JP6988046B2 - 建物 - Google Patents

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Description

本発明は、建物に関する。
下記特許文献1には、地震等に起因して、隣接した建物同士に相対的なずれが生じても、建物に過剰な負荷を与えることなく建物間の隙間を塞ぐことができるエキスパンションジョイントが開示されている。
特開平11−256702号公報
上記特許文献1のように、隣接した建物の境界部分にエキスパンションジョイントを設置した場合、境界部分からの水漏れを防止するために止水処理が必要となる。また、地震時に隣接した建物は独立して揺れるため、境界部分の仕上げ材が破損することがある。
本発明は上記事実を考慮して、地震時に挙動が異なる棟の境界部分にエキスパンションジョイントを設けずに地震による損傷を抑制した建物を提供することを目的とする。
請求項1に記載の建物は、第1棟と、前記第1棟より低層かつ重量が軽く形成されて前記第1棟と振動特性が異なると共に前記第1棟と接して配置された第2棟と、を備えた一つの建物であって、前記第1棟と前記第2棟との境界部分に架け渡されたスラブと、
前記第1棟と前記第2棟とを一体に接合する1スパンの梁と、ボックス形鋼で形成され、前記第1棟と前記第2棟とに跨って延設されると共に、前記第1棟における複数の柱及び前記第2棟における複数の柱に亘って架け渡され、前記第1棟と前記第2棟との接合部分の曲げモーメント又は軸力を負担する長尺梁と、を有する。
請求項1に記載の建物は、互いに振動特性が異なる第1棟と第2棟とが梁及びスラブで一体に接合されている。このため、第1棟と第2棟の接合部分には地震時に曲げモーメントや軸力が集中しやすい。しかし、第1棟と第2棟とに跨って延設された長尺梁が曲げモーメントや軸力を負担するため、建物の損傷が抑制される。
したがって、地震時に挙動が異なる第1棟と第2棟との間にエキスパンションジョイントを設けなくても、建物の損傷を抑制することができる。このため、エキスパンションジョイントを設けた場合における仕上げ材の破損や水漏れの発生を防止することができる。
請求項2に記載の建物は、前記長尺梁は、前記第1棟と前記第2棟の外周部に沿って両側に設けられている
請求項2に記載の建物は、長尺梁が第1棟と第2棟の外周部に沿って両側に設けられている。このため、接合部分に右回り左回り何れの方向の曲げモーメントが作用しても、何れかの鉄骨部材が曲げモーメントを負担する。したがって建物の損傷を抑制する効果を高めることができる。
また、長尺梁は鉄骨部材とされているため、引張力に対して高い耐力を発揮することができる。さらに、鉄骨部材は負担する曲げモーメントや軸力に応じて、ボックス形又はH形とすることができる。
請求項3に記載の建物は、前記第1棟及び前記第2棟の境界部分に最も近い柱間の1スパンに配置されて前記第1棟と前記第2棟とを接合する前記スラブは、前記1スパン以外の部分のスラブと比較して厚みが大きく、コンクリート強度が大きく又は鉄筋量が多い。
請求項3に記載の建物は、第1棟と第2棟との接合部分のスラブが他のスラブよりも厚みが大きく、コンクリート強度が大きく又は鉄筋量が多い。このため、地震時に接合部分に集中するせん断力をスラブが負担する。このため、建物の損傷抑制効果が高められる。
請求項4に記載の建物は、前記第1棟と前記第2棟とが一体に接合されて、平面形状がL型とされている。
請求項4に記載の建物は平面形状がL型とされているため、例えば平面矩形状とされている場合と比較して捩じれが生じやすいが、長尺梁により捩じれの発生を抑制できる。
請求項5に記載の建物は、請求項1〜4の何れか1項に記載の建物において、中層部の前記長尺梁が低層部の前記長尺梁より高強度とされている。
請求項6に記載の建物は、第1棟と、前記第1棟と振動特性が異なると共に前記第1棟と接して配置された第2棟と、を備えた一つの建物であって、前記第1棟と前記第2棟との境界部分に架け渡されたスラブと、前記第1棟と前記第2棟とを一体に接合する1スパンの梁と、ボックス形鋼で形成され、前記第1棟と前記第2棟とに跨って延設されると共に、前記第1棟における複数の柱及び前記第2棟における複数の柱に亘って架け渡され、前記第1棟と前記第2棟との接合部分の曲げモーメント又は軸力を負担する長尺梁と、を有し、前記第1棟及び前記第2棟の境界部分に最も近い柱間の1スパンに配置されて前記第1棟と前記第2棟とを接合する前記スラブは、前記1スパン以外の部分のスラブと比較して厚みが大きく、コンクリート強度が大きく又は鉄筋量が多い。
本発明に係る建物は、地震時に挙動が異なる棟の境界部分にエキスパンションジョイントを設けずに地震による損傷を抑制できる。
(A)は本発明の実施形態に係る建物の斜視図であり、(B)は本発明の実施形態に係る建物の低層部分を示す平面図であり、(C)は中層部分を示す平面図であり、(D)は立面図である。 本発明の実施形態に係る建物の高層棟と低層棟との境界部分を示した立断面図であり、(A)は境界部分のスラブが他のスラブより厚く形成された状態を示し、(B)は(A)のスラブの配置を変えた変形例を示した立断面図である。 本発明の実施形態に係る建物の高層棟と低層棟との接合部分に作用するせん断力の方向を示した平面図である。 (A)は本発明の実施形態に係る建物の高層棟と低層棟との接合部分に反時計回りの曲げモーメントが作用したときに長尺梁に作用する力を示した平面図であり、(B)は時計回りの曲げモーメントが作用したときに長尺梁に作用する力を示した平面図である。 (A)は本発明の実施形態に係る建物の高層棟と低層棟との接合部分に、互いに離れる方向の水平力が作用したときに長尺梁に作用する力を示した平面図であり、(B)は互いに近づく方向の水平力が作用したときに長尺梁に作用する力を示した平面図である。 (A)は本発明の実施形態に係る建物の低層部に延設された交差大梁に圧縮力又は引張力が作用した状態を示した平面図であり、(B)は中層部に延設された交差大梁に引張力が作用した状態を示した平面図である。
(建物)
図1(A)〜(D)に示すように、本実施形態の建物10は長方形の平面形状の高層棟20と、高層棟20よりも低層とされ長方形の平面形状の低層棟40と、を備えている。建物10は、低層棟40の短辺40Aが高層棟20の長辺20Bの端部寄りに接合された平面L型の形状とされている。
図1(B)、(C)はそれぞれ、図1(D)におけるB−B線断面図、C−C線断面図である。図1(B)、(C)においては、高層棟20、低層棟40それぞれの外形線及び柱22、42、及び後述する長尺梁が示されており、梁、壁、開口部その他は省略されている。また、図1(A)、(D)においては高層棟20、低層棟40それぞれの外形線のみが示されている。なお、高層棟20、低層棟40はそれぞれ本発明における第1棟、第2棟の一例であり、高層棟20と低層棟40とは、それぞれ平面及び立面形状が異なり、高層棟20は低層棟40と比較して高重量とされているため、振動特性が異なる。
建物10は鉄骨造とされており、一部にCFT造(コンクリート充填鋼管構造)の柱やSRC造(鉄骨鉄筋コンクリート造)の柱梁架構を含んで構成されている。なお、建物10の構造種別は特定されず、全体がSRC造やRC造(鉄筋コンクリート造)などとされていてもよい。
高層棟20と低層棟40とは、図2(A)に示すように、高層棟20と低層棟40との境界部分で高層棟20の柱22と低層棟40の柱42の間に梁14が架け渡されている。この梁14の上にはスラブ16が設けられている。つまり、従来であればエキスパンションジョイントで接続される高層棟20と低層棟40との境界部分が梁14とスラブ16とで一体に接合されている。
スラブ16は高層棟20のスラブ26及び低層棟40のスラブ46よりも厚みが大きく形成されており、高層棟20のスラブ26及び低層棟40のスラブ46と、同一レベル面となっている。このため、梁14は高層棟20の梁24及び低層棟40の梁44よりもスラブ厚の差分だけ低い位置に配置されている。
なお、図2(B)に示すように、梁14を梁24、44と等しい高さに配置した場合、スラブ16はスラブ26及びスラブ46と同一レベル面にならないが、スラブ厚の差分により床に段差を生じさせないために、例えばスラブ16、26、46上の2点鎖線FLで示す位置に床仕上げ材が配置されるように、束材等を用いて床高を嵩上げする。
(長尺梁)
図1(B)に示すように、建物10の低層部には、本発明における長尺梁の一例としての外側長尺梁30、32が、高層棟20と低層棟40とに跨って延設されている。外側長尺梁30、32はボックス形鋼とされ、それぞれ高層棟20と低層棟40の両側の外周部に沿って設けられている。
具体的には、外側長尺梁30、32は、高層棟20における外周部の柱22A間、低層棟40における外周部の柱42A間、高層棟20と低層棟40との境界部分における外周部の柱22Aと柱42Aとの間に架け渡されている。
なお、「外周部の柱22A、42A」とは、建物10の外周面に一番近い柱のほか建物10の長手方向の中心線CLよりも外周面に近い柱を含む。例えば外側長尺梁32のうち高層棟20に延設された部分は、外周面に一番近い柱ではなく1スパン内側の柱22AI間に架け渡されているが、この柱22AIも外周部の柱22Aの一例である。
また、互いに直交する2本の外側長尺梁30が接合された外周部の柱22AE(外側長尺梁30の直交部)から、該2本の外側長尺梁30の延設方向と交差する方向へ、交差大梁50が延設されている。交差大梁50はボックス形鋼とされ、柱22間に複数スパンに亘って架け渡されている。
同様に、互いに延設方向が異なる2本の外側長尺梁32が接合された外周部の柱22AF(外側長尺梁32の屈曲部)から、該2本の外側長尺梁32の延設方向と交差する方向へ、交差大梁52が延設されている。交差大梁52はボックス形鋼とされ、柱22間に複数スパンに亘って架け渡されている。
さらに、互いに延設方向が異なる2本の外側長尺梁32が接合された外周部の柱22AG(外側長尺梁32の屈曲部)から、該2本の外側長尺梁32の延設方向と交差する方向へ、交差大梁54が延設されている。交差大梁52はボックス形鋼とされ、柱22間に架け渡されている。
図1(C)に示すように、建物10の中層部には、外側長尺梁30、32の他に、建物10の中央部に、本発明における長尺梁の一例としての内側長尺梁34が延設されている。内側長尺梁34は、高層棟20における内側の柱22B間、低層棟40における内側の柱42B間、高層棟20と低層棟40との境界部分における内側の柱22Bと柱42Bとの間に架け渡されている。なお、「内側の柱22B、42B」とは、それぞれ建物10の外周面よりも建物10の長手方向の中心線CLに近い柱のことを示す。
また、互いに延設方向が異なる2本の内側長尺梁34が接合された内側の柱22BE(内側長尺梁34の屈曲部)から、該2本の内側長尺梁34の延設方向と交差する方向へ、交差大梁56が延設されている。交差大梁56はボックス形鋼とされ、柱22間に複数スパンに亘って架け渡されている。
同様に、互いに延設方向が異なる2本の内側長尺梁34が接合された内側の柱22BF(内側長尺梁34の屈曲部)から、該2本の内側長尺梁34の延設方向と交差する方向へ、交差大梁58が延設されている。交差大梁58はボックス形鋼とされ、柱22間に複数スパンに亘って架け渡されている。
なお、外側長尺梁30、32、交差大梁50、52、54は建物10の低層部及び中層部のそれぞれに配置されているが、中層部では低層部と比較してボックス形鋼の断面寸法が大きく形成され、高強度とされている。
ボックス形鋼は鋼製の平板を溶接して矩形に形成した組立鋼材であり、ボックス形鋼を高強度とするためには、ボックス形鋼を形成する平板の幅を大きくして断面寸法を大きくする方法のほか、平板の厚みを大きくしたり、平板の材料強度を大きくするなど、各種の方法を採用することができる。
なお、外側長尺梁30、32、交差大梁50、52、54、56、58を形成するボックス形鋼には、設備配管を貫通させるための貫通孔が設けられていない。このため、曲げ強度や引張強度の低減が抑制されている。但し、設備計画上配管を貫通させる必要がある場合は、ボックス形鋼に貫通孔を形成し、貫通部分にプレートを溶接して補強してもよい。
また、外側長尺梁30、32、交差大梁50、52、54、56、58を形成する鋼材はボックス形鋼に限られず、H形鋼を使用してもよい。H形鋼を使用すれば製造が容易である。
(作用・効果)
本実施形態の建物10は図2(A)に示すように、振動特性が異なる高層棟20と低層棟40とが、梁14及びスラブ16によって一体に接合されている。このため、連結部の剛性が高まりそれぞれの棟の捩じれが抑制される。
また、スラブ16の厚みが高層棟20のスラブ26及び低層棟40のスラブ46の厚みよりも大きく形成されている。このため、図3に示すように、建物10に地震による水平力が加わり、高層棟20と低層棟40との接合部分にせん断力Qが作用した際には、このせん断力Qをスラブ16が負担することができる。このため、建物の損傷抑制効果が高められる。
なお、本実施形態においてはスラブ16にせん断力Qを負担させるために、スラブ16の厚みを高層棟20のスラブ26及び低層棟40のスラブ46よりも大きく形成しているが、本発明の実施形態はこれに限られない。例えば、スラブ16の厚みを高層棟20のスラブ26及び低層棟40のスラブ46の厚みと等しく形成し、スラブ16を形成するコンクリート強度を大きくしたり、鉄筋量を多くして、せん断強度を大きくしてもよい。スラブ16の厚みを大きくしなければ、スラブに段差が生じないので躯体工事を行いやすい。
また、本実施形態において厚みの大きいスラブ16は、高層棟20と低層棟40との境界部分に最も近い柱22、42間の1スパンのみ(図2(A)における梁14上)に配置されているが、本発明の実施形態はこれに限られず、複数スパンに亘って配置してもよい。厚みの大きいスラブ16を配置する範囲を広くすることで、高層棟20と低層棟40との境界部分のせん断耐力を大きくすることができる。
また、本実施形態の建物10は図4(A)、(B)に示すように、外側長尺梁30、32が、高層棟20と低層棟40とに跨って、かつ高層棟20と低層棟40の外周部に沿って設けられている。
このため、例えば図4(A)で示すように建物10が捩じれて高層棟20と低層棟40との接合部分に反時計回りの曲げモーメントMLが作用した際には、外側長尺梁32が引張力tを受けて曲げモーメントMLを負担する。
また、図4(B)で示すように建物10が捩じれて高層棟20と低層棟40との接合部分に時計回りの曲げモーメントMRが作用した際には、外側長尺梁30が引張力tを受けて曲げモーメントMRを負担する。
このように、建物10が捩じれて高層棟20と低層棟40との接合部分に曲げモーメントが作用した際には、外側長尺梁30、32の何れかが曲げモーメントを負担することができる。したがって、建物の損傷抑制効果が高められる。また、外側長尺梁30、32は、中層部では低層部と比較して高強度とされている。このため、低層部よりも捩じれの大きな中層部に作用する曲げモーメントを効率的に負担することができる。
なお、図4(A)において外側長尺梁32が引張力tを受ける際に外側長尺梁30は圧縮力cを受けている。同様に、図4(B)において外側長尺梁30が引張力tを受ける際に外側長尺梁32は圧縮力cを受けている。このように、ボックス形鋼とされた外側長尺梁30、32は、捩じれの方向によってそれぞれ圧縮力cを受けることがある。このような圧縮力による座屈を抑制するため、ボックス内部に圧縮強度が高いコンクリートを打設してもよい。
また、外側長尺梁30、32は複数スパン(複数の柱22間又は柱42間)に亘って延設されているが、本発明の実施形態はこれに限られない。例えば高層棟20と低層棟40の境界部分の1スパン(柱22と柱42の間)のみに配置してもよい。すなわち、外側長尺梁30、32は高層棟20及び低層棟40に跨って延設すればよい。外側長尺梁30、32が延設されたスパンを少なくすることで、建物10の重量を軽くすることができる。
また、本実施形態の建物10の中層部には図5(A)、(B)に示すように外側長尺梁30、32の他、中央部に内側長尺梁34が延設されている。このため、図5(A)に示すように建物10に対して地震力が加わり、高層棟20と低層棟40との接合部分に高層棟20と低層棟40とが離れる方向の水平力NTが作用した際には、外側長尺梁30、32、内側長尺梁34にそれぞれ引張力tが作用して、水平力NTに抵抗する。
また、図5(B)に示すように建物10に対して地震力が加わり、高層棟20と低層棟40との接合部分に高層棟20と低層棟40とが近づく方向の水平力NCが作用した際には、外側長尺梁30、32、内側長尺梁34がそれぞれ圧縮力cが作用して、水平力NCに抵抗する。なお、図1(B)に示すように、建物10の低層部には内側長尺梁34が延設されていないが、中層部と同様に、外側長尺梁30、32が水平力NT、NCを負担することができる。中層部は、内側長尺梁34が延設されることにより、低層部と比較して強度が高くなっている。なお、高層棟20と低層棟40とが離れる方向の水平力NT、近づく方向の水平力NCは、本発明における軸力の一例である。
なお、本実施形態においては、外側長尺梁30、32が低層部及び中層部に配置され、内側長尺梁34が中層部のみに配置されているが、本発明の実施形態はこれに限られない。例えば内側長尺梁34は低層部にも配置できる。又は内側長尺梁34を低層部にも中層部にも配置しない構成とすることもできる。
あるいは、外側長尺梁30、32の何れかを低層部に配置しない構成としたり、中層部に配置しない構成としてもよい。さらには、外側長尺梁30、32を低層部にも中層部にも配置しない構成とすることができる。すなわち、外側長尺梁30、32又は内側長尺梁34の何れかを、低層部又は中層部に配置すれば、建物の損傷を抑制することができる。
また、本実施形態の建物10は図6(A)に示すように、建物10の低層部においては、高層棟20の外周部の柱22AEから、柱22AEに接合された2本の外側長尺梁30の延設方向と交差する方向へ、交差大梁50が延設されている。このため、例えば柱22AEに接合された2本の外側長尺梁30が引張力を受けた際、柱22AEに接合された交差大梁50が主に引張力の分力cを負担して、柱22AEの変形を抑制する。
また、柱22AFから、柱22AFに接合された2本の外側長尺梁32の延設方向と交差する方向へ、交差大梁52、54が延設されている。このため、例えば柱22AFに接合された2本の外側長尺梁32が引張力を受けた際、柱22AFに接合された交差大梁52が分力tを負担して、柱22AFの変形を抑制する。
また、柱22AGから、柱22AGに接合された2本の外側長尺梁32の延設方向と交差する方向へ、交差大梁52、54が延設されている。このため、例えば柱22AGに接合された2本の外側長尺梁32が引張力を受けた際、柱22AGに接合された交差大梁54が分力cを負担して、柱22AGの変形を抑制する。
さらに、本実施形態の建物10は図6(B)に示すように、建物10の中層部においては、交差大梁50、52、54のほか、内側の柱22BEから、柱22BEに接合された2本の内側長尺梁34の延設方向と交差する方向へ、交差大梁56が延設されている。このため、例えば柱22BEに接合された2本の内側長尺梁34が引張力を受けた際、柱22BEに接合された交差大梁56が引張力tを負担して、柱22BEの変形を抑制する。
また、内側の柱22BFから、柱22BFに接合された2本の内側長尺梁34の延設方向と交差する方向へ、交差大梁58が延設されている。このため、例えば柱22BFに接合された2本の内側長尺梁34が引張力を受けた際、柱22BFに接合された交差大梁58が分力tを負担して、柱22BFの変形を抑制する。
このように、本実施形態の建物10は交差大梁50、52、54、56、58により、架構の変形が抑制されている。また、低層部よりも捩じれやすい中層部により多くの補強材(内側長尺梁34、交差大梁56、58)が配置されているため、建物10のねじれを効率よく抑制することができる。
なお、本実施形態において交差大梁56、58は中層部のみに設けられているが、例えば低層部に内側長尺梁34が設けられる場合は、内側長尺梁34が設けられた部分の架構の変形を抑制するために、必要に応じて配置することができる。あるいは、柱22の許容曲げモーメントが大きく柱22が変形しにくい場合は、交差大梁50、52、54、56、58の何れも設けない構成とすることもできる。このように、本実施形態に係る長尺梁及び交差大梁は、様々な態様で建物10に適用することが可能である。
なお、本実施形態において建物10の形状は平面L型とされているが、本発明の実施形態はこれに限られない。すなわち、長軸方向の長さが同一又は異なる2棟の端部同士が、0〜180度の角度を有して繋がる形状、例えばL型、へ型、V型などや、平面T型であってもよいし、2棟が直線状に配置された平面I型であってもよい。さらには、直線状の棟の両端からそれぞれ同方向へ突出した棟が配置された平面コ型、直線状の棟の両端からそれぞれ異なる方向へ突出した棟が配置されたクランク型、4つの棟が空間を囲繞する平面ロ型など、複数の棟で形成された各種の平面形状を備えた建物とすることができる。
10 建物
14 梁
16 スラブ
20 高層棟(第1棟)
40 低層棟(第2棟)
30、32 外側長尺梁(長尺梁)
34 内側長尺梁(長尺梁)

Claims (6)

  1. 第1棟と、前記第1棟より低層かつ重量が軽く形成されて前記第1棟と振動特性が異なると共に前記第1棟と接して配置された第2棟と、を備えた一つの建物であって、
    前記第1棟と前記第2棟との境界部分に架け渡されたスラブと、
    前記第1棟と前記第2棟とを一体に接合する1スパンの梁と、
    ボックス形鋼で形成され、前記第1棟と前記第2棟とに跨って延設されると共に、前記第1棟における複数の柱及び前記第2棟における複数の柱に亘って架け渡され、前記第1棟と前記第2棟との接合部分の曲げモーメント又は軸力を負担する長尺梁と、を有する建物。
  2. 前記長尺梁は、前記第1棟と前記第2棟の外周部に沿って両側に設けられている、請求項1に記載の建物。
  3. 前記第1棟及び前記第2棟の境界部分に最も近い柱間の1スパンに配置されて前記第1棟と前記第2棟とを接合する前記スラブは、前記1スパン以外の部分のスラブと比較して厚みが大きく、コンクリート強度が大きく又は鉄筋量が多い、請求項1又は請求項2に記載の建物。
  4. 前記第1棟と前記第2棟とが一体に接合されて、平面形状がL型とされている、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の建物。
  5. 中層部の前記長尺梁が低層部の前記長尺梁より高強度とされている、請求項1〜4の何れか1項に記載の建物。
  6. 第1棟と、前記第1棟と振動特性が異なると共に前記第1棟と接して配置された第2棟と、を備えた一つの建物であって、
    前記第1棟と前記第2棟との境界部分に架け渡されたスラブと、
    前記第1棟と前記第2棟とを一体に接合する1スパンの梁と、
    ボックス形鋼で形成され、前記第1棟と前記第2棟とに跨って延設されると共に、前記第1棟における複数の柱及び前記第2棟における複数の柱に亘って架け渡され、前記第1棟と前記第2棟との接合部分の曲げモーメント又は軸力を負担する長尺梁と、を有し、
    前記第1棟及び前記第2棟の境界部分に最も近い柱間の1スパンに配置されて前記第1棟と前記第2棟とを接合する前記スラブは、前記1スパン以外の部分のスラブと比較して厚みが大きく、コンクリート強度が大きく又は鉄筋量が多い、建物。
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