JP2005155172A - 建物の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 板状の形態の高層ないし超高層建物に最適な構造を提供する。
【解決手段】 桁行方向に長い平面形状の高層ないし超高層の建物に適用する構造として、桁行方向の架構および妻面における梁間方向の架構をいずれもラーメン架構１，４とし、妻面以外の要所における梁間方向の架構として、同一構面内に独立に設けた連層耐震壁７どうしを制震ダンパーとして機能する境界梁８により連結した複合架構５を採用する。桁行方向の架構と梁間方向の架構とにより囲まれる領域に設けるスラブとして大スパンの無梁スラブを採用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は建物の構造に係わり、特に高層ないし超高層の集合住宅建物に適用して好適な建物の構造に関する。

高層ないし超高層の集合住宅建物の形態としては正方形に近い平面形状の塔状（タワー状）とされることが一般的であり、その構造としてはチューブ構造が好適であるとされている。たとえば特許文献１には、平面形状がほぼ正方形の塔状の集合住宅の構造として、中心部に設けた高剛性のコアウォールと外周部に設けたラーメン架構とによるチューブ構造が提案されている。
特開２００２−２５６７２７号公報

上記のような塔状の集合住宅建物の場合には、中心部にコア部が設けられてその周囲に住戸が配置されることから上記のようなチューブ構造が好適であるといえるが、そのような塔状の形態ではなく板状の形態、すなわち一般的な低層の集合住宅と同様に桁行方向の長さが梁間方向の長さの数倍程度以上とされてその平面形状が横長の扁平形状とされる場合には、住戸が横方向に並べられて配置されることから上記のようなチューブ構造は採用し難いものである。

そのため、板状の形態の高層ないし超高層の集合住宅を計画する場合、その構造としては、桁行方向と梁間方向の双方の架構をいずれも柱と梁とによる高剛性のラーメン架構とする双方向純ラーメン構造か、あるいは桁行方向のみをラーメン架構として梁間方向には戸境壁を兼ねる多数の耐震壁を設ける構造が一般的である。

しかし、単純な双方向純ラーメン構造による場合には住戸内に大きな柱形と梁形が各所に突出するので好ましくない。また、梁間方向に多数の耐震壁を設ける場合には内部空間がそれらの耐震壁によって細かく分断されて平面計画が大きく制約されてしまうばかりでなく、特に６０ｍを越えるような超高層になると地震時には耐震壁に極めて大きな力が作用して梁間方向の揺れが大きくなるものである。

以上のことは集合住宅に限らず板状の形態の高層ないし超高層建物に共通する問題であり、かねてよりそのような形態の建物に最適な構造が模索されていた。

上記事情に鑑み、本発明は、桁行方向に長い平面形状の高層ないし超高層の建物に適用する構造として、桁行方向の架構および妻面における梁間方向の架構をいずれもラーメン架構とし、妻面以外の要所における梁間方向の架構として、同一構面内に独立に設けた連層耐震壁どうしを制震ダンパーとして機能する境界梁により連結した複合架構を採用したものである。

すなわち本発明の構造は、梁間方向の架構を、妻面にのみ設けるラーメン架構と、それらラーメン架構の間の要所に設ける連層耐震壁とにより構成し、しかも連層耐震壁を左右に分断した状態で設けてそれら連層耐震壁の間に制震ダンパーとしても機能する境界梁を架設した点に特徴を有するものである。

また、本発明では床の構造は任意であるが、桁行方向の架構と梁間方向の架構とにより囲まれる領域に設けるスラブとして大スパンの無梁スラブを採用することが好ましい。

本発明の構造によれば、梁間方向のラーメン架構を妻面にのみ設けることで室内への柱形や梁型の突出を最小限にでき、かつ連層耐震壁を分断した状態で設けることでそこに開口部を確保できるので平面計画上の自由度を確保できる。また、連層耐震壁どうしを境界梁により連結することで全体として梁間方向の剛性を確保できることはもとより、地震時には境界梁が制震ダンパーとして機能して優れた制震効果が得られる。また、床の構造として大スパンの無梁スラブを採用することにより小梁を省略でき、室内への梁型の突出を無くすことができる。

図１〜図４に本発明の構造の一実施形態を示す。本実施形態は、図１に示すように桁行方向の長さが梁間方向の長さよりも３倍程度大きい横長の平面形状とされ、図２に示すように地上４０階建ての超高層とされた板状の形態の集合住宅建物への適用例である。

この建物の基準階の平面プランは中廊下の両側に住戸が配置されるという中廊下型が採用されており、そのような平面プランに対応して本実施形態では次のような構造が採用されている。

すなわち、本実施形態の建物の構造は、桁行方向の架構として、外周部および中廊下の両側の位置にそれぞれ設けられた４構面のラーメン架構１が採用されている。この桁行方向のラーメン架構１は、柱２と桁行方向の大梁３から構成され、その柱間隔（桁行方向のスパン）は６〜７ｍ程度とされている。

また、梁間方向の架構としては、両妻面においてはラーメン架構４が採用されているが、妻面以外では３構面の複合架構５が採用されている。妻面における梁間方向のラーメン架構４は上記の柱２の間に梁間方向の大梁６が架設されて構成され、その柱間隔（梁間方向のスパン）は上記のような平面プランに対応して両側のスパンが１０ｍ程度、中間のスパンは３ｍ程度とされている。

本実施形態における３構面の複合架構５は、相互に３スパンの間隔をおき．かつ妻面のラーメン架構４との間に２スパンの間隔をおいて配置されている。これら複合架構５は、梁間方向の両側のスパンにそれぞれ独立に設けられた連層耐震壁７どうしを、中間スパンに設けた境界梁８により連結した構成とされたものである。各連層耐震壁７は、図２に斜線を付して示しているように全階にわたって上下方向に連続的に設けられた鉄筋コンクリート造の高剛性の壁体であり、境界梁８は中廊下の上部を横断している短スパンの梁として設けられたものである。

境界梁８は、図３に示すように、Ｈ形鋼等の鋼材９を主体としてその両端部を鉄筋コンクリートからなる被覆体１０により巻き立てて鋼材９の中央部のみを露出させた構成とされ、それら被覆体１０が両側の連層耐震壁７に一体化されることで各階において連層耐震壁７の間に架設されたものである。この境界梁８は両側の連層耐震壁７どうしを連結して全体として梁間方向の剛性を確保する機能を有し、かつ地震時には制震効果を発揮する制震ダンパー（鋼材ダンパー）として機能するものである。すなわち、地震時に建物が変形して境界梁８の両側の連層耐震壁７が上下方向にずれるような変形が生じると、図４に示すように境界梁８の両端部が連層耐震壁７とともに上下方向にずれてその中央部に露出している鋼材９の露出部が塑性変形し、それにより鋼材９がダンパーとして機能して連層耐震壁７の振動を吸収し減衰させて優れた制震効果が発揮されるものとなっている。なお、そのようなダンパーとして機能する鋼材９としては、少なくとも中央部に露出しているウェブの部分を極軟鋼（低降伏点鋼あるいは極低降伏点鋼）により形成すると良い。

このように、梁間方向にはラーメン架構４を妻面にのみ設けることで室内への柱形や梁型の突出を最小限にできるし、妻面以外には要所に連層耐震壁７を分断した状態で設けることにより、そこに開口部を確保できるので平面計画上の自由度も確保することができる。また、分断した状態で設けた連層耐震壁７どうしを境界梁８により連結することで全体として充分の剛性を確保できることはもとより、境界梁８が制震ダンパーとして機能して優れた制震効果も得られる。したがって本実施形態の構造によれば、板状の高層ないし超高層の建物における従来一般的な構造である単なる双方向純ラーメン構造や従来の単なる耐震壁による構造での問題点を悉く解決でき、そのような形態の建物の構造として最適なものである。

以上で本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、建物の規模や用途に応じて様々な設計的変更が可能であり、以下に補足的な説明と他の例を列挙する。

本発明の構造による場合、床の構造は特に限定されることはないが、たとえばＰＲＣ構造や穴明きＰＣａ版構造、ボイドスラブ構造等による大スパンの無梁スラブを採用すれば、小梁を完全に省略することが可能であり、したがって室内への梁形の突出を無くすことができ、それにより室内有効高さを大きく確保できるし、間仕切り壁の位置に制約が生じることもないので高度のフリープランを実現でき、特に集合住宅建物の場合に最適である。

桁行方向および梁間方向のラーメン架構１，４における大梁３，６は通常の順梁でも勿論良いが、それら大梁３，６は逆梁としても良く、特に外周部に設ける大梁３，６を逆梁とするとそれがそのまま腰壁となるとともに、その上部に上階のスラブ下面まで大きな開口部を確保できて採光に有利となる。また、大梁３，６としてはその成寸法を幅寸法と同等ないしそれよりも小さくする扁平断面の梁も好適に採用可能である。

上記実施形態では、図２に示したように境界梁８を全階に設けたが、境界梁８は建物全体の構造的な特性に応じて最適位置に最適配置すれば良く、たとえば図５に示すように１層おきに設けたり、図６に示すように上層部にのみ集約して設けて下層部では省略する等の配置パターンも可能である。

上記実施形態では、それぞれの連層耐震壁７を梁間方向の両側のスパン全体にわたって設けたが、連層耐震壁７の幅寸法を増減することで梁間方向の剛性を調節できるので、所望の剛性を確保できる場合にはたとえば図７〜図８に示すように連層耐震壁７の幅を小さくして、その連層耐震壁７と柱２との間に大梁１１を架設すれば良い。

上記実施形態では、境界梁８として、鋼材９の両端部を鉄筋コンクリートからなる被覆体１０により被覆した構成のものを採用したが、境界梁８の構成やそれを連層耐震壁７の間に架設するための構成は特に限定されるものではなく、所望の剛性と制震効果が得られるように適宜設計すれば良い。

上記実施形態は中廊下型の超高層集合住宅への適用例であるが、建物の形態や規模、グレード等によっては片形廊下型や階段室型等の平面プランも採用可能であり、それに応じて最適な架構を設計すれば良い。なお、いずれにしても集合住宅ではパイプシャフト等の設備スペースを各所に確保する必要があるが、それらを住戸内に設けずに共用部に集約して設けることがその保守や将来の改修を行ううえで有利である。また、低層部に立体駐車場を組み込むようなことも考えられる。

本発明は高層ないし超高層の集合住宅建物に適用することが最適であるが、それに限るものでもなく、同様に板状の形態とされることが多い高層ホテルをはじめとして様々な用途、規模の建物に適用できることは言うまでもない。

本発明の構造の一実施形態を示す基準階梁伏図である。 同、立断面図（図１におけるII−II線視図）である。 同、境界梁の一例を示す図であり、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線視平面図、（ｃ）は（ａ）におけるｃ−ｃ線視断面図である。 同、境界梁の地震時の挙動を示す図である。 同、他の例を示す立断面図である。 同、さらに他の例を示す立断面図である。 同、さらに他の例を示す基準階梁伏図である。 同、立断面図（図７におけるVIII−VIII線視図）である。

符号の説明

１ ラーメン架構（桁行方向）
２ 柱
３ 大梁
４ ラーメン架構（妻面）
５ 複合架構
６ 大梁
７ 連層耐震壁
８ 境界梁
９ 鋼材
１０ 被覆体
１１ 大梁

Claims (2)

1. 桁行方向に長い平面形状の高層ないし超高層の建物の構造であって、桁行方向の架構および妻面における梁間方向の架構をいずれもラーメン架構とし、妻面以外の要所における梁間方向の架構として、同一構面内に独立に設けた連層耐震壁どうしを制震ダンパーとして機能する境界梁により連結した複合架構を採用したことを特徴とする建物の構造。
2. 桁行方向の架構と梁間方向の架構とにより囲まれる領域に設けるスラブとして大スパンの無梁スラブを採用したことを特徴とする請求項１記載の建物の構造。

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