JPH1136651A - 耐震建築構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数階を有する耐震壁構造体に耐震壁を持たな
い階を連層的に配置しながらも、経済性を損なうことな
く水平耐力や水平剛性あるいは靱性等の構造的特性に富
み、建築設計の融通性を大幅に向上させる、耐震建築構
造を提供する。 【解決手段】複数階を有する耐震壁構造体３の下部に、
耐震壁３３を持たない階を少なくとも一部に有するラー
メン構造体４を接合して成る。耐震壁構造体３は各階の
対向する直立柱３１と上下階の枠梁３２とから成る骨組
と耐震壁とを一体化させてある。また、少なくとも一部
の階の耐震壁には開口部３４が形成され、この開口部の
うちの任意に階の開口部の上辺に境界梁３５が設けられ
ている。一方、ラーメン構造体４は、間隔を置き同一架
構面内で外方に向けて末広がりに傾斜した一対の傾斜柱
４１を有し、これらの傾斜柱の柱頭部を上記耐震壁構造
体の脚部に連結させてある。また、ラーメン構造体の上
記した耐震壁を持たない階の上梁４２’は、耐震壁構造
体の枠梁よりも耐力の大きな骨組み材によって形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、例えば集合住宅建築に
適用される耐震構造に関するものである。

【０００２】

【従来技術】複数階を有する集合住宅建築などに適用さ
れる耐震構造は、従来、耐震壁を連層配置したものが一
般的である。図１６はそうした耐震壁構造による集合住
宅の基準階の一例を示す。

【０００３】図中符号Ａは所要の間隔をおいて直立する
柱、Ｂは柱によって囲まれる住戸空間、Ｃは住戸空間Ｂ
の一側に設けられる共用廊下、Ｄは住戸空間の他側に設
けられるバルコニーである。片側廊下方式のこの建築物
は、図中矢印Ｘで示す桁行方向には、住戸空間Ｂと共用
廊下ＣもしくはバルコニーＤとの境界面にラーメン骨組
が互いに対向するように配置される（梁は図示しな
い）。また、矢印Ｙで示すはり間方向には、各住戸の戸
境壁を耐震壁Ｅとすることによって上階から最下階まで
鉄筋コンクリート造の耐震壁構造が連層配置される。

【０００４】耐震壁構造は柱と梁の骨組と壁とが一体化
されることで、鉛直荷重及び水平力に対しては骨組と壁
とが一体となって抵抗する。したがって、地震時に各階
に作用する水平力は骨組と一体化された耐震壁の水平耐
力によって抵抗され、耐震壁構造はこの種の水平荷重に
対して骨組の変形を防いで建物全体の剛性を高める。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、耐震壁構造
建築物の場合、最上階から最下階に至るまで全ての階を
耐震壁構造にしてこれを連層配置する必要がある。途中
階や下階に耐震壁を持たない階を形成すると、同一架構
面内でこの部分の水平耐力が極端に低くなり、当該階の
骨組に応力が集中しあるいは骨組が過大な軸力に耐えら
れなくなって建物の崩壊を招き易いからである。例えば
図１７に見られるような連層耐震壁構造体Ｆの下部に直
立柱Ｈと上梁Ｇ及び支持梁Ｉとから成るラーメン骨組Ｊ
を接合した場合、地震時に、上部の連層耐震壁構造体Ｆ
は上記したように骨組と一体化した耐震壁Ｅの水平耐力
で抵抗する一方、下部のラーメン骨組Ｊは直立柱Ｈの水
平耐力で抵抗する機構となる。連層耐震壁構造体側端の
柱Ａから下階のラーメン骨組Ｊの直立柱Ｈに大きな軸力
が加わる状況下では、ラーメン骨組Ｊにおいて直立柱Ｈ
の曲げ耐力またはせん断耐力によって決定される水平耐
力は上階の耐震壁構造体Ｆの水平耐力に比較して極端に
小さいという傾向がある。したがって、こうした複合構
造物は上部と下部とで水平剛性、水平耐力のバランスが
悪い骨組となり、地震時には下階のラーメン骨組Ｊで激
しく揺れ、柱が破壊し、建物の崩壊をもたらすことが多
くなる。

【０００６】ラーメン骨組Ｊの柱Ｈの水平断面積を連層
耐震壁Ｅの柱Ａの水平断面積の数倍にしてラーメン骨組
Ｊの水平剛性を上階の連層耐震壁構造体Ｆと同等にする
ことも考えられるが、実際の設計ではこのような大きな
柱にすることは困難である。しかも、建物が高層化、大
型化するに連れて、ラーメン骨組Ｊに加わる地震時の荷
重が大きくなり、柱の大きさ、耐力を極端に高めること
は困難となるばかりでなく、構造体のコストも高くな
る。

【０００７】このため、耐震壁構造を連層させた集合住
宅のような建築物では、住宅とは異なる例えば事務所、
店舗、駐車場あるいはピロティや吹き抜きといった耐震
壁を持たない骨組部を途中階や下階に混在させにくく、
その分、設計の自由度が制限される。また、従来の耐震
壁構造において耐震壁を持たない階をあえて組み入れた
場合には、耐震壁構造物とはいえ十分な水平剛性を持た
ない構造体になる。

【０００８】本発明の目的は、複数階を有する耐震壁構
造体に耐震壁を持たない階を連層的に配置しながらも経
済性を損なうことなく水平耐力や水平剛性あるいは靱性
等の構造的特性に富み、建築設計の融通性を大幅に向上
させる、耐震建築構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するために次の構成を備える。すなわち、請求項
１の発明は、複数階を有する耐震壁構造体の下部に、耐
震壁を持たない階を少なくとも一部に有するラーメン構
造体を接合して成る。耐震壁構造体は各階の対向する直
立柱と上下階の枠梁とから成る骨組と耐震壁とを一体化
させてある。また、少なくとも一部の階の耐震壁には開
口部が形成され、この開口部のうちの任意に階の開口部
の上辺に境界梁が設けられている。一方、ラーメン構造
体は、間隔を置き同一架構面内で外方に向けて末広がり
に傾斜した一対の傾斜柱を有し、これらの傾斜柱の柱頭
部を上記耐震壁構造体の脚部に連結させてある。また、
ラーメン構造体の上記した耐震壁を持たない階の上梁
は、耐震壁構造体の枠梁よりも耐力の大きな骨組み材に
よって形成されている。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の耐震建
築構造を前提とし、前記ラーメン構造体の下部に耐震壁
構造体を更に接合することにより、上下の耐震壁構造体
の間にラーメン構造体が配設されている点に特徴があ
る。

【００１１】請求項３の発明では、前記耐震壁構造体は
同一階に中廊下を挟んで第一及び第二の耐震壁構造体が
はり間方向に並設されている。これらの第一及び第二の
耐震壁構造体は、それぞれ各階の中廊下側の直立内方柱
及びこれと対向する直立外方柱と上下階の枠梁とから成
る骨組に耐震壁を一体化させてある。耐震壁には境界梁
を持つ開口が形成されている。ラーメン構造体は、一対
の傾斜柱の他に直立補強柱を有する。この直立補強柱
は、両傾斜柱間に位置して第一及び第二の耐震壁構造体
の各内方柱の脚部近傍を支持する。

【００１２】上記した開口部は設計計画に応じて耐震壁
の中央部あるいは側端部に一つもしくは複数形成され
る。また境界梁は構造上、低降伏点鋼によって形成する
と良い。ラーメン構造体は、その全体を耐震壁を持たな
い骨組とし、あるいは一部の階に耐震壁を持つ骨組とす
ることもでき、耐震壁構造体との境に位置する上梁と基
礎梁等の下梁と一対の前記した傾斜柱とによって略台形
状を成す。また、ラーメン構造体の傾斜柱と耐震壁構造
体の脚部との接合位置は、耐震壁構造体の直立柱直下が
望ましいがそれよりも内側に位置させる場合には耐震壁
構造体の直立柱の軸線上に傾斜柱とは別に支持柱を連結
するのが望ましい。更に、ラーメン構造体の両傾斜柱の
傾斜角度は、両傾斜柱の軸線を延長した交点（頂点）が
地震による建物への水平荷重の合力の作用点とその高さ
位置においてほぼ等しいかこれよりも上方に位置するよ
うに設定するのが構造上望ましい。上記頂点が作用点よ
りも下方に位置する場合には作用点にできるだけ近い位
置になるように両傾斜柱の傾斜角度を設定する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施例に
基づいて詳説する。 実施例１ 図１は、上記従来例と同じ片廊下方式集合住宅のはり間
方向の構造物に本発明を適用した場合の実施例を示す。

【００１４】この構造物は、１４階建ての構造物本体１
とそれを支持する基礎構造物２から成る。基礎構造物２
は所定の間隔（Ｌ１）を離して構築される複数の基礎２
１と、その基礎２１を支持するために地盤中に打設する
複数の杭２２と、基礎２１を水平に連結する地中梁２３
より成る。

【００１５】構造物本体１は、はり間方向を１スパンで
構成され、最上階から４階までが住居階に、また３階か
ら１階までが非住居階にそれぞれ割り当てられている。
住居階は各階全て耐震壁構造になっており全体として耐
震壁構造体３を構成している。また、非住居階は耐震壁
を持たない骨組から成るラーメン構造体４によって構成
されている。上記した「スパン」とは対向配置される２
本の柱間の単位のことで、１スパンとはそれが１単位、
つまり柱が２本の場合のことである。また、スパン長さ
とは柱間の直線状の距離、スパン数とはスパンの数をそ
れぞれ意味する。

【００１６】耐震壁構造体３は、所定の間隔をおいて対
向配置された２本の直立柱３１と、各階の床位置（屋上
階を含む）で上記柱間に水平方向に架設される複数の枠
梁３２と、前記直立柱３１と上下階の枠梁３２によって
囲まれ、これらと一体化された耐震壁３３とより成る。
各階の耐震壁３３の中央には開口部３４が設けられ、柱
間の１スパンで左右２個の耐震壁３３Ｌ，３３Ｒに分割
されている。開口部３４の上下には境界梁３５が設けら
れている。開口部３４は、略長方形で、その高さは階高
から上下階の境界梁３５の梁成を控除したものになって
いる。開口部の形状、高さ及び幅は左右の２個の耐震壁
３３Ｌ，３３Ｒとの関係を考慮して水平剛性、水平耐力
等の構造性能上の観点または通路として必要な幅員とい
う建築計画上の観点から任意に決定できる。図１では、
枠梁３２と耐震壁３３が最上階から４階まで上下方向に
連層的に配置され、全体として１つの連層耐震壁を構成
している。この連層耐震壁に設けられた開口部３４も連
層的に配置されて１つの連層開口部を形成している。

【００１７】直立柱３１は各住戸の耐震壁３３の両側端
にあって最上階から途中階（４階床位置）まで鉛直方向
に真っ直ぐに延びている。スパン長さ（Ｌ２）は各住戸
の室内所要スペース条件を満たすように建築計画で決定
される。柱３１の横断面形状は、矩形、長方形、円形等
が良く用いられるが、柱として機能を発揮することがで
きればどのような形状でもよい。これは、後述する傾斜
柱でも同様である。

【００１８】枠梁３２は、各階の床版の鉛直荷重を支え
ると共に、左右の耐震壁３３Ｌ，３３Ｒと互いに一体的
に接合され、耐震壁３３の補強梁として機能する。補強
梁としての効果を高めるために枠梁３２の梁幅を耐震壁
３３の壁厚よりも大きくすることが多い。枠梁３２の梁
幅を耐震壁の壁厚と等しくした場合には、壁面から梁型
が突出せず、型枠工事が簡素化し、完成後の居室内の美
観に優れ、家具の収納の障害物が無くなる。

【００１９】耐震壁３３は任意の壁厚を有する面状の構
造部材で、主として地震力などの水平力に対して有効に
応力を分担する。耐震壁３３は各住戸間の境界を区画す
るために戸境壁として建築計画上配置されることが多い
が、その他に構造計画上から配置されることがある。そ
の壁厚は隣接する住戸間の遮音性能、構造部材としての
耐力、水平剛性から決定される。構造種別は鉄筋コンク
リート造（以下「ＲＣ造」と称す。）が一般的である
が、その壁体内部に鉄骨ブレースを内蔵することもあ
る。また、鉄骨のブレースで鉄骨造の耐震壁とすること
もできる。各階の図中左右２個の耐震壁３３Ｌ，３３Ｒ
は、柱３１と上下階の枠梁３２（補強梁）によって周囲
３辺が囲まれているが、開口部３４に面している１辺は
鉛直荷重を下階まで伝達することができる鉛直部材に支
持されていないので、境界梁３５によって２個の耐震壁
３３Ｌ，３３Ｒが一体化されることにより骨組として機
能する。

【００２０】境界梁３５の構造種別はＲＣ造、鉄骨鉄筋
コンクリート造（ＳＲＣ造）鉄骨コンクリート造（ＳＣ
造）、鉄骨造のいづれでも良い。地震時には境界梁３５
に大きな曲げモーメントとせん断力が発生するので、特
にせん断耐力に有効な断面仕様とする。ＲＣ造では、あ
ばら筋の鉄筋経を太くし間隔を密にすることが必要であ
るが、高強度の鉄筋、Ｘ字型のせん断補強筋を使用すれ
ば更に効果的である。ＳＲＣ造、ＳＣ造、鉄骨造では鉄
骨部材としてＨ形鋼、鋼材種別としては一般用鋼材（例
えば、ＳＮ４００Ｂ，ＳＮ４９０Ｂ等）が良く用いられ
る。耐震壁構造体３とラーメン構造体４をＲＣ造または
ＳＲＣ造で、また境界梁３５を鉄骨造で構成する構造物
は、境界梁３５の変形性能を利用して構造物の靱性を高
めることができる。鉄骨造は靱性に富むので、地震時に
境界梁３５の材端部が降伏しても変形性能を保持し、エ
ネルギーを吸収することによる。

【００２１】境界梁３５を靱性鋼材による鉄骨造とする
場合、靱性性能に優れた低降伏点鋼とするのが良い。一
般用鋼材の伸び性能は破断時で２０％であるが、靱性鋼
材の伸び性能は破断時で４０％以上である。しかも、靱
性鋼材の降伏点強度は一般用鋼材よりも小さい値を示
す。即ち、靱性鋼材は低い強度で降伏するが、降伏後破
断まで靱性に富んだ性能を発揮する。図示しないが、境
界梁３５にＨ形鋼を使用する場合、フランジとウエブの
いづれか一方が靱性鋼材で他方が一般鋼材であっても良
い。靱性鋼材は上記Ｈ形鋼、鉄骨造に限定されるもので
はなく、他の形状の部材断面、構造種別（ＳＲＣ造、Ｓ
Ｃ造等）であっても良い。床版の鉛直荷重は、枠梁３２
と２個の耐震壁３３Ｌ，３３Ｒを介して両端の柱３１に
伝達される。地震力が加わったときは、別々に挙動しよ
うとする２個の耐震壁３３Ｌ，３３Ｒを境界梁３５が連
結し一体化するので、左右の耐震壁３３Ｌ，３３Ｒが１
つの構造部材として成立する。

【００２２】図示しないが、境界梁３５は、各階毎にで
はなく任意の階に設けることができる。例えば耐震壁構
造体３の最上階（図１では屋根）と最下階（図１では３
階）の２カ所に大きなものを設け、途中階には配置しな
いこともできる。数階毎に１箇所設けるようにしても良
い。耐震壁構造体３の最下部の支点が鉛直方向に移動す
るのを防ぐことのできる鉛直支持部材の機能を有する機
構であれば良い。

【００２３】ラーメン構造体４は、前記耐震壁構造体３
の下階に接続され、傾斜柱４１と支持梁４２を有する。
傾斜柱４１は所定の間隔をおいて２本対向して配設さ
れ、その頭部を耐震壁構造体３の柱３１の脚部に接合し
て連結してある。傾斜柱４１の脚部は耐震壁構造体３と
同一架構面内を外方に向けて末広がりに傾斜し、耐震壁
構造体３のスパン長Ｌ２よりも広い間隔Ｌ１で配設され
た前記基礎２上に固定されている。従って、左右の傾斜
柱４１と、両傾斜柱４１，４１を基端において連結する
前記地中梁２３（基礎梁）と、傾斜柱４１の柱頭部を連
結する上梁４２’（上記耐震壁構造体との境に位置する
梁で本実施例の場合には４階の梁）とは、互いに接合さ
れて略台形状のラーメン骨組を形成する。上梁４２’は
耐震壁構造体３の他の梁材３２よりも耐力のある骨組み
材によって形成される。後述するように地震時の作用力
によって大きな軸力がかかるからである。

【００２４】また、このラーメン構造体４は、２本の傾
斜柱４１の材軸線が八の字状を成し、その延長線の交点
が耐震壁構造体の中途に位置して頂点Ｔを形成する（図
２〜図７参照）。この頂点Ｔを含む耐震壁３３と２本の
傾斜柱４１と前記地中梁２３が描く三角形は仮想のトラ
ス構造となる。このため、本ラーメン構造体４はラーメ
ン骨組の特性にトラス構造を加味した複合構造になって
いる。更に、傾斜柱間には各階の床位置で水平方向に支
持梁４２が架設されている。これらの支持梁４２は傾斜
柱４１と一体的に接合した場合には同様にラーメン骨組
を構成する。各階の床版の鉛直荷重を支えるだけであれ
ば、支持梁４２はその材端を傾斜柱４１にピン接合する
ものであっても良い。また、支持梁は傾斜柱の態様ある
いは高さいかん等によっては必ずしも設ける必要はな
い。図示しないが、支持梁のスパン長が大きくなるとき
は、スパン中間部の任意位置に中間柱を立設することも
ある。

【００２５】ラーメン構造体４は上記のようにしてその
内側に大きな空間Ｓを有する。この空間Ｓは建築計画の
要請にしたがって例えば駐車場、集会室、広場、公園、
遊技場等の幅広い用途に供される。尚、図中符号５は耐
震壁構造体の両側に張り出し形成した手摺付きの片持ち
スラブで図中右側は共用廊下として、また左側はバルコ
ニーとして利用される。

【００２６】地震力が作用したときの図１の構造物の構
造的な特徴を図２から図７を参照しつつ説明する。これ
らの図において、地震力はいずれも簡略化された構造物
モデルの右側から各階に加わる水平力の合力として１０
階床位置に集中荷重として加えている。そして、作用点
Ｐを前記した仮想のトラス構造の頂点Ｔとの関係で３態
様に変化させてある。図２と図３は上記作用点Ｐと頂点
Ｔとを一致させた場合、図４と図５は作用点Ｐを頂点Ｔ
よりも下側に位置させた場合、また図６と図７は作用点
Ｐを頂点Ｔよりも上側に位置させた場合である。関連し
て図８と図９に、耐震壁構造体３の下階（３階相当分）
に耐震壁を持たない直立柱と梁による骨組構造体４を接
合した従来構造物について、地震作用力によって生じる
構造的変化を対比的に示した。なお、図２から図７の構
造物モデルの傾斜柱の傾斜角度は一定である。

【００２７】先ず、従来例（図８，９）を見るに、地震
力によって構造物に水平荷重が加わると、図８の曲げモ
ーメント図（以下、Ｍ図と称する）に見られるように直
立柱には軸力とせん断力が働くと共に曲げモーメントが
生じる。これらの力はそのまま骨組構造体を図９に示す
ように水平方向にずれるように大きく変形させ、耐震壁
構造体３の上部に激しい揺れを生じさせる。耐震壁構造
体３が大きな水平耐力や水平剛性を有するとしてもその
下部にあるラーメン骨組構造体の水平剛性や耐力が低い
ために、この構造物は上記作用力に耐えきれずに崩壊す
る。

【００２８】図２は地震力の作用点がトラス構造の頂点
と一致する場合のＭ図である。この場合、地震力は前記
頂点Ｔに水平力のみとして加わる。従って、傾斜柱には
軸力だけが生じ、曲げモーメントは生じない。同様に上
梁及び基礎梁にも軸力のみの負荷がかかるにすぎない。
特に上梁は耐震壁構造体３の梁材に比べて大きな耐力の
骨組み材を使用してあるためにこの部分での変形や破断
を生じさせない。また、ラーメン構造体４はトラス構造
として機能する。傾斜柱の軸力変形は、ラーメン構造体
に対しては僅かな水平変形を生じさせ、耐震壁構造体３
に対しては支点の回転変形として働く。図３に見られる
ように耐震壁構造体３は作用力の方向に傾くがその量は
ほんの僅かであり、構造物全体は上部において大きな揺
れを生じることはなく安定している。

【００２９】図４は、作用点Ｐが頂点ＴよりもＨ／１４
だけ低い位置（Ｈは建物の高さ）にあるときのＭ図であ
る。地震力は前記頂点に水平力だけでなく反時計方向の
曲げモーメントとして加わる。従って、傾斜柱には軸力
及び曲げモーメントが生じる（各図のラーメン構造体参
照）。こうした作用力に対してラーメン構造体４はラー
メン骨組及びトラス構造の複合構造として機能する。図
５は、図４に対応した構造体の変形状態を示す。傾斜柱
の柱頭部では、図２，３の場合に生じる水平変形に、傾
斜柱の曲げモーメントによって地震力の荷重方向への水
平変形が加算される。作用点が頂点から離れるにしたが
って変形の度合いは大きくなる。しかし、耐震壁構造体
３はラーメン構造体４に対して作用力と逆方向に傾くよ
うに変形し、構造物全体としての揺れは比較的に小さく
抑えられている。

【００３０】図６は、地震力の作用点を前記頂点より高
くした場合であり、作用点Ｐが頂点ＴよりもＨ／１４だ
け高い位置にあるときのＭ図である。地震力は仮想のト
ラス構造の頂点に水平力及び時計方向の曲げモーメント
として加わる。従って、傾斜柱には軸力及び曲げモーメ
ントが生じ、ラーメン構造体４はラーメン骨組及びトラ
ス構造の複合構造として機能する。しかし、上記曲げモ
ーメントは時計方向に回転する力としてラーメン構造体
に働くので、傾斜柱の柱頭部の水平変形は、図１と２に
おける水平変形から曲げモーメントによる水平変形を控
除したものとなる。従って、上記曲げモーメントの値に
よっては、ラーメン構造体は僅かではあるが地震力の逆
方向に押し戻されるように変形し、架構としての水平剛
性は負の値（換言すれば無限大の水平剛性）を示す。し
かし、図７に見られるように上記した図５の場合とは異
なり、ラーメン構造体４の上部に位置する耐震壁構造体
３は上記作用力によって同作用力の方向に振られるの
で、作用点が上記頂点よりも大きく離れる場合には揺れ
が激しくなる。従って、作用点を仮想トラスの頂点より
も高い位置に設定するときには極力、作用点を頂点に近
い位置に選ぶ方が良い。

【００３１】このようにして上記構造物は、耐震壁構造
体３の下部に接合されるラーメン構造体４がラーメン骨
組及びトラス構造の複合構造として機能するために、ラ
ーメン構造体４の水平剛性、水平耐力が柱を単に直立し
た従来のラーメン骨組（図８，９の例参照）に比べて極
めて高いものになり、上階に位置する耐震壁構造体３の
水平剛性に比肩し得る値を示す。この結果、耐震壁構造
体３にラーメン構造体４を接合した構造でありながら、
上下方向の水平剛性、水平耐力上のバランスが良い構造
物となる。

【００３２】ラーメン構造体４は傾斜柱の傾斜角度を調
整することによって仮想トラス構造の形状が変化する。
したがって、傾斜角度の変更によってラーメン構造体４
の水平剛性を自由に調節できる。耐震壁構造体３よりも
大きな水平剛性を持たせることも勿論可能である。ま
た、傾斜柱の傾斜角度調整によるトラス構造の形状変化
は、前記した図２から図７の説明からも明らかなよう
に、構造物全体の耐震性能に大きく影響を与える。すな
わち、ラーメン構造体４がラーメン骨組とトラス構造の
複合構造としての機能を発揮し、その特徴を耐震壁構造
体３との組合せにおいて最大限に活かすためには、仮想
トラスの頂点と地震力作用点とが一致するかあるいは仮
想トラス頂点が地震力作用点よりも上位に位置するよう
ラーメン構造体４の傾斜柱の傾斜角度を設定するのが良
い。傾斜柱の傾斜角度がより鋭角になって仮想トラス頂
点が地震作用点よりも下位にある場合にも、構造力学上
のバランスの良さという点では従来例（図８と９）に勝
るものであるが、耐震性という点では仮想トラス頂点が
地震作用点になるべく近い位置になるように傾斜柱の傾
斜角度を設定するのが望ましい。

【００３３】上記した実施例の構造物は次のような付随
する特徴点を備える。本構造物は傾斜柱４１に生じる地
震時の応力は軸力が支配的となることから、傾斜柱４１
の部材断面を小さくすることが可能となる。傾斜柱４１
を設けることによって構造物の最下階の両端の柱間長さ
を大きくできるので、構造物の塔状比（＝構造物の高さ
_/柱間長さ）を小さくできる。従って、地震時に建物を
転倒させようとする曲げモーメントによって、基礎に生
じる鉛直力（引抜力または圧縮力）が小さくなるので、
基礎及び杭を小さくでき、建物の高層化も可能となる。

【００３４】 図１０は、２階分に相当する耐震壁構造体
を抽出し、簡単なモデルに置換し、図中右向きの地震力
が加わった時の一般的な変形図を示したものである。２
個の耐震壁３３Ｌ，３３Ｒはせん断力を負担して水平変
形及び回転変形する。しかし、開口部３４に面する辺で
は鉛直方向の変形を拘束するのは境界梁３５の戻し効果
しかない。従って、耐震壁構造体３は、境界梁３５に大
きな応力（曲げモーメント及びせん断力）が発生する
が、そのエネルギーを吸収する。境界梁３５の断面の大
きさ、耐力を調整することで、耐震壁３３のせん断耐
力、水平剛性を実質的に調整することができる。即ち、
開口部３４、耐震壁３３、境界梁３５の３つの要素の性
能、形状等を調整することによって、耐震壁構造の構造
的性能が決定される。換言すれば、本耐震壁構造では耐
震壁３３にせん断力を負担させるとして、骨組としての
水平剛性、水平耐力は境界梁３５で調整する。従って、
本構造物では、境界梁３５を設けたことによって、上記
した傾斜柱を有するラーメン構造体と耐震壁構造体との
組合せによる構造的特徴に加えて、強固な耐震壁に靱性
が加味されている。このため、傾斜柱４１によってラー
メン骨組の水平剛性、耐力が高められており、建物全体
としては上下方向に水平剛性、耐力のバランスの良いも
のになっている。

【００３５】耐震壁構造体３とラーメン構造体４から成
る構造物本体１の構造種別はＲＣ造、ＳＲＣ造、ＳＣ
造、鉄骨造が一般的であるが、本発明はこれらの構造種
別に限定されるのではなく、それぞれの機能を発揮でき
るものであれば他のものでも良い。

【００３６】本発明に係る耐震壁構造体とラーメン構造
体の複合構造は、種々の変形例を採ることができる。以
下、更に説明する。 第２実施例 図１１は本発明の実施例２を示す。この実施例では、耐
震壁構造体１０３の下部に傾斜柱１４１を有するラーメ
ン構造体１０４を接合し、更にラーメン構造体１０４の
下部に耐震壁構造体２０３を接合してある。すなわち、
構造物本体１０１は、１スパン、７階建ての規模で、最
上階から順に耐震壁構造体１０３（７階から５階）、ラ
ーメン構造体１０４（４階）、耐震壁構造体２０３（３
階から１階）が配設されている。

【００３７】上部及び下部の耐震壁構造体１０３，２０
３は、共に上記した実施例１と同様に直立する柱間に各
階で耐震壁１３３，２３３を固定してある。上部の耐震
壁構造体１０３の耐震壁には中央に境界梁１３５を持つ
開口部１３４が形成され、下部の耐震壁構造体２０３の
耐震壁２３３にはその一側（図中左側）に境界梁２３５
を持つ開口部２３４が形成されている。上部の耐震壁構
造体１０３と中間のラーメン構造体１０４の関係は上記
した実施例１と同様である。ラーメン構造体１０４の傾
斜柱１４１は実施例１の仮想トラスと地震力作用点との
関係に基づいて傾斜角度が設定されている。ラーメン構
造体１０４と上部耐震壁構造体１０３の境部に位置する
梁材１４２’は、耐震壁構造体１０３の枠梁材１３２よ
りも高耐力の骨組み材を使用してある。

【００３８】下部耐震壁構造体２０３は、ラーメン構造
体１０４の傾斜柱１４１の脚部に直立柱２３１を剛接合
してラーメン構造体１０４と一体化してある。ラーメン
構造体の傾斜柱１４１の柱脚部は柱頭部よりも間隔が広
くなるため、上部耐震壁構造体１０３のスパン長さより
も下部耐震壁構造体２０３のスパン長さの方を長くでき
る。これにより、ラーメン構造体１０４を挟んで上下階
の住戸プランを異なるものに選定でき、更に設計の自由
度が広がる。本実施例の構造体は、上下の耐震壁構造体
１０３，２０３の中間部に耐震壁を持たない階を有する
が、この階が傾斜柱１４１を持つラーメン構造体１０４
によって骨組み形成され、上下部の耐震壁構造体１０
３，２０３と同等の水平剛性、水平耐性、靱性を具える
ため、全体が連層耐震壁構造とした構造物以上の耐震構
造となる。

【００３９】実施例３ 図１２は本発明の実施例３に係る構造物の正面図であ
る。この建物は１４階建てで、最上階から４階までを住
居空間が形成された住居階に、またその下部の３階を非
住居階にしてある。本構造物は３スパンで構成されてい
る。柱位置での通り符号を左側から右側に順に、Ｉ通、
II通、III通、IV通で表示する。即ち、第１スパンはＩ
通〜II通間、第２スパンはII通〜III通間、第３スパン
はIII通〜IV通間を示す。

【００４０】第１スパン及び第３スパンでは、最上階か
ら４階まで耐震壁構造体３０３（３０３Ｒ，３０３Ｌ）
が中廊下３０６を挟んで構築されている。図中左右の耐
震壁構造体３０３Ｒ，３０３Ｌは、耐震壁３３３のそれ
ぞれ外側寄りに開口３３４が形成されている。左右の耐
震壁構造体３０３Ｒ，３０３Ｌは第２スパンの中廊下３
０６によって接続されている。

【００４１】本構造物は、３階から１階までがラーメン
構造体３０４となっている。耐震壁構造体３０３のＩ通
の直立柱とIV通の直立柱の脚部に柱頭部を剛接合された
ラーメン構造体３０４の傾斜柱３４１は、外方に向けて
末広がりに延びて基礎に至っている。両傾斜柱３４１の
柱頭部相互を連結する上梁３４２’（耐震壁構造体３０
３の最下階の梁に相当）は、耐震壁構造体３０３の各階
の枠梁３３２あるいはラーメン構造体３０４の他の支持
梁３４２に比べて大きな耐力を有する骨組み材によって
形成されている。両傾斜柱３４１と上梁３４２’と基礎
梁３２３とは接合され、外形が略台形状を成す。また、
本構造物は、ラーメン構造体内部空間のII通とIII通に
補強柱３０７が立設され、これらの柱頭部をII通もしく
はIII通の耐震壁構造体３０３の直立柱の基部に接合し
てある。

【００４２】本実施例によれば、図１の実施例と同様な
ラーメン構造体３０４と耐震壁構造体３０３の組合せに
よる構造的特徴を有するばかりでなく、中廊下を有する
比較的大きな建築物に耐震性に優れた本発明を適用でき
るものである。また、耐震壁構造体自体も開口に境界梁
を設けてあるので靱性に優れる。なお、本実施例では、
左右の耐震壁構造体３０３Ｒ，３０３Ｌに同一形状、同
一位置の開口部３３４を設けているが、本発明は必ずし
もこれに限定されるものではなく、異なる形状、異なる
位置に開口部を設けることもできる。

【００４３】上記した各実施例以外に本発明は各種の変
形が可能である。耐震壁構造体の耐震壁に形成される開
口部の場合、設置位置は構造物の設計計画に応じて多様
に選択可能である。例えば、図１３に示すように各階に
おいて一方の直立柱に接して１箇所設け（図中符号４３
４参照）、あるいは図１４に示すように各階において両
方の直立柱にそれぞれ接するように２箇所設ける（符号
５３４参照）ようにしても良く、また図１５に見られる
ように途中階まで設けて（符号６３４参照）他の階を無
開口とすることもできる。これらの開口部はいずれも上
記した３つの実施例と同様な構造を有する。

【００４４】ラーメン構造体についていえば、傾斜柱は
前記した略三角形の仮想のトラス構造を形成するもので
あれば種々の断面形状のものを採用し得る。図示しない
が、例えば、柱の見付け幅を柱頭部から１階の柱脚部に
向かうにつれて直線状に狭くした変断面材でも良い。逆
に柱の見付け幅を柱頭部から柱脚部に向かう程直線状に
広くした変断面材でも良い。また、柱の見付け幅は柱頭
部から屋外に面する外形線を傾斜させているが、内部に
面する外形線を鉛直にした変断面材を使用することもで
きる。

【００４５】ラーメン構造体の傾斜柱はその柱頭部を耐
震壁構造体の直立柱の脚部に直接接続する必要はなく、
耐震壁構造体全体の脚部に接合すれば良い。図示しない
が、耐震壁構造体の直立柱をそのまま下方に延長して傾
斜柱の柱脚部と交差する位置に接続させ、傾斜柱の柱頭
部を直立柱の内方で耐震壁構造体の底部（例えば図１の
実施例で最下階である４階の耐震壁の側端位置）に接合
する。このように構成することで、傾斜柱が建物の外壁
面から突出しなくなり建物の外観が良くなる利点があ
る。なお、直立柱は上階の耐震壁構造体の両側の柱から
伝わる長期柱軸力を支持するためのもので、地震力には
余り抵抗しない。地震力は殆ど傾斜柱によって負担され
る。

【００４６】また、ラーメン構造体は耐震壁を持たない
空間を少なくとも１つの階に有することが必要である
（上記した実施例ではいずれも傾斜柱によって囲まれた
階の全てを耐震壁のない階にしてある）。必要によって
は特定の階に耐震壁を組み込むようにしても良い。更
に、ラーメン構造体の傾斜柱の柱脚部の下に地下構造体
を設けることもできる。地下構造体は地下駐車場、機械
室、倉庫等に使用される。地下構造体のスパン長を住戸
階のスパン長より大きくして、駐車場計画を容易にする
ことができる利点がある。

【００４７】上記した実施例はいずれも本発明を集合住
宅のはり間方向の構造物に適用したが、本発明はこれに
限定されるものではなく集合住宅のはり間方向以外の構
造物にも適用可能である。集合住宅の基準階の平面形式
は片廊下方式、中廊下方式に限定されず、中空コアー方
式、雁行方式等でも良い。また建物の用途も集合住宅に
限定されず、事務所、ホテル等の他の用途の建物の構造
物にも幅広く適用できる。更に基礎構造体は杭基礎につ
いて説明したが、本発明は勿論これに限定されるもので
はなく、直接基礎であっても良い。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、耐震
壁構造体の下階に末広がりに延びる傾斜柱を持つラーメ
ン構造体を接続してあり、ラーメン構造体はラーメン骨
組の特性に仮想のトラス構造を加味した複合構造を成
し、極めて高い水平剛性と水平耐力を有するので、耐震
壁を持たない階を耐震壁構造体の下方に配置する構造で
ありながら、水平剛性、水平耐力の点で上下にバランス
のとれた構造体を提供できる。また、耐震壁構造体は任
意の階の耐震壁に境界梁を備える開口部を有しているの
で、開口部の形状、位置、あるいは境界梁の部材性能を
変えることによって耐震壁構造体の構造的性能を適正に
調整できる。しかも、高い水平剛性と耐力を有する耐震
壁構造体に対して開口部及び境界梁を設けることによっ
て、地震応答値を低減し、変形性能に優れた構造靱性を
付与できるので、全体として水平剛性、水平耐力、及び
靱性に優れた構造体を提供できる。

【００４９】また、本発明によれば、地震時に傾斜柱に
作用する応力は軸力が支配的で曲げモーメントやせん断
力が少なくなるので、地震時にはこの部分での揺れが少
なく、上階の耐震壁構造体の揺れも抑えることができ、
耐震壁構造体とラーメン構造体とが構造上有機的に結合
することによって柱を健全な状態に確保し、建物の耐震
性を向上させることができる。

【００５０】また、ラーメン構造体は、その内部空間を
駐車場、集会室、広場、遊戯場、あるいはピロティ、吹
き抜きといった住宅とは異なる様々な用途空間として利
用できるので、設計の自由度あるいは融通性に富む構造
体を構築できる。

【００５１】更に、ラーメン構造体は、傾斜柱の材軸の
傾斜角度を変えることによって仮想のトラス構造の形を
変更できるので、水平剛性の調節を自由に行うことがで
きる。構造物の最下階の両端の柱間長さを大きくするこ
とで、構造物の塔状比（＝構造物の高さ_/柱間長さ）を
小さくすることができ、これにより地震時の転倒モーメ
ントによる基礎に生じる鉛直力（引抜力または圧縮力）
が小さくなるので、基礎及び杭を小さくすることがで
き、建物の高層化も可能となる。これらはいずれも傾斜
柱の断面性能を大きくすることなく傾斜させることによ
ってもたらされる効果であり、コストも比較的に低く抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るはり間方向構造物の正
面図。

【図２】図１の構造物の地震時における挙動を示す説明
図で、仮想トラス構造の頂点と地震作用点とが一致して
いる場合のＭ図。

【図３】図２の場合の構造物の変形状態を示す図。

【図４】図１の構造物の地震時における挙動を示す説明
図で、仮想トラス構造の頂点が地震作用点よりもＨ／１
４だけ上方に位置している場合のＭ図。

【図５】図４の場合の構造物の変形状態を示す図。

【図６】図１の構造物の地震時における挙動を示す説明
図で、仮想トラス構造の頂点が地震作用点よりもＨ／１
４だけ下方に位置している場合のＭ図。

【図７】図６の場合の構造物の変形状態を示す図。

【図８】図１６（従来例）の構造物に地震作用力が負荷
されたときのＭ図。

【図９】図８の場合の構造物の変形状態を示す図。

【図１０】図１の構造物の２階分の耐震壁構造体におけ
る地震時の挙動を示す説明図。

【図１１】本発明の実施例２に係るはり間方向構造物の
正面図。

【図１２】本発明の実施例３に係るはり間方向構造物の
正面図。

【図１３】耐震壁に形成される開口部の位置の変形例を
示すはり間方向構造物の正面図。

【図１４】耐震壁に形成される開口部の位置の別の変形
例を示すはり間方向構造物の正面図。

【図１５】耐震壁に形成される開口部の位置の更に別の
変形例を示すはり間方向構造物の正面図。

【図１６】従来例における基準階の平面図。

【図１７】従来例のはり間方向構造物の正面図。

【図中符号の説明】

１・・・・・・・・・・・・・・構造物本体 ２・・・・・・・・・・・・・・基礎構造物 ３，１０３，２０３，３０３・・耐震壁構造体 ４、１０４，３０４・・・・・・ラーメン構造体 ３１，２３１・・・・・・・・・直立柱 ３２，３３２・・・・・・・・・枠梁 ３３，１３３，３３３・・・・・耐震壁 ３４，３３４、４３４，５３４，６３４・・・・開口部 ４１，１４１，３４１・・・・・傾斜柱 ３５，１３５，３３５・・・・・境界梁

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数階を有する耐震壁構造体の下部に、耐
   震壁を持たない階を少なくとも一部に有するラーメン構
   造体を接合して成り、 上記耐震壁構造体は、各階の対向する直立柱と上下階の
   枠梁とから成る骨組と耐震壁とを一体化させてあり、ま
   た少なくとも一部の階の耐震壁に開口部が形成され、こ
   の開口部のうちの任意の階の開口部の上辺に境界梁が設
   けられ、 一方、上記ラーメン構造体は、耐震壁構造体と同一架構
   面内で間隔を置き外方に向けて末広がりに傾斜した一対
   の傾斜柱を有し、これらの傾斜柱の柱頭部が上記耐震壁
   構造体の脚部に連結され、また、上記耐震壁を持たない
   階の上梁が上記耐震壁構造体の枠梁よりも耐力の大きな
   骨組み材によって形成されている、 ことを特徴とする耐震建築構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の耐震建築構造において、 前記ラーメン構造体の下部に耐震壁構造体を更に接合す
   ることにより、上下の耐震壁構造体の間に上記ラーメン
   構造体が配設されている、 ことを特徴とする耐震建築構造。
3. 【請求項３】複数階を有する耐震壁構造体の下部に、耐
   震壁を持たない階を少なくとも一部に有するラーメン構
   造体を接合して成り、 上記耐震壁構造体は、同一階に中廊下を挟んで第一及び
   第二の耐震壁構造体がはり間方向に並設されており、 これらの第一及び第二の耐震壁構造体は、それぞれ各階
   の中廊下側の直立内方柱及びこれと対向する直立外方柱
   と上下階の枠梁とから成る骨組に耐震壁を一体化させて
   あり、また少なくとも一部の階の耐震壁に開口部が形成
   され、この開口部のうちの任意の階の開口部の上辺に境
   界梁が設けられ、 一方、上記ラーメン構造体は、耐震壁構造体と同一架構
   面内で間隔を置き外方に向けて末広がりに傾斜した一対
   の傾斜柱を有し、これらの傾斜柱の柱頭部が上記耐震壁
   構造体の脚部に連結され、また、上記耐震壁を持たない
   階の上梁が上記耐震壁構造体の枠梁よりも耐力の大きな
   骨組み材によって形成されており、 上記第一及び第二の耐震壁構造体の各内方柱の脚部近傍
   が上記一対の傾斜柱間に立設した直立補強柱によって支
   持されている、 ことを特徴とする耐震建築構造。
4. 【請求項４】前記耐震壁の中央部に開口部が一つ形成さ
   れている、 請求項１から請求項３のいずれかに記載の耐震建築構
   造。
5. 【請求項５】前記開口部の境界梁が靱性に富む低降伏点
   鋼によって形成されている、 請求項１から請求項３のいずれかに記載の耐震建築構
   造。
6. 【請求項６】前記ラーメン構造体は、その全体が耐震壁
   を持たない階として骨組み形成され、 前記耐震壁構造体との境に耐震壁構造体の梁よりも耐力
   の大きな軸材から成る上梁が架設され、この上梁と基礎
   梁等の下梁と一対の前記した傾斜柱とによって略台形状
   の骨組が形成される、 請求項１から請求項３のいずれかに記載の耐震建築構
   造。
7. 【請求項７】前記ラーメン構造体の両傾斜柱の傾斜角度
   を、両傾斜柱の軸線を延長した交点が地震による建物へ
   の水平荷重の合力の作用点とその高さ位置においてほぼ
   等しいかこれよりも上方に位置するように設定した、 請求項１から請求項３のいずれかに記載の耐震建築構
   造。
8. 【請求項８】前記ラーメン構造体の両傾斜柱の傾斜角度
   を、両傾斜柱の軸線を延長した交点が地震による建物へ
   の水平荷重の合力の作用点よりも下方位置で当該作用点
   に近接するように設定した、 請求項１から請求項３のいずれかに記載の耐震建築構
   造。
9. 【請求項９】前記枠梁の梁幅は、枠梁と接続している耐
   震壁の壁厚と等しい、 ことを特徴とする請求項１から請求項３のいづれかに記
   載の耐震建築構造。