JPH0325139A - 超々高層建物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、市街地の土地を高度に利用すると共に、さ
らに地上に土地を創造する目的で建設される地上５００
ｍ超の超／／高Ｉ！建物に係り、さらに云えば、主架構
はダイアフラム及び上下方向に張り渡したアンカーケー
ブルを含むケーブルネットで構成された超々高層建物に
関する。

従来の技術 １９３１年に完成された米国、ニューヨーク市のエンバ
イアステートビルは、超高層建物の代名詞的存在である
． また、１９７４年に完成された米国、シカゴ市のシアー
ズタワーは、現在のところ世界一の高さを誇る超高層建
物である． 我国では、１９７８年に完成されたサンシャイン６０が
日本一の高さを誇る超高層建物として知本発明が解決し
ようとする課題 ニューヨーク市のエンバイアステートビルの高さは地上
３８０ｍ、シカゴ市のシアーズタワーは地上４　４　７
　ｎ１、我国のサンシャイン６０に至っては地上２２６
ｍでしかなく、いずれも高さ５００ｍ未満の云わば高層
建物のＷｒ！晴に属し、超々高層建物と呼ふには不満で
ある。

従来の高層及び超高層建物は、鉄骨材を主架構として積
み上げた構成であるため、これに風荷重が水平力として
負荷されると、第１１図に水平荷重と変形のモデルを誇
張して示したように、建物ａは水平荷重Ｑと同方向に撓
みδ（変形）を生ずることは構造力学的考察において明
らかである。

この事実によれば、従来構造の＃ｆｉ高層建物は風荷重
や地震Ｒ！Ｔ［によって揺れ易く、そのｌｍれが建物の
耐力、耐震性などの構造力学的性能上に例えば引張り側
に極限破壊が、そして圧縮側には座屈が発生するといっ
た悪影響を及ぼす。そして、建物のこうした勤き（揺れ
〉は建物内に居る人々の居住性を著しく悪化させること
を意味し、結局建物の超々高層化を妨げる要因ともなっ
ている．したがって、本発明の目的は、地上５００ｍ超
の超々高層建物を実現すること、さらに云えば地上４０
０ｍ以上１６００ｍ（１マイル）程度の高さの超々高層
建物の実現を可能ならしめることにある． 課題を解決するための手段 上記従来技術の課題を解決するための手段として、この
発明に係る超々高層建物は、図面に実施例を示したとお
り、 平面形状が十字形のダイアフラム２を地上から所定の高
さまで主架構として建て、これはダイアフラムコラム２
ａと所定高さのコアとによって支持せしめている．該ダ
イアフラム２の所定高さ位置と地盤６との間にアンカー
ケーブル３・・・を張役すると共に風荷重とバランスす
る大きさのプレストレスを導入し、上下方向に所定のピ
ッチで配置し水平方向に設置した上で前記各アンカーケ
ーブル３・・・と接合した゛平面形状が円形のフープケ
ーブル４・・・を設置して構成したことを特徴とする（
第１．２図）． 本発明はまた、平面形状が十字形のダイアフラム２は、
アンカーケーブル３の水平方向要素に抵抗するための耐
せん断及び耐引張りの構造を提供する鉄骨材により組立
て、かつ地上から上層に向かって一定の高さ毎に順次辺
の長さを小さく構築した．そして、アンカーケーブル３
は風荷重に抵抗する高張力鋼ケーブルを使用してその上
端はダイアフラム２の辺の長さが変化した位置毎に連結
して地盤６との間に張設したこと（第１図）を特徴とす
る． さらに、上下方向に配置されたアンカーケーブル３と、
これに接合して水平方向に配置されたフープケーブル４
とで形成されたほぼ長方形の枡目をもつケーブルネット
の各枡目に外壁又はガラス窓を取り付けたこと、 平面形状が十字形であるダイアフラム２の直角２辺とそ
の外周のケーブルネットとで囲まれた部位に、上下方向
に一定のピッチで中庭の床を多数層に設置したこと（第
５図）、 とりわけ中庭の床は、平面形状が十字形であるダイアフ
ラム２の直角２辺の間に４５６方向に架設されたフロア
ビーム又はトラス７（第６図）で支持されたアトリウム
ロビーフロア、又は上層のアトリウムロビーフロア８か
ら吊材９で懸垂支持されたスカイロビーフロア１０（第
７図）、又はアトリウムロビーフロアはトラス７の上に
柱９ａをもってＩ１１１築され積み重ねたスカイロビー
フロア１１として構成したこと（第６図）。

アトリウムのロビーフロアは一端をコラム２ａで支持さ
れ、他端はアンカーケーブル３に吊ケーブル１７で吊ら
れたフロアビーム、又はトラス７（第５図）で支持され
たアトリウムフロア７として構築したこともそれぞれ特
徴とする．さらに本発明は、コア１にエレベータや階段
などの垂直移動手段を設置したこと． アトリウムロビーフロア８又はスカイロビーフロアｌＯ
とケーブルネットとの間にテフロン等の不燃性膜１３に
よるフレキシブルジョイントｌ２を設置して防火区画を
作ったこともそれぞれ特徴とする． さらに本発明は、フープケーブル４の平面内に、平面形
状が十字形であるダイアフラム２を基軸として対称的Ｆ
ｌ２置にＹケーブル１４を設置し、このＹケーブル１４
はアンカーケーブル３を投影した平面に配置したこと（
第８図）。

アンカーケーブル３は、平面形状が十字形であるダイア
フラム２の架構エレメントが形成する平行四辺形の対角
線方向に配置したことく第９図）、アンカーケーブル３
の下端は地中のアンカー５に連結されていること（１２
図）。

アンカーケーブル３の下端は、地表部にコアｌを中心と
する配置で設置されたコンプレッションリングｌ５と連
結し、コアｌ及びダイアフラムコラム２ａは前記コンプ
レッションリング１５を下底とする逆円錐形の基礎１６
の上に建て、この基ｉ１１６とコンプレッションリング
１５とにより地盤反力と建物Ｊｔ量及びアンカーケーブ
ル３の反力との釣合いが保たれていること（第１０図）
、もそれぞれ特徴とする． 作　　　　　用 アンカーケーブル３とフープケーブル４とから成るケー
ブルネット及びこれに取り付けた外壁やガラス窓に風荷
１（水平荷！）Ｑが作用すると、風上側のアンカーケー
ブル３の曲率半径は、第３図に点線で示したように、同
図に実線で示した無風時の曲率半径よりも小さくなり、
張力が上昇する．逆に風下側のアンカーケーブル３は、
その曲率半径が大きくなり、張力が減少する．その結果
、建物（ダイアフラム２）の頂部は、風上儒に移動して
全体にバランスすることになる（第３図）．この移動量
δは、アンカーケーブル３の無風時のプレストレスが大
きいほど大きい．一方、ケーブルネットからはみ出した
く飛び出した）ダイアフラム２（第１図舎照〉は、風荷
重Ｑを受けると風下側へ移動しようとするので、前記ケ
ープルネットの作用による風上側への移動量（変形）と
バランスさせることが゛できる．上述の現象はアンカー
ケーブル２及びコラム２ａの剛性を調節することで適正
に峰正されるであろう． ケーブルネット（外壁など）に作用する風荷重は、アン
カーケーブル３の張力Ｔとして建物（ダイアフラム２）
に伝達され、同建物の短期鉛直荷ＩＩ（圧縮力Ｐ）とし
て基１１８及び地盤６に伝達される（第３図）． フープケーブル４は、各アンカーケーブル３の張力Ｔを
平均化する役目を果たす． アトリウムロビーフロア８やアトリウムスカイロビーフ
ロアｌＯの下に水平にＹケーブル１４を通してプレスト
レスを導入することにより、建物の建設期間中において
床を補強することが可能で作業の安全性確保に有益であ
る． Ｙケーブルｌ４は、ガラスや外壁を取り付けたケーブル
ネットの形鳩を変える（調整する）こと及びその自由度
を増すことに役立つ． アンカーケーブル３の張力Ｔは、ダイアフラムコラム２
ａの下向き圧縮力Ｐ及びコンプレッションリング１５の
上向き張力として処理される．ダイアフラム２のｔｉ量
及び前記圧縮力Ｐは逆円錐形状の基１１Ｂにより地盤６
に伝達され、もって建物重量、アンカーケーブル３の張
力Ｔ，地盤６の反力とがそれぞれ釣合いを保ち建物の安
定性が得られる． 実　　施　　例 次に、図示した本発明の実施例を説明する。

第１図と第２図はこの発明に係る地上５００ｍ程度の高
さの超々高層建物の実施例を示したもので、この建物は
高さが異なるダイアフラムコラム２ａを含む主架構を地
上から約５００ｍの高さまで建て、このダイアフラム２
はアンカーケーブル３・・・とフーブケーブル４とで支
持されている．ダイアフラム２は十字形状に建設されて
いる．ダイアフラム２は、アンカーケーブル３の水平方
向要素からのせん断及び引張り抵抗に適合されている。

ダイアフラム２は、十字形の各辺の長さを段階的に短く
され（第１図）、こうしてダイアフラム２の辺の長゛さ
が段階的に変化する位ｒＩ！毎にアンカーケーブル３・
・・の上端を連結し、同アンカーケーブル３は地！８と
の間に張設されている。

したがって、アンカーケーブル３・・・の本数は、建物
の下層になる程に増える． 各アンカーケーブル３・・・には、風荷重に必要十分に
抵抗する強度の高張力鋼ケーブルが使用されている。各
アンカーケーブル３は、上述のように平面形状が十字形
のダイアフラム２の放躬方向に配置され（第４．６図）
、その下端は地中のコンクリートアンカー５に定着され
ている（第２図）．つまり、第２図の実施例は、この超
々高層建物の建設地の地盤６がアンカーケーブル３の張
力に十分な反力を与えられる強固な岩盤である場合を示
している．各アンカーケーブル３・・・には建物が受け
る風荷重とバランスする大きさのプレストレスが導入さ
れている． ダイアフラム２の中心に位置するコア１は、エレベータ
や階段等の垂直移動手段を収めた構成部分である。

フープケーブル４は、上下方向に３〜６ｍ程度のピッチ
で水平方向に配置され、各アンカーケーブル３と接合し
て平面形状が円形に設置されていろく第４図）．シたが
って、フープケーブル４とアンカーケーブル３とは逆の
曲率をもつ．但し、フープケーブル４はダイアフラム２
には固定しない（第６図）．フープケーブル４は、これ
と接合された各アンカーケーブル３・・・の張力を平均
化する役目を果たす． こうして上下方向に配置されたアンカーケーブル３と、
水平方向に配置されたフープケーブル４とでほぼ長方形
の枡目をもったケーブルネットが形成され（第２図）、
もって建物（ダイアフラム２）の安定性が確保されてい
る．このケーブルネットで形成されたほぼ長方形の枡目
【第２図）に外壁又はガラス窓が取り付けられ、このガ
ラス窓や外壁とダイアフラム２との間にアトリウム（中
庭）が形成ざれている（第４図）． したがって、上記したケーブルネットの外壁に風荷重が
作用すると、風上側のアンカーケーブル３の曲率は無風
時゛の曲率半径よりも小さくなり、張力が上昇する．逆
に風下側のアンカーケーブル３は曲率半径が大きくなり
張力が減少するため、ダイアフラム２は風上側に移動す
る．この移動量は、アンカーケーブル３の無風時のプレ
ストレスが大きいほど大きい．一方、ケーブルネットか
ら飛び出しているダイアフラム２（第１図〉は、同じ風
荷重を受けると風下側へ移動しようとするので、ダイア
フラムの変形は上記アンカーケーブル３の作用とバラン
スさせることができる．このような構造により、風荷重
時にアンカーケーブル３の張力はあまり変化しない。

ケーブルネットの外壁に作用した風荷重は、アンカーケ
ーブル３及びフープケーブル４によってダイアフラム２
へ伝達される．外壁の背後に突出されたダイアフラム床
は、アンカーケーブル３に導入されたプレストレスとバ
ランスさせることにより、ケーブルネットにて支持され
た外壁よりも突き出たダイアフラム床の動き（揺れ）を
調整することができる．それ故、風荷重による建物の揺
れを低減することができる。アンカーケーブル３及びフ
ープケーブル４といった引張り材に高張力鋼ケーブルが
使用される結果、従来構造に比べて鋼材使用量がはるか
に少ないものとなる。

なお、フープケーブル４が用いられる時は、全てのアン
カーケーブル３の設置が完成されている必要はなく、フ
ープケーブル４の施工前に全ての上部床もまた完成され
ている必要はない。グレイジング（ガラスを嵌めること
）が下層では行なわれ、建物の完成前に下層の居住を可
能にしている．この超々高層建物の中庭の床（アトリウ
ムロビーフロア８）は、第一には、アトリウムフロアビ
ーム又はトラス７（第６図）の上に架橋エレメント（ダ
イアフラム〉を設置してが構築されている（第５図）．
フロアビーム７は、平面形状が十字形であるダイアフラ
ム２の直角２辺とその外周のケーブルネットとで囲まれ
た部位に４５″′方向に架設されている．第二に、第７
図のように上層の前記アトリウムロビーフロア８の架構
エレメントからケーブル等の吊材９で懸垂支持ざれたス
カイロビーフロア１σとして中庭の床が構築されている
。さらに第三として、前記アトリウムロビーフロア８の
上に柱を立てて上階（スカイロビー）の床を積み重ねた
スカイロビーフロア１１（第５図）として中庭の床がＩ
ｎされている． 互い違いに組立てられたアトリウムロビーフロア８の先
端は、第７図に示したように、アンカーケーブル３とビ
ンまたはローラで接合された吊りケーブルｌ７で吊り支
持されている。スカイロビーフロア１０が大きい場合に
も、同様に先端がアンカーケーブル３で吊られている。

その手段としてアトリウムロビーフロア８又はスカイロ
ビーフロア１０の輪郭をフープケーブル４の形状（円）
に近似させ、アンカーケーブル３から吊りケーブルｌ７
で吊るのがよい．かくして、アトリウムロビーフロア８
又はスカイロビーフロア１０の先端をアンカーケーブル
３から吊ると、アンカーケーブル３は第７図中に点線で
示した、床を吊らない場合の■線から、同図中に実線で
示したように曲線は外へ曲げられる． アンカーケーブル３を多く掛ける必要がある場合は、こ
の建物の建設肋間中に床を支えることは出来ないが、ア
トリウム口ビーフ口７８又はスカイロビーフロア１０の
下に水平なＹケーブル１４を通すと共にこのＹケーブル
１４にプレストレスを導入することにより床の設置及び
アンカーケーブルの形態を適正にすることが可能となる
（第８図）． Ｙケーブルｌ４は、平面形状が十字形のダイアフラム２
を基軸をしてその両側に４５゜方向に対称的に配置され
ている（第８図）。したがって、このＹケーブルｌ４に
より、上述したアンカーケーブル３とフープケーブル４
とより成るケーブルネットの形態を変える（＋４整する
〉ことができる．また、フープケーブル４の張力を変え
ることができる． これらのＹケーブル１４は、構造架構に接合してもよい
．Ｙケーブルｌ４を用いることはまたフープケーブル４
の排除を可能にし、ガラスを嵌めた外壁の形の自由度を
増すことができる．平面形状が十字゛形のダイアフラム
２で形成される床は、正方形でないものも要求される。

それらは第９図八に示した如く平面配置が伸ばされた長
方形か三角形とされる．ダイアフラム２はまた、第９図
ＢのようなＹ字形又は第９図Ｃのような一輪形状として
も実施される． アンカーケーブル３は、平面的に見て十字形の架橋エレ
メント（ダイアフラム２）によって形造られる（第４図
）．このダイアフラム２は、コアｌから放射する３個あ
るいはそれ以上のエレメントを持っている． アトリウムロビーフロア８の剛な床組架構と、可動なケ
ーブルネットに取り付けられた外壁との間に防火区画を
作るために、テフロン膜のような不燃性膜ｌ３によるフ
レキシブルジョイントｌ２（空気膜チューブ）が設置さ
れている（第５図〉。

第２の実施例 第１０図に示したものは、超々高層建物が建設される場
所の地盤が強固な岩盤ではなく、したがって、３１Ｅ２
図に示したコンクリートアンカー６によってはアンカー
ケーブル３の張力に必要とされるだけの反力を確保でき
ない堆積地盤における実施例を示している。

地盤６の地表部には、コンプレッションリング１５及び
該コンプレッションリングｌ５を下底とする中空で逆円
錐形の基１１６を構築されている．逆円錐形の上端部が
コンプレッションリングｌ５へ固着されている。該基礎
１６の上に、中心部にコアｌをもつ平面形状が十字形の
ダイアフラムコラム２＆が建設されている．そして、上
端をダイアフラム２に連結したアンカーケーブル３の下
端は、コンプレッションリングｌ５と連結してあり、同
アンカーケーブル３の張力に対する反力は、基１１Ｂを
通じて建物（コアｌ及びダイアフラム２）の自重量及び
下向き圧縮力と釣合いを保つ構成とされている．建物自
重量及び下向き圧縮力はまた、逆円錐形の基礎１６を通
じて地盤６の反力とも釣合いを保つ． 本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この発
明に係る超々高層建物は、風荷！（水平荷！）に対する
勤き（ｔ１れ）を調整して零にすることさえもできる．
したがって、揺れに起因する建物の構造上の力学的不利
益を徘除できることは勿論のこと、居住性を著しく良好
ならしめる．よって、地上４００ｍ以上１０００ｍ超の
超々高層建物としてもふさわしく、そして、比較的簡単
に地上１６００ｍ（１マイル）の高さの建物の実現にも
拡張できる．複数の積み重ねられたアトリウムロビー（
地上に創造された土地、人工地盤）をもつ超々高層建物
が可能となる． この超々高層建物は、風荷重に抵抗する引張り材（アン
カーケーブル３、フープケーブル４、Ｙケーブル１４〉
に高張力鋼ケーブルを使用しているため、ｉκ来一般の
超高層建物の構造様式に比べて鋼材使用量がはるかに少
なくて済む．即ち、超々高層建物では、風ＩＩｆＪｌの
大きさにより鉄骨断面が決定されるが、本発明の超々高
層建物の構造では、風ｖｉ！による建物の動き（１？ｉ
れ、変形ｆｆｉ）はアンカーケーブル３等に導入したプ
レストレスの大きさにより！！Ｎ！Ｉして、極端に云え
ば動きを零にすることさえもできる。

よって、鋼材使用量は、建設条件によっても異なるが、
地上の高さが４００ｍの建物で約２００ｋｇ／ｍ２ぐら
いとなり、従来建物のそれがおよそ３００ｋｇ／ｍ２ぐ
らいであることに比較すると大幅なコストダウンが図れ
ることは明かである．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る超々高層建物の全景を示した斜
視図、第２ｒＭは同建物の概念的構造を示した立面図、
第３図は同建物の風荷重に対するアンカーケーブルの働
きを誇張して示した原理図、第４図は第２１１！Ｉの建
物の平面図、第５図はアトリウムロビーフロア及びスカ
イロビーフロアの構造概要を示した部分図、第６図は第
６図の６−６矢視断面図、第７図はスカイロビーフロア
の吊り構造を示した概念磨、第８図はＹケーブルの配置
を示した平面図、第９図Ａ．　　Ｂ．　　Ｃはアトリウ
ムロビーフロアの異な゛る形態の例を示した平面配置図
、第１０図は建物の地上及び地中部分の構造の詳細を示
した断面図、第１１図は従来建物の風ｒＲ！に対する動
きを説明した原理図である． １・・・コア　　　　　　　　２・・・ダイアフラム２
＆・・・ダイアフラムコラム ３・・・アンカーケーブル　　４・・・フープケーブル
７・・・フロアビーム　　　　１７・・・吊りケーブル
８・・・アトリウムロビーフロア ９・・・吊材　　　　　　　　９ａ・・・柱１０．１１
・・・スカイロビーフロア １３・・・不燃性膜 ｌ２・・・フレキシブルジョイント　　５・・・アンカ
ー１５・・・コンプレッションリング　　ｌ６・・・基
礎第 ２ 図 第 ４ 図 第 ３ 図 第 ６ 図 ２ 第 ７ 図 第 １０ 図 第 １１ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１】平面形状がコアを中心とする十字形でありコラム
   で支持されたダイアフラムが地上から所定の高さまで主
   架構として建てられ、該ダイアフラムの所定高さ位置と
   地盤との間にアンカーケーブルを張設すると共に風荷重
   とバランスする大きさのプレストレスを導入してあり、
   上下方向に所定のピッチで配置され水平方向に設置され
   て前記アンカーケーブルと接合された平面形状が円形の
   フープケーブルが設置されていることを特徴とする超々
   高層建物。 【２】平面形状が十字形のダイアフラムは、アンカーケ
   ーブルの水平方向要素に抵抗する耐せん断及び耐張力の
   構造を提供する鉄骨材、及びケーブルの上下方向要素の
   耐圧縮構造を提供するコラムとで組立てられ、かつ地上
   から上層に向かって一定の高さ毎に順次辺の長さを小さ
   くして構築されており、アンカーケーブルは風荷重に抵
   抗する高張力鋼ケーブルとし、その上端はダイアフラム
   の辺の長さが変化した位置毎に連結して地盤との間に張
   設されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載した超々高層建物。 【３】上下方向に配置されたアンカーケーブルと、これ
   に接合して水平方向に配置されたフープケーブルとで形
   成されたほぼ長方形の枡目をもつケーブルネットの各枡
   目に外壁又はガラス窓が取り付けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載した超々高層建物。 【４】平面形状が十字形であるダイアフラムの直角２辺
   とその外周のケーブルネットとで囲まれた部位に、上下
   方向に一定のピッチで中庭の床が多数層に設置されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項又
   は第３項に記載した超々高層建物。 【５】中庭の床は、平面形状が十字形であるダイアフラ
   ムの直角２辺の間に架設されたフロアビーム又はトラス
   の上に設置されたアトリウムロビーフロア、又は上層の
   アトリウムロビーフロアから吊材で懸垂支持されたスカ
   イロビーフロア、又はアトリウムロビーフロアの上に柱
   をもって構築されたスカイロビーフロアとして構成され
   ており、アトリウムフロア及びスカイロビーフロアの外
   周部分はそれぞれアンカーケーブルに吊り支持されてい
   ることを特徴とする超々高層建物。 【６】コアにエレベータや階段などの垂直移動手段が設
   置され、アトリウムロビーフロア又はスカイロビーフロ
   アに居住施設が複数層に積み重ねるか又は吊られている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第４項又は
   第５項に記載した超々高層建物。 【７】アトリウムロビーフロア又はスカイロビーフロア
   の架構とケーブルネットとの間に、テフロン等の不燃性
   膜によるフレキシブルジヨイントを設置し防火区画が作
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第３項又は
   第４項又は第５項又は第６項に記載した超々高層建物。 【８】平面形状が十字形であるダイアフラムを基軸とし
   てアンカーケーブルを平面的に投影した対称的な配置で
   Ｙケーブルが設置されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載した超々高層建物。 【９】アンカーケーブルは、平面形状が十字形であるダ
   イアフラムの架構エレメントが形成する平行四辺形の対
   角線と平行に配置されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項又は第３項に記載した超々高層
   建物。 【１０】アンカーケーブルの下端は地中のアンカーに連
   結されていることを特徴とする特許請求に範囲第１項又
   は第９項に記載した超々高層建物。 【１１】アンカーケーブルの下端は地表部にコアを中心
   とする配置で設置されたコンプレッションリングに連結
   され、コア及びコラムの下端は前記コンプレッションリ
   ングを下底とする逆円錐形の基礎の上に建てられており
   、この基礎とコンプレッションリングとにより建物重量
   及びコア並びにコラムの下向き荷重とアンカーケーブル
   の反力との釣合いが保たれていることを特徴とする超々
   高層建物。