JP3849447B2 - 高層建物の軸組構造 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、事務所ビルや集合住宅などの高層建物の軸組構造に関し、特に耐震性の向上とローコスト化を図るべく開発されたものである。
【0002】
【従来の技術】
当出願人はこれまで、事務所ビルや集合住宅などとして建設される高層建物の構造方式として、例えば図5に図示するように、特に建物の中央に躯体の主要部をなすコア壁20を、このコア壁20の周囲に柱21をそれぞれ置するチューブ・コア壁架構を開発し、すでに35階程度の建物まで実用化している。
【0003】
このタイプのチューブ・コア壁架構においては、コア壁20、柱21および梁22がともに高強度RC構造で構築され、柱21に至っては鋼管コンクリートによって構築される場合もあり、さらに各階の床スラブ23にはアンボンドフラットスラブが採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のチューブ・コア壁架構は、柱21の配置間隔が一般に狭いことから、柱21,21間に配置される梁22のスパンが短く、このため梁22の梁配筋は上端筋と下端筋を梁22の中央でそれぞれクロスさせるX筋とする必要があり、また特に建物の各コーナ部に配置される隅柱21aは軸力(圧縮および引っ張り)が集中し、地震時などに大きな荷重を受けることから過密配筋になりやすく、このため全体として鉄筋の加工および配筋作業がきわめて面倒である等の課題があった。
【0005】
また、コア壁20,20間に配置された境界梁22aの配筋も、コア壁20,20間の相対変形を吸収する必要からX配筋とする必要があり、たとえX配筋としたとしても、大地震などによるコンクリートのき裂は免れず、その度に補修する必要があった。
【0006】
また、鉄骨構造や鋼管コンクリート構造の柱は、建設コストを引き上げる一因になっており、さらにアンボンドフラットスラブ構造の床スラブ23は、コア壁20から外周までのスパンが12〜13mが限界で、15〜18m程度のスパンが必要なオフィスビルの場合、必ずしも充分な床面積を確保できない等の課題があった。
【0007】
この発明は以上の課題を解決するためになされたもので、きわめて効率的な構造設計ができ、耐震性の向上とローコスト化を可能にした高層建物の軸組構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の高層建物の軸組構造は、平面L字状のコア壁が互いに背中合わせの状態に配置され、当該コア壁の外周にRC構造の柱が所定間隔おきに配置され、前記コア壁と外周の柱間および外周の各柱間に各階の鉄骨梁がそれぞれ配置され、前記鉄骨梁は前記コア壁に当該コア壁に埋設された接合金物を介して接合され、かつ前記柱に当該柱の仕口部に設けられた仕口金物を介して接合されてなることを特徴とするものである。
【0009】
請求項2記載の高層建物の軸組構造は、平面L字状のコア壁が平面コの字状に、かつ互いに背中合わせの状態に配置され、当該コア壁の外周にRC構造の柱が所定間隔おきに配置され、前記コア壁と外周の柱間および外周の各柱間に各階の鉄骨梁がそれぞれ配置され、前記鉄骨梁は前記コア壁に当該コア壁に埋設された接合金物を介して接合され、かつ前記柱に当該柱の仕口部に設けられた仕口金物を介して接合されてなることを特徴とするものである。
【0010】
請求項3記載の高層建物の軸組構造は、平面L字状のコア壁が複数平面コの字状に、かつ互いに向かい合った状態に配置され、当該コア壁の外周にRC構造の柱が所定間隔おきに配置され、前記コア壁と外周の柱間および外周の各柱間に各階の鉄骨梁がそれぞれ配置され、前記鉄骨梁は前記コア壁に当該コア壁に埋設された接合金物を介して接合され、かつ前記柱に当該柱の仕口部に設けられた仕口金物を介して接合されてなることを特徴とするものである。
【0011】
請求項4記載の高層建物の軸組構造は、平面L字状のコア壁が複数、互いに離れた位置にそれぞれ平面矩形状に配置され、当該コア壁の外周にRC構造の柱が所定間隔おきに配置され、前記コア壁と外周の柱間および外周の各柱間に各階の鉄骨梁がそれぞれ配置され、前記鉄骨梁は前記コア壁に当該コア壁に埋設された接合金物を介して接合され、かつ前記柱に当該柱の仕口部に設けられた仕口金物を介して接合されてなることを特徴とするものである。
【0012】
請求項5記載の高層建物の軸組構造は、桁行き方向の両端部に平面L字状のコア壁が複数、平面コの字状にかつ互いに向かい合った状態にそれぞれ配置され、当該コア壁の外周にRC構造の柱が所定間隔おきに配置され、前記コア壁と外周の柱間および外周の各柱間に各階の鉄骨梁がそれぞれ配置され、前記鉄骨梁は前記コア壁に当該コア壁に埋設された接合金物を介して接合され、かつ前記柱に当該柱の仕口部に設けられた仕口金物を介して接合されてなることを特徴とするものである。
【0013】
請求項6記載の高層建物の軸組構造は、請求項1〜5のいずれかに記載の高層建物の軸組構造において、各階のコア壁間に境界ばりが配置され、屋上階のコア壁間に制震装置が配置されてなることを特徴とするものである。
【0014】
請求項7記載の高層建物の軸組構造は、請求項1〜6のいずれかに記載の高層建物の軸組構造において、各階のコア壁間および/または屋上階のコア壁間に制震装置がそれぞれ配置されてなることを特徴とするものである。
【0015】
請求項8記載の高層建物の軸組構造は、請求項1〜7のいずれかに記載の高層建物の軸組構造において、隅柱として配置された柱の両側に、低降伏点鋼からなる鉄骨ばりがそれぞれ配置されてなることを特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1〜図4は、この発明に係る高層建物の軸組構造の一例を示し、図において、中央に躯体の主要部をなすコア壁1が、このコア壁1の周囲に複数の柱2a、2b、2cおよび2dがそれぞれコア壁1の周方向に所定間隔おきに配置されている。
【0019】
また、外周の各柱2a、2b、2c、2d間に各階の鉄骨ばり3aと3bがそれぞれコア壁1の周方向に環状に連続して配置され、またコア壁1の各コーナ部1aとコア壁1の延長線上に配置された柱2a間に各階の鉄骨ばり4がそれぞれ配置されている。さらに、各階の鉄骨ばり3a、3bと鉄骨ばり4間に各階の床スラブ5がそれぞれ配置されている。
【0020】
コア壁1は複数構築され、それぞれがRC構造(40〜100MPaのコンクリートを使用)によって最下階から屋上階(ペントハウス)まで連続する平面L字状(平面等辺山形状および平面不等辺山形状の両方を含む)をなす連層耐震壁として構築され、かつ平面長方形のコア状をなすように配置されている。
【0021】
また、コア壁1どうしはその周方向にそれぞれ一定距離離され、かつ各階において境界ばり6によって互いに接合され、さらに屋上階(ペントハウス)のコア壁1,1間にはハニカムダンパーやオイルダンパー等が制震装置7としてそれぞれ配置されている。
【0022】
なお、コア壁1の配置例としては、他に例えば図2(a)〜(e)にそれぞれ図示するような配置例があり、平面計画に柔軟に対応し、快適な居住空間、執務空間を提供できるようにっている。
【0023】
例えば図2(a)の例では、平面L字状のコア壁1が複数、軸組の中央に互いに背中合わせの状態(互いに外向きの状態)に配置され、図2(b)の例では、平面L字状のコア壁1が複数、軸組の中央に平面コの字状にかつ互いに背中合わせの状態に配置されている。
【0024】
また、図2(c)の例では、平面L字状のコア壁1が複数、軸組の中央に平面コの字状にかつ互いに向かい合った状態(内向き状態)に配置され、かつコア壁1,1間の配置間隔が大きいときは、必要に応じて平面フラット状のコア壁1Aが配置されている。
【0025】
さらに、図2(d)の例では、所定間隔離れた2カ所に平面L字状のコア壁1が複数、平面矩形状にそれぞれ配置され、また図2(e)の例では、軸組の桁行き方向の両端部に平面L字状のコア壁1が複数、平面コの字状にかつ互いに向かい合った状態(内向き状態)にそれぞれ配置されている。
【0026】
いずれの例においても、隣接するコア壁1どうしは、各階において境界ばり(図省略)によって互いに接合され、さらに屋上階(ペントハウス)のコア壁1,1間に制震装置(図省略)がそれぞれ配置されている。
【0027】
また、柱2a、2b、2cおよび2dは高強度RC構造(40〜100MPa程度のコンクリートを使用)によって構築され、特に現場施工の省力化とローコスト化を図るためにプレキャストRC柱(PC柱)が採用されている。
【0028】
この場合、可能であれば2〜3層を連続して施工可能なプレキャストRC柱が採用されてもよい。また、各柱2a、2b、2cおよび2dの各階の鉄骨ばり3a,3bおよび鉄骨ばり4がそれぞれ接合される位置には、例えば図4(a)〜(c)に図示するような仕口金物8がそれぞれ突設されている。
【0029】
仕口金物8は、例えば鋼板を切断し溶接したりすることにより形成され、かつ各柱の仕口部に埋設されている。なお、仕口金物8は鋳物として形成されていてもよい。
【0030】
この場合、柱2aの仕口金物8は直角三方向に突設され、柱2bの仕口金物8は直角二方向に突設され、さらに柱2c,2dの仕口金物8は柱の両側に突設されている。
【0031】
また、外周の特に隅柱2bとその両側の一、二の柱2c間に配置された各階の鉄骨ばり3aと境界ばり6には、ダクタイルのある鋼材からなるH形鋼などが使用され、残りの各階の鉄骨ばり3bと鉄骨ばり4には構造用鋼材からなるH形鋼などが使用されている。
【0032】
ここで特に、隅柱2bとその両側の一、二の柱2c間に配置された各階の鉄骨ばり3aとして、上述するような鉄骨ばりが使用されているのは、隅柱2b周辺の鉄骨ばり3aの塑性変形能力を高めることで隅柱2bへの応力集中を避けるためである。
【0033】
なお、境界ばり6は、コア壁1,1間の相対変位を吸収するダンパーとしての働きを兼ねており、このため大地震による損傷後の交換が可能なように配置されている。
【0034】
各階の床スラブ5にはデッキプレートの上にコンクリートを打設して構築されるデッキスラブまたは床型枠としてのPC板の上にコンクリートを打設するハーフPC床が採用されている。
【0035】
制震装置7としては、地震時や強風時の振動エネルギーを吸収できるものであれば、特に種類は問わず、例えばハニカムダンパーやオイルダンパー等が使用され、また作動により損傷した場合に備えて簡単に交換できるように配置されている。
【0036】
こうして配置されたコア壁1と鉄骨ばり4間は、例えば図3(a)〜(c)に図示するような構成で接合されている。図において、RC構造のコア壁1の側面部に接合金物9が複数、所定間隔おきに埋設され、H形鋼からなる鉄骨ばり4の端部にはエンドプレート10が突設されている。
【0037】
接合金物9は、両端に所定深さのねじ孔9aと9bをそれぞれ有して形成され、かつコア壁1の表層部に壁面と面一な状態に埋設されている。また、接合金物9はねじ孔9aに螺合して突設された、ねじ鉄筋などからなるアンカー部材11によってコア壁1のコンクリート内に強固に固定されている。
【0038】
この場合、接合金物9がコア壁1の表層部に壁面と面一な状態に埋設され、壁面から突出していないため、梁の設置などに際して邪魔にならず作業性がよく、しかも破損することもない。
【0039】
また、コア壁1に至っては、最下階から屋上階のペントハウスまでスライデングフォーム工法によって連続施工することも可能であり、施工の大幅な省力化と工期短縮化が図れる。
【0040】
一方、エンドプレート10には各接合金物8の埋設位置に対応してボルト孔10aが複数設けられている。そして、エンドプレート10の各ボルト孔10aから各接合金物9のねじ孔9bに高力ボルトからなる接合ボルト12がそれぞれ螺合されていることで、コア壁1の側面部に鉄骨ばり4が接合されている。
【0041】
なお、図3(a)は、コア壁1の一側側に鉄骨ばり4が接合されている例を示し、この場合、各アンカー部材11の反対側端部に定着金物13としてプレートナットがそれぞれ突設されている。
【0042】
また、図3(b)はコア壁1の両側に鉄骨ばり4がそれぞれ接合されている例を示し、この場合、接合金物9はコア壁1の両側の表層部にそれぞれ埋設され、両側の接合金物9,9間にアンカー部材11が埋設され、かつ両側の接合金物9どうしはアンカー部材11を介して互いに連結されている。
【0043】
また、各柱2a、2b、2cおよび2dの各階の仕口金物8に各階の鉄骨ばり3a、3bおよび鉄骨ばり4の端部が接合プレート14と高力ボルト15によってそれぞれ接合されている。
【0044】
なお、鉄骨ばり3aと3bを各柱2a、2b、2cおよび2dの仕口部に接合する方法としては、コア壁1の側部に鉄骨ばり4を接合金物9を介して接合する方法でもよい。
【0045】
【発明の効果】
この発明は以上説明したとおりであり、特に中央のコア壁と外周のせん断力を負担できるRC構造の柱と鉄骨ばりとからなる軸組を組み合わせることにより、層せん断力をコア壁と外周の軸組に振り分けることができ、きわめて効率的な設計が図れる。
【0046】
また、柱がRC構造によって構築されているのでローコスト化が図れ、鉄骨ばりが使用されているので梁スパンを大きくすることができ、また複雑な梁配筋が省略できて施工の大幅な省力化も図れる。
【0047】
さらに、コア壁間に制震装置が配置されているのでコア壁の曲げ変形を抑えることができるとともに風揺れ等に対する建物性状の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る高層建物の軸組構造の一例を示し、(a)は平面図、(b)は立面図である。
【図2】(a)〜(e)はコア壁の配置例を示す平面図である。
【図3】コア壁と鉄骨ばりとの接合部の一例を示し、(a),(b)縦断面図、(c)は(b)におけるイ部拡大図である。
【図4】(a),(b),(c)はRC構造の柱と鉄骨ばりとの接合部の一例を示す斜視図である。
【図5】従来の高層建物の軸組構造の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
1 コア壁
2 柱
2a 柱
2b 柱
2c 柱
2d 柱
3a 鉄骨ばり
3b 鉄骨ばり
4 鉄骨ばり
5 床スラブ
6 境界ばり
7 制震装置
8 仕口金物
9 接合金物
9a ねじ孔
9b ねじ孔
10 エンドプレート
11 アンカー部材
12 接合ボルト
13 定着金物
14 接合プレート
15 高力ボルト

Claims (8)

  1. 平面L字状のコア壁が互いに背中合わせの状態に配置され、当該コア壁の外周にRC構造の柱が所定間隔おきに配置され、前記コア壁と外周の柱間および外周の各柱間に各階の鉄骨梁がそれぞれ配置され、前記鉄骨梁は前記コア壁に当該コア壁に埋設された接合金物を介して接合され、かつ前記柱に当該柱の仕口部に設けられた仕口金物を介して接合されてなることを特徴とする高層建物の軸組構造。
  2. 平面L字状のコア壁が平面コの字状に、かつ互いに背中合わせの状態に配置され、当該コア壁の外周にRC構造の柱が所定間隔おきに配置され、前記コア壁と外周の柱間および外周の各柱間に各階の鉄骨梁がそれぞれ配置され、前記鉄骨梁は前記コア壁に当該コア壁に埋設された接合金物を介して接合され、かつ前記柱に当該柱の仕口部に設けられた仕口金物を介して接合されてなることを特徴とする高層建物の軸組構造。
  3. 平面L字状のコア壁が複数平面コの字状に、かつ互いに向かい合った状態に配置され、当該コア壁の外周にRC構造の柱が所定間隔おきに配置され、前記コア壁と外周の柱間および外周の各柱間に各階の鉄骨梁がそれぞれ配置され、前記鉄骨梁は前記コア壁に当該コア壁に埋設された接合金物を介して接合され、かつ前記柱に当該柱の仕口部に設けられた仕口金物を介して接合されてなることを特徴とする高層建物の軸組構造。
  4. 平面L字状のコア壁が複数、互いに離れた位置にそれぞれ平面矩形状に配置され、当該コア壁の外周にRC構造の柱が所定間隔おきに配置され、前記コア壁と外周の柱間および外周の各柱間に各階の鉄骨梁がそれぞれ配置され、前記鉄骨梁は前記コア壁に当該コア壁に埋設された接合金物を介して接合され、かつ前記柱に当該柱の仕口部に設けられた仕口金物を介して接合されてなることを特徴とする高層建物の軸組構造。
  5. 桁行き方向の両端部に平面L字状のコア壁が複数、平面コの字状にかつ互いに向かい合った状態にそれぞれ配置され、当該コア壁の外周にRC構造の柱が所定間隔おきに配置され、前記コア壁と外周の柱間および外周の各柱間に各階の鉄骨梁がそれぞれ配置され、前記鉄骨梁は前記コア壁に当該コア壁に埋設された接合金物を介して接合され、かつ前記柱に当該柱の仕口部に設けられた仕口金物を介して接合されてなることを特徴とする高層建物の軸組構造。
  6. 各階のコア壁間に境界ばりが配置され、屋上階のコア壁間に制震装置が配置されてなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の高層建物の軸組構造。
  7. 各階のコア壁間および/または屋上階のコア壁間に制震装置がそれぞれ配置されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の高層建物の軸組構造。
  8. 隅柱として配置された柱の両側に、低降伏点鋼からなる鉄骨ばりがそれぞれ配置されてなることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の高層建物の軸組構造。
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