JPH0469690B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、チユーブ架構形式の、多層階建築物
の骨組みを構成する構造体に関するものである。

「従来の技術」 従来、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造の高層
建築物の架構形成として、第６図に示すようなチ
ユーブ架構が知られている。

この架構形式は、それぞれ柱１…と梁２…とで
構成したＸ方向フレーム３・３、およびＹ方向フ
レーム４・４とによつて、建築物の外周フレーム
を構成するチユーブ状（筒状）の構造体５を構築
し、この構造体５のみに地震力を負担させるもの
であり、構造体５の内部を無柱および無梁とする
ことを可能にして、平面計画上自由度の高い、ま
た、居住性に優れた内部空間を得ることができる
といつた点で有益な構造体である。ここで、梁２
…は、建築物の各層毎に等間隔で配置されたもの
である。

このようなチユーブ状の架構においては、構造
体５全体で地震力に抵抗するために、地震力をそ
の加力方向に並行するフレームだけでなくそれに
直交するフレームに対しても負担させるようにし
ている。このことは、地震力をその向きに並行す
るフレームのみに負担させようとする、従来一般
の架構形式と大きく異なる点である。

たとえば、第６図中に実線矢印で示すようなＸ
方向の地震力が加わつた時には、それに並行する
Ｘ方向フレーム３・３に生じた軸力の一部を、そ
れに直交するＹ方向フレーム４・４に伝達して、
地震時軸力を両者で負担するようにしている。

この場合、Ｘ方向フレーム３・３の各柱１…
は、引き抜き力または地盤からの反力を受け、第
６図下部に示す向きの軸力が生じるが、これらの
応力がＹ方向フレーム４・４にも伝達されて、そ
れらの各柱１…にも第６図下部に示すような軸力
が生じることになる。チユーブ架構によらない場
合には、直交フレームにはこのような応力は生じ
ない。

第７図は、このようなＸ方向の地震力に対して
Ｙ方向フレーム（直交フレーム）４の各柱１…に
生じる応力の軸力分布状態を示すものであり、こ
の図から明らかなように、軸力は外側の柱で大き
くなつている。

なお、地震力の向きが第６図中の破線矢印のよ
うなＹ方向である場合には、その場合の並行フレ
ームであるＹ方向フレーム４・４から、直交フレ
ームであるＸ方向フレーム３・３に対して、同様
に応力が伝達されることになる。

ところで、以上に述べたような地震時の応力が
並行フレームから直交フレームに有効に伝達さ
れ、構造体５全体で地震力を負担することが可能
となるためには、直交フレームの梁２…の剛性が
充分に高いことが必要である。そして、地震力の
向きは特定の方向に限定することができないか
ら、チユーブ架構の構造体５においては、チユー
ブ架構によらない従来一般の構造体に比して、各
フレーム３・３，４・４の柱間隔（スパン）を小
さくし、また梁成を大きいものとして、梁２…の
剛性を高いものとしている。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は前述した…現実でない。」とあるのを、
「しかしながら、このように柱間隔を小さくし、
梁成を大きくすると、当然構造体５において必要
とされる鉄骨量が多くなり、建築物全体のコスト
アツプを招く大きな要因となつている。また、施
工に際しても、梁２が各層毎に配置されることか
ら梁取付けの作業量が大となり、その軽減が望ま
れている。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
建築物の耐震性能を損なうことなく、従来に比
べ、鉄骨量を削減し、しかも施工性の向上を図つ
た多層階建築物の構造体を提供することを目的と
するものである。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前述した従来の技術における問題点
を有効に解消し得る、多層階建築物の構造体を提
供せんとするもので、該構造体は、チユーブ架構
形式の多層階建築物の外周壁の位置に立設された
複数の柱と、これらの柱間に、該柱の長さ方向に
間隔をおいて架け渡された複数の梁とによりチユ
ーブ架構に構築された多層階建築物の構造体であ
つて、前記柱間に設けられる梁は、建築物の一層
分のピツチで複数層分を一組として設けられてい
るとともに、隣接する柱間に設けられる梁同士
は、各組み毎に、前記複数層分、柱の長さ方向に
ずれて配設されてなり、かつ該梁は、前記多層階
建築物の構造体と同規模のチユーブ架構形式の構
造体において全体をほぼ等間隔に梁を配した場合
の必要とされる梁耐力の約２倍の耐力を有してな
ることを特徴とする。

「作用」 本発明に係わる多層階建築物の構造体は、前述
した構成とすることにより、柱間に設けられる梁
を柱の１スパンおきに省略して、耐震性能を損な
わずに、柱間に設けられる梁の量を全体として軽
減するものである。

「実施例」 以下、この発明の高層集合住宅建築物に適用し
た場合の実施例について、第１図ないし第４図を
参照して説明する。

第１図はこの建築物の外周フレームを構成して
いる構造体１０の全体概略構成を示す斜視図であ
り、第２図はその部位立面図、第３図は部分断面
図である。

この建築物は、上述した従来の構造体５と同規
模のチユーブ架構による構造体１０を有するもの
であり、この構造体１０は、それぞれ柱１１…お
よび梁１２…によつて構成されているＸ方向フレ
ーム１３・１３およびＹ方向フレーム１４・１４
によりチユーブ状に構築されていて、この構造体
１０全体で地震力に抵抗するようにされている。

そして、この構造体１０においては、その梁１
２…は各柱１１…の相互間のそれぞれに、この建
築物の一層（階）分の間隔でこの建築物の床の位
置に架け渡されているとともに、複数層（本実施
例では三層）分を一組として設けられ、そして、
隣り合う柱１１…間に設けられる梁１２…同士
は、各組み毎に、建築物の三層（階）分、柱１１
…の長さ方向にずれて設けられている。

すなわち、各階の梁１２…は、互いに連続する
ことなく１スパンおきに、かつ、柱１１…の長さ
方向に一層（階）分の間隔をおいて三階分架け渡
されており、最上部に設けられた梁１２…の直上
および直下の階の梁が、三層（階）分省略された
形態とされている。

また、これらの梁１２…は、第２図および第３
図に示すように、逆梁すなわち梁１２…の下端部
で床１５…を支持するようにされている（第２図
および第３図中のFLは、各階の床の上面の位置
を示す）。

また梁１２…の設けられていないスパンには、
小梁１６…が設けられている。この小梁１６…は
床１５…を支えられるだけの断面のごく小さなも
のでよいし、あるいは、設計上不要であれば省略
しても良い。

なお、この建築物では、第３図に示すように、
柱１１…の外側に床１５…が突出してバルコニー
が設けられている。

このようにして構成された構造体１０は、従来
の構造体に比して約半分の本数の梁１２…で鉛直
荷重を支え、また前述したように、柱１１…とと
もにチユーブ状の架構を形成して、全体で地震力
を負担するようにされていることから、梁１２
は、第６図に示した従来のチユーブ架構の構造体
５における梁２に比べ約２倍の耐力を有したもの
とされている。そして、このように梁１２が梁２
の約２倍の耐力を有していることから、構造体１
０は従来の構造体５に比べても十分な耐力と剛性
が確保されているのである。

したがつて、前記構成の構造体１０では、梁２
…が各スパンに連続している従来の構造体５と比
較した場合、それと同等以上の剛性および耐力を
確保した上で、鉄骨量を削減することができる。

このことについて、それぞれの設計例を示して
説明する。

まず、従来の構造体５での梁２が、Ｈ形鋼で各
部位の寸法が550mm（梁成）×300mm（幅）×16mm
（ウエブ厚）×25mm（フランジ厚）である場合、こ
の梁２の鉄骨量は、全スパンの長さ１ｍあたり
180Kg／ｍであり、その梁２の剛性を現す断面二
次モーメントの値はＩ＝1.20×10⁵（cm⁴）、また、
耐力を現す断面係数の値はＺ＝4.367（cm³）であ
る。

これに対し、本実施例の構造体１０における梁
１２…を、前記梁２の２本分の耐力を１本で確保
できるように、Ｈ形鋼で各部位の寸法を900mm×
300mm×16mm×28mmとした場合、その鉄骨量は、
238Kg／ｍ、断面二次モーメントは、Ｉ＝4.0×
10⁵（cm⁴）、断面係数は、Ｚ＝8880（cm³）となり、
従来の梁２（Ｈ−550×300×16×25）の２本分に
対して、Ｚはほぼ同等（すなわち同耐力）、Ｉは
70％増大（剛性向上）、鉄骨量は34％減少（コス
トダウン）となる。

すなわち、この構造体１０においては、個々の
梁１２…は、従来の梁２…より大きくなるもの
の、その所要本数が約半分ですむことから、構造
体１０全体としては鉄骨量を削減できる。そし
て、それによつて剛性や耐力が低下することはな
く、前記Ｚの値から明らかなように、同等あるい
は逆に増大させることができる。

また、この構造体１０では、地震力の加力方向
に対して直交するフレームへの応力の伝達が、従
来の構造体５に比して、より効果的になされる。

すなわち、加力方向に直交するフレームの各柱
１１…には、第４図イに示すような分布状態で軸
力を生じるが、この分布は第６図に示した従来の
場合（同図中破線で示す）に比して、外側の柱で
は小さくなるとともに、中間部の柱では大きくな
る。これは、中間部の柱にも応力が有効に伝達さ
れ、その分外側の柱での負担が減少して、このフ
レーム全体で応力を負担することを示している。
また、このフレームの剪断力分布は第４図ロに示
すようなものとなり、これも従来の場合（同図中
破線で示す）に比して、中間部の柱での応力は小
さくなり、負担の小さかつた外側の柱１１ではや
や大きくなつて、全体でほぼ均等に負担するよう
になつている。

さらにこの構造体１０では、梁１２…が逆梁で
あることから、階高が小さい場合であつても梁下
寸法を充分確保でき、外壁（図示せず）にはその
梁１２…の下端から下階の床１５…までの範囲に
自由に開口部を設けることができ、バルコニーへ
の出入りに使用できるいわゆる掃き出し窓を設け
ることができる。また、この梁１２…が床上に出
てくるスパンでは掃き出し窓を設けることはでき
ないが、梁１２…の天端から小梁１６…の下端の
間に開口部を設けることができ、ここでも充分な
窓面積を確保できる。したがつて、チユーブ構造
では柱間隔が小さく１住戸は２スパン以上で構成
されるため、バルコニーへの出入口が確保でき、
使用勝手を損なうことなく、窓面積を充分に確保
して居住性に優れた住戸とすることができる。

このように、梁１２…を逆梁とすることで、従
来においては外壁に設ける開口部の制約から適用
することが困難であつた集合住宅等の比較的階高
の小さい建築物に対しても、チユーブ架構を適用
することが可能となる。

一方、前述した構造体１０を構築する際の施工
方法について説明すれば、まず、３本の梁１２と
２本の柱１１とによつて単位構成体を形成し、こ
の単位構成体を１スパン分の間隔をおいて立設
し、これらの単位構成体の上部に、第５図に示す
ように、他の単位構成体をさらに１スパン分ずら
して載置し、しかるのちに、上下の単位構成体の
柱１１間を相互に連結することによつて行われ
る。

このような施工方法により構築された構造体１
０では、現場にて柱１１のみを順次連結すること
により、構造体１０全体が構築され、よつて構築
作業が簡略化されて工期が大幅に短縮されたもの
となる。

以上、この発明の一実施例を説明したが、この
発明は、種々の形態（平面形状や階数）の建築
物、種々の用途の建築物に対して適用できるもの
であり、前記例に限定されるものではない。ま
た、梁は必ずしも逆梁とすることはなく、順梁で
あつても良い。

なお、構造体の内部の設計は適宜で良く、無柱
無梁とすることもできるし、所要箇所に柱、梁を
設けても勿論良い。さらに、構造体の内部にも前
記造体と同様のチユーブ状の構造体を設けて、二
重チユーブ架構とすることもできる。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、本発明の多層階建
築物の構造体は、建築物の外周壁の位置に立設さ
れた複数の柱と、これらの柱間に、該柱の長さ方
向に間隔をおいて架け渡された複数の梁とにより
チユーブ架構に構築された多層階建築物の構造体
であつて、前記柱間に設けられる梁は、建築物の
一層分のピツチで複数層分を一組として設けられ
ているとともに、隣接する柱間に設けられる梁同
士は、各組み毎に、前記複数層分、柱の長さ方向
にずれて配設されてなり、かつ該梁は、前記多層
階建築物の構造体と同規模のチユーブ架構形式の
構造体において全体をほぼ等間隔に梁を配した場
合の必要とされる梁耐力の約２倍の耐力を有して
なることを特徴とするものである。したがつて、
本発明の構造体にあつては、全体として梁の本数
が従来の約半分になるものの、各梁の耐力が従来
の２本分に相当することから建築物の耐力を低下
させることなく、また剛性が従来の２本以上に相
当することにより剛性が従来の建築物に比べ向上
し、しかも従来の梁２本分の耐力を有する本発明
の梁は、その１本分の鉄骨量が従来の２本分の鉄
骨量に比して少なることから、構造体全体に要す
る梁の鉄骨量を従来の構造体における梁の鉄骨量
に比べ削減することができる。また、例えば現場
にて梁を柱に接合する場合、梁の数が従来の約半
分になることから、作業量がほぼ半減し、これに
より、工期が大幅に短縮する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明の実施例を示す
図である。第１図は、この実施例の構造体の全体
概略構成を示す斜視図、第２図は構造体の部分立
面図、第３図はその断面図、第４図はこの構造体
の各柱の応力分布状態を示す図であつて、このう
ちイは軸力分布を示す図、ロは剪断力分布を示す
図、第５図は施工方法を説明するための概略図、
第６図および第７図は、従来の構造体を示す図で
あつて、第６図はその全体概略構成を示す斜視
図、第７図は直交フレームでの柱軸力分布を示す
図ある。 １０……構造体、１１……柱、１２……梁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多層階建築物の外周壁の位置に立設された複
   数の柱と、これらの柱間に、該柱の長さ方向に間
   隔をおいて架け渡された複数の梁とによりチユー
   ブ架構に構築された多層階建築物の構造体であつ
   て、前記柱間に設けられる梁は、建築物の一層分
   のピツチで複数層分を一組として設けられている
   とともに、隣接する柱間に設けられる梁同士は、
   各組み毎に、前記複数層分、柱の長さ方向にずれ
   て配設されてなり、かつ該梁は、前記多層階建築
   物の構造体と同規模のチユーブ架構形式の構造体
   において全体をほぼ等間隔に梁を配した場合の必
   要とされる梁耐力の約２倍の耐力を有してなるこ
   とを特徴とする多層階建築物の構造体。