JP5827805B2

JP5827805B2 - 構造物

Info

Publication number: JP5827805B2
Application number: JP2011002277A
Authority: JP
Inventors: 関　光雄; 光雄関; 勝人大畑; 恵美牟田
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: JP2012144863A

Description

本発明は、柱梁架構を有する構造物に関する。

特許文献１には、平面視にて桁行方向に立設され対向し合う柱梁架構と、住戸同士の戸境に沿ってこの柱梁架構の間に立設された複数の間柱とを有する集合住宅が開示されている。間柱と柱梁架構の柱、及び間柱同士は、小梁によって連結されている。

特許文献１の集合住宅のような、外周に柱梁架構が立設されている構造物においては、間柱と柱梁架構の柱とを梁によって連結しているので、桁行方向に対する間柱と柱梁架構の柱との位置を合わせなければならない。すなわち、間柱の位置は柱梁架構の柱の位置に拘束されてしまい、または、柱梁架構の柱の位置は間柱の位置に拘束されてしまうので、自由な構造設計を妨げる１つの要因となる。

特開２００６−３７６４９号公報

本発明は係る事実を考慮し、構造設計の自由度を高めることが可能な、柱梁架構を有する構造物を提供することを課題とする。

第１態様の発明は、対向して配置され、対向する両端部同士は梁によって連結されていない第１柱梁架構と、前記第１柱梁架構の間に複数配置され、それぞれの構面の延長面が前記第１柱梁架構の構面と交差するように配置された第２柱梁架構と、前記第１柱梁架構に設けられ、形鋼と該形鋼のウェブを覆うコンクリートとを有する梁と、を備え、前記第１柱梁架構の構面と、前記第２柱梁架構の構面の延長面とが交差する位置において柱が配置されない箇所を有し、前記第２柱梁架構の面外方向の力が前記第１柱梁架構の面内方向へ伝達されるように前記第１柱梁架構と前記第２柱梁架構とをコンクリート製の床版で連結し、前記床版は、前記形鋼のウェブを覆うコンクリートと一体に形成され、最も外側に配置された前記第２柱梁架構が外周に沿って配置される構造物である。

第１態様の発明では、第１柱梁架構に設けられた梁のウェブを覆うコンクリートと床版とが連結されているので、第２柱梁架構の面外方向の力を床版から直接的に第１柱梁架構へ伝達することができる。これにより、第１柱梁架構の面内方向に対する第１柱梁架構の柱位置と第２柱梁架構の柱位置とを全て合わせる必要がなくなる。よって、構造設計の自由度を高めることができる。

また、床版を構成するコンクリートが、形鋼のウェブを覆うコンクリートと一体に形成されているので、一度のコンクリート打設により、床版と、梁とを効率よく施工することができる。

第２態様の発明は、第１態様の発明において、前記床版は、前記形鋼のウェブを覆うコンクリートと前記梁の下部で一体となっている。

第２態様の発明では、梁の下部に床版を設けることにより、床版をバルコニーとした場合に、梁をバルコニーの外壁として用いることができる。

第３態様の発明は、第１又は第２態様の発明において、前記形鋼は、Ｈ形鋼であり、前記形鋼のウェブを覆うコンクリートは、前記Ｈ形鋼の下部フランジ上面から上部フランジ下面に渡って設けられている。

第３態様の発明では、形鋼のウェブを覆うコンクリートによって、鉄骨の梁に比べて梁の剛性及び耐火性能を向上させることができる。

本発明は上記構成としたので、構造設計の自由度を高めることが可能な、柱梁架構を有する構造物を提供することができる。

本発明の実施形態に係る構造物を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る構造物を示す平面図及び正面図である。本発明の実施形態に係る床版を示す側断面図である。本発明の実施形態に係る構造物の変形例を示す平面図である。本発明の実施形態に係る複合柱を示す正面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、本実施形態では、集合住宅の建物を構成する躯体構造に本発明の構造物を適用した例を示すが、本発明の構造物は、病院や老人保健施設等のさまざまな用途の建物を構成する躯体構造に適用できる。

まず、本発明の実施形態である構造物について説明する。

図１の斜視図、図２（ａ）の平面図、及び図２（ｂ）の正面図に示すように、集合住宅の建物を構成する躯体構造としての構造物１０が、地盤１２上に設けられた鉄筋コンクリート製の基礎１４上に建てられている。

構造物１０は、基礎１４上に立設され対向して配置された一対の第１柱梁架構としての外架構１６と、基礎１４上に立設され外架構１６に隣接して一対の外架構１６の間に複数配置された第２柱梁架構としての内架構１８とを備えている。隣り合う内架構１８同士は、対向して配置されている。また、内架構１８は、平面視にて構面の延長面が外架構１６の構面と略直交するように配置されている。

外架構１６は、略鉛直に配置されたＨ形鋼からなる柱２０と、略水平に配置された梁２２とが格子状に組まれた柱梁架構であり、柱２０と梁２２とは、突き合わせ溶接によって接合されている。

図３（ａ）の側断面図に示すように、梁２２は、Ｈ形鋼５０と、Ｈ形鋼５０のウェブ５２を覆うコンクリートＶとを有している。ウェブ５２を覆うコンクリートＶは、Ｈ形鋼５０の下部フランジ５４の上面から上部フランジ５６の下面に渡ってウェブ５２の左右両側に設けられている。また、ウェブ５２には、スタッド（不図示）が設けられており、これによって、硬化したコンクリートＶとウェブ５２との一体化が高められている。

内架構１８は、略鉛直に配置されたＨ形鋼からなる柱２４と、略水平に配置されたＨ形鋼からなる梁２６とが格子状に組まれた柱梁架構であり、柱２４と梁２６とは、突き合わせ溶接によって接合されている。

隣り合い対向する内架構１８の柱２４同士は、繋ぎ梁２８によってつながれている。柱２４と繋ぎ梁２８とは、突き合わせ溶接によって接合されている。図３（ａ）に示すように、繋ぎ梁２８は、Ｈ形鋼５８と、Ｈ形鋼５８のウェブ６０を覆うコンクリートＶとを有している。ウェブ６０を覆うコンクリートＶは、Ｈ形鋼５８の下部フランジ６２の上面から上部フランジ６４の下面に渡ってウェブ６０の左右両側に設けられている。また、ウェブ６０には、スタッド（不図示）が設けられており、これによって、硬化したコンクリートＶとウェブ６０との一体化が高められている。

また、隣り合い対向する内架構１８の梁２６には、居住部３０を上方に形成する床スラブ３２が架設されている。床スラブ３２は、隣り合い対向する内架構１８の梁２６に架設され敷き並べられた複数のハーフプレキャスト床板上にコンクリート打設することによって形成され、梁２６及び繋ぎ梁２８に支持されている。なお、床スラブ３２は、他の方法によって形成してもよい。

図３（ａ）に示すように、建物のバルコニーを構成する鉄筋コンクリート製の床版３４が、外架構１６の梁２２と、内架構１８の柱２４同士をつなぐ繋ぎ梁２８とに架設されている。床スラブ３２を構成するコンクリートＶと、ウェブ６０の右側を覆うコンクリートＶとは、一体に形成され、床版３４を構成するコンクリートＶと、ウェブ６０の左側を覆うコンクリートＶとは、一体に形成されている。これにより、床版３４と、床スラブ３２とは、一体になっている。

また、床版３４を構成するコンクリートＶは、梁２２のウェブ５２を覆うコンクリートＶと一体に形成されている。ここで、「床版３４を構成するコンクリートＶが、梁２２のウェブ５２を覆うコンクリートＶと一体に形成されている」とは、床版３４を形成するコンクリートＶと、ウェブ５２を覆うコンクリートＶとを連続して打設し硬化させた状態を意味する。すなわち、床版３４を構成するコンクリートＶと、ウェブ５２を覆うコンクリートＶとを別々に打設し硬化させて形成した後に、これらを接合して一体化させたものとは、その構成が異なる。

床版３４は、Ｈ形鋼５０のウェブ５２を覆うコンクリートＶと梁２２（Ｈ形鋼５０）の下部で一体となっている。すなわち、梁２２は、所謂、逆梁になっている。

このような構成により、内架構１８の外柱２４（内架構１８を構成する複数の柱２４の内、外側に配置されている柱２４）、床スラブ３２、及び繋ぎ梁２８を、床版３４だけで、外架構１６の柱２０及び梁２２と連結している。すなわち、内架構１８に生じる内架構１８の面外方向の力が、外架構１６に対して外架構１６の面内方向へ伝達されるように、外架構１６と内架構１８とを床版３４だけで連結している。

次に、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

例えば、外架構１６と内架構１８とを梁部材によってつなぐ構造物の場合、外架構１６の面内方向（以下、「Ｘ方向」とする）に対する外架構１６の柱２０の位置と、内架構１８の柱２４の位置とを合わさなければならない。これに対して、本実施形態の構造物１０では、図２（ａ）に示すように、外架構１６に設けられた梁２２のウェブ５２を覆うコンクリートＶと床版３４とが連結されているので、内架構１８に生じる内架構１８の面外方向（Ｘ方向）の力を床版３４から直接的に外架構１６へ伝達することができる。これにより、Ｘ方向に対する外架構１６の柱２０の位置と、内架構１８の柱２４の位置とを全て合わせる必要がなくなる。

よって、Ｘ方向に対する外架構１６の柱２０の位置に拘束されることなく、内架構１８の柱２４の位置を設定することができ、隣り合い対向する内架構１８の間に構築される居住部３０の住戸間取りを自由に設定することができる。また、Ｘ方向に対する内架構１８の柱２４の位置に拘束されることなく、外架構１６の柱２０の位置を設定することができ、外架構１６の柱２０を構造上や景観上において適した配置に設定できる。すなわち、構造設計の自由度を高めることができる。

また、内架構１８の間柱２４（内架構１８を構成する複数の柱２４の内、内側に配置されている柱２４）は、内架構１８の面内方向（以下、「Ｙ方向」とする）の一方向の地震力に対して抵抗できるように配置すればよいので、間柱２４の配置自由度が高くなる。例えば、多くの間柱２４で内架構１８の梁２６をロングスパンにならないように支持すれば、梁２６の剛性が大きくなるので、この梁２６に支持された床スラブ３２の振動を低減することができる。

また、外架構１６と内架構１８とは、それぞれ一方向（外架構１６はＸ方向、内架構１８はＹ方向）の地震力に対して抵抗させればよいので、外架構１６や内架構１８の柱２０、２４に作用する曲げ荷重に対して効果的な構造断面配置（対象とする地震力の方向を長辺とする長方形状の構造断面配置）にできる。

また、内架構１８に生じるＸ方向の力は、外架構１６が主に負担するので、隣り合い対向する内架構１８同士をつなぐ繋ぎ梁２８の梁成を小さくすることができる、又は無くすことができる。これにより、隣り合い対向する内架構１８の間に構築される居住部３０の住戸における、外架構１６側へ向く面のハイサッシ化を図ることができる。

また、床版３４を構成するコンクリートＶが、梁２２のウェブ５２を覆うコンクリートＶと一体に形成されているので、一度のコンクリート打設により、床版３４と、梁２２とを効率よく施工することができる。また、床版３４及び梁２２の施工を行うことにより、床版３４と梁２２とを接合することができる。また、床版３４と梁２２との一体化を高めることができる。

また、梁２２のウェブ５２を覆うコンクリートＶによって、鉄骨の梁に比べて梁２２の剛性及び耐火性能を向上させることができる。また、梁横座屈に対する座屈耐力を大きくすることができる。

また、梁２２の下部に床版３４を設けて梁２２を逆梁にすることにより、床版３４をバルコニーとした場合に、梁２２をバルコニーの外壁として用いることができる。なお、床版３４をバルコニーとする場合、図３（ｂ）の側断面図に示すように、梁２２は、梁成を低くして上面に手摺り６６を立設するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本発明の実施形態で説明したように、外架構１６と内架構１８とは、内架構１８に生じる内架構１８の面外方向（Ｘ方向）の力が、外架構１６に対して外架構１６の面内方向（Ｘ方向）へ伝達されるように床版３４だけで連結されていればよい。すなわち、内架構１８の外柱２４（内架構１８を構成する複数の柱２４の内、外側に配置されている柱２４）、繋ぎ梁２８、及び床スラブ３２の少なくとも１つと、外架構１６の柱２０及び梁２２の少なくとも１つとをつなぐ全てが床版３４だけで連結されていればよい。例えば、内架構１８と床版３４とが直接接合されておらず、繋ぎ梁２８や床スラブ３２を介して内架構１８と床版３４とがつながっている構成も、「外架構１６と内架構１８とを床版３４だけで連結している」ことに含まれる。

また、複数の内架構１８の内の一部又は全部の内架構１８は、外架構１６と梁部材でつながれていてもよい。すなわち、外架構１６と内架構１８とは、必ずしも、内架構１８に生じる内架構１８の面外方向（Ｘ方向）の力が、外架構１６に対して外架構１６の面内方向（Ｘ方向）へ伝達されるように床版３４だけで連結されていなくてもよい。必要に応じて梁部材を設けて外架構１６と内架構１８とを連結し、居住部３０のレイアウトや外架構１６の構造の都合等で、Ｘ方向に対する外架構１６と内架構１８との柱位置を合わせられない箇所において梁部材を設けないようにしてもよい。このようにすれば、梁部材を設けた付近の床版３４の剛性を小さくすることができる。

また、最初に複数の内架構１８を立設した後に外架構１６を立設する場合に、外架構１６の建て方精度を確保するためにアングル材等の仮設の部材によって内架構１８の外柱２４を外架構１６につないでいる状態は、「外架構１６と内架構１８とを床版３４だけで連結している」ことに含まれる。

また、本発明の実施形態では、隣り合い対向する内架構１８の柱２４同士が、繋ぎ梁２８によってつながれている例を示したが、内架構１８に生じるＸ方向の力を、外架構１６だけで十分に負担できる場合には、繋ぎ梁２８はなくてもよい。

また、本発明の実施形態で示した外架構１６と内架構１８とは、内架構１８が外架構１６に隣接配置され、内架構１８の構面の延長面が外架構１６の構面と交差するように配置されていればよい。例えば、図４（ａ）〜（ｄ）の平面図に示すような外架構１６と内架構１８との平面配置であってもよいし、図４（ａ）〜（ｄ）に示すような外架構１６と内架構１８との平面配置を自由に組み合わせてもよい。

また、本発明の実施形態では、外架構１６の柱２０及び内架構１８の構造形式を鉄骨造とした例を示したが、外架構１６の柱２０及び内架構１８は、さまざまな構造形式とすることができる。例えば、外架構１６の柱２０及び内架構１８を、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、木造としてもよい。また、外架構１６の柱２０及び内架構１８の柱２４、梁２６を、形鋼と、形鋼のウェブと一体の鉄筋コンクリートとを有する部材（以下、「コンクリート・形鋼一体型柱部材」、「コンクリート・形鋼一体型梁部材」とする。）としてもよい。

内架構１８を鉄骨造として、外架構１６の柱２０を、コンクリート・形鋼一体型柱部材とするのがより好ましい。このようにすれば、鉄骨柱に比べて、柱の剛性及び耐火性能を向上させることができる。また、柱座屈に対する座屈耐力を大きくすることができる。

また、外架構１６の柱２０及び内架構１８を鉄骨造とするのが好ましい。このようにすれば、外架構１６の柱２０及び内架構１８を軽量にすることができ、外架構１６の柱２０及び内架構１８に作用する地震力を小さくすることができるので、外架構１６及び内架構１８の柱２０、２４や梁２２、２６の構造断面を小さくすることができる。これにより、居住部３０のスペースを広くすることができる。

また、本発明の実施形態では、外架構１６及び内架構１８の柱２０、２４と、梁２２、２６や繋ぎ梁２８とが、突き合わせ溶接によって接合されている例を示したが、必要とする接合強度が得られれば他の方法（例えば、ＰＣ鋼棒を用いた圧着接合、ボルト接合）を用いて柱２０、２４と、梁２２、２６や繋ぎ梁２８とを接合してもよい。ＰＣ鋼棒を用いた圧着接合やボルト接合を用いた場合には、溶接やコンクリート打設等の煩雑な作業を行なわずに、効率よく柱２０、２４と、梁２２、２６や繋ぎ梁２８との接合を行なうことができる。また、溶接工等のような熟練工によらずに柱梁接合作業を行うことができる。

また、本発明の実施形態では、床版３４によりバルコニーを構成する例を示したが、床版３４により建物の廊下を構成するようにしてもよい。床版３４によりバルコニーや廊下を構成することによって、外架構１６と内架構１８との接続構造体としてバルコニーや廊下を兼用することができる。

また、本発明の実施形態で示した複数の内架構１８の内、平面視にて構造物１０の外周に沿って配置された内架構１８（例えば、図２（ａ）においては、一番右に配置された内架構１８と、一番左に配置された内架構１８）の外柱２４と、外架構１６とを梁部材によってつなげてもよい。これにより、構造物１０全体としての一体化を高めることができ、この梁部材を外壁の下地として利用することができる。

また、本発明の実施形態で示した外架構１６の柱２０を、間隔をおいて複数の形鋼を立設させた複合柱にしてもよい。例えば、図５の正面図に示すような、立設された複数のＨ形鋼３８同士を形鋼４０でつないだラダー状の複合柱２０としてもよい。これにより、強軸方向（Ｘ方向）の曲げ耐力及び曲げ剛性を大きくすることができる。

また、本発明の実施形態で示した内架構１８の構面に耐震部材を設けてもよい。これにより、Ｙ方向の地震力に対する内架構１８の抵抗力を高めることができる。耐震部材としては、鋼製ブレース、鋼板耐震壁、波形鋼板耐震壁、鋼製制振ブレース、鉄骨枠付きコンクリート耐震壁、ダンパー、コンクリート耐震壁等が挙げられる。鋼製ブレース、鋼板耐震壁、波形鋼板耐震壁、鋼製制振ブレースを用いれば、内架構１８を軽量にすることができるので好ましい。また、構造物１０の改修時に居住部３０のレイアウト変更ができるように、内架構１８の構面に乾式壁を設置してもよい。

また、本発明の実施形態では、床版３４を、Ｈ形鋼５０のウェブ５２を覆うコンクリートＶと梁２２（Ｈ形鋼５０）の下部で一体とした例を示したが、床版３４は、梁２２（Ｈ形鋼５０）のどの高さに設けてもよい。また、床スラブ３２を構成するコンクリートＶと、ウェブ６０の右側を覆うコンクリートＶ、及び床版３４を構成するコンクリートＶと、ウェブ６０の左側を覆うコンクリートＶとを一体に形成して、床スラブ３２と、床版３４とを一体にした例を示したが、図３（ｂ）に示すように、Ｈ形鋼５８からなる繋ぎ梁２８の上面に、一体となった床スラブ３２及び床版３４を支持するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０構造物
１６外架構（第１柱梁架構）
１８内架構（第２柱梁架構）
２２梁
３４床版
５０Ｈ形鋼（形鋼）
５２ウェブ
５４下部フランジ
５６上部フランジ
Ｖコンクリート

Claims

対向して配置され、対向する両端部同士は梁によって連結されていない第１柱梁架構と、
前記第１柱梁架構の間に複数配置され、それぞれの構面の延長面が前記第１柱梁架構の構面と交差するように配置された第２柱梁架構と、
前記第１柱梁架構に設けられ、形鋼と該形鋼のウェブを覆うコンクリートとを有する梁と、を備え、
前記第１柱梁架構の構面と、前記第２柱梁架構の構面の延長面とが交差する位置において柱が配置されない箇所を有し、
前記第２柱梁架構の面外方向の力が前記第１柱梁架構の面内方向へ伝達されるように前記第１柱梁架構と前記第２柱梁架構とをコンクリート製の床版で連結し、
前記床版は、前記形鋼のウェブを覆うコンクリートと一体に形成され、最も外側に配置された前記第２柱梁架構が外周に沿って配置される構造物。
前記床版は、前記形鋼のウェブを覆うコンクリートと前記梁の下部で一体となっている請求項１に記載の構造物。
前記形鋼は、Ｈ形鋼であり、前記形鋼のウェブを覆うコンクリートは、前記Ｈ形鋼の下部フランジ上面から上部フランジ下面に渡って設けられている請求項１又は２に記載の構造物。