JP2000282710A - 塔状建造物における制振構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、鉄筋コンクリート建造物の横揺れ
による破壊や倒壊を防止することにある。 【解決手段】 鉄筋コンクリート造の軸方向にプレスト
レスを入れた塔状建造物であって、該プレストレス構造
中のシース管を低降伏点金属で製作するか、シース管と
ＰＣ鋼線との間のグラウトを粘弾性体とするか、いずれ
か、あるいは両方を用いて振動エネルギー吸収を行なう
塔状構造物の制振構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塔状建造物、特に鉄
筋コンクリート造の塔状建造物における制振構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の建造物に低降伏点鋼を用いたもの
はあったが、それは柱とスラブ間や柱又は梁間といった
層間に用いられたものである。したがって、上記低降伏
点鋼は建物の横揺れによるせん断変形に効果あらしめ
て、建物全体の揺れを制御するが、地震など大きな曲げ
変形、すなわち建造物の縁部材の揺れによる圧縮と引張
変形には効果がなく、特に鉄筋コンクリート造の塔状建
造物エネルギー吸収機構がとり入れづらいと考えられて
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
問題点を解決せんとするものであり、曲げ変形、特に引
っ張り強度に弱い鉄筋コンクリート造において、その揺
れを上下軸方向にエネルギーを吸収可能にすることによ
り、曲げ変形に強い建造物を得ることで破壊や倒壊など
を防止せんとするものである。

【０００４】また、本発明では、これら倒壊などを防止
するために、建物の縁部（周部）のＲＣや鉄筋、緊張材
よりもはるかに小さなひずみで建造物の軸方向にエネル
ギーを吸収する塔状建造物における制振構造を得んとす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みなされたもので、その要旨とするところは、鉄筋コン
クリート造の塔状建造物において、該建造物のコンクリ
ート躯体の軸方向所定箇所に、塔状構造物にエネルギー
吸収部材を組み込んだ、シース管内にグラウトを介して
緊張したＰＣ鋼線を配置した塔状建造物における制振構
造にある。

【０００６】ここで、上記鉄筋コンクリート造の塔状建
造物には、水道タンク，高速道路や橋などの脚部，電
柱，各種櫓，煙突，展望タワーなどＲＣ造の幅長に対し
て高さ（軸方向）があるものをいう。

【０００７】また、エネルギー吸収部材を組み込んだ塔
状構造物の制振構造とは、上記シース管又はグラウトの
いずれか、あるいは両方でエネルギー吸収部材となって
いるものをいう。グラウトについては、セメントアスフ
ァルトや高分子系等の弾性粘性をシース管とＰＣ鋼線間
に介在させることにより、グラウトの塔体の軸方向変
形、およびＰＣ鋼線とシース管との間の弾性グラウトに
よる相対変形（せん断変形）の２方向でのエネルギー吸
収効果が得られるようにした。シース管の場合は、これ
を低降伏点部材、すなわち低降伏点鋼の鉛、アルミニウ
ムなどの低降伏点金属とすることで、塔体の軸方向変形
によるエネルギー吸収ができるようにした。

【０００８】さらに、本発明におけるエネルギー吸収部
材の配置は、中実、中空いずれの塔状のものであって
も、鉄筋の配筋とのかね合いで設置されるが、平面から
見て均等の間隔を置いて配置されれば、たとえ中空の内
側か外側であっても、塔の高さ方向（軸方向）に設置さ
れれば連続的であると継続的であるとを問わず、塔状の
建造物の曲げ変形を制振することができる。

【０００９】

【作用】本発明では、地震など大きな塔の横揺れに対し
て、塔とともにその軸方向に配置したエネルギー吸収部
材に引張・圧縮の応力が掛かるが、その応力の一番大き
く掛かる塔体における引っ張りと圧縮に対して、その塔
体の鉄筋コンクリートが破壊される前に、エネルギー吸
収部材が変形することにより、塔全体の軸方向における
曲げ変形を軽減する（制振）ことで塔の破壊や倒壊を防
止する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施例を添付図
面により以下に説明するが、本発明はこの実施例に限定
されるものではない。

【００１１】

【実施例１】図１は鉄筋コンクリート造の塔状建造物の
地表上の概略であり、横揺れ状態を示す概念図である。
図２は鉛が鋼材ＳＳ４００やＰＣ鋼棒よりも非常に低降
伏点のものであることを示すグラフである。図３は本発
明である塔状建造物の鉄筋コンクリートの軸方向にエネ
ルギー吸収部材を設置した一部縦断面図である。図４は
図３の横断面図である。

【００１２】図３と図４に示すように、本発明の製造法
は躯体の型枠（図示せず）内の所定箇所に鉄筋とともに
シース管３を建て込み、ＲＣ躯体５となるコンクリート
を打設した後、シース管３にＰＣ鋼線４を挿通してから
これを緊張して、シース管３とＰＣ鋼線４との間に粘弾
性を有するグラウト６、特にセメントアスファルトを充
填して行なう。

【００１３】このような構成をによると、従来のセメン
トなど硬度のグラウト材を用いるよりも、地震時におけ
る躯体５に掛かる曲げ応力、すなわち躯体５の一縁部と
他縁部に掛かる圧縮と引っ張りのエネルギーをグラウト
６の軸方向に吸収し、かつＰＣ鋼線４とシース管３との
間のグラウト６が粘弾性体を用いたのでＰＣ鋼線４と躯
体５とのせん断変形によるエネルギーをグラウトに吸収
することができる。

【００１４】

【実施例２】上記実施例とは別に、図５と図６に示すよ
うに、予め低降伏点のシース管７、例えば低降伏点鋼板
や、鉛かアルミニウムの鋼板を管状に曲げ加工してから
縦方向の継目を溶接してポストテンションのシース管と
して使用する。このシース管は鉄パイプなど通常のシー
ス管より厚肉にすることで後述する地震時における塑性
変形と塔の軸方向へのエネルギーの吸収を容易にするこ
とができる。シース管７は、躯体５の型枠（図示せず）
内に鉄筋とともに建て込み、ＲＣ躯体となるコンクリー
トを打設し、ＰＣ鋼線を挿入後、これを緊張してからセ
メントなどのグラウト９を注入する。

【００１５】地震により塔建造物に図１のような大きな
曲げ応力が掛かると、従来ＰＣ鋼線が破壊されて躯体５
の破壊や倒壊を招いたが、本件上記構成の発明では低降
伏点金属からなるシース管が塑性変形してエネルギーを
塔の軸方向に吸収するので、今までのような過大な曲げ
変形を回避することができる。

【００１６】

【発明の効果】プレストレス（ＰＣ）構造に、本発明の
上記低降伏点金属のシース管又は粘弾性を有するグラウ
トという振動エネルギー吸収部材を用いたことにより、
地震によって塔に掛かる曲げ応力が塔の軸方向にあるエ
ネルギー吸収部材に吸収され破壊や倒壊を免れる。

【００１７】また、シース管とＰＣ鋼線の間に粘弾性を
有するグラウトを用いた構造ではシース管とＰＣ鋼線と
の間にせん断変形が生じ、上記軸方向と共にある程度
（隙間）の横方向のエネルギーが吸収される。この粘弾
性を有するグラウトを用いれば、そのグラウト粘弾性の
反力は躯体の反力と最大値を発生する時刻が異なる（位
相がずれる）ので、地震の揺れの最大値の重ね合わせが
生じない。なお、粘弾性を有するグラウトにセメントア
スファルトを用いると、これが土木分野（軌道・道路補
修工事など）で汎用されるものであり、手軽にかつ安価
に入手できる。

【００１８】さらに、上記シース管に低降伏点金属を用
いる場合は、上記した最小の加工を施すだけで作ること
ができ、しかも従来仮設の役割しかなかったシース管を
エネルギー吸収部材として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の塔状建造物の変形状態を説明す
る概念図である。

【図２】図２は鉛棒がＰＣ鋼棒やＳＳ４００鋼材より低
降伏点部材であることを示すグラフである。

【図３】図３は本発明の要部であるエネルギー吸収部材
の設置方法を示す塔躯体の一部縦断面図である。

【図４】図４は図３の横断面図である。

【図５】図５は図３とは別の本発明の実施例である塔躯
体の一部縦断面図である。

【図６】図６は図５の横断面図である。

【符号の説明】

１ 塔状建造物 ３ シース管 ４，８ ＰＣ鋼線 ５ ＲＣ躯体 ６ 粘弾性を有するグラウト ７ 低降伏点金属からなるシース管 ９ グラウト（モルタル）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄筋コンクリート造の塔状建造物におい
   て、該建造物のコンクリート躯体の軸方向所定箇所に、
   エネルギー吸収部材としての、シース管内にグラウトを
   介して緊張したＰＣ鋼線を配置したことを特徴とする塔
   状建造物における制振構造。
2. 【請求項２】 前記エネルギー吸収部材が、前記グラウ
   トを粘弾性体としたものである請求項１に記載の塔状建
   造物における制振構造。
3. 【請求項３】 前記エネルギー吸収部材が、前記シース
   管を低降伏点部材としたものである請求項１に記載の塔
   状建造物における制振構造。