JP2004353258A - Seismic control structure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱と梁とで形成された架構フレーム内にブレースが配置されている制震構造物に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、制震ダンパー等のブレースを鉄筋コンクリート造構造物の柱と梁とで形成された架構内に組み入れることで、鉄筋コンクリート造構造物の地震時応答変位を低減し、変形性能の劣る鉄筋コンクリート造構造物の損傷を軽減させる構造物が提案されている。一般的に、ブレースは鋼構造の架構内に組み入れるものであり、鋼製接合部(ガセットプレート)に接合されるものである。したがって、従来、鉄筋コンクリート構造の架構内にブレースを組み入れる場合には、ブレースを組み入れる架構を鉄骨鉄筋コンクリート構造にする方法と、ブレースを組み入れる架構を形成する梁を鉄骨造または鉄骨鉄筋コンクリート構造にする方法とが提案されている。
【0003】
前者の従来の方法は、ブレースが組み入れられる架構を形成する柱内に柱鉄骨を設けるとともに、ブレースが組み入れられる架構を形成する梁内に梁鉄骨を設け、柱鉄骨および梁鉄骨にブレースが接合されるガセットプレートを溶接する方法である。この方法によれば、柱鉄骨および梁鉄骨によって鋼構造の架構が形成され、架構の上辺を形成する梁鉄骨の中央下部にガセットプレートが垂設されるとともに、架構の下両隅部にガセットプレートがそれぞれ設けられる。これによって、架構内に斜めに延在するブレースを組み入れることができる(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
後者の従来の方法は、ブレースが組み入れられる架構を形成する梁内に両端が柱内に十分に挿入された梁鉄骨を設け、梁鉄骨にブレースが接合されるガセットプレートを溶接する方法である。この方法によれば、上方に架設された梁鉄骨の中央部下面にガセットプレートが垂設されるとともに、下方に架設された両端部上面にガセットプレートが立設され、これらのガセットプレートにブレースを接合することができる。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−213201号公報 (第3−5頁、第2図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した前者の従来の方法では、架構を形成する際に柱鉄骨と梁鉄骨とを組み立てる作業が必要となり、工期延長の要因となるとともに施工コストが嵩むという問題が存在する。また、柱と梁との接合部であるパネルゾーンに柱鉄骨および梁鉄骨が挿入されているため、柱鉄骨は梁主筋に干渉し、梁鉄骨は柱主筋やフープ筋に干渉し、ガセットプレートは直交する梁主筋やフープ筋、スタラップ筋に干渉する。したがって、柱鉄骨、梁鉄骨およびガセットプレートには鉄筋孔をそれぞれ形成する必要があり、鉄筋孔の位置は計画に基づいた正確性が要求されるため、柱および梁の中に鉄骨材を配置する作業は手間がかかるという問題が存在する。
【0007】
また、上記した後者の従来の方法では、パネルゾーンに梁鉄骨が挿入されているため、梁鉄骨は柱主筋やフープ筋に干渉し、ガセットプレートは直交する梁主筋やフープ筋、スタラップ筋に干渉する。したがって、梁鉄骨およびガセットプレートには鉄筋孔をそれぞれ形成する必要があり、梁の中に鉄骨材を配置する作業は手間がかかるという問題が存在する。また、梁鉄骨は柱内に十分挿入されるため、1本の柱から直交する2方向に梁鉄骨は配置できず、1本の柱に対して2方向の架構にブレースを配置することができないという問題が存在する。また、ガセットプレートがフープ筋に干渉しないようにガセットプレートの位置を内側にずらすと、ブレースの軸心延長線が柱と梁との軸心交点から大きくずれるため、柱には大きな偏心曲げモーメントが生じるという問題がある。
【0008】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、鉄骨材を柱と梁との接合部(パネルゾーン)の中に配置せずにブレースを架構フレーム内に組み入れることで、施工を容易に行うとともにコストダウンを図り、さらに1本の柱に対して2方向の架構にブレースを配置することができる制震構造物を提供することを目的としている。また、柱間の梁を鉄骨梁部材により形成することにより、梁に作用する軸力に対抗することができる制震構造物を提供することを目的としている。また、柱に大きな偏心曲げモーメントが生じないようにし、柱の断面寸法を小さくするとともに鉄筋量を減少させ、コストダウンを図ることができる制震構造物を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、間隔をあけて立設された鉄筋コンクリート造の複数の柱と、隣り合う該柱の間に上下に間隔をあけて架設される複数の梁と、隣り合う前記柱と上下で対向する前記梁とで形成される架構フレーム内に配置される斜めに延在するブレースとが備えられている制震構造物において、前記梁は隣り合う該柱の間に配置される鉄骨梁部材によって形成され、該鉄骨梁部材の両端部には該鉄骨梁部材から上方または下方のうち少なくとも一方に突出する接合部材がそれぞれ接合され、該接合部材は隣り合う前記柱の対向する側面に接合され、前記鉄骨梁部材の両端部には前記接合部材および前記鉄骨梁部材に跨ってそれぞれ接合された第1のガセットプレートが設けられ、前記鉄骨梁部材の中央部の下面または上面のうち少なくとも一方には第2のガセットプレートが突設され、前記第1のガセットプレートと前記第2のガセットプレートとの間には前記ブレースがそれぞれ介装され、前記鉄骨梁部材と該鉄骨梁部材の下方に配置された2本の前記ブレースとはK形に配置されていることを特徴としている。
【0010】
このような特徴により、架構フレーム内にブレースを組み入れる際に、柱と梁との接合部であるパネルゾーン内には鉄骨梁部材は挿入されない。また、鉄骨梁部材とブレースとはK形に配置されているため、力の釣り合いにより、柱と接合部材との接合部における水平力は打ち消される。梁は鉄骨梁部材によって形成されているため、鉄骨梁部材とブレースとがK形に配置されていることで梁に作用する軸力は鉄骨梁部材によって対抗される。
【0011】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の制震構造物において、前記第1のガセットプレートは前記鉄骨梁部材の上方に配置され、前記第2のガセットプレートは前記鉄骨梁部材の中央部の下面に垂設され、前記ブレースは、該ブレースの軸心延長線が前記接合部材と前記梁の上方に形成されるスラブとの入隅部を通るように配置されていることを特徴としている。
【0012】
このような特徴により、ブレースの軸心延長線が柱の軸心と梁の軸心との交点近傍を通るように配置され、梁の軸心とブレースの軸心との交点であるゲージ位置は、梁の軸心と柱の軸心との交点の近傍に位置され、この交点とゲージ位置との差である偏心量は小さくなる。
【0013】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の制震構造物において、前記接合部材の前記柱側の柱接合面にはシアコネクタが付設され、該シアコネクタは前記柱内に定着されていることを特徴としている。
【0014】
このような特徴により、シアコネクタによって柱と接合部材との接合部に作用する鉛直方向への剪断力に対抗される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る制震構造物の第1、第2の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【0016】
[第1の実施の形態]
図1はラーメン構造からなる構造物1を表す断面図である。図1に示すように、構造物1のラーメン構造は、鉄筋コンクリート造の複数(図1では2本)の柱2と、隣り合う柱2の間に上下で間隔をあけて架設されている複数(図1では2本)の梁3とによって形成されている。隣り合う2本の柱2と上下で対向する梁3とによって矩形の架構フレーム4が形成されており、梁3の上方には鉄筋コンクリート造のスラブ5が形成されている。
【0017】
図2は柱2の平面図である。図1、図2に示すように、隣り合う柱2の対向する側面には、H形鋼からなる接合部材6がそれぞれ鉛直に配置されている。接合部材6は梁3を上下で貫通して配置されており、接合部材6の上下端は高力ボルト接合されるスプライスプレート7を介して上方および下方に配置された接合部材6の端部にそれぞれ継手されている。接合部材6はフランジ面が柱2の側面に平行する向きで配置されており、柱2の側面に接する接合部材6のフランジ面(柱接合面6a)には頭付きスタッドからなる複数のシアコネクタ8が水平に突設されている。複数のシアコネクタ8は接合部材6の軸方向に2列で等間隔に配列されており、複数のシアコネクタ8は柱2内にそれぞれ定着されている。
【0018】
柱接合面6aの反対側の接合部材6のフランジ面(ガセットプレート接合面6b)には、鉛直方向に延在する第1のガセットプレート9が直角に溶接されている。第1のガセットプレート9は梁3の上方に配置されており、第1のガセットプレート9には、斜めに延在する斜めリブプレート10が直角にそれぞれ溶接されている。斜めリブプレート10は、第1のガセットプレート9の両面にそれぞれ設けられており、スラブ5とガセットプレート接合面6bとの交点から斜め上方にそれぞれ延在されている。
【0019】
第1のガセットプレート9の下端には梁3を形成するH形鋼からなる鉄骨梁部材11が配置されており、鉄骨梁部材11の両端部上面には第1のガセットプレート9の下端が溶接されている。鉄骨梁部材11は、隣り合う柱2の間に水平に配置されており、接合部材6から張設される対向する2本の端部材11aと、対向する端部材11aの先端間に配置される中央部材11bとから構成されている。端部材11aの先端と中央部材11bの両端とは、高力ボルト接合されるスプライスプレート12を介してそれぞれ一体に接合されている。鉄骨梁部材11の端部材11aの柱端は柱2と梁3との接合部であるパネルゾーン13内に若干(パネルゾーン13内に配筋された図示せぬフープ筋の被り厚さ以内)嵌入されている。また、鉄骨梁部材11の上面にはスラブ5内に定着する複数のスタッド30が配設されている。
【0020】
鉄骨梁部材11の中央部材11bの中央部には、下端両隅がカットされた矩形の第2のガセットプレート14が垂設されている。第2のガセットプレート14両端部には、第2のガセットプレート14の下端両隅から中央部材11bの軸心中央点に向けて斜めに延在する斜めリブプレート15が直角にそれぞれ溶接されている。斜めリブプレート15は、第2のガセットプレート14の両面にそれぞれ設けられている。また、第2のガセットプレート14の中央部には、鉛直方向に延在する縦リブプレート16が直角にそれぞれ溶接されており、縦リブプレート16は第2のガセットプレート14の両面にそれぞれ設けられている。また、中央部材11bの中央部のウェブ両面には、第2のガセットプレート14に設けられた縦リブプレート16と同軸上に延在する縦リブプレート17が直角にそれぞれ溶接されている。
【0021】
一方、架構フレーム4内には制震ダンパーからなる2本のブレース18がハ字状に斜めに配置されている。ブレース18は第1のガセットプレート9と第2のガセットプレート14との間に介装され、ブレース18と鉄骨梁部材11とは第2のガセットプレート14を中心にK形に配置されている。また、ブレース18は、ブレース18の軸心延長線aが接合部材6のガセットプレート接合面6bとスラブ5の上面との入隅部Aを通るような向きで配置されている。
【0022】
図3はブレース18を表す平面図であり、図4はブレース18の断面図である。図3、図4に示すように、ブレース18は、芯材19と、芯材19を囲むように設けられた筒状の補剛体20とを備えた構成となっている。芯材19は、低降伏点鋼によって形成されており、その降伏応力度は、通常の鉄骨以下のものとなっている。芯材19は中央部19aが両端部19bより幅が狭まった形状のものであり、芯材19の両端部19bには軸方向に延在するリブプレート21が直角に溶接されている。
【0023】
補剛体20は、二つの溝形鋼22のフランジ22a同士をカバープレート(鋼板)23とツヅリボルト24によってそれぞれ接合し、内部に断面視矩形状の閉鎖空間25を形成するようにしたものである。これら溝形鋼22およびツヅリボルト24は、芯材19に比較して降伏応力度の大きい鋼材により形成されている。二つの溝形鋼22の中間部には、軸方向と直交する方向に延在するリブプレート26が中央およびその両側に間隔をあけてそれぞれ溶接されており、間隔をあけて配置されたリブプレート26の間には軸方向に延在するリブプレート27がそれぞれ溶接されている。
【0024】
閉鎖空間25には、芯材19の中央部19aが挿通されており、補剛体20と芯材19の中央部19aとの間には、ゴムパッキン(押圧材)28が、板状に形成された芯材19の両面に接するように配置されている。ゴムパッキン28は、補剛体20の長さ寸法と略同一の長さ寸法を有するものとされており、芯材19は、このゴムパッキン28を介して、補剛体20側から均等に押圧されている。
【0025】
図1、図3に示すように、芯材19の両端部19bは、スプライスプレート29を介して第1のガセットプレート9または第2のガセットプレート14にそれぞれ高力ボルト接合されており、芯材19の両端部19bに設けられたリブプレート21は、第1のガセットプレート9に設けられた斜め方向に延在する斜めリブプレート10または第2のガセットプレート14に設けられた斜め方向に延在する斜めリブプレート15にスプライスプレート29を介してそれぞれ高力ボルト接合されている。
【0026】
次に、上記した構成からなる制震構造物の施工方法について説明する。
【0027】
図1、図2、に示すように、まず、予め工場で、接合部材6の中間部に鉄骨梁部材11の端部材11aを直角に溶接するとともに、接合部材6の一方のフランジ面(柱接合面6a)に複数のシアコネクタ8をそれぞれ溶接する。そして、他方のフランジ面(ガセットプレート接合面6b)と端部材11aの上面との入隅に第1のガセットプレート9を溶接し、第1のガセットプレート9には斜めに延在する斜めリブプレート10を溶接する。また、端部材11aの上面には複数のスタッド30を均等間隔でそれぞれ溶接しておく。
【0028】
また、鉄骨梁部材11の中央部材11bの下面に第2のガセットプレート14を溶接する。第2のガセットプレート14の両端部の両面に斜めに延在する斜めリブプレート15をそれぞれ溶接するとともに、第2のガセットプレート14の中央部の両面に鉛直方向に延在する縦リブプレート16をそれぞれ溶接する。また、中央部材11bの中央部の両面には第2のガセットプレート14に溶接された縦リブプレート16と同軸上に延在する縦リブプレート17をそれぞれ溶接し、中央部材11bの上面には複数のスタッド30を均等間隔でそれぞれ溶接する。
【0029】
次に、柱2の鉄筋を配筋し、柱2を形成するための図示せぬ柱形枠を建て込む。このとき、図示せぬ柱形枠と一緒に、接合部材6を柱2の側方に設置するとともに、接合部材6の下端を下方に配置された接合部材6の上端にスプライスプレート7を介してウェブのみ接合した上階の接合部材6を自立させる。接合部材6は、シアコネクタ8が図示せぬ柱形枠内に入るとともに、柱接合面6aが柱2の側面と接するように配置する。そして、図示せぬ柱形枠内にコンクリートを打設し、接合部材6と一体に柱2を形成する。
【0030】
次に、対向する鉄骨梁部材11の端部材11aの間に鉄骨梁部材11の中央部材11bを介在させ、中央部材11bの両端を端部材11aの先端にそれぞれ接合する。突き合わされた端部材11aの先端と中央部材11bの両端とは、上側のフランジと下側のフランジとウェブとを2枚のスプライスプレート12で両面から挟み込み、スプライスプレート12と端部材11aの先端および中央部材11bの両端とを一体に高力ボルトでそれぞれ2面摩擦接合する。
【0031】
次に、図1、図3に示すように、第1のガセットプレート9と第2のガセットプレート14との間にブレース18をそれぞれ配置し、鉄骨梁部材11とブレース18とを第2のガセットプレート14を中心にK形に配置する。第1のガセットプレート9側に向けられたブレース18の一端部は、スプライスプレート29を介して第1のガセットプレート9に接合する。突き合わされた芯材19の端部19bと第1のガセットプレート9とを2枚のスプライスプレート29で挟み込み、スプライスプレート29と芯材19の端部19bおよび第1のガセットプレート9とを一体に高力ボルトで2面摩擦接合する。また、突き合わされた芯材19の端部19bに設けられたリブプレート21と第1のガセットプレート9に設けられた斜めリブプレート10とを2枚のスプライスプレート29で挟み込み、スプライスプレート29とリブプレート21および斜めリブプレート10とを一体に高力ボルトで2面摩擦接合する。
【0032】
また、第2のガセットプレート14側に向けられたブレース18の他端部は、スプライスプレート29を介して第2のガセットプレート18に接合する。突き合わされた芯材19の端部19bと第2のガセットプレート14とを2枚のスプライスプレート29で挟み込み、スプライスプレート29と芯材19の端部19bおよび第2のガセットプレート14とを一体に高力ボルトで2面摩擦接合する。また、突き合わされた芯材19の端部19bに設けられたリブプレート21と第2のガセットプレート14に設けられた斜めリブプレート15とを2枚のスプライスプレート29で挟み込み、スプライスプレート29とリブプレート21および斜めリブプレート15とを一体に高力ボルトで2面摩擦接合する。
【0033】
上記の構成からなる制震構造物によれば、架構フレーム4内にブレース18を組み入れる際に、柱2と梁3とのパネルゾーン13の内部にまで鉄骨梁部材11は挿入されない。これによって、鉄骨梁部材11に孔開けする作業等が無くなるとともに鉄骨梁部材11が鉄筋に干渉して柱配筋の邪魔になることが避けられるため、施工を容易に行うことができ、また、接合部材6や第1、第2のガセットプレート9、14は孔開けする作業等の複雑な加工や溶接などは無いためそれぞれ安価に製作することができる。また、パネルゾーン13の内部に鉄骨梁部材11を挿入せずにブレース18が配置されるため、一つの柱2に対して2方向のブレース18をそれぞれ配置することができる。
【0034】
また、鉄骨梁部材11とブレース18とはK形に配置されているため、力の釣り合いにより、柱2と接合部材6との接合部における水平力は打ち消される。これによって、接合部材6に水平力に対抗するアンカーなどを付設する必要はなく、接合部材6は鉛直方向のずれ剪断力に対抗することで柱2の側面に一体に接合することができる。
【0035】
また、梁3は鉄骨梁部材11によって形成されているため、接合部材6や第1、第2のガセットプレート9、14に干渉する梁主筋やスタラップ等はない。これによって、接合部材6や第1、第2のガセットプレート9、14に孔あけする手間を省略することができる。また、梁3は鉄骨梁部材11によって形成されているため、鉄骨梁部材11とブレース18とがK形に配置されていることで梁3に作用する軸力は鉄骨梁部材11によって対抗される。これによって、梁3の耐力を確保することができる。
【0036】
また、ブレース18は、ブレース18の軸心延長線aが接合部材6のガセットプレート接合面6bとスラブ5の上面との入隅部Aを通るように配置されているため、梁3の軸心cとブレース18の軸心延長線aとの交点であるゲージ位置Bは、梁3の軸心cと柱2の軸心bとの交点Cの近傍に位置され、この交点Cとゲージ位置Bとの差である偏心量は小さくなる。柱2に作用する偏心曲げモーメントは、偏心量に柱2とブレース18とが接合される部分に作用する鉛直方向のずれ剪断力を乗じた値である。したがって、ブレース18が接合される第1のガセットプレート9の突出長さを最小限に形成した際の偏心量が小さくなり、柱2に作用する偏心曲げモーメントを柱2の耐力に比べて十分に小さくすることができ、偏心曲げモーメントを無視しても問題がない構造にすることができる。
【0037】
また、接合部材6の柱接合面6aにはシアコネクタ8が付設され、シアコネクタ8は柱2内に定着されているため、柱2と接合部材6との接合部に作用する鉛直方向のずれ剪断力は、シアコネクタ8によって対抗される。これによって、接合部材6は柱2に強固に接合することができる。
【0038】
また、鉄骨梁部材11とブレース18とはK形に配置されているため、ブレース18が配置されていない部分を開口や収納などに有効活用することができる。また、各架構フレーム内のブレース18は同一位置に配置されるため、各階の開口や収納等の位置を同一にすることができ、各階とも同じプランにすることができる。
【0039】
また、ブレース18は制震ダンパーからなっているため、芯材19が降伏した後に所定の耐力に達するとブレース18の負担力が増加しなくなり、負担力が頭打ちとなる。これによって、接合部材6や第1のガセットプレート9や第2のガセットプレート14などは、頭打ちされたときの荷重に耐え得るもので足り、経済的な部材を使用することでコストの軽減を図ることができる。
【0040】
また、第1のガセットプレート9および第2のガセットプレート14には斜めリブプレート10、15がそれぞれ直角に設けられ、ブレース18の芯材19の両端部19bにはリブプレート21がそれぞれ直角に設けられているため、第1のガセットプレート9、第2のガセットプレート14および芯材19の面外座屈はそれぞれ防止されるとともに、第1のガセットプレート9とブレース18との接合および第2のガセットプレート14とブレース18との接合は十字接合となる。これによって、斜めリブプレート10、15およびリブプレート21は接合機能および補剛機能の両方の機能を果たし、それぞれ別個に設ける場合に比べ部材の数量を低減することができる。
【0041】
また、接合部材6には予め工場でシアコネクタ8、鉄骨梁部材11の端部材11a、第1のガセットプレート9及び斜めリブプレート10がそれぞれ溶接され、第2のガセットプレート14には予め斜めリブプレート15と縦リブプレート16がそれぞれ溶接されるため、現場での溶接等の加工作業がなくなり、特別な技能を有する者(溶接作業員等)でなくても通常の作業員で施工することができるとともに、工期の短縮および施工精度の向上を図ることができる。また、接合部材6および第2のガセットプレート14はそれぞれ現場に搬入されて現場合わせで取り付けられるため、施工誤差に容易に対応することができる。
【0042】
また、ブレース18は第1のガセットプレート9および第2のガセットプレート14に高力ボルト接合されているため、ブレース18の長さ誤差に対して容易に対応することができる。また、各部材(接合部材6、第1のガセットプレート9および第2のガセットプレート14等)は、特殊な収まりなどはなく、シンプルな構成からそれぞれなっているため、施工管理も容易にできる。さらに、各部材の重量は比較的小さいため、運搬や揚重は容易に行うことができる。
【0043】
[第2の実施の形態]
図5はラーメン構造からなる鉄筋コンクリート造の構造物100を表す断面図である。図5に示すように、構造物100のラーメン構造は、鉄筋コンクリート造の複数の柱101と、上下で間隔をあけて架設されている複数(図1では2本)の梁102とによって形成されている。隣り合う2本の柱101と上下で対向する梁102とによって矩形の架構フレーム103が形成されており、梁102の上方には鉄筋コンクリート造のスラブ104が形成されている。
【0044】
図6は柱101の平面図である。図5、図6に示すように、隣り合う柱101の対向する側面には、パネルゾーン105の側部を上下に貫通する矩形鋼板からなる埋込プレート106がそれぞれ配置されている。埋込プレート106は、柱101内に埋め込まれており、柱101の側面に平行に配置されている。柱101側の埋込プレート106の面(柱接合面106a)は柱101内に位置され、柱接合面106aの反対側の埋込プレート106の面(鉄骨添柱接合面106b)は柱101の側面と面一に位置されている。
【0045】
図7は埋込プレート106の斜視図である。図5、図6、図7に示すように、埋込プレート106の柱接合面106aには、頭付きスタッドからなる複数のシアコネクタ107が水平に突設されている。複数のシアコネクタ107は鉛直方向に3列で等間隔に配列されており、複数のシアコネクタ107は柱101内にそれぞれ定着されている。
【0046】
埋込プレート106の鉄骨添柱接合面106bには、鉛直方向に延在する矩形鋼板からなる第1のシヤプレート108aおよび第2のシヤプレート108bが直角にそれぞれ溶接されている。第1のシヤプレート108aはパネルゾーン105の側方に配置されており、第2のシヤプレート108bは間隔をあけて第1のシヤプレート108aの上方に配置されている。
【0047】
埋込プレート106の側方には、鉛直方向に延在するT形鋼からなる鉄骨添柱109が配置されている。鉄骨添柱109のフランジ109aは埋込プレート106に平行に配置されており、鉄骨添柱109のウェブ109bは第1のシヤプレート108aおよび第2のシヤプレート108bにそれぞれ重なり合わされている。鉄骨添柱109のウェブと第1のシヤプレート108aおよび第2のシヤプレート108bとは、高力ボルトで1面摩擦接合されている。
【0048】
隣り合う鉄骨添柱109の間には、梁102を形成するH形鋼からなる鉄骨梁部材110が介装されている。鉄骨梁部材110の両端は鉄骨添柱109の下端にそれぞれ接合されており、鉄骨梁部材110の両端は埋込プレート106のガセットプレート接合面106bに当接されている。鉄骨梁部材110の両端の上フランジ110aは第1のシヤプレート108aと第2のシヤプレート108bとの間に配置され、鉄骨梁部材110の両端の下フランジ110bは第1のシヤプレート108aの下方に配置されている。
【0049】
鉄骨添柱109と鉄骨梁部材110との入隅には、鉛直方向に延在してスラブ104の上方に突出する矩形鋼板からなる第1のガセットプレート111が配置されている。第1のガセットプレート111の下端部は鉄骨梁部材110の上フランジ110aに溶接されており、側部は鉄骨添柱109のフランジ109aの外面(ガセットプレート接合面109c)に溶接されている。第1のガセットプレート111の両面には、スラブ104と鉄骨添柱109との入隅から斜め上方に延在する斜めリブプレート112がそれぞれ溶接されている。
【0050】
鉄骨梁部材110の中央部には第2のガセットプレート113が垂設されており、第1のガセットプレート111と第2のガセットプレート113との間にはブレース114が介装されている。また、上記した埋込プレート106と第1、第2のシヤプレート108a、108bと鉄骨添柱109とによって、柱101に接合されるとともに第1のガセットプレート111が接合される接合部材115は形成されている。
【0051】
上記した構成からなる制震構造物によれば、柱101の側面に配置される埋込プレート106と第1のガセットプレート111や鉄骨梁部材110が接合された鉄骨添柱109とは高力ボルト接合されているため、図示せぬ柱形枠の建て込み時には、比較的軽量な埋込プレート106を柱101の側面に配置すればよく、作業は容易となる。
【0052】
また、埋込プレート106は柱101内に埋め込まれているため、埋込プレート106に接する柱101のコンクリートの水平方向圧縮力は、ブレース114の反力によって埋込プレート106位置で柱101に作用する曲げモーメントに対抗される。また、埋込プレート106と柱101とは接しているため、両者の接している面には圧縮力による摩擦抵抗が生じ、埋込プレート106と柱101との間に生じる鉛直方向の剪断力に対抗される。これによって、シアコネクタ107の本数を低減することができ、コストダウンを図ることができる。
【0053】
以上、本発明に係る制震構造物の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した第1、第2の実施の形態では、第1のガセットプレート9、111は鉄骨梁部材11、114の上方に配置され、第2のガセットプレート14、113は鉄骨梁部材11の中央部の下面に垂設されており、2本のブレース18、114はハ字状に配置されているが、本発明は、第1のガセットプレートを鉄骨梁部材の下方に配置し、第2のガセットプレートを鉄骨梁部材の中央部の上面に突設させ、2本のブレースをV字状に配置してもよい。
【0054】
また、上記した実施の形態では、ブレース18、114に鋼材系の制震ダンパーを使用しているが、本発明は、粘性系ダンパーを使用してもよい。粘性系ダンパーは粘性弾性体やオイルダンパーの粘性抵抗をダンパーとして利用したものである。また、上記した実施の形態では、シアコネクタ8、107には頭付きスタッドを使用しているが、本発明は、Tヘッドバー、平鋼、山形鋼、鉄筋材およびプレートナットを使用してもよい。
【0055】
また、上記した第1の実施の形態では、接合部材6の下端は下方に位置する接合部材6の上端と高力ボルト接合し、上端は上方に位置する接合部材6の下端と高力ボルト接合しているが、本発明は、接合部材6を仮設するときの自立手段を別途講じることを条件に上下の接合部材6の接合を省略することができる。この場合、接合部材6と柱2との接合部の剪断力に対抗することができることを条件に、接合部材6の長さを短縮することができる。これによって、接合部材6の重量を軽減することができ、接合部材6の材料費を低減することができるとともに、施工を容易にすることができる。
【0056】
また、上記した第1の実施の形態では、架構フレーム4に第1のガセットプレート9および第2のガセットプレート14を設置した後に、第1のガセットプレート9と第2のガセットプレート14との間にブレース18を介装させているが、本発明は第1のガセットプレート9と第2のガセットプレート14とブレース18とを予め接合し、一体化したものを架構フレーム4に設置してもよい。さらに、柱2内に鋼材などが配置されないため、柱鉄筋を先組みして鉄筋籠を形成し、この鉄筋籠を現場に落とし込んでもよい。これによって、工期の短縮を図ることができる。
【0057】
また、上記した第1、第2の実施の形態では、柱2、101はそれぞれ現場打設の躯体であるが、本発明は、柱2、101に接合部材6あるいは埋込プレート106を予め一体化したPC部材の柱としてもよい。また、上記した第2の実施の形態では、第1、第2のシヤプレート108a、108bと鉄骨添柱109のウェブ109bとは重なり合わせて1面摩擦接合しているが、本発明は、第1、第2のシヤプレート108a、108bと鉄骨添柱109のウェブ109bとを突き合わせてスプライスプレートを介して2面摩擦接合してよい。
【0058】
【発明の効果】
以上説明した請求項1記載の制震構造物によれば、架構フレーム内にブレースを組み入れる際に、柱と梁との接合部の内部にまで鉄骨梁部材が挿入されないため、鉄骨梁部材に孔開けする作業等が無くなるとともに鉄骨梁部材が鉄筋に干渉して柱配筋の邪魔になることが避けられ、施工を容易に行うことができるとともに、接合部材や第1、第2のガセットプレートは孔開けする作業等の複雑な加工や溶接などは無くそれぞれ安価に製作することができる。また、柱と梁との接合部の内部に鉄骨梁部材を挿入せずにブレースが配置されるため、一つの柱に対して2方向のブレースをそれぞれ配置することができる。
【0059】
また、鉄骨梁部材とブレースとはK形に配置されているため、力の釣り合いにより、柱と接合部材との接合部における水平力は打ち消され、接合部材に水平力に対抗するアンカーなどを付設する必要はなく、接合部材は鉛直方向のずれ剪断力に対抗することで柱の側面に一体に接合することができる。また、梁は鉄骨梁部材によって形成されているため、接合部材や第1、第2のガセットプレートに干渉する梁主筋やスタラップ等はなく、接合部材や第1、第2のガセットプレートに孔あけする手間を省略することができる。また、梁は鉄骨梁部材によって形成されているため、鉄骨梁部材とブレースとがK形に配置されていることで梁に作用する軸力は鉄骨梁部材によって対抗され、梁の耐力を確保することができる。
【0060】
また、請求項2記載の制震構造物によれば、ブレースは、ブレースの軸心延長線が接合部材のガセットプレート接合面とスラブの上面との入隅部を通るように配置されているため、梁の軸心とブレースの軸心延長線との交点であるゲージ位置は、梁の軸心と柱の軸心との交点の近傍に位置され、この交点とゲージ位置との差である偏心量は小さくなり、ブレースが接合される第1のガセットプレートの突出長さを最小限に形成するとともに、柱に作用する偏心曲げモーメントを柱の耐力に比べて十分に小さくすることができ、偏心曲げモーメントを無視しても問題がない構造にすることができる。
【0061】
また、請求項3記載の制震構造物によれば、接合部材の柱接合面にはシアコネクタが付設され、シアコネクタは柱内に定着されているため、柱と接合部材との接合部に作用する鉛直方向のずれ剪断力は、シアコネクタによって対抗され、接合部材を柱に強固に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る制震構造物の第1の実施の形態を説明するための断面図である。
【図2】本発明に係る制震構造物の第1の実施の形態を説明するための部分平面図である。
【図3】本発明に係る制震構造物の第1の実施の形態を説明するためのブレースの平面図である。
【図4】本発明に係る制震構造物の第1の実施の形態を説明するためのブレースの断面図である。
【図5】本発明に係る制震構造物の第2の実施の形態を説明するための断面図である。
【図6】本発明に係る制震構造物の第2の実施の形態を説明するための部分平面図である。
【図7】本発明に係る制震構造物の第2の実施の形態を説明するための接合部材の斜視図である。
【符号の説明】
1、100 構造物(制震構造物)
2、101 柱
3、102 梁
4、103 架構フレーム
5、104 スラブ
6、115 接合部材
6a、106a 柱接合面
8、107 シアコネクタ
9、111 第1のガセットプレート
11、110 鉄骨梁部材
14、113 第2のガセットプレート
18、114 ブレース
a 軸心延長線
A 入隅部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration control structure in which a brace is arranged in a frame formed by columns and beams.
[0002]
[Prior art]
In recent years, by incorporating braces, such as vibration dampers, into a frame formed by columns and beams of a reinforced concrete structure, the response displacement of the reinforced concrete structure during an earthquake has been reduced, resulting in a reinforced concrete structure with poor deformation performance. Structures have been proposed to reduce damage to the wings. Generally, the brace is incorporated into a steel frame and is joined to a steel joint (gusset plate). Therefore, conventionally, when a brace is incorporated in a reinforced concrete structure frame, a method in which the frame in which the brace is incorporated is made of a steel reinforced concrete structure, and a method in which the beam forming the frame in which the brace is incorporated is made of a steel frame or a steel reinforced concrete structure. Proposed.
[0003]
In the former conventional method, a column steel frame is provided in a column forming a frame in which a brace is incorporated, a beam steel frame is provided in a beam forming a frame in which a brace is incorporated, and the brace is joined to the column steel beam and the beam steel. This is a method of welding gusset plates. According to this method, a steel frame is formed by the column steel frame and the beam steel frame, and a gusset plate is vertically provided at a lower center of a beam steel frame forming an upper side of the frame, and gusset plates are provided at both lower corners of the frame. Are respectively provided. Thereby, a brace extending obliquely can be incorporated in the frame (for example, see Patent Document 1).
[0004]
The latter conventional method is a method in which a beam steel structure having both ends sufficiently inserted into a column is provided in a beam forming a frame into which the brace is incorporated, and a gusset plate to which the brace is joined is welded to the beam steel. According to this method, a gusset plate is vertically provided on a lower surface of a central portion of a beam steel structure erected above, and gusset plates are erected on upper surfaces of both ends erected below, and braces are provided on these gusset plates. Can be joined.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-213201 A (Page 3-5, FIG. 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the former conventional method described above, the work of assembling the column steel frame and the beam steel frame when forming the frame is required, which causes a problem that the construction period is extended and the construction cost increases. In addition, since the column steel and beam steel are inserted into the panel zone, which is the joint between the column and the beam, the column steel interferes with the beam reinforcement, the beam steel interferes with the column reinforcement and hoop reinforcement, and the gusset plate Interference with orthogonal beam main bars, hoop bars, and stirrup bars. Therefore, it is necessary to form reinforcing holes in the column steel, beam steel and gusset plate, and the position of the reinforcing holes is required to be accurate based on the plan. There is a problem that work is troublesome.
[0007]
In the latter conventional method described above, since the beam steel is inserted into the panel zone, the beam steel interferes with the column main bar and the hoop bar, and the gusset plate interferes with the orthogonal beam main bar, the hoop bar, and the stap bar. I do. Therefore, it is necessary to form a reinforcing hole in each of the beam steel frame and the gusset plate, and there is a problem that the work of arranging the steel frame material in the beam is troublesome. In addition, since the beam steel frame is sufficiently inserted into the column, the beam steel frame cannot be arranged in two directions orthogonal to one column, and the brace cannot be arranged on the frame in two directions for one column. The problem exists. Also, if the gusset plate is shifted inward so that the gusset plate does not interfere with the hoop streaks, a large eccentric bending moment is applied to the column because the axis extension line of the brace is greatly displaced from the axis intersection of the column and the beam. There is a problem that occurs.
[0008]
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned conventional problems, and incorporates a brace into a frame of a frame without arranging a steel frame material in a joint (panel zone) between a column and a beam. An object of the present invention is to provide a seismic control structure that can be easily performed, reduce costs, and furthermore, a brace can be arranged on a frame in two directions for one pillar. It is another object of the present invention to provide a seismic control structure capable of resisting an axial force acting on a beam by forming a beam between columns by a steel beam member. It is another object of the present invention to provide a vibration control structure capable of preventing a large eccentric bending moment from being generated in a column, reducing the cross-sectional dimension of the column, reducing the amount of reinforcing bars, and reducing costs.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is characterized in that a plurality of reinforced concrete columns erected at intervals, a plurality of beams erected at intervals vertically between the adjacent columns, and the adjacent columns. A diagonally extending brace disposed in a frame formed by the upper and lower opposing beams, wherein the beams are steel frames disposed between adjacent columns. A joining member formed by a beam member and projecting at least one of upward and downward from the steel beam member is joined to both end portions of the steel beam member, and the joining member is attached to opposing side surfaces of the adjacent column. First and second gusset plates are provided at both ends of the steel beam member, the first gusset plates being joined to the connection member and the steel beam member, respectively. The other has a second gusset plate protruding therefrom, the brace is interposed between the first gusset plate and the second gusset plate, respectively, and the steel beam member and the steel beam member The two braces arranged below are arranged in a K-shape.
[0010]
Due to such a feature, when the brace is incorporated into the frame, the steel beam member is not inserted into the panel zone, which is the joint between the column and the beam. Further, since the steel beam member and the brace are arranged in a K shape, the horizontal force at the joint between the column and the joint member is canceled by the balance of the forces. Since the beam is formed by the steel beam member, the axial force acting on the beam is opposed by the steel beam member and the brace being arranged in the K shape by the steel beam member.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the vibration control structure of the first aspect, the first gusset plate is disposed above the steel beam member, and the second gusset plate is a central portion of the steel beam member. The brace is characterized in that the brace is arranged such that an extension of the axial center of the brace passes through a corner formed between the joining member and a slab formed above the beam. .
[0012]
Due to such a feature, the extension of the axis of the brace is arranged so as to pass near the intersection of the axis of the column and the axis of the beam, and the gauge position, which is the intersection of the axis of the beam and the axis of the brace, is Is located near the intersection between the beam axis and the column axis, and the amount of eccentricity, which is the difference between this intersection and the gauge position, is small.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the vibration damping structure according to the first or second aspect, a shear connector is attached to a pillar joint surface of the joint member on the pillar side, and the shear connector is fixed in the pillar. It is characterized by having.
[0014]
With such a feature, the shear connector resists a vertical shearing force acting on the joint between the column and the joining member.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, first and second embodiments of a vibration control structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure 1 having a ramen structure. As shown in FIG. 1, the ramen structure of the structure 1 is composed of a plurality of (two in FIG. 1)
[0017]
FIG. 2 is a plan view of the
[0018]
A
[0019]
At the lower end of the
[0020]
A rectangular
[0021]
On the other hand, two
[0022]
FIG. 3 is a plan view showing the
[0023]
The stiffening
[0024]
The
[0025]
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, both ends 19 b of the
[0026]
Next, a construction method of the vibration control structure having the above-described configuration will be described.
[0027]
As shown in FIGS. 1 and 2, first, an
[0028]
Further, the
[0029]
Next, the rebar of the
[0030]
Next, the
[0031]
Next, as shown in FIGS. 1 and 3, the
[0032]
The other end of the
[0033]
According to the vibration control structure having the above configuration, when the
[0034]
Further, since the
[0035]
In addition, since the beam 3 is formed by the
[0036]
Since the
[0037]
Further, the
[0038]
Further, since the
[0039]
In addition, since the
[0040]
Also,
[0041]
In addition, the
[0042]
Further, since the
[0043]
[Second embodiment]
FIG. 5 is a sectional view showing a reinforced
[0044]
FIG. 6 is a plan view of the
[0045]
FIG. 7 is a perspective view of the embedding
[0046]
A
[0047]
On the side of the embedding
[0048]
A
[0049]
A
[0050]
A
[0051]
According to the vibration control structure having the above-described configuration, the embedding
[0052]
Also, since the embedding
[0053]
As described above, the embodiment of the vibration control structure according to the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist thereof. For example, in the above-described first and second embodiments, the
[0054]
Further, in the above-described embodiment, a steel-based vibration damper is used for the
[0055]
In the above-described first embodiment, the lower end of the joining
[0056]
In the first embodiment described above, after the
[0057]
Further, in the first and second embodiments described above, the
[0058]
【The invention's effect】
According to the above-described seismic control structure of claim 1, when the brace is incorporated into the frame, the steel beam member is not inserted into the joint between the column and the beam. In addition to eliminating the work of opening, it is possible to prevent the steel beam member from interfering with the reinforcing bar and obstructing the column arrangement, so that the construction can be easily performed, and the joining member and the first and second gusset plates are not required. There is no complicated processing such as drilling work or welding, and each can be manufactured at low cost. In addition, since the braces are arranged without inserting the steel beam member inside the joint between the column and the beam, the braces in two directions can be arranged for one column.
[0059]
In addition, since the steel beam member and the brace are arranged in a K shape, the horizontal force at the joint between the column and the joint member is canceled out by the balance of the forces, and an anchor or the like that opposes the horizontal force is attached to the joint member. The joint member can be integrally joined to the side surface of the column by resisting the shearing force in the vertical direction. In addition, since the beam is formed by a steel beam member, there is no beam main bar or stirrup that interferes with the joining member, the first and second gusset plates, and holes are formed in the joining member and the first and second gusset plates. Troublesome work can be omitted. Further, since the beam is formed by a steel beam member, the axial force acting on the beam is opposed by the steel beam member and the brace being arranged in a K shape by the steel beam member, and the bearing strength of the beam is secured. be able to.
[0060]
According to the vibration control structure of the second aspect, the brace is arranged so that the axial extension of the brace passes through the corner between the gusset plate joining surface of the joining member and the upper surface of the slab. The gauge position, which is the intersection of the beam axis and the extension of the brace axis, is located near the intersection of the beam axis and the column axis, and the eccentricity is the difference between this intersection and the gauge position. The amount is small, the projection length of the first gusset plate to which the brace is joined is formed to a minimum, and the eccentric bending moment acting on the column can be made sufficiently small as compared with the strength of the column. A structure that does not cause any problem even if the bending moment is ignored can be obtained.
[0061]
Further, according to the vibration damping structure of the third aspect, the shear connector is attached to the column joining surface of the joining member, and the shear connector is fixed in the pillar. The acting vertical shearing force is counteracted by the shear connector, and the joining member can be firmly joined to the column.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a first embodiment of a vibration damping structure according to the present invention.
FIG. 2 is a partial plan view for explaining the first embodiment of the vibration damping structure according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a brace for explaining a first embodiment of the vibration damping structure according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a brace for explaining a first embodiment of the vibration damping structure according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a second embodiment of the vibration damping structure according to the present invention.
FIG. 6 is a partial plan view for explaining a second embodiment of the vibration damping structure according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of a joining member for explaining a second embodiment of the vibration damping structure according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1,100 structures (vibration control structures)
2,101 pillars
3,102 beams
4,103 Frame frame
5,104 Slab
6,115 joining members
6a, 106a Column joint surface
8,107 Shear connector
9,111 first gusset plate
11,110 steel beam members
14, 113 Second gusset plate
18,114 braces
a Axis extension line
A corner
Claims (3)
前記梁は隣り合う該柱の間に配置される鉄骨梁部材によって形成され、該鉄骨梁部材の両端部には該鉄骨梁部材から上方または下方のうち少なくとも一方に突出する接合部材がそれぞれ接合され、該接合部材は隣り合う前記柱の対向する側面に接合され、前記鉄骨梁部材の両端部には前記接合部材および前記鉄骨梁部材に跨ってそれぞれ接合された第1のガセットプレートが設けられ、前記鉄骨梁部材の中央部の下面または上面のうち少なくとも一方には第2のガセットプレートが突設され、前記第1のガセットプレートと前記第2のガセットプレートとの間には前記ブレースがそれぞれ介装され、前記鉄骨梁部材と該鉄骨梁部材の下方に配置された2本の前記ブレースとはK形に配置されていることを特徴とする制震構造物。A plurality of reinforced concrete columns erected at intervals, a plurality of beams erected at intervals vertically between adjacent columns, and the beams vertically opposed to the adjacent columns. A diagonally extending brace disposed in a frame frame to be formed,
The beam is formed by a steel beam member disposed between the adjacent columns, and joining members projecting at least one of upward and downward from the steel beam member are joined to both ends of the steel beam member, respectively. The joining member is joined to opposing side surfaces of the adjacent pillar, and first gusset plates are provided at both ends of the steel beam member, the first gusset plates being joined to the joining member and the steel beam member, respectively. A second gusset plate protrudes from at least one of a lower surface and an upper surface of a central portion of the steel beam member, and the brace is interposed between the first gusset plate and the second gusset plate. A damping structure, wherein the steel beam member and the two braces arranged below the steel beam member are K-shaped.
前記第1のガセットプレートは前記鉄骨梁部材の上方に配置され、前記第2のガセットプレートは前記鉄骨梁部材の中央部の下面に垂設され、前記ブレースは、該ブレースの軸心延長線が前記接合部材と前記梁の上方に形成されるスラブとの入隅部を通るように配置されていることを特徴とする制震構造物。The damping structure according to claim 1,
The first gusset plate is disposed above the steel beam member, the second gusset plate is vertically installed on a lower surface of a central portion of the steel beam member, and the brace has an axial extension of the brace. A vibration control structure characterized by being arranged so as to pass through a corner portion between the joining member and a slab formed above the beam.
前記接合部材の前記柱側の柱接合面にはシアコネクタが付設され、該シアコネクタは前記柱内に定着されていることを特徴とする制震構造物。The damping structure according to claim 1 or 2,
A vibration control structure, wherein a shear connector is attached to a pillar joint surface on the pillar side of the joint member, and the shear connector is fixed in the pillar.
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