JP6347366B2 - Ｔ型の分子構造的レゴ型架構 - Google Patents

Description

居住系建築の共通的空間と構造に共用するＴ型剛柔兼用接合による住環境の魅力化技術。

建築空間は、地域・素材・資源・地理・習慣・感性・社会・経済・時間軸などの人類の多分野・多次元的なハード・ソフトが複合する複雑な多様性が欠かせない分野です。

特に居住系は、日本に限らず歴史を経た進歩に合わせ部部的改善をすり合わせ、矛盾・混在・複雑化で本質の明快さを欠き、総合性の活きる単純基幹的技術が待たれる。

近年のＩＴ化は、技術の特徴・不整合・矛盾・ロスなどを具体化し、総合的科学人間力・自然力をコンピュータ・通信融合を活かす多次元的な単純化と多機能が望まれる。

本質的な便利で快適な機能・品質・生産性・経済性・維持管理に寄与する多様な社会性を反映できる、単純で基幹的な空間を構築する共用型の構造架構技術が望まれる。

人の感性・材料・形による居住系建築に共通的に共用可能な、地域・文化・習慣の多様性等を、最少の部材構成と力学特性を建設地の地質、道路・敷地に多次元的に空間と構造が一体化し、周辺技術と関係付け共生進化を誘発し明日を拓く基幹的架構が必要だ。

人力や軽微な道具・装置で組み立て、誰でもが、どこでも、簡単に造れる自然の法則や身体構造になじむ、多次元的で単純・多機能な技術を引き出す視点が望まれる。

居住系建築に共通する単純な部材・最少の接合部を共用する架構で多機能を創る。

空間規模に共用できる単純な構成で材料・技術を簡単に組み込める樹木の枝分かれ構造を解決手段に活用し、多様性や力学性を２方向に単純化し、柱・梁による垂直水平構造を力学特性に反映する機能の区分を明確化し、異次元・多次元機能を創出する。

空間の視覚的多様性を工学的な安心・安全の快適感を全体解に反映させる。

共通的な空間と構造単位の基本形を成す機能・品質・生産の総合性を構築する。

部材の小型化、接合部の剛柔機能、連続・分解・交換が可能なの着脱接合を図る。

柱で梁を直接支える交点に剛性を持たせる基本架構を繰り返し連続して、多様な空間と構造を共通・共用する効率性と多様性の異次元機能を発揮する架構技術で展開する。

Ｔ型架構を１本の柱と梁部材で構築し正方形の幾何学的な相似形により、五角形八角形など多様性・規模・空間の独特な形状・外的環境を取り込み新たな価値を創出する。

一辺が３．５〜４ｍ四方の基本架構が部材の運搬や組み立てが人力や軽微な道具装置で狭い道路や敷地・地盤に適応し誰でもが、品質・生産性・経済性・魅力を創れる。

基本部材が小型で種類が少なく、連続すれば単体の応力が強化され、建材の多様、互換、流通、新産業振興、技術差を越える多次元的で基幹的な空間と構造の展開が望める。

空間の限定により人の感性に解け込み複雑さを生みにくい単純性が機能する。

長期耐用、社会変化、可変、分解、複合構造を接合の単純着脱機能が分子構造的な多次元の機能を誘発し、将来技術の取り込みや新規技術の誘発性に期待できる。

接合部は、構造特性の極限的単純化・共通化により、建設時の効率化や安全熟練技能者不足に応える建設・修復・リニューアルのロボット化の可能性、建設作業の安全性やスピードアップ、経済性、社会性など、技術を超える万能性を発揮する。

Ｔ型基本架構（アイソメ） Ｔ型基本架構４体のユニット（アイソメ） Ｔ型基本架構８体のユニット（アイソメ） Ｔ型基本架構の連続（例）、（イ）〜（二） Ｔ型基本架構の空間外郭線に対するＴ型架構の直角配置（例）、（アイソメ） （イ）柱の断面図、（ロ）柱・梁のＴ型接合側面図（梁部材の損傷防止・修復突起部・付属部品） （ハ）梁の接合部平面図、 Ｔ型架構の連続による集合住宅の住戸構成 （Ａ）−（イ）〜（ホ） （Ｂ）−（イ）〜（二） ユニットの連続性・棟構成・建物規模形状に適応する建築及び外環境を同時に構築するシステム。

Ｔ字型基本架構は、１本の柱頭・柱脚小口面に、梁の両端から約２等分の１の中央部を載せ、柱と梁をＴ型、及び十字型を繰り返すように上下を圧着剛接合する。

強度性能を部材毎に完結した長方型の柱・梁で剛性を効果的に引き出し、圧着接合強度が強く、一定剛性を超えると柔な伸縮性に変質するＰＣ棒鋼の組み合わせにより、耐震・制震の矛盾の整合性により全ての単純化を創出し、更に部材の補強形状、及び破損変形の防止修復を兼ね備える突起部や補強部材を付加した単純で多機能性を接合部に造り込む構造である。

材料は、豊富で安価な、コンクリート・木材・鉄骨市場品を自在に選択できる。

部材は、種類・形状・性能・品質を単純に高度化し、生産性・経済性を図れる。部材数が最少で単純な加工から高品質な部材の生産性・経済性・流通性・事業性に優れる。

架構は、４ｍ程度梁中央に柱で剛接合された基本架構を繰り返し、梁方向の応力要件を単純に組み合わせ、床剛性でＴ型架構に分担し、基礎梁・柱・上部架構梁をＰＣ棒鋼又は伸縮性接合具で締結し、構造特性の明確化を図る。

剛性の一定域を超える応力を圧着接合の伸縮、及び両梁端の接合特性を利用して地震応力を合理的に吸収し、架構の形状変形及び剛性の復元、及び持続構造を高度化する。

Ｔ型架構で囲われる空間単位内の剛性応力の合計と形状規模配置を適宜選択し、床・屋根架構計画への適応を図る。

Ｔ型架構の梁長さは概ね３．５ｍ〜４ｍに限定し、最少３体の基本架構を平面的に連結して、３角形の隅に柱が伴なわない独特な空間を囲む架構を形成できる。基本架構を正方形・長方形、多角形の空間単位を囲む平面形状に連続、及び階層を重ねることができ、２連のユニットで単位空間を構成する約７ｍ〜８ｍ四方規模を当面の基準に定め、柱と梁の接合剛性域、及び梁と梁のピン接合の応力制約により、構造形式の単純化を実現する。

共通的な接合部品は、架構部材中心軸の交点と架構部材端部との距離を均一にする共通形態とし、構造計画に適応する応力を分断させる構造形式とし、脱着機能も備える。

梁が負担する常時荷重は均等に柱頭にバランスよく伝達し、部材、及び接合機能は地震力を単純に分担する形式として、外力が繰り返す地震力の制御を圧着接合のＰＣ棒鋼の伸縮域を利用する柔軟構造は先端耐震技術の先を狙う、日本古来の五重の塔に似ている。

床荷重は四方の架構に均等に分散する乾式工法の床梁配置を構成し、Ｔ型架構の柱に直接荷重を配分伝達する構成を基本とし、空間単位の外周線に直角にＴ型架構を配置する場合は、床面積規模を架構の空間単位規模の限定と連動する構造計画を堅持する。

また、不測の事態で部材の修復・交換による対応に備える補足的な柱取り付け仕口を予備的に具備することができる。

剛接合部の極度な応力域処理を、関節機能によりコントロールし、適宜組み替え、材質・不測に備える補強・修復部位・部材を梁の接合部に突起又は部品を予め具備する。

地盤と関係付ける地中梁・基礎版・杭配置の上下関係を上部構造に関係付けるために、地中梁と上部梁端同士の接合箇所を一致、自然災害による損傷修復性に備える。

Ｔ型架構の配置は、建築空間単位を囲む外周線に並行に配置する場合、及び長方形の空間単位の外周線に対しＴ型架構の梁の向きを直角方向に、外周線に対し直角対向の二方、及び四方から対照に配置できる。また、対向のＴ型架構２基の梁端が対向接合位置に満たない場合は、両梁端間を連結する特定の梁部材を補足し空間計画を調整する。

柱・梁の接合部品は、梁の上下に柱を接合する場合、及び梁又は地中梁と柱がＴ型、又は逆Ｔ型となる柱端部接合の２種類で構成する。

梁と梁の接合部品は、梁の直線接合部、及び直交接合部品を共通化すると共に、地中梁間の接合部品も共通的形状で防腐素材、及び鍍金処理の共通性と力学性を共有する。

接合部品は、せん断力・引張力を主として負担する力学特性を活かし部材の断面・長さ・応力バランスを選定し接合部品を使い分ける。

施工性は、基礎梁を建築空間単位毎の計画に合わせ、上部架構の配置と合致する明快な可視化により、搬入・組み立ての効率化のために定位置で、部材、及び部材間の接合具を、予定された接合部の間隙に上下から挿入し、噛合型部品と梁小口に予め具備する滑り止め突起部を部材の水平移動を行わず組み立てが可能な機械化対応型の構成である。

建物用途の共用性は、居住系に限定することで共通的な空間・規模・形状に共用できる長方形・正方形・多角形の幾何学形態で生産性や施工性に効率的で経済性を図れる。

建築の用途などで、防耐火性の法的必要性に応じて、材料を鉄骨・コンクリート木材を使い分け、耐火要件の都心部・建築用途に、ＰＣ構造部材の単純化で市場に応える。

完成後の維持管理は、被害の抑制機能の双方を発揮する、Ｔ字架構に着脱接合構造で剛柔接合機能を具備し、建設から維持管理・移築・リユース機能の効率性を備える。

流通性は、柱・梁・地中梁・各所の接合部品・基礎盤・杭、などの種類数の抑制・小型化・単純化により、在庫管理・生産調整・運搬効率・搬入現場の合理性をもつ。

「４階建：賃貸小規模住戸型集合住宅」の木造・鉄骨造と比較要件を想定し、ＰＣ構造の耐火性・品質・コスト・職人・工期等を意図する建築的価値魅力を創出する。

ＰＣ構造の利点・欠点を活かす、部材形状の単純・小型化、最少の部材種・共通化、Ｔ型架構によるＰＣラーメン構造とＡＬＣ版の複合で建物の軽量化と可変性を狙っている。

Ｔ型架構２連で８ｍ四方正方形ユニット２連で構成し、各階４住戸をユニットを跨ぎ住戸界壁を設け、３０ｍ２〜４０ｍ２の住戸形状が凹凸する平面計画で顧客に適応する。

２ユニット中央部架構の応力負担と周辺架構負担を調整する構造計画で部材を共用することを前提に、補強柱の適宜増設で応力調整し、無柱空間を基本架構で構成する。

ＰＣ架構を除く、外周、及び住戸界壁をＡＬＣ版ロッキング工法を併用し、Ｔ型架構の圧着接合部の変形特性（固有周期・変形角）などを調整する構造計画を図る。

多様な地盤条件に建物の軽量化で不動沈下に優先的に適応する計画で、地中梁は上部構造の関節接合区分域に合わせ事後対策が可能な構造単位毎の分断形式である。

地盤の変形に適合する部分毎に機械式なジャッキアップ等が可能な地中梁の構造設計を図り、部材破壊を抑制し、補強杭と併用する経済設計を想定する。

建築自重の軽量化で、基礎工事費や地震外力抑制、保険、財産価値を高める。

空間的には、大きめのリビング空間や食堂、台所を一体的にする傾向に対処する面積確保のため、ユニット２連内の柱を避けて自在に跨る居室空間、他を確保する。

平面図に示された柱は、ユニット４面に各々２箇所間の空間を壁や窓を自由に選択して間取りを柱に制限されず、部屋の隅や部分的な凹凸のある間取り、設備の工事や維持が容易な構造が、賃貸型集合住宅では職業・所得・家族構成などの社会環境や時代変化に適応する建築物の長期持続性価値を総合的に高める。

床構造は、ＰＣ棒鋼による部材断面の小型化で、ユニット外周の８本の柱にバランスよく荷重を配分構成を図り、小規模で軽量な耐火建築物を都心の狭い道路や敷地条件での建設を合理的に実現する。

床構造はＴ型架構の柱間に小梁を渡し、居住系空間に望まれる階段・吹抜開口部を取り込み、建物の軽量化、杭地業の抑制にはＡＬＣ版や鉄骨梁の複合化も選択肢とする。

境界、隣家、双方の窓や壁の配置を考慮し屋内環境と共に、光や風の道を活かす外部環境を隣家と共用できる間取り自由性、デザイン的価値魅力を使用価値を高める。

建設・維持管理・リニューアルなど、重機の利用やロボット化の進歩に備える。

構造部材の高品質化・小型化・共通化・組立の簡略化を通じて、共通性の高い様々な建築用途の建築を多様な形態・価値・魅力づくりを経済的に安全で超長期耐用に応え、社会変化に適応する建築を効果的に生産性・経済性双方を同時に解決する。

建設の生産性に大きく影響する建設現場の、狭い道路敷地、少ない労務、軽微な重機で品質の高い建築、建設労務環境の改善にも役立てる。

何時までも使える骨組みの工場生産の品質が、成熟社会では、本物志向や震災などからの復旧が経済的に行える構造的機能が重視されることにもなる。

構造部材と非構造部材の空間的使用比率が建築の多様性やコスト削減になる。

幅広い用途に一つの建設手法で対応できることが供給者、利用者の双方に理解され易く、身近な耐火建築物を木造や鉄骨造に近い普及性に期待できる。

コスト要因変化、建設の機械化、労務者不足、作業安全環境づくりに役立つ。

７〜８ｍ四方の建物を小型の部材で構築でき、運搬、組み立ての技術も労力も自重も抑制できる従来技術の延長で取り組めるＰＣ構造の新たな領域を拓く。

この架構形式は、ＩＴ化、ロボット化、人的建設、など地球レベルの居住環境を、木造・ＲＣ・ＰＣ・Ｓ造により効果的な架構形式の普及が見込める。

Claims (5)

1. 複数のＴ型基本架構を接合した連結体であって、前記Ｔ型基本架構は、長方形断面の柱と、梁と、を備え、前記長方形断面の柱は、柱頭及び柱脚両端の小口に接合部を備え、前記梁は、その両端から約２等分の１中央部の上下両面それぞれに前記柱頭と前記柱脚との両端の小口と接合可能な前記柱頭柱脚の断面小口の形状と同じ突起接合部を備え、
   前記柱頭の小口の接合部と前記梁中央部の下面の前記突起接合部とが剛接合され、前記梁のそれぞれは、梁端小口に、当該梁端小口からの突起長さが均一なピン接合突起仕口を備え、
   各々の梁中心軸が平面的に多角形を形成するよう配置され、複数の前記梁は、その端部同士が、ピン接合突起接合部における前記梁端小口同士が間隙を形成するように近接し、前記間隙は、嵌合部品が挿入可能な大きさであり、
   前記、ピン接合突起仕口同士は接合しないものとし、前記複数の梁は、前記間隙の上下から挿入された前記嵌合部品で接合されたＴ型基本架構の連結体。
2. 前記、請求項１に記載の連結体の柱頭小口の接合部と梁下端突起接合部、又は柱脚小口の接合部と梁上突起接合部、又は梁端同士のピン接合部、それぞれの接合部を着脱し、前記柱又は梁を着脱又は交換することを特徴とした連結体。
3. 前記、請求項１又は請求項２に記載の連結体を、平面的に正方形で囲む建築の外郭線各辺に、前記Ｔ型架構の連結体それぞれ２基を配置した、前記Ｔ型架構の連結体８基が２方向で対向する、柱位置の梁に床架構の梁を架け渡し、床荷重を四方の架構に均等に分配し、前記連結体の柱位置の梁と前記床架構との梁間に、階段、叉は吹抜の開口部をつくることを特徴とする床架構。
4. 前記、請求項１又は２記載の連結体を、並行線でなる長方形平面の片方の外郭線に、前記連結体の梁を直角に柱位置をあわせ配置し、
   前記並行線に対向の前記外郭線上にも対照的に、前記連結体を配置した、
   前記連結体それぞれに対向した、連結体の梁端同士の間に、前記、請求項１又は２記載の梁の両端小口から突起長さが均一なピン接合突起仕口を備える梁を介して連結した架構。
5. 前記、連結体の前記柱の柱頭及び柱脚小口に、当該柱と梁とを圧着接合する長方形断面の接合部を備え、前記接合部の長方形断面の両短辺よりに、プレグラウトのＰＣ棒鋼を内挿し、接合仕口の空洞部が形成され、前記柱と梁の接合部を、その梁中心軸方向に合わせて配置され、前記空洞部で、柱と梁を接合することができる請求項１又は２のいずれか一つに記載の連結体。