JP2021116567A

JP2021116567A - 建物

Info

Publication number: JP2021116567A
Application number: JP2020009736A
Authority: JP
Inventors: 昌尚北川; Masataka Kitagawa; 司小川; Tsukasa Ogawa; 嘉文小杉; Yoshifumi Kosugi; 基裕山田; Motohiro Yamada
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2020-01-24
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2040-01-24
Also published as: JP7536459B2

Abstract

【課題】スラブの曲げ剛性を向上させることで、スラブのスパンを広くとることができる建物を提供する。【解決手段】建物１０は、スパン方向に延出し、スパン方向と直交する方向に対して下方へ湾曲するスラブ１６Ａ〜１６Ｃと、スラブ１６Ａ〜１６Ｃのスパン方向の両端部においてスパン方向と直交する方向に延び、スラブ１６Ａ〜１６Ｃを支持する面状の鉛直部材２２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、建物に関する。

近年、建物の居住空間を有効活用するため、スラブのスパンを広くとることによって居住空間を無柱空間とすることが望まれている。ここで、スラブのスパンを広くとる方法として、例えば特許文献１には、スラブをスパン方向に対して下方へ湾曲するように形成した床構造が開示されている。

特開２００１−１８２２１０号公報

特許文献１に開示されている床構造では、スラブに作用する引張力によってスラブの荷重を支持することで、スラブの曲げ剛性（面外剛性）を高めることができ、スラブが平面状とされている構成と比較してスラブのスパンを広くとることができる。しかしながら、引張力によって高めることができるスラブの曲げ剛性（面外剛性）には限度があり、スラブの曲げ剛性を向上させる観点から改善の余地があった。

本発明は上記事実に鑑み、スラブの曲げ剛性を向上させることで、スラブのスパンを広くとることができる建物を提供することを目的とする。

請求項１に記載の建物は、スパン方向に延出し、スパン方向と直交する方向に対して下方へ湾曲するスラブと、前記スラブのスパン方向の両端部においてスパン方向と直交する方向に延び、前記スラブを支持する面状の鉛直部材と、を有する。

上記構成によれば、スパン方向に延出するスラブが、スパン方向と直交する方向に対して下方へ湾曲している。このため、スパン方向と直交する方向に対してスラブが湾曲していない構成と比較して、スラブの断面二次モーメントが大きくなる。

これにより、スラブの曲げ剛性（面外剛性）を向上させることができ、スラブのスパンを広くとることができる。また、スラブのスパン方向両端部を面状の鉛直部材で支持することで、スラブの面外剛性を高めることができる。

請求項２に記載の建物は、請求項１に記載の建物であって、前記鉛直部材は、スパン方向と直交する方向に間隔をあけて設けられた一対の柱と、一対の前記柱間に設けられた耐震壁と、によって構成されている。

上記構成によれば、一対の柱、及び一対の柱間に設けられた耐震壁によってスラブのスパン方向両端部の下面（湾曲面）を面で支持することで、スラブの面外剛性をより高めることができる。

請求項３に記載の建物は、請求項１又は２に記載の建物であって、スパン方向と直交する方向において、前記スラブの端部は前記鉛直部材から跳ね出しており、前記スラブの端部には、前記スラブよりも厚さが厚い補強部が形成されている。

上記構成によれば、鉛直部材から跳ね出したスラブの端部に、厚さが厚い補強部を形成することで、スラブの材軸芯から離れた位置に断面積の大きな部位を形成することができ、スラブの断面二次モーメントをより大きくすることができる。

本発明に係る建物によれば、スラブの曲げ剛性を向上させることで、スラブのスパンを広くとることができる。

第１実施形態に係る建物を示す全体斜視図である。第１実施形態に係る建物をスラブのスパン方向から見た状態を示す立断面図である。第２実施形態に係る建物を示す全体斜視図である。第２実施形態に係る建物をスラブのスパン方向から見た状態を示す部分立断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態に係る建物のバリエーションを示す部分立断面図である。

以下、本発明の第１、第２実施形態に係る建物について、図１〜図４を用いて説明する。なお、図中において、矢印Ｘはスラブのスパン方向（水平方向）、矢印Ｙはスラブのスパン方向と直交する方向（水平方向）、矢印Ｚはスラブの高さ方向（鉛直方向）を指す。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る建物について、図１及び図２を用いて説明する。

（構成）
図１、図２に示すように、本実施形態の建物１０は、一例として３階建てとされており、１階が駐車場１２、２階及び３階がオフィスフロア等の居住空間１４となっている。

建物１０の２階の床、及び３階の床と天井を構成するスラブ１６Ａ〜１６Ｃは、スパン方向（矢印Ｘ方向）に延出するとともに、スパン方向と直交する方向（矢印Ｙ方向）に対して下方へ湾曲している。すなわち、スパン方向と直交する方向において、建物１０のスラブ１６Ａ〜１６Ｃは、下方に凸となるように円弧状に湾曲している。

なお、本実施形態では、スラブ１６Ａ〜１６Ｃは、一例として平面視で長方形状とされており、このスラブ１６Ａ〜１６Ｃの長辺方向がスパン方向、短辺方向がスパン方向と直交する方向（以下、「スパン直交方向」と呼ぶ。）に相当する。また、スラブ１６Ａ〜１６Ｃは、一例としてコンクリート造とされており、厚さｔ（図２参照）が２５０ｍｍ程度、曲率半径が１３ｍ程度となっている。

図２に示すように、２階の床及び３階の床を構成する円弧状のスラブ１６Ａ、１６Ｂ上には、水平方向に延びる仕上げ用の床材１８が設けられている。床材１８は、図示しない支柱によって支持された板状のパネルであり、スラブ１６Ａ、１６Ｂのスパン直交方向の両端部を繋ぐ直線上に設けられている。

これにより、スラブ１６Ａ、１６Ｂと床材１８との間には、図示しない設備配管等を設置するための中空部２０が形成されている。一方、スラブ１６Ａ〜１６Ｃの下面は、階下の駐車場１２又は居住空間１４の天井面とされている。

また、３階の床（２階の天井）を構成するスラブ１６Ｂ、及び３階の天井を構成するスラブ１６Ｃは、面状の鉛直部材２２によって支持されている。図１に示すように、面状の鉛直部材２２は、スラブ１６Ｂ、１６Ｃのスパン方向（矢印Ｘ方向）の両端部において、スパン直交方向（矢印Ｙ方向）に延びている。

本実施形態では、鉛直部材２２は、スパン直交方向に間隔をあけて設けられたコンクリート造の一対の柱２２Ａと、一対の柱２２Ａ間に設けられたコンクリート造の耐震壁２２Ｂと、によって構成されている。一対の柱２２Ａは、一例として四角柱であり、この一対の柱２２Ａによって、スラブ１６Ｂ、１６Ｃのスパン直交方向の両端部がそれぞれ支持されている。

なお、一例として、柱２２Ａの寸法は７００ｍｍ×１０００ｍｍ程度、耐震壁２２Ｂの厚さは５００ｍｍ程度とされており、円弧状のスラブ１６Ｂ、１６Ｃを支持するために柱２２Ａ及び耐震壁２２Ｂの剛性が高められている。

また、図２に示すように、建物１０の２階及び３階において、スラブ１６Ａ〜１６Ｃのスパン直交方向の両端部における柱２２Ａの外側には、居住空間１４を区画する外壁２４が設けられている。

一方、２階の床（１階の天井）を構成するスラブ１６Ａは、地盤２６上に建てられた１階柱２８によって支持されている。１階柱２８は、例えばコンクリート造の円柱であり、スラブ１６Ａの４隅が４本の１階柱２８によってそれぞれ支持されている。なお、一例として、１階柱２８の直径は１５００ｍｍ程度とされており、地盤２６中には１階柱２８を支持する図示しない柱状改良杭が設けられている。

また、各１階柱２８の柱頭部には、免震装置３０がそれぞれ設置されている。図２に示すように、本実施形態の免震装置３０は、一対のフランジ３０Ａ、３０Ｂと、フランジ３０Ａ、３０Ｂ間に設けられた積層ゴム３０Ｃと、を有する積層ゴム支承である。

免震装置３０は、１階柱２８の柱頭部に下側のフランジ３０Ｂが固定されているとともに、高さ及び角度調整用のスペーサ３２を介してスラブ１６Ａの下面に上側のフランジ３０Ａが固定されている。

なお、本実施形態では、一例として、免震装置３０が積層ゴム支承とされていたが、免震装置３０は、少なくとも鉛直支持能力を有する免震支承であればよく、滑り支承等の他の公知の免震支承とされていてもよい。

（作用効果）
本実施形態の建物１０によれば、スラブ１６Ａ〜１６Ｃが、スパン方向に延出するとともに、スパン直交方向に対して下方へ湾曲している。このため、スパン直交方向に対してスラブ１６Ａ〜１６Ｃが湾曲していない構成と比較して、スパン直交方向に延びる材軸芯Ｐ（図２参照）周りのスラブ１６Ａ〜１６Ｃの断面二次モーメントが大きくなり、スラブ１６Ａ〜１６Ｃの断面性能が向上する。

すなわち、スパン直交方向に対してスラブ１６Ａ〜１６Ｃが湾曲していない構成と比較して、スラブ１６Ａ〜１６Ｃのスパン直交方向の両端部及び中央部の材軸芯Ｐからの距離（高さ）が大きくなる。このため、スラブ１６Ａ〜１６Ｃの断面二次モーメント（＝面積×材軸芯Ｐからの距離の二乗）が大きくなる。

また、スラブ１６Ａ〜１６Ｃがスパン直交方向に対して湾曲しているため、スラブ１６Ａ〜１６Ｃのスパン方向の中央部では、スパン直交方向の両端部に圧縮力が作用するとともに、スパン直交方向の中央部に引張力が作用する。一方、スラブ１６Ａ〜１６Ｃのスパン方向の両端部では、スパン直交方向の両端部に引張力が作用するとともに、スパン直交方向の中央部に圧縮力が作用する。

このように、スラブ１６Ａ〜１６Ｃがスパン直交方向に対して湾曲していることにより、スラブ１６Ａ〜１６Ｃのスパン方向において、スラブ１６Ａ〜１６Ｃに作用する曲げ応力に対してスラブ１６Ａ〜１６Ｃを抵抗させることができる。すなわち、スラブ１６Ａ〜１６Ｃの曲げ剛性（面外剛性）を向上させることができるため、スラブ１６Ａ〜１６Ｃのスパンを広くとることができ、建物１０の居住空間１４を無柱空間とすることができる。

なお、円弧状のスラブ１６Ａ〜１６Ｃは、曲率が大きくなる程、スパン直交方向の両端部及び中央部の材軸芯Ｐからの距離（スラブの見掛け厚さ）が大きくなるため、断面二次モーメントが大きくなる。このため、スラブ１６Ａ〜１６Ｃの曲率を大きくすることにより、スラブ１６Ａ〜１６Ｃの断面性能を向上させることができ、スラブ１６Ａ〜１６Ｃのスパンをより広くとることが可能となる。

また、本実施形態によれば、一対の柱２２Ａと、一対の柱２２Ａ間に設けられた耐震壁２２Ｂと、によって構成された面状の鉛直部材２２によって、スラブ１６Ｂ、１６Ｃのスパン方向の両端部を支持している。このように、スラブ１６Ｂ、１６Ｃのスパン方向の両端部の下面（湾曲面）を面で支持することで、スラブ１６Ｂ、１６Ｃから伝わる応力を鉛直部材２２によって受けることができる。これにより、スラブ１６Ｂ、１６Ｃの支持剛性を高めることができ、スラブ１６Ｂ、１６Ｃの面外剛性をより高めることができる。

また、実施形態によれば、スラブ１６Ａを支持する１階柱２８の柱頭部に免震装置３０が設置されている。このため、地震時等において、建物１０の２階及び３階の居住空間１４の水平変位を免震装置３０によって抑制することができる。

また、本実施形態によれば、スラブ１６Ａ、１６Ｂ上に床材１８が設けられており、スラブ１６Ａ、１６Ｂと床材１８との間に中空部２０が形成されている。このため、中空部２０を図示しない設備配管等を設置するための設備スペースとして利用することができ、居住空間１４をより有効活用することができる。また、スラブ１６Ａ、１６Ｂと床材１８との間に中空部２０が形成されていることにより、階下への遮音性能を向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、スラブ１６Ａ〜１６Ｃの下面が階下の天井面とされている。すなわち、居住空間１４の天井面がコンクリート打ち放しの湾曲面とされているため、建物１０の意匠性を高めることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る建物について、図３及び図４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。

（構成）
図３に示すように、本実施形態の建物４０は、第１実施形態の建物１０と同様に、一例として３階建てとされている。建物４０の２階の床、及び３階の床と天井を構成するスラブ４６Ａ〜４６Ｃは、スパン方向に延出するとともに、スパン直交方向に対して下方へ円弧状に湾曲している。

また、３階の床（２階の天井）を構成するスラブ４６Ｂ、及び３階の天井を構成するスラブ４６Ｃは、一対の柱２２Ａと、柱２２Ａ間に設けられた耐震壁２２Ｂと、によって構成された鉛直部材２２によって、スパン方向の両端部が支持されている。一方、２階の床（１階の天井）を構成するスラブ４６Ａは、地盤２６上に建てられた１階柱２８によって支持されている。

ここで、第１実施形態では、スパン直交方向において、スラブ１６Ａ〜１６Ｃの両端部が鉛直部材２２又は１階柱２８で支持されていたのに対し、本実施形態では、スパン直交方向において、スラブ４６Ａ〜４６Ｃの両端部が鉛直部材２２又は１階柱２８から跳ね出している。

また、鉛直部材２２から跳ね出したスラブ４６Ａ〜４６Ｃのスパン直交方向の両端部には、スラブ４６Ａ〜４６Ｃのスパン方向に沿って梁状に延びる補強部４８がそれぞれ形成されている。

図４に示すように、補強部４８の厚さＴは、スラブ４６Ｂ（４６Ａ〜４６Ｃ）の厚さｔよりも厚くなっている。なお、補強部４８は、少なくとも一部の厚さＴがスラブ４６Ａ〜４６Ｃの厚さｔより厚くされていればよく、補強部４８全体がスラブ４６Ａ〜４６Ｃより厚くされている必要はない。

また、２階の床及び３階の床を構成する円弧状のスラブ４６Ａ、４６Ｂ（図４にはスラブ４６Ｂのみ図示）上における補強部４８間には、仕上げ用の床材１８が設けられている。本実施形態では、補強部４８は、下面がスラブ４６Ａ、４６Ｂに沿った湾曲面となっており、上面が床材１８に沿った水平面となっている。

また、スラブ４６Ａ、４６Ｂには、スラブ４６Ａ、４６Ｂを厚さ方向に貫通する開口部５０が形成されている。開口部５０は、例えば階段やエレベータ等の設置スペースであり、図３に示すように、本実施形態では、２階の床を構成するスラブ４６Ａと、３階の床を構成するスラブ４６Ｂに、それぞれ１箇所ずつ形成されている。

そして、開口部５０の周囲には、補強用のリブ５２がそれぞれ設けられている。リブ５２は、一例としてコンクリート造とされており、開口部５０の周縁部に沿ってスラブ４６Ａ、４６Ｂの上面から鉛直方向（矢印Ｚ方向）上向きに立設されている。また、リブ５２は、スパン方向及びスパン直交方向において、スラブ４６Ａ、４６Ｂの全長にわたって梁状に延びている。

リブ５２の高さは、スラブ４６Ａ、４６Ｂのスパン直交方向の両端部と略同じ高さとなっており、図４に示すように、リブ５２は、スラブ４６Ｂ（４６Ａ）と床材１８との間に形成された中空部２０内に位置している。なお、リブ５２は、必ずしもスラブ４６Ａ、４６Ｂの全長にわたって延びている必要はなく、少なくとも開口部５０の周縁部を囲むように設けられていればよい。

（作用効果）
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、スラブ４６Ａ〜４６Ｃが、スパン方向に延出するとともに、スパン直交方向に対して下方へ湾曲している。このため、スパン直交方向に対してスラブ４６Ａ〜４６Ｃが湾曲していない構成と比較して、スラブ４６Ａ〜４６Ｃの断面二次モーメントが大きくなる。

これにより、スラブ４６Ａ〜４６Ｃのスパン方向において、スラブ４６Ａ〜４６Ｃの曲げ剛性（面外剛性）を向上させることができるため、スラブ４６Ａ〜４６Ｃのスパンを広くとることができ、居住空間１４を無柱空間とすることができる。

また、本実施形態によれば、スパン直交方向において、スラブ４６Ａ〜４６Ｃの両端部が鉛直部材２２又は１階柱２８から跳ね出しており、このスラブ４６Ａ〜４６Ｃの両端部に梁状の補強部４８が形成されている。

このように、スラブ４６Ａ〜４６Ｃのスパン直交方向の両端部に、スラブ４６Ａ〜４６Ｃの厚さｔより厚さＴが厚い補強部４８を設けることで、スラブ４６Ａ〜４６Ｃの材軸芯Ｐ（図４参照）から離れた位置に断面積の大きな部位を形成することができる。これにより、スラブ４６Ａ〜４６Ｃの断面二次モーメントをより大きくすることができ、スラブ４６Ａ〜４６Ｃの断面性能をより向上させることができる。

また、本実施形態によれば、スラブ４６Ａ、４６Ｂに開口部５０が形成されており、開口部５０の周縁部にリブ５２が設けられている。このように、スラブ４６Ａ、４６Ｂをリブ５２によって補強することで、開口部５０を形成することによってスラブ４６Ａ、４６Ｂの剛性が低下することを抑制することができる。

特に本実施形態によれば、スラブ４６Ａ、４６Ｂの全長にわたって梁状にリブ５２が延びている。このため、開口部５０の周縁部のみにリブ５２が設けられている構成と比較して、スラブ４６Ａ、４６Ｂの剛性をより高めることができ、開口部５０の周囲の応力集中を分散させることができる。

さらに、リブ５２は、スラブ４６Ａ、４６Ｂの上面に立設されており、スラブ４６Ａ、４６Ｂと床材１８との間の中空部２０に位置している。このため、リブ５２が居住空間１４に露出せず、建物４０の美観が損なわれることを抑制することができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明について第１、第２実施形態を説明したが、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。また、第１、第２実施形態の構成は適宜組み合わせることが可能である。

例えば、第２実施形態では、スラブ４６Ａ、４６Ｂに形成された開口部５０の周縁部に、補強用のリブ５２が設けられていた。しかし、図５（Ａ）に示すように、リブ５２を設ける代わりに、開口部５０に向かってスラブ４６Ｂ（４６Ａ）の厚さを徐々に厚くする構成としてもよい。開口部５０の周縁部において、スラブ４６Ｂ（４６Ａ）の厚さを厚くすることで、スラブ４６Ｂ（４６Ａ）の剛性を高めることができる。

また、第２実施形態では、リブ５２がスラブ４６Ａ、４６Ｂの上面から鉛直方向（矢印Ｚ方向）上向きに延びていた。しかし、リブ５２の形状も実施形態には限らず、例えば図５（Ｂ）に示すように、開口部５０の周縁部において、リブ５２がスラブ４６Ｂ（４６Ａ）のスパン直交方向（矢印Ｙ方向）に延びる構成としてもよい。

また、上記の実施形態では、建物１０、４０が３階建てとされており、１階が駐車場１２、２階及び３階が居住空間１４とされていた。しかし、建物１０、４０の階層や各部材の寸法等は実施形態には限らず、少なくとも一部のスラブ１６Ａ〜１６Ｃ、４６Ａ〜４６Ｃがスパン直交方向に対して下方に湾曲する構成とされていればよい。

また、上記の実施形態では、一対の柱２２Ａと、柱２２Ａ間に設けられた耐震壁２２Ｂと、によって面状の鉛直部材２２が構成されていたが、鉛直部材２２の構成も実施形態に限らず、例えば耐震壁２２Ｂのみによって鉛直部材２２が構成されていてもよい。

また、第２実施形態では、スラブ４６Ａ〜４６Ｃのスパン直交方向の両端部に補強部４８が形成されていたが、スラブ４６Ａ〜４６Ｃの一方の端部のみに補強部４８が形成されていてもよい。一方の端部のみに補強部４８が形成されている場合であっても、スラブ４６Ａ〜４６Ｃの断面性能を向上させることが可能である。

さらに、第２実施形態では、スラブ４６Ａ、４６Ｂに開口部５０が１箇所ずつ形成されていた。しかし、開口部５０の数や大きさ、位置等は実施形態には限らず、建物４０における階段やエレベータ等の設置箇所に応じて、開口部５０をスラブ４６Ａ、４６Ｂに適宜形成することが可能である。

１０、４０建物
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃスラブ
２２鉛直部材
２２Ａ柱
２２Ｂ耐震壁
４８補強部

Claims

スパン方向に延出し、スパン方向と直交する方向に対して下方へ湾曲するスラブと、
前記スラブのスパン方向の両端部においてスパン方向と直交する方向に延び、前記スラブを支持する面状の鉛直部材と、
を有する建物。
前記鉛直部材は、スパン方向と直交する方向に間隔をあけて設けられた一対の柱と、一対の前記柱間に設けられた耐震壁と、によって構成されている、請求項１に記載の建物。
スパン方向と直交する方向において、前記スラブの端部は前記鉛直部材から跳ね出しており、前記スラブの端部には、前記スラブよりも厚さが厚い補強部が形成されている、請求項１又は２に記載の建物。