JP7436258B2

JP7436258B2 - 高層建物

Info

Publication number: JP7436258B2
Application number: JP2020055970A
Authority: JP
Inventors: 寛増子
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: JP2021155979A

Description

本発明はラーメン構造の高層建物に関する。

従来、ラーメン構造の高層建物にその全高にわたって伸びる門型架構を形成することが提案されている。門型架構は柱と、柱間の大梁と、柱及び大梁間の耐震壁とからなる。これによれば、梁及び柱の設置数量の低減を図ることが可能とされている。

特開平９－２７３２１４号公報

本発明は、前記従来の実情に鑑み、柱の設置数量の低減に寄与する新たなラーメン構造の高層建物を提供する。

本発明は、ラーメン構造の高層建物に係る。前記高層建物は、その横断面で見て、前記横断面上を互いに平行に伸びる２つの外側の直線及び前記２つの外側の直線間を該２つの外側の直線と平行に伸びる２つの内側の直線のそれぞれの上に互いに等間隔をおいて配置され上下方向へ伸びる複数の外柱及び複数の内柱を備える。ここにおいて、各外側の直線上の複数の外柱の一部と、各外側の直線に隣接する各内側の直線上の複数の内柱の全部とがそれぞれ梁で接合されている。

好ましくは、前記複数の外柱の一部は、外側の各直線の両端に位置する２つの外柱と、該２つの外柱間に位置する複数の外柱のうちの一つ置きの外柱とからなる。また、好ましくは、前記高層建物の下層階、中層階及び上層階のうちの前記中層階及び上層階において、外側の各直線上の複数の外柱の一部と、外側の各直線に隣接する内側の各直線上の複数の内柱の全部とがそれぞれ梁で接合されている。

本発明によれば、外側の各直線上の複数の外柱の一部と、前記外側の各直線に隣接する内側の各直線上の複数の内柱の全部とがそれぞれ梁で接合されていることから、前記複数の外柱の残りの一部に対応する内柱が存せず、内柱の設置数量が低減されている。

本発明に係る高層建物の構造にあっては、前記内柱の設置数量を低減することにより、意図的に、前記外柱よりも設置数量が少ない前記内柱が負担する軸力の一部を前記梁を介して前記外柱に負担させる。これにより、前記外柱直下の支点反力の増大を図り、同時に、前記内柱直下の支点反力の低減を図る。このことから、従来の高層建物では全ての外柱直下及び全ての内柱直下において地震時における前記高層建物の引き抜きに対する対処を必要とするところ、本発明においては前記支点反力の比較的小さい前記内柱相互間の位置、好ましくは前記内柱相互間の中央位置下を前記高層建物に対する引き抜きへの対処箇所に限定することができる。また、前記内柱の設置数量の低減により、前記高層建物の固有周期の長大化を図ることができ、これにより、地震時における前記高層建物の応答（加速度及び変形角）の大きさを低減し、また前記高層建物に働く引き抜き力の大きさを低減することができる。

さらに、前記内柱の設置数量の低減に伴う大梁、小梁等の削減を可能とし、これにより前記高層建物内の居住空間や設備配置空間の拡大を図り、また、前記高層建物の構築に要する工期の短縮を図ることができる。

前記高層建物は地盤上に設けられたマット基礎に支持され、前記マット基礎は、各内側の直線上の内柱相互間の中央位置の下方においてそれぞれ前記地盤中を伸びる複数のアンカーに接続されているものとすることができる。前記アンカーは、地震時に前記高層建物に働く引き抜き力に対する抵抗として機能する。

高層建物の概略的な立面図である。図１の線２－２に沿って得た概略的な横断面図である。図１の線３－３に沿って得た概略的な横断面図である。他の例に係る高層建物の概略的な立面図である。

図１を参照すると、本発明が適用されたラーメン構造の高層建物が全体に符号１０で示されている。図示の例において、高層建物１０は、上方に向けて順次に連なる地階１２、下層階１４、中層階１６及び上層階１８を有する。高層建物１０は、比較的硬く、高い支持力を有する地盤Ｅ上にマット基礎２０を介して支持されている。なお、図１は、図２において横方向に関して互いに相対する２つの丸印３６の中心を経て伸びる直線Lを含む立面の形状を概略的に示すところ、本発明をより明瞭に示す観点から、さらに、図２に示す直線Lに直交する２つの梁３４について、図示を省略した。

次に、図２を参照すると、高層建物１０の中層階１６における横断面が概略的に示されている。高層建物１０は、上下方向へ伸びる多数の柱と、互いに相対する２つの柱に接合され水平に伸びる梁とを備える。前記柱及び前記梁は、それぞれ、プレキャストコンクリートからなる。図上、前記柱は比較的小さい正方形又は長方形の平面形状をもって示され、前記梁は比較的細長い長方形の平面形状をもって示されている。図の煩雑を回避するため、前記柱及び梁については、特に必要な場合を除き、これらに符号を付することを省略した。

前記多数の柱の一部をなす柱のうちの複数の柱（外柱）及び複数の他の柱（内柱）がそれぞれ符号２２、２４で示されている。なお、後述する説明の便宜上、前記外柱は、必要に応じて、符号２２に添字ａ、ｂ、ｃを付した２２ａ、２２ｂ、２２ｃで示されている。同様に、前記内柱は、必要に応じて、符号２４に添字ａ、ｂを付した２４ａ、２４ｂで示されている。

複数の外柱２２及び複数の内柱２４は、高層建物１０の横断面で見て該横断面上を互いに平行に伸びる４つの直線（一点鎖線で示す仮想の直線）のそれぞれの上に、互いに等間隔を置いて配置されている。

図示の例において、各外柱２２及び各内柱２４は、それぞれ、高層建物１０の各階の高さに相当する長さ寸法を有し（図１参照）、上下階の各外柱２２同士及び各内柱２４同士が接続されている。符号２８（図１）は、耐震補強のためのブレースを示す。

前記４つの直線は、２つの直線（外側の直線）L１、L２と、両直線L１、L２間をこれらの直線L１、L２と平行に伸びかつこれらの直線L１、L２にそれぞれ隣接する２つの直線（内側の直線）L３、L４とからなる。図示の高層建物１０の横断面は全体に矩形状を呈し、前記４つの直線はそれぞれ前記矩形の長辺の伸長方向へ伸びている。また、互いに隣接する１対の直線L１、L３の相互間隔及び互いに隣接する他の１対の直線L２、L４の相互間隔は等しい。ここにおいて、外側の直線L１、L２は、高層建物１０の中層階１６及び上層階１８の横断面で見て、高層建物１０の縁辺に最も近い位置にある。

外側の各直線L１、L２上の複数（図示の例において９つ）の外柱２２は、各直線L１、L２の両端に位置する２つの外柱２２ａと、両外柱２２ａ間の複数（図示の例において７つ）の外柱２２ｂ、２２ｃとからなる。図示の例において３つの外柱２２ｂ及び４つの外柱２２ｃは互いに一つ置きに配置されている。また、外側の直線L１上の複数の外柱２２a、２２ｂ、２２ｃと、外側の直線L２上の複数の外柱２２ａ、２２ｂ、２２ｃとは、それぞれ、高層建物１０の前記概略的な横断面形状である矩形の短辺の伸長方向に関して互いに相対している。

また、内側の各直線L３、L４上の複数（図示の例において５つ）の内柱２４は、各直線L３、L４の両端に位置する２つの内柱２４ａと、両内柱２４ａ間の複数（図示の例において３つ）の内柱２４ｂとからなる。内側の直線L３上の複数の内柱２４ａ、２４ｂと、内側の直線L４上の複数の内柱２４ａ、２４ｂとは、それぞれ、前記矩形の短辺の伸長方向に関して互いに相対している。

さらに、外側の直線L１の両端の２つの外柱２２ａと、外側の直線L１に隣接する内側の直線L３の両端の２つの内柱２４ａとが互いに相対し、同様に、外側の直線L２の両端の２つの外柱２２ａと、外側の直線L２に隣接する内側の直線L４の両端の２つの内柱２４ａとが互いに相対している。また、さらに、外側の直線L１の両端間の３つの外柱２２ｂと、外側の直線L１に隣接する内側の直線L３上の３つの内柱２４ａとが互いに相対している。同様に、外側の直線L２の両端間の３つの外柱２２ｂと、外側の直線L２に隣接する内側の直線L４の両端間の３つの内柱２４ｂとが互いに相対している。

図示の例では、高層建物１０の中層階１６及び上層階１８（図１）において、それぞれ、外側の各直線L１、L２上の複数の外柱２２の一部と、外側の各直線L１、L２に隣接する内側の各直線L３、L４上の複数の内柱２４の全部とがそれぞれ梁３０で接合されている。他方、高層建物１０の地階１２及び低層階１４においては、外側の各直線L１、L２上の複数の外柱２２の全部と、外側の各直線L１、L２に隣接する内側の各直線L３、L４上の複数の内柱２４の全部とがそれぞれ梁３０、４６で接合されている（図３参照）。ただし、中層階１６及び上層階１８を支える上で必要な強度を確保することが可能であれば、図４に示すように、中層階１６及び上層階１８におけると同様に外側の各直線L１、L２上の複数の外柱２２の一部と、外側の各直線L１、L２に隣接する内側の各直線L３、L４上の複数の内柱２４の全部とがそれぞれ梁３０で接合されたものとすることができる。すなわち、内柱２４ｃ及び梁４６の設置を省略することができる。

外側の各直線L１、L２上の複数の外柱２２の一部は、両端の２つの外柱２２ａ及び３つの外柱（４つの外柱２２ｃ間に一つ置きに配置された３つの外柱）２２ｂからなる。他方、内側の各直線L３、L４上の複数の内柱２４の全部は、両端の２つの内柱２４ａ及び３つの内柱２４ｂからなる。ここにおいて、互いに隣接しかつ互いに相対する外柱２２ａ及び内柱２４ａ同士と、互いに隣接しかつ互いに相対する外柱２２ｂ及び内柱２４ｂ同士とが、それぞれ、梁３０で接合されている。なお、外側の各直線L１、L２上の互いに隣接する２つの外柱２２ａ、２２ｂ同士、及び、２つの外柱２２ｂ、２２ｂ同士はそれぞれ梁３２で接合されている。同様に、内側の各直線L３、L４上の互いに隣接する２つの内柱２４ａ、２４ｂ同士及び２つの内柱２４ｂ、２４ｂ同士はそれぞれ梁３４で接合されている。

前記したところから、外側の各直線L１、L２上の複数の外柱２２の一部２２ａ、２２ｂと、外側の各直線L１、L２に隣接する内側の各直線L３、L４上の複数の内柱２４の全部２４ａ、２４ｂとはそれぞれ複数の梁３０で接合されており、外側の各直線L１、L２上の複数の外柱２２の残りの一部である４つの外柱２２ｃに対応する（相対する）４つの箇所（二点鎖線の丸印３６で示す箇所）に前記内柱は存在しない。これにより、前記内柱の設置数量の低減が図られている。各梁３４は、丸印３６で示す各箇所において、内側の両直線L３、L４間に配置された他の柱３８に対して他の梁４０を介して接合されている。

前記内柱の設置数量を低減することにより、意図的に、外柱２２の設置数量より少ない内柱２４が負担する軸力の一部を梁３０を介して外柱２２に負担させる。これにより、各外柱２４直下の支点反力の増大を図り、同時に、各内柱２４直下の支点反力の低減を図る。このことから、従来の一般的な高層建物では全ての外柱直下及び全ての内柱直下において地震時における前記高層建物の引き抜きへの対処を必要とするところ、前記支点反力の比較的小さい、丸印３６で示す内柱２４相互の中間位置下を高層建物１０に対する引き抜きへの対処箇所に限定することができる。

また、内柱２４の設置数量を低減することにより、高層建物１０の固有周期の長大化を図ることができ、これにより、地震時における高層建物１０の応答（加速度及び変形角）の大きさを低減し、また高層建物１０に働く引き抜き力の大きさを低減することができる。さらに、内柱２４の設置数量の低減に伴う大梁、小梁等の削減を可能とし、これにより居住空間や設備の設置空間の拡大を図り、また、高層建物１０の構築に要する工期の短縮を図ることができる。

上層階１８における例えば最上階及びその下方の数階においては、それぞれ、内側の各直線L３、L４上への全ての内柱２４ａ、２４ｂの設置を省略することができる（図示せず）。ここにおいて、外側の各直線L１、L２上の各外柱２２ａ、２２ｂは、内側の両直線L３、L４間に配置された他の柱４２に対して他の梁（図示せず）を介してそれぞれ接合される。なお、各層階において、４つの直線L１～L４に直交する方向に関して互いに相対する２つの柱３８同士及び２つの柱４２同士は、それぞれ、梁４３及び梁４５で接合されている。

地階１２を概略的に示す図３を参照すると、柱がそれぞれ正方形で示され、また、梁が直線で示されている。図上、一点鎖線の丸印４４で示す箇所は、丸印３６（図２）で示す箇所の直下に位置する。地階１２及び下層階１４のそれぞれにおいては、丸印４４で示す箇所に内柱２４（便宜上、これを２４ｃで示す。）が配置されている。各内柱２４ｃと、これに相対する外柱２２ｃとが梁４６で接合されている。内柱２４ｃ及び梁４６を除いて、地階１２及び下層階１４における外柱２２及び内柱２４とこれらを接合する梁３０とは、中層階１６及び上層階１８におけると同様に配置されている。

高層建物１０は、これを支持するマット基礎２０を介して、地盤Ｅ中に設置され鉛直に伸びる複数（図示の例において８つ）のアンカー４８に接続されている。アンカー４８は、丸印４４で示す箇所の直下に配置され、前記内柱の存しない丸印３６で示す箇所下において、地震時における高層建物１０に働く引き抜き力に対する抵抗として機能する。これにより、前記支点反力の比較的小さい、内柱２４ａ、２４ｂ相互及び内柱２４ｂ、２４ｂ相互のそれぞれの中間位置（丸印３６で示す箇所）下を高層建物１０に対する引き抜きへの対処箇所に限定することができる。なお、図示の例では、さらに、８つのアンカー４８に加えて、補助的に、さらに４つの他のアンカー（図示せず）が丸印５０で示す他の箇所に配置されている。

１０高層建物
１６中層階
１８上層階
２０マット基礎
２２外柱
２４内柱
３０、３２、３４梁
３６内柱が設置されていない箇所
L１、L２外側の直線
L３、L４内側の直線

Claims

ラーメン構造の高層建物であって、
前記高層建物の横断面で見て、前記横断面上を互いに平行に伸びる２つの外側の直線及び前記２つの外側の直線間を該２つの外側の直線と平行に伸びる２つの内側の直線のそれぞれの上に互いに等間隔をおいて配置され上下方向へ伸びる複数の外柱及び複数の内柱を備え、
外側の各直線上の複数の外柱の一部と、外側の各直線に隣接する内側の各直線上の複数の内柱の全部とがそれぞれ梁で接合されており、
前記複数の外柱の一部は、外側の各直線の両端に位置する２つの外柱と、該２つの外柱間に位置する複数の外柱のうちの一つ置きの外柱とからなる、高層建物。
前記高層建物は下層階、中層階及び上層階を有し、前記中層階及び上層階において、各外側の直線上の複数の外柱の一部と、外側の各直線に隣接する内側の各直線上の複数の内柱の全部とがそれぞれ梁で接合されている、請求項１に記載の高層建物。
ラーメン構造の高層建物であって、
前記高層建物の横断面で見て、前記横断面上を互いに平行に伸びる２つの外側の直線及び前記２つの外側の直線間を該２つの外側の直線と平行に伸びる２つの内側の直線のそれぞれの上に互いに等間隔をおいて配置され上下方向へ伸びる複数の外柱及び複数の内柱を備え、
外側の各直線上の複数の外柱の一部と、外側の各直線に隣接する内側の各直線上の複数の内柱の全部とがそれぞれ梁で接合されており、
前記高層建物は地盤上に設けられたマット基礎に支持され、前記マット基礎は、各内側の直線上の内柱相互間の中央位置の下方においてそれぞれ前記地盤中を伸びる複数のアンカーに接続されている、高層建物。