JP6108787B2 - 建物構造 - Google Patents

Description

本発明は、二つの建物部が、それらの遠近方向に沿って作用する軸力を伝達可能な連結部材によって連結してある建物構造に関する。

従来、この種の建物構造としては、高層部と低層部との二つの建物部を、隣接方向に間隔をあけて設け、その二つの建物部にわたって梁状の連結部材が設けてあるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
この連結部材の各端部は、建物部に対して剛に一体連結してあり、また連結部材の中間部には、ダンパー等の制震装置が備えてあり、地震による横振動を制震装置で低減できるように構成してあった。

特開２００２−２６６５１７号公報（段落番号〔００１９〕、図１）

二つの建物部として、例えば、上述した高層部と低層部であったり、他の例としては、重量物を収容した収容棟と通常の事務所棟であったり、要するに建物重量の差が大きい建物部が隣接する場合、鉛直方向での弾性変形量や、クリープ変形量、又は、地盤沈下量等がそれぞれの建物部で異なることが考えられる。この場合、二つの建物部において、本来、同一レベルとして設計された部位であっても、高さに差が生じる虞があり、それに伴って、二つの建物部を連結する連結部材には、曲げ力やせん断力が作用することになる。
上述した従来の建物構造によれば、高層部と低層部とを連結する連結部材に、曲げモーメントが作用すると、その曲げモーメントは、連結部材の端部から、連結部材が接続された柱に伝わることになる。その結果、柱の有効断面としては、通常の設計断面積に、曲げ力の作用に対応した断面積を追加することが必要となり、コストアップや居室空間の減少につながる問題点がある。
また、この問題点を解消するには、連結部材の剛性を低くして曲げモーメントが柱に伝達され難いようにすることが考えられるが、その場合は、連結部材の軸耐力が低下し、二つの建物部の連結強度が不足するという新たな問題点が生じる。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、連結部材の低剛性化と軸耐力維持との両立を図れる建物構造を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、二つの建物部が、前記二つの建物部の遠近方向に沿って作用する軸力を伝達可能な連結部材によって連結してある建物構造であって、
前記連結部材は、前記軸力を伝達するために必要な断面積を、全長にわたって確保してあり、
前記連結部材は、鉄骨で構成されていると共に、一方の前記建物部に固定された第一鉄骨分割部材と、他方の前記建物部に固定された第二鉄骨分割部材と、両端が前記第一鉄骨分割部材と前記第二鉄骨分割部材とに連結された第三鉄骨分割部材と、を備えており、
前記第一鉄骨分割部材及び前記第二鉄骨分割部材は、前記第三鉄骨分割部材よりも曲げ剛性が低くなっているところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、連結部材は、二つの建物部の遠近方向に沿って作用する軸力を伝達するために必要な断面積を、全長にわたって確保してあるから、所定の軸耐力を維持することができ、例えば、地震によって、一方の建物部から他方の建物部（又は、他方の建物部から一方の建物部）に作用する地震力を、連結部材で確実に伝達でき、二つの建物部が一丸となって地震力に対抗することができるようになる。
更には、連結部材の曲げ剛性が、両端部が中間部より低く設定されているから、連結部材の端部での曲げモーメントを小さくすることができ、柱に伝わる曲げ力の影響を低減することが可能となる。その結果、柱の有効断面積を小さく設定することができ、経済性の向上や空間の有効活用を図ることができる。

本発明の第２の特徴構成は、前記連結部材は、前記第一鉄骨分割部材と前記第二鉄骨分割部材と前記第三鉄骨分割部材との各軸芯が、同一軸芯上に位置するように形成してあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、連結部材に作用する軸力を、連結部材の中間部と両端部を通して、同一軸芯上に作用させることが可能となり、芯ずれによって引き起こされる二次応力の発生や連結部材の座屈を防止することができる。
その結果、連結部材の耐力を最大限に活用することができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記第一鉄骨分割部材と前記第三鉄骨分割部材との連結箇所、及び、前記第二鉄骨分割部材と前記第三鉄骨分割部材との連結箇所は、それぞれ、十字状に鋼板を配した十字形断面部として形成してあり、
前記第一鉄骨分割部材と前記第三鉄骨分割部材、及び、前記第二鉄骨分割部材と前記第三鉄骨分割部材は、それぞれ、軸芯方向に隣接する前記鋼板にわたって連結プレートを沿わせてボルト連結してあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、二つの建物部に対して連結部材を取り付けた後に、二つの建物部どうしのレベル差が発生した場合、鉄骨分割部材どうしを連結している連結ボルトを緩めることで、取付状態を維持したまま、鉄骨分割部材どうしの姿勢変化を許容でき、連結部材の歪みを少なくする（又は無くす）ことが可能となる。歪みを少なくした後は、再度、ボルトを締め付けることで所定の連結強度が得られる。
即ち、本発明の第３の特徴構成によれば、連結部材の端部に作用する曲げモーメントの低減を図り、柱への曲げ力の伝達をより少なくすることができる。
また、連結ボルトを緩める操作の一例としては、鉄骨分割部材における十字形断面部で、縦配置の鋼板に取り付けてある連結ボルトを緩めるだけで、連結部材に加わる曲げ力を低減することができる。しかも、横配置の鋼板どうしは、連結プレートを沿わせてボルト連結されているから、鉄骨分割部材どうしの連結状態は維持できる。

建物の正面図 連結部材の設置状況を示す側面図 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図 図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図 図２におけるＶ−Ｖ断面図 図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図 高層部側端部に位置する鉄骨分割部材の被埋設部の横断面図 連結部材の低層部側の端部の分解斜視図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の建物構造を採用してある建物Ｂを示すもので、建物Ｂは、平面的に隣接関係にある高層部（建物部１の一例）１Ａと、低層部（建物部１の一例）１Ｂ、及び、高層部１Ａと低層部１Ｂとをつなぐ中継部１Ｃとを設けて構成してある。

また、高層部１Ａ、低層部１Ｂ、中継部１Ｃは、共通の基礎部１Ｄ上に、多数の免震装置２を介して立設されている。因みに、当該実施形態においては、地下階が免震ピットとして構成された免震建物を例に挙げている。また、図には示していないが、基礎部１Ｄは、地盤中に設置した支持杭等によって支持されている。

高層部１Ａと、基礎部１Ｄとは、主にＲＣ造（鉄筋コンクリート造）によって構成されている。また、低層部１Ｂと中継部１Ｃとは、主にＳ造（鉄骨造）によって構成されている。

中継部１Ｃについて説明すると、図１〜３に示すように、高層部１Ａと低層部１Ｂとにわたって設けられた複数の連結部材３を備えて構成してある。この連結部材３が、中継部１Ｃの梁を構成している。
中継部１Ｃは、低層部１Ｂの中間階より下の階層において、高層部１Ａと低層部１Ｂとを連結している。

連結部材３は、鉄骨によって構成してあり、梁スパンでの中間部と、両端部とに三分割されている。それら鉄骨分割部材４の内、隣り合う鉄骨分割部材どうしは、連結プレート５を介してボルト連結されている。

連結部材３を構成する三つの鉄骨分割部材４のうち、高層部１Ａ側の端部に位置する鉄骨分割部材４Ａは、図６、図７に示すように、十字状に鋼板Ｐを配した十字形断面部として形成してある。
この鉄骨分割部材４Ａは、基端部を高層部１Ａの柱６から梁７にかけて埋設されている（図２、図３参照）。被埋設部には、図７に示すように、各鋼板Ｐに垂直となる姿勢で多数のスタッドＳが固着してあり、高層部１Ａの柱６や梁７のコンクリートに対するアンカー効果を発揮させて固定強度が確保されている。鉄骨分割部材４Ａの先端部には、連結ボルトＶを挿通自在な多数のボルト穴ｈが、各鋼板Ｐに形成されている（図６参照）。

連結部材３を構成する三つの鉄骨分割部材４のうち、低層部１Ｂ側の端部に位置する鉄骨分割部材４Ｂは、図６、図８に示すように、十字状に鋼板Ｐを配した十字形断面部として形成してある。
この鉄骨分割部材４Ｂは、基端部を低層部１Ｂの柱鉄骨８に溶接によって固定してある（図２、図３参照）。鉄骨分割部材４Ｂの先端部には、連結ボルトＶを挿通自在な多数のボルト穴ｈが、各鋼板Ｐに形成されている（図６、図８参照）。

連結部材３を構成する三つの鉄骨分割部材４のうち、長手方向での中間部に位置する鉄骨分割部材４Ｃは、中央部が図４に示すように、Ｉ形鋼の断面として構成してあり、両端部が、前記両鉄骨分割部材４Ａ，４Ｂに対応する十字形断面部として構成してある。この十字形断面部は、図５、図８に示すように、Ｉ形鋼のウェブＷの上下中央部に、垂直に鋼板Ｐを溶接して構成してある。また、ウェブＷと、鋼板Ｐとの該当箇所には、連結ボルトＶを挿通自在な多数のボルト穴ｈが形成されている。鋼板Ｐは、鉄骨分割部材４Ｃの中央部側の端部は、先細り形状に構成してある。

高層部１Ａ側の鉄骨分割部材４Ａと、中間部の鉄骨分割部材４Ｃとは、図２、図３、図５、図６に示すように、鉄骨分割部材４Ａにおける縦配置の鋼板Ｐと、鉄骨分割部材４ＣのウェブＷとの表裏両面に、それぞれ連結プレート５を沿わせると共に、鉄骨分割部材４Ａにおける横配置の鋼板Ｐと、鉄骨分割部材４Ｃの鋼板Ｐとの表裏両面に、それぞれ連結プレート５を沿わせて、挟み込む状態で連結ボルトＶを取り付けて連結してある。
また、低層部１Ｂ側の鉄骨分割部材４Ｂと、中間部の鉄骨分割部材４Ｃとは、鉄骨分割部材４Ｂにおける縦配置の鋼板Ｐと、鉄骨分割部材４ＣのウェブＷとの表裏両面に、それぞれ連結プレート５を沿わせると共に、鉄骨分割部材４Ｂにおける横配置の鋼板Ｐと、鉄骨分割部材４Ｃの鋼板Ｐとの表裏両面に、それぞれ連結プレート５を沿わせて、挟み込む状態で連結ボルトＶを取り付けて連結してある。

因みに、高層部１Ａ側の鉄骨分割部材４Ａと、中間部の鉄骨分割部材４Ｃと、低層部１Ｂ側の鉄骨分割部材４Ｂとは、それぞれの軸芯が、同一軸芯上に位置するように配置されて連結されている（図２、図３参照）。
また、連結部材３の横断面での最小断面積は、高層部１Ａと低層部１Ｂとの間に作用する軸力を受けることができる設計条件によって設定してある。
更には、連結部材３の断面設計は、端部側の鉄骨分割部材４Ａ，４Ｂの断面二次モーメントが、中間部の鉄骨分割部材４Ｃの断面二次モーメントより小さくなるように実施されている。つまり、連結部材３の曲げ剛性は、中間部より両端部が低くなるように設定されている。従って、連結部材３に曲げモーメントが作用しても、端部側において曲げモーメントが小さくなり、連結されている柱６，８の曲げモーメントをも小さくすることができる。

本実施形態の建物構造によれば、地震等によって異なる周期で揺れ動く高層部１Ａと低層部１Ｂとを、連結部材３によって所定の軸耐力を発揮できる状態で連結してあるから、これら二つの建物部が一丸となって地震力に対抗することができる。
更には、連結部材３は、全長にわたって材軸が同一軸芯上に位置するように構成されているから二次応力の発生や座屈が生じ難く、連結部材３の耐力を最大限に活用することができる。
また、高層部１Ａと低層部１Ｂとの建物重量の差が起因して、それぞれでの鉛直方向弾性変形量や、クリープ変形量、又は、地盤沈下量等が異なり、その結果、高層部１Ａと低層部１Ｂをつなぐ連結部材３に曲げモーメントが生じる虞があるが、その場合でも、上述のとおり、連結部材３の端部での曲げモーメントが小さくなり、柱６，８に伝わる曲げ力の影響を低減することが可能となる。その結果、柱の有効断面積を小さく設定することができ、経済性の向上や空間の有効活用を図ることができる。
即ち、高層部１Ａと低層部１Ｂとの遠近方向の連結力を充分発揮できながら、上下方向での高さ変化に対しては、柔軟に対応することができる。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 前記二つの建物部１は、先の実施形態で説明した高層部１Ａと低層部１Ｂに限るものではなく、例えば、重量物を収容した収容棟と通常の事務所棟であってもよく、要するに建物重量の差が大きい二つの建物部が対象となり、それらを含めて二つの建物部という。
また、二つの建物部の構造は、先の実施例で説明したＲＣ造やＳ造に限るものではない。
〈２〉 前記連結部材３は、先の実施形態で説明した三つの鉄骨分割部材で構成してあるものに限るものではなく、例えば、単一の部材、又は、２あるいは４以上の複数分割部材で構成してあってもよい。
また、構造は、Ｓ造に限るものではない。
〈３〉 前記連結部材３における中間部と両端部との曲げ剛性の差は、先の実施形態で説明したように断面積の差によって実現することに限るものではなく、例えば、素材の差によって実現するものであってもよい。また、ＲＣ造の場合、鉄筋量を中間部と両端部とで異ならせたり、コンクリート断面積を異ならせたりすることで実現してもよい。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１ 建物部
３ 連結部材
４ 鉄骨分割部材
５ 連結プレート
Ｐ 鋼板

Claims (3)

1. 二つの建物部が、前記二つの建物部の遠近方向に沿って作用する軸力を伝達可能な連結部材によって連結してある建物構造であって、
   前記連結部材は、前記軸力を伝達するために必要な断面積を、全長にわたって確保してあり、
   前記連結部材は、鉄骨で構成されていると共に、一方の前記建物部に固定された第一鉄骨分割部材と、他方の前記建物部に固定された第二鉄骨分割部材と、両端が前記第一鉄骨分割部材と前記第二鉄骨分割部材とに連結された第三鉄骨分割部材と、を備えており、
   前記第一鉄骨分割部材及び前記第二鉄骨分割部材は、前記第三鉄骨分割部材よりも曲げ剛性が低くなっている建物構造。
2. 前記連結部材は、前記第一鉄骨分割部材と前記第二鉄骨分割部材と前記第三鉄骨分割部材との各軸芯が、同一軸芯上に位置するように形成してある請求項１に記載の建物構造。
3. 前記第一鉄骨分割部材と前記第三鉄骨分割部材との連結箇所、及び、前記第二鉄骨分割部材と前記第三鉄骨分割部材との連結箇所は、それぞれ、十字状に鋼板を配した十字形断面部として形成してあり、
   前記第一鉄骨分割部材と前記第三鉄骨分割部材、及び、前記第二鉄骨分割部材と前記第三鉄骨分割部材は、それぞれ、軸芯方向に隣接する前記鋼板にわたって連結プレートを沿わせてボルト連結してある請求項１又は２に記載の建物構造。

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