JPH0443130B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、建築物の骨組を構成する構造体、
特にチユーブ架構形式の高層建築物の骨組に適用
して有効な構造体に関するものである。

「従来の技術」 鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造の高層建築物
の架構形式として、第５図に示すようなチユーブ
架構が知られている。この架構形式は、それぞれ
柱１…と梁２…とで構成したＸ方向フレーム３，
３、およびＹ方向フレーム４，４とによつて、建
築物の外周フレームを構成するチユーブ状（筒
状）の構造体５を構築し、この構造体５のみに地
震力を負担させるものである。このような架構形
式では、構造体５の内部を無柱および無梁とする
ことが可能であり、平面計画上自由度の高い、ま
た居住性に優れた内部空間を得ることができる。

このようなチユーブ架構においては、構造体５
全体で地震力に抵抗するために、地震力をその加
力方向に並行するフレームだけでなくそれに直交
するフレームに対しても負担させるようにしてい
る。このことは、地震力を、その向きに並行する
フレームのみに負担させようとする従来一般の架
構形式と大きく異なる点である。

たとえば、第５図中に実線矢印で示すようなＸ
方向の地震力が加わつた時には、それに並行する
Ｘ方向フレーム３，３に生じた軸力の一部を、そ
れに直交するＹ方向フレーム４，４に伝達して、
地震時軸力を両者で負担するようになつている。
この場合、Ｘ方向フレーム３，３の各柱１…は、
引き抜き力または地盤からの反力を受け、第５図
下部に示す向きの軸力が生じるが、これらの応力
がＹ方向フレーム４，４にも伝達されて、それら
の各柱１…にも第５図下部に示すような軸力が生
じることになる。チユーブ架構によらない場合に
は、直交フレームにはこのような応力は生じな
い。第６図は、このようなＸ方向の地震力に対し
てＹ方向フレーム（直交フレーム）４の各柱１…
に生じる応力の軸力分布状態を示すものであり、
この図から明らかなように、軸力は外側の柱で大
きくなつている。

なお、地震力の向きが第１図中の破線矢印のよ
うなＹ方向である場合には、その場合の並行フレ
ームであるＹ方向フレーム４，４から、直交フレ
ームであるＸ方向フレーム３，３に対して、同様
に応力が伝達されることになる。

ところで、以上で述べたような地震時の応力が
並行フレームから直交フレームに有効に伝達さ
れ、構造体５全体で地震力を負担することが可能
となるためには、直交フレームの梁２…の剛性が
充分に高いことが必要である。そして、地震力の
向きは特定の方向に限定することができないか
ら、チユーブ架構の構造体５においては、チユー
ブ架構によらない従来一般の構造体に比して、各
フレーム３，３，４，４の柱間隔（スパン）を小
さくし、また梁成を大きいものとして、梁２…の
剛性を高いものとしている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、上記のように梁成寸法を大きくする
と、階高が高くなつてコストアツプとなるばかり
でなく、建築物の高さ制限に抵触する等の問題を
生じる。

このため、梁成を大きくすることなく各フレー
ム３，４にブレースを設けることによつて応力を
伝達させることが考えられるが、この場合は、外
壁に設ける窓等の開口部の位置や大きさが制約さ
れてしまうという問題がある。また、階高増大を
防止するために、梁２…を各階の全てに設けるこ
となく、一層おきに、すなわち二層の間隔で設け
ることも考えられてはいるが、この場合には実質
的に構造階高が二倍になり、柱１…の曲げモーメ
ントが増大して構造体５の水平剛性が低下してし
まうという問題があり、現実的ではない。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、鉄骨量を削減することができ、工事費の低減
を図ることの可能な構造体を提供することを目的
としている。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、多層階建築物の平面視外周部の位
置に立設された複数の柱と、それらの柱相互間に
架け渡された梁とによつて構築された建築物の構
造体であつて、前記梁の一部または全部は、前記
柱相互間のそれぞれに、建築物の二層の間隔でそ
の建築物の床の位置にそれぞれ設けられ、かつ、
隣り合う柱相互間に設けられる梁同士は、互いに
その建築物の一層分ずれていることを特徴として
いる。

「実施例」 以下、この発明を高層集合住宅建築物に適用し
た場合の実施例について、第１図ないし第４図を
参照して説明する。第１図はこの建築物の外周フ
レームを構成している構造体１０の全体概略構成
を示す斜視図であり、第２図はその部分立面図、
第３図は部分断面図である。

この建築物は、上述した従来の構造体５と同様
のチユーブ架構によるものであり、その構造体１
０は、それぞれ柱１１…および梁１２…によつて
構成されているＸ方向フレーム１３，１３および
Ｙ方向フレーム１４，１４によりチユーブ状に構
築されていて、この構造体１０全体で地震力に抵
抗するようにされている。

そして、この構造体１０においては、その梁１
２…は各柱１１…の相互間のそれぞれに、この建
築物の二層の間隔でこの建築物の床の位置に架け
渡され、そして、隣り合う柱１１……の相互間の
梁１２…同士は互いにこの建築物の一層分ずれて
いる。すなわち、各階の梁１２…は、互いに連続
することなく１スパンにおきに掛け渡されてお
り、その梁１２…の設けられたスパンの直上およ
び直下の階の梁は省略された形態とされている。

また、これらの梁１２…は、第２図および第３
図に示すように、逆梁すなわち梁１２…の下端部
で床１５…を支持するようにされている（第２図
および第３図中のFLは各階の上面の位置を示
す）。また梁１２…の設けられていないスパンに
は、小梁１６…が設けられている。この小梁１６
…は床１５…を支えられるだけの断面のごく小さ
なもので良いし、あるいは設計上不要であれば省
略しても良い。

なお、この建築物では、第３図に示すように、
柱１１…の外側に床１５…が突出してバルコニー
が設けられている。

この構造体１０は、従来の構造体に比して約半
分の本数の梁１２…で鉛直荷重を支え、また上述
のように柱１１…とともにチユーブ架構を形成し
て全体で地震力を負担するようにされていること
から、梁１２…の梁成寸法は、従来一般の架構形
式による場合に比して大きなものとされており、
また第５図に示した従来のチユーブ架構の構造体
５における梁２…に比してもさらに大きなものと
され、これにより充分な剛性が確保されている。

上記構成の構造体１０では、梁２…が各スパン
に連続している従来の構造体５と比較した場合、
それと同等以上の剛性および耐力を確保した上
で、鉄骨量を削減することができる。

このことについて、それぞれの設計例を示して
説明する。まず、従来の構造体５での梁２が、Ｈ
形鋼で各部位の寸法が550mm（梁成）×300mm（幅）
×16mm（ウエブ厚）×25mm（フランジ厚）である
場合、この梁２の鉄骨量は全スパンの長さ１ｍあ
たり180Kg／ｍであり、その梁２の剛性を現す断
面二次モーメントの値はＩ＝1.20×10⁵（cm⁴）、ま
た、耐力を現す断面係数の値はＺ＝4367（cm³）で
ある。

これに対し、この実施例の構造体１０における
梁１２…を、上記梁２の２本分の耐力を１本で確
保できるように、Ｈ形鋼で各部位の寸法を900mm
×300mm×16mm×28mmとした場合、その鉄骨量は
238Kg／ｍ、断面二次モーメントはＩ＝4.0×10⁵
（cm⁴）、断面係数はＺ＝8880（cm³）となり、上記従
来の梁２（Ｈ−550×300×16×25）の２本分に対
し、Ｚはほぼ同等（すなわち同耐力）、Ｉは70％
増大（剛性向上）、鉄骨量は34％減少（コストダ
ウン）となる。

すなわち、この構造体１０においては、個々の
梁１２…は従来の梁２…より大きくなるものの、
その所要本数が約半分ですむことから、構造体１
０全体としては鉄骨量を削減できる。そして、そ
れによつて剛性や耐力が低下することはなく、上
記のＩ、Ｚの値から明らかなように、同等あるい
は逆に増大させることができる。

また、この構造体１０では、地震力の加力方向
に対して直交にするフレームへの応力の伝達が、
従来の構造体５に比して、より効果的になされ
る。すなわち、加力方向に直交するフレームの各
柱１１…には、第４図イに示すような分布状態で
軸力が生じるが、この分布は第６図に示した従来
の場合（図中破線で示す）に比して、外側の柱で
は小さくなるとともに、中間部の柱では大きくな
る。これは、中間部の柱にも応力が有効に伝達さ
れ、その分外側の柱での負担が減少して、このフ
レーム全体で応力を負担することを示している。
また、このフレームの剪断力分布は第４図ロに示
すようなものとなり、これも従来の場合（図中破
線で示す）に比して、中間部の柱での応力は小さ
くなり、負担の小さかつた外側の柱１１ではやや
大きくなつて、全体でほぼ均等に負担するように
なつている。

さらにこの構造体１０では、梁１２…が逆梁で
あることから、階高が小さい場合であつても梁下
寸法を充分確保でき、外壁（図示せず）にはその
梁１２…の下端から下階の床１５…までの範囲に
自由に開口部を設けることができ、バルコニーへ
の出入りに使用できるいわゆる掃き出し窓を設け
ることができる。また、この梁１２…が床上に出
てくるスパンでは掃き出し窓を設けることはでき
ないが、梁１２…の天端から小梁１６…の下端の
間に開口部を設けることができ、ここでも充分な
窓面積を確保できる。したがつて、チユーブ構造
では柱間隔が小さく１住戸は２スパン以上で構成
されるため、バルコニーへの出入口が確保でき、
使用勝手を損なうことなく、窓面積を充分に確保
して居住性に優れた住戸とすることができる。

このように、梁１２…を逆梁とすることで、従
来においては外壁に設ける開口部の制約から適用
することが困難であつた集合住宅等の比較的階高
の小さい建築物に対しても、チユーブ架構を適用
することが可能となる。

以上、この発明の一実施例を説明したが、この
発明は、種々の形態（平面形状や階数）の建築
物、種々の用途の建築物に対して適用できるもの
ではない。また、梁は必ずしも逆梁とすることは
なく、順梁であつても良い。

なお、構造体の内部の設計は適宜で良く、無柱
無梁とすることもできるし、所要箇所に柱、梁を
設けても勿論良い。さらに、構造体の内部にも上
記の構造体と同様のチユーブ状の構造体を設け
て、二重チユーブ架構とすることもできる。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれ
ば、梁をそれぞれの柱相互間に二層の間隔で床の
位置に設けるとともに、隣り合う柱相互間に設け
られる梁同士を一層分ずらした構成としたので、
建築物の耐力を低下させることなく、鉄骨量を従
来の構造体に比して削減することが可能であり、
工事費の大幅な削減を図ることができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の実施例を示す
図である。第１図は、この実施例の構造体の全体
概略構成を示す斜視図、第２図は構造体の部分立
面図、第３図はその断面図、第４図はこの構造体
の各柱の応力分布状態を示す図であつて、このう
ちイは軸力分布を示す図、ロは剪断力分布を示す
図である。第５図および第６図は、従来の構造体
を示す図であつて、第５図はその全体概略構成を
示す斜視図、第６図は直交フレームでの柱軸力分
布を示す図ある。 １０……構造体、１１……柱、１２……梁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多層階建築物の平面視外周部の位置に立設さ
   れた複数の柱と、それらの柱相互間に架け渡され
   た梁とによつて構築された建築物の構造体であつ
   て、前記梁の一部または全部は、前記柱相互間の
   それぞれに、建築物の二層の間隔でその建築物の
   床の位置にそれぞれ設けられ、かつ、隣り合う柱
   相互間に設けられる梁同士は、互いにその建築物
   の一層分ずれていることを特徴とする建築物の構
   造体。