JP2018178398A - 建物の補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コア部の周囲の有効空間を狭めることなく、建物の剛性を高めることができる建物の補強構造を提供する。【解決手段】中央部にコア部１２が設けられた建物１０において、建物１０は、外周部に設けられた外周柱１４と、外周柱１４よりコア部１２側に設けられた内周柱２０と、コア部１２と内周柱２０とを繋ぐ内側梁３０と、を有しており、少なくとも内周柱２０と内側梁３０によって下層ラーメンフレーム２４が構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、建物の補強構造に関する。

耐力壁等で構成されたコア部を有する建物が知られている。例えば特許文献１には、プレキャストプレストレストコンクリートで構成されたコア壁が中央部に設けられた高層建築物が開示されている。

特開２００７−２５５１６６号公報

特許文献１に示すような高層建築物において、高層建築物の剛性をさらに高めようとする場合、例えばコア部（コア壁）の断面積を大きくしたり、コア部（コア壁）の周囲に壁を増打ちしたりする必要がある。このため、コア部（コア壁）の周囲の有効空間が狭くなり、建築計画の自由度が低下するという問題があった。

本発明は上記事実に鑑み、コア部の周囲の有効空間を狭めることなく、建物の剛性を高めることができる建物の補強構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の建物の補強構造は、建物の中央部に設けられたコア部と、前記建物の外周部に設けられた外周柱と、前記外周柱より前記コア部側に設けられた内周柱と、前記コア部と前記内周柱とを繋ぐ内側梁と、を含んで構成されたラーメンフレームと、を有する。

上記構成によれば、建物の中央部に設けられたコア部と内周柱とが内側梁によって繋がれており、少なくとも内周柱と内側梁とでラーメンフレームが構成されている。このため、コア部の断面積を大きくしたり壁を新設したりすることなく建物の剛性を高めることができる。

請求項２に記載の建物の補強構造は、請求項１に記載の建物の補強構造であって、前記建物の下層階及び前記下層階より上層階には、それぞれ前記ラーメンフレームが設けられており、前記下層階の前記ラーメンフレームの断面積は、前記上層階の前記ラーメンフレームの断面積より大きい。

上記構成によれば、建物の下層階に設けられたラーメンフレームの断面積が上層階に設けられたラーメンフレーム断面積より大きい。このため、上層階のラーメンフレームと比較して下層階のラーメンフレームの剛性が高くなり、特に剛性が必要とされる建物の下層階の剛性を高めることができる。

請求項３に記載の建物の補強構造は、請求項１又は２に記載の建物の補強構造であって、前記建物の下層階及び前記下層階より上層階には、それぞれ前記ラーメンフレームが設けられており、前記下層階の前記ラーメンフレームは、前記内周柱と、前記内側梁と、前記外周柱と、前記外周柱と前記内周柱とを繋ぐ外側梁と、で構成されており、前記上層階の前記ラーメンフレームは、前記内周柱と前記内側梁とで構成されている。

上記構成によれば、下層階のラーメンフレームが外周柱、内周柱、内側梁、及び外側梁で構成されているのに対し、上層階のラーメンフレームは内周柱と内側梁とで構成されているため、上層階のラーメンフレームと比較して下層階のラーメンフレームの数が多くなる。このため、建物の剛性を下層に向かって段階的に大きくすることができ、地震時等における建物の変形をより抑制することができる。

本発明によれば、コア部の周囲の有効空間を狭めることなく、建物の剛性を高めることができる。

第１実施形態に係る建物の補強構造を示す全体正面図である。 第１実施形態に係る建物の下層階の補強構造を示す平面図である。 第１実施形態に係る建物の中層階の補強構造を示す平面図である。 第１実施形態に係る建物の上層階の補強構造を示す平面図である。 第２実施形態に係る建物の補強構造を示す全体正面図である。 （Ａ）は変形例に係る建物の下層階の補強構造を示す平面図であり、（Ｂ）は変形例に係る建物の上層階の補強構造を示す平面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る建物の補強構造について、図１〜図４を用いて説明する。

図１、図２に示すように、第１実施形態の建物１０は、複数の階層からなる平面視で略四角形状とされた高層建物（本実施形態では例えば４０階建て）であり、建物１０の中央部には、建物１０の全階層にわたってコア部１２が設けられている。

図２に示すように、コア部１２は、平面視で略四角形状とされたＲＣ造（鉄筋コンクリート造）の耐力壁１２Ａで構成されている。なお、耐力壁１２Ａで囲まれたコア部１２の内部には、例えばエレベータホール等の共用施設や設備スペースが設けられている。

建物１０の外周部には、建物の外周に沿って配置された複数のＲＣ造の外周柱１４と、外周柱１４に固定された外周壁１６とが設けられている。また、コア部１２の耐力壁１２Ａと外周壁１６とで囲まれた建物１０の居室空間１８には、外周柱１４と同じ並びで複数のＲＣ造の内周柱２０が配置されている。

さらに、建物１０の下層階２２（本実施形態では例えば１階〜８階）の各階には、ラーメンフレームとしての下層ラーメンフレーム２４がそれぞれ設けられている。下層ラーメンフレーム２４は、内側ラーメンフレーム２６と外側ラーメンフレーム２８とで構成されている。

具体的には、下層階２２において、コア部１２の耐力壁１２Ａには、ＲＣ造の複数（本実施形態では例えば１０本）の内側梁３０の一端がそれぞれ剛接合されており、内側梁３０の他端は、耐力壁１２Ａに直交する方向へ延びて内周柱２０にそれぞれ剛接合されている。これにより、内側梁３０と内周柱２０とでＲＣ造の内側ラーメンフレーム２６が構成されている。

一方、内周柱２０には、ＲＣ造の複数（本実施形態では例えば１０本）の外側梁３２の一端が剛接合されている。外側梁３２は建物１０の外周部へ延び、他端が外周柱１４に剛接合されている。これにより、外側梁３２と外周柱１４とでＲＣ造の外側ラーメンフレーム２８が構成されている。

図１に示すように、内側梁３０及び外側梁３２の上部には、コンクリートスラブ３４が構築されている。なお、内周柱２０、外周柱１４、内側梁３０、及び外側梁３２にピン接合された図示しないＳ造（鉄骨造）等の梁を、内周柱２０間、外周柱１４間、内側梁３０間、及び外側梁３２間に必要に応じて架渡してもよい。

図１、図３に示すように、建物１０の下層階２２より上層の階である中層階３８（本実施形態では例えば９階〜３２階）の各階には、ラーメンフレームとしての上層ラーメンフレーム４０がそれぞれ設けられている。上層ラーメンフレーム４０は、下層ラーメンフレーム２４の内側ラーメンフレーム２６と同様の構成とされている。

具体的には、中層階３８において、コア部１２の耐力壁１２Ａには、ＲＣ造の複数（本実施形態では例えば１０本）の内側梁４２の一端がそれぞれ剛接合されており、内側梁４２の他端は、耐力壁１２Ａに直交する方向へ延びて内周柱２０にそれぞれ剛接合されている。これにより、内側梁４２と内周柱２０とでＲＣ造の上層ラーメンフレーム４０が構成されている。

なお、中層階３８の内側梁４２は、下層階２２の内側梁３０と同じ断面積とされており、図１に示すように、内側梁４２の上部にはコンクリートスラブ４４が構築されている。また、下層階２２と同様に、内周柱２０、外周柱１４、及び内側梁４２にピン接合された図示しない梁を、内周柱２０間、外周柱１４間、及び内側梁４２間に必要に応じて架渡してもよい。

図１、図４に示すように、建物１０の中層階３８より上層の階である上層階４８（本実施形態では例えば３３階〜４０階）には、ラーメンフレームが設けられておらず、内周柱２０間にコンクリートスラブ５０のみが設けられた、いわゆるフラットスラブ構造とされている。なお、下層階２２及び中層階３８と同様に、内周柱２０や外周柱１４にピン接合された図示しない梁を、内周柱２０間や外周柱１４間に必要に応じて架渡してもよい。

本実施形態によれば、建物１０のコア部１２に下層ラーメンフレーム２４及び上層ラーメンフレーム４０がそれぞれ接合されている。このため、下層ラーメンフレーム２４及び上層ラーメンフレーム４０によってコア部１２を補強することができ、建物１０の剛性を高めることができる。

ここで、下層ラーメンフレーム２４及び上層ラーメンフレーム４０は、内周柱２０や外周柱１４、及び内側梁３０や外側梁３２で構成されている。このため、コア部１２を補強するためにコア部１２の断面積を大きくしたり壁を増打ちしたりする構成と比較して、居室空間１８の有効空間が狭くなることを抑制することができ、建築計画の自由度を高めることができる。

また、本実施形態によれば、下層階２２の下層ラーメンフレーム２４が、内側梁３０と内周柱２０から成る内側ラーメンフレーム２６と、外側梁３２と外周柱１４から成る外側ラーメンフレーム２８とで構成されているのに対し、中層階３８の上層ラーメンフレーム４０は、内側梁４２と内周柱２０で構成されている。すなわち、上層ラーメンフレーム４０と比較して下層ラーメンフレーム２４の数が多くされている。

さらに、建物１０の上層階４８にはラーメンフレームが設けられていないため、建物１０は上層階４８から下層階２２に向かって剛性が段階的に大きくなる。このため、特に剛性が必要とされる建物１０の下層階２２の剛性を高めることができ、地震時等における建物１０全体の変形をより抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る建物の補強構造について、図５を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、第２実施形態の建物６０は、複数の階層からなる高層建物（本実施形態では例えば４０階建て）であり、下層から順に下層階６２（本実施形態では例えば１階〜８階）、第１中層階６４（本実施形態では例えば９階〜２０階）、第２中層階６６（本実施形態では例えば２１階〜３２階）、及び上層階６８（本実施形態では例えば３３階〜４０階）に分けられている。

建物６０の下層階６２には、第１実施形態の建物１０の下層階２２と同様に、下層ラーメンフレーム２４が設けられており、建物６０の第１中層階６４には、第１実施形態の建物１０の中層階３８と同様に、上層ラーメンフレーム４０が設けられている。また、建物６０の第２中層階６６には、第１実施形態の建物１０の上層階４８と同様に、ラーメンフレームが設けられておらず、コンクリートスラブ５０のみが設けられている。

ここで、本実施形態では、建物６０の上層階６８にアウトリガーフレーム７０が設けられている。アウトリガーフレーム７０は、下層階６２に設けられている下層ラーメンフレーム２４と同様の構成とされている。

具体的には、上層階６８には、一端がコア部１２の耐力壁１２Ａに剛接合され、他端が内周柱２０に剛接合されたＲＣ造の内側梁７２と、一端が内周柱２０に剛接合され、他端が外周柱１４に剛接合されたＲＣ造の外側梁７４とが設けられている。これにより、内側梁７２、内周柱２０、外側梁７４、及び外周柱１４によって、ＲＣ造のアウトリガーフレーム７０が構成されている。

本実施形態によれば、下層ラーメンフレーム２４と同様の構成とされたアウトリガーフレーム７０が建物６０の上層階６８に設けられているため、上層階６８の剛性が第１中層階６４及び第２中層階６６の剛性と比較して高くなる。このように、下層階６２から離れた上層階６８の剛性を部分的に高くすることで、建物６０に節を形成することができ、地震時等における建物６０全体の変形を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、アウトリガーフレーム７０が、内側梁７２、内周柱２０、外側梁７４、及び外周柱１４によって構成されている。このため、上層階６８の剛性を高めるためにコア部１２の断面積を大きくしたり壁を増打ちしたりする構成と比較して、居室空間１８の有効空間が狭くなることを抑制することができ、建築計画の自由度を高めることができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明について実施形態の一例を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。

例えば、上記実施形態では、内側梁３０、４２、７２及び外側梁３２、７４がそれぞれＲＣ造とされていたが、内側梁３０、４２、７２及び外側梁３２、７４は高い剛性と耐力を備えていればよく、ＳＲＣ造（鉄骨鉄筋コンクリート造）等とされていてもよい。

また、上記実施形態では、下層ラーメンフレーム２４が内側梁３０、内周柱２０、外側梁３２、及び外周柱１４によって構成され、上層ラーメンフレーム４０が内側梁４２と内周柱２０によって構成されていることで、下層ラーメンフレーム２４の数が上層ラーメンフレーム４０の数より多くされていた。しかし、例えば図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、コア部１２と内周柱２０とを繋ぐ内側梁８４、９０の数を変えることで下層ラーメンフレーム２４の数を上層ラーメンフレーム４０の数より多くしてもよい。

具体的には、建物８０の下層階８２に、内周柱２０と１０本の内側梁８４によって構成された１０個の下層ラーメンフレーム８６を設け、建物８０の下層階８２より上層階８８に、内周柱２０と６本の内側梁９０によって構成された６個の上層ラーメンフレーム９２を設ける。これにより、下層ラーメンフレーム８６の数を上層ラーメンフレーム９２の数より多くすることができ、下層階８２の剛性を上層階８８の剛性より高くすることができる。

また、図６（Ａ）、図６（Ｂ）において、下層ラーメンフレーム８６及び上層ラーメンフレーム９２を同じ数とし、下層ラーメンフレーム８６の断面積、すなわち下層ラーメンフレーム８６を構成する内側梁８４及び内周柱２０の断面積を、上層ラーメンフレーム９２の断面積、すなわち上層ラーメンフレーム９２を構成する内側梁９０及び内周柱２０の断面積より大きくしてもよい。これにより、下層ラーメンフレーム８６及び上層ラーメンフレーム９２の数を変えることなく、下層ラーメンフレーム８６（下層階８２）の剛性を上層ラーメンフレーム９２（上層階８８）の剛性より高くすることができる。

その他、下層ラーメンフレーム８６のコンクリート強度を上層ラーメンフレーム９２のコンクリート強度より高くする等、様々な方法によって下層ラーメンフレーム８６（下層階８２）の剛性を上層ラーメンフレーム９２（上層階８８）の剛性より高くすることができる。

なお、図６（Ａ）に示すように、下層ラーメンフレーム８６は少なくとも内周柱２０と、コア部１２と内周柱２０とを繋ぐ内側梁８４と、を含んで構成されていればよい。コア部１２と内周柱２０とを内側梁８４で繋ぐことで、コア部１２と外周柱１４とを梁によって直接繋ぐ構成と比較して、内側梁８４のスパンが短くなるため、内側梁８４の断面積を小さくすることができ、居室空間１８の有効空間を広くとることができる。

また、上記実施形態では、コア部１２が平面視で略四角形状とされた耐力壁１２Ａで構成されていたが、コア部１２の形状は四角形状には限られず、平面視で三角形状や円形状とされていてもよい。同様に、建物１０、６０の形状も平面視で略四角形状には限られない。上記実施形態における建物１０、６０の階層や、下層階２２、６２及び上層階４８、６８の階数も一例であり、本発明の建物の補強構造はコア部１２を有する様々な形状、大きさ、及び高さの建物に適用可能である。

１０、６０、８０ 建物
１２ コア部
１４ 外周柱
２０ 内周柱
２４、８６ 下層ラーメンフレーム（ラーメンフレームの一例）
３０、４２、８４、９０ 内側梁
３２ 外側梁
４０、９２ 上層ラーメンフレーム（ラーメンフレームの一例）

Claims (3)

1. 建物の中央部に設けられたコア部と、
   前記建物の外周部に設けられた外周柱と、
   前記外周柱より前記コア部側に設けられた内周柱と、前記コア部と前記内周柱とを繋ぐ内側梁と、を含んで構成されたラーメンフレームと、
   を有する建物の補強構造。
2. 前記建物の下層階及び前記下層階より上層階には、それぞれ前記ラーメンフレームが設けられており、
   前記下層階の前記ラーメンフレームの断面積は、前記上層階の前記ラーメンフレームの断面積より大きい、
   請求項１に記載の建物の補強構造。
3. 前記建物の下層階及び前記下層階より上層階には、それぞれ前記ラーメンフレームが設けられており、
   前記下層階の前記ラーメンフレームは、前記内周柱と、前記内側梁と、前記外周柱と、前記外周柱と前記内周柱とを繋ぐ外側梁と、で構成されており、
   前記上層階の前記ラーメンフレームは、前記内周柱と前記内側梁とで構成されている、 請求項１又は２に記載の建物の補強構造。