高層建築物 - 特開２００７－２５５１６６

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【発明の名称】	高層建築物
【発明者】	【氏名】林三雄【氏名】浜田公也【氏名】傅金華【氏名】武菱邦夫
【要約】	【課題】【解決手段】

【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度のプレキャストコンクリート部材をＰＣ緊張材で縦方向に圧着接合して成る連層形式のプレキャストプレストレストコンクリートコア壁を建築物の平面視中央部に備えたことを特徴とする高層建築物。
【請求項２】
前記建築物の外周をフレーム構造としたことを特徴とする請求項１記載の高層建築物。
【請求項３】
前記フレーム構造が、高強度のプレキャストコンクリート造の柱および梁をＰＣ緊張材で圧着接合して成る架構であることを特徴とする請求項１又は２記載の高層建築物。
【請求項４】
前記コア壁は建物の高さの１／３より下層の階における層の３０％～７０％の水平力を負担する断面とし、外周フレームより曲げ剛性の大きい断面としたことを特徴とする請求項２又は３記載の高層建築物。
【請求項５】
前記コア壁は圧縮域の剛性低下を生じない断面及び配筋を備えたことを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の高層建築物。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、高層建築物に関する。さらに詳しくは、プレキャストプレストレストコンクリート（ＰＣａＰＣ）コア壁を用いた、耐震架構を備えた高層建築物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明において、「高層」の建築物とは、高さ３１ｍを超える建築物をいい、高さ６０ｍを超える超高層建築物を含む。また、「ＰＣａ」とは、プレキャストコンクリートをいい、「ＰＣａＰＣ」とは、プレキャストプレストレストコンクリートをいう。さらに、「ＰＣａＰＣ圧着工法」とは、ＰＣａ部材或いはＰＣａＰＣ部材をＰＣ緊張材で圧着接合して架構を形成する工法のことをいう。
【０００３】
従来からコア壁を用いた高層建築物が知られている。このような従来の構造物では、コア壁は現場打ちの鉄筋コンクリート（ＲＣ）構造、外周フレームはＲＣ構造或いは鉄骨（Ｓ）構造で構成されているものが殆どである。（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
構造物に作用する地震時水平力の多くはＲＣコア壁が負担するので、このような技術では、ＲＣコア壁の耐震性能が建築物全体の耐震性能に及ぼす影響が大きい。従って、ＲＣコア壁における強度および靭性の確保が必要になる。ＲＣコア壁の強度を確保するためには、コア壁の断面内に多量の鉄筋を配筋したり、コア壁脚部の曲げモーメントを低減させるために最上階に曲げ戻し用の巨大な梁や制震装置を付加している。また、靭性の確保のためには、多量の横拘束筋を配筋したり、鉄板で外周を補強したりしている。しかしながら、ＲＣ構造では地震後に残留変位が生じることが特徴であり、これを本質的に変えることはできない。
【０００５】
また、限られたコア壁の断面中に多量の鉄筋を配置することは、施工を煩雑化し、現場打ちコンクリートの品質を低下させるおそれがある。
【０００６】
一方、従来のプレストレストコンクリート（ＰＣ）構造は、高耐力を付与しやすい特徴を持つことから、主に比較的大スパンの梁または大荷重を支える梁を持つ低層建物に適用されてきた。
【０００７】
また、ＰＣ構造の概念に含まれるＰＣａＰＣ圧着工法による構造は、履歴エネルギーの消費が小さく、地震動による応答変形は大きくなるが、残留変形は小さくなる特徴を持っている。しかし、ＰＣａＰＣ圧着法はコア壁を備えた耐震構造には未だに適用されていない。
【非特許文献１】日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸）２０００年８月Ｐ５１５～５１６『曲げと捩りを受ける鉄筋コンクリートコ型開断面耐震の強度と変形性状その１実験概要と破壊性状』
【非特許文献２】日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸）２０００年８月Ｐ５１７～５１８『曲げと捩りを受ける鉄筋コンクリートコ型開断面耐震の強度と変形性状その２強度と変形性状』
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＰＣａＰＣ圧着工法による構造は、上述のように、履歴エネルギーの消費が小さく、地震動による応答変形が大きい傾向にあるが、残留変形が極めて小さいことが一般的に知られている。従来のＲＣコア壁を用いた耐震架構構造物では、地震後に残留変形が生じてしまい、コア壁に大きなダメージが残される。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決し、すぐれた耐震性能を有し、施工工期も短縮することができる高層建築物を提供することを目的とするものである。
【００１０】
本発明者らは、ＰＣａＰＣ圧着工法による高層コア壁の実験を行い、力学的特性の把握および履歴特性モデルを検証し、高層ＰＣａＰＣコア壁構造を可能にする技術を開発した。本発明は、このような新規な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、高強度のプレキャストコンクリート部材をＰＣ緊張材で縦方向に圧着接合して成る連層形式のプレキャストプレストレストコンクリートコア壁を建築物の平面視中央部に備えたことを特徴とする高層建築物である。すなわち、高層建築物の架構を、高強度のＰＣａ部材をＰＣ緊張材で圧着して構築されたコア壁で構成するものとする。
【００１２】
上記高層構築物において、前記建築物の外周をフレーム構造とすると好適である。ここでフレーム構造とは、柱・梁を網目状のラーメン架構とした構造を云う。
【００１３】
本発明のコア壁は建物高さの１／３より下層の階においては、層の３０％～７０％の水平力を負担できる断面とするとよい。コア壁は建物の耐震性確保と経済性の両面から、適切な設計が要求される。高層の建物全体のうち、建物の高さの１／３より下層の階において、適正に水平力を負担するような断面を確保することが好ましい。この高さ１／３より下層の階における水平力負担割合を全体構造の３０％～７０％とするとよい。さらに好ましくは５０～７０％とするとよい。この負担割合の値が30％未満または７０％超では、経済性の面から適切とは云えなくなる。
【００１４】
また、本発明のコア壁は、高次モードが及ぼす影響を少なくするために、外周フレームに較べて大きい剛性を持つ断面とする。さらに、靭性を確保するために圧縮域の剛性低下を生じないような断面および配筋とする。
【００１５】
ＰＣ圧着工法による構造物は、高強度コンクリートを用いプレストレスを導入することによって、部材を小さく軽量化することができるため、高層建築物の架構の施工にも適している。
【００１６】
前記フレーム構造を、高強度のプレキャストコンクリート造の柱および梁をＰＣ緊張材で圧着接合して構成した架構とすれば、架構全体がより残留変形の小さな構造物となるので、好ましい。すなわち、外周フレームをコア壁と同様の性質を持つＰＣａＰＣ構造の柱および梁で構成することによって、一層好適な高層建築物を得ることが出来る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高層建築物の平面視中央部に、高強度のプレキャストコンクリート（ＰＣａ）部材をＰＣ緊張材で縦方向に圧着接合することにより組み立てられたＰＣａＰＣコア壁を備える構造としたので、施工性がよく耐久性能が向上した耐震架構を得ることができる。
【００１８】
また、外周のフレームは、高強度のプレキャストコンクリート（ＰＣａ）造の柱および梁をＰＣ緊張材で圧着接合することにより組み立てられた架構とし、上記ＰＣａＰＣコア壁と併用することにより、残留変形が小さく、架構構成部材の断面が小さい高層建築物の築造が可能となる。
【００１９】
また、高強度のプレキャスト部材を用いることにより、従来工法に較べて、高い施工性から工期の短縮が可能となり、また、高い品質から耐久性能が向上し建物の長寿命化が可能になる等の優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、高強度のプレキャストコンクリート部材をＰＣ緊張材で縦方向に圧着接合して成る連層形式のプレキャストプレストレストコンクリートコア壁を建築物の平面視中央部に備えている。
【００２１】
このようなＰＣａＰＣコア壁を用いると、残留変形が非常に小さく、コア壁が受ける損傷も軽微である。また、コア壁をプレキャストコンクリート部材とすることにより、高強度で高品質の部材を工場或いはサイトで製作することができる。従来、場所打ちコンクリートで施工するＲＣコア壁では、配筋の煩雑さおよび品質低下の懸念があったが、これを解消することができる。さらに、コンクリートを高強度することが比較的容易であり、またＰＣ緊張材の強度は鉄筋に比べ高いから、コア壁の断面を小さくすることができ、鋼材量も少なくすることができる。
【００２２】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
図１は実施例の３０階建ての高層ＰＣａＰＣコア壁構造物１の立面断面図を示す。図２はその高層ＰＣａＰＣコア壁構造物の水平断面図を示す。コア壁１０は柱２０とは床２３で繋がっており、この例ではコ字状断面の左右のコア壁１０は境界梁１１で繋がっている。
【００２４】
外周フレーム２０は柱２１と梁２２で構成されている。図３～５はコア壁１０の実施例を示すもので、図３に示すコア壁１０ａはコ字状断面を有し、図４に示すコア壁１０ｂはＬ字状断面を有し、図５のコア壁１０ｃはＨ形の断面形状を示すものである。コア壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃにはＰＣ緊張材１２が配線されている。なお、断面内には縦筋および横筋が配筋されているが図３～５ではこれらを省略している。ＰＣ緊張材１０は、コア壁断面の端部は密に、中央部は疎に配列されている。
【００２５】
図６はＰＣａＰＣコア壁の復元力特性３０を示す模式的グラフ、図７はＲＣコア壁の復元力特性３１を示す模式的グラフである。図６では、繰返し荷重に対して残留歪が非常に小さく、復元性に富むことが示されている。これに対して図７では残留歪が大きく、復元性が乏しく、ひび割れを生じやすい。
【００２６】
本発明者らは、ＰＣａＰＣ圧着工法による高層コア壁の実験を行い、力学的特性の把握および履歴特性モデルを検証し、高層ＰＣａＰＣコア壁構造を可能にする技術を開発した。実験に用いた試験体はモデル化されたコ型のＰＣａＰＣコア壁である。高層建築物の下層部におけるコア壁の力学性状を再現するため、試験体の頂部に曲げモーメント及び水平力を同時に加えた。
【００２７】
図８はＰＣａＰＣコア壁試験体の実験結果を示すグラフで水平力－頂部変形の関係を示す履歴曲線４０を示したものである。図９は場所打ちＲＣコア壁試験体の実験結果を示すグラフで場所打ちＲＣコア壁試験体の履歴曲線４１を示したものである。両者の実験結果を比べると、図８のＰＣａＰＣコア壁は図９のＲＣコア壁よりも残留変形の少ない好適な履歴性状を示していることが明らかである。
【００２８】
次に本発明の設計例を示す。
【００２９】
図１０はＰＣａＰＣコア壁を有する２６階建の建物の設計例における、コア壁の水平力の負担率を示したものである。図１０の横軸は建物各階の全水平力に占めるコア壁の負担する水平力の比（％）を示し、縦軸は建物の階を示している。図１０から明らかなように、全高の１／３、すなわち９階よりも下層の階において、コア壁の負担する水平力は６０％程度となっている。なお、この建物の２５階のコア壁には逆せん断力が発生していることが認められる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例の高層ＰＣａＰＣコア壁構造物の立面断面図である。
【図２】実施例の高層ＰＣａＰＣコア壁構造物の平面図である。
【図３】ＰＣａＰＣコア壁の断面図である。
【図４】ＰＣａＰＣコア壁の断面図である。
【図５】ＰＣａＰＣコア壁の断面図である。
【図６】ＰＣａＰＣコア壁の復元力特性を示す模式的グラフである。
【図７】ＲＣコア壁の復元力特性を示す模式的グラフである。
【図８】ＰＣａＰＣコア壁試験体の実験結果を示すグラフである。
【図９】場所打ちＲＣコア壁試験体の実験結果を示すグラフである。
【図１０】コア壁と外周フレームとの水平力負担率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１高層ＰＣａＰＣコア壁構造物
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃコア壁
１１境界梁
１２ＰＣ緊張材
２０外周フレーム
２１柱
２２梁
２３床
３０復元力特性
３１ＲＣコア壁の復元力特性
４０，４１履歴曲線

【出願人】	【識別番号】０００１１２１９６【氏名又は名称】株式会社ピーエス三菱【識別番号】３９００３４４３０【氏名又は名称】小田急建設株式会社
【出願日】	平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【代理人】	【識別番号】１０００７９１７５【弁理士】【氏名又は名称】小杉佳男【識別番号】１０００９４３３０【弁理士】【氏名又は名称】山田正紀
【公開番号】	特開２００７－２５５１６６（Ｐ２００７－２５５１６６Ａ）
【公開日】	平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願番号】	特願２００６－８４７３３（Ｐ２００６－８４７３３）