(57)【要約】【課題】床スラブ厚を小さくすることができる安価なチューブ架構の高層建物の構造およびこれに用いるサポート柱を提供する。【解決手段】筒状の構造体であるチューブ架構を建物の主架構として構築され、建物の外周に位置する外周チューブ架構Ａと、その内側に同軸的に設けた内周チューブ架構Ｂと、さらにその内側に設けたコアチューブ架構Ｃとによる三重のチューブ架構からなる高層建物の構造１００において、内周チューブ架構Ｂの柱を、高強度で小断面のサポート柱９の構造とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の構造体であるチューブ架構を建物の主架構として構築され、前記建物の外周に位置する外周チューブ架構と、その内側に同軸的に設けた内周チューブ架構と、さらにその内側に設けたコアチューブ架構とによる三重のチューブ架構からなる高層建物の構造において、
内周チューブ架構の柱を、高強度で小断面のサポート柱の構造としたことを特徴とする高層建物の構造。
【請求項２】
前記サポート柱は、その内部にセメント系硬化体が充填された厚肉鋼管の上下端に鋼板を溶接してなり、軸力を小断面で受けられる高強度の柱であることを特徴とする請求項１に記載の高層建物の構造。
【請求項３】
前記サポート柱と上下梁とを、前記鋼板を貫通するボルトによって接合したことを特徴とする請求項２に記載の高層建物の構造。
【請求項４】
前記サポート柱を、最下階から最上階まで各階に設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の高層建物の構造。
【請求項５】
最上階と所定の中間階にメガストラクチュア梁を設け、このメガストラクチュア梁でコアチューブ架構、内周チューブ架構および外周チューブ架構を格子状に剛に接合して一体の巨大構造体を構築し、内周チューブ架構の前記サポート柱を前記所定の中間階に設けたメガストラクチュア梁で支持したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の高層建物の構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の高層建物の構造に用いるサポート柱であって、その内部にセメント系硬化体が充填された厚肉鋼管の上下端に鋼板を溶接してなり、軸力を小断面で受けられる高強度の柱であることを特徴とする高層建物の構造に用いるサポート柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高層集合住宅などの高層建物の構造およびこれに用いるサポート柱に関し、特に、チューブ架構の高層建物の構造およびこれに用いるサポート柱に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超高層集合住宅に適した建物の構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。図７は、特許文献１の建物の構造の概略平面図である。図７に示すように、特許文献１の建物の構造は、建物の外周に位置する外周チューブ架構Ａと、その内側に同軸的に設けた内周チューブ架構Ｂと、さらにその内側に設けたコアチューブ架構Ｃとによる三重のチューブ架構を有するいわゆるトリプルチューブ構造となっている。
【０００３】
外周チューブ架構Ａは、外周柱３１と外周梁３２とにより構成されたチューブ状のラーメン架構によるものであり、内周チューブ架構Ｂは、内周柱３３と内周梁３４とにより構成された同じくチューブ状のラーメン架構によるものである。コアチューブ架構Ｃは、周方向に分割した連層耐震壁３５（コアウォール）により構成されている。
【０００４】
連層耐震壁３５は、建物の全高にわたって上下方向に連続的に設けたものであり、通路用の開口部が各階に設けられることで周方向に分断され、この分断部に制震ダンパーとして機能する境界梁３６が架設してある。境界梁３６は、Ｈ形断面の鉄骨材の中央部を露出させ、そのウェブを極軟鋼で構成してある。
【０００５】
また、外周チューブ架構Ａと内周チューブ架構Ｂとの間の各階には外周スラブ４０が、内周チューブ架構Ｂとコアチューブ架構Ｃとの間の各階には内周スラブ４１が設けられる。これらスラブ４０、４１は、いずれも小梁を有しない大判の無梁スラブ（フラットスラブ）により構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１１２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来の特許文献１の建物の構造は、プランの自由度を上げるために内周チューブ架構Ｂを省いた場合、外周チューブ架構Ａとコアチューブ架構Ｃの間に設ける床のスラブ４０、４１を一枚の床スラブとするとスパンが大きくなり、荷重負担や、重量衝撃音に対する性能を確保するため床スラブ厚が厚くなり、躯体数量が増大して不経済となるおそれがある。また、従来の方法では、柱３３や梁３４の断面寸法が大きくなることから、居室の有効スペースを狭めたり、プランの自由度や建物に配置する設備の収まり等の障害となるおそれがある。
【０００８】
また、大スパンに適する床スラブ部材として、バリアックス（登録商標）や、ＦＲ板と呼ばれるプレキャストコンクリート板等のＰＣスラブが知られているが、こうしたＰＣスラブは一般に高価である。さらに、床スラブ部材の選択肢が少ないと床の仕様が制限されてしまい、設計の自由度が低下するといった問題もある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、床スラブ厚を小さくすることができる安価なチューブ架構の高層建物の構造およびこれに用いるサポート柱を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る高層建物の構造は、筒状の構造体であるチューブ架構を建物の主架構として構築され、前記建物の外周に位置する外周チューブ架構と、その内側に同軸的に設けた内周チューブ架構と、さらにその内側に設けたコアチューブ架構とによる三重のチューブ架構からなる高層建物の構造において、内周チューブ架構の柱を、高強度で小断面のサポート柱の構造としたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る高層建物の構造は、上述した請求項１において、前記サポート柱は、その内部にセメント系硬化体が充填された厚肉鋼管の上下端に鋼板を溶接してなり、軸力を小断面で受けられる高強度の柱であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係る高層建物の構造は、上述した請求項２において、前記サポート柱と上下梁とを、前記鋼板を貫通するボルトによって接合したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項４に係る高層建物の構造は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記サポート柱を、最下階から最上階まで各階に設置したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項５に係る高層建物の構造は、上述した請求項１〜４のいずれか一つにおいて、最上階と所定の中間階にメガストラクチュア梁を設け、このメガストラクチュア梁でコアチューブ架構、内周チューブ架構および外周チューブ架構を格子状に剛に接合して一体の巨大構造体を構築し、内周チューブ架構の前記サポート柱を前記所定の中間階に設けたメガストラクチュア梁で支持したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項６に係るサポート柱は、上述した請求項１〜５のいずれか一つに記載の高層建物の構造に用いるサポート柱であって、その内部にセメント系硬化体が充填された厚肉鋼管の上下端に鋼板を溶接してなり、軸力を小断面で受けられる高強度の柱であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の高層建物の構造によれば、筒状の構造体であるチューブ架構を建物の主架構として構築され、前記建物の外周に位置する外周チューブ架構と、その内側に同軸的に設けた内周チューブ架構と、さらにその内側に設けたコアチューブ架構とによる三重のチューブ架構からなる高層建物の構造において、内周チューブ架構の柱を、高強度で小断面のサポート柱の構造としている。
【００１７】
したがって、内周チューブ架構に作用する荷重をサポート柱で受けることができる。このため、コアチューブ架構と内周チューブ架構との間に設ける内周床スラブと、内周チューブ架構と外周チューブ架構との間に設ける外周床スラブとを、短スパンの床スラブで構成することができる。これにより、従来のサポート柱なしの場合と比較して床スラブ厚を小さくすることができ、床の自重の大幅な低減と、床躯体数量の大幅な低減とが可能となり、チューブ架構の高層建物の構造を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明に係る高層建物の構造の実施例を示す側断面図である。
【図２】図２は、図１の各階の平面図である。
【図３】図３は、本発明に係るサポート柱の詳細側断面図である。
【図４】図４は、本発明に係るサポート柱の詳細平面図である。
【図５】図５は、本発明に係る高層建物の構造によるメガストラクチュアの側断面図である。
【図６】図６は、図５のメガストラクチュア階（Ｌ、Ｍ、Ｎ階および最上階）の平面図である。
【図７】図７は、従来の建物の構造の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る高層建物の構造およびこれに用いるサポート柱の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
図１および図２に示すように、本発明に係る高層建物の構造１００は、建物の全高にわたって上下方向に連続的に設けた筒状の構造体であるチューブ架構を、建物の主架構としたものである。高層建物の構造１００は、建物の外周に位置する外周チューブ架構Ａと、その内側に同軸的に設けた内周チューブ架構Ｂと、さらにその内側に設けたコアチューブ架構Ｃとによる三重のチューブ架構（いわゆるトリプルチューブ構造）からなる。内周チューブ架構Ｂの柱は、高強度で小断面のサポート柱９により構成してある。
【００２１】
サポート柱９は、地上から最上階まで、内周チューブ架構Ｂの各階の上下の段差梁８の間に設置してある。段差梁８は、各階の床スラブ６、７と剛に接合している。また、高層建物の１階床スラブ３の下に基礎底版２を設置し、基礎底版２の下に杭１を設置する。
【００２２】
外周チューブ架構Ａは、柱梁４により構成してある。コアチューブ架構Ｃは、コアウォール５により構成してある。このコアウォールは、開口部分を有する耐震壁としてもよい。また、コアチューブ架構を柱梁で構成してもよい。内周床スラブ６は、コアチューブ架構Ｃと内周チューブ架構Ｂとの間に設けられ、外周床スラブ７は、内周チューブ架構Ｂと外周チューブ架構Ａとの間に設けられている。
【００２３】
サポート柱９は、図３および図４に示すように、厚肉鋼管（ア）の上下端に鋼板（ウ）を溶接し、鋼管（ア）の内部にセメント系硬化体としてのコンクリート（イ）を充填して構成され、軸力を小断面で受けられる高強度の柱としたものである。このサポート柱９と、上下の段差梁８との接合は、鋼板（ウ）と段差梁８を上下に貫通する固定用ボルト（エ）によって強力に接合される。なお、段差梁８の内部には鉄筋（オ）が配筋してある。
【００２４】
ここで、サポート柱９の厚肉鋼管の断面形状は角形に限るものではなく、セメント系硬化体を充填することで軸力を小断面で受けられる高強度の柱とし得るものであれば丸形やその他任意の断面形状のものを用いることができ、さらに、Ｈ鋼や四角鋼などの厚肉鋼材を複数組み合わせたものを用いてもよい。
【００２５】
上記のように構成した本発明の高層建物の構造１００において、地震力が作用して高層建物の各階がせん断変形した場合には、サポート柱９の接合部分はピン接合のように挙動し、サポート柱９と鋼板（ウ）はしなやかに変形する。適切に設計すること等によって、結果的には、内周チューブ架構Ｂの段差梁８に地震力によるモーメントは働かないか、あるいは問題とならないほど寡少とすることができる。
【００２６】
このように、建物の内周チューブ架構Ｂに高強度で小断面のサポート柱を設けることで、下記の効果を得ることができる。
【００２７】
第一の効果として、内周チューブ架構Ｂに作用する荷重をサポート柱９で受けることができる。このため、従来のサポート柱なしの場合の床スラブ厚が例えば３００ｍｍ程度である構造と比較すると、内周床スラブ６、外周床スラブ７を短スパンの床スラブで構成することができ、床スラブ厚を２００ｍｍ程度に薄くしても、重量衝撃音レベルの床の性能を確保することができる。
【００２８】
第二の効果として、高層建物などの１棟で数万ｍ2の床面積がある建物の場合には、従来３００ｍｍ程度は必要であった床スラブ厚を、２００ｍｍ程度に小さくすることができるので、床の自重の大幅な低減と、床躯体数量の大幅な低減とが可能となり、高層建物をより安価に提供することができる。
【００２９】
第三の効果として、短スパンの床スラブとすることができるので、設置工法や部材の選択肢が増え、例えば、床版に先組み鉄筋を組み込んだアローデッキ（登録商標）等の安価な床スラブも選択可能となり、より大きなコスト削減効果を図ることができる。
【００３０】
第四の効果として、サポート柱の断面寸法を例えば３５０ｍｍ角程度に細くすることができ、スペースをとらないので、建物の平面プランに及ぼす影響を極めて少なくすることができる。
【００３１】
第五の効果として、建物の構造が、耐震構造、制震構造、免震構造、中間階免震構造、免震と制震を併用する構造のいずれの構造であっても適用可能であり、いずれにしても上記の本発明の作用効果を得ることができる。
【００３２】
上記の実施の形態において、最上階と所定の中間階にメガストラクチュア梁を設けた構成としてもよい。この場合、図５および図６に示すように、最上階と中間の特定の階（Ｌ、Ｍ、Ｎ階）に設けたメガストラクチュア梁１２でコアチューブ架構Ｃ、メガストラクチュア内周チューブ架構１０およびメガストラクチュア外周チューブ架構１１を格子状に剛に接合して一体の巨大構造体を構築する。そして、メガストラクチュア内周チューブ架構１０に設けたサポート柱９を、Ｌ、Ｍ、Ｎ階に設けたメガストラクチュア梁１２で支持する。このようにしても、上記の実施の形態と同一の作用効果を得ることができる。
【００３３】
以上説明したように、本発明の高層建物の構造によれば、筒状の構造体であるチューブ架構を建物の主架構として構築され、前記建物の外周に位置する外周チューブ架構と、その内側に同軸的に設けた内周チューブ架構と、さらにその内側に設けたコアチューブ架構とによる三重のチューブ架構からなる高層建物の構造において、内周チューブ架構の柱を、高強度で小断面のサポート柱の構造としている。
【００３４】
したがって、内周チューブ架構に作用する荷重をサポート柱で受けることができる。このため、コアチューブ架構と内周チューブ架構との間に設ける内周床スラブと、内周チューブ架構と外周チューブ架構との間に設ける外周床スラブとを、短スパンの床スラブで構成することができる。これにより、従来のサポート柱なしの場合と比較して床スラブ厚を小さくすることができ、床の自重の大幅な低減と、床躯体数量の大幅な低減とが可能となり、チューブ架構の高層建物の構造を安価に提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明に係る高層建物の構造およびこれに用いるサポート柱は、チューブ架構を主架構とする高層建物に有用であり、特に、超高層集合住宅などの床面積が比較的大きい高層建物に適している。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ  外周チューブ架構
Ｂ  内周チューブ架構
Ｃ  コアチューブ架構
１  杭
２  基礎底版
３  １階床スラブ
４  外周チューブ架構の柱梁
５  コアチューブ架構のコアウォール
６  内周床スラブ
７  外周床スラブ
８  段差梁（内周チューブ架構）
９  サポート柱
１０  メガストラクチュア内周チューブ架構
１１  メガストラクチュア外周チューブ架構
１２  メガストラクチュア梁
１００  高層建物の構造
ア  厚肉鋼管
イ  コンクリート
ウ  鋼板
エ  固定用ボルト
オ  鉄筋
【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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