专利名称：钢结构房屋中的开口壁的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢结构房屋中的开口壁的结构。
背景技术：
所谓钢结构房屋是也可以称为钢框架式的2×4框架结构的住宅，是指由钢铁类面板构造制成的住宅，所述钢铁类面板构造由利用板厚1mm左右的薄板轻型钢制成的框架材料和构造用面板材料构成的。
通过对薄钢板进行轧制成型，使这种钢结构房屋的框架材料成型并形成槽形、带凸缘的槽形、或箱形等截面形状。另外，所述的框架材料按照其宽度尺寸与规定的规格相符的方式成型。当对钢结构房屋进行施工时，通常是构成用钻孔螺钉将多根框架材料结合起来的加强框架材料，构筑成用钻孔螺钉将各个钢材之间结合起来的建筑物的主架构。
下面，利用图7～图9说明基于现有的施工法的钢结构房屋的结构。
钢结构房屋，如图7所示，从下框架材料1以规定的间隔竖起多个纵框架材料2，各个纵框架材料2的上端之间由上框架材料3结合起来。在由下框架材料1、纵框架材料2和上框架材料3构成的壁框架材料中，如图9所示，经由钻孔螺钉23固定有构造用面板材料7。另外，在该钢结构房屋中形成出入口8a、窗8b等开口部8。
安装构造用面板材料7的上框架材料3，支撑着侧龙骨5a和端龙骨5b，两龙骨5a、5b组装成矩形。而且，与侧龙骨5a平行地以规定间隔设置多个地板龙骨10，长的地板龙骨10的两端分别经由承载五金件11结合到前后的端龙骨5b或地板梁12上，短的地板龙骨10的一端经由承载五金件11(或龙骨承载五金件10c)结合到前侧或后侧的端龙骨5b上，短的地板龙骨10的另一端经由承载五金件11(或龙骨承载五金件10c)结合到地板梁12(或檩托10d)上。另外，开口部侧龙骨10b的一端结合到端龙骨5b上，另一端结合到地板开口部端龙骨10a上。构造用面板材料13安装在构成于这些地板龙骨10和地板梁12之间的地板框架材料14上。
另外，在所述钢结构房屋中，在出入口8a、8b等开口部8处不存在纵框架材料2。因此，在开口部8处不存在支承从屋顶等上层而来的铅直负荷的纵向支柱，开口部8的部位强度减弱。因此，应对开口部8的上部进行加强，在开口部8之上设置过梁15。
图8表示过粱15的安装位置的详细情况。如图8所示，在窗8b(开口部8)的过梁15的上下设置上框架材料3和过梁框架材料17，在过梁框架材料17和开口部上框架材料18之间设置过梁部纵框架材料19。另外，过梁15的两端经由过梁承载五金件21安装到过梁支承件20上，过梁承载部20固定于过梁支承件安装用纵框架材料22上。过梁支承件安装用纵框架材料22的下端以及上端分别相对于下框架材料1以及上框架材料3由钻孔螺钉23固定。开口部下框架材料24，下端由固定了下框架材料1的开口下部纵框架材料25的上端、或者经由承载部件24a支撑。
另外，在开口部下框架材料24和配置在其上方的各框架材料中，如图9所示，利用钻孔螺钉23固定构造用面板材料以构成垂直壁26。并且，在开口部下框架材料24和配置在其下方的各框架材料中，利用钻孔螺钉23固定构造用面板材料以构成腰壁27。进而，在过梁支承件安装用纵框架材料22和其两外侧的框架材料(纵框架材料2a)中，利用钻孔螺钉23固定构造用面板材料以构成侧面壁28。
因而，由于在上述开口部8内不存在支柱，所以在由于地震等而作用水平方向的应力的情况下，构成这种开口部8的开口部上框架材料18、开口部下框架材料24以及过梁支承件安装用纵框架材料22的四边分别沿水平方向变位。在沿水平方向变位的情况下，在垂直壁26、腰壁27及侧面壁28相互刚性结合的情况下，各壁起到作为耐力壁的作用，抑制开口部8周边的框架材料向水平方向的变位。
但是，过去，通过将垂直壁26、腰壁27及侧面壁28之间相互松弛地结合，在相互的壁彼此之间跟不上变位。图10、图11表示对这种现有的垂直壁26、腰壁27及侧面壁28施加水平力的情况下的举动。如图10、图11所示，侧面壁28由于所承受的水平力而摇动，但是，这样的侧面壁28，由于其相对于垂直壁26及腰壁27松弛地结合，所以不能对它们传递水平力。换而言之，开口部8周边所承受的水平力，几乎全部由侧面壁28承担，经由这样的侧面壁28的摇动而被消除。
另外，在过去，还提出了侧面壁(翼墙)的面板材料的接缝部与垂直壁的胶合板的位置错开的方案(壁构造及面板材料贴设方法)(例如，参照特开2000-234406号公报)。另外，还提出了“木制住宅的计算方法及利用该方法建筑的木制住宅”(例如，参照特开2001-164645号公报)。
发明内容
在上述图10、11所示的例子中，设置在开口部8两侧的侧面壁28，处于相对于位于开口部8上下的垂直壁26及腰壁27分离开的状态。因此，各侧面壁28对于由于地震等造成的水平方向的摇动的抵抗力减小，结果，向水平方向的变形量增大。进而，在侧面壁28内，如图11的箭头所示，以向下的矢量表示的拉拔力、以向上的矢量表示的压缩力、向右的力、向左的力交替且循环地作用。
即，这些沿各方向作用的力存在相互作用、反作用的关系，并且相互平衡，因而，左右的摇动越大，则拉拔力、压缩力越大。特别地，由于拉拔力是图11所示虚线椭圆(口)中的矢量的合计，所以随着该拉拔力变大，压缩力也变大。为了对抗该拉拔力(压缩力)的增大，有必要使安装侧面壁28的纵框架材料大型化，同时，用于将纵框架材料安装到基础等上的接合(ホ一ルダウン)五金件应当更为牢固，有必要使其大型化，进而，有必要通过使用于将接合(ホ一ルダウン)五金件固定在混凝土基础上的锚栓构成得更粗来提高强度。
但是，在为了对抗这种拉拔力(压缩力)而使接合(ホ一ルダウン)五金件等趋于增大情况下，在可以增大开口部8周边的结构自身的耐力的反面，从钢结构房屋整体的角度来看，成为仅仅一部分设置了高强度结构的状态。因而，在由于地震等而在钢结构房屋上受到大的水平力的情况下，应力集中在这种以高强度加强的开口部周边，并且对于其它构成部件也施加很大的负荷。如果对于其它的构成部件也采用另外的加强构件等进行固定强化，最终将不得不遍及钢结构房屋整体围满加强构件，成为在制作成本及劳动力方面欠妥的原因。
图12表示设置在开口部8两侧的侧壁面28的剪切耐力相对于剪切变形量的关系。如图12所示，在相对于位于开口部8上下的垂直壁26及腰壁27使侧面壁28分离开的结构的情况下，如图中的p所示，剪切应力相应于剪切变形量逐渐地增大。与此相对，在对于开口部8周边的框架材料采用接合(ホ一ルダウン)五金件等进行加强的情况下，如图中的q所示，一方面能够使初期刚性提高，另一方面断裂应力会大大增加。
因此，对于开口部8周边的框架材料，存在通过按照图中r的情况既将初期刚性保持高水平、又将断裂应力抑制得较低，以消除钢结构房屋中的应力集中的必要性。
因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种特别是既能够将初期刚性维持在高水平又能够将断裂应力抑制得较低的钢结构房屋中的开口壁结构，这种结构，以夹持在垂直壁面板和腰壁面板之间的方式设置侧面壁，对于构成固定所述侧面壁的侧面壁用框架体的各横框架材料，经由连接五金件，使固定垂直壁面板下端部的开口部上框架材料及固定腰壁面板上端部的开口部下框架材料固定。
即，适用于本发明的钢结构房屋中的开口部的结构，配有开口部，所述开口部由固定垂直壁面板的下端部的开口部上框架材料和固定腰壁面板的上端部的开口部下框架材料、以及竖立设置在它们两侧的从框架材料形成；两个侧面壁用框架体，所述两个侧面壁用框架体由用于分别配置在各纵框架材料的外侧的外侧纵框架材料、和用于分别架设在纵框架材料与外侧纵框架材料的上端部之间及下端部之间的横框架材料构成；固定到侧面壁用框架体上的侧面壁；将垂直壁面板沿着水平方向伸展并与侧面壁的上部形成一体，将腰壁面板沿着水平方向伸展并与侧面壁的下部形成一体，进而，侧面壁在形成一体的垂直壁面板和腰壁面板之间将面板材料相互分割地构成。
图1是采用本发明的加强结构的透视图。
图2是用于对采用本发明的加强结构的骨架进行说明的图。
图3是用于对采用本发明的加强结构中的各壁面板的配置位置进行说明的图。
图4是用于说明在对加强结构施加水平力的情况下的状况的图。
图5是用于说明在对加强结构施加水平力的情况下的状况的另一幅图。
图6是表示设置在开口部两侧的侧面壁的剪切应力相对于剪切变形量的关系的图。
图7是用于对钢结构房屋的构成进行说明的图。
图8是表示过梁的安装位置的详细情况的图。
图9是用于对构造用面板材料的各固定位置进行说明的图。
图10是表示对现有的垂直壁、腰壁及侧面壁施加水平力的情况下的状况的图。
图11是表示对现有的垂直壁、腰壁及侧面壁施加水平力的情况下的状况的另一幅图。
图12是用于对本发明的问题点进行说明的图。
具体实施例方式
下面，作为用于实施本发明的最佳形式，参照附图对钢结构房屋中的开口壁的加强结构进行详细说明。
采用本发明的加强结构50，如图1～3所示，是用于对以钢结构房屋的出入口及窗等为代表的开口部51进行加强的结构。该加强结构50的骨架，如图1、2所示，从下框架材料52以规定的间隔竖起多个框架型材53，各框架型材53的上端固定在开口部下框架材料54上。并且，从上框架材料55以规定的间隔向下竖立多个框架型材56，各框架型材56的下端固定在开口部上框架材料57上。
并且，在两旁形成侧面壁用框架体64，所述侧面壁用框架体64由竖立设置在形成于开口部上框架材料57和开口部下框架材料54之间的开口部51两侧的纵框架材料58、分别配置在各纵框架材料58外侧的外侧纵框架材料59、用于架设纵框架材料58和外侧纵框架材料59的横框架材料61、用于分别架设纵框架材料58和外侧纵框架材料59的横框架材料62构成。
进而，该加强结构50，从下框架材料52至上框架材料55竖起截面为长方形的纵框架材料121。另外，在纵框架材料121和外侧纵框架材料59之间，从下框架材料52至上框架材料55竖起中间纵框架材料131。另外，对于外侧纵框架材料59，也可以同样从下框架材料52至上框架材料55地竖起。
并且，在开口部上框架材料57的两端还配置有侧面上框架材料157，在开口部下框架材料54的两端还配置有侧面下框架材料154。即，开口部上框架材料57和侧面上框架材料157、以及开口部下框架材料54和侧面下框架材料154，以被相互分割的状态配置于同一高度。并且，在纵框架材料121中，也可以设置分别用于架设开口部上框架材料57和侧面上框架材料157的图中未示出的板、或者图中未示出的切口，所述切口用于被用于架设开口部下框架材料54和侧面下框架材料154的图中未示出的板所贯穿。
在上框架材料55和开口部上框架材料57、侧面上框架材料157中，安装如图3所示的垂直壁面板71。另外，在开口部下框架材料54、侧面下框架材料154和下框架材料52中，安装腰壁面板72。即，形成在开口部上框架材料57上固定垂直壁面板71的下端部、在开口部下框架材料54上固定腰壁面板72的上端部的状态。另外，垂直壁面板71和腰壁面板72的两端也可以延伸至外侧纵框架材料59的形成位置附近。
并且，在侧面壁用框架体64中安装侧面壁73。如图3所示，该侧面壁73以夹持在垂直壁面板71和腰壁面板72之间的方式固定在侧面壁用框架体64上。
各框架材料的任何一个通过对厚度为1.0mm～1.6mm左右的薄钢板进行弯折加工、由将腹板和在其两端的折边成一体地连接设置的槽型钢构成。下框架材料52，如图1所示由腹板52a和设置在腹板52a两侧的折边52b构成，从大致铅直方向将框架型材53插入这样的下框架材料52的内侧，在其重合部通过钉设图中未示出的钻孔螺钉而相互接合起来，其中，所述框架型材53由腹板53a、腹板两侧的折边53b和折边53b前端的凸缘53c构成。同样地，开口部下框架材料由腹板54a、设置在腹板54a两侧的折边54b构成，从大致铅直方向将框架型材53插入这样的开口部下框架材料54内侧而构成。
并且，侧面下框架材料154和横框架材料62，以截面成大致H形的方式向将腹板的背面彼此相互贴合。而且，对于贴合的侧面下框架材料154和横框架材料62，例如通过钉设钻孔螺钉等连接五金件81而相互接合起来。借此，垂直壁面板71或腰壁面板72的侧壁部分由连接五金件81固定。
连接五金件81不限于钻孔螺钉，也可以由螺栓和螺母等其它的固定件构成。另外，代替钉设所述连接五金件81，也可以采用焊接等其它的接合手段。
同样，由腹板157a和设置在腹板157a两侧的折边157b构成的侧面上框架材料157，是在由腹板61a和折边61b构成的横框架材料61之间、以截面成大致H形的方式背面彼此相互贴合地构成的。而且，通过钉设连接五金件81，将所述贴合起来的侧面上框架材料157和横框架材料61相互接合起来。
下面，对于在配有如上所述的加强结构50的钢结构房屋中承受水平力的情况下的状况进行说明。
首先，当在钢结构房屋上施加水平力时，该水平力向加强结构50传递，结果，加强结构50整体沿水平方向变形。但是，在采用本发明的加强结构50中，由于侧面壁73的长度总是比现有的开口部的加强结构短，所以侧面壁73的初期刚性本身变大。结果，在受到的水平力小的情况下，如图4所示，侧面壁73本身的挠曲量小。但是，加强结构50中强度弱的部位不少受到水平力的影响，特别是钉设到固定侧面壁73的横框架材料61、62的折边61a、62a上的连接五金件81，根据所述水平力而沿水平方向弹性变形或塑性变形。
即，与过去相比，该加强结构50由于可以侧面壁的变形，所以即使在对钢结构房屋施加微小振动的情况下，也可以大幅度地加以抑制。
特别地，对于该加强结构50，由于经由连接五金件81将侧面壁73相对于垂直壁面板71和腰壁面板72连接起来，所以即使在所述加强结构50上施加水平力的情况下，也可以一定程度地分担垂直壁面板及腰壁面板施加的水平力，利用侧面壁73的变形加以约束。即，利用连接起来的垂直壁面板71及腰壁面板72，使侧面壁73承受的应力减小，因而，可以将侧面壁73的截面设计得更小。
另外，即使在由于地震等对该加强结构50施加大的水平力的情况下，由于侧面壁的初期刚性高，所以不会如图5所示立即断裂。但是，加强结构50中的强度弱的部位承受所述水平力时，钉设在固定侧面壁73的面板材料的横框架材料61、62的折边61a、62a上的钻孔螺钉23(连接五金件)由于水平力而变形，最终所述钻孔螺钉23的接合部断裂。所述钻孔螺钉23的断裂成为加强结构50整体的破坏应力下降的重要原因。
即，该加强结构50，在由于地震等而施加大的水平力的情况下，最终的破坏力与现有技术相比也不会有很大的增加，可以避免即使从钢结构房屋整体来看、只是在一部分中设有高强度的结构的状态。因此，在由于地震而在钢结构房屋上承受大的水平力的情况下，在开口部周边的加强结构50中没有应力集中，另外，对于其它结构部件也不会施加大的负荷。
图6表示设置在开口部两侧的侧面壁的剪切应力相对于剪切变形量的关系。采用本发明的加强结构50的状况u与现有的状况t相比，既使初期刚性保持高水平、又可以抑制断裂应力的提高，因而，可以抑制钢结构房屋中的局部的应力集中。另外，在钢结构房屋中，由于不必为了对抗所述应力集中而对其它各结构部件另外贴满加强构件等，所以可以进一步降低制作成本和劳动力负担。
另外，在上述实施形式中，始终以钢结构房屋的构成窗及出入口的开口部51的加强结构50为例进行说明，但是，本发明并不限于所述的部位，毋庸赘言，当然也可以用于构成钢结构房屋的任何开口部。
在本发明中，以夹持在垂直壁面板和腰壁面板之间的方式设置侧面壁，相对于构成固定该侧面壁的侧面壁用框体的各横框架材料，经由连接五金件将固定垂直壁面板的下端部的开口部上框架材料和固定腰壁面板的上端部的开口部下框架材料固定。因此，在本发明中，可以在将初期刚性维持在高水平的同时，将断裂应力抑制得较低。
权利要求
1.一种钢结构房屋中的开口壁的结构，其特征在于，由固定垂直壁面板的下端部的开口部上框架材料和固定腰壁面板的上端部的开口部下框架材料、以及竖立设置在它们两侧的两根纵框架材料形成开口部，在由两个侧面壁用框架体、上述垂直壁面板和上述腰壁面板构成的开口壁中，将构成垂直壁面板的面板材料伸展以一体化至侧面壁的上部，将构成腰壁面板的面板材料伸展以一体化至侧面壁的下部，分割开口旁的侧面壁的部分的面板材料，所述两个侧面壁用框架体，由分别配置在上述各纵框架材料外侧的外侧纵框架材料、用于分别架设在上述纵框架材料和上述外侧纵框架材料的上端部之间及下端部之间的横框架材料构成。
2.如权利要求1所述的钢结构房屋的开口壁的结构，其特征在于，在使构成上述垂直壁面板的面板材料伸展、并安装到侧面壁的上部的一体化面板材料的侧壁部分中，设置与上述开口部上框架材料一体化的加强五金件，将上述面板材料与上述加强五金件接合。
3.如权利要求1所述的钢结构房屋的开口壁的结构，其特征在于，在使构成上述腰壁面板的面板材料伸展、并安装到侧面壁的上部的一体化面板材料的侧壁部分中，设置与上述开口部上框架材料一体化的加强五金件，将上述面板材料和加强五金件接合。
全文摘要
本发明提供一种特别是能够在将初期刚性维持在高水平的同时、将破坏应力抑制得较低的钢结构房屋中的开口壁的加强结构，以夹持在垂直壁面板71和腰壁面板72之间的方式设置侧面壁73，经由连接五金件81，将固定垂直壁面板71的下端部的开口部上框架材料57和固定腰壁面板72的上端部的开口部下框架材料54相对于构成固定该侧面壁73的侧面壁用框架体64的各横框架材料固定。
文档编号E04B2/56GK1839236SQ200580000419
公开日2006年9月27日 申请日期2005年7月21日 优先权日2004年11月25日
发明者河合良道, 藤桥一纪, 藤内繁明, 半谷公司 申请人:新日本制铁株式会社