JP6166574B2 - 建物の設計方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物の設計方法に関する。

一般的な建物の設計方法では、上部建物を計画した後に、この上部建物を支持する建物基礎の設計を行う。建て替え建物においても同様の設計方法が用いられ、上部建物を新たに計画した後に、この新たに計画した上部建物を支持する建物基礎の設計を行う。特許文献１には、既設杭を再利用した建物支持構造が開示されている。ここでは、新設建物上屋の支持が可能となるように、既設杭と新設杭とを併用した建物基礎の設計が行われている。

しかし、計画した上部建物の直下地盤中に埋蔵文化財や地下配管等の埋設物が埋設されている等の理由により、新設杭の構築が困難であったり、また、新設杭を構築できる場所が限られたりする場合、新設杭の構築を前提とした上部建物を新たに建てることができない。

特開２００６−２９９６５９号公報

本発明は係る事実を考慮し、建物基礎の設計自由度の低い敷地に上部建物を建てることができる建物の設計方法を提供することを課題とする。

第１態様の発明は、既設基礎の許容支持力を算定する工程と、前記既設基礎の許容支持力と該既設基礎の位置とに基づいて、建て替えエリアを区画した区画エリア毎の許容支持力を算定する工程と、前記区画エリア毎の許容支持力に基づいて該区画エリア毎の建物構造を設計する工程と、を有する建物の設計方法である。

第１態様の発明では、算定した既設基礎の許容支持力と既設基礎の位置とに基づいて、区画エリア毎の許容支持力を算定し、この区画エリア毎の許容支持力に基づいて区画エリア毎の建物構造を設計する。つまり、計画した建物構造の荷重から建物基礎を設計する従来の設計方法とは逆の設計方法としている。これにより、建物基礎を自由に構築できない建物基礎の設計自由度の低い敷地においても建物の建て替えを行うことができる。すなわち、建物基礎の設計自由度の低い敷地に上部建物を建てることができる。

第２態様の発明は、第１態様の建物の設計方法において、前記区画エリア毎の許容支持力には、構築可能な位置に新設する新設基礎の許容支持力が算入されている。

第２態様の発明では、区画エリア毎の許容支持力に新設基礎の許容支持力を算入することにより、大きな荷重の建物構造を構築することができる。

第３態様の発明は、第１又は第２態様の建物の設計方法において、前記既設基礎の上方に柱が位置するように前記建物構造を設計する。

第３態様の発明では、建物構造の荷重を効率よく既設基礎に伝達することができる。

本発明は上記構成としたので、建物基礎の設計自由度の低い敷地に上部建物を建てることができる。

本発明の実施形態に係る建て替え前の建物を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る建て替え前の建物を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る建て替え前の建物の基礎杭配置を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る建物の設計方法により設計された建物を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る建物の設計方法により設計された建物を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る建物の設計方法により設計された建物の基礎杭配置を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る建物の設計方法により設計された免震建物を示す斜視図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る建物の設計方法について説明する。

本実施形態では、古い建物を解体して建て替えられる新たな建物を本発明の建物の設計方法により設計する一例を示す。図１の斜視図、及び図２の平面図には、建て替えられる前の古い鉄筋コンクリート造の建物１０が示されており、図４の斜視図、及び図５の平面図には、建て替えられた新たな鉄筋コンクリート造の建物１２が示されている。なお、図１〜７の図中に描かれている「Ｎ」の文字を指す三角の記号は、北の方位を示している。

図１及び図２に示すように、建物１０は、敷地１４上に建てられており、中央に吹き抜け１６を有するペデストリアンデッキ１８を介して南側から北側へ配置された、南棟２０と北棟２２とによって構成されている。

南棟２０は、２階建ての構造物２４と、構造物２４と隣接する平屋建ての構造物２６（大空間を有する講堂）とによって構成されている。北棟２２は、２階建ての構造物２８と、構造物２８と隣接する平屋建ての構造物３０（大空間を有する講堂）とによって構成されている。構造物２４、２６、２８、３０は、建物高さが略同じになっている。また、南棟２０と北棟２２とは、ペデストリアンデッキ１８を介してシンメトリーの配置になっている。

図３の平面図に示すように、建物１０の基礎は、敷地１４を形成する地盤３２中に複数埋設された基礎杭３４によって構成されている。建物１０が建てられている敷地１４のエリアは、５つの区画エリア３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅに区画されており、建物１０から各区画エリア３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅに作用する荷重を、各区画エリア３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅ内に配置された基礎杭３４がそれぞれ負担している。

図４及び図５に示すように、建物１２は、建物１０が建てられていた敷地１４上に建てられており、３階建ての構造物３８により構成された中央棟４０と、中央棟４０を介して南側から北側へ配置された南棟４２と北棟４４とによって構成されている。

南棟４２は、５階建ての構造物４６と、構造物４６と隣接する２階建ての構造物４８とによって構成されている。北棟４４は、４階建ての構造物５０と、構造物５０と隣接する２階建ての構造物５２とによって構成されている。構造物４８、５２は、略同じ建物高さになっている。また、構造物３８は、構造物４８、５２よりも建物高さが高く、構造物５０は、構造物３８よりも建物高さが高く、構造物４６は、構造物５０よりも建物高さが高くなっている。

図６の平面図に示すように、建物１２の基礎は、建物１０の基礎をそのまま使用している。すなわち、建物１２の基礎は、建物１０の基礎を構成していた既設杭である既設基礎としての基礎杭３４のみによって構成されている。建物１２が建てられている建て替えエリアとしての敷地１４のエリアは、図３に示した５つの区画エリア３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅとは異なる、５つの区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅに区画されており、建物１２から区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅに作用する荷重を、各区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ内に配置された基礎杭３４がそれぞれ負担している。

本実施形態の建物の設計方法は、既設支持力算定工程、エリア支持力算定工程、及び建物構造設計工程を有して構成されている。まず、既設支持力算定工程では、図３に示した既設基礎としての各基礎杭３４の許容支持力を算定する。

次に、エリア支持力算定工程では、既設支持力算定工程で算定された各基礎杭３４の許容支持力と各基礎杭３４の位置とに基づいて、図６に示した区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ毎の許容支持力を算定する。

次に、建物構造設計工程では、区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ毎の許容支持力に基づいて、区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ毎に、図４及び図５に示した建物構造としての構造物４８、４６、３８、５０、５２を設計する。本実施形態では、各区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅの許容支持力に応じて、各区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅに建てる構造物４８、４６、３８、５０、５２の荷重を設定し、この設定された荷重以下となるように建物高さを異ならせて構造物４８、４６、３８、５０、５２の設計を行っている。

具体的には、最も許容支持力の大きい区画エリア５４Ｂに、建物荷重が大きい５階建ての構造物４６を配置し、区画エリア５４Ｂよりも許容支持力の小さい区画エリア５４Ｄに、構造物４６よりも荷重が小さい４階建ての構造物５０を配置し、区画エリア５４Ｄよりも許容支持力の小さい区画エリア５４Ｃに、構造物５０よりも荷重が小さい３階建ての構造物３８を配置し、区画エリア５４Ｃよりも許容支持力の小さい区画エリア５４Ａ、５４Ｅに、構造物３８よりも荷重が小さい２階建ての構造物４８、５２を配置する設計を行っている。すなわち、許容支持力が大きいことにより大きな建物荷重の構造物を建てることが可能な区画エリアに建物高さの高い構造物を建てる設計を行っている。

次に、本発明の実施形態に係る建物の設計方法の作用と効果について説明する。

本実施形態の建物の設計方法では、図３及び図６で示したように、算定した既設基礎としての基礎杭３４の許容支持力と基礎杭３４の位置とから、区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ毎の許容支持力を算定し、区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ毎の許容支持力に基づいて、区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ毎の建物構造としての構造物４８、４６、３８、５０、５２を設計する。つまり、計画した建物構造の荷重から建物基礎を設計する従来の設計方法とは逆の設計方法としている。これにより、建物基礎を自由に構築できない建物基礎の設計自由度の低い敷地においても建物の建て替えを行うことができる。すなわち、建物基礎の設計自由度の低い敷地に上部建物を建てることができる。

例えば、計画した建物構造の直下地盤中に埋設文化財、地下配管、地下道、地下鉄トンネル等が埋設されていたり、計画した建物構造を建てる敷地が狭小であったり等の理由により、既設杭を撤去して新設杭を構築し直したり、既設杭を避けて新設杭を構築したりすることが困難であったり、また、新設杭を構築できる場所が限られてしまったりするような、建物基礎を自由に構築できない建物基礎の設計自由度の低い敷地においても、既設基礎の許容支持力と既設基礎の位置とに基づいて建物構造を設計するので、このような敷地であっても建物構造を建てることができる。これにより、従来、建物の建て替えを断念せざるを得なかった敷地においても、建物の建て替えを行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態では、算定した既設基礎としての基礎杭３４の許容支持力と基礎杭３４の位置とから、区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ毎の許容支持力を算定する例を示したが、算定した既設基礎の許容支持力と既設基礎の位置とに基づいて区画エリア毎の許容支持力が算定されればよく、区画エリア毎の許容支持力に地盤３２の地耐力を算入してもよい。また、区画エリア毎の許容支持力に、地盤３２中の構築可能な位置に新設する新設基礎としての新設杭の許容支持力を算入してもよい。このようにすれば、区画エリア毎の許容支持力に新設基礎の許容支持力を算入することにより、大きな荷重の建物構造を構築することができる。

また、本実施形態では、算定された区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ毎の許容支持力に基づいて、建物構造としての構造物４８、４６、３８、５０、５２を設計する一例として、各区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅの許容支持力に応じて、各区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅに建てる構造物４８、４６、３８、５０、５２の荷重を設定し、この設定された荷重以下となるように建物高さを異ならせて構造物４８、４６、３８、５０、５２の設計を行う例を説明したが、設定された荷重に応じて建物構造の構造形式を異ならせるようにしたり、設定された荷重が大きい区画エリアに配置する構造物に耐震要素を集中させるようにしたりしてもよい。

さらに、本実施形態では、建物構造設計工程において、算定された区画エリア５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ毎の許容支持力に基づいて、建物構造としての構造物４８、４６、３８、５０、５２を設計する例を示したが、建物構造設計工程において、既設基礎としての基礎杭の上方に建物構造の柱が位置するように建物構造を設計してもよい。このようにすれば、建物構造の荷重を効率よく既設基礎に伝達することができる。従来の設計方法を用いて、既設杭が埋設されている地盤上に建物構造を建てる場合、先に計画した建物構造の柱が、既設杭の真上にぴったり配置されることは略あり得ないが、本発明は、既設基礎の許容支持力と既設基礎の位置とに基づいて建物構造の設計を行うので、このようなことが可能になる。

また、本実施形態で示した建物の設計方法は、さまざまな構造形式や規模の建物に適用可能である。例えば、鉄骨造、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物に対して適用することができる。例えば、本実施形態の建物の設計方法を用いて、図７の斜視図に示すような免震建物５６の設計を行ってもよい。免震建物５６は、基礎免震層分の荷重を考慮して、建物１２よりも各棟を構成する構造物の建物高さを１階分低くした建物構造の設計を行っている。すなわち、中央棟５８を構成する構造物６４を２階建てにし、南棟６０を構成する構造物６６、６８を４階建てと１階建てにし、北棟６２を構成する構造物７０、７２を３階建てと１階建てにしている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

３４ 基礎杭（既設基礎）
３８、４６、４８、５０、５２ 構造物（建物構造）
５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ 区画エリア

Claims (3)

1. 既設基礎の許容支持力を算定する工程と、
   前記既設基礎の許容支持力と該既設基礎の位置とに基づいて、建て替えエリアを区画した区画エリア毎の許容支持力を算定する工程と、
   前記既設基礎の許容支持力と該既設基礎の位置とに基づいて算定された前記区画エリア毎の許容支持力に基づいて該区画エリア毎の建物構造を設計する工程と、
   を有する建物の設計方法。
2. 前記区画エリア毎の許容支持力には、構築可能な位置に新設する新設基礎の許容支持力が算入されている
   請求項１に記載の建物の設計方法。
3. 前記既設基礎の上方に柱が位置するように前記建物構造を設計する請求項１又は２に記載の建物の設計方法。

Images