JP2003176570A - 免震を利用した柱・梁接合構造 - Google Patents

免震を利用した柱・梁接合構造

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JP2003176570A
JP2003176570A JP2001375967A JP2001375967A JP2003176570A JP 2003176570 A JP2003176570 A JP 2003176570A JP 2001375967 A JP2001375967 A JP 2001375967A JP 2001375967 A JP2001375967 A JP 2001375967A JP 2003176570 A JP2003176570 A JP 2003176570A
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Takehito Tezuka
武仁 手塚
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 建物の基礎部分に免震構造を採用し、その建
物架構の柱と梁をピン接合により構築できるようにす
る。 【解決手段】 建物の基礎部分3は免震構造であって、
柱1と梁2とはピン接合6して架構し、各階の四隅部に
ブレース7をそれぞれ取り付ける。地震時には基礎部分
で免震し、ブレース7により水平剛性を受け持つ。架構
において、梁間方向の梁スパンは、剛接の場合より大き
くすることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、免震構造の建物を
構築する場合に、免震により地震力が低減することを利
用して、梁(大梁)と柱とをピン接合して架構できるよ
うにした柱・梁接合構造に関する。
【0002】
【従来の技術】地震による建物の揺れ、破壊を防ぐた
め、地震力が直接建物に伝わらないように工夫された免
震構造が知られている。この免震構造としては、例えば
基礎と上部構造との間に積層ゴムやダンパーを入れる構
法が開発され、既に実用化されている。
【0003】建物の架構は、基本的には自重等重力に抵
抗しているが、部材断面は頻度が少ない地震力で決定さ
れることが殆どであり、地震力に抵抗するために従来は
桁行方向、梁間方向共にラーメン構造とする場合が多
い。ラーメン構造は、周知の如く柱・梁の各節点を剛接
合して一体となっている骨組みを言い、剛接架構とも称
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記剛接架構を構築す
る場合には、鉄骨構造の場合にはH形断面やI形断面の
梁のフランジとウェブを柱に溶接又はボルト接合する必
要がある。このため、鉄骨架構の構築時には、サービス
ボルトによる建て方を経て本締めボルト、又は溶接手段
により接合し、更にその接合部を検査するといった作業
が必要で、多くの時間と工程が掛かっていた。又、鉄筋
コンクリート造で梁がPCa(プレキャスト)造の場合
には、図11のように現場打ちコンクリート柱Aから突
出している柱筋Bの間に、PCa梁Cのアンカー筋Dを
落とし込む必要があり、鉄筋同士の干渉を見ながらPC
a梁Cを架設するため、やはり多くの時間と工程が掛か
っているのが現状である。
【0005】ところで、鉄骨構造でスパンが大きい場合
には、柱・梁が剛接であっても撓みは梁端ピンの性状に
近くなるのであり、地震力が低減するなら自重等の鉛直
荷重を主な対象として架構すればよく、柱への梁の接合
はせん断力を伝達するようなピン接合にすることが可能
である。又、ピン接合したPCa造梁を用いた架構の場
合には、接合プレートの位置合わせのみで支保工にPC
a梁を載せていけばよく、タワークレーンを占有する時
間が大幅に短縮する。柱・梁の接合方式を合理化する
と、架構構築時の時間と工程を削減することができる。
【0006】
【問題を解決するための手段】このような観点に基づい
て、本発明は、上記免震構造の建物を架構するに当た
り、柱・梁をピン接合により構築し、柱・梁の接合方式
を合理化する目的でなされたものである。免震構造は、
地震動によるエネルギーを絶縁する構造であり、建物に
作用する地震エネルギーの速度換算値をVとした時
に、架構に生じるせん断力係数はα=2πV/gTと
なり、固有周期T>1秒でエネルギー入力V が一定と
なる領域では、固有周期Tが大きいほど架構に加わるα
は小さくなる。即ち、免震構造とすることにより架構に
作用する地震力は低減し、接合部の応力も低減すると言
える。地震力が低減すれば、架構の部材応力は低減する
訳であり、梁を剛接する必要はなくなる。この結果、架
構が鉄骨構造であると、梁のフランジとウェブを共に溶
接又はボルト接合する必要がなくなり、ウェブのみを接
合すればよいことになる。
【0007】上記の目的を達成するための手段として、
本発明は、請求項1のように免震構造の建物であって、
梁を柱にピン接合して架構したことを特徴とする免震を
利用した柱・梁接合構造を要旨とする。又、剛接架構と
は異なり梁を柱にピン接合した架構では、水平剛性が殆
ど期待できないことから、請求項2のように前記架構に
ブレースを取り付け、このブレースにより水平剛性を受
け持つ免震を利用した架構、請求項3のように基礎免震
とすることで地震力が低減し、その結果桁行方向につい
ては、3フレームが2フレームで済む等の特性を利用し
て、前記架構において梁間方向の梁スパンを大きくした
こと、を特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明を8階建て鉄骨造建
物の架構に適用した実施形態に付いて、添付図面を参照
しながら説明する。図1は、建物架構の平面図であり、
1は柱、2は梁であり、桁行方向のスパンS1は640
0mmの等間隔になっており、梁間方向のスパンはS2
が12800mmで、S3が6400mmである。この
場合、柱1は冷間成型角形鋼管で、500mm角、厚さ
16〜22mmのものであり、梁2は圧延H形断面で、
桁行方向のものは450×200×9×16から700
×250×12×22mmで、梁間方向のものは900
×250×16×28mmである。但し、1階の梁は鉄
筋コンクリート造600×2000mmである。
【0009】図2は、剛接建物架構の主要縦断面図であ
り、各階高Hは3750mmにしてあり、固有周期T=
1.44秒である。
【0010】上記の剛接建物架構に対して、本発明では
図3又は図4のように梁(H−350×350×12×
19mm)を柱にピン接合し、図5のように基礎部分3
は免震構造とする。この架構の固有周期はT=4.05
秒である。
【0011】梁2は位置決め後に、図3又は図4のよう
に柱1又は柱1の接合部1aに梁2の端部を当接させ、
梁のウェブ2aを鋼板5を介してピン接合6する。
【0012】柱1と梁2とをピン接合6して架構し、基
礎免震とすると建物架構に作用する地震力は低減するこ
とから、図10のように桁行方向は2フレームで済み、
水平剛性を確保するために各階にブレース7をそれぞれ
取り付ける。この場合、ブレース7は図5のように桁行
方向の梁2と同じく断面H形で350×350×12×
19mmのものを用いてある。免震建物であるため、四
隅部にブレース7を左右で対称位置になるように設ける
のみで充分な水平剛性が得られる。
【0013】図6〜図9は、従来の剛接架構であるラー
メン構造と、本発明による梁を柱にピン接合したブレー
ス構造との地震応答の結果を示すものである。図中のブ
レース構造とは、建物の基礎部分3を周期T=4秒の免
震構造とし、梁2を柱1にピン接合6して水平剛性はブ
レース7で確保する架構である。図1、図2に示すよう
に剛接架構はY2通りのフレームを取り出し、ブレース
構造は図10のY2通りのフレームを取り出し、地震波
を告示波WG64(最大加速度524.9gal)とし
た時のデータである。
【0014】図6は地震応答(変形)に関するもので、
ブレース構造の場合は各階での応答変形の差が極小であ
るのに対し、ラーメン構造では各階で応答変形の差が非
常に大きい。これにより、ブレース構造では、基礎部分
の免震構造の揺れに付随して下層階の応答変形はラーメ
ン構造より大きくなるが、上層階の応答変形はラーメン
構造より遥かに小さく、柱・梁ピン接合でも充分耐えら
れることが判明した。
【0015】図7は地震応答(層間変形角)に関するも
ので、ブレース構造では、ラーメン構造に比して全階に
亘って層間変形角が極めて小さくゼロに近いことが判明
した。ラーメン構造では、各階での層間変形角のばらつ
きが非常に大きい。
【0016】図8は地震応答(層せん断力係数)に関す
るもので、ブレース構造では、ラーメン構造の各階に比
して層せん断力係数が小さいが、フレームのみの構造に
比べると層せん断係数は遥かに大きい。これにより、ブ
レースが存在すれば水平剛性を確保できることが判明し
た。
【0017】図9はピン接合の梁とブレースの短期許容
軸力に対する比に関するもので、梁の軸力比は0.45
以下、ブレースの軸力比は0.6以下であり、部材は短
期許容軸力に対し充分安全である。
【0018】柱・梁がピン接合のブレース構造では、フ
レームは地震力を殆ど負担しないので、つまり水平剛性
が殆どないので地震力をブレースに伝えるトラス架構と
しての性能を持てば良いことになる。梁のH形断面部材
は曲げを負担するフランジを剛接する必要はなく、ウェ
ブのみを接合したディテールで済む。
【0019】又、建物の基礎部分を免震とすることで、
図6から図9に示すように免震層で地震入力エネルギー
の殆どが消費され、建物架構はブレースで層せん断力を
負担する構造となる。ピン接合の梁は、桁行・梁間両方
向をラーメン構造とした時と鉄骨量を比較すると、鋼材
量はほぼ近似するが柱・梁の接合に関して溶接やボルト
締め等の労務が合理化できる。
【0020】各層に生じる層間変形は図7に示すように
小さくなり、基礎部分を免震とすることで建物に作用す
る地震力が低減することから、図10に示すように桁行
方向については3フレームが2フレームで済み、梁間方
向の梁を大スパン化した架構にすることも可能である。
【0021】上記の実施形態では鉄骨造建物の例であっ
たが、鉄筋コンクリート等コンクリート系の建物であっ
てもPCa造の梁を柱にピン接合することができ、柱を
RC系、梁を鉄骨系とする架構(RCSS構造等)で
は、柱・梁仕口部の簡略化が図れる。
【0022】図11は、PCa梁Cをクレーン等を使い
吊り下げ、徐々に下降させて柱Aに架設するものである
が、PCa梁Cの両端にはアンカー筋Dが突出してお
り、それを柱筋Bの間に落とし込む必要がある。本発明
によると、図12のようにPCa梁2の両端にアンカー
筋が突出しておらず、PCa梁2の架設は容易である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基礎部分の免震構造により架構に作用する地震力が低減
することから、梁を柱にピン接合する架構とすることが
でき、柱・梁の接合に要する作業と時間に関する建て方
を合理化できる。梁の架設時に、剛接であると柱筋の干
渉を見ながら梁筋を落とし込む作業となるが、ピン接合
ではPCa梁を単純に置いていく状態の作業で済み、建
て方の作業と時間は大幅に短縮される。又、図3のよう
な接合方式であると、鉄骨ディテールが簡略化し、加工
費用が低減できる。
【0024】又、水平剛性はブレースで受け持つことが
でき、柱・梁を剛接したフレームと同等の架構剛性を確
保できる。
【0025】更に、免震構造とすることで地震力が低減
することから、桁行方向のフレームを減少させることが
でき、これにより梁間方向の梁の大スパン化が可能であ
り、建築計画に対する余裕度が増すことになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る免震を利用した柱・梁接合構造の
実施形態を示す建物架構の平面図
【図2】剛接建物架構の主要縦断面図
【図3】柱・梁ピン接合状態を示す概略図
【図4】柱・梁ピン接合状態を示す概略図
【図5】ブレースを取り付けた状態を示す建物架構図
【図6】地震応答(変形)を示すグラフ図
【図7】地震応答(層間変形角)を示すグラフ図
【図8】地震応答(層せん断力係数)を示すグラフ図
【図9】ピン接合の梁とブレースの軸力比を示すグラフ
【図10】大スパンとした時の建物架構の平面図
【図11】従来の剛接によるPCa梁の架設状況を示す
説明図
【図12】ピン接合によるPCa梁の架設状態を示す説
明図
【符号の説明】
1…柱 1a…接合部 2…梁 3…基礎部分 4…柱筋 5…鋼板 6…ピン接合 7…ブレース

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】免震構造の建物であって、梁を柱にピン接
    合して架構したことを特徴とする免震を利用した柱・梁
    接合構造。
  2. 【請求項2】前記架構にブレースを取り付け、このブレ
    ースにより水平剛性を受け持つ請求項1記載の免震を利
    用した柱・梁接合構造。
  3. 【請求項3】前記架構における梁間方向の梁スパンを大
    きくした請求項1又は2記載の免震を利用した柱・梁接
    合構造。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013036164A (ja) * 2011-08-03 2013-02-21 Takenaka Komuten Co Ltd 耐震構造
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JP2017172263A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 前田建設工業株式会社 粘弾性ダンパーの設置方法
CN109537758A (zh) * 2018-12-17 2019-03-29 天津大学 一种自锁榫卯式模块建筑隔震橡胶支座
WO2023145770A1 (ja) * 2022-01-28 2023-08-03 株式会社ソエジマ 長尺鋼材の製造方法、及び長尺鋼材

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