(57)【要約】【課題】トラス梁の内部空間を利用して建物の床面積を効率良く確保することができながら、建物の耐震性も適切に確保することができる建物構造を提供する。【解決手段】複数の柱構造１にトラス梁２が架設されたトラス梁架構Ｋと、トラス梁２の内部に床を有する空間を形成可能な状態でトラス梁２に構築された床スラブＳとが備えられ、床スラブＳが、トラス梁２の延在方向Ｘの一部に構築され、柱構造１として、耐震要素となる柱構造１Ａと、それよりも地震力への抵抗力が小さい柱構造１Ｂとが備えられ、トラス梁２の延在方向Ｘにおける床スラブＳの構築位置を、耐震要素となる柱構造１Ａの上部位置とし、床スラブＳを錘として耐震要素となる柱構造１Ａに軸力を作用させるように構成されている。【選択図】図１
2018119320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の柱構造にトラス梁が架設されたトラス梁架構と、前記トラス梁の内部に床を有する空間を形成可能な状態でトラス梁に構築された床スラブとが備えられている建物構造であって、
前記床スラブが、前記トラス梁の延在方向の一部に構築され、
前記柱構造として、耐震要素となる柱構造と、それよりも地震力への抵抗力が小さい柱構造とが備えられ、
前記トラス梁の延在方向における前記床スラブの構築位置を、前記耐震要素となる柱構造の上部位置とし、前記床スラブを錘として耐震要素となる柱構造に軸力を作用させるように構成されている建物構造。
【請求項２】
前記床スラブが、コンクリートにて構成され、
前記トラス梁の延在方向における前記床スラブの構築範囲が、前記トラス梁における圧縮応力が作用する部位を基準に設定した設定構築範囲とされている請求項１記載の建物構造。
【請求項３】
前記耐震要素となる柱構造よりも地震力への抵抗力が小さい柱構造が、前記トラス梁の延在方向の両端側に配置され、
前記耐震要素となる柱構造と前記床スラブとが、前記トラス梁の延在方向の中央側に配置されている請求項１又は２記載の建物構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の柱構造にトラス梁が架設されたトラス梁架構と、前記トラス梁の内部に床を有する空間を形成可能な状態でトラス梁に構築された床スラブとが備えられている建物構造が知られている（下記特許文献１の段落［００１０］等参照）。このような建物構造では、トラス梁の内部空間に居室等の床を有する空間を形成することができ、トラス梁の内部空間を利用して建物の床面積を効率良く確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０８８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した建物構造では、トラス梁に構築する床スラブの重量分だけトラス梁側の重量が増大することになり、その結果、建物の耐震性が低下するという不都合があった。
【０００５】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、トラス梁の内部空間を利用して建物の床面積を効率良く確保することができながら、建物の耐震性も適切に確保す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、複数の柱構造にトラス梁が架設されたトラス梁架構と、前記トラス梁の内部に床を有する空間を形成可能な状態でトラス梁に構築された床スラブとが備えられている建物構造であって、
前記床スラブが、前記トラス梁の延在方向の一部に構築され、
前記柱構造として、耐震要素となる柱構造と、それよりも地震力への抵抗力が小さい柱構造とが備えられ、
前記トラス梁の延在方向における前記床スラブの構築位置を、前記耐震要素となる柱構造の上部位置とし、前記床スラブを錘として耐震要素となる柱構造に軸力を作用させるように構成されている点にある。
【０００７】
本構成によれば、トラス梁に床スラブを構築することで、トラス梁の内部空間に居室等の床を有する空間を形成することができる。
それでいて、トラス梁に構築する床スラブの構築範囲が、トラス梁の延在方向の一部であるので、耐震性に不利となるトラス梁側の重量の増加を極力抑えることができる。
更に、トラス梁の延在方向における床スラブの構築位置を耐震要素となる柱構造の上部位置とし、床スラブを錘として耐震要素となる柱構造に軸力を作用させるので、トラス梁の延在方向の一部に構築した床スラブの重量を利用して耐震要素の浮き上がりを防止でき、耐震要素となる柱構造の地震力への抵抗力を適切に確保することができる。
したがって、トラス梁の内部空間を利用して建物の床面積を効率良く確保することができながら、建物の耐震性も適切に確保することができる。
【０００８】
本発明の第２特徴構成は、前記床スラブが、コンクリートにて構成され、
前記トラス梁の延在方向における前記床スラブの構築範囲が、前記トラス梁における圧縮応力が作用する部位を基準に設定した設定構築範囲とされている点にある。
【０００９】
本構成によれば、トラス梁の延在方向における床スラブの構築範囲を、トラス梁における圧縮力が作用する部位を基準に設定することで、圧縮強度の高いコンクリートにてトラス梁を適切に補強しながら、トラス梁の内部に床を有する空間を形成することができる。
【００１０】
本発明の第３特徴構成は、前記耐震要素となる柱構造よりも地震力への抵抗力が小さい柱構造が、前記トラス梁の延在方向の両端側に配置され、
前記耐震要素となる柱構造と前記床スラブとが、前記トラス梁の延在方向の中央側に配置されている点にある。
【００１１】
本構成によれば、トラス梁架構を、トラス梁の延在方向の中央位置に対して対称形又はそれに近い形状とすることができ、トラス梁架構の架構バランスの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）建物構造の軸組図、（ｂ）建物構造の梁伏図
【図２】建物構造におけるトラス梁の下弦材に作用する軸方向の応力の関係を示す図
【図３】建物構造におけるトラス梁の下弦材に生じる軸方向の歪みを示す図
【図４】建物構造におけるトラス梁架構の地震時の変形状態を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る建物構造の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る建物構造の軸組の状態を模式的に表した図である。図１（ｂ）は、同建物構造におけるトラス梁２の下弦材２ｂの設置高さの梁組の状態を模式的に表した梁伏図であり、便宜上、床スラブＳの構築部位をグレーで表示している。
【００１４】
この建物構造は、図１（ａ）に示すように、複数の柱構造１にトラス梁２が架設された鉄骨造のトラス梁架構Ｋと、トラス梁２の内部に床を有する空間を形成可能な状態でトラス梁２に構築された鉄筋コンクリート造の床スラブＳとを備えて構成され、トラス梁２の内部空間を利用して居室等を形成可能に構成されている。
【００１５】
前記トラス梁２は、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の複数箇所に設けられた複数の柱構造１の上部に亘る状態で設けられ、複数の柱構造１に下方から支持されている。各トラス梁２は、鋼材製等の上弦材２ａ、鋼材製等の下弦材２ｂ、上弦材２ａと下弦材２ｂとを連結する斜め姿勢の斜材や鉛直姿勢の束材等の鋼材製等の連結材２ｃ等から構成されている。
【００１６】
前記トラス梁架構Ｋは、図１（ｂ）に示すように、建物奥行き方向Ｙに沿って複数並設され、建物奥行き方向Ｙで隣接するトラス梁架構Ｋにおけるトラス梁２の下弦材２ｂどうしの間に、鋼材製等の複数の梁３が建物幅方向Ｘに沿って間隔を空けた状態で設けられている。そして、この梁３の上に床スラブＳが構築されている。また、床スラブＳが構築されていない部位には、鋼材製等のブレース４等が設けられている。
【００１７】
図１（ａ）に戻り、この建物構造では、前記柱構造１として、耐震要素となる第１柱構造１Ａと、それよりも地震力への抵抗力が小さい第２柱構造１Ｂとが備えられている。
第１柱構造１Ａは、建物幅方向Ｘの中央部に備えられ、第２柱構造１Ｂは建物幅方向Ｘの両端部に備えられている。そのため、トラス梁架構Ｋは、建物幅方向Ｘの中央位置を中心とする対称形の架構バランスの良い形状に構成されている。
第１柱構造１Ａは、下端が固定端となる柱脚構造にて第１基礎５に支持され、第２柱構造１Ｂは、下端がピン端となる柱脚構造にて第２基礎６に支持されている。
【００１８】
耐震要素となる第１柱構造１Ａは、面剛性の高い幅広なコア部として形成され、主として地震力に抵抗する耐震要素を構成している。この第１柱構造１Ａは、例えば、建物幅方向Ｘで間隔を空けて並ぶ鉛直姿勢の複数の鋼材製等の柱材１ａを、鋼材製等の梁１ｂ及び鋼材製等のブレース１ｃにて剛に一体連結して構成されている。
また、この第１柱構造１Ａには、各柱材１ａの上端側から建物幅方向Ｘの端部側に斜め姿勢で張り出し、各柱材１ａの上端側とトラス梁２の下弦材２ｂとを斜め姿勢で接続する左右一対の鋼材製等の方杖７が設けられている。これらの方杖７により、トラス梁２の支持スパンを縮めることができ、トラス梁２の部材を低減することができる。
【００１９】
第１柱構造１Ａよりも地震力への抵抗力が小さい第２柱構造１Ｂは、上方側が方杖状に建物幅方向Ｘの中央側に張り出した形状に構成されている。この第２柱構造１Ｂは、例えば、鉛直姿勢の鋼材製等の柱材１ｄと、上方側ほど建物幅方向Ｘの中央側に位置する斜め姿勢の鋼材製等の柱材１ｅと、これらの柱材１ｄ、１ｅを連結する斜材や水平材等の鋼材製等の連結材１ｆ等から構成されている。
【００２０】
このように、第２柱構造１Ｂの上方側を建物幅方向Ｘの中央側に張り出すことで、トラス梁２の支持スパンを更に縮めることができ、トラス梁２の部材を更に低減することができる。また、第２柱構造１Ｂの下方側の幅を絞ることで、建物の内部空間を適切に確保するとともに、重心を１点に集中させて第２基礎６の形状の単純化や小型化を図ることができる。
【００２１】
そして、この建物構造では、床スラブＳの構築位置・構築範囲を適切に設定することで、耐震性を適切に確保するように構成されている。以下、床スラブＳの構築位置・構築範囲について説明を加える。
【００２２】
この建物構造では、図１に示すように床スラブＳが、建物奥行き方向Ｙの全範囲で、且つ、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の中央側に位置する一部の設定構築範囲Ａに構築されている。このように、床スラブＳの構築範囲を絞ることで、耐震性に不利となるトラス梁２側の重量の増加を極力抑えることができる。
【００２３】
そして、床スラブＳの構築位置を、耐震要素となる第１柱構造１Ａの上部位置とし、床スラブＳを錘として耐震要素となる第１柱構造１Ａに軸力を作用させるように構成されている。本実施形態では、床スラブＳの構築位置は、建物幅方向Ｘにおける床スラブＳの中心が第１柱構造１Ａの建物幅方向Ｘの中心の直上位置となるように設定されている。そのため、トラス梁架構Ｋと床スラブＳからなる建物構造も、建物幅方向Ｘの中央位置を中心とする対称形の構造バランスの良い形状に構成されている。
【００２４】
図４は、地震発生時のトラス梁架構Ｋの変形状態を模式的に示したものであり、細実線が変形前の状態を示し、太実線が変形後の状態を示している。
上述したように、この建物構造では、床スラブＳ（図１参照）を錘として耐震要素となる第１柱構造１Ａに軸力を作用させるので、その分、耐震要素となる第１柱構造１Ａの柱軸力Ｎａが増大されることになる。なお、第１柱構造１Ａには、全荷重の半分超が集中するように構成しており、第１柱構造１Ａの柱軸力Ｎａは、第２柱構造１Ｂの柱軸力Ｎｂよりも遥かに大きくなっている。
【００２５】
そして、地震発生時には、耐震要素となる第１柱構造１Ａに転倒モーメントＭが発生し、第１柱構造１Ａの一端側（図中右側の柱材１ａ）に軸方向押し付け力Ｎｃが作用し、第１柱構造１Ａの他端側（図中左側の柱材１ａ）に軸方向引き抜き力Ｎｈが作用するが、第１柱構造１Ａの柱軸力Ｎａは床スラブＳの重量により増大されているので、耐震要素となる第１柱構造１Ａの浮き上がりが防止され、耐震要素となる第１柱構造１Ａの地震力への抵抗力を適切に確保することができる。
【００２６】
また、この建物構造では、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）における床スラブＳの設定構築範囲Ａが、トラス梁２における圧縮応力が作用する部位を基準に設定されている。
【００２７】
具体的に説明すると、図２に示すように、この建物構造では、床スラブＳが構築されるトラス梁２の下弦材２ｂにおいて、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の中央側と両端側とが軸方向の圧縮応力が作用する圧縮部位Ａｃとなり、それらの間の部位が軸方向の引張応力が作用する引張部位Ａｔとなる。そして、この建物構造では、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の中央側の圧縮部位Ａｃを基準にして、例えば、中央側の圧縮部位Ａｃの全部を含むように設定構築範囲Ａが設定されている。このようにすることで、材料特性上、圧縮強度が余り高くない鋼材製のトラス梁２の下弦材２ｂを、圧縮強度の高いコンクリート製の床スラブＳにて効率良く補強することができる。
【００２８】
更に、床スラブＳの設定構築範囲Ａは、引張強度が低いコンクリートの材料特性を考慮し、床スラブＳに生じる引張歪みが設定値（本例では１５０μｍ）以下となるように設定されている。以下、具体的に説明を加える。
【００２９】
図３は、トラス梁２の下弦材２ｂにおいて、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の中央側の圧縮部位Ａｃの途中から建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の一端側の引張部位Ａｔの途中までの間のＴ６点〜Ｔ１４点の範囲に生じる軸方向の歪みεを示した表であり、圧縮歪みを正の数値で示し、引張歪みを負の数値で示している。なお、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の他端側の歪みεは、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の一端側の歪みεと左右対称に現れるために省略している。
【００３０】
ここで、歪みεは、コンクリートを打設する前に既に生じている下弦材２ｂの歪み分を除外し、コンクリートを打設した後に生じる下弦材２ｂの歪みとしており、本実施形態では、便宜上、以下の式で求めている。
ε＝Ｎ／ＡＥ×１０６
ε：歪み（単位：μｍ）
Ｎ：軸力（＝鉛直荷重を建物使用時の全荷重（建物の自重に加えて積載荷重等を含む全荷重）とした場合に下弦材２ｂに作用する軸力−鉛直荷重を建物の自重とした場合に下弦材２ｂに作用する軸力）（単位：ｋＮ）
Ａ：下弦材２ｂの断面積（単位：ｍｍ２）
Ｅ：鋼材のヤング係数（＝２０５，０００）（単位：Ｎ／ｍｍ２）
【００３１】
図２、図３に示すように、トラス梁２の下弦材２ｂにおいて、Ｔ８点よりもトラス梁２の端側では引張歪みが１５０μｍを超え、Ｔ８点よりもトラス梁２の中央側は引張歪みが１５０μｍ以下となる。このことから、本実施形態では、床スラブＳの設定構築範囲Ａにおける建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の一端側の端をＴ８点に設定し、同様の考え方で、設定構築範囲Ａの建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の他端側の端を設定している。このようにすることで、引張強度の低いコンクリート製の床スラブＳに引張破壊が生じるのを適切に回避することができる。
【００３２】
以上説明したように、この建物構造では、トラス梁２に床スラブＳを構築し、トラス梁２の内部空間に居室等の床を有する空間を形成するにあたり、トラス梁２に構築する床スラブＳの構築範囲を、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の一部とすることで、耐震性に不利となるトラス梁２側の重量の増加を極力抑えることができる。
更に、その床スラブＳの構築位置・構築範囲を適切に設定することで、耐震要素となる第１柱構造１Ａの浮き上がりを防止して地震力への抵抗力を適切に確保することができるとともに、軸方向の圧縮応力によるトラス梁２の圧縮破壊や床スラブＳの引張破壊も適切に回避することができる。
【００３３】
〔別実施形態〕
（１）前述の実施形態では、床スラブＳが、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の両端側を除く中央側に配置されている場合を例に示したが、例えば、建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の中央側から一端側に亘る部位などであってもよく、耐震要素となる柱構造１の上部位置であれば、どのような部位に配置されていてもよい。
【００３４】
（２）前述の実施形態では、床スラブＳが、トラス梁２の下弦材２ｂに支持されている場合を例に示したが、トラス梁２の上弦材２ａ等に支持されていてもよい。
【００３５】
（３）前述の実施形態では、床スラブＳの設定構築範囲Ａを、トラス梁における圧縮応力が作用する部位を基準にして設定する場合を例に示したが、圧縮応力が作用する部位のうち、特に圧縮応力が集中する部位を基準にして設定してもよく、また、圧縮応力以外の観点に基づいて設定してもよい。
【００３６】
（４）前述の実施形態では、床スラブＳの設定構築範囲Ａを、トラス梁２における建物幅方向Ｘ（トラス梁２の延在方向Ｘ）の中央側と両端側の圧縮部位Ａｃのうち、中央側の圧縮部位Ａｃを基準にして設定する場合を例に示したが、両端側の圧縮部位Ａｃを基準にして設定してもよい。
【００３７】
（５）前述の実施形態では、床スラブＳの設定構築範囲Ａを、トラス梁２における基準とする圧縮部位Ａｃの全部を含むように設定する場合を例に示したが、例えば、基準とする圧縮部位Ａｃの一部を含むように設定してもよい。
【００３８】
（６）前述の実施形態では、床スラブＳの設定構築範囲Ａを、床スラブＳに生じる引張歪みが設定値以下となるように設定する場合を例に示したが、床スラブＳの引張破壊の可能性を無視できる場合等は、このように設定する必要はない。要するに、床スラブＳの設定構築範囲Ａは、トラス梁架構Ｋや床スラブＳの種別や構造等の実情に応じて適宜に変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｋ        トラス梁架構
Ｓ        床スラブ
Ａ        設定構築範囲
１        柱構造
１Ａ      耐震要素となる柱構造（第１柱構造）
１Ｂ      耐震要素となる柱構造よりも地震力への抵抗力が小さい柱構造（第２柱構造）
２        トラス梁
【図１】
2018119320.tif 000003
【図２】
2018119320.tif 000004
【図３】
2018119320.tif 000005
【図４】
2018119320.tif 000006