JP4108101B2 - 3D tube building structure - Google Patents

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Description

本発明は、建築構造体に関し、特に立体的すなわち3次元的な構造をもつチューブ架構を形成した立体チューブ建築構造体に関する。   The present invention relates to a building structure, and more particularly to a three-dimensional tube building structure in which a tube frame having a three-dimensional or three-dimensional structure is formed.

従来、高層または超高層の建築構造体としては柱と梁を3次元格子状に組み合わせた純ラーメン架構が一般的であったが、全ての柱間に梁があるため内部設計に制約が多いという欠点があった。これに対し、建築物の外周に連続的に配置した柱とそれをつなぐ梁で構成されるチューブ架構は、内部に柱や梁のない空間を確保できるため、設計上の自由度が大きいという利点がある。また、建築物全体がチューブ状に変形することにより耐震性、耐風圧性にも優れるとされている。   Conventionally, as a high-rise or super-high-rise building structure, a pure ramen frame in which columns and beams are combined in a three-dimensional lattice pattern was common, but there are many constraints on the internal design because there are beams between all columns. There were drawbacks. On the other hand, a tube frame composed of columns continuously arranged on the outer periphery of a building and beams connecting them can secure a space without columns and beams inside, so there is an advantage that the degree of freedom in design is large. There is. Moreover, it is said that it is excellent also in earthquake resistance and wind pressure resistance because the whole building transforms into a tube shape.

特許文献1では、中央部に共用ゾーンが、外周に住戸ゾーンが形成され、住戸ゾーンの外周に配置された外周柱とその間の外周梁とからなる四角形格子の一般ラーメン構造をもつ外周チューブ架構を形成し、共用ゾーンには内周柱とその間の内周梁とからなる一般ラーメン構造をもつ内周チューブ架構を有する、いわゆるダブルチューブ構造が開示されている。   In Patent Document 1, a common zone is formed in the center, a dwelling unit zone is formed on the outer periphery, and an outer tube frame having a general lattice structure of a quadrangular lattice composed of outer peripheral columns arranged on the outer periphery of the dwelling unit zone and outer peripheral beams therebetween. A so-called double tube structure having an inner tube structure having a general frame structure composed of an inner column and an inner beam between the inner columns is disclosed.

特許文献2もまた、一般ラーメン架構である外周架構と内部架構とを有するダブルチューブ構造を開示している。   Patent Document 2 also discloses a double tube structure having an outer frame and an internal frame that are general frame structures.

特許文献3では、垂直な柱と水平な梁からなる一般ラーメン構造の格子内に交差するブレースを設けた外周チューブ架構を有する建築物を開示するが、この外周チューブ架構は、従来の純ラーメン架構と同様の耐力、剛性を確保するために内部にスラブ状のダイヤフラムを設けている。   Patent Document 3 discloses a building having an outer tube structure provided with braces intersecting in a lattice of a general ramen structure composed of vertical columns and horizontal beams. This outer tube structure is a conventional pure ramen frame. A slab diaphragm is provided inside to ensure the same yield strength and rigidity.

なお、従来、六角形格子を連結したハニカム構造は強固な構造として知られており、建築物の種々の箇所または建築部材として利用されている(特許文献4、5等)が、チューブ架構への適用としては、例えば特許文献6に示すように水平面内で六角形格子を連結してハニカム構造を形成し、鉛直方向に直柱を介して積層した構造が知られている。   Conventionally, a honeycomb structure in which hexagonal lattices are connected is known as a strong structure, and is used as various parts of buildings or building members (Patent Documents 4, 5, etc.). As an application, for example, as shown in Patent Document 6, a structure in which hexagonal lattices are connected in a horizontal plane to form a honeycomb structure and stacked in a vertical direction via straight columns is known.

また、非特許文献1には、曲面表層にハニカム状のスティール部材を設け、内部を柱で支持した建築物が提示されている。もっともこの建築物の表層におけるハニカム状のスティール部材は、同形の六角形格子を均等バランスで連結したものではなく、格子の各辺も一般的な線状部材(柱、梁等)ではない。   Non-Patent Document 1 presents a building in which a honeycomb steel member is provided on a curved surface layer and the inside is supported by a pillar. However, the honeycomb steel member on the surface layer of the building is not a uniform hexagonal lattice connected in a uniform balance, and each side of the lattice is not a general linear member (column, beam, etc.).

特許文献7には、六角形格子の構面体ユニットを蜂の巣状に接合して形成した単層ドーム架構体が記載されている。この六角形格子は中心に束材が直立配置され、束材の上下端と格子の各角部とがテンション材で連結され、テンション材の長さによりテンションを調整可能である。
特開2002−317565号公報 特開2004−251056号公報 特開平7−197535号公報 特開平9−4130号公報 特開平10−18431号公報 特開平9−60301号公報 特開平7−3890号公報 「グラウンド・ゼロ再生への始動ニューヨークWTC跡地建築コンペティション選集」スザンヌ・スティーブンス著、下山裕子訳、2004年12月1日発行、発行所株式会社エクスナレッジ、p.137
Patent Document 7 describes a single-layer dome frame formed by joining hexagonal lattice structure units in a honeycomb shape. In this hexagonal lattice, the bundle material is arranged upright at the center, the upper and lower ends of the bundle material and each corner of the lattice are connected by a tension material, and the tension can be adjusted by the length of the tension material.
JP 2002-317565 A JP 2004-251056 A JP-A-7-197535 Japanese Patent Laid-Open No. 9-4130 Japanese Patent Laid-Open No. 10-18431 Japanese Patent Laid-Open No. 9-60301 Japanese Patent Laid-Open No. 7-3890 “Starting Ground Zero Reproduction New York WTC Site Architectural Competition Selection” by Suzanne Stevens, translated by Yuko Shimoyama, published on December 1, 2004, Publishers Knowledge, p.137

従来のチューブ架構の基本構造は、垂直な柱(直柱)と水平な梁とからなる四角形格子を結合させた一般ラーメン構造である。そして、特に高層や超高層の建築物において一定の構造的安定性と耐震性を確保するためには、単に外周チューブ架構のみでは不十分であることが多く、そのために外周チューブ架構及び/または内部チューブ架構の柱を一定以上の密度で配置したり、内部チューブ架構を設けたり、外周チューブ架構と内部チューブ架構とをフラットスラブや特定の梁で結合したり、外周チューブ架構内にさらにサブフレームを組み込んだり、複数の外周チューブ架構同士を連結したり等の種々の構造的な制約が必須となる場合がほとんどであった。例えば、特許文献1及び2では、少なくともダブルチューブ架構とすることが必須であり、特許文献3では、水平なスラブ状のダイヤフラムを内部に設けることが必須である。   The basic structure of a conventional tube frame is a general ramen structure in which a square lattice composed of vertical columns (straight columns) and horizontal beams is coupled. And in order to ensure a certain level of structural stability and seismic resistance, especially in high-rise and super-high-rise buildings, it is often insufficient to simply use the outer tube frame. Arrange the columns of the tube frame at a certain density, provide an internal tube frame, connect the outer tube frame and the internal tube frame with a flat slab or a specific beam, or add a subframe inside the outer tube frame In many cases, various structural constraints such as incorporation or connection of a plurality of outer tube frames are essential. For example, in Patent Documents 1 and 2, it is essential to use at least a double tube frame, and in Patent Document 3, it is essential to provide a horizontal slab-shaped diaphragm inside.

しかしながら、チューブ架構を、ダブルあるいはさらに多重の構造として構築したとしても、基本構造が直柱と水平梁とからなる一般ラーメン構造である限り、柱および梁の軸方向は特定の方向に限られる。従って、外力負荷の方向によっては、大きな曲げ応力が生じることとなる。この結果、特に高層または超高層となるほど、構造上の強度を確保するために柱や梁の寸法を大きくする必要があり、そのため計画の自由度が制限されていた。   However, even if the tube frame is constructed as a double or even multiple structure, the axial direction of the columns and beams is limited to a specific direction as long as the basic structure is a general rigid frame structure composed of straight columns and horizontal beams. Therefore, depending on the direction of the external force load, a large bending stress is generated. As a result, it is necessary to increase the dimensions of the pillars and beams in order to ensure structural strength, particularly as the height or the height of the sky rises, which limits the degree of freedom of planning.

また、ハニカム構造のチューブ架構への適用のほとんどは特許文献6のように水平面内にハニカム構造を設け鉛直方向には直柱を介して積層するものであり、少なくとも鉛直荷重については一般ラーメン架構と同様に直柱で支持している。特許文献7に記載の蜂の巣状構造は、単層ドーム架構体を構築するためのものであり、高層または超高層に適用できるチューブ架構を対象としていない。
また、非特許文献1では表層にハニカム状のスティール部材を設けているが、内部に支持柱を必要としており、表層のみで全体を支持するものではない。
Further, most of the applications of the honeycomb structure to the tube frame are as described in Patent Document 6, in which a honeycomb structure is provided in a horizontal plane and stacked in a vertical direction via a straight pillar. Similarly, it is supported by straight pillars. The honeycomb structure described in Patent Document 7 is for constructing a single-layer dome frame, and is not intended for a tube frame that can be applied to a high layer or a super high layer.
In Non-Patent Document 1, a honeycomb-shaped steel member is provided on the surface layer, but a support column is required inside, and the entire surface is not supported only by the surface layer.

以上の現状に鑑み本発明は、従来のチューブ架構の基本構造とは全く異なる新規の基本構造からなるチューブ架構を有する建築構造体を提供することを目的とする。本発明は、建築構造体において、特に高層及び超高層に適用される建築構造体において、チューブ架構のみにより従来よりも優れた構造的安定性と耐震性を確保できると同時に、従来のチューブ架構による建築構造体よりもさらに大きな設計上の自由度を実現することを目的とする。   In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a building structure having a tube frame having a new basic structure that is completely different from the basic structure of a conventional tube frame. The present invention can ensure structural stability and seismic resistance superior to those of conventional structures only in a tube structure, particularly in a structure applied to a high-rise building and a super-high-rise building structure. The purpose is to achieve greater design freedom than building structures.

上記の目的を達成する本発明の構成は以下の通りである。
(1)請求項1に係る立体チューブ建築構造体は、六角形構造ユニットの各辺を、隣接する六角形構造ユニットと共有させてハニカム状に剛接合させた単層構造体を、複数層互いに間隔を空けて立設したメインフレームを有し、前記メインフレームを用いて立体的なチューブ架構を形成した建築構造体であって、
前記六角形構造ユニットの各辺である構造部材が、鉛直方向に対して互いに逆向きに傾斜して連結された左側2辺および右側2辺のそれぞれの2本の斜柱と、水平方向に沿った上辺および下辺のそれぞれの梁とからなり、前記左側2辺および前記右側2辺がそれぞれ、前記上辺および前記下辺を含む面に対して角度を以て設けられ、
前記メインフレームにおける隣り合う2層の前記単層構造体において、一方における前記六角形構造ユニットの各々と、他方における前記六角形構造ユニットの各々とが互いに対向して配置されるとともにこれら2層間が複数の層間連結梁により連結され、かつ、
前記メインフレームの平面視において、隣り合う2層の前記単層構造体のいずれかにおける前記上辺または前記下辺である梁と、前記左側2辺または右側2辺である斜柱と、前記2層間における前記層間連結梁とにより第2の六角形構造ユニットが形成されるとともに、前記第2の六角形構造ユニットが隣接する第2の六角形構造ユニットとハニカム状に剛接合されている。
(2)請求項2に係る立体チューブ建築構造体は、請求項において、前記メインフレームの平面視において、前記層間連結梁が、互いに対向する2つの前記六角形構造ユニットにおける前記上辺同士を対辺とする四角形の対角線上、並びに、前記下辺同士を対辺とする四角形の対角線上に配置されていることを特徴とする。
(3)請求項3に係る立体チューブ建築構造体は、請求項1または2において、前記複数の単層構造体が、2層の単層構造体からなることを特徴とする。
(4)請求項4に係る立体チューブ建築構造体は、請求項1〜3のいずれかにおいて、前記複数の単層構造体のうち最も内側に立設される単層構造体の内部にスラブが設けられる場合に、前記最も内側に立設される単層構造体において前記六角形構造ユニットの前記上辺または前記下辺の梁に替えて、前記スラブの端部を構造部材とすることを特徴とする。
(5)請求項5に係る立体チューブ建築構造体は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記立体チューブ状建築構造体が平面視において略四角形である場合の隅部において、前記複数の単層構造体のうち少なくとも最外層の単層構造体とこれに隣接する内側の層の単層構造体とが、平面視において二等辺三角形の等しい2辺を形成する層間連結梁にて連結されていることを特徴とする。
(6)請求項6に係る立体チューブ建築構造体は、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記メインフレームが、前記単層構造体の層数の異なる部分を含むことを特徴とする。
(7)請求項7に係る立体チューブ建築構造体は、請求項1〜6のいずれかにおいて、前記立体チューブ状建築構造体が、一層の前記単層構造体から形成される箇所を部分的に含むことを特徴とする。
(8)請求項8に係る立体チューブ建築構造体は、請求項1〜7のいずれかにおいて、前記六角形構造ユニットの高さと同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設けることを特徴とする。
(9)請求項9に係る立体チューブ建築構造体は、請求項1〜7のいずれかにおいて、前記六角形構造ユニットの高さの2分の1と同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設けることを特徴とする。
The configuration of the present invention that achieves the above object is as follows.
(1) In the three-dimensional tube building structure according to claim 1, a single-layer structure in which each side of a hexagonal structure unit is shared with an adjacent hexagonal structure unit and rigidly joined in a honeycomb shape is formed in a plurality of layers. A building structure having a main frame erected at an interval and forming a three-dimensional tube frame using the main frame,
The structural members, which are the sides of the hexagonal structural unit, are connected to each of the two diagonal columns of the left side and the right side, which are tilted in opposite directions with respect to the vertical direction, along the horizontal direction. Each of the upper side and the lower side, and the two left sides and the two right sides are provided at an angle with respect to the plane including the upper side and the lower side, respectively.
In the two-layer adjacent single-layer structure in the main frame, each of the hexagonal structural units on one side and each of the hexagonal structural units on the other side are arranged to face each other and the two layers are between Connected by a plurality of interlayer connecting beams, and
In a plan view of the main frame, the beam that is the upper side or the lower side in any one of the adjacent two-layer structures, the oblique column that is the two left sides or the two right sides, and the two layers A second hexagonal structural unit is formed by the interlayer connecting beam, and the second hexagonal structural unit is rigidly joined in honeycomb form with an adjacent second hexagonal structural unit.
(2) The three-dimensional tube building structure according to claim 2 is the structure according to claim 1 , wherein, in the plan view of the main frame, the interlayer connecting beams are opposite to each other in the two hexagonal structural units facing each other. And on the diagonal line of the quadrangle whose lower sides are opposite sides.
(3) The three-dimensional tube building structure according to claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, the plurality of single-layer structures are composed of two-layer single-layer structures.
(4) The solid tube building structure according to claim 4 is the solid tube building structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a slab is provided inside the single-layer structure standing upright on the inner side among the plurality of single-layer structures. In the case of being provided, in the single-layer structure erected on the innermost side, the end portion of the slab is used as a structural member instead of the beam on the upper side or the lower side of the hexagonal structural unit. .
(5) A solid tube building structure according to a fifth aspect of the present invention is the solid tube building structure according to any one of the first to fourth aspects, wherein the solid tube-shaped building structure has a substantially quadrangular shape in a plan view. Among the layer structures, at least the outermost single-layer structure and the inner-layer single-layer structure adjacent to the single-layer structure are connected by an interlayer connecting beam that forms two equal sides of an isosceles triangle in a plan view. It is characterized by being.
(6) The three-dimensional tube building structure according to claim 6 is characterized in that, in any one of claims 1 to 5, the main frame includes portions having different numbers of layers of the single-layer structure.
(7) The three-dimensional tube building structure according to claim 7 is the structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the three-dimensional tube-shaped building structure is partially formed from the single-layer structure. It is characterized by including.
(8) The solid tube building structure according to claim 8 is characterized in that, in any one of claims 1 to 7, a plurality of slabs as main frames are provided at the same interval as the height of the hexagonal structure unit. And
(9) A three-dimensional tube building structure according to claim 9 is the structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the three-dimensional tube building structure has a plurality of main frames at the same interval as half the height of the hexagonal structure unit. A slab is provided.

(A)本発明に係る立体チューブ建築構造体では、六角形構造ユニットをハニカム状すなわち蜂の巣状に剛接合させ形成された単層構造体を複数層互いに間隔を空けて立設したメインフレームを有し、このメインフレームを用いてチューブ架構を形成している。従って、本発明におけるチューブ架構は厚みがあり、立体的すなわち3次元的なものではあるが、重層された複数の単層構造体全体を1枚のチューブの殻と考えるべきである。この点で、例えば特許文献2のように外部架構と内部架構との間に住戸ゾーン等を設けるための空間を確保した従来のダブルチューブ架構とは本質的に相違する。また、本発明では、チューブ架構の周面をハニカム構造としている点で、例えば引用文献6のように水平面内にハニカム構造を設け鉛直方向には直柱を介して積層した六角形チューブ架構とも全く異なる構成である。 (A) The three-dimensional tube building structure according to the present invention has a main frame in which a single-layer structure formed by rigidly joining hexagonal structure units into a honeycomb shape, that is, a honeycomb shape, is erected with a space between each other. The tube frame is formed using this main frame. Therefore, although the tube frame in the present invention has a thickness and is three-dimensional, that is, three-dimensional, the entire multilayered single-layer structure should be considered as a single tube shell. In this respect, it is essentially different from a conventional double tube frame in which a space for providing a dwelling unit zone or the like is provided between the external frame and the internal frame as in Patent Document 2, for example. Further, in the present invention, since the peripheral surface of the tube frame has a honeycomb structure, a hexagonal tube frame in which a honeycomb structure is provided in a horizontal plane and stacked in a vertical direction via a straight column as in Cited Reference 6, for example, is completely used. It is a different configuration.

斯かる本発明の構成によれば、六角形構造ユニットをハニカム状に剛接合した単層構造体自体が強固な構造であることに加え、それらを複数重層させ互いに層間連結梁で連結したことにより、極めて強固なチューブ架構を実現することができる。以下、本発明の効果を詳細に説明する。   According to such a configuration of the present invention, in addition to the solid structure itself having a hexagonal structure unit rigidly joined in a honeycomb shape having a strong structure, a plurality of them are layered and connected to each other by interlayer connection beams. An extremely strong tube frame can be realized. Hereinafter, the effect of the present invention will be described in detail.

六角形構造ユニットをハニカム状に剛接合させた単層構造体を複数重層させてなる本発明におけるチューブ架構は、梁および層間連結梁が水平面内で直線状に連続しておらず、また、柱についても全てジグザグに連続する斜柱で構成されている点で、従来の一般ラーメン構造のチューブ架構とは全く異なる構成である。   In the tube frame according to the present invention in which a plurality of single-layer structures in which hexagonal structural units are rigidly joined in a honeycomb shape are laminated, the beam and the interlayer connection beam are not continuous linearly in a horizontal plane, and the column This is a configuration completely different from the conventional tube structure of a general rigid frame structure in that it is composed of oblique columns that are continuous in a zigzag manner.

さらに特徴的な構成は、次の点である。単層構造体における六角形構造ユニットの左側2辺の斜柱および右側2辺の斜柱が上辺および下辺の梁を含む面に対して角度を以て設けられており、さらに隣り合う2層の単層構造体同士が層間連結梁で連結されている。そして、この構成において、メインフレームを平面視した場合に、隣り合う2層のいずれかにおける六角形構造ユニットの上辺または下辺の梁と、右側2辺または左側2辺の斜柱と、2層間における層間連結梁とにより第2の六角形構造ユニットが形成されている。さらに、この第2の六角形構造ユニットは、平面視において、隣接する第2の六角形構造ユニットとハニカム状に剛接合されている。このような第2の六角形構造ユニットにより形成される第2のハニカム構造は、例えば引用文献6のように水平面内に延在するハニカム構造とは異なり、斜柱を含むために鉛直方向に高低のある立体構造であり、平面視することにより六角形として視認されるものである。   A more characteristic configuration is as follows. In the single-layer structure, the left two sides of the hexagonal structural unit and the right two sides of the oblique column are provided at an angle with respect to the plane including the upper and lower beams, and two adjacent single layers Structures are connected by an interlayer connection beam. In this configuration, when the main frame is viewed in plan, the beam on the upper side or the lower side of the hexagonal structure unit in any of the two adjacent layers, the oblique column on the two right sides or the two left sides, and between the two layers A second hexagonal structural unit is formed by the interlayer connecting beam. Further, the second hexagonal structural unit is rigidly joined in honeycomb form with the adjacent second hexagonal structural unit in plan view. The second honeycomb structure formed by such a second hexagonal structure unit is different from the honeycomb structure extending in the horizontal plane as in, for example, the cited document 6, and includes a slanted column so that the height is increased in the vertical direction. The three-dimensional structure is visually recognized as a hexagon when viewed in plan.

このように本発明の立体チューブ建築構造体では、1つの単層構造体自体においてチューブ周面に沿って拡がる第1の剛接合によるハニカム構造に加え、隣り合う単層構造体間の層間連結梁を介し略水平方向に拡がる立体的な第2の剛接合によるハニカム構造が形成されている。   As described above, in the three-dimensional tube building structure of the present invention, in addition to the first rigidly bonded honeycomb structure extending along the tube peripheral surface in one single-layer structure itself, an interlayer connection beam between adjacent single-layer structures. A honeycomb structure is formed by a three-dimensional second rigid joint that extends in a substantially horizontal direction via the.

さらに、第1のハニカム構造は、単層構造体が複数重層されることによりチューブ径方向に多重に配置されており、一方、第2のハニカム構造はチューブ高さ方向に多重に配置されている。この結果、立体チューブ建築構造体のチューブ架構全体において三次元的に張り巡らされた立体的ハニカム構造が実現される。   Further, the first honeycomb structure is arranged in multiples in the tube radial direction by stacking a plurality of single-layer structures, while the second honeycomb structure is arranged in multiples in the tube height direction. . As a result, a three-dimensional honeycomb structure stretched three-dimensionally in the entire tube frame of the three-dimensional tube building structure is realized.

因みに、このような三次元的に拡がるハニカム状の結合構造は、技術分野は全く異なるが、ダイヤモンド結晶構造に類似する。ダイヤモンド結晶構造は充填率が低いにも拘わらず天然産鉱物の中で最も硬く、安定で壊れにくい。これは、ダイヤモンド結晶が六角形格子を基本単位とする立体結合構造となっているためである。本発明におけるチューブ架構の立体的ハニカム構造は、いわばこのダイヤモンド結晶構造における原子間結合部分を、柱と梁に置き換えた形態に相当しており、本質的に強固な構造であることが類推される。   Incidentally, such a three-dimensionally expanded honeycomb-like bonding structure is similar to a diamond crystal structure, although the technical field is completely different. Diamond crystal structure is the hardest, stable and resistant to breakage of natural minerals despite its low filling rate. This is because the diamond crystal has a steric bond structure having a hexagonal lattice as a basic unit. The three-dimensional honeycomb structure of the tube frame in the present invention corresponds to a form in which the interatomic bond portion in the diamond crystal structure is replaced with a column and a beam, and it can be inferred that it is an essentially strong structure. .

上記の通り、本発明の立体チューブ建築構造体では、全体として立体的なハニカム構造をもつチューブ架構を実現したことにより、いずれの方向からの外力負荷に対しても大きな支持力を発揮することができる。   As described above, in the three-dimensional tube building structure of the present invention, by realizing a tube frame having a three-dimensional honeycomb structure as a whole, a large supporting force can be exerted against an external force load from any direction. it can.

ハニカム構造の鉛直方向においては、全ての柱がジグザグに連結された斜柱であるため、長期鉛直荷重を支持するだけでなく、水平方向またはそれ以外の方向の短期外力負荷も効果的に支持することができる。本発明における斜柱は、いわば柱とブレースの両方の役割を同時に果たしている。また、外力負荷により柱と梁との結節点において生じる応力が、一般ラーメン構造のチューブ架構における応力より低減される。これは、曲げ応力の一部が構造部材(斜柱や梁等)の軸力に変換されて伝わるためである。そして、一般的なRC等の部材は圧縮力に対して強いため、軸力を支持することに関して有利である。   In the vertical direction of the honeycomb structure, since all the columns are slanted columns connected in a zigzag manner, they not only support long-term vertical loads but also effectively support short-term external force loads in the horizontal direction or other directions. be able to. In the present invention, the oblique column simultaneously functions as both a column and a brace. In addition, the stress generated at the node between the column and the beam due to the external force load is reduced compared to the stress in the tube frame having a general rigid frame structure. This is because a part of the bending stress is converted and transmitted to the axial force of the structural member (slanting column, beam, etc.). And since members, such as general RC, are strong with respect to compressive force, it is advantageous regarding supporting axial force.

立体的ハニカム構造をもつチューブ架構は、いかなる角度からの外力負荷に対しても斜柱や梁の軸力にベクトル変換されやすい幾何学形状をもっている。加えて、立体的ハニカム構造をもつチューブ架構は、外力負荷を架構全体に連続的に伝達しやすい幾何学形状でもあるので、その過程で次々に軸力に変換していくため、負荷を散逸的に分散することができる。従って、曲げモーメントによる応力を軽減できる。これは、本発明による単層構造体を複数重層させた立体的ハニカム構造においては、一層の単層構造体のみの二次元的なハニカム構造の場合に比べて、さらに多様な軸方向を有するさらに多数の斜柱および梁が全体的にバランスよく配置されていることによる。   A tube frame having a three-dimensional honeycomb structure has a geometric shape that is easily vector-converted into an axial force of an oblique column or a beam for an external force load from any angle. In addition, the tube frame with a three-dimensional honeycomb structure also has a geometric shape that facilitates continuous transmission of external force load to the entire frame, so it is converted into axial force one after another, dissipating the load. Can be dispersed. Therefore, the stress due to the bending moment can be reduced. This is because the three-dimensional honeycomb structure in which a plurality of single-layer structures according to the present invention are stacked has more various axial directions than the two-dimensional honeycomb structure having only a single-layer structure. This is because a large number of oblique columns and beams are arranged in a well-balanced manner.

以上の通り、本発明の立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構は、一般ラーメン構造のチューブ架構または一層の単層構造体のみからなるチューブ架構に比べて構造安定性と耐震性に優れているため、これらのチューブ架構よりも各部材の寸法を小さくすることができ、計画の自由度が大きくなる。すなわち、同じ変形を生じさせる水平負荷に対し、一般ラーメン構造のチューブ架構または一層の単層構造体のみからなるチューブ架構に比べて細い柱及び梁を使用できる。   As described above, the tube frame in the three-dimensional tube building structure of the present invention is superior in structural stability and earthquake resistance as compared to a tube frame of a general ramen structure or a tube frame made of only a single-layer structure, The dimensions of each member can be made smaller than these tube frames, and the degree of freedom in planning is increased. That is, for horizontal loads that cause the same deformation, a column and a beam that are thinner than a tube frame having a general rigid frame structure or a tube frame having only a single-layer structure can be used.

また、本発明の立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構は、単層構造体を複数重層させて連結し立設しているため、一層の単層構造体のみを立設した場合より自立性に優れている。この結果、スラブの強度への依存度が低減されるため、スラブ形状および配置の自由度が大きくなる。   In addition, the tube frame in the three-dimensional tube building structure of the present invention has a plurality of single-layer structures that are connected and erected, and thus is more self-supporting than a case where only a single-layer structure is erected. ing. As a result, since the dependence on the strength of the slab is reduced, the slab shape and the degree of freedom of arrangement are increased.

本発明による立体チューブ建築構造体は、そのチューブ架構のみによって高層及び超高層のメインフレームとして建築物全体の構造的安定性、耐震性および耐風性を確保することができる。   The three-dimensional tube building structure according to the present invention can ensure the structural stability, earthquake resistance, and wind resistance of the entire building as a high-rise and super-high-rise main frame only by the tube frame.

少なくとも各単層構造体においては基本的に同一形状の多数の六角形構造ユニットからなる構造であるので、すべての柱と梁の大きさ及び形状を1種類または数種類に統一することができるため、施工性の向上と短工期化、コスト削減をはかることができる。
六角形構造ユニットを予めユニット化してプレキャストコンクリートとしたプレストレストコンクリート構造とし、施工性の向上と短工期化、コスト削減をはかることができる。
Since at least each single-layer structure is a structure consisting of a large number of hexagonal structural units of basically the same shape, the size and shape of all columns and beams can be unified into one or several types, It is possible to improve workability, shorten the construction period, and reduce costs.
A prestressed concrete structure in which the hexagonal structure unit is pre-united into precast concrete can improve workability, shorten the construction period, and reduce costs.

六角形構造ユニットからなるハニカム構造をチューブ架構として用いることは、建築物の美的外観にも寄与する。   Using a honeycomb structure composed of hexagonal structural units as a tube frame also contributes to the aesthetic appearance of the building.

(B)本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、メインフレームの平面視において、上記の層間連結梁が、互いに対向する2つの六角形構造ユニットにおける上辺同士を対辺とする四角形の対角線上、並びに、下辺同士を対辺とする四角形の対角線上に配置されている。この構成によれば、水平面内で梁同士が剛接合されることになり強固な構造が得られる。また層間連結梁が対向する2つの六角形構造ユニットの面に対して傾斜して設けられることにより、層間連結梁が平面視における上記第2のハニカム構造を形成する1つの辺として好適な角度で配置されることとなる。 (B) In the preferred embodiment of the three-dimensional tube building structure of the present invention, in the plan view of the main frame, the interlayer connecting beam is on a rectangular diagonal line with the upper sides of two hexagonal structural units facing each other as opposite sides. In addition, they are arranged on a diagonal line of a quadrangle whose lower sides are opposite sides. According to this configuration, the beams are rigidly joined in a horizontal plane, and a strong structure is obtained. Further, the interlayer connecting beam is provided so as to be inclined with respect to the surfaces of the two hexagonal structural units facing each other, so that the interlayer connecting beam has a suitable angle as one side forming the second honeycomb structure in plan view. Will be placed.

(C)本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、複数の単層構造体を、2層の単層構造体とすることにより、上記の効果を奏することができる最もシンプルな形態が実現される。この場合、構造体総量並びに施工コストを低減できる。 (C) In the preferred form of the three-dimensional tube building structure of the present invention, the simplest form capable of producing the above-described effect is realized by making a plurality of single-layer structures into two-layer single-layer structures. Is done. In this case, the total amount of structure and the construction cost can be reduced.

(D)本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、複数の単層構造体を重層させ、最も内側に立設される単層構造体の内部にメインフレームとしてのスラブを設けた場合に、最も内側に立設される単層構造体における六角形構造ユニットの上辺または下辺の梁の替わりにスラブの端部を構造部材として用いることができる。これにより梁の数を低減できる。 (D) In the preferred embodiment of the three-dimensional tube building structure of the present invention, a plurality of single-layer structures are overlaid, and a slab as a main frame is provided inside the single-layer structure that is erected on the innermost side. The end portion of the slab can be used as a structural member in place of the beam on the upper side or the lower side of the hexagonal structural unit in the single-layer structure erected on the innermost side. Thereby, the number of beams can be reduced.

(E)本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、チューブ状建築構造体が平面視において略四角形である場合の隅部において、複数の単層構造体のうち少なくとも最外層の単層構造体とこれに隣接する内側の層の単層構造体とが、平面視において二等辺三角形の等しい2辺を形成する層間連結梁にて連結されている。この構成によれば、隅部において層間連結梁がより密に配置されるとともに、外力負荷が軸力に変換されやすい三角形で配置されることになるため、応力の集中しやすい隅部の強度向上を図ることができる。 (E) In the preferred form of the three-dimensional tube building structure of the present invention, at the corner when the tube-like building structure is substantially square in plan view, at least the outermost single-layer structure among the plurality of single-layer structures. The body and the single-layer structure of the inner layer adjacent to the body are connected by an interlayer connection beam that forms two equal sides of an isosceles triangle in plan view. According to this configuration, the interlayer connecting beams are arranged more densely at the corners, and the external force load is arranged in a triangle that is easily converted into an axial force. Can be achieved.

(F)本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、メインフレームが、単層構造体の層数が異なる部分を含む。この構成によれば、比較的応力集中の少ない箇所では、単層構造体の層数を少なくしてメインフレームを薄くし、応力集中の予想される箇所(例えば隅部に近い箇所)では単層構造体の層数を多くしてメインフレームを厚くすることで、立体チューブ建築構造体全体の最適設計が可能となる。また、単層構造体の層数を必要最小限とすることにより構造体総量並びに施工コストの低減にも寄与する。 (F) In the preferred form of the three-dimensional tube building structure of the present invention, the main frame includes portions having different numbers of layers of the single-layer structure. According to this configuration, the number of layers of the single-layer structure is reduced to reduce the thickness of the main frame at a location where the stress concentration is relatively small, and the single layer is provided at a location where stress concentration is expected (for example, a location near the corner). By increasing the number of layers of the structure and increasing the thickness of the main frame, it is possible to optimally design the entire three-dimensional tube building structure. Moreover, it contributes also to the reduction of the total amount of structure and construction cost by making the number of layers of a single layer structure minimum.

(G)本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、部分的に一層の単層構造体から形成される箇所を含む。この構成によれば、比較的応力集中の少ない箇所では、単層構造体を一層として薄くし、応力集中の予想される箇所(例えば隅部に近い箇所)では単層構造体を複数重層させることで、立体チューブ建築構造体全体の最適設計が可能となる。また、単層構造体を一層とすることにより構造体総量並びに施工コストの低減にも寄与する。 (G) In the suitable form of the three-dimensional tube building structure of this invention, the location partially formed from one single layer structure is included. According to this configuration, the single-layer structure is made thinner at a location where the stress concentration is relatively small, and the single-layer structure is formed in a plurality of layers at a location where stress concentration is expected (for example, a location near the corner). Thus, the optimum design of the entire three-dimensional tube building structure becomes possible. Moreover, it contributes also to reduction of a structure total amount and construction cost by making a single layer structure into one layer.

(H)本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、六角形構造ユニットの高さと同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設ける。また別の好適形態では、六角形構造ユニットの高さの2分の1と同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設ける。これらの構成によれば、メインフレームとしてのスラブを設けることにより、立体チューブ建築構造体全体の強度向上を実現できる。この結果、チューブ架構の負担を軽減することができ、チューブ架構の柱や梁の大きさを適宜細くすることも可能となる。このように、チューブ架構に加えてさらに他のメインフレーム要素を追加した場合は、それぞれの負担割合を設計により調整でき、また使用する部材の大きさ等を調整できる。 (H) In the preferred form of the three-dimensional tube building structure of the present invention, a plurality of slabs as main frames are provided at the same interval as the height of the hexagonal structural unit. In another preferred embodiment, a plurality of slabs as main frames are provided at the same interval as half the height of the hexagonal structural unit. According to these configurations, the strength of the entire three-dimensional tube building structure can be improved by providing the slab as the main frame. As a result, the burden on the tube frame can be reduced, and the size of the columns and beams of the tube frame can be appropriately reduced. Thus, when another main frame element is further added in addition to the tube frame, each burden ratio can be adjusted by design, and the size of the member to be used can be adjusted.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図1および図2A〜図2Dは、本発明による立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構の基本形態を示すための図である。
本発明による立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構は、基本的には、ハニカム構造をもつ単層構造体を複数層重ねて立設し、これら複数の単層構造体を互いに連結したメインフレームを用いてチューブ形状すなわち筒形状に形成される。六角形構造ユニットをハニカム状に剛接合した単層構造体自体が強固な構造であることに加え、それらを複数重層させ互いに連結したことにより、極めて強固なチューブ架構を実現することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2A to 2D are views for showing a basic form of a tube frame in a three-dimensional tube building structure according to the present invention.
The tube frame in the three-dimensional tube building structure according to the present invention basically uses a main frame in which a plurality of single-layer structures having a honeycomb structure are erected and the plurality of single-layer structures are connected to each other. Thus, it is formed into a tube shape, that is, a cylindrical shape. In addition to the strong structure of the single-layer structure itself in which hexagonal structural units are rigidly joined in a honeycomb shape, an extremely strong tube frame can be realized by connecting a plurality of them in layers.

図1は、本発明の立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構の一実施例の外観斜視図である。図1のチューブ架構1は、2層の単層構造体からなるメインフレームを有する実施例である。チューブの軸は鉛直方向に沿って延びている。また、図示の例では、チューブの断面形状が略四角形であるが、断面形状が他の多角形、円形、楕円形等でもよい。2層の単層構造体は、外側に立設された単層構造体Aと、これに対して所定の間隔を空けて内側に立設された単層構造体Bである。これら2層によるメインフレームは構造躯体の主要部を構成しており、構造耐力上主要な部分である。   FIG. 1 is an external perspective view of an embodiment of a tube frame in a three-dimensional tube building structure according to the present invention. The tube frame 1 shown in FIG. 1 is an embodiment having a main frame made of a two-layer single-layer structure. The axis of the tube extends along the vertical direction. In the illustrated example, the cross-sectional shape of the tube is substantially quadrangular, but the cross-sectional shape may be another polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like. The two-layer single-layer structure is a single-layer structure A erected on the outer side and a single-layer structure B erected on the inner side with a predetermined interval therebetween. These two-layer main frames constitute the main part of the structural frame, and are the main parts in terms of structural strength.

図2Aは、図1のチューブ架構1の部分拡大図である。図2A(a)はチューブ架構1の下端近傍を含む部分を示し、図2A(b)は単層構造体A、Bをそれぞれ構成する六角形構造ユニットのうち、互いに対向する一組の六角形構造ユニット10A、10Bを示している。   FIG. 2A is a partially enlarged view of the tube frame 1 of FIG. 2A (a) shows a portion including the vicinity of the lower end of the tube frame 1, and FIG. 2A (b) is a set of hexagons facing each other among the hexagonal structural units constituting the single-layer structures A and B, respectively. Structural units 10A and 10B are shown.

図2A(a)および(b)に示すように、単層構造体Aは、六角形構造ユニット10Aの各辺を、隣接する六角形構造ユニットと共有させてハニカム状に剛接合させてなるハニカム構造を有する。同様に、単層構造体Bも、六角形構造ユニット10Bの各辺を、隣接する六角形構造ユニットと共有させてハニカム状に剛接合させてなるハニカム構造を有する。そして、単層構造体Aを構成する各六角形構造ユニット10Aと、単層構造体Bを構成する各六角形構造ユニット10Bとが、互いに対向するように配置されている。   As shown in FIGS. 2A (a) and 2 (b), a single-layer structure A is a honeycomb formed by rigidly joining each side of a hexagonal structure unit 10A with an adjacent hexagonal structure unit in a honeycomb shape. It has a structure. Similarly, the single-layer structure B also has a honeycomb structure in which each side of the hexagonal structure unit 10B is shared with an adjacent hexagonal structure unit and rigidly joined in a honeycomb shape. Each hexagonal structural unit 10A constituting the single-layer structure A and each hexagonal structural unit 10B constituting the single-layer structure B are arranged so as to face each other.

単層構造体Aにおける1つの六角形構造ユニット10Aを構成する6つの辺の構造部材は、水平方向に沿った下辺11Aおよび上辺12Aにそれぞれ配置された梁と、左側の2辺13Aおよび14Aにそれぞれ配置された斜柱と、右側の2辺15Aおよび16Aにそれぞれ配置された斜柱とからなる。
同様に、単層構造体Bにおける1つの六角形構造ユニット10Bを構成する6つの辺の構造部材は、水平方向に沿った下辺11Bおよび上辺12Bにそれぞれ配置された梁と、左側の2辺13Bおよび14Bにそれぞれ配置された斜柱と、右側の2辺15Bおよび16Bにそれぞれ配置された斜柱とからなる。
The structural members of the six sides constituting one hexagonal structural unit 10A in the single-layer structure A include beams arranged on the lower side 11A and the upper side 12A along the horizontal direction, and the left two sides 13A and 14A, respectively. Each of them is composed of an oblique column and an oblique column disposed on each of the two right sides 15A and 16A.
Similarly, the structural members of the six sides constituting one hexagonal structural unit 10B in the single-layer structure B are composed of beams arranged on the lower side 11B and the upper side 12B along the horizontal direction, and the left two sides 13B. And 14B, and the oblique columns respectively disposed on the right two sides 15B and 16B.

さらに、単層構造体Aと単層構造体Bとは、複数の層間連結梁Lにより連結されている。層間連結梁Lは、互いに対向する2つの六角形構造ユニット10A、10Bにおける上辺12Aと12B同士および下辺11Aと11B同士を剛接合により連結している。図示の通り、層間連結梁Lは、各上辺または各下辺に対して垂直方向ではなく傾斜方向に延びている。つまり、互いに平行な2つの上辺12Aと12Bの反対側の端部同士を連結し、互いに平行な2つの下辺11Aと11Bの反対側の端部同士を連結している。   Further, the single-layer structure A and the single-layer structure B are connected by a plurality of interlayer connection beams L. The interlayer connection beam L connects the upper sides 12A and 12B and the lower sides 11A and 11B of the two hexagonal structural units 10A and 10B facing each other by rigid joining. As shown in the figure, the interlayer connecting beam L extends not in the vertical direction but in the inclined direction with respect to each upper side or each lower side. That is, the opposite ends of the two upper sides 12A and 12B that are parallel to each other are connected to each other, and the opposite ends of the two lower sides 11A and 11B that are parallel to each other are connected to each other.

なお、本発明のチューブ架構の基本形態として、2層に限らずそれ以上の複数層の単層構造体を重層させてもよいが、その場合、最も内側に立設される単層構造体の内部にメインフレームとしてのスラブを設けることができる。このようなスラブを設けた場合には、最も内側に立設される単層構造体における六角形構造ユニットの上辺または下辺の梁の替わりにスラブの端部を構造部材として用いることができる。これにより梁の数を低減できる。   In addition, as a basic form of the tube frame of the present invention, a single-layer structure having a plurality of layers, not limited to two layers, may be stacked, but in that case, the single-layer structure standing on the innermost side A slab as a main frame can be provided inside. When such a slab is provided, the end portion of the slab can be used as a structural member in place of the beam on the upper side or the lower side of the hexagonal structure unit in the single-layer structure erected on the innermost side. Thereby, the number of beams can be reduced.

図2Bは、図1に示したチューブ架構1の外側の層である単層構造体Aの構成を示す図である。なお、単層構造体Bについても同様の構成である。図2B(a)は単層構造体Aの部分拡大正面図であり、図2B(b)は図2B(a)の部分に対応する単層構造体Aの平面図である。   FIG. 2B is a diagram illustrating a configuration of a single-layer structure A that is an outer layer of the tube frame 1 illustrated in FIG. 1. The single-layer structure B has the same configuration. FIG. 2B (a) is a partially enlarged front view of the single-layer structure A, and FIG. 2B (b) is a plan view of the single-layer structure A corresponding to the part of FIG. 2B (a).

なお、本明細書に添付の図面における平面図は、本発明によるチューブ架構の基本形態を上方から見た平面図である(この視点から見ることを、以下、「平面視」と称する)。補足すると、例えば、チューブ架構1を実際の建築物に適用する場合、通常、上端においては端部処理のための特別な梁等の部材を配置することになるが、このような上端特有の構造を含まない場合のチューブ架構における平面図の意味である。以下に示す他の平面図についても同様である。   In addition, the plan view in the drawings attached to the present specification is a plan view of the basic form of the tube frame according to the present invention as viewed from above (referring to this viewpoint as hereinafter referred to as “plan view”). Supplementally, for example, when the tube frame 1 is applied to an actual building, a member such as a special beam for end processing is usually arranged at the upper end. It is the meaning of the top view in the tube frame when not including. The same applies to the other plan views shown below.

単層構造体Aは、図2Aに示した通り、六角形構造ユニットをハニカム状に剛接合させて形成されている。図2B(a)に部分的に示すように、このハニカム構造では、鉛直方向Gに沿って結合された複数の六角形構造ユニットの列10A1(第1列)と、第1列の右隣に位置して同じく鉛直方向Gに沿って結合された複数の六角形構造ユニットの列10A2(第2列)と、さらに第2列の右隣に位置して同じく鉛直方向Gに沿って結合された複数の六角形構造ユニットの列10A3(第3列)とが並んでいる。第1列10A1と第2列10A2とは、六角形構造ユニットの高さhの2分の1の長さだけ互い違いにずれた位置にあり、第2列10A2と第3列10A3も同様である。第1列10A1と第3列10A3とは同じ高さに位置する。従って、ハニカム構造では、チューブの周方向に沿って第1列10A1と第2列10A2とが交互に配置された形態となっている。   As shown in FIG. 2A, the single-layer structure A is formed by rigidly bonding hexagonal structure units in a honeycomb shape. As shown in part in FIG. 2B (a), in this honeycomb structure, a plurality of hexagonal structure unit rows 10A1 (first row) joined along the vertical direction G and right next to the first row. A plurality of hexagonal structural unit rows 10A2 (second row) that are also located along the vertical direction G, and are also located along the right side of the second row and also coupled along the vertical direction G. A plurality of hexagonal structural unit rows 10A3 (third row) are arranged. The first row 10A1 and the second row 10A2 are alternately shifted by the length of half the height h of the hexagonal structural unit, and the same applies to the second row 10A2 and the third row 10A3. . The first row 10A1 and the third row 10A3 are located at the same height. Therefore, in the honeycomb structure, the first row 10A1 and the second row 10A2 are alternately arranged along the circumferential direction of the tube.

図2B(a)の正面図に示すように、各六角形構造ユニットは平面的には左右対称形状であるが正六角形である必要はない。右側2辺については、それぞれ鉛直方向Gに対して互いに逆向きに傾斜した2本の斜柱である右下辺15Aと右上辺16Aを連結配置している。右下辺15Aは鉛直方向Gに対して角度αだけ傾斜しており、右上辺16Aは鉛直方向Gに対して逆向きに角度αだけ傾斜している。そして2本の斜柱の連結部は六角形構造ユニットの外方に突出している。
左側2辺を構成する左下辺13Aと左上辺14Aについても、右側2辺と対称的に傾斜した連結された2本の斜柱である。
As shown in the front view of FIG. 2B (a), each hexagonal structural unit has a bilaterally symmetrical shape in plan, but does not have to be a regular hexagon. For the two right sides, a lower right side 15A and an upper right side 16A, which are two oblique columns inclined in opposite directions with respect to the vertical direction G, are connected to each other. The lower right side 15A is inclined with respect to the vertical direction G by an angle α, and the upper right side 16A is inclined with respect to the vertical direction G in the opposite direction by an angle α. The connecting portion of the two oblique columns protrudes outward from the hexagonal structure unit.
The left lower side 13A and the upper left side 14A constituting the two left sides are also two connected oblique columns inclined symmetrically with the two right sides.

実際には、図2B(b)の平面図に示すように、本発明における単層構造体Aの各六角形構造ユニットは、平坦な形状ではない。平面視において、例えば六角形構造ユニット10A2については、左上辺14A(左下辺13Aと重畳)の斜柱は、上辺12Aおよび下辺11Aの梁を含む面に対して角度β1を以て設けられている。一方、右上辺16A(右下辺15Aと重畳)の斜柱は、上辺12Aおよび下辺11Aの梁を含む面に対して角度βを以て設けられている。この場合、左側斜柱と右側斜柱とは、上下の梁を含む面に対して互いに反対側に位置する。従って、平面視において、六角形構造ユニットの列10A2は、図の紙面方向の左上から右下へ下がるように屈曲している。同様に、左隣の六角形構造ユニットの列10A1もまた、左上から右下へ下がるように屈曲している。それに対し、右隣の六角形構造ユニットの列10A3については、図の紙面方向の左下から右上へ上がるように屈曲している。 Actually, as shown in the plan view of FIG. 2B (b), each hexagonal structural unit of the single-layer structure A in the present invention is not flat. In plan view, for example, for the hexagonal structural unit 10A2, the oblique column of the upper left side 14A (superimposed on the lower left side 13A) is provided at an angle β1 with respect to the plane including the beams of the upper side 12A and the lower side 11A. On the other hand, oblique columns of right upper side 16A (overlapped with the right lower side 15A) is provided at an angle beta 2 with respect to a plane including the beams of the upper side 12A and lower side 11A. In this case, the left oblique column and the right oblique column are positioned on opposite sides of the plane including the upper and lower beams. Therefore, in a plan view, the hexagonal structural unit row 10A2 is bent so as to drop from the upper left to the lower right in the paper direction of the drawing. Similarly, the column 10A1 of the hexagonal structural unit adjacent to the left is also bent so as to descend from the upper left to the lower right. On the other hand, the column 10A3 of the right hexagonal structural unit is bent so as to rise from the lower left to the upper right in the paper direction of the drawing.

1つの六角形構造ユニットにおいて、平面視における左側斜柱と右側斜柱の各々が、上下の梁を含む面に対して互いに反対側に位置するように屈曲していてもよく、あるいは同じ側に位置するように屈曲していてもよい。また、左側斜柱と右側斜柱の各々が上下の梁を含む面に対してなす角度β1と角度β2の大きさが、互いに異なっていてもよい。   In one hexagonal structural unit, each of the left oblique column and the right oblique column in plan view may be bent so as to be opposite to each other with respect to the plane including the upper and lower beams, or on the same side. You may bend so that it may be located. Further, the angles β1 and β2 formed by the left oblique column and the right oblique column with respect to the plane including the upper and lower beams may be different from each other.

ただし、図2B(b)に示すように、平面視においては、鉛直方向に連結され同じ列に含まれる全ての六角形構造ユニットは、互いにずれることなく共通の平面形状を有している。なお、異なる列(例えば、第2列と第3列)の六角形構造ユニットについては、異なる平面形状であってもよい。   However, as shown in FIG. 2B (b), in a plan view, all the hexagonal structural units connected in the vertical direction and included in the same row have a common planar shape without shifting from each other. Note that the hexagonal structural units in different rows (for example, the second row and the third row) may have different planar shapes.

このように左側斜柱と右側斜柱の各々が上下の梁を含む面に対して所定の角度を以て設けられた六角形構造ユニットを、所定の配置で連結することにより、特定の断面形状をもつチューブ架構1を形成することができる。従って、個々の六角形構造ユニットの屈曲形状および配置の設計は、所望するチューブ架構1の断面形状によっても決定されることになる。   In this way, each of the left oblique column and the right oblique column has a specific sectional shape by connecting the hexagonal structural units provided at a predetermined angle with respect to the plane including the upper and lower beams in a predetermined arrangement. The tube frame 1 can be formed. Therefore, the bending shape and arrangement design of the individual hexagonal structural units are also determined by the desired cross-sectional shape of the tube frame 1.

図2C(a)は、図1に示したチューブ架構1の部分拡大平面図である。2層の単層構造体AおよびBと、これらを連結する層間連結梁Lとから形成されるメインフレームの一部が示されている。単層構造体Aでは六角形構造ユニットの列10A1〜10A4の部分が、単層構造体Bでは六角形構造ユニットの列10B1〜10B4の部分が示されている。単層構造体同士の層間距離dは、基本的にチューブ架構1全体においてほぼ一定に保持されている。   FIG. 2C (a) is a partially enlarged plan view of the tube frame 1 shown in FIG. A part of a main frame formed by two-layered single-layer structures A and B and an interlayer connecting beam L connecting them is shown. In the single-layer structure A, the portion of the hexagonal structural unit row 10A1 to 10A4 is shown, and in the single-layer structure B, the portion of the hexagonal structural unit row 10B1 to 10B4 is shown. The interlayer distance d between the single-layer structures is basically kept substantially constant over the entire tube frame 1.

図2C(a)に示すように、本発明におけるチューブ架構のメインフレームの特徴の1つは、平面視において、第2の六角形構造ユニット21、22、23..が形成されていることである。さらに、これら第2の六角形構造ユニット21、22、23..もまた、隣接する第2の六角形構造ユニットと辺を共有してハニカム状に剛接合されている。これにより、チューブ架構1は、略水平方向に延在する第2のハニカム構造を有することになる。   As shown in FIG. 2C (a), one of the features of the main frame of the tube frame in the present invention is that the second hexagonal structural units 21, 22, 23. . Is formed. Further, these second hexagonal structural units 21, 22, 23. . Also, the second hexagonal structural unit adjacent to each other shares a side and is rigidly joined in a honeycomb shape. Thereby, the tube frame 1 has the 2nd honeycomb structure extended in a substantially horizontal direction.

図2C(b)は、図2C(a)に示した第2の六角形構造ユニット21および22の部分のみを模式的に示した説明図である。
例えば、第2の六角形構造ユニット21を構成する6辺の構造部材は、単層構造体Aの第1列10A1および第2列10A2並びに単層構造体Bの第1列10B1および第2列10B2のいずれかにおける梁と、斜柱と、層間連結梁Lとにより形成されている。具体的には次の通りである。
<第2の六角形構造ユニット21の各辺の構造部材>
・左上辺:層間連結梁L
・左下辺:単層構造体Aの第1列10A1の梁11A1、12A1
・上辺:単層構造体Bの第1列10B1の斜柱15B1、16B1および第2列10B2の斜柱13B2、14B2
・下辺:単層構造体Aの第1列10A1の斜柱15A1、16A1および第2列10A2の斜柱13A2、14A2
・右上辺:単層構造体Bの第2列の梁11B2、12B2
・右下片:層間連結梁L
FIG. 2C (b) is an explanatory view schematically showing only the portions of the second hexagonal structural units 21 and 22 shown in FIG. 2C (a).
For example, the six-side structural members constituting the second hexagonal structural unit 21 are the first row 10A1 and the second row 10A2 of the single-layer structure A and the first row 10B1 and the second row of the single-layer structure B. 10B2 is formed by the beam, the oblique column, and the interlayer connection beam L. Specifically, it is as follows.
<Structural members on each side of second hexagonal structural unit 21>
-Upper left side: Interlayer connection beam L
Lower left side: beams 11A1 and 12A1 in the first row 10A1 of the single-layer structure A
Upper side: oblique columns 15B1 and 16B1 in the first row 10B1 of the single-layer structure B and oblique columns 13B2 and 14B2 in the second row 10B2
Lower side: the oblique columns 15A1 and 16A1 in the first row 10A1 and the oblique columns 13A2 and 14A2 in the second row 10A2 of the single-layer structure A
Upper right side: Beams 11B2 and 12B2 in the second row of the single-layer structure B
-Lower right piece: Interlayer connection beam L

また例えば、その右隣の第2の六角形構造ユニット22を構成する6辺の構造部材は、単層構造体Aの第2列10A2および第3列10A3並びに単層構造体Bの第2列10B2および第3列10B3のいずれかにおける梁と、斜柱と、層間連結梁Lとにより形成されている。具体的には次の通りである。
<第2の六角形構造ユニット22の各辺の構造部材>
・左上辺:層間連結梁L
・左下辺:単層構造体Aの第2列10A2の梁11A2、12A2
・上辺:単層構造体Bの第2列10B2の斜柱15B2、16B2および第3列10B3の斜柱13B3、14B3
・下辺:単層構造体Aの第2列10A2の斜柱15A2、16A2および第3列10A3の斜柱13A3、14A3
・右上辺:層間連結梁L
・右下片:単層構造体Bの第3列の梁11B3、12B3
Further, for example, the six side structural members constituting the second hexagonal structural unit 22 adjacent to the right are the second row 10A2 and the third row 10A3 of the single-layer structure A and the second row of the single-layer structure B. 10B2 and the third row 10B3 are formed by the beam, the oblique column, and the interlayer connection beam L. Specifically, it is as follows.
<Structural members on each side of second hexagonal structural unit 22>
-Upper left side: Interlayer connection beam L
Lower left side: beams 11A2 and 12A2 in the second row 10A2 of the single-layer structure A
Upper side: oblique columns 15B2 and 16B2 in the second row 10B2 of the single-layer structure B and oblique columns 13B3 and 14B3 in the third row 10B3
Lower side: oblique columns 15A2 and 16A2 in the second row 10A2 of the single-layer structure A and oblique columns 13A3 and 14A3 in the third row 10A3
・ Upper right side: Interlayer connection beam L
Lower right piece: beams 11B3 and 12B3 in the third row of the single-layer structure B

図2C(b)に示すように、平面視における第2の六角形構造ユニットにおいて、少なくとも、斜柱により構成される対向する2辺については、互いに平行でありかつ同じ長さである。   As shown in FIG. 2C (b), in the second hexagonal structural unit in plan view, at least two opposing sides constituted by the oblique columns are parallel to each other and have the same length.

図2C(c)は、図2C(b)の説明図から、特に、対向する一対の梁と層間連結梁Lで構成される部分を抽出した図である。このように層間連結梁Lは、互いに対向する2つの六角形構造ユニットにおける上辺の梁同士を対辺とする四角形の対角線上、並びに、下辺の梁同士を対辺とする四角形の対角線上に配置されている。交差する一対の対角線に長さの違いがある場合は、短い方の対角線上に配置されることが好適である。言い換えるならば、この部分は、特徴的なイタリック体N字形状となっている。なお、チューブ架構1の曲線部分においては、このイタリック体N字形状が反転した形状となる箇所もある。例えば、図2C(a)では、左側の2つのイタリック体N字形状部分と、右側の2つのイタリック体N字形状部分とが互いに反転した形状となっている。   FIG. 2C (c) is a diagram obtained by extracting a part composed of a pair of opposed beams and an interlayer connection beam L from the explanatory diagram of FIG. 2C (b). In this way, the interlayer connection beams L are arranged on the diagonal of the quadrangle with the upper beams of the two hexagonal structural units facing each other as the opposite sides, and on the diagonal of the quadrangle with the lower beams as the opposite sides. Yes. When there is a difference in length between a pair of diagonal lines that intersect, it is preferable that the diagonal lines are arranged on the shorter diagonal line. In other words, this portion has a characteristic italic N-shape. In addition, in the curved part of the tube frame 1, there are also places where the italic N-shaped shape is inverted. For example, in FIG. 2C (a), the left two italic N-shaped parts and the right two italic N-shaped parts are inverted from each other.

図2C(b)および図2C(c)に示すように、チューブ架構の平面視における第2のハニカム構造は、斜柱により構成される対向する平行な2辺と、梁および層間連結梁Lにより構成されるイタリック体N字形状部分とを交互に連結した形状ともいうこともできる。   As shown in FIG. 2C (b) and FIG. 2C (c), the second honeycomb structure in the plan view of the tube frame is composed of two parallel sides formed by oblique columns, a beam and an interlayer connection beam L. It can also be referred to as a shape in which the italic N-shaped portions that are configured are connected alternately.

なお、本発明のチューブ架構の基本形態では、2層に限らずそれ以上の複数層の単層構造体を重層させてもよいが、その場合も同様に、平面視において隣り合う2層の単層構造体のいずれかにおける上辺または下辺である梁と、左側2辺または右側2辺である斜柱と、2層間における層間連結梁とにより第2の六角形構造ユニットが形成されるとともに、互いに隣接する第2の六角形構造ユニット同士が辺を共有して剛接合されることにより第2のハニカム構造を形成する。   In the basic form of the tube frame of the present invention, not only two layers but also a plurality of single-layer structures may be stacked, but in this case as well, two adjacent single layers in a plan view are similarly applied. A second hexagonal structural unit is formed by a beam that is an upper side or a lower side in any one of the layer structures, an oblique column that is two left sides or two right sides, and an interlayer connecting beam between two layers, and Adjacent second hexagonal structural units share a side and are rigidly joined to form a second honeycomb structure.

平面視における第2の六角形構造ユニットは、後述する図3A〜図3Dに示すように必ずしも左右対称形状ではなく、また、対向する梁同士が同じ長さでない場合もある。さらに、一部の頂点が凹となる場合もあり得る。これは、個々の第2の六角形構造ユニットの形状が、チューブ架構1の断面形状の設計に依存するためである。しかしながら、少なくとも、斜柱により構成される対向する2辺同士は平行かつ同じ長さで配置される。   The second hexagonal structural unit in plan view does not necessarily have a bilaterally symmetric shape as shown in FIGS. 3A to 3D described later, and the opposing beams may not be the same length. Furthermore, some vertices may be concave. This is because the shape of each second hexagonal structural unit depends on the design of the cross-sectional shape of the tube frame 1. However, at least two opposing sides constituted by oblique columns are arranged in parallel and with the same length.

第2の六角形構造ユニットもまた、側面から見れば平坦な形状ではない。斜柱を辺の要素として含むために鉛直方向において高低がある。   The second hexagonal structural unit is also not flat when viewed from the side. In order to include the oblique column as an element of the side, there is a height in the vertical direction.

図2Dは、図1に示したチューブ架構1の全体平面図である。図示のチューブ架構1は断面形状が略四角形である。従って、平面視における第2の六角形構造ユニット21、22..による第2のハニカム構造が、略四角形の各辺上にそれぞれ形成されている。なお、4箇所の隅部Xについては特別な構造が設けられている。これについては後に図6で説明する。   2D is an overall plan view of the tube frame 1 shown in FIG. The illustrated tube frame 1 has a substantially square cross-sectional shape. Therefore, the second hexagonal structural units 21, 22. . Are formed on each side of a substantially square shape. A special structure is provided for the four corners X. This will be described later with reference to FIG.

なお、平面視における第2のハニカム構造は、側面から見れば、チューブ架構1の全体に複数の第2のハニカム構造の層が存在する多重構成となっている。一方、単層構造体の周面を形成する上述の第1のハニカム構造もまた複数の単層構造体が重層されることで多重構成となっている。従って、チューブ架構1は、第1のハニカム構造と、平面視における第2のハニカム構造とにより三次元的な立体的ハニカム構造を有していることになる。 Note that the second honeycomb structure in plan view has a multiple structure in which a plurality of layers of the second honeycomb structure exist in the entire tube frame 1 as viewed from the side . On the other hand, the above-described first honeycomb structure forming the peripheral surface of the single-layer structure also has a multi-layered structure in which a plurality of single-layer structures are stacked. Therefore, the tube frame 1 has a three-dimensional three-dimensional honeycomb structure by the first honeycomb structure and the second honeycomb structure in plan view.

図3A〜図3Cは、単層構造体における六角形構造ユニットの種々の連結形態の実施例、並びに2層の単層構造体を重層させたメインフレームにおける種々の連結形態の実施例をそれぞれ示す、部分平面図である。   3A to 3C respectively show examples of various connection forms of hexagonal structural units in a single-layer structure, and examples of various connection forms in a main frame in which two layers of single-layer structures are stacked. FIG.

図3A(a)は、単層構造体Aの一実施例を部分的に示しており、第1列10A1〜第4列10A4までの六角形構造ユニットの列が含まれている。各々の六角形構造ユニットの列は、梁を含む面に対して両側の各斜柱が反対側に位置するように配置されている。さらに、六角形構造ユニットの列同士は、屈曲の向きが同じになるように連結され、その結果、全体的に図の紙面の左上から右下へ直線的に移行している。図3A(b)は、図3A(a)の単層構造体Aと同じ配置構成をもつ単層構造体Bとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す。この場合、梁と層間連結梁Lとで構成されるイタリック体N字形状部分は全て同じ向きとなっている。この構成は、チューブ架構の断面形状における直線部分に適用可能である。   FIG. 3A (a) partially shows an example of a single-layer structure A, which includes rows of hexagonal structural units from the first row 10A1 to the fourth row 10A4. The rows of the hexagonal structural units are arranged so that the oblique columns on both sides are located on the opposite side with respect to the plane including the beam. Further, the rows of hexagonal structural units are connected so that the bending directions are the same, and as a result, the entire unit moves linearly from the upper left to the lower right of the drawing. FIG. 3A (b) shows a part of a main frame formed by stacking a single layer structure B having the same arrangement configuration as the single layer structure A of FIG. 3A (a). In this case, the italic N-shaped portions composed of the beams and the interlayer connection beams L are all in the same direction. This configuration can be applied to a straight portion in the cross-sectional shape of the tube frame.

図3B(a)は、単層構造体Aの別の実施例を部分的に示しており、第1列10A1〜第4列10A4までの六角形構造ユニットの列が含まれている。各々の六角形構造ユニットの列は、梁を含む面に対して両側の各斜柱が反対側に位置するように配置されている。上記の図3Aの例と異なる点は、六角形構造ユニットの列同士が、屈曲の向きを交互に反転するように連結されている点である。従って、全体的に図の紙面の上下方向に蛇行する形状となっている。図3B(b)は、図3B(a)の単層構造体Aと同じ配置構成をもつ単層構造体Bとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す。この場合、梁と層間連結梁Lとで構成されるイタリック体N字形状部分は、交互に反転した向きとなっている。この構成は、チューブ架構の断面形状における蛇行形状を含む直線部分に適用可能である。   FIG. 3B (a) partially shows another embodiment of the single-layer structure A, which includes rows of hexagonal structural units from the first row 10A1 to the fourth row 10A4. The rows of the hexagonal structural units are arranged so that the oblique columns on both sides are located on the opposite side with respect to the plane including the beam. The difference from the example of FIG. 3A described above is that the rows of hexagonal structural units are connected so as to alternately reverse the direction of bending. Therefore, it has a shape that meanders in the vertical direction of the drawing. FIG. 3B (b) shows a part of a main frame formed by stacking a single layer structure B having the same arrangement configuration as the single layer structure A of FIG. 3B (a). In this case, the italic N-shaped portions composed of the beams and the interlayer connecting beams L are alternately inverted. This configuration can be applied to a straight portion including a meandering shape in the cross-sectional shape of the tube frame.

図3C(a)は、単層構造体Aのさらに別の実施例を部分的に示しており、第1列10A1〜第3列10A3までの六角形構造ユニットの列が含まれている。上記の図3Aおよび図3Bの例と異なり、各々の六角形構造ユニットの列は、梁を含む面に対して両側の各斜柱が同じ側に位置するように配置されている。従って、全体的に曲線を描く形状となる。図3C(b)は、図3C(a)の単層構造体Aとほぼ同じ配置構成をもつ単層構造体Bとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す。この場合、全体として曲線を描くため、内側の単層構造体Bの梁は、外側の単層構造体Aの梁より短く設けられている。この構成は、チューブ架構の断面形状における曲線部分に適用可能である。   FIG. 3C (a) partially shows yet another embodiment of the single-layer structure A, which includes rows of hexagonal structural units from the first row 10A1 to the third row 10A3. Unlike the example of FIG. 3A and FIG. 3B described above, the rows of the hexagonal structural units are arranged so that the oblique columns on both sides are located on the same side with respect to the plane including the beam. Therefore, it becomes the shape which draws a curve as a whole. FIG. 3C (b) shows a part of a main frame formed by stacking a single layer structure B having substantially the same arrangement configuration as the single layer structure A of FIG. 3C (a). In this case, in order to draw a curve as a whole, the beam of the inner single-layer structure B is shorter than the beam of the outer single-layer structure A. This configuration can be applied to a curved portion in the cross-sectional shape of the tube frame.

図3Dは、略円形の断面形状をもつチューブ架構1の一実施例の平面図である。略円形の全周にわたって一様に、平面視における第2の六角形構造ユニット21、22..による第2のハニカム構造が形成されている。   FIG. 3D is a plan view of an embodiment of the tube frame 1 having a substantially circular cross-sectional shape. The second hexagonal structural units 21, 22.. . A second honeycomb structure is formed.

以上のように、本発明のチューブ架構1は、各単層構造体を構成する第1のハニカム構造と、平面視における第2のハニカム構造とにより形成される立体的ハニカム構造を有する。このような幾何学形状は、いかなる角度からの外力負荷に対しても斜柱や梁の軸力にベクトル変換されやすい形状である。加えて、立体的ハニカム構造をもつチューブ架構1は、外力負荷を架構全体に連続的に伝達しやすい幾何学形状でもあるので、その過程で次々に軸力に変換して外力負荷を散逸的に分散することができる。従って、曲げモーメントによる応力を軽減できる。これは、本発明による単層構造体を複数重層させた立体的ハニカム構造においては、一層の単層構造体のみの二次元的なハニカム構造の場合に比べて、さらに多様な軸方向を有するさらに多数の斜柱および梁が全体的にバランスよく配置されていることによる。   As described above, the tube frame 1 of the present invention has a three-dimensional honeycomb structure formed by the first honeycomb structure constituting each single-layer structure and the second honeycomb structure in plan view. Such a geometric shape is a shape that is easily vector-converted into an axial force of a slanted column or a beam for an external force load from any angle. In addition, the tube frame 1 having a three-dimensional honeycomb structure has a geometrical shape that allows the external force load to be continuously transmitted to the entire frame, so that the external force load is dissipated by converting it into an axial force one after another in the process. Can be dispersed. Therefore, the stress due to the bending moment can be reduced. This is because the three-dimensional honeycomb structure in which a plurality of single-layer structures according to the present invention are stacked has more various axial directions than the two-dimensional honeycomb structure having only a single-layer structure. This is because a large number of oblique columns and beams are arranged in a well-balanced manner.

図4は、本発明による立体チューブ建築構造体の一実施例を示す外観斜視図である。チューブ架構1は、図1に示したものと同じ構成である。図4の建築構造体では、チューブ架構1の内部に複数のスラブ31a、31bを設けている。この実施例では、スラブ31a、31bの各々が、内側の単層構造体Bの内部全体に水平に延在している。複数のスラブ31aは、第1列10B1に含まれる六角形構造ユニットの下辺と上辺の梁11B1と12B1に対してそれぞれ接合されている。複数のスラブ31bは、隣接する第2列10B2に含まれる六角形構造ユニットの下辺と上辺の梁11B2と12B2に対してそれぞれ接合されている。従って、隣り合うスラブ31aとスラブ31bの間隔は、六角形構造ユニットの高さhの2分の1である。このスラブ31aとスラブ31bの間隔が建築物の2階層分であるとすると、サブフレームを用いて2階層に区画することにより、1つの六角形構造ユニットの高さhのなかに4階層を設けることができる。   FIG. 4 is an external perspective view showing an embodiment of the three-dimensional tube building structure according to the present invention. The tube frame 1 has the same configuration as that shown in FIG. In the building structure of FIG. 4, a plurality of slabs 31 a and 31 b are provided inside the tube frame 1. In this embodiment, each of the slabs 31a, 31b extends horizontally throughout the inside of the inner single-layer structure B. The plurality of slabs 31a are respectively joined to the beams 11B1 and 12B1 on the lower side and the upper side of the hexagonal structural unit included in the first row 10B1. The plurality of slabs 31b are respectively joined to the beams 11B2 and 12B2 on the lower side and the upper side of the hexagonal structural unit included in the adjacent second row 10B2. Therefore, the interval between adjacent slabs 31a and slabs 31b is one half of the height h of the hexagonal structural unit. If the interval between the slab 31a and the slab 31b is two levels of the building, four levels are provided in the height h of one hexagonal structure unit by subdividing into two levels using subframes. be able to.

なお、メインフレームであるスラブ31aおよび/またはスラブ31bの端部は、単層構造体Bの六角形構造ユニットの梁11B1、12B1等の役割を果たすことができ、その場合、これらの梁を省略できる。   Note that the ends of the slab 31a and / or slab 31b, which are main frames, can serve as the beams 11B1, 12B1, etc. of the hexagonal structural unit of the single-layer structure B, and in this case, these beams are omitted. it can.

また、スラブ31aおよび/または31bの端部は、単層構造体Bの梁のない箇所(すなわち1つの六角形構造ユニットを水平方向に2分割する中央線上)においては、単層構造体Bを超えて単層構造体Aとの層間空間にせり出してもよく、さらに単層構造体Aを超えて外部にせり出してもよい。   In addition, the end portion of the slab 31a and / or 31b has a single-layer structure B at a place where there is no beam of the single-layer structure B (that is, on the center line that divides one hexagonal structure unit into two in the horizontal direction). It may protrude to the interlayer space with the single layer structure A, and may protrude beyond the single layer structure A to the outside.

図5は、本発明による立体チューブ建築構造体の別の実施例を示す外観斜視図である。図5の実施例は、図4のものとほぼ共通しており、隣り合うスラブ31aと31bが六角形構造ユニットの高さhの2分の1の間隔で設けられているが、スラブ31a、31bの各々が、内側の単層構造体Bの内部において部分的に設けられている点が相違する。この場合、各スラブ31a、31bの面積は構造力学上許容できるように設定する。   FIG. 5 is an external perspective view showing another embodiment of the three-dimensional tube building structure according to the present invention. The embodiment of FIG. 5 is substantially the same as that of FIG. 4, and adjacent slabs 31 a and 31 b are provided at an interval of half the height h of the hexagonal structural unit. The difference is that each of 31b is partially provided inside the inner single-layer structure B. In this case, the area of each slab 31a, 31b is set so as to be acceptable in terms of structural mechanics.

なお、図示しないが、図4および図5のようにメインフレームとしてのスラブを設ける場合、六角形構造ユニットの高さh毎に設けてもよい。また、1つの六角形構造ユニットの高さhは、多様に設定することができ、建築物の4階層分としてもよく、あるいは2階層分としてもよい。従って、本発明の立体的ハニカム構造をもつチューブ架構は、スラブの平面内での配置やスラブ間隔、階層の設定等において、自由度が高い。   Although not shown, when a slab as a main frame is provided as shown in FIGS. 4 and 5, it may be provided for each height h of the hexagonal structure unit. Moreover, the height h of one hexagonal structure unit can be variously set, and may be for four levels of buildings or for two levels. Therefore, the tube frame having the three-dimensional honeycomb structure of the present invention has a high degree of freedom in the arrangement of the slabs in the plane, the slab interval, the setting of the hierarchy, and the like.

1つの六角形構造ユニットの高さhを4階層分とした場合、2階層毎に梁が交互に存在するため、メインフレームが2階層または4階層の空間を形成することになる。従って、1階層毎のサブフレームは、建築物全体の耐震性と耐風圧性を負担する必要がなく、接合や分離の適宜の設定が可能であり、平面および立体的な空間の自由度が大きい。   When the height h of one hexagonal structure unit is set to four layers, the main frame forms a space of two layers or four layers because beams exist alternately every two layers. Therefore, the subframes for each level do not need to bear the earthquake resistance and wind pressure resistance of the entire building, can be appropriately set for joining and separation, and have a large degree of freedom in plane and three-dimensional space.

また、本発明のチューブ架構の全ての構造部材は、線状部材であるため、開口を設けやすい。   Moreover, since all the structural members of the tube frame of the present invention are linear members, it is easy to provide openings.

本発明のチューブ架構は、複数の単層構造体を重層させた極めて強固な構造であるので、内部にメインフレームとしてのスラブがなくとも十分に建築構造体全体を支持することができる。従って、内部のエレベータ、階段、パイプスペース、吹き抜け等の設置にも大きな自由度がある。   Since the tube frame of the present invention has a very strong structure in which a plurality of single-layer structures are stacked, the entire building structure can be sufficiently supported without a slab as a main frame inside. Therefore, there is a great degree of freedom in the installation of internal elevators, stairs, pipe spaces, atriums, and the like.

ハニカム構造は、基本的に同サイズの六角形構造ユニットの繰り返しであるため、全ての柱と梁の大きさおよび形状を数種類程度に統一することが可能である。従って、施工性の向上と短工期化、コスト低減を図ることができる。   Since the honeycomb structure is basically a repetition of hexagonal structure units of the same size, it is possible to unify the sizes and shapes of all the columns and beams into several types. Therefore, it is possible to improve the workability, shorten the construction period, and reduce the cost.

また、六角形構造ユニットを形成するための所定形状の構造単位をユニット化してプレキャストコンクリートとしてプレストレストコンクリート構造や鉄骨造とすることによっても、施工性の向上と短工期化、コスト低減を図ることができる。   In addition, it is possible to improve the workability, shorten the construction period, and reduce costs by unitizing structural units of a predetermined shape to form hexagonal structural units into precast concrete as a prestressed concrete structure or steel structure. it can.

以下、本発明のチューブ架構の隅部の形態およびその他の変形形態について説明する。   Hereinafter, the form of the corner of the tube frame of the present invention and other modifications are explained.

図6(a)は、図2Dの平面図に示した略四角形の断面形状をもつチューブ架構1おける隅部Xの構造を示す部分斜視部である。図6(b)は、同じく部分平面図である。最外層の単層構造体Aの隅部には、両隣の各面(略平面と想定する)に対して等角度(図示の例では45度)をなすように六角形構造ユニット40Aが配置される。六角形構造ユニット40aは、鉛直方向に複数連結されることにより隅部における一列を構成している。六角形構造ユニット40aの6つの辺は、下辺41および上辺42の梁と、左下辺43と左上辺44の左側斜柱と、右下辺45と右上辺46の右側斜柱とから形成される。   FIG. 6A is a partial perspective view showing the structure of the corner X in the tube frame 1 having a substantially square cross-sectional shape shown in the plan view of FIG. 2D. FIG. 6B is a partial plan view. At the corner of the outermost single-layer structure A, a hexagonal structure unit 40A is arranged so as to form an equal angle (45 degrees in the illustrated example) with respect to the adjacent surfaces (assumed to be substantially flat). The A plurality of hexagonal structural units 40a are connected in the vertical direction to form a row at the corner. The six sides of the hexagonal structure unit 40 a are formed by beams of the lower side 41 and the upper side 42, a left oblique column of the lower left side 43 and the upper left side 44, and a right oblique column of the lower right side 45 and the upper right side 46.

一方、内側の単層構造体Bの隅部は、両隣の各面(略平面と想定する)における最端部にそれぞれ位置する2つの六角形構造ユニット同士が、2本の斜柱の連結部51、52において接合されている。従って、単層構造体Bの隅部には、4本の斜柱13B、14B、15Bおよび16Bによる菱形が形成される。   On the other hand, the corner portion of the inner single-layer structure B is formed by connecting two hexagonal prisms between two hexagonal structural units located at the extreme ends of both adjacent surfaces (assumed to be substantially flat). 51 and 52 are joined. Accordingly, a rhombus formed by the four oblique columns 13B, 14B, 15B, and 16B is formed at the corner of the single-layer structure B.

さらに、単層構造体Aにおける梁41の両端部と、単層構造体Bの隅部の連結部51とが層間連結梁47a、48aでそれぞれ連結されている。同様に、単層構造体Aにおける梁42の両端部と、単層構造体Bの隅部の連結部52とが層間連結梁47b、48bでそれぞれ連結されている。図6(b)の平面図に示すように、平面視において、最外層の単層構造体Aの隅部の梁41(または42)の両端から延びる層間連結梁47aと48a(または47bと48b)は、内側の単層構造体Bの連結部51(または52)を頂点とする二等辺三角形の等しい2辺を形成している。   Furthermore, both end portions of the beam 41 in the single-layer structure A and the connecting portion 51 at the corner of the single-layer structure B are connected by interlayer connection beams 47a and 48a, respectively. Similarly, both end portions of the beam 42 in the single-layer structure A and the connecting portion 52 at the corner of the single-layer structure B are connected by interlayer connection beams 47b and 48b, respectively. 6B, interlayer connection beams 47a and 48a (or 47b and 48b) extending from both ends of the beam 41 (or 42) at the corner of the outermost single-layer structure A in the plan view. ) Form two equal sides of an isosceles triangle whose apex is the connecting portion 51 (or 52) of the inner single-layer structure B.

図6に示した隅部の構造は、隅部において層間連結梁がより密に配置されるとともに、外力負荷が軸力に変換されやすい三角形で配置されることになるため、応力の集中する隅部の強度向上を図ることができる。   In the corner structure shown in FIG. 6, the interlayer connecting beams are arranged more densely at the corners, and the triangular load is easily arranged to convert the external force load into the axial force. The strength of the part can be improved.

図7は、本発明のチューブ架構において単層構造体の層数の異なる部分を設ける形態についての説明図である。本発明のチューブ架構は、基本的には複数の単層構造体を重層させて形成されるが、例えば2層構造のみ、あるいは3層構造のみで形成する必要はなく、例えば2層構造の部分と3層構造の部分とが混在していてもよい。さらに本発明の効果を奏する限りにおいて単層構造体を一層のみ配置した部分を設けてもよい。   FIG. 7 is an explanatory diagram of a mode in which portions having different numbers of layers of a single-layer structure are provided in the tube frame of the present invention. The tube frame of the present invention is basically formed by stacking a plurality of single-layer structures, but it is not necessary to form only a two-layer structure or only a three-layer structure, for example, a part of a two-layer structure. And a portion having a three-layer structure may be mixed. Furthermore, as long as the effects of the present invention are exhibited, a portion where only a single-layer structure is disposed may be provided.

図7(a)は、単層構造体を一層のみ配置した部分(S層部分)と、2層配置した部分(A層およびB層からなる部分)との間の層数移行部の構造を示す部分斜視図である。図面左側が2層部分であり、右側がS層部分である。一例として、S層とA層とが見かけ上連続しており、A層の内側(図の紙面奥行き方向)に層間距離を空けてB層を設ける場合を示している。この場合、S層の最端部に位置する六角形構造ユニット(層数移行部)の梁12AのS層側の端部に対し、さらに別の梁Mを内側に向かって所定の角度で接合する。この所定の角度は、梁Mの先端と梁12Aの先端の間の距離dが、A層とB層との層間距離となるように設定する。そして、梁Mの先端からB層の六角形構造ユニットが連結される。   FIG. 7A shows the structure of the number-of-layers transition portion between the portion where only a single layer structure is arranged (S layer portion) and the portion where two layers are arranged (portion consisting of A layer and B layer). It is a fragmentary perspective view shown. The left side of the drawing is a two-layer part, and the right side is an S-layer part. As an example, the S layer and the A layer are apparently continuous, and the B layer is provided with an interlayer distance inside the A layer (in the depth direction in the drawing). In this case, another beam M is joined to the end of the S layer side of the beam 12A of the hexagonal structure unit (layer number transition portion) located at the end of the S layer at a predetermined angle toward the inside. To do. This predetermined angle is set so that the distance d between the tip of the beam M and the tip of the beam 12A is the interlayer distance between the A layer and the B layer. Then, a hexagonal structural unit of the B layer is connected from the tip of the beam M.

図7(b)は、単層構造体を一層のみ配置した部分(S層部分)と、3層配置した部分(A層、B層およびC層からなる部分)との間の層数移行部の構造を示す部分斜視図である。図面左側が3層部分であり、右側がS層部分である。一例として、S層とA層とが見かけ上連続しており、A層の内側に層間距離を空けてB層を、さらにB層の内側に層間距離を空けてC層を設ける場合を示している。この場合、S層の最端部に位置する六角形構造ユニット(層数移行部)の梁12AのS層側の端部に対し、さらに別の梁M1を内側に向かって所定の角度で接合する。この所定の角度は、梁M1の先端と梁12Aの先端の間の距離d1が、A層とB層との層間距離となるように設定する。そして、梁M1の先端からB層の六角形構造ユニットが連結される。さらに、B層の最端部に位置する梁12BのS層側の端部に対し、さらに別の梁M2を内側に向かって所定の角度で接合する。この所定の角度は、梁M2と梁12Bの先端の間の距離d2が、B層とC層との層間距離となるように設定する。そして、梁M2の先端からC層の六角形構造ユニットが連結される。   FIG. 7B shows a layer number transition portion between a portion in which only a single layer structure is disposed (S layer portion) and a portion in which three layers are disposed (portion composed of A layer, B layer and C layer). It is a fragmentary perspective view which shows the structure. The left side of the drawing is a three-layer part, and the right side is an S-layer part. As an example, the S layer and the A layer are apparently continuous, the B layer is provided with an interlayer distance inside the A layer, and the C layer is provided with an interlayer distance inside the B layer. Yes. In this case, another beam M1 is joined at a predetermined angle toward the inner side to the end of the beam 12A of the hexagonal structural unit (layer number transition portion) located at the end of the S layer on the S layer side. To do. This predetermined angle is set so that the distance d1 between the tip of the beam M1 and the tip of the beam 12A is the interlayer distance between the A layer and the B layer. Then, a hexagonal structural unit of the B layer is connected from the tip of the beam M1. Further, another beam M2 is joined to the end of the beam 12B located at the end of the B layer on the S layer side inward at a predetermined angle. This predetermined angle is set so that the distance d2 between the beam M2 and the tip of the beam 12B is the interlayer distance between the B layer and the C layer. And the hexagonal structure unit of C layer is connected from the front-end | tip of the beam M2.

図7に示した層数移行部の構造は一例であり、多様な変形形態が可能である。一般的には、応力集中する箇所では層数を多くし、負荷の軽い箇所では層数を少なくすればよい。これは、主としてチューブ架構の全体形状に依存する。   The structure of the layer number transition part shown in FIG. 7 is an example, and various modifications are possible. In general, the number of layers may be increased at locations where stress is concentrated, and the number of layers may be decreased at locations where the load is light. This mainly depends on the overall shape of the tube frame.

なお、本発明による立体チューブ建築構造体は、チューブ架構の全体が上記の第1のハニカム構造および第2のハニカム構造から形成される形態が基本であるが、本発明の主旨に沿う限りにおいて、また構造力学上許容される限りにおいて、チューブ架構の一部にこれらのハニカム構造以外の構造を組み込んだ場合も本発明の範疇に含まれるものとする。   In addition, the three-dimensional tube building structure according to the present invention is basically in a form in which the entire tube frame is formed from the first honeycomb structure and the second honeycomb structure, but as long as the gist of the present invention is met, In addition, as long as structural dynamics permits, the case where a structure other than the honeycomb structure is incorporated in a part of the tube frame is also included in the scope of the present invention.

本発明による立体チューブ建築構造体は、多様な建築材料により構築可能であり、木造、鉄骨造、鉄筋コンクリート(RC)造、鉄骨鉄筋コンクリート(SRC)造、コンクリート充填鋼管(CFT)造、プレストレストコンクリート(PC)造などとすることができる。   The three-dimensional tube building structure according to the present invention can be constructed by various building materials, such as wooden, steel, reinforced concrete (RC), steel reinforced concrete (SRC), concrete filled steel pipe (CFT), prestressed concrete (PC). ) And so on.

本発明の立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構の一実施例の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of one Example of the tube frame in the solid tube building structure of this invention. 図1のチューブ架構1の部分拡大図である。(a)はチューブ架構の下端近傍を含む部分を示し、(b)は単層構造体A、Bをそれぞれ構成する六角形構造ユニットのうち、互いに対向する一組の六角形構造ユニットを示している。It is the elements on larger scale of the tube frame 1 of FIG. (A) shows a portion including the vicinity of the lower end of the tube frame, (b) shows a set of hexagonal structural units facing each other among the hexagonal structural units constituting the single-layer structures A and B, respectively. Yes. 図1に示したチューブ架構の外側の層である単層構造体Aの構成を示す図である。(a)は単層構造体Aの部分拡大正面図であり、(b)は(a)の部分に対応する単層構造体Aの平面図である。It is a figure which shows the structure of the single layer structure A which is a layer of the outer side of the tube frame shown in FIG. (A) is the partial expanded front view of the single layer structure A, (b) is a top view of the single layer structure A corresponding to the part of (a). (a)は図1に示したチューブ架構の部分拡大平面図である。(b)は、(a)に示した第2の六角形構造ユニットの部分のみを模式的に示した説明図である。(c)は、(b)の説明図から、特に梁と層間連結梁Lで構成される部分を抽出した図である。(A) is the elements on larger scale of the tube frame shown in FIG. (B) is explanatory drawing which showed typically only the part of the 2nd hexagonal structure unit shown to (a). (C) is the figure which extracted the part especially comprised by the beam and the interlayer connection beam L from the explanatory drawing of (b). 図1に示したチューブ架構の全体平面図である。図示のチューブ架構1は断面形状が略四角形である。It is a whole top view of the tube frame shown in FIG. The illustrated tube frame 1 has a substantially square cross-sectional shape. (a)は、単層構造体Aの一実施例を部分的に示し、(b)は(a)の単層構造体Aと同じ配置構成をもつ単層構造体Bとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す図である。(A) is a partial illustration of an example of a single-layer structure A, and (b) is formed by layering a single-layer structure B having the same arrangement configuration as the single-layer structure A of (a). It is a figure which shows a part of main frame which was made. (a)は、単層構造体Aの一実施例を部分的に示し、(b)は(a)の単層構造体Aと同じ配置構成をもつ単層構造体Bとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す図である。(A) is a partial illustration of an example of a single-layer structure A, and (b) is formed by layering a single-layer structure B having the same arrangement configuration as the single-layer structure A of (a). It is a figure which shows a part of main frame which was made. (a)は、単層構造体Aの一実施例を部分的に示し、(b)は(a)の単層構造体Aと同じ配置構成をもつ単層構造体Bとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す図である。(A) is a partial illustration of an example of a single-layer structure A, and (b) is formed by layering a single-layer structure B having the same arrangement configuration as the single-layer structure A of (a). It is a figure which shows a part of main frame which was made. 略円形の断面形状をもつチューブ架構の一実施例の平面図である。It is a top view of one Example of the tube frame which has a substantially circular cross-sectional shape. 本発明による立体チューブ建築構造体の一実施例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows one Example of the solid tube building structure by this invention. 本発明による立体チューブ建築構造体の別の実施例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows another Example of the solid tube building structure by this invention. (a)は、図2Dの平面図に示した略四角形の断面形状をもつチューブ架構1おける隅部Xの構造を示す部分斜視部である。(b)は、同じく部分平面図である。(A) is a partial perspective part which shows the structure of the corner X in the tube frame 1 which has the substantially square cross-sectional shape shown to the top view of FIG. 2D. (B) is also a partial plan view. (a)は、S層部分と2層部分との間の層数移行部の構造を示す部分斜視図である。(b)は、S層部分と3層部分との間の層数移行部の構造を示す部分斜視図である。(A) is a fragmentary perspective view which shows the structure of the layer number transition part between S layer part and 2 layer part. (B) is a fragmentary perspective view which shows the structure of the layer number transition part between S layer part and 3 layer part.

符号の説明Explanation of symbols

1 チューブ架構
A、B 単層構造体
L 層間連結梁
10A、10B 六角形構造ユニット
10A1、10A2、10A3、10A4 六角形構造ユニット列
10B1、10B2、10B3、10B4 六角形構造ユニット列
11A、11B 下辺
12A、12B 上辺
13A、13B 左下辺
14A、14B 左上辺
15A、15B 右下辺
16A、16B 右上辺
21、22、23 第2の六角形構造ユニット
31a、31b スラブ
1 Tube frame A, B Single-layer structure L Interlayer connection beam 10A, 10B Hexagonal structure unit 10A1, 10A2, 10A3, 10A4 Hexagonal structure unit array 10B1, 10B2, 10B3, 10B4 Hexagonal structure unit array 11A, 11B Lower side 12A , 12B Upper side 13A, 13B Lower left side 14A, 14B Upper left side 15A, 15B Lower right side 16A, 16B Upper right side 21, 22, 23 Second hexagonal structural unit 31a, 31b Slab

Claims (9)

六角形構造ユニットの各辺を、隣接する六角形構造ユニットと共有させてハニカム状に剛接合させた単層構造体を、複数層互いに間隔を空けて立設したメインフレームを有し、前記メインフレームを用いて立体的なチューブ架構を形成した建築構造体であって、
前記六角形構造ユニットの各辺である構造部材が、鉛直方向に対して互いに逆向きに傾斜して連結された左側2辺および右側2辺のそれぞれの2本の斜柱と、水平方向に沿った上辺および下辺のそれぞれの梁とからなり、前記左側2辺および前記右側2辺がそれぞれ、前記上辺および前記下辺を含む面に対して角度を以て設けられ、
前記メインフレームにおける隣り合う2層の前記単層構造体において、一方における前記六角形構造ユニットの各々と、他方における前記六角形構造ユニットの各々とが互いに対向して配置されるとともにこれら2層間が複数の層間連結梁により連結され、かつ、
前記メインフレームの平面視において、隣り合う2層の前記単層構造体のいずれかにおける前記上辺または前記下辺である梁と、前記左側2辺または右側2辺である斜柱と、前記2層間における前記層間連結梁とにより第2の六角形構造ユニットが形成されるとともに、前記第2の六角形構造ユニットが隣接する第2の六角形構造ユニットとハニカム状に剛接合されている、立体チューブ建築構造体。
A single-layer structure in which each side of the hexagonal structure unit is shared with an adjacent hexagonal structure unit and rigidly joined in a honeycomb shape and has a main frame in which a plurality of layers are spaced apart from each other. An architectural structure in which a three-dimensional tube frame is formed using a frame,
The structural members, which are the sides of the hexagonal structural unit, are connected to each of the two diagonal columns of the left side and the right side, which are tilted in opposite directions with respect to the vertical direction, along the horizontal direction. Each of the upper side and the lower side, and the two left sides and the two right sides are provided at an angle with respect to the plane including the upper side and the lower side, respectively.
In the two-layer adjacent single-layer structure in the main frame, each of the hexagonal structural units on one side and each of the hexagonal structural units on the other side are arranged to face each other and the two layers are between Connected by a plurality of interlayer connecting beams, and
In a plan view of the main frame, the beam that is the upper side or the lower side in any one of the adjacent two-layer structures, the oblique column that is the two left sides or the two right sides, and the two layers A solid hexagonal tube building in which a second hexagonal structural unit is formed by the interlayer connecting beams, and the second hexagonal structural unit is rigidly joined in honeycomb form with an adjacent second hexagonal structural unit. Structure.
前記メインフレームの平面視において、前記層間連結梁が、互いに対向する2つの前記六角形構造ユニットにおける前記上辺同士を対辺とする四角形の対角線上、並びに、前記下辺同士を対辺とする四角形の対角線上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の立体チューブ建築構造体。   In the plan view of the main frame, the interlayer connecting beams are on a diagonal of a quadrangle whose opposite sides are the upper sides of the two hexagonal structural units facing each other, and on a diagonal of a quadrangle whose opposite sides are the lower sides The three-dimensional tube building structure according to claim 1, wherein the three-dimensional tube building structure is arranged in a vertical direction. 前記複数の単層構造体が、2層の単層構造体からなることを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。   The three-dimensional tube building structure according to claim 1, wherein the plurality of single-layer structures are made of two-layer single-layer structures. 前記複数の単層構造体のうち最も内側に立設される単層構造体の内部にスラブが設けられる場合に、前記最も内側に立設される単層構造体において前記六角形構造ユニットの前記上辺または前記下辺の梁に替えて、前記スラブの端部を構造部材とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。   When a slab is provided in the innermost single layer structure among the plurality of single layer structures, the hexagonal structural unit in the innermost single layer structure is provided. The three-dimensional tube building structure according to any one of claims 1 to 3, wherein an end portion of the slab is used as a structural member instead of the upper side beam or the lower side beam. 前記立体チューブ状建築構造体が平面視において略四角形である場合の隅部において、前記複数の単層構造体のうち少なくとも最外層の単層構造体とこれに隣接する内側の層の単層構造体とが、平面視において二等辺三角形の等しい2辺を形成する層間連結梁にて連結されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。   A single-layer structure of at least the outermost single-layer structure of the plurality of single-layer structures and an inner layer adjacent thereto at the corner when the three-dimensional tubular building structure is substantially square in plan view The three-dimensional tube building structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the body is connected by interlayer connection beams that form two equal sides of an isosceles triangle in plan view. 前記メインフレームが、前記単層構造体の層数が異なる部分を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。   The three-dimensional tube building structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the main frame includes a portion in which the number of layers of the single-layer structure is different. 前記立体チューブ状建築構造体が、一層の前記単層構造体から形成される箇所を部分的に含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。   The three-dimensional tube building structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the three-dimensional tube-shaped building structure partially includes a portion formed from a single layer of the single-layer structure. 前記六角形構造ユニットの高さと同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設けることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。   The three-dimensional tube building structure according to any one of claims 1 to 7, wherein a plurality of slabs as main frames are provided at the same interval as the height of the hexagonal structural unit. 前記六角形構造ユニットの高さの2分の1と同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設けることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。   The three-dimensional tube building structure according to any one of claims 1 to 7, wherein a plurality of slabs as main frames are provided at the same interval as one half of the height of the hexagonal structural unit.
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