JP7717498B2 - 多層建築物 - Google Patents

Description

本発明は、耐震性に優れた多層建築物に関する。

従来、特許文献１のような一対の柱と梁の間に交差状に架け渡した鉄骨ブレースを有する耐震架構を備えた多層建築物が知られている。通常、このような耐震架構は、多層建築物の壁面の一部に導入される。

特開平４－１４３３７６号公報

しかしながら、耐震架構としての鉄骨ブレースは太く多層建築物の利用者に圧迫感を与え、また、鉄骨ブレースが設けられた壁面に開口を設けたとしても開口面積は小さくならざるを得ないため開放感に乏しい。

そこで、本発明は、利用者への圧迫感が少なく開放感が得られる耐震性に優れた多層建築物を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。

［１］本発明に係る多層建築物の一態様は、
各階で室外に張り出す外周スラブと、多層建築物の外周を囲う外殻トラス構造と、を備える上部構造体と、
前記上部構造体を支持する下部構造体と、
を備え、
前記下部構造体は、免震装置を介して前記上部構造体を支持し、
前記外周スラブは、外縁の全周に連続して設けられる鉄骨または鉄筋の外縁フレームと、各階の外周の全周で連続する鉄筋コンクリート造の床本体と、を備え、
前記外周スラブは、幅が７５０ｍｍ以上であり、
前記床本体は、各階における最も前記外縁フレームに近い大梁から前記外縁まで延びる略水平の床面を構成し、
前記外殻トラス構造は、右斜め上方に向かって延びる複数の第１斜材と左斜め上方に向かって延びる複数の第２斜材とを含み、かつ、前記複数の第１斜材と前記複数の第２斜材とが交差して形成された平行四辺形の枠状体が前記多層建築物の外周の全周に沿って複数連続して形成され、
前記第１斜材と前記第２斜材のそれぞれは、鉄骨であり、
前記枠状体のそれぞれは、複数階に渡って延在し、かつ、前記枠状体と交わる各階の前記外縁フレームに接合されることを特徴とする。

［２］上記多層建築物の一態様において、
前記多層建築物は、１階の前記外周スラブと、最上階の前記外周スラブの上に庇状に設けられる前記外周スラブと、を含み、
前記第１斜材の下端と前記第２斜材の下端は、１階の前記外周スラブの前記外縁フレームにおける同一接合箇所で接合され、
前記第１斜材の上端と前記第２斜材の上端は、庇状の前記外周スラブの前記外縁フレームにおける同一接合箇所で接合されることができる。

［３］上記多層建築物の一態様において、
前記多層建築物は、１階の前記外周スラブと、最上階の前記外周スラブと、を含み、
前記第１斜材の下端と前記第２斜材の下端は、１階の前記外周スラブの前記外縁フレームにおける同一接合箇所で接合され、
前記第１斜材の上端と前記第２斜材の上端は、最上階の前記外周スラブの前記外縁フレームにおける同一接合箇所で接合されることができる。

本発明に係る多層建築物の一態様によれば、室内と外殻トラス構造との間に外周スラブを挟むことによりが利用者への圧迫感が少なく開放感が得られる耐震性に優れた多層建築物を提供することができる。

本実施形態に係る多層建築物の正面図である。 本実施形態に係る多層建築物の側面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図３の階の概略構造図である。 図１のＣ部分を拡大した接合部の模式図である。 図５のＢ－Ｂ断面図である。 他の接合部の模式図である。 図７のＤ－Ｄ断面図である。 変形例に係る多層建築物の正面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

本実施形態に係る多層建築物は、各階で室外に張り出す外周スラブと、多層建築物の外周を囲う外殻トラス構造と、を備え、前記外周スラブは、外縁に連続して設けられる鉄骨または鉄筋の外縁フレームと、各階の外周で連続する鉄筋コンクリート造の床本体と、を備え、前記外殻トラス構造は、右斜め上方に向かって延びる複数の第１斜材と左斜め上方に向かって延びる複数の第２斜材とを含み、かつ、前記複数の第１斜材と前記複数の第２斜材とが交差して形成された平行四辺形の枠状体が前記多層建築物の外周に沿って複数連続して形成され、前記第１斜材と前記第２斜材のそれぞれは、鉄骨であり、前記枠状体のそれぞれは、複数階に渡って延在し、かつ、前記枠状体と交わる各階の前記外縁フレームに接合されることを特徴とする。

１．多層建築物
図１及び図２を用いて、本実施形態に係る多層建築物１０の概要について説明する。図１は、本実施形態に係る多層建築物１０の正面図であり、図２は、本実施形態に係る多層建築物１０の側面図である。多層建築物１０の背面図は正面図と基本的に同じ構造であり、多層建築物１０の右側面図は図２と対象に表れる。

図１及び図２に示すように、多層建築物１０は、各階で室外に張り出す外周スラブ２０ａ～２０ｋと、多層建築物１０の外周を囲う外殻トラス構造４０と、を備える。多層建築物１０は、外周スラブ２０ａ～２０ｋ及び外殻トラス構造４０を有する上部構造体１２と、上部構造体１２を支持する下部構造体１４と、を備える。多層建築物１０は、１階の外周スラブ２０ａと、最上階（１０階）の外周スラブ２０ｊの上に庇状に設けられる外周スラブ２０ｋと、を含む。

上部構造体１２は、下端が複数の免震装置１４０に支持された多層構造、例えば地上１０階建てであり、鉄骨構造の構造躯体を有する。１０階の上には屋上があり、例えば機械室が設けられる。上部構造体１２は、横断面が略矩形の四角柱状であるが他の多角柱状であってもよいし円柱状であってもよい。上部構造体１２は、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、木造等であってもよい。上部構造体１２は、例えばオフィスビルとして利用される。

下部構造体１４は、複数の免震装置１４０を介して上部構造体１２を支持する。多層建築物１０が免震装置１４０を有することにより、これに支えられる上部構造体１２の水平力の負担を軽減できるため、外殻トラス構造４０を構成する第１斜材４１及び第２斜材４２を細く、軽量化することができる。下部構造体１４は、地中に延びる複数の杭１４４と、杭１４４の上にフーチングを介して設置された免震装置１４０と、を備える。基礎スラブ１４５の直下の地盤に十分な耐力がある場合は、杭１４４を省略することができる。複数の免震装置１４０は、例えば地下に設けられた免震ピット１４２内に配置される。免震ピット１４２は、地盤上に施工された鉄筋コンクリート造の基礎スラブ１４５と、基礎スラブ１４５の外周縁から地上へ向けて立ち上がる擁壁１４６とに囲まれた空間である。

免震装置１４０は、免震ピット１４２内の複数個所に相互に間隔を空けて設置される。免震装置１４０は、上部構造体１２を支え、上部構造体１２に伝わる地震等の水平方向の揺れを低減させ、かつ、上部構造体１２の相対位置の変化を元に戻す力を付与する機構であり、いわゆるアイソレータである。免震装置１４０は、積層ゴム、すべり支承及び転がり支承の少なくともいずれか一つを含む。

２．外周スラブ
次に、図１～図４を用いて外周スラブ２０ａ～２０ｋについて説明する。図３は、図１のＡ－Ａ断面図であり、図４は、図３の階の概略構造図である。

図１～図３に示すように、外周スラブ２０ａ～２０ｊは、各階の室内３０の床スラブ３１（図３）から室外へ突出するように張り出す。外周スラブ２０ｋは、屋上の外周に設けられ、階下（１０階）の外周スラブ２０ｊの上に庇状に張り出す。外周スラブ２０ａ～２０ｋは、室内３０と室外とを隔てる壁３４の外側に全周にわたって設けられる。屋上では壁３４は室内と室外を隔てるものではないが、壁３４が階下と概ね同じ位置に設けられる。

図３に示す多層建築物１０の７階の外周スラブ２０gは、他の階の外周スラブ２０ａ～２０ｅ及び２０ｈ～２０ｋと基本的に同じ構造を有している。図３において、外周スラブ２０ｇは、その範囲を明確に示すため網掛け処理で表している。室内３０は壁３４で囲まれており、壁３４の内側には構造材としての複数の柱３２が設けられる。壁３４は、例えば全面ガラス製の窓で構成され、一部が開閉可能である。

通常、免震装置１４０上の多層建築物であれば、耐震性のためにさらに太い柱を多く配置しなければならないが、本実施形態に係る多層建築物１０は外周スラブ２０ａ～２０ｋと外殻トラス構造４０とによって室内３０に設ける柱３２を細く、しかも柱３２の本数も
少なくすることができる。そのため、室内３０から外を見るときに柱３２によって遮蔽される面積が少ないので、室内３０の利用者は開放感が得られる。特に、室内３０と外殻トラス構造４０との間に外周スラブ２０ａ～２０ｋを挟むことにより、室内３０の利用者に対して外殻トラス構造４０が与える圧迫感を減少させることができ、これにより利用者に開放感を与えることができる。圧迫感の軽減のために、例えば、外殻トラス構造４０と室内３０との間隔は、７５０ｍｍ以上となるように壁３４の位置を設定することが好ましい。少なくとも外殻トラス構造４０と室内３０との間にある外周スラブ２０ａ～２０ｋの幅が７５０ｍｍ以上となることにより、メンテナンス作業に際し、作業者が外周スラブ２０ａ～２０ｋ上を歩くことができるため好ましい。

外周スラブ２０ｇは、室内３０の利用者が出入りできる回廊状のベランダとして利用してもよいし、植栽により緑化してもよい。

図４に示すように、外周スラブ２０ｇは、外周スラブ２０ｇの外縁に連続して設けられる鉄骨または鉄筋の外縁フレーム２２と、各階の外周で連続する鉄筋コンクリート造の床本体２６と、を備える。外周スラブ２０ｇは、本実施形態では、外縁フレーム２２が鉄骨である例を示す。

外縁フレーム２２は、外周スラブ２０ｇの外縁にある。外縁フレーム２２は、外周スラブ２０ｇの外縁に沿って全周にわたり延在する平面視で四角い枠状に形成される。外縁フレーム２２は、例えば溝形鋼であり、床本体２６の小口部を構成する水平材である。溝形鋼の外縁フレーム２２は、例えば図６に示すように配置される。床本体２６は、当該階の複数の大梁３６，３６ａの内最も外縁フレーム２２に近い大梁３６ａから外縁まで延びる略水平の床面を構成する。床本体２６は、鉄筋コンクリート造であって、大梁３６ａに一端が固定された片持ちスラブと同様に形成することができる。床本体２６は、鉄筋コンクリート造の内部に大梁３６ａから外縁フレーム２２まで延びる水平力伝達用の補強鉄骨を内蔵してもよい。床本体２６の床面は、例えば、外縁フレーム２２に近い大梁３６ａの内側に形成される床スラブ３１の床面と連続して設けられる。床本体２６には外縁付近に落下防止用の手摺等が設けられてもよい。

外縁フレーム２２は、外殻トラス構造４０と溶接やボルト等で接合し一体化する。この接合構造の詳細については後述する。外縁フレーム２２は、外周スラブ２０ｇ及び外殻トラス構造４０の水平力の伝達と、外周スラブ２０ｇに生じる引張力に抗するように作用する。そのため、地震等の水平方向の揺れに対して床本体２６における損傷を軽減できる。

外周スラブ２０ａ～２０ｋは、各階の床スラブ３１の外周を囲むように連続する枠状に形成され、当該階に生じた水平力を床本体２６及び外縁フレーム２２を介して外殻トラス構造４０へ伝達する。

室内３０は、壁３４で囲まれた内側にあり、複数の柱３２と、階下の柱３２間を結ぶ複数の大梁３６，３６ａと、大梁３６，３６ａの上に打設されたコンクリート造の床スラブ３１と、を備える。床スラブ３１は、外周スラブ２０ａ～２０ｋと連続して一体に形成される。柱３２の下方は、フーチングを介して免震装置１４０により支持される。

３．外殻トラス構造
次に、図１～図４を用いて外殻トラス構造４０について説明する。

図１及び図２に示すように、外殻トラス構造４０は、右斜め上方に向かって延びる複数の第１斜材４１と左斜め上方に向かって延びる複数の第２斜材４２とを含み、かつ、複数の第１斜材４１と複数の第２斜材４２とが交差して形成された平行四辺形の枠状体５０が
多層建築物１０の外周に沿って複数連続して形成される。「右斜め上方」及び「左斜め上方」とは、多層建築物１０の外から各壁３４に対向して立った人から見た方向である。枠状体５０は、破線で囲った部分である。

第１斜材４１と第２斜材４２のそれぞれは、鉄骨であり、鉄骨の種類としてはブレース構造に採用される例えばＨ形鋼や円形鋼管等である。

第１斜材４１の下端４１０と第２斜材４２の下端４２０は、１階の外周スラブ２０ａの外縁フレーム２２における同一接合箇所で接合される。第１斜材４１の上端４１２と第２斜材４２の上端４２２は、庇状の外周スラブ２０ｋの外縁フレーム２２における同一接合箇所で接合される。下端４１０，４２０と外縁フレーム２２との接合及び上端４１２，４２２と外縁フレーム２２との接合は、溶接やボルト接合等で行われる。

図１における第１斜材４１は６本であり、その左端の２本は下端が外周スラブ２０ｃと外周スラブ２０ｇの外縁フレーム２２に接合されるが、図２における右端の２本の第１斜材４１の上端にも接合され、側面にある１階の外周スラブ２０ａと接合する下端４１０から正面にある第１斜材４１の上端４１２まで連続するように構成される。このように、全ての第１斜材４１は、外周スラブ２０ａから外周スラブ２０ｋまで連続する１本の構造材と考えることができる。また、これと同様に第２斜材４２も外周スラブ２０ａから外周スラブ２０ｋまで連続する１本の構造材と考えることができる。

第１斜材４１と第２斜材４２とが交差する４つの頂部５１，５２，５３，５４を有する領域が１つの平行四辺形の枠状体５０を形成する。図１では右下の枠状体５０を破線で囲って示し、図２では左下の枠状体５０を破線で囲って示す。したがって、複数の枠状体５０が上下左右に連続して多層建築物１０の全周を囲むように配置される。多層建築物１０は、免震装置１４０を備えるため、第１斜材４１及び第２斜材４２を比較的細いものとすることができるので、室内３０の利用者への圧迫感が少なく、室内３０から外が見やすいので開放感が高くなる。

枠状体５０のそれぞれは、複数階（本実施形態では４つの階）に渡って延在し、かつ、枠状体５０と交わる各階の外縁フレーム２２に接合される。つまり、図１または図２に破線で示す枠状体５０は、第１斜材４１が外周スラブ２０ａ～２０ｅの外縁フレーム２２のそれぞれに接合され、第２斜材４２が外周スラブ２０ａ～２０ｅの外縁フレーム２２のそれぞれに接合される。一つの枠状体５０が複数階に渡って延在する大きな平行四辺形を形成することで、各階の室内３０における圧迫感を減らし開放感を向上させる。なお、接合構造については、後述する。

枠状体５０は、４つの頂部５１，５２，５３，５４を有する平行四辺形である。外縁フレーム２２が接合するのは頂部５１，５２，５３，５４だけではなく、外縁フレーム２２と交差する各辺（第１斜材４１及び第２斜材４２）の途中でも接合する。また、図１の頂部５４は、図２の頂部５３と接合し、同様に多層建築物１０の角部で隣接する頂部５４と頂部５３は互いに接合する。

４．接合構造
図５及び図６を用いて、第１斜材４１、第２斜材４２及び外縁フレーム２２の接合構造について説明する。図５は、図１におけるＣ部分を拡大した接合部２３を正面側から見た模式図であり、図６は、図５のＢ－Ｂ断面図である。

図５に示すように、第１斜材４１は、第２斜材４２と交差する箇所で接合して一体化する。例えば、予め鉄工所でＨ形鋼をＸ字状に溶接した接合部材の４つの先端に、通常の直
線状のＨ形鋼を溶接等で接合して一体化される。外周スラブ２０ｅは、外縁フレーム２２がＸ字状に交差する第１斜材４１及び第２斜材４２の背面側で接合する。第１斜材４１及び第２斜材４２と外縁フレーム２２との接合、第１斜材４１同士の接合、または第２斜材４２同士の接合は、例えば溶接やボルト接合等で行われる。

図６に示すように、外縁フレーム２２は、外周スラブ２０ｅの先端に設けられる。外縁フレーム２２は、例えば溝形鋼であり、凹部に頭付きスタッド２３０及びコッター２３１が設けられる。コッター２３１は金具であり、対向するコッター２３１同士は溶接やボルト接合される。頭付きスタッド２３０は床本体２６を構成するコンクリート内に延在し、凹部にはコンクリートが収容されて、外周スラブ２０ｅが形成される。

この接合部２３により、外殻トラス構造４０の第１斜材４１及び第２斜材４２から外周スラブ２０ｅの外縁フレーム２２へと水平力が伝達される。また、外周スラブ２０ｅの外縁を囲む外縁フレーム２２は、外周スラブ２０ｅに生じる引張力に抗することができる。なお、各階の外殻トラス構造４０と第１斜材４１または第２斜材４２との接合構造は、外周スラブ２０ｅと基本的に同じ構造である。

５．他の接合構造
図７及び図８を用いて、他の接合構造について説明する。図７は、他の接合部２３を正面側から見た模式図であり、図８は、図７のＤ－Ｄ断面図である。図５及び図６と重複する部分の説明は省略する。

図７及び図８に示すように、外縁フレーム２２が溝形鋼ではなく水平鉄筋２３３である点で図５及び図６とは異なる。水平鉄筋２３３は、外周スラブ２０ｅの先端に埋設され、定着板２３５を用いてコの字型のコッター２３４に先端が定着される。コッター２３４は金具であり、第１斜材４１及び第２斜材４２の背面側に溶接やボルト接合される。水平鉄筋２３３は、第１斜材４１及び第２斜材４２に固定されたコッター２３４に定着されて引張力に対する反力を処理する。また、外周スラブ２０ｅの両端からプレストレスを導入して引張軸力に対応してもよい。

６．変形例
図９を用いて、変形例に係る多層建築物１００について説明する。図９は、変形例に係る多層建築物１００の正面図である。多層建築物１００は、上述の多層建築物１０と基本的に同じ構造であるため、同じ部材には同じ符号を付して重複する説明については省略する。

図９に示すように、多層建築物１００は、最上階が１１階である。多層建築物１０は、１階の外周スラブ２０ａと、最上階（１１階）の外周スラブ２０ｋと、を含む。したがって、変形例における外周スラブ２０ｋは、屋上から延びる庇ではなく、最上階の床スラブ３１に連続する外周スラブ２０ｋである。

第１斜材４１の下端４１０と第２斜材４２の下端４２０は、１階の外周スラブ２０ａの外縁フレーム２２における同一接合箇所で接合される。そして、第１斜材４１の上端４１２と第２斜材４２の上端４２２は、最上階である１１階の外周スラブ２０ｋの外縁フレーム２２における同一接合箇所で接合される。

このように、多層建築物１０の最上階に庇状の部分がない場合であっても、外殻トラス構造４０の上端が最上階の外周スラブ２０ｋと接合することによって、１０階までの高い耐震性能を備えることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０，１００…多層建築物、１２…上部構造体、１４…下部構造体、２０ａ～２０ｋ…外周スラブ、２２…外縁フレーム、２３…接合部、２３０…頭付きスタッド、２３１…コッター、２３３…水平鉄筋、２３４…コッター、２３５…定着板、２６…床本体、３０…室内、３１…床スラブ、３２…柱、３４…壁、３６，３６ａ…大梁、４０…外殻トラス構造、４１…第１斜材、４１０…下端、４１２…上端、４２…第２斜材、４２０…下端、４２２…上端、５０…枠状体、５１，５２，５３，５４…頂部、１４０…免震装置、１４２…免震ピット、１４４…杭、１４５…基礎スラブ、１４６…擁壁

Claims (3)

1. 各階で室外に張り出す外周スラブと、多層建築物の外周を囲う外殻トラス構造と、を備える上部構造体と、
   前記上部構造体を支持する下部構造体と、
   を備え、
   前記下部構造体は、免震装置を介して前記上部構造体を支持し、
   前記外周スラブは、外縁の全周に連続して設けられる鉄骨または鉄筋の外縁フレームと、各階の外周の全周で連続する鉄筋コンクリート造の床本体と、を備え、
   前記外周スラブは、幅が７５０ｍｍ以上であり、
   前記床本体は、各階における最も前記外縁フレームに近い大梁から前記外縁まで延びる略水平の床面を構成し、
   前記外殻トラス構造は、右斜め上方に向かって延びる複数の第１斜材と左斜め上方に向かって延びる複数の第２斜材とを含み、かつ、前記複数の第１斜材と前記複数の第２斜材とが交差して形成された平行四辺形の枠状体が前記多層建築物の外周の全周に沿って複数連続して形成され、
   前記第１斜材と前記第２斜材のそれぞれは、鉄骨であり、
   前記枠状体のそれぞれは、複数階に渡って延在し、かつ、前記枠状体と交わる各階の前記外縁フレームに接合されることを特徴とする、多層建築物。
2. 請求項１において、
   前記多層建築物は、１階の前記外周スラブと、最上階の前記外周スラブの上に庇状に設けられる前記外周スラブと、を含み、
   前記第１斜材の下端と前記第２斜材の下端は、１階の前記外周スラブの前記外縁フレームにおける同一接合箇所で接合され、
   前記第１斜材の上端と前記第２斜材の上端は、庇状の前記外周スラブの前記外縁フレームにおける同一接合箇所で接合されることを特徴とする、多層建築物。
3. 請求項１において、
   前記多層建築物は、１階の前記外周スラブと、最上階の前記外周スラブと、を含み、
   前記第１斜材の下端と前記第２斜材の下端は、１階の前記外周スラブの前記外縁フレームにおける同一接合箇所で接合され、
   前記第１斜材の上端と前記第２斜材の上端は、最上階の前記外周スラブの前記外縁フレームにおける同一接合箇所で接合されることを特徴とする、多層建築物。