特許 7629789 柱部材の支持構造

(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】2025-02-05

(45)【発行日】2025-02-14

(54)【発明の名称】柱部材の支持構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20250206BHJP

   E04B 1/18 20060101ALI20250206BHJP

【ＦＩ】

E04B1/58 507N

E04B1/18 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021068556

(22)【出願日】2021-04-14

(65)【公開番号】P2022163550

(43)【公開日】2022-10-26

【審査請求日】2024-02-05

(73)【特許権者】

【識別番号】303057365

【氏名又は名称】株式会社安藤・間

(74)【代理人】

【識別番号】100098246

【弁理士】

【氏名又は名称】砂場 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100208269

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 雅士

(72)【発明者】

【氏名】麻生 直木

(72)【発明者】

【氏名】渡慶次 明

(72)【発明者】

【氏名】栗田 博

(72)【発明者】

【氏名】森下 貴博

【審査官】土屋 保光

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０３１００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３４００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７３４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２５７４５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－２９９７１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／３８ － １／６１

Ｅ０４Ｂ １／００ － １／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱部材の上下端が第１および第２の梁部材で支持されたラーメン構造体の柱部材の支持構造であって、
前記第１および第２の梁部材は、前記柱部材の支持面に、曲面状の第１および第２の凸状支持部を有し、
前記柱部材は、上下端に前記第１および第２の凸状支持部に対して摺接しつつ回動可能な第１および第２の凹状受け部を有し、
前記第１の梁部材の第１の凸状支持部と前記柱部材の第１の凹状受け部との間と、前記第２の梁部材の第２の凸状支持部と前記柱部材の第２の凹状受け部との間とにそれぞれピン接合が形成された
ことを特徴とする柱部材の支持構造。

【請求項2】

前記柱部材は、上下端が、前記第１および第２の凹状受け部から突出して前記第１および第２の凸状支持部に形成された挿通孔に挿通、遊嵌される変位制御ロッドを有する請求項１に記載の柱部材の支持構造。

【請求項3】

前記変位制御ロッドは、前記第１および第２の凸状支持部内に挿通、遊嵌された上下端部がナット保持された請求項２に記載の柱部材の支持構造。

【請求項4】

前記第１および第２の凸状支持部は、凸曲面状に加工された鋼板からなり、
前記鋼板の凸曲面で囲まれた空間に補強材が充填された請求項１から３のいずれか１項に記載の柱部材の支持構造。

【請求項5】

前記第１および第２の凹状受け部の曲率は、前記第１および第２の凸状支持部の曲率より小さい曲面である請求項１から４のいずれか１項に記載の柱部材の支持構造。

【請求項6】

前記第１および第２の凹状受け部の窪み量は、前記第１および第２の凸状支持部の突出量の１／２以上である請求項１から５のいずれか１項に記載の柱部材の支持構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建築物の構築における柱部材の支持構造に係り、特に、断面の小さい細柱部材を横架材としての梁部材に支持させる際の支持構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ラーメン架構からなる構造物において、柱の一部に断面の小さい細柱を採用したい場合がある。ところが、細柱は通常のラーメン架構の柱部材に比べ地震力などの水平力に対して早期に降伏するため、免震構造等のように、地震時においても架構自体の変形の小さい場合にしか採用できない。また、鉄筋コンクリート柱の一部に断面の小さい鉄骨柱を設けたい場合でも、クリープにより鉛直方向の変形が大きくなる可能性があり、鉄骨柱の採用は難しい。

【0003】

特許文献１には、免震建物に連なる下屋、庇、小屋根等の突出部分を支持する断面の小さい支柱と支柱の支持構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－２９９７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された支柱は、建物から突出した部分を支持するための支柱であり、ピン構造としての支持構造を有するが、ラーメン架構からなる建物等の上下層の梁部材間に立設された柱部材でないため、梁部材に対する柱部材の支持構造としての力学的な性状は想定していない。

【0006】

そこで、本発明の目的は、ラーメン架構からなる建物等において、断面の小さい柱部材の上下端を、梁部材に対してピン支持に近い性状で支持させるようにした柱部材の支持構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、柱部材の上下端が第１および第２の梁部材で支持されたラーメン構造体の柱部材の支持構造であって、前記第１および第２の梁部材は、前記柱部材の支持面に、曲面状の第１および第２の凸状支持部を有し、前記柱部材は、上下端に前記第１および第２の凸状支持部に対して摺接しつつ回動可能な第１および第２の凹状受け部を有し、前記第１の梁部材の第１の凸状支持部と前記柱部材の第１の凹状受け部との間と、前記第２の梁部材の第２の凸状支持部と前記柱部材の第２の凹状受け部との間とにそれぞれピン接合が形成されたことを特徴とする。

【0008】

前記柱部材は、上下端が、前記第１および第２の凹状受け部から突出して前記第１および第２の凸状支持部に形成された挿通孔に挿通、遊嵌される変位制御ロッドを有することが好ましい。

【0009】

前記変位制御ロッドは、前記第１および第２の凸状支持部内に挿通、遊嵌された上下端部がナット保持されたことが好ましい。

【0010】

前記第１および第２の凸状支持部は、凸曲面状に加工された鋼板からなり、前記鋼板の凸曲面で囲まれた空間に補強材が充填されることが好ましい。

【0011】

前記第１および第２の凹状受け部の曲率は、前記第１および第２の凸状支持部の曲率より小さい曲面であることが好ましい。

【0012】

前記第１および第２の凹状受け部の窪み量は、前記第１および第２の凸状支持部の突出量の１／２以上であることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ラーメン架構の構造を補強するのに好適な柱部材の支持構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係る柱部材の支持構造を示す縦断面図である。

【図2】図１のII部を拡大した拡大縦断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る柱部材の支持構造を示す縦断面図である。

【図4】梁部材に取り付けられた凸状支持部の凸部と梁との間の空間にコンクリートが充填された状態を示す拡大縦断面図である。

【図5】各図は、凸状支持部の突出量と凹状受け部の窪み量、凸状支持部の曲面の曲率、と凹状受け部の曲面の曲率の関係を示した図である。

【図6】各図は、本発明に係る柱部材に使用される各種の柱構造を示す図である。

【図7】各図は、本発明に係る支持構造の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の柱部材の支持構造について、以下、添付図面を参照して説明する。なお、同一の構成要素には、同一の符号を付す。

【0016】

［第１実施形態］
図１、図２は、本発明の第１実施形態の柱部材の支持構造による鉄骨梁と鉄筋コンクリート柱との支持状態（図１）および図１の支持部IIの拡大図（図２）を示している。

【0017】

本発明の柱部材の支持構造１は、上下端に凹状受け部３０，３０を有する鉄筋コンクリート柱部材１０（以下、柱部材１０とする。）と、凹状受け部３０，３０と対向し、ナット３６を収容する凹状受け部３０，３０が取り付けられた鉄骨梁部材２０（２０Ａ，２０Ｂ）（以下、梁部材２０（２０Ａ，２０Ｂ））とを有する構造からなる。図１に示すように、柱部材１０は、柱部材１０内部の中央には、主筋１２の１つとして配筋され、上下端部にナット３６がを取り付けられた変位制御ロッド１３が上下端の凹状受け部３０，３０から突出している。梁部材２０Ａ，２０Ｂには、凹状受け部３０，３０と対向し、ナット３６を収容する凸状支持部４０，４０が取り付けられている。凹状受け部３０，３０が凸状支持部４０，４０で支持された柱梁接合部Ｊ１，Ｊ２によって、柱部材１０が梁部材２０Ａ，２０Ｂに支持されている。柱部材１０は、水平力が作用した際に、凹状受け部３０，３０がは凸状支持部４０，４０に対して摺接および回動し、水平変位量ｄの水平変位が生じる。なお、梁部材２０Ａ，２０Ｂは、柱部材１０が立設、支持される前に、図示しない他の２本の鉄筋コンクリート柱と接合、支持されることにより、ラーメン架構を構成している。

【0018】

柱部材１０を構成する柱本体１１は、主筋１２、フープ筋１４が縦横配筋されたプレキャストコンクリート製の細柱で、断面中央には変位制御ロッド１３が柱の全高を貫通するように埋設されている。変位制御ロッド１３は、水平力作用時に梁部材２０の極端なずれに対して柱部材１０が外れるのを防止する役割を果たす。変位制御ロッド１３の上下端には抜け防止のためにナット３６が取り付けられている。なお、柱断面は角形の他、円形柱等適当な断面形とすることができる。

【0019】

柱本体１１の上下端には、凹状受け部３０を構成する椀状の凹部１５が形成されており、凹部１５には、最深部に変位制御ロッド１３がナット３６を取付可能な長さだけ突出している。ナット３６は公知のナットであって、対角距離（外形寸法）が凸状支持部４０の後述する挿通孔４４の径よりも大きく、ネジピッチは、変位制御ロッド１３に用いられているネジ鉄筋の節のネジピッチと等しい。これにより、柱部材１０が上下端を支持された状態で水平変位した際に、凸状支持部４０が凹状受け部３０から外れることを抑制することができる。変位制御ロッド１３は、ネジ鉄筋以外に、両端にねじ切りされた丸鋼等を使用することもできる。所定の定着長が確保できれば、柱本体１１全長を貫通する長さを要しない。たとえばロッド端部に作用する引き抜き力に抵抗可能な長さのロッドを、柱部材１０の上下端にそれぞれ埋設、固定させてもよい。柱部材１０の想定水平変位が小さい場合には変位制御ロッドを設けないでよい場合もある。

【0020】

梁部材２０（２０Ａ，２０Ｂ）は、公知の鋼製梁であり、本実施形態ではＨ形鋼（たとえばＨ－７００×３００）が用いられている。梁部材２０Ａには、フランジ２１の上面に凸状支持部４０が取り付けられ、梁部材２０Ｂには、フランジ２３の下面に凸状支持部４０が取り付けられている。梁部材２０Ａ上には、凸状支持部４０の配置位置およびラーメン架構を構成する図示しない鉄筋コンクリート柱の配置位置を除いて、所定の配筋および厚さを有する鉄筋コンクリート造の床スラブ６０が打設され、柱部材の周囲の床スラブ６０が打設されない範囲には、作用した水平力により柱部材１０が傾いた際に生じる水平変位量ｄ以上のクリアランスＶを確保するように、シール部柱脚カバー７０が形成されている。このシール部７０は、柱部材１０の変位に追従して変形することができる。取り付けられる。柱脚カバー７０と柱部材１０との間には、この位置で作用した水平力により柱部材１０が傾いた際に生じる水平変位量ｄ以上のクリアランスＶが形成されている。

【0021】

凸状支持部４０は、鋼板４１を凸曲面状にプレス成形した加工鋼板４１で、凹状受け部３０の凹部１４の曲率と略等しい曲率の曲面からなる凸部４３が平らな基部４２の中央から突出している。この加工鋼板４１は、あらかじめの凸部４３が柱部材１０の凹状受け部３０の凹部１４に嵌めあわされた状態で柱部材１０側に仮取り付けされている。このため、柱部材１０を梁部材４０、４０に建て込む際に生じる施工誤差による隙間調整を容易に行える。また、柱の建て込み後に隙間にモルタル充填することで柱の軸力伝達を確実にすることができる。また、隙間にモルタル充填するタイミングを調整することにより、柱に導入する軸力を適宜調整することができる。また、凸状支持部４０の凸部４３の頂部には、挿通孔４４が形成されている。挿通孔４４には変位制御ロッド１３が空間Ｓに向けて挿通、遊嵌された後、変位制御ロッド１３の両端部にナット３６が螺着され、柱部材１０が凸状支持部４０に関して回動可能に支持される。挿通孔４３の径は、変位制御ロッド１３の径よりも大きく、柱部材１０の摺動許容距離ｄの２倍に等しく、ナット３６の外径よりも小さい。また、基部４２には取付ボルト４６を挿通するための取付孔４５が形成されている。凸状支持部４０は、柱部材１０とともに、取付ボルト４６およびナット４７を介して、梁部材２０Ａ，２０Ｂの所定の位置に形成された挿通孔２５に取り付けられ、柱部材１０は、梁部材２０Ａ，２０Ｂ間を接合し、柱部材１０の上下端の凹状受け部３０が凸状支持部４０に対して摺接および回動するに摺動可能に立設される。

【0022】

柱部材の支持構造を構成する柱梁接合部Ｊ１は、凹状受け部３０、凹状受け部３０上に突出した変位制御ロッド１３、変位制御ロッド１３の端部に螺着されたナット３６および凹状受け部３０に対向して配置された凸状支持部４０によって構成されている。また、柱梁接合部Ｊ２は、凹状受け部３０、凹状受け部３０下に突出した変位制御ロッド１３、変位制御ロッド１３の端部に螺着されたナット３６および凹状受け部３０上に対向して配置された凸状支持部４０によって構成されている。従って、柱部材１０が水平力を受けて傾くように水平変位した場合には、柱梁接合部Ｊ１、Ｊ２によって柱部材１０が梁部材２０Ａ，２０Ｂ間で水平変位量距離ｄだけ水平移動するように、凹状受け部３０が凸状支持部４０に対して接触する部位において摺接および回動する。

【0023】

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態の柱部材の支持構造による鉄筋コンクリート柱の支持状態を示している。柱部材の支持構造２は、凸状支持部４０，４０が取り付けられた梁が鉄筋コンクリート梁部材５０（５０Ａ，５０Ｂ）（以下、ＲＣ梁部材５０（５０Ａ，５０Ｂ））である点が第１実施形態と異なっている。

【0024】

柱部材１０は、第１実施形態のものと同じである。ＲＣ梁部材５０Ａ，５０Ｂは、図示しない主筋およびあばら筋が所定の間隔で縦横に配筋されている。ＲＣ梁部材５０Ａには、上面に凸状支持部４０が取り付けられ、ＲＣ梁部材５０Ｂには、下面に凸状支持部４０が取り付けられている。

【0025】

ＲＣ梁部材５０Ａ，５０Ｂには、上面あるいは梁上面と同一の高さに、図示しない所定の配筋および厚さを有する鉄筋コンクリート造の床スラブ６０が打設される。ＲＣ梁部材５０Ａの上部および床スラブ６０には、凸状支持部４０ＡをＲＣ梁部材５０Ａに取り付けるための袋ナットアンカー４８を形成するための孔が穿孔される。また、ＲＣ梁部材５０Ｂの下部にも、凸状支持部４０ＡをＲＣ梁部材５０Ｂに取り付けるための袋ナットアンカー４８を形成するための孔が穿孔される。

【0026】

凸状支持部４０Ａは、取付孔４５および袋ナットアンカー４８にボルト４９を取り付けることにより、ＲＣ梁部材５０Ａ，５０Ｂに取り付けられる。あらかじめの凸部４３が柱部材１０の凹状受け部３０の凹部１４に嵌めあわされた状態で柱部材１０側に仮取り付けされている。この実施形態においても、柱部材１０を梁部材５１あるいは床スラブ６０上に建て込む際に生じる施工誤差による隙間調整を容易に行え、柱の建て込み後に隙間にモルタル充填することで柱の軸力伝達を確実にすることができる。

【0027】

柱部材の支持構造を構成する柱梁接合部Ｊ３は、凹状受け部３０、凹状受け部３０上に突出した変位制御ロッド１３、変位制御ロッド１３の端部に螺着されたナット３６および凹状受け部３０に対向して配置された凸状支持部４０Ａによって構成されている。また、柱梁接合部Ｊ４は、凹状受け部３０、凹状受け部３０下に突出した変位制御ロッド１３、変位制御ロッド１３の端部に螺着されたナット３６および凹状受け部３０上に対向して配置された凸状支持部４０Ａによって構成されている。従って、柱部材１０が水平変形を受けた場合には、柱梁接合部Ｊ３、Ｊ４によって、柱部材１０がＲＣ梁部材５０Ａ，５０Ｂ間で水平方向に摺動許容距離ｄだけ摺動および回転が可能である。従って、柱部材１０が水平力を受けて傾くように水平変位した場合には、柱梁接合部Ｊ３、Ｊ４によって柱部材１０がＲＣ梁部材５０Ａ，５０Ｂ間で水平変位量距離ｄだけ水平移動するように、凹状受け部３０が凸状支持部４０に対して接触する部位において摺接および回動する。

【0028】

以上、第１および第２実施形態によると、ラーメン構造体を構成する梁部材２０，２０（５０，５０）に取り付けられた凸状支持部４０，４０（４０Ａ，４０Ａ）に、凸状支持部４０，４０（４０Ａ，４０Ａ）と摺接して回動摺動可能に支持された凹状受け部３０，３０が柱部材１０の上下端に形成されているため、柱部材１０は水平変形を受けても、柱部材１０が水平方向に変位摺動することにより曲げモーメントの発生を最小にし、通常の耐震設計（ルート３）による細柱を柱部材１０に使用することができる。

【0029】

また、柱部材１０は、長期荷重のみを支持する細柱にできるので、梁成を小さくすることができ、階高の圧縮が図れ、施工効率も向上し、コスト低減を図ることができる。天井高を他の部分より大きく確保したい範囲のみに柱部材１０を使用することにより、他の部分の階高を余分に高くする必要が無くなる。

【0030】

［変形例］
上記第１および第２実施形態では、凸状支持部４０，４０Ａの凸部４３と梁部材２０、ＲＣ梁部材５０との間の空間Ｓは空洞であったが、図４に示すように、凸状支持部４０Ｂの凸部４３には柱部材１０のコンクリート強度と同等の所定強度を有する補強モルタルＭが充填されていてもよい。これにより、柱梁接合部Ｊ５は、柱部材１０の全断面を有効とする場合の軸力を支持でき、柱梁接合部Ｊ１～Ｊ４に比べて多くの軸力伝達が可能となる。

【0031】

また、第１および第２実施形態では、図５（ａ）に示すように、柱部材１０の端部の一部に凹部１５が対向する凸部４３の曲率と略等しい曲率の曲面で形成されていたが、例えば、図５（ｂ）に示すように、柱部材１０Ｂの端部全体にわたって凹部１５が対向する凸部４３の曲率よりも小さい曲率の曲面で形成されていてもよい。凸部４３の突出量の半分以上の窪み量を有する凹部が形成されていれば柱が外れることを抑制できる。図５（ｃ）に示すような、凸部４３の突出量の半分に満たない窪み量の凹部１５Ｂが形成された柱部材１０Ｃとすることは好ましくない。また、凹部（或いは凹部および凸部）の曲率を変えることにより回転剛性を調整できる。凹部と凸部の曲率が略等しいとき、回転剛性が大きく、凸部の曲率に比べて凹部の曲率が小さくなるほど回転剛性が小さくなる。なお、凸部４３は、半球状に形成されていたが、例えば、図５（ｂ）の凹部１５Ａに対応するように、半球よりも浅い椀状に形成されていてもよい。

【0032】

第１および第２実施形態では、柱部材１０は、鉄筋コンクリート造であったが、例えば、図６（ａ）～（ｃ）に示すように、鉄骨コンクリート柱８０、鉄筋内蔵ＣＦＴ柱９０、ＣＦＴ柱１００等を使用してもよい。

【0033】

また、第１および第２実施形態では、図５（ａ）に示すように、柱部材１０の端部は椀状の凹部１５に、凸状支持部の凸部４３は半球状に形成されていたが、例えば、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、柱部材１０Ｄの端部が椀状より浅い皿状の凹部１５Ｃに、凸状支持部４０Ｂの凸部４３Ａはこれに合わせた緩い凸状に形成されたり、柱部材１０Ｅの端部が凹球面状の凹部１５Ｄに、凸状支持部４０Ｃの凸部４３Ｂは上面が凸曲面からなる柱状に形成されたり、柱部材１０Ｆの端部は扁平な円錐状の凹部１５Ｅに、凸状支持部４０Ｄの凸部４３Ｃは凹部１５Ｅに対応した円錐形状に形成されることが好ましい。

【0034】

第１および第２実施形態の凹部および凸部の曲面の表面の粗度を調整したり、凹部および凸部にテフロン（登録商標）やステンレス等の低摩擦材を使用することにより、凹部および凸部の接触面の面積を調整したり、接触面の最小化を図ることができる。

【0035】

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0036】

１，２ 支持構造
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ 鉄筋コンクリート柱部材（柱部材）
１１ 柱本体
１２ 主筋
１３ 変位制御ロッド
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ 凹部
２０，２０Ａ，２０Ｂ 鉄骨梁部材（梁部材）
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ 凹状受け部
３６，４７ ナット
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ 凸状支持部
４１ 鋼板
４２ 基部
４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ 凸部
４４ 挿通孔
４５ 取付孔
４６、４９ 取付ボルト
４８ 袋ナットアンカー
５０，５０Ａ，５０Ｂ 鉄筋コンクリート梁部材（ＲＣ梁部材）
５１ 梁本体
６０ 床スラブ
７０ 柱脚カバー
８０ 鉄骨コンクリート柱
９０ 鉄筋内蔵ＣＦＴ柱
１００ ＣＦＴ柱
Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５ 柱梁接合部
Ｓ 空間
Ｖ クリアランス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】