JP7068143B2 - 建物 - Google Patents

Description

本発明は建物に関し、特に中高層塔状集合住宅の構造に関する。

内側チューブと外側チューブとを備えたダブルチューブ型の高層集合住宅が知られている。特許文献１には、水平断面において概ね矩形の内側チューブと概ね矩形の外側チューブとを備え、内側チューブと外側チューブの隅部が隅切りされた建物が開示されている。内側チューブはコアウォールを有し、外側チューブは所定の間隔で設置された柱を有し、複数の床スラブがコアウォールと柱との間に放射状に設けられている。このような構成により、コアウォールから放射状に梁を設置する必要がなく、広くて解放感のある居住空間を確保することができる。

特許第５２９７０２８号公報

特許文献１に開示された建物は隅部が隅切りされているため、床スラブをＰＣａスラブ（プレキャストスラブ）で構成する場合に、各ＰＣａスラブを概ね四辺形の形状とすることができる。このため、隅部におけるＰＣａスラブを一般部のＰＣａスラブと同様に施工することができる。しかし、隅切りしない場合に存在した隅部の柱と梁が存在しないため、建物の構造強度が低下する可能性がある。

本発明は構造強度の確保が容易で、かつ施工性に優れたダブルチューブ型の建物を提供することを目的とする。

本発明の建物は、水平断面において概ね矩形の内周フレームと、内周フレームの外側に設けられ、水平断面において概ね矩形の外周フレームと、内周フレームの内側に設けられた内部耐震部材と、内周フレームと外周フレームとの間に周方向に分割して設けられた、複数の半ＰＣａ床スラブと、を有している。水平断面において、外周フレームは４つの外側辺部と４つの外側隅切り部とを有し、内周フレームは４つの内側辺部と４つの内側隅切り部とを有している。水平断面において、４つの外側辺部の梁の少なくとも一部は、外側隅切り部の梁より曲げ剛性が大きい曲げ剛性増大梁である。

本発明によれば、内周フレームと外周フレームに４つの隅切り部が設けられているため、隅切り部がない場合と比べて梁と柱の量が減少する。しかし、４つの外側辺部に位置する梁の少なくとも一部が、外側隅切り部に位置する梁より曲げ剛性が大きくされ、且つ内周フレームの内側に内部耐震部材が設けられるため、建物の構造強度の確保が容易である。また、半ＰＣａ床スラブを外側隅切り部と内側隅切り部とによって支持することができるため、良好な施工性を確保することができる。従って、本発明によれば、構造強度の確保が容易で、かつ施工性に優れたダブルチューブ型の建物を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る建物の正面図である。 図１のＡ－Ａ線に沿った建物の水平断面図である。 図１のＢ－Ｂ線に沿った建物の水平断面図である。 本発明の他の実施形態に係る建物の図２と同様の水平断面図である。 内側隅切り部と外側隅切り部が設けられない建物の水平断面図である。 図２，３のＣ－Ｃ線に沿った建物の部分断面図である。 図２，３のＤ－Ｄ線に沿った建物の部分断面図である。 図２，３のＥ方向からみた建物の部分側面図である。

以下、図面を参照して本発明の建物の実施形態について説明する。本発明の建物は主に中高層塔状集合住宅（いわゆるタワーマンション）に好適に適用することができるが、建物の用途及び階数は特に限定されず、任意の用途ないし階数の建物に適用できる。図１は建物の正面図、図２は図１のＡ－Ａ線に沿った建物の水平断面図であり、柱と梁の存在するレベルにおける建物の水平断面を示している。図３は図１のＢ－Ｂ線に沿った建物の水平断面図であり、梁の設けられていないレベルにおける建物の水平断面を示している。本明細書において「水平断面」は特記ない場合、柱と梁の存在するレベルにおける建物の水平断面、すなわち図２に示す断面を意味する。なお、図２において放射方向Ｄ１は建物１の中心１Ａから離れる方向を意味し、周方向Ｄ２は建物１の中心１Ａに関し時計回りまたは反時計周りの方向を意味する。

建物１は概ね矩形の、本実施形態では概ね正方形の平面形状を有している。建物１は内周フレーム２と、内周フレーム２の外側に設けられた外周フレーム３とを有している。内周フレーム２と外周フレーム３との間は複数の住戸４となっており、仕切り壁（図示せず）によって互いに区画されている。内側フレームの内側はエレベータ、階段室、パイプシャフトなどの縦シャフトが設けられたコアスペース５となっている。コアスペース５と住戸４との間には内周フレーム２に沿って周回する廊下６が設けられ、各住戸４へのアクセスが可能となっている。建物１の外周に沿ってバルコニー７が設けられている。

内周フレーム２は所定間隔で設けられた内側柱１１と、内側柱１１に沿って連続的に設けられた内側梁１２とで構成されている。外周フレーム３は所定間隔で設けられた外側柱１３と、外側柱１３に沿って連続的に設けられた外側梁１４とで構成されている。内周フレーム２と外周フレーム３は柱と梁で構成された架構であり、構造要素としての壁（耐震壁）は設けられていない。内周フレーム２は水平断面において４つの内側辺部２Ａと４つの内側隅切り部２Ｂとで構成された概ね矩形の平面形状を有している。同様に、外周フレーム３は水平断面において４つの外側辺部３Ａと４つの外側隅切り部３Ｂとで構成された概ね矩形の平面形状を有している。換言すれば、内側梁１２は水平断面において４つの内側辺部２Ａと４つの内側隅切り部２Ｂを構成し、外側梁１４は水平断面において４つの外側辺部３Ａと４つの外側隅切り部３Ｂを構成する。内側隅切り部２Ｂと外側隅切り部３Ｂは互いに対して対向して設けられている。４つの内側隅切り部２Ｂは隣接する２つの内側辺部２Ａに対して４５度の角度をなし、４つの外側隅切り部３Ｂは隣接する２つの外側辺部３Ａに対して４５度の角度をなしている。４つの内側辺部２Ａ、４つの内側隅切り部２Ｂ、４つの外側辺部３Ａ、４つの外側隅切り部３Ｂはそれぞれ同一の長さを有している。内周フレーム２と外周フレーム３はほぼ相似形であり、かつそれらの中心が水平断面における建物１の中心１Ａと一致している。

内側隅切り部２Ｂと外側隅切り部３Ｂを設けることで、建物１のコーナー部の住戸面積を確保することが容易となる。すなわち、外側隅切り部３Ｂを設けることで建物１のコーナー部の住戸面積は減少するが、内側隅切り部２Ｂを設けることで減少した住戸面積の少なくとも一部を補償することができる。内側隅切り部２Ｂと内側辺部２Ａの寸法比及び外側隅切り部３Ｂと外側辺部３Ａの寸法比は特に限定されないが、内側隅切り部２Ｂの長さが内側辺部２Ａの長さより短く、且つ外側隅切り部３Ｂの長さが外側辺部３Ａの長さより短い範囲で自由に設定することができる。内側隅切り部２Ｂの長さをできるだけ長くし、外側隅切り部３Ｂの長さをできるだけ短くすることで住戸面積の確保は容易となるが、内側隅切り部２Ｂと外側隅切り部３Ｂの間隔が増加し、後述する半ＰＣａ床スラブ１５のスパンが増加する。従って、内側隅切り部２Ｂと外側隅切り部３Ｂの長さは、両者のバランスを考慮して決定することが望ましい。

内周フレーム２の内側には内部耐震部材８が設けられている。内部耐震部材８は柱８Ａと梁８Ｂとからなる内部フレームである。柱８Ａは建物１の中心１Ａの周囲に均等に配置され、梁８Ｂは内側梁１２及び外側梁１４と平行に、且つ互いに直交する方向に、各方向で同程度の梁量となるように配置されている。エレベータ、階段室などの縦シャフトは柱８Ａの間の空間に設置される。図４に示すように、内部耐震部材８は耐震壁８Ｃであってもよい。耐震壁８Ｃは互いに直交する方向に、各方向で同程度の壁量となるように配置されている。耐震壁８Ｃはエレベータ、階段室などを仕切る仕切壁としても利用され、最下階から最上階まで連続的に設けられている。耐震壁８Ｃには廊下６との連絡のため、部分的に開口（図示せず）が設けられている。内部フレームと耐震壁８Ｃは構造設計、施工性などを考慮して選択することができるが、意匠設計上は内部フレームのほうが開放感に優れ、耐震壁８Ｃより有利となる場合が多い。

内周フレーム２と外周フレーム３との間には、周方向Ｄ２に分割された複数の半ＰＣａ床スラブ１５が設けられている。後述するように、半ＰＣａ床スラブ１５は、工場で製作されるＰＣａ版１６と、ＰＣａ版１６上に現場施工されるＲＣ（鉄筋コンクリート）版１７とからなる複合構造である（図６，７参照）。半ＰＣａ床スラブ１５は四辺形の平面形状を有しているが、場所によって形状が異なっている。すなわち、内側辺部２Ａの中央付近と外側辺部３Ａの中央付近との間に設けられる半ＰＣａ床スラブ１５はほぼ矩形であるが、内側隅切り部２Ｂ及び外側隅切り部３Ｂに近づくにつれ、外側辺部３Ａに支持される辺の長さが内側辺部２Ａに支持される辺の長さより長くなっている。内側隅切り部２Ｂの中央付近と外側隅切り部３Ｂの中央付近との間に設けられる半ＰＣａ床スラブ１５は、外側辺部３Ａに支持される辺の長さと内側辺部２Ａに支持される辺の長さの差が最大となっており、且つほぼ台形形状となっている。このように半ＰＣａ床スラブ１５の形状を場所によって変えることで、外側辺部３Ａに支持される半ＰＣａ床スラブ１５の辺の長さをできるだけ均一化することができる。これによって、工場で製作されるＰＣａ版１６の輸送の制約を軽減することが可能となる。なお、床スラブは全てがＰＣａ版からなるフルＰＣａ床スラブとすることも可能であるが、輸送や揚重機の制約から半ＰＣａ床スラブとすることが好ましい。

全ての半ＰＣａ床スラブ１５は四辺形の平面形状を有し、その一つの辺１５Ａが内側辺部２Ａまたは内側隅切り部２Ｂに、辺１５Ａと対向する他の辺１５Ｂが外側辺部３Ａまたは外側隅切り部３Ｂに支持されている。換言すれば、全ての半ＰＣａ床スラブ１５は内側辺部２Ａまたは内側隅切り部２Ｂに支持される辺１５Ａと、外側辺部３Ａまたは外側隅切り部３Ｂに支持される辺１５Ｂとを有している。建物１のコーナー部の半ＰＣａ床スラブ１５は、内側隅切り部２Ｂと外側隅切り部３Ｂとの間に設けられており、内側隅切り部２Ｂに支持される辺１５Ａと外側隅切り部３Ｂに支持される辺１５Ｂとを有している。図５は、内側隅切り部２Ｂと外側隅切り部３Ｂが設けられない比較例の建物１０１の、図２と同じ水平断面を示している。建物１０１のコーナー部には、鋭角の頂部をもつ複数の三角形の半ＰＣａ床スラブ１１５が、鋭角の頂部が内側隅部２Ｃに位置するように配置されている。半ＰＣａ床スラブ１１５のＰＣａ版の周囲には多数の鉄筋が配置されるため、半ＰＣａ床スラブ１１５の施工が極めて困難である。また、内側隅部２Ｃの近傍には床開口を設けることも困難である。これに対して本実施形態では、複数の半ＰＣａ床スラブ１５が内側隅切り部２Ｂに沿って並列して配置されるため、コーナー部の半ＰＣａ床スラブ１５を他の半ＰＣａ床スラブ１５と同様に設置することができ、建物１の施工性が向上する。

半ＰＣａ床スラブ１５は位置によって形状が異なるが、すべて放射方向Ｄ１に長く、周方向Ｄ２に短い形状を有しているため、１方向スラブとして設計することができる。この場合、放射方向Ｄ１の長さが最も長い半ＰＣａ床スラブ１５に合わせて全ての半ＰＣａ床スラブ１５を設計することになる。従って、放射方向Ｄ１の長さが長くなりやすいコーナー部の半ＰＣａ床スラブ１５は、放射方向Ｄ１の長さができるだけ小さくなるように設計することが好ましい。本実施形態では内側隅切り部２Ｂと外側隅切り部３Ｂは直線状の形状を有しているため、曲線状に外側に膨らんだ外側隅切り部と比べて、半ＰＣａ床スラブ１５の放射方向Ｄ１の長さの増加を抑えることができる。

図６は図２，３のＣ－Ｃ線に沿った、内側辺部２Ａと外側辺部３Ａの間の区間を示す断面図、図７は図２，３のＤ－Ｄ線に沿った、内側隅切り部２Ｂと外側隅切り部３Ｂの間の区間を示す断面図である。図８は図２，３のＥ方向からみた側面図であり、２つの外側辺部３Ａとこれらに挟まれる一つの外側隅切り部３Ｂとを展開図で示している。

前述のように半ＰＣａ床スラブ１５はＰＣａ版１６と、その上に現場施工されるＲＣ版１７とからなっている。ＰＣａ版１６は内側梁１２及び外側梁１４に設けられた切欠き１９に支持される。ＰＣａ版１６の厚さの増加を防止するため、ＰＣａ版１６の放射方向Ｄ１の長さは例えば１０ｍ程度に抑えることが望ましい。ＲＣ版１７には重量を抑えるため、ボイド（空洞）１７Ａが設けられている。図示は省略するが、ＰＣａ版１６には半ＰＣａ床スラブ１５の下端筋となる鉄筋やフープ筋が配置されており、ＲＣ版１７には半ＰＣａ床スラブ１５の上端筋などが配置されている。内側辺部２Ａと外側辺部３Ａとの間（図６）及び内側隅切り部２Ｂと外側隅切り部３Ｂとの間（図７）は住戸４となっており、住戸４の外側はバルコニー７となっている。なお、説明上、図６，７ではバルコニー７の奥行きを誇張して表示している。住戸４ではＲＣ版１７上に床板９が設置され、住戸４とバルコニー７との間は窓１０で仕切られている。ＰＣａ版１６は無梁版であるため、住居内の天井高さの確保が容易であるとともに、解放感のある窓１０の設置が可能である。

図８（ａ）に示すように、４つの外側辺部３Ａに位置する外側梁１４の少なくとも一部（以下、曲げ剛性増大梁１４Ａという）は、外側隅切り部３Ｂに位置する外側梁１４より曲げ剛性（断面２次モーメント）が大きい。これによって、内側隅切り部２Ｂと外側隅切り部３Ｂを設けたことによる建物１の強度の低下を補うことができる。曲げ剛性増大梁１４Ａは順梁でもよいが、逆梁とすることがより好ましい。曲げ剛性増大梁１４Ａは梁せいが大きくなる傾向があるため、順梁とすると上階の床から梁が下方に突き出し下階の住戸４からの景観を損ねる可能性がある。逆梁は順梁とは逆に床から上方に突き出すが、バルコニー７には安全用の柵１８が設けられているため、景観上大きな問題はない。さらに、逆梁とすることで、バルコニー７の足元の安心感やプライバシー性を高めることができる。

外周フレーム３は、少なくとも外側隅切り部３Ｂに位置する扁平梁１４Ｂを有している。特に、外側隅切り部３Ｂの全長が扁平梁１４Ｂで構成されることが好ましい。扁平梁１４Ｂは一般的な順梁と比べ、上階床スラブからの梁の垂れ下がりがないため、景観面で有利である。また、バルコニー７の足元に梁がないため、奥行きと解放感のあるバルコニー７を提供することができる。建物１のコーナー部の住居は一般に高グレードとされることが多く、商品性の面からの優位性も確保できる。図８（ａ）に示すように、逆梁１４Ａと扁平梁１４Ｂの下面は同一水平平面にある。図８（ｂ）に示すように、扁平梁１４Ｂが一般的な順梁１１４Ｂであると、逆梁１４Ａの上端と順梁１１４Ｂの下端との間隔で決まる柱１３の高さＨを十分に確保することができず、柱１３のせん断強度の確保が困難となる場合がある。扁平梁１４Ｂを用いることで柱１３の高さＨを十分に確保することができる。

曲げ剛性増大梁１４Ａと扁平梁１４Ｂの設置範囲は建物１の階によって変えることができる。地震力の大きい下層階では４つの外側辺部３Ａの全長を曲げ剛性増大梁１４Ａ（逆梁）で構成し、４つの外側隅切り部３Ｂの全長を扁平梁１４Ｂで構成することができる。一方、地震力の小さい上層階では４つの外側辺部３Ａの一部を曲げ剛性増大梁１４Ａ（逆梁）で構成し、外側辺部３Ａの残りを順梁または扁平梁１４Ｂで構成することができる。あるいは、上層階と下層階で曲げ剛性増大梁１４Ａ（逆梁）の設置範囲を同程度とし、上層階の曲げ剛性増大梁１４Ａの梁せいを下層階の曲げ剛性増大梁１４Ａの梁せいより小さくしてもよい。

１ 建物
２ 内周フレーム
２Ａ 内側辺部
２Ｂ 内側隅切り部
３ 外周フレーム
３Ａ 外側辺部
３Ｂ 外側隅切り部
８ 内部耐震部材
１１ 内側柱
１２ 内側梁
１３ 外側柱
１４ 外側梁
１４Ａ 逆梁（曲げ剛性増大梁）
１４Ｂ 扁平梁
１５ 半ＰＣａ床スラブ

Claims (8)

1. 水平断面において概ね矩形の内周フレームと、前記内周フレームの外側に設けられ、前記水平断面において概ね矩形の外周フレームと、前記内周フレームの内側に設けられた内部耐震部材と、前記内周フレームと前記外周フレームとの間に周方向に分割して設けられた、複数の半ＰＣａ床スラブと、を有し、
   前記水平断面において、前記外周フレームは４つの外側辺部と４つの外側隅切り部とを有し、前記内周フレームは４つの内側辺部と４つの内側隅切り部とを有し、
   前記水平断面において、前記４つの外側辺部の梁の少なくとも一部は、前記外側隅切り部の梁より曲げ剛性が大きい曲げ剛性増大梁である、建物。
2. 前記水平断面において、前記曲げ剛性増大梁は前記内側辺部及び前記内側隅切り部の梁より曲げ剛性が大きい、請求項１に記載の建物。
3. 前記曲げ剛性増大梁は逆梁である、請求項１または２に記載の建物。
4. 前記外側隅切り部の梁の少なくとも一部は扁平梁である、請求項３に記載の建物。
5. 前記逆梁の下面と前記扁平梁の下面は同一水平面にある、請求項４に記載の建物。
6. 前記複数の半ＰＣａ床スラブの一部は前記内側隅切り部と前記外側隅切り部との間に設けられ、且つ前記内側隅切り部に支持される辺と前記外側隅切り部に支持される辺とを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の建物。
7. 前記内側隅切り部と前記外側隅切り部は直線状であり、前記半ＰＣａ床スラブは四辺形の平面形状を有している、請求項６に記載の建物。
8. 前記建物は集合住宅である、請求項１から７のいずれか１項に記載の建物。

Images