JP5587466B1 - 許容される倒壊方向を有する塔状構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】倒壊を許容する方向に塔状構造物を導くことのできる許容される倒壊方向を有する塔状構造物を提供する。
【解決手段】複数の主柱材１０１、１０２、１０３、１０４と、主柱材どうしを結合する複数の横架材２５１、２５２、２５３、２５４、２７１、２７２、２７３、２７４とを備え、横架材によって囲まれる架構面と、架構面の上方または下方に隣接する別の架構面とによって境界づけられる層３５５が上下方向に複数重ねて構成される塔状構造物であって、複数の層のうち所定の層３５５において、主柱材および横架材によって縦横に囲まれる複数の側面のうち、倒壊を許容する方向以外の側面に、水平に延びる補剛材１１、１２，１３が設置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、許容される倒壊方向を有する塔状構造物に関する。具体的には、万一、設計強度を超える外力を受けた場合に、倒壊する方向が予め設定されている塔状構造物に関する。

鉄塔構造物等の塔状構造物は、風の影響、地震の影響を考慮して設計される。従来より、骨組み構造体において、構造体があらゆる方向の外力に対して剛性を有することが記載された文献がある（特許文献１参照）。塔状構造物において、座屈長さを短くして、小断面であっても十分な座屈強度を確保することが記載された文献がある（特許文献２参照）。ブレース構造を有する建物において、斜めに交差する架構に水平の架構が接続されることが記載された文献がある（特許文献３参照）。

再表９５／０２１３５１号公報 特開２００６−１９３９０２号公報 特開２０１１−００６９６５号公報

しかしながら、特許文献１〜３のいずれの文献にも、倒壊を許容する方向に塔状構造物を導くことについての記載はない。

本発明は、倒壊を許容する方向に塔状構造物を導くことのできる許容される倒壊方向を有する塔状構造物を提供することを目的とする。

本発明は、複数の主柱材と、前記主柱材どうしを結合する複数の横架材とを備え、前記横架材によって囲まれる架構面と、前記架構面の上方または下方に隣接する別の架構面とによって境界づけられる層が上下方向に複数重ねて構成される塔状構造物であって、前記複数の層のうち所定の層において、前記主柱材および前記横架材によって縦横に囲まれる複数の側面のうち、倒壊を許容する方向以外の側面に、水平に延びる補剛材が設置される、許容される倒壊方向を有する塔状構造物に関する。

本発明によれば、倒壊を許容する方向に塔状構造物を導くことができる。

本発明による第１実施形態の塔状構造物を示す概略的立面図である。 許容される倒壊方向を有する層を示す概略的斜視図である。 図２の層において架構面を示す図である。 図２の層において側面を示す図である。 図２の層を平面的に示す概念図である。 本発明による第２実施形態の塔状構造物の要部を示す概略的斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明による第１実施形態の塔状構造物１を示す。塔状構造物１は、主柱材１００と、横架材２００と、ブレース３００とを備える。ここで、主柱材の符号１００、横架材の符号２００、ブレースの符号３００は、いずれも総称としてのものであり、図中では個別の符号を付す。図１に関する以下の説明において、図示されない部分の符号については、括弧をつけて示す。

主柱材１００は、４本設けられる。４本の主柱材１０１、（１０２、１０３、）１０４は、下端部１１１、（１１２、１１３、）１１４を有する。主柱材１０１、（１０２、１０３、）１０４は、下端部１１１、（１１２、１１３、）１１４から所定の高さに、第１高さ位置１３１、（１３２、１３３、）１３４を有する。下端部１１１、（１１２、１１３、）１１４から第１高さ位置１３１、（１３２、１３３、）１３４までの部分を、第１主柱部材１２１、（１２２、１２３、）１２４と称する。主柱材１０１、（１０２、１０３、）１０４は、第１高さ位置１３１、（１３２、１３３、）１３４から所定の高さに、第２高さ位置１５１、（１５２、１５３、）１５４を有する。第１高さ位置１３１、（１３２、１３３、）１３４から第２高さ位置１５１、（１５２、１５３、）１５４までの部分を、第２主柱部材１４１、（１４２、１４３、）１４４と称する。主柱材１０１、（１０２、１０３、）１０４は、第２高さ位置１５１、（１５２、１５３、）１５４から所定の高さに、第３高さ位置１７１、（１７２、１７３、）１７４を有する。第２高さ位置１５１、（１５２、１５３、）１５４から第３高さ位置１７１、（１７２、１７３、）１７４までの部分を、第３主柱部材１６１、（１６２、１６３、）１６４と称する。主柱材１０１、（１０２、１０３、）１０４は、第３高さ位置１７１、（１７２、１７３、）１７４から所定の高さに、第４高さ位置１９１、（１９２、１９３、）１９４を有する。第３高さ位置１７１、（１７２、１７３、）１７４から第４高さ位置１９１、（１９２、１９３、）１９４までの部分を、第４主柱部材１８１、（１８２、１８３、）１８４と称する。

横架材２００は、主柱材１０１、（１０２、１０３、）１０４の各高さ位置に、それぞれ４本ずつ設けられる。
主柱材１０１、（１０２、１０３、）１０４の第１高さ位置１３１、（１３２、１３３、）１３４には、第１高さの横架材（２３１、２３２、２３３、）２３４が設けられる。横架材（２３１）の一端部は、主柱材１０１の第１高さ位置１３１に結合される。横架材（２３１）の他端部は、主柱材（１０２）の第１高さ位置（１３２）に結合される。横架材（２３２）の一端部は、主柱材（１０２）の第１高さ位置（１３２）に結合される。横架材（２３２）の他端部は、主柱材（１０３）の第１高さ位置（１３３）に結合される。横架材（２３３）の一端部は、主柱材（１０３）の第１高さ位置（１３３）に結合される。横架材（２３３）の他端部は、主柱材１０４の第１高さ位置１３４に結合される。横架材２３４の一端部は、主柱材１０４の第１高さ位置１３４に結合される。横架材２３４の他端部は、主柱材１０１の第１高さ位置１３１に結合される。第１高さの４本の横架材（２３１、２３２、２３３、）２３４によって囲まれる平面を、第１架構面２３５と称する。

主柱材１０１、（１０２、１０３、）１０４の第２高さ位置１５１、（１５２、１５３、）１５４には、第２高さの横架材（２５１、２５２、２５３、）２５４が設けられる。横架材（２５１）の一端部は、主柱材１０１の第２高さ位置１５１に結合される。横架材（２５１）の他端部は、主柱材（１０２）の第２高さ位置（１５２）に結合される。横架材（２５２）の一端部は、主柱材（１０２）の第２高さ位置（１５２）に結合される。横架材（２５２）の他端部は、主柱材（１０３）の第２高さ位置（１５３）に結合される。横架材（２５３）の一端部は、主柱材（１０３）の第２高さ位置（１５３）に結合される。横架材（２５３）の他端部は、主柱材１０４の第２高さ位置１５４に結合される。横架材２５４の一端部は、主柱材１０４の第２高さ位置１５４に結合される。横架材２５４の他端部は、主柱材１０１の第２高さ位置１５１に結合される。第２高さの４本の横架材（２５１、２５２、２５３、）２５４によって囲まれる平面を、第２架構面２５５と称する。

主柱材１０１、（１０２、１０３、）１０４の第３高さ位置１７１、（１７２、１７３、）１７４には、第３高さの横架材（２７１、２７２、２７３、）２７４が設けられる。横架材（２７１）の一端部は、主柱材１０１の第３高さ位置１７１に結合される。横架材（２７１）の他端部は、主柱材（１０２）の第３高さ位置（１７２）に結合される。横架材（２７２）の一端部は、主柱材（１０２）の第３高さ位置（１７２）に結合される。横架材（２７２）の他端部は、主柱材（１０３）の第３高さ位置（１７３）に結合される。横架材（２７３）の一端部は、主柱材（１０３）の第３高さ位置（１７３）に結合される。横架材（２７３）の他端部は、主柱材１０４の第３高さ位置１７４に結合される。横架材２７４の一端部は、主柱材１０４の第３高さ位置１７４に結合される。横架材２７４の他端部は、主柱材１０１の第３高さ位置１７１に結合される。第３高さの４本の横架材（２７１、２７２、２７３、）２７４によって囲まれる平面を、第３架構面２７５と称する。

主柱材１０１、（１０２、１０３、）１０４の第４高さ位置１９１、（１９２、１９３、）１９４には、第４高さの横架材（２９１、２９２、２９３、）２９４が設けられる。横架材（２９１）の一端部は、主柱材１０１の第４高さ位置１９１に結合される。横架材（２９１）の他端部は、主柱材（１０２）の第４高さ位置（１９２）に結合される。横架材（２９２）の一端部は、主柱材（１０２）の第４高さ位置（１９２）に結合される。横架材（２９２）の他端部は、主柱材（１０３）の第４高さ位置（１９３）に結合される。横架材（２９３）の一端部は、主柱材（１０３）の第４高さ位置（１９３）に結合される。横架材（２９３）の他端部は、主柱材１０４の第４高さ位置１９４に結合される。横架材２９４の一端部は、主柱材１０４の第４高さ位置１９４に結合される。横架材２９４の他端部は、主柱材１０１の第４高さ位置１９１に結合される。第４高さの４本の横架材（２９１、２９２、２９３、）２９４によって囲まれる平面を、第４架構面２９５と称する。

ブレース３００は、隣接する２本の主柱材１００および隣接する２本の横架材２００によって囲まれる面に２本ずつ設けられる。但し、最下段については、主柱材１００の接地面を仮想の横架材２００とみなす。
主柱材１０１（、１０２）の第１主柱部材１２１（、１２２）と、主柱材１０１（、１０２）の接地面と、第１高さの横架材（２３１）とで囲まれる面には、２本のブレース（３１１、３２１）が設けられる。主柱材（１０２、１０３）の第１主柱部材（１２２、１２３）と、主柱材（１０２、１０３）の接地面と、第１高さの横架材（２３２）とで囲まれる面には、２本のブレース（３１２、３２２）が設けられる。主柱材（１０３、）１０４の第１主柱部材（１２３、）１２４と、主柱材（１０３、）１０４の接地面と、第１高さの横架材（２３３）とで囲まれる面には、２本のブレース（３１３、３２３）が設けられる。主柱材１０４、１０１の第１主柱部材１２４、１２１と、主柱材１０４、１０１の接地面と、第１高さの横架材２３４とで囲まれる面には、２本のブレース３１４、３２４が設けられる。ブレース（３１１、３２１、３１２、３２２、３１３、３２３、）３１４、３２４によって４面を囲まれる高さ空間、換言すれば、接地面から第１架構面２３５までの高さ空間を、第１層３１５と称する。

主柱材１０１（、１０２）の第２主柱部材１４１（、１４２）と、第１高さの横架材（２３１）と、第２高さの横架材（２５１）とで囲まれる面には、２本のブレース（３３１、３４１）が設けられる。主柱材（１０２、１０３）の第２主柱部材（１４２、１４３）と、第１高さの横架材（２３２）と、第２高さの横架材（２５２）とで囲まれる面には、２本のブレース（３３２、３４２）が設けられる。主柱材（１０３、）１０４の第２主柱部材（１４３、）１４４と、第１高さの横架材（２３３）と、第２高さの横架材（２５３）とで囲まれる面には、２本のブレース（３３３、３４３）が設けられる。主柱材１０４、１０１の第２主柱部材１４４、１４１と、第１高さの横架材２３４と、第２高さの横架材２５４とで囲まれる面には、２本のブレース３３４、３４４が設けられる。ブレース（３３１、３４１、３３２、３４２、３３３、３４３、）３３４、３４４によって４面を囲まれる高さ空間、換言すれば、第１架構面２３５から第２架構面２５５までの高さ空間を、第２層３３５と称する。

ここでは、後述するように第３層３５５について説明する。第３層３５５は、図２に示されているので、図１に加え図２も併せて参照しながら説明する。
主柱材１０１、１０２の第３主柱部材１６１、１６２と、第２高さの横架材２５１と、第３高さの横架材２７１とで囲まれる面には、２本のブレース３５１、３６１が設けられる。ブレース３５１の一端部は、主柱材１０１の第２高さ位置１５１に結合される。ブレース３５１の他端部は、主柱材１０２の第３高さ位置１７２に結合される。ブレース３６１の一端部は、主柱材１０２の第２高さ位置１５２に結合される。ブレース３６１の他端部は、主柱材１０１の第３高さ位置１７１に結合される。
主柱材１０２、１０３の第３主柱部材１６２、１６３と、第２高さの横架材２５２と、第３高さの横架材２７２とで囲まれる面には、２本のブレース３５２、３６２が設けられる。ブレース３５２の一端部は、主柱材１０２の第２高さ位置１５２に結合される。ブレース３５２の他端部は、主柱材１０３の第３高さ位置１７３に結合される。ブレース３６２の一端部は、主柱材１０３の第２高さ位置１５３に結合される。ブレース３６２の他端部は、主柱材１０２の第３高さ位置１７２に結合される。
主柱材１０３、１０４の第３主柱部材１６３、１６４と、第２高さの横架材２５３と、第３高さの横架材２７３とで囲まれる面には、２本のブレース３５３、３６３が設けられる。ブレース３５３の一端部は、主柱材１０３の第２高さ位置１５３に結合される。ブレース３５３の他端部は、主柱材１０４の第３高さ位置１７４に結合される。ブレース３６３の一端部は、主柱材１０４の第２高さ位置１５４に結合される。ブレース３６３の他端部は、主柱材１０３の第３高さ位置１７３に結合される。
主柱材１０４、１０１の第３主柱部材１６４、１６１と、第２高さの横架材２５４と、第３高さの横架材２７４とで囲まれる面には、２本のブレース３５４、３６４が設けられる。ブレース３５４の一端部は、主柱材１０４の第２高さ位置１５４に結合される。ブレース３５４の他端部は、主柱材１０１の第３高さ位置１７１に結合される。ブレース３６４の一端部は、主柱材１０１の第２高さ位置１５１に結合される。ブレース３６４の他端部は、主柱材１０４の第３高さ位置１７４に結合される。
ブレース３５１、３６１、３５２、３６２、３５３、３６３、３５４、３６４によって４面を囲まれる高さ空間、換言すれば、第２架構面２５５から第３架構面２７５までの高さ空間を、第３層３５５と称する。

主柱材１０１（、１０２）の第４主柱部材１８１（、１８２）と、第３高さの横架材（２７１）と、第４高さの横架材（２９１）とで囲まれる面には、２本のブレース（３７１、３８１）が設けられる。主柱材１０２（、１０３）の第４主柱部材１８２（、１８３）と、第３高さの横架材（２７２）と、第４高さの横架材（２９２）とで囲まれる面には、２本のブレース（３７２、３８２）が設けられる。主柱材（１０３、）１０４の第４主柱部材（１８３、）１８４と、第３高さの横架材（２７３）と、第４高さの横架材（２９３）とで囲まれる面には、２本のブレース（３７３、３８３）が設けられる。主柱材１０４、１０１の第４主柱部材１８４、１８１と、第３高さの横架材２７４と、第４高さの横架材２９４とで囲まれる面には、２本のブレース３７４、３８４が設けられる。ブレース（３７１、３８１、３７２、３８２、３７３、３８３、）３７４、３８４によって４面を囲まれる高さ空間、換言すれば、第３架構面２７５から第４架構面２９５までの高さ空間を、第４層３７５と称する。

上記のような塔状構造物１において、強度設計上の余裕度が各層の中で最も小さい層（例えば、第３層３５５）に対して、許容される倒壊方向を設定するための座屈止めが施される。図２〜図５は、第３層３３５を示す。図２〜図５を参照して、許容される倒壊方向を設定するための座屈止めについて説明する。

図３において、第２架構面２５５は、比較的密度の細かいドットを付けて示し、第３架構面２７５は、比較的密度の粗いドットを付けて示す。図３に示すように、第３層３３５は、第２架構面２５５と、第３架構面２７５とによって、上下方向に境界づけられる。第２架構面２５５と、第３架構面２７５とは、主柱材１０１、１０２、１０３、１０４の第３主柱部材１６１、１６２、１６３、１６４によって間隔を保持される。

図４にドットを付けて示すように、第３主柱部材１６１、１６２と、第２高さの横架材２５１と、第３高さの横架材２７１とによって縦横に囲まれる領域を、側面２６１と称する。側面２６１には、ブレース３５１、３６１が配置される（図２参照）。第３主柱部材１６２、１６３と、第２高さの横架材２５２と、第３高さの横架材２７２とによって縦横に囲まれる領域を、側面２６２と称する。側面２６２には、ブレース３５２、３６２が配置される（図２参照）。第３主柱部材１６３、１６４と、第２高さの横架材２５３と、第３高さの横架材２７３とによって縦横に囲まれる領域を、側面２６３と称する。側面２６３には、ブレース３５３、３６３が配置される（図２参照）。第３主柱部材１６４、１６１と、第２高さの横架材２５４と、第３高さの横架材２７４とによって縦横に囲まれる領域を、側面２６４と称する。側面２６４には、ブレース３５４、３６４が配置される（図２参照）。

図５において、塔状構造物１が万一倒壊すると仮定した場合に、最もまたは絶対に倒壊させたくない方向を側面２６３の方向Ｄ３とし、相対的に倒壊を許容する方向を側面２６１の方向Ｄ１とする。この場合、倒壊を許容する方向Ｄ１の側面２６１以外の側面２６２、２６３、２６４に、水平に延びる補剛材１０が設けられる。ここで、補剛材の符号１０は、総称としてのものであり、図中では個別の符号を付す。
具体的には、側面２６２（方向Ｄ２）には、第１補剛材１１が設けられる。第１補剛材１１の一端部は、第３主柱部材１６２の中間高さに結合される。第１補剛材１１の他端部は、第３主柱部材１６３の中間高さに結合される。第１補剛材１１の中間部は、ブレース３５２、３６２の交差部に結合される。
側面２６３（方向Ｄ３）には、第２補剛材１２が設けられる。第２補剛材１２の一端部は、第３主柱部材１６３の中間高さに結合される。第２補剛材１２の他端部は、第３主柱部材１６４の中間高さに結合される。第２補剛材１２の中間部は、ブレース３５３、３６３の交差部に結合される。
側面２６４（方向Ｄ４）には、第３補剛材１３が設けられる。第３補剛材１３の一端部は、第３主柱部材１６４の中間高さに結合される。第３補剛材１３の他端部は、第３主柱部材１６１の中間高さに結合される。第３補剛材１３の中間部は、ブレース３５４、３６４の交差部に結合される。

すなわち、側面２６３の第３主柱部材１６３は、第１補剛材１１によって第１補剛材１１の長手方向（Ｄ１−Ｄ３方向）に座屈する座屈長さを短縮されるとともに、第２補剛材１２によって第２補剛材１２の長手方向（Ｄ２−Ｄ４方向）に座屈する座屈長さを短縮される。側面２６３の第３主柱部材１６４は、第２補剛材１２によって第２補剛材１２の長手方向（Ｄ２−Ｄ４方向）に座屈する座屈長さを短縮されるとともに、第３補剛材１３によって第３補剛材１３の長手方向（Ｄ１−Ｄ３方向）に座屈する座屈長さを短縮される。
これに対して、側面２６１の第３主柱部材１６１は、第３補剛材１３によって第３補剛材１３の長手方向（Ｄ１−Ｄ３方向）に座屈する座屈長さを短縮されるだけであり、Ｄ２−Ｄ４方向に座屈する座屈長さは短縮されない。側面２６１の第３主柱部材１６２は、第１補剛材１１によって第１補剛材１１の長手方向（Ｄ１−Ｄ３方向）に座屈する座屈長さを短縮されるだけであり、Ｄ２−Ｄ４方向に座屈する座屈長さは短縮されない。
つまり、側面２６３の第３主柱部材１６３、１６４は、Ｄ１−Ｄ３方向およびＤ２−Ｄ４方向の両方向への座屈長さを短縮されるのに対して、側面２６１の第３主柱部材１６１、１６２は、Ｄ１−Ｄ３方向への座屈長さだけ短縮され、Ｄ２−Ｄ４方向への座屈長さは短縮されない。そのため、側面２６３の方向に比べて、側面２６１の方向の座屈長さを相対的に長くすることができる。

したがって、図５において、塔状構造物１が万一倒壊すると仮定した場合に、最もまたは絶対に倒壊させたくない方向Ｄ３の側面２６３にある第３主柱部材１６３、１６４（主柱材１０３、１０４）の座屈長さは、Ｄ１−Ｄ３方向およびＤ２−Ｄ４方向の両方向共に短い。つまり、座屈しにくい。
反対に、相対的に倒壊を許容する方向Ｄ１の側面２６１にある第３主柱部材１６１、１６２（主柱材１０１、１０２）の座屈長さは、Ｄ１−Ｄ３方向には短いが、Ｄ２−Ｄ４方向には元の長さのままである。つまり、座屈しやすい。

側面２６１には、第１テンションワイヤ２１および第２テンションワイヤ２２が設けられる。第３主柱部材１６１には、第１テンションワイヤ２１が取り付けられる。第１テンションワイヤ２１の下端部は、主柱材１０１の第２高さ位置１５１に取り付けられる。第１テンションワイヤ２１の上端部は、主柱材１０１の第３高さ位置１７１に取り付けられる。第３主柱部材１６２には、第２テンションワイヤ２２が取り付けられる。第２テンションワイヤ２２の下端部は、主柱材１０２の第２高さ位置１５２に取り付けられる。第２テンションワイヤ２２の上端部は、主柱材１０２の第３高さ位置１７２に取り付けられる。
第１テンションワイヤ２１および第２テンションワイヤ２２は、主柱材１０１、１０２の第２高さ位置１５１、１５２と第３高さ位置１７１、１７２との距離が第３主柱部材１６１、１６２の長さよりも実質的に大きくなることを防止する。

次に、上記のように構成された塔状構造物１の作用について説明する。
塔状構造物１は、設計強度の範囲内の外力を受ける限り、倒壊することなく通常の使用に耐える。塔状構造物１が、万一、例えば巨大地震等で想定を超える外力を受けて倒壊する危険を生じた場合に、塔状構造物１は、つぎのように挙動する。
第３層３５５は、強度設計上の余裕度が各層の中で最も小さい。そのため、塔状構造物１が想定を超える外力を受けて倒壊する危険を生じた場合に、圧縮座屈を起こす可能性が最も高いのは、第３層３５５である。
図５に示すように、第３層３５５において、側面２６３にある第３主柱部材１６３、１６４（主柱材１０３、１０４）の座屈長さは、Ｄ１−Ｄ３方向およびＤ２−Ｄ４方向の両方向共に短い。側面２６１にある第３主柱部材１６１、１６２（主柱材１０１、１０２）の座屈長さは、Ｄ１−Ｄ３方向には短いが、Ｄ２−Ｄ４方向には長い。
そのため、第３層３５５において、圧縮座屈を起こす可能性が最も高いのは、側面２６１にある第３主柱部材１６１、１６２（主柱材１０１、１０２）であり、座屈の方向は、Ｄ２−Ｄ４方向である。したがって、塔状構造物１は、側面２６１にある第３主柱部材１６１、１６２（主柱材１０１、１０２）に圧縮座屈が起こるように導かれる。そして、その結果、塔状構造物１は、方向Ｄ１を中心とするある範囲内の方向に倒壊する。

ところで、側面２６１にある第３主柱部材１６１、１６２（主柱材１０１、１０２）に圧縮座屈が起きても、塔状構造物１は、少し変形しただけで動き止まり、直ぐには破断しない場合も考えられる。このとき、反対方向（方向Ｄ３）への揺り戻しを受けると、塔状構造物１は、今度は方向Ｄ３に倒壊する危険が生じる。
しかしこの危険は、第１テンションワイヤ２１および第２テンションワイヤ２２によって防止される。すなわち、第１テンションワイヤ２１は、主柱材１０１の第２高さ位置１５１と第３高さ位置１７１との距離が第３主柱部材１６１の長さよりも実質的に大きくなる（塔状構造物１がＤ３方向に傾く）ことを防止する。同様に、第２テンションワイヤ２２は、主柱材１０２の第２高さ位置１５２と第３高さ位置１７２との距離が第３主柱部材１６２の長さよりも実質的に大きくなる（塔状構造物１がＤ３方向に傾く）ことを防止する。
したがって、側面２６１にある第３主柱部材１６１、１６２（主柱材１０１、１０２）に圧縮座屈が起きた後、反対方向（方向Ｄ３）への揺り戻しを受けた場合でも、塔状構造物１が方向Ｄ３に倒壊する危険は、回避される。

第１実施形態の塔状構造物１によれば、倒壊を許容する方向の側面２６１において座屈長さを長くすることができる。そのため、想定を超える外力が作用して塔状構造物１が倒壊に至ることを避けられない場合に、倒壊を許容する方向Ｄ１に塔状構造物１を導くことができ、したがって、最もまたは絶対に倒壊させたくない方向への倒壊を回避することができる。

図６は、本発明による第２実施形態の塔状構造物２を示す。塔状構造物２は、各層（第３層３５５以外は図示省略）において、ブレース（ブレース３５１、３６１、３５２、３６２、３５３、３６３、３５４、３６４以外は図示省略）の交差部を通る高さ位置に、水平に延びる４本の座屈止め材（座屈止め材４５１、４５２、４５３、４５４以外は図示省略）が既に設置されている。
すなわち、第３層３５５において、側面２６１、２６２、２６３、２６４には、第１、２、３、４座屈止め材４５１、４５２、４５３、４５４が既に設けられている。これらの座屈止め材４５１、４５２、４５３、４５４の設置方法は、第１実施形態における補剛材１１、１２、１３の設置方法と、実質的に同じである。

上記のような塔状構造物２において、強度設計上の余裕度が各層の中で最も小さい層（例えば、第３層３５５）に対して、許容される倒壊方向を設定するための座屈止めが施される。
具体的に、側面２６２には、第１補剛材３１および第２補剛材３２が設けられる。第１補剛材３１の一端部は、第３主柱部材１６３において、その下端部（第２高さ位置１５３）と第２座屈止め材４５２の結合部との中間高さに結合される。第１補剛材３１の他端部は、その一端部から水平に延びてブレース３６２に結合される。第２補剛材３２の一端部は、第３主柱部材１６３において、その上端部（第３高さ位置１７３）と第２座屈止め材４５２の結合部との中間高さに結合される。第２補剛材３２の他端部は、その一端部から水平に延びてブレース３５２に結合される。
側面２６３には、第３、４、５、６補剛材３３、３４、３５、３６が設けられる。第３補剛材３３の一端部は、第３主柱部材１６３において、その下端部（第２高さ位置１５３）と第３座屈止め材４５３の結合部との中間高さに結合される。第３補剛材３３の他端部は、その一端部から水平に延びてブレース３５３に結合される。第４補剛材３４の一端部は、第３主柱部材１６３において、その上端部（第３高さ位置１７３）と第３座屈止め材４５３の結合部との中間高さに結合される。第４補剛材３４の他端部は、その一端部から水平に延びてブレース３６３に結合される。第５補剛材３５の一端部は、第３主柱部材１６４において、その下端部（第２高さ位置１５４）と第３座屈止め材４５３の結合部との中間高さに結合される。第５補剛材３５の他端部は、その一端部から水平に延びてブレース３６３に結合される。第６補剛材３６の一端部は、第３主柱部材１６４において、その上端部（第３高さ位置１７４）と第３座屈止め材４５３の結合部との中間高さに結合される。第６補剛材３６の他端部は、その一端部から水平に延びてブレース３５３に結合される。
側面２６４には、第７補剛材３７および第８補剛材３８が設けられる。第７補剛材３７の一端部は、第３主柱部材１６４において、その下端部（第２高さ位置１５４）と第４座屈止め材４５４の結合部との中間高さに結合される。第７補剛材３７の他端部は、その一端部から水平に延びてブレース３５４に結合される。第８補剛材３８の一端部は、第３主柱部材１６４において、その上端部（第３高さ位置１７４）と第４座屈止め材４５４の結合部との中間高さに結合される。第８補剛材３８の他端部は、その一端部から水平に延びてブレース３６４に結合される。

次に、上記のように構成された塔状構造物２の作用について説明する。
万一、例えば巨大地震等で想定を超える外力を受けて倒壊する危険を生じた場合、塔状構造物２は、つぎのように挙動する。
第３層３５５は、強度設計上の余裕度が各層の中で最も小さい。そのため、塔状構造物１が想定を超える外力を受けて倒壊する危険を生じた場合に、圧縮座屈を起こす可能性が最も高いのは、第３層３５５である。
第３層３５５において、側面２６３の第３主柱部材１６３、１６４は、第１〜８補剛材３１〜３８によって座屈長さを短縮される。これに対して、側面２６１の第３主柱部材１６１、１６２は、第１〜８補剛材３１〜３８により座屈長さを短縮されない。
そのため、第３層３５５において、圧縮座屈を起こす可能性が最も高いのは、側面２６１にある第３主柱部材１６１、１６２（主柱材１０１、１０２）である。したがって、塔状構造物２は、側面２６１にある第３主柱部材１６１、１６２（主柱材１０１、１０２）に圧縮座屈が起こるように導かれる。そして、その結果、塔状構造物２は、側面２６１を中心とするある範囲内の方向に倒壊する。

第２実施形態の塔状構造物２によれば、倒壊を許容する方向の側面２６１において座屈長さを長くすることができる。そのため、想定を超える外力が作用して塔状構造物１が倒壊に至ることを避けられない場合に、倒壊を許容する方向（側面２６１の方向）に塔状構造物１を導くことができ、したがって、最もまたは絶対に倒壊させたくない方向への倒壊を回避することができる。

なお、上記の実施形態では、塔状構造物１を４層構造として説明した。しかしながら、塔状構造物１、２は、例えば、５層以上の構造としてもよく、または３層以下の構造としてもよい。
また、第１実施形態において、側面２６２の第１補剛材１１は、第３主柱部材１６２と１６３との間を延び、側面２６４の第３補剛材１３は、第３主柱部材１６４と１６１との間を延びる。しかしながら、側面２６２の第１補剛材１１は、第３主柱部材１６３とブレース３５２、３６２の交差部との間を延びてもよく、側面２６４の第３補剛材１３は、第３主柱部材１６４とブレース３５４、３６４の交差部との間を延びてもよい。

１、２…塔状構造物
１１、１２、１３、３１、３２、３３、３４…補剛材
２１、２２…テンションワイヤ
１０１、１０２、１０３、１０４…主柱材
１６１、１６２、１６３、１６４…主柱部材
２５１、２５２、２５３、２５４、２７１、２７２、２７３、２７４…横架材
２６１、２６２、２６３、２６４…側面
２３５、２５５、２７５、２９５…架構面
３１５、３３５、３５５、３７５…層

Claims (4)

1. 複数の主柱材と、前記主柱材どうしを結合する複数の横架材とを備え、前記横架材によって囲まれる架構面と、前記架構面の上方または下方に隣接する別の架構面とによって境界づけられる層が上下方向に複数重ねて構成される塔状構造物であって、
   前記複数の層のうち所定の層において、前記主柱材および前記横架材によって縦横に囲まれる複数の側面のうち、倒壊を許容する方向以外の側面に、水平に延びる補剛材が設置される、許容される倒壊方向を有する塔状構造物。
2. ブレースをさらに備え、
   前記補剛材は、前記倒壊を許容する方向以外の側面において、前記ブレースの交差部を通って設置される、請求項１に記載の許容される倒壊方向を有する塔状構造物。
3. 前記所定の層において、前記倒壊を許容する方向の前記主柱材の外側に、テンションワイヤが取り付けられる、請求項１または２に記載の許容される倒壊方向を有する塔状構造物。
4. 前記所定の層は、前記複数の層のうち、外力により座屈を受けやすい層が選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の許容される倒壊方向を有する塔状構造物。

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