材の外周部が嵌合している

【0003】

特許文献２には、木材と金属部材のアンボンド合成軸力部材に関する技術が開示されている。この先行技術では、金属部材の座屈を防止する位置に木材がアンボンド状態に合成されて成り、木材の端部から突き出された金属部材の両端部が軸力の入力部として構成されている。

【0004】

特許文献３には、鉄骨コンクリートおよびその周囲を覆う木製パネルからなる木質ハイブリッド柱と鉄骨梁とを接合してなる柱梁接合構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、木製パネルは、柱と梁の接合部において鉄骨梁に直接接触しないように配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許６４６９９２５号

【文献】特許３６６１０５９号

【文献】特開２０１９－４４５１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

芯材が可燃性の木質の構造材で構成された柱梁架構は、木質の芯材が主に長期荷重を負担している。このため、鉄筋コンクリート等で構成された構造材よりも部材断面を大きくする必要がある。

【0007】

また、火災時には、長期荷重を負担する可燃性の木質の芯材を火災の熱から守るため、木質の燃代層等で構成された芯材を被覆する被覆材の厚みを十分確保する必要がある。

【0008】

よって、芯材が木質の構造材で構成された柱梁架構は、鉄筋コンクリート等の構造材で構成された架構よりも部材面積が大きくなる。

【0009】

本発明は、上記事実に鑑み、長期荷重を木質の構造材が負担する柱梁架構と比較し、柱梁架構の部材断面を小さくすることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0010】

第一態様は、スラブから鉛直荷重を受ける不燃性の第一柱梁架構と、前記第一柱梁架構の外面を覆い、前記第一柱梁架構よりも水平剛性が大きく、前記第一柱梁架構及び前記スラブと構造的に絶縁されて設けられた木質の第二柱梁架構と、を備えた架構構造である。

【0011】

第一態様の架構構造では、不燃性の第一柱梁架構が木質の第二柱梁架構で覆われているので、木造の建物として意匠性が向上する。不燃の第一柱梁架構はスラブからの鉛直荷重を受ける、すなわち第一柱梁架構は長期荷重を負担する。木質の第二柱梁架構は、第一柱梁架構及びスラブと構造的に絶縁されているので、スラブからの鉛直荷重を受けない又は殆ど受けない、すなわち第二柱梁架構は長期荷重を負担しない又は殆ど負担しない。

【0012】

一方、水平剛性が高い木質の第二柱梁架構が地震時荷重を主に負担し、水平剛性が低く第二柱梁架構と構造的に絶縁された不燃性の第一柱梁架構は地震時荷重の負担が少ない。

【0013】

このように、不燃性の第一柱梁架構が長期荷重を主に負担し、木質の第二柱梁架構が地震時荷重を主に負担する。また、火災時において、仮に木質の第二柱梁架構が燃焼し消失しても、不燃性の第一柱梁架構は燃え残り自立する。

【0014】

したがって、第一柱梁架構は長期荷重を負担可能な部材断面を有していればよく、第二柱梁架構は地震時荷重を負担可能な部材断面を有していればよいので、効率的な部材断面とすることができる。よって、長期荷重を木質の構造材が負担する場合と比較し、柱梁架構の部材断面を小さくできる。

【0015】

第二態様は、前記第二柱梁架構は、前記第一柱梁架構及び前記スラブとの間に隙間又は絶縁材を設けることで両者と構造的に絶縁されている、第一態様に記載の架構構造である。

【0016】

第二態様の架構構造では、第二柱梁架構と第一柱梁架構及びスラブとの間に隙間又は絶縁材を設けることで、第二柱梁架構と、第一柱梁架構及びスラブとが構造的に容易に絶縁される。

【0017】

第三態様は、前記第一柱梁架構は、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート及び鉄骨のいずれかで構成されている、第一態様又は第二態様に記載の架構構造である。

【0018】

第三態様の架構構造では、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート及び鉄骨は、木質材よりも圧縮力に対する性能に優れる。よって、長期荷重を負担する不燃性の第一柱梁架構を鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート及び鉄骨のいずれかで構成することで、更に柱梁架構の部材断面を小さくできる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、長期荷重を木質の構造材が負担する柱梁架構と比較し、柱梁架構の部材断面を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】建物の架構を構成する第一柱梁架構の斜視図である。

【図2】建物の架構を構成する第二柱梁架構の斜視図である。

【図3】建物を構成する架構及びスラブの斜視図である。

【図4】建物の架構を構成する第一柱梁架構の仕口部及びその近傍を一部断面で示す斜視図である。

【図5】建物の架構を構成する第二柱梁架構の仕口部及びその近傍を一部断面で示す斜視図である。

【図6】建物を構成する架構の仕口部及びその近傍を一部断面で示す斜視図である。

【図7】図６にスラブを図示した斜視図である。

【図8】建物の架構を構成する柱の水平断面図である。

【図9】建物の架構を構成する梁及びスラブのＹ方向に沿った垂直断面図である。

【図10】第一変形例の架構及びスラブの斜視図である。

【図11】第二変形例の架構を構成する梁及びスラブのＹ方向に沿った垂直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

＜実施形態＞
本発明の一実施形態の架構構造について説明する。なお、鉛直方向をＺ方向とし、鉛直方向と直交する水平方向の互いに直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とする。

【0022】

［構成］
先ず、本実施形態の架構構造が適用された建物の架構の構成について説明する。

【0023】

図３に示す建物１０の架構１２は、柱２０（図８参照）と梁３０（図９参照）とで構成されている。この架構１２の架構構造１４は、鉄筋コンクリート造で不燃性の第一柱梁架構１００（図１、図４及び図６参照）と、木質の第二柱梁架構２００（図２、図５及び図６参照）と、で構成されている。

【0024】

図６に示すように、木質の第二柱梁架構２００（図２及び図５参照）は、第一柱梁架構１００の外面１０２（図１及び図４参照）を覆い、第一柱梁架構１００よりも水平剛性が大きく、第一柱梁架構１００及び後述するスラブ５０（図３、図７及び図９）と構造的に絶縁されている。

【0025】

なお、本実施形態における第二柱梁架構２００と第一柱梁架構１００との水平剛性比は、１０対１程度であるが、これに限定されるものではない。

【0026】

図１、図４及び図６に示すように、第一柱梁架構１００は、鉄筋コンクリート造の第一柱１２０（図８参照）と第一梁１３０（図９参照）とで構成されている。

【0027】

図２、図５及び図６に示すように、第二柱梁架構２００は、木質の第二柱２２０（図８参照）と第二梁２３０（図９参照）とで構成されている。本実施形態における木質の第二柱２２０と第二梁２３０とは、第二柱２２０と第二梁２３０とに跨って埋設した図示していないプレートとドリフトピンとで接合されているが、これに限定されるものではない。

【0028】

なお、本実施形態においては、木質の第二柱梁架構２００（木質の第二柱２２０及び第二梁２３０）を構成する木材は、難燃化処理及び不燃化処理は成されていないが、難燃化処理又は不燃化処理が成されていてもよい。

【0029】

また、本実施形態の木質の第二柱梁架構２００（木質の第二柱２２０及び第二梁２３０）を構成する木材は、無垢材、集成材、単板積層材及び直交集成板等を用いることができる。

【0030】

図６及び図８に示すように、柱２０は、芯材を構成する鉄筋コンクリート造の前述の第一柱１２０と、第一柱１２０の外周面１２２（図１及び図４参照）を覆う木質の前述の第二柱２２０と、で構成されている。そして、第一柱１２０の外周面１２２（図１及び図４参照）と第二柱２２０の内周面２２２（図２及び図５参照）との間は隙間２５２が形成され、その隙間２５２には、絶縁材の一例としての発砲スチロール材２５０が設けられている。これにより、柱２０における第一柱１２０と第二柱２２０とが構造的に絶縁され、両者は一体性を持っていない。

【0031】

図６及び図９に示すように、梁３０は、芯材を構成する前述の鉄筋コンクリート造の第一梁１３０と、第一梁１３０の外側面１３１（図４も参照）及び底下面１３２（図４も参照）を覆う前述の木質の第二梁２３０（図５も参照）と、で構成されている。第二梁２３０は、上側が開口した溝形状となっている（図５も参照）。

【0032】

第一梁１３０の外側面１３１と第二梁２３０の内側面２３１（図５参照）とは非接合状態で接触している。しかし、第一梁１３０の底下面１３２と第二梁２３０の底上面２３２（図５参照）との間は隙間２６２が形成され、その隙間２６２には絶縁材の一例としての発砲スチロール材２６０が設けられている。これにより、梁３０における第一梁１３０と第二梁２３０とが構造的に絶縁され、両者は一体性を持っていない。

【0033】

なお、第一柱１２０と第一梁１３０との接合及び第二柱２２０と第二梁２３０との接合は、どのような接合構造であってもよい、例えば、ピン接合、半剛接合及び剛接合のいずれの接合構造であってもよい。

【0034】

図３、図７及び図９に示すように、建物１０の架構１２の梁３０の上には、鉄筋コンクリート造のスラブ５０が設けられている。

【0035】

図７及び図９に示すように、スラブ５０は、鉄筋コンクリート造の第一梁１３０の上面１３３と接合されている。しかし、スラブ５０は、木質の第二梁２３０の上面２３３との間は隙間２７２が形成され、その隙間２７２には絶縁材の一例としての発砲スチロール材２７０が設けられている。これにより、梁３０を構成する鉄筋コンクリート造の第一梁１３０はスラブ５０の荷重を受け、梁３０を構成する木質の第二梁２３０はスラブ５０と構造的に絶縁され、両者は一体性を持っていない。

【0036】

なお、スラブ５０は、鉄筋コンクリート造に特定されない。スラブ５０は、例えば、軽量気泡コンクリートパネル及び木質板材等で構成されていてもよい。

【0037】

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0038】

建物１０の架構１２は、不燃性の第一柱梁架構１００が木質の第二柱梁架構２００で覆われているので、木造の建物１０として意匠性が向上する。

【0039】

また、不燃の第一柱梁架構１００はスラブ５０からの鉛直荷重を受ける、すなわち第一柱梁架構１００は長期荷重を負担する。

【0040】

しかし、木質の第二柱梁架構２００は、第一柱梁架構１００及びスラブ５０と構造的に絶縁されているので、スラブ５０からの鉛直荷重を受けない又は殆ど受けない、すなわち第二柱梁架構２００は長期荷重を負担しない又は殆ど負担しない。

【0041】

なお、第二柱梁架構２００を構成する第二梁２３０の上面１３３とスラブ５０との隙間２７２を十分に確保することで、スラブ５０からの鉛直荷重を受けない又は殆ど受けないようにできる。また、スラブ５０からの鉛直荷重を受けない又は殆ど受けないようにできる隙間２７２は、スラブ５０の撓みを計算することで求めることができる。

【0042】

一方、水平剛性が高い木質の第二柱梁架構２００が地震時荷重を主に負担し、水平剛性が小さく第二柱梁架構２００と構造的に絶縁された不燃性の第一柱梁架構１００は地震時荷重の負担が少ない。

【0043】

ここで、第二柱梁架構２００と第一柱梁架構１００とがそれぞれ負担する地震荷重は、基本的には水平剛性比となる。本実施形態では、第二柱梁架構２００と第一柱梁架構１００との水平剛性比は１０対１程度であるので、第二柱梁架構２００と第一柱梁架構１００とが負担する地震荷重比も１０対１程度になる。

【0044】

なお、第二柱梁架構２００と第一柱梁架構１００とがそれぞれ負担する地震荷重は、水平剛性比のみで決定されるものではない。例えば、第一柱１２０と第一梁１３０との接合構造及び第二柱２２０と第二梁２３０との接合構造、例えば、ピン接合、半剛接合及び剛接合等によっても影響を受ける。

【0045】

このように、不燃性の第一柱梁架構１００が長期荷重を主に負担し、木質の第二柱梁架構２００が地震時荷重を主に負担する。また、火災時において、仮に木質の第二柱梁架構２００が燃焼し消失しても、不燃性の第一柱梁架構１００は燃え残り、建物１０は自立する。

【0046】

したがって、第一柱梁架構１００は長期荷重を負担可能な部材断面を有していればよい。言い換えると、第一柱１２０及び第一梁１３０は長期荷重を負担可能な部材断面を有していればよい。

【0047】

一方、第二柱梁架構２００は地震時荷重を負担可能な部材断面を有していていればよい。言い換えると、第二柱２２０及び第二梁２３０は地震時荷重を負担可能な部材断面を有していていればよい。

【0048】

したがって、第一柱梁架構１００及び第二柱梁架構２００は、言い換えると、第一柱１２０、第一梁１３０、第二柱２２０及び第二梁２３０は、それぞれ効率的な部材断面とすることができ、長期荷重を芯材が可燃性の木質の構造材が負担する場合と比較し、架構１２の部材断面、すなわち柱２０及び梁３０の部材断面を小さくできる。

【0049】

また、第一柱梁架構１００を構成する第一柱１２０及び第一梁１３０は、木質材よりも圧縮力に対する性能に優れる鉄筋コンクリートで構成されているので、長期荷重を負担する第一柱梁架構１００の部材断面を小さくできる。

【0050】

また、第二柱梁架構２００と、第一柱梁架構１００及びスラブ５０との間の隙間２５２、２６２、２７２に発砲スチロール材２５０、２６０、２７０を設けることで、第二柱梁架構２００と、第一柱梁架構１００及びスラブ５０とを容易に構造的に絶縁することができる。

【0051】

［変形例］
次に、本実施形態の変形例について説明する。

【0052】

（第一変形例）
図１０に示す第一変形例の架構１３の架構構造１５では、第二柱梁架構２００に方杖２８０が設けられている。具体的は、架構構造１５を構成する第二柱２２０と第二梁２３０との仕口部の近傍に両者に接合された方杖２８０が設けられている。

【0053】

このように、第二柱梁架構２００に方杖２８０を設けることで、第二柱梁架構２００の水平剛性が高くなる。よって、部材断面を抑制しつつ、第二柱梁架構２００が負担可能な地震時荷重を大きくできる。

【0054】

（第二変形例）
図１１に示す第二変形例の架構１７の架構構造１９では、第一柱梁架構１０１を構成する第一梁３３０は、鉄骨、本変形例ではＨ形鋼で構成されている。なお、第一柱梁架構１０１を構成する第一柱１２０（図１参照）は鉄筋コンクリート造である。

【0055】

架構１７を構成する梁３１は、前述のＨ形鋼で構成された第一梁３３０と、木質の第二梁２３０と、梁側部３５０と、で構成されている。

【0056】

Ｈ形鋼で構成された第一梁３３０は、上側のフランジ３３２の上面３３３でスラブ５０の荷重を支持している。なお、第一梁３３０の上側のフランジ３３２の上面３３３に、スラブ５０に埋設するスタッド等が設けられていてもよい。

【0057】

また、第一梁３３０の下側のフランジ３３２の下面３３１と第二梁２３０の底上面２３２との間は隙間２６２が形成され、その隙間２６２には絶縁材の一例としての発砲スチロール材２６０が設けられている。

【0058】

梁側部３５０は、Ｈ形鋼で構成された第一梁３３０のウエブ３３４の両側で上下のフランジ３３２間に設けられ、コンクリート、セメント、モルタル、石こう、石こうボード、ケイカル板及びロックウール等の耐熱材で構成されている。

【0059】

このように、第一梁３３０のウエブ３３４の両側で上下のフランジ３３２間に耐熱材で構成された梁側部３５０を設けることで、Ｈ形鋼で構成された第一梁３３０の耐火性能が向上する。

【0060】

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0061】

例えば、上記実施形態では、不燃性の第一柱梁架構１００は、鉄筋コンクリート造であったが、これに限定されない。鉄骨鉄筋コンクリート造又は鉄骨造であってもよい。あるいは、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート及び鉄骨鉄筋コンクリート以外の不燃材で構成されていてもよい。別の観点から説明すると、第一柱梁架構１００は、不燃性と鉛直荷重の支持を担保できる範囲において、別の材料で代替してもよい。また、第一柱と第一梁とが異なる材質で構成されていてもよい。なお、前述の第二変形例は、第一柱と第一梁とが異なる材質で構成されている例である。

【0062】

ここで、第一柱梁架構１００を構成する第一柱及び第一梁の少なくとも一方が、鉄骨材で構成されている場合、鉄骨材には耐火被覆等が必要な場合がある。なお、前述の第二変形例の梁側部３５０は、耐火被覆として機能する。

【0063】

また、例えば、上記実施形態では、第二柱梁架構２００と、第一柱梁架構１００及びスラブ５０との間の隙間２５２、２６２、２７２に発砲スチロール材２５０、２６０、２７０を設けることで、第二柱梁架構２００と、第一柱梁架構１００及びスラブ５０とを構造的に絶縁したたが、これに限定されない。発砲スチロール材２５０、２６０、２７０以外の絶縁材、例えば、ウレタンスポンジ等であってもよい。

【0064】

また、第二柱梁架構２００と、第一柱梁架構１００及びスラブ５０との間に隙間２５２、２６２、２７２のみを設けて、第二柱梁架構２００と第一柱梁架構１００及びスラブ５０とを構造的に絶縁してもよい。要は、第二柱梁架構２００と、第一柱梁架構１００及びスラブ５０との間で、荷重の伝達が行われない又は殆ど行われない構造であればよい。

【0065】

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。実施形態及び変形例等は、適宜、組み合わされて実施可能である。

【符号の説明】

【0066】

１０ 建物
１２ 架構
１３ 架構
１４ 架構構造
１５ 架構構造
１７ 架構
１９ 架構構造
２０ 柱
３０ 梁
３１ 梁
５０ スラブ
１００ 第一柱梁架構
１０１ 第一柱梁架構
１０２ 外面
１２０ 第一柱
１３０ 第一梁
２００ 第二柱梁架構
２２０ 第二柱
２３０ 第二梁
２５０ 発砲スチロール材（絶縁材の一例）
２５２ 隙間
２６０ 発砲スチロール材（絶縁材の一例）
２６２ 隙間
２７０ 発砲スチロール材（絶縁材の一例）
２７２ 隙間
２８０ 方杖
３３０ 第一梁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】