JP2005248438A - 建物の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 高層ＲＣ造として合理的であり充分なコストダウンを図ることが可能な建物の構造を提供する。
【解決手段】 建物の中心部に鉄筋コンクリート造のコアウォール４からなるコアチューブ架構１を設け、外周部には鉄筋コンクリート造の外周柱７と外周梁８とによる外周ラーメン架構２を設け、それらの間に鉄骨梁３を架設する。コアチューブ架構を複数のコアウォールから構成してコアウォールの間に制震ダンパーとして機能する短スパンの境界梁を設ける。鉄骨梁はコアチューブ架構と外周ラーメン架構に対してピン接合する。
【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事務所ビル等に適用して好適な高層ＲＣ造といわれる構造に関する。

高層ないし超高層の建物の構造としては鉄骨造によるラーメン構造が最も一般的であるが、近年ではたとえば高層マンション等の高層建物に適用する構造として鉄筋コンクリートを主体とする構造、いわゆる高層ＲＣ造が採用されることも多くなってきている。そのような高層ＲＣ造としては、たとえば特許文献１に示されるように、高剛性の鉄筋コンクリート造の耐震壁であるコアウォールを主体とするものが一般的である。
特開平９−２５６４６９号公報

しかし、特許文献１に示されているようなコアウォールを主体とする従来の高層ＲＣ造では、地震時の水平耐力の殆どをコアウォールに負担させるものであることから、コアウォールの壁厚が極めて大きなものとなるし多大の鉄筋量を要するものとなるので、設計および施工の両面において必ずしも好ましくない場合がある。また、従来の高層ＲＣ造はコアウォールのみをＲＣ造としてその他は実質的に鉄骨造とされることが通常であるので、純鉄骨造の場合に比較して建物全体としての鉄骨使用量や鉄骨関連工事費を大きく削減するには至らず、そのため充分なコストダウンを図ることができないものであった。

上記事情に鑑み、本発明は高層ＲＣ造としてより合理的であり、充分なコストダウンを図ることが可能な建物の構造を提供することを目的とする。

本発明の建物の構造は、建物の中心部に鉄筋コンクリート造のコアウォールからなるコアチューブ架構を設けるとともに、建物の外周部には鉄筋コンクリート造の外周柱と外周梁とによる外周ラーメン架構を設けて、それらコアチューブ架構と外周ラーメン架構との間に鉄骨梁を架設するようにしたものである。

本発明においては、コアチューブ架構を複数のコアウォールから構成して、隣接するコアウォールの間に制震ダンパーとして機能する短スパンの境界梁を設けることが好ましい。また、コアチューブ架構と外周ラーメン架構との間に架設される鉄骨梁はそれらの双方に対してピン接合すれば良い。

本発明の構造は、建物の中心部に設けるコアチューブ架構と外周部に設ける外周ラーメン架構の双方をいずれも鉄筋コンクリート造としたので、それら双方の架構の剛性を適切に設定することでそれらの双方により地震水平力を分担して負担することができ、建物全体の構造安定性をバランス良く確保することができ、優れた耐震性能を有するものである。そして、それらコアチューブ架構と外周ラーメン架構どうしの間には必要最少限の鉄骨梁を架設すれば良いので、純鉄骨造や従来の高層ＲＣ造に比較して鉄骨使用量と鉄骨関連工事費を大幅に削減でき、充分なコストダウンを実現することができる。

また、コアチューブ架構を形成している複数のコアウォール間に制震ダンパーとして機能する境界梁を設けることにより、地震時によるコアチューブ架構の変形によって境界梁が降伏して振動エネルギーを吸収し、優れた制震効果が得られる。

さらに、コアチューブ架構と外周ラーメン架構の双方に水平地震力を負担させることから、それらの間に架設される鉄骨梁には水平剛性をもたせる必要がなく、したがって鉄骨梁は実質的にピン接合することで充分であり、それにより接合部の構造を簡略化できてその点においてもコストダウンを図ることができる。

図１は本発明の実施形態である構造による建物の架構を示す基準階の平面図、図２は断面図（図１におけるII−II線視図）である。図示例の建物は地下３階、地上２３階建ての高層の事務所ビルであって、その構造は、中心部に設けられた鉄筋コンクリート造のコアチューブ架構１と、外周部に設けられた同じく鉄筋コンクリート造の外周ラーメン架構２とを主体として、それらコアチューブ架構１と外周ラーメン架構２との間に鉄骨梁３を架設したものとなっている。

コアチューブ架構１は、各階に設けられた４枚のＬ状のコアウォール４が全体としてこの建物の最下階から最上階まで連続する角筒状をなすように設けられたものであり、それ自体で充分な剛性を有して建物全体に作用する水平地震力を有効に負担し得るものである。

このコアチューブ架構１における各コアウォール４の間には、図２に示すように短スパンの鉄骨梁である境界梁５が各階に設けられている。それら境界梁５は、地震時にコアチューブ架構１が変形して隣接するコアウォール４どうしが上下方向に変位した際には降伏し、その塑性変形によって振動エネルギーを吸収する制震ダンパーとして機能するものであり、それにより建物全体に対して優れた制震効果が得られるものとなっている。

なお、このコアチューブ架構１の内側はエレベータや階段等のコア部として使用され、その外側は無柱大空間の事務室として使用されるようになっており、各コアウォール４の間に確保される開口部６は通路として使用されるものである。

一方、外周ラーメン架構２は、鉄筋コンクリート造の外周柱７と外周梁８とによるものであり、この外周ラーメン架構２も通常の鉄筋コンクリート造のラーメン架構と同様に充分な高剛性を有するものであって、上記のコアチューブ架構１とともに建物全体の水平地震力を負担し得るものとなっている。

そして、この建物では、上記のコアチューブ架構１と外周ラーメン架構２の双方により水平地震力を分担して負担するように、それらコアチューブ架構１と外周ラーメン架構２の双方の剛性を適切に設定し、それにより建物全体の構造安定性をバランス良く確保することができ、優れた耐震性能を有するものとなっている。なお、コアチューブ架構１と外周ラーメン架構２とによる水平地震力の分担は、建物の形態や規模等の諸条件を考慮して最適となるように決定すれば良いが、たとえば前者の負担を６０％程度、後者の負担を４０％程度とすることが考えられる。

さらに、上記の鉄骨梁３はコアチューブ架構１と外周ラーメン架構２との間に架設されてそれらを連結するものではあるが、本構造では上記のように水平地震力をコアチューブ架構１と外周ラーメン架構２とにより分担して負担することから、鉄骨梁３には水平地震力を負担させる（つまりラーメン架構の一部を構成する）必要はなく、単に床荷重を負担し得るように設ければ良い。したがって、鉄骨梁３は必要最少限の位置に必要最小限の断面で設ければ充分であるし、コアチューブ架構１と外周ラーメン架構２に対する鉄骨梁３の接合の形態も剛接合とする必要はなく実質的に簡易なピン接合とすることで充分であるので、接合部（仕口部）の構造を充分に簡略化することができる。以上のことから、本構造では通常の鉄骨造や従来の高層ＲＣ造の場合に比較して鉄骨使用量と鉄骨関連工事費を大幅に削減することができるものとなっている。

以上のように、本構造によれば、いずれも鉄筋コンクリート造のコアチューブ架構１と外周ラーメン架構２とによって建物全体の構造安定性をバランス良く確保できるし、優れた耐震性能と制震効果を得ることができるものであり、しかも純鉄骨造や従来の高層ＲＣ造に較べて充分なコストダウンを実現できるものであるので、高層ＲＣ造の建物の構造として極めて合理的であり有効である。勿論、本構造による建物の施工に際しては何等特殊な工法を必要とせず、通常のように各階ごとに順次施工していく積層工法を支障なく採用可能であるし、必要であれば、コアチューブ架構１をたとえばスライディングフォームによるセルフクライミング工法によって連続的に先行施工していきつつ、外周ラーメン架構２を各階ごとに後追い施工するというような工法の採用も可能である。外周ラーメン架構２における外周柱７と外周梁８の双方もしくはいずれかをプレキャスト化することも勿論可能である。

なお、上記実施形態は、基準階の平面形状がほぼ正方形である２３階建ての高層事務所ビルへの適用例であるが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、様々な規模、平面形状、用途の建物に広く適用できることはいうまでもなく、建物の規模や平面プラン、用途に応じて様々な設計的な変更や応用が可能である。

たとえば、上記実施形態ではコアチューブ架構１を４枚のコアウォール４により形成して各コアウォール４の間に通路としての開口部６を確保するものとしたが、コアチューブ架構１の形態は実質的に筒状として必要位置に開口部を設けたものであれば良く、建物の平面プランに応じて適宜設計すれば良い。同様に外周ラーメン架構２のスパン割りや鉄骨梁３の架設位置等も任意に設計すれば良いことは言うまでもないし、床の構造も任意である。

また、上記実施形態では各コアウォール４間に制震ダンパーとしての境界梁５を設けたが、必ずしもそうする必要はなく、制震ダンパーが不要であれば省略しても良いし、境界梁５に代えて、あるいはそれに加えて、他の形式の制震ダンパーをコアチューブ架構１や外周ラーメン架構２に組み込んだり任意の位置に設けても勿論良い。建物全体あるいは地上階を免震装置により免震支持することも考えられる。

さらに、上記実施形態のようにコアチューブ架構１と外周ラーメン架構２との間に架設する鉄骨梁３は実質的にピン接合することで充分ではあるが、それに限るものでもなく、敢えて剛接合としても差し支えない。

本発明の実施形態の構造の建物における基準階の架構を示す平面図である。 同、断面図である。

符号の説明

１ コアチューブ架構
２ 外周ラーメン架構
３ 鉄骨梁
４ コアウォール
５ 境界梁（制震ダンパー）
６ 開口部
７ 外周柱
８ 外周梁

Claims (3)

1. 建物の中心部に鉄筋コンクリート造のコアウォールによるコアチューブ架構を設けるとともに、建物の外周部には鉄筋コンクリート造の外周柱と外周梁とによる外周ラーメン架構を設けて、それらコアチューブ架構と外周ラーメン架構との間に鉄骨梁を架設したことを特徴とする建物の構造。
2. コアチューブ架構を複数のコアウォールから構成し、隣接するコアウォールの間に制震ダンパーとして機能する短スパンの境界梁を設けたことを特徴とする請求項１記載の建物の構造。
3. コアチューブ架構と外周ラーメン架構との間に架設される鉄骨梁をそれらの双方に対してピン接合したことを特徴とする請求項１または２記載の建物の構造。

Images