特許 7560309 建物構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】建物構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/18 20060101AFI20240925BHJP

   E04B 1/24 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

E04B1/18 A

E04B1/24 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020169654

(22)【出願日】2020-10-07

(65)【公開番号】P2022061614

(43)【公開日】2022-04-19

【審査請求日】2023-09-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100154726

【弁理士】

【氏名又は名称】宮地 正浩

(72)【発明者】

【氏名】土井 尚

(72)【発明者】

【氏名】犬山 隆博

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 康男

(72)【発明者】

【氏名】澤井 祥晃

【審査官】家田 政明

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３２８７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９７７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０５０５４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／００－１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物上層部には、長い柱スパンに設定された複数の長スパン部と、当該長スパン部の間において当該長スパン部よりも短い柱スパンに設定された短スパン部とが備えられ、
前記長スパン部においては、当該長スパン部を構成する一対の上層柱の間に、前記長スパン部と前記短スパン部とが並ぶ第一方向に延びて当該第一方向で隣接する前記上層柱間に架設される複数の第一方向上層梁が備えられ、
前記短スパン部においては、当該短スパン部を構成する一対の短スパン部上層柱の間に、前記第一方向に延びて一対の前記短スパン部上層柱の柱頭部間に架設される短スパン部柱頭接続梁と、前記第一方向に延びて一対の前記短スパン部上層柱の柱脚部間に架設される短スパン部柱脚接続梁とが備えられ、かつ、前記短スパン部柱頭接続梁と前記短スパン部柱脚接続梁との間に無梁にてスラブが構築され、
建物下層部において、建物上層部の一対の前記短スパン部上層柱の間の中間位置に中間下層柱が備えられ、その中間下層柱にて建物上層部の一対の前記短スパン部上層柱の荷重を負担するように構成される建物構造。

【請求項2】

前記短スパン部柱脚接続梁における前記一対の短スパン部上層柱の柱脚部間の中間位置に前記中間下層柱の柱頭部が接合される請求項１記載の建物構造。

【請求項3】

前記短スパン部柱脚接続梁が、前記建物下層部の上端部の他の梁よりも大きな梁成を有する単一の梁にて構成される請求項１又は２記載の建物構造。

【請求項4】

前記短スパン部柱脚接続梁が単一のＨ型鋼にて構成され、
前記中間下層柱の柱頭部が、前記短スパン部柱脚接続梁の上下のフランジに亘る状態で当該短スパン部柱脚接続梁に接合される請求項３記載の建物構造。

【請求項5】

前記短スパン部柱脚接続梁が単一のＨ型鋼にて構成され、
前記短スパン部上層柱の柱脚部が、前記短スパン部柱脚接続梁の端部の夫々の上フランジ上面に接合され、
前記短スパン部柱脚接続梁の端部の夫々には、補強部材として、前記短スパン部上層柱の外形に対応して上フランジから下フランジに亘って接合される左右の縦スチフナと、当該左右の縦スチフナの先端部間に接合される補強プレートとが備えられている請求項３又は４記載の建物構造。

【請求項6】

前記第一方向に対して平面視で交差する第二方向に沿って延び、前記第二方向で隣接する前記短スパン上層柱間に架設される第二方向上層梁が備えられ、その第二方向上層梁と前記短スパン部上層柱とがピン接合にて接合され、前記第一方向上層梁と前記短スパン部上層柱とが剛接合にて接合される請求項１～５のいずれか１項に記載の建物構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、柱スパンが他部の柱スパンよりも短い短スパン部が備えられ、その短スパン部を構成する一対の柱の間に無梁にてスラブが構築される建物構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、建物上層部と建物下層部を含む建物全体において、柱スパンが他部（居室部２）の柱スパンよりも短い短スパン部（廊下１）が備えられ、その短スパン部を構成する一対の柱の間に無梁にてスラブ（無梁スラブ４）が構築される建物構造が開示されている。このように、短スパン部を構成する一対の柱の間に無梁にてスラブを構築すれば、短スパン部の無梁のスラブの下方に設備配管類の設置スペースを広く確保することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－０９７７１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、建物構造としては、建物上層部が居室や廊下を含むホテルの客室階や集合住宅等の用途に構成され、建物下層部が柱スパンを極力広くして平面プランの自由度を高めることが望まれる商業用途等に構成される場合が比較的多い。
このような建物構造において、建物全体に短スパン部を設ける特許文献１記載の技術を適用すると、ホテルの客室階や集合住宅等の用途に構成される建物上層部では、短スパン部の無梁のスラブの下方に設備配管類の設置スペースを広く確保できるものの、商業用途等に構成される建物下層部では、短スパン部の存在で柱スパンが細分化されて平面プランが制限されるという問題が生じる。
この問題を解消するために、短スパン部を構成する一対の上層柱の直下位置に配置される一対の下層柱のうちの一本を省くことも考えられるが、その場合、その省いた下層柱の直上位置の上層柱の荷重を適切に負担することができない。

【0005】

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、建物上層部では、短スパン部の無梁のスラブの下方に設備配管類の設置スペースを広く確保できながら、建物下層部では、柱スパンの細分化を効果的に回避して平面プランの自由度を高めることができる建物構造を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１特徴構成は、建物上層部には、長い柱スパンに設定された複数の長スパン部と、当該長スパン部の間において当該長スパン部よりも短い柱スパンに設定された短スパン部とが備えられ、
前記長スパン部においては、当該長スパン部を構成する一対の上層柱の間に、前記長スパン部と前記短スパン部とが並ぶ第一方向に延びて当該第一方向で隣接する前記上層柱間に架設される複数の第一方向上層梁が備えられ、
前記短スパン部においては、当該短スパン部を構成する一対の短スパン部上層柱の間に、前記第一方向に延びて一対の前記短スパン部上層柱の柱頭部間に架設される短スパン部柱頭接続梁と、前記第一方向に延びて一対の前記短スパン部上層柱の柱脚部間に架設される短スパン部柱脚接続梁とが備えられ、かつ、前記短スパン部柱頭接続梁と前記短スパン部柱脚接続梁との間に無梁にてスラブが構築され、
建物下層部において、建物上層部の一対の前記短スパン部上層柱の間の中間位置に中間下層柱が備えられ、その中間下層柱にて建物上層部の一対の前記短スパン部上層柱の荷重を負担するように構成される点にある。

【0007】

本構成によれば、まず、建物上層部では、短スパン部が備えられて一対の短スパン部上層柱の間に無梁のスラブが構築されるので、その短スパン部の無梁のスラブの下方に設備配管類の設置スペースを広く確保することができる。
そして、建物下層部では、建物上層部の一対の短スパン部上層柱の間の中間位置に一対の短スパン部上層柱の荷重を負担する中間下層柱が備えられるので、その中間下層柱にて建物上層部の一対の短スパン部上層柱の荷重を適切に負担することができ、一対の短スパン部上層柱の直下位置の下層柱を省くことができる。よって、建物下層部では、短スパン部を備えなくてもよく、短スパン部の存在による柱スパンの細分化を回避して平面プランの自由度を高めることができる。

【0008】

したがって、建物上層部では、短スパン部の無梁のスラブの下方に設備配管類の設置スペースを広く確保できながら、建物下層部では、柱スパンの細分化を効果的に回避して平面プランの自由度を高めることができる。

【0009】

本発明の第２特徴構成は、前記短スパン部柱脚接続梁における前記一対の短スパン部上層柱の柱脚部間の中間位置に前記中間下層柱の柱頭部が接合される点にある。

【0010】

本構成によれば、第一方向に沿って一対の短スパン部上層柱の柱脚部間に架設され且つその柱脚部間の中間位置に中間下層柱の柱頭部が接合される短スパン部柱脚接続梁を介して、建物上層部の一対の短スパン部上層柱の荷重を建物下層部の中間下層柱に適切に伝達することができる。

【0011】

本発明の第３特徴構成は、前記短スパン部柱脚接続梁が、前記建物下層部の上端部の他の梁よりも大きな梁成を有する単一の梁にて構成される点にある。

【0012】

本構成によれば、短スパン部柱脚接続梁の剛性を、建物下層部の上端部の他の梁よりも大きくすることができ、短スパン部柱脚接続梁を介して、建物上層部の一対の短スパン部上層柱の荷重を建物下層部の中間下層柱に一層適切に伝達することができる。

【0013】

本発明の第４特徴構成は、前記短スパン部柱脚接続梁が単一のＨ型鋼にて構成され、
前記中間下層柱の柱頭部が、前記短スパン部柱脚接続梁の上下のフランジに亘る状態で接合される点にある。
本発明の第５特徴構成は、前記短スパン部柱脚接続梁が単一のＨ型鋼にて構成され、
前記短スパン部上層柱の柱脚部が、前記短スパン部柱脚接続梁の端部の夫々の上フランジ上面に接合され、
前記短スパン部柱脚接続梁の端部の夫々には、補強部材として、前記短スパン部上層柱の外形に対応して上フランジから下フランジに亘って接合される左右の縦スチフナと、当該左右の縦スチフナの先端部間に接合される補強プレートとが備えられている点にある。
本発明の第６特徴構成は、前記第一方向に対して平面視で交差する第二方向に沿って延び、前記第二方向で隣接する前記短スパン上層柱間に架設される第二方向上層梁が備えられ、その第二方向上層梁と前記短スパン部上層柱とがピン接合にて接合され、前記第一方向上層梁と前記短スパン部上層柱とが剛接合にて接合される点にある。

【0014】

本構成によれば、第一方向に対して平面視で交差する第二方向に沿って延びる第二方向上層梁と短スパン部上層柱とがピン接合にて接合されるので、地震時において第二方向の震動で第二方向上層梁から短スパン部上層柱に伝達される応力を低減することができ、その分、建物上層部の一対の短スパン部上層柱から建物下層部の中間下層柱に入力される力を低減することができる。よって、建物上層部の一対の短スパン部上層柱の荷重を負担する中間下層柱の過度な大断面化を抑制することができる。また、建物上層部において、短スパン部上層柱の位置に制約されずに第二方向上層梁の位置を設定することができるようになり、構造の自由度も高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】建物構造の縦断面を模式的に示す図

【図2】上層建物部の梁の平面配置を模式的に示す梁伏図

【図3】建物構造の要部の縦断面図

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の建物構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この建物構造は、基礎３にて支持される柱と梁とを組み付けて架構が構成されるラーメン構造にて構成される。建物下層部１は、商業用途等に好適に利用されるように下層柱１１が所定の柱スパン（柱間隔）にて割り付けられ、建物上層部２は、ホテルの客室階や集合住宅等の居室を有する用途に好適に利用されるように上層柱２１が所定の柱スパンにて割り付けられる。

【0017】

建物上層部２は、比較的長い柱スパンに設定される左右両端側の長スパン部Ａと、左右の長スパン部Ａの間において長スパン部Ａよりも短い柱スパンに設定された短スパン部Ｂを有する。長スパン部Ａには、ホテルの客室や集合住宅の住戸等の居室が構成され、短スパン部Ｂには、居室どうしの間の廊下（所謂、中廊下）が構成される。建物上層部２は、中廊下型の建物部として構成される。

【0018】

図１及び図２に示すように、長スパン部Ａを構成する一対の上層柱２１の間には、上層梁２２が架設され、その上層梁２２に支持させる状態でスラブＳが構築される。短スパン部Ｂを構成する一対の上層柱２１（短スパン部上層柱２１Ａ）の間には、上層梁２２が架設されておらず、無梁にてスラブＳが構築される。そのため、建物上層部２では、短スパン部Ｂの無梁のスラブＳの下方に設備配管類の設置スペースを広く確保することができる。

【0019】

図２に示すように、短スパン部上層柱２１Ａに対して、長スパン部Ａと短スパン部Ｂが並ぶＸ方向（第一方向）に延びるＸ方向上層梁２２ｘ（第一方向上層梁）と、平面視でＸ方向に交差するＹ方向（第二方向、廊下長さ方向）に延びるＹ方向上層梁２２ｙ（第二方向上層梁）が接合される。

【0020】

Ｘ方向上層梁２２ｘの端部は短スパン部上層柱２１Ａの外周面に対して溶接等で剛接合される。Ｙ方向上層梁２２ｙの端部は、短スパン部上層柱２１Ａの外周面に対してガゼットプレートやボルト等を介してピン接合される。このように、少なくともＹ方向上層梁２２ｙの端部と短スパン部上層柱２１Ａの外周面との接合をピン接合とすることで、地震時に短スパン部上層柱２１Ａに伝達される応力を低減している。

【0021】

建物下層部１は、建物上層部２の長スパン部Ａよりも長い柱スパンにて下層柱１１が割り付けられ、商業施設の店舗やロビー等が構成される。建物下層部１の隣接する下層柱１１の間には、下層梁１２が架設され、その下層梁１２に支持させる状態でスラブＳが構築される。

【0022】

建物下層部１において、建物上層部２の一対の短スパン部上層柱２１Ａの間の中間位置に下層柱１１（中間下層柱１１Ａ）が備えられ、その中間下層柱１１Ａにて建物上層部２の一対の短スパン部上層柱２１Ａの荷重を負担するように構成される。
そのため、建物下層部１では、中間下層柱１１Ａにて建物上層部２の一対の短スパン部上層柱２１Ａの荷重を適切に負担することができ、一対の短スパン部上層柱２１Ａの直下位置の下層柱１１を省くことができる。よって、建物下層部１では、短スパン部Ｂを備えなくてもよく、短スパン部Ｂの存在による柱スパンの細分化を回避して平面プランの自由度を高めることができる。
建物下層部１において、中間下層柱１１Ａに該当しない下層柱１１は、上層柱２１の直下位置に備えられ、一本の上層柱２１の荷重を一本の下層柱１１にて負担するように構成される。

【0023】

図１及び図３に示すように、建物下層部１の上端部には、下層梁１２として、Ｘ方向に延びて隣接する上層柱２１の柱脚部間に架設される柱脚接続梁１２Ａが備えられる。

【0024】

柱脚接続梁１２Ａとしては、Ｘ方向に延びて一対の短スパン部上層柱２１Ａの柱脚部間に架設される短スパン部柱脚接続梁１２ａと、Ｘ方向に延びて長スパン部Ａを構成する一対の上層柱２１の柱脚部間に架設される長スパン部柱脚接続梁１２ｂとが備えられる。短スパン部柱脚接続梁１２ａは、長スパン部柱脚接続梁１２ｂ（建物下層部１の上端部の他の梁の一例）よりも大きな梁成に構成される。

【0025】

そして、短スパン部柱脚接続梁１２ａにおける一対の短スパン部上層柱２１Ａの柱脚部間の中間位置に中間下層柱１１Ａの柱頭部１１ａが接合される。本実施形態では、中間下層柱１１Ａの柱頭部１１ａは、短スパン部柱脚接続梁１２ａにおける一対の短スパン部上層柱２１Ａの柱脚部間の中間位置として、短スパン部柱脚接続梁１２ａの長さ方向の略中央位置に接合される。

【0026】

そのため、一対の短スパン部上層柱２１Ａの柱脚部２１ａ間に架設され且つその柱脚部２１ａ間の略中央位置に中間下層柱１１Ａの柱頭部１１ａが接合される梁成（剛性）の大きな短スパン部柱脚接続梁１２ａを介して、建物上層部２の一対の短スパン部上層柱２１Ａの荷重を建物下層部１の中間下層柱１１Ａに適切に伝達することができる。

【0027】

ちなみに、図３に示すものでは、短スパン部上層柱２１ＡがＨ型鋼にて構成され、中間下層柱１１Ａが鋼管にて構成される。長スパン部柱脚接続梁１２ｂがＨ型鋼にて構成され、短スパン部柱脚接続梁１２ａが、長スパン部柱脚接続梁１２ｂよりも梁成が大きく、且つ、フランジやウェブの厚みが大きなＨ型鋼にて構成される。

【0028】

例えば、図３に示すように、短スパン部上層柱２１Ａの柱脚部２１ａは、短スパン部柱脚接続梁１２ａの端部の夫々の上フランジｆ１の上面に溶接等で接合される。短スパン部柱脚接続梁１２ａの端部の夫々には、補強部材として、短スパン部上層柱２１Ａの外形に対応して上フランジｆ１から下フランジｆ２に亘って接合される左右の縦スチフナｂ１、当該左右の縦スチフナｂ１の先端部間に接合される補強プレートｂ２、左右の縦スチフナｂ１と補強プレートｂ２とで囲まれる空間の内部に水平姿勢で接合される内ダイアフラムｂ３等が備えられる。内ダイアフラムｂ３は、隣接して接合される長スパン部柱脚接続梁１２ｂの下フランジｆ４と同じ高さ位置に備えられる。

【0029】

中間下層柱１１Ａの柱頭部１１ａは、短スパン部柱脚接続梁１２ａの長さ方向の略中央位置において、短スパン部柱脚接続梁１２ａの上フランジｆ１の下面に溶接等で接合されるとともに、柱頭部１１ａを上下方向に分断する状態で配置される短スパン部柱脚接続梁１２ａの下フランジｆ２の上面及び下面に溶接等で接合される。また、短スパン部柱脚接続梁１２ａのウェブｗが、中間下層柱１１Ａの柱頭部１１ａの外周面に溶接等で接合される。

【0030】

なお、短スパン部柱脚接続梁１２ａと長スパン部柱脚接続梁１２ｂとの仕口部には、補強部材として、当該仕口部をハンチ補強するハンチ部材ｂ４が溶接等で接合される。また、ハンチ部材ｂ４が接合される長スパン部柱脚接続梁１２ｂの端部には、補強部材として、上フランジｆ３から下フランジｆ４に亘って接合される左右の縦スチフナｂ５が備えられる。

【0031】

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

【0032】

（１）前述の実施形態では、本発明の建物構造を、建物全体の構造に適用する場合を例に示したが、本発明の建物構造は、建物の一部の構造としても好適に適用することができる。

【0033】

（２）前述の実施形態では、建物上層部２の長スパン部Ａが、ホテルの客室や集合住宅の住戸等に構成される場合を例に示したが、これに限らず、学校の教室や病院の病室等の各種の居室も構成されてもよい。

【0034】

（３）前述の実施形態では、一対の短スパン部上層柱２１Ａの柱脚部間に架設される短スパン部柱脚接続梁１２ａが、長スパン部Ａを構成する一対の上層柱２１の柱脚部間に架設される長スパン部柱脚接続梁１２ｂ（建物下層部１の上端部の他の梁の一例）よりも大きな梁成に構成される場合を例に示したが、例えば、短スパン部柱脚接続梁１２ａが、長スパン部柱脚接続梁１２ｂよりも剛性の高い部材（例えばＲＣ造やＳＲＣ造の部材等）から構成されてもよい。

【0035】

（４）前述の実施形態では、Ｘ方向上層梁２２ｘが短スパン部上層柱２１Ａに剛接合され、Ｙ方向上層梁２２ｙが短スパン部上層柱２１Ａにピン接合される場合を例に示したが、これとは逆に、Ｘ方向上層梁２２ｘが短スパン部上層柱２１Ａにピン接合され、Ｙ方向上層梁２２ｙが短スパン部上層柱２１Ａに剛接合されたり、Ｘ方向上層梁２２ｘとＹ方向上層梁２２ｙの両方が短スパン部上層柱２１Ａにピン接合や剛接合されてもよい。

【0036】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0037】

１ 建物下層部
２ 建物上層部
１１ 下層柱
１１Ａ 中間下層柱
１１ａ 柱頭部
１２ 下層梁
１２Ａ 柱脚接続梁
１２ａ 短スパン部柱脚接続梁
１２ｂ 長スパン部柱脚接続梁
２１ 上層柱
２１Ａ 短スパン部上層柱
２１ａ 柱脚部
２２ 上層梁
２２ｘ Ｘ方向上層梁（第一方向上層梁）
２２ｙ Ｙ方向上層梁（第二方向上層梁）
Ａ 長スパン部
Ｂ 短スパン部
Ｓ スラブ

【図1】

【図2】

【図3】