JP4994191B2 - 構造物 - Google Patents

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Description

本発明は、地上階や中間階にピロティ等の広い開放空間を形成する際に用いて好適な構造物に関するものである。
従来、例えば図8に示す集合住宅1のように、2階以上の上層階の中央に中廊下2が設けられ、この中廊下2の両側に、それぞれ非耐力壁3によって間仕切りされた複数の居室4が配置されるとともに、1階がピロティ等の広い開放空間Sが形成された建物においては、通常外側の両側に柱5を配置して、当該柱5間を梁6で堅結した純ラーメン構造が採用されている。なお、図中符号7は、開口部である。
ところで、上記ラーメン構造による建物においては、各階の梁6が建物の両側の柱5によって両端支持されているために、当該梁6には常時大きな曲げ応力が作用している。このため、上記ラーメン構造を鉄筋コンクリート造によって構築した場合に、柱5間の距離が大きくなると、特に梁6の断面を大きくする必要があり、さらに梁6の断面の増大によって鉛直荷重も増加するために、柱5の断面も大きくする必要がある。このため、形成し得る開放空間Sの広さには、設計上大きな制約があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、従来の純ラーメン構造による鉄筋コンクリート造の構造物と比較して、柱および梁の断面を大幅に小さくすることができ、よって容易に内部に広い空間を確保することが可能になる構造物を提供することを課題とするものである。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、2枚の鉄筋コンクリート造の板状部材を、各々の板面を同一垂直平面上に沿わせ、かつ水平方向に間隔をおいて配置するとともに、上記2枚の板状部材を、上下方向に間隔をおいて配設された複数の水平部材で接合することによって一体化し、各上記板状部材の下端部であって、かつ各上記板状部材の重心よりも外方位置に構築した支持部材によって長期荷重を支持させることにより、上記垂直平面の面内方向に立設してなることを特徴とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記水平部材が、上記長期荷重により生じる応力に対して充分な曲げ剛性および曲げ耐力を有する第1の水平部材と、上記長期荷重により生じる応力に対して充分な軸剛性および軸耐力を有するとともに、上記軸剛性が上記第1の水平部材の2倍以上の第2の水平部材とを備えてなることを特徴とするものである。
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、上記第1の水平部材が、鋼製の梁であることを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の発明において、上記水平部材によって一体化された2枚の板状部材を、上記垂直平面の面外方向に間隔をおいて複数並列的に配置し、上記面外方向に隣接する上記板状部材同士を梁または壁で接合するとともに、全ての上記板状部材同士を鉄筋コンクリート造の床版で一体化することにより、上記垂直平面の面外方向に対して自立させてなり、かつ上記第2の水平部材として上記床版を用いたことを特徴とするものである。
さらに、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、上記水平部材の延在方向の中間部分に、柱梁架構が介装されてなることを特徴とするものである。
請求項1〜5のいずれかに記載の構造物においては、下端部に重心よりも外側に支持部材が構築された2枚の鉄筋コンクリート造の板状部材を、各々の板面を同一垂直平面上に沿わせて間隔をおいて配置し、上記2枚の板状部材を上下方向に間隔をおいて配設された複数の水平部材で接合して一体化させることによって垂直平面の面内方向に自立可能な構造体を構成している。このため、長期荷重は、各板状部材を介して直接支持部材に伝達することで、水平部材に生じる曲げ応力を小さくすることができる。
また、支持部材間の距離が大きくなった場合においても、図8に示した従来の純ラーメン構造による鉄筋コンクリート造の構造物と比較して、支持部材や水平部材の断面を大幅に小さくすることができ、よって容易に当該構造物の最下階に内部に広い空間を確保することができる。
ここで、上記水平部材としては、請求項2に記載の発明のように、長期荷重により生じる応力に対して充分な曲げ剛性および曲げ耐力を有する第1の水平部材と、長期荷重により生じる応力に対して充分な軸剛性および軸耐力を有するとともに、軸剛性が上記第1の水平部材の2倍以上の第2の水平部材との組合せによって構成すれば、長期荷重により上記水平部材に生じる軸力に対して、第2の水平部材でその多くを負担し、第1の水平部材の軸力負担を低減することにより、第1の水平部材の曲げ応力に対する抵抗力を確保することができる。
また、上記水平部材には、地震時に、接合している2枚の板状部材間に生じる上記垂直平面内の相対変位により平常時よりも大きな応力と変形が生じる。このため、特に上記第1の水平部材として、請求項3に記載の発明のように鋼製の梁を用いれば、当該水平部材における変形能力を向上させて、地震時に作用する水平方向の力に対して、所望の抵抗力や変形性能を得ることができる。
したがって、請求項4に記載の発明においては、構造物全体を、請求項1に記載の垂直平面の面内方向に自立可能な構造体を上記垂直平面の面外方向に間隔をおいて複数並列的に配置し、上記面外方向に隣接する上記板状部材同士を梁または壁で接合するとともに、全ての上記板状部材同士を鉄筋コンクリート造の床版で一体化することにより、上記垂直平面の面外方向に対して自立可能に形成しているために、構造物全体として小さな柱および梁の断面によって、かつ最下階に極めて広い開放空間を形成することが可能になる。
(第1の実施形態)
図1および図2は、本発明に係る構造物を、1階にピロティ等の広い開放空間Sが形成されるとともに、2階および3階の中央に中廊下11が設けられ、この中廊下11の両側に、鉄筋コンクリート造の壁12によって間仕切りされた複数(図では各4戸)の居室13が配置された3階の集合住宅用建物(構造物)10に適用した場合の一実施形態を示すもので、図中符号15が板状部材である。
なお、図2においては、目視の便宜のために居室13の外壁を省略してある。
上記板状部材は、1階から3階まで延在する外側柱16と、2階から3階まで延在する内側柱17と、外側柱16および内側柱17間に横架された梁18と、これら外側柱16、内側柱17および梁18によって画成される柱梁架構を塞ぐ上記壁12とが鉄筋コンクリートによって一体に形成されたものであり、外側柱16の1階部分が、支持部材16aとされている。
そして、この建物10においては、上記構成からなる2枚の板状部材15が、互いの板面を同一垂直平面上に沿わせ、かつ内側柱17間に中廊下11の幅寸法に対応する所定の間隔をおいて配置されている。この結果、各々の板状部材15において、その支持部材16aは当該板状部材15の重心位置Gよりも建物10の外側に配置されている。
そしてさらに、これら2枚の板状部材15は、各階層間において梁(第1の水平部材)19および床版(第2の水平部材)20によって構成された水平部材21によって一体的に接合されている。
ここで、梁19は、長期荷重により生じる応力に対して充分な曲げ剛性および曲げ耐力を有するH形鋼等からなる鋼製のもので、その上部フランジ面が各階層間であって床版20の近傍位置に、それぞれ水平に配置されるとともに、両端部が各々板状部材15内に埋設されている。これにより、一体化された2枚の板状部材15は、上記垂直平面の面内方向に自立可能な構造物として構成されている(以下、垂直平面自立構造体と略す。)
そして、この建物10においては、複数の上記垂直平面自立構造体が、居室13間に位置するように、各板状部材15の垂直平面の面外方向に間隔をおいて複数組(図では5組)並列的に配置されるとともに、隣接する板状部材15の外側柱16間に横架された鉄筋コンクリート造の梁22によって接合されることにより構成されている。
そして、2階および3階においては、全面にわたって梁18、22、19上に上記床版20が構築されている。
これにより、梁19上に構築された床版20は、水平部材21の一部であって、かつ軸剛性が梁19の2倍以上である第2の水平部材として利用されている。
以上の構成からなる建物10においては、下端部に重心位置Gよりも外側に支持部材16aが構築された2枚の鉄筋コンクリート造の板状部材15を、各々の板面を同一垂直平面上に沿わせて間隔をおいて配置し、互いの対向部に上下方向に間隔をおいて配設された複数の水平部材21の両端部を剛接合して一体化させることによって垂直平面自立構造体を形成しているために、長期荷重に対して、その鉛直荷重が、図中点線矢印で示すように各板状部材15を介して直接支持部材16aに伝達することが可能となる。
加えて、2枚の板状部材15を一体的に接合する水平部材21は、図8に示した従来の梁6と比較して、その長さ寸法が極めて小さいために、同様に大きな曲げ応力やせん断応力等が作用することがない。
したがって、開放空間Sを広く形成すべく支持部材16a間の距離を大きく確保した場合においても、図8に示した従来の純ラーメン構造による鉄筋コンクリート造の構造物と比較して、外側柱16や水平部材21の断面を大幅に小さくすることができ、よって容易に建物10の内部に広い有効な空間を確保することができる。
加えて、水平部材21の一部として鋼製の梁19を用いているために、水平部材21における変形能力を向上させることができ、よって地震時に、接合している2枚の板状部材15間における垂直平面内の相対変位によって応力と変形が生じた場合においても、これに抗するための所望の抵抗力や変形性能を得ることができる。
さらに、この建物10においては、その全体が、上記垂直平面自立構造体を上記垂直平面の面外方向に間隔をおいて複数並列的に配置し、面外方向に隣接する板状部材15同士を梁22で接合するとともに、全ての板状部材15同士を鉄筋コンクリート造の床版20で一体化させることにより構築しているために、建物全体において外側柱16、水平部材21、梁18等の構成部材における断面を大きくすることなく、かつ1階に極めて広い開放空間Sを形成することができる。
(他の実施形態)
なお、上記実施の形態においては、本発明を1階に開放空間Sを形成した3階建ての集合住宅用建物10に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各種形態の構造物に適用することが可能である。
図3は、本発明に係る構造物の第2の実施形態を示すもので、図1および図2に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してある。
この建物(構造物)30は、1階および2階部分に一般的なラーメン架構による鉄筋コンクリート造あるいは鉄骨造の建物31が構築されるとともに、3階よりも上層階に、上記実施形態に示したものと同様の構造を有する集合住宅用建物32が配置されたものである。
この結果、この建物30においては、3階部分に2階の屋上部分に連なる広い開放空間Sが形成されている。
また、図4は、本発明に係る構造物の第3の実施形態を示すもので、この建物35は、1階にピロティ等の広い開放空間Sが形成され、2階および3階の両側に鉄筋コンクリート造の壁12によって間仕切りされた複数の居室13が配置され、これら居室13の内側に、それぞれ中廊下11が設けられるとともに、これら中廊下11の間(すなわち建物35の中央部分)に、吹き抜けや階段あるいはエレベータスペース等として利用される空間S1が形成されたものである。
これにより、建物35においては、板状部材15を一体的に接合する水平部材21の延在方向の中間部分に、柱36および梁37によって構成される柱梁架構38が介装されている。ここで、柱梁架構38としては、柱36および梁37のみによって構成されているものや、例えば空間S1を取り囲む柱36および梁37の構面内に壁が打設されたものを含むものである。
上記構成からなる建物30、35にあっても、特に建物30においては3階より上層部分について、図1および図2に示したものと同様の作用効果を得ることができる。
さらに、本発明に係る構造物は、水平部材21によって一体化された2枚の板状部材15からなる垂直平面自立構造体を適宜配置することにより、様々な平面形状の建物(構造物)を構成することができる。
例えば、図5に示す建物40は、上記垂直平面自立構造体を四方に配置することにより方形状のコア41を形成し、隣接する2辺の板状部材15に対して、それぞれ間隔をおいて複数組(図では3組)の垂直平面自立構造体を外方に向けて並列的に配置するとともに、隣接する板状部材15の外側柱16間に鉄筋コンクリート造の梁22を横架することによって平面視L字状に形成したものである。
また、図6に示す建物50は、上記垂直平面自立構造体を適宜配置することにより、全体として平面視H字状に形成したものである。
すなわち、この建物50は、上記コア41の対向する2辺の板状部材15に対して、それぞれ間隔をおいて複数組(図では3組)の上記垂直平面自立構造体を外方に向けて並列的に配置するとともに、隣接する板状部材15の外側柱16間に鉄筋コンクリート造の梁22を横架することにより縦長の建物51を形成し、2棟の上記建物51を間隔をおいて平行に配置するとともに、これら建物51におけるコア41の対向する板状部材15間に、同様の垂直平面自立構造体を配置して、互いの外側柱16間に梁22を横架したものである。
さらに、図7に示す建物60は、中央部に上記垂直平面自立構造体を三角形状に配置することによりコア61を形成し、当該コア61を構成する垂直平面自立構造体の外方に、それぞれ間隔をおいて複数組(図では3組)の上記垂直平面自立構造体を並列的に配置することによりコア61を中心とした放射状に形成したものである。
そして、これらの建物40、50、60についても、図1および図2に示した建物10と同様の作用効果を得ることができる。
なお、上記実施の形態においては、2枚の板状部材15を接合する水平部材として、梁(第1の水平部材)19および床版(第2の水平部材)20によって構成された水平部材21を用い、梁19の両端部を各々板状部材15内に埋設した剛接合によって2枚の板状部材15を一体化することにより、垂直平面自立構造体を構成した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、上記水平部材として、両端部が2枚の板状部材15に半剛接合あるいはピン接合された水平部材を用いることもできる。
本発明の第1の実施形態を示す正面図である。 図1の外壁の一部を省略した斜視図である。 本発明の第2の実施形態を示す一部断面視した正面図である。 本発明の第3の実施形態を示す正面図である。 本発明の他の適用例1を示す平面配置図である。 本発明の他の適用例2を示す平面配置図である。 本発明の他の適用例3を示す平面配置図である。 最下部に開放空間が形成された従来の建物を示す正面図である。
符号の説明
10、30、35、40、50、60 建物(構造物)
12 鉄筋コンクリート造の壁
15 板状部材
16 外側柱
16a 支持部材
17 内側柱
18、22、37 梁
19 鋼製の梁(第1の水平部材)
20 床版(第2の水平部材)
21 水平部材
36 柱
38 柱梁架構
G 重心
S 広い開放空間

Claims (5)

  1. 2枚の鉄筋コンクリート造の板状部材を、各々の板面を同一垂直平面上に沿わせ、かつ水平方向に間隔をおいて配置するとともに、上記2枚の板状部材を、上下方向に間隔をおいて配設された複数の水平部材で接合することによって一体化し、各上記板状部材の下端部であって、かつ各上記板状部材の重心よりも外方位置に構築した支持部材によって長期荷重を支持させることにより、上記垂直平面の面内方向に立設してなることを特徴とする構造物。
  2. 上記水平部材は、上記長期荷重により生じる応力に対して充分な曲げ剛性および曲げ耐力を有する第1の水平部材と、上記長期荷重により生じる応力に対して充分な軸剛性および軸耐力を有するとともに、上記軸剛性が上記第1の水平部材の2倍以上の第2の水平部材とを備えてなることを特徴とする請求項1に記載の構造物。
  3. 上記第1の水平部材は、鋼製の梁であることを特徴とする請求項2に記載の構造物。
  4. 上記水平部材によって一体化された2枚の板状部材を、上記垂直平面の面外方向に間隔をおいて複数並列的に配置し、上記面外方向に隣接する上記板状部材同士を梁または壁で接合するとともに、全ての上記板状部材同士を鉄筋コンクリート造の床版で一体化することにより、上記垂直平面の面外方向に対して自立させてなり、かつ上記第2の水平部材として上記床版を用いたことを特徴とする請求項2または3に記載の構造物。
  5. 上記水平部材の延在方向の中間部分に、柱梁架構が介装されてなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物。
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