JP6895328B2

JP6895328B2 - 建物構造

Info

Publication number: JP6895328B2
Application number: JP2017128092A
Authority: JP
Inventors: 直樹高森; 仁佐々木; 正俊大庭
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: JP2019011590A

Description

本発明は、高層建物や超高層建物に好適な建物構造に関する。

高層建物や超高層建物において、従来、建物中央部にコア壁からなる内周チューブ架構や、建物外周部にラーメン構造の外周チューブ架構が設けたものが提案されている。

特開２０１１−６９１４８特開２０１１−１５７７５０

しかしながら、このような従来の架構構造では、地震時に、コア壁や柱、梁が損傷して地震のエネルギを吸収するため、地震後、多くの部材、箇所において、大掛かりな補修が必要となる不具合があった。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであり、本発明の目的は、地震後の補修を簡単に行なう上で有利な建物構造を提供することにある。

上述した目的を達成するために、請求項１記載の発明は、建物の外周部に設けられた外周ラーメン架構と、建物の内周部に設けられた平面視矩形のコアチューブ架構とを有し、前記コアチューブ架構は、前記コアチューブ架構の平面視形状をなす矩形の角部にそれぞれ配置された第１のプレキャストプレストレスト柱と、前記各第１のプレキャストプレストレスト柱に対向して前記矩形の各４辺上に２本ずつ配置された第２のプレキャストプレストレスト柱と、前記矩形の各４辺上で隣り合う前記第２のプレキャストプレストレスト柱を連結する第２の梁と、エネルギ吸収性を有し隣り合う前記第１のプレキャストプレストレスト柱と前記第２のプレキャストプレストレスト柱とを前記矩形の各４辺上で連結するエネルギ吸収梁とを含んで構成され、前記矩形の各４辺の延長上を延在する第３の梁により、前記第１のプレキャストプレストレスト柱と前記外周ラーメン架構とが連結されていることを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記第１のプレキャストプレストレスト柱の平面視形状は、前記コアチューブ架構の平面視形状をなす矩形の辺に直交する辺を有する正方形であることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記第２のプレキャストプレストレスト柱の平面視形状は、前記コアチューブ架構の平面視形状をなす矩形の辺に直交する辺と、前記矩形の辺に平行し前記直交する辺よりも大きい寸法の辺とを有する長方形であることを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、前記外周ラーメン架構は、建物の外周に沿って配置された複数の第１の鉄筋コンクリート柱と、それら第１の鉄筋コンクリート柱間を連結する複数の第１の梁とを含んで構成され、前記第３の梁が前記外周ラーメン架構に連結される箇所は前記第１の鉄筋コンクリート柱の箇所であることを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は、前記外周ラーメン架構は、平面視矩形状を呈し、前記コアチューブ架構の平面視形状をなす矩形の４辺と、前記外周ラーメン架構の平面視形状をなす矩形の４辺とは平行しており、前記第１の鉄筋コンクリート柱は、前記外周ラーメン架構の平面視形状をなす矩形の各４辺上に複数配置されると共に、隣り合う前記第１の鉄筋コンクリート柱は前記各４辺上において第１の梁により連結されていることを特徴とする。
また、請求項６記載の発明は、前記第１の鉄筋コンクリート柱は、前記外周ラーメン架構の平面視形状をなす矩形の各角部に配置されていないことを特徴とする。
また、請求項７記載の発明は、前記コアチューブ架構は、建物の中央部に設けられていることを特徴とする。
また、請求項８記載の発明は、前記エネルギ吸収梁は、低降伏点鋼材または繊維補強コンクリートを含んで構成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、地震時に、第１のプレキャストプレストレスト柱が第３の梁を介して外周ラーメン架構から大きなエネルギを受けた場合、第１のプレキャストプレストレスト柱が変形すると共に、エネルギ吸収梁が変形してエネルギを吸収する。
また、隣り合う第２のプレキャストプレストレスト柱間を連結する第２の梁は、第２のプレキャストプレストレスト柱が変形しにくく、また、第２のプレキャストプレストレスト柱がエネルギ吸収梁で第１のプレキャストプレストレスト柱に連結されていることから、大きな変形をすることがない。
また、コアチューブ架構の平面視形状をなす正方形の４辺上に、第１のプレキャストプレストレスト柱、エネルギ吸収梁、第２のプレキャストプレストレスト柱が配置され、さらに、正方形の４辺の延長上に第３の梁が位置しているので、地震時の大きなエネルギを第１のプレキャストプレストレスト柱および第２のプレキャストプレストレスト柱を介してエネルギ吸収梁により効率良く吸収する上で有利となっている。
そのため、地震後、エネルギ吸収梁を交換することでたり、地震後の補修を簡単に行なう上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、地震時に、外周ラーメン架構が受けた大きなエネルギが第１のプレキャストプレストレスト柱に確実に伝達され、エネルギ吸収梁によりエネルギを効率良く吸収する上で有利となり、地震後の補修を簡単に行なう上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、第２のプレキャストプレストレスト柱がより変形しにくく、エネルギ吸収梁によりエネルギを効率良く吸収する上で有利となり、地震後の補修を簡単に行なう上で有利となる。
請求項４、５，６記載の発明によれば、地震時に、外周ラーメン架構が受けた大きなエネルギが第１のプレキャストプレストレスト柱に確実に伝達され、エネルギ吸収梁によりエネルギを効率良く吸収する上で有利となり、地震後の補修を簡単に行なう上で有利となる。
請求項７記載の発明によれば、地震時の大きなエネルギが如何なる方向から作用しても、エネルギをバランス良くエネルギ吸収梁で吸収する上で有利となり、地震後の補修を簡単に行なう上で有利となる。
請求項８記載の発明によれば、エネルギ吸収梁を簡単に製作する上で有利となる。

外周ラーメン架構とコアチューブ架構とを有する高層建物の説明図で、外周ラーメン架構とコアチューブ架構との構造を理解し易くするため、外周ラーメン架構を３階スラブまで、コアチューブ架構を５階スラブまで描いた図である。外周ラーメン架構とコアチューブ架構の平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１、図２を参照して説明する。
高層建物１０は、建物１０の外周部に設けられた外周ラーメン架構１２と、建物１０の内周部に設けられたコアチューブ架構１４とを有している。
外周ラーメン架構１２は、複数の第１の鉄筋コンクリート柱１６と、複数の第１の梁１８とを含んで構成されている。
第１の鉄筋コンクリート柱１６は建物１０の外周に沿って配置されている。
本実施の形態では、外周ラーメン架構１２の平面視形状は矩形を呈し、詳細には正方形を呈している。
したがって、第１の鉄筋コンクリート柱１６は、正方形の４辺に沿って複数配置されている。
第１の鉄筋コンクリート柱１６の平面視形状は、外周ラーメン架構１２の平面視形状をなす矩形（正方形）の辺に直交する辺を有する矩形であり、本実施の形態では正方形である。
なお、第１の鉄筋コンクリート柱１６は、外周ラーメン架構１２の平面視形状をなす矩形（正方形）の各角部に設けられていない。

第１の梁１８は、正方形の４辺上において隣り合う第１の鉄筋コンクリート柱１６間を連結している。
外周ラーメン架構１２の平面視形状をなす矩形（正方形）の各角部では、第１の鉄筋コンクリート柱１６が設けられていなため、第１の梁１８は平面視Ｌ字状に屈曲されて設けられている。
第１の梁１８は鉄筋コンクリート梁である。
第１の鉄筋コンクリート柱１６と第１の梁１８は、各階毎に設けられている。

コアチューブ架構１４は建物１０の内周部に設けられ、本実施の形態では、建物１０の中央部に設けられている。
コアチューブ架構１４の平面視形状は、外周ラーメン架構１２の平面視形状をなす矩形（正方形）よりも小さい輪郭の矩形を呈し、本実施の形態では正方形である。
コアチューブ架構１４の平面視形状をなす正方形の４辺は、外周ラーメン架構１２の平面視形状をなす正方形の４辺に平行している。
コアチューブ架構１４は、第１のプレキャストプレストレスト柱２２と第２のプレキャストプレストレスト柱２４と第２の梁２６とエネルギ吸収梁２８とを含んで構成されている。

第１のプレキャストプレストレスト柱２２は、コアチューブ架構１４の平面視形状をなす矩形（正方形）の角部にそれぞれ配置され、第１のプレキャストプレストレスト柱２２の断面は矩形であり、本実施の形態では正方形である。
第１のプレキャストプレストレスト柱２２は、予め応力が作用しているため、鉄筋コンクリート柱に比べて変形しにくく、また、現場でコンクリートを打設して構築するプレストレスト柱に比べて工期を短縮できるほか品質が均一で高品質なものとなっている。

第２のプレキャストプレストレスト柱２４も第１のプレキャストプレストレスト柱２２と同様に、予め応力が作用しているため、鉄筋コンクリート柱に比べて変形しにくく、また、品質が均一で高品質なものとなっている。
第２のプレキャストプレストレスト柱２４は、各第１のプレキャストプレストレスト柱２２に対向して矩形（正方形）の各４辺上に２本ずつ配置されている。
詳細には、第２のプレキャストプレストレスト柱２４は、各第１のプレキャストプレストレスト柱２２が隣り合う第１のプレキャストプレストレスト柱２２に対向する２つの面にそれぞれ近接させて配置されている。
第２のプレキャストプレストレスト柱２４の平面視形状は、コアチューブ架構１４の平面視形状をなす矩形（正方形）の辺に直交する辺と、矩形（正方形）の辺に平行し前記直交する辺よりも大きい寸法の辺とを有する長方形である。
したがって、第２のプレキャストプレストレスト柱２４は第１のプレキャストプレストレスト柱２２に比べて、コアチューブ架構１４の平面視形状をなす矩形（正方形）の辺の延在方向に変形しにくくなっている。

第２の梁２６は、本実施の形態では、鉄筋コンクリート梁であり、矩形（正方形）の一辺上で隣り合う第２のプレキャストプレストレスト柱２４を連結している。

エネルギ吸収梁２８は、矩形（正方形）の一辺上を延在し隣り合う第１のプレキャストプレストレスト柱２２と第２のプレキャストプレストレスト柱２４とを連結している。
エネルギ吸収梁２８は、エネルギ吸収性を有し、例えば、低降伏点鋼材または繊維補強コンクリートなどのエネルギ吸収性を有する部材、材料で形成された梁が使用可能である。
このような第１のプレキャストプレストレスト柱２２、第２のプレキャストプレストレスト柱２４、第１の梁１８、エネルギ吸収梁２８は、各階毎に設けられている。

さらに、コアチューブ架構１４の平面視形状をなす矩形（正方形）の各４辺の延長上を延在する第３の梁３０により、第１のプレキャストプレストレスト柱２２と外周ラーメン架構１２とが連結されている。
本実施の形態では、第３の梁３０により第１のプレキャストプレストレスト柱２２と第１の鉄筋コンクリート柱１６とが連結されている。
言い換えると、第１のプレキャストプレストレスト柱２２の外側を向いた２面と、それら面に対向する第１の鉄筋コンクリートとが、コアチューブ架構１４の平面視形状をなす矩形（正方形）の各４辺の延長上を通る第３の梁３０により連結されている。
第３の梁３０は各階毎に設けられ、本実施の形態では、鉄筋コンクリート梁である。

本実施の形態によれば、高層建物１０に作用する軸力を主に外周ラーメン架構１２の第１の鉄筋コンクリート柱１６と、コアチューブ架構１４の第１のプレキャストプレストレスト柱２２と第２のプレキャストプレストレスト柱２４とで負担する。
また、高層建物１０に作用する水平力を主に外周ラーメン架構１２の第１の梁１８、第３の梁３０、コアチューブ架構１４の第２の梁２６とエネルギ吸収梁２８で負担する。
この水平力を負担する際、第１のプレキャストプレストレスト柱２２は第１の鉄筋コンクリート柱１６よりも変形しにくいため、外周ラーメン架構１２の第１の梁１８、第３の梁３０からの水平力を十分に受け止めることが可能となる。
また、外周ラーメン架構１２の平面視形状をなす矩形（正方形）の各角部に第１の鉄筋コンクリート柱１６が設けられていないため、外周ラーメン架構１２の受ける水平力を効率良く第１のプレキャストプレストレスト柱２２で負担する上で有利となっている。
さらに、第１の鉄筋コンクリート柱１６の平面視形状は矩形であり、第１のプレキャストプレストレスト柱２２の平面視形状が正方形であることから、第１の鉄筋コンクリート柱１６と第１のプレキャストプレストレスト柱２２とが第３の梁３０により確実に連結され、外周ラーメン架構１２の受ける水平力を効率良く第１のプレキャストプレストレスト柱２２で負担する上で有利となっている。

そして地震時に、第１のプレキャストプレストレスト柱２２が外周ラーメン架構１２の第１の梁１８、第３の梁３０から大きなエネルギを受けた場合、第１のプレキャストプレストレスト柱２２が変形すると共に、第２のプレキャストプレストレスト柱２４が第１の第２のプレキャストプレストレスト柱２４に比べて変形しにくいことから、エネルギ吸収梁２８が変形してエネルギを効率良く吸収する。
また、隣り合う第２のプレキャストプレストレスト柱２４の間で延在する第２の梁２６は、第２のプレキャストプレストレスト柱２４が変形しにくく、また、第２のプレキャストプレストレスト柱２４がエネルギ吸収梁２８を介して第１のプレキャストプレストレスト柱２２に連結されていることから、地震時の大きなエネルギがエネルギ吸収梁２８で吸収され、大きな変形をすることがない。
この場合、コアチューブ架構１４の平面視形状をなす正方形の４辺上に、第１のプレキャストプレストレスト柱２２、エネルギ吸収梁２８、第２のプレキャストプレストレスト柱２４が配置され、さらに、正方形の４辺の延長上に第３の梁３０が位置しているので、地震時の大きなエネルギをエネルギ吸収梁２８により効率良く吸収する上で有利となっている。

さらに、本実施の形態では、第２のプレキャストプレストレスト柱２４の平面視形状は、コアチューブ架構１４の平面視形状をなす矩形の辺に直交する辺と、矩形の辺に平行し前記直交する辺よりも大きい寸法の辺とを有する長方形であるので、第２のプレキャストプレストレスト柱２４は第１のプレキャストプレストレスト柱２２に比べて、コアチューブ架構１４の平面視形状をなす矩形（正方形）の辺の延在方向に変形しにくく、したがって、第２の梁２６の変形を抑制する上で有利となる。
そのため、地震時、エネルギ吸収梁２８のみが損傷し、外周ラーメン架構１２の第１の梁１８、第３の梁３０、コアチューブ架構１４の第１のプレキャストプレストレスト柱２２、第２のプレキャストプレストレスト柱２４、第２の梁２６が大きな損傷を受けることがない。
したがって、地震後エネルギ吸収梁２８を交換することでたり、地震後の補修を簡単に行なう上で有利となる。
また、本実施の形態では、コアチューブ架構１４は建物１０の中央部に設けられているので、地震時の大きなエネルギが如何なる方向から作用しても、エネルギをバランス良くエネルギ吸収梁２８で吸収する上で有利となり、地震後の補修を簡単に行なう上で有利となる。

１０高層建物
１２外周ラーメン架構
１４コアチューブ架構
１６第１の鉄筋コンクリート柱
１８第１の梁
２２第１のプレキャストプレストレスト柱
２４第２のプレキャストプレストレスト柱
２６第２の梁
２８エネルギ吸収梁
３０第３の梁

Claims

建物の外周部に設けられた外周ラーメン架構と、建物の内周部に設けられた平面視矩形のコアチューブ架構とを有し、
前記コアチューブ架構は、
前記コアチューブ架構の平面視形状をなす矩形の角部にそれぞれ配置された第１のプレキャストプレストレスト柱と、
前記各第１のプレキャストプレストレスト柱に対向して前記矩形の各４辺上に２本ずつ配置された第２のプレキャストプレストレスト柱と、
前記矩形の各４辺上で隣り合う前記第２のプレキャストプレストレスト柱を連結する第２の梁と、
エネルギ吸収性を有し隣り合う前記第１のプレキャストプレストレスト柱と前記第２のプレキャストプレストレスト柱とを前記矩形の各４辺上で連結するエネルギ吸収梁とを含んで構成され、
前記矩形の各４辺の延長上を延在する第３の梁により、前記第１のプレキャストプレストレスト柱と前記外周ラーメン架構とが連結されている、
ことを特徴とする建物構造。
前記第１のプレキャストプレストレスト柱の平面視形状は、前記コアチューブ架構の平面視形状をなす矩形の辺に直交する辺を有する正方形である、
ことを特徴とする請求項１記載の建物構造。
前記第２のプレキャストプレストレスト柱の平面視形状は、前記コアチューブ架構の平面視形状をなす矩形の辺に直交する辺と、前記矩形の辺に平行し前記直交する辺よりも大きい寸法の辺とを有する長方形である、
ことを特徴とする請求項１または２記載の建物構造。
前記外周ラーメン架構は、建物の外周に沿って配置された複数の第１の鉄筋コンクリート柱と、それら第１の鉄筋コンクリート柱間を連結する複数の第１の梁とを含んで構成され、
前記第３の梁が前記外周ラーメン架構に連結される箇所は前記第１の鉄筋コンクリート柱の箇所である、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の建物構造。
前記外周ラーメン架構は、平面視矩形状を呈し、
前記コアチューブ架構の平面視形状をなす矩形の４辺と、前記外周ラーメン架構の平面視形状をなす矩形の４辺とは平行しており、
前記第１の鉄筋コンクリート柱は、前記外周ラーメン架構の平面視形状をなす矩形の各４辺上に複数配置されると共に、隣り合う前記第１の鉄筋コンクリート柱は前記各４辺上において第１の梁により連結されている、
ことを特徴とする請求項４記載の建物構造。
前記第１の鉄筋コンクリート柱は、前記外周ラーメン架構の平面視形状をなす矩形の各角部に配置されていない、
ことを特徴とする請求項５記載の建物構造。
前記コアチューブ架構は、建物の中央部に設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載の建物構造。
前記エネルギ吸収梁は、低降伏点鋼材または繊維補強コンクリートを含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項記載の建物構造。