JP5288845B2 - 建物の構造 - Google Patents

Description

本発明は、建物の構造に関する。

従来、高層の建物には、四角形の平面形状を有し、該平面形状と対応する平面形状を有する中央部を有し、該中央部を取り囲む耐震壁と、前記四角形の辺にあって前記耐震壁を取り囲む外周フレームとを含むものがある（特許文献１参照）。前記建物は、前記耐震壁により、前記建物が地震時に受ける水平力に抵抗する。
特開平７−２６７８６号公報

しかし、前記中央部が前記耐震壁により取り囲まれているため、前記中央部において採光、風通し及び見通しが悪く、前記中央部にいる人に閉塞感を与え、前記中央部にいる人を不快にさせることがある。

また、前記建物が、前記中央部を取り囲む前記耐震壁により前記水平力に抵抗するため、前記建物の基礎の中央部分が地震時に前記耐震壁から集中的に大きな荷重を受ける。このため、前記基礎が前記荷重に対して十分な強度を備えるために前記基礎を大型化しなければならず、該基礎の施工に多くの費用がかかる。また、前記耐震壁は、耐震性を有しない通常の壁と比べて、厚さが厚く、多くのコンクリートや鉄筋を必要とする。このため、前記耐震壁の施工に多くの費用がかかる。

本発明の目的は、建物の中央部を取り囲む耐震壁を要することがないようにし、前記中央部にいる人に閉塞感を与えることがないようにすることである。また、本発明の他の目的は、前記建物の経済的な施工を可能にすることである。

本発明は、ほぼ四角形の平面形状を有し、該平面形状と対応する平面形状を有する中央部を有する建物において、耐震壁に代え、前記中央部の隅部に配置された４つの第１内柱を含む複数の内柱と、前記四角形の辺にあってそれぞれが前記第１内柱を縦方向に結ぶ直線上に位置する複数の第１外柱と、前記四角形の辺にあってそれぞれが前記第１内柱を横方向に結ぶ直線上に位置する複数の第２外柱と、互いに隣接する２つの内柱の間、前記第１内柱と前記第１外柱との間及び前記第１内柱と前記第２外柱との間のそれぞれに間隔を置いて配置された複数の梁とにより、前記建物が地震時の水平力に抵抗できるようにする。

本発明に係る、ほぼ四角形の平面形状を有し、該平面形状と対応する平面形状を有する中央部を有する建物の構造は、前記中央部の隅部に配置された４つの第１内柱を含む複数の内柱と、前記四角形の辺にあってそれぞれが前記第１内柱を縦方向に結ぶ直線上に位置する複数の第１外柱と、それぞれが前記第１内柱を横方向に結ぶ直線上に位置する複数の第２外柱と、前記横方向に互いに隣接する２つの第１外柱間及び前記縦方向に互いに隣接する２つの第２外柱の間のそれぞれに位置する複数の第３外柱と、前記四角形の各隅部に位置する２つの外柱とを含む複数の外柱と、互いに隣接する２つの内柱の間、前記縦方向に互いに隣接する前記第１内柱と前記第１外柱との間、前記横方向に互いに隣接する前記第１内柱と前記第２外柱との間及び互いに隣接する２つの外柱の間のそれぞれに上下方向に間隔を置いて配置された複数の梁とを含む。

前記第１内柱と、前記第１外柱と、前記縦方向に互いに隣接する２つの内柱の間の梁と、前記第１内柱と前記第１外柱との間の梁とは、地震時に前記建物が受ける水平力の前記縦方向の成分に抵抗するラーメン構造を構成する。また、前記第１内柱と、前記第２外柱と、前記横方向に互いに隣接する２つの内柱の間の梁と、前記第１内柱と第２外柱との間の梁とは、前記水平力の前記横方向の成分に抵抗するラーメン構造を構成する。これにより、前記建物は前記水平力に抵抗することができる。このため、前記中央部を取り囲む耐震壁を要することはなく、前記中央部を開放的にすることができ、該中央部内の人に閉塞感を与えることはない。

前記建物が、前記第１内柱、前記第１外柱、前記第２外柱、互いに隣接する２つの内柱の間の梁、前記第１内柱と前記第１外柱との間の梁及び前記第１内柱と前記第２外柱との間の梁により、前記水平力に抵抗するため、地震時に前記建物の基礎の全体が前記第１内柱、前記第１外柱及び前記第２外柱から分散して荷重を受ける。このため、前記基礎が集中的に大きな荷重を受けることはなく、前記基礎を小型化することができ、該基礎を経済的に施工することができる。また、前記耐震壁を必要としないため、従来の建物のように前記耐震壁の施工に多くの費用を要することはない。

各外柱は、前記建物の周方向と直交する方向における幅寸法が前記周方向における幅寸法より大きく、互いに隣接する２つの外柱の間の梁は、幅寸法が高さ寸法より大きい。これにより、前記外柱は、前記周方向の幅寸法を小さくしても前記直交する方向の幅寸法を大きくすることにより、外力に対して十分な強度を備えることができる。また、前記隣接する２つの外柱の間の梁は、前記高さ寸法を小さくしても前記幅寸法を大きくすることにより、外力に対して十分な強度を備えることができる。このため、前記外柱の前記周方向の幅寸法を小さくして、互いに隣接する２つの外柱の間の間隔を広くすることができ、前記梁の前記高さ寸法を小さくして、上下方向に互いに隣接する２つの梁の間の間隔を広くすることができる。これにより、前記建物内への採光と該建物からの眺望とを良くすることができる。

前記梁は、複数の大梁と、各大梁の上方及び下方のそれぞれに位置する複数の小梁であってそれぞれが、前記大梁より断面積及び断面二次モーメントが小さい複数の小梁とを含む。これにより、各梁の断面積及び断面二次モーメントが等しい場合における前記梁の高さ寸法と比べて前記小梁の高さ寸法を小さくすることができ、上下方向に互いに隣接する２つの小梁の間の空間を広くすることができ、該空間を有効に利用することができる。

前記内柱及び前記外柱のそれぞれは免震装置により基礎上に支持されている。前記免震装置は、地震時に前記基礎から前記建物へ伝わる振動を軽減する。

本発明によれば、ほぼ四角形の平面形状を有し、該平面形状と対応する平面形状を有する中央部を有する建物において、前記中央部の隅部に配置された４つの第１内柱を含む複数の内柱と、前記四角形の辺にあってそれぞれが前記第１内柱を縦方向に結ぶ直線上に位置する複数の第１外柱と、前記四角形の辺にあってそれぞれが前記第１内柱を横方向に結ぶ直線上に位置する複数の第２外柱と、互いに隣接する２つの内柱の間、前記第１内柱と前記第１外柱との間及び前記第１内柱と前記第２外柱との間のそれぞれに間隔を置いて配置された複数の梁とにより、前記建物が地震時の水平力に抵抗する。このため、前記中央部を取り囲む耐震壁を要することはなく、前記中央部を開放的にすることができ、該中央部にいる人に閉塞感を与えることはない。

また、前記建物が、前記第１内柱、前記第１外柱、前記第２外柱、前記隣接する２つの内柱の間の梁、前記第１内柱と前記第１外柱との間の梁及び前記第１内柱と前記第２外柱との間の梁により、前記水平力に抵抗するため、地震時に前記建物の基礎の全体が前記第１内柱、前記第１外柱及び前記第２外柱から分散して荷重を受ける。このため、前記基礎が集中的に大きな荷重を受けることはなく、前記基礎を小型化することができ、該基礎を経済的に施工することができる。また、耐震壁を必要としないため、従来の建物のように前記耐震壁の施工に多くの費用がかかることはない。このため、前記建物を経済的に施工することができる。

図１、２に示すように、ほぼ四角形の平面形状を有する建物１０が存在する。建物１０は、前記平面形状と対応する平面形状を有する中央部１２を有し、該中央部に間隔を置いて配置された複数の内柱１４、１６と、前記四角形の辺に間隔を置いて配置された複数の外柱１８、２０、２２、２４とを含む。内柱１４、１６は、中央部１２の隅部に位置する４つの第１内柱１４と、該第１内柱の間に位置する少なくとも１つの第２内柱１６とを含む。第１内柱１４は、第２内柱１６より断面積及び断面二次モーメントが大きい。

外柱１８、２０、２２、２４は、それぞれが第１内柱１４を縦方向に結ぶ直線上に位置する複数の第１外柱１８と、それぞれが第１内柱１４を横方向に結ぶ直線上に位置する複数の第２外柱２０と、前記横方向に互いに隣接する２つの第１外柱１８の間及び前記縦方向に互いに隣接する２つの第２外柱２０の間のそれぞれに位置する少なくとも１つの第３外柱２２と、建物１０の各隅部に位置する２つの第４外柱２４とを含む。第１外柱１８及び第２外柱２０のそれぞれは、第３外柱２２及び第４外柱２４より断面積及び断面二次モーメントが大きい。

各外柱１８、２０、２２、２４は、建物１０の周方向と直交する方向における幅寸法２６が前記周方向における幅寸法２８より大きい。これにより、外柱１８、２０、２２、２４は、前記周方向の幅寸法２８を小さくしても前記直交する方向の幅寸法２６を大きくすることにより、外力に対して十分な強度を備えることができる。このため、外柱１８、２０、２２、２４の前記周方向の幅寸法２８を小さくして、互いに隣接する２つの外柱の間の間隔を広くすることができ、建物１０内への採光と該建物からの眺望とを良くすることができる。

建物１０は、互いに隣接する２つの内柱１４、１６の間、前記縦方向に互いに隣接する第１内柱１４と第１外柱１８との間、前記横方向に互いに隣接する第１内柱１４と第２外柱２０との間及び互いに隣接する２つの外柱１８、２０、２２、２４の間のそれぞれに上下方向に間隔を置いて配置された複数の梁３０ａ、３０ｂを含む。梁３０ａ、３０ｂは、図１に示したように、複数の大梁３０ａと、各大梁の上方及び下方のそれぞれに位置する複数の小梁３０ｂとを含み、大梁３０ａは、小梁３０ｂより断面積及び断面二次モーメントが大きい。

第１内柱１４と、第１外柱１８と、前記縦方向に互いに隣接する２つの内柱１４、１６間の大梁３０ａと、第１内柱１４と第１外柱１８との間の大梁３０ａとは、地震時に建物１０が受ける水平力の前記縦方向の成分に抵抗するラーメン構造を構成する。また、第１内柱１４と、第２外柱２０と、前記横方向に互いに隣接する２つの内柱１４、１６間の大梁３０ａと、第１内柱１４と第２外柱２０との間の大梁３０ａとは、前記水平力の前記横方向の成分に抵抗するラーメン構造を構成する。これにより、建物１０は前記水平力に対して十分な強度を備えることができる。内柱１４、１６、外柱１８、２０、２２、２４及び梁３０ａ、３０ｂのそれぞれは鉄筋コンクリートからなる。

ところで、従来の建物のように中央部１２を取り囲む耐震壁を設けた場合、中央部１２への採光が悪くなって中央部１２が暗くなったり、中央部１２の風通しや見通しが悪くなったり、中央部１２にいる人に閉塞感を与えたりする。このため、中央部１２にいる人を不快にさせることがある。これに対して、建物１０では、中央部１２を取り囲む耐震壁を要することはなく、中央部１２を開放的にすることができ、中央部１２が暗くなったり、中央部１２の風通しや見通しが悪くなったり、中央部１２にいる人に閉塞感を与えたりすることはない。図示の例では、中央部１２に、階段、エレベーターホール、立体駐車場、中庭等が設けられ、中央部１２の外側に該中央部を取り巻く廊下が設けられ、該廊下の外側に住居が設けられる。

第１内柱１４、第１外柱１８、第２外柱２０、互いに隣接する２つの内柱１４、１６間の大梁３０ａ、第１内柱１４と第１外柱１８との間の大梁３０ａ及び第１内柱１４と第２外柱２０との間の大梁３０ａが前記水平力に抵抗するため、建物１０は、中央部１２の外側であって前記四角形の辺の内側に位置する領域に柱を必要としない。仮に、前記領域に柱が存在する場合、将来前記住居内の間取りを変更するとき、前記柱の制約を受けて前記間取りの変更を自由に行うことができない。これに対して、建物１０では、前記領域に柱が存在しないため、前記住居内の間取りを変更するとき、前記領域に柱が存在する場合のように前記柱の制約を受けることなく、前記間取りの変更を自由に行うことができる。

仮に、建物１０が大きく、より多くの梁を必要とする場合、第２内柱１６と第３外柱２２との間に梁（図示せず）が配置されていてもよい。例えば、前記縦方向に互いに隣接する第２内柱１６と第３外柱２２との間に梁（図示せず）が配置されていてもよい。なお、図２に示した例では、互いに隣接する２つの第２外柱２０の間の第３外柱２２が、第２内柱１６を前記横方向に結ぶ直線上に位置していないが、これに代え、第３外柱２２が前記直線上に位置していてもよく、この場合、前記横方向に互いに隣接する第２内柱１６と第３外柱２２との間に梁（図示せず）が配置されていてもよい。

第１内柱１４と前記四角形の１つの辺に配置された第１外柱１８との間の間隔Ａ、及び第１内柱１４と前記四角形の他の辺に配置された第１外柱１８との間の間隔Ｂのそれぞれは、任意に変更することができる。図２示した例では、第１内柱１４と前記１つの辺に配置された第１外柱１８との間の間隔Ａは、第１内柱１４と前記他の辺に配置された第１外柱１８との間の間隔Ｂと異なるが、これに代え、間隔Ｂと等しくてもよい。

第１内柱１４と前記四角形の１つの辺に配置された第２外柱２０との間の間隔Ｃ、及び第１内柱１４と前記四角形の他の辺に配置された第２外柱２０との間の間隔Ｄのそれぞれは、任意に変更することができる。図２示した例では、第１内柱１４と前記１つの辺に配置された第２外柱２０との間の間隔Ｃは、第１内柱１４と前記他の辺に配置された第２外柱２０との間の間隔Ｄと等しいが、これに代え、間隔Ｄと異なってもよい。

互いに隣接する２つの外柱１８、２０、２２、２４の間の梁３０ａ、３０ｂのうち同じ高さに位置するもの、すなわち同一階に存在するものは、図１に示した例では、等しい梁成を有するが、これに代え、互いに異なる梁成を有するものとすることができる。これにより、建物１０の剛性や振動特性を変更することができる。

内柱１４、１６及び外柱１８、２０、２２、２４のそれぞれは免震装置３２により基礎３４上に支持されている（図１）。免震装置３２は、例えば、積層ゴム、すなわち鋼板とゴムとを交互に重ねた構造を有する装置からなる。免震装置３２は、地震時に基礎３４から建物１０へ伝わる振動を軽減する。建物１０の平面形状は、全体に四角形を呈していればよく、図２に示した例では、全体に四角形を呈する八角形であるが、これに代え、正確な四角形でもよい。

建物１０が、第１内柱１４、第１外柱１８、第２外柱２０、互いに隣接する２つの内柱１４、１６の間の大梁３０ａ、第１内柱１４と第１外柱１８との間の大梁３０ａ及び第１内柱１４と第２外柱２０との間の大梁３０ａにより、前記水平力に抵抗するため、地震時に基礎３４の全体が第１内柱１４、第１外柱１８、第２外柱２０から分散して荷重を受ける。このため、基礎３４が集中的に大きな荷重を受けることはなく、基礎３４を小型化することができ、該基礎を経済的に施工することができる。また、耐震壁を必要としないため、従来の建物のように前記耐震壁の施工に多くの手間や費用がかかることはない。このため、建物１０を経済的に施工することができる。

図３に示すように、互いに隣接する２つの外柱１８、２０、２２、２４の間の梁３０ａ、３０ｂは、幅寸法３６が高さ寸法３８、すなわち梁成より大きい。梁３０ａ、３０ｂは、いわゆる扁平梁である。これにより、梁３０ａ、３０ｂは、高さ寸法３８を小さくしても幅寸法３６を大きくすることにより、外力に対して十分な強度を備えることができる。このため、梁３０ａ、３０ｂの高さ寸法３８を小さくして、上下方向に互いに隣接する２つの梁３０ａ、３０ｂの間の間隔を広くすることができ、建物１０内への採光と該建物からの眺望とを良くすることができる。

梁３０ａ、３０ｂに床スラブ４０が接続され、床スラブ４０上に該床スラブから間隔を置いて床板４２が配置される。互いに隣接する２つの外柱１８、２０、２２、２４の間の梁３０ａ、３０ｂは、例えばベランダとして利用される。外柱１８、２０、２２、２４に、該外柱の一方の側に位置するベランダと他方の側に位置するベランダとを連通させる開口部４４が設けられている。

梁３０ａ、３０ｂは、図３に示した例では、下面が平坦であるが、これに代え、図４に示すように、下面に凹所４５が設けられたものであってもよい。凹所４５は、例えば、照明器具を設置するスペースとして利用される。

図５に示す例では、互いに隣接する２つの外柱１８、２０、２２、２４の間の梁３０ａ、３０ｂは、水平部分のみからなる図３に示した例に代え、水平部分４６と、該水平部分から上方へ伸びる垂直部分４８とからなる。梁３０ａ、３０ｂは逆梁である。梁３０ａ、３０ｂの垂直部分４８は、梁３０ａ、３０ｂの２つの側部５０ａ、５０ｂのうち建物１０の中央部１２から遠い方の側部５０ａに位置する。梁３０ａ、３０ｂの垂直部分４８はベランダの手摺又はその一部として利用される。

梁３０ａ、３０ｂが水平部分４６と垂直部分４８とからなることから、梁３０ａ、３０ｂが水平部分のみからなる場合に比べて、梁３０ａ、３０ｂの前記強度を大きくすることができる。ところで、梁３０ａ、３０ｂが水平部分のみからなる場合、梁３０ａ、３０ｂの前記強度を大きくするためには前記水平部分の厚さを厚くしなければならない。前記水平部分の厚さを厚くすると、上下方向に互いに隣接する２つの梁３０ａ、３０ｂの前記水平部分の間の空間が狭くなり、該空間を有効に利用することができない。これに対して、梁３０ａ、３０ｂが水平部分４６と垂直部分４８とからなる場合、垂直部分４８により梁３０ａ、３０ｂの前記強度を大きくすることができ、梁３０ａ、３０ｂの水平部分４６の厚さを厚くすることを要しない。このため、上下方向に互いに隣接する２つの梁３０ａ、３０ｂの水平部分４６の間の空間が狭くなることはなく、該空間を有効に利用することができる。

本発明の第１実施例に係る建物の正面図。 図１の線２における建物の断面図。 図２の線３における梁の断面図。 本発明の第２実施例に係る梁の断面図。 本発明の第３実施例に係る梁の断面図。

符号の説明

１０ 建物
１２ 中央部
１４ 第１内柱
１６ 第２内柱
１８ 第１外柱
２０ 第２外柱
２２ 第３外柱
２４ 第４外柱
２６、２８ 柱の幅寸法
３０ａ、３０ｂ 梁
３２ 免震装置
３４ 基礎
３６ 梁の幅寸法
３８ 梁の高さ寸法
４６ 水平部分
４８ 垂直部分

Claims (3)

1. ほぼ四角形の平面形状を有し、該平面形状と対応する平面形状を有する中央部を有する建物の構造であって、
   前記中央部の隅部に配置された４つの第１内柱を含む複数の内柱と、
   前記四角形の辺にあってそれぞれが前記第１内柱を縦方向に結ぶ直線上に位置する複数の第１外柱と、それぞれが前記第１内柱を横方向に結ぶ直線上に位置する複数の第２外柱と、前記横方向に互いに隣接する２つの第１外柱間及び前記縦方向に互いに隣接する２つの第２外柱の間のそれぞれに位置する複数の第３外柱と、前記四角形の各隅部に位置する２つの第４外柱とを含む複数の外柱と、
   互いに隣接する２つの内柱の間、前記縦方向に互いに隣接する前記第１内柱と前記第１外柱との間、前記横方向に互いに隣接する前記第１内柱と前記第２外柱との間及び互いに隣接する２つの外柱の間のそれぞれに上下方向に間隔を置いて配置された複数の梁とを含み、
   各外柱は、前記建物の周方向と直交する方向における幅寸法が前記周方向における幅寸法より大きく、かつ、前記隣接する２つの外柱の間の梁は、幅寸法が高さ寸法より大きい、建物の構造。
2. 前記梁は、複数の大梁と、各大梁の上方及び下方のそれぞれに位置する複数の小梁であってそれぞれが、前記大梁より断面積及び断面二次モーメントが小さい複数の小梁とを含む、請求項１に記載の建物の構造。
3. 前記内柱及び前記外柱のそれぞれは免震装置により基礎上に支持されている、請求項１に記載の建物の構造。

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