JP2003278401A - エネルギー吸収部材を有する柱継手部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】地震や風により柱継手部に生じる圧縮応力、せ
ん断応力に耐え、引張応力はエネルギー吸収部材で吸収
し応答を低減させる柱継手部を提供する。 【解決手段】上下に接合される柱１、２のいずれか一方
の柱端部にせん断力に耐えるタイバンド３が柱を取巻く
ように設けられ、他方の柱端部がタイバンドの内側へ差
入れられ、上下の柱の端部が当接状態に接続されている
こと、上下の柱端部は上下方向の引張り力に対して塑性
変形する複数のエネルギー吸収部材４で連結されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明に属する分野】この発明は、建物が地震や風によ
り水平方向の力を受けた際に柱継手部に生じる圧縮応
力、せん断応力に耐えて、引張応力はエネルギー吸収部
材で吸収し応答を低減させる柱継手部の技術分野に属す
る。

【０００２】

【従来技術】従来、建築物の柱継手部は、図１に示すよ
うに、建築物の柱脚部近傍や３層程毎に配置されている
（図１中の符号Ａ〜Ｃ）。柱継手には、溶接接合や高力
ボルト摩擦接合等の剛接合が広く採用されている。

【０００３】例えば、特許第２７０２８８２号公報に
は、角形鋼管柱相互の剛接合構法として、当て板を上下
の角形鋼管柱にわたり接合部の表面および裏面の各々に
設け、ワンサイドボルトによって接合した構成が開示さ
れている。

【０００４】特公平７−８１３１４号公報には、上下の
鉄骨柱を接合する場合に、上下の柱間に接合金物を介在
させ、上下の柱と接合金物とを溶接や高力ボルトで強固
に接合した構成が開示されている。

【０００５】柱継手には、一般的にフランジ継手と呼ば
れる技術も広く採用されている。例えば、特開平８−１
４４３８４号公報に、柱として接続される上下の管体の
端部に予めフランジを設け、その外周面を半割金物で挟
み、スリーブによって強固に締め付けるフランジ継手の
構成が開示されている。

【０００６】建物の主要構造部材にエネルギー吸収部材
を取り付けた例としては、例えば特開平２０００−２７
３９７１公報に、Ｈ型鋼梁端のフランジにカバープレー
トを付けた構成が開示されている。Ｈ形鋼梁のフランジ
の左右両面に、三角形板状の極低降伏点鋼材（エネルギ
ー吸収部材）からなるパンチプレート又はカバープレー
トを水平に添設して柱に溶接することにより、Ｈ形鋼梁
との接合部が補強され、地震時おけるＨ形鋼梁の柱に対
する変形追随性能が向上し、Ｈ形鋼梁がパンチプレート
又はカバープレートと共に地震時の履歴エネルギーを吸
収する構造である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の特許第２７０２
８８２号公報、特公平７−８１３１４号公報に開示され
た溶接接合や高力ボルト摩擦接合等による剛接継手およ
び特開平８−１４４３８４号公報のフランジ継手は、柱
相互間を強固に緊結することはできる。しかし、地震や
風等で柱継手部に生じる応力に関しては殆どそのエネル
ギーを低減できないという問題がある。

【０００８】特開平２０００−２７３９７１公報記載の
継手は、エネルギー吸収部材をＨ形鋼梁に取付けた構成
であり、柱継手部に生じる応力は低減できない。

【０００９】本発明の目的は、鋼構造またはこれに類す
る建築物の柱継手部にエネルギー吸収部材を取付けるこ
と、そして、柱継手部にタイバンドやあるいは凸部、凹
部のダボ構造を設けることにより、地震時に柱継手部に
生じる圧縮応力、せん断力応力に耐えると共に、引張応
力は柱端部の浮き上がり効果及びエネルギー吸収部材に
よってそのエネルギーを吸収させ地震応答を低減するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための手段として、請求項１に記載した発明に係るエネ
ルギー吸収部材を有する柱継手部は、建築物の柱継手部
において、上下に接合される柱のいずれか一方の柱端部
にせん断力に耐えるタイバンドが前記柱を取巻くように
設けられ、他方の柱端部が前記タイバンドの内側へ差入
れられ、上下の柱の端部が当接状態に接断されているこ
と、前記上下の柱端部は上下方向の引張り力に対して塑
性変形する複数のエネルギー吸収部材で連結されている
ことを特徴とする。

【００１１】請求項２の記載の発明は、請求項１に記載
したエネルギー吸収部材を有する柱継手部において、一
方の柱端部へ固定したタイバンドには、エネルギー吸収
部材の一端が連結されていることを特徴とする。

【００１２】請求項３に記載した発明に係るエネルギー
吸収部材を有する柱継手部は、建築物の柱継手部におい
て、上下に接合される柱のいずれか一方の柱端部に軸方
向の凸部が設けられ、他方の柱端部に軸方向の凹部が設
けられ、上下の柱は端部の凸部と凹部をはめ合わせて当
接状態に接続されていること、上下の柱端部は上下方向
の引張り力に対して塑性変形する複数のエネルギー吸収
部材で連結されていることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施形態及び実施例】以下に、本発明に係る柱
継手部の実施形態を図面に基づいて説明する。先ず、図
２ａ〜ｃと図３ａ〜ｃは、請求項１、２に記載した発明
の実施形態を示している。図２ａ〜ｃは、上下に接合さ
れる柱１、２のうち、下方の柱２の上端部に、柱継手部
に作用するせん断力に耐える強度及び剛性のタイバンド
３を同柱２の外周を取り巻くように環状に設けた状態を
示す。

【００１４】図２ａは角形鋼管柱の例であり、図２ｂは
円形鋼管柱の例であり、図２ｃはＨ形鋼柱にそれぞれタ
イバンド３を取付けた例を示している。タイバンド３も
鋼製であり、通例、溶接で下方の柱２と一体化（固定）
させる。

【００１５】上位の柱１の下端部は、前記タイバンド３
の内側へ差入れられ、下方の柱２の上端面へ浮き上がり
可能な当接状態（メタルタッチ）に接続され（符号１
ａ、２ａが当接位置を示す）、圧縮応力は柱断面間で伝
達し、引張応力は浮き上がりによってそのエネルギーを
吸収可能に構成されている。水平力（せん断力）にはタ
イバンド３の強度、剛性によって抵抗する。

【００１６】図３ａ〜ｃには、上記のように当接状態に
接続した上下の柱１、２の端部を上下方向の引張り力に
対して塑性変形する複数のエネルギー吸収部材４で接続
した状態を示す。エネルギー吸収部材４の上端部４ａは
上方の柱１へ直接溶接で接合し、同下端部４ｂはタイバ
ンド３へ溶接で接合されている（請求項２記載の発
明）。

【００１７】従って、地震時の水平力（せん断力）は、
タイバンド３の強度及び剛性により抵抗し、上下の柱
１、２の接続状態は安定に保持される。引張り力が作用
した場合には、上位の柱１の浮上がりと、それに伴うエ
ネルギー吸収部材４の塑性変形とにより、地震エネルギ
ーを吸収して過大な変形を抑制する。したがって、上位
の柱１の復元時に衝撃的な騒音を発生する虞はない。

【００１８】なお、図３ａは柱中間部における柱継手部
の実施形態を示す。図３ｂは柱脚部における柱継手部の
実施形態を示し、図３ｃは柱頭部における柱継手部の実
施形態を示している。大梁の上にはスラブ５が施工され
ている。図３ｂと図３ｃは、上下方向に見て対称的な構
成である。

【００１９】次に、請求項３に記載した柱継手部の実施
形態を、図４ａ〜ｃと図５ａ〜ｃに基いて説明する。

【００２０】図４ａ〜ｃは、上下に接合される柱６、７
のうち、上方の柱６の下端部に軸方向下向きの凸部６ａ
が設けられ、下方の柱７の上端部には軸方向上向きに開
口する凹部７ａを設けた状態を示している。

【００２１】図４ａは角形鋼管柱の例であり、図４ｂは
円形鋼管柱の例であり、図４ｃはＨ形鋼柱にそれぞれ凸
部６ａと凹部７ａ設けた例を示している。

【００２２】上位の柱６は、その凸部６ａを、下位の柱
７の凹部７ａへはめ合わされ、下方の柱７の上端面へ浮
き上がり可能な当接状態（メタルタッチ）に接続され
（符号６ｂ、７ｂが当接位置を示す）、圧縮応力は柱断
面間で伝達し、引張応力は浮き上がりによってそのエネ
ルギーを吸収可能に構成されている。水平力（せん断
力）には、はめ合わせた凸部６ａと凹部７ａとの所謂ダ
ボ効果（支圧効果）によって抵抗する。

【００２３】図５ａ〜ｃには、上記のように当接状態に
接続した上下の柱６、７の端部を上下方向の引張り力に
対して塑性変形する複数のエネルギー吸収部材８で接続
した状態を示す。エネルギー吸収部材８の上端部８ａ
は、上方の柱６へ直接溶接で接合し、同下端部８ｂは下
方の柱７へ溶接で接合されている。

【００２４】従って、地震時の水平力（せん断力）は、
上下の柱の凸部６ａ、凹部７ａのダボ構造により抵抗
し、柱相互の接続状態は安定に保持される。引張り力が
作用した場合には、上位の柱６の浮上がりと、それに伴
うエネルギー吸収部材８の塑性変形とにより地震エネル
ギーを吸収して過大な変形を抑制する。したがって、上
位の柱６の復元時に衝撃的な騒音を発生する虞はない。

【００２５】図５ａは柱中間部における柱継手部の実施
形態を示す。図５ｂは柱脚部における柱継手部の実施形
態を示し、図５ｃは柱頭部における柱継手部の実施形態
を示している。大梁の上にはスラブ９が施工されてい
る。図５ｂと図５ｃは、上下方向に対称的に構成されて
いる。

【００２６】各柱端部相互に設ける凸部、凹部は、嵌合
してダボ効果を発揮する構成ならば、本実施形態に限ら
ないし、上下の柱のどちらに設けてもよい。

【００２７】エネルギー吸収部材には、極低降伏点鋼や
低降伏点鋼等の履歴ダンパーを用いる。勿論、普通の鋼
材を使用して、溶接施工の簡略化や工期の短縮を図るこ
とも可能である。

【００２８】なお、エネルギー吸収部材に極低降伏点鋼
を使用する際に、溶接による降伏応力度の上昇が懸念さ
れる場合には、溶接熱の影響のない領域を変形長さとす
ると共に、座屈による性能劣化しない長さに設計する。

【００２９】以上に実施形態を図面に基づいて説明した
が、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その
技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常行
う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを
念のために説明する。例えば、タイバンドや柱端部の凸
部、凹部の設計には、用途に応じて様々な形状が考えら
れる。また、柱継手部分は３層程度毎に一箇所設けても
良いし、一本の柱に複数箇所設けても良い。更に、せん
断力を負担するものはタイバンドやダボを使用せず、ダ
ンパーそのものとしても良い。

【００３０】

【本発明の奏する効果】請求項１〜３に記載した発明に
係るエネルギー吸収部材を有する柱継手部によれば、鋼
構造またはこれに類する構造の柱継手部を、上下の柱は
当接状態で接続し、且つエネルギー吸収部材を取付ける
と共に、タイバンドや柱端部に凸部、凹部を設けたの
で、地震時に柱継手部に生じる圧縮応力、せん断力応力
に良く耐えるし、引張応力は柱端部の浮き上がりとそれ
に伴うエネルギー吸収部材の塑性変形によってそのエネ
ルギーを吸収させるので、地震応答を低減する効果に優
れるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】継手部の設置場所を示した概念図である。

【図２】ａはタイバンドを角形鋼管柱に取付けた実施例
である。ｂはタイバンドを円形鋼管柱に取付けた実施例
である。ｃはタイバンドをＨ形鋼柱に取付けた実施例で
ある。

【図３】ａは請求項１の発明を柱中間部に実施した側面
図である。ｂは請求項１の発明を柱脚部に実施した側面
図である。ｃは請求項１の発明を柱頭部に実施した側面
図である。

【図４】ａは角形鋼管柱に凸部・凹部を設けた実施例で
ある。ｂは円形鋼管柱に凸部・凹部を設けた実施例であ
る。ｃはＨ形鋼柱に凸部・凹部を設けた実施例である。

【図５】ａは請求項３の発明を柱中間部に実施した側面
図である。ｂは請求項２の発明を柱脚部に実施した側面
図である。ｃは請求項２の発明を柱頭部に実施した側面
図である。

【符号の説明】

１、２、６、７ 上下の柱 ３ タイバンド ４、８ エネルギー吸収部材 ６ａ 凸部 ７ａ 凹部

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 直幹 大阪市中央区本町４丁目１−13 株式会社 竹中工務店大阪本店内 (72)発明者 小野 喜信 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AB16 AC16 AG03 AG41 AG57 BD01 BE03 BF04 BF08 CA90 3J048 AA06 AC06 AD05 EA38 3J066 AA26 BA03 BB01 BB04 BC01 BF02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建築物の柱継手部において、上下に接合さ
   れる柱のいずれか一方の柱端部にせん断力に耐えるタイ
   バンドが前記柱を取巻くように設けられ、他方の柱端部
   が前記タイバンドの内側へ差入れられ、上下の柱の端部
   が当接状態に接続されていること、前記上下の柱端部は
   上下方向の引張り力に対して塑性変形する複数のエネル
   ギー吸収部材で連結されていることを特徴とする、エネ
   ルギー吸収部材を有する柱継手部。
2. 【請求項２】一方の柱端部へ固定したタイバンドに、エ
   ネルギー吸収部材の一端が連結されていることを特徴と
   する、請求項１に記載したエネルギー吸収部材を有する
   柱継手部。
3. 【請求項３】建築物の柱継手部において、上下に接合さ
   れる柱のいずれか一方の柱端部に軸方向の凸部が設けら
   れ、他方の柱端部に軸方向の凹部が設けられ、上下の柱
   は端部の凸部と凹部をはめ合わせて当接状態に接続され
   ていること、上下の柱端部は上下方向の引張り力に対し
   て塑性変形する複数のエネルギー吸収部材で連結されて
   いることを特徴とする、エネルギー吸収部材を有する柱
   継手部。