高層建築物 - 特開２００１－２０７６８３

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【発明の名称】	高層建築物
【発明者】	【氏名】平島新一
【要約】	【課題】横風に起因する高層建築物の揺れを防止する。【解決手段】高層の建物本体４１の角部が、当該建物本体４１の高さ方向に亙って隅切りされており、この隅切面４４に、可動フラップ４５が連結ロッド４７により当該隅切面４４に対して接離自在にかつ前記連結ロッド４７を出没させることで前記可動フラップ４５と隅切面４４との間の離間距離を制御可能に設けられている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】高層の建物本体の角部が、当該建物本体の高さ方向に亙って隅切りされており、この隅切面に、可動フラップが連結ロッドにより当該隅切面に対して接離自在にかつ前記連結ロッドを出没させることで前記可動フラップと隅切面との間の離間距離を制御可能に設けられていることを特徴とする高層建築物。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高層建築物に係り、特に、横風に起因する建築物の揺れを防止することができるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、高層建物には、地震や風等の外力による振動を防止するための装置や機構が設けられているものがある。このような振動防止装置や機構を設計する場合、地震と風による振動を考慮して設計するが、高さが１００～２００ｍ程度の高層建物の場合、地震による振動が支配的であるのに対し、３００ｍ以上の高層建物の場合、地震よりむしろ風による振動が支配的になる場合が多くなる。
【０００３】この風による振動は、図１０に示すように、建物１に横から強風Ｗが当たると、建物１の角部で気流の剥離が生じ、建物１の風下側において大きな渦流Ｓが規則的に発生するために生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記の場合、建物１に、矢印で示すような変動揚力Ｆが発生し、これによって建物１が横揺れし、特に建物１が共振した場合、横揺れが極大となり、場合によっては建物１の破壊につながりかねないという問題があった。この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、横風に起因する建築物の揺れを防止することができる高層建築物を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１の高層建築物は、高層の建物本体の角部が、当該建物本体の高さ方向に亙って隅切りされており、この隅切面に、可動フラップが連結ロッドにより当該隅切面に対して接離自在にかつ前記連結ロッドを出没させることで前記可動フラップと隅切面との間の離間距離を制御可能に設けられているものである。
【０００６】請求項１の高層建築物にあっては、建物本体に当たる横風は可動フラップによってその流れが制御され、その一部の風が可動フラップと隅切面との間を通ってスムーズに流れるので、従来のような建物本体の角部での気流の剥離に起因する渦流が発生することがなく、これによって、渦流による建物本体の振動を防止する。また、上記横風のうち可動フラップの外側を流れる風によって、建物本体の風下側において、若干の渦流が発生する可能性があるが、この場合、該渦流を上記可動フラップと隅切面との間を流れる風によって吹き飛ばすことによって渦流に起因する建物本体の振動を防止する。さらに、可動フラップを隅切面に対して接離移動させることによって、可動フラップと隅切面との間を流す風量を適切に調整して上記渦流の発生を効果的に抑える。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の高層建築物の実施例を説明するに先立ち、説明の都合上、本発明に関連する参考例を図１～図８を参照して説明する。図１ないし図４は第１参考例を示す。これらの図に示す高層建築物１０は５００ｍ程度の高さを有する高層の建物本体１１と、この建物本体１１の角部にそれぞれ形成された４条の突出部１２とを主体として構成されている。
【０００８】上記建物本体１１は平面視略正方形状をなすもので、高さ方向に積層された５０ｍ程度の高さを有する多数のユニット１３…によって構成されている。各ユニット１３は、多数（例えば１２枚）の床スラブが設けられた多数階構造となっており、隣接するユニット１３，１３の間には大床スラブ１５が配設されている。この大床スラブ１５は建物本体１１の横断面と同形の平面視略正方形状をなすもので、その４つの角部には長方形状の突出片１５ａが一体形成されている。
【０００９】上記突出部１２は建物本体１１の角部に、当該建物本体１１の互いに隣接する側壁１１ａ，１１ａから突出し、かつ上下に延在して形成されたものであり、上記各ユニット１３の角部に上下に延在して設けられた突出片１３ａ…と、これら突出片１３ａの上下の端面に当接して設けられた上記突出片１５ａ…とから構成されている。
【００１０】上記突出部１２には、各ユニット１３毎に通風路１６が形成されている。この通風路１６は、互いに隣接する建物本体１１の側壁１１ａ，１１ａ側に向けて貫通するもので、上記ユニット１３の角部を隅切りしてなる隅切面１６ａと、上下に隣接する大床スラブ１５，１５の突出片１５ａ，１５ａの上下面と、上記突出片１３ａの内壁面とによって形成されている。すなわち、通風路１６は、突出部１２に突出している大床スラブ１５の突出片１５ａにより区画された状態で上下に所定間隔で形成されている。また、各通風路１６は平面視において、建物本体１１の側壁１１ａに対して４５°傾斜して形成されている。なお、図示している参考例では、通風路１６を建物本体１１の下部のユニット１３、すなわち横風によっては振動に殆ど影響を与えない部分には形成していないが、当該部分に通風路１６を形成してもよく、また、横風によって建物本体１１の振動に影響する部分にのみ形成してもよい。
【００１１】また、上記構成の各突出部１２内には建物本体１１の鉛直荷重を支持する大支柱（図示略）が上下に貫通して設けられており、当該大支柱には、送電線、給排水管、情報通信手段等のいわゆるインフラストラクチュアや、エレベータ１７等が設けられている。このエレベータ１７としては、例えば、図２および図３に示すように、建物本体１１を２４階ごとに５分割し、上記突出片１３ａに、ノンストップで９６階および７２階まで一気に上昇する急行のエレベータ１７ａ，１７ｂを設けるとともに、建物本体１１の一方の隅切面に、４８階および２４階まで上昇する急行のエレベータ１７ｃ，１７ｄを設け、さらに、このエレベータ１７ｃ，１７ｄに内側および建物本体１１の他方の隅切面に、頂上まで２４階ずつ上昇するローカルのエレベータ１７ｅを設けることができる。このようにすれば、５００ｍ級の高層建築物においても短時間かつ効率のよい輸送を行うことができ、また建物本体１１の居住空間を最大限に確保することができる。
【００１２】上記構成の高層建築物１０においては、図４に示すように、横風を受けた場合、当該横風は建物本体１１の角部に設けられた突出部１２によってその流れが制御され、その一部の風Ｗ１が通風路１６を通ってスムーズに流れる。したがって、従来のような建物本体の角部での気流の剥離に起因する渦流が発生することがないので、この渦流による振動を防止することができる。また、上記横風のうち突出部１２の外側を流れる風Ｗ２によって、建物本体１１の風下側において、若干の渦流Ｓが発生する可能性があるが、この場合、該渦流Ｓが上記風Ｗ１によって吹き飛ばされるので、この渦流に起因する建物本体１１の振動を防止することができる。
【００１３】次に、上記参考例の高層建築物１０の効果をより明確にするために、コンピュータシュミレーション解析による実験を行った。なお、比較例として、角部に隅切りを付与した高層建築物２０についても同様のコンピュータシュミレーション解析による実験を行った。
【００１４】図５および図６は高層建築物１０，２０に左側から横風を当てた際の、時間の経過に伴う風力を示したグラフである。これらのグラフから明らかなように、比較例の高層建築物２０の場合、風力が大きく、しかもその変化が大きいのに対し、参考例の高層建築物１０の場合、風力が極端に小さく、またその変化も殆どないことが解る。なお、図５および図６において■の線は風方向の風力を示し、■の太線は風方向と直交する方向の風力を示す。このように、コンピュータシュミレーションによる解析によって、参考例の高層建築物１０では、比較例の高層建築物２０、すなわち通常の高層建築物に比べ、劇的な空気力学的効果を得られるのが判明した。
【００１５】図７および図８は第２参考例の高層建築物を示す。これらの図に示す高層建築物３０は、５００ｍ程度の高さを有する高層の建物本体３１の４つの角部に、当該建物本体３１の互いに隣接する側壁間３１ａ，３１ａを貫通する通風路３２を、上下に所定間隔で形成したものである。
【００１６】上記建物本体３１は平面視正方形状をなすもので、その４つの角部には、建物本体３１の側壁３１ａから所定量突出した突出部３１ｂが建物本体３１の高さ方向に延在して形成されている。また、この建物本体３１は、上記第１参考例と同様に、高さ方向に積層された５０ｍ程度の高さを有する多数のユニット３３…によって構成されている。各ユニット３３は多数の床スラブが設けられた多数階構造となっており、隣接するユニット３３，３３の間には、建物本体３１の横断面と同形状をなす大床スラブ３５が配設されていて、第１参考例の場合と同様に、上記の通風路３２は、突出部３１ｂに突出している大床スラブ３５の突出部により区画された状態で上下に所定間隔で形成されている。上記通風路３２は、各ユニット３３毎にその４つの角部に、上記突出部３１ｂ，３１ｂに隣接する側壁３１ａ，３１ａ間を貫通して形成されており、平面視において、建物本体３１の側壁３１ａに対して４５°傾斜されている。
【００１７】上記構成の高層建築物３０においては、図８に示すように、横風を受けた場合、当該横風の一部の風Ｗ１は突出部３１ｂによってその流れが制御されて通風路３２を通って、建物本体３１の背面側（風下側）にスムーズに抜け出る。一方、建物本体３１の側壁３１ａ，３１ａに沿って流れる風Ｗ２は建物本体３１の角部で気流の剥離を生じ、建物本体３１の背面側において渦流Ｓを生じさせようとするが、この渦流Ｓは大きく成長する前に、上記風Ｗ１によって吹き飛ばされるので、この渦流Ｓに起因する建物本体３１の振動を防止することができる。
【００１８】以上で参考例を説明したが、以下に図９を参照して本発明の実施例の高層建築物を示す。本実施例の高層建築物４０は、平面視略正方形状のものであり、その４つの角部は建物本体４１の高さ方向に亙って隅切りされている。建物本体４１は、上記第１および第２参考例と同様に、高さ方向に積層された５０ｍ程度の高さを有する多数のユニット４３…によって構成されており、隣接するユニット４３，４３の間には、建物本体４１の横断面と同形状をなす大床スラブが配設されている。
【００１９】上記建物本体４１の４つの角部に形成された隅切面４４には、それぞれ可動フラップ４５が当該隅切面４４に対して接離自在に設けられている。この可動フラップ４５は、隅切面４４と平行に設けられて風の制御を行う制御面４６ａを有するフラップ本体４６と、このフラップ本体４６と隅切面４４とを接離自在に連結する連結ロッド４７…を主体として構成されており、これら連結ロッド４７…を図示しない駆動機構によって隅切面４４から出没させることによって、フラップ本体４６を隅切面４４に対して接離移動させるようになっている。また、上記可動フラップ４５は、基本的に、ユニット４３毎に設けられているが、建物本体４１の下部のユニット４３、すなわち横風によっては振動に殆ど影響を与えない部分には設けなくてもよく、また、横風によって建物本体４１の振動に影響する部分にのみ設けてもよい。
【００２０】上記構成の高層建築物４０においては、図９に示すように、横風を受けた場合、当該横風は建物本体４１の隅切面４４に設けられた可動フラップ４５のフラップ本体４６によってその流れが制御され、その一部の風Ｗ１が隅切面４４とフラップ本体４６の制御面４６ａとの間を通ってスムーズに流れる。したがって、従来のような建物本体の角部での気流の剥離に起因する渦流が発生することがないので、この渦流による振動を防止することができる。また、上記横風のうちフラップ本体４６の外側を流れる風Ｗ２によって、建物本体４１の風下側において、若干の渦流Ｓが発生する可能性があるが、この場合、該渦流Ｓが上記風Ｗ１によって吹き飛ばされるので、この渦流に起因する建物本体１１の振動を防止することができる。
【００２１】また、可動フラップ４５のフラップ本体４６を隅切面４４に対して接離移動させることによって、すなわち建物本体４１が受ける横風の強さや方向に応じて、フラップ本体４６の隅切面４４からの離間距離や、隅切面４４に密接させるべきフラップ本体４６を決定することによって、上記制御面４６ａと隅切面４４との間を流す風量を適切に調整して上記渦流の発生を効果的に抑えることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の高層建築物によれば、高層の建物本体の角部を、当該建物本体の高さ方向に亙って隅切りしてなる隅切面に、可動フラップを当該隅切面に対して接離自在に設けたので、建物本体に当たる横風は可動フラップによってその流れが制御され、その一部の風が可動フラップと隅切面との間を通ってスムーズに流れる。したがって、従来のような建物本体の角部での気流の剥離に起因する渦流が発生することがないので、この渦流による振動を防止することができる。また、上記横風のうち可動フラップの外側を流れる風によって、建物本体の風下側において、若干の渦流が発生する可能性があるが、この場合、該渦流が上記可動フラップと隅切面との間を流れる風によって吹き飛ばされるので、この渦流に起因する建物本体の振動を防止することができる。また、可動フラップを隅切面に対して接離移動させることによって、可動フラップと隅切面との間を流す風量を適切に調整して上記渦流の発生を効果的に抑えることができる。特に、可動フラップを連結ロッドによって隅切面に対して接離自在とし、かつ連結ロッドを出没させることで可動フラップと隅切面との間の離間距離を制御するようにしたので、可動フラップを簡単な構成で確実に設置することができ、かつ、可動フラップの位置および姿勢を自由に制御して渦流の発生を最も効果的に抑制することが可能である。

【出願人】	【識別番号】０００００２２９９【氏名又は名称】清水建設株式会社
【出願日】	平成４年７月３１日（１９９２．７．３１）
【代理人】	【識別番号】１０００６４９０８【弁理士】【氏名又は名称】志賀正武（外３名）
【公開番号】	特開２００１－２０７６８３（Ｐ２００１－２０７６８３Ａ）
【公開日】	平成１３年８月３日（２００１．８．３）
【出願番号】	特願２０００－３９５９７７（Ｐ２０００－３９５９７７）