JP4994191B2

JP4994191B2 - 構造物

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Publication number: JP4994191B2
Application number: JP2007285793A
Authority: JP
Inventors: 文彦金子
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-11-02
Also published as: JP2009114639A

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

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。
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。
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。
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。
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。