JP6245890B2

JP6245890B2 - 建物

Info

Publication number: JP6245890B2
Application number: JP2013170431A
Authority: JP
Inventors: 達彦前田; 晃平山田; 浩丈新宮; 裕美 ▲高▼橋
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2033-08-20
Also published as: JP2015040381A

Description

本発明は、建物に関する。

実習室や集会場等を内部に配置する建物では、耐震性が高く、室内の柱形を少なくした広い空間が要求されている。
ここに、耐震性が高く、内部柱をなくした建物に関する技術が提案されている（特許文献１）。

特許文献１に記載の技術は、建物の外側構面（外壁）を、鉄筋コンクリート製の壁梁及び壁柱で構成し、建物に対する地震力を外側構面が全て負担する構成としている。また、外側構面の内部には、鉄骨梁と鉄筋コンクリート床からなる合成小梁を採用し、内柱をなくして床スラブを設けている。

特開平９−２６４０５０号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、建物の外側構面にのみ地震力を負担させ、床スラブの荷重は梁のみで負担させる構成のため、広い室内空間を確保するには、外側構面は厚さが厚くなり、梁は大きな梁成が必要となり、施工コストが上がり現実的でない。

本発明は、上記事実に鑑み、鉄筋コンクリート製の外壁と鉄骨製の柱梁架構を組み合わせ、耐震性が高く、柱が占めるスペースの少ない空間を有する建物を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る建物は、鉄筋コンクリート製の壁梁と、前記壁梁と同じ厚さの鉄筋コンクリート製の壁柱と、を備え、外周を囲む外壁と、前記外壁の内部に配置された鉄骨製の柱梁架構と、前記外壁と前記柱梁架構の間に設けられ、一端が前記外壁の前記壁柱と接合され、他端が前記柱梁架構の柱と接合された鉄骨梁と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、鉄筋コンクリート製の外壁と鉄骨製の柱梁架構に、地震力を分担させることができる。これにより、外壁の壁柱の厚さを薄くして柱形をなくし、柱が占めるスペースを少なくできる。更に、柱梁架構の柱の断面積を小さくし、柱が占めるスペースを少なくできる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の建物において、前記外壁は、前記壁梁及び前記壁柱と同じ厚さの壁部を備えている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の建物において、前記外壁の前記壁柱と、前記柱梁架構の梁との間には小梁が設けられ、前記鉄骨梁と前記小梁は、梁成が同じとされていることを特徴としている。
これにより、柱梁架構の梁及び小梁の位置において、梁と直交する方向に、同じ高さで、設備配管を梁貫通させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の建物において、前記外壁の前記壁梁の下部にはスラブが接合され、前記スラブは、前記柱梁架構の前記梁、前記鉄骨梁、及び前記小梁で支持されていることを特徴としている。
これにより、外壁の壁梁の下に、梁貫通なしでガラリを設けることができ、施工性を向上させることができる。更に、壁梁に梁貫通孔を開口させることによる、外壁の強度低下を防止できる。
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の建物において、前記小梁は、全て前記外壁の短辺に沿う方向へ架け渡されている。
請求項６に記載の発明は、請求項３〜請求項５の何れか１項に記載の建物において、前記鉄骨梁及び前記小梁に設備配管が貫通している。

本発明は、上記構成としてあるので、耐震性が高く、柱が占めるスペースの少ない空間を有する建物を提供することができる。

本発明の実施形態に係る建物の基本構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る建物の基本構成を示す平面図である。（Ａ）（Ｂ）はいずれも、本発明の実施形態に係る建物の外壁の壁柱と鉄骨梁との接続部を示す断面図である。（Ａ）は大梁と小梁の成が異なる場合の設備配管の設置状況を示す側面図であり、（Ｂ）は大梁と小梁の成が等しい場合の設備配管の設置状況を示す側面図である。（Ａ）は外壁の一部を外側から見た正面図であり、（Ｂ）はその外壁のＸ−Ｘ線断面図である。

本発明の実施形態に係る建物１０について、図１〜５を用いて説明する。
図１は、建物１０の任意の３フロア分を抜き出した斜視図であり、図２は、図１の平面図である。図１、図２に示すように、建物１０は、鉄筋コンクリート製の外壁１２を有し、外壁１２で、室内空間４２の周囲を連続して囲む構成である。

外壁１２は、平面視で矩形状に形成され、壁体を構成する壁部１５のみでなく、平板状に形成された扁平な壁梁１４と、扁平な壁柱１６を有している。外壁１２を構成する壁部１５の厚さはＴとされ、壁梁１４と壁柱１６は、いずれも壁部１５と同じ厚さＴとされている。このように、建物１０は、鉄筋コンクリート製の外壁１２で周囲を連続して、矩形状に囲むことで、耐震強度を高くし、扁平に構築された壁柱１６により、壁柱１６の室内空間４２への突出しをなくしている。
なお、壁梁１４と壁柱１６の厚さは、壁部１５と同じ厚さＴに限定されるものではなく、建築計画上の問題がなければ、壁部１５の厚さＴより厚くしても良いし、壁部１５の厚さＴより薄くしても良い。

外壁１２で囲まれた室内空間４２のほぼ中央部には、平面視で矩形状に構築された、鉄骨製の柱梁架構１８が配置されている（図１、図２の濃いドットで示す部分）。
柱梁架構１８は、Ｘ方向へ３本ずつ２列に配置された鋼製の６本の柱２４ａ〜２４ｆを有している。柱２４ａ〜２４ｆの柱間には、Ｘ方向へＨ形鋼製の４本の梁（大梁）２６が架けられている。また、Ｙ方向へＨ形鋼製の３本の梁（大梁）２７が架けられている。梁２６と梁２７は、平面視が格子状に配置されている。

柱梁架構１８は、建物１０の各階毎にそれぞれ構築され、床スラブ３６（図４参照）を支持している。また、柱梁架構１８と外壁１２との間には、鉄骨梁（大梁）２０、２１が渡され、（図１、図２の薄いドットで示す部分）、鉄骨梁２０、２１で柱梁架構１８と外壁１２が連結されている。これにより、地震時には、外壁１２と分担して、柱梁架構１８が地震時の横荷重を負担する。

このように、室内空間４２には、６本の柱２４ａ〜２４ｆのみが設けられ、柱の少ない空間が提供される。また、柱２４ａ〜２４ｆは、耐震強度を高くした外壁１２と横荷重を分担し、負荷が低減されているため、柱の断面積は、例えばラーメン架構の外壁の場合に比べ小さくされている。

鉄骨梁２１は、Ｈ形鋼製とされ、壁柱１６と柱梁架構１８の柱２４ａ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｆの間に、Ｘ方向に４本架けられている。また、鉄骨梁２０も、同じくＨ形鋼製とされ、壁柱１６と柱梁架構１８の柱２４ａ〜２４ｆのそれぞれ間に、Ｙ方向に６本架けられている。鉄骨梁２０、２１は、いずれも、一方の端部が、柱梁架構１８の柱２４ａ〜２４ｆとそれぞれ接合されている。また、他方の端部は壁柱１６にピン接合されている。

なお、例示した建物１０のようにＸ方向に長い形状では、Ｘ方向の中央部の鉄骨梁２０の位置に、Ｙ方向に耐震壁５０を配置するのが望ましい。耐震壁５０により、耐震性能を高めることができる。

外壁１２の壁柱１６と梁２６の間、及び外壁１２の壁柱１６と鉄骨梁２１の間には、Ｙ方向に小梁２２が渡されている。また、梁２６と梁２６の間、及び鉄骨梁２１と鉄骨梁２１の間には、Ｙ方向に小梁２３が渡されている。これにより、梁２６、鉄骨梁２０、２１、及び小梁２２、２３で床スラブ３６を支持することができる（図４、５参照）。
ここに、鉄骨梁２０と小梁２２は、梁成がほぼ同一のＨ形鋼が使用されている。

以上説明したように、本実施形態の建物１０は、周囲を壁部１５、扁平な壁梁１４、及び扁平な壁柱１６を備えた鉄筋コンクリート製の外壁１２で囲み、内部に鉄骨製の柱梁架構１８を配置して、これらを最適構成に組合せることで、地震や津波に強く、柱形のない大きな室内空間を合理的に実現させる構造であり、スマートハイブリッドストラクチャーということができる。

次に、壁柱１６と鉄骨梁２０の接合について説明する。
図３（Ａ）は、外壁１２の壁柱１６と、鉄骨梁２０の一端をピン接合した一例を示している。具体的には、壁柱１６と鉄骨梁２０を、接合金具２８を介してピン接合した構成である。接合金具２８は、鋼板製の平板部４４を有し、平板部４４の壁柱１６側の表面には、スタッド５２が突出され、スタッド５２を壁柱１６に埋め込んで、壁柱１６と接合金具２８が固定されている。

また、平板部４４の鉄骨梁２０側の表面には、ボルト孔を有するガセットプレート２９の一端が溶接接合され、平板部４４と直交する方向へ設けられたガセットプレート２９と、鉄骨梁２０のウェブがボルト接合されている。この構成とすることにより、壁柱１６と鉄骨梁２０がピン接合で接合される。

図３（Ｂ）は、他のピン接合の例を示している。接合金具３０は、鋼板製の平板部４５を有し、平板部４５の壁柱１６側の表面にはスタッド５２が突出され、スタッド５２を壁柱１６に埋め込んで、壁柱１６と接合金具３０が固定されている。
また、平板部４５の鉄骨梁２０側の表面には、鉄骨梁２０が直交する方向へ当接され、平板部４５と鉄骨梁２０が溶接接合されている。この構成とすることにより、壁柱１６と鉄骨梁２０がピン接合で接合される。

壁柱１６と鉄骨梁２０をピン接合で接合することにより、壁柱１６の厚さＴを、壁部１５より厚くしなくても、鉄骨梁２０と壁柱１６を接合することができる。なお、鉄骨梁２１と壁柱１６、小梁２２、２３と壁柱１６も、同じ方法でピン接合されている。

次に、天井裏空間４６における設備配管３２の引き回しについて説明する。
例えば、図４（Ａ）に示すように、一般的に、従来の柱梁架構においては、床スラブ３６を支持する小梁２２の梁成Ｈ１は、大梁である鉄骨梁２０の梁成Ｈ２と異なっていた（Ｈ１＜Ｈ２）。即ち、小梁２２は、ウェブの高さ寸法が小さくされていため、ウェブを貫通させるスリーブ４８の上下方向の位置が、鉄骨梁２０のウェブを貫通させるスリーブ４８の位置と上下方向で相違し、設備配管３２を、鉄骨梁２０と小梁２２を貫通させて、同じ高さで横方向に通すことができなかった。

このため、やむなく、設備配管３３で示す位置、即ち鉄骨梁２０及び小梁２２の下を、横方向へ通していた。これにより、従来の柱梁架構においては、天井裏高さＳ１が大きくなるという問題があった。更に、鉄骨梁２０及び小梁２２で囲まれる空間が、有効に利用できないという問題もあった。

これに対し、図４（Ｂ）の断面図に示すように、本実施形態においては、床スラブ３６を支持する小梁２２の梁成Ｈ１と鉄骨梁２０の梁成Ｈ２とがほぼ同等とされている。
本構成とすることにより、柱梁架構１８の、梁２６及び小梁２２の位置において、横方向に同じ高さで、スリーブ４８を鉄骨梁２０、及び小梁２２に貫通させることができる。この結果、設備配管３２をスリーブ４８に貫通させることで、設備配管３２を横方向へ直線状に通すことができる。
これにより、鉄骨梁２０と小梁２２で囲まれる空間を有効に利用することができると共に、天井高さＳ２を小さくできる。

次に、壁梁１４について説明する。
図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、外壁１２の壁梁１４は、下部には床スラブ３６が接合されている。また、床スラブ３６は、柱梁架構１８の梁２６、鉄骨梁２０、２１、及び小梁２２、２３で支持されている（いわゆる逆梁）。
即ち、壁梁１４が、柱梁架構１８の梁２６、鉄骨梁２０、２１及び小梁２２より高い位置に設けられている。

また、壁梁１４は、厚さＴ、高さＨ３に形成され、壁梁１４の上面は、窓用の開口部の下端部とされている。開口部は窓用空間とされ、窓枠４０が嵌め込まれている。窓枠４０の上端部の高さには天井板３８が設けられ、天井板３８とその上の床スラブ３６の間の空間が天井裏空間４６とされている。また、窓枠４０の上端部と壁梁１４の下端部の間（天井裏空間４６）には、ガラリ３４が設けられている。

この構成とすることにより、天井裏空間４６の外壁１２の位置には、外壁１２が存在していないため、外壁１２に梁貫通加工なしで、ガラリ３４を設けることができる。また、ガラリ３４を利用して、設備配管３２の取出しや空調空気の吸排気を行うことができる。
この結果、接部配管３２の施工性を向上させることができる。更に、壁梁１４に梁貫通孔を開口することによる、外壁１２の強度低下を防止できる。

次に、本実施形態の建物１０の施工手順について、図１、図２を用いて説明する。
先ず、柱梁架構１８、及び鉄骨梁２０、２１を、１つのフロア分構築する。その際には、壁柱１６が設けられる場所の内側に、図示しない仮設支柱を設けて、鉄骨梁２０、２１の外壁１２側の端部を支持させる。
次に、室内空間４２を囲む外壁１２となる場所に、鉄筋コンクリート用の配筋を組み立て、型枠を取付ける。

次に、柱梁架構１８、及び鉄骨梁２０、２１に、小梁２２、２３を取付ける。その際、仮設支柱を設けて、外壁１２と接合される小梁２２の端部を支持させる。その後、柱梁架構１８、及び鉄骨梁２０、２１の上の、床スラブ３６を構築する位置に、鉄筋コンクリート用の配筋を組み立て、型枠を取付ける。
次に、外壁１２、及びスラブ３６のコンクリート打ちを実行する。
最後に、外壁１２、及びスラブ３６のコンクリートが硬化した後、仮設支柱を撤去する。以上の手順を、各階毎に繰り返すことで建物１０が構築される。

以上説明したように、本構成とすることにより、鉄骨梁２０、２１により、鉄筋コンクリート製の外壁１２と、鉄骨製の柱梁架構１８が一体化され、建物１０に作用する地震力を、外壁１２と柱梁架構１８に負担させることができる。この結果、建物１０の耐震性を高くすることができる。

また、鉄骨梁２０、２１と外壁１２がピン接合されることにより、壁柱１６の厚さＴを、壁部１５より厚くしなくても、鉄骨梁２０、２１と壁柱１６を接合することができ、外壁１２から、柱形をなくすことができ、柱が占めるスペースの少ない室内空間４２を提供できる。
更に、建物１０に作用する地震力を、外壁１２と柱梁架構１８に負担させるので、柱梁架構１８の柱２４の断面積を小さくすることができ、柱が占めるスペースの少ない室内空間４２を提供することができる。

また、他の効果として、本構成とすることにより、鉄筋コンクリート製の外壁１２により、矩形状に室内空間４２が囲まれるため、地震時のみではなく、津波に対しても強度を発揮することができる。更に、建物１０の外部から入ってくる騒音を低減させることができる。
また、建物１０は、扁平鉄筋コンクリート製の外壁と、大スパン鉄骨製の柱梁架構１８の最適な組み合わせとなっており、建設コストの低減を図ることができる。
また、室内空間４２の外周部には柱形がないので、柱形による死角がなく、窓際まで、有効に活用できる。更に、内部の柱２４ａ〜２４ｆは、６本と数が少なく、かつ、柱の断面積が細くできるため、邪魔になりにくく、視界が遮られる死角が少ない。

なお、本実施形態では、柱梁架構１８の柱の数及び配列は、６本（３本×２列）の構成について説明した。しかし、これに限定されることはなく、柱の数は６本でなくても良いし、柱梁架構１８の柱の配列は、１列でも、３列以上の構成でもよい。
また、本実施形態では、建物１０、及び柱梁架構１８の形状は、いずれも、平面視が矩形状の場合について説明した。しかし、これに限定されることはなく、例えば平面視が多角形や円形等、他の形状でも良い。
また、本実施形態では、壁柱１６と鉄骨梁２０の接合がピン接合の場合について説明した。しかし、これに限定されることはなく、例えば壁柱１６と鉄骨梁２０を剛接合としても良い。

１０建物
１２外壁
１４壁梁
１６壁柱
１８柱梁架構
２０鉄骨梁（Ｙ方向）
２１鉄骨梁（Ｘ方向）
２２小梁
２３小梁
２４柱
２６梁（Ｘ方向）
２７梁（Ｙ方向）
３６床スラブ（スラブ）
Ｈ１小梁の梁成
Ｈ２大梁の梁成

Claims

鉄筋コンクリート製の壁梁と、前記壁梁と同じ厚さの鉄筋コンクリート製の壁柱と、を備え、外周を囲む外壁と、
前記外壁の内部に配置された鉄骨製の柱梁架構と、
前記外壁と前記柱梁架構の間に設けられ、一端が前記外壁の前記壁柱と接合され、他端が前記柱梁架構の柱と接合された鉄骨梁と、
を有する建物。
前記外壁は、前記壁梁及び前記壁柱と同じ厚さの壁部を備えている、請求項１に記載の建物。
前記外壁の前記壁柱と、前記柱梁架構の梁との間には小梁が設けられ、前記鉄骨梁と前記小梁は、梁成が同じとされている請求項１又は請求項２に記載の建物。
前記外壁の前記壁梁の下部にはスラブが接合され、前記スラブは、前記柱梁架構の前記梁、前記鉄骨梁、及び前記小梁で支持されている請求項３に記載の建物。
前記小梁は、全て前記外壁の短辺に沿う方向へ架け渡されている、請求項３又は請求項４に記載の建物。
前記鉄骨梁及び前記小梁に設備配管が貫通している、請求項３〜請求項５の何れか１項に記載の建物。