專利名稱：鋼制房屋的開口壁的補強構造的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋼制房屋(鋼制房屋被定義為，將板厚lmm左右的薄板 輕量型鋼的框材、和將構造用面材組合到該框材上而構成的鋼骨架系 統板構造的建筑物)的開口壁的補強構造。
背景技術：
鋼制房屋的上述框材為，將薄鋼板通過輥軋成形法成形為槽形、 帶肋板的槽形、盒形等的截面形狀，寬度尺寸等也配合規定的使用而 進行成形，在進行施工時，使用1整根的框材、或者做成將多根框材 通過自鉆螺釘接合的補強框材，將這些鋼材彼此通過自鉆螺釘接合來 構建建筑物的主架構。
通過圖l、圖2(a)、圖2(b)、圖3說明現有的鋼制房屋工作法的構 造。其構成為，多個縱框材2從下框材1隔開規定的間隔地豎立，各 縱框材2的上端通過上框材3結合，將構造用面材7(圖3所示)通過自 鉆螺釘23固定在由該下框材1、縱框材2和上框材3構成的壁框材上。 在建筑物上形成有出入口 8a、窗8b等的開口部8。
在安裝構造用面材7的上框材3上，支持有側托梁5a和端托梁5b， 兩個托梁組裝成矩形。并且，與側托梁5a平行地以規定的間隔設有多 個地板托梁10，地板托梁10的兩端分別通過支持金屬件11接合在前 后的端托梁5b或地板梁12上。在側托梁5a、端托梁5b、地板托梁10 及地板梁12上鋪設膠合板等的構造用面材13而構成地板面板14。在 圖1中，10a是地板開口部端托梁，10b是地板開口部側托梁，10c是 托梁支持金屬件，10d是檁托。
在該鋼制房屋工作法(稱作SH工作法)的建筑物中，由于在出入口 8a、 8b等的開口部8中不存在縱框材2，所以在該開口部8中，沒有
支承來自屋頂等上層的鉛直負荷的縱向支持柱，開口部8的部位在強 度上變弱。因此，需要將開口部8的上部補強，在開口部8的上方設 置楣梁15。
如圖2(a)、圖2(b)所示，在窗8b(開口部8)的楣梁15的上下設有 上框材3和楣梁框材17，在楣梁框材17與開口部上框材18之間設有 楣梁部縱框材19，楣梁15的兩端通過楣梁支持金屬件21安裝在楣梁 支承部20上，楣梁支承部20固定在楣梁支承安裝用縱框材22上。楣 梁支承安裝用縱框材22的下端與上端通過自鉆螺釘23固定在下框材1 與上框材3上。在圖2中，開口部下框材24由下端固定在下框材l上 的開口下部縱框材25的上端支持。24a是支承部件。
如圖3所示，在開口部下框材24與配置在其上方的各框材上，通 過自鉆螺釘23固定構造用面材而構成垂壁26。此外，在開口部下框材 24和配置在其下方的各框材上，通過自鉆螺釘23固定構造用面材而構 成腰壁27。
進而，在楣梁支承安裝用縱框材22與其兩外側的框材(縱框材2a) 上，通過自鉆螺釘23固定構造用面材而構成側面壁28。
如上所述，在開口部8的上下左右的4邊上，通過配置在各邊側 的框材來配置垂壁26、腰壁27和側面壁28，由此構成該開口部8，但 由于在該開口部8內不存在框材(支持柱)，所以該開口部8的周邊在因 地震等而有水平力作用時，強度不足而容易變形，此時，開口部8的4 邊、即矩形的各邊的框材與位于其外側的框材橫向移動，在位于開口 部8兩側的左右楣梁支承安裝用縱框材22上作用有拉伸力與壓縮力。
在此情況下，如果由安裝在開口部8的周邊的構造用面材構成的 垂壁26及腰壁27與側面壁28相互剛性結合，則各壁作為支承壁起作 用，應該具有制止開口部周邊的框材的水平力移動的功能。但是，以 往與其相反，使相互間為松弛接合，以使地震等的水平力導致的垂壁 26及腰壁27的變動不給側面壁28及其外側的支承壁帶來影響。此時 的垂壁26及腰壁27的變動、和側面壁28的相互的變動如圖4(a)、圖 5(a)那樣，伴隨著側面壁28的擺動的剪切力不傳遞到垂壁26及腰壁 27，因此，側面壁28與垂壁26及腰壁27分別單獨地擺動(對于這個 問題在后面敘述)。
作為其他現有技術(l)，有特開2000—234406號公報的"壁構造及 面材貼設方法"。該現有技術(l)是將側面壁(翼壁)的面材的接縫部與垂 壁的膠合板的位置錯開的方法。作為現有技術(2)，有特開2001 — 165645 號公報的"木造住宅的計算方法及利用該方法構建的木造住宅"。該現 有技術(2)只公開有腰壁與垂壁的計算。作為現有技術(3)，有特開2002 一38630號公報的"木造住宅"。該現有技術(3)在現有木造的構造體上 粘貼膠合板，來估計腰壁與垂壁的耐力，但并沒有公開本發明那樣的 構架(框材)的接合構造，不能應用到作為本發明的課題的、用于使腰壁 和垂壁作為支承壁起作用的結構中。
如圖4(a)所示，以往在因地震等而垂壁26、腰壁27及側面壁28(支 承壁)水平移動時，以垂壁26及腰壁27的變動不給側面壁28(支承壁) 帶來不良影響為前提，垂壁26與側面壁28之間、腰壁27與側面壁28 之間是松弛的接合構造，在此情況下，垂壁26及腰壁27的變動與側 面壁28的相互的變動成為上述的圖5(a)那樣。
艮P，開口部兩側的側面壁28的相互間，成為剪切力傳遞結構，開 口部8與其上下的垂壁26和腰壁27被切斷，因此，兩側面壁28對于 橫向擺動的抵抗力變小，水平變形變大。進而，如圖5(a)的箭頭那樣， 朝下的力(拉伸力)、朝上的力(壓縮力)、朝右的力、朝左的力交替地循 環作用，左右的擺動越大朝下的力(拉伸力)、朝上的力(壓縮力)變得越 大。
特別是，由于朝下的力(拉伸力)是圖5(a)的虛線橢圓(ii)的朝下的箭 頭的合計，所以如果該朝下的力較大，則朝下的力(拉伸力)也變大。為 了抵抗該拉伸力，<1>需要使安裝側面壁28(支承壁)的縱框材大型化， 并且，<2>為了使用于將縱框材安裝到地基等上的穩固金屬件(求一々 夕》乂金物；holddown)也牢固，需要大型化，并且，<3>需要通過使 用于將穩固金屬件固定在混凝土地基上的固定件也加粗加長來提高強 度。這樣，因為拉伸力和壓縮力較大，穩固金屬件、固定件、縱框大 型化。
上述問題的根本是將垂壁26及腰壁27與側面壁28松弛地接合， 垂壁26及腰壁27沒有作為支承壁起作用，只要不解決該問題就不能 解決上述的問題。

發明內容
為了解決上述的問題，使在開口部的上下配置的垂壁26及腰壁27 作為支承壁起作用。即，通過將垂壁26及腰壁27與側面壁28相互可 傳遞剪切力地接合，來盡量抑制側面壁28的變動。這是與 ^有的垂壁 26及腰壁27與兩側面壁的松弛的結合構造相反的構思，本發明者得到 了以下的見解通過將這種以往幾乎沒有作用的垂壁26及腰壁27作 為剪切面板有效地利用，能夠抑制上述側面壁28的水平變形，并且能 夠抑制作用在上述側面壁28上的拉伸力與壓縮力。
本發明的目的是提供一種基于上述的見解而發明的鋼制房屋中的 開口壁的補強構造，為了達到上述的目的，本發明如以下地構成。
第1發明的特征在于，在由以規定間隔立設在下框材與上框材之 間的楣梁支承安裝用縱框材、和將兩端部固定在上述楣梁支承安裝用 縱框材上的開口部上框材及開口部下框材構成開口部的4邊；將構造 用面材通過自鉆螺釘固定在上述各邊的框材、以及配置于各邊的外側 的框材上，構成垂壁、腰壁與側面壁；由薄板輕量型鋼構成上述各框 材，在上述構成的鋼制房屋中，設置連接金屬件并使其位于開口部上 框材及開口部下框材的延長線上，通過將側面壁通過自鉆螺釘固定在 該連接金屬件上，由此，通過該連接金屬件將垂壁和側面壁、以及腰 壁和側面壁相互可傳遞剪切力地結合。
第2發明的特征在于，第1發明的上述的連接金屬件構成為，在 開口部上框材及開口部下框材的延長線上，將與上述開口部上框材及 開口部下框材大致相同截面形狀的補強用框材接合在上述開口部上框 材及開口部下框材上，通過將側面壁用自鉆螺釘固定在該補強用框材 上，由此，通過該補強用框材將垂壁和側面壁、以及腰壁和側面壁相
互可傳遞剪切力地結合。
第3發明的特征在于，第1發明的上述連接金屬件為，在開口部 的上下框材的延長線上，設置與上述開口部的上下框材大致相同截面 形狀的補強用框材，并由連接用鋼材構成，該連接用鋼材由插通開設 在楣梁支承安裝用縱框材上的孔、將從上述孔突出的一端側固定在開 口部上框材及開口部下框材上、將另一端側固定在上述補強用框材上 的規定長度的L型鋼等形成，通過將側面壁用自鉆螺釘固定在上述補 強用框材上，由此，通過上述連接用鋼材與補強用框材，將垂壁和側 面壁、以及腰壁和側面壁相互可傳遞剪切力地結合。
根據本發明，在鋼制房屋的開口壁上，通過在開口部上框材與開 口部下框材的延長線上設置連接金屬件、并將側面壁通過自鉆螺釘接 合在該連接金屬件上，能夠通過該連接金屬件將垂壁、腰壁與側面壁 可傳遞剪切力地結合，在因地震等而水平力作用時能夠使垂壁與腰壁 作為支承壁起作用。
這樣，將以往截斷的開口部兩側的側面壁可傳遞剪切力地連結而 使剛性增加，隨著側面壁的剛性的增大，能夠抑制與該側面壁接合的 楣梁支承安裝用縱框材和其他縱框材的水平變形。并且，能夠降低作 用在位于開口部兩側的楣梁支承安裝用縱框材和其他縱框材上的拉伸 力與壓縮力，結果，能夠實現<1>縱框材的小型化、<2>將各縱框材固 定在地基等上的穩固金屬件的小型化、<3>將穩固金屬件固定在地基上 的固定件的小型化。因此，能夠實現這些部件的材料成本降低、施工 的容易性等，這些通過剪切面板理論等能夠將效果定量化。


圖1是作為現有例表示的鋼制房屋的立體圖。 圖2(a)是開口部框材(窗框)的分解立體圖。 圖2(b)是開口部框材(窗框)的組裝后的立體圖。 圖3是現有例的開口壁的正視圖。
圖4(a)是現有例的開口部壁的垂壁、腰壁與兩側面壁的變形狀態的
模式圖。
圖4(b)是本發明的開口部壁的垂壁、腰壁與兩側面壁的變形狀態的 模式圖。
圖5(a)是現有例的開口部壁的垂壁、腰壁與兩側面壁的變形時的剪 切力的傳遞路徑圖。
圖5(b)是本發明的開口部壁的垂壁、腰壁與兩側面壁的變形時的剪 切力的傳遞路徑圖。
圖6(a)是本發明的開口壁的模式圖。
圖6(b)是本發明的開口部框材的模式圖。
圖7是本發明的開口部(窗框)組裝后的立體圖。
圖8是本發明的開口壁的正視圖。
圖9是本發明的實施方式的開口壁的補強構造物的部分立體圖。 圖10(a)是圖9的(A)部的剖面圖。 圖10(b)是圖9的(B)部的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發明的實施方式。
圖6(a)、圖6(b)是表示本發明的基本原理的模式圖，圖7、圖8中 表示將其進一步具體化的構造。
圖6(a)、圖6(b)、圖7、圖8表示鋼制房屋的具有窗等開口部8的 壁32，在開口部8的上部設置有垂壁26，在下部設置有腰壁27，在兩 側設有側面壁(支承壁的一部分)28。各壁是將構造用面材通過自鉆螺韋丁 固定在薄板輕量型鋼制的框材上而構成的。更詳細地講，垂壁26為， 在上框材3與開口部上框材18、和楣梁部縱框材19等上通過自鉆螺f丁 固定有構造用面材。腰壁27為，在下框材l、開口部下框材24和開口 部下縱框材25上通過自鉆螺釘固定有構造用面材。側面壁28為，在 上框材3、下框材l、楣梁支承安裝用縱框材22、以及與其平行地豎立 的縱框材2a上通過自鉆螺釘固定有構造用面材。
并且，如圖6(a)、圖6(b)的虛線橢圓部(iii)內所示，在本發明中，
在開口部上框材18與開口部下框材24的延長線上設置有連接金屬《牛 29。該連接金屬件29的具體的構造可以是任意的，但例如圖7、圖8 所示，也可以由補強用框材29a構成，該補強用框材29a由與開口部 的上下框材18、 24相同截面形狀的薄板輕量槽型鋼形成。并且，也可 以在補強用框材29a上組合連接用鋼材33(詳細通過圖9、圖10(a)、圖 10(b)在后面說明)，該連接用鋼材33由左右貫通楣梁支承安裝用縱框 材22的規定長度的L型鋼等構成。
在側面壁28中，除了將構造用面材7通過自鉆螺釘23固定在上 框材3、下框材l、楣梁支承安裝用縱框材22、和平行地豎立在其外側 的縱框材2a上以外，還通過自鉆螺釘23固定在連接金屬件29上。因 此，在上框材3、下框材l、開口部上框材18、和開口部下框材24上 通過自鉆螺釘23固定構造用面材的垂壁26、腰壁27和側面壁28，通 過連接金屬件29可傳遞剪切力地牢固地結合。
在圖6(a)、圖6(b)、圖7、圖8所示的結構的開口壁的補強構造中， 因地震等而作用了水平力時的各壁位移的狀態在圖4(b)中表示。在該 圖中，位于開口部8的4邊、形成矩形的垂壁26、腰壁27與兩側面壁 28，在將下邊30作為固定部而其上部左右地水平移動時，由于垂壁26 與兩側面壁28以及腰壁27與兩側面壁28通過上下的各連接金屬件29 牢固地接合，所以在相互間不產生以往那樣的截斷(圖4(a)及圖5(a)所 示)。即，由于垂壁26及腰壁27與兩側面壁28相互傳遞剪切力，所 以此時垂壁26及腰壁27作為剪切面板起到有效地抵抗水平力的作用， 有利于減少兩側面壁28的擺動。因此，側面壁28的剛性大幅地提高。
通過圖5(b)進一步說明，在將下邊30作為固定部而其上部左右i也 水平移動時，箭頭方向的力傳遞到垂壁26與兩側面壁28以及腰壁27 與兩側面壁28上。g卩，通過將垂壁26與兩側面壁28以及腰壁27與 兩側面壁28用連接金屬件29牢固地結合，在開口周邊的矩形的壁面 上力的傳遞變化，在4個角部31處成為箭頭方向的力的傳遞。此外， 在垂壁26的下端緣的延長線(i)與腰壁27的上端緣的延長線(i)之間的 范圍的兩側面壁28上，傳遞箭頭方向的力。并且，在垂壁26與腰壁
27的面內也傳遞箭頭方向的力。
這樣，垂壁26、腰壁27與兩側面壁28通過相互牢固地結合而一 體形成矩形壁面，結果，在將下邊30作為固定部而上部水平移動時， 在矩形的框中、在如圖5(b)那樣劃分為8個的區域中，力沿箭頭方向 傳遞，并且在相鄰的區域中力的方向為反向，由此相互抵消或者減弱， 所以力不會被放大并向下個劃分部傳遞。在圖5(b)中，拉伸力是虛線 的橢圓(ii)中的箭頭的合計，但在通過側面壁28觀察的情況下，比較圖 5(b)與(a)的箭頭可知，本發明的力的方向被減弱，并可知下邊30上由 朝下的箭頭表示的拉伸力變弱，隨之，下邊30上由朝上的箭頭表示的 壓縮力也變小。
根據本發明，由于朝上的力(壓縮力)與朝下的力(拉伸力)都較小， 所以能夠將楣梁支承安裝用縱框材22與縱框材2a小型化。此外，用 于將楣梁支承安裝用縱框材22與縱框材2a安裝到地基等上的穩固金 屬件也是強度較小即可，所以能夠小型化。并且，由于用于將穩固金 屬件固定到混凝土地基上的固定件也是強度較小即可，所以能夠小型 化。
參照圖9、圖10(a)、圖10(b)說明本發明的詳細的構造。另外，構 成窗8b(開口部8)的4邊的開口部上框材18、開口部下框材24、楣梁 支承安裝用縱框材22、其附近的縱框材2a等，由于與圖2(a)、圖2(b) 所示的結構相同，所以以下對共通的要素賦予共通的標號并省略重復 說明，對本發明的特征性的結構進行說明。
在圖9、圖10(a)、圖10(b)中，連接金屬件29包括與開口部上 框材18及開口部下框材24相同截面形狀的補強用框材29a;和L型鋼 等的規定長度的連接用鋼材33，兩部件設置在開口部上框材18及開口 部下框材24的延長線上。并且，補強用框材29a通過自鉆螺釘23固 定在楣梁支承安裝用縱框材22的外側面(與開口部8相反的側面)上。 連接用鋼材33插通開設在楣梁支承安裝用縱框材22上的孔34，并向 左右延長大致相同的長度，該連接用鋼材33的一端側插入在由槽型鋼 構成的開口部上框材18及開口部下框材24內，另一端側插入在由槽
型鋼構成的補強用框材29a內。
在連接用鋼材33上以規定間隔開設有孔，通過將插通在該孔中的 自鉆螺釘23打設到開口部的上下框材18、 24的上下部面上，由此， 通過連接用鋼材33，將開口部上下框材18、 24與補強用框材29a在橫 向上不偏移移動地結合。
由于在楣梁支承安裝用縱框材22上為了布線等而開設有多個孔 34，所以插通連接用鋼材33的孔34也可以利用該布線孔中的一個。
在構建了設置有補強用框材29a與連接用鋼材33(連接金屬件29) 的開口部8的壁框材后，將垂壁26及腰壁27的構造用面材、和側面 壁28的構造用面材7，靠在開口部8的周邊的各框材上，構建開口部 8的周邊的壁面。此時，垂壁26與腰壁27的構造用面材通過自鉆螺釘 23固定在連接用鋼材33的一端側所固定的開口部上框材18和開口部 下框材24上。兩側面壁28的構造用面材7除了通過自鉆螺釘23固定 在楣梁支承安裝用縱框材22和其附近的縱框材2a上以外，還通過自 鉆螺釘23固定在補強用框材29a上，該補強用框材29a固定在連接用 鋼材33上(該部與以往相比作為自鉆螺釘的增打部)。
因此，垂壁26與兩側面壁28以及腰壁27與兩側面壁28通過上 下的連接金屬件29相互可傳遞剪切力地結合，能夠形成圖5(b)所示的 力的傳遞路徑，并達到期望的作用效果。
另外，將各實施方式表示的結構進行適當設計變更并實施的情況 是包含在本發明的范圍中的。例如，連接用鋼材33的截面形狀及整體 構造也可以是圖示以外的。構成開口部8的各框材、和安裝在其上的 垂壁26、腰壁27和兩側面壁28，也可以進行包括窗框等的門窗框的 壁的模塊化。
工業實用性
根據本發明，在鋼制房屋的開口壁上，通過在開口部上框材與開 口部下框材的延長線上設置連接金屬件、并將兩側壁通過自鉆螺釘接 合到該連接金屬件上，能夠通過該連接金屬件將垂壁、腰壁與兩側面 壁可傳遞剪切力地結合，在因地震等而水平力作用時，能夠使垂壁與 腰壁作為支承壁起作用。
這樣，由于將以往截斷的開口部兩側的側面壁可傳遞剪切力地連 結、剛性增加，所以隨著該側面壁的剛性的增大，能夠抑制該側面壁 的水平變形。由此，能夠降低作用在位于開口部的兩側的、楣梁支承 安裝用縱框材、和其外側的縱框材上的拉伸力與壓縮力。結果，能夠
實現<1>縱框材的小型化、<2>將各縱框材固定在地基等上的穩固金屬 件的小型化、<3>將穩固金屬件固定在地基上的固定件的小型化。因此， 能夠實現這些部件的材料成本降低、施工的容易性等。
權利要求
1、一種鋼制房屋的開口壁的補強構造，其特征在于，由以規定間隔立設在下框材與上框材之間的楣梁支承安裝用縱框材、和將兩端部固定在上述兩個楣梁支承安裝用縱框材上的開口部上框材及開口部下框材構成開口部的4邊；將構造用面材通過自鉆螺釘固定在上述各邊的框材、以及配置于各邊外側的框材上，構成垂壁、腰壁和側面壁；并由薄板輕量型鋼構成上述各框材，在上述構成的鋼制房屋中，設置連接金屬件并使其位于開口部上框材及開口部下框材的延長線上，通過將側面壁用自鉆螺釘固定在該連接金屬件上，由此，通過該連接金屬件將垂壁和側面壁、以及腰壁和側面壁相互可傳遞剪切力地結合。
2、 如權利要求l所述的鋼制房屋的開口壁的補強構造，其特征在于，上述的連接金屬件構成為，在開口部上框材及開口部下框材的延 長線上，將與上述開口部上框材及開口部下框材大致相同截面形狀的 補強用框材接合在上述開口部上框材及開口部下框材上，通過將側面 壁用自鉆螺釘固定在該補強用框材上，由此，通過該補強用框材將垂 壁和側面壁、以及腰壁和側面壁相互可傳遞剪切力地結合。
3、 如權利要求l所述的鋼制房屋的開口壁的補強構造，其特征在于，上述連接金屬件在開口部的上下框材的延長線上，設置與上述開 口部的上下框材大致相同截面形狀的補強用框材，并由連接用鋼材構 成，該連接用鋼材由插通開設在楣梁支承安裝用縱框材上的孔、并將 從上述孔突出的一端側固定在開口部上框材及開口部下框材上、將另 一端側固定在上述補強用框材上的規定長度的L型鋼等形成，通過將 側面壁用自鉆螺釘固定在上述補強用框材上，由此，通過上述連接用 鋼材與補強用框材將垂壁和側面壁、以及腰壁和側面壁相互可傳遞剪 切力地結合。
全文摘要
本發明提供一種開口壁的補強構造，在由薄板輕量型鋼構成各框材而成的鋼制房屋中，在水平力作用時能夠降低水平變形以及作用在縱框材上的拉伸力，由隔開間隔設置的楣梁支承安裝用縱框材(22)、兩端部固定在其上的開口部上框材(18)及開口部下框材(24)構成開口部(8)的4邊，將構造用面材固定在各邊的框材以及各邊外側的框材上而構成垂壁(26)、腰壁(27)和側面壁(28)，固定補強用框材(29a)并使其位于開口部上框材(18)及開口部下框材(24)的延長線上，并且將貫通上述縱框材(22)的連接用鋼材(33)固定在開口部上框材(18)、開口部下框材(24)和補強用框材(29a)上，將側面壁(28)用自鉆螺釘固定在補強用框材(29a)上，將垂壁(26)和側面壁(28)、以及腰壁(27)和側面壁(28)相互可傳遞剪切力地結合。
文檔編號E04B2/56GK101099011SQ200580046110
公開日2008年1月2日 申請日期2005年1月7日 優先權日2005年1月7日
發明者村橋喜滿, 河合良道, 藤內繁明 申請人:新日本制鐵株式會社