JPH04166528A - 建築物の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 この発明は、多層階を有する建築物の構造に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来、多層階を有する建築物Ａの一般的な柱１と粱２と
の概略構造は、たとえば、第９図に示すように、垂直に
立設された複数の柱工・・・とこれら柱１の間に水平か
つ多段階に掛は渡された粱２・・・とを具備してなって
いる。

以下、第９図に示す概略構造を有する建築物Ａの構造の
特徴を説明するために、建築物Ａの柱ｌ・、梁２・・・
を同一の構造部材としたモデルを使用し、第９図に示す
ように建築物の各階層の粱２に均一に符号ａで示す鉛直
方向の荷重（Ｉｔ／ｍ）をかけた場合もしくは各階層に
符号すで示す水平方向の荷重（［ｔ）をかけた場合につ
いて述べる。

第１Ｏ図ないし第１２図は、建築物Ａに前記荷重ａ、ｂ
をかけた場合について前記モデルを使用してコンピュー
タによりンユミレイシヨンしたものである。

第１０図は、第９図に示すように建築物Ａの各階層の粱
２・・・に鉛直方向の均一な荷重ａをかけた際の曲げモ
ーメント分布３を示す図である。

第１Ｏ図に示すように、建築物Ａにおいては、各階層の
粱２・・・の中心部が下方に向かう曲げ応力を受けると
ともに、各階層において柱１の上方が広がるように曲げ
応力を受けている。

そして、第１１図および第１２図は第９図に示すように
建築物Ａの各階層に水平方向の荷重すをかけた際の曲げ
モーメント分布４と変位５とを示すものである。

第１１図および第１２図に示すように建築物Ａは、荷重
すに対して剪断応力を受け、全体量として建築物Ａの上
方が大きく水平に変位している。

なお、第１２図に示す変位５は、その変位量を千倍に拡
大して示したものである。

そして、上述のような特徴から上記構造の建築物Ａは、
鉛直方向の荷重ａに対して、柱１、粱２にかかる曲げ応
力に耐える曲げ応力抵抗型の設計となっており、水平方
向の荷重すに対して、建築物Ａが水平方向に均一に剪断
変位して荷重すを吸収する設計となっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述のような一般的な多層階を有する建築物
の構造的特徴に対して、以下に述へるような特徴を有す
る建築物の構造が求められていた。

ａ、従来の曲げ応力抵抗型構造に対して、より高層建築
物の構造に適した軸方向応力抵抗型構造に移行できる構
造。

ｂ、建築物の柱、梁等の構造部材において、各構造部材
が受ける応力に強弱をつけるように各構造部材の中で、
力の集中する構造部材と力の集中しない構造部材とを設
け、力の集中する重要な構造部材を明確化し、この重要
な構造部材に、高い強度を有する材料を使用することに
より建築物の強度を確保することができる構造。

Ｃ１建築物のデザインに寄与することができる力強い構
造。

ｄ１高層建築において、全体の容積を増やすことなく、
中層フロア−の面積を減らして、高価値を有する高層フ
ロア−の面積を増やすことができる構造。

ｅ、水平剛性等の構造性能を向上することができる構造
。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、多層階を有する建築物の構造を
、該建築物に荷重がかかった際に応力が柱軸方向に作用
するようなものとし、構造性能の向上、高層フロア−の
面積の増加等を図れる建築物の構造を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、この発明は、多層階を有
する建築物の最上層部から最下層部まで延在する柱が、
該多層構築物の中心部に向って凸の弓形に形成されてい
ることを特徴とするものである。

［作用］ 高層階を有する建築物の柱を、該建築物の中心部に向っ
て凸の弓形とすることにより、該建築物のフロア−に鉛
直方向に荷重がかかった際には、前記従来の建築物の構
造に比較して、柱、梁にかかる曲げ応力が減少し、柱の
軸方向にかかる力が増大する。そして、該建築物に水平
方向の荷重がかかった際には、前記従来の建築物の構造
に比較して、均一剪断変形から局部的曲げ変形に移行し
て建築物の中層部で曲げ応力が増大するが、建築物の全
体の水平変位が減少するとともに、建築物の中層部から
下の曲げ応力が減少し、柱の軸方向に作用する力が増大
する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図ないし第６図は、この実施例の建築物Ｂの概略構
造もしくは建築物Ｂに荷重をかけた際の応力分布、変位
等を示す図面であって、第１図および第２図に示す概略
構造が本実施例の建築物Ｂの基本的な構造である。

第１図及び第２図に示すように、建築物Ｂは、該建築物
Ａの再下層部１１の四隅から再上層部１２まで延在する
柱１３　が、それぞれ該建築物Ｂの中心部に向って凸の
弓形に形成され、これらの柱１３・・・の間に建築物Ｂ
の側面に沿って水平に複数の粱１４・・が掛は渡された
ものである。そして、該粱１４・・・は、建築物Ｂの柱
１３と柱１３との距離が中層から上層もしくは下層にい
くにつれて開くのにしたがって長くなるように設けられ
ている。

また、建築物Ｂは、柱１３・の形状にしたがって中層部
が細く形成され、中層部から下層もしくは上層に向かう
にしたがって太く形成されている。

以下に、建築物Ｂの構造的特徴について、前記従来の建
築物Ａの構造的特徴と比較して説明する。

第３図に示すように前記従来例と同様に、建築物の各階
層に鉛直方向の荷重ａをかけた場合の曲げモーメントの
分布２０を第４図に示し、水平方向の荷重すをかけた場
合の曲げモーメントの分布２１を第５図に示し、水平方
向の荷重すによる建築物Ａの変位２２を第６図に示す。

なお、第３図ないし第６図においては、前記従来の建築
物Ａと比較しやすいように、各階層の粱１４の端部から
片持梁１５を水平に延出させて、各階層の粱１４の長さ
を同一にするとともに、前記従来の建築物Ａの梁２と同
様の長さにしている。

また、各粱１４、柱１３を前記従来の建築物Ａのモデル
と同様に均一な構造部材で形成したモデルとしている。

そして、第４図および第６図は、建築物に前記荷重ａ、
ｂをかけた場合について前記モデルを使用してコンピュ
ータによりシュミレイノヨンしたものである。

第４図に示すように、建築物Ｂに荷重ａをかけた際には
、前記従来の建築物Ａに比較して、再上層部１２の柱１
３及び粱Ｉ４を除いて、柱１３、粱１４にかかる曲げ応
力が減少している。

従って、第１０図に示す従来の建築物Ａと同様の荷重を
かけた場合に全体の曲げ応力が減少していることから、
柱１３の軸方向に作用する力が増大している。

また、第５図に示すように、建築物Ｂに荷重すをかｊす
た際には、前記従来の建築物Ａに比較して、水平方向へ
の剪断応力が減少している。そして、中層部から上層部
にかけて柱１３に対する曲げ応力が増大し、特に中層部
において増大している。

また、建築物Ｂの中層部より下の下層部において大幅に
剪断応力が減少している。従って、鉛直方向の場合と同
様に柱軸方向に作用する力が増大している。

前記従来例の第１２図および実施例の第６図における各
位置での変位量を第１表に示す。

第１表 なお、第１表の位置の欄のＡＩないしＰｉは、第１２図
に示された位置を示す符号であり、Ａ２ないしＰ２およ
びＣ３ないしＮ３は第６図に示された位置を示す符号で
ある。

第６図に示すように、従来′７）建築物Ａに比較して中
層部から上層部にかけて曲げ応力が増大することにより
鉛直方向の変位が増大しているが水平方向への変位か大
幅に減少しているので、第１表に示すように、変位量か
建築物Ｂ全体として大幅に減少し、かつ各位置における
変位量も、基礎部分の位置Ａ　２　、Ｂ　２を除いて減
少している。

以上のようにこの実施例の建築物Ｂの構造によれば、建
築物日に鉛直方向の荷重ａをかけた場合に、従来の建築
物Ａの構造と比較して、柱１３、粱１４等にかかる曲げ
応力が減少し、柱１３の軸方向に作用する力が増大する
ことになり、水平方向の荷重すをかけた場合に、従来の
建築物と比較して、水平方向の剪断応力が減少し、水平
方向への変位量が減少することになるとともに、柱１３
の軸方向に作用する力が増大することになる。

従って、本実施例の建築物Ｂは、従来の建築物Ａのよう
な曲げ応力抵抗型構造に対して高層建築物の構造として
より適した軸方向応力抵抗型構造となる。

そして、粱１４にかかる曲げ応力が減少するのに対して
柱１３の軸方向に作用する力が増大するので、構造部材
としての柱１３に力が集中することになり、建築物Ｂの
構造のクリティカルな部分が明確化される。

従って、柱１３を強い材料にすることにより、建築物Ｂ
の強度を容易に保つことができることになり、建築物の
強度Ｂとして柱１３の強度を中心に考慮していくことに
より容易に高層建築物の設計を行うことができる。

また、本実施例の建築物Ｂは、柱Ｉ３、粱１４にかかる
曲げ応力が建築物Ｂ全体として減少するので、水平剛性
等の構造性能を向上することができる。

また、建築物Ｂに片持梁１５等を設けずに、第１図に示
す構造の外観に近い建築物Ｂを構築すれば、力強い柱１
３からなる構造が建築物Ｂ全体のデザインに寄与するこ
とになる。

さらに、第１図に示す構造とすれば、同一容積の建築物
Ｂにおいて、建築物Ｂの中層部のフロア−面積を減少さ
せ、高い価値を有する高層部のフロア−の面積を増大さ
せることができる。

そして、以上述べたように、本実施例の建築物の構造を
、高層建築物の設計において構造手法の一つとして、充
分な効果を有して使用することができる。

なお、本実施例の建築物の構造において、上述したよう
に第７図等に示す片持梁１５を設けることによって、従
来の建築物Ａと同様に各フロア−の床面積を均等にする
ことができ、この片持梁１５の端部に外壁を設けていく
ことにより、外観を従来の建築物Ａと同様の直方体とす
ることができる。

また、第８図に示すように、片持梁１５の外部側端部を
最上層ｆ４１２の隅から鉛直方向に延出させた吊り部材
１６により吊る方式としてもよい。

また、建築物Ｂは、各階層の上下に配置された梁１４と
粱１４の間を１フロア−としても、各階層に数段の床を
設けて粱１４と粱１４との間に数フロア−が設けられる
構造としてもよい。

「発明の効果］ 以上詳細に説明したように本発明の建築物の構造によれ
ば、柱の形状を建築物の中心部に向って凸の弓形とする
ことにより、鉛直方向もしくは水平方向ｌこ荷重をかけ
た際に、柱、粱にかかる曲げ応力を減少させ、柱の軸方
向に作用する力を増大させ、建築物の水平方向の変位を
減少させることができるので、建築物を曲げ応力抵抗型
構造から高層建築物の構造としてより適した軸方向抵抗
型構造とすることかできる。

そして、この発明の建築物の構造によれば、上記のよう
に柱、梁にかかる曲げ応力の減少等により水平剛性等の
構造性能を向上させることができる。

また、梁にかかる応力が減少し、柱の軸方向にかかる力
が増大することにより、柱に力が集中し、建築物の構造
の中でクリティカルな部分が明確化できるとともに、柱
の強度を上げることにより建築物の強度を向上すること
ができる。

したがって、住の強度を中心に考慮することにより充分
な強度を有する高層建築物を容易に設計することができ
る。

また、弓形に湾曲した柱からなる構造が、建物全体のデ
ザインに寄与し、建物の外観を特異なものとすることが
できる。

さらに、建築物の中心部に向って凸の弓形に形成された
柱の形状に合わせて建築物を構築することにより、中層
部のフロア−の面積を減少させ、高い価値を有する高層
部のフロア−の面積を増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図はこの発明の実施例を示す図面であ
って、第１図は建築物の概略構造を示す斜視図、第２図
は同じく側面図、第３図は建築物にかける荷重を示す側
面図。第４図は鉛直方向の荷重をかけた際の曲げモーメ
ント分布を示す側面図、第５図は水平方向の荷重をかけ
た際の曲げモーメント分布を示す側面図、第６図は水平
方向の荷重をかけた際の建築物の変位を示す側面図、第
７図は建築物に片持梁を取り付けた際の概略構造を示す
側面図、第８図は建築物に吊り部材を取り付けた概略構
造を示す側面図、第９図ないし第１２図は従来の技術を
示す図面であって、第９図は建築物の概略構造を示す側
面図、第１０図は建築物に鉛直方向の荷重をかけた際の
曲げモーメント分布を示す側面図、第１１図は建築物に
水平方向の荷重をかけた際の曲げモーメント分布を示す
側面図、第１２図は建築物に水平方向の荷重をかけた際
の変位を示す側面図である。 Ｂ　・・　・・・建築物、 １１　・・・　・　最下層部、１２　・・・・・・最上
層部、１３　・　・・　柱。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多層階を有する建築物の最下層部から最上層部まで延在
   する柱が、該建築物の中心部に向って凸の弓形に形成さ
   れていることを特徴とする建築物の構造。