JP3055073B2

JP3055073B2 - 建築物

Info

Publication number: JP3055073B2
Application number: JP3128462A
Authority: JP
Inventors: 和茂栗原
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1991-05-01
Filing date: 1991-05-01
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: JPH04330134A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築物に係わり、特に、
階床内に柱の無い大空間（無柱大空間）を各フロアにわ
たって合理的に形成することのできる建築物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人等は先に図６，図７に示す如き
建造物を発明し、既に出願した（特願昭６１−１８３９
１１号「重層鉄骨構造物」）。この建造物３０は、高さ
方向に、複数階層分の間隔をおいて柱３１間にわたる支
持構造体３２が複数段形成され、該支持構造体３２間に
形成され前記複数階層を構成する梁３３，３３，…がそ
れぞれ吊り部材３４によって前記支持構造体３２に懸吊
されて成り、さらに、前記支持構造体３２はトラスによ
り形成されているとともにその下限材３２ｂにＰＣ鋼材
によるプレストレスが導入されて成るものである。

【０００３】上記建造物３０では、各階層を構成する梁
３３が支持構造体３２によって懸吊支持されるため、こ
の各階層を構成する梁３３が受ける鉛直荷重の大部分を
上部の支持構造体３２に負担させ、それにより梁３３の
メンバーを小さくしかつ数の少ないものとすることがで
き、さらに、各支持構造体３２の直ぐ上面のフロア３５
には柱などの支持体の存在しない無柱大空間を形成する
ことができるといった作用を持つ。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の建造物３０にあっては、各階床の水平剛性を確保す
るため、各梁３３の長さ方向中途部分に前記吊り部材３
４を設ける必要があるため、前記支持構造体３２の上面
に形成されるフロア３５以外のフロアに対しては該吊り
部材３４が貫通することとなり、そのため全フロアにわ
たっては無柱大空間を形成することができないといった
不都合があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、全フロアにわたって無柱大空間を合理的に形成する
ことのできる建築物を提供することを目的とするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
複数本の柱と、これら柱間に設けられた大梁と、該大梁
間に少なくとも一方向に延在して設けられた複数本の小
梁と、を有して構成される建築物において、前記大梁の
うち少なくとも前記柱の上端間に架設する屋根大梁を、
少なくともその下弦材にＰＣ鋼材によりプレストレスを
導入したトラスにより構成する一方、該屋根大梁より下
方に位置して各階床を構成する大梁を前記屋根大梁から
複数本の懸吊部材によって懸吊支持させ、さらに、同一
階床を構成する前記大梁に該大梁の長手方向に延在し両
端部を前記柱に定着したケーブルを付設するとともに、
該大梁間に両端をこれら大梁に定着した複数のケーブル
を縦横に張設したことを特徴とするものである。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に係る建
築物において、同一階床を構成する前記大梁間に、前記
小梁に対して斜めに交差しかつ互いにほぼ直交する少な
くとも二方向に延在するブレースを張設したことを特徴
とするものである。

【０００８】請求項３に係る発明は、請求項１または２
に記載した建築物において、各階床を構成する前記大梁
の両端部を、前記ケーブルを介して前記柱に接合したこ
とを特徴とするものである。

【０００９】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
の何れかに記載の建築物において、前記各階床を構成す
る前記大梁および小梁をトラスにより構成し、かつその
下限材にＰＣ鋼材によるプレストレスを導入したことを
特徴とするものである。

【００１０】請求項５に係る発明は、請求項１ないし４
の何れかに記載の建築物において、前記柱の内部に階段
室またはエレベーターを構成してことを特徴とするもの
である。

【００１１】請求項６に係る発明は、請求項１ないし５
の何れかに記載の建築物において、前記柱の下端基礎部
に免震装置を設けるとともに、その上端における前記屋
根大梁の支点部に制振装置を設けたことを特徴とするも
のである。

【００１２】

【作用】

【００１３】請求項１記載の建築物では、ケーブルによ
り各階床の面内剛性が確保され、各階床を、その外周部
の大梁のみを懸吊して支持することが可能となる。ま
た、各階床の鉛直荷重を担う屋根大梁を、下限材にプレ
ストレスを導入したトラスとすることにより、鉛直荷重
による曲げに対する耐力を大幅に高めることができる。

【００１４】請求項２記載の建築物では、各階床の面内
剛性がさらに高められる。

【００１５】請求項３記載の建築物では、柱が、各階床
の大梁からの鉛直荷重を負担しない構造とすることがで
きる。

【００１６】請求項４記載の建築物では、各階床を構成
する大梁および小梁の曲げ剛性を大幅に高め、これによ
りこれら大梁および小梁の軽量化等が図れる。

【００１７】請求項５記載の建築物では、エレベーター
等の昇降施設が各階床を貫通しない構成を実現できる。

【００１８】請求項６記載の建築物では、吊り床構造を
有する該建築物の、地震，風等による外力に対する挙動
を有効に抑制することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係る建造物の一実施例を図面
を参照して説明する。図１は本発明の一実施例に係る建
築物の立面図で、全体として符号１で示すものが本発明
に係る建築物である。また、図２は同建築物１の平面
図、図３は同建築物１の任意の階における水平断面図で
ある。

【００２０】この建築物１において、符号２，２，…は
この建築物１を構成する４本の柱、３，３，…はこれら
柱２，２，…間に設けられ各階床Ｆ１，Ｆ２，…を構成
する大梁、４，４，…は前記大梁３間に一方向に延在し
て設けられた小梁である。

【００２１】前記大梁３，３，…において、前記柱２，
２，…の上端部に架設された４本の屋根大梁５は、図１
に示す如く、上弦材５ａ，下弦材５ｂ，およびラチス材
５ｃから成るトラスにより構成されている。このトラス
からなる屋根大梁５の前記下弦材５ｂには、その長手方
向全長に沿ってＰＣ鋼線（ＰＣ鋼材）６が設けられてお
り、該ＰＣ鋼線６を緊張して少なくとも下限材５ｂの両
端に定着することにより該下限材５ｂにはプレストレス
が導入されている。

【００２２】また、この場合、前記屋根大梁５は図１に
示すようにその上弦材５ａが前記柱２の上端部に支持さ
れた構成となっており、かつ、その支持部には制振機構
７が介在された構成となっている。この制振機構７は、
該屋根大梁５の水平挙動を効果的に抑制し得るものであ
ればよく、その構成は限定しない。

【００２３】前記屋根大梁５からは、その長手方向に所
定間隔をおいて複数本（図示例では長尺の屋根大梁５に
ついては６本、短尺の屋根大梁５については３本）の吊
りケーブル（懸吊部材）８，８，…が垂下されている。
この場合、これら吊りケーブル８は、その上端が、図１
に示すように前記屋根大梁５における下限材５ｂとラチ
ス材５ｃとが接合される接点部に定着されることにより
設けられたものとなっている。

【００２４】前記各吊りケーブル８は、ほぼ前記屋根大
梁５の下限材５ｂからこの建築物１の第１階床Ｆ１まで
の全長を有しており、その下端部に第１階床Ｆ１を構成
する４本の大梁３が支持されているとともに、その中途
部に、第２階床Ｆ２を構成する大梁３，第３階床Ｆ３を
構成する大梁３，… …，第５階床Ｆ５を構成する大梁
３が支持された構成となっている。また、この場合、図
示は省略してあるが、これら各階床Ｆ１，Ｆ２，…を構
成する大梁３も前記屋根大梁５と同様トラスより構成さ
れており、かつその下限材３ｂにはＰＣ鋼線６によるプ
レストレスが導入されている。

【００２５】同一階床を構成する４本の大梁３の相対向
した２本の大梁３間には、図３に示す如く複数本の小梁
４，４，…が並行してほぼ等間隔に架設してある。ここ
では、これら各小梁４もトラスより構成されており、か
つその下限材にはＰＣ鋼線６によるプレストレスが導入
されたものとなっている（図４参照）。また、これら小
梁４，４，…の隣接するものどうしは、図３等に示すよ
うに該小梁４と直交した方向に延在しかつ所定間隔で平
行に設けられた多数のつなぎ材９，９，…により互いに
連結されている。また、並列された小梁４，４，…のう
ち両端部に位置したものとそれに隣接する大梁３とも、
同様につなぎ部材９によって互いに連結されている。

【００２６】また、同一階床を構成する４本の大梁３に
おいて、互いに対向した２本の大梁間には複数本の水平
ケーブル１２ａ，１２ｂが縦横に設けられている。これ
ら水平ケーブル１２ａ，１２ｂは、本実施例においては
図３からも解かるように、対向配置された大梁３の前記
吊りケーブル８の定着部間に張設してあり、したがって
前記小梁４と同一方向に延在した水平ケーブル１２ａに
ついてはそれら小梁４に沿って６本が、また、小梁４と
直交して延在した水平ケーブル１２ｂについては３本が
設けられている。

【００２７】図４は、前記水平ケーブル１２ａ，１２ｂ
と前記小梁４との取合いの一例を示している。小梁４と
前記水平ケーブル１２ｂとが交差する位置において、小
梁４の上弦材４ａの直ぐ下方には、該小梁４の幅方向に
前記水平ケーブル１２ｂを挿通させることができる穴を
有した第１の定着具１３が設けられており、水平ケーブ
ル１２ｂはこの第１の定着具１３を介して各小梁４を貫
通し、かつ各小梁４に定着されている。

【００２８】また、小梁４の上弦材４ａの上部には前記
第１の定着具１３が設けられた位置に対応して第２の定
着具１４が設けられている。この第２の定着具１４は、
この定着具自身を水平方向に貫通する貫通孔を上下に３
段形成しており、そのうち最下部に形成された第１の貫
通孔１５ａは小梁４の延在方向に形成されている。ま
た、中央に形成された第２の貫通孔１５ｂおよび最上部
に形成された第３の貫通孔１５ｃは共に前記第１の貫通
孔１５ａに対してほぼ４５°の角度に形成され、互いに
はほぼ直交したものとなっている。そして、前記水平ケ
ーブル１２ａはこの第２の定着具１４の前記第１の貫通
孔１５ａに挿通され、これによって小梁４に定着されて
いる。また、これら水平ケーブル１２ａ，１２ｂは、当
然ながらその両端部も前記大梁３にそれぞれ定着された
ものとなっている。

【００２９】また、この場合では、図３に示すように前
記水平ケーブル１２ａ，１２ｂが前記大梁３に対応した
位置にも設けられている。これら大梁３の長手方向に沿
って設けられた水平ケーブル１２ａ，１２ｂは、その両
端部が前記柱２にそれぞれ定着されている。

【００３０】さらに、同一階床を構成する前記大梁３間
には、図３に示すように、前記小梁４と斜めに交差しか
つ互いにほぼ直交する二方向にワイヤーブレース１７，
１７，…が張設されている。これらワイヤーブレース１
７は、前記水平ケーブル１２ａ，１２ｂと同様にその両
端部を大梁３に定着されており、かつ図３から解るよう
に、前記水平ケーブル１２ｂと小梁４とが交わる交点に
おいてこのワイヤーブレース１７も小梁４と交差するよ
うに張設されている。つまり、図４に示すように、この
ワイヤーブレース１７は、前記第２の定着具１４の前記
第２の貫通孔１５ｂおよび第３の貫通孔１５ｃにそれぞ
れ挿通され、これにより、小梁４との交差部においては
該小梁４に対しても定着されたものとなっている。

【００３１】上記の構成に基づき、この建築物１におけ
る各階床Ｆ１，Ｆ２，…は結局、大梁３，小梁４，つな
ぎ材９，水平ケーブル１２ａおよび１２ｂ，ワイヤーブ
レース１７の各部材を有して構成されたものとなってい
る。実際には、これら各部材を埋設してコンクリートが
打設され、各階床Ｆ１，Ｆ２，…が完成される。

【００３２】また、本実施例において前記柱２は、図１
に示すように下端基礎部２１に免震機構２０を備えてい
る。この免震機構２０についての図示は省略するが、例
えば、ゴム層と鋼鈑層とを交互に形成した免震装置を柱
２の下端部と基礎２１との間に介在させたもの、あるい
は、挙動を検知するセンサーとそのセンサーからの情報
に基づき柱２に対しその挙動を打ち消す方向の外力を付
与するアクチュエーターとの組合わせによるもの等、で
ある。

【００３３】さらに、前記柱２は、その内部にエレベー
ターシャフトあるいは階段室、さらに物品等の運搬のた
めの垂直搬送機構等を擁した構成のものとなっている。

【００３４】次に、一例として上記の如く構成された建
築物１の作用について説明する。各階床Ｆ１，Ｆ２，…
に係る鉛直荷重の大部分を小梁４，４，…により支持さ
れるが、これら小梁４は大梁３によって支持されてい
る。その大梁３は吊りケーブル８，８，…を介して屋根
大梁５に懸吊支持されている一方、これら大梁３の両端
部は直接柱２に剛接合とされることなく該大梁３に沿っ
て設けられた前記水平ケーブル１２ａ，１２ｂを介して
接続されたものであるから、各階床Ｆ１，Ｆ２，…にか
かる鉛直荷重は実質的に屋根大梁５のみによって懸吊支
持されたものとなる。その際、各階床Ｆ１，Ｆ２，…に
は少なくとも両端部を大梁３，３に定着された水平ケー
ブル１２ａ，１２ｂが張設されており、さらにこの場合
ではそれに加えてワイヤーブレース１７が張設されてい
るので、各階床Ｆ１，Ｆ２，…の充分な面内剛性を確保
することができる。したがって、各階床Ｆ１，Ｆ２，…
を、その大梁３のみを懸吊支持することによって支持す
ることが可能となり、これにより各階床Ｆ１，Ｆ２，…
を、その全面にわたり柱の一切存在しない大空間に形成
することが可能となる。

【００３５】また、各階床Ｆ１，Ｆ２，…の鉛直荷重を
負担する屋根大梁５をトラスにより構成し、しかもその
下限材５ｂにはＰＣ鋼線６の緊張によるプレストレスを
導入したので、屋根大梁５は鉛直荷重による曲げ力に対
して極めて高い耐力を有したものとなる。したがって、
該屋根大梁５を長大スパンとすることが可能となり、こ
れにより該建築物１の長大化、すなわち無柱空間を構成
する各階床Ｆ１，Ｆ２，…の広大化を実現できる。

【００３６】また、実施例における上記建築物１では、
各階床Ｆ１，Ｆ２，…を構成する大梁３および小梁４に
ついてもそれらをトラスにより構成し、かつ、それらそ
れぞれの下限材３ｂ，４ｂにＰＣ鋼線６によりプレスト
レスを導入した構成としたので、各階床Ｆ１，Ｆ２，…
の面内剛性を一層高めることができる。

【００３７】また、上記建築物１では、各階床Ｆ１，Ｆ
２，…が屋根大梁５によって懸吊支持され、屋根大梁５
と柱２、また各階床Ｆ１，Ｆ２，…を構成する大梁３と
柱２とが共に剛接合ではないため、柱２は実質的に片持
ち形式となる。このため、屋根大梁５の強大な鉛直荷重
による柱２にかかる曲げモーメントの影響を極力排除で
き、その分、柱２の限界設計強度を高めることができ
る。さらに、柱２上端の屋根大梁５の支持部に制振機構
７を設け、かつ柱２下端の基礎２１部には免震機構２０
を設けたから、地震，風等による外力の影響を有効に低
減できる。

【００３８】さらに、エレベーターシャフト，階段室等
を柱２内部に構成したから、それら昇降用施設も各階床
Ｆ１，Ｆ２，…を貫通することなく、各階床Ｆ１，Ｆ
２，…の無柱大空間化に一層寄与することができる。

【００３９】なお、上記実施例においては、各階床Ｆ
１，Ｆ２，…の面内剛性を高めるために、水平ケーブル
１２ａ，１２ｂおよびワイヤーブレース１７を設けた構
成としたが、設計上の強度が許せば水平ケーブル１２
ａ，１２ｂのみを設けた構成としてもよい。また、これ
ら水平ケーブル１２ａ，１２ｂおよびワイヤーブレース
１７は、必要に応じて上記実施例のものよりも配設間隔
を狭く設定しても勿論よい。さらに、これら水平ケーブ
ル１２ａ，１２ｂおよびワイヤーブレース１７として高
強度のケーブル部材を使用することにより、小梁４等の
メンバーを小さくでき、各階床Ｆ１，Ｆ２，…の自重を
低減することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したとおり、請求項１に係る建
築物によれば、各階床を屋根大梁から懸吊支持するよう
にし、しかも各階床内にはケーブルを埋設してその面内
剛性を確保することにより各階床の外周部に設けられた
大梁のみを懸吊するようにしたので、全階床において柱
の全く存在しない無柱空間を創り出すことができる。し
かも、これら各階床の鉛直荷重を負担する屋根大梁をト
ラスとし、かつ少なくともその下限材にはプレストレス
を導入したので、該屋根大梁の長大スパン化が図れ、上
記した各階床の面内剛性を確保できることと相俟って広
大な無柱空間を形成することができる。

【００４１】請求項２に係る発明によれば、上記効果に
加え、各階床の面内剛性を一層高めることができ、した
がってさらなる広大スパン化（大空間化）に対応できる
ものとなる。

【００４２】請求項３に係る発明によれば、柱は各階床
の水平力のみを負担し各階床の鉛直荷重については負担
しないので、柱に各階床の梁からの曲げモーメントがか
からず、柱の限界設計強度を高めることができる。

【００４３】請求項４に係る発明によれば、各階床を構
成する梁の曲げ剛性を極めて高いものとすることができ
るから、各階床の面内剛性をより高いものとすることが
できる。

【００４４】請求項５に係る発明によれば、エレベータ
ー，階段等の昇降用施設を各階床を貫通させて構成する
必要がなく、各階床の無柱大空間化に一層寄与すること
ができる。

【００４５】請求項６に係る発明によれば、地震，風等
による外力の影響動を有効に低減でき、屋根大梁より懸
吊支持される各階床のそれら外力による挙動を効果的に
抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る建築物を示す一部断面
立面図である。

【図２】当実施例による建築物の平面図である。

【図３】当実施例による建築物の任意の階における水平
断面図である。

【図４】当実施例による建築物の小梁を示す正面断面図
である。

【図５】図４の部分平面図である。

【図６】本発明に係る従来の建築物の一例を示す部分立
面図である。

【図７】図６の平面図である。

【符号の説明】

１建築物２柱３大梁４小梁５屋根大梁５ｂ下限材６ＰＣ鋼線（ＰＣ鋼材）７制振機構（制振装置）８吊りケーブル（懸吊部材）１２ａ，１２ｂ水平ケーブル（ケーブル）１７ワイヤーブレース（ブレース）２０免震機構（免震装置）２１基礎Ｆ１，Ｆ２，… 階床

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 1/342 E04B 1/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本の柱と、これら柱間に設けられた大
梁と、該大梁間に少なくとも一方向に延在して設けられ
た複数本の小梁と、を有して構成される建築物におい
て、前記大梁のうち少なくとも前記柱の上端間に架設さ
れた屋根大梁は、少なくともその下弦材にＰＣ鋼材によ
りプレストレスが導入されたトラスにより構成されてい
る一方、該屋根大梁より下方に位置して各階床を構成す
る大梁は前記屋根大梁から複数本の懸吊部材によって懸
吊支持され、さらに、同一階床を構成する前記大梁には
該大梁の長手方向に延在し両端部を前記柱に定着された
ケーブルが付設されているとともに、該大梁間には両端
をこれら大梁に定着された複数のケーブルが縦横に張設
されていることを特徴とする建築物。
【請求項２】同一階床を構成する前記大梁間には、前記
小梁に対して斜めに交差しかつ互いにほぼ直交する少な
くとも二方向に延在したブレースが張設されていること
を特徴とする請求項１記載の建築物。
【請求項３】各階床を構成する前記大梁は、その両端部
が前記ケーブルを介して前記柱に接合されていることを
特徴とする請求項１または２記載の建築物。
【請求項４】前記各階床を構成する前記大梁および小梁
が、下限材にＰＣ鋼材によりプレストレスが導入された
トラスにより構成されていることを特徴とする請求項１
ないし３の何れかに記載の建築物。
【請求項５】前記柱は、その内部に階段室またはエレベ
ーターを構成して成ることを特徴とする請求項１ないし
４の何れかに記載の建築物。
【請求項６】前記柱は、その下端の基礎部に免震装置を
有しているとともに、その上端における前記屋根大梁の
支点部に制振装置を有していることを特徴とする請求項
１ないし５の何れかに記載の建築物。