(57)【要約】【課題】制震ダンパーを格別のスペースを必要とすることなく設置する。【解決手段】コアチューブ架構Ａと、外周チューブ架構Ｂと、内周チューブ架構Ｃとを主架構とするトリプルチューブ構造の建物において、コアチューブ架構を周方向に分割した鉄筋コンクリート造の連層耐震壁５（５ａ，５ｂ）により構成し、その分割部に制震ダンパーとして機能する境界梁６を各層に架設する。境界梁はＨ形断面の鉄骨材の中央部を露出させ、そのウエブを極軟鋼により形成する。外周梁２は逆梁ないし半逆梁とする。内周梁４は扁平梁とする。外周スラブ１０および内周スラブ１１は小梁を有しない大判の無梁スラブを採用する。【選択図】      図１
2004211288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に設けられたコアチューブ架構と、外周部に設けられた外周チューブ架構と、それらの間に設けられた内周チューブ架構とを主架構とするトリプルチューブ構造の高層ないし超高層の建物の構造であって、コアチューブ架構は周方向に分割された鉄筋コンクリート造の連層耐震壁により構成され、その分割部には制震ダンパーとして機能する境界梁が各層に架設されていることを特徴とする建物の構造。
【請求項２】
境界梁は、上下のフランジとウエブからなるＨ形断面の鉄骨材がその中央部を露出させかつ両端部が鉄筋コンクリートからなる被覆材により被覆された構造とされ、その鉄骨材の少なくとも露出部におけるウエブが極軟鋼により形成されていることを特徴とする請求項１記載の建物の構造。
【請求項３】
外周チューブ架構は外周柱と外周梁によるラーメン架構により構成され、かつ外周梁はその全体もしくは断面の一部が床レベルよりも上方に設けられた逆梁ないし半逆梁とされていることを特徴とする請求項１または２記載の建物の構造。
【請求項４】
内周チューブ架構は内周柱と内周梁とによるラーメン架構により構成され、かつ内周梁はその幅寸法が成寸法と同等ないしそれよりも大きい扁平梁とされていることを特徴とする請求項１，２または３記載の建物の構造。
【請求項５】
外周チューブ架構と内周チューブ架構との間に設ける外周スラブ、および内周チューブ架構とコアチューブ架構との間に設ける内周スラブは、いずれも小梁を有しない大判の無梁スラブが採用されていることを特徴とする請求項１，２，３または４記載の建物の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建物の構造に係わり、特に高層ないし超高層の集合住宅建物に適用して好適な構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の建物の構造としてはＲＣ造やＳＲＣ造あるいはＳ造のラーメン構造が最も一般的であるが、近年の集合住宅建物には高度のフリープラン対応が可能であることが望まれることから、ラーメン構造よりも設計自由度を高めることの可能な構造が模索され、たとえば特許文献１に示すようなチューブ構造が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８８９２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、建物が高層化するに伴って特に上層部においては地震時の変形が大きくなるので、たとえば５０階を越えるような超高層集合住宅建物の場合には地震時の変形を充分に抑制するための対策が必要とされ、そのため建物の要所に振動エネルギー吸収機構としての制震ダンパーを組み込んで地震時の振動、変形を抑制することが検討されている。
【０００５】
上記のような建物に設置する制震ダンパーとしては、架構フレーム内にブレースの形態で設けるブレースダンパーや、壁の形態で設ける粘弾性ダンパー等、各種のものが提案されてはいるが、いずれにしてもそのような制震ダンパーは設置スペースを確保する必要があるので、制震ダンパーを設置するために平面プランが受け、居住性や高度のフリープラン対応を犠牲にせざるを得ない場合がある。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、制震ダンパーを格別の設置スペースを必要とすることなく設置することが可能な建物の構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、中心部に設けられたコアチューブ架構と、外周部に設けられた外周チューブ架構と、それらの間に設けられた内周チューブ架構とを主架構とするトリプルチューブ構造の高層ないし超高層の建物の構造であって、コアチューブ架構は周方向に分割された鉄筋コンクリート造の連層耐震壁により構成され、その分割部には制震ダンパーとして機能する境界梁が各層に架設されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明の建物の構造において、境界梁は、上下のフランジとウエブからなるＨ形断面の鉄骨材がその中央部を露出させかつ両端部が鉄筋コンクリートからなる被覆材により被覆された構造とされ、その鉄骨材の少なくとも露出部におけるウエブが極軟鋼により形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の建物の構造において、外周チューブ架構は外周柱と外周梁によるラーメン架構により構成され、かつ外周梁はその全体もしくは断面の一部が床レベルよりも上方に設けられた逆梁ないし半逆梁とされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１，２または３の発明の建物の構造において、内周チューブ架構は内周柱と内周梁とによるラーメン架構により構成され、かつ内周梁はその幅寸法が成寸法と同等ないしそれよりも大きい扁平梁とされていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１，２，３または４の発明の建物の構造において、外周チューブ架構と内周チューブ架構との間に設ける外周スラブ、および内周チューブ架構とコアチューブ架構との間に設ける内周スラブは、いずれも小梁を有しない大判の無梁スラブが採用されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
高層ないし超高層の集合住宅を用途とする建物に本発明を適用した場合の実施形態を説明する。図１は本発明の構造による建物の基準階の伏図であって、この建物の構造は筒状の構造体であるチューブ架構によるチューブ構造を基本とするものであり、特に、中心部に設けられたコアチューブ架構Ａと、外周部に設けられた外周チューブ架構Ｂと、それらの間に設けられた内周チューブ架構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によるものとされている。
【００１３】
外周チューブ架構Ｂは外周柱１と外周梁２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Ｃは内周柱３と内周梁４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が、コアチューブ架構Ａは連層耐震壁（コアウォール）５により構成されたものとなっている。
【００１４】
コアチューブ架構Ａを構成している連層耐震壁５は高剛性の鉄筋コンクリート造のもので、図２に示すようにこの建物の全高にわたってその中心部を貫くように上下方向に連続的に設けられたものである。この連層耐震壁５は、通路を確保するための必要最少限の開口部が各階に設けられることにより周方向に分断されていて、角部に位置するＬ状の連層耐震壁５ａと中間部に位置するＩ状の連層耐震壁５ｂとにより構成されているが、その分断部には短スパンの境界梁６が各階に架設されていて、全体としてチューブ状（角筒状）をなしているものである。
【００１５】
上記のようなトリプルチューブ構造による建物の基準階のプランは、コアチューブ架構Ａの内側が階段やエレベータ等の共用設備を集約した共用ゾーン７とされ、コアチューブ架構Ａの外側が複数の住戸に自由に区画し得るフリースペースとしての住戸ゾーン８とされている。特に、内周チューブ架構Ｃの外側は各住戸の居室が設けられる居室ゾーン８ａが実質的に無柱空間として確保され、内周チューブ架構Ｃとコアチューブ架構Ａとの間は各住戸のキッチンや浴室、洗面所等が集約される水廻りゾーン８ｂとして確保されるとともに、その一部にはコアチューブ架構Ａの内側の共用ゾーン７と住戸とを連絡する共用通路が確保されるものである。
【００１６】
また、コアチューブ架構Ａの外側には必要最少限の大梁９を設けるに留めるとともに、外周チューブ架構Ｂと内周チューブ架構Ｃとの間の各階に設けられる外周スラブ１０、および内周チューブ架構Ｃとコアチューブ架構Ａとの間の各階に設けられる内周スラブ１１は、いずれも小梁を有しない大判の無梁スラブ（フラットスラブあるいはフラットプレート）により構成されている。しかも、外周チューブ架構Ｂを構成している外周梁２はその全体もしくは断面の一部が床レベルよりも上方に設けられた逆梁ないし半逆梁とされ、かつ、内周チューブ架構Ｃを構成している内周梁４および上記の大梁９はその幅寸法が成寸法と同等ないしそれよりも大きい扁平梁とされ、これにより住戸ゾーン８（居室ゾーン８ａおよび水廻りゾーン８ｂ）には実質的に梁形が突出することなく充分な天井高を確保できるものとなっている。
【００１７】
なお、外周スラブ１０および内周スラブ１１としては、たとえばトラス筋付きの鋼製型枠によるものや、穴明きハーフＰＣ合成床版によるもの等が好適に採用可能である。また、必要に応じて、内周スラブ１１のレベルを外周スラブ１０のレベルよりも下げて、水廻りゾーン８ｂに配管スペース等として利用する二重床空間を確保することが好ましい。共用ゾーン７とされるコアチューブ架構Ａの内側には柱および梁、小梁を設けて、在来工法によるスラブを設けることで差し支えない。
【００１８】
さらに、本実施形態の建物は高層ないし超高層であることから、地震時の振動および変形を抑制するための制震ダンパーを設置するものとしているが、その制震ダンパーとしての機能を上記のように連層耐震壁５の分断部（連層耐震壁５ａと連層耐震壁５ｂとの間）に設けた境界梁６に持たせるものとしている。
【００１９】
すなわち、本実施形態における境界梁６は、図３に示すように上下のフランジ１５とウエブ１６からなるＨ形断面の鉄骨材１７が、その中央部を露出させかつ両端部が鉄筋コンクリートからなる被覆材１８により被覆された構造とされており、その鉄骨材１７の少なくとも露出部におけるウエブ１６が極軟鋼（低降伏点鋼もしくは極低降伏点鋼）により形成されたものとなっている。そして、この境界梁６は、鉄筋コンクリートからなる被覆材１８が連層耐震壁５ａ，５ｂの端面に対して一体に接合されることで、連層耐震壁５の分断部に架設されている。
【００２０】
この境界梁６は、地震時に建物全体が振動し変形して図４に示すようにその両側の連層耐震壁５ａ，５ｂが上下方向に変位するような変形が生じた際には、鉄骨材１７の露出部がせん断変形を受け、それにより極軟鋼からなるウエブ１６が降伏してその塑性変形により振動エネルギーが効率的に吸収されて減衰されることで優れた制震効果が得られ、しかも微小変形から大変形まで安定した履歴特性を有するものである。なお、鉄骨材１７の露出部に対しては必要に応じて耐火被覆を施せば良い。
【００２１】
上記構造の建物は、コアチューブ架構Ａ、外周チューブ架構Ｂ、内周チューブ架構Ｃからなるトリプルチューブ構造とされることで優れた構造安全性と耐震性を有するものであることは言うに及ばず、住戸ゾーン８、特に居住ゾーン８ａを実質的に無柱無梁空間として確保し得て高度のフリープラン対応が可能であるし、快適かつ使用勝手に優れた住空間が得られる。
【００２２】
また、境界梁６に制震ダンパーとしての機能を持たせたことで充分な制震効果が得られることはもとより、その制震ダンパーとしての境界梁６はブレースダンパーや粘弾性壁ダンパーのように格別の設置スペースを必要とせず、したがってこれを設けるがために平面プランが制約を受けることはないから、フリープラン対応や居住性を犠牲にすることなく制震ダンパーを設置することが可能である。
【００２３】
しかも、制震ダンパーとして機能させる境界梁６として、ウエブ１６を極軟鋼とした鉄骨材１７の両端部を鉄筋コンクリートからなる被覆材１８により被覆した構造のものを採用したので、これは極めてシンプルな構造であって安価に製作できるとともに、保守は全く不要であるし、地震による損傷を受けることは殆どないので地震後にも交換することなくそのまま継続使用が可能であるし、仮に交換が必要となった場合にはコアチューブ架構Ａの内側の共用ゾーン７からの作業により容易に交換作業を実施することが可能である。
【００２４】
以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されることなく、たとえば以下に列挙するような適宜の変更や応用が可能である。
【００２５】
上記実施形態では、コアチューブ架構Ａを構成する連層耐震壁５に計８箇所の開口部を設ける関係上、その全体を４枚のＬ状の連層耐震壁５ａと４枚のＩ状の連層耐震壁５ｂとに分断した形態としたが、連層耐震壁５の全体の形態やその分断の形態は、建物の平面計画や規模に応じて任意に設計すれば良い。
【００２６】
上記実施形態では、ウエブ１６を極軟鋼としたＨ型断面の鉄骨材１７の両端部を鉄筋コンクリートからなる被覆材１８により被覆した構造の境界梁６を採用したが、所望の制震効果が得られるように設計するかぎりにおいて、制震ダンパーとして機能させる境界梁６の構造や形態は特に限定されるものではない。また、上記実施形態では連層耐震壁５の分断部に設けた全ての境界梁６を制震ダンパーとして機能させるものとしたが、必ずしもそうすることはなく、建物全体に要求される制震効果に応じて制震ダンパーとして機能させる境界梁６の数や位置を適正に設定すれば良い。
【００２７】
外周チューブ架構Ｂや内周チューブ架構Ｃの構造はＲＣ造やＳＲＣ造あるいはＳ造のラーメン構造とすることが現実的ではあるが、特に限定するものではなく、たとえばその柱として鋼管内にコンクリートを充填した充填鋼管コンクリート造（ＣＦＴ構造）を採用することも好適に採用可能である。また、上記実施形態のように、外周チューブ架構Ｂにおける外周梁２は逆梁ないし半逆梁とすることが好ましく、内周チューブ架構Ｃにおける内周梁４は扁平梁とすることが好ましいが、それに限定すべきものでもない。
【００２８】
また、上記実施形態のように、コアチューブ架構Ａと内周チューブ架構Ｃとの間、および内周チューブ架構Ｃと外周チューブ架構Ｂとの間には、必要最少限の大梁９を設置するに留めることが好ましく、可能であればそのような大梁９は一切省略することでも良いが、いずれにしても建物内における大梁や小梁、スラブの構造や形態は、建物の規模や平面プラン等の諸条件を考慮して最適に設計すれば良い。
【００２９】
勿論、本発明は高層ないし超高層の集合住宅建物に適用するのみならず、様々な用途、規模の建物に広く適用できることはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、コアチューブ架構と外周チューブ架構と内周チューブ架構とを主架構とするトリプルチューブ構造を基本とするので、優れた構造安全性と耐震性を有するとともに高度のフリープラン対応が可能であることはもとより、コアチューブ架構を周方向に分割した連層耐震壁により構成してその分割部に制震ダンパーとして機能する境界梁を各層に架設した構造としたので、充分な制震効果が得られることはもとより、制震ダンパーを設置するための格別の設置スペースを必要とせず、したがってフリープラン対応や居住性を犠牲にすることなく制震ダンパーを設置することが可能である。
【００３１】
請求項２の発明は、制震ダンパーとしての境界梁として、Ｈ形断面の鉄骨材の両端部を鉄筋コンクリートからなる被覆材により被覆し、その鉄骨材の少なくとも露出部におけるウエブを極軟鋼により形成した構造のものを採用したので、その境界梁は極めてシンプルな構造であって安価に製作できるとともに、保守は全く不要であるし、地震による損傷を受けることは殆どないので地震後にも交換することなくそのまま継続使用が可能であり、仮に交換が必要となった場合にはコアチューブ架構の内側の共用ゾーンからの作業により容易に交換作業を実施することが可能である。
【００３２】
請求項３の発明は、外周チューブ架構をラーメン架構により構成して外周梁を逆梁ないし半逆梁としたので、外周部に設ける開口部を上階のスラブ下まで大きく確保することができ、快適な空間を確保することができる。
【００３３】
請求項４の発明は、内周チューブ架構をラーメン架構により構成して内周梁を扁平梁としたので、室内への梁形の突出を最少限とすることができ、有効天井高の高い快適な空間を確保することができる。
【００３４】
請求項５の発明は、外周チューブ架構と内周チューブ架構との間に設ける外周スラブ、および内周チューブ架構とコアチューブ架構との間に設ける内周スラブを、いずれも小梁を有しない大判の無梁スラブとしたので、室内に梁形が突出することなく有効天井高を大きく確保することができるし、間仕切りの位置変更等の室内プランの変更にも幅広く対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すもので、本発明の構造による建物の基準階の伏図である。
【図２】同、コアチューブ架構を構成している連層耐震壁の部分立面図である。
【図３】同、制震ダンパーとしての境界梁を示す図である。
【図４】同、境界梁の地震時の挙動を示す図である。
【符号の説明】
Ａ  コアチューブ架構
Ｂ  外周チューブ架構
Ｃ  内周チューブ架構
１  外周柱
２  外周梁
３  内周柱
４  内周梁
５（５ａ，５ｂ）  連層耐震壁
６  境界梁
７  共用ゾーン
８  住戸ゾーン
８ａ  居室ゾーン
８ｂ  水廻りゾーン
９  大梁
１０  外周スラブ
１１  内周スラブ
１５  フランジ
１６  ウエブ（極軟鋼）
１７  鉄骨材
１８  被覆材（鉄筋コンクリート）
【図１】
2004211288.tif 000003
【図２】
2004211288.tif 000004
【図３】
2004211288.tif 000005
【図４】
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