JP2014040733A - 建物構造 - Google Patents

Abstract

【課題】一方の柱部の大断面化を緩和できるようにする。
【解決手段】一対の柱部Ｐにわたって梁３が剛接合してあるラーメン構造部４を備えた建物構造であって、一対の柱部Ｐの内の一方の柱部Ｐ１に作用する長期の軸力は、他方の柱部Ｐ２に作用する長期の軸力より小さく設定してあり、梁３は、一方の柱部Ｐ１との接合端部側を、他方の柱部Ｐ２との接合端部側より剛性が低くなるように構成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の柱部にわたって梁が剛接合してあるラーメン構造部を備えた建物構造に関する。

従来、この種の建物構造としては、複数のラーメン構造部が連続する状態に構成されたものが一般的で、各柱部には、床の支配面積に応じた荷重が作用するように構成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような建物構造においては、建物外周部に配置されている柱部は、建物中央側に配置されている柱部に比べて床の支配面積が小さいから、一般的に長期の軸力も小さい設定になっている。
また、各柱部は、剛接合の梁によって繋がっており、特に、柱の最下部どうしは、基礎梁によって剛接合されている。

特開２００６−１６１４３６号公報（図４、図６）

ここでは、建物外周部の柱部（便宜上、一方の柱部という）と、それに隣接する建物中央側の柱部（便宜上、他方の柱部という）とを含むラーメン構造部を例に挙げて説明する。
柱間隔が一定であれば、床の支配面積に応じた柱部の長期軸力は、床の支配面積が小さい前記一方の柱部では、床の支配面積が大きい前記他方の柱部より小さくなり、それらの基礎に伝わる荷重に関しても同様の関係となる。
従って、基礎の沈下量も、一方の柱部下方の沈下量より、他方の柱部下方の沈下量の方が大きくなる。
しかしながら、図２（ｂ）に示すように、一方の柱部Ｐ１と他方の柱部Ｐ２とは、梁３（特に、最下層では基礎梁３Ａ）によって剛接合されているから、沈下量の差は、梁３に対する曲げモーメントとして作用する。特に、基礎梁３Ａには、大きな曲げモーメントが作用することになる。
その結果、基礎梁３Ａに剛接合されている両柱部Ｐ１，Ｐ２にもそれらの曲げモーメントが作用することになるから、一方の柱部Ｐ１の曲げ耐力の強化を図るために一方の柱部Ｐ１を大断面化することが必要となる。特に、長期軸力の設定が小さい前記一方の柱部に関しては、曲げ耐力の強化に伴う断面積増加の度合が高くなる。
即ち、特に前記一方の柱部においては、大断面化によって、スペース上の制約が大きくなり、建築計画上の支障となる虞があると共に、コストアップになる問題点がある。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、一方の柱部の大断面化を緩和できる建物構造を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、一対の柱部にわたって梁が剛接合してあるラーメン構造部を備えた建物構造であって、前記一対の柱部の内の一方の柱部に作用する長期の軸力は、他方の柱部に作用する長期の軸力より小さく設定してあり、前記梁は、前記一方の柱部との接合端部側を、前記他方の柱部との接合端部側より剛性が低くなるように構成してあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、前記梁は、前記一方の柱部との接合端部側を、前記他方の柱部との接合端部側より剛性が低くなるように構成してあるから、両柱部での沈下量の差によって梁に発生する曲げモーメントが、低剛性部分によって吸収されて一方の柱部に伝わり難くなる。
その結果、一方の柱部の曲げ耐力を低く設定できるようになり、一方の柱部の大断面化を緩和することができる。
従って、一方の柱部の小断面化によってスペース上の制約を少なくでき、自由度の高い建築計画を行うことができ、且つ、コストダウンを図ることが可能となる。
また、一方の柱部の小断面化に伴う他方の柱への負担増加については、例えば、他方の柱の断面増加や、隣接させて耐震壁を形成する等の対応処理を実施することで、容易に対処できる。尚、長期軸力が大きい他方の柱部の周りには、一般的に建物のコアや、壁等が設けられることが多いから、それらコアや壁を利用して、上述のような対応処理を採用しやすい。
また、一対の柱部にわたって剛接合される梁は、基礎梁に限るものではなく、それより上方の階層の梁も対象とすることができる。

本発明の第２の特徴構成は、前記梁は、前記一方の柱部との接合端部側の断面積を、前記他方の柱部との接合端部側の断面積より小さく形成することで、前記一方の柱との接合端部側の前記剛性が低くなるように構成してあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、梁の断面積と剛性との間にある相関性を利用することができ、定量的に剛性低下の設計を行えるようになる。
また、特に、梁成を変化させることで断面積を調整すれば、より簡単に、梁の剛性の制御を行うことができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記ラーメン構造部は、鉄筋コンクリート造であり、前記梁は、前記一方の柱部との接合端部側のコンクリート強度と、前記他方の柱部との接合端部側のコンクリート強度とを異ならせてあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、断面積の調整による梁剛性の制御に組み合わせて、コンクリート強度を増減することで、より広範囲にわたる梁剛性の制御を行うことができる。
例えば、一端側の梁剛性を目標値まで低くするために求められる梁断面積が、必要鉄筋量を確保できないほど小さな値になってしまうような場合、その梁端部に用いるコンクリート強度を低くすることによる剛性低下作用を組み合わせることで、必要鉄筋量を確保できる程度まで梁断面積の減少量を抑えながらも、一端側でのトータルの梁剛性が目標値となるように制御できる。
また、別の例としては、梁の一端側でのコンクリート強度を、他端側でのコンクリート強度より高く設定すると共に、一端側の梁断面積をより小さく設定して、一端側でのトータルの梁剛性が目標値となるように制御することもできる。

本発明の第４の特徴構成は、前記梁は、基礎梁であるところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、基礎部の地盤沈下によって生じる梁の曲げモーメントは、基礎梁において（他の階層の梁に比べて）最も顕著に現れるから、上述の各作用効果を最も効率よく発揮することができる。

ラーメン構造部を示す断面図 ラーメン構造部の曲げモーメント図 別実施形態の建物を示す正面図 別実施形態の建物のラーメン構造部を示す断面図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。

図１は、本発明の建物構造を採用した建物Ｂの基礎部Ｂ０と１階部Ｂ１との要部を示す断面図である。尚、２階部以上の階層の表示は、省略している。

当該実施形態においては、鉄筋コンクリート造の建物Ｂを例に挙げて説明するものであり、建物Ｂは、多数のフーチング基礎１が備えられ、それらの上に、柱２がそれぞれ立設されて構成してある。フーチング基礎１には、柱２からの軸力が作用し、これら上下に連設されたフーチング基礎１と柱２とを合わせて柱部Ｐという。
フーチング基礎１が地盤Ｇ上に載置されていることで、柱部Ｐの荷重が地盤Ｇによって支持されている。

図１は、建物の外周部に位置する柱部Ｐ１と、建物内側に隣接する柱部Ｐ２との設置状況を示している。
便宜上、以後の説明においては、Ｐ１の記号を付した「建物の外周部に位置する柱部」を、一方の柱部Ｐ１といい、Ｐ２の記号を付した「建物内側に隣接する柱部」を、他方の柱部Ｐ２という。
柱部Ｐに作用する長期軸力は、床の支配面積の関係で、一方の柱部Ｐ１の方が他方の柱部Ｐ２より小さく設定されている。
従って、一方の柱部Ｐ１の柱２ａは、他方の柱部Ｐ２の柱２ｂより軸耐力が低く設計されている。

隣り合う各柱部Ｐには、梁３が剛接合してあり、これら柱部Ｐと梁３とでラーメン構造部４が構成されている。
尚、図１に示す梁３は、基礎梁３Ａである。

基礎梁３Ａは、梁成を、一方の柱部Ｐ１との接合端部側を、他方の柱部Ｐ２との接合端部側を含む他の部分より小さく形成してある。即ち、基礎梁３Ａは、一方の柱部Ｐ１との接合端部側の断面積を、他方の柱部Ｐ２との接合端部側を含む他の部分の断面積より小さく形成してある。
また、基礎梁３Ａを構成するコンクリートは、梁全長にわたって一定の強度のものが使用されている。
従って、一方の柱部Ｐ１との接合端部側の「梁成の小さい部分３ａ」は、他方の柱部Ｐ２との接合端部側を含む「他の部分３ｂ」より低い剛性となるように設計されている。

各柱部Ｐ１，Ｐ２に長期軸力が作用するに伴って、各フーチング基礎１から地盤に伝わった荷重で地盤沈下が発生する。沈下量は、各柱部Ｐ１，Ｐ２に作用する長期軸力に応じて推定されるから、一方の柱部Ｐ１より他方の柱部Ｐ２の方が大きく現れる。
その結果、各柱部Ｐ１，Ｐ２と剛接合されている基礎梁３Ａには、図２に示すように、曲げモーメントが作用する。更には、基礎梁３Ａの曲げモーメントは、剛接合された各柱部Ｐ１，Ｐ２にも伝わることになる。

本実施形態の建物構造を採用してあれば、梁成の小さい部分３ａでの剛性が他の部分３ｂより低いことから、基礎梁３Ａの曲げモーメントは、他方の柱部Ｐ２に対しては、そのまま伝達される一方、一方の柱部Ｐ１に対しては、低減されて伝達される。
この作用は、図２（ａ）の曲げモーメント図に示すとおりである。因みに、図２（ｂ）の曲げモーメント図は、本実施形態との比較例として、基礎梁３Ａの剛性を全長にわたって一定に構成した場合を示している。
このように、一方の柱部Ｐ１との接合端部側に梁成の小さい部分３ａを設けることで、基礎梁３Ａに発生する曲げモーメントが、一方の柱部Ｐ１に伝わり難くなり、一方の柱部Ｐ１を、必要以上に大断面化する必要が無くなる。

因みに、梁成の小さい部分３ａの水平距離は、梁端部から梁中央部にかけた範囲内で、任意に設定してある。当該実施形態においては、梁端部から梁長さの１／４の長さ範囲を、梁成の小さい部分３ａとして設定してある。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 建物構造は、先の実施形態で説明した鉄筋コンクリート造に限るものではなく、例えば、鉄骨造や、鉄骨鉄筋コンクリート造等、ラーメン構造を採用できるものであればよい。
〈２〉 梁端部の低剛性化の手法は、先の実施形態で説明した梁成を他の部分よりも減少させる方法に限るものではなく、例えば、梁成に加えて梁幅寸法をも含めて梁断面積を減少させる方法であってもよい。
また、梁端部の部材強度を、他の部分より低下させる方法を採用することも可能である。
また、梁断面積と部材強度とを組み合わせることで、梁端部の低剛性化を図る方法であってもよい。この場合は、梁断面積と部材強度とを共に、他の部分より小さくすることに限るものではなく、何れか一方を他の部分より小さくする一方、他方を他の部分よりも大きくする方法も可能である。
〈３〉 一方の柱部Ｐ１、及び、他方の柱部Ｐ２は、先の実施形態で説明した「建物の外周部に位置する柱部」と「建物内側に隣接する柱部」とで構成してあることに限るものではなく、例えば、何れの柱部Ｐ１，Ｐ２も、建物外周部に位置する柱部より内側に配置されたものであってもよい。要するに、一対の柱部Ｐの内の一方の柱部Ｐ１に作用する長期の軸力が、隣接する他方の柱部Ｐ２に作用する長期の軸力より小さく設定してある関係があれば該当する。
具体的な一例としては、図３に示すように、低層部Ｌの一部範囲に高層部Ｈが立設してある場合に、低層部Ｌと高層部Ｈとの境界部分の柱部は、軸力が大きいから「他方の柱部Ｐ２」に相当し、それに隣接する低層部Ｌの柱部は、「一方の柱部Ｐ１」に相当する。
〈４〉 一方の端部が低剛性に形成してある梁３は、先の実施形態で説明した基礎梁３Ａに限るものではなく、例えば、基礎梁３Ａより上方に配置されている梁３であったもよい。
〈５〉 前記梁成の小さい部分３ａは、その全長にわたって同一の梁断面形状に構成してあることに限るものではなく、図４に示すように、前記他の部分３ｂの境界から梁端部にかけて、徐々に梁成が小さくなるように構成してあってもよい。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、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。

３ 梁
３Ａ 基礎梁
４ ラーメン構造部
Ｐ 柱部
Ｐ１ 一方の柱部
Ｐ２ 他方の柱部

Claims (4)

1. 一対の柱部にわたって梁が剛接合してあるラーメン構造部を備えた建物構造であって、
   前記一対の柱部の内の一方の柱部に作用する長期の軸力は、他方の柱部に作用する長期の軸力より小さく設定してあり、前記梁は、前記一方の柱部との接合端部側を、前記他方の柱部との接合端部側より剛性が低くなるように構成してある建物構造。
2. 前記梁は、前記一方の柱部との接合端部側の断面積を、前記他方の柱部との接合端部側の断面積より小さく形成することで、前記一方の柱との接合端部側の前記剛性が低くなるように構成してある請求項１に記載の建物構造。
3. 前記ラーメン構造部は、鉄筋コンクリート造であり、前記梁は、前記一方の柱部との接合端部側のコンクリート強度と、前記他方の柱部との接合端部側のコンクリート強度とを異ならせてある請求項２に記載の建物構造。
4. 前記梁は、基礎梁である請求項１〜３の何れか一項に記載の建物構造。

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