JP4546803B2 - 高層建築物 - Google Patents
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Description
本発明は、プレストレス力が導入されたコンクリート製のプレストレス柱を備えて構築される高層建築物に関する。
このようなプレストレス柱は、圧縮力に強いが引張力には弱いというコンクリート製柱の特質を改善し、地震などにより生じる引張力に対しても十分に対抗できるようにするもので、従来の高層建築物においては、このようなプレストレス柱が高層建築物の比較的下方の階にのみ配設されていた（例えば、特許文献１および２参照）。
ところで、高層建築物においては、地震などによる外力に対抗するため、その頂部に曲げ戻し用トラスなどの曲げ戻し架構を配設する場合がある。
本発明者らは、このような曲げ戻し架構を備えた高層建築物について、地震発生時の揺れや外力の作用状態について研究ならびに実験を重ねたところ、曲げ戻し架構を備えた高層建築物に限っては、必ずしも下方の階ほど大きな引張力が作用するとは限らず、むしろ上方階の方により強い引張力が作用することを知見するに至った。
したがって、曲げ戻し架構を備えた高層建築物において、上述した従来技術のように、下方の階にのみコンクリート製のプレストレス柱を使用すると、曲げ戻し架構に近接する上方階のコンクリート製の柱にひび割れが発生して柱の軸剛性が大きく低下し、軸剛性の低下を防止するには多量の鉄筋を必要とすることも明らかとなった。
本発明者らは、このような曲げ戻し架構を備えた高層建築物について、地震発生時の揺れや外力の作用状態について研究ならびに実験を重ねたところ、曲げ戻し架構を備えた高層建築物に限っては、必ずしも下方の階ほど大きな引張力が作用するとは限らず、むしろ上方階の方により強い引張力が作用することを知見するに至った。
したがって、曲げ戻し架構を備えた高層建築物において、上述した従来技術のように、下方の階にのみコンクリート製のプレストレス柱を使用すると、曲げ戻し架構に近接する上方階のコンクリート製の柱にひび割れが発生して柱の軸剛性が大きく低下し、軸剛性の低下を防止するには多量の鉄筋を必要とすることも明らかとなった。
本発明は、このような新たな知見に基づくもので、その目的は、曲げ戻し架構を備えた高層建築物において、殊更多量の鉄筋を使用することなく、地震などによって生じる引張力に起因するコンクリート製柱のひび割れを効果的に抑制し、コンクリート製柱の軸剛性の低下を防止できる高層建築物を提供することにある。
本発明の第１の特徴構成は、プレストレス力が導入されたコンクリート製のプレストレス柱を備えて構築される高層建築物であって、その高層建築物の頂部に曲げ戻し架構が備えられ、少なくとも前記曲げ戻し架構に接続されて前記高層建築物の上方階に位置する柱が、前記プレストレス柱で構成してあり、前記プレストレス柱は、各柱の支配床面積に応じて、支配床面積が大きいほどプレストレス力が小に、支配床面積が小さいほどプレストレス力が大に設定されているところにある。
本発明の第１の特徴構成によれば、頂部に曲げ戻し架構を備えた高層建築物において、少なくとも曲げ戻し架構に接続されて高層建築物の上方階に位置する柱が、プレストレス力が導入されたコンクリート製のプレストレス柱で構成されているので、少なくとも曲げ戻し架構に接続される上方階のコンクリート製柱に関しては、プレストレス力の導入によって柱の軸力が増大する。
したがって、地震などにより上方階の柱に大きな引張力が発生しても、大きな軸力で対抗することができ、その結果、多量の鉄筋を使用することもなく、上方階におけるコンクリート製柱のひび割れを効果的に抑制して柱の軸剛性の低下を防止することができる。
また、高層建築物における多数のプレストレス柱において、各柱の支配床面積に応じて、支配床面積が大きいほどプレストレス力が小に、支配床面積が小さいほどプレストレス力が大に設定されているので、つまり、支配床面積が大きいほど柱により大きな重力が作用して軸力も増大することになるが、その支配床面積に基づく軸力の増減を予め考慮に入れて、各柱のプレストレス力を調整することになるので、各柱に対して必要最小限のプレストレス力を導入して各コンクリート製柱の軸剛性の低下を合理的に防止することができる。
したがって、地震などにより上方階の柱に大きな引張力が発生しても、大きな軸力で対抗することができ、その結果、多量の鉄筋を使用することもなく、上方階におけるコンクリート製柱のひび割れを効果的に抑制して柱の軸剛性の低下を防止することができる。
また、高層建築物における多数のプレストレス柱において、各柱の支配床面積に応じて、支配床面積が大きいほどプレストレス力が小に、支配床面積が小さいほどプレストレス力が大に設定されているので、つまり、支配床面積が大きいほど柱により大きな重力が作用して軸力も増大することになるが、その支配床面積に基づく軸力の増減を予め考慮に入れて、各柱のプレストレス力を調整することになるので、各柱に対して必要最小限のプレストレス力を導入して各コンクリート製柱の軸剛性の低下を合理的に防止することができる。
本発明の第２の特徴構成は、前記プレストレス柱に導入されるプレストレス力が、前記上方階から下方階へ行くにしたがって減少するように構成されているところにある。
本発明の第２の特徴構成によれば、プレストレス柱に導入されるプレストレス力が、上方階から下方階へ行くにしたがって減少するように構成されているので、つまり、上方階から下方階へ行くにしたがって、柱にはより大きな重力が作用し、それに伴って軸力も増加することになるが、その軸力の増加を予め考慮に入れてプレストレス力を調整することになるので、必要最小限のプレストレス力の導入によってコンクリート製柱の軸剛性の低下を合理的に防止することができる。
本発明の第３の特徴構成は、前記プレストレス柱が、コンクリート製の柱本体と、その柱本体にプレストレス力を導入するＰＣ鋼材を備えていて、前記柱本体に対するＰＣ鋼材の本数が、前記上方階から下方階へ行くにしたがって減少するように構成されているところにある。
本発明の第３の特徴構成によれば、プレストレス柱が、コンクリート製の柱本体と、その柱本体にプレストレス力を導入するＰＣ鋼材を備えていて、柱本体に対するＰＣ鋼材の本数が、上方階から下方階へ行くにしたがって減少するように構成されているので、ＰＣ鋼材の本数の調整によって、上述したプレストレス力の調整を確実に行うことができる。
本発明による高層建築物の実施の形態を図面に基づいて説明する。
このような高層建築物の一例としては、例えば、図１に示すような鉄筋コンクリート構造による地下１階、地上５０階の超高層建築物Ｂがあり、その超高層建築物Ｂの頂部には、地震対策用の曲げ戻し架構としての曲げ戻し用トラス１が備えられている。
この超高層建築物Ｂは、構造的に異なる多数の柱、つまり、支配床面積などに応じて構造的に異なる多種多様の柱により構築されているのであるが、便宜上、図２に示すように、比較的支配床面積の大きな第１の柱２と比較的支配床面積の小さな第２の柱７との構造的に異なる２種類の柱２，７により構築されるものと仮定して説明する。
このような高層建築物の一例としては、例えば、図１に示すような鉄筋コンクリート構造による地下１階、地上５０階の超高層建築物Ｂがあり、その超高層建築物Ｂの頂部には、地震対策用の曲げ戻し架構としての曲げ戻し用トラス１が備えられている。
この超高層建築物Ｂは、構造的に異なる多数の柱、つまり、支配床面積などに応じて構造的に異なる多種多様の柱により構築されているのであるが、便宜上、図２に示すように、比較的支配床面積の大きな第１の柱２と比較的支配床面積の小さな第２の柱７との構造的に異なる２種類の柱２，７により構築されるものと仮定して説明する。
これら第１と第２の柱２，７は、いずれも、プレストレス力が導入されたコンクリート製のプレストレス柱で、第１プレストレス柱２は、図３に示すように、コンクリート製の柱本体３と、その柱本体３にプレストレス力を導入するＰＣ鋼材としてのＰＣ鋼棒４を備え、さらに、主筋５やフープ筋６なども備えて構成されている。
第２プレストレス柱７も、図４に示すように、コンクリート製の柱本体８を備え、第１プレストレス柱２に使用したのと同じＰＣ鋼棒４、主筋５、ならびに、フープ筋６などを備えて構成され、これら第１と第２プレストレス柱２，７の全ては、その上端部が曲げ戻し用トラス１に剛接合されている。
第２プレストレス柱７も、図４に示すように、コンクリート製の柱本体８を備え、第１プレストレス柱２に使用したのと同じＰＣ鋼棒４、主筋５、ならびに、フープ筋６などを備えて構成され、これら第１と第２プレストレス柱２，７の全ては、その上端部が曲げ戻し用トラス１に剛接合されている。
支配床面積の大きな第１プレストレス柱２においては、例えば、図３に示すように、曲げ戻し用トラス１への接合部を含む５０階から４７階に至るまでは６本のＰＣ鋼棒４が、４６階から４２階に至るまでは４本のＰＣ鋼棒４が、４１階から３７階に至るまでは２本のＰＣ鋼棒４が使用されて、それら鋼棒４が第１プレストレス柱２に沿って挿入配置されている。
それに対して、支配床面積の小さな第２プレストレス柱７においては、図４に示すように、曲げ戻し用トラス１への接合部を含む５０階から４７階に至るまでは９本のＰＣ鋼棒４が、４６階から４２階に至るまでは６本のＰＣ鋼棒４が、４１階から３７階に至るまでは４本のＰＣ鋼棒４が、３６階から３２階に至るまでは２本のＰＣ鋼棒４が使用されて、それら鋼棒４が第２プレストレス柱７に沿って挿入配置されている。
それに対して、支配床面積の小さな第２プレストレス柱７においては、図４に示すように、曲げ戻し用トラス１への接合部を含む５０階から４７階に至るまでは９本のＰＣ鋼棒４が、４６階から４２階に至るまでは６本のＰＣ鋼棒４が、４１階から３７階に至るまでは４本のＰＣ鋼棒４が、３６階から３２階に至るまでは２本のＰＣ鋼棒４が使用されて、それら鋼棒４が第２プレストレス柱７に沿って挿入配置されている。
そして、第１プレストレス柱２においては３６階以下、第２プレストレス柱７においては３１階以下についてはＰＣ鋼棒４が使用されずに、主筋５とフープ筋６のみが挿入配置されて構成されている。
言い換えると、少なくとも曲げ戻し用トラス１に接続されて超高層建築物Ｂの上方階に位置する柱がプレストレス柱２，７で構成され、そのプレストレス柱２，７において、支配床面積の大きい第１プレストレス柱２ほどプレストレス力が小に設定され、支配床面積が小さい第２プレストレス柱７ほどプレストレス力が大に設定されている。
それに加えて、各プレストレス柱２，７の柱本体３，８にプレストレス力を導入するＰＣ鋼棒４の本数が、上方階から下方階へ行くにしたがって減少され、それによって、プレストレス柱２，７に導入されるプレストレス力が、上方階から下方階へ行くにしたがって減少するように構成されている。
言い換えると、少なくとも曲げ戻し用トラス１に接続されて超高層建築物Ｂの上方階に位置する柱がプレストレス柱２，７で構成され、そのプレストレス柱２，７において、支配床面積の大きい第１プレストレス柱２ほどプレストレス力が小に設定され、支配床面積が小さい第２プレストレス柱７ほどプレストレス力が大に設定されている。
それに加えて、各プレストレス柱２，７の柱本体３，８にプレストレス力を導入するＰＣ鋼棒４の本数が、上方階から下方階へ行くにしたがって減少され、それによって、プレストレス柱２，７に導入されるプレストレス力が、上方階から下方階へ行くにしたがって減少するように構成されている。
両プレストレス柱２，７における各ＰＣ鋼棒４の最下端部には、図５に示すように、支持板９とらせん筋１０が外嵌されてナット１１により保持され、コンクリート製の柱本体３，８内に埋設されて固定されている。
そして、各ＰＣ鋼棒４は、シース１２内を挿通して上方階に至り、その上端部が頂部支圧板１３、ナット１４により、各ＰＣ鋼棒４に必要なプレストレス力が導入された状態で、さらに、ベースプレート１５を挿通し、そのＰＣ鋼棒４の最上端部がナット部材１６により固定保持されるとともに、各プレストレス柱２，７の上端部が曲げ戻し用トラス１に剛接合されている。
そして、各ＰＣ鋼棒４は、シース１２内を挿通して上方階に至り、その上端部が頂部支圧板１３、ナット１４により、各ＰＣ鋼棒４に必要なプレストレス力が導入された状態で、さらに、ベースプレート１５を挿通し、そのＰＣ鋼棒４の最上端部がナット部材１６により固定保持されるとともに、各プレストレス柱２，７の上端部が曲げ戻し用トラス１に剛接合されている。
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、鉄筋コンクリート構造による高層建築物Ｂを例にして説明したが、鉄骨鉄筋コンクリート構造による高層建築物にも適用可能である。
また、先の実施形態では、便宜上、支配床面積の大きな第１プレストレス柱２と支配床面積の小さな第２プレストレス柱７との２種類の柱２，７のみを使用して高層建築物Ｂを構築した例を示したが、実際の実施に際しては、支配床面積の異なる３種類以上のプレストレス柱を使用して実施することになる。
（１）先の実施形態では、鉄筋コンクリート構造による高層建築物Ｂを例にして説明したが、鉄骨鉄筋コンクリート構造による高層建築物にも適用可能である。
また、先の実施形態では、便宜上、支配床面積の大きな第１プレストレス柱２と支配床面積の小さな第２プレストレス柱７との２種類の柱２，７のみを使用して高層建築物Ｂを構築した例を示したが、実際の実施に際しては、支配床面積の異なる３種類以上のプレストレス柱を使用して実施することになる。
（２）先の実施形態では、各プレストレス柱２，７に導入されるプレストレス力を上方階から下方階へ行くにしたがって減少させるにつき、ＰＣ鋼棒４の本数を減らして減少させた構成を示したが、例えば、１本のＰＣ鋼棒４に対して上下で異なるプレストレス力を導入できるカプラーなどを使用することによって、同じ本数のＰＣ鋼棒４を使用しながら、上方階から下方階へ行くにしたがってプレストレス力を減少させるように構成することもできる。
また、先の実施形態では、各プレストレス柱２，７の最下方階近くにおいてＰＣ鋼棒４を使用しない構成を示したが、最上階から最下階に至るまでＰＣ鋼棒４を挿入配置して実施することもできる。
また、先の実施形態では、各プレストレス柱２，７の最下方階近くにおいてＰＣ鋼棒４を使用しない構成を示したが、最上階から最下階に至るまでＰＣ鋼棒４を挿入配置して実施することもできる。
１ 曲げ戻し架構
２，７ プレストレス柱
３，８ コンクリート製の柱本体
４ ＰＣ鋼材
Ｂ 高層建築物
２，７ プレストレス柱
３，８ コンクリート製の柱本体
４ ＰＣ鋼材
Ｂ 高層建築物
Claims (3)
- プレストレス力が導入されたコンクリート製のプレストレス柱を備えて構築される高層建築物であって、
その高層建築物の頂部に曲げ戻し架構が備えられ、少なくとも前記曲げ戻し架構に接続されて前記高層建築物の上方階に位置する柱が、前記プレストレス柱で構成してあり、前記プレストレス柱は、各柱の支配床面積に応じて、支配床面積が大きいほどプレストレス力が小に、支配床面積が小さいほどプレストレス力が大に設定されている高層建築物。 - 前記プレストレス柱に導入されるプレストレス力が、前記上方階から下方階へ行くにしたがって減少するように構成されている請求項１に記載の高層建築物。
- 前記プレストレス柱が、コンクリート製の柱本体と、その柱本体にプレストレス力を導入するＰＣ鋼材を備えていて、前記柱本体に対するＰＣ鋼材の本数が、前記上方階から下方階へ行くにしたがって減少するように構成されている請求項２に記載の高層建築物。
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| JPS526003B2 (ja) * | 1972-07-31 | 1977-02-18 | ||
| JPS6278333A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | 鹿島建設株式会社 | 高層建物の柱 |
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| JPH11270174A (ja) * | 1998-03-23 | 1999-10-05 | Kajima Corp | 曲げ変形制御型制震構造物の補強構造 |
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2004
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