蜂巢式建筑结构体的基本单元及其施工方法

专利名称：蜂巢式建筑结构体的基本单元及其施工方法
技术领域：
本发明涉及构筑蜂巢式建筑结构体的基本单元和使用该基本单元的施工方法。
背景技术：
本申请人已经提示过专利文献1 5公开的 蜂巢式建筑结构体(以下简略叫做 “蜂巢式结构体”)。这些文献中的蜂巢式结构体能够恰当地适用于管状构架。图22 (a)表示形成管状构架的蜂巢式结构体的一例(被专利文献1公开)。该图 是用于表示蜂巢式结构体整体形状的概略图。实际的建筑结构体是把成为柱和梁的一个一 个结构部件进行接合而构筑，但该图没有具体表示各个结构部件的形状和部件之间的接合 部位。该蜂巢式结构体是主框，是负担建筑物整体长期负载(固定载荷+承载载荷)的 最重要骨骼。图22(b)表示蜂巢式结构体100的单位结构即六角形框。一个六角形框具有 上下一对水平边101和左右两对斜边102。蜂巢式结构体100的相邻六角形框共有一个边 部件，由此而形成蜂巢式形状。蜂巢式结构体100的梁相当于是六角形框的水平边101，在水平方向上不连续。柱 相当于是六角形框的左右斜边102，成为在垂直方向上锯齿状连续的斜柱。这种蜂巢式结构 体有把从各个方向向建筑物加的负载容易地变换成梁或斜柱的轴力的优点。而且利用蜂巢 式形状所具有的特有刚性而能够仅通过管状构架就确保建筑物整体结构的稳定性和耐震 性。根据结构解析的结果也能够确认蜂巢式结构的管状构架与一般框架(，一 J > )结 构的管状构架相比，对于相同水平负载的变形和弯矩应力小。即确保对于相同量变形和弯 矩应力的强度时，蜂巢式结构与一般刚架结构相比而能够使梁和柱变细。且由于在管状构 架的内部即使没有加强结构，也能够得到足够的强度，所以能够充分确保自由的内部空间。蜂巢式结构体中对于水平载荷(地震力等)的弯矩应力在六角形框的各顶点处最 大，在各边的中点处最小，这根据结构解析也被判明。这就意味着配置在各顶点的结构部件 需要足够的屈服强度(日文耐力)。另一方面，由于各边的中点比较不需要屈服强度，所 以可以说适合于作为结构部件之间的接合点。蜂巢式结构体能够把大致相同形状的多个结构部件即基本单元按照相同的规则 进行接合来构筑。作为图22(a)所示的蜂巢式结构体的基本单元，例如有专利文献3(图1) 所公开三叉形单元。三叉形单元是具有从中心放射状延伸的三个脚部的形状。配置成把 三叉形单元的中心配置在六角形框的顶点，使三个脚部分别从该顶点延伸而占据到三个边 部的中点。三叉形单元之间的接合在六角形框的各边中点进行。由于为了构筑蜂巢式结构体而需要多个具有大致相同形状和相同特性的基本单 元，所以优选在高质量管理下的工厂生产。然后把工厂生产的基本单元运送到现场，在现场 仅进行基本单元之间的接合，是这样的施工方法。专利文献1 (日本)特许第3811708号公报专利文献2 (日本)特许第4108101号公报
专利文献3 (日本)特许第4192207号公报专利文献4 (日本)特许第4210323号公报专利文献5 (日本)特许第4146511号公报但在现场把三叉形单元用起重机一个一个起吊、堆积并接合时，由于一个三叉形 单元是左右非对称的，所以难于一边维持正确的方向一边进行支承。且起吊的两个三叉形 单元不稳定，所以难于把双方的水平边之间在空中接合。因此，需要首先在把两个三叉形单 元放平在地上的状态下把水平边之间接合而成为左右对称的形状。然后把相互接合了的两 个单元用起重机起吊，在垂直方向上堆积并顺次接合。其结果是现场的作业负担庞大，有损 把基本单元在工厂生产所得到的施工效率。且在现场的接合作业与在工厂进行的情况相比 由于不能有足够的质量管理，所以有可能出现接合强度不足或不均勻。由此而希望把在现 场的接合作业限制在最小程度。

发明内容
本发明的目的在于提供一种基本单元，是用于构筑蜂巢式结构体的基本单元，在 现场的施工性好，且在应力负载大的六角形框的顶点处具有足够的屈服强度(日文耐 力)。且本发明的目的在于提供一种使用该基本单元的蜂巢式结构体的施工方法。达到上述目的的本发明结构如下。由本发明基本单元构筑的蜂巢式结构体具有由多个六角形框形成的结构，各六角 形框具有上下一对水平边和左右两对斜边，且相邻的两个六角形框相互共有一边。基本单元的基本形态由结构部件形成，且包括分别形成所述六角形框一个水平 边的各端部的第一刚度区部和第二刚度区部、形成所述第一刚度区部和所述第二刚度区部 之间部分的梁部、从所述第一刚度区部分别向斜上方和斜下方延伸而形成到所述六角形框 两个斜边各中点的部分的第一上斜柱部和第一下斜柱部、从所述第二刚度区部分别向斜上 方和斜下方延伸而形成到所述六角形框另外两个斜边各中点的部分的第二上斜柱部和第 二下斜柱部，对于位于下侧的一个基本单元的第一上斜柱部而能够把位于上侧的另外基本 单元的第二下斜柱部进行接合，且对于该位于下侧的一个基本单元的第二上斜柱部而能够 把位于上侧的又另外的基本单元的第一下斜柱部进行接合。基本单元的一实施例中，所述结构部件是结构用钢材，所述各个第一和第二刚度 区部分别附设加强钢材。基本单元的其他实施例中，所述结构部件是结构用钢材，所述各个第一和第二刚 度区部分别由实心钢材形成，且所述第一和第二刚度区部以外的部分由型钢或钢管形成。基本单元的又其他实施例中，所述结构部件是结构用钢材，预定方向的所述基本 单元的尺寸在所述第一和第二刚度区部是最大尺寸，在所述梁部的中点是比该最大尺寸小 的第二尺寸，且在所述第一和第二上斜柱部的端部以及所述第一和第二下斜柱部的端部是 比该最大尺寸小的第三尺寸。基本单元的又其他实施例中，预定方向的所述基本单元的尺寸在具有最大尺寸、 第二尺寸、第三尺寸的情况下，在各个所述第一和第二刚度区部与所述梁部的中点之间分 别设置有从所述最大尺寸逐渐向所述第二尺寸变化的第一锥部，而且在各个所述第一和第 二刚度区部与所述第一和第二上斜柱部的端部之间、以及在各个所述第一和第二刚度区部
5与所述第一和第二下斜柱部的端部之间，分别设置有从所述最大尺寸逐渐向所述第三尺寸变化的第二锥部。用于使用上述基本单元来构筑蜂巢式结构体的施工方法具有把多个基本单元在 垂直方向上堆积并接合的工序，在所述工序中，对于位于下侧的一个基本单元的第一上斜 柱部而把位于上侧的另外基本单元的第二下斜柱部进行接合，且对于该位于下侧的一个基 本单元的第二上斜柱部而把位于上侧的又另外基本单元的第一下斜柱部进行接合。本发明的基本单元把六角形框水平边的各端部由第一刚度区部和第二刚度区部 形成。两个刚度区部之间的部分是梁部。第一上斜柱部和第一下斜柱部分别从第一刚度区 部向斜上方和斜下方延伸。第二上斜柱部和第二下斜柱部分别从第二刚度区部向斜上方和 斜下方延伸。因此，一个基本单元基本上是左右对称的形状。一个基本单元能够形成蜂巢 式结构体的六角形框中一个水平边的部分和从其两端分别向上方和下方延伸到的四个斜 边的各中点的部分。本发明的施工方法通过把多个基本单元在垂直方向上堆积并接合来构筑蜂巢式 结构体。由于基本单元是左右对称的形状，所以在运入现场后能够马上开始起重机的起吊 作业。由于是左右对称形状，所以即使在空中也容易维持正确的方向，特别是把梁部维持水 平。其结果是能够稳定地进行空中的接合作业。由于本发明施工方法的作业仅是把上下位 置的两个基本单元的斜柱部端部之间进行接合的单种作业，所以作业简单。使用本发明基本单元的施工方法有施工性非常好的优点。其结果是能够实现良好 且均勻的接合状态。本发明的基本单元适合工厂生产，利用好的质量管理能够大量生产具有相同特性 的基本单元。在现场接合的部位仅是基本单元中四个斜柱部的各端部。这些接合部位与蜂 巢式结构体中六角形框的斜边的中点对应。六角形框的斜边的中点在蜂巢式结构体中是弯 矩应力最小的部位。因此，该部位的接合比较不要求强度，销接合是足够的。由于用于销接 合的作业比用于刚性接合的作业简单，所以在现场进行的负担少。且对于接合状态也不需 要高的质量管理。本发明的基本单元整体是一个一体的结构部件。第一和第二刚度区部是分别向梁 部和两个斜柱部这三个方向分岔的基部。各刚度区部本来就是刚性接合而形成刚度区。在 此，所谓的“本来”是指“基本单元制作完成的时刻点”的意思。两个刚度区部的位置是蜂巢式结构体的六角形框顶点位置。该顶点位置在蜂巢式 结构体中是弯矩应力最大的部位。因此，本发明的基本单元中最被要求屈服强度的部位本 来就是刚度区。六角形框的水平边中点与顶点相比则弯矩应力小，但与斜边的中点相比则弯矩应 力大。由于基本单元是一体的结构部件，所以该梁部的中点本来也不是接合部，能够确保刚 性。如以上，使用本发明基本单元所构筑的蜂巢式结构体中，仅弯矩应力最小的部位 在现场接合，其以外的部分是一体的结构部件，能够确保刚性。由此，可以说本发明的基本 单元作为用于构筑蜂巢式结构体的单元是在结构屈服强度上最恰当的形状。且在本发明的基本单元是结构用钢材的情况下，通过在两个刚度区部分别设置加 强钢材则能够更加强化该刚度区。或者把两个刚度区部分别设定成是实心钢材，也能够得到同样的效果。其结果是能够实现蜂巢式结构体中弯矩应力最大部位所要求的屈服强度。按照所负担的应力大小来变化预定方向的基本单元的尺寸也是有效的。把两个刚 度区部的预定方向尺寸设定为是最大尺寸，把梁部的中点、上斜柱部的端部和下斜柱部的 端部设定为是比该最大尺寸小的尺寸。而且在最大尺寸的部位与更小尺寸的部位之间设置 尺寸逐渐变化的锥部也是恰当的。这样，能够按照各部位弯矩应力的大小来设计最佳的屈 服强度。如上所述，对于有大应力作用的部位则增加材料量来强化屈服强度，对于有比较 小应力作用的部位则减少材料量，使用这样的方法可以有效地利用材料，谋求节省资源，还 有降低成本的效果。


图1是使用本发明的基本单元构筑的形成管状构架的蜂巢式结构体的一例；图2是使用本发明的基本单元构筑的形成管状构架的蜂巢式结构体的其他实施 例；图3(a)是基本单元一实施例的主视图，图3(b)是其俯视图，图3 (c)是基本单元 其他实施例的主视图，图3(d)是其俯视图；图4A是表示构成蜂巢式结构体的六角形框与基本单元关系的模式图；图4B是表示蜂巢式结构体中对于水平载荷的弯矩应力与基本单元关系的模式 图；图5是使用基本单元来构筑蜂巢式结构体的施工方法的说明图；图6(a) (d)是本发明基本单元的第一实施例；图7是第一实施例的局部立体图；图8是第一实施例制作工序的说明图；图9(a) (d)是本发明基本单元的第二实施例；图10是第二实施例的局部立体图；图11是第二实施例制作工序的说明图；图12(a) (e)是本发明基本单元的第三实施例；图13是第三实施例的局部立体图；图14是第三实施例制作工序的说明图；图15(a) (e)是本发明基本单元的第四实施例；图16是第四实施例的局部立体图；图17是第四实施例制作工序的说明图；图18(a) (b)是本发明基本单元的第五实施例；图19是本发明基本单元的第六实施例；图20是本发明基本单元的第七实施例；图21A是把两个基本单元接合的接合机构的实施例；图21B是把两个基本单元接合的接合机构的其他实施例；图22(a)是形成管状构架的公知的蜂巢式结构体的一例，图22(b)是基本的六角 形框。
具体实施方式
图1表示使用本发明的基本单元构筑的形成管状构架的蜂巢式结构体的一实施 例(与图22同形状)。蜂巢式结构体100是主框，是负担建筑物整体长期负载(固定载荷 +承载载荷)的最重要骨骼。该蜂巢式结构体100的水平截面形状大致是四边形，具有竖立 设置的四个平坦侧面。图1中分别把使用的基本单元U和Ul取出来进行了例示。基本单 元U是用于形成平坦侧面部的基本单元，基本单元Ul是用于形成四角折曲部的基本单元。图2表示使用本发明的基本单元构筑的形成管状构架的蜂巢式结构体的其他实 施例。该蜂巢式结构体101的水平截面形状大致是圆形，具有竖立设置的大致圆筒状侧面 部和圆拱状的天顶部。图2中分别把使用的基本单元U2和U3取出来进行了例示。基本单 元U2是用于形成圆筒侧面部的基本单元，基本单元U3是用于形成圆拱面的基本单元。天 顶部进而还使用其他的变形单元。图3表示本发明基本单元的基本形态。图3(a)是为了形成蜂巢式结构体的平坦部 分而使用的基本单元U—实施例的主视图，图3(b)是其俯视图。图3(c)是为了形成蜂巢 式结构体的折曲部分或弯曲部分而使用的基本单元Ul、U2、U3 一实施例的主视图，图3(d) 是其俯视图。图3 (a)主视图所示的平坦部用的基本单元U具备第一刚度区部2a和第二刚度区 部2b，这两个刚度区部之间是梁部1。且分别有第一上斜柱部3a朝向斜上方、第一下斜柱 部4a朝向斜下方地从第一刚度区部2a延伸。分别有第二上斜柱部3b朝向斜上方、第二下 斜柱部4b朝向斜下方地从第二刚度区部2b延伸。基本单元U在主视图中是左右对称的形 状。第一刚度区部2a是向梁部1、第一上斜柱部3a和第一下斜柱部4a这三方向分岔 的基部。第二刚度区部2b是向梁部1、第二上斜柱部3b和第二下斜柱部4b这三方向分岔 的基部。虽然没有规定第一刚度区部2a和第二刚度区部2b范围的明确边界，但与图中虚 线表示的范围大致相当。如图3(b)俯视图所示，平坦部用的基本单元U中梁部1和上斜柱部3a、3b和下斜 柱部4a、4b成直线状延伸。图3 (c)主视图所示的折曲部用或弯曲部用的基本单元U1、U2、U3具备两个刚度区 部2a、2b、梁部1和四个斜柱部3a、4a、3b、4b，这点与基本单元U相同。如图3(d)俯视图所示，折曲部用或弯曲部用的基本单元Ul、U2、U3中，上斜柱部 3a、3b和下斜柱部4a、4b相对梁部1分别具有规定角度地延伸。图示的例中左右斜柱部是相 对梁部向相同方向弯曲，但作为其他例也可以是左右斜柱部相对梁部而向不同方向弯曲。通过组合平坦部用、折曲部用或弯曲部用的基本单元就能够形成多种形状竖立设 置的蜂巢式框。本发明的基本单元整体是一个一体的结构部件。这时的所谓“一体”例如也包含 把多个钢材部件焊接而成一体的情况。参照图4A和图4B说明本发明基本单元的基本原理。图4A是模式表示蜂巢式结构体100的单位结构即六角形框H与基本单元U关系 的主视图。各个六角形框H具有六个边部件，是相对的一对水平边hi和h4、相对的左右一对斜边h2和h5、另外相对的左右一对斜边h3和h6。且相邻的两个六角形框H共有一个边 部件。由多个六角形框H来形成蜂巢式形状。六角形框H在主视图中基本上是上下对称且 左右对称的六角形。但也有例如如图2那样的向上方逐渐变细的圆筒部分和圆拱部分上下 不对称的形态和即使上下对称左右也不对称的变形形态。即使在这种变形形态中，也是至 少与相邻的基本单元能够接合便可。 基本单元U的第一刚度区部2a和第二刚度区部2b形成六角形框H的一个水平边 的各端部即顶点Cl、C2的部分。梁部1形成一个水平边hi的部分，即第一刚度区部2a与第二刚度区部2b之间的 部分。第一上斜柱部3a形成从第一刚度区部2a向斜上方延伸到斜边h2的中点M2的部分。第一下斜柱部4a形成从第一刚度区部2a向斜下方延伸到斜边h3的中点M3的部分。第二上斜柱部3b形成从第二刚度区部2b向斜上方延伸到斜边h6的中点M4的部分。第二下斜柱部4b形成从第二刚度区部2b向斜下方延伸到斜边h5的中点M5的部分。图4B是模式表示蜂巢式结构体100中对于水平载荷的弯矩应力与基本单元U关 系的图。图中曲线的横轴表示沿基本单元U右半边的轴向的距离，纵轴表示弯矩应力大小 的相对变化。由于基本单元U是左右对称的，所以左半边与右半边相同。如图4B的曲线所示，蜂巢式结构体100的弯矩应力在六角形框的顶点C2处最大。弯矩应力从六角形框的顶点C2朝向水平边的中点Ml而减少。一个水平边上的应 力在中点Ml处变成非常小。弯矩应力从六角形框的顶点C2朝向斜边的中点M4而减少。一个斜边上的应力在 中点M4处变成非常小。且如曲线所示，斜边的中点M4处的弯矩应力比水平边的中点Ml处的小。由此，蜂 巢式结构体100的弯矩应力在斜边的中点M4处最小。根据以上，基本单元U中向两个刚度区部2a、2b作用的应力最大，向四个斜柱部 3a、3b、4a、4b的端部作用的应力最小。因此，基本单元U对两个刚度区部最要求屈服强度。 由于基本单元U是一体的结构部件，所以两个刚度区部2a、2b本来就是刚性接合，本来就而 形成刚度区。在此，所谓的“本来，，是指“基本单元U制作完成的时刻点”的意思。由此，刚 度区部2a、2b具有高的屈服强度。且两个基本单元U之间的接合是在弯矩应力最小的部位即各斜柱部的端部进行。 由于该部分被作用的应力比较小，所以通常销接合便可。该接合被在现场进行，且现场接合 的仅是该部位。这样，本发明的基本单元本来就具有最佳适应蜂巢式结构体应力分布的形状。图5是使用本发明的基本单元来构筑蜂巢式结构体的施工方法的说明图。图5的 蜂巢式结构体100是图1所示的一部分。使用形成平坦部分的基本单元U和形成角部的基 本单元U1。各基本单元U、Ul使梁部处于水平地被起重机起吊，向接合作业已经完成的下 层基本单元上堆积。然后，与下层的基本单元进行接合作业。参照图5，蜂巢式结构体100中相对位于上下位置的两层中，对于构成下层的一 个基本单元U-I的第一上斜柱部3a而接合构成上层的其他基本单元υ-2的第二下斜柱部 4b。且对于构成下层的基本单元U-I的第二上斜柱部3b而接合构成上层的又其他基本单元U1-3的第一下斜柱部4a。由于使用本发明基本单元的施工方法的作业仅是把上下位置的两个基本单元的 斜柱部端部之间进行接合的单种作业，所以没有复杂的顺序，施工性非常好。其结果是能够 实现高质量且均勻的接合状态。图6 图17表示本发明基本单元的几个实施例。由于设定为本发明对象的蜂巢 式结构体优选是钢铁结构，所以基本单元优选使用结构用钢材来制作。图6是本发明基本单元的第一实施例。图6 (a)是主视图，图6(b)是俯视图，图 6(c)是图6(a)的A剖视图，图6(d)图6 (a)的B剖视图。图7是第一实施例的局部立体 图。图8是第一实施例制作工序一例的说明图。基本单元10中梁部11、第一上斜柱部13a、第一下斜柱部14a、第二上斜柱部13b 和第二下斜柱部14b分别由H型钢制作。第一刚度区部12a和第二刚度区部12b被制作成 与梁部和斜柱部的H型钢的端面一致。符号P表示上斜柱部与梁部的边界、下斜柱部与梁部的边界和上斜柱部与下斜柱 部的边界即弯曲部位。符号16是为了与其他基本单元接合而使用的螺栓孔。(以下实施例 也同样)如图6(a)和图6(c)所示，在从第一刚度区部12a的中央部分放射状突出的三个 短脚部分处优选分别设置加强钢材15。各加强钢材15是板状，插入被翼缘和腹板包围的空 间并与它们焊接。对于第二刚度区部12b也同样。通过设置这些加强钢材15而能够更强 化刚度区部12a、12b。利用加强钢材15的材质和厚度则能够调节强度。如图8所示，在基本单元10的制作中首先制作第一刚度区部12a，然后把第一刚度 区部12a的三个短脚部分各端面与梁部11、第一上斜柱部13a和第一下斜柱部14a的H型 钢各端面进行焊接使成一体。虽然没图示，但第二刚度区部也同样。图9是本发明基本单元的第二实施例。图9 (a)是主视图，图9(b)是俯视图，图 9(c)是图9(a)的A剖视图，图9(d)图9 (a)的B剖视图。图10是第二实施例的局部立体 图。图11是第二实施例制作工序一例的说明图。基本单元20中梁部21、第一上斜柱部23a、第一下斜柱部24a、第二上斜柱部23b 和第二下斜柱部24b分别由H型钢制作。如图9(a)和图9(c)所示，第一刚度区部12a和 第二刚度区部12b被由实心钢材制作。如图11所示，在基本单元20的制作中首先把实心钢材的第一刚度区部22a制作 成规定形状，然后把第一刚度区部22a的三个短脚部分各端面与梁部21、第一上斜柱部23a 和第一下斜柱部24a的H型钢各端面进行 焊接使成一体。虽然没图示，但第二刚度区部也 同样。图12是本发明基本单元的第三实施例。图12(a)是主视图，图12(b)是俯视图， 图12(c)是图12(a)的A剖视图，图12(d)图12(a)的B剖视图，图12(e)是图12(a)的C 剖视图。图13是第三实施例的局部立体图。图14是第三实施例制作工序一例的说明图。基本单元30中梁部31、第一上斜柱部33a、第一下斜柱部34a、第二上斜柱部33b 和第二下斜柱部34b分别由H型钢制作。第一刚度区部32a和第二刚度区部32b被制作成 与梁部和斜柱部的H型钢的端面一致。各刚度区部32a、32b与第一实施例同样地设置了加 强钢材35。
如图12(b)俯视图所示，第三实施例的特点在于按照各部位负担的应力大小来变 化预定方向的基本单元30的尺寸。把被作用最大应力的各刚度区部32a、32b设定为最大尺寸Wmax。由此来强化各刚 度区部。把被作用比最大应力小的应力的梁部31的中点Ml设定为比最大尺寸Wmax小的 第二尺寸W2。把被作用最小应力的各斜柱部的端部M2、M4、M3、M5设定为比最大尺寸Wmax小的 第三尺寸W3。第三尺寸W3与第二尺寸W2相等或比第二尺寸W2小。且在各刚度区部32a、32b与梁部31的中点Ml之间分别设置从最大尺寸Wmax向 第二尺寸W2逐渐变化的锥部38。且在各刚度区部32a、32b与各上斜柱部33a、33b的端部M2、M4之间分别设置从最 大尺寸Wmax向第三尺寸W3逐渐变化的锥部39。同样地，在各刚度区部32a、32b与各下斜柱部34a、34b的端部M3、M5之间分别设 置从最大尺寸Wmax向第三尺寸W3逐渐变化的锥部39。这些锥部38、39的预定方向的尺寸连续变化。由此，能够按照应力分布的连续变 化而使结构部件的强度连续变化。适当设定锥部38、39的轴向长度。如图14所示，在基本单元30的制作中首先把第一刚度区部32a制作成规定形状， 然后把第一刚度区部32a的三个短脚部分各端面与梁部31、第一上斜柱部33a和第一下斜 柱部34a的H型钢各端面进行焊接使成一体。虽然没图示，但第二刚度区部也同样。图15是本发明基本单元的第四实施例。图15(a)是主视图，图15(b)是俯视图， 图15(c)是图15(a)的A剖视图，图15(d)图15(a)的B剖视图，图15(e)是图15(a)的C 剖视图。图16是第四实施例的局部立体图。图17是第四实施例制作工序一例的说明图。基本单元40中梁部41、第一上斜柱部43a、第一下斜柱部44a、第二上斜柱部43b 和第二下斜柱部44b分别由H型钢制作。第一刚度区部42a和第二刚度区部42b由实心钢 材制作。如图15(b)俯视图所示，第四实施例的特点与第三实施例相同，在于按照各部位 负担的应力大小来变化预定方向的基本单元40的尺寸。把各刚度区部42a、42b设定为最大尺寸Wmax，把梁部41的中点Ml设定为比最大 尺寸Wmax小的第二尺寸W2，把各斜柱部的端部M2、M4、M3、M5设定为比最大尺寸Wmax小的 第三尺寸W3。且分别设置从最大尺寸Wmax向第二尺寸W2逐渐变化的锥部48和从最大尺 寸Wmax向第三尺寸W3逐渐变化的锥部49。关于它们的说明则与上述第三实施例相同。如图17所示，在基本单元40的制作中首先把实心钢材的第一刚度区部42a制作 成规定形状，然后把第一刚度区部42a的三个短脚部分各端面与梁部41、第一上斜柱部43a 和第一下斜柱部44a的H型钢各端面进行焊接使成一体。虽然没图示，但第二刚度区部也 同样。参照图18 图20，表示基本单元的其他实施例。图18是本发明基本单元的第五实施例。图18(a)是主视图，图18(b)是俯视图。 第五实施例的基本单元50是在图13所示的第三实施例的基本单元30中不设置加强钢材 35的实施例。该实施例的各刚度区部没有加强钢材，通过加大预定方向的尺寸来确保刚度区。图19是本发明基本单元的第六实施例，仅表示了主视图。第六实施例的基本单元60是在图6所示的第一实施例的基本单元30中不设置加强钢材35而扩大各刚度区部主视 图中形状的实施例。这时，各刚度区部由于扩大了形状而被强化。虽然未图示，但作为该实 施例的变形例也可以如第三实施例那样变化预定方向的尺寸。图20是本发明基本单元的第七实施例，仅表示了主视图。第七实施例的基本单元 70是在图9所示的第二实施例的基本单元20中扩大各刚度区部主视图中形状的实施例。 这时，实心钢材的各刚度区部由于扩大了形状而被强化。虽然未图示，但作为该实施例的变 形例也可以如第四实施例那样变化预定方向的尺寸。在以上叙述的第一 第七实施例以外，按照本发明的原理则能够得到基本单元的 多种变形。这些变形也被本发明所包含。图21A表示把两个基本单元接合的接合机构的实施例。例如在是图6所示的第 一实施例的情况下，把下层基本单元的第一上斜柱部13a与上层基本单元的第二下斜柱部 14b对接，把结点板17跨越双方地贴紧并用螺栓18和螺母固定。图21B表示把两个基本单元接合的接合机构的其他实施例。如(a)所示，在下层基 本单元的第一上斜柱部13a端部经由焊接用板13a2而焊接实心钢材13al。实心钢材13al 形成有凹部13a3和螺栓孔13a4。另一方面，在上层基本单元的第二下斜柱部14b端部经由 焊接用板14a2而焊接实心钢材14a3。实心钢材14a3形成有螺栓孔14b4。如(b)所示，把 实心钢材14a3嵌入实心钢材13al的凹部13a3，把螺栓18穿过双方并用螺母固定。两个基本单元的接合机构在图21A和图21B所示的机构以外，还有多种变形形态。在上述基本单元的各实施例中，作为梁部和各斜柱部的钢材而使用了 H型钢，但 也可以代替H型钢而使用具有各种截面形状的型钢。也可以代替H型钢而使用方形(日文 角形)钢管等具有各种截面形状的钢管。在使用本发明的基本单元来构筑蜂巢式结构体时，也可以组合种类不同的基本单 元。例如在下层使用刚度区部的屈服强度相对大的基本单元，在上层使用刚度区部的屈服 强度相对小的基本单元。两个基本单元只要使相互接合的斜柱部的端部形状一致，即使其 以外部位的形状不同，也能够进行接合。符号说明U、U1、U2、U3、10、20、30、40、50、60、70 基本单元1、11、21、31、41 梁部2a、12a、22a、32a、42a 第一刚度区部2b、12b、22b、32b、42b 第二刚度区部3a、13a、23a、33a、43a 第一上斜柱部3b、13b、23b、33b、43b 第二上斜柱部4a、14a、24a、34a、44a 第一下斜柱部4b、14b、24b、34b、44b 第二下斜柱部15、35加强钢材17结点板Ml水平边(梁部)的中点M2斜边的中点(第一上斜柱部的端部)
M3斜边的中点(第一下斜柱部的端部)M4斜边的中点(第二上斜柱部的端部)M5斜边的中点(第二下斜柱部的端部)H六角形框 hl、h4水平边 h2、h3、h5、h6斜边C1、C2顶点P折曲部100、101蜂巢式结构体
权利要求
一种蜂巢式建筑结构体的基本单元，是为了构筑蜂巢式建筑结构体(100)所使用的基本单元(U)，所述蜂巢式建筑结构体由多个六角形框所形成，各六角形框具有上下一对水平边和左右两对斜边，且相邻的两个六角形框相互共有一边，所述基本单元的特征在于，由结构部件形成，且包括分别形成所述六角形框一个水平边的各端部的第一刚度区部(2a)和第二刚度区部(2b)、形成所述第一刚度区部(2a)和所述第二刚度区部(2b)之间部分的梁部(1)、从所述第一刚度区部(2a)分别向斜上方和斜下方延伸而形成到所述六角形框两个斜边各中点的部分的第一上斜柱部(3a)和第一下斜柱部(4a)、从所述第二刚度区部(2b)分别向斜上方和斜下方延伸而形成到所述六角形框另外两个斜边各中点的部分的第二上斜柱部(3b)和第二下斜柱部(4b)，对于位于下侧的一个基本单元的第一上斜柱部而能够把位于上侧的另外基本单元的第二下斜柱部进行接合，且对于该位于下侧的一个基本单元的第二上斜柱部而能够把位于上侧的又另外的基本单元的第一下斜柱部进行接合。
2.如权利要求1所述的蜂巢式建筑结构体的基本单元，其特征在于， 所述结构部件是结构用钢材，所述各个第一和第二刚度区部(12a、12b)分别附设加强钢材(15)。
3.如权利要求1所述的蜂巢式建筑结构体的基本单元，其特征在于， 所述结构部件是结构用钢材，所述各个第一和第二刚度区部(22a、22b)分别由实心钢材形成， 且所述第一和第二刚度区部(22a、22b)以外的部分由型钢或钢管形成。
4.如权利要求1 3任一项所述的蜂巢式建筑结构体的基本单元，其特征在于， 所述结构部件是结构用钢材，预定方向的所述基本单元的尺寸为在所述第一和第二刚度区部是最大尺寸，在所述梁部的中点是比该最大尺寸小的第二 尺寸，且在所述第一和第二上斜柱部的端部以及所述第一和第二下斜柱部的端部是比该最 大尺寸小的第三尺寸。
5.如权利要求4所述的蜂巢式建筑结构体的基本单元，其特征在于，在各个所述第一和第二刚度区部与所述梁部的中点之间分别设置有从所述最大尺寸 逐渐向所述第二尺寸变化的第一锥部，而且在各个所述第一和第二刚度区部与所述第一和第二上斜柱部的端部之间、以及在 各个所述第一和第二刚度区部与所述第一和第二下斜柱部的端部之间，分别设置有从所述 最大尺寸逐渐向所述第三尺寸变化的第二锥部。
6.一种蜂巢式建筑结构体的施工方法，是为了构筑由多个六角形框形成的蜂巢式建筑 结构体(100)的施工方法，各六角形框具有上下一对水平边和左右两对斜边，且相邻的两 个六角形框相互共有一边，所述施工方法的特征在于，具有把多个基本单元(U)在垂直方向上堆积并接合的工序， 一个所述基本单元(U)由结构部件形成，且包括分别形成所述六角形框一个水平边的各端部的第一刚度区部(2a)和第二刚度区部(2b)、 形成所述第一刚度区部(2a)和所述第二刚度区部(2b)之间部分的梁部(1)、 从所述第一刚度区部(2a)分别向斜上方和斜下方延伸而形成到所述六角形框两个斜 边各中点的部分的第一上斜柱部(3a)和第一下斜柱部(4a)、从所述第二刚度区部(2b)分别向斜上方和斜下方延伸而形成到所述六角形框另外两 个斜边各中点的部分的第二上斜柱部(3b)和第二下斜柱部(4b)，在所述工序中，对于位于下侧的一个基本单元的第一上斜柱部而把位于上侧的另外基 本单元的第二下斜柱部进行接合，且对于该位于下侧的一个基本单元的第二上斜柱部而把 位于上侧的又另外的基本单元的第一下斜柱部进行接合。
全文摘要
提供一种蜂巢式建筑结构体的基本单元及使用它的蜂巢式建筑结构体的施工方法，在现场的施工性好且在六角形框的顶点处能够形成刚度区。为了构筑蜂巢式建筑结构体(100)所使用的基本单元(U)由结构部件形成，包括形成六角形框一个水平边的各端部的第一和第二刚度区部(2a、2b)、形成之间的部分的梁部(1)、从各刚度区部向斜上方和斜下方延伸而形成到各斜边的中点的部分的四个斜柱部(3a、4a、3b、4b)，在把两个基本单元向垂直方向堆积时，能够把位于上侧的基本单元的下斜柱部与位于下侧的基本单元的上斜柱部进行接合。
文档编号E04B1/34GK101939497SQ20098000004
公开日2011年1月5日 申请日期2009年4月13日 优先权日2009年3月11日
发明者竹嶋一郎, 鸭下勉 申请人:积水化学工业株式会社