JP2003147860A

JP2003147860A - 外開口格子シェル建築構造物及びその構築方法

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Publication number: JP2003147860A
Application number: JP2001345066A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Tokuoka; 康夫徳岡
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】既存施設の利用に影響を与えることなく、そ
の上方空間を有効利用して外開口格子シェル建築構造物
を構築する。【解決手段】既存施設１の外周より上方に向けて略円
錐状に内方に傾斜させて配設するシェル５，５…と、該
シェル５，５…より外方に向けて水平に且つ、垂直方向
に所定間隔で配設されるフロアリング３，３…と、該フ
ロアリング３，３…の上下間に該シェル５，５…に沿っ
て垂直に且つ、円周方向に所定間隔で配設されるウエブ
４，４…とで外方に向けて開口部７，７…を有する建築
空間Ｒを形成して成る外開口格子シェル建築構造物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は外開口格子シェル建
築構造物及びその構築方法に関するものであり、特に、
ベント工法にみられる支持架台仮設工法によらない構築
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
都市居住環境の改善をめぐり、屋上緑化等の緑化環境の
推進の気運が高まっている。また、個人のニーズとして
は、庭付き住宅と高層集合住宅の眺望を兼ね備えた住宅
の要望が強い。これらの実現手段としては、斜面住宅は
それを実現する一つの手段だが、土地利用効率が低いの
が難点である。

【０００３】一方、倉庫、商業施設、スポーツ施設、観
客席、イベントホール、駐車場など格別日当たりの必要
性のない施設と土地資源の共有をすすめることにより上
方の空間を利用するための外開口格子シェル建築構造物
を得るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであ
り、本発明は該課題を解決することを目的とする。更
に、それら施設が既存施設である場合には、既存施設を
一旦撤去したり、支持架台仮設の設置に伴って、長期間
に亘って既存施設の利用を中断する等の問題が生じて、
その実現は困難であった。

【０００４】そこで、既存施設の存在に関係なく、土地
利用を共有し、その上空を有効利用するための外開口格
子シェル建築構造物の構築方法に解決すべき技術的課題
が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、略円錐状内方に傾斜
させて配設するシェルと、該シェルより外方に当接し、
水平かつ、垂直方向に所定間隔で配設されるフロアリン
グと、該シェルより外方に当接し、垂直かつ、円周方向
に所定間隔で配設されるウエブからなる格子シェル構造
を、所定の高さまで積層配置することにより、外方に向
けて開口部を有する建築空間を形成する外開口格子シェ
ル建築構造物、及び、前記内方に傾斜させて配設するシ
ェルの角度を約４５°とし、該シェルの頂部に大開口部
を形成する略円錐台形状の外開口格子シェル建築構造
物、並びに、リング状に基礎フロアリングを敷設し、該
基礎フロアリングの円周方向に所定間隔でウエブを固着
後、該ウエブ間に上方に向けて略円錐状に内方に傾斜さ
せてシェルを固着し、更に、該ウエブ上にフロアリング
を水平に配設した後、該フロアリングの外方に所定の隙
間を取り、水平にコンプレッションリングを配設し、且
つ、該コンプレッションリングの外方に、ジャッキを介
して取着したヨークを該コンプレッションリングの円周
方向に所定間隔で配設した後、該コンプレッションリン
グの内方を該フロアリングにヨークを介して止着し、該
フロアリングの上方に次のウエブを円周方向に所定間隔
で固着すると共に、前記ジャッキを伸張させることによ
り、前記フロアリング、ウエブ、シェルを外方向に引き
上げ水平に維持しながら、ウエブ間に上方に向けて略円
錐状に内方に傾斜させて次のシェルを固着し、以下、上
方に次のフロアリング、コンプレッションリング、ヨー
クの配設、ジャッキを伸張、並びにウエブ及びシェルの
固着を繰り返し行いながら、所定の高さまでフロアリン
グを積層配置し、最後に繰り返し設置したすべてのヨー
クのジャッキ伸張を解放する。もしくは、途中で一部の
ヨークのジャッキ伸張を解放する外開口格子シェル建築
構造物の構築方法を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１乃至図１２に従って詳述する。図１は本発明の外開口
格子シェル建築構造物（以下構造物という）Ｓの斜視図
を示し、図２は断面図を示す。

【０００７】該構造物Ｓの大きさは例えば底面の外径Ｗ
が２００ｍ程度、傾斜角θを４５°として高さＨが３０
ｍ、頂部の開口部８の内径がＷ₁が１２０ｍ程度とす
る。又、該構造物Ｓは、図示は省略するが例えば、倉庫
やホール等のような格別日当たりを必要としない建築物
や、運動場や駐車場等のような上空に構造物のない既存
施設１の上方空間を利用して構築し、図２に示すように
該既存施設１の外周に敷設された鉄筋コンクリート板
（以下ＲＣ板という）からなる基礎フロアリング２の内
径より上方に向けて略円錐状に内方に傾斜させて鉄筋コ
ンクリート板からなるシェル５，５…を全周に配設す
る。

【０００８】次に、該シェル５，５…より外方に向けて
水平に、且つ、垂直方向に所定間隔を取って別のＲＣ板
からなるフロア板３ａ，３ａ…を組み合わせたフロアリ
ング３，３…を配設する。尚、該フロアリング３，３…
の大きさは、前記構造物Ｓの場合、底面の基礎フロアリ
ング２の幅Ａを１５ｍ、上部のフロアリング３の幅Ｂを
９ｍとし、該フロアリング３，３の各層の高さＨ₁を３
ｍとし、１０層にして構築する。

【０００９】次に図２に示すように、下部のフロアリン
グ３と上部のフロアリング３との間に前記シェル５に沿
って垂直に、且つ、円周方向に所定間隔で別のＲＣ板か
らなるウエブ４，４を配設する。これにより、下部のフ
ロアリング３と上部のフロアリング３と左右のウエブ
４，４と前記シェル５とによって外方に向けて開口部７
を有する建築空間Ｒが構築される。該建築空間Ｒは上下
の前記フロア板３ａ，３ａと左右の前記ウエブ４，４
と、前方の前記シェル５の夫々のＲＣ板に囲まれて耐震
性に優れたものとなる。

【００１０】又、該建築空間Ｒは、階段状に傾斜されて
構築されるため、上空が完全に解放されていることによ
り、前記構造物のＳ内の各階コンプレッションリング６
に均等に天空光、太陽光線が照射され、オープンスペー
ス若しくは庭として利用した場合、効率的な緑化が可能
となる。斯くして、図１に示すように、該構造物Ｓの外
周に積層された建築空間Ｒ，Ｒが構築される。該シェル
５の頂部に大開口部８が形成され、前記既存施設１内に
も太陽光線がふんだんに照射される。なお、開口部８は
該構造物Ｓが傾斜構造物のため、開口面積が少なく、軽
量半透明の膜屋根の設置に適している。図３に示す構造
物は、外開口格子シェル建築構造物に鉄骨骨組みドーム
屋根を架設したものである。

【００１１】又、前記構造物Ｓを構築する際、後述する
ようにＲＣ板６ａ，６ａ…（幅３−６ｍ、長さ７−９
ｍ、厚さ６０cm）からなるコンプレッションリング６，
６…を前記フロアリング３，３…の外方に水平に配設し
て行うが、構築終了後、該コンプレッションリング６，
６…をそのまま残し、図１に示すように該フロアリング
３，３…と該コンプレッションリング６，６…とを結合
する。

【００１２】次に図４に従いその詳細を説明する。前記
フロアリング３を構成するＲＣ板６ａの外方に前記コン
プレッションリング６を構成するＲＣ板６ａを結合し、
且つ、該ＲＣ板６ａを下階の前記ウエブ４から立設する
支持板１７で支持すると共に、該ＲＣ板６ａの上に木本
又は草木類の植物１９，１９…を植栽する。なお、該ウ
エブ４を延長して前記支持板１７の代わりに用いてもよ
い。該建築空間Ｒ，Ｒ…の用途は、集合住宅、宿泊施
設、商業施設、オフィス、老人ホーム等、多岐に及ぶ。

【００１３】次に図５乃至図８に従い前記構造物Ｓの構
築方法を説明する。先ず、前記既存施設１の外周のＲＣ
板内にＰＣ鋼材を配し、上部構造構築の進捗に呼応して
緊張力を増大せしめ、底部テンションリング部材となる
べきものとして、基礎フロアリング２をアンカー（図示
せず）で地盤に固定して敷設する。その後、該基礎フロ
アリング２の円周方向に所定間隔で別のＲＣ板からなる
ウエブ４，４…を固着後、該ウエブ４，４間に上方に向
けて略円錐状に内方に傾斜させて別のＲＣ板からなるシ
ェル５，５…を固着する。なお、前記テンションリング
は、前記構造物Ｓの規模や傾斜の度合いにより、構造物
Ｓの中層部分でのテンションリングの追加や、構築途中
の高さに応じたテンションリングの増し締めを随時行い
引張力を高める前記構造物Ｓが外側に膨らむのを防止す
る。

【００１４】更に、該ウエブ４，４…上に前記フロア板
３ａ，３ａからなるフロアリング３を水平に配設する。
該フロアリング３の形成方法は、前記基礎フロアリング
２と異なり、ＰＣ鋼材は配さない。その後、該フロアリ
ング３の外方に所定間隔を取って水平に前記ＲＣ板６
ａ，６ａからなるコンプレッションリング６を配設す
る。

【００１５】尚、図５は該フロアリング３及び該コンプ
レッションリング６が地上より２段目まで設置した状態
を示すが、以下に説明する構築方法は１段目のフロアリ
ング３の設置時に於いても同様の方法にて行うものであ
る。即ち、該フロアリング３の設置後、該フロアリング
３の上方に次のウエブ４，４…を円周方向に所定間隔で
固着するが、その際、該ウエブ４，４…及び該フロアリ
ング３の重力等により該フロアリング３が内方へ傾斜す
るのを防止する為に該フロアリング３の外方に配設され
る前記コンプレッションリング６とヨーク、ジャッキの
働きによって該フロアリング３を水平に維持するように
する。

【００１６】次に図６（ａ）（ｂ）に従いその方法を説
明する。図６（ａ）は該フロアリング３と該コンプレッ
ションリング６との関係を示す断面図であり、図６
（ｂ）はその斜視図である。前述したように該フロアリ
ング３の外方に略１０cmの隙間１０を取り、水平に該コ
ンプレッションリング６を配設する。又、内方を該フロ
アリング３の上下を貫通するピン１３，１３，１３で該
フロアリング３に止着され、且つ、外方を前記コンプレ
ッションリング６の外方部との間にジャッキ１１を取着
したＵ字型の鋼材からなるヨーク１２を該コンプレッシ
ョンリング６の円周方向に所定間隔で配設する。

【００１７】尚、該コンプレッションリング６の上下面
と接する該ヨーク１２の内面は、該コンプレッションリ
ング６の伸張時のガイドの役目を行うと共に、その移動
を容易にするために該コンプレッションリング６との間
に適度な隙間（図示せず）を予め確保しておく。そし
て、前記ジャッキ１１を伸張させることにより、該コン
プレッションリング６に反力を取って前記フロアリング
３、ウエブ、シェルからなる傾斜格子構造体を水平かつ
適正な位置に維持させる。ヨーク・ジャッキの構造が、
該コンプレッションリングの円周方向に所定間隔で配設
した後、該フロアリングの上方に次のウエブを固着して
前記ジャッキを伸張させるので、該フロアリングに作用
する圧縮応力等によるバックリングが防止される。

【００１８】その後、図７及び図８に示すように前記ウ
エブ４，４間に上方に向けて略円錐状に内方に傾斜させ
て次のシェル５，５…を固着した後、該ウエブ４，４…
の上部に次のフロアリング３を設置した後、次のコンプ
レッションリング６を配設して前述した方法を繰り返し
行い、該フロアリング３を所定の高さまで積層配置して
前記構造物Ｓを構築する。最後にすべてのジャッキの伸
張を解放し、シェル、ウエブ、フロアリングからなる構
造の応力状態を調整した後は、該ジャッキを取り外し、
前記フロアリング３に該コンプレッションリング６を結
合する。

【００１９】なお、メゾネットフロアシステムの構造物
Ｓ₁を得るには、各階に配設されたコンプレッションリ
ング６を１階ごとに幅の大きいコンプレッションリング
６，６に形成する。屋上庭園の幅が倍増し、緑化に好都
合となる。次に図９乃至図１１に従い前記構造物Ｓの建
築空間Ｒ，Ｒ…へのアクセスについて説明する。図９に
示すように、各建築空間Ｒ，Ｒ…への水平移動のための
通路２０，２０…は、該構造物Ｓの強度を阻害しないよ
うに１階ごとに設けると共に、前記ウエブ４，４…の中
央に開口して設ける。そして、垂直移動のためのエレベ
ータ２１，２１…は図９に示すように各階同士を結ぶも
のと、図１１に示すように所定の階数を結ぶエレベータ
２４や別の所定の階数を結ぶエレベータ２５を組み合わ
せることにより垂直移動を行う。

【００２０】又、図１０は前記メゾネットフロアシステ
ムの構造物Ｓ₁の垂直移動のためのエレベータ２２を示
し、該エレベータ２２，２２…と前記図１１に示す所定
の階数を結ぶエレベータ２４及び別の所定の階数を結ぶ
エレベータ２５とを組み合わせることにより垂直移動を
行う。

【００２１】次に図１２に従い外径の異なる構造物Ｓ₃
を説明する。先ず、該構造物Ｓ₃の基礎部の外周に所定
幅のコンプレッションリング３０を敷設すると共に、前
述したように基礎フロアリング２から円周方向に所定間
隔でウエブ４，４…を立設し、該ウエブ４，４間に上方
に向けて略円錐状に内方に傾斜させてシェル５，５…を
固着した後、該ウエブ４，４…上にフロア板３ａ，３ａ
からなるフロアリング３を水平に配設する。

【００２２】次に、該フロアリング３の外方に前述と同
様の方法によりコンプレッションリング３１を配設する
が、該コンプレッションリング３１の外径は前記基礎部
のコンプレッションリング３０の外径に合わせたものを
用いる。その後、前述の方法により更に上方に、ウエブ
４，４…の立設、シェル５，５…の固着及びフロアリン
グ３の設置を行う。そして、該フロアリング３の外方に
次のコンプレッションリング３２を配設するが、該コン
プレッションリング３２の幅は前記コンプレッションリ
ング３１の幅の半分のものを用いる。その後、前述と同
様の方法により更に上方へと該構造物Ｓ₃を構築する
が、次の階のコンプレッションリング３３の外径は、前
記コンプレッションリング３２の外径と同じ大きさに
し、更にその上階に配設するコンプレッションリング３
４の幅は下階のコンプレッションリング３３の幅の半分
のものを用いる。

【００２３】斯くして、各階交互にコンプレッションリ
ングの幅を変えて所定の高さまでフロアリング３，３…
を積層することにより、図１２に示す構造物Ｓ₃を完成
させる。尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り
種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変
されたものに及ぶことは当然である。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明したように請求項１記載の発
明は、基礎フロアリングの外周より上方に向けて配設す
るシェルと、該シェルより外方に向けて配設するフロア
リングと、該フロアリング間にウエブを配設して外方に
向けて開口部を有する円錐台形状の外部開口格子シェル
建築構造物であり、板要素特有の耐震性に優れた構造物
となっている。また、円錐台形状に特有の自重による締
め付け力により、各層の水平フロアリングに適度の圧縮
プレストレス応力が載荷され、自重荷重作用時にあって
はフロアリングを除くウエブ及び、シェル部材にあって
は強度に傾斜する構造にもかかわらず、引張応力は極め
て小さく、また地震力作用時においても、すべての部位
の応力が良好に維持される高い安定性を発揮する。該建
築空間Ｒは、階段状に傾斜されて構築されるため、すべ
ての建築空間の各階に均等に天空光、太陽光線が照射さ
れる。また、コンプレッションリングはオープンスペー
ス若しくは庭として利用でき、木本又は草木類の植物を
植栽等を行うことにより、居住者の生活環境が良くなる
と共に、高層建築の眺望と低層住宅の緑環境が合わせて
確保でき、更に景観保全が図れる。

【００２５】請求項２記載の発明は、前記請求項１記載
の発明の効果に加えて前記シェルの角度を４５°とし、
該シェルの上端部に開口部を形成するので既存施設に太
陽光線が照射されて自然環境が維持される。

【００２６】請求項３記載の発明は、１．構造物の支持するための仮設構造物の不要２．既設構造物の存在が関係ない３．また、本工法の特徴とする各構築段階におけるジャ
ッキ伸張操作によるコンプレッションリング載荷力を調
整すること、及び、最後に一気に解放することによっ
て、円錐台形状に特有の自重による締め付け力による構
造物全体の応力・変位を調整、再配分することができ
る。このため、従来より行われてきている施工時の支持
架台仮設工法に比べて、地震力作用時においても、必要
な部位の応力が改善される。前記フロアリングの外方に
所定間隔を取り、水平にコンプレッションリングを配設
し、前方を該フロアリングに止着し、且つ、外方を該コ
ンプレッションリングの外方部との間にジャッキを取着
したヨークを該コンプレッションリングの円周方向に所
定間隔で配設した後、該フロアリングの上方に次のウエ
ブを固着して前記ジャッキを伸張させるので、該コンプ
レッションリングに作用する圧縮応力等によるバックリ
ングが防止され、シェル構造物が容易に構築することが
できる。又、既存施設を残存させた状態で、その上方空
間で施工できるので、従来のように既存施設を一旦撤去
したり、長時間に亘って既存施設の利用を中断する等の
弊害がなくなる。

【００２７】斯くして、既存施設の上方空間に天空光・
太陽光線が照射する建築空間が形成でき、緑化等による
自然環境が得られる等、正に諸種の著大なる効果を奏す
る発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示し、外開口格子シェ
ル建築構造物の斜視図。

【図２】外開口格子シェル建築構造物の断面図。

【図３】外開口格子シェル建築構造物に鉄骨骨組みドー
ム屋根を架設した斜視図。

【図４】各階の緑化状態を示す側断面図。

【図５】ウエブの立設状態を示す斜視図。

【図６】（ａ）フロアリングとコンプレッションリング
との関係を示す断面図。（ｂ）フロアリングとコンプレッションリングとの関係
を示す斜視図。

【図７】ウエブの上部に更にフロアリングを配設した状
態を示す斜視図。

【図８】フロアリングの外方へコンプレッションリング
を配設した状態を示す斜視図。

【図９】各階へのアクセス方法を示す解説図。

【図１０】各階へのアクセス方法を示す解説図。

【図１１】各階へのアクセス方法を示す解説図。

【図１２】他の外開口格子シェル建築構造物の斜視図。

【符号の説明】

１既存施設２基礎フロアリング３フロアリング４ウエブ５シェル６コンプレッションリング７開口部８上端開口部１０隙間１１ジャッキ１２ヨーク３０〜３４コンプレッションリングＳ，Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃ 外開口格子シェル建築構造物 θ 角度Ｒ建築空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略円錐状内方に傾斜させて配設するシェ
ルと、該シェルより外方に当接し、水平かつ、垂直方向
に所定間隔で配設されるフロアリングと、該シェルより
外方に当接し、垂直かつ、円周方向に所定間隔で配設さ
れるウエブからなる格子シェル構造を、所定の高さまで
積層配置することにより、外方に向けて開口部を有する
建築空間を形成することを特徴とする外開口格子シェル
建築構造物。
【請求項２】前記内方に傾斜させて配設するシェルの
角度を約４５°とし、該シェルの頂部に大開口部を形成
する略円錐台形状を特徴とする請求項１記載の外開口格
子シェル建築構造物。
【請求項３】リング状に基礎フロアリングを敷設し、
該基礎フロアリングの円周方向に所定間隔でウエブを固
着後、該ウエブ間に上方に向けて略円錐状に内方に傾斜
させてシェルを固着し、更に、該ウエブ上にフロアリン
グを水平に配設した後、該フロアリングの外方に所定の
隙間を取り、水平にコンプレッションリングを配設し、
且つ、該コンプレッションリングの外方に、ジャッキを
介して取着したヨークを該コンプレッションリングの円
周方向に所定間隔で配設した後、該コンプレッションリ
ングの内方を該フロアリングにヨークを介して止着し、
該フロアリングの上方に次のウエブを円周方向に所定間
隔で固着すると共に、前記ジャッキを伸張させることに
より、前記フロアリング、ウエブ、シェルを外方向に引
き上げ水平に維持しながら、ウエブ間に上方に向けて略
円錐状に内方に傾斜させて次のシェルを固着し、以下、
上方に次のフロアリング、コンプレッションリング、ヨ
ークの配設、ジャッキを伸張、並びにウエブ及びシェル
の固着を繰り返し行いながら、所定の高さまでフロアリ
ングを積層配置し、最後に繰り返し設置したすべてのヨ
ークのジャッキ伸張を解放する。もしくは、途中で一部
のヨークのジャッキ伸張を解放することを特徴とする外
開口格子シェル建築構造物の構築方法。