JPH07238593A - チューブ構造の建築物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要な剛性，耐力等を確保したうえで、超高
層ビル等の建築物を、低コストかつ短工期で構築するこ
とのできるチューブ構造の建築物を提供することを目的
とする。 【構成】 建築物１の各角部１ａに隅切面２を形成した
構成とし、その躯体３を、外周部に沿ったチューブ状の
外周フレーム４と、その内方に設けたコアウォール５と
を備えた構成とした。そして、外周フレーム４をトラス
架構６とコンクリート造の壁体７とからなるハイブリッ
ド構造とするとともに、コアウォール５を耐震壁からな
る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超高層ビル等の建築物
を構成するのに好適なチューブ構造の建築物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、超高層ビル等の建築物を構築す
るに際して、建築物の躯体には、鉄骨造や鉄骨鉄筋コン
クリート造からなる柱と梁とを組み合わせて剛結合し
た、いわゆるラーメン構造が用いられている。周知のよ
うに、建築物が高層化するに伴い、下層部で支持すべき
荷重は増大する。これに対応するために、ラーメン構造
の建築物では、柱の本数を増やして柱を密に立設した
り、柱，梁の強度を高めるためにその断面積を大きくし
たりすることによって、躯体剛性を高め、剪断，曲げ，
捩じれ等の応力に対する剛性や耐力を確保している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の建築物には、以下のような問題が存在す
る。前記したように、躯体剛性を高めるために、躯体を
構成する柱の本数を増やしたり、各部材の断面寸法を大
きくすると、材料コストが大幅に上昇するばかりか、各
部材の取り扱いにも手間がかかり、工期の長期化を招
き、さらには、建築物内の空間の有効利用を妨げるとい
う問題がある。しかも、柱の本数を増やしたり各部材の
断面寸法を大きくすることによって、躯体自体の重量も
増大するため、建築物の高さを高くすればするほど前記
の問題は一層顕著なものとなり、従来のラーメン構造で
は、例えば３００ｍ以上といった高さの超々高層建築物
を実現するのが非現実的なものとなっていた。本発明
は、以上のような点を考慮してなされたもので、必要な
剛性，耐力等を確保したうえで、超高層ビル等の建築物
を、低コストかつ短工期で構築することのできるチュー
ブ構造の建築物を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
平面視多角形状とされ、かつ各角部が上下方向に隅切り
されてなる建築物の躯体が、前記建築物の外周部に沿っ
て上下方向に軸線を有するチューブ状の外周フレームを
備えた構成とされ、該外周フレームが、前記建築物の隅
切面を形成する鉄筋コンクリート造の壁体と、隣り合っ
た前記隅切面間の各側面を形成する柱と梁とブレースと
から組み立てられたトラス架構とからなることを特徴と
している。

【０００５】請求項２に係る発明は、請求項１記載のチ
ューブ構造の建築物において、上下方向に軸線を有する
筒状に形成された耐震壁からなる内周フレームが、前記
外周フレームの内方に設けられていることを特徴として
いる。

【０００６】請求項３に係る発明は、請求項１または２
記載のチューブ構造の建築物において、前記内周フレー
ムの上端部と前記外周フレームの上端部とが、連結部材
で一体に連結されていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】請求項１記載の発明では、建築物の躯体を、そ
の外周部に沿ったチューブ状の外周フレームから構成
し、この外周フレームの各隅切面を鉄筋コンクリート造
とするとともに、各側面をトラス架構で形成する構成と
した。これにより、この外周フレームは、高い耐力と剛
性を有するものとなる。しかも、外周フレーム全体をト
ラス構造とする場合に比較して、曲げ剛性を大きくする
ことのできる外周の隅切面を鉄筋コンクリートの耐震壁
とすることにより、鉄骨の使用量を低減することができ
る。また、建築物の各角部に隅切面を有する構成とする
ことにより、風による気流が各角部で滑らかになり、建
築物に作用する抗力を小さくし、空力不安定振動を抑さ
えることが可能となる。

【０００８】請求項２記載の発明では、外周フレームの
内方に、耐震壁からなる筒状の内周フレームを設ける構
成とした。これによって、躯体が外周フレームと内周フ
レームとからなる二重のチューブ構造となり、躯体の剪
断剛性がさらに高められることになる。

【０００９】請求項３記載の発明では、内周フレームの
上端部と外周フレームの上端部とを、連結部材で一体に
連結する構成とした。これにより、外周フレームと内周
フレームとの間で曲げ応力を伝達することが可能とな
り、曲げ変形を抑制することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例を参照し
て説明する。図１は、本発明に係るチューブ構造の建築
物を適用した建築物の一例を示すものである。図１ない
し図３に示すように、建築物１は、例えば地上４８階、
２００ｍ程度の高さを有した高層ビルで、その外形形状
が平面視略正方形の角柱状とされている。この建築物１
の各角部１ａには、当該建築物１を上下方向にわたって
隅切してなる隅切面２が形成されている。

【００１１】この建築物１を構成する躯体３は、建築物
１の外周面に沿って形成された外周フレーム４と、その
内方に構築されたコアウォール（内周フレーム）５とを
主要構成としている。

【００１２】外周フレーム４は、建築物１の各側面１ｂ
を形成する部分が、鉄骨造のトラス架構６からなる構成
とされ、各角部１ａ、すなわち隅切面２を形成する部分
が、鉄筋コンクリート造の壁体７からなる構成とされて
いる。このように、外周フレーム４は、異種材料を組み
合わせたハイブリッド構造となっている。

【００１３】図１および図２に示したように、各トラス
架構６は、該トラス架構６の両側に位置して上下方向に
延在するＨ型鋼からなる柱８，８と、これら柱８，８間
に、上下方向に例えば三階毎の間隔で架設されたＨ型鋼
からなる梁９と、これら柱８，梁９間に設けられた断面
視ロ字状のボックス鋼からなるブレース１０とが、剛に
結合された構成からなっている。これら柱８，梁９，ブ
レース１０によって、トラス架構６は、建築物１の三階
分のピッチを有したトラス構造となっている。

【００１４】図４に示すように、柱８と梁９とブレース
１０とが取り合う接合部Ｐには、接合部材１１が配設さ
れ、この接合部材１１を介して、柱８，梁９，ブレース
１０が剛に結合された構成となっている。図５に示すよ
うに、接合部材１１は、梁９と略同一断面形状を有した
梁接合ブラケット１２の上下のフランジ部１２ａ，１２
ａに、柱８と略同一断面形状を有した柱接合ブラケット
１３，１３と、ブレース１０の延在する方向に延出して
ブレース１０と略同一断面形状を有したブレース接合ブ
ラケット１４，１４とが、一体に形成された構成とされ
ている。さらに梁接合ブラケット１２のフランジ部１２
ａ，１２ａ間には、各柱接合ブラケット１３のフランジ
部１３ａ，１３ａおよび各プレース接合ブラケット１４
の側面１４ａに対向するようにして、垂直補強板１５，
１５，１５が配設されている。また、各柱接合ブラケッ
ト１３のフランジ１３ａ，１３ａ間には、これに接合さ
れたブレース接合ブラケット１４の側面１４ｂに対向す
るように、水平補強板１６が配設されている。図４に示
したように、この接合部材１１の前後面には、それぞ
れ、垂直面内に位置する略Ｋ字状のカバー板１７が設け
られている。このような構成からなる接合部材１１は、
予め工場等で、鋼板を所定の形状に溶接することにより
一体に構成したものとなっている。そして、梁接合ブラ
ケット１２，柱接合ブラケット１３，ブレース接合ブラ
ケット１４，垂直補強板１５，水平補強板１６，カバー
板１７によって、この接合部材１１は、ボックス状をな
した構成となっている。そして、この接合部材１１の梁
接合ブラケット１２，柱接合ブラケット１３，ブレース
接合ブラケット１４に、それぞれ梁９，柱８，ブレース
１０が、図示しないジョイントを介して結合されてい
る。

【００１５】図４に示したように、梁９とブレース１０
とが取り合う接合部Ｑには、接合部材２０が配設され、
この接合部材２０を介して、梁９，ブレース１０が剛に
結合された構成となっている。図６に示すように、接合
部材２０は、垂直板２１の両側に、それぞれ梁９と略同
一断面を有する梁接合ブラケット２２が形成され、梁接
合ブラケット２２の上下のフランジ部２２ａ，２２ａお
よび垂直板２１に、ブレース１０の延在する方向に延出
して、ブレース１０と略同一断面を有したブレース接合
ブラケット２３，２３，…が形成された構成とされてい
る。そして、梁接合ブラケット２２の上下のフランジ部
２２ａ，２２ａ間には、上下のブレース接合ブラケット
２３，２３のフランジ部２３ａ，２３ａを結ぶように、
垂直補強板２４，２４が設けられている。さらに、図４
に示したように、この接合部材２０の前後面には、それ
ぞれ垂直面内に位置する略Ｘ字状のカバー板２５が設け
られている。このような構成からなる接合部材２０は、
図５に示した接合部材１１と同様に、予め工場等で鋼板
を所定の形状に溶接することにより一体に形成されたも
ので、梁接合ブラケット２２，ブレース接合ブラケット
２３，垂直補強板２４，カバー板２５によって、ボック
ス状をなした構成となっている。そして、図４に示した
ように、この接合部材２０の梁接合ブラケット２２，ブ
レース接合ブラケット２３に、それぞれ梁９，ブレース
１０が、図示しないジョイントを介して結合されてい
る。

【００１６】また、前記梁９，９，…間には、一階毎の
ピッチでサブ梁２６，２６がそれぞれ配設され、これに
より各階の床面を支持するようになっている。このサブ
梁２６は、柱８，ブレース１０に、図示しないガセット
プレートを介してピン結合されている。

【００１７】上記のような構成からなる各トラス架構６
の両側には、前記の鉄筋コンクリート造の壁体７が、以
下のようにして形成されている。図７および図８に示す
ように、互いに隣り合ったトラス架構６，６の柱８，８
間には、水平方向に延在するＨ型鋼からなる水平部材２
７が配設されている。図８に示したように、この水平部
材２７は、各階の梁９あるいはサブ梁２７とその上面を
一致するよう、図示しないガセットプレートを介して、
その両端が柱８，８に結合されている。このようにして
上下方向に一定間隔（一階毎）に配設された水平部材２
７，２７，…間には、垂直方向に延在する垂直部材２
８，２８が設けられている。そして、この垂直部材２
８，２８には、水平方向に延在する胴縁２９が、上下に
一定間隔毎に取り付けられている。そして、これら胴縁
２９の外面側に、上下方向に一定寸法を有したプレキャ
ストコンクリート造の型枠３０が、上下に複数連続して
取り付けられている。図７に示したように、この型枠３
０は、その両端部が、両側のトラス架構６，６に沿うよ
う折曲された形状とされている。そして、この型枠３０
の内側には、一定厚さに亘って、鉄筋コンクリート造の
壁体７が形成された構成となっている。

【００１８】図３に示したように、前記コアウォール５
は平面視略正方形状で、その四隅には、平面視ロ字状の
充填鋼管コンクリート造の柱３１，３１，…が配設され
ている。さらに、隣り合った柱３１，３１の中間部に
は、同じく平面視ロ字状の充填鋼管コンクリート造の柱
３２が配設されている。そして、互いに隣接する各柱３
１，３２間には、耐震壁３４が形成されている。これら
柱３１，３２と耐震壁３４によって、平面視正方形で上
下方向に軸線を有した筒状のコアウォール５が形成され
た構成となっている。

【００１９】図１および図２に示したように、このよう
な構成からなるコアウォール５は、外周フレーム４より
もその高さが一定寸法高く設定され、コアウォール５の
上端部５ａが外周フレーム４の上端部４ａよりも上方に
突出した形態とされている。そして、コアウォール５の
上端部５ａの角部と、外周フレーム４の側面の上端部４
ａとの間には、例えば鉄骨からなる連結部材３６，３
６，…が、それぞれ建築物１の側面１ｂと直交する方向
に延在するように設けられている。これによって、コア
ウォール５と外周フレーム４とが、それぞれの上端部５
ａ，４ａで一体に連結された構成となっている。

【００２０】図３に示したように、前記外周フレーム４
とコアウォール５とを主要構成とした建築物１の躯体３
の各階の構造は以下のようになっている。すなわち、外
周フレーム４とコアウォール５との間には、建築物１の
各側面１ｂと直交する方向に延在して、一端がトラス架
構６に接合され、他端がコアウォール５の柱３１，３２
に接合された大梁３７，３７，…が設けられている。ま
た、各隅切面２の両側には、これと直交する方向に延在
して、一端がトラス架構６の端部に接合され、他端が大
梁３７に接合された大梁３８，３８が配設されている。
そして、このようにして平面視略放射状に配設されて、
互いに隣接したこれら大梁３７，３８間には、いずれか
一方の側の大梁３７，３８と直交する方向に延在する小
梁３９，４０，４１が、一定間隔毎に配設された構成と
なっている。さらに、コアウォール５の内方には、大梁
４２が、柱３２，３２，…間で十字状をなすよう配設さ
れている。そして、これら大梁３７，３８，４２、小梁
３９，４０，４１の上面に、各階の床版（図示なし）が
支持された構成となっている。このようにして、外周フ
レーム４とコアウォール５とが、各階においても連結さ
れて一体化された構成となっている。

【００２１】上述したチューブ構造の建築物１では、建
築物１の躯体３が、その外周部に沿ったチューブ状の外
周フレーム４を備えた構成とされ、この外周フレーム４
がトラス架構６と、コンクリート造の壁体７とからなる
ハイブリッド構造とされている。このように、躯体３の
外周部の四隅にコンクリート造の壁体７を配置すること
により、躯体３の剪断，曲げ，捩じれに対する剛性が確
保される。そして、この壁体７と一体化されたトラス架
構６によって、より一層、躯体３の剪断，捩じれに対す
る剛性が高められるようになっている。したがって、躯
体３が高い耐力と剛性を有するものとなる。この結果、
従来のラーメン構造によってこの外周フレーム４と同等
の耐力，剛性を有したものを形成しようとした場合はも
ちろんのこと、外周フレーム４全体をトラス構造とする
場合に比較しても、外周フレーム４に使用する鉄骨の数
量を大幅に低減させることが可能となり、建築物１の施
工コストの大幅な削減を実現することができる。もちろ
ん、使用する鉄骨の数量が大幅に削減されれば、これに
ともなって、施工の手間も省くことができ、工期の短縮
化を図ることも可能となる。また、この外周フレーム４
の内方に、耐震壁３４，３４，…から構成されるコアウ
ォール５が設けられた構成とされている。これにより、
躯体３が外周フレーム４とコアウォール５とからなる二
重のチューブ構造となり、躯体３の剪断剛性が一層高め
られるので、従来のラーメン構造に比較して、柱の設置
密度，各部材の断面寸法を小さくすることができる。し
たがって、建築物１の内部空間を、柱の少ない広大なも
のとすることができ、内部空間の有効利用を図ることが
できる。しかも、この建築物１を、低コストかつ短工期
で構築することが可能となる。また、このような外周フ
レーム４と外周フレーム５とを兼ね備えた構造を適用す
れば、例えば３００〜８００ｍといった高さの超々高層
ビルを実現することも可能となる。しかも、この外周フ
レーム４の上端部４ａと、コアウォール５の上端部５ａ
とが、連結部材３６，３６，…で一体に連結された構成
となっている。これによって、外周フレーム４とコアウ
ォール５との間で、躯体３にかかる曲げ応力を伝達する
（曲げ戻す）ことができ、コアウォール５の働きの有効
化を図り、躯体３の剪断剛性を一層高めることができ
る。さらには、建築物１が、各角部１ａに隅切面２を有
する形状とされている。これにより、風による気流が各
角部１ａで滑らかになり、建築物１に作用する抗力を小
さくすることが可能となる。またこの結果、風に起因す
る建築物１の振動が過大となることを抑制することがで
きる。加えて、図７に示したように、壁体７により、ト
ラス架構６の両側の柱８，８が覆われた構成とされてい
るので、この建築物１が、柱部材のない、個性豊かな外
観を有したものとなり、これによって、建築物１の付加
価値を高めることが可能となる。

【００２２】なお、上記実施例において、建築物１の施
工方法については何ら限定するものではなく、効率よく
建築物１を構築することができるのであれば、いかなる
施工方法を用いてもよいのはいうまでもない。また、壁
体７には、出入口や採光，通気のために開口部を設ける
等してもよい。また、コアウォール５の内部空間を利用
できるのはいうまでもなく、これにともなって、耐震壁
３４に出入口等を形成する構成としてもよい。さらに
は、建築物１の躯体３を、外周フレーム４とコアウォー
ル５とを備えたハイブリッド構造としたが、例えば高さ
３００ｍ以下程度の建築物を構成する場合には、コアウ
ォール５に耐震壁３４を用いた構造とせずに、通常の
柱，梁を組み合わせた構造とするなどしてもよい。この
ような構造としても、図９に示すように、建築物１’の
躯体３’に、外周フレーム４を備える構成とするのであ
れば、外周フレーム４が、トラス架構６とコンクリート
造の壁体７とから構成されているので、前記と同様に、
剪断，曲げ，捩じれに対する十分な剛性を確保したうえ
で、低コストかつ短工期でこの建築物１’を構築するこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るチ
ューブ構造の建築物によれば、建築物の躯体を、その外
周部に沿ったチューブ状の外周フレームから構成し、こ
の外周フレームの隅切面を鉄筋コンクリート造の壁体か
ら構成するとともに、側面をトラス架構で形成する構成
とした。これにより、この外周フレームは、高い耐力と
剛性を有するものとなる。しかも、躯体全体を従来のラ
ーメン構造とする場合はもちろんのこと、外周フレーム
全体をトラス構造とする場合に比較しても、曲げ剛性を
大きくできる外周面の隅切面を鉄筋コンクリートの耐震
壁とすることにより、鉄骨の使用量を低減することがで
きるので、コストの大幅な削減，工期の短縮化を図るこ
とができる。また、建築物の各角部に隅切面を有する構
成としたので、風によって建築物に作用する抗力を、抑
さえることが可能となり、風に起因する建築物の振動が
過大となることを抑制することができる。

【００２４】請求項２に係るチューブ構造の建築物によ
れば、外周フレームの内方に、耐震壁からなる内周フレ
ームを設けて、躯体を二重のチューブ構造とした。これ
によって躯体の剪断剛性が高められ、従来のラーメン構
造に比較して、柱の設置密度，各部材の断面寸法を小さ
くすることができる。したがって、超高層ビル等の建築
物の内部空間を、柱の少ない広大なものとすることがで
き、内部空間の有効利用を図ることができる。しかも、
このような建築物を、低コストかつ短工期で構築するこ
とが可能となる。しかも、このような外周フレームと外
周フレームとを兼ね備えた構造を適用すれば、例えば３
００〜８００ｍといった高さの超々高層建築物を実現す
ることも可能となる。

【００２５】請求項３に係るチューブ構造の建築物によ
れば、内周フレームの上端部と外周フレームの上端部と
を、連結部材で一体に連結する構成とした。これによ
り、外周フレームと内周フレームとの間で曲げ応力を伝
達することが可能となるので、耐震壁からなる内周フレ
ームの働きの有効化を図り、躯体の剪断剛性をより一層
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチューブ構造の建築物を適用した
建築物の躯体の一例を示す斜視図である。

【図２】前記躯体の正面図である。

【図３】前記躯体の平断面図である。

【図４】前記躯体のトラス架構の一部を示す正面図であ
る。

【図５】前記トラス架構の接合部を示す正面図である。

【図６】前記トラス架構の他の接合部を示す正面図であ
る。

【図７】前記躯体の壁体とトラス架構との取り合いを示
す平断面図である。

【図８】前記壁体を斜め側方から見た状態を示す図であ
る。

【図９】本発明に係るチューブ構造の建築物を適用した
建築物の躯体の他の一例を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 建築物 ２ 隅切面 ３ 躯体 ４ 外周フレーム ５ コアウォール（内周フレーム） ６ トラス架構 ７ 躯体 ８ 柱 ９ 梁 １０ ブレース ３４ 耐震壁 ３６ 連結部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 直樹 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面視多角形状とされ、かつ各角部が上
   下方向に隅切りされてなる建築物の躯体が、前記建築物
   の外周部に沿って上下方向に軸線を有するチューブ状の
   外周フレームを備えた構成とされ、該外周フレームが、
   前記建築物の隅切面を形成する鉄筋コンクリート造の壁
   体と、隣り合った前記隅切面間の各側面を形成する柱と
   梁とブレースとから組み立てられたトラス架構とからな
   ることを特徴とするチューブ構造の建築物。
2. 【請求項２】 請求項１記載のチューブ構造の建築物に
   おいて、上下方向に軸線を有する筒状に形成された耐震
   壁からなる内周フレームが、前記外周フレームの内方に
   設けられていることを特徴とするチューブ構造の建築
   物。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のチューブ構造の
   建築物において、前記内周フレームの上端部と前記外周
   フレームの上端部とが、連結部材で一体に連結されてい
   ることを特徴とするチューブ構造の建築物。