(57)【要約】【課題】開口部から進入した飛来物の衝突にシャフトが耐えることができる建築物を提供する。【解決手段】建築物１は、特定寸法以上の厚みを有する外壁部８と、外壁部８に水平方向に開口されて内部と外部との間で気体を流通させる開口部４と、開口部４から内部に延びるシャフト５と、シャフト５の向きを変える屈曲部１３と、屈曲部１３の突き当り面１４を形成して特定寸法の半分以上の厚みを有する奥壁部１５とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定寸法以上の厚みを有する外壁部と、
前記外壁部に水平方向に開口されて内部と外部との間で気体を流通させる開口部と、
前記開口部から内部に延びるシャフトと、
前記シャフトの向きを変える屈曲部と、
前記屈曲部の突き当り面を形成して前記特定寸法の半分以上の厚みを有する奥壁部と、
を備える建築物。
【請求項２】
前記シャフトが、水平方向に延びる水平シャフトと、垂直方向に延びる垂直シャフトと、から成る請求項１に記載の建築物。
【請求項３】
前記水平シャフトの奥側の前記屈曲部から前記垂直シャフトが上方に延びる請求項２に記載の建築物。
【請求項４】
前記シャフトの少なくとも一部が、螺旋状を成す請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の建築物。
【請求項５】
前記開口部から水平方向に延びる前記シャフトの底面に、奥側から外側に向かって下がるように傾斜された傾斜面を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の建築物。
【請求項６】
前記シャフトの内面から突出される突出部を備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の建築物。
【請求項７】
防護の対象となる装置に接続される前記シャフトの終端が、前記開口部の位置よりも高い位置にある請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の建築物。
【請求項８】
前記奥壁部が、前記外壁部と同じ強度を有する材質で形成される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の建築物。
【請求項９】
前記外壁部と前記奥壁部とが、鉄筋コンクリートで形成される請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の建築物。
【請求項１０】
特定寸法以上の厚みを有する外壁部を施工するステップと、
前記外壁部に水平方向に開口されて内部と外部との間で気体を流通させる開口部を施工するステップと、
前記開口部から内部に延びるシャフトを施工するステップと、
前記シャフトの向きを変える屈曲部を施工するステップと、
前記屈曲部の突き当り面を形成して前記特定寸法の半分以上の厚みを有する奥壁部を施工するステップと、
を含む建築物の建築方法。
【請求項１１】
飛翔体に衝突されたときに前記外壁部に加わる外力を事前に解析するステップと、
前記解析された外力に基づいて前記特定寸法を特定するステップと、
を含む請求項１０に記載の建築物の建築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、建築物および建築物の建築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機などの飛翔体の衝突に対して防護すべき建築物では、外壁部を厚くして衝突に耐えられるようにしている。しかしながら、換気空調設備に用いる開口部は、外壁部と比べて脆弱である。そこで、開口部を防護する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３２１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
開口部から建築物の内部に飛来物が高速で進入してしまうと、その飛来物が建築物の内部の設備または構造物に衝突してしまう。特に、開口部からシャフトが延びる場合には、開口部から進入した飛来物の衝突にシャフトが耐えられないという課題がある。
【０００５】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、開口部から進入した飛来物の衝突にシャフトが耐えることができる建築物および建築物の建築方法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】
【０００６】
本発明の実施形態に係る建築物は、特定寸法以上の厚みを有する外壁部と、前記外壁部に水平方向に開口されて内部と外部との間で気体を流通させる開口部と、前記開口部から内部に延びるシャフトと、前記シャフトの向きを変える屈曲部と、前記屈曲部の突き当り面を形成して前記特定寸法の半分以上の厚みを有する奥壁部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態により、開口部から進入した飛来物の衝突にシャフトが耐えることができる建築物および建築物の建築方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の建築物を示す側断面図。
【図２】第１実施形態の建築物を示す正面図。
【図３】第１実施形態の建築物の開口部を示す側断面図。
【図４】建築物の建築方法を示すフローチャート。
【図５】第２実施形態の建築物を示す側断面図。
【図６】第２実施形態の建築物を示す正面図。
【図７】第３実施形態の建築物を示す側断面図。
【図８】第３実施形態の建築物を示す正面図。
【図９】第４実施形態の建築物の屈曲部を示す側断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の建築物について図１から図４を用いて説明する。
【００１０】
図１の符号１は、第１実施形態の建築物である。この建築物１は、航空機などの飛翔体２の衝突に対して防護が必要な防護対象施設である。この防護対象施設とは、例えば、原子力発電所またはその他の発電所である。また、防護対象施設には、工場、事業所、国家機関の施設、防衛施設、石油コンビナートなどの燃料備蓄施設が含まれる。
【００１１】
航空機には、レシプロエンジンを搭載した小型航空機、ジェットエンジンを搭載した大型航空機、ヘリコプタ、飛行船、または気球が含まれる。また、飛翔体２には、航空機またはロケットなどが含まれる。さらに、飛翔体２には、化学工場の火災爆発により飛び散る化学薬品も含まれる。
【００１２】
本実施形態では、飛翔体２として大型航空機が建築物１に衝突する事象を例示する。この飛翔体２が建築物１に衝突する事象としては、事故によるもの、または故意によるものが含まれる。
【００１３】
建築物１の内部は、ポンプ、フィルタ、発電機、燃料タンク、緊急時制御施設などの防護の対象となる装置が設けられている。特に、原子力発電所に設けられる建築物１である原子炉建屋の内部には、原子炉、圧力容器、格納容器などの防護の対象となる装置が設けられている。
【００１４】
近年、飛翔体２の衝突事象に対する防護対象施設の規制基準、特に、原子力関連施設の規制基準が強化されている。例えば、原子炉建屋への故意による大型航空機の衝突、その他の事象に対して、その重大事故に対処するために必要な機能が損なわれるおそれが無いことが要求されている。また、原子炉の格納容器の破損を防止するために必要な設備を有することが要求されている。また、原子炉建屋への大型航空機の衝突後、外部からの支援が受けられるまでの間、使用できるものであることが要求されている。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の建築物１の内部には、飛翔体２の衝突に対して防護の対象となる装置としてのＨＶＡＣ（Heating Ventilation and Air-Conditioning）、いわゆる換気空調装置３が設けられている。
【００１６】
建築物１には、内部と外部との間で空気を流通させる吸気用または排気用の開口部４が設けられている。この開口部４は、シャフト５を介して換気空調装置３に接続されている。吸気または排気に用いる開口部４は、常時開口させておく必要があるため、この開口部４に対し、防護扉などの物理的閉塞装置を施すことが困難である。
【００１７】
飛翔体２が建築物１に衝突したときに、飛翔体２を構成する部品または飛翔体２に搭載された燃料などの飛来物が、開口部４から内部に進入してしまうおそれがある。本実施形態では、常時開口される開口部４を堅牢化し、飛翔体２の衝突に耐えられるようにする。
【００１８】
建築物１は、地面６に埋設された基礎部７と、建築物１の側面を構成する外壁部８と、建築物１の屋根を構成する屋根スラブ９と、建築物１の内部の床を構成する床スラブ１０とを備える。
【００１９】
基礎部７と外壁部８と屋根スラブ９と床スラブ１０とは、鉄筋コンクリートで形成される。つまり、基礎部７と外壁部８と屋根スラブ９と床スラブ１０とは、同じ強度を有する材質で形成される。建築物１の各部分の強度は、鉄筋コンクリートの厚みにより設定される。
【００２０】
外壁部８と屋根スラブ９とは、飛翔体２の衝突に対して充分な剛性と強度を発揮する厚みを有する。例えば、外壁部８は、飛翔体２が水平方向から直撃しても充分が堅牢性を有する。また、屋根スラブ９は、飛翔体２が垂直方向から直撃しても充分が堅牢性を有する。
【００２１】
外壁部８または屋根スラブ９に飛翔体２が衝突しても、建築物１の内部の設備の損傷または機能喪失を防ぐことができる。なお、外壁部８または屋根スラブ９に飛翔体２が衝突し、その一部が損傷しても自重に耐えられるようになっている。
【００２２】
建築物１の内部には、発電機、電気部品などの空冷を行うものが設けられている。これらの装置の空冷を行うために、換気空調装置３が設けられる。つまり、建築物１の内部と外部との間で空気を行き来させる換気のために換気空調装置３が設けられる。
【００２３】
図１および図２に示すように、開口部４は、外壁部８に開口されている。なお、開口部４は、水平方向に開口されている。この開口部４は、人がアクセスすることができない所定の高さ位置Ｈ１に開口されている。所定の高さ位置Ｈ１に開口部４を設けることで、悪意を持った第三者がアクセスできないようにしている。
【００２４】
換気空調装置３と開口部４とがシャフト５を介して接続されている。第１実施形態では、開口部４の形状が四角形状を成すとともに、シャフト５の断面形状も四角形状を成す。なお、開口部４の開口面積とシャフト５の断面面積がほぼ同じ面積となっている。
【００２５】
シャフト５は、気体を運ぶ管である。建築物１の内部で空調、換気、排煙の目的で設けられる。なお、シャフト５の内部に複数本の通風管を通す場合もある。本実施形態では、鉄筋コンクリート製の外壁部８自体に貫通孔を設けることで、シャフト５を形成している。つまり、シャフト５は、鉄筋コンクリートにより形成されている。このようにすれば、飛来物の衝突に耐えられるシャフト５を形成することができる。
【００２６】
シャフト５は、水平方向に延びる水平シャフト１１と、垂直方向に延びる垂直シャフト１２とから成る。また、シャフト５は、複数の屈曲部１３を有する。これらの屈曲部１３によりシャフトの向きが変えられ、水平シャフト１１と垂直シャフト１２とが繋がっている。このようにすれば、シャフト５を進行する飛来物を奥に進行させないようにできる。
【００２７】
第１実施形態では、開口部４から内部に向かって水平シャフト１１が延びる。さらに、この水平シャフト１１が屈曲部１３を介して水平方向に直角に向きを変える。この屈曲部１３、つまり、開口部４に最も近い位置の屈曲部１３は、堅牢化されている。より詳しくは、この屈曲部１３の突き当り面１４（図３参照）を形成する奥壁部１５が堅牢化されている。なお、屈曲部１３の突き当り面１４とは、開口部４から屈曲部１３を見たときに見える範囲の面である。
【００２８】
本実施形態では、所定の厚みの鉄筋コンクリートに飛翔体２に衝突されたときの外力を、建築物１の設計前に解析する。この解析に基づいて外壁部８または屋根スラブ９に必要な厚みである特定寸法が特定される。外壁部８の厚みＤ１は、この特定寸法以上になるように設計される。そして、奥壁部１５の厚みＤ２は、特定寸法の半分以上になるように設計される。なお、屋根スラブ９の厚みＤ３も、特定寸法以上になるように設計される。
【００２９】
なお、発明者は、様々な厚みの外壁部８および奥壁部１５を形成して検討を行った。その結果、外壁部８が飛翔体２の衝突に耐えられる特定寸法の厚みＤ１を有する場合に、奥壁部１５は、特定寸法の半分以上の厚みＤ２を有すれば、飛翔体２の衝突に耐えられることが分かった。奥壁部１５の厚みＤ２が、特定寸法の厚みＤ１よりも薄くて済む理由は、外壁部８が飛翔体２の直撃を受けるのに対し、奥壁部１５は、飛翔体２から分離した部品の直撃に耐えられれば充分であることによる。
【００３０】
このように、奥壁部１５が、外壁部８と同じ強度を有する材質で形成されることで、飛来物の衝突に耐え得る奥壁部１５を形成することができる。なお、奥壁部１５の厚みＤ２は、外壁部８の厚みＤ１の半分以上であれば良い。
【００３１】
開口部４から延びる水平シャフト１１が水平方向に直角に向きを変え、さらに延びる水平シャフト１１が、屈曲部１３を介して垂直方向に直角に向きを変える。つまり、水平シャフト１１の奥側の屈曲部１３から垂直シャフトが上方に延びる。このようにすれば、開口部４から屈曲部１３まで到達した航空機燃料などの飛来物を、それよりも奥に進行させないようにできる。
【００３２】
シャフト５は、屈曲部１３により水平方向と垂直方向とに向きを変えながら外壁部８の内部を上方に延びる。つまり、シャフト５は、蛇行しながら上方に延びる。そして、シャフト５の終端１６が、換気空調装置３に接続される。なお、シャフト５の終端１６の高さ位置Ｈ２は、開口部４の高さ位置Ｈ１よりも高くなっている。このようにすれば、開口部４から進入した航空機燃料などの飛来物が、換気空調装置３に到達し難くなる。
【００３３】
図３に示すように、開口部４から水平方向に延びる水平シャフト１１の底面には、奥側から外側に向かって下がるように傾斜された傾斜面１７が設けられている。この傾斜面１７は、例えば、１００分の１の勾配の角度θで傾いている。このようにすれば、水平シャフト１１の内部に、一旦進入した航空機燃料などの飛来物を開口部４から排出させることができる。飛来物が開口部４から排出されるので、建築物１の内部での火災の発生を抑制することができる。
【００３４】
第１実施形態では、開口部４から進入した飛来物の衝突にシャフト５が耐えることができる。また、開口部４が常に開口された状態を維持することができるので、空気の流通を妨げないようにできる。
【００３５】
また、シャフト５に航空機燃料などの飛来物が進入した場合に、この飛来物の流れが屈曲部１３により急激に流れる方向が変えられるので、飛来物の進行速度が落ちるようになる。そのため、飛来物の進行を妨げることができる。さらに、上方に延びる垂直シャフト１２が設けられていることで、航空機燃料などの飛来物を払い落とすことができる。
【００３６】
次に、本実施形態の建築物の建築方法について図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
まず、ステップＳ１１において、建築物１の設計者は、建築物１の設計前に、所定の厚みの鉄筋コンクリートに飛翔体２に衝突されたときの外力を解析する。次のステップＳ１２において、設計者は、解析された外力に基づいて、飛翔体２の衝突に耐え得る鉄筋コンクリートの特定寸法の厚みを算出する。
【００３８】
次のステップＳ１３において、建築物１の設計者は、特定寸法の厚みに基づいて建築物１の設計を行う。ここで、外壁部８を特定寸法以上の厚みＤ１に設計する。さらに、奥壁部１５を特定寸法の半分以上の厚みＤ２に設計する。さらに、屋根スラブ９を特定寸法以上の厚みＤ３に設計する。
【００３９】
次のステップＳ１４において、建築物１の施工者は、設計に基づいて外壁部８の施工を行う。次のステップＳ１５において、建築物１の施工者は、設計に基づいて開口部４の施工を行う。
【００４０】
次のステップＳ１６において、建築物１の施工者は、設計に基づいてシャフト５の施工を行う。次のステップＳ１７において、建築物１の施工者は、設計に基づいて屈曲部１３の施工を行う。
【００４１】
次のステップＳ１８において、建築物１の施工者は、設計に基づいて奥壁部１５の施工を行う。さらに、その他の施工を行って、建築物１の建築を終了する。
【００４２】
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。
【００４３】
本実施形態では、建築物１の設計前に、飛翔体２の衝突に耐え得る鉄筋コンクリートの特定寸法の厚みを算出し、この特定寸法に基づいて、外壁部８および奥壁部１５を設計することで、飛翔体２の衝突に耐え得る外壁部８および奥壁部１５にすることができる。なお、飛翔体２に衝突されたときに開口部４から進入する飛来物が奥壁部１５に加える外力を解析し、この解析に基づいて奥壁部１５の厚みを特定しても良い。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の建築物１Ａについて図５から図６を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４５】
図５および図６に示すように、第２実施形態のシャフト５Ａには、シャフト５Ａの内面から突出される複数の突出部１８が設けられる。これらの突出部１８は、板状を成している。なお、突出部１８は、航空機燃料などの飛来物の進行を阻止する阻止板となっている。
【００４６】
突出部１８の長手方向は、シャフト５Ａが延びる方向に垂直を成すように設けられる。また、突出部１８の大きさは、シャフト５Ａの断面よりも小さく形成され、突出部１８によりシャフト５Ａが塞がれないようになっている。なお、換気空調装置３の機能が喪失されないように、突出部の数、材料、長さ、厚み、配列を適宜設定しても良い。
【００４７】
水平シャフト１１に設けられる突出部１８は、水平シャフト１１の上面から下方に突出される。また、垂直シャフト１２に設けられる突出部１８は、垂直シャフト１２の側面から側方に突出される。そのため、突出部１８が航空機燃料などの飛来物の排出を妨げないようになっている。
【００４８】
第２実施形態では、複数の突出部１８がシャフト５Ａの内部に設けられることで、突出部１８が障害物になり、航空機燃料などの飛来物が流れる方向を急激に変えることができる。そのため、シャフト５Ａを通過する飛来物の進行を阻止することができる。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の建築物１Ｂについて図７から図８を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５０】
図７および図８に示すように、第３実施形態のシャフト５Ｂは、垂直シャフトとしての垂直方向に延びて螺旋状を成す螺旋シャフト１９を備える。この螺旋シャフト１９は、所定の曲率で螺旋状に回りながら上方に延びる。なお、螺旋シャフト１９の少なくとも一部が螺旋状を成していれば良い。
【００５１】
第３実施形態では、螺旋シャフト１９が設けられることで、螺旋シャフト１９を進行する航空機燃料などの飛来物が螺旋に沿って進行するときに生じる遠心力により、飛来物が螺旋シャフト１９の内面に張り付くので、飛来物が進行し難くなる。また、空気を混合された飛来物が螺旋シャフト１９を流れるときに、遠心力によって空気と飛来物とを分離することができる。そのため、空気の進行が妨げられずに、飛来物の進行のみが妨げられるようになる。
【００５２】
なお、第３実施形態では、垂直シャフトとして螺旋シャフト１９を用いているが、水平シャフト１１の少なくとも一部を螺旋状にしても良い。
【００５３】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の建築物１Ｃについて図９を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５４】
図９に示すように、第４実施形態のシャフト５Ｃは、鉄筋コンクリートにより形成された水平シャフト１１と、金属製の鋼管で形成された垂直シャフト１２Ｃとを備える。また、水平シャフト１１と垂直シャフト１２Ｃとを繋ぐ屈曲部１３Ｃが所定の曲率で湾曲されている。
【００５５】
第４実施形態において、湾曲される屈曲部１３Ｃの突き当り面１４Ｃとは、開口部４から内部を見たときに見える範囲Ｖの面である。この突き当り面１４Ｃを構成している奥壁部１５Ｃの最も薄い部分の厚みＤ２は、特定寸法の半分以上になるように設計される。
【００５６】
第４実施形態では、開口部４から進入した飛来物の衝突に奥壁部１５Ｃが耐えることができる。また、少なくとも屈曲部１３Ｃの周辺が鉄筋コンクリートで形成され、その他の部分が鋼管で形成されているので、施工費用を低減させることができる。また、屈曲部１３Ｃよりも奥側のシャフト１２Ｃの配置作業または変更作業が容易になる。
【００５７】
本実施形態に係る建築物を第１実施形態から第４実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。
【００５８】
なお、本実施形態では、換気空調装置の吸気または排気に用いる開口部を例示しているが、その他の開口部に本実施形態を適用しても良い。例えば、原子炉建屋に設けられた非常用復水器の蒸気排気用の開口部に本実施形態を適用しても良い。
【００５９】
なお、本実施形態では、外壁部８および奥壁部１５が鉄筋コンクリートで形成されているが、外壁部８および奥壁部１５が鉄筋コンクリート以外の材質により形成されても良い。例えば、金属部材により外壁部８および奥壁部１５を形成しても良い。
【００６０】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、屈曲部の突き当り面を形成して特定寸法の半分以上の厚みを有する奥壁部を備えることにより、開口部から進入した飛来物の衝突にシャフトが耐えることができる。
【００６１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）…建築物、２…飛翔体、３…換気空調装置、４…開口部、５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）…シャフト、６…地面、７…基礎部、８…外壁部、９…屋根スラブ、１０…床スラブ、１１…水平シャフト、１２（１２Ｃ）…垂直シャフト、１３（１３Ｃ）…屈曲部、１４（１４Ｃ）…突き当り面、１５（１５Ｃ）…奥壁部、１６…終端、１７…傾斜面、１８…突出部、１９…螺旋シャフト。
【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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【図８】
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【図９】
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