JP5940416B2

JP5940416B2 - 建物

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Publication number: JP5940416B2
Application number: JP2012190648A
Authority: JP
Inventors: 勝堀
Original assignee: Toyota Housing Corp
Current assignee: Toyota Housing Corp
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: JP2014047522A

Description

本発明は、鉄骨造の建物に関するものである。

この種の建物として、耐力壁を建物壁部の適所に配置した構造が提案されている。より具体的には、耐力壁として、直線要素であるブレースにより構成されるブレース構造を採用したものが提案されている。又は、耐力壁として、荷重により断面が降伏することで塑性ヒンジが形成される塑性ヒンジ部を有するラチス柱を採用したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。この場合、ラチス柱は、壁式構造（ブレース構造）に変形能力を加えた構成となっており、単に直線要素としてのブレースを用いた構造に比べて変形能力が高く、大規模地震に対する耐震性に優れたものとなっている。

特開２００８−１３３６６２号公報

しかしながら、ラチス柱は、その柱長（背の高さ）に応じて剛性が異なり、柱長が小さいほど高剛性となる。そのため、例えば建物において屋根の一部を斜線制限に応じてカットし、そのカット部分を含む架構（斜線架構）に短いラチス柱を用いる場合には、その短いラチス柱だけが他の耐力壁よりも高剛性となることが考えられる。したがって、大規模地震などが発生した場合には建物において局所的な応力集中が生じてしまい、それに起因して建物の損壊が生じやすくなることが懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、局所的な応力集中が生じることを抑制することができる建物を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。

第１の発明は、
複数の柱及び梁により構築される鉄骨造の建物であって、
前記柱は、複数の第１柱と、その第１柱よりも長い複数の第２柱とを有し、それら第１柱と第２柱との上端位置に傾斜構面が形成され、前記複数の第１柱の間に前記傾斜構面の下端部に連続して鉛直構面が形成されており、
前記傾斜構面に設けられ、直線材を補強要素として用いてなる傾斜補強部と、
前記鉛直構面に前記第１柱として設けられ、荷重により降伏し塑性変形することでエネルギを吸収するエネルギ吸収部を有するラチス柱と、
を備えることを特徴とする。

本発明の鉄骨造建物では、傾斜構面及び鉛直構面からなる連続面が形成されており、その連続面に耐震補強がなされている。この場合、傾斜構面及び鉛直構面からなる連続面において、上下寸法の短い鉛直構面にラチス柱（柱長の小さいラチス柱）を設けることにすると、そのラチス柱では柱長の大きいラチス柱に比べて剛性が大きいことから、鉛直構面の剛性が局所的に大きくなってしまう。そしてこれにより、地震などが生じた場合に鉛直構面のラチス柱に応力が集中し、建物の損壊を招くことが懸念される。

この点、上記構成によれば、傾斜構面と鉛直構面とのうち傾斜構面には、直線材を補強要素として用いてなる傾斜補強部が設けられ、鉛直構面には、塑性変形によりエネルギ吸収するエネルギ吸収部を有するラチス柱が設けられている。この場合、剛性の比較的高いラチス柱と剛性の比較的低い傾斜補強部とを組み合わせることで、傾斜構面及び鉛直構面からなる連続面においてその全体の剛性を低くすることができる。これにより、建物において局所的な応力集中が生じることを抑制し、ひいては地震発生時等における建物の損壊を抑制することができる。

第２の発明では、前記ラチス柱が第１ラチス柱、前記鉛直構面が第１鉛直構面であり、前記第１ラチス柱が設けられる層と同じ層において、前記第２柱により構成される第２鉛直構面に第２ラチス柱が設けられ、前記傾斜構面及び前記第１鉛直構面に設けられる前記傾斜補強部及び前記第１ラチス柱の構造強度と、前記第２ラチス柱の構造強度とを等しくさせるようにしていることを特徴とする。

上記構成によれば、建物における同じ層に第１ラチス柱と第２ラチス柱とが設けられている。これら両ラチス柱は柱長（背の高さ）が異なり、それ故に剛性が相違するが、柱長が小さい方の第１ラチス柱（剛性の高い方のラチス柱）には、傾斜構面の傾斜補強部が組み合わせされているため、傾斜補強部及び第１ラチス柱の構造強度と、第２ラチス柱の構造強度とを等しくすることが可能となる。これにより、第１ラチス柱と第２ラチス柱とが設けられる層において局所的な応力集中を抑制できる。

第３の発明では、四隅に２つの前記第１柱と２つの前記第２柱とを有し、それらの上端位置に形成された前記傾斜構面の上に傾斜屋根部が設けられる第１架構と、前記第１架構において前記第１鉛直構面とは反対側に隣接して設けられ、四隅に４つの前記第２柱を有してなる第２架構と、を有し、前記第２架構において、前記第１架構に隣接する側とは反対側の前記第２鉛直構面に前記第２ラチス柱が設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、同じ層に第１架構と第２架構とが設けられる建物において、それら各架構にラチス柱をバランスよく配置できる。また、第１架構及び第２架構の境界部とは反対側（建物の外周部分）にラチス柱をそれぞれ配置することで、第１架構及び第２架構の境界部に配置されるラチス柱を不要にすることができる。そのため、ラチス柱の存在に起因して間取りプランに制約が生じるといった不都合を抑制できる。

第４の発明では、前記傾斜構面の勾配に沿って延びる傾斜屋根部を有しており、前記傾斜屋根部は、建物の斜線制限に合わせて４５度以上の勾配で建物内空間をカットした斜線カット部であることを特徴とする。

斜線制限に合わせて形成された斜線カット部の場合、屋根勾配は４５度以上（例えば１．２５／１の勾配）になることが考えられ、こうした急勾配の傾斜屋根部を有することで、鉛直構面（傾斜構面の下端部側の鉛直構面）の上下寸法が短くなり、ひいてはラチス柱の柱長が短くなりやすくなる。この点、上記のとおりラチス柱と傾斜補強部とを組み合わせて用いることにより、斜線カット部を有する建物においても、ラチス柱を用いて建物の耐震補強を好適に実施できる。

第５の発明では、前記複数の第１柱の上端部に、前記梁としての桁梁が架け渡して設けられており、前記傾斜補強部と前記第１柱としての前記ラチス柱とが、前記桁梁の同じ部位を挟んでその上側及び下側に設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、傾斜補強部とラチス柱とが互いに隣り合う位置に設けられているため、これら両部材による耐震作用の関連性を高めることができる。

建物の基本構造を説明するための斜視図。三階部分の骨組構造を拡大して示す斜視図。ラチス柱の構成を示す正面図。ラチス柱及びブレース補強部の構成を示す正面図。塑性ヒンジ部の変形を説明するための図。各ラチス柱の構造特性を示す図。三階部分における層間変位を説明するための図。比較対象となる建物を示す斜視図。斜線架構における補強構造の変形例を示す図。ラチス柱の変形例を示す図。斜線架構における補強構造の変形例を示す図。三階部分にバルコニーを設けた構成例を示す図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、鉄骨軸組工法により構築された３階建ての建物について具体化しており、まずは建物の基本構造を図１を用いて説明する。なお、図１の（ａ）は、建物１０の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は建物１０の骨組みについて主要な構成を示す斜視図である。

図１（ａ）に示すように、建物１０は、一階部分１１と二階部分１２と三階部分１３とを有しており、三階部分１３の上部に屋根部１４が設けられている。屋根部１４は、水平屋根面を形成する水平屋根部１４ａと、傾斜屋根面を形成する傾斜屋根部１４ｂとを有している。傾斜屋根部１４ｂは、道路斜線制限や北側斜線制限といった建物の高さ制限を考慮した斜線カット部に相当し、例えば水平方向＝１に対して鉛直方向＝１．２５となる勾配（１．２５／１の勾配）が付されている。三階部分１３において傾斜屋根部１４ｂの下側の鉛直部分は桁面１５となっている。

また、図１（ｂ）に示すように、建物１０において一階部分１１及び二階部分１２は、概ね同じ形状の架構により構成されており、骨組みとして複数の柱２１や梁２２を有している。なお、各柱２１は例えば角形綱を用いて構成され、各梁２２は例えばＨ形鋼を用いて構成されている。また、柱２１として複数箇所にラチス柱２３が用いられている。三階部分１３は、直方体状をなす主架構３１と、それに隣接して設けられる斜線架構３２とからなり、主架構３１は水平屋根部１４ａに対応する位置に設けられ、斜線架構３２は傾斜屋根部１４ｂに対応する位置に設けられている。

図２は、三階部分１３の骨組構造を拡大して示す斜視図である。図２において、主架構３１は、複数の柱３３や、各柱３３の上端部を連結する上梁３４、各柱３３の下端部を連結する下梁３５により構成されている。複数の柱３３のうち少なくとも１つにはラチス柱３６が用いられている。この場合、複数の柱３３及び梁３４，３５により鉛直構面Ｐ１が構成され、その鉛直構面Ｐ１にラチス柱３６が設けられている。

これに対し、斜線架構３２は、長さの相違する柱や、各柱の上端部及び下端部を連結する複数の梁により構成されている。詳しくは、長柱である柱３３（主架構３１と兼用）とそれよりも短い短柱である柱４１とを有するとともに、これら各柱３３，４１の上端部を連結する梁として上梁３４（主架構３１と兼用）と桁梁４２と傾斜梁４３とを有している。なお、柱３３が第２柱に相当し、柱４１が第１柱に相当する。傾斜梁４３の傾斜角が傾斜屋根部１４ｂの勾配に相当する。また、各柱３３，４１の下端部を連結する梁として下梁３５（主架構３１と兼用）と下梁４４とを有している。複数の柱４１のうち１つにはラチス柱４５が用いられている。この場合、複数の柱４１及び梁４２，４４により鉛直構面Ｐ２が構成され、その鉛直構面Ｐ２にラチス柱４５が設けられている。

また、上梁３４と桁梁４２との間には、傾斜梁４３と同様に傾斜した状態でブレース補強部４６が設けられている。この場合、各梁３４，４２，４３により傾斜構面Ｐ３が構成され、その傾斜構面Ｐ３にブレース補強部４６が設けられている。つまり、傾斜構面Ｐ３は、各柱３３，４１の上端位置に形成されている。鉛直構面Ｐ２と傾斜構面Ｐ３とは上下に連続し、これらの構面Ｐ２，Ｐ３により連続面が形成されている。

ここで、斜線架構３２が、四隅に２つの柱３３と２つの柱４１とを有し、それらの上端位置に形成された傾斜構面Ｐ３の上に傾斜屋根部１４ｂが設けられる構成であるのに対し、主架構３１が、斜線架構３２においてラチス柱４５が設置される鉛直構面Ｐ２とは反対側に隣接して設けられ、四隅に４つの柱３３を有してなる構成となっている。

次に、三階部分１３において主架構３１の補強要素であるラチス柱３６と、斜線架構３２の補強要素であるラチス柱４５及びブレース補強部４６とについて更に説明する。図３はラチス柱３６の構成を示す正面図であり、図４はラチス柱４５及びブレース補強部４６の構成を示す正面図である。なお図４では、説明の便宜上、実際には傾斜しているブレース補強部４６を鉛直方向に立てた状態（ラチス柱４５と同方向に延びる状態）を示している。

図３において、ラチス柱３６は、上梁３４及び下梁３５の間に設けられる一対の縦材５１，５２と、その一対の縦材５１，５２間において、同縦材５１，５２に対して斜め方向に延びるようにして設けられる耐震材５３とを備えている。縦材５１，５２はそれぞれ角形鋼よりなり、その上端部及び下端部にはそれぞれ連結部材５４が取り付けられている。そして、ボルト及びナット等の締結具により各連結部材５４が上下の各梁３４，３５に締結されることで、縦材５１，５２が各梁３４，３５に連結されている。

耐震材５３は、例えば丸鋼材よりなり、一対の縦材５１，５２の間に斜め方向に架け渡すようにして取り付けられている。図示の構成では、耐震材５３は、上下６段に設けられる直線状の斜め部５３ａと、その斜め部５３ａの両端部に曲げ加工により形成された接合部５３ｂとを有している。斜め部５３ａは、各縦材５１，５２に対して同じ角度で、かつ交互に逆向きとなるようにして設けられている。なお、耐震材５３は、例えば斜め部５３ａごとに分割された複数の鋼材により構成されていてもよい。

各接合部５３ｂのうち一方の縦材５１側となる接合部５３ｂは、その縦材５１に対して直接接合されているのに対し、他方の縦材５２側となる接合部５３ｂは、その縦材５２に対して接合プレート５５を介して接合されている。接合プレート５５は所定の板厚の金属板よりなる。又は、接合プレート５５は高減衰ゴム製の板材（粘弾性部材）であってもよい。なお、各接合部５３ｂは溶接等により接合されている。

接合プレート５５の上下方向の長さ寸法は、それに取り付けられる接合部５３ｂの上下方向の長さ寸法よりも短くなっており、ゆえに接合部５３ｂの上下両端部は縦材５２に対して離間した状態（浮いた状態）となっている。

ここで、耐震材５３において、斜め部５３ａと接合部５３ｂとの間の折り曲げ部が塑性ヒンジ部Ｈ１となっている。本実施形態では、各斜め部５３ａに１つずつの塑性ヒンジ部Ｈ１が設けられている。塑性ヒンジ部Ｈ１は、地震力などの外力が作用した場合に曲げ変形して振動エネルギを吸収するエネルギ吸収部に相当し、荷重により断面が降伏することで塑性ヒンジ（降伏ヒンジ）が形成される領域となっている。縦材５２との関係で言えば、塑性ヒンジ部Ｈ１は縦材５２から離間した位置に設けられている。これにより、塑性ヒンジ部Ｈ１の曲げ変形領域が確保され、縦材５２に干渉することなく塑性ヒンジ部Ｈ１が変形できるようになっている。

図５（ａ）で説明すると、耐震材５３の斜め部５３ａに図示のように圧縮荷重が作用することで、塑性ヒンジ部Ｈ１が縦材５２側に曲げ変形する。この曲げ変形により、耐震材５３において振動エネルギが吸収される。なお、塑性ヒンジ部Ｈ１は、互いに逆向きとなる各斜め部５３ａにそれぞれ設けられているため、揺れ（横荷重）の方向が左右逆になったとしてもそれに対処可能となっている。

ちなみに、一階部分１１及び二階部分１２においては、図３に示すラチス柱３６と同様の構成を有するラチス柱２３が設けられている。なお、図１に示すとおり一階部分１１及び二階部分１２では、三階部分１３においてラチス柱４５が設けられているのと同じ建物側面にラチス柱２３が設けられている。

また、図４において、斜線架構３２のラチス柱４５は、桁梁４２及び下梁４４の間に設けられる一対の縦材６１，６２と、その一対の縦材６１，６２間において、同縦材６１，６２に対して斜め方向に延びるようにして設けられる２つの耐震材６３とを備えている。縦材６１，６２及びその取付構造は、図３のラチス柱３６の縦材５１，５２に準ずる。すなわち、縦材６１，６２はそれぞれ角形鋼よりなり、その上端部及び下端部にはそれぞれ連結部材６４が取り付けられている。そして、ボルト及びナット等の締結具により各連結部材６４が上下の各梁４２，４４に締結されることで、縦材６１，６２が各梁４２，４４に連結されている。

各耐震材６３は、例えば丸鋼材よりなり、一対の縦材６１，６２の間にＸ字状に交差するようにして取り付けられている。各耐震材６３の交差部分には中間プレート６５が設けられており、この中間プレート６５に対して各耐震材６３が溶接により接合されることで２本の耐震材６３の交差部分が連結固定されている。なお、各耐震材６３は中間プレート６５の表裏両面に１本ずつ溶接されている。

各耐震材６３は、直線状の斜め部６３ａと、その斜め部６３ａの両端部に曲げ加工により形成された接合部６３ｂとを有している。斜め部６３ａは、各縦材６１，６２に対して同じ角度で、かつ交互に逆向きとなるようにして設けられている。接合部６３ｂは、いずれも各縦材６１，６２に対して直接接合されている。耐震材６３において、接合部６３ｂよりも内側が塑性ヒンジ部Ｈ２となっている。この場合、各耐震材６３は、１本当たり２カ所ずつの塑性ヒンジ部Ｈ２を有している。塑性ヒンジ部Ｈ２は、地震力などの外力が作用した場合に曲げ変形して振動エネルギを吸収するエネルギ吸収部に相当し、荷重により断面が降伏することで塑性ヒンジ（降伏ヒンジ）が形成される領域となっている。縦材６１，６２との関係で言えば、塑性ヒンジ部Ｈ２は縦材６１，６２から離間して設けられている。これにより、塑性ヒンジ部Ｈ２の曲げ変形領域が確保され、縦材６１，６２と干渉することなく塑性ヒンジ部Ｈ２が変形できるようになっている。

図５（ｂ）で説明すると、耐震材６３の斜め部６３ａに図示のように圧縮荷重が作用することで、塑性ヒンジ部Ｈ２が縦材６２の長手方向に曲げ変形する。この曲げ変形により、耐震材６３において振動エネルギが吸収される。なお、塑性ヒンジ部Ｈ２は、互いに逆向きとなる２本の耐震材６３よりなり、その各耐震材６３の斜め部６３ａにそれぞれ塑性ヒンジ部Ｈ２が設けられているため、揺れ（横荷重）の方向が左右逆になったとしてもそれに対処可能となっている。

ちなみに、本実施形態の耐震構造では、２本の耐震材６３を交差させその交差部分を中間プレート６５により連結しているため、一方の耐震材６３によって他方の耐震材６３の座屈が拘束される。それにより面外座屈が防止されるようになっている。

また、斜線架構３２のブレース補強部４６は図４に示す構成となっている。図４では、上梁３４と桁梁４２との間には傾斜梁４３に平行に中間傾斜梁７１が設けられており、それら傾斜梁４３，７１の間にブレース補強部４６が設けられている。ブレース補強部４６は、中間梁７２を挟んで上下２組のブレース部を有している。

詳しくは、傾斜梁４３及び中間傾斜梁７１には、それぞれ複数箇所にブラケット７３が固定されており、そのブラケット７３を被支持端部としてブレース７４（筋交い）がＸ字状に配設されている。ブレース７４はボルト接合によりブラケット７３に対して固定されている。なお、ブレース７４には、張力を調整する調整機構としてのターンバックル（図示略）が取り付けられている。ブレース補強部４６は、直線材としてのブレース７４を補強要素として用いてなる傾斜補強部に相当する。

ブレース補強部４６は、ラチス柱４５と同じ幅寸法を有し、かつ桁梁４２の同じ部位を挟んでラチス柱４５の上側となる位置に設けられている。

上記のとおり上下に連続する鉛直構面Ｐ２と傾斜構面Ｐ３とにおいてそれぞれラチス柱４５とブレース補強部４６とを設けたことで、三階部分１３における局所的な応力集中が抑制されるようになっている。つまり、剛性の比較的高いラチス柱４５と剛性の比較的低いブレース補強部４６とを組み合わせることで、斜線架構３２におけるラチス柱４５とブレース補強部４６との構造強度を、主架構３１におけるラチス柱３６の構造強度と等しくさせることが可能となり、これらの構造強度を等しくすることで局所的な応力集中が抑制されるようになっている。これを図６を用いて説明する。図６では、剛性の異なる２つのラチス柱Ａ，Ｂとブレース構造とについて構造特性を示しており、ラチス柱Ａが主架構３１のラチス柱３６に相当し、ラチス柱Ｂが斜線架構３２のラチス柱４５に相当する。

図６において、ラチス柱Ａでは、剛性の高さを示す縦弾性係数（弾性域の傾き）はＥ１、降伏荷重（降伏応力度）はσ１であり、地震発生時には縦弾性係数Ｅ１に応じて弾性変形が生じ、その後降伏点に達すると略一定の荷重のまま塑性変形により地震エネルギが吸収される。これに対し、ラチス柱Ｂでは、剛性の高さを示す縦弾性係数はＥ２（Ｅ２＞Ｅ１）、降伏荷重はσ２（例えばσ２≒σ１）であり、地震発生時には縦弾性係数Ｅ２に応じて弾性変形が生じ、その後降伏点に達すると略一定の荷重のまま塑性変形により地震エネルギが吸収される。

また、ブレース構造では、荷重に応じた変形が生じ、一定以上の地震力が加わると、変形能力を持っていないために塑性変形を伴うことなく切断される。

ここで、ラチス柱Ａ，Ｂでは図示のとおり縦弾性係数が相違しており、そのため、これらラチス柱Ａ，Ｂが混用された場合には、建物に地震力が加わった際に剛性の高い方のラチス柱Ｂに応力が集中してしまい、ラチス柱Ｂが先に壊れることが考えられる。つまり、ラチス柱Ｂはラチス柱Ａに比べて初期剛性が高いため、建物において荷重が偏ることに起因して損壊が生じることが懸念される。

この点、剛性の比較的高いラチス柱Ｂに剛性の比較的低いブレース構造を組み合わせて用いることで、鉛直構面Ｐ２及び傾斜構面Ｐ３からなる連続面における全体の剛性を低くすることができる。つまり、ラチス柱４５及びブレース補強部４６からなる構造部の構造強度と、ラチス柱３６の構造強度とを等しくさせることができる。この場合、層間変位で言えば、主架構３１と斜線架構３２とで層間変位が等しくなり、同じ層における層間変位のばらつきをなくすことができる。

これを図面で説明すると、図７（ａ）に示すように、主架構３１では層間変位はラチス柱３６の剛性に応じて決定され、「δ１」となっている。これに対し、図７（ｂ）に示すように、斜線架構３２では層間変位はラチス柱４５とブレース補強部４６との剛性に応じて決定され、「δ２」となっている。この場合、ラチス柱３６，４５を比較すると、柱長の短いラチス柱４５の方が剛性が高く、層間変形角が小さいものとなるが（図のθ２＜θ１）、ブレース補強部４６の剛性を低くすることで、δ１≒δ２となる構成が実現できる。

ところで、本実施形態における建物１０（図１に示す建物）の比較対象としては、図８に示す建物８０が想定される。この建物８０では、建物１０との相違点として、三階部分１３において斜線架構３２側の鉛直構面Ｐ２に、ラチス柱ではなくブレース補強部８１が設けられている。なお、傾斜構面Ｐ３にブレース補強部４６が設けられている点は同様である。この場合、構造計算上、ブレース補強部８１はラチス枚数に加算できず、斜線架構３２での構造強度を担保するべく、斜線架構３２の上梁３４を起点する位置に屋内ラチス柱８２が設置されている。

ここで、図８に示すように屋内ラチス柱８２が設けられる構成では、その屋内ラチス柱８２の存在により間取りプランに制約が生じる。つまり、屋内ラチス柱８２が存在することで、屋内空間として大空間を形成する上で支障となることが懸念される。

これに対し、図１に示す本実施形態の構成では、斜線架構３２側の鉛直構面Ｐ２にラチス柱４５を設けたことにより、屋内ラチス柱を無くすことができる。したがって、屋内ラチス柱の存在により間取りプランに制約が生じるといった不都合を抑制でき、プラン上の自由度が向上する。

また、本実施形態では、主架構３１において斜線架構３２とは反対側の鉛直構面Ｐ１にラチス柱３６を設けるとともに、斜線架構３２において主架構３１とは反対側の鉛直構面Ｐ２にラチス柱４５を設ける構成としており、かかる構成は、建物１０の重心と剛心とを互いに近づける上で有利なものとなっている。つまり、図８のように屋内ラチス柱８２が設けられる構成では、剛心が建物の中心からずれ、結果として重心からのずれも大きくなると考えられる。この点、斜線架構３２を有する構成であっても、各ラチス柱が建物外周部に配置できる構成とすることで、重心と剛心とのずれを抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

建物１０の斜線架構３２において、鉛直構面Ｐ２に、エネルギ吸収部としての塑性ヒンジ部Ｈ２を有するラチス柱４５を設けるとともに、傾斜構面Ｐ３に、補強要素としてブレースを有するブレース補強部４６を設ける構成とした。かかる構成によれば、剛性の比較的高いラチス柱４５と剛性の比較的低いブレース補強部４６とを組み合わせることで、傾斜構面Ｐ３及び鉛直構面Ｐ２からなる連続面においてその全体の剛性を低くすることができる。これにより、建物１０において局所的な応力集中が生じることを抑制し、ひいては地震発生時等における建物１０の損壊を抑制することができる。

建物１０の同じ層（三階部分１３）において、主架構３１のラチス柱３６の構造強度と、斜線架構３２のラチス柱４５及びブレース補強部４６の構造強度とを等しくさせるようにした。要するに、ラチス柱３６とラチス柱４５とは背（柱長）が相違することで剛性が異なるが、剛性の高い方のラチス柱４５にブレース補強部４６を組み合わせる構成としたため、構造強度の均等化が可能となる。これにより、背の異なる複数のラチス柱３６，４５が設けられる階層において局所的な応力集中が生じることを抑制できる。

主架構３１において、斜線架構３２に隣接する側とは反対側の鉛直構面Ｐ１にラチス柱３６を設ける構成とした。これにより、同じ層に主架構３１と斜線架構３２とを有する建物１０において、それら各架構３１，３２にラチス柱３６，４５をバランスよく配置できる。また、主架構３１及び斜線架構３２の境界部とは反対側（建物の外周部分）にラチス柱３６，４５をそれぞれ配置することで、架構境界部に配置されるラチス柱を不要にすることができる。そのため、ラチス柱の存在に起因して間取りプランに制約が生じるといった不都合を抑制できる。

斜線架構３２を有する建物構造において各ラチス柱の配置の自由度が向上することにより、建物１０の剛心を重心近くにすることが可能となり、建物１０において水平方向の回転力が生じることを抑制できる。これにより、応力の偏りを無くし、建物１０を適正状態で維持することができる。

傾斜屋根部１４ｂは、建物の斜線制限に合わせて４５度以上の勾配（本実施形態では１．２５／１の勾配）で建物内空間をカットした斜線カット部となっており、こうして急勾配の傾斜屋根部１４ｂを有することで、鉛直構面Ｐ２のラチス柱４５の柱長が短くなりやすくなる。つまりこれにより、鉛直構面Ｐ２に設けられるラチス柱４５の剛性が高くなる。この点、上記のとおりラチス柱４５とブレース補強部４６とを組み合わせて用いることにより、斜線カット部を有する建物においても、ラチス柱４５を用いて建物の耐震補強を好適に実施できる。

斜線架構３２において、ラチス柱４５とブレース補強部４６とを、桁梁４２の同じ部位を挟んでその上側及び下側に設ける構成とした。この場合、ラチス柱４５とブレース補強部４６とが互いに隣り合う位置に設けられているため、これら両部材による耐震作用の関連性を高めることができる。

［他の実施形態］
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・斜線架構３２において、鉛直構面Ｐ２（桁面１５）と傾斜構面Ｐ３との大きさの比率は図１等の構成以外に変更可能である。例えば、図９に示すように変更してもよい。図９（ａ）、（ｂ）では、鉛直構面Ｐ２の上下寸法を図１等の構成よりも大きくしており、それに合わせて、ラチス柱４５において上下３段、又は上下２段に耐震要素（Ｘ字状の耐震材）を設けている。この場合、ブレース補強部４６は１段で設けられている。また、図９（ｃ）では、鉛直構面Ｐ２の上下寸法を図１等の構成よりも小さくしており、それに合わせて、ラチス柱４５において上下半段に耐震要素を設けている。この場合、ブレース補強部４６は上下３段で設けられている。

図９（ｃ）で用いるラチス柱４５（半段の上下寸法のラチス柱）のより具体的な構成を図１０に示す。図１０に示すラチス柱４５では、桁梁４２及び下梁４４の間に設けられる一対の縦材９１，９２と、その一対の縦材９１，９２間において、同縦材９１，９２に対して斜め方向に延びるようにして設けられる２つの耐震材９３とを備えている。各耐震材９３は、例えば丸鋼材よりなり、それぞれ一対の縦材９１，９２の間の中間位置まで延びるようにして取り付けられている。この場合、各耐震材９３はそれぞれ縦材９１，９２と桁梁４２とに対して固定されている。なお、２つの耐震材９３は山形状をなす１つの耐震材（丸鋼材）により構成されていてもよい。各耐震材９３は、直線状の斜め部９３ａと、その斜め部９３ａの両端部に曲げ加工により形成された接合部９３ｂとを有している。斜め部９３ａは、各縦材９１，９２に対して同じ角度で、かつ交互に逆向きとなるようにして設けられている。耐震材９３において、接合部９３ｂよりも内側が塑性ヒンジ部Ｈ３となっている。この塑性ヒンジ部Ｈ３は、図５等で説明した塑性ヒンジ部Ｈ２と同様の構成を有している。

・上記実施形態では、鉛直構面Ｐ２及び傾斜構面Ｐ３からなる連続面において、ラチス柱４５とブレース補強部４６とを１カ所ずつ上下に並べ、両構面Ｐ２，Ｐ３の一方の側端部に寄せて設けたが（図２参照）、この構成を変更してもよい。以下、上記実施形態との相違点を説明しながら各構成を列記する。

図１１において（ａ）では、ラチス柱４５とブレース補強部４６とを両構面Ｐ２，Ｐ３の側端部から離間した位置に設けている。（ｂ）では、ラチス柱４５を鉛直構面Ｐ２の一方の側端部に寄せて設けるとともに、ブレース補強部４６を傾斜構面Ｐ３の側端部から離間した位置に設けている。（ｃ）では、左右２つのブレース補強部４６を２連で設けている。（ｄ）では、左右２つのブレース補強部４６を互いに離間させて設けている。（ｅ）では、上下１組となるラチス柱４５及びブレース補強部４６を２カ所に設けている。（ｆ）では、ラチス柱４５のみを２カ所に設けている。

・図１２に示すように、三階部分１３（建物最上階）の斜線架構３２にバルコニー９５を設ける構成としてもよい。この場合、傾斜屋根部１４ｂの一部であって、ブレース補強部４６とは異なる部位に屋根開口部９６を設け、その下方をバルコニー空間（開放空間）にするとよい。

・上記構成では、建物１０の同じ層に主架構３１と斜線架構３２とを設ける構成としたが、斜線架構３２のみを設ける構成とすることも可能である。また、２つの斜線架構３２を用いて、全体として切妻のような屋根形状とすることも可能である。

・上記実施形態では、ラチス柱として、荷重により断面が降伏することで塑性ヒンジが形成される塑性ヒンジ部を有する構成を採用したが、これを変更してもよい。例えば、ラチス柱として、耐震材（ラチス材）の両端に板状又は筒状の低降伏点鋼材を取り付けておき、地震力が加わった際に低降伏点鋼材が降伏し塑性変形することで地震エネルギを吸収する構成としてもよい。

・上記実施形態では、傾斜補強部として、Ｘ字状のブレース７４を用いたブレース補強部４６を採用したが、これを変更してもよい。例えば、傾斜補強部を、上梁３４と傾斜梁４３との間に斜めに架け渡して設けられる直線材（火打ちのような形態のブレース）を用いて構成したり、又は、桁梁４２と傾斜梁４３との間に斜めに架け渡して設けられる直線材（火打ちのような形態のブレース）を用いて構成したりすることも可能である。ここで、ブレース（筋交い）として、斜め１本の「シングル」及び交差状の「ダブル（たすき掛け）」のいずれも採用可能である。

また、ブレース材としては、所望の剛性が得られるように鋼材の太さを決定するとよい。例えば、ブレース材として、柱材の１／２程度の太さの鋼材を用いてもよい。

・上記実施形態では、建物１０において、道路斜線制限や北側斜線制限といった建物の高さ制限を考慮して斜線カット部を設け、その勾配を「１．２５／１」としたが、この勾配を変更してもよい。例えば勾配を「１．５／１」にしてもよい。また、勾配を４５度未満にすることも可能である。例えば、水平方向＝１０に対して鉛直方向＝６となる勾配（６／１０の勾配）にしてもよい。

・上記実施形態では３階建て建物にて本発明を具体化したが、これ以外の多層階建物（例えば２階建て建物）にて本発明を具体化したり、平屋建物にて本発明を具体化したりすることも可能である。

１０…建物、１４ｂ…傾斜屋根部、３１…主架構（第２架構）、３２…斜線架構（第１架構）、３３…柱（第２柱）、３４…上梁、３５…下梁、３６…ラチス柱（第２ラチス柱）、４１…柱（第１柱）、４２…桁梁、４３…傾斜梁、４４…下梁、４５…ラチス柱（第１ラチス柱）、４６…ブレース補強部（傾斜補強部）、７４…ブレース（直線材）、Ｈ１〜Ｈ３…塑性ヒンジ部（エネルギ吸収部）、Ｐ１…鉛直構面（第２鉛直構面）、Ｐ２…鉛直構面（第１鉛直構面）、Ｐ３…傾斜構面。

Claims

複数の柱及び梁により構築される鉄骨造の建物であって、
前記柱は、複数の第１柱と、その第１柱よりも長い複数の第２柱とを有し、それら第１柱と第２柱との上端位置に傾斜構面が形成され、前記複数の第１柱の間に前記傾斜構面の下端部に連続して鉛直構面が形成されており、
前記傾斜構面に設けられ、ブレースを補強要素として用いてなる傾斜補強部と、
前記鉛直構面に前記第１柱として設けられ、荷重により降伏し塑性変形することでエネルギを吸収するエネルギ吸収部を有するラチス柱と、
を備えることを特徴とする建物。
前記ラチス柱が第１ラチス柱、前記鉛直構面が第１鉛直構面であり、
前記第１ラチス柱が設けられる層と同じ層において、前記第２柱により構成される第２鉛直構面に第２ラチス柱が設けられ、
前記傾斜構面及び前記第１鉛直構面に設けられる前記傾斜補強部及び前記第１ラチス柱の構造強度と、前記第２ラチス柱の構造強度とを等しくさせるようにしている請求項１に記載の建物。
四隅に２つの前記第１柱と２つの前記第２柱とを有し、それらの上端位置に形成された前記傾斜構面の上に傾斜屋根部が設けられる第１架構と、
前記第１架構において前記第１鉛直構面とは反対側に隣接して設けられ、四隅に４つの前記第２柱を有してなる第２架構と、
を有し、
前記第２架構において、前記第１架構に隣接する側とは反対側の前記第２鉛直構面に前記第２ラチス柱が設けられている請求項２に記載の建物。
前記傾斜構面の勾配に沿って延びる傾斜屋根部を有しており、
前記傾斜屋根部は、建物の斜線制限に合わせて４５度以上の勾配で建物内空間をカットした斜線カット部である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の建物。
前記複数の第１柱の上端部に、前記梁としての桁梁が架け渡して設けられており、
前記傾斜補強部と前記第１柱としての前記ラチス柱とが、前記桁梁の同じ部位を挟んでその上側及び下側に設けられている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の建物。