(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物本体の上下方向に延長するように設けられ、上部開口が建物本体の屋上と連通し、かつ、下部開口が連通路を介して建物本体の下部の回りと連通した構成のボイドを建物本体の内側に備えるとともに、建物本体の屋上より上方に突出するボイド内換気制御構造体を備えた建物であって、
前記ボイド内換気制御構造体は、建物本体の屋上の周囲を取り囲むように屋上の周縁部から上方に立ち上がるように設けられた囲み壁により構成されるか、又は、建物本体の屋上の周囲を取り囲むように屋上の周縁部から上方に立ち上がるように設けられた壁面と当該壁面の上端とボイドの上部開口縁とを繋ぐ傾斜面とを備えて構成され、
囲み壁、又は、壁面は、屋上の各辺縁より平板が垂直に立ち上がるように設けられて互いに隣り合う平板の側端部同士が連結されることで、各平板の上端縁が同一水平面上に位置するように構成され、かつ、囲み壁の高さ、又は、壁面の高さが建物本体の２階層分以上とされたことを特徴とする建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内側にボイド（吹き抜け空間）が設けられた建物においてボイド内の換気を良好にできる建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の内側に建物の上下方向に貫通するようにボイドが設けられた建物において、ボイド内の換気を良好にするために、建物の屋上面に凸曲面状のフードを設けるとともに、フードはボイド上端付近が最も高くなるようにし、フードに沿った風の流速がボイド上端付近で大きくなるようにして換気ができるように構成された建物や、建物の屋上に間隔をあけて、下面中央部が最も突出する凸曲面状の覆い板を配置し、外部から建物屋上と覆い板との間に入った風の流速がボイド上端付近で最も大きくなるようにするとともに風の収束効果により、ボイド内の換気量を多くした建物が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１４１７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボイド内の換気を良好とするためには、ボイドの下部からボイドの上部に向けて空気がスムーズに流れるようにすることが好ましい。そして、ボイドの下部からボイドの上部に向けて空気がスムーズに流れるようにするためには、ボイド内の上部側がボイド内の下部側よりも風圧係数が小さい状態であること（以下、条件１という）、及び、建物下部の建物回りの空気がボイド内に流れ込みやすいようにボイド内の風圧係数がより小さい状態であること（以下、条件２という）が必要であると考えられる。
しかしながら、後述するように、上記特許文献１に開示された構成の建物の外壁面に風圧が作用した場合にボイド内での圧力分布がどのようになるかを数値シミュレーションで求めた所、上記条件１；条件２に関して満足な結果が得られなかった。
本発明は、上述した従来の建物と比べて上記条件１；条件２に関して良好な結果が得られ、ボイドの下部からボイドの上部に向けて空気がスムーズに流れてボイド内の換気を良好にできる建物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る建物は、建物本体の上下方向に延長するように設けられ、上部開口が建物本体の屋上と連通し、かつ、下部開口が連通路を介して建物本体の下部の回りと連通した構成のボイドを建物本体の内側に備えるとともに、建物本体の屋上より上方に突出するボイド内換気制御構造体を備えた建物であって、前記ボイド内換気制御構造体は、建物本体の屋上の周囲を取り囲むように屋上の周縁部から上方に立ち上がるように設けられた囲み壁により構成されるか、又は、建物本体の屋上の周囲を取り囲むように屋上の周縁部から上方に立ち上がるように設けられた壁面と当該壁面の上端とボイドの上部開口縁とを繋ぐ傾斜面とを備えて構成され、囲み壁、又は、壁面は、屋上の各辺縁より平板が垂直に立ち上がるように設けられて互いに隣り合う平板の側端部同士が連結されることで、各平板の上端縁が同一水平面上に位置するように構成され、かつ、囲み壁の高さ、又は、壁面の高さが建物本体の２階層分以上とされたので、条件１；条件２に関して良好な結果が得られ、ボイドの下部からボイドの上部に向けて空気がスムーズに流れてボイド内の換気を良好にできる建物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】建物の斜視図、平面図、垂直断面図、及び建物のボイド内での圧力分布を数値シミュレーションで求めた結果を示す図（実施形態１）。
【図２】建物の斜視図、平面図、垂直断面図、及び建物のボイド内での圧力分布を数値シミュレーションで求めた結果を示す図（実施形態１）。
【図３】建物の斜視図、平面図、垂直断面図、及び建物のボイド内での圧力分布を数値シミュレーションで求めた結果を示す図（実施形態１）。
【図４】建物の斜視図、平面図、垂直断面図、及び建物のボイド内での圧力分布を数値シミュレーションで求めた結果を示す図（実施形態２）。
【図５】建物の斜視図、平面図、垂直断面図、及び建物のボイド内での圧力分布を数値シミュレーションで求めた結果を示す図（比較例）。
【図６】特許文献１に開示された建物のボイド内での圧力分布を数値シミュレーションで求めた結果を示す図（従来例）。
【図７】特許文献１に開示された建物のボイド内での圧力分布を数値シミュレーションで求めた結果を示す図（従来例）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態１
図１に示すように、建物１は、建物本体２と、建物本体２の屋上３より上方に突出するボイド内換気制御構造体４とを備える。
建物本体２は、内側にボイド５を備える。ボイド５は、建物本体２の上下方向に延長し、上端部６が開口し、かつ、下端部７が図外の廊下やダクト等の連通路８を介して建物本体２の下部の回りと連通する構成である。
ボイド内換気制御構造体４は、建物本体２の屋上３の周囲を取り囲むように屋上３の周縁部３１から上方に立ち上がるように設けられた囲み壁４０により構成される。囲み壁４０は、例えば板面が垂直面となるように建物本体２の屋上３に設置された平板により構成される。
例えば、建物本体２における屋上３までの建物形状が正四角柱状である場合、正四角形の屋上３の各辺縁より平板が垂直に立ち上がるように設けられて互いに隣り合う平板の側端部同士が連結されることで、各平板の上端縁が同一水平面上に位置する上部開口縁４１を形成する四角筒枠状の囲み壁４０が建物本体２の屋上３に構築され、かつ、囲み壁４０で囲まれた上部開口の四角柱状の上部開放の柱状空間４２が形成される。図１に示す数値シミュレーションの対象とした建物１は、囲み壁４０の高さが建物本体２の３階層分の高さである。尚、１階層は３ｍとした。
【０００８】
図１（ａ）に示す建物１の建物本体２の外壁面２１（下部に連通路８が形成された外壁面）に白抜矢印Ａで示した方向（外壁面２１と直交する方向）から風が吹き、風圧が建物に作用した場合にボイド５内での圧力分布がどのようになるかを数値シミュレーションで求めた結果を図１（ｄ）に示す。
尚、図１及び後述する各図２乃至図５において、図（ａ）は数値シミュレーションの対象とした建物の斜視図、図（ｂ）は数値シミュレーションにおける建物の外壁面に対する風向きを示す平面図、図（ｃ）は数値シミュレーションの対象とした建物の垂直断面図、図（ｄ）は当該建物の外壁面２１に風圧が作用した場合にボイド５内での圧力分布を数値シミュレーションで求めた結果を示した図である。図（ｄ）において建物１の最も左側の外壁面が図（ａ）；図（ｂ）の外壁面２１に相当する。
図（ｄ）における等圧線Ｆに付した数字は風圧係数であり、等圧線Ｆの１間隔は、風圧係数０．０５間隔である。風圧係数Ｃｐは、風が吹くことによって建物１の外表面に作用する圧力ｐを建物頂部高さＨにおける速度圧ｑＨで除した値（Ｃｐ＝ｐ／ｑＨ）である。風圧係数は、＋の場合は面を押す力を示し、−の場合は面を引く力を示す。尚、数値シミュレーションで求めた結果を示した図である各図２乃至図５の図（ｄ）、図５；図６においては、できるだけ数値シミュレーション結果のみが明確に図示されるように、図１（ｄ）と図４（ｄ）にだけ最小限必要な符号を付した。尚、図１（ｄ）乃至図５（ｄ）では、図１（ｂ）乃至図５（ｂ）の垂直断面切断位置Ｐにおける状態を示した。
【０００９】
図１からわかるように、建物１によれば、ボイド５内の上部側の風圧係数は−０．７０程度であり、ボイド５内の下部側の風圧係数は−０．６５程度であるので、ボイド５内の上部側がボイド５内の下部側よりも風圧係数が小さい状態になっており、ボイド５内の上部側がボイド５内の下部側よりも風圧係数が小さい状態であることという条件１を満たす。さらに、ボイド５内の風圧係数は−０．６５〜−０．７０であり、ボイド５内の風圧係数がより小さい状態であることという条件２を満たす。
【００１０】
一方、特許文献１の公開特許公報の図１に示された建物の外壁面に風圧が作用した場合にボイド内での圧力分布がどのようになるかを数値シミュレーションで求めた結果を図６に示す。図６からわかるように、特許文献１の公開特許公報の図１に示された建物におけるボイド内の上部側の風圧係数及びボイド内の下部側の風圧係数はいずれも−０．６０近辺であって、ボイド内の上部側がボイド内の下部側よりも風圧係数が小さい状態であることという上記条件１が満たされておらず、また、ボイド内の風圧係数の状態も後述する本発明の建物と比べて低く（大気圧に近い）、ボイド内の風圧係数がより小さい状態であることという上記条件２についても良好な結果は得られなかった。
【００１１】
さらに、特許文献１の公開特許公報の図２に示された建物の外壁面に風圧が作用した場合にボイド内での圧力分布がどのようになるかを数値シミュレーションで求めた結果を図７に示す。図７からわかるように、特許文献１の公開特許公報の図２に示された建物におけるボイド内の上部側の風圧係数及びボイド内の下部側の風圧係数はいずれも−０．６５近辺であって、ボイド内の上部側がボイド５内の下部側よりも風圧係数が小さい状態であることという上記条件１が満たされなかった。
【００１２】
以上のように、図１に示す建物１によれば、特許文献１で開示された建物と比べて上記条件１；条件２に関して良好な結果が得られ、特許文献１で開示された建物と比べて、ボイド５の下部からボイド５の上部に向けて空気がスムーズに流れてボイド５内の換気を良好にできる建物となる。
【００１３】
また、囲み壁４０の高さを建物本体２の２階層分の高さにした建物１の外壁面２１に風圧が作用した場合にボイド５内での圧力分布がどのようになるかを数値シミュレーションで求めた結果を図２に示す。
図２からわかるように、当該建物１であっても、ボイド５内の上部側の風圧係数は−０．７０程度であり、ボイド５内の下部側の風圧係数は−０．６５程度であるので、ボイド５内の上部側がボイド５内の下部側よりも風圧係数が小さい状態になっており、ボイド５内の上部側がボイド５内の下部側よりも風圧係数が小さい状態であることという条件１を満たす。さらに、ボイド５内の風圧係数は−０．６５〜−０．７０であり、ボイド５内の風圧係数がより小さい状態であることという条件２を満たす。即ち、図２に示す建物１によれば、特許文献１で開示された建物と比べて上記条件１、条件２に関して良好な結果が得られ、特許文献１で開示された建物と比べて、ボイド５の下部からボイド５の上部に向けて空気がスムーズに流れてボイド５内の換気を良好にできる。
【００１４】
さらに、囲み壁４０の高さを建物本体２の１階層分の高さにした建物１の外壁面２１に風圧が作用した場合にボイド５内での圧力分布がどのようになるかを数値シミュレーションで求めた結果を図３に示す。
図３からわかるように、当該建物１では、ボイド５内の上部側の風圧係数は−０．６５程度であり、ボイド５内の下部側の風圧係数は−０．６０程度であるので、ボイド５内の上部側がボイド５内の下部側よりも風圧係数が小さい状態になっており、条件１を満たす。さらに、ボイド５内の風圧係数がより小さい状態であることという条件２については、特許文献１の公開特許公報の図２に示された建物と同等の結果となった。即ち、当該建物１によれば、特許文献１で開示された建物と比べて上記条件１に関して良好な結果が得られ、条件２に関しても特許文献１の公開特許公報の図２に示された建物と同等な結果が得られたことから、特許文献１で開示された建物と比べて、下部からボイド５の上部に向けて空気がスムーズに流れてボイド５内の換気を良好にできる。
【００１５】
図１乃至図３に示した結果からわかることは、建物本体２の屋上３の周囲を取り囲むように屋上３の周縁部３１から上方に立ち上がるように設けられた囲み壁４０を備えた建物１においては、囲み壁４０高さを建物本体２の２階層分以上とすることで、上記条件１、条件２に関する結果が良好となり、ボイド５の下部からボイド５の上部に向けて空気がスムーズに流れてボイド５内の換気を良好にできる建物１が得られることがわかった。また、囲み壁４０の高さが建物本体２の１階層分以下であっても、上記条件１に関する結果が良好となり、ボイド５の下部からボイド５の上部に向けて空気がスムーズに流れてボイド５内の換気を良好にできる建物１が得られることがわかった。
【００１６】
実施形態２
図４に示すように、ボイド内換気制御構造体４が、建物本体２の屋上３の周囲を取り囲むように屋上３の周縁部３１から上方に立ち上がるように設けられた壁面４５と当該壁面４５の上端４９とボイド５の上部開口縁５１とを繋ぐ傾斜面４６とを備えた構成の建物１とした。尚、図４において、実施形態１の図１乃至図３と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
例えば、図に示すように、建物本体２における屋上３までの建物形状が正四角柱状である場合、正四角形の屋上３の各辺縁より平板が垂直に立ち上がるように設けられて互いに隣り合う平板の側端部同士が連結されることで、各平板の上端縁が同一水平面上に位置する上部開口縁４７を形成する四角筒枠状の囲み壁４８が建物本体２の屋上に構築され、かつ、囲み壁４８を構成する各平板の各上端４９とボイド５の上部開口縁５１の各一辺とがそれぞれ平板により連結されて各傾斜面４６が形成されたことにより、ボイド５の上部開口縁５１から上方に延長する上部開放の逆四角錐柱状のような逆錐形状空間５０が形成された構成である。図４に示す数値シミュレーションの対象とした建物１は、ボイド内換気制御構造体４の高さが建物本体２の３階層分の高さである。
【００１７】
図４（ａ）に示す建物１のボイド５内での圧力分布がどのようになるかを数値シミュレーションで求めた結果を図４（ｄ）に示す。
図４からわかるように、建物１によれば、ボイド５内の上部側の風圧係数は−０．７０程度であり、ボイド５内の下部側の風圧係数は−０．６５程度であるので、上記条件１を満たす。さらに、ボイド５内の風圧係数は−０．６５〜−０．７０であり、上記条件２を満たす。即ち、建物１によれば、特許文献１で開示された建物と比べて上記条件１、条件２に関する結果が良好となり、特許文献１で開示された建物と比べて、ボイド５の下部からボイド５の上部に向けて空気がスムーズに流れてボイド５内の換気を良好にできる建物１が得られる。
即ち、図４に示す実施形態２の建物１によれば、図１に示す実施形態１の建物１と同様にボイド５内の換気を良好にできる建物が得られることがわかった。
【００１８】
比較例
尚、図５（ａ）に示すように、建物本体２のボイド５の上部開口縁５１の各辺縁より平板が垂直に立ち上がるように設けられて互いに隣り合う平板の側端部同士が連結され筒体６０が上部開口縁５１より連続して立ち上がるように設けられた構成、言い換えれば、ボイド５の上部開口の開口径に対応した筒径を有した筒体６０の筒の中心線とボイド５の筒空間の筒の中心線とが同一となるようにボイド５の上部開口縁５１の上部に筒体６０が設けられて、ボイド５の筒空間と筒体６０の筒空間とが連結されて１つの筒空間を形成した構成の建物１について、ボイド５内での圧力分布がどのようになるかを数値シミュレーションで求めた結果を図５（ｄ）に示す。筒体６０の高さは３階層分とした。
図５からわかるように、当該建物によれば、ボイド５内の上部側の風圧係数は−０．６０程度、ボイド５内の下部側の風圧係数は−０．６０程度となり、ボイド５内の上部側がボイド５内の下部側よりも風圧係数が小さい状態であることという上記条件１を満たさない。さらに、ボイド５内の風圧係数は−０．６０〜−０．５０であり、上記条件２に関しても良好な結果は得られなかった。即ち、当該構成によれば、上記条件１、条件２を満足せず、ボイド５の下部からボイド５の上部に向けて空気がスムーズに流れてボイド５内の換気を良好にできる建物は得られないということがわかった。
【００１９】
実施形態１；２と比較例との結果から、ボイド内換気制御構造体４として、建物本体２のボイド５の上部開口縁５１の上方に、屋上３の周縁部３１から上方に立ち上がるように設けられた囲み壁４０で囲まれた上部開放の柱状空間４２、あるいは、建物本体２のボイド５の上部開口縁５１の上方に、上方に行くに従ってボイド５の中心線を中心として拡径していく上部開放の逆錐形状空間５０を形成するものを備えれば、上記条件１、条件２に関して良好な結果が得られ、ボイド５の下部からボイド５の上部に向けて空気がスムーズに流れてボイド５内の換気を良好にできる建物を得られることがわかった。
【符号の説明】
【００２０】
１  建物、２  建物本体、３  屋上、４  ボイド内換気制御構造体、５  ボイド、
８  連通路、３１  屋上の周縁部、４０  囲み壁、４５  壁面、４６  傾斜面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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