(57)【要約】【課題】  必要最小限の柱断面で充分な剛性を確保する。【解決手段】  鉄骨柱１と鉄骨梁２，３とによる双方向ラーメン構造を基本とし、鉄骨柱としてＨ形鋼を採用してそのフランジ４が桁行方向に沿いウェブ５が梁間方向に沿う向きに配設するとともに、それらフランジとウェブとにより形成される空間部にプレキャストコンクリートブロックからなる補剛材６を嵌め込んだ状態で装着して鉄骨柱の剛性を高める。鉄骨柱のウェブに植設したスタッド７を補剛材に形成した孔８に挿入してグラウトを充填することによって補剛材を鉄骨柱に固着する。複数の補剛材を上下方向に多段に重ねて鉄骨柱の全長にわたって装着し、各補剛材とフランジとの間の隙間や各補剛材相互間の隙間にグラウト９を充填する。桁行方向の架構の要所にはブレースや制震ダンパー等の耐力要素を設ける。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨柱と鉄骨梁とによる双方向ラーメン構造を基本とし、鉄骨柱としてＨ形鋼を採用してそのフランジが桁行方向に沿いウェブが梁間方向に沿う向きに配設するとともに、その鉄骨柱のフランジとウェブとにより形成される空間部に、鉄骨柱の剛性を高めるためのプレキャストコンクリートブロックからなる補剛材を嵌め込んだ状態で装着したことを特徴とする建物の構造。
【請求項２】
鉄骨柱のウェブにスタッドを植設しておくとともに、補剛材にはそのスタッドが挿入される孔を形成しておき、補剛材の孔内にスタッドを挿入してグラウトを充填することによりその補剛材を鉄骨柱に対して固着させたことを特徴とする請求項１記載の建物の構造。
【請求項３】
複数の補剛材を上下方向に多段に重ねて鉄骨柱の全長にわたって装着し、各補剛材とフランジとの間および各補剛材相互間の隙間にグラウトを充填した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】
桁行方向の架構の要所にブレースや制震ダンパー等の耐力要素を設けた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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物の構造に係わり、特にいわゆる板状の形態の高層建物に適用して好適な構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、高層ないし超高層の建物の形態としては、平面形状が正方形や円形に近く縦に細長い塔状（タワー状）のものと、平面形状が横長扁平の矩形とされて平板が立てられた形態のいわゆる板状のものに大別される。
【０００３】
そして、塔状の建物の構造としてはチューブ構造が好適に採用可能であるが、板状の建物ではその形態からしてチューブ構造は適さないことから双方向ラーメン構造を基本とする構造が採用されることが一般的である。
【０００４】
ところで、板状の建物では桁行方向（長辺方向）と梁間方向（短辺方向）とで構造的な特性にアンバランスが生じ易い。特に、桁行方向には耐震壁等の耐力要素を支障なく設けることが可能であるが、平面計画上の制約から梁間方向には耐力要素を設けにくい場合が多く、したがって梁間方向の剛性を充分に確保することは必ずしも容易ではない。そのため、板状の形態の建物に適用して好適な構造として、たとえば特許文献１や特許文献２に示されるように、双方向ラーメン構造を基本としつつ架構の一部に高剛性のコア部を設け、そこに制振ダンパーや耐震壁を集約配置するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２２０８１６号公報
【特許文献２】特開平０９−２５６４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜２に示される構造では、コア部を適正に配置してコア部における剛性を適正に設定することで建物全体の剛性をバランス良く確保することが可能であるが、建物の用途や規模、平面プランによってはそのようなコア部を有効に確保できない場合も多い。特に梁間方向が単スパンで構成されているような場合においてはコア部を確保することは平面計画が著しく不自由となるので現実的ではない。
【０００６】
そのため、梁間方向が単スパンの板状の建物では、梁間方向の剛性を単スパンの純ラーメン架構のみで確保することが通常であり、必然的にその架構の剛性を充分に高めるために柱断面を充分に大きくせざるを得ないし、また純鉄骨造よりも高剛性とすることが可能な鉄骨鉄筋コンクリート造や充填鋼管コンクリート造を採用することも多い。いずれにしても、従来の板状の建物、特に上記のように梁間方向が単スパンの純ラーメン架構による建物では、梁間方向の剛性を確保するがために柱の所要断面が耐力を確保するうえで必要とされる断面よりもかなり大きくならざるを得ず、それにより部材コストや施工性の点で好ましくないばかりでなく、柱形が室内に必要以上に大きく張り出してしまって室内有効面積が減少してしまうという不都合があり、有効な改善策が望まれていた。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明の目的は必要最小限の柱断面で充分な剛性を確保することのできる有効な構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の構造は、鉄骨柱と鉄骨梁とによる双方向ラーメン構造を基本とし、鉄骨柱としてＨ形鋼を採用してそのフランジが桁行方向に沿いウェブが梁間方向に沿う向きに配設するとともに、その鉄骨柱のフランジとウェブとにより形成される空間部に、鉄骨柱の剛性を高めるためのプレキャストコンクリートブロックからなる補剛材を嵌め込んだ状態で装着したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の構造では、鉄骨柱のウェブにスタッドを植設しておくとともに補剛材にはそのスタッドが挿入される孔を形成しておき、補剛材の孔内にスタッドを挿入してグラウトを充填することによって補剛材を鉄骨柱に対して固着させることが好ましい。また、複数の補剛材を上下方向に多段に重ねて鉄骨柱の全長にわたって装着し、各補剛材とフランジとの間および各補剛材相互間の隙間にグラウトを充填することが好ましい。
【００１０】
なお、桁行方向の架構の要所には必要に応じてブレースや制震ダンパー等の耐力要素を設けても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の構造によれば、桁行方向および梁間方向の架構をいずれもラーメン架構としてその柱として鉄骨造の鉄骨柱を採用することを基本とするが、その鉄骨柱には高剛性のプレキャストコンクリートブロックからなる補剛材を嵌め込んで装着することにより、鉄骨柱の変形が補剛材により拘束されてその剛性を高めることができ、それにより柱断面を大きくすることなく建物全体の剛性を支障なく確保することが可能であり、したがって鉄骨柱は耐力を確保する上で必要とされる最小の断面とすることで足りる。また、補剛材は単なるプレキャストコンクリートブロックであり、これを単に鉄骨柱に装着するだけで良いのでさしたるコストと手間を要さず、純鉄骨造に比較してコスト増は些少で済む。
【００１２】
特に、鉄骨柱に植設したスタッドを補剛材に形成した孔に挿入してグラウトにより固着させることにより、補剛材を確実強固に固着することができるし、その作業も何等面倒なく容易に行うことができる。また、複数の補剛材を鉄骨柱の全長にわたって上下方向に並べて装着し、かつ補剛材の周囲に生じる隙間にグラウトを充填することにより、補剛材による補剛効果が確実に得られるばかりでなく、補剛材の装着作業も容易にかつ確実に行うことができる。
【００１３】
なお、桁行方向の架構には要所にブレースや制震ダンパー等の耐震要素を設けることにより、建物全体の耐力や剛性をバランス良く適正に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図１〜図３に示す。図１は本実施形態の構造による建物の基準階の架構を示すもので、（ａ）は全体の伏図、（ｂ）は柱梁接合部の拡大図である。図示例の建物はいわゆる板状の高層建物であって、その平面形状は、梁間方向（短辺方向、図示Ｙ方向）の幅寸法よりも桁行方向（長辺方向、図示Ｘ方向）の長さ寸法が数倍程度長い横長扁平の形状とされ、かつその全高が梁間方向の幅寸法よりも５倍程度以上大きいものとされている。また、この建物の構造は鉄骨造の双方向ラーメン構造を基本とするものであり、図示例のものでは桁行方向が６スパンのラーメン架構によるものとされ、梁間方向が単スパンのラーメン架構によるものとされている。
【００１５】
図１〜図３において、符号１は鉄骨柱、２は桁行方向の鉄骨梁、３は梁間方向の鉄骨梁であり、それら鉄骨柱１および鉄骨梁２，３はいずれもＨ形鋼が採用されている。鉄骨柱１としてのＨ形鋼はそのフランジ４が桁行方向に沿いウェブ５が梁間方向に沿う向きに配設されており、したがって桁行方向の鉄骨梁２はウェブ５に対して接合され、梁間方向の鉄骨梁３は内側のフランジ４に対して接合されることで全体の架構が構成されている。
【００１６】
そして本実施形態では、鉄骨柱１に対してプレキャストコンクリートブロックからなる補剛材６を装着するものとしている。補剛材６は、図２〜図３に示すように鉄骨柱１のウェブ５と双方のフランジ４とにより形成される空間部にほぼきっちりと嵌め合わせられる寸法に予め製作されたもので、これをウェブ５の両側においてそれぞれ上下方向に多段に重ねて鉄骨柱１の全長にわたって装着することにより、鉄骨柱１はそれら補剛材６によって実質的に中実断面のものとなってその変形が補剛材６により拘束され、それにより鉄骨柱１の剛性、特に梁間方向の剛性が格段に高められたものとなっている。
【００１７】
鉄骨柱１に対する補剛材６の装着の構造や形態は特に限定されないが、本実施形態では補剛材６の装着をスタッド７により行うようにしている。すなわち、鉄骨柱１のウェブ５には所定間隔でスタッド７を予め植設しておくとともに、補剛材６にはそれらスタッド７が挿入される孔８を形成しておき、補剛材６を装着するに際しては予め孔８内にグラウト９を充填しておき、孔８内にスタッド７が差し込むようにして補剛材６を鉄骨柱１に対して押し付ければ良い。これによりグラウト９が自ずと硬化して補剛材６がスタッド７を介して鉄骨柱１に対して強固に固着することができるし、その作業も何等面倒ではない。その際、孔８を補剛材６の表面側に貫通させておいて、補剛材６を鉄骨柱１に装着してからその表面側から孔８内にグラウト９を注入充填することでも良い。勿論、スタッド７の位置や本数は適宜設定すれば良い。
【００１８】
なお、図２（ａ）に示すように柱梁接合部においては桁行方向の鉄骨梁２の両側にそれぞれ補剛材６を同様の構造により装着すれば良い。また、図２〜図３に示しているように、補剛材６とフランジ４との間に僅かに残る隙間や、補剛材６相互間に残る隙間にもグラウト９を充填することにより、補剛材６を鉄骨柱１に対してきっちりと嵌合させて補剛効果を確実に得られるし、そのような補剛材６の装着作業を容易にかつ確実に行うことができる。
【００１９】
本実施形態の構造によれば、鉄骨柱１に補剛材６を装着することのみでその剛性が高められ、したがって鉄骨柱１の断面を耐力を確保する上で必要な寸法以上に大きくすることなく、つまり鉄骨柱１を必要最小限の断面とすることのみで、所要耐力と所要剛性を併せて確保することができ、その結果、室内に柱形が必要以上に大きく張り出してしまうようなこともなく、柱形による室内有効面積の減少を抑制することができる。また、補剛材６は単なるプレキャストコンクリートブロックであるし、それを鉄骨柱１に対して単に装着するだけの構造であるので、補剛材６を装着するに要するコスト増や施工手間の増大は些少であって実質的に純鉄骨造とほぼ同様に施工することができ、たとえば鉄骨鉄筋コンクリート造や充填鋼管コンクリート造と比較して遙かに簡便にして有効な構造であるといえる。
【００２０】
なお、桁行方向の架構は単なる純ラーメン架構とすることでも良いが、図１（ａ）に示しているように要所にたとえばブレースや制震ダンパー等の耐震要素１０を設けることにより、建物全体として必要とされる耐力や剛性を支障なくかつバランス良く最適に設定することができる。また、桁行方向のスパンを２．５〜３．０ｍ程度と小さくしておけば小梁を一切不要とでき、施工コストや施工性の点でより有利である。
【００２１】
以上で本発明の位置実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで一例に過ぎず、本発明はその実施形態に限定されるものでは勿論ない。
【００２２】
たとえば、上記実施形態では複数の補剛材６を上下方向に多段に重ねて装着することとしたが、補剛材６は鉄骨柱１に対してきっちりと嵌め合わせることができるものであればその形状や寸法は任意であり、たとえば上記実施形態における複数の補剛材６を予め連結した形態の長い形状の補剛材を採用してそれを一括して鉄骨柱１に装着することでも良い。また、上記実施形態のように補剛材６はスタッド７を介して固着することが現実的であるが、それに限るものでもなく、補剛材６を位置ズレや脱落の懸念なく確実強固に装着できるのであればたとえば締結や接着その他の手法により装着することでも良い。
【００２３】
さらに、本発明の構造は上記実施形態のような板状の形態の高層建物、特に梁間方向の架構が単スパンである場合に適用して最適であるが、それに限定されるものでもなく、双方向ラーメン構造を基本とするものである限りは様々な形態、規模、用途、平面プランの建物に広く適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、本実施形態の構造による建物の架構を示す伏図、および柱梁接合部の拡大図である。
【図２】同、鉄骨柱の断面図である。
【図３】同、柱梁接合部の斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  鉄骨柱（Ｈ形鋼）
２  鉄骨梁
３  鉄骨梁
４  フランジ
５  ウェブ
６  補剛材（プレキャストコンクリートブロック）
７  スタッド
８  孔
９  グラウト
１０  耐力要素
【図１】
2005273181.tif 000003
【図２】
2005273181.tif 000004
【図３】
2005273181.tif 000005