特開 2024-155185 柱の設計方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024155185

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】柱の設計方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/18 20060101AFI20241024BHJP

   E04B 1/30 20060101ALI20241024BHJP

   E04B 1/24 20060101ALI20241024BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

E04B1/18 F

E04B1/30 C

E04B1/24 R

E04H9/02 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023069649

(22)【出願日】2023-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100154003

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 憲一郎

(72)【発明者】

【氏名】柴田 淳平

(72)【発明者】

【氏名】大住 和正

(72)【発明者】

【氏名】中島 俊介

(72)【発明者】

【氏名】溝呂木 健

【テーマコード（参考）】

2E139

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AA05

2E139AB01

2E139AC06

2E139AC26

2E139AC27

2E139AC43

2E139AC72

2E139AD01

(57)【要約】

【課題】柱をより長尺なものとすることが可能な柱の設計方法を提供することである。
【解決手段】複数の階層を有する建築物１における柱の設計方法であって、柱２０を、複数の階層に亘って設けられた吹抜け部分１３の外壁２ｂに沿って配置され、建築物１の内側から延びる大梁２１，２２が柱２０の下端２０ａ及び上端２０ｂにのみに接合されたものとし、柱２０の、下端２０ａから上方に向けた所定範囲の部分または上端２０ｂから下方に向けた所定範囲の部分に、所定範囲の部分を外側から覆って拘束するコンクリート製の拘束部３０を設けることで、柱２０の座屈長さＬ２を短くして柱２０の強度計算を行うことを特徴とする柱の設計方法。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の階層を有する建築物における柱の設計方法であって、
前記柱を、複数の階層に亘って設けられた吹抜け部分の外壁に沿って配置され、前記建築物の内側から延びる大梁が前記柱の下端及び上端にのみに接合されたものとし、
前記柱の、下端から上方に向けた所定範囲の部分及び上端から下方に向けた所定範囲の部分の少なくとも何れか一方に、前記所定範囲の部分を外側から覆って拘束するコンクリート製の拘束部を設けることで、前記柱の座屈長さを短くして前記柱の強度計算を行うことを特徴とする柱の設計方法。

【請求項2】

前記拘束部を、鉄筋コンクリート製とする、請求項１に記載の柱の設計方法。

【請求項3】

前記拘束部を、前記建築物の地下部分において前記建築物の基礎と一体に設ける、請求項２に記載の柱の設計方法。

【請求項4】

前記柱を、内部にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管とする、請求項１～３の何れか１項に記載の柱の設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の階層を有する建築物における柱の設計方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建築物として、例えばオフィスビル、商業ビルなどの、複数の階層を有する多層階ビルの形態とされたものが知られている。

【0003】

このような建築物は、その構造ないし躯体が、複数本の柱と、柱に接合されて両端支持された梁とを有する構成に設計されるのが一般的である（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－９５１３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような建築物として、複数の階層に亘る吹抜け部分が外壁に沿って設けられたものがある。このような建築物では、例えば当該吹抜け部分にエスカレータ等の設備が配置されることがあるため、吹抜け部分の外壁に沿って配置される柱は、外壁の内側から延びる大梁が上端及び下端にのみ接合され、上端と下端との間の中間部分には外壁の内側から延びる大梁が接合されない構成に設計されることになる。

【0006】

しかし、上記の設計方法では、吹抜け部分をより高さが高いものとしようとすると、柱の大梁に支持されない部分が長尺となり、柱の座屈長さが問題となって所望の高さを有する吹抜け部分を設計することが困難になる、という問題点があった。

【0007】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、柱をより長尺なものとすることが可能な柱の設計方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の柱の設計方法は、複数の階層を有する建築物における柱の設計方法であって、前記柱を、複数の階層に亘って設けられた吹抜け部分の外壁に沿って配置され、前記建築物の内側から延びる大梁が前記柱の下端及び上端にのみに接合されたものとし、前記柱の、下端から上方に向けた所定範囲の部分及び上端から下方に向けた所定範囲の部分の少なくとも何れか一方に、前記所定範囲の部分を外側から覆って拘束するコンクリート製の拘束部を設けることで、前記柱の座屈長さを短くして前記柱の強度計算を行うことを特徴とする。

【0009】

本発明の柱の設計方法は、上記構成において、前記拘束部を、鉄筋コンクリート製とするのが好ましい。

【0010】

本発明の柱の設計方法は、上記構成において、前記拘束部を、前記建築物の地下部分において前記建築物の基礎と一体に設けるのが好ましい。

【0011】

本発明の柱の設計方法は、上記構成において、前記柱を、内部にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管とするのが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、柱をより長尺なものとすることが可能な柱の設計方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る柱の設計方法により設計された柱を有する建築物の正面図である。

【図2】図１に示す建築物の側面図である。

【図3】図１に示す建築物の、躯体の構造を示す説明図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る柱の設計方法が適用された柱の構造を示す断面図である。

【図5】（ａ）は、図４に示す柱の座屈長さを模式的に示す説明図であり、（ｂ）は、拘束部が設けられない比較例の柱の座屈長さを模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態に係る柱の設計方法について詳細に例示説明する。

【0015】

図１、図２に示す建築物１は、本発明の一実施形態に係る柱の設計方法により設計された柱を有する建築物の一例である。この建築物１は、例えばオフィスビル、商業ビルなどとして利用される、複数（多数）の階層を有するビルディングである。

【0016】

建築物１の１階（地上階）から３階までの下層階の部分における、正面（図１に示す側の面）の外壁２ａ、側面（図２に示す側の面）の外壁２ｂ及び正面と側面との間の角面の外壁２ｃは、それぞれ地面３に垂直な平面状である。これらの正面の外壁２ａ、側面の外壁２ｂ及び角面の外壁２ｃは、それぞれ道路に面する壁である。

【0017】

これに対し、建築物１の４階よりも上階の上層階の部分に複数の階層に亘って設けられた正面の外壁４ａ、側面の外壁４ｂ及び角面の外壁４ｃは、それぞれ平面状であるとともに、建築基準法上の斜線制限ないし天空率の制限をクリアするために、それぞれ地面３に垂直な方向（鉛直方向）に対して一定の角度で上向きとなるように傾斜している。

【0018】

図３に示すように、建築物１の躯体（構造）１０は、複数本の柱１１と、それぞれ対応する柱１１に接合されて柱１１に支持された複数本の梁１２とを有している。なお、便宜上、図３においては、一部の柱及び梁にのみ符号を付している。

【0019】

図４に示すように、建築物１は、その内部に、複数の階層に亘って設けられた吹抜け部分１３を有している。より具体的には、吹抜け部分１３は、建築物１の外壁２ｂの内側に隣接して設けられており、外壁２ｂの内面に沿って地下１階から地上３階に亘って上下方向に向けて延びている。すなわち、吹抜け部分１３は、４階層分の高さを有する上下に連続した空間となっている。

【0020】

建築物１の吹抜け部分１３に面する外壁２ｂに沿って配置された柱２０は、本発明の一実施形態に係る柱の設計方法により設計された柱である。この柱２０は、建築物１の躯体１０を構成するものであり、外壁２ｂに沿って地下１階の床部分から地上３階の天井部分にまで鉛直方向に延びている。

【0021】

柱２０は、その内部にコンクリートＣが充填されてコンクリート充填鋼管により構成されたものとすることができる。柱２０を、コンクリート充填鋼管により構成されたものとすることで、柱２０をより径の細いものとしつつ所望の強度、剛性、変形性能を有するものとすることができる。

【0022】

なお、柱２０は、複数の階層に亘って連続して延びる一体物として構成されたものであってもよく、所定の長さに分割された複数の分割柱を連結した構成であってもよい。

【0023】

建築物１の地下１階の床部分には、躯体１０を構成する大梁（基礎梁）２１が建築物１の内側から外壁２ｂの側に向けて延びて設けられている。柱２０は、その下端２０ａにおいて大梁２１の端部に接合されている。本実施形態では、大梁２１の端部を含む一部は、鉄筋コンクリートより建築物１の地下部分に形成された基礎１４に埋設されている。

【0024】

一方、建築物１の地上３階の天井部分には、躯体１０を構成する大梁２２が建築物１の内側から外壁２ｂの側に向けて延びて設けられている。柱２０は、その上端２０ｂにおいて大梁２２の端部に接合されている。

【0025】

これに対し、建築物１の地上１階から３階までの各階の床部分において建築物１の内側から外壁２ｂの側に向けて延びて設けられた大梁２３は、それぞれ端部が吹抜け部分１３を挟んで柱２０との間に間隔を空けて配置されている。すなわち、それぞれの大梁２３は、建築物１の吹抜け部分１３よりも内側に配置された柱（不図示）に片持ちに支持され、その端部は柱２０には接合されていない。

【0026】

このように、柱２０は、下端２０ａと上端２０ｂにおいてのみ建築物１の内側から延びる大梁２１、２２に接合され、下端２０ａと上端２０ｂとの間においては建築物１の内側から延びる大梁２３には接合されていない。

【0027】

なお、図３に示すように、柱２０は、下端２０ａと上端２０ｂとの間の部分において、外壁２ｂに沿って配置された隣の柱２４との間に外壁２ｂに沿って延びる大梁２５が接合された構成であってもよい。

【0028】

柱２０の上端２０ｂには、外壁４ｂに沿って鉛直方向に対して傾斜して延びる上側柱２６の下端が接合されている。

【0029】

ここで、上記のように、柱２０を、下端２０ａと上端２０ｂにおいてのみ建築物１の内側から延びる大梁２１、２２に接合され、下端２０ａと上端２０ｂとの間においては建築物１の内側から延びる大梁２３には接合されない構成とすると、図５（ａ）に示すように、柱２０の大梁２１、２２に支持されない部分が長尺となり、柱２０を設計する際に、柱２０の座屈長さＬ１が長いことから、所望の高さを有する吹抜け部分１３を設計することが困難になる、という問題が生じることになる。

【0030】

そこで、本実施形態に係る柱の設計方法では、柱２０の、下端２０ａから上方に向けた所定範囲の部分及び上端２０ｂから下方に向けた所定範囲の部分の少なくとも何れか一方に、当該所定範囲の部分を外側から覆って拘束するコンクリート製の拘束部３０を設けることで、柱２０の座屈長さが短くなるように柱２０を設計するようにしている。すなわち、本実施形態に係る柱の設計方法では、柱２０を、下端２０ａから上方に向けた所定範囲の部分及び上端２０ｂから下方に向けた所定範囲の部分の少なくとも何れか一方が、コンクリート製の拘束部３０により外側から覆われて拘束される構成に設計することで、図５（ｂ）に示すように、柱２０の座屈長さＬ２が、拘束部３０が設けられない場合の座屈長さＬ１に比べて実質的に短くなるようにし、当該座屈長さＬ２に基づいて柱２０の強度計算を行うようにしている。柱２０を、実際の長さと等しい座屈長さＬ１ではなく、実際の長さよりも短い座屈長さＬ２を有するものとして強度計算を行うことで、柱２０を、所望の座屈強度を有しつつ、より長尺のものとして設計することができる。

【0031】

本実施形態では、柱２０は、下端２０ａから１階の床部分（地上部分）までの部分がコンクリート製の拘束部３０で覆われて拘束される構成に設計されている。より具体的には、柱２０は、下端２０ａから１階の床部分（地上部分）までの部分がコンクリート製の拘束部３０に埋設されて拘束された構成に設計されている。

【0032】

このように、本実施形態に係る柱の設計方法では、柱２０を、複数の階層に亘って設けられた吹抜け部分１３の外壁２ｂに沿って配置され、建築物１の内側から延びる大梁２１、２２が下端２０ａ及び上端２０ｂにのみに接合されたものとし、柱２０の、下端２０ａから上方に向けた所定範囲の部分及び上端２０ｂから下方に向けた所定範囲の部分の少なくとも何れか一方に、所定範囲の部分を外側から覆って拘束するコンクリート製の拘束部３０を設けることで、柱２０の座屈長さＬ２を短くして柱２０の強度計算を行うようにしたので、柱２０を、所望の座屈強度を有しつつより長尺のものとして設計することができる。

【0033】

また、建築物１を設計する際に、本実施形態に係る柱の設計方法により柱２０を設計することで、建築物１を、より高さの高い吹抜け部分１３を有するものに設計することが可能となる。

【0034】

本実施形態に係る柱の設計方法では、拘束部３０を、鉄筋コンクリート製とするのが好ましい。これにより、拘束部３０の強度を高めて、柱２０を、より確実に座屈長さＬ２よりも実際の長さが長い長尺のものとすることができる。

【0035】

また、本実施形態に係る柱の設計方法では、拘束部３０を鉄筋コンクリート製とする場合には、拘束部３０を、建築物１の地下部分において建築物１の基礎１４と一体に設けた構成とすることもできる。これにより、拘束部３０をより容易に設けることができるとともに拘束部３０により柱２０の下端２０ａから所定範囲の部分がより効果的に拘束されるようにして、柱２０を、より確実に座屈長さＬ２よりも実際の長さが長い長尺のものとすることができる。

【0036】

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0037】

例えば、前記実施形態では、柱２０を、下端２０ａから上方に向けた所定範囲の部分がコンクリート製の拘束部３０で覆われて拘束される構成に設計するようにしているが、柱２０を、上端２０ｂから下方に向けた所定範囲の部分がコンクリート製の拘束部３０で覆われて拘束される構成に設計するようにしてもよく、下端２０ａから上方に向けた所定範囲の部分及び上端２０ｂから下方に向けた所定範囲の部分の両方がコンクリート製の拘束部３０で覆われて拘束される構成に設計するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１ 建築物
２ａ 外壁
２ｂ 外壁
２ｃ 外壁
３ 地面
４ａ 外壁
４ｂ 外壁
４ｃ 外壁
１０ 躯体
１１ 柱
１２ 梁
１３ 吹抜け部分
１４ 基礎
２０ 柱
２０ａ 下端
２０ｂ 上端
２１ 大梁
２２ 大梁
２３ 大梁
２４ 柱
２５ 大梁
２６ 上側柱
３０ 拘束部
Ｃ コンクリート
Ｌ１ 座屈長さ
Ｌ２ 座屈長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】