(57)【要約】【課題】建築物の外壁を見通すことができ、建築物に様々な意匠表現をすることのできる建築物とその施工方法を提供する。【解決手段】建築物１０の各階、または、建築物１０の１階部分１Ｆを板状のガラスから成る壁柱１１で支持して、ショーウィンドウ内の展示物Ｓの全貌を外部から見ることができるようにしたり、建築物１０が浮いたような意匠表現ができるようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物を構築するための構造体としてガラスを用いたことを特徴とする建築物。
【請求項２】
建築物の壁柱にガラスを用いたことを特徴とする請求項１に記載の建築物。
【請求項３】
１階または２階以上の建築物の１階部分を、ガラスから成る壁柱で支持したことを特徴とする請求項２に記載の建築物。
【請求項４】
上記建築物を免震装置あるいは免震手段を備えた免震基礎により支持したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の建築物。
【請求項５】
上記壁柱を箱型に配置したことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の建築物。
【請求項６】
上記壁柱と上下構造物とを充填材を介して接合したことを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載の建築物。
【請求項７】
上記壁柱の上下にある梁または床スラブ間に線材を配置して、上記壁柱を上下方向に拘束するようにしたことを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載の建築物。
【請求項８】
上記構造体に用いたガラスを、耐火ガラスで被覆したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の建築物。
【請求項９】
ガラスから成る壁柱の上部の梁を先行して仮設柱にて支持して、上，下の梁間、あるいは、上部梁と基礎スラブとの間、あるいは、上，下のスラブ間に上記壁柱を取付けた後上部構造を組み立て、この上部構造から上記壁柱に作用する圧縮力が所定の圧縮力以上となった時点で上記仮設柱を撤去するようにしたことを特徴とする建築物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスを、柱や壁などの建築物の自重を支える構造体として用いた建築物と、その施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラスは窓やカーテンウォール等の建築物の内外装材として使用されており、壁や柱などのような構造体としては利用されてはいなかった。上記構造体は、壁や柱などのように建築物の自重を支え、建築物に作用する風圧力、地震力等に抵抗する部材を指し、一般には、鉄筋コンクリート、鉄骨、木材等が使用されている。したがって、ショーウィンドウやオフィスビルの外壁等に見られるように、ガラスを外壁部分に使用する場合には、構造体は鉄筋コンクリート造あるいは鉄骨造とし、その柱梁フレーム面内、あるいは、フレームの外側にガラス板を取付ける方法が採られてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、鉄筋コンクリートや鉄骨の構造体５１は不透明であるため、ガラス５２を広い面積で使用しているにもかかわらず、ショーウィンドウ内の展示物Ｓの全貌が外部から見えない場合があった。また、上記構造体５１のため、建築物５０を見透すことができないので、建築物５０が浮いた表現や、背景を見通した意匠表現ができないといった問題点があった。これは、上記ガラス５２を構造体として利用してないため、別に構造体５１を設ける必要があることに起因している。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、建築物の外壁を見通すことができ、建築物に様々な意匠表現をすることのできる建築物とその施工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の建築物は、壁や柱、あるいは、建築物の外壁を構成する壁柱など建築物の自重を支える構造体としてガラスを用いたことを特徴とするもので、これにより、建築物の背景を見通したりするなど、建築物に様々な意匠表現をすることが可能となる。
請求項２に記載の建築物は、ガラスを建築物の壁柱に用いたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の建築物は、１階または２階以上の建築物の１階部分を、ガラスから成る壁柱で支持したことを特徴とするもので、これにより、外部からショーウィンドウ内の展示物の全貌を見ることが可能となるとともに、建築物が浮いたような意匠表現をすることが可能となる。
請求項４に記載の建築物は、地震時の建築物への入力、特に、上記壁柱及び接合部に作用する応力を低減するため、上記建築物を免震装置あるいは免震手段を備えた免震基礎により支持したものである。
【０００６】
また、請求項５に記載の建築物は、上記壁柱を開口した箱型に配置したことを特徴とするもので、これにより、地震時の上記壁柱に発生する平面的なねじれを確実に低減することが可能となる。
請求項６に記載の建築物は、ガラスと上下構造物との境界面での平滑度の不完全性に起因する、上記境界面での応力伝達の不均一性を低減するため、上記壁柱と上下構造物とを充填材を介して接合し、上部構造物から上記壁柱、及び、上記壁柱から下部構造物への応力伝達を上記充填材を介して行うようにしたものである。
請求項７に記載の建築物は、上記壁柱の上下にある梁または床スラブ間に線材を配置して、上記壁柱を上下方向に拘束するようにしたもので、これにより、上記壁柱の回転による浮き上がりを防止することが可能となる。
請求項８に記載の建築物は、上記建築物を耐火構造とするため、上記構造体に用いたガラスを耐火ガラスで被覆するようにしたものである。
【０００７】
また、請求項９に記載の建築物の施工方法は、ガラスから成る壁柱の上部の梁を先行して仮設柱にて支持して、上，下の梁間、あるいは、上部梁と基礎スラブとの間、あるいは、上，下のスラブ間に上記壁柱を取付けた後上部構造を組み立て、この上部構造から上記壁柱に作用する圧縮力が所定の圧縮力以上となった時点で上記仮設柱を撤去するようにしたことを特徴とするもので、これにより、ガラスから成る壁柱を安定させた状態で上部構造を構築することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施の形態を示す図で、本例では２階以上の建築物１０の各階１Ｆ〜３Ｆまたは、建築物１０の１階部分１Ｆの壁柱として、板状のガラスから成る壁柱（以下、ガラス壁柱という）１１を用い、このガラス壁柱１１により、建物上部（ここでは、２Ｆ，３Ｆ、あるいは、上部構造物１０Ｇ）の重量等の鉛直荷重（自重、積載荷重など）を支持するとともに、地震力、風外力等の水平力に抵抗するようにした。上記ガラス壁柱１１に用いられるガラス材料は、フロートガラスや強化ガラス等のいわゆる構造ガラスで、通常使用されるコンクリートの５〜１０倍程度の強度を有するので、ある程度の厚み（例えば、３０ｍｍ以上）があれば、建築物１０の構造体としては十分に使用することが可能である。なお、上記壁柱１１の配置は、上，下階の床スラブと床スラブとの間でもよいし、梁と床スラブとの間、あるいは、梁と梁との間でもよい。また、梁を設けない無梁版（フラットスラブ）にも適用可能である。
これにより、図１（ａ）に示すような、建築物１０の背景を見通すことのできるような意匠表現をすることができるだけでなく、ショーウィンドウ内の展示物Ｓの全貌を外部から見ることができるので、展示場を有する建築物に適用することで、その機能を十分に発揮することができる。
また、図１（ｂ）に示すように、建築物１０の１階部分１Ｆをガラス壁柱１１で支持する構成とすれば、建築物１０が浮いたような今までにない意匠表現をすることができるので、建築物に様々な意匠表現をすることが可能となる。
【０００９】
上記のような板状のガラスであるガラス壁柱１１は、壁面に対する衝撃力には強いが、上部構造物１０Ｇとの接合部などのような、側面方向（切り口方向）からの衝撃に対しては割れやすい性質を持っていることから、図２に示すように、地震時の建築物１０への入力、特に、上記ガラス壁柱１１及び接合部に作用する応力を低減するため、地盤１２に構築される上記建築物１０の基礎に、積層ゴムなどの免震装置１３を配置するなど、上記建築物１０の基礎を上記のような免震装置１３あるいは、滑り支承等の周知の免震手段を備えた免震基礎１４により支持することが好ましい。
また、上記ガラス壁柱１１を配置する際には、図３（ａ）に示すように、複数のガラス壁柱１１を、例えば、基礎スラブ１５上に一方向に並行に配置するのではなく、図３（ｂ），（ｃ）に示すように箱型状、あるいは、開口部１１Ｓを有する箱型状に配置することが好ましい。これにより、地震時の上記ガラス壁柱１１に発生する平面的なねじれを効率的に低減することができ、建築物１０を更に安定化することができる。
【００１０】
ところで、ガラスを構造体（ここでは、ガラス壁柱１１）として使用する場合には、上部構造物１０Ｇ等の上部構造からガラスへの応力伝達部である接合部の構造が重要である。すなわち、極端な集中荷重がガラスに作用すると、この作用点から上記ガラスに亀裂が発生し、ガラス板が破損する場合がある。一方、ガラス壁柱１１を構成するガラス板の上，下面は一般に切断面となるため、完全な平滑度を確保することが困難である。また、ガラス壁柱１１として複数のガラス板を積層したものを用いた場合、複数枚のガラス板の端面を同じ平滑面に揃えることも困難である。したがって、ガラス壁柱１１の上，下面に直接コンクリートや鉄骨が接触すると、その境界面での応力伝達は不均一になり易く、ガラス壁柱１１に集中応力が作用する可能性がある。
そこで、本例では、図４（ａ）に示すように、ガラス壁柱１１と上部構造物１０Ｇの下端の部材（ここでは、鉄骨梁１６）との間に、例えば、エポキシ系樹脂等のガラス壁柱１１の弾性に近い弾性を有する充填材１７を介在させて、上部構造物１０Ｇから上記ガラス壁柱１１への応力伝達を上記充填材１７を介して行うように構成することにより、上記境界面での応力伝達の不均一性を低減するようにしている。具体的には、鉄骨梁１６の下端部とガラス壁柱１１の上端部との間に、上記ガラス壁柱１１の上端部側に開口する開口部１８ａを有する、充填材１７を収納するための収納部材１８を介挿し、ガラス壁柱１１の上端部を収納部材１８内の充填材１７中に埋設する。
これにより、図４（ｂ）に示すように、ガラス壁柱１１の上端面が切断面１１ｋのままであったり、図４（ｃ）に示すように、複数枚のガラス板１１ａ，１１ｂ，１１ｃの上端面が揃っていない場合でも、上部構造物１０Ｇからガラス壁柱１１への応力伝達は上記充填材１７を介して行われるので、上部構造物１０Ｇから上記ガラス壁柱１１への応力伝達の不均一性を低減することができ、接合部に集中応力が作用することを回避することができる。
なお、ガラス壁柱１１と図示しない下部構造物との間にも、上記と同様に、上記充填材１７を介在させ、ガラス壁柱１１から下部構造物への応力伝達を上記充填材１７を介して行い、接合部への応力集中を回避する。
【００１１】
本例では、上記のように、免震基礎１４を構築して建築物１０に作用する水平力を低減してガラス壁柱１１の上下面に作用する応力を低減するようにしているが、地震の大きさや上，下動によっては、ガラス壁柱１１の上下面に引張り応力が作用する場合がある。このとき、上記充填材１７は圧縮応力しか伝達できないので、引張り応力が作用するとガラス壁柱１１と上部構造との間に隙間ができ、構造体としての一体性が損なわれる恐れがある。
そこで、本例では、図５（ａ）に示すように、ガラス壁柱１１の上部梁１９と下部梁２０との間に高張力鋼から成るＰＣ鋼線２１を配設し、このＰＣ鋼線２１を緊張させて上記ガラス壁柱１１を上，下から挟み込むようにして堅結し、上記ガラス壁柱１１を上，下方向に拘束するようにしている。すなわち、上記ＰＣ鋼線２１によりガラス壁柱１１に圧縮力（プレストレス）を作用させることにより、上記ガラス壁柱１１に水平力が作用した場合に発生する引張り応力が低減される。したがって、上記ガラス壁柱１１の回転による浮き上がりを防止することができ、建築物１０を更に安定化することができる。
上記ＰＣ鋼線２１は、具体的には、図５（ｂ）に示すように、後述する耐火被覆ガラス２２の構造ガラス２２Ａと耐火ガラス２２Ｂとの間の空間を通したり、図５（ｃ）に示すように、ガラス壁柱１１，１１間に設けられたシール材１１ｚを貫通するように、上部梁１９と下部梁２０との間に渡され、その上下でナット等で堅結される。また、片側は定着プレート等で部材内に埋め込んでもよい。
なお、上記ＰＣ鋼線２１は、上記のように上部梁１９と下部梁２０との間でもよいし、上，下階の床スラブと床スラブとの間、あるいは、梁と床スラブとの間でもよい。また、梁を設けない無梁版（フラットスラブ）にも適用可能である。
なお、プレストレスは必ずしも与える必要はなく、与える場合には、ガラス壁柱１１に作用する鉛直応力と水平応力から必要なプレストレスを算出して与えるようにする。
なお、上記ＰＣ鋼線２１に代えて、炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維等長繊維を棒状に成形した補強材などの他の線材を用いてもよい。ＰＣ鋼線２１を用いても建築物１０の透明性が損なわれることはないが、線材としては透明あるいは半透明の材料から成るものを用いる方が好ましい。
【００１２】
ところで、上記ガラス壁柱１１に用いられるガラスとしては、フロートガラスや強化ガラス等のいわゆる構造ガラスが用いられるが、これらの構造ガラス自体は耐火性を持たないので、耐火処理を確保する必要がある。一般に鉄骨造に用いられるような耐火被覆材は不透明であるので、ガラス壁柱１１に上記耐火被覆材を使用すると、構造体にガラスを使ったメリットが失われる。そこで、本例では、ガラス壁柱１１を構成するガラスとして、構造ガラスと耐火ガラスとから成る耐火被覆ガラスを用いた。具体的には、図６（ａ）に示すような、構造ガラス２２Ａの両面側を耐火ガラス２２Ｂで覆い、更に、構造ガラス２２Ａと耐火ガラス２２Ｂとの間に、耐火ガラス２２Ｂから構造ガラス２２Ａへの熱の伝導を防ぐための空隙２２Ｓを設けた構成の耐火被覆ガラス２２を壁柱として用い、これを、例えば、図６（ｂ）に示すように、箱状に配置することにより、建築物１０の耐火性と透明性とを同時に確保する。なお、上記空隙２２Ｓの大きさは、構造ガラス２２Ａと耐火ガラス２２Ｂとを連結するリブガラス２２Ｒの長さにより適宜調整する。
また、上記耐火ガラス２２Ｂは、図７（ａ）に示すように、ガラス２２ｍの断面中に珪酸ソーダ２２ｎを多層積み重ねた周知のもので、図７（ｂ）に示すように、火災等の熱により上記珪酸ソーダ２２ｎが発泡し、珪酸ソーダ２２ｎの結晶水が蒸発することにより耐火性を発揮する。したがって、耐火ガラス２２Ｂ自身は火災等の熱により劣化するが、耐火ガラス２２Ｂは構造ガラス２２Ａの外側にあるので、火災後に容易に交換可能である。
【００１３】
次に、本発明による建築物の施工方法について説明する。
はじめに、図８（ａ）に示すように、ガラス壁柱１１の上部に配置される上部梁３１の両端側を仮設柱３２，３２にて所定の高さに支持して、レベルを確保した後、図８（ｂ）に示すように、上記上部梁３１と基礎スラブ１５との間（２階以上の場合には、上，下の梁間）にガラス壁柱１１を取付ける。これにより、ガラス壁柱１１の高さが不揃いによる偏荷重を防ぐことができる。
次に、図８（ｃ）に示すように、上部梁３１を仮設柱３２，３２にて支持したまま、上部構造物３３の組立を開始する。そして、この上部構造物３３から上記ガラス壁柱１１に所定の圧縮力が作用するまで上部構造物３３を組み立てた時点で上記仮設柱３２，３２を撤去し、図９に示すように、上記ガラス壁柱１１の上部構造物３３を完成させる。
すなわち、ガラス壁柱１１には、できるだけ均等の荷重をかけ、集中荷重を防ぐ必要があるため、上部構造物３３の組立初期のように、荷重が小さく、かつ、安定しない時期には、本例のように、上部構造物３３の荷重がガラス壁柱１１に作用しない状態で上部構造物３３を組み立てる必要がある。
また、ガラス壁柱１１を水平力に対して安定させるためには、ある程度の圧縮力を必要とするので、上記のように、上部構造物３３からの圧縮力がある程度以上になってから仮設柱３２，３２を撤去するようにすれば、ガラス壁柱１１を更に安定させた状態で上部構造物３３を構築することができる。
【００１４】
このように、本実施の形態では、２階以上の建築物１０の各階１Ｆ〜３Ｆまたは、建築物１０の１階部分１Ｆをガラス壁柱１１で支持するようにしたので、建築物１０の背景を見通すことのできるような意匠表現をすることができる。また、ショーウィンドウ内の展示物Ｓの全貌を外部から見ることができるようにしたり、建築物１０が浮いたような今までにない意匠表現をすることができるので、建築物に様々な意匠表現をすることができる。
また、地盤１２に構築される上記建築物１０の基礎に、積層ゴムなどの免震装置１３を配置するなど、上記建築物１０の基礎を免震基礎１４により支持するようにしたので、上記ガラス壁柱１１と上部構造物１０Ｇとの接合部への応力集中を低減することができる。
更に、ガラス壁柱１１と上部構造物１０Ｇの下端の鉄骨梁１６との間に、ガラス壁柱１１の弾性に近い弾性を有する充填材１７を介在させ、上部構造物１０Ｇから上記ガラス壁柱１１への応力伝達を上記充填材１７を介して行うようにしたので、上記境界面での応力伝達の不均一性を低減することができる。
また、ガラス壁柱１１を構成するガラスとして、構造ガラス２２Ａを耐火ガラス２２Ｂで被覆した耐火被覆ガラス２２を用いたので、建築物１０の耐火性と透明性とを同時に確保することができる。
【００１５】
なお、上記実施の形態では、２階以上の建築物１０の各階１Ｆ〜３Ｆまたは、建築物１０の１階部分１Ｆの全部をガラス壁柱１１で支持するようにしたが、図１０に示すように、ガラス壁柱１１と通常のコンクリート製の壁柱３５とを併用してもよい。これにより、外側から内部がよく見えるショーウィンドウ部１Ｐと、オフィス部１Ｑとを分離した実用的な意匠表現をすることができる。
また、上記例では、ガラスを壁柱に用いた場合について説明したが、ガラスを建築物内部の壁や柱などに用いてもよい。これにより、建築物内部についても意匠表現の幅を広げることができる。また、図１１に示すように、ガラスを建築物１０Ａと建築物１０Ｂとを連絡する渡り廊下１０Ｄの壁面部や屋根部、あるいは、床部に用いたり、渡り廊下１０Ｄ全体をガラスで構成してもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、壁や柱、あるいは、建築物の外壁を構成する壁柱などの構造体としてガラスを用いたので、建築物の背景を見通したりするなど、建築物に様々な意匠表現をすることができる。
また、上記建築物を免震装置あるいは免震手段を備えた免震基礎により支持するようにしたので、地震時の壁柱及び接合部に作用する応力を低減することができる。
また、上記壁柱と上下構造物とを充填材を介して接合し、上部構造物から上記壁柱、上記壁柱から下部構造物への応力伝達を上記充填材を介して行うようにしたので、ガラスと上下構造物との境界面での応力伝達の不均一性を低減することができる。
更に、上記壁柱の上，下にある梁または床スラブ間に線材を配置して、上記壁柱に作用する引張り応力を低減するようにしたので、上記壁柱の回転による浮き上がりを防止することができる。
また、上記構造体に用いたガラスを耐火ガラスで被覆するようにしたので、ガラスを耐火構造とすることができる。
【００１７】
また、ガラス壁柱を用いた建築物を施工する際に、ガラス壁柱の上部の梁を先行して仮設柱にて支持して、上，下の梁間、あるいは、上部梁と基礎スラブとの間、あるいは、上下のスラブ間に上記壁柱を取付けた後上部構造を組み立て、この上部構造から上記壁柱に所定の圧縮力が作用した時点で上記仮設柱を撤去するようにしたので、ガラスから成る壁柱を安定させた状態で上部構造を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る免震装置を備えた建築物の模式図である。
【図３】本実施の形態に係るガラス壁柱の配置例を示す図である。
【図４】本実施の形態に係るガラス壁柱と上部構造物との接合状態を示す図である。
【図５】本実施の形態に係るガラス壁柱の安定化方法を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る耐火被覆ガラスの構成を示す図である。
【図７】耐火ガラスの構成を示す図である。
【図８】本実施の形態に係る建築物の施工方法を示す図である。
【図９】本実施の形態に係る建築物の施工方法を示す図である。
【図１０】本発明による建築物の他の例を示す図である。
【図１１】本発明による建築物の他の例を示す図である。
【図１２】従来の建築物の外観を示す図である。
【符号の説明】
１０　建築物、１０Ｇ，３３　上部構造物、１０Ｄ　渡り廊下、１１　ガラス壁柱、１２　地盤、１３　免震装置、１４　免震基礎、１５　基礎スラブ、１６　鉄骨梁、１７　充填材、１８　収納部材、１９，３１　上部梁、２０　下部梁、２１　ＰＣ鋼線、２２　耐火被覆ガラス、２２Ａ　構造ガラス、２２Ｂ　耐火ガラス、２２Ｓ　空隙、２２Ｒ　リブガラス、３２　仮設柱、３５　コンクリート製の壁柱。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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