JP6446225B2 - Building - Google Patents
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Description
本発明は、建築物に関する。 The present invention relates to a building.
従来、複数の支持土台を通路等により相互に連結した建築物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような建築物の支持土台は、各支持土台の保有水平耐力(以下、保有耐力)がそれぞれ単独で必要保有水平耐力(以下、必要耐力)を充足するように、各種の耐震要素(柱、耐震壁、ブレース等)を用いて構築されていた。 Conventionally, a building in which a plurality of support bases are connected to each other by a passage or the like has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Supporting foundations of such buildings are equipped with various seismic elements (columns, pillars, etc.) so that each supporting foundation possesses the required horizontal strength (hereinafter referred to as required strength) independently. It was constructed using earthquake resistant walls, braces, etc.).
しかしながら、種々の観点から、支持土台に対して上記のような耐震要素を可能な限り配置したくない場合があった。例えば、支持土台が中庭に面しており、この面している側に大開口を確保したい場合等が存在し、このような場合に支持土台に耐震壁やブレース等を設置して大開口を覆ってしまう事は、意匠上好ましくなかった。このように、耐震要素は、支持土台の設計に意匠上の制限を与え、支持土台の設計の自由度を低下させる可能性があった。したがって、支持土台に設ける耐震要素を削減して支持土台の設計の自由度を向上させる事が可能な建築物が要望されていた。 However, from various viewpoints, there is a case where it is not desired to arrange the seismic elements as described above on the support base as much as possible. For example, there is a case where the support base faces the courtyard and there is a case where it is desired to secure a large opening on the side facing this, and in such a case, a seismic wall or a brace is installed on the support base to open the large opening. Covering it was not preferable in terms of design. As described above, the seismic element may impose a design limitation on the design of the support base and may reduce the degree of freedom in the design of the support base. Therefore, there has been a demand for a building that can reduce the seismic elements provided on the support base and improve the freedom of design of the support base.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、支持土台に設ける耐震要素を削減して支持土台の設計の自由度を向上させる事が可能な建築物を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the building which can reduce the seismic element provided in a support base, and can improve the freedom degree of design of a support base.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1に記載の建築物は、建築物であって、設置面上に相互に間隔を置いて配置された複数の建物としての複数の支持土台であって、単独で必要耐力を充足しない第1支持土台と、単独で必要耐力を充足する第2支持土台と、を少なくとも含む複数の支持土台と、前記複数の支持土台によって支持される対象構造体と、前記第1支持土台と前記対象構造体とを、地震時において双方が同一の方向に水平変位可能となるように接続する第1支承手段と、前記第2支持土台と前記対象構造体とを、地震時において双方が同一の方向に水平変位可能となるように接続する第2支承手段と、を備え、当該建築物全体で必要耐力を充足するように構成される。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the building according to
請求項2に記載の建築物は、請求項1に記載の建築物において、前記複数の支持土台は、前記第1支持土台及び前記第2支持土台とは異なる1つの支持土台である第3支持土台を含み、前記第3支持土台と前記対象構造体とを、地震時において双方が異なる方向に水平変位可能となるように接続する第3支承手段と、を備える。
The building according to
請求項3に記載の建築物は、請求項1又は2に記載の建築物において、
前記対象構造体のせん断変形が許容値よりも小さい場合であって、
当該建築物の保有耐力Quが、下記式を満たす。
Qu=(Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2)+・・・+Kan×Kbn/(Kan+Kbn))×δ
≧α(W1+W2+・・・+Wn)
(ただし、nは2以上の自然数)
ここで、
Ka1=第1支持土台の剛性、
Kb1=第1支承手段の剛性、
Ka2=第2支持土台の剛性、
Kb2=第2支承手段の剛性、
Kan=第n支持土台の剛性、
Kbn=第n支承手段の剛性、
δ=建築物の水平変位、
α=必要耐力時のせん断力係数、
W1=第1支持土台の重量+対象構造体の重量のうち第1支持土台に付加される重量、
W2=第2支持土台の重量+対象構造体の重量のうち第2支持土台に付加される重量、
Wn=第n支持土台の重量+対象構造体の重量のうち第n支持土台に付加される重量。
The building according to claim 3 is the building according to
When the shear deformation of the target structure is smaller than an allowable value,
The possession strength Qu of the building satisfies the following formula.
Qu = (K a1 × K b1 / (K a1 + K b1 ) + K a2 × K b2 / (K a2 + K b2 ) +... + K an × K bn / (K an + K bn )) × δ
≧ α (W 1 + W 2 +... + W n )
(Where n is a natural number of 2 or more)
here,
K a1 = rigidity of the first support base,
K b1 = the rigidity of the first support means,
K a2 = rigidity of the second support base,
K b2 = the rigidity of the second support means,
K an = the rigidity of the nth support base,
K bn = the rigidity of the nth support means,
δ = horizontal displacement of the building,
α = Shear force coefficient at the required proof stress,
W 1 = weight of first support base + weight of target structure among weights of target structure,
W 2 = weight of the second support base + weight of the target structure out of the weight of the target structure,
W n = Weight added to the nth support base among the weight of the nth support base + the weight of the target structure.
請求項1に記載の建築物によれば、単独で必要耐力を充足しない第1支持土台と、単独で必要耐力を充足する第2支持土台とで対象構造体を支持することにより、対象構造体を介して第2支持土台で第1支持土台の保有耐力を補填し、建築物全体として必要耐力を充足するように構成する事ができ、第1支持土台に設ける耐震要素を削減して第1支持土台の設計の自由度を向上させる事が可能となる。
According to the building of
請求項2に記載の建築物によれば、第3支持土台と対象構造体とを、地震時において双方が異なる方向に水平変位可能となるように接続する第3支承手段を備えるので、地震時等に対象構造体が水平面内における様々な方向に変位した場合であっても、各支持土台に変形等を生じさせる可能性を低減する事が可能となる。
According to the building according to
請求項3に記載の建築物によれば、建築物の保有耐力Quが、Qu=(Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2)+・・・+Kan×Kbn/(Kan+Kbn))×δ≧α(W1+W2+・・・+Wn)の式を満たすように構成されるので、当該式に基づいて、建築物全体として必要耐力を充足するために適切な剛性を有する第1支承手段及び第2支承手段を好適に選択する事が可能となる。 According to the building according to claim 3, the holding strength Qu of the building is Qu = (K a1 × K b1 / (K a1 + K b1 ) + K a2 × K b2 / (K a2 + K b2 ) + ... + K an × K bn / (K an + K bn )) × δ ≧ α (W 1 + W 2 + ... + W n ) It is possible to suitably select the first support means and the second support means having appropriate rigidity in order to satisfy the required proof stress for the entire building.
以下に添付図面を参照して、この発明に係る建築物の実施の形態を詳細に説明する。まず、〔I〕実施の形態の基本的概念を説明した後、〔II〕実施の形態の具体的内容について説明し、最後に、〔III〕実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Embodiments of a building according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. First, [I] the basic concept of the embodiment will be described, then [II] the specific content of the embodiment will be described, and finally, [III] a modification to the embodiment will be described. However, the present invention is not limited to the embodiments.
〔I〕実施の形態の基本的概念
まず、実施の形態の基本的概念について説明する。本実施の形態は、建築物に関する。ここで、この建築物の利用目的は任意であり、例えば飲食施設、娯楽施設、又は居住施設等として利用することができるが、本実施の形態においては商業施設として利用するものとして説明する。なお、この建築物を利用する者(例えば商業施設の来訪者や管理者等)を、以下では「利用者」と称して説明する。また、本実施の形態においては、建築物の構成として公知の点については適宜説明を省略する。
[I] Basic Concept of Embodiment First, the basic concept of the embodiment will be described. The present embodiment relates to a building. Here, the purpose of use of the building is arbitrary. For example, the building can be used as a dining facility, an amusement facility, a residential facility, or the like, but in the present embodiment, it is described as being used as a commercial facility. A person who uses this building (for example, a visitor or manager of a commercial facility) will be described as a “user” below. Moreover, in this Embodiment, description is abbreviate | omitted suitably about a well-known point as a structure of a building.
ここで、実施の形態に係る建築物の性能に関して、「保有耐力」及び「必要耐力」を用いて以下では説明する。ここで、「保有耐力」とは、地震力や風力等の水平力に対して構造体が耐える事ができる抵抗力(保有水平耐力)のことであり、「必要耐力」とは、構造体に法規上求められる保有耐力(必要保有水平耐力)のことである。このように、実施の形態は、水平成分のみを考慮したものであって、例えば「重量」の用語は水平方向に作用する力を算出するための重量を含むものである。なお、鉛直成分については、公知の方法により、構造体(後述する各支持土台、対象構造体、及び各支承部を含む)が、法規上求められる耐力を有するようにそれぞれ構成されているものとする。 Here, the performance of the building according to the embodiment will be described below using “retained yield strength” and “required yield strength”. Here, “holding strength” refers to the resistance (holding horizontal strength) that the structure can withstand horizontal forces such as seismic force and wind force. “Necessary strength” It is the holding strength (required holding horizontal strength) required by law. Thus, the embodiment considers only the horizontal component. For example, the term “weight” includes the weight for calculating the force acting in the horizontal direction. As for the vertical component, the structure (including each supporting base, target structure, and each support portion described later) is configured so as to have a proof strength required by law and regulations by a known method. To do.
〔II〕実施の形態の具体的内容
次に、本実施の形態の具体的内容について説明する。
[II] Specific Contents of Embodiment Next, specific contents of the present embodiment will be described.
(構成)
図1は、本実施の形態に係る建築物1を示す平面図である。図2は、図1のA−A矢視断面図である。これらの図1及び図2に示すように、本実施の形態に係る建築物1は、支持土台10、対象構造体20、及び支承部30を備えて構成されている。ここで、以下では、必要に応じて、これら図1及び図2におけるX−X’方向を「幅方向」と称し、特にX方向を「右方向」、X’方向を「左方向」と称する。また、Y−Y’方向を「奥行き方向」と称し、特にY方向を「前方向」、Y’方向を「後方向」と称する。また、Z−Z’方向を「高さ方向」と称し、特にZ方向を「上方向」、Z’方向を「下方向」と称する。また、後述する対象構造体20の環状部21における平面環状中心位置から当該環状部21の各部に至る方向を「径方向」と称する。また、図2においては、地盤面をGLで示し、この地盤面よりも上方の領域を以下では「地上」と称して説明する。
(Constitution)
FIG. 1 is a plan view showing a
(構成−支持土台)
支持土台10は、設置面上(本実施の形態においては、地盤面上)に配置されて、対象構造体20を支持するための対象構造体支持手段である。この支持土台10は、第1支持土台11、第2支持土台12、第3支持土台13、及び第4支持土台14を含み、これらの各支持土台10は、地上において相互に所定の間隔を置いて中庭2を囲むように配置されており、それぞれが任意の利用態様(本実施の形態においては、商業施設)により利用者によって利用される建築物である。なお、これら第1支持土台11、第2支持土台12、第3支持土台13、及び第4支持土台14を、相互に区別する必要の無い時には、単に「支持土台」10と称して説明する。
(Configuration-support base)
The
第1支持土台11は、商業施設における客用の店舗が配置された建屋であって、単独で必要耐力を充足しない支持土台10である。具体的には、第1支持土台11の保有耐力は、第1支持土台11が単独で存在した場合(対象構造体20や支承部30を介して他の支持土台10と連結されていない場合)に法規上求められる必要耐力を充足していない。ただし、後述するように、第1支持土台11が他の支持土台10と連結されることによって、建築物1の全体の保有耐力としては、法規上求められる必要耐力を充足しており、法規上の問題は生じない。
The
このように、第1支持土台11が単独で必要耐力を充足しないように構築する理由は、第1支持土台11に設ける耐震要素(例えば、耐震壁、ブレース、及び柱等)を削減するためである。すなわち、第1支持土台11のような客用の店舗が配置された建屋では、中庭2に面している側面や、当該側面と反対側の側面(建築物1の外から最も視界に入る側面)に、大開口やガラス張りの構成が要望されることがあり、このためには設置する耐震要素を削減する事が好ましい。したがって、第1支持土台11は、このような要望を満たすため、充分な耐震要素が設けられていない構造体として形成されている。なお、第1支持土台11は、このような意匠上の観点に限らず、様々な観点から単独で必要耐力を充足しない建屋を含む。
Thus, the reason for constructing the
第2支持土台12は、商業施設における管理棟として用いられる建屋であって、単独で必要耐力を充足する支持土台10である。具体的には、第2支持土台12の保有耐力は、第2支持土台12が単独で存在した場合(対象構造体20や支承部30を介して他の支持土台10と連結されていない場合)に法規上求められる必要耐力を充足している。すなわち、この第2支持土台12のように管理棟として用いられる建屋は、上述した第1支持土台11とは異なり意匠上の要望が少ないため、従来通り単独で必要耐力を充足するように構築される。
The
なお、第3支持土台13及び第4支持土台14は、商業施設における客用の店舗が配置された建屋である。ただし、第3支持土台13及び第4支持土台14は、第1支持土台11とは異なり、単独で必要耐力を充足する支持土台10であるものとして説明する。要するに、4つの支持土台10のうち、第1支持土台11のみが、必要耐力を充足していない構造体として形成されている。
In addition, the
ここで、各支持土台10の形状や構造については任意であり、各支持土台10は、上記の点を除いて、それぞれ相互に異なる形状や構造にて構成することができる。ただし、本実施の形態においては、説明や図示の簡略化のために、各支持土台10をいずれも略四角柱形状の鉄筋コンクリート造の建屋であるものとして説明する。なお、複数の支持土台10のうち、いずれかの支持土台10又は全ての支持土台10は、例えば、略円柱形状に構成されても良いし、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造や木造の建築物として構成されても良い。
Here, the shape and structure of each
(構成−対象構造体)
対象構造体20は、支持土台10によって支持される構造体であって、環状部21、及び手摺22(図2において図示省略)を備えている。
(Configuration-target structure)
The
環状部21は、中空空間部を囲繞する平面環状の構造体であって、支持土台10の上面に対して支承部30を介して接続されることにより、各支持土台10の上方に水平に配置されている。
The
ここで、環状部21の上面は、利用者が移動可能な通路として構成されている。具体的には、各支持土台10における複数の位置には、各支持土台10の上面から環状部21の上面へと利用者をアクセス可能とさせるアクセス経路(例えば、支持土台10の上面と環状部21の上面とを接続する階段等。図示省略)が設けられており、利用者はこのアクセス経路を通って各支持土台10の上面と環状部21の上面とを自在に出入りすることができる。すなわち、利用者は環状部21を通って他の支持土台10へと移動することができる。この環状部21の利用目的は任意であるが、本実施の形態における環状部21は、単なる通路としてのみでなく、利用者が環状部21の上面においてジョギングやランニングをするためのトラックとして利用可能となるように構成されており、このため、環状部21の上面には、このような利用目的に適した素材(例えばポリウレタン系のゴム素材等)が敷設されている。
Here, the upper surface of the
手摺22は、この環状部21の径方向における両端部に、環状部21の全周に渡って設けられており、利用者が環状部21から落下してしまう事を防止する公知の柵である。
The
(構成−支承部)
支承部30は、対象構造体20を支承するための支承手段であって、各支持土台10の上に載置されている。この支承部30は、第1支持土台11の上に載置される第1支承部31、第2支持土台12の上に載置される第2支承部32、第3支持土台13の上に載置される第3支承部33、第4支持土台14の上に載置される第4支承部34を含む。なお、これら第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33、第4支承部34を相互に区別する必要の無い時には、単に「支承部」30と称して説明する。
(Structure-Bearing)
The
第1支承部31は、第1支持土台11と対象構造体20とを、地震時において双方が同一の方向に水平変位可能となるように接続する第1支承手段である。この第1支承部31の設置位置は、第1支持土台11と環状部21との相互間の位置である限りにおいて任意であるが、本実施の形態においては、図1に黒丸で示すように、第1支持土台11と対象構造体20との間に等間隔に複数(本実施の形態では5つ)設けられており、いずれも相互に同一に形成されているものとして説明する。
The
ここで、上述した「同一の方向に水平変位」とは、地震時(風荷重を受けた場合の揺れも含むものとする。)において、第1支持土台11と、対象構造体20を支持する第1支承部31とが、水平方向に略一体となって変位することを意味する。また、「変位可能」とは、地震動に起因して支持土台10と環状部21が変位する場合の他、地震動があっても小さい等のために、支持土台10と環状部21が変位しない場合を含む意味である。なお、具体的には、第1支承部31は、滑り支承や転がり支承のように殆ど剛性を有さない支承を除いて任意の支承を用いる事ができ、例えば、鉄骨のブレース(ブレース構造)のような、第1支持土台11と対象構造体20とを緊結する支承や、免震ゴムのような、第1支持土台11の水平変位を対象構造体20に対して減衰して伝える事ができる支承等も含む。また、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造等として構成されても良い。
Here, the above-mentioned “horizontal displacement in the same direction” refers to the
図3は、第1支承部31の周辺の外観を示す図であって、図3(a)は径方向に沿った鉛直断面における断面図、図3(b)は手摺22を示す側面図、図3(c)は図3(a)におけるB−B矢視断面図である。この図3に示すように、第1支承部31は、概略的に、固定台31a、ベースプレート31b、及び角型鋼31cを備えて構成されている。
3A and 3B are views showing the external appearance of the periphery of the
固定台31aは、高さ方向に所定の高さ(例えば、650mm)を有する略直方体形状のコンクリート材であって、第1支持土台11の上面から上方に突設されている。ベースプレート31bは、固定台31aの上面に無収縮モルタル31dを介して設置された板状体であって、当該ベースプレート31b、無収縮モルタル31d、固定台31aを順次挿通するアンカーボルトによって、固定台31aに対して接合されている。角型鋼31cは、公知の角型鋼管であって、その下端部においてベースプレート31bに溶接接合され、その上端部にはH形鋼の梁が跳ね出し梁として接続されており、このH形鋼に環状部21が接合されている。このように、第1支持土台11と環状部21とを固定的に接続することで、第1支持土台11と環状部21とを第1支承部31を介して緊結接続することが可能となる。なお、このような第1支承部31の具体的な構成については公知であるため、詳細な説明を省略する。
The fixed
第2支承部32は、第2支持土台12と対象構造体20とを、地震時において双方が同一の方向に水平変位可能となるように接続する第2支承手段である。この第2支承部32の設置位置は、第2支持土台12と環状部21との相互間の位置である限りにおいて任意であるが、本実施の形態においては、図1に示すように、第2支持土台12と対象構造体20との間に等間隔に複数(本実施の形態では5つ)設けられており、いずれも相互に同一に形成されているものとして説明する。なお、第2支承部32の具体的な構成については、上述した第1支承部31と同様であるため、図1において第1支承部31と同様に黒丸で位置を示し、詳細な説明を省略する。
The
第3支承部33は、第3支持土台13と対象構造体20とを、地震時において双方が異なる方向に水平変位可能となるように接続する第3支承手段である。この第3支承部33の設置位置は、第3支持土台13と環状部21との相互間の位置である限りにおいて任意であるが、本実施の形態においては、図1に白丸で示すように、第3支持土台13と対象構造体20との間に等間隔に複数(本実施の形態では5つ)設けられており、いずれも相互に同一に形成されているものとして説明する。
The
ここで、上述した「異なる方向に水平変位」とは、地震時において、対象構造体20を支持する第3支承部33が、第3支持土台13の変位方向とは全く関係なく、水平方向に変位することを意味する。また、「変位可能」とは、地震動に起因して第3支持土台13と環状部21が異なる変位を行う場合の他、同じ変位を行う場合や、地震動があっても小さい等のために第3支持土台13と環状部21が変位しない場合を含む意味である。なお、変位可能な方向に関しては、水平面内に沿った任意の方向に変位可能とすることが好ましいが、特定方向のみに沿って変位可能としてもよい。なお、具体的には、第3支承部33は、滑り支承や転がり支承等のように殆ど剛性を有さない支承を含む。
Here, the above-mentioned “horizontal displacement in different directions” means that, in the event of an earthquake, the
図4は、第3支承部33の周辺の外観を示す図であって、図4(a)は径方向に沿った鉛直断面における断面図、図4(b)は手摺22を示す側面図、図4(c)は図4(a)におけるC−C矢視断面図である。この図3に示すように、第3支承部33は、概略的に、固定台33a、滑面板33b、ベースプレート33c、及びH型鋼33dを備えて構成されている。
4A and 4B are views showing the external appearance of the periphery of the
固定台33aは、所定の高さ方向に沿った長さ(例えば、650mm)を有する略直方体形状のコンクリート材であって、第3支持土台13の上面から上方に向けて突設されている。滑面板33bは、固定台33aの上面に無収縮モルタル33eを介してベースプレート33cの下面に設置された板状体であって、表面の摩擦が小さい公知の滑り材(四フッ化エチレン樹脂(PTFE) 商標:テフロン)として構成されている。ベースプレート33cは、滑面板33bの上面に載置されるステンレス製の長板形状体として形成され、厚み方向に沿って貫通された平面正方形状のルーズ孔33fがベースプレート33cの長辺方向に沿って2か所に並設されている。H型鋼33dは、公知のH型鋼管であって、その下端部においてベースプレート33cに対して溶接接合され、その上端部において環状部21の下面に対してボルト接合されている。そして、アンカーボルトが、ベースプレート33cの上面から、ルーズ孔33f、滑面板33b、及び無収縮モルタル33eを順次介して固定台33aへと至るように挿通されている。このような構成により、地震時において第3支持土台13が水平変位した場合であっても、ベースプレート33cと滑面板33bとは相互に異なる方向に水平変位し、滑面板33bに挿通されたアンカーボルトはベースプレート33cに設けられた正方形状のルーズ孔33fの内部において前後左右方向へ摺動自在に、及びこれらの相互間の方向に変動する。このように、ベースプレート33cと滑面板33bとが相互に固定的に接続されていない構成とすることにより、地震時においてベースプレート33cが滑面板33bの上面を滑動して地震動を吸収するため、第3支持土台13の振動が対象構造体20に直接伝達されることを防止できる。なお、このような第3支承部33の具体的な構成については公知であるため、詳細な説明を省略する。
The fixed
第4支承部34は、第4支持土台14と対象構造体20とを、地震時において双方が異なる方向に水平変位可能となるように接続する第4支承手段である。この第4支承部34の設置位置は、第4支持土台14と環状部21との相互間の位置である限りにおいて任意であるが、本実施の形態においては、図1に示すように、第4支持土台14と対象構造体20との間に等間隔に複数(本実施の形態では5つ)設けられており、いずれも相互に同一に形成されているものとして説明する。なお、第4支承部34の具体的な構成については、上述した第3支承部33と同様に形成可能であるため、図1において第3支承部33と同様に白丸で位置を示し、詳細な説明を省略する。
The
(建築物の保有耐力について)
続いて、上記のように構成された建築物1の保有耐力が必要耐力を充足するための各支承部30の剛性の決定条件について説明する。まず、建築物1の保有耐力Quが建築物1の必要耐力Qunを充足するための条件は、下記式(1)により表すことが出来る。
Qu≧Qun‐‐‐式(1)
(About the possession strength of buildings)
Then, the determination conditions of the rigidity of each
Qu ≧ Qun --- Formula (1)
ここで、建築物1の保有耐力Quは、下記式(2)により表すことが出来る。
Qu=Kδ‐‐‐式(2)
ここで、
K=建築物1の剛性、
δ=建築物1の水平変位。
Here, the holding strength Qu of the
Qu = Kδ --- Formula (2)
here,
K = rigidity of
δ = horizontal displacement of
また、建築物1の必要耐力Qunは、下記式(3)により表すことが出来る。
Qun=αW‐‐‐式(3)
ここで、
α=必要耐力時のせん断力係数、
W=建築物1の重量。
Moreover, the required yield strength Qun of the
Qun = αW --- Formula (3)
here,
α = Shear force coefficient at the required proof stress,
W = weight of
したがって、上記式(1)、式(2)、及び式(3)に鑑みて、建築物1の保有耐力が必要耐力を充足するためには、下記式(4)を充足する必要がある。
Kδ≧αW‐‐‐式(4)
Therefore, in view of the above formula (1), formula (2), and formula (3), it is necessary to satisfy the following formula (4) in order for the possessed proof stress of the
Kδ ≧ αW --- Expression (4)
また、建築物1の剛性Kは、下記式(5)により表すことが出来る。
K=Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2)+Ka3×Kb3/(Ka3+Kb3)+Ka4×Kb4/(Ka4+Kb4)‐‐‐式(5)
ここで、
Ka1=第1支持土台11の剛性、
Kb1=第1支承部31の剛性、
Ka2=第2支持土台12の剛性、
Kb2=第2支承部32の剛性、
Ka3=第3支持土台13の剛性、
Kb3=第3支承部33の剛性、
Ka4=第4支持土台14の剛性、
Kb4=第4支承部34の剛性。
なお、上述したように、第1支承部31は複数(本実施の形態では、5つ)設けられているが、上記の「第1支承部31の剛性Kb1」とは、これらの複数の第1支承部31の剛性を合成した値であり、公知の計算方法により算定された値である。なお、第2支承部32の剛性Kb2、第3支承部33の剛性Kb3、及び第4支承部34の剛性Kb4についても同様である。
Moreover, the rigidity K of the
K = K a1 × K b1 / (K a1 + K b1 ) + K a2 × K b2 / (K a2 + K b2 ) + K a3 × K b3 / (K a3 + K b3 ) + K a4 × K b4 / (K a4 + K b4 ) --- Formula (5)
here,
K a1 = the rigidity of the
K b1 = the rigidity of the
K a2 = the rigidity of the
K b2 = the rigidity of the
K a3 = the rigidity of the
K b3 = the rigidity of the
K a4 = the rigidity of the
K b4 = the rigidity of the
As described above, a plurality of the first support portions 31 (five in the present embodiment) are provided, but the above-mentioned “rigidity K b1 of the
また、建築物1の重量Wは、下記式(6)により表すことが出来る。
W=W1+W2+W3+W4‐‐‐式(6)
ここで、
W1=第1支持土台11の重量+対象構造体20の重量のうち第1支持土台11に付加される重量、
W2=第2支持土台12の重量+対象構造体20の重量のうち第2支持土台12に付加される重量、
W3=第3支持土台13の重量+対象構造体20の重量のうち第3支持土台13に付加される重量、
W4=第4支持土台14の重量+対象構造体20の重量のうち第4支持土台14に付加される重量。
なお、上記の対象構造体20の重量のうち各支持土台10に付加される重量は、各支承部30に対する支配面積を公知の方法で計算し、当該計算した支配面積に応じて対象構造体20の重量を割り当てることにより求める事ができる。因みに、対象構造体20の重量の内、鉛直方向に作用する重量は、建築物1全体で負担する。
Moreover, the weight W of the
W = W 1 + W 2 + W 3 + W 4 ---Formula (6)
here,
W 1 = weight of the
W 2 = weight added to the
W 3 = weight added to the
W 4 = weight added to the
In addition, the weight added to each
したがって、上記式(4)に、上記式(5)及び上記式(6)を代入すると、下記式(7)が導き出される。
(Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2)+Ka3×Kb3/(Ka3+Kb3)+Ka4×Kb4/(Ka4+Kb4))×δ≧α(W1+W2+W3+W4)‐‐‐式(7)
Therefore, the following formula (7) is derived by substituting the above formula (5) and the above formula (6) into the above formula (4).
(K a1 × K b1 / (K a1 + K b1 ) + K a2 × K b2 / (K a2 + K b2 ) + K a3 × K b3 / (K a3 + K b3 ) + K a4 × K b4 / (K a4 + K b4 )) × δ ≧ α (W 1 + W 2 + W 3 + W 4 ) --- Equation (7)
また、上述したように、本実施の形態においては、第1支持土台11の保有耐力Qu1は単独で第1支持土台11の必要耐力Qun1を充足しないので、第1支持土台11の剛性Ka1は、下記式(8)の条件を満たす必要がある。
Qu1<Qun1
Ka1δ<αW1
Ka1<αW1/δ‐‐‐式(8)
また、上述したように、本実施の形態においては、第2支持土台12の保有耐力Qu2は単独で第2支持土台12の必要耐力Qun2を充足するので、第2支持土台12の剛性Ka2は、下記式(9)の条件を満たす必要がある。
Qu2>Qun2
Ka2δ>αW2
Ka2>αW2/δ‐‐‐式(9)
As described above, in the present embodiment, since the possession strength Qu 1 of the
Qu 1 <Qun 1
K a1 δ <αW 1
K a1 <αW 1 / δ --- Formula (8)
Further, as described above, in the present embodiment, the holding strength Qu 2 of the
Qu 2 > Qun 2
K a2 δ> αW 2
K a2 > αW 2 / δ --- formula (9)
以上に鑑みて、第1支持土台11の剛性Ka1が、上記式(8)を満たすと共に、第2支持土台12の剛性Ka2が、上記式(9)を満たすという条件において、上記式(7)を満たすように各支承部30の剛性を決定することにより、第1支持土台11の耐震要素を削減しつつ(第1支持土台11の保有耐力を低減しつつ)、第1支持土台11の保有耐力を他の支持土台10により補填する事で、建築物1全体として必要耐力を充足する構成とする事ができる。
In view of the above, on the condition that the rigidity K a1 of the
例えば数値例として、以下に、上記式(7)にKa1=100,000[kN/m]、Ka2=Ka3=Ka4=200,000[kN/m]、δ=0.01[m]、α=0.35、W1=2,000[kN]、W2=2,000[kN]、W3=2,000kN]、W4=2,000[kN]を代入した式(10)を示す。
(100,000[kN/m]×Kb1/(100,000[kN/m]+Kb1)+200,000[kN/m]×Kb2/(200,000[kN/m]+Kb2)+200,000[kN/m]×Kb3/(200,000[kN/m]+Kb3)+200,000[kN/m]×Kb4/(200,000[kN/m]+Kb4))×0.01[m]≧0.35(2,000+2,000+2,000+2,000)‐‐‐式(10)
ここで、上記式(10)を満たすような各支承部30の剛性としては、例えば、Kb1=80,000[kN/m]、Kb2=160,000[kN/m]、Kb3=160,000[kN/m]、Kb4=160,000[kN/m]、等が考えられる。なお、このような数値は単なる例示であり、Ka1〜Ka4、W1〜W4、δ、α等の前提条件を適宜変更することにより、あらゆる構造体について上記式(7)を適用できる。
For example, as a numerical example, in the following equation (7), K a1 = 100,000 [kN / m], K a2 = K a3 = K a4 = 200,000 [kN / m], δ = 0.01 [ m], α = 0.35, W 1 = 2,000 [kN], W 2 = 2,000 [kN], W 3 = 2,000 kN], and W 4 = 2,000 [kN]. (10) is shown.
(100,000 [kN / m] × K b1 / (100,000 [kN / m] + K b1 ) +200,000 [kN / m] × K b2 / (200,000 [kN / m] + K b2 ) +200,000 [kN / m] × K b3 / (200,000 [kN / m] + K b3 ) +200,000 [kN / m] × K b4 / (200,000 [kN / m] + K b4 )) × 0.01 [m] ≧ 0.35 (2,000 + 2,000 + 2,000 + 2,000) —the formula (10)
Here, as the rigidity of each
ここで、例えば図1に示すように第3支持土台13、及び第4支持土台14と、対象構造体20とを相互に異なる方向に水平変位させる場合、上記式(7)を適用すると、以下のようになる。まず、第3支承部33の剛性Kb3と第4支承部34の剛性Kb4は0に近いので、左辺の(Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2))δが適用できる。また、右辺のW1の「対象構造体20の重量のうち第1支持土台11に付加される重量」やW2の「対象構造体20の重量のうち第2支持土台12に付加される重量」に、対象構造体20の重量のうち第3支持土台13に付加される重量と、対象構造体20の重量のうち第4支持土台14に付加される重量とを公知の方法で割り当てて、それぞれ加算することで好適に実施できる。
Here, for example, when the
なお、第3支持土台13、第3支承部33、第4支持土台14、及び第4支承部34は設けなくても構わず、この場合には上記式(7)は、下記のような式(11)となる。
(Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2))δ≧α(W1+W2)‐‐‐式(11)
The
(K a1 × K b1 / (K a1 + K b1 ) + K a2 × K b2 / (K a2 + K b2 )) δ ≧ α (W 1 + W 2 ) --- formula (11)
このように、本実施の形態に係る上記式(7)は支持土台30の数、及びその上に載置される支承部30の数がいずれも2以上ある場合、あらゆる建築物に適用する事ができ、上記式(7)を一般的な式として表すと、下記式(12)のようになる。
(Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2)+・・・+Kan×Kbn/(Kan+Kbn))×δ
≧α(W1+W2+・・・+Wn)‐‐‐式(12)
(ただし、nは2以上の自然数)
ここで、
Kan=第n支持土台の剛性、
Kbn=第n支承手段の剛性、
Wn=第n支持土台の重量+対象構造体20の重量のうち第n支持土台に付加される重量。
Thus, the above formula (7) according to the present embodiment is applicable to any building when the number of
(K a1 × K b1 / (K a1 + K b1 ) + K a2 × K b2 / (K a2 + K b2 ) +... + K an × K bn / (K an + K bn )) × δ
≧ α (W 1 + W 2 +... + W n ) --- Expression (12)
(Where n is a natural number of 2 or more)
here,
K an = the rigidity of the nth support base,
K bn = the rigidity of the nth support means,
W n = Weight added to the nth support base among the weight of the nth support base + the weight of the
なお、上記式(7)は、対象構造体20が充分な剛性を有している場合についての式である。ここで、「充分な剛性」とは、対象構造体20のせん断変形が許容値よりも小さい場合であって、この許容値は任意に設定することができるが、例えば1/1000(rad)〜1/2000(rad)に設定できる。
In addition, said Formula (7) is a type | formula about the case where the
(実施の形態の効果)
このように、本実施の形態の建築物1によれば、単独で必要耐力を充足しない第1支持土台11と、単独で必要耐力を充足する第2支持土台12とで対象構造体20を支持することにより、対象構造体20を介して第2支持土台12で第1支持土台11の保有耐力を補填し、建築物1全体として必要耐力を充足するように構成する事ができ、第1支持土台11に設ける耐震要素を削減して第1支持土台11の設計の自由度を向上させる事が可能となる。
(Effect of embodiment)
Thus, according to the
また、第3支持土台13と対象構造体20とを、地震時において双方が異なる方向に水平変位可能となるように接続する第3支承部33を備えるので、地震時等に対象構造体20が水平面内における様々な方向に変位した場合であっても、各支持土台10に変形等を生じさせる可能性を低減する事が可能となる。
In addition, since the
また、建築物1の保有耐力Quが、Qu=(Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2)+・・・+Kan×Kbn/(Kan+Kbn))×δ≧α(W1+W2+・・・+Wn)の式を満たすように構成されるので、当該式に基づいて、建築物1全体として必要耐力を充足するために適切な剛性を有する第1支承部31及び第2支承部32を好適に選択する事が可能となる。
Moreover, the possession proof Qu of the
〔実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
[Modifications to Embodiment]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the specific configuration and means of the present invention can be arbitrarily modified and improved within the scope of the technical idea of each invention described in the claims. Can do. Hereinafter, such a modification will be described.
(解決しようとする課題や発明の効果について)
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、上述の内容に限定されるものではなく、発明の実施環境や構成の細部に応じて異なる可能性があり、上述した課題の一部のみを解決したり、上述した効果の一部のみを奏することがある。例えば、各実施の形態に係る建築物1によって第1支持土台11の設計の自由度を向上させる事ができない場合であっても、従来と異なる技術により第1支持土台11に設ける耐震要素を低減することができている場合には、本願発明の課題が解決されている。
(About problems to be solved and effects of the invention)
First, the problems to be solved by the invention and the effects of the invention are not limited to the above contents, and may vary depending on the implementation environment and details of the configuration of the invention. May be solved, or only some of the effects described above may be achieved. For example, even if the
(寸法や材料について)
発明の詳細な説明や図面で説明した建築物1の各部の寸法、形状、材料、比率等は、あくまで例示であり、その他の任意の寸法、形状、材料、比率等とすることができる。
(About dimensions and materials)
The dimensions, shapes, materials, ratios, and the like of each part of the
(支持土台について)
本実施の形態においては、4つの支持土台10により対象構造体20を支持するものとして説明したが、少なくとも2つの支持土台10を有する限りにおいて、支持土台10の数は任意である。また、本実施の形態においては、必要耐力を充足しない支持土台10は第1支持土台11のみであるものとして説明したが、これに限らず、例えば4つの支持土台10のうち3つの支持土台10が必要耐力を充足しない支持土台10であるものとしても良い。すなわち、複数の支持土台10のうち少なくとも1つの支持土台10が必要耐力を有している限り、建築物1全体として必要耐力を充足する建築物1を構築する事が出来る。
(About support base)
In the present embodiment, it has been described that the
(支承部について)
本実施の形態においては、第3支承部33及び第4支承部34は、第1支承部31や第2支承部32とは異なる支承部30として形成したが、第1支承部31や第2支承部32と同一の支承部30として形成しても構わない。このように構成した場合、第2支承部32に限らず第3支承部33や第4支承部34によっても第1支承部31の剛性を補填する事ができ、第2支承部32の負担を軽減する事ができる。
(About the support section)
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、支持土台の上方に支承部30を直接載置したが、これに限られない。図5は、変形例1に係る建築物100の図1のA−A矢視断面に対応する断面図である。この図5に示すように、一部の支持土台110(図5においては、第2支持土台111)の高さが、他の支持土台110の高さと同一でない場合等には、当該第2支持土台111の上に高さを調節するためのブレース構造の架台120を形成し、この架台の上に支承部30(図5においては、第2支承部32)を設けても良い。このような構造を採用した場合、上述した各式の第2支持土台12の剛性Ka2としては、第2支持土台111自体と架台120とを合わせた構造体の剛性を用いる。なお、架台120と第2支持土台111との間に支承部30を形成しても良い。また、第2支持土台111に限らず、他の支持土台110に同様の架台120を形成しても構わない。
Moreover, in this Embodiment, although the
また、本実施の形態では、第1支承部31や第2支承部32を、角型鋼31cを用いて構成したが、これに限らず、滑り支承や転がり支承のように殆ど剛性を有さない支承を除いて任意の支承を用いる事ができる。図6は、変形例2に係る第1支承部130の周辺の外観を示す図であって、径方向に沿った鉛直断面における断面図である。この図6に示すように、第1支承部130を、各固定台140の上に接合した2つの柱部材150と、これら2つの柱部材150を相互に接続する梁部材160により構成したラーメン構造としても良い。また、このラーメン構造に図示しないブレースを加えても構わない。
Moreover, in this Embodiment, although the
(付記)
付記1の建築物は、建築物であって、設置面上に設置される複数の支持土台であって、単独で必要耐力を充足しない第1支持土台と、単独で必要耐力を充足する第2支持土台と、を少なくとも含む複数の支持土台と、前記複数の支持土台によって支持される対象構造体と、前記第1支持土台と前記対象構造体とを、地震時において双方が同一の方向に水平変位可能となるように接続する第1支承手段と、前記第2支持土台と前記対象構造体とを、地震時において双方が同一の方向に水平変位可能となるように接続する第2支承手段と、を備え、当該建築物全体で必要耐力を充足するように構成される。
(Appendix)
The building of
付記2の建築物は、付記1に記載の建築物において、前記複数の支持土台は、前記第1支持土台及び前記第2支持土台とは異なる1つの支持土台である第3支持土台を含み、前記第3支持土台と前記対象構造体とを、地震時において双方が異なる方向に水平変位可能となるように接続する第3支承手段と、を備える。
The building of
付記3の建築物は、付記1又は2に記載の建築物において、
前記対象構造体のせん断変形が許容値よりも小さい場合であって、
当該建築物の保有耐力Quが、下記式を満たす。
Qu=(Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2)+・・・+Kan×Kbn/(Kan+Kbn))×δ
≧α(W1+W2+・・・+Wn)
(ただし、nは2以上の自然数)
ここで、
Ka1=第1支持土台の剛性、
Kb1=第1支承手段の剛性、
Ka2=第2支持土台の剛性、
Kb2=第2支承手段の剛性、
Kan=第n支持土台の剛性、
Kbn=第n支承手段の剛性、
δ=建築物の水平変位、
α=必要耐力時のせん断力係数、
W1=第1支持土台の重量+対象構造体の重量のうち第1支持土台に付加される重量、
W2=第2支持土台の重量+対象構造体の重量のうち第2支持土台に付加される重量、
Wn=第n支持土台の重量+対象構造体の重量のうち第n支持土台に付加される重量。
The building of appendix 3 is the building of
When the shear deformation of the target structure is smaller than an allowable value,
The possession strength Qu of the building satisfies the following formula.
Qu = (K a1 × K b1 / (K a1 + K b1 ) + K a2 × K b2 / (K a2 + K b2 ) +... + K an × K bn / (K an + K bn )) × δ
≧ α (W 1 + W 2 +... + W n )
(Where n is a natural number of 2 or more)
here,
K a1 = rigidity of the first support base,
K b1 = the rigidity of the first support means,
K a2 = rigidity of the second support base,
K b2 = the rigidity of the second support means,
K an = the rigidity of the nth support base,
K bn = the rigidity of the nth support means,
δ = horizontal displacement of the building,
α = Shear force coefficient at the required proof stress,
W 1 = weight of first support base + weight of target structure among weights of target structure,
W 2 = weight of the second support base + weight of the target structure out of the weight of the target structure,
W n = Weight added to the nth support base among the weight of the nth support base + the weight of the target structure.
(付記の効果)
付記1に記載の建築物によれば、単独で必要耐力を充足しない第1支持土台と、単独で必要耐力を充足する第2支持土台とで対象構造体を支持することにより、対象構造体を介して第2支持土台で第1支持土台の保有耐力を補填し、建築物全体として必要耐力を充足するように構成する事ができ、第1支持土台に設ける耐震要素を削減して第1支持土台の設計の自由度を向上させる事が可能となる。
(Additional effects)
According to the building described in
付記2に記載の建築物によれば、第3支持土台と対象構造体とを、地震時において双方が異なる方向に水平変位可能となるように接続する第3支承手段を備えるので、地震時等に対象構造体が水平面内における様々な方向に変位した場合であっても、各支持土台に変形等を生じさせる可能性を低減する事が可能となる。
According to the building described in
付記3に記載の建築物によれば、建築物の保有耐力Quが、Qu=(Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2)+・・・+Kan×Kbn/(Kan+Kbn))×δ≧α(W1+W2+・・・+Wn)の式を満たすように構成されるので、当該式に基づいて、建築物全体として必要耐力を充足するために適切な剛性を有する第1支承手段及び第2支承手段を好適に選択する事が可能となる。 According to the building described in appendix 3, the holding strength Qu of the building is Qu = (K a1 × K b1 / (K a1 + K b1 ) + K a2 × K b2 / (K a2 + K b2 ) +・ ・ + K an × K bn / (K an + K bn )) × δ ≧ α (W 1 + W 2 +... + W n ) It is possible to suitably select the first support means and the second support means having appropriate rigidity in order to satisfy the necessary proof stress as the whole object.
1 建築物
2 中庭
10 支持土台
11 第1支持土台
12 第2支持土台
13 第3支持土台
14 第4支持土台
20 対象構造体
21 環状部
22 手摺
30 支承部
31 第1支承部
31a 固定台
31b ベースプレート
31c 角型鋼
31d 無収縮モルタル
32 第2支承部
33 第3支承部
33a 固定台
33b 滑面板
33c ベースプレート
33d H型鋼
33e 無収縮モルタル
33f ルーズ孔
34 第4支承部
100 建築物
110 支持土台
111 第2支持土台
120 架台
130 第1支承部
140 固定台
150 柱部材
160 梁部材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
設置面上に相互に間隔を置いて配置された複数の建物としての複数の支持土台であって、単独で必要耐力を充足しない第1支持土台と、単独で必要耐力を充足する第2支持土台と、を少なくとも含む複数の支持土台と、
前記複数の支持土台によって支持される対象構造体と、
前記第1支持土台と前記対象構造体とを、地震時において双方が同一の方向に水平変位可能となるように接続する第1支承手段と、
前記第2支持土台と前記対象構造体とを、地震時において双方が同一の方向に水平変位可能となるように接続する第2支承手段と、を備え、
当該建築物全体で必要耐力を充足するように構成された、
建築物。 A building,
A plurality of support bases as a plurality of buildings arranged at intervals on the installation surface, the first support base that does not satisfy the required strength alone, and the second support base that satisfies the required strength alone A plurality of support bases including at least
A target structure supported by the plurality of support bases;
First support means for connecting the first support base and the target structure so that both can be horizontally displaced in the same direction during an earthquake;
A second support means for connecting the second support base and the target structure so that both can be horizontally displaced in the same direction during an earthquake,
Constructed to meet the required proof stress throughout the building,
Building.
前記第3支持土台と前記対象構造体とを、地震時において双方が異なる方向に水平変位可能となるように接続する第3支承手段と、を備える、
請求項1に記載の建築物。 The plurality of support bases include a third support base which is one support base different from the first support base and the second support base,
A third support means for connecting the third support base and the target structure so that both can be horizontally displaced in different directions during an earthquake,
The building according to claim 1.
当該建築物の保有耐力Quが、下記式を満たす。
Qu=(Ka1×Kb1/(Ka1+Kb1)+Ka2×Kb2/(Ka2+Kb2)+・・・+Kan×Kbn/(Kan+Kbn))×δ
≧α(W1+W2+・・・+Wn)
(ただし、nは2以上の自然数)
ここで、
Ka1=第1支持土台の剛性、
Kb1=第1支承手段の剛性、
Ka2=第2支持土台の剛性、
Kb2=第2支承手段の剛性、
Kan=第n支持土台の剛性、
Kbn=第n支承手段の剛性、
δ=建築物の水平変位、
α=必要耐力時のせん断力係数、
W1=第1支持土台の重量+対象構造体の重量のうち第1支持土台に付加される重量、
W2=第2支持土台の重量+対象構造体の重量のうち第2支持土台に付加される重量、
Wn=第n支持土台の重量+対象構造体の重量のうち第n支持土台に付加される重量、
請求項1又は2に記載の建築物。 When the shear deformation of the target structure is smaller than an allowable value,
The possession strength Qu of the building satisfies the following formula.
Qu = (K a1 × K b1 / (K a1 + K b1 ) + K a2 × K b2 / (K a2 + K b2 ) +... + K an × K bn / (K an + K bn )) × δ
≧ α (W 1 + W 2 +... + W n )
(Where n is a natural number of 2 or more)
here,
K a1 = rigidity of the first support base,
K b1 = the rigidity of the first support means,
K a2 = rigidity of the second support base,
K b2 = the rigidity of the second support means,
K an = the rigidity of the nth support base,
K bn = the rigidity of the nth support means,
δ = horizontal displacement of the building,
α = Shear force coefficient at the required proof stress,
W 1 = weight of first support base + weight of target structure among weights of target structure,
W 2 = weight of the second support base + weight of the target structure out of the weight of the target structure,
W n = weight of the nth support base + weight of the target structure added to the nth support base,
The building according to claim 1 or 2.
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