JP2020007870A - 構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】強風等による外壁架構の揺れを抑制することができる構造物を得る。【解決手段】構造物１５は、構造体から外側へ向かって張り出した屋根と、屋根の外周部から下方へ延びた複数の鉛直トラス４０と、水平方向に延在されて鉛直トラス４０を繋ぐ水平トラス３８とを含んで構成された外壁架構３６と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、屋根と外壁架構とを備える構造物に関する。

特許文献１には、免震装置を介して柱で支持された屋根の先端から下方へ壁状のプレートが張り出した構造が開示されており、プレートは、屋根に対して回転可能に取り付けられている。また、プレートと柱とがブレースに回転可能に連結されている。これにより、屋根と柱との間に相対的な変位が生じても、プレートを追随させることができるようになっている。

特開２０１５−１５８０８６号公報

しかしながら、強風等による揺れを抑制することについては考慮されておらず、特許文献１の構造を、構造体から張り出してアトリウム等の空間を形成する構造物に適用した際に、この構造物の外壁架構の強風等による揺れを抑制するには改善の余地がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、強風等による外壁架構の揺れを抑制することができる構造物を得ることを目的とする。

請求項１に記載の本発明に係るアトリウム構造物は、構造体から外側へ向かって張り出した屋根と、前記屋根の外周部から下方へ延びた複数の鉛直トラスと、水平方向に延在されて前記鉛直トラスを繋ぐ水平トラスとを含んで構成された外壁架構と、を有する。

請求項１に記載の本発明に係る構造物によれば、構造体から外側へ屋根が張り出している。また、屋根の外周部には外壁架構が設けられており、この外壁架構は、鉛直方向に延在された鉛直トラスと、鉛直トラスを繋ぐ水平トラスとを含んで構成されている。これにより、強風等によって外壁架構へ水平力が作用した際に、水平トラスから鉛直トラスへ水平力が伝達され、さらに鉛直トラスから屋根を介して構造体へ水平力を伝達させることができる。

請求項２に記載の本発明に係る構造物は、請求項１に記載の構造物であって、前記水平トラスは、前記屋根の外周部に沿って連続して形成されている。

請求項２に記載の本発明に係る構造物によれば、水平トラスが屋根の外周部に沿って連続して形成されているため、外壁架構に作用する水平力を確実に屋根から構造体へ伝達させることができる。

請求項３に記載の本発明に係る構造物は、請求項１又は２に記載の構造物であって、前記外壁架構における前記構造体との接続部分には、前記水平トラスに連結された端部トラスが設けられている。

請求項３に記載の本発明に係る構造物によれば、水平トラスへ入力された水平力を端部トラスから構造体へ伝達させることができる。これにより、強風等によって外壁架構へ作用した水平力を屋根から構造体へ伝達させるルートと、端部トラスから構造体へ伝達させるルートとに分散させることができる。

以上説明したように、本発明に係る構造物によれば、強風等による外壁架構の揺れを抑制することができる。

実施形態に係る免震建物の概略立面図である。 地震時における、図１に対応する概略立面図である。 屋根及び外壁架構を示す斜視図である。 外壁架構を示す斜視図である。 支柱の下端部を拡大して示す拡大図である。 （Ａ）は、屋根架構と上部構造体との接合部分を拡大した拡大図であり、（Ｂ）は、図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線で切断した状態を示す断面図である。 実施形態に係る免震建物の変形例を示す概略立面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る免震建物について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｚは、垂直方向（上下方向）を示しており、各図において適宜示される矢印Ｘ、Ｙは、互いに直交する水平二方向を示している。

図１に示されるように、本実施形態に係る免震建物１０は、下部構造体１２と上部構造体１４とアトリウム１６とを含んで構成されている。上部構造体１４は、免震装置１８を介して下部構造体１２に支持されており、これによって免震建物１０は、中間層免震建物を構成している。また、構造物としてのアトリウム構造物１５は、屋根１７、外壁架構３６及び外壁下部架構４３を有して構成されている。

下部構造体１２と上部構造体１４とは、一例として鉄筋コンクリート造とされており、地盤２０に設けられた支持構造体としての基礎２１の上に構築されている。また、下部構造体１２の上面には複数の免震装置１８が設けられている（図１では２つの免震装置１８が図示されている）。本実施形態では一例として、免震装置１８を鉛入り積層ゴム支承と弾性すべり支承とによって構成している。なお、下部構造体１２及び上部構造体１４としては、鉄筋コンクリート造に限らず、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ（Ｃｏｎｃｒｅｔｅ−Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ：充填形鋼管コンクリート）造などの他の構造であってもよい。

下部構造体１２と上部構造体１４との間に免震装置１８を設けているため、地震時には、図２に示されるように、免震装置１８がせん断変形することで、上部構造体１４と下部構造体１２とが水平方向に相対変位する。これにより、上部構造体１４へ地震力が作用するのを抑制している。

図１に示されるように、アトリウム１６は、上部構造体１４から張り出した屋根１７に覆われるようにして屋根１７の下方に形成され、下部構造体１２の隣に配置されている。

屋根１７は、上部構造体１４からＹ方向（図１の右方向）に張り出しており、この屋根１７のＹ方向の一端部が上部構造体１４に接合されている。また、屋根１７は、上弦材２２Ａと、下弦材２２Ｂと、上弦材２２Ａと下弦材２２Ｂとを連結する斜材２２Ｃとで構成された立体屋根トラス２２を備えている。

図３に示されるように、本実施形態では一例として、Ｘ方向に間隔をあけて１０本の立体屋根トラス２２が配置されており、これらの立体屋根トラス２２同士が小梁材２４によって連結されることで屋根１７が構成されている。なお、図３では、説明の便宜上、立体屋根トラス２２を簡略化して図示しており、斜材２２Ｃなどの図示を省略している。

図１に示されるように、屋根１７の張り出し方向（図１の右方向）の端部には支柱連結部２６が形成されており、この支柱連結部２６の先端（下端）には支柱２８が取り付けられている。図３に示されるように、支柱２８は、一例として、屋根１７の張り出し方向の端部に沿って１０本設けられている。また、屋根１７のＸ方向の一端にも支柱２８が１本設けられている。それぞれの支柱２８は、本体部２８Ａと、この本体部２８Ａの上端部及び下端部にそれぞれ設けられたボールジョイント２８Ｂとを含んで構成されている。

本体部２８Ａは、略筒状の鋼管によって形成されており、通常状態で上下方向（Ｚ方向）に直線状に延びている。そして、この本体部２８Ａの上端部は、ボールジョイント２８Ｂを介して支柱連結部２６に接続されている。また、本体部２８Ａの下端部は、ボールジョイント２８Ｂを介して基礎２１に連結されている。ここで、本体部２８Ａの上端側のボールジョイント２８Ｂと下端側のボールジョイント２８Ｂとは同様の構造であり、一般的なボールジョイントであるため、下端側のボールジョイント２８Ｂについてのみ図示して簡単に説明する。

図５に示されるように、ボールジョイント２８Ｂは、接続部３０と球状部３２とを含んで構成されている。接続部３０は、略円錐状に形成されており、この接続部３０の上端部が支柱２８の本体部２８Ａに固定されている。

球状部３２は、接続部３０の下端部に接続部３０と一体に形成されており、この球状部３２が基礎２１側に固定された受け部材３４に対して回転可能に連結されている。受け部材３４は、ボルトなどによって基礎２１に固定されており、この受け部材３４の上面には球状の凹部３４Ａが形成されている。そして、この凹部３４Ａに球状部３２が嵌め込まれている。なお、受け部材３４は、上下に分割できるように構成されており、分割した状態で下側の部材に球状部３２を取り付けた後、下側の部材と上側の部材とを結合することで球状部３２の抜けを防止する構造である。

このように、支柱２８の下端部がボールジョイント２８Ｂによって基礎２１に回転可能に連結されており、支柱２８の上端部は、ボールジョイント２８Ｂによって屋根１７に回転可能に連結されている。このため、屋根１７は、支柱２８によって水平移動可能に支持されている。

図３に示されるように、屋根１７の周縁部には、外壁架構３６が吊り下げられている。図４に示されるように、外壁架構３６は、鉛直方向に延びている鉛直トラス４０と、水平方向に延びている水平トラス３８とを含んで構成されている。なお、図３では、説明の便宜上、外壁架構３６を簡略化して描いており、斜材などの部材の一部を省略している。

水平トラス３８は、外壁架構３６の上下方向の中間部分と、外壁架構３６の下端部との二カ所に設けられている。また、それぞれの水平トラス３８は、屋根１７の外周部に沿って外壁架構３６の水平方向の一端部から他端部に亘って連続して形成されている。そして、この水平トラス３８によって５面の鉛直トラス４０が水平方向に繋がれている。

鉛直トラス４０は、屋根１７から下方へ延びており、外壁架構３６において屋根１７の張り出し方向の端部の下方の領域に設けられている。また、本実施形態では５面の鉛直トラス４０が設けられており、５面の鉛直トラス４０はそれぞれ、２つの水平トラス３８に連結されている。そして、これらの５面の鉛直トラス４０が上端部でＸ方向に連結されて鉛直トラスフレーム４１を構成している。

また、外壁架構３６における下部構造体１２側の端部には、水平トラス３８と連結された端部トラス４２が設けられている。端部トラス４２は、外壁架構３６の一端部と他端部にそれぞれ設けられており、それぞれ立体トラス架構とされている。

図１に示されるように、外壁架構３６の下方には、外壁下部架構４３が設けられている。外壁下部架構４３は、外壁架構３６と対応する形状であり、基礎２１の上に構築されている。また、外壁下部架構４３の上面には、止水ゴム４６が設けられており、外壁架構３６の外面に設けられた仕上げパネル（不図示）と外壁下部架構４３との隙間が止水ゴム４６によって塞がれて止水された状態となっている。

なお、本実施形態では一例として、外壁下部架構４３の高さを歩行者よりも高い、外壁下部架構４３の風除室の高さとしている。換言すれば、外壁架構３６の下端部は、歩行者よりも上方に位置しており、４．５ｍ程度の高さとしている。

外壁架構３６と下部構造体１２とは、エキスパンションジョイント４４によって連結されている。このため、図２に示されるように、地震時に、外壁架構３６と外壁下部架構４３とが相対移動したときに、エキスパンションジョイント４４によって外壁架構３６と下部構造体１２との水平方向の相対変位を吸収できるように構成されている。また、止水ゴム４６が変形することで、外壁下部架構４３の上面と外壁架構３６の下面との間の止水状態が維持されている。

次に、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照して屋根１７と上部構造体１４との接続部分について説明する。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されるように、上部構造体１４を構成する大梁４８の上には、束材５０が設けられている。束材５０は、閉断面（ボックス断面）とされており、上方へ向かうにつれて幅（Ｘ方向の長さ）が短くなるように形成されている。そして、この束材５０の上に屋根１７の上弦材２２Ａが接合されている。また、大梁４８における束材５０と対応する位置には、上下のフランジを繋ぐ一対のスチフナ５１が設けられている。

一方、大梁４８の下には、束材５２が設けられている。束材５２は、上側の束材５０を挟んで両側に配置されており、それぞれ閉断面（ボックス断面）とされている。そして、この束材５２の下に屋根１７の下弦材２２Ｂが接合されている。また、大梁４８における束材５２と対応する位置には、上下のフランジを繋ぐ一対のスチフナ５３が設けられている。

また、束材５２には、ブレース５４の一端部（下端部）が接合されている。ブレース５４の他端部（上端部）は、上部構造体１４の床スラブ５６に接合されており、このブレース５４によって下弦材２２Ｂの応力をスムーズに上部構造体１４へ伝達させることができるように構成されている。

さらに、屋根１７の基端部には、上弦材２２Ａと下弦材２２Ｂとを鉛直に繋ぐ補強材５５が接合されている。

（作用）
次に、本実施形態に係る免震建物の作用について説明する。

本実施形態に係る免震建物１０では、図１に示されるように、免震装置１８を介して下部構造体１２に上部構造体１４が免震支持されており、この上部構造体１４から屋根１７が張り出している。このように、屋根１７が免震装置１８に支持された上部構造体１４から張り出しているため、地震時には、屋根１７が上部構造体１４と一体に免震支持される。この結果、下部構造体１２へ入力された地震力が屋根１７に伝達されるのを抑制することができる。

また、屋根１７は、複数の支柱２８によって水平移動可能に支持されている。そして、この支柱２８は、上端部及び下端部の両方がボールジョイント２８Ｂによって回転可能に連結されている。これにより、図２に示されるように、地震時に屋根１７が上部構造体１４と共に水平移動した場合であっても、屋根１７の水平方向の移動に追随して支柱２８が傾倒されるため、支柱２８の損傷を抑制することができ、屋根１７を良好に支持することができる。これにより、アトリウム等の大空間を形成する大規模の屋根に作用する地震力を低減することができる。

さらに、屋根１７の周縁部には外壁架構３６が吊り下げられているため、屋根１７と共に外壁架構３６を免震支持することができる。この結果、地震時において、外壁架構３６及び外壁仕上げの損傷を抑制することができる。このとき、図２において、外壁架構３６の下端部が歩行者よりも上方に位置している。これにより、地震時に外壁架構３６と屋根１７とが相対移動した場合であっても、アトリウム１６周辺の歩行者等に外壁架構３６が接触するのを防いでいる。

さらにまた、本実施形態では、図３及び図４に示されるように、外壁架構３６は、鉛直方向に延びた鉛直トラス４０と、鉛直トラスを繋ぐ水平トラス３８とを含んで構成されている。これにより、強風等によって外壁架構３６へ水平力が作用した際に、水平トラス３８から鉛直トラス４０へ水平力が伝達され、さらに鉛直トラス４０から屋根１７を介して上部構造体１４へ水平力を伝達させることができる。

特に、本実施形態では、水平トラス３８が屋根１７の外周部に沿って連続して形成されているため、外壁架構３６に作用する水平力を鉛直トラス４０を介して確実に屋根１７から上部構造体１４へ伝達させることができる。

また、外壁架構３６における免震建物１０との接続部分には端部トラス４２が設けられており、この端部トラス４２は、外壁架構３６の一端部と他端部にそれぞれ設けられている。これにより、水平トラス３８へ入力された水平力を端部トラス４２から構造体へ伝達させることができる。この結果、強風等によって外壁架構３６へ作用した水平力を屋根１７から上部構造体１４へ伝達させるルートと、端部トラス４２から上部構造体１４へ伝達させるルートとに分散させることができる。

特に、図４に示されるように、屋根１７の張り出し方向（Ｙ方向）に作用する水平力は、水平トラス３８から端部トラス４２へ伝達され、この端部トラス４２から上部構造体１４へ伝達される。一方、屋根１７の張り出し方向と交差する方向（Ｘ方向）に作用する水平力のうち、鉛直トラス４０側に作用する力は、水平トラス３８から鉛直トラス４０へ伝達され、この鉛直トラス４０から屋根１７を介して上部構造体１４へ伝達される。また、屋根１７の張り出し方向と交差する方向（Ｘ方向）に作用する水平力のうち、端部トラス４２側に作用する力は、端部トラス４２から上部構造体１４へ伝達される。このようにして、外壁架構３６が強風等で揺れるのを低減することができる。

（変形例）
次に、図７を参照して免震建物の変形例について説明する。

図７に示されるように、本変形例では、上部構造体１４を免震支持する構造物６０の下部が地盤２０中に埋設されて地下構造体６１を構成しており、構造物６０の上部分が下部構造体１２となっている。また、地下構造体６１が支持構造体となっている。下部構造体１２には、免震装置１８を介して上部構造体１４が支持されている。

上部構造体１４からＹ方向に屋根１７が張り出しており、この屋根１７の張り出し方向（図１の右方向）の端部には支柱２８が取り付けられている。支柱２８は、本体部２８Ａと、この本体部２８Ａの上端部及び下端部にそれぞれ設けられたボールジョイント２８Ｂとを含んで構成されている。

本体部２８Ａは、略筒状に形成されており、通常状態で上下方向（Ｚ方向）に直線状に延びている。そして、この本体部２８Ａの上端部は、ボールジョイント２８Ｂを介して支柱連結部２６に接続されている。また、本体部２８Ａの下端部は、ボールジョイント２８Ｂを介して地下構造体６１の天井部上面６２に連結されている。

変形例では、実施形態と同様に大空間を形成する大規模の屋根に作用する地震力を低減することができる。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明はこうした実施形態及び変形例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、本実施形態では、図３に示されるように、アトリウム１６の屋根１７を支持する支柱２８を１１本設けたが、これに限定されず、屋根１７の大きさ等によって適宜変更してもよい。また、支柱２８の配置についても適宜変更してもよい。

さらに、本実施形態では、支柱２８の上端部及び下端部にボールジョイント２８Ｂを設けたが、これに限定されず、屋根１７を水平方向に移動可能に支持できれば、他の構造を採用してもよい。例えば、支柱２８の上端部及び下端部に滑り機構等を設けて屋根１７を支持する構造としてもよく、ボールジョイント２８Ｂと滑り機構とを組み合わせてもよい。

さらにまた、本実施形態では、免震装置１８を介して下部構造体１２に上部構造体１４が支持された所謂中間免震構造に適用したアトリウム構造物について説明したが、これに限定されない。例えば、下部構造体１２と上部構造体１４との間に免震装置１８が設けられていない構造に適用してもよい。

また、本実施形態では、支持構造体を基礎２１とし、変形例では支持構造体を地下構造体６１としたが、これに限定されない。すなわち、下部構造体１２を支持し得る構造体であれは、他の構造体を支持構造体として採用してもよい。

さらに、図１において、下部構造体１２を支持する基礎２１と、支柱２８の下端が連結された基礎２１とが別体とされた構造としてもよい。例えば、下部構造体１２が基礎２１に支持されており、支柱２８の下端が地下構造体の天井部に連結された構造としてもよい。

さらにまた、図７において、下部構造体１２を支持する地下構造体６１とは別の地下構造体に支柱２８の下端が連結された構造としてもよい。

また、アトリウム構造物１５は、大規模なアトリウムな空間に適用されるものに限定されず、どのような規模の空間に適用されてもよい。

１４ 上部構造体（構造体）
１５ アトリウム構造物（構造物）
１７ 屋根
３６ 外壁架構
３８ 水平トラス
４０ 鉛直トラス
４２ 端部トラス

Claims (3)

1. 構造体から外側へ向かって張り出した屋根と、
   前記屋根の外周部から下方へ延びた複数の鉛直トラスと、水平方向に延在されて前記鉛直トラスを繋ぐ水平トラスとを含んで構成された外壁架構と、
   を有する構造物。
2. 前記水平トラスは、前記屋根の外周部に沿って連続して形成されている請求項１に記載の構造物。
3. 前記外壁架構における前記構造体との接続部分には、前記水平トラスに連結された端部トラスが設けられている請求項１又は２に記載の構造物。