JP7286904B2 - 建物 - Google Patents

Description

本発明は、建物に関する。

耐震壁を用いて耐震性能を向上させた高層集合住宅等の建物がある。例えば特許文献１には、連層コア壁と外周柱とを連結するせん断伝達壁を複数階おきに設けた高層建物が開示されている。

特開２００２－２９５０５０号公報

しかし、特許文献１に開示されている高層建物では、１つの階においてせん断伝達壁が平面一方向、及び平面一方向と直交する平面他方向にそれぞれ設置されているため、この階の居住空間がせん断伝達壁によって細かく仕切られてしまう。このため、居住空間を有効活用する観点において、改善の余地があった。

本発明は上記事実に鑑み、耐震壁を適切に配置することで、建物階に広い有効居住空間を確保することができる建物を提供することを目的とする。

第１態様に記載の建物は、コア部が設けられた構造体と、前記構造体の外周部に設けられた複数の外周柱と、前記構造体に設けられ、平面一方向に延びて前記コア部と前記外周柱とを連結する第１耐震壁を備える第１の階と、前記第１の階の上階又は下階に設けられ、前記平面一方向と直交する平面他方向に延びて前記コア部と前記外周柱とを連結する第２耐震壁を備える第２の階と、前記第１の階及び前記第２の階以外の階に設けられ、前記第１耐震壁及び前記第２耐震壁を備えていない第３の階と、を有する。

上記構成によれば、平面一方向に延びてコア部と外周柱とを連結する第１耐震壁が第１の階に設けられ、平面他方向に延びてコア部と外周柱とを連結する第２耐震壁が第２の階に設けられている。このように、第１耐震壁と第２耐震壁を第１の階と第２の階にそれぞれ設けることで、第１耐震壁及び第２耐震壁の両方が１つの階に設けられた構成と比較して、第１の階及び第２の階に広い有効居住空間を確保することができる。

また、建物の構造体の第１の階に設けられた第１耐震壁によって、構造体の平面一方向の水平剛性を確保することができ、第２の階に設けられた第２耐震壁によって、構造体の平面他方向の水平剛性を確保することができる。これにより、第１の階及び第２の階以外の階に、第１耐震壁及び前記第２耐震壁を備えていない第３の階を設けることが可能となり、第３の階により広い有効居住空間を確保することができる。

なお、本発明において、「第１の階の上階又は下階に設けられ」とは、第１の階の直上階又は直下階に第２の階が設けられている構成の他に、第１の階に対して１つ以上の第３の階を挟んで第２の階が設けられている構成も含む。また、「第１耐震壁及び第２耐震壁を備えていない」とは、第３の階が耐震壁を備えていない構成の他に、例えば外周部に設けられた耐震壁等、第１耐震壁及び第２耐震壁以外の耐震壁を備えている構成も含む。

第２態様に記載の建物は、第１態様に記載の建物であって、前記第２の階は、前記第１の階の直上階又は直下階を構成している。

上記構成によれば、平面一方向に延びる第１耐震壁が設けられた第１の階の直上階又は直下階に、平面他方向に延びる第２耐震壁が設けられた第２の階が設けられている。このため、第１の階の直上階又は直下階に第２耐震壁が設けられていない構成と比較して、構造体の平面対角線方向に作用する水平力に対して、第１耐震壁及び第２耐震壁を効果的に抵抗させることができる。

第３態様に記載の建物は、第１又は第２態様に記載の建物であって、前記第１の階及び前記第２の階を有する階層は、複数の前記第３の階毎に１つ設けられている。

上記構成によれば、第１の階及び第２の階を有する階層を、複数の第３の階毎に設けることで、第１の階及び第２の階を構造体の上下方向に対して所定の間隔で設けることができる。このため、第１の階及び第２の階が構造体の下層階のみ等、上下方向に対して一部のみに設けられている構成と比較して、構造体の水平剛性をより高めることができる。

本発明に係る建物によれば、耐震壁を適切に配置することで、建物階に広い有効居住空間を確保することができる。

実施形態の一例に係る建物を示す立断面図である。 実施形態の一例に係る建物の第１の階を示す平面図である。 実施形態の一例に係る建物の第２の階を示す平面図である。 実施形態の一例に係る建物の第３の階を示す平面図である。 実施形態の一例に係る建物の免震層を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態の一例に係る建物について、図１～図５を用いて説明する。なお、図中において矢印Ｘは平面一方向、矢印Ｙは平面一方向に直交する平面他方向、矢印Ｚは鉛直方向を指す。

（建物の全体構成）
図１に示すように、本実施形態の建物１０は、下部構造体１４と、下部構造体１４上に設けられた基礎免震層１６と、基礎免震層１６上に設けられた構造体としての上部構造体１２と、を有している。

（上部構造体）
建物１０の上部構造体１２は、複数階（例えば４２階）からなる超高層構造体であり、コア部１８と複数の外周柱２０とを有しているとともに、図２に示すように、平面視で矩形状（本実施形態では正方形状）とされている。

また、図１に示すように、上部構造体１２は、第１の階２２及び第２の階２４を有する複数の耐震階層２６と、上部構造体１２の上層階（例えば３階以上）において第１の階２２及び第２の階２４以外の階に設けられた複数の第３の階２８と、を有している。

コア部１８は、せん断剛性を有しており、上部構造体１２の複数階にわたって上下方向に延びている。また、図２に示すように、コア部１８は、平面視で矩形状（本実施形態では正方形状）とされており、上部構造体１２の略中央部に配置されている。なお、コア部１８は、内部に中空部３０を有しており、この中空部３０には、例えば図示しないエレベータシャフトや階段、設備シャフト等が設けられている。

コア部１８は、複数の柱３２と、複数の梁３４と、を有している。複数の柱３２は、例えば鉄筋コンクリート造とされており、コア部１８の外周部に沿って互いに所定の間隔をあけて環状に配列されているとともに、コア部１８の全長にわたって延びている。

複数の梁３４は、例えば鉄筋コンクリート造とされており、コア部１８の各階の外周部に沿って環状に配列されている。また、各梁３４は、隣合う柱３２間に架設されており、柱３２とともにコア部１８の各階の架構を構成している。

複数の外周柱２０は、例えば鉄筋コンクリート造とされており、上部構造体１２の最下層階から最上層階にわたって延びている。また、図２に示すように、複数の外周柱２０は、上部構造体１２の外周部に沿って互いに所定の間隔をあけて配列されており、コア部１８を囲んでいる。

なお、上部構造体１２の各階の外周部において、外周柱２０は、上部構造体１２の角部１２Ａ（四隅）には設けられておらず、角部１２Ａからずれた位置に配置されている。具体的には、一対の外周柱２０が、上部構造体１２の角部１２Ａを挟むように角部１２Ａの両側にそれぞれ配置されている。

また、上部構造体１２の各階の外周部において、隣合う外周柱２０間には外周梁３６が架設されている。外周梁３６は、例えば鉄筋コンクリート造とされており、外周柱２０とともに上部構造体１２の各階の外周架構を構成している。

（耐震階層）
図１に示すように、耐震階層２６は、第１の階２２と、第１の階２２の直上階を構成する第２の階２４と、によって構成されている。

耐震階層２６は、上部構造体１２の上下方向に間隔をあけて複数設けられており、本実施形態では、上部構造体１２の下層階（例えば１０階、１１階）、中層階（例えば２２階、２３階）、及び上層階（例えば３４階、３５階）にそれぞれ設けられている。また、各耐震階層２６間には、複数階（本実施形態では１０階）の第３の階２８が設けられている。すなわち、上部構造体１２において、複数の第３の階２８毎に１つの耐震階層２６が設けられている。

（第１の階）
耐震階層２６を構成する第１の階２２は、図２に示すように、平面一方向（矢印Ｘ方向）に延びる例えば鉄筋コンクリート造の複数の第１耐震壁３８を備えている。

複数の第１耐震壁３８は、コア部１８の角部（四隅）に配置された柱３２と、角部の柱３２に対して平面一方向に隣合う外周柱２０と、この柱３２と外周柱２０との間に架設された内部梁４０と、によって構成された複数の架構の構面内にそれぞれ構築されている。

また、第１耐震壁３８は、一端が柱３２にそれぞれ接合され、他端が外周柱２０にそれぞれ接合されている。すなわち、本実施形態では、平面一方向に延びる４枚の第１耐震壁３８によって、コア部１８と一部の外周柱２０とが連結されている。

これに対し、第１の階２２には、平面一方向に直交する平面他方向（矢印Ｙ方向）に延びて、コア部１８と外周柱２０とを連結する梁及び耐震壁は設けられていない。なお、梁３４、外周梁３６、及び内部梁４０の上部には、図１に示すように、上階（第２の階２４）の床を構成するコンクリートスラブ４２が構築されている。

（第２の階）
耐震階層２６を構成する第２の階２４は、図３に示すように、平面他方向（矢印Ｙ方向）に延びる例えば鉄筋コンクリート造の複数の第２耐震壁４４を備えている。

複数の第２耐震壁４４は、コア部１８の角部（四隅）に配置された柱３２と、角部の柱３２に対して平面他方向に隣合う外周柱２０と、この柱３２と外周柱２０との間に架設された内部梁４６と、によって構成された架構の構面内に構築されている。

また、第２耐震壁４４は、一端が柱３２にそれぞれ接合され、他端が外周柱２０にそれぞれ接合されている。すなわち、本実施形態では、平面他方向に延びる４枚の第２耐震壁４４によって、コア部１８と一部の外周柱２０とが連結されている。

これに対し、第２の階２４には、平面一方向（矢印Ｘ方向）に延びて、コア部１８と外周柱２０とを連結する梁及び耐震壁は設けられていない。なお、梁３４、外周梁３６、及び内部梁４６の上部には、図１に示すように、上階（第３の階２８）の床を構成するコンクリートスラブ４８が構築されている。

本実施形態では、耐震階層２６の第１の階２２、及び第１の階２２の直上階を構成する第２の階２４において、平面一方向に延びる第１耐震壁３８（内部梁４０）及び梁３４と、平面他方向に延びる第２耐震壁４４（内部梁４６）及び梁３４とが、平面視で井桁状に配置されている。

（第３の階）
図４に示すように、第３の階２８には、平面一方向に延びてコア部１８と外周柱２０を連結する第１耐震壁３８、及び平面他方向に延びてコア部１８と外周柱２０を連結する第２耐震壁４４の両方が設けられていない。

すなわち、第３の階２８は、コア部１８と外周柱２０との間に梁及び耐震壁を有しておらず、コンクリートスラブ５０（図１参照）のみが構築された、いわゆるフラットスラブ構造とされている。

なお、第３の階２８は、外周部に耐震壁を有していてもよい。また、図１に示すように、上部構造体１２の最下層階（例えば１階及び２階）では、１つの階に第１耐震壁３８及び第２耐震壁４４の両方が設けられている。

また、上部構造体１２の一部の第３の階２８において、柱３２と梁３４とで構成された架構の構面内には、制振ダンパー５２がそれぞれ設けられている。制振ダンパー５２は、上部構造体１２の耐震階層２６間に複数階にわたって設けられており、本実施形態では、上部構造体１２の下層階（例えば６階～８階）、中層階（例えば１４階～１８階）、及び上層階（例えば２６階～３０階）にそれぞれ設けられている。

制振ダンパー５２は、例えば図示しない２枚の鋼板と、鋼板間に設けられた図示しない粘弾性ゴムと、によって構成されており、柱３２との間に隙間をあけて上下の梁３４に接合されている。地震時には、制振ダンパー５２の粘弾性ゴムが変形することにより、コア部１８の振動エネルギーが熱エネルギーに変換され、上部構造体１２の風揺れ等の揺れが低減される。

（下部構造体）
下部構造体１４は、建物１０の基礎を構成しており、図１に示すように、複数の杭５４と、複数の杭５４を連結する基礎梁５６と、を有している。

複数の杭５４は、例えば鉄筋コンクリート造の拡底杭であり、地盤Ｇ中に打設されて支持層まで延びている。なお、地盤Ｇは、例えば図示しない格子状地盤改良体等によって必要に応じて地盤改良されている。

また、複数の杭５４は、上部構造体１２の柱３２の下方にそれぞれ配置されているとともに、上部構造体１２の外周部の下部に沿って互いに所定の間隔をあけて配置されている。一方、基礎梁５６は、例えば鉄筋コンクリート造とされており、隣合う杭５４の杭頭部間に架設されている。

（基礎免震層）
地盤Ｇ中における下部構造体１４の基礎梁５６上には、上部構造体１２を支持する基礎免震層１６が設けられている。図５に示すように、基礎免震層１６には、免震装置５８の一例としての複数（本実施形態では１６基）の積層ゴム支承６０と、複数（本実施形態では４基）の弾性滑り支承６２と、が設置されている。なお、各免震装置５８の種類や数、組合わせ等は実施形態に限らない。

積層ゴム支承６０は、例えば図示しない複数の硬板と図示しない複数のゴム板とが交互に積層された積層ゴムによって構成されている。また、積層ゴム支承６０は、上部構造体１２の外周部の下部に沿って配置された杭５４（図１参照）、及び柱３２を支持する一部の杭５４（図１参照）の上にそれぞれ設置され、上部構造体１２の最下階の外周梁３６等を支持している。

弾性滑り支承６２は、例えば図示しない滑り板と、滑り板の上を滑る図示しない滑り材と、によって構成されている。また、弾性滑り支承６２は、柱３２を支持する杭５４（図１参照）のうち、積層ゴム支承６０が設置されている杭５４以外の杭５４の上にそれぞれ設置され、上部構造体１２のコア部１８を支持している。

すなわち、図１に示すように、上部構造体１２は、免震装置５８（図５に示す積層ゴム支承６０及び弾性滑り支承６２）を介して杭５４に支持されている。また、上部構造体１２は、基礎免震層１６の免震装置５８によって水平変位可能に支持されており、これにより、上部構造体１２が免震支持されている。

また、図５に示すように、基礎免震層１６には、平面一方向に延びる複数（本実施形態では１４基）の免震ダンパー６４Ａと、平面他方向に延びる複数（本実施形態では１４基）の免震ダンパー６４Ｂと、が設置されている。

免震ダンパー６０Ａ、６０Ｂは、例えば増幅機構付き減衰装置（減衰こま）等の粘性ダンパーによって構成されており、地震時には、振動エネルギーを吸収して上部構造体１２の水平変位を低減する。

さらに、基礎免震層１６の外周部には、例えば高減衰ゴム材によって構成された複数（本実施形態では８台）の衝突緩衝材６６が設置されている。想定外の規模の地震時には、衝突緩衝材６６によって基礎免震層１６が過大変形することを抑制する。

（作用効果）
本実施形態の建物１０によれば、上部構造体１２において、平面一方向に延びてコア部１８と外周柱２０とを連結する第１耐震壁３８が、第１の階２２に設けられている。一方、平面他方向に延びてコア部１８と外周柱２０とを連結する第２耐震壁４４が、第２の階２４に設けられている。

このように、第１耐震壁３８と第２耐震壁４４を第１の階２２と第２の階２４にそれぞれ設けることで、第１耐震壁３８及び第２耐震壁４４の両方が１つの階に設けられた構成と比較して、第１の階２２及び第２の階２４に広い有効居住空間を確保することができる。

また、コア部１８と外周柱２０とを第１耐震壁３８及び第２耐震壁４４によって連結した構造により、第１耐震壁３８及び第２耐震壁４４が曲げ戻し用のメガビームとして機能し、上部構造体１２の曲げ変形を低減することができる。

すなわち、第１の階２２に設けられた第１耐震壁３８によって、上部構造体１２の平面一方向の水平剛性を確保することができ、第２の階２４に設けられた第２耐震壁４４によって、上部構造体１２の平面他方向の水平剛性を確保することができる。これにより、上部構造体１２において、第１の階２２及び第２の階２４以外の階に、第１耐震壁３８及び第２耐震壁４４を備えていない第３の階２８を設けることが可能となり、第３の階２８により広い有効居住空間を確保することができる。

また、本実施形態によれば、上部構造体１２の耐震階層２６において、第２の階２４が第１の階２２の直上階を構成している。このため、第１の階２２と第２の階２４とが上部構造体１２の上下方向に離間して配置されている構成と比較して、平面視で井桁状に配置された第１耐震壁３８と第２耐震壁４４とを近接した位置に配置することができる。

これにより、上部構造体１２の平面対角線方向、すなわち上部構造体１２の中心部から角部１２Ａへ向かう方向に作用する水平力に対して、第１耐震壁３８及び第２耐震壁４４を効果的に抵抗させることができる。

また、本実施形態によれば、上部構造体１２において、第１の階２２と第２の階２４を有する耐震階層２６が複数の第３の階２８毎に１つ設けられているため、第１の階２２及び第２の階２４を上部構造体１２の上下方向に対して所定の間隔で設けることができる。これにより、第１の階２２及び第２の階２４が上部構造体１２の下層階のみ等、上下方向に対して一部のみに設けられている構成と比較して、上部構造体１２の水平剛性をより高めることができる。

また、本実施形態によれば、上部構造体１２が基礎免震層１６に免震支持されており、地震時等に上部構造体１２に作用する水平力を低減することができる。このため、第１の階２２、第２の階２４、及び第３の階２８において、耐震壁を減らす又は無くすことが容易となる。

また、一般的な免震建物では、例えば基礎免震層の免震装置に、変形を抑制するロック機構を設けることで、基礎免震層に支持された上部構造体に作用する小さな外力によって生じる上部構造体の風揺れ等の揺れを低減することができる。しかし、本実施形態では、上部構造体１２の一部の第３の階２８のコア部１８に制振ダンパー５２が設けられているため、免震装置５８にロック機構を設けなくても上部構造体１２の風揺れ等の揺れを低減することが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、上部構造体１２の角部１２Ａに外周柱２０が設けられていないため、上部構造体１２の角部１２Ａにおいて、居住空間からの眺望や採光が外周柱２０によって遮られることを低減することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の建物について実施形態の一例を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。

例えば上記実施形態では、上部構造体１２の耐震階層２６において、第１の階２２の直上階に第２の階２４が設けられていたが、第１の階２２の直下階に第２の階２４が設けられていてもよい。

また、耐震階層２６において、第１の階２２に対して１つ以上の第３の階２８を挟んで第２の階２４が設けられていてもよい。すなわち、耐震階層２６が、第１の階２２と、第２の階２４と、第１の階２２及び第２の階２４の間に設けられた１つ以上の第３の階２８と、によって構成されていてもよい。

なお、耐震階層２６において、第１の階２２の直上又は直下に第２の階２４が設けられていること、すなわち第１の階２２と第２の階２４との間に第３の階２８が無いことが最も好ましい。ただ、第１の階２２と第２の階２４との間に第３の階２８を挟む場合には、第３の階２８の階数は、各耐震階層２６間に設けられた第３の階２８の階数以下であることが好ましい。

また、上記実施形態では、各耐震階層２６間に設けられた第３の階２８の階数が１０階とされていたが、各耐震階層２６間に設けられる第３の階２８の階数は１２階以下であることが好ましく、１０階には限らない。

また、上記実施形態では、複数の耐震階層２６が、上部構造体１２の全長にわたって上下方向に間隔をあけて設けられていた。しかし、上部構造体１２における耐震階層２６の位置や数は任意であり、例えば上部構造体１２の下層階や上層階に耐震階層２６を集中的に配置する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、第１耐震壁３８及び第２耐震壁４４が鉄筋コンクリート造とされていたが、第１耐震壁３８及び第２耐震壁４４は、例えば波形鋼板等の鉄筋コンクリート以外の材料によって構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、コア部１８の角部に配置された４本の柱３２と外周柱２０とを、第１耐震壁３８又は第２耐震壁４４によって連結する構成とされていた。しかし、コア部１８の角部以外に配置された柱３２と外周柱２０とを、第１耐震壁３８又は第２耐震壁４４によって連結する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、上部構造体１２が基礎免震層１６に免震支持されていたが、上部構造体１２は必ずしも免震支持されている必要はなく、建物１０が基礎免震層１６を有していなくてもよい。さらに、上記実施形態では、上部構造体１２を支持する免震層が、地盤Ｇ中に設けられた基礎免震層１６とされていたが、地盤Ｇ上に位置する建物１０の中間階に設けられた中間免震層とされていてもよい。

また、上部構造体１２及びコア部１８の平面形状が矩形状（正方形状）とされていたが、平面形状は矩形状には限らず、三角形状や六角形状とされていても構わない。

１０ 建物
１２ 上部構造体（構造体の一例）
１８ コア部
２０ 外周柱
２２ 第１の階
２４ 第２の階
２６ 耐震階層（階層の一例）
２８ 第３の階
３８ 第１耐震壁
４４ 第２耐震壁

Claims (3)

1. コア部が設けられた構造体と、
   前記構造体の外周部に設けられた複数の外周柱と、
   前記構造体に設けられ、平面一方向に延びて前記コア部と前記外周柱とを連結する第１耐震壁を備える第１の階と、
   前記第１の階の上階又は下階に設けられ、前記平面一方向と直交する平面他方向に延びて前記コア部と前記外周柱とを連結する第２耐震壁を備える第２の階と、
   前記第１の階及び前記第２の階以外の階に設けられ、前記第１耐震壁及び前記第２耐震壁を備えていない第３の階と、を有し、
   一部の前記第３の階における柱梁架構の構面内には制振ダンパーが設けられ、前記制振ダンパーが設けられた前記第３の階は複数階にわたっている建物。
2. 前記第２の階は、前記第１の階の直上階又は直下階を構成している、請求項１に記載の建物。
3. 前記第１の階及び前記第２の階を有する階層は、複数の前記第３の階毎に１つ設けられている、請求項１又は２に記載の建物。

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