JP6016973B2

JP6016973B2 - 架構構造

Info

Publication number: JP6016973B2
Application number: JP2015088850A
Authority: JP
Inventors: 川泰弘西; 上慶一郎井
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2031-03-23
Also published as: JP2015132166A

Description

本発明は、架構構造に関する。詳しくは、例えばオフィスやマンションなどの高層建物の架構構造に関する。

従来より、オフィスやマンションなどの高層建物において、中間階で室の用途に応じてスパンを変更したり、最下階をロビーやホール等の大空間にするために無柱空間を設けたりする場合がある。
この場合、上階の柱の直下に下階の柱を設けることができず、この上階の柱は梁の中間部に立設される中間柱となる。

この中間柱にかかる軸力を下階の柱に合理的に伝達するために、梁せいを大きくしたり、梁をトラス構造やアーチ構造としたりすることが提案されている。あるいは、建物の構造として、フィーレンディール構造や緊張材を用いた吊構造などの特殊な構造を採用することが提案されている（特許文献１参照）。

特開平１１−３０３２０９号公報

しかしながら、以上の提案では、中間柱の支持構造が複雑になるため、戸境壁や間仕切壁が多く設けられるマンション等の集合住宅では、壁と梁との接合部分の施工に多くの手間がかかってしまい、施工コストが上昇する、という問題がある。
また、梁をトラス構造やアーチ構造にすると、梁せいに相当する上弦材と下弦材との間隔やライズを大きくする必要があり、その階の空間の利用効率が低下する。
また、フィーレンディール構造や吊構造を採用した場合には、建物の構造とともに施工が複雑化するため工期が長期化し、コストがさらに上昇する。

本発明は、空間の利用効率が低下するのを防止しつつ、中間柱にかかる大きな軸力を簡易な構造で下階の柱に伝達できる架構構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の架構構造は、柱および梁を備える構造物の架構構造であって、ｎ（ｎは自然数）階の一対の柱（例えば、後述の柱１３、１４）と、当該一対の柱間に架設された（ｎ＋１）階床の梁（例えば、後述の７階床梁３３）と、当該梁の中間部の上に立設される（ｎ＋１）階の中間柱（例えば、後述の中間柱１５）と、前記梁の下面に接しかつ前記一対の柱間に亘って設けられた壁（例えば、後述の壁５１）と、を備え、当該壁は、前記中間柱にかかる鉛直荷重を前記一対の柱に伝達することを特徴とする。
また、中間柱は、ｎ階床の梁の中間部の上に立設し、ｎ階床から上階側に延びて設けられてもよい。

この発明によれば、壁が梁とともに中間柱の軸力を鉛直せん断力として負担するため、中間柱にかかる軸力は、（ｎ＋１）階床の梁および壁を介して、ｎ階の一対の柱に伝達され、さらに下層階の柱を経て、基礎から地盤に伝達される。言い換えると、壁がその上下の梁と一体になって一層分のせいを有するメガ梁を構成し、一対の柱間に作用する上層階の鉛直荷重を壁のせん断抵抗によって負担する。よって、長期荷重はもちろんのこと、地震時に中間柱の軸力が増加しても、この増加した軸力を一対の柱に壁の鉛直せん断力として伝達し、さらに下層階の柱へ伝達することができる。
一般的に、壁は地震時の水平せん断力を伝達する構造体として設計され、設計せん断力に対して壁厚、コンクリート強度、壁筋量を定める。ここでは、中間柱の直下の階に壁を設けることで、この壁が上下階の梁と協働して１層分の高さを有するメガ梁の役割を果たし、中間柱の軸力が壁のせん断抵抗によって両側の一対の柱に伝達される。

よって、従来のように中間柱の軸力を下層階に伝達するための支持構造が複雑にならないので、マンション等の集合住宅の場合でも、戸境壁や中間柱と梁との接合部分が通常の鉄筋コンクリート造や鉄骨造の架構と同様の納まりとなるので、簡易な構造である。
また、梁せい自体を従来のように大きくする必要がないので、梁をトラス構造やアーチ構造にした場合に比べて、空間の利用効率が低下するのを防止できる。
また、建物の構造としてフィーレンディール構造や吊構造などの特殊な構造を採用した場合に比べて施工が容易になるので、コストがさらに上昇するのを抑制できる。

本発明では、前記中間柱は、ｎ階床の梁（例えば、後述の６階床梁２３）まで延びることが好ましい。

この発明によれば、中間柱をｎ階床の梁まで延ばすことで、中間柱が壁の内部に定着されて力の伝達領域が拡がるとともに、壁自体の剛性も高められて、中間柱の軸力をより円滑に一対の柱に伝達できる。

本発明の架構構造は、柱および梁を備える構造物の架構構造であって、少なくともｍ（ｍは自然数）階床から（ｍ＋２）階床まで延びる第１の柱（例えば、後述の柱１３）と、少なくともｍ階床から（ｍ＋１）階床まで延びる第２の柱（例えば、後述の柱１４）と、当該柱間に架設された（ｍ＋１）階床の梁（例えば、後述の７階床梁３３）と、当該梁の中間部の上に立設される（ｍ＋１）階の中間柱（例えば、後述の中間柱１５）と、当該中間柱と前記第１の柱の（ｍ＋１）階の部分との間に亘って設けられた第１の壁（例えば、後述の壁５２）と、を備え、当該第１の壁は、前記中間柱にかかる鉛直荷重を前記柱に伝達することが好ましい。
また、本発明の別の架構構造では、下層階から上層階の異なる階まで第１の柱と外周柱の第２の柱とが設けられ、前記第２の柱は前記第１の柱より低い階まで立設され、中間柱の最下階と第１の柱の最上階が同一階であることが好ましい。

この発明によれば、（ｍ＋１）階の中間柱にかかる軸力は、第１の壁を介して同じ階の隣の第１の柱に鉛直せん断力として伝達される。よって、長期荷重はもちろんのこと、地震時に中間柱の軸力が増加した場合でも、軸力を壁の鉛直せん断力として隣の第１の柱に伝達し、さらに下層階の柱へ伝達することができる。
一般的に、壁は、地震時の水平力を伝達する構造体として設計されるが、中間柱と隣の第１の柱とを鉄筋コンクリートや鋼板の壁で接合することで、壁のせん断抵抗を利用して、同じ階の第１の柱に中間柱の軸力を鉛直せん断力として伝達する。

よって、上述の請求項１と同様の効果を奏するとともに、中間柱の直下に位置する梁が負担する軸力を軽減できる。

本発明では、前記第１の柱を挟んで前記中間柱の反対側に設けられた第３の柱（例えば、後述の柱１２）と、当該第３の柱と前記中間柱との間に架設されて前記柱の柱頭部が接合される（ｍ＋２）階の梁（例えば、後述の８階床梁４２）と、前記第３の柱と前記第１の柱との間に亘って設けられた第２の壁（例えば、後述の壁５３）と、を備え、当該第２の壁は、前記第１の壁とともに前記中間柱にかかる鉛直荷重を前記第３の柱に伝達することが好ましい。

この発明によれば、中間柱にかかる軸力は、第２の壁を介して同じ階の第３の柱にも鉛直せん断力として伝達される。よって、長期荷重はもちろんのこと、地震時に中間柱の軸力が増加した場合でも、壁の鉛直せん断抵抗を利用して、中間柱の軸力を第１の柱と第３の柱に合理的に伝達することができる。
また、中間柱にかかる鉛直荷重を柱に伝達させると、この柱に曲げモーメントが発生するが、第３の柱を第２の壁で柱に接合することで、この柱に作用する曲げモーメントを打ち消すことができる。

本発明によれば、従来のように中間柱の軸力を下層階に伝達するための支持構造が複雑にならず、戸境壁や中間柱と梁との接合部分が通常の鉄筋コンクリート造や鉄骨造の架構と同様の納まりとなる。また、梁せい自体を従来のように大きくする必要がないので、梁をトラス構造やアーチ構造にした場合に比べて、空間の利用効率が低下するのを防止できる。また、建物の構造としてフィーレンディール構造や吊構造などの特殊な構造を採用した場合に比べて施工が容易になるので、コストがさらに上昇するのを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る架構構造が適用された建物の骨組図である。本発明の第２実施形態に係る架構構造が適用された建物の骨組図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る架構構造が適用された構造物としての建物１の骨組図である。
具体的には、図１は、建物１の５階立上がりから８階立上がりまでの骨組図である。以降、４階以下を下層階、９階以上を上層階と呼ぶ。

建物１は、複数の柱１１〜１５および複数の梁２１〜２３、３１〜３３、４１、４２を備えている。
具体的には、建物１は、下層階から上層階まで連続して延びる柱１１、１２、下層階から８階床レベルまで延びる柱１３、下層階から７階床レベルまで延びる柱１４、および、７階床レベルから上層階まで延びる中間柱１５を有する。

柱１１と柱１２との間には、６階床梁２１、７階床梁３１、８階床梁４１が架設されている。
柱１２と柱１３との間には、６階床梁２２、７階床梁３２が架設されている。
柱１３と柱１４との間には、６階床梁２３、７階床梁３３が架設されている。つまり、７階床梁３３は、柱１３、１４に接合している。

中間柱１５は、柱１３と柱１４との間に架設された７階床梁３３の中間部に立設されている。この中間柱１５と柱１２との間には、８階床梁４２が架設されており、柱１３は、下層階からこの８階床梁４２まで延びている。

また、この建物１には、７階床梁３３の下面に接しかつ柱１３、１４間に亘って、壁５１が設けられている。この壁５１は、中間柱１５にかかる鉛直荷重を６階の柱１３、１４に伝達するものである。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）壁５１が７階床梁３３とともに中間柱１５の軸力を鉛直せん断力として負担するため、中間柱１５にかかる軸力は、７階床梁３３および壁５１を介して、６階の一対の柱１３、１４に伝達され、さらに下層階の柱を経て、基礎から地盤に伝達される。言い換えると、壁５１が上下の梁３３、２３と一体になって一層分のせいを有するメガ梁を構成し、一対の柱１３、１４間に作用する上層階の鉛直荷重を壁のせん断抵抗によって負担する。

よって、長期荷重はもちろんのこと、地震時に中間柱１５の軸力が増加しても、この増加した軸力を一対の柱１３、１４に壁の鉛直せん断力として伝達し、さらに下層階の柱へ伝達することができる。

（２）６階の一対の柱１３、１４を７階床梁３３に接合したので、柱１３、１４と梁３３が一体となったラーメン構造により、架構としての剛性を向上できるから、中間柱１５にかかる軸力を６階の一対の柱１３、１４により確実に伝達できる。

〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第１実施形態に係る架構構造が適用された構造物としての建物１Ａの骨組図である。
本実施形態では、壁５１が設けられておらず、壁５２、５３が設けられている点が、第１実施形態と異なり、その他の構成は第１実施形態と同様である。

すなわち、この建物１Ａには、７階の中間柱１５と７階の第１の柱としての柱１３との間に亘って、第１の壁としての壁５２が設けられている。この壁５２は、中間柱１５にかかる鉛直荷重を７階の柱１３に伝達するものである。
また、柱１３を挟んで７階の中間柱１５の反対側には、第３の柱としての柱１２が位置しており、建物１Ａには、この７階の柱１２と７階の柱１３との間に亘って、第２の壁としての壁５３が設けられている。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（３）７階の中間柱１５にかかる軸力は、壁５２を介して同じ７階の隣の柱１３に鉛直せん断力として伝達される。よって、長期荷重はもちろんのこと、地震時に中間柱１５の軸力が増加した場合でも、軸力を壁の鉛直せん断力として隣の柱１３に伝達し、さらに下層階の柱へ伝達することができる。また、中間柱１５の直下に位置する７階床梁３３が負担する軸力を軽減できる。

（４）中間柱１５にかかる軸力は、壁５３を介して同じ７階の柱１２に合理的に伝達される。よって、長期荷重はもちろんのこと、地震時に中間柱１５の軸力が増加した場合でも、壁の鉛直せん断抵抗を利用して、中間柱１５の軸力を柱１３と柱１２に合理的に伝達することができる。
また、中間柱１５にかかる鉛直荷重を柱１３に伝達させると、この柱１３に曲げモーメントが発生するが、柱１２を壁５３で柱１３に接合することで、この柱１３に作用する曲げモーメントを打ち消すことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第１実施形態では、中間柱１５を７階床梁３３の中間部に立設したが、さらに、図１中破線で示すように、この中間柱１５を下方に向かって６階床梁２３まで延ばしてもよい。

このようにすれば、壁５１に加えて、中間柱１５が接合された６階床梁２３も、中間柱１５の軸力を６階の一対の柱１３、１４に伝達するので、中間柱１５の軸力をより円滑に一対の柱１３、１４に伝達できる。

１、１Ａ…建物（構造物）
１１、１２、１３、１４…柱
１５…中間柱
２１、２２、２３…６階床梁
３１、３２、３３…７階床梁
４１、４２…８階床梁
５１、５２、５３…壁

Claims

柱および梁を備える構造物の架構構造であって、
ｎ（ｎは自然数）階の一対の柱と、
当該一対の柱間に架設されたｎ階床の梁および（ｎ＋１）階床の梁と、
前記ｎ階床の梁の中間部の上に立設し、ｎ階床から上階に延びるｎ階の中間柱と、
前記（ｎ＋１）階床の梁の下面に接しかつ前記一対の柱間に前記中間柱が設けられた壁と、を備え、
当該壁は、前記ｎ階床の梁と前記（ｎ＋１）階床の梁とが一体になって一層分のせいを有するメガ梁を構成し、前記中間柱にかかる鉛直荷重を前記壁のせん断抵抗によって前記一対の柱に伝達することを特徴とする架構構造。