JP2022143198A - 建物 - Google Patents

Abstract

【課題】構造計画と意匠性が両立した建物計画を容易に実現する。【解決手段】建物は、第１の階Ｆ１と、第１の階Ｆ１の直上階である第２の階Ｆ２と、を有する。建物の側面は、建物の周方向に複数の側面Ｓ１～Ｓ４に区分され、複数の側面は第１の側面Ｓ１を含んでいる。第１の階Ｆ１と第２の階Ｆ２にそれぞれ、第１の側面Ｓ１に沿って配列する複数の扁平柱２が設けられている。第２の階Ｆ２の第１の側面Ｓ１に設けられた各扁平柱２１は、第１の階Ｆ１の第１の側面Ｓ１に設けられた複数の扁平柱２１のいずれとも中心軸がずれている。第２の階Ｆ２の第１の側面Ｓ１に設けられた各扁平柱２１の下端は、上下方向Ｚにみて、第１の階Ｆ１の第１の側面Ｓ１に設けられた少なくとも一つの扁平柱２１の上端と部分的に重なっている。【選択図】図２

Description

本発明は建物に関し、特に柱の構成に関する。

集合住宅などではＲＣ（鉄筋コンクリート）造の建物が一般的に使用される。ＲＣ造の建物では建物の側面（外周面）の壁は耐力壁とされることがある。

特開２０１９－１７３４０３号公報

建物の付加価値を高める上で外観の意匠性は重要である。従来の建物において耐力壁を設ける場合は、開口率の制限（平成１９年国交省告示第５９４号第１により、開口周比０．４以下）を受ける。このため、従来のＲＣ造の建物では意匠性の制約が大きかった。

本発明は構造計画と意匠性が両立した建物計画が容易な建物を提供することを目的とする。

本発明の建物は、第１の階と、第１の階の直上階である第２の階と、を有する。建物の側面は、建物の周方向に複数の側面に区分され、複数の側面は第１の側面を含んでいる。第１の階と第２の階にそれぞれ、第１の側面に沿って配列する複数の扁平柱が設けられている。第２の階の第１の側面に設けられた各扁平柱は、第１の階の第１の側面に設けられた複数の扁平柱のいずれとも中心軸がずれている。第２の階の第１の側面に設けられた各扁平柱の下端は、上下方向にみて、第１の階の第１の側面に設けられた少なくとも一つの扁平柱の上端と部分的に重なっている。

本発明によれば、構造計画と意匠性が両立した建物計画が容易な建物を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る建物の平面図である。 建物の側面の扁平柱の配置を示す図である。 図２のＡ部拡大図である。 図２のＢ部拡大図である。 扁平柱の変形例を示す図である。 建物の内部の扁平柱の配置を示す図である。 建物の内部の扁平柱の配置を示す図である。 補強材を取り付ける範囲を示す図である。 補強材の取り付け方法を示す図である。

以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。本発明の建物は集合住宅、特には中高層塔状集合住宅に好適に適用できるほか、公共施設、ホテル、店舗、病院、学校、図書館、オフィスビルなど様々な用途に適用することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る建物１の平面図を示している。建物１の内部の配置、例えば間仕切壁、廊下、階段等の配置は実際の用途に応じて計画されるため、ここでは省略している。建物１は概ね正方形の平面形状を有し、建物１の側面は、建物１の周方向に沿って４つの側面に区分される。この４つの側面を第１～第４の側面Ｓ１～Ｓ４という。建物１の平面形状は正方形に限定されず、多角形（長方形、六角形、八角形等）でもよい。この場合、各直線に対応する部分が一つの側面となる。建物１の階数は特に限定されないが、以下の説明では連続する３つの階を第１の階Ｆ１、第２の階Ｆ２、第３の階Ｆ３とする。ここでは第１の階Ｆ１の直上階が第２の階Ｆ２、第２の階Ｆ２の直上階が第３の階Ｆ３とする。

図２は第１～第４の側面Ｓ１～Ｓ４を示す側面図である。図３（ａ）は第１の側面Ｓ１の扁平柱２の配置を拡大して示す、図２（ａ）のＡ部拡大図、図４（ａ）は第２の側面Ｓ２の扁平柱２の配置を拡大して示す、図２（ａ）のＢ部拡大図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図、図４（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図４（ａ）のＡ－Ａ線とＢ－Ｂ線に沿った断面図を示している。なお、図３（ｂ）と図４（ｃ）は便宜上、第２の階Ｆ２と第３の階Ｆ３の扁平柱をずらして表示している。

第１～第４の側面Ｓ１～Ｓ４のそれぞれ（すなわち、５通り、Ａ通り、１通り、Ｅ通り）に沿って複数の扁平柱２が設けられている。また、建物１の内部のＢ～Ｄ通り、２～４通りに沿って複数の扁平柱２が設けられている。以下の説明では、第１～第４の側面Ｓ１～Ｓ４に設けられている扁平柱２をそれぞれ扁平柱２１～２４といい、建物１の内部に設けられている扁平柱２を扁平柱２５といい、特に区別する必要のない場合、単に扁平柱２という。扁平柱２は長辺と短辺を持つ長方形断面を有し、その扁平柱２が設けられている側面ないし通りと平行な辺が長辺がとされている。短辺の長さに対する長辺の長さの比は特に限定されないが、２．５～３．５が好ましく、３程度がより好ましい。任意の高さ位置で切った扁平柱２の水平断面は長方形である。横方向に互いに離れて隣り合う扁平柱２の間には必要に応じ外壁や、窓、通路などの開口（図示せず）が設けられている。

図２は第１～第４の側面Ｓ１～Ｓ４の扁平柱２の配置を示している。図示は省略するが、扁平柱２は第１～第３の階Ｆ１～Ｆ３を含むすべての階またはほぼすべての階にも同様に配置されている。第１の側面Ｓ１と第２の側面Ｓ２では扁平柱２１，２２は千鳥状に配列している。すなわち、第１の階Ｆ１と第３の階Ｆ３（例えば奇数階）の上下方向Ｚに対向する扁平柱２１，２２の中心軸Ｃ１は一致している。これに対し、第２の階Ｆ２（例えば偶数階）の第１の側面Ｓ１に設けられた各扁平柱２１は、第１の階Ｆ１と第３の階Ｆ３の第１の側面Ｓ１に設けられた複数の扁平柱２１のいずれとも中心軸Ｃ１がずれている。同様に、第２の階Ｆ２の第２の側面Ｓ２に設けられた各扁平柱２２は、第１の階Ｆ１と第３の階Ｆ３の第２の側面Ｓ２に設けられた複数の扁平柱２２のいずれとも中心軸Ｃ１がずれている。第２の階Ｆ２の扁平柱２１，２２の中心軸Ｃ１は第１の階Ｆ１と第３の階Ｆ３における互いに隣接する扁平柱２１，２２の中心軸Ｃ１から等距離の位置にある。このように、扁平柱２１，２２が千鳥状に配置されているため、建物１に新規な意匠性を与えることができる。特に、扁平柱２１，２２を外壁である耐力壁３に対し外方に張り出すように設けることで、扁平柱２１，２２がレリーフのように浮き出るように見え、建物１に新たな表情を与えることができる。

第１の側面Ｓ１の扁平柱２１の断面積は上下方向Ｚに一定である。従って、第１の側面Ｓ１と垂直な方向からみた扁平柱２１の形状は長方形である。第２の側面Ｓ２の扁平柱２２は上下方向中央部２８がくびれており、すなわち、断面積が扁平柱２２の上端２６及び下端２７から上下方向中央部２８に向かって徐々に減少している。なお、扁平柱２の上端２６は梁４の下面との接合部を意味し、扁平柱２の下端２７は梁４の上面との接合部を意味する。第２の側面Ｓ２と垂直な方向からみた扁平柱２２は、双曲線の上端同士、下端同士を水平な直線で連結した形状となっている。

第２の階Ｆ２の第１の側面Ｓ１に設けられた各扁平柱２１の下端２７は、上下方向Ｚにみて、第１の階Ｆ１の第１の側面Ｓ１に設けられた少なくとも一つの扁平柱２１の上端２６と部分的に重なっている。同様に、第２の階Ｆ２の第２の側面Ｓ２に設けられた各扁平柱２２の下端２７は、上下方向Ｚにみて、第１の階Ｆ１の第２の側面Ｓ２に設けられた少なくとも一つの扁平柱２２の上端２６と部分的に重なっている。同様に、第３の階Ｆ３の第１の側面Ｓ１に設けられた各扁平柱２１の下端２７は、上下方向Ｚにみて、第２の階Ｆ２の第１の側面Ｓ１に設けられた少なくとも一つの扁平柱２１の上端２６と部分的に重なっている。同様に、第３の階Ｆ３の第２の側面Ｓ２に設けられた各扁平柱２２の下端２７は、上下方向Ｚにみて、第２の階Ｆ２の第２の側面Ｓ２に設けられた少なくとも一つの扁平柱２２の上端２６と部分的に重なっている。これによって、上階の荷重を下階に適切に伝えることが可能となる。上下階の扁平柱２１，２２の重なりあう範囲は特に限定されないが、少なくとも鉄筋６の配置スペースと必要なかぶり厚さを確保できるように設定することが好ましく、構造的な観点からは重なり合う範囲が広いほど好ましい。意匠性も考慮すると、上階の扁平柱２１，２２の下端２７と、下階の扁平柱２１，２２の上端２６の、それぞれ１０～５０％程度が重なり合うことが好ましい。第１の側面Ｓ１では、鉄筋６は扁平柱２１の側面に沿って直線状に配置されており、継手（図示せず）によって上下階の鉄筋６と連結されている。第２の側面Ｓ２では、鉄筋６は扁平柱２２の左上端から右下端及び右上端から左下端へ斜めに配置されている。梁４の内部では鉄筋６は斜めに延びており、継手（図示せず）によって上下階の斜めに配置された鉄筋６と連結されている。梁４には従来通り、水平方向に延びる鉄筋７が設けられている。

第３の側面Ｓ３と第４の側面Ｓ４に設けられた扁平柱２３，２４の中心軸Ｃ１は隣接する上下階で一致している。従って、第２の階Ｆ２の第３の側面Ｓ３に設けられた各扁平柱２３は、第１の階Ｆ１と第３の階Ｆ３の第３の側面Ｓ３に設けられた複数の扁平柱２３とのいずれかと中心軸Ｃ１が一致し、第１の階Ｆ１と第３の階Ｆ３の第３の側面Ｓ３に設けられた各扁平柱２３は、第２の階Ｆ２の第３の側面Ｓ３に設けられた複数の扁平柱２３とのいずれかと中心軸Ｃ１が一致している。同様に、第２の階Ｆ２の第４の側面Ｓ４に設けられた各扁平柱２４は、第１の階Ｆ１と第３の階Ｆ３の第４の側面Ｓ４に設けられた複数の扁平柱２４とのいずれかと中心軸Ｃ１が一致し、第１の階Ｆ１と第３の階Ｆ３の第４の側面Ｓ４に設けられた各扁平柱２４は、第２の階Ｆ２の第４の側面Ｓ４に設けられた複数の扁平柱２４とのいずれかと中心軸Ｃ１が一致している。

このように、側面毎に扁平柱２の形状と配置を異ならせることで、建物１に独創的な外観を与えることができる。本実施形態では、第１の側面Ｓ１に設けられた扁平柱２１の形状と、第２の側面Ｓ２に設けられた扁平柱２２の形状は互いに異なっているが、千鳥状の配置パターンは共通である。第３の側面Ｓ３に設けられた複数の扁平柱２３は第１の側面Ｓ１に設けられた複数の扁平柱２１と同じ形状であり、第４の側面Ｓ４に設けられた複数の扁平柱２４は第２の側面Ｓ２に設けられた複数の扁平柱２２と同じ形状であるが、配置パターンは第１及び第２の側面Ｓ１，Ｓ２と異なり格子状である。例えば、第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２を人通りの多い通りに面して配置することで、多くの人に見られる建物１の側面を独創的のものとすることができる。一方、人から見られる機会の少ない面は、第４の面Ｓ４のようにオーソドックスな外観とすることもできる。建物構造の観点からは柱の中心軸は上下階で一致させる方が好ましいため、各側面Ｓ１～Ｓ４と建物１の周囲との関係性によって各側面Ｓ１～Ｓ４のデザイン（扁平柱２の形状と配置の組み合わせ）を使い分けることができる。勿論、すべての側面Ｓ１～Ｓ４を同じデザインとすることも可能であるし、対向する２面（例えば第１の側面Ｓ１と第３の側面Ｓ３）を同じデザインとすることも可能である。さらに、建物の意匠設計と構造設計は通常別々に行われるが、本実施形態では一体的に行うことが好ましいため、意匠性を兼ね備えた構造デザインが可能となる。

扁平柱２の形状は限定されず、図５に示すように様々な形状が可能である。例えば、図５（ａ）に示すように、扁平柱２は上端２６と下端２７をそれぞれ長辺とする台形１１同士を、当該台形１１のそれぞれの短辺で接続した形状であってもよい。図５（ｂ）～（ｄ）に示すように、上端２６を一辺とする四角形１２と下端２７を一辺とする四角形１２（より正確には、２つの対向する直線または曲線と、２つの平行な直線とからなる図形）の間に長方形１３が挟まれた形状であってよい。四角形１２は、図５（ｂ）では上端２６と下端２７をそれぞれ長辺とする台形であり、図５（ｃ）では上端２６と下端２７から延びる２つの曲線と、２つの平行な直線とからなる図形であり、図５（ｄ）では長方形１３よりも長辺方向の長さが長い他の長方形である。扁平柱２は、中心軸Ｃ１及び上下方向Ｚの中心を通る水平線Ｃ２に関し鏡対象であることが好ましい。

再び図１を参照すると、建物１の内部には、格子状に配列され互いに交差（直交）する複数の梁４が設けられている。梁４で囲まれた領域は床スラブ５とされている。上下階の梁４の間には扁平柱２５が設けられている。建物１の内部の扁平柱２５は最下層から最上層まで中心軸が一致している。これは、建物１の内部は外部から視認されることがないため、意匠性よりも構造設計を重視したためである。しかし、第１及び第２の側面Ｓ１，Ｓ２のように扁平柱２５を上下階でずらして設置することもできる。扁平柱２５は次に述べる補強材８の施工を容易とするため、梁４同士の交点を避けて配置されている。これによって、扁平柱２５の設置の自由度が高まるため、住戸レイアウトの自由度も増加する。従来通り梁４同士の交点に設置してもよく、その場合、正方形または正方形に近い断面の柱としてもよい。建物１の内部の扁平柱２５の平面的な配置は、建物１の偏心率が大きくならないようにバランスのとれたものとすることが好ましいが、同じ通り（構面）での扁平柱２５の配置については大きな制約はない。

図６には建物１の内部の扁平柱２５の配置を示している。建物１全体の強度や剛性のバランス（偏心の防止）を考慮し、扁平柱２１～２４が多く配置されていない側面の近傍（Ｄ通り、２通り）や建物１の中央領域（Ｃ通り、３通り）には多くの扁平柱２５が配置されている。これに対し、扁平柱２１～２４が多く配置されている側面の近傍（Ｂ通り、４通り）に配置される扁平柱２５は少ない。図６（ｂ），（ｃ）に示すように、扁平柱２５を多数配置する部位では複数の扁平柱２５を隣接して配置しているが、複数の扁平柱２５をより扁平度の高い一つの柱に一体化してもよい。また、図７に示すように上下方向中央部２８がくびれた扁平柱２５を設けることもできる。このような扁平柱２５を用いる場合、扁平柱２５を隣接して設けても扁平柱２５の施工や補強材８の巻き付けに大きな支障は生じない。

建物１の構造耐力を確保するため、少なくとも一つの扁平柱２に補強材８が巻き付けられている。図８（ａ）は補強材８を取り付ける部位を示す平面図を、図８（ｂ）は補強材８を取り付ける部位を示す側面図を示している。図８（ａ）の太線部、図８（ｂ）のハッチング部が補強材８を取り付ける部位である。補強材８はポリエステルの高延性材からなるテープである。図９（ａ）に示すように、このテープを扁平柱２にらせん状に巻き付け、ウレタン接着剤で固定する（このような工法はＳＲＦ工法とも呼ばれる）。図９（ａ）では便宜上、扁平柱２に部分的に補強材８が巻き付けられているが、補強材８は扁平柱２の上端２６から下端２７まで巻き付けることが好ましい。補強方法はこれに限定されず、例えば、炭素繊維、アラミド線維などのテープやシートを貼り付けてもよい。梁４にも同様の補強を行うことができる。図９（ｂ）に示すように、補強材８は梁４の側面に上下に部分的に重ね合わせて、水平に貼り付ける。本実施形態では、建物１の内部の扁平柱２５の数や配置を調整することで建物１の必要な強度を確保し、不足する強度を補強材８で補っている。従って、扁平柱２や梁４の補強は強度上弱いところを中心に行えばよく、すべての扁平柱２や梁４に補強材８を取り付ける必要はない。周囲に他の扁平柱２が少ない扁平柱２、スパンの長い梁４などが補強材８を取り付ける主な対象である。補強材８の取り付けは扁平柱２や梁４の施工後に行うことができるため、工程への影響も軽微である。また、補強材８を取り付けることで扁平柱２一つ当たりの強度が増すため、扁平柱２の間隔を広げたり、扁平柱２の断面を縮小したりすることが可能となり、建物１の内部の配置自由度を高めることもできる。

１ 建物
２，２１～２５ 扁平柱
３ 耐力壁
４ 梁
５ 床スラブ
８ 補強材
Ｆ１～Ｆ３ 第１～第３の階
Ｓ１～Ｓ４ 第１～第４の側面

Claims (10)

1. 第１の階と、前記第１の階の直上階である第２の階と、を有する建物であって、
   前記建物の側面は、前記建物の周方向に複数の側面に区分され、
   前記複数の側面は第１の側面を含み、
   前記第１の階と前記第２の階にそれぞれ、前記第１の側面に沿って配列する複数の扁平柱が設けられ、
   前記第２の階の前記第１の側面に設けられた各扁平柱は、前記第１の階の前記第１の側面に設けられた複数の前記扁平柱のいずれとも中心軸がずれており、
   前記第２の階の前記第１の側面に設けられた各扁平柱の下端は、上下方向にみて、前記第１の階の前記第１の側面に設けられた少なくとも一つの前記扁平柱の上端と部分的に重なっている建物。
2. 前記扁平柱の断面積は上下方向に一定である、請求項１に記載の建物。
3. 前記扁平柱の断面積は、前記上端及び前記下端から上下方向中央部に向かって徐々に減少する、請求項１に記載の建物。
4. 前記複数の側面は第２の側面を含み、
   前記第１の階と前記第２の階にそれぞれ、前記第２の側面に沿って配列する複数の扁平柱が設けられ、
   前記第２の階の前記第２の側面に設けられた各扁平柱は、前記第１の階の前記第２の側面に設けられた複数の前記扁平柱のいずれとも中心軸がずれており、
   前記第２の階の前記第２の側面に設けられた各扁平柱の下端は、上下方向にみて、前記第１の階の前記第２の側面に設けられた少なくとも一つの前記扁平柱の上端と部分的に重なっており、
   前記第２の側面に設けられた前記扁平柱の形状が、前記第１の側面に設けられた前記扁平柱の形状と異なる、請求項１から３のいずれか１項に記載の建物。
5. 前記複数の側面は第３の側面を含み、
   前記第１の階と前記第２の階にそれぞれ、前記第３の側面に沿って配列する複数の扁平柱が設けられ、
   前記第２の階の前記第３の側面に設けられた各扁平柱は、前記第１の階の前記第３の側面に設けられた複数の前記扁平柱とのいずれかと中心軸が一致している、請求項１から４のいずれか１項に記載の建物。
6. 少なくとも一つの前記扁平柱に補強材が巻き付けられている、請求項１から５のいずれか１項に記載の建物。
7. 前記第２の階の直上階である第３の階を有し、
   前記第３の階の前記第１の側面に沿って配列する複数の扁平柱が設けられ、
   前記第３の階の前記第１の側面に設けられた各扁平柱は、前記第２の階の前記第１の側面に設けられた複数の前記扁平柱のいずれとも中心軸がずれており、
   前記第３の階の前記第１の側面に設けられた各扁平柱の下端は、上下方向にみて、前記第２の階の前記第１の側面に設けられた少なくとも一つの前記扁平柱の上端と部分的に重なっており、
   前記第１～第３の階の前記第１の側面に設けられた前記扁平柱は千鳥状に配列している、請求項１から６のいずれか１項に記載の建物。
8. 互いに離れて隣り合う前記扁平柱の間に壁が設けられ、前記扁平柱は前記壁に対し外方に張り出している、請求項１から７のいずれか１項に記載の建物。
9. 前記建物の内部に、互いに交差する複数の梁と、扁平柱とが設けられ、前記建物の内部の前記扁平柱は前記梁同士の交点を避けて配置され、前記第１の階と前記第２の階とで中心軸が一致している、請求項１から８のいずれか１項に記載の建物。
10. 前記梁の側面に、複数の補強材が上下に部分的に重ね合わせて貼り付けられている、請求項９に記載の建物。

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