大梁架構
【課題】半導体製造工場などに利用される建物の大スパン化、多層階化を可能にし、床下に設備配管用スペース等として利用可能なスペースを確保し、さらに床の剛性を上げ振動性状も向上させた大梁架構を提供する。
【解決手段】所定間隔をおいて建て付けられた中柱１および外柱２と当該中柱１と外柱２間に架け渡された大梁３とから構成する。大梁３は第一構造体Ａと第二構造体Ｂとから構成する。第一構造体Ａは両端が柱１，２に接合された上弦材５と両端が斜材６を介して上弦材５と柱１，２との接合部に接合された下弦材７とから構成する。第二構造体Ｂは下弦材７と当該下弦材７の両端と上弦材５との間にそれぞれ設置された斜材８とから構成する。斜材６と斜材８は鉛直軸を軸に対称に設置する。また、斜材６と８は大梁３の端部から梁中央寄りの１／３Ｌ程度の範囲内に設置する。
【解決手段】所定間隔をおいて建て付けられた中柱１および外柱２と当該中柱１と外柱２間に架け渡された大梁３とから構成する。大梁３は第一構造体Ａと第二構造体Ｂとから構成する。第一構造体Ａは両端が柱１，２に接合された上弦材５と両端が斜材６を介して上弦材５と柱１，２との接合部に接合された下弦材７とから構成する。第二構造体Ｂは下弦材７と当該下弦材７の両端と上弦材５との間にそれぞれ設置された斜材８とから構成する。斜材６と斜材８は鉛直軸を軸に対称に設置する。また、斜材６と８は大梁３の端部から梁中央寄りの１／３Ｌ程度の範囲内に設置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大梁架構に関し、主として半導体製造工場などのような大スパン・多層階建物の建設に適用される。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造等、特に微細な加工が要求される製造工場の建物は、一般の建物とは異なり、特に製造ラインの床は振動レベルを微小に制御できる構造とする必要がある。
【０００３】
また、半導体の製造を効率的に行なうには柱等のない広い作業空間とするのが望ましく、また床下には設備配管用スペース等として用いられるスペースを確保する必要がある。
【０００４】
さらに、広い工場建設用地の確保が年々困難になってきている等の理由により、大スパン化・多層階化とする傾向にある。
【０００５】
従来、このような建物には、例えば図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に図示するような構造の大梁架構を用いることにより、大スパン化、多層階化が図られていた。
【０００６】
図３（ａ）は、梁２０の梁下に柱２１を所定間隔おきに建て付けることにより床の振動を制御するようにしたものである。また、図３（ｂ）は梁２０に梁剛性の大きい平行弦トラス等のトラス梁を用いることにより床の振動を制御するようにしたものである。そして、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に図示するようなトラス梁を梁２０に用い、梁中央部分の斜材を無くすことにより床下に設備配管用スペース等として用いられるスペース２２を確保したものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−９３４３２号公報
【特許文献２】特開２０００−３２８６５３号公報
【特許文献３】特開２０００−３２８６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図３（ａ）に図示する大梁架構では、梁下の製造ラインに柱が林立するため、製造ラインの作業スペースが著しく制約されるという課題があった。また、図３（ｂ）に図示する大梁架構では、トラス梁の斜材が障害になって床下に設備配管用のスペースを思うように確保できないという課題があった。そして、図３（ｃ）に図示する大梁架構では、トラス梁の中央部分の斜材を無くしたことで床下に設備配管用のスペースは確保できるものの、梁中央部分の剛性が不足して床の振動性状が低下してしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、大スパン化と多層階化が可能で、また床下に設備配管用スペース等として利用可能なスペースを確保し、さらに床の剛性を上げ振動性状も向上させた大梁架構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】
【００１０】
請求項１記載の大梁架構は、所定間隔をおいて配置された柱と当該柱間に架け渡された大梁とからなり、前記大梁は両端が前記柱に接合された上弦材と両端が斜材を介して前記上弦材と柱との接合部に接合された下弦材とからなる第一構造体と前記下弦材と当該下弦材の両端と前記上弦材との間にそれぞれ前記斜材と対称に設置された斜材とからなる第二構造体とから構成され、前記斜材は前記大梁の端部に寄せてそれぞれ設置されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明は、構造力学的に二つの構造体の組み合わせによって大梁を構成することにより、大スパン化と多層階化を可能にし、また斜材を大梁の両端部に寄せて配置し、梁中央部分の斜材を無くすることにより、梁中央部分の床下に設備配管用スペース等として利用可能なスペースを構造的に無理なく確保し、さらに床の剛性を上げ振動性状も向上させたものである。
【００１２】
第一構造体および第二構造体の各部材の構造は特に限定されないが、圧縮材として作用する上弦材と第二構造体の斜材は小断面で高い剛性を確保可能な鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）構造、コンクリート充填鋼管（ＣＦＴ）構造または鉄骨コンクリート（ＳＣ）構造とし、引張り材として作用する下弦材と第一構造体の斜材は軽量な鉄骨構造とするのが最も合理的で経済的な構造といえる。
【００１３】
なお、ＳＣ構造としては、例えばＨ形鋼の両側に当該形鋼の上下フランジとウェブとからなる凹溝部にコンクリートまたはモルタルを充填した構造のものでもよい。
【００１４】
また、柱はＳＲＣ構造、ＣＦＴ構造、ＳＣ構造、Ｓ構造、ＲＣ構造のいずれを採用してもよく、小屋組は軽量化が可能なＳ構造とするのが望ましい。また、斜材は大梁の両端部からそれぞれ梁中央側の１／３Ｌ程度の範囲内に設置することにより、構造力学的にも無理なく床下に必要なスペースを確保することができる。
【００１５】
請求項２記載の大梁架構は、請求項１記載の大梁架構において、上弦材と下弦材との間に複数の束材が所定間隔おきに設置されていることを特徴とするものである。本発明は特に、上弦材と斜材のそれぞれに作用する荷重の相互伝達を図ったものであり、束材の間隔は、床下に設備用配管を設置する際の妨げにならない程度の間隔とするのがよい。
【００１６】
請求項３記載の大梁架構は、請求項１または２記載の大梁架構において、下弦材の両端部と柱との間に繋ぎ材がそれぞれ設置されていることを特徴とするものである。当該繋ぎ材は主として床と束材の支持材として作用するものであり、その両端部はピン構造等、下弦材に比べ軽微な構造形式でよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、構造力学的に二つの構造体の組み合わせによって大梁が構成されていることにより大スパン化と多層階化が可能であり、また梁の両端部に寄せて斜材を設置し、梁中央の斜材を無くすることにより梁中央部分の床下に設備配管用スペース等として利用可能なスペースを確保することができる等の効果がある。さらに、床の剛性を上げ振動性状も向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１と図２は、三階建て構造に構築された半導体製造工場の一例を示し、図において、符号１は工場の中央に建て付けられた中柱、２は中柱１の両側に当該中柱１から所定間隔をおいて建て付けられた外柱、３は中柱１と外柱２との間の各階に架け渡された大梁、そして符号４は小屋組である。
【００１９】
大梁３は、特に構造力学的に図２（ｂ）に図示するような第一構造体Ａと、図２（ｃ）に図示するような第二構造体Ｂとの組み合わせによって構成されている。
【００２０】
第一構造体Ａは両端が中柱１と外柱２に接合された上弦材５と両端が斜材６を介して上弦材５と柱１との接合部に接合された下弦材７とから構成されている。第二構造体Ｂは下弦材７と当該下弦材７の両端と前記上弦材５との間にそれぞれ斜材６と対称形に設置された斜材８とから構成されている。
【００２１】
なお、ここでいう第一構造体Ａと第二構造体Ｂは、大梁３を形成する構造力学的な構成概念であって、実際には第一構造体Ａの上弦材５と第二構造体Ｂの上弦材５、および第一構造体Ａの下弦材７と第二構造体Ｂの下弦材７は、それぞれ同一材によって構成されている。
【００２２】
また、斜材６と斜材８は大梁３の端部から梁中央寄りの１／３Ｌ（Ｌ＝梁スパン）程度の範囲内に設置され、その際、斜材６と斜材８が鉛直軸を対称軸に左右対称に設置されていることで、大梁３の両端部に構造的に有効な三角形トラスが構成されている。
【００２３】
また、下弦材７の両端は水平繋ぎ材９を介して柱１，２に接合されている。さらに、上弦材５と下弦材７間には、複数の束材１０が所定の間隔で設置されている。
【００２４】
このような構成において、図２に図示するように、上弦材５と斜材８が圧縮材として作用し、下弦材７と斜材６が引張材として作用する。また、束材１０は上弦材５と下弦材７のそれぞれに作用する荷重の相互伝達材として作用する。
【００２５】
さらに、両端の繋ぎ材９は主として床と束材１０の支持材として作用するものであり、したがって当該繋ぎ材９は両端をピン構造にする等、下弦材７に比べて軽微な構造でよい。
【００２６】
これにより、大梁３の大スパン化と床の振動制御が可能になり、また床下に必要なスペースを容易に確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、主として半導体製造工場などのような大スパン・多層階建物の建設に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】半導体製造工場を示し、（ａ）はその全体を示す縦断面図、（ｂ）は大梁架構の正面図である。
【図２】大梁の各部材に作用する応力を示し、（ａ）はその全体を示す正面図、（ｂ）は第一構造体の正面図、（ｃ）は第二構造体の正面図である。
【図３】大梁架構の従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 中柱
２ 外柱
３ 大梁
４ 小屋組
５ 上弦材
６ 斜材
７ 下弦材
８ 斜材
９ 水平繋ぎ材
１０ 束材
２０ 梁
２１ 柱
２２ 設備配管用スペース等として用いられるスペース
Ａ 第一構造体
Ｂ 第二構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は大梁架構に関し、主として半導体製造工場などのような大スパン・多層階建物の建設に適用される。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造等、特に微細な加工が要求される製造工場の建物は、一般の建物とは異なり、特に製造ラインの床は振動レベルを微小に制御できる構造とする必要がある。
【０００３】
また、半導体の製造を効率的に行なうには柱等のない広い作業空間とするのが望ましく、また床下には設備配管用スペース等として用いられるスペースを確保する必要がある。
【０００４】
さらに、広い工場建設用地の確保が年々困難になってきている等の理由により、大スパン化・多層階化とする傾向にある。
【０００５】
従来、このような建物には、例えば図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に図示するような構造の大梁架構を用いることにより、大スパン化、多層階化が図られていた。
【０００６】
図３（ａ）は、梁２０の梁下に柱２１を所定間隔おきに建て付けることにより床の振動を制御するようにしたものである。また、図３（ｂ）は梁２０に梁剛性の大きい平行弦トラス等のトラス梁を用いることにより床の振動を制御するようにしたものである。そして、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に図示するようなトラス梁を梁２０に用い、梁中央部分の斜材を無くすことにより床下に設備配管用スペース等として用いられるスペース２２を確保したものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−９３４３２号公報
【特許文献２】特開２０００−３２８６５３号公報
【特許文献３】特開２０００−３２８６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図３（ａ）に図示する大梁架構では、梁下の製造ラインに柱が林立するため、製造ラインの作業スペースが著しく制約されるという課題があった。また、図３（ｂ）に図示する大梁架構では、トラス梁の斜材が障害になって床下に設備配管用のスペースを思うように確保できないという課題があった。そして、図３（ｃ）に図示する大梁架構では、トラス梁の中央部分の斜材を無くしたことで床下に設備配管用のスペースは確保できるものの、梁中央部分の剛性が不足して床の振動性状が低下してしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、大スパン化と多層階化が可能で、また床下に設備配管用スペース等として利用可能なスペースを確保し、さらに床の剛性を上げ振動性状も向上させた大梁架構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】
【００１０】
請求項１記載の大梁架構は、所定間隔をおいて配置された柱と当該柱間に架け渡された大梁とからなり、前記大梁は両端が前記柱に接合された上弦材と両端が斜材を介して前記上弦材と柱との接合部に接合された下弦材とからなる第一構造体と前記下弦材と当該下弦材の両端と前記上弦材との間にそれぞれ前記斜材と対称に設置された斜材とからなる第二構造体とから構成され、前記斜材は前記大梁の端部に寄せてそれぞれ設置されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明は、構造力学的に二つの構造体の組み合わせによって大梁を構成することにより、大スパン化と多層階化を可能にし、また斜材を大梁の両端部に寄せて配置し、梁中央部分の斜材を無くすることにより、梁中央部分の床下に設備配管用スペース等として利用可能なスペースを構造的に無理なく確保し、さらに床の剛性を上げ振動性状も向上させたものである。
【００１２】
第一構造体および第二構造体の各部材の構造は特に限定されないが、圧縮材として作用する上弦材と第二構造体の斜材は小断面で高い剛性を確保可能な鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）構造、コンクリート充填鋼管（ＣＦＴ）構造または鉄骨コンクリート（ＳＣ）構造とし、引張り材として作用する下弦材と第一構造体の斜材は軽量な鉄骨構造とするのが最も合理的で経済的な構造といえる。
【００１３】
なお、ＳＣ構造としては、例えばＨ形鋼の両側に当該形鋼の上下フランジとウェブとからなる凹溝部にコンクリートまたはモルタルを充填した構造のものでもよい。
【００１４】
また、柱はＳＲＣ構造、ＣＦＴ構造、ＳＣ構造、Ｓ構造、ＲＣ構造のいずれを採用してもよく、小屋組は軽量化が可能なＳ構造とするのが望ましい。また、斜材は大梁の両端部からそれぞれ梁中央側の１／３Ｌ程度の範囲内に設置することにより、構造力学的にも無理なく床下に必要なスペースを確保することができる。
【００１５】
請求項２記載の大梁架構は、請求項１記載の大梁架構において、上弦材と下弦材との間に複数の束材が所定間隔おきに設置されていることを特徴とするものである。本発明は特に、上弦材と斜材のそれぞれに作用する荷重の相互伝達を図ったものであり、束材の間隔は、床下に設備用配管を設置する際の妨げにならない程度の間隔とするのがよい。
【００１６】
請求項３記載の大梁架構は、請求項１または２記載の大梁架構において、下弦材の両端部と柱との間に繋ぎ材がそれぞれ設置されていることを特徴とするものである。当該繋ぎ材は主として床と束材の支持材として作用するものであり、その両端部はピン構造等、下弦材に比べ軽微な構造形式でよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、構造力学的に二つの構造体の組み合わせによって大梁が構成されていることにより大スパン化と多層階化が可能であり、また梁の両端部に寄せて斜材を設置し、梁中央の斜材を無くすることにより梁中央部分の床下に設備配管用スペース等として利用可能なスペースを確保することができる等の効果がある。さらに、床の剛性を上げ振動性状も向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１と図２は、三階建て構造に構築された半導体製造工場の一例を示し、図において、符号１は工場の中央に建て付けられた中柱、２は中柱１の両側に当該中柱１から所定間隔をおいて建て付けられた外柱、３は中柱１と外柱２との間の各階に架け渡された大梁、そして符号４は小屋組である。
【００１９】
大梁３は、特に構造力学的に図２（ｂ）に図示するような第一構造体Ａと、図２（ｃ）に図示するような第二構造体Ｂとの組み合わせによって構成されている。
【００２０】
第一構造体Ａは両端が中柱１と外柱２に接合された上弦材５と両端が斜材６を介して上弦材５と柱１との接合部に接合された下弦材７とから構成されている。第二構造体Ｂは下弦材７と当該下弦材７の両端と前記上弦材５との間にそれぞれ斜材６と対称形に設置された斜材８とから構成されている。
【００２１】
なお、ここでいう第一構造体Ａと第二構造体Ｂは、大梁３を形成する構造力学的な構成概念であって、実際には第一構造体Ａの上弦材５と第二構造体Ｂの上弦材５、および第一構造体Ａの下弦材７と第二構造体Ｂの下弦材７は、それぞれ同一材によって構成されている。
【００２２】
また、斜材６と斜材８は大梁３の端部から梁中央寄りの１／３Ｌ（Ｌ＝梁スパン）程度の範囲内に設置され、その際、斜材６と斜材８が鉛直軸を対称軸に左右対称に設置されていることで、大梁３の両端部に構造的に有効な三角形トラスが構成されている。
【００２３】
また、下弦材７の両端は水平繋ぎ材９を介して柱１，２に接合されている。さらに、上弦材５と下弦材７間には、複数の束材１０が所定の間隔で設置されている。
【００２４】
このような構成において、図２に図示するように、上弦材５と斜材８が圧縮材として作用し、下弦材７と斜材６が引張材として作用する。また、束材１０は上弦材５と下弦材７のそれぞれに作用する荷重の相互伝達材として作用する。
【００２５】
さらに、両端の繋ぎ材９は主として床と束材１０の支持材として作用するものであり、したがって当該繋ぎ材９は両端をピン構造にする等、下弦材７に比べて軽微な構造でよい。
【００２６】
これにより、大梁３の大スパン化と床の振動制御が可能になり、また床下に必要なスペースを容易に確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、主として半導体製造工場などのような大スパン・多層階建物の建設に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】半導体製造工場を示し、（ａ）はその全体を示す縦断面図、（ｂ）は大梁架構の正面図である。
【図２】大梁の各部材に作用する応力を示し、（ａ）はその全体を示す正面図、（ｂ）は第一構造体の正面図、（ｃ）は第二構造体の正面図である。
【図３】大梁架構の従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 中柱
２ 外柱
３ 大梁
４ 小屋組
５ 上弦材
６ 斜材
７ 下弦材
８ 斜材
９ 水平繋ぎ材
１０ 束材
２０ 梁
２１ 柱
２２ 設備配管用スペース等として用いられるスペース
Ａ 第一構造体
Ｂ 第二構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔をおいて配置された柱と当該柱間に架け渡された大梁とからなり、前記大梁は両端が前記柱に接合された上弦材と両端が斜材を介して前記上弦材と柱との接合部に接合された下弦材とからなる第一構造体と前記下弦材と当該下弦材の両端と前記上弦材との間にそれぞれ前記斜材と対称に設置された斜材とからなる第二構造体とから構成され、前記斜材は前記大梁の両端部に寄せてそれぞれ設置されてなることを特徴とする大梁架構。
【請求項２】
上弦材と下弦材との間に複数の束材が所定間隔おきに設置されていることを特徴とする請求項１記載の大梁架構。
【請求項３】
下弦材の端部と柱との間に繋ぎ材が設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の大梁架構。
【請求項１】
所定間隔をおいて配置された柱と当該柱間に架け渡された大梁とからなり、前記大梁は両端が前記柱に接合された上弦材と両端が斜材を介して前記上弦材と柱との接合部に接合された下弦材とからなる第一構造体と前記下弦材と当該下弦材の両端と前記上弦材との間にそれぞれ前記斜材と対称に設置された斜材とからなる第二構造体とから構成され、前記斜材は前記大梁の両端部に寄せてそれぞれ設置されてなることを特徴とする大梁架構。
【請求項２】
上弦材と下弦材との間に複数の束材が所定間隔おきに設置されていることを特徴とする請求項１記載の大梁架構。
【請求項３】
下弦材の端部と柱との間に繋ぎ材が設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の大梁架構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２６１１０２（Ｐ２００８−２６１１０２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０２７０６（Ｐ２００７−１０２７０６）
【出願日】平成１９年４月１０日（２００７．４．１０）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１０日（２００７．４．１０）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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