JP3645966B2 - 大架構塔状建築物 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高層マンションや事務所ビルなどに適用するのに好適な大架構塔状建築物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高層の塔状建築物が構築されており、このような建築物は、柱、梁部材により構成される純ラーメン構造とすることが多い。その他、超高層の事務所ビル等では、純ラーメン構造ではなく大架構柱梁（メガストラクチャー）を採用することもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような純ラーメン構造による建築物では、該建築物が高層化すればするほど、その分、柱部材等が支持すべき鉛直荷重や水平荷重が大きくなるため、単位水平面積内において設置すべき柱部材の本数が増加する。これにより、各フロア空間における平面計画の自由度が制約され都合が悪かった。
特に、前記塔状建築物がマンション等の集合住宅である場合には、平常時に発生する微弱な振動を極力防止して居住性を向上させる目的から鉄骨鉄筋コンクリート等が採用されている。この場合、大地震時における柱部材の崩壊等を防止し、安全性を確保するためには、柱部材の部材断面を極力大きくして塑性率を低く抑えることが必要となって来る。よって、上述したような、各フロア空間における平面計画の自由度の制約は更に大きくなる。
【０００４】
一方、上述したような大架構柱梁を採用することにより、単位水平面積内において設置すべき柱部材の本数を極力減少させることができ、よって各フロア空間における平面計画の自由度を極力向上させることができたが、構造上、大架構柱を建物の外周部に配置する必要が生じ、この大架構柱（通常この大架構柱はコアや設備等のスペースとしてしか使用できない）の存在により、バルコニや窓などの設置が制約されていた（即ち、外壁面開口率の向上が困難であった。）。特に、前記塔状建築物がマンション等の集合住宅である場合には、大架構柱梁を採用することは計画上不可能であった。
【０００５】
更に、従来は大地震などの際に柱、梁部材が損傷を受けることを極力防止するため、制震壁や制震ブレース等の制震手段を建物に組み込んでいた場合もあった。しかしこれでは、多数の制震手段を建物内の多様な箇所に設置することとなり、平面計画上の制約が大きかった。また、これら制震手段は建物内部の多様な箇所に存在するため、メンテナンスを行う上で不便であった。
【０００６】
そこで本発明は上記事情に鑑み、高層マンション等の塔状建築物において、大地震等に対して安全で、かつ各フロア空間における平面計画の自由度を極力向上させることができ、しかも外壁面開口率を極力向上させることができ、制震手段等のメンテナンスを都合よく行うことができる大架構塔状建築物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明のうち第１の発明は、内部に複数のフロア空間（２５）が上下層状に形成された塔状建築物（１）において、上下方向に伸延した筒枠状構造体（１６）を有し、前記筒枠状構造体（１６）は、面状に形成された複数の面状耐震要素部材（５０）により閉鎖水平断面形状を形成する形で形成されており、前記筒枠状構造体（１６）の周囲に、前記塔状建築物（１）の構造上の外周面（３ａ）を形成する形で外殻構造体（３）を設け、前記複数のフロア空間（２５）は、前記筒枠状構造体（１６）と前記外殻構造体（３）の間に形成されており、前記筒枠状構造体（１６）と前記外殻構造体（３）との間に、面状に形成された複数の耐震要素構造体（１５）を、これら筒枠状構造体（１６）と外殻構造体（３）とを接続する形で上下方向に所定の間隔（Ｌ１）で配設し、前記複数の耐震要素構造体（１５）は、水平方向においては、前記筒枠状構造体（１６）を中心とする放射方向に、前記筒枠状構造体（１６）と前記外殻構造体（３）とを接続する形で配置されており、前記外殻構造体（３）は、前記耐震要素構造体（１５）と接続された、複数の柱と梁からなるラーメン構造を構成する耐震要素接続側構造体（４０）及び、複数の柱（５）と梁（６）からなるラーメン構造体（４１）を構成する外側構造体を有し、前記耐震要素接続側構造体（４０）と前記外側構造体（４１）とは、所定の制震手段（１７、６０、６５、７０、８０）を介して接続して構成される。
【０００８】
また本発明のうち第２の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記塔状建築物（１）は集合住宅用の建築物である。
【０００９】
また本発明のうち第３の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記各フロア空間（２５）にはバルコニ（３０）を、前記外殻構造体（３）に沿って設け、前記バルコニ（３０）は、前記外殻構造体（３）の前記制震手段（１７、６０、６５、７０、８０）に隣接して配置されている。
【００１０】
また本発明のうち第４の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記面状耐震要素部材（５０）はトラス構造（１８）を有する。
【００１１】
また本発明のうち第５の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記面状耐震要素部材（５０）は耐震壁（３２）を有する。
【００１２】
また本発明のうち第６の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記耐震要素構造体（１５）はトラス構造（１８）を有する。
【００１３】
また本発明のうち第７の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記耐震要素構造体（１５）は耐震壁（３２）を有する。
【００１４】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の
「作用」の欄についても同様である。
【００１５】
【作用】
上記した構成により本発明のうち第１の発明では、筒枠状構造体（１６）と耐震要素構造体（１５）と外殻構造体（３）により大架構柱梁を構成する構造となっており、常時荷重（鉛直荷重）は主に外殻構造体（３）側によって支持させ、地震等による水平力は主に筒枠状構造体（１６）側で抵抗させる。
【００１６】
また本発明のうち第２の発明では、各住戸の窓やバルコニ等の設置ができるようになる。
【００１７】
また本発明のうち第３の発明では、制震手段（１７、６０、６５、７０、８０）のメンテナンスはバルコニ（３０）付近で、該バルコニ（３０）を足場として利用する形で行われる。
【００１８】
また本発明のうち第４の発明では、ブレース材（１３）等を用いて面状耐震要素部材（５０）を構成する。
【００１９】
また本発明のうち第５の発明では、耐震壁（３２）をフロア空間（２５）とコア空間（１６ａ）の間の仕切部材等として使用する。
【００２０】
また本発明のうち第６の発明では、ブレース材（１３）等を用いて耐震要素構造体（１５）を構成する。
【００２１】
また本発明のうち第７の発明では、耐震壁（３２）をフロア空間（２５）内を仕切る仕切部材等として使用する。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
図１は、本発明による大架構塔状建築物の一例であるマンションの構造を示した模式斜視図、
図２は、図１のマンションの構造を示した水平断面図、
図３は、図１のマンションの構造を示した側断面図、
図４（ａ）は、図１のマンションに設置された制震梁を示した側面図、
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸ１−Ｙ１線断面図、
図５（ａ）は、別の形の制震梁を示した側面図、
図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸ２−Ｙ２線断面図、
図６（ａ）は、別の形の制震ユニットを示した側面図、
図６（ｂ）は、図６（ａ）の鋼材スリットダンパを示した拡大図、
図７（ａ）は、別の形の制震ユニットを示した側面図、
図７（ｂ）は、図７（ａ）のＸ３−Ｙ３線断面図、
図８は、別の形の制震ユニットを示した側面図、
図９は、別の形のトラス構造を示した側面図、
図１０は、別の形のトラス構造を示した側面図、
図１１は、別の形の水平方向耐震構造体及び鉛直方向筒枠構造体を示した側面図である。
【００２３】
本発明による大架構塔状建築物の一例であるマンション１は、図１乃至図３に示すように、地盤２中に構築された図示しない基礎構造物上に立設されたフレーム構造物１００を有しており、フレーム構造物１００は、外殻構造物３及び中核構造物７等から構成されている。
外殻構造物３は、図１乃至図３に示すように、前記基礎構造物上に立設された複数の柱部材５を有している。なお、本発明ではこれら柱部材５は鋼管コンクリートとなっているが、その他の実施例としてＨ鋼などによるもの又は鉄筋コンクリート又は鉄骨鉄筋コンクリートなどでも可能である（しかし、鋼管コンクリートの採用により柱部材の部材断面の縮小と工期短縮が容易に実現するので、鋼管コンクリートを採用することが望ましい。）。そして、外殻構造物３の複数の柱部材５のうち、８本の柱部材５Ａ（なお、柱部材５Ａは、前記複数の柱部材５のうちの特定のものを区別して表記したものとする）は、図２に示すように、水平断面において、対向した辺どうしが平行且つ等しい長さである所定の８角形の頂点に位置する形でそれぞれ配置されている。また、この８角形の所定の１辺
（図２の紙面で最も上側の辺）には、該１辺の両端に配置された２つの柱部材５Ａ、５Ａの他に、これら柱部材５Ａ、５Ａの間の位置において２つの柱部材５Ｂ、５Ｂ（なお、柱部材５Ｂは、前記複数の柱部材５のうちの柱部材５Ａ以外の特定のものを区別して表記したものとする）が配置されており、該１辺と対向する別の１辺（図２の紙面で最も下側の辺）においても、該別の１辺の両端に配置された２つの柱部材５Ａ、５Ａの他に、これら柱部材５Ａ、５Ａの間の位置において２つの柱部材５Ｂ、５Ｂが配置されている。更に、これら１辺及び別の１辺の間に挟まれた２辺（図２の紙面で最も右側の辺及び最も左側の辺）においても、該各辺の両端に配置された２つの柱部材５Ａ、５Ａの他に、これら柱部材５Ａ、５Ａの間の位置において２つの柱部材５Ｂ、５Ｂが配置されている。そして、水平方向である図の矢印Ａ、Ｂ方向（即ち図２の紙面上下方向）及び、該矢印Ａ、Ｂ方向に直角な水平方向である図の矢印Ｃ、Ｄ方向（即ち図２の紙面左右方向）に、互いに対向した辺どうしでは、その対向方向に各柱部材５Ｂ、５Ｂが対応して位置しており、従って、これら対応した柱部材５Ｂ、５Ｂどうしを結んだ線は、井の字型の格子状に交差している。
【００２４】
上述した８角形の周方向に隣接する柱部材５Ａ、５Ａ間、柱部材５Ａ、５Ｂ間、柱部材５Ｂ、５Ａ間には、水平方向に伸延した複数の梁部材６がそれぞれ接続されており、隣接する各柱部材５、５間では、これらを接続する梁部材６は上下方向に複数となっている。即ち、これら柱部材５Ａ、５Ｂ、梁部材６によりラーメン構造を構成する外側構造体４１が形成されており、この外側構造体４１の外周面により、前記マンション１の構造上の外周面である構造外周面３ａが形成されている。また、各柱部材５、５間の複数の梁部材６は、後述する複数のフロア空間２５の位置に対応して上下方向に配置されている。なお、本実施例では、この梁部材６は鉄骨コンクリート（鋼管コンクリート等）によるものであるが、その他の実施例としてＨ鋼などによるもの又は鉄筋コンクリートなどでも可能である。また、隣接する各柱部材５Ｂ、５Ｂ間には梁部材６が接続されていない。更に、外殻構造物３の複数の柱部材５のうち、上記柱部材５Ａ、５Ｂ以外の８つの柱部材５Ｃ（なお、柱部材５Ｃは、前記複数の柱部材５のうちの柱部材５Ａ、５Ｂ以外のものを区別して表記したものとする）は、上述した柱部材５Ｂのうち、水平断面において、互いに対応した柱部材５Ｂ、５Ｂどうしを結んだ格子状に交差した井の字型の線上に存在し、かつ８つの各柱部材５Ｂよりもやや内側に位置した形で、また各柱部材５Ｂと１対１で対応した形で配置されている。これら８つの柱部材５Ｃのうち、図の矢印Ａ、Ｂ方向或いは矢印Ｃ、Ｄ方向に隣接した２本１組の柱部材５Ｃ、５Ｃにおいて、各組の柱部材５Ｃ、５Ｃ間には水平方向に伸延した複数の梁部材６がそれぞれ接続されており、隣接する各柱部材５Ｃ、５Ｃ間では、これらを接続する梁部材６は上下方向に複数となっている。これら梁部材６の配置位置は、前記外側構造体４１における複数の梁部材６の配置位置と対応している。これら柱部材５Ｃ、５Ｃ、梁部材６により、ラーメン構造を構成する内側構造体４０が形成されている。
【００２５】
以上のように構成された外側構造体４１と内側構造体４０の間、具体的には互いに対応配置されている柱部材５Ｂと柱部材５Ｃの間は、例えば図１乃至図４に示すような複数の所定の制震梁１７で接続されている。なお、この制震梁１７は、各柱部材５Ｂ、５Ｃ間に複数設置されており、これら制震梁１７の配置位置は、前記外側構造体４１及び内側構造体４０における複数の梁部材６の配置位置と対応している。
各制震梁１７は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、柱部材５Ｂ、５Ｃ間を接続した形のＨ型鋼からなる梁部材ユニット１９を有しており、該梁部材ユニット１９はその中央付近を境界とする形で柱部材５Ｃ側の梁部材片２０Ｐと、柱部材５Ｂ側の梁部材片２０Ｑとに分割されている。つまり、これら梁部材片２０Ｐ、２０Ｑはそれぞれの先端を突き合わした形で配置されている。なお、これら梁部材片２０Ｐ、２０Ｑの先端部位では、これらの相対的変位を妨げないように、各ウェブ２０ａにおいて切欠き２１がそれぞれ形成されている。更にこれら梁部材片２０Ｐ、２０Ｑは、互いに突き合わされた先端部位において、適宜な接続プレート２２及びボルト、ナットを介して、互いのフランジ２０ｂ、２０ｂを接続する形で、かつ、低降伏点鋼からなるダンパ用プレート２３及びボルト、ナットを介して、互いのウェブ２０ａ、２０ａを接続する形で接合されている。外殻構造物３は以上の外側構造体４１、内側構造体４０、制震梁１７で構成されている。なお、他の実施例として外殻構造物３は任意の外形をもち得る。
【００２６】
以上のように構成された外殻構造物３の内側には、図１乃至図３に示すように、上述した中核構造物７が設けられている。中核構造物７は、前記図示しない基礎構造物上に立設された４つの柱部材９を有している（なお、本発明ではこれら柱部材９は鋼管コンクリートとなっているが、その他の実施例としてＨ鋼などによるもの又は鉄筋コンクリート又は鉄骨鉄筋コンクリートなどでも可能である）。これら４つの柱部材９は、上述した外殻構造物３の柱部材５のうち、水平断面において、互いに対応した柱部材５Ｂ、５Ｂどうしを結んだ格子状に交差した線での４つの交差点に対応した位置に配置されている。
これら各柱部材９と、上述した外殻構造物３の柱部材５Ｃうち、図の矢印Ａ、Ｂ方向或いは矢印Ｃ、Ｄ方向に該柱部材９と隣接対向した柱部材５Ｃの間には、水平方向に伸延した複数の梁部材１０がそれぞれ接続されており、隣接する各柱部材９、５Ｃ間では、これらを接続する梁部材１０は上下方向に複数となっている。また、これら複数の梁部材１０は、上述した外殻構造物３の複数の梁部材６或いは制震梁１７の位置に対応して配置されている。
一方、図の矢印Ａ、Ｂ方向或いは矢印Ｃ、Ｄ方向に隣接した柱部材９、９間にも、水平方向に伸延した複数の梁部材１０がそれぞれ接続されており、隣接する各柱部材９、９間では、これらを接続する梁部材１０は上下方向に複数となっている。しかし、各柱部材９、９間の複数の梁部材１０は、各柱部材９、５Ｃ間における複数の梁部材１０の上下方向の配置間隔とは基本的に異なった配置間隔（後述）で配置されている（なお本発明における柱部材９、９間の梁部材１０の配置間隔は、本実施例における配置間隔に限定されない。）。なお、本実施例では、この梁部材１０はＨ鋼によるものであるが、その他の実施例として鉄筋コンクリート又は鉄骨鉄筋コンクリートなどでも可能である。
【００２７】
ところで上述した複数の梁部材１０のうち、各柱部材９、５Ｃ間の梁部材１０における上下間隔（従って、上述した外殻構造物３の複数の梁部材６或いは制震梁１７における上下間隔）は、図３に示すように、基本的には所定の間隔Ｈ１であるが、特定の位置の上下間隔、例えば図３に示す１０階及び２０階に相当する位置での上下間隔は、前記間隔Ｈ１よりも大きな間隔Ｈ２（本実施例では間隔Ｈ１の１．５倍の大きさ）となっている。また、各柱部材９、９間の梁部材１０における上下間隔は、図３に示すように、基本的には前記間隔Ｈ１の３倍に相当する所定の間隔Ｈ３であり、これは例えば図３に示すように１階〜３階に亙る上下間隔、４階〜６階に亙る上下間隔、７階〜９階に亙る上下間隔、或いは１１階〜１３階に亙る上下間隔、１４階〜１６階に亙る上下間隔、１７階〜１９階に亙る上下間隔、或いは２１階〜２３階に亙る上下間隔、２４階〜２６階に亙る上下間隔、２７階〜２９階に亙る上下間隔……という形で梁部材１０が配置されている。ところが、特定の位置での梁部材１０、１０間の上下間隔は前記間隔Ｈ２と等しい大きさになっている。これは、１０階及び２０階に相当する位置であり、従って１０階及び２０階に相当する位置では、各柱部材９、９間の梁部材１０、１０の上下間隔は、上述した各柱部材９、５Ｃ間の梁部材１０の上下間隔と対応している。なお、図３に示すように、このマンション１は３０階建であり、３０階の位置での、柱部材９、９間の梁部材１０、１０の上下間隔は間隔Ｈ２より小さい所定の間隔になっている。
【００２８】
上述したように、図３の１０階及び及び２０階の位置において、間隔Ｈ２で配置された上側或いは下側の梁部材１０に関しては、柱部材９、９間の梁部材１０と、柱部材９、５Ｃ間の梁部材１０とが同一の高さ位置にあることから、矢印Ａ、Ｂ方向或いは矢印Ｃ、Ｄ方向に柱部材９、９を介して接続された３つの梁部材１０によって梁ユニット１１がそれぞれ構成されていると見做せる。また、図３の３０階の位置において、所定の間隔で配置された上側或いは下側の梁部材１０に関しては、柱部材９、９間の梁部材１０と、柱部材９、５Ｃ間の梁部材１０とが同一の高さ位置にあることから、矢印Ａ、Ｂ方向或いは矢印Ｃ、Ｄ方向に柱部材９、９を介して接続された３つの梁部材１０によって梁ユニット１１がそれぞれ構成されていると見做せる。
ここで、図３の１０階及び及び２０階及び３０階の位置において、上下に隣接した梁ユニット１１、１１間には、上下方向の複数の接続柱１２が適宜接続され、これら梁ユニット１１、１１間には、隣接する接続柱１２、１２間、或いは隣接する接続柱１２と柱部材９の間等において斜め方向のブレース材１３が設置されている。つまり、上下に隣接した梁ユニット１１、１１、接続柱１２、ブレース材１３により水平方向に伸延したトラス梁１４が構成されている。なお、このトラス梁１４の位置（１０階と２０階）では梁部材１０、１０の間隔Ｈ２が通常の間隔Ｈ１よりも大きくなっているので、その分、トラス梁１４の上下幅が大きくなり鉛直方向の剪断力に対する剛性が向上されている。
【００２９】
また、矢印Ａ、Ｂ方向或いは矢印Ｃ、Ｄ方向に隣接した柱部材９、９間には、上下に隣接した梁部材１０、１０の間（但し、図３の１０階及び及び２０階及び３０階の位置は除く）において斜め方向のブレース材１３が設置されている。つまり、４つの柱部材９及び、隣接した柱部材９、９間の梁部材１０、ブレース材１３等により上下方向に伸延した鉛直方向筒枠構造体１６が構成されている。なお、図３の１０階及び及び２０階及び３０階の位置では、各トラス梁１４と鉛直方向筒枠構造体１６が、各々の一部分を共有する形で交差接合されている。
以上のようにマンション１には、上下方向に伸延した鉛直方向筒枠構造体１６が設けられており、該鉛直方向筒枠構造体１６は、面状に形成された４つの面状耐震要素部材５０（図２の四角形断面における各辺の位置に相当する部位）により閉鎖水平断面形状を形成する形で形成されている。この鉛直方向筒枠構造体１６の周囲には、マンション１の構造上の構造外周面３ａを形成する形で外殻構造物３が設けられている。また、鉛直方向筒枠構造体１６と外殻構造物３との間には、面状に形成された複数の水平方向耐震構造体１５、即ち上述したトラス梁１４のうち鉛直方向筒枠構造体１６との共有部位を除いた部分（なお、１つのトラス梁１４は、鉛直方向筒枠構造体１６の両側に位置する形で２つの水平方向耐震構造体１５を有している）が、これら鉛直方向筒枠構造体１６と外殻構造物３とを接続する形で図３に示す上下方向に所定の間隔Ｌ１（即ち上下に隣接する水平方向耐震構造体１５、１５間には間隔Ｈ１の９倍に相当する間隔Ｌ１が形成されている）で配設されており、これら水平方向耐震構造体１５は、水平方向においては図２に示すように、鉛直方向筒枠構造体１６を中心とする放射方向（矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各方向に向かってそれぞれ２本づつ）に、鉛直方向筒枠構造体１６と外殻構造物３とを接続する形で配置されている。
【００３０】
フレーム構造物１００は、上述したように外殻構造物３及び中核構造物７からなっており、このフレーム構造物１００には、中核構造物７の鉛直方向筒枠構造体１６と外殻構造物３の間において、上述した複数の梁部材６、１０等に支持された形で図示しないスラブが上下層状に設置されている。従ってこれらスラブの間には、図３に示すように前記複数の梁部材６、１０の上下間隔に対応した形で複数のフロア空間２５が上下層状に形成されている。各フロア空間２５の階高は、１０階と２０階では間隔Ｈ２に対応した大きさであり、１０階或いは２０階以外の階では間隔Ｈ１に対応した大きさである。つまり、１０階と２０階ではフロア空間２５の階高が通常よりも大きくなっているので、１．５層としての利用や設備の縦シャフトを取り回すスペース（従ってトラス梁１４の上下階ではシャフトの位置を変えられる）としての利用ができる。
また、フレーム構造物１００の外周には図示しない外壁が設けられており、各フロア空間２５には、図示しない複数の住戸、図示しない共用空間等が、図示しない適宜な仕切部材等を介して設けられている。なお、フレーム構造物１００のうち、前記鉛直方向筒枠構造体１６の内部は、スラブ等が設けられておらず、図３の１階から３０階まで上下方向に貫通したボイド空間となったコア空間１６ａが形成されている。なお、鉛直方向筒枠構造体１６の内部は、本実施例のようにコア空間１６ａとして利用される以外にも立体駐車場やトランクルーム等を設置してもよい。
更に、各フロア空間２５には上述した図示しない住戸用のバルコニ３０が、図２に示すように、外殻構造物３に沿って設けられており、これらバルコニ３０は、外殻構造物３の各制震梁１７に隣接して配置されている。
【００３１】
マンション１は以上のように鉛直方向筒枠構造体１６と水平方向耐震構造体１５と外殻構造物３により大架構柱梁を構成する構造となっているので、純ラーメン構造による建築物等に比べて、単位水平面積内において設置すべき柱部材５、９の本数を極力減少させることができ、よって各フロア空間２５における平面計画の自由度を極力向上させることができる。しかも、大架構柱である鉛直方向筒枠構造体１６をフレーム構造物１００の外周部に配置せず内部中央に配置し、該鉛直方向筒枠構造体１６を囲む形で、従って該フレーム構造物１００の外周部には、外殻構造物３を配置したので、外壁面開口率を極力向上させることができる。なお、大架構柱である鉛直方向筒枠構造体１６をフレーム構造物１００の内部中央に配置しているので、該鉛直方向筒枠構造体１６のみでは地震等による水平力に対する転倒スパンが比較的小さい。しかし、鉛直方向筒枠構造体１６が水平力を受けた場合には、その力の一部は複数の水平方向耐震構造体１５を介して、転倒スパンの比較的大きな外殻構造物３側に鉛直方向力として伝達される仕組みになっており、鉛直方向筒枠構造体１６の柱脚に過大な軸力がかかることが防止され（フレーム構造体１００の崩壊等が防止され）安全性が高い。
またこのようにマンション１では、常時荷重（鉛直荷重）は主に外殻構造物３側によって支持させ、また、地震等の際に発生する水平力は主に鉛直方向筒枠構造体１６側で抵抗させる構造になっている。従って、外殻構造物３の外側構造体４１等における複数の柱部材５は、その単位水平面積内において設置すべき本数を極力減少させることができるばかりでなく、これら柱部材５を鉄骨鉄筋コンクリート等で形成した場合でも、それらの部材断面を極力小さくすることができるので、各フロア空間２５における平面計画の自由度は向上する。
更に外殻構造物３では、鉛直方向筒枠構造体１６側からの力を水平方向耐震構造体１５から直接受ける内側構造体４０と、外側構造体４１との間が制震梁１７により接続されているので、大地震等による水平力の一部は、鉛直方向筒枠構造体１６側から外殻構造物３に伝達され、該外殻構造物３内で内側構造体４０から外側構造体４１に伝達されようとする間に制震梁１７により効果的に吸収されるようになる。よって、特に外側構造体４１等の柱部材５や梁部材６が損傷を受けることは極力防止される。また、制震梁１７が外殻構造物３内にのみ設置されており、しかもこのような設置態様により地震エネルギーの吸収が効果的に行われ得るようになっている。従って、従来のように多数の制震手段を建物内の多様な箇所に設置することと異なり、限定された設置場所に集中させることができるので、平面計画上の自由度が向上する。また、これら制震梁１７はマンション１の外周部である外殻構造物３に設置されているので、メンテナンスを行う上でマンション１の内部での工事を極力避けることができ都合がよい。
【００３２】
また、前記バルコニ３０は前記制震梁１７に隣接して配置されているので、制震梁１７のメンテナンスは該バルコニ３０付近で行われるため、住戸屋内等に立ち入る必要がなく、また作業用の足場が確保されているので都合がよい。
なお、本発明による大架構塔状建築物は、本実施例のようなマンション１等の集合住宅以外にも、事務所ビル等にも適用できる。また、本実施例では３０階建てのマンション１を例示したが建築物は３０階に限定されない。
【００３３】
なお上述した実施例では、鉛直方向筒枠構造体１６の各面状耐震要素部材５０は、上下方向の柱部材９或いは接続柱１２、梁部材１０、ブレース１３からなる複数のトラス構造１８を有する形で構成されている。しかし、各面状耐震要素部材５０は、図１１に示すように、ブレース１３等を採用せず、柱部材９及び梁部材１０に設置された複数の耐震壁３２を有する形で構成してもよい。なお、各面状耐震要素部材５０の有するトラス構造１８や耐震壁３２の個数等は任意である。
【００３４】
また上述した実施例では、各水平方向耐震構造体１５は、上下方向の柱部材９或いは接続柱１２、梁部材１０、ブレース１３からなる複数のトラス構造１８を有する形で構成されている。しかし、各水平方向耐震構造体１５は、図１１に示すように、ブレース１３等を採用せず、柱部材９及び梁部材１０に設置された複数の耐震壁３２を有する形で構成してもよい。なお、各水平方向耐震構造体１５の有するトラス構造１８や耐震壁３２の個数等は任意である。
【００３５】
また上述した実施例では、外殻構造物３の内側構造体４０と外側構造体４１を接続する制震手段として、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す制震梁１７を採用したが、本発明の構成要素である制震手段はこれに限定されない。
例えば制震手段は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す制震梁６０を採用してもよい。制震梁６０は、梁部材ユニット１９を構成する梁部材片２０Ｐ、２０Ｑの間を、組立Ｈ型鋼である制震用Ｈ型鋼材６１で接続して構成される。この制震用Ｈ型鋼材６１は、上下の両フランジ６１ａが普通鋼で、ウェブ６１ｂが低降伏点鋼で形成されている。
【００３６】
また例えば制震手段は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す制震ユニット６５を採用してもよい。制震ユニット６５は、柱部材５Ｂ、５Ｃを水平なつなぎ梁６６でピン接合すると共に、これら柱部材５Ｂ、５Ｃ間を適宜なブラケット６７、６７を介して鉛直な板状の鋼材スリットダンパ６９で接続して構成する。この鋼材スリットダンパ６９には水平方向に伸延した複数のスリット６９ａが設けられている。
【００３７】
また例えば制震手段は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す制震ユニット７０を採用してもよい。制震ユニット７０は、柱部材５Ｂ、５Ｃを水平なつなぎ梁７１でピン接合すると共に、これら柱部材５Ｂ、５Ｃ間を適宜なブラケット７２、７２を介して粘弾性ダンパ７３で接続して構成する。この粘弾性ダンパ７３は、ヒダ状に配置した複数の鉛直な板状鋼材７３ａを、両ブラケット７２、７２側から対向させ、かつ噛みあわせた形で配置し、噛みあった板状鋼材７３ａ、７３ａ間を所定の粘弾性体７３ｂで接続して構成される。
【００３８】
また例えば制震手段は、図８に示す制震ユニット８０を採用してもよい。制震ユニット８０は、柱部材５Ｂ、５Ｃを水平なつなぎ梁８１でピン接合すると共に、これら柱部材５Ｂ、５Ｃ間を適宜なブラケット８２、８２を介して斜め方向に配置したオイルダンパ８３で接続して構成する。このオイルダンパ８３は、オイルが充填されたシリンダ及びピストン等から構成されている。
【００３９】
更に上述した実施例では、鉛直方向筒枠構造体１６の有するブレース材１６は、単純な線状の鋼材からなるものであったが、このようなブレース材１６の代わりに制震機能をもったものを採用することも可能である。即ち、地震の大部分を負担する鉛直方向筒枠構造体１６に高い靭性と履歴性状を有する制震ブレースユニット（後述）を使用し、大地震時に降伏することにより大きな履歴エネルギーを吸収するようにする。これにより構造体の損傷が極力防止され、大地震に際しても安全性が高い。また、大架構構造と該制震ブレースユニットを組み込むことで、建物全体の水平剛性と耐力を設計上想定する地震レベルに対し制御することが可能になり、高い耐震安全性と経済性をもつ建築物とすることが可能である。更に、制震ブレースユニットの組込み位置が居室内ではないので、メンテナンスや交換においても便利である。
【００４０】
例えば制震ブレースユニットは、例えば図９に示す制震ブレースユニット４３のように構成される。制震ブレースユニット４３は、格子状に接続された柱部材９、９及び梁部材１０、１０の４つの接続位置ＳＺのうち、対向する２つの接続位置ＳＺ、ＳＺどうしを連絡するＸ字型の形状に形成されている。即ち、制震ブレースユニット４３は、前記各接続位置ＳＺにそれぞれ接合された４つのブラケット部４５及び、１つの中央部パネル部４６を有しており、各ブラケット部４５と中央部パネル部４６の間は、線状の低降伏点鋼材４７及びジョイント部材４９、４９（即ち、中央部パネル部４６と低降伏点鋼材４７の間及び、ブラケット部４５と低降伏点鋼材４７の間にそれぞれジョイント部材４９が介在している）によりそれぞれ接続されている。
【００４１】
また例えば制震ブレースユニットは、例えば図１０に示す制震ブレースユニット５３のように構成される。制震ブレースユニット５３は、格子状に接続された柱部材９、９及び梁部材１０、１０の４つの接続位置ＳＺのうち、対向する２つの接続位置ＳＺ、ＳＺどうしを連絡するＸ字型の形状に形成されている。即ち、制震ブレースユニット５３は、前記各接続位置ＳＺにそれぞれ接合された４つのブラケット部５５及び、１つの中央部パネル部５６を有しており、各ブラケット部５５と中央部パネル部５６の間は、線状鋼材５７によりそれぞれ接続されている。そして、中央パネル部５６は低降伏点鋼材でできている。
なお、構造計画平面上平面的に複数箇所ある鉛直方向筒枠構造体１６のトラス構造１８のうち、上述したような制震ブレースユニット４３、５３にするものと、弾性状態を維持するブレース材１６等のようなブレースを用いたものとを混在させることも可能であり、建築物全体の水平剛性を弾性時から塑性化した後も制御可能になる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のうち第１の発明は、内部に複数のフロア空間２５等のフロア空間が上下層状に形成されたマンション１等の塔状建築物において、上下方向に伸延した鉛直方向筒枠構造体１６等の筒枠状構造体を有し、前記筒枠状構造体は、面状に形成された複数の面状耐震要素部材５０等の面状耐震要素部材により閉鎖水平断面形状を形成する形で形成されており、前記筒枠状構造体の周囲に、前記塔状建築物の構造上の構造外周面３ａ等の外周面を形成する形で外殻構造物３等の外殻構造体を設け、前記複数のフロア空間は、前記筒枠状構造体と前記外殻構造体の間に形成されており、前記筒枠状構造体と前記外殻構造体との間に、面状に形成された複数の水平方向耐震構造体１５等の耐震要素構造体を、これら筒枠状構造体と外殻構造体とを接続する形で上下方向に間隔Ｌ１等の所定の間隔で配設し、前記複数の耐震要素構造体は、水平方向においては、前記筒枠状構造体を中心とする放射方向に、前記筒枠状構造体と前記外殻構造体とを接続する形で配置されており、前記外殻構造体は、前記耐震要素構造体と接続された、複数の柱と梁からなるラーメン構造を構成する内側構造体４０等の耐震要素接続側構造体及び、複数の柱部材５等の柱と梁部材６等の梁からなるラーメン構造を構成する外側構造体４１を有し、前記耐震要素接続側構造体と前記外側構造体とは、制震梁１７、６０、制震ユニット６５、７０、８０等の所定の制震手段を介して接続して構成される。つまり本発明による大架構塔状建築物では、筒枠状構造体と耐震要素構造体と外殻構造体により大架構柱梁を構成する構造となっているので、純ラーメン構造による建築物等に比べて、単位水平面積内において設置すべき柱部材の本数を極力減少させることができ、よって各フロア空間における平面計画の自由度を極力向上させることができる。しかも本発明では、大架構柱である筒枠状構造体（この部位は階段、エレベータや設備等のスペースとして使用）を建築物の外周部に配置せず内部中央に配置し、該筒枠状構造体を囲む形で、従って該建築物の外周部には、外殻構造体を配置したので、外壁面開口率を極力向上させることができる。なお、本発明では大架構柱である筒枠状構造体を建築物の内部中央に配置しているので、該筒枠状構造体のみでは地震等による水平力に対する転倒スパンが比較的小さい。しかし、筒枠状構造体が水平力を受けた場合には、その力の一部は複数の耐震要素構造体を介して、転倒スパンの比較的大きな外殻構造体側に鉛直方向力として伝達される仕組みになっており、筒枠状構造体の柱脚に過大な軸力がかかることが防止され（建築物の崩壊等が防止され）安全性が高い。またこのように本発明では、常時荷重（鉛直荷重）は主に外殻構造体側によって支持させ、また、地震等の際に発生する水平力は主に筒枠状構造体側で抵抗させる構造になっている。従って、外殻構造体の外側構造体における複数の柱は、その単位水平面積内において設置すべき本数を極力減少させることができるばかりでなく、これら柱を鉄骨鉄筋コンクリート等で形成した場合でも、それらの部材断面を極力小さくすることができるので、各フロア空間における平面計画の自由度は向上する。更に外殻構造体では、筒枠状構造体側からの力を耐震要素構造体から直接受ける耐震要素接続側構造体と、外側構造体との間が制震手段により接続されているので、大地震等による水平力の一部は、筒枠状構造体側から外殻構造体に伝達され、該外殻構造体内で耐震要素接続側構造体から外側構造体に伝達されようとする間に制震手段により効果的に吸収されるようになる。よって、特に外側構造体の柱や梁が損傷を受けることは極力防止される。また、本発明では、制震手段が外殻構造体内にのみ設置されており、しかもこのような設置態様により地震エネルギーの吸収が効果的に行われ得るようになっている。従って、従来のように多数の制震手段を建物内の多様な箇所に設置することと異なり、限定された設置場所に集中させることができるので、平面計画上の自由度が向上する。また、これら制震手段は建築物の外周部である外殻構造体に設置されているので、メンテナンスを行う上で建築物の内部での工事を極力避けることができ都合がよい。また、水平荷重に抵抗する大架構では、各要素の断面と形状の調整により建物の強度と水平剛性を適正に制御でき、安全性と経済性を両立させた設計が可能となる。
【００４３】
また本発明のうち第２の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記塔状建築物は集合住宅用の建築物であるので、第１の発明による効果に加えて、平面計画上の自由度が向上するので多種多様な住戸が設置でき都合がよい。また、外壁面開口率を極力向上させることができるので、居住性の向上が同時に実現する。更に、制震手段のメンテナンスは建築物の外周部で行われるため、住戸屋内で工事を行ったりすることが極力避けられ都合がよい。
【００４４】
また本発明のうち第３の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記各フロア空間にはバルコニ３０等のバルコニを、前記外殻構造体に沿って設け、前記バルコニは、前記外殻構造体の前記制震手段に隣接して配置されているので、第１の発明による効果に加えて、制震手段のメンテナンスはバルコニ付近で行われるため、住戸屋内に立ち入る必要がなく、また作業用の足場が確保されているので都合がよい。
【００４５】
また本発明のうち第４の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記面状耐震要素部材はトラス構造１８等のトラス構造を有するので、第１の発明による効果に加えて、ブレース材１３等を用いて面状耐震要素部材を構成することになるので構築が簡単になり都合がよい。
【００４６】
また本発明のうち第５の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記面状耐震要素部材は耐震壁３２等の耐震壁を有するので、第１の発明による効果に加えて、耐震壁をフロア空間とコア空間１６ａの間の仕切部材等として使用できるので都合がよい。
【００４７】
また本発明のうち第６の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記耐震要素構造体はトラス構造１８等のトラス構造を有するので、第１の発明による効果に加えて、ブレース材１３等を用いて耐震要素構造体を構成することになるので構築が簡単になり都合がよい。
【００４８】
また本発明のうち第７の発明は、第１の発明による大架構塔状建築物において、前記耐震要素構造体は耐震壁３２等の耐震壁を有するので、第１の発明による効果に加えて、耐震壁をフロア空間内を仕切る仕切部材等として使用できるので都合がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による大架構塔状建築物の一例であるマンションの構造を示した模式斜視図である。
【図２】図２は、図１のマンションの構造を示した水平断面図である。
【図３】図３は、図１のマンションの構造を示した側断面図である。
【図４】図４（ａ）は、図１のマンションに設置された制震梁を示した側面図、
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸ１−Ｙ１線断面図である。
【図５】図５（ａ）は、別の形の制震梁を示した側面図、
図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸ２−Ｙ２線断面図である。
【図６】図６（ａ）は、別の形の制震ユニットを示した側面図、
図６（ｂ）は、図６（ａ）の鋼材スリットダンパを示した拡大図である。
【図７】図７（ａ）は、別の形の制震ユニットを示した側面図、
図７（ｂ）は、図７（ａ）のＸ３−Ｙ３線断面図である。
【図８】図８は、別の形の制震ユニットを示した側面図である。
【図９】図９は、別の形のトラス構造を示した側面図である。
【図１０】図１０は、別の形のトラス構造を示した側面図である。
【図１１】図１１は、別の形の水平方向耐震構造体及び鉛直方向筒枠構造体を示した側面図である。
【符号の説明】
１……塔状建築物（マンション）
３……外殻構造体（外殻構造物）
３ａ……外周面（構造外周面）
５……柱（柱部材）
６……梁（梁部材）
１５……耐震要素構造体（水平方向耐震構造体）
１６……筒枠状構造体（鉛直方向筒枠構造体）
１７……制震手段（制震梁）
１８……トラス構造
２５……フロア空間
３０……バルコニ
３２……耐震壁
４０……耐震要素接続側構造体（内側構造体）
４１……外側構造体
５０……面状耐震要素部材
６０……制震手段（制震梁）
６５……制震手段（制震ユニット）
７０……制震手段（制震ユニット）
８０……制震手段（制震ユニット）
Ｌ１……間隔

Claims (7)

1. 内部に複数のフロア空間が上下層状に形成された塔状建築物において、
   上下方向に伸延した筒枠状構造体を有し、
   前記筒枠状構造体は、面状に形成された複数の面状耐震要素部材により閉鎖水平断面形状を形成する形で形成されており、
   前記筒枠状構造体の周囲に、前記塔状建築物の構造上の外周面を形成する形で外殻構造体を設け、
   前記複数のフロア空間は、前記筒枠状構造体と前記外殻構造体の間に形成されており、
   前記筒枠状構造体と前記外殻構造体との間に、面状に形成された複数の耐震要素構造体を、これら筒枠状構造体と外殻構造体とを接続する形で上下方向に所定の間隔で配設し、
   前記複数の耐震要素構造体は、水平方向においては、前記筒枠状構造体を中心とする放射方向に、前記筒枠状構造体と前記外殻構造体とを接続する形で配置されており、
   前記外殻構造体は、前記耐震要素構造体と接続された、複数の柱と梁からなるラーメン構造を構成する耐震要素接続側構造体及び、複数の柱と梁からなるラーメン構造を構成する外側構造体を有し、
   前記耐震要素接続側構造体と前記外側構造体とは、所定の制震手段を介して接続して構成した大架構塔状建築物。
2. 前記塔状建築物は集合住宅用の建築物であることを特徴とする請求項１記載の大架構塔状建築物。
3. 前記各フロア空間にはバルコニを、前記外殻構造体に沿って設け、
   前記バルコニは、前記外殻構造体の前記制震手段に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１記載の大架構塔状建築物。
4. 前記面状耐震要素部材はトラス構造を有することを特徴とする請求項１記載の大架構塔状建築物。
5. 前記面状耐震要素部材は耐震壁を有することを特徴とする請求項１記載の大架構塔状建築物。
6. 前記耐震要素構造体はトラス構造を有することを特徴とする請求項１記載の大架構塔状建築物。
7. 前記耐震要素構造体は耐震壁を有することを特徴とする請求項１記載の大架構塔状建築物。

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