JP5843419B2 - 偏心柱梁接合部を有する外周架構 - Google Patents

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本発明は、建築物の架構に関するものであり、特に、室内側へ出っ張る柱寸法を小さくして室内面積を有効利用できる架構、さらには免震技術との併用に適しており、外周架構のスパンや開口を大きく確保できる架構に関するものである。
特開平8−120781号公報(特許文献1)は、鉄筋コンクリート造チューブ構造に関するものである。当該公報に記載された構造では、建物の外周部には多数の壁状柱と周囲に連続した偏平梁とからなる外周チューブを、また建物の中央部にはコア壁をそれぞれ配置して、このコア壁に囲まれる部分およびその外周部には、コア壁と外周チューブとの間のスラブ支持用として、スラブの肉厚を大きくして形成したキャピタルスラブを設けている。前記コア壁と外周チューブとの間のスラブは、部分的に厚くした偏平梁をスラブ全体として略井桁状に配設すると共に、この略井桁状の偏平梁へ特に集中した状態で、アンボンドPC鋼線を懸垂曲線状に配設した、フラットスラブ構造とした鉄筋コンクリート造チューブ構造である。ここで、チューブ構造とは、一般に、建物の外周に所定ピッチで多数の柱を設けて外周チューブとすると共に、建物の中央部の設備コアにスリット耐震壁等の耐震要素を配すると共に、設備コアにおける柱と外周チューブにおける柱との間に大梁を配したような構造を称する名称である。
上記の鉄筋コンクリート造チューブ構造によれば、梁せいを小さくして階高を押さえることができ、かつ、コア壁を耐震要素として効果的に利用することができ、しかも、コア壁へのスラブからの剪断力をスムーズに伝えることができる。
しかし、室内面積の有効利用の観点から見ると、上記の鉄筋コンクリート造チューブ構造は、なお改善すべき余地がある。すなわち、外部に面した架構の柱の断面を偏平にするだけでも、室内面積をある程度は有効に利用することが可能になるが、鉄筋コンクリート構造の場合は、梁主筋が柱主筋の内側に配されるため、柱を梁幅程度に小さくすることはできないという問題があった。また、梁が偏心して柱に取り付くことで柱に捩りが生じたり、柱梁接合部の耐力が小さくなり、従来は剛接合と仮定されていた柱梁接合部が、梁主筋が降伏する以前に損傷することが懸念される。
特開平8−120781号公報
本発明は、従来技術が有する上記の課題を解決することを目的としたものであって、外周架構の柱を壁形状とすることで、室内側へ出っ張る柱寸法を小さくして、室内面積を有効利用できる架構、また、外周架構の壁柱のせいを大きくして、壁柱の剛性や耐力を増大させ、断面性能が向上した架構、さらには、地震入力を低減する免震構造の適用とあいまって、スパンや開口を大きく確保することができる架構を提供することを課題とする。
上記の課題を解決するために、本出願では、扁平断面を有する壁柱と鉛直方向に長い扁平断面を有する梁を含む鉄筋コンクリート構造からなる外周架構であって、前記壁柱の建物外周側の側面は前記梁の建物外周側の側面より建物の外側に突出しているとともに、少なくとも梁主筋の1本は柱の建物内側の主筋の内側に配され、かつ、少なくとも梁主筋の他の1本は前記柱の建物内側の主筋の外側に配された外周架構を提案する。
本明細書において扁平断面とは、X方向寸法と、Y方向(Xと直交する方向)寸法が異なる断面を言うが、特に、大きい方の寸法とが小さい方の寸法の比が、1.5以上の断面、さらには同比が2以上の断面、あるいは、曲げ剛性の比が4以上の断面さらには15以上の断面を言うものとする。本明細書において壁柱とは、壁の一部を構成する柱、あるいは壁と一体化した柱の意味であり、袖壁、床スラブの有無を問わない。したがって、壁柱は、非構造壁や非構造柱は含まない意味で用いる。

梁の1つの側面が柱の1つの側面よりも突出しているとは、当該架構が鉄筋コンクリート構造からなる建物の外周架構である場合、梁の建物内側の側面が、当該梁に接合されている柱の建物内側の側面よりもさらに建物内側に位置している配置が、建物内面積を広く確保するためには好ましい。この場合の配筋の一例は、少なくとも梁主筋の1本が最外端に位置する柱の建物内側の主筋の内側に配され、かつ、少なくとも梁主筋の他の1本が前記最外端に位置する柱の建物内側の主筋の外側に配された場合、例えば、建物の外周架構において、梁の4隅に合計4本の梁主筋が配され、柱の4隅に合計4本の柱主筋が配される場合、梁の建物内側の2つの主筋は柱の建物内側の2つの主筋よりも建物内側に配され、同時に、梁の建物外側の2つの主筋は柱の建物外側の2つの主筋よりも建物内側に配される位置関係である。あるいは、梁の主筋はすべて柱の主筋の内側に配置され、柱の主筋の外側には梁の補助筋のみが配置される構造であっても良い。
また、梁の建物内側の側面は、柱の建物内側の側面と同一平面状に位置する配置とすることを特徴とする。
上記のような構成とすることによって、梁の1つの側面が柱の1つの側面よりも建物内側に突出している場合には、建物内部の床面積を広く確保することができ、逆に、柱の1つの側面が梁の1つの側面より建物内側に突出している場合には、建物内に梁が突出しない空間を確保することができる。
本発明に基づく架構において、壁柱頭部の幅や厚さは、脚部の幅や厚さよりも大きくても良い。ここで、幅とは、扁平断面を有する壁柱の水平断面において、外形寸法の大きい方の側面に沿った寸法を言うものとする。この構造の場合、頭部にキャピタルやテーパーを設けて柱梁接合部の体積を大きくし、耐力を上げることができる。
また、本発明に基づく外周架構は、建物外周に沿って前記壁柱と壁とが交互に配置され、当該壁柱および当該壁は前記建物外周に沿った前記梁と交差することを特徴とする。
上記架構の柱梁接合部には、せん断力と交差する方向(面外方向)に接合部を拘束する拘束筋が配されていてもよい。特に、鉄筋コンクリート架構の場合、仮想のせん断面と交差する拘束筋で、柱梁接合部を拘束することによって柱と梁の一体性が高まり、架構の剛性、強度及び靭性を有効に向上させることができる。本明細書では、柱梁接合部において、上下階の柱側面を結んだ仮想面であって梁の内部を通る面を仮想のせん断面と称することにする。
架構の柱梁接合部内には、上下階の柱側面を結んだ仮想のせん断面と交差する拘束筋か、梁肋筋の少なくともいずれか一方が配されているのが好ましい。この場合の梁肋筋は、閉じた形状でなく、コの字型のような一部が開いた形状や、L字型を組合わせたものであっても良い。その場合、肋筋の端部を折り曲げる等の処理によって引抜に対する補強を行うのが好ましい。
本発明は、上記何れかの架構を外周に有する建物を提案する。ただし、本発明にかかる架構の位置は建物外周に限定されず、例えば、ダブルチューブ構造の内側のチューブや、建物内通路の側面に位置する架構など、任意の位置に適用することができる。
また、本発明に基づく上記建物は、所定の階に免震装置を設置して免震化されているものであってもよい。免震構造とすることによって、柱梁および接合部の地震時応力が軽減され、断面設計の自由度が向上する。また、地震時水平力を負担する耐震壁で構成される耐震コアを配し、層せん断力の半分程度またはそれ以上を負担させてもよい。特に、前記扁平断面の断面設計が耐震設計条件によって実質的に制約される場合には、免震構造か、または耐震コアとの組み合わせ、終局時でも梁端部で曲げ降伏を許容しない架構とするのが好適である。
図1は、本発明に基づく、偏心柱梁接合部を有する扁平柱架構で構成される建物の概念図である。 図2は、本発明に基づく、偏心柱梁接合部を有する扁平柱の配置を示す概念図である。 図3は、本発明の1実施例に基づく、扁平柱架構の偏心柱梁接合部の近傍を示す概念図である。 図4は、本発明の1実施例(他の実施例)に基づく、扁平柱架構の偏心柱梁接合部の近傍を示す概念図である。 図5は、本発明の1実施例に基づく、扁平柱架構の偏心柱梁接合部の配筋を示す概念図である。 図6は、本発明の1実施例(他の実施例)に基づく、扁平柱架構の偏心柱梁接合部の配筋を示す概念図である。
以下に、実施例に基づいて本発明の具体的な態様を説明するが、実施例は発明の理解を助けるために記載するに過ぎないものであるから、本発明は以下に記載する実施例に限定されるものではないことはいうまでも無い。
図1は、本発明に基づく建物の骨組み構造の概念を示す図である。杭と地下梁を有する地下構造140に、建物を免震支持する免震構造120が搭載されており、その上に13層を有する鉄筋コンクリート造の建物本体100が搭載されている。建物100は、扁平断面を有する壁柱200と当該扁平断面柱200と交差する梁220とからなる架構を有している。図1に示した実施例の場合は、扁平断面柱200は建物の外周にのみ設けられているが、建物内部に扁平断面柱を有していても良い。
図2は、上記建物の水平断面図である。建物外周にはX方向(紙面において左右方向)およびY方向(紙面において上下方向)にそれぞれ、扁平断面柱200の長辺が建物外周に沿うように配置されており、前記梁220が建物外周に沿って扁平断面柱200をつないでいる。図2に示した実施例では、建物内部の柱240は、外周の扁平断面柱200とは断面形状が異なるが、同一であっても良い。また、この実施例では、建物内部の梁は大スパンの鉄骨梁を想定しているが、外周と同様の柱梁構成とすることもできる。
図3は、扁平断面柱200と梁200との位置関係を示すための、建物の下層階の梁上面位置における、建物外周を構成する外周架構の水平断面図(概念図)である。図3において、左下側が建物の外側に当たる。外周には、扁平断面柱200と壁270とが交互に配置され、これらと、水平方向の梁220が交差する。柱220の建物外周と直交する方向の寸法は、梁220の建物外周と直交する方向の寸法より大きい。図に示されているように、柱200の建物外周側の側面は、梁220の建物外周側の側面より外側に位置する。図3に示す、下層階では、柱200の建物内側の側面と梁220の建物内側の側面とは、同一平面状に位置する。
梁220は、壁270の中央付近に当たる位置で、添え筋重ね継手または機械式継手によって継がれている。梁220と壁270の接続部には、梁主筋に沿って接続面を貫通するように添え筋が設けられ、さらに補強のために、複数の鉄筋が、梁220を上下方向に貫通して上下の壁270に達するよう設けられている。ただし、継手の箇所は中央に限定せず、端部に継手を設けたり、種類を変えることも可能である。また、A級継手が必要でない箇所では、エンクローズド溶接や、機械式継手を適用することもできる。特に、免震構造を採用して梁を降伏させないで弾性限でとどめるような設計の場合には、支障なくエンクローズド溶接や、機械式継手を用いることができる。
図4は、図3よりも上階での梁上面位置における、建物外周を構成する外周架構の水平断面図(概念図)である。図4の構成は図3に示した構成と類似しているが、柱200bの建物内側の側面の位置が異なる。すなわち、柱の、建物外周と直交する方向の寸法が、図3に示した柱200の寸法よりも小さく、かつ、柱200bの建物外側の側面が下層階の柱200の建物外側の側面と同一面内に位置する結果、柱200bの建物内側の側面は、梁220の建物内側の側面よりも建物外側よりに位置する。
結果的に、建物内部から見ると、柱200bは梁220よりも建物外側にせり出したように位置することで、建物の内部空間を広く確保することができる。
図5は、図4に示した階の柱梁接合部における柱と梁の鉄筋の位置関係を示すための、断面図である。図5において、紙面右側が建物の外側に当たる。柱200bは、建物内側から外側に向かって、上下方向に伸びる主筋202、204、206を有し、帯筋208が水平方向に主筋202、204、206を囲んでいる。これに対して、梁220は、梁220の上下端面近傍に水平方向に伸びる主筋224、226を有し、肋筋228が上下の主筋224、226を囲んでいる。ただし、梁の主筋は、上下各2段に設けられている。肋筋228の上部と下部の水平部分は仮想のせん断面(上下階の柱側面を結んだ仮想面であって梁の内部を通る面)230と直交して、仮想のせん断面に沿ったせん断力に抵抗する機構を形成している。ここでは、肋筋228は閉じたループを形成しているが、図面上右側部が開放されてC字型の形状であっても良い。あるいは、それ以外の形状であってもよい。
図5に示されているように、梁220の建物内側の主筋は柱200bの建物内側の主筋202よりも建物内側よりに位置し、梁220の建物外側の主筋は柱200bの前記建物内側の主筋202よりも建物外側よりに位置する。換言すれば、柱200bの最も建物内側よりの主筋202は、梁220の建物外側の主筋と建物内側の主筋の間に位置する。図5では、梁220の建物外側の主筋と建物内側の主筋の間に、柱200bの最も建物内側よりの主筋202だけが位置しているが、柱200bの主筋204もまた前記梁の2つの主筋の間に位置していても良い。
図6は、図5に示した柱梁の接合構造を示す水平断面図である。柱200bの最も建物内側よりの主筋202が、梁の2つの主筋(建物外側よりの主筋と建物内側よりの主筋、ただし、それぞれの主筋は梁の上下に各2段に設けられている)の間に位置している。
柱梁の接合部の補強構造は、上記以外に、以下に記載すものであっても良い。柱・梁接合部において、1)柱は他の部分(柱・梁の接合部以外の部分を言う)と同様に主筋と帯筋を配置し、梁に他の部分と同様に主筋と肋筋を配した構造(つまり、柱・梁に格別な補強を設けていない構造)、2)柱の帯筋を、柱の主筋と梁の肋筋を外側から囲むように掛けた構造、3)梁の帯筋をCの字の鉄筋とした以外は、上記2)と同様の構造、4)前記1)の構造に加えて、柱・梁接合部分の梁の肋筋を取り囲むように水平方向の補強筋を配置してねじれに対する補強を行った構造、5)梁の肋筋をなくして、梁の柱の外に突出する部分に鉛直方向に伸びる補助筋を配置し、柱の帯筋を、柱の主筋と当該補助筋を外側から囲むように掛けた構造等が考えられる。さらに、柱梁接合部の補強構造は、上に記載したような閉鎖型に限る必要は無く、OSクリップ等での簡易閉鎖タイプ、フック付きのフープでもよい。
100 建物
120 免震構造
140 地下構造
200、200b 扁平断面を有する柱(扁平断面柱)
202、204、206 柱の主筋
208 帯筋
220 梁
222 梁の継手
224、226 梁の主筋
228 肋筋

Claims (4)

  1. 扁平断面を有する壁柱と鉛直方向に長い扁平断面を有する梁を含む鉄筋コンクリート構造からなる外周架構であって、前記壁柱の建物外周側の側面は前記梁の建物外周側の側面より建物の外側に突出しているとともに、少なくとも梁主筋の1本は柱の建物内側の主筋の内側に配され、かつ、少なくとも梁主筋の他の1本は前記柱の建物内側の主筋の外側に配された外周架構。
  2. 前記梁の建物内側の側面は、当該梁に接合されている前記柱の建物内側の側面よりも建物内側に位置している、または、前記梁の建物内側の側面と前記柱の建物内側の側面が同一平面状に位置することを特徴とする請求項1に記載の外周架構。
  3. 前記外周架構は、建物外周に沿って前記壁柱と壁が交互に配置され、当該壁柱および当該壁は前記建物外周に沿った前記梁と交差することを特徴とする請求項1または2に記載の外周架構。
  4. 前記外周架構の柱梁接合部内には、上下階の柱側面を結んだ仮想のせん断面と交差する拘束筋か、梁肋筋の少なくともいずれか一方が配されている請求項1から請求項3のいずれかに記載の外周架構。
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