JPS6383337A - 多層階建築物の構造体 - 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」 本発明は、建築物の骨組を＋Ｒ成する構造体に係わり、
特に、デユープ架構形式の多色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、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造の高層建築物の
！！／Ｊ構形式表形式、第６図に示すようなヂニーブ架
措が知られている。

この・架構形式は、それぞれ柱ｌ・・・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とによって、建築物の外周フレームを構成する
デユープ状（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仕るものであり、構造体５の内部
を無柱および無梁とすることを可能にして、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
とができるといった点で有益な構造体である。

このようなチューブ状の架構においては、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。

方向の地震力が加わった時には、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
負担するようにしている。

この場合、Ｘ方向フレーム３・３の６柱Ｉ・・・は、引
き抜き力または地盤からの反力を受け、第６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６柱Ｉ・・・にも第
６図下部に示すような軸力が生じることになる。チュー
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７図は、この上うな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６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っている。

なお、地震力の向きが第６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
で地震ノＪ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、チューブ架構の構造体５においては
、チュ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、また梁成を大きい乙のとして、梁２・・・・の剛性
を高いしのとしている。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は前述した従来の技術における次のような問題点
を解決せんとするものである。

すなわち、前述したように、梁成寸法を大きくすると、
階高が高くなってコストアップとなるばかりでなく、建
築物の高さ制限に抵触するおそれ・がある等の問題点で
ある。

このため、梁成を大きくすることなく各フレーム３・４
にプレースを設けることによって応力を伝達させること
が考えられるが、この場合においても、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、−層おきに、すなわ
ち二層の間隔で設けること乙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！・・・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、いづれの方法も現実的では
ない。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前述した従来の技術における問題点を有効に
解消し得る、多層階建築物の構造体を提供せんとするも
ので、該構造体は、多層階建築物゛　　　の外周壁の位
置に立設された複数の柱と、これらの柱間に、該柱の長
さ方向に間隔をおいて架け渡された複数の梁とによって
溝築された多層階建築物の構造体であって、前記柱間に
設けられる梁は、建築物の一層分のピッチで複数層分を
一組とじて設けられているとと６に、隣接する柱間に設
けられる梁同士は、各組み毎に、前記複数層分、柱の長
さ方向にずれて配設されていることを特徴とする。

「作用」 本発明に係わる多層階建築物の構造体は、・前述した構
成とすることにより、柱間に設けられる梁を柱の！スパ
ンおきに省略して、耐震性能を損なわずに、柱間に設け
られる梁の量を全体として軽減し、かつ、柱梁を工場で
一体加工することにより、現場での梁のジヨイントを無
くして施工性の向上を図るものである。

「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と同様のデユー
プ架溝によるものであり、その（１力造体１０は、それ
ぞれ柱１１・・・および梁１２・・・によって構成され
ているＸ方向フレーム１３・１３およびＹ方向フレーム
１４・１４によりデユープ状に構築されていて、このす
１力造体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（Δ進体ｌＯにおいては、その梁１２・・
・は３柱１１・・・の相互間のそれぞれに、この建築物
のＢ　（Ｉｅ　）分の間隔でこの建築物の床の位置に架
け渡されているとともに、複数暦（本実施例では三層）
分を一組として設けられ、そして、隣り合う柱１１・・
・間に設けられる梁Ｉ２・・・同士は、各組み毎に、建
築物の三層（階）分、柱１１・・・の長さ方向にずれて
設けられている。

すなわち、各階の梁１２・・・は、互いに連続すること
なく！スパンおきに、かつ、柱１１・・・の長さ方向に
一層（階）分の間隔をおいて三階分画は渡されており、
最上部に設けられた梁１２・・・の直上および直下の階
の梁が、三層（階）分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、逆梁ずなわち梁１２・・・の下端部で床１
５・・・を支持するようにされている（第２図および第
３図中のＰ　Ｌは、各階の床の上面の位置を示す）。

まな梁Ｉ２・・・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・・・は宋
１５・・・を支えられるだけの断面のごく小さなもので
よいし、あるいは、設計上不要であれば省略しても良い
。

なお、このｌｌｔ築物では、第３図に示すように、柱１
１・・・の外側に床１５・・・が突出してバルコニーが
設けられている。

このようにして構成された構造体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
、また前述したように、柱１１・・・とともにチューブ
状の架構を形成して、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１　　　　きなもの
とされ、また、第５図に示した従来のチューブ！！＠構
の構造体５における梁２・・・に比してもさらに大きな
乙のとされ、これにより充分な剛性が確保されている。

したがって、ｎｊＩ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Ｒ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、Ｉ−１形鋼で各部位
の寸法が５５０ｍｍ　（梁成）　ｘ　３００ｍｍ　（幅
）Ｘ１６ｍｍ（ウェブ／７）　Ｘ　２５ｍｍ　（フラン
ジ厚）である場合、この梁２の鉄骨ｍ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（直はＩ　＝　１．２０Ｘ　
１０″′（Ｃｍ’）、また、耐力を現す断面係数の値は
Ｚ　＝　４，３６７　（ｃｍ３）である。

これに対し、本実施例の構造体ＩＯにおける梁１２るよ
うに、ｉ−ｒ形鋼で各部位の寸法を９００＋ｍｎＸ　３
００ｍｍＸ　、１６ｆｆｉｍ　Ｘ　２８ｍｍとした場合
、その鉄骨ｍは、２３８ｋｇ／ｍ１断面二次モーメント
は、ｒ　＝　４．ＯＸ　１０’　（ｃｍ’）、断面係数
は、Ｚ　＝　Ｌ　８８０（ｃｍ”）となり、従来の梁２
（１−１−５５０ｘ　３００ｘ　１６ｘ　２５）の２本
分に対して、Ｚはほぼ同等（すなわち同耐力）、■は７
０％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、側々の梁１２・
・・は、従来の梁２・・・より大きくなる乙のの、その
所要本数が約半分ですむことから、＋１力造体ｌＯ全体
としては鉄骨量を削減できる。そして、それによって剛
性や耐力が低下ずろことはなく、前記Ｚの値から明らか
なようζこ、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軸力が生
じるが、この分布は第６図に示した従来の場合（同図中
破線で示す）に比して、外側の柱では小さくなるとと６
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（同図中破線で示
す）に比して、中間部の柱での応力は小さくなり、負担
の小さかった外側の柱１１ではやや大きくなって、全体
でほぼ均等に負担するようになっている。

さらにこの構造体ＩＯでは、梁１２・・・が逆梁である
ことから、階高が小さい場合であっ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、ここでら充分な窓面積を確保できる。したがって、
デユープ措造では柱間隔が小さくＩ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
困難であった集合住宅等の比較的階高の小さい建築物に
対しても、チューブ架＋／＆を適用することが可能とな
る。

一方、前述した構造体１０を＋Ｉｔ築する際の施工方法
について説明すれば、まず、３本の梁１２と２本の柱１
１とによって単位構成体を形成し、この単位構成体を１
スパン分の間隔をおいて立設し、これらの単位構成体の
上部に、第５図に示すように１、他の単位構成体をさら
にＩスパン分ずらして載置し、しかるのちに、上下の単
位構成体の柱１１間を相互に連結することによって行わ
れる。

したがって、柱１１のみの連結作業によって施工するこ
とができ、施工が極めて簡便である。

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あり、前記例に限定さ
れるものではない。また、梁は必ずしも逆梁とすること
はなく、順梁であってら良い。

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、構造体の内部にも前記進体と同様のデユー
プ状の構造体を設けて、二重チューブ架構とすることら
できる。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、本発明に係わる多層階建築
物の構造体は、建築物の外周壁の位置に立設された複数
の柱と、これらの柱間に、抜柱の長さ方向に間隔をおい
て架け渡された複数の梁とによって構築された多層階建
築物の構造体であっ”ｒ　　　　６ｆ　’Ｒ：３　）！
＋　Ｉ＋！１１−　　ｆＡ　ｌ−）　　＋”−ｈ　　１
　　ｊＤ　　ｌ−）　　　　Ｚｂ　竹４４＋　／Ｉ’＋
　　　　Ｌｍ　／−％のピッチで複数層分を一組として
設けられているとともに、隣接する柱間に設けられる梁
同士は、各組み毎に、前記複数層分、柱の長さ方向にず
れて配設されていることを特徴とするもので、ｔＩ！築
物の耐力を低下させることなく、鉄骨ｍ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、また、複数の梁と一対の柱とによ
って単位構成体を形成し、−方の単位構成体の上部に、
他の単位構成体を梁の長さ方向に、Ｉスパン分ずらして
載置するとと乙に、柱のみを順次連結することによって
、全体を構築することができ、この結果、構築作業を大
幅に簡略化することができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５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６柱の応力分布状態を示す
図であって、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、第５図は施工方法を説明する
ための概略図、第６図および第７図は、従来の構造体を
示す図であって、第６図はその全体概略＋１カ成を示す
斜視図、第７図は直交フレームでの柱軸力分布を示す図
ある。 ■０・・・・・・構造体、１１・・・・・・柱、１２・
・・・・・梁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多層階建築物の外周壁の位置に立設された複数の柱と、
   これらの柱間に、該柱の長さ方向に間隔をおいて架け渡
   された複数の梁とによって構築された多層階建築物の構
   造体であって、前記柱間に設けられる梁は、建築物の一
   層分のピッチで複数層分を一組として設けられていると
   ともに、隣接する柱間に設けられる梁同士は、各組み毎
   に、前記複数層分、柱の長さ方向にずれて配設されてい
   ることを特徴とする多層階建築物の構造体。