JP2005350860A - 耐震架構構造 - Google Patents

Abstract

【課題】地震力に対して抵抗する架構を外周構面に集中配置し、外周構面以外の内柱と内梁は鉛直荷重を負担させるようにして、架構の機能を分担させることにより加工・施工手間の大幅低減を可能とし、低コストの耐震架構構造を実現すること。
【解決手段】２層以上の耐震架構構造において、地震力を主に負担させる柱梁を外周柱１７ａと外周梁１８ａの剛接合部１９による接合構造として外周構面２１に集中配置し、外周構面２１以外の内柱１７ｂに直交する内梁１８ｂのうち１つは梁通し型接合部２２とし、この梁通し型とした接合部２２の上側もしくは下側の内梁１８ｂと内柱１７ｂもしくは、内梁１８ｂと外周柱１７ａとは、主に梁に作用する自重のみを負担させるように、軸力とせん断力に対して抵抗するピン接合部２０により接合されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建築物における耐震架構構造に係り、特に、加工・施工の手間を大幅低減にする低コストな耐震架構構造に関する。

建築の耐震架構構造として図７に示すような従来技術がある。図７（ａ）、（ｂ）は、柱１と梁２を接合してなる建物３の鉄骨耐震架構構造の概略を示す長辺方向の軸組図と短辺方向の軸組図である。図７（ｃ）は、前記架構構造における伏梁図で、柱１と梁２が接合されると共に、デッキプレート４が架設された態様を示す。図７（ｄ）は、柱・梁の接合構造の伏梁図である。同図（ｄ）に示すように、閉断面である冷間成形角形鋼管の柱１に鋼製の梁２が接合されている。前記柱・梁接合部は、鉄骨造の通しダイアフラム形式で梁を柱に剛接合した柱両方向のラーメン構造である。この従来技術の問題として、閉断面の角形鋼管柱２が使用されているため、柱梁接合部の接合コストが高く、さらに重量単価の高い角形鋼管を柱に使用しているため建設コストが大きくなる。

前記冷間成形角形鋼管柱を用いた鉄骨耐震架構構造の欠点を改良する技術として、Ｈ形鋼柱（開断面の柱）を用いた耐震架構構造が特開２００３−２３９３８０号に開示されており、これを図８に示す。図８（ａ）は、Ｈ形鋼柱構造の伏梁図で、図８（ｂ）は、図（ａ）の柱・梁の接合構造を示す伏梁図である。

図８（ａ）において、鉄骨造建築物７のＨ形鋼製の柱８は、ウエブ面８ｂの表裏両面で、それぞれ所望の高さ位置にガセットプレート１２が設けられていると共に、隣り合う柱８の一方が、前記ガセットプレート１２の取り付け面を９０°回転させるようにして、所定の距離を設けてＸ方向及びＹ方向に複数配置されており、隣り合う前記柱８を連結するように水平に配置される梁１１の一方の端部が、前記柱８に対し面同士で突き合わされてピン接合部１４により固着されると共に、他方の端部が、前記柱８に設けられたガセットプレート１２を介して剛接合部１３により結合されている。図８（ｂ）おいて、剛接合部１３を黒丸で示し、ピン接合部１４を白丸で示す。

図８に示す鉄骨造建築物７の利点としては、角形鋼管柱の両方向ラーメン鉄骨耐震架構構造に比べ仕口構造の簡略化、溶接量の低減、施工性の向上、工費削減が挙げられている。しかし、この耐震架構構造の欠点は、角形鋼管柱の両方向ラーメン鉄骨耐震架構構造と同等の架構剛性を確保するために、柱・梁部材断面サイズを大きくする必要があり、このため柱・梁部材鋼重の大幅アップが避けられないことと、コストの嵩む剛接合部１３による柱梁接合部が多数存在するため、かつ接合コストが嵩むことである。

その他に、米国での慣用技術にも柱にＨ形鋼を用い、地震力を主に負担させる柱・梁からなる耐震架構構面を建物外周構面等に集中配置し、耐震架構構面以外の柱および梁は梁に作用する鉛直荷重を主に負担させる耐震架構構造がある。この耐震架構構造は、耐震架構構面を構成する柱・梁のみ接合コストの嵩む剛接剛としており、主に梁に作用する鉛直荷重に対して抵抗させる梁と柱の接合部では、梁を柱の左右で分断し、柱を貫通させた柱通し型の接合構造であり、この柱通し型で接合される梁端部は、主に梁に作用するせん断力に対して抵抗する簡易な接合機構としているため、角形鋼管柱の両方向ラーメン耐震架構に対し、接合コストは大幅に低減される。しかし、主に梁に作用する鉛直荷重に対して抵抗させる梁と柱の接合部を柱通し型としているため、設計上必要とされる断面積が、建物の下層部ほど大きいにも関わらず、梁の上側の柱と下側の柱の断面積が同じとなるため柱鋼重がアップする。さらに主に鉛直荷重を負担させる梁の両端を梁に作用する曲げモーメントに対して抵抗することを期待しない接合機構としているため、梁両端を剛接剛とした場合に比べると、梁に作用する最大曲げモーメントが大きくなるため、梁鋼重もアップし、その結果、耐震架構を構成する柱・梁の材料コストが、角形鋼管柱の両方向ラーメン構造に対して高くなることである。また、他の慣用技術として、ＲＣ（鉄筋コンクリート）造の両方向ラーメン構造があり、建物地上部に関しては材料費・施工費とも鉄骨造と比べて安価であるが、建物重量が大なため建物基礎・杭工事費が嵩み、軟弱地盤などでは建設トータルコストが鉄骨造より大となり、さらに工期も鉄骨造より長くなる。
特開平２００３−２３９３８０号公報

従来の鉄骨耐震架構構造とＲＣ構造の何れにも材料費、加工・施工費、工期等の面でメリットとデメリットがあった。本発明は、前記従来の問題点を解決したもので、主に地震力に対して抵抗する耐震架構構面を耐震架構の一部に集中配置し、耐震架構構面以外の柱と梁は梁に作用する鉛直荷重を主に負担させるように架構の機能を分担させ、さらに梁に作用する鉛直荷重を主に負担させる架構を構成する柱と梁の接合部は、梁通し型とすることにより、材料費と加工費の両方を従来の鉄骨耐震架構構造よりも低減する、低コストな耐震架構構造を実現することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は次のように構成する。

第１発明は、地震力を主に負担させる柱・梁からなる耐震架構構面を建物の耐震架構構造の一部に集中配置し、前記耐震架構構面以外の柱および梁は、梁に作用する鉛直荷重を主に負担させる２層以上かつ平面短辺方向２スパン以上の耐震架構構造であって、梁に作用する鉛直荷重を主に負担する柱と梁の接合部は、柱を梁の上下で分断し、梁の一つを貫通させた梁通し型の接合構造であり、この梁通し型で接合される梁の上側もしくは下側の少なくとも一方の柱端部は、柱に作用する軸力とせん断力に対して主に抵抗する接合機構で前記梁に接合されていることを特徴とする。

第２発明は、第１発明において、地震力を主に負担させる柱・梁からなる耐震架構構面を、外周構面の少なくとも一部に集中配置し、外周構面以外には耐震架構構面を設けていないことを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明において、梁に作用する鉛直荷重を主に負担させる梁のうち少なくとも一つは、梁端が主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する接合機構で、地震力を主に負担させる耐震架構構面を構成する柱もしくは梁に接合されていることを特徴とする。

第４発明では、第１〜第３発明において、地震力を主に負担させる耐震架構構面を構成する柱のうち少なくとも一つは、梁に作用する鉛直荷重を主に負担させる梁が接合されていないことを特徴とする。

第５発明は、第１発明〜第４発明において、地震力を主に負担させる耐震架構構面を構成する柱および梁が鉄筋コンクリート部材であることを特徴とする。

第６発明では、第１発明〜第４発明において、地震力を主に負担させる耐震架構構面を構成する柱が鉄筋コンクリート部材、梁が鉄骨部材であることを特徴とする。

第７発明は、第１発明〜第４発明において、地震力を主に負担させる耐震架構構面を構成する柱および梁が、強軸・弱軸の方向性を有する開断面鉄骨部材であり、その柱強軸方向を耐震架構構面に沿うように配置し、柱強軸方向の柱・梁の接合部は、梁を柱の左右で分断し、柱を貫通させた柱通し型の剛接もしくは半剛接の接合構造であることを特徴とする。

第８発明は、第１発明〜第７発明において、地震力を主に負担させる耐震架構構面のうち、少なくとも一部にブレースもしくは方杖の斜材を設置しており、前記ブレースもしくは方杖の斜材の端部が主にブレースもしくは方杖に作用する軸力に対して抵抗する接合機構で柱もしくは梁に接合されており、前記ブレースもしくは方杖の斜材を設置した耐震架構構面を構成する梁のうち少なくとも一部は主に梁に作用する軸力およびせん断力に対して抵抗機構で梁端が柱に接合されていることを特徴とする。

第９発明は、第７または第８発明において、地震力を主に負担させる耐震架構構面の柱のうち少なくとも一部が、強軸・弱軸の方向性を有する開断面鉄骨部材であり、前記柱の強軸方向の断面二次モーメントが弱軸方向の断面二次モーメントの５倍以上であることを特徴とする。

第１０発明は、第１発明〜第９発明において、主に梁に作用する鉛直力を負担させる柱および梁が開断面鉄骨部材であることを特徴とする。

第１発明によると、耐震架構構造において、主に地震力に抵抗する耐震架構と主に鉛直荷重を負担する架構の役割を区分して構成し、加工・施工コストの嵩む耐震架構を一部の構面に集中配置することにより、加工・施工コストを低減できる。また、内柱の柱梁接合部を梁通し型とし、さらに梁上下に接合される柱の端部を柱に作用する軸力とせん断力に対して抵抗する接合機構とすることで、慣例的に用いられる柱や梁の曲げに対しても抵抗させる剛接合構造や半剛接合構造とするよりも、簡略な接合ディテールとできる。また、主に梁に作用する鉛直荷重に対して抵抗させる柱と梁を柱通し型で、梁端を主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗させる接合構造としている米国の慣用技術と比べても、接合コストがほぼ同等となるだけでなく、梁鋼重を低減でき材料費を低減できる。さらに、梁通し型とすることで長尺の梁を使用できるため、梁継手部の数を低減できる。

第２発明によると、耐震架構構面を梁に作用する鉛直荷重の小さい外周構面のみに限定することで、外周構面以外に耐震架構構面を設けた場合に比べ、耐震架構構面の柱断面サイズを小さくできる。さらに外周構面以外の柱は、主に梁に作用する鉛直荷重のみを負担させることにより、建物内部の柱断面サイズを小さくでき、室内空間利用における自由度が増す。

第３発明によると、耐震架構構面を構成する柱もしくは梁と、主に鉛直荷重を負担させる梁との接合ディテールを簡略化できる。

第４発明によると、耐震架構構面に接合される梁のうち、一部を耐震架構構面柱に接合せず耐震架構構面梁に接合することにより、耐震架構構面の柱弱軸方向の柱梁接合部の数を減らせるため接合コストを低減でき、さらに、この梁の取り付かない柱の柱梁接合部は、強軸方向・弱軸方向の取り合いを考慮する必要がなく、シンプルにして加工工数を少なくできる。また、小梁ピッチを柱スパンから決定するのではなく、デッキプレートの最大スパンとすることで、小梁鋼重の低減が可能である。

第５発明によると、耐震架構構面の柱や梁を、鉄骨部材と比べて材料費・工事費の安価なコンクリート部材を使用できる。

第６発明によると、第５発明と同様に、耐震架構構面の柱を、鉄骨部材と比べて材料費・工事費の安価なコンクリート部材を使用できる。

第７発明によると、耐震架構構面の柱を、強軸・弱軸の方向性を有する開断面鉄骨部材とし、その断面性能の高い強軸曲げ方向で地震力を負担させ鋼重低減を図ると共に、柱梁接合部は、開断面部材柱の柱通し型とすることで、閉断面部材を柱に使用する場合に比べ加工工数を低減できる。

第８発明によると、耐震架構構面は、剛接合や半剛接合のラーメン架構よりも、材料費低減可能なブレースもしくは方杖の斜材を設置した構面とできる。さらに、このブレースもしくは方杖の斜材を設置した構面の梁を、剛接合や半剛接合よりも接合ディテールの簡略な、主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する接合構造とすることで、接合コスト低減が可能である。

第９発明によると、強軸方向断面二次モーメントが弱軸方向の断面二次モーメントの５倍以上である開断面鉄骨柱を耐震架構構面の柱として使用することにより、強軸方向断面二次モーメントが弱軸方向の断面二次モーメントの５倍未満である開断面鉄骨柱を耐震架構構面の柱として使用した場合に、剛性確保のため大断面の柱・梁部材とする必要のある架構であっても、柱・梁部材断面サイズアップを小さくできる。

第１０発明によると、主に梁に作用する鉛直力を負担させる柱や梁を開断面鉄骨部材とすることで、加工・施工コストな鉄骨架構とできる。

また、鉄骨造の耐震架構構造に特有の効果として、従来の両方向ラーメン構造であるコラム柱（鋼管柱または角形鋼管柱）の鉄骨構造に比べ、鋼重アップ量も僅かなものに留め、材料、加工、建方コストの低い鉄骨造耐震架構構造が実現できる。

また、ＲＣ造とＳ造との混合もしくは併用による耐震架構構造に特有の効果として、従来のＲＣ構造に比べ重量が軽量なため基礎工事費が少なく、短工期で施工できるＲＣ・Ｓ混合もしくは併用の耐震架構構造が実現できる。

次に本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態と第２実施形態に係る鉄骨造で、多層であり、平面短辺方向４スパン、長辺方向６スパンの耐震架構構造物１５、１６の梁伏図である。各図において、各柱１７はＨ形鋼からなる開断面鉄骨部材で構成され、各柱１７にはＨ形鋼からなる梁１８が梁に作用する曲げ、せん断力、軸力全てを伝達させる溶接接合（以下、剛接合部という）と梁に作用するせん断力と軸力を主に伝達させるボルト接合（以下、梁端ピン接合部という）により接合される。図において、剛接合部１９を黒丸で示し、梁端ピン接合部２０を白丸で示す。また剛接合部１９により柱１７（以下、外周柱１７ａという）に接合される耐震架構構面を構成する梁１８以下、外周梁１８ａという）を太線で示し、梁端ピン接合部２０で柱１７や梁に接合される、もしくは梁通し型接合部で柱に接合される、主に鉛直荷重を負担する梁１８（以下、内梁１８ｂという）を太い点線で示す。

剛接合部１９は、地震時に作用する柱・梁の曲げに対しても大きな接合剛性・強度で抵抗できる溶接接合であるので地震力に抵抗させる上で有利であるが、柱・梁の加工手間が大きく、特殊技能を有する溶接工による煩雑な溶接作業が必要であり、しかも接合品質確保が容易でないというデメリットがある。この剛接合部１９は、スプリットティーなど接合金物を用いることで施工手間が少なく品質確保の容易なボルト接合とすることもできるが、スチフナによる柱の補強は必要であり、溶接接合では不要であった接合金物が別途必要となるなど材料費アップは避けられず、接合コストは溶接接合とほぼ同等、もしくは大となる。他方、梁端ピン接合部２０は、梁に作用する軸力とせん断力に耐える強度があればよく、梁端の回転に対する抵抗を期待しないため簡略なボルト接合とできる。しかし、梁端ピン接合部２０は地震時に柱に作用する曲げ応力を梁に伝達できないため、架構を構成する梁の接合部を全て梁端ピン接合部２０で柱に接合した場合は、ブレースや方杖のような斜材を設けない限り地震力に対して抵抗できる架構とすることは困難である。さらに、主に鉛直荷重のみを負担させる梁を全て梁端ピン接合部により柱に接合した場合、梁端を剛接合部により柱に接合した場合と比べると、鉛直荷重により梁に作用する最大曲げモーメントが大となるため、梁鋼重が大幅にアップする。

本発明は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように多層、多スパンの耐震架構構造１５、１６において、地震力に抵抗させる耐震架構構面と鉛直荷重を負担させる架構に機能を区分し、それぞれの架構の機能に応じて柱、梁接合部の剛接合構造とピン接合構造を分けて使用することで、接合コストの嵩む剛接合部を極力少ない個所数とする。これに主に鉛直荷重を負担させる架構において、梁通し型の接合部構造を組み込むことで、全ての柱梁接合部を剛接合とした架構と比べて梁の鋼重が同等もしくは小さなアップにとどめることができる。さらに、柱に作用する軸力は建物上層部ほど小さいが、梁通し型接合部とすることにより、梁の上側の柱の断面積を下側の柱と比べ小さくすることを可能とし、柱鋼重低減が図れる。これにより、地震に対する耐震性能を十分に確保して、なおかつ従来の角形鋼管柱両方向ラーメンの鉄骨構造に比べて材料費、加工・施工手間の大幅低減により低コストな耐震架構構造を実現している。

本発明の特徴は請求項１〜４に記載されている。図１（ａ）、（ｂ）は各請求項に対応する構成の伏梁図である（なお、図１（ｂ）は請求項１０に対応する）。

図１の概要をさらに説明すると、耐震架構１５、１６において、地震力を主に負担させる柱１７（つまり外周柱１７ａ）と梁１８（つまり外周梁１８ａ）を外周構面２１に集中配置し、外周構面２１以外の、内部架構に配置する柱１７（つまり内柱１７ｂ）と梁１８（つまり内梁１８ｂ）は、主に鉛直荷重のみを負担させる構成とし、かつ、内柱１７ｂと直交する内梁１８ｂは梁通し型柱梁接合構造とする。この梁通し型の梁に接合される上側および下側の柱端部では、主に内柱１７ｂに作用する軸力とせん断力に対して抵抗する機構である接合部（以下、柱端ピン接合部という）２０で接合されている。

図１（ａ）において、外周構面２１に配置されるＨ形鋼製の外周柱１７ａは、強軸方向が外周構面に添うように各辺で同じ向きに配置されている。したがって、隅角部を介して直角に交わる辺では外周柱１７ａは９０°回転した配置とされ、対向する辺では同じ向きに配置されている。このように、外周構面２１に配置されるＨ形鋼製の外周柱１７ａに外周梁１８ａを剛接合する。なお、隅角部に配置の外周柱１７ａの直角に交わる一方の梁は構造上、梁端ピン接合部２０で外周梁１７ａと接合されるが、他の部位では剛接合部１９で接合されいる。また、外周柱１７ａと外周梁１８ａの接合部は柱通し型の柱梁接合部構造とされている。

外周構面２１に配置されるＨ形鋼外周柱１７ａは、強軸方向が全て柱通し型の剛接合部１９であり、弱軸方向が梁端ピン接合部である。外周柱１７ａ以外の内柱１７ｂも全てＨ形鋼であり、内柱１７ｂと内梁１８ｂは、全て内柱１７ｂを上下に分断して内柱１７ｂの強軸方向に内梁１８ｂを挿通する梁通し型の柱梁接合構造とし、内梁の上側および下側の内柱は柱端ピン接合部で内梁に接合されている。このように外周構面２１を集中的に剛接接合とすることで、構造物に作用する地震力に対して外周柱１７ａと外周梁１８ａで効率的に抵抗させ、接合コストの嵩む剛接合部の個所数を減らしている。さらに、内梁１８ｂを柱に梁端ピン接合部により接合する個所数を減らし、梁鋼重低減を図ると共に、内梁１８ｂの下側の内柱１７ｂに比べ、負担する鉛直荷重の小さい上側の内柱１７ｂの断面積を小さくすることにより、柱鋼重の低減を図っている。

図２〜図３によって、柱通し型接合部１０と、梁通し型接合部２２の構造を順に説明する。

図２は、図１（ａ）におけるＡ部の詳細構造である。同図に示すように、外周構面２１では柱通し型接合部で柱梁が接合されており、かつ、外周梁１８ａは外周柱１７ａの強軸方向が剛接合部１９、弱軸方向がピン接合部２０によって接合している。Ｈ形鋼製の外周柱１７ａのフランジ２３には、外周梁１８ａの端部が溶接２４で固着されて剛接合部１９を構成しており、こうして開断面柱の強軸方向は地震時に柱と梁に作用する曲げを負担させる剛接合構造とされている。

また、外周柱１７ａと、これに直交方向から接合する内梁１８ｂはピン接合部２０で接合されている。Ｈ形鋼製の外周柱１７ａのウエブ２５の側面にボルト挿通孔を有するガセットプレート２６が溶接されていて、このガセットプレート２６をＨ形鋼製の内梁１８ｂのウエブ２５の側面に当てがい、各部材の当接部に開設のボルト挿通孔に接合ボルト２７を挿通しナットを締結することで、開断面の外周柱１７ａの弱軸方向と内梁１８ｂとは梁端ピン接合部２０で接合されている。

隅角部の外周柱１７ａに直角方向から交わる一方の外周梁１８ａも、図１（ａ）に白丸で示すように梁端ピン接合部２０で接合されている。この隅部を除くと、図に黒丸で示す剛接合部１９から分るように、外周梁１８ａはＨ形鋼製の外周柱１７ａの強軸方向に全て柱通し型接合部で剛接合されている。

図３は、図１（ａ）におけるＢ部、つまり、内柱１７ｂにおける梁通し型の柱梁接合部２２を示す。この梁通し型の接合部２２において、内柱１７ｂは上下に分断されている。下部内柱１７ｃと内梁１８ｂの接合部は、下部内柱１７ｃの上端に溶接されたエンドプレート２８を内梁１８ｂの下フランジ２９に当接し、その接合部に接合ボルト３０を締結することで内梁１８ｂの下フランジ２９にボルト接合された柱端ピン接合部である。また、上部内柱１７ｄと内梁１８ｂの接合部は、上部内柱１７ｄの下端に溶接されたエンドプレート２８を内梁１８ｂの上フランジ３１に当接し、その接合部に接合ボルト３０を締結することで内梁１８ｂの上フランジ３１にボルト接合された柱端ピン接合部である。９はスチフナーである。

図１（ｂ）に示す第２実施形態は、請求項４に対応する構成を伏梁図で示したものである。同図において、平行に位置する長辺方向の外周構面２１を構成する外周柱１４本のうち６本には、外周構面２１に対して直交方向に接合される内梁１８ｂが接合されておらず、外周梁１８ａに梁端ピン接合部２０で接合している。このように外周構面２１から外周構面２１に対して直交方向に接合する内梁１８ｂの一部の内梁１８ｃを、外周柱１７ａに接合せず外周梁１８ａにピン接合部２０で接合することにより、側柱（外周柱１７ａのうち、隅柱以外の柱）である外周柱１７ａの弱軸方向の柱梁接合部の数を減らせる。さらに、この内梁１８ｃの取り付かない側柱（隅柱以外の外周柱１７ａ）の柱梁接合部は、強軸方向・弱軸方向の取り合いを考慮する必要がなく、シンプル（加工工数小）にできるため、接合コストが低減できる。また、このように構成することで、内梁（小梁）１８ｂのピッチをデッキプレートの最大スパンにでき、小梁鋼重およびデッキプレート取り付け工事費の低減が可能となる。

第１、第２実施形態によると、外周構面２１の外周柱１７ａと外周梁１８ａで地震力に抵抗させ、内柱１７ｂと内梁１８ｂのピン接合部２０および、梁通し型梁接合部２２との組合せにより、従来の角形鋼管柱の両方向ラーメン構造に比べ、柱、梁の鋼重アップ量も僅かなものに留め、材料、加工、建方コストの低い鉄骨造耐震架構構造が実現できる。また、柱や梁を構成する開断面鉄骨部材は、柱梁接合構造を簡易にするためであり、Ｈ形鋼の他に溝形鋼、Ｉ形鋼、Ｚ形鋼であっても構わない。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第３実施形態に係る鉄骨造で、４層であり、平面短辺方向３スパン、長辺方向７スパンの耐震架構構造物１５、１６の梁伏図および長辺方向・短辺方向の軸組図である。この第３実施形態は、請求項８に対応する耐震架構構造であり、各柱および各梁は、いずれもH形鋼からなる開断面部材で構成されている。図４（ａ）の梁伏図において、耐震架構構面を構成する梁１８を太線で示し、主に鉛直荷重を負担する梁１８を太い点線で示す。この実施形態では、地震力に対して、１層目および２層目にはブレース、３層目および４層目には方杖の斜材を設けた耐震架構構面で主に抵抗させる。図中の梁端、柱端、ブレースおよび方杖の斜材端の白丸は、いずれも材端の回転に対する抵抗を期待していない接合部であり、この耐震架構では柱脚部以外の部材と部材の接合は剛接合としていない。すなわち、耐震架構構面を構成するブレースおよび方杖の斜材１８ｄの両端部は、主に斜材１８ｄに作用する軸力に対して抵抗させる接合部（以下、斜材端ピン接合部２０ａという）で柱１７もしくは梁１８に接合されており、耐震架構構面を構成する柱１７と梁１８の接合部は柱通し型接合部１０であり、梁１８が梁端ピン接合部２０で柱１７に接合されている。耐震架構構面以外を構成する柱と梁の接合部は、梁通し型の柱梁接合部２２としており、梁１８の上側および下側の柱１７は、梁１８の上下フランジに柱端ピン接合部２０で接合されている。斜材端ピン接合部２０ａの詳細は、従来の慣例技術と同じであり、また、耐震架構構面以外の柱梁接合部を梁通し型の柱梁接合部２２とすることの効果は、第１、第２実施形態と同様であるため、図示、説明を省略する。

第３実施形態のように、耐震架構構面にブレースもしくは方杖の斜材１８ｄを設けることが可能な場合、耐震架構構面を構成する柱１７と梁１８の接合部を剛接合部としなくても地震力に対して抵抗させる耐震架構とすることが可能であり、第１、第２実施形態と比べ、接合コストが低減できることに加え、柱・梁部材サイズを小さくできるため、材料費低減も可能である。また、斜材１８ｄに座屈拘束ブレースなど制振部材を用いてもよく、これにより、架構の耐震性能および精神性能向上も図れる。

本発明の主要素は、地震力に対して抵抗する剛接合もしくは斜材を設けた耐震架構構面を耐震架構構造の一部に集中配置したこと、耐震架構構面を構成する柱もしくは梁と主に鉛直荷重を負担させる梁１８ｂの接合部は梁端ピン接合部２０としたこと、梁端ピン接合部２０を可及的に少なくするため、主に鉛直荷重を負担させる柱と梁の接合部は梁通し型接合部２２としたことが相俟って、耐震架構構造の加工・施工手間の大幅低減を可能とし、かつ低コストの耐震架構構造を実現することであるが、この作用効果は、図５、図６に第４実施形態として示すＲＣ造（鉄筋コンクリート造）とＳ造（鉄骨造）との混合もしくは併用によっても実現できる。

図５は、第４実施形態の梁伏図である。同図において外周構面２１は、ＲＣ外周柱（鉄筋コンクリート柱）３２とＲＣ外周梁（鉄筋コンクリート梁）３３で構成されており、これにより外周構面２１における柱・梁接合構造は鉄筋コンクリートによる剛接合であり、第１、第２実施形態と同様に外周構面２１の柱・梁剛接合構造で地震力に抵抗できる。また、外周構面２１を除く内柱１７ｂと内梁１８ｂは、第１、第２実施形態と同様にＨ形鋼からなる開断面鉄骨部材で構成する。前記において、外周構面２１に配置されるＲＣ外周柱３２は、地震力を主に負担させる柱であり、該外周構面２１のＲＣ外周柱３２以外の内柱１７ｂと内梁１８ｂは、主に内梁１８ｂに作用する鉛直荷重を支持するピン接合部２０で接合される。

第４実施形態において、外周構面２１のＲＣ外周柱３２とＲＣ外周梁３３の鉄筋コンクリートによる剛接合部の詳細構造は、公知の手段を採用してよいので図を省略する。また、内柱１７ｂと内梁１８ｂの接合部は図３に示す梁通し型接合部２２である。

図６は、第４実施形態に特有の柱、梁の接合構造を示し、図５のＦ部におけるＲＣ外周柱３２とＨ形鋼の内梁１８ｂとの接合構造である。図６において、ＲＣ外周柱１７ａには、補強筋３４と共に接合金物３５が埋設されている。接合金物３５は横断面がＴ字型で頭部３６がコンクリートに埋設されていると共に、接合片３７がＲＣ外周柱３２の側面から突出しており、この突出部に先端開放の係合溝３８が横方向に開設され、上下に複数設けられている。内梁１８ｂのウエブ２５の端部には縦長係合孔３９が開設されていて、接合片３７を内梁１８ｂのウエブ２５の側面に当てがい、係合溝３８と縦長係合孔３９に接合ボルト４０を挿通して締結することで、ＲＣ外周柱３２と内梁１８ｂとを接合している。内梁１８ｂとＲＣ外周柱３２の接合部は、主に内梁１８ｂに作用する鉛直荷重および軸力を外周柱に伝達させる接合機構としているため、このように簡略なボルト接合部とできる。ＲＣ外周柱３２と内梁１８ｂとの接合構造は前記以外の構造であってもよい。

第４実施形態において、ＲＣ外周梁３３に代えて鉄骨造の外周梁（Ｈ形鋼製の外周梁）とし、この鋼製の外周梁とＲＣ外周柱３２を剛接合手段で接合してもよい（但し、図示を省略する）。

第４実施形態に示す、ＲＣ造とＳ造の併用による耐震架構構造によっても、鉄骨造の第１、第３実施形態と同様に、外周構面をＳ造よりも剛性の大きいRC造剛接架構として地震力を主に負担させ、RCの外周柱もしくは外周梁とSの内梁との接合部は梁端ピン接合部とし、さらに、外周構面２１以外のＳ造の内柱１７ｂと内梁１８ｂの梁通し型接合部２２では、内柱１７ｂを内梁１８ｂに柱端ピン接合部で接合することで鉛直荷重を負担させるようにして架構における機能を分担させることができる。これにより耐震架構構面をS造剛接架構と比べて材料費および施工費の安価なRC造剛接架構の構面とでき、建物地上部の架構については従来のＳ造角形鋼管柱の両方向ラーメン構造と比べ、低コストの耐震架構構造を実現できる。さらに、従来のＲＣ構造はＳ造と比べ建物地上部の重量が大きいため建物基礎や杭工事費がS造よりも大幅に大であったのに対し、RC造とS造の併用による効果として、S造に対する建物基礎・杭工事費アップをわずかなものに留めることができ、また、S造のメリットである短工期を損なわない耐震架構構造が実現できる。

（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態と第２実施形態に係る鉄骨造で多層の耐震架構の梁伏図である。 （ａ）は、図１（ａ）におけるＡ部の縦断面図、（ｂ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）は、図１（ａ）におけるＢ部（梁通し型の接合部）の縦断面図、（ｂ）は、図（ａ）３のＤ−Ｄ矢視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第３実施形態に係る鉄骨造で、４層であり、平面短辺方向３スパン、長辺方向７スパンの耐震架構構造物の梁伏図および、長辺方向・短辺方向の軸組図である。 第４実施形態の梁伏図である。 （ａ）、（ｂ）は、図５におけるＦ部の横断平面図と縦断側面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来の柱と梁を接合してなる鉄骨造耐震架構構造の長辺方向および短辺方向の軸組図と伏梁図、（ｄ）は、柱と梁の剛接合構造を示す伏梁図である。 （ａ）は、従来例の形鋼柱構造の伏梁図、（ｂ）は、図（ａ）の柱・梁の接合構造を示す伏梁図である。

符号の説明

１ 柱
２ 梁
３ 建物
４ デッキプレート
５ 剛接合部
７ 鉄骨造建築物
８ 柱
９ スチフナー
１０ 柱通し型接合部
１１ 梁
１２ ガセットプレート
１３ 剛接合部
１４ ピン接合部
１５ 耐震架構構造物
１６ 耐震架構構造物
１７ 柱
１７ａ 外周柱
１７ｂ 内柱
１７ｃ 下部内柱
１７ｄ 上部内柱
１８ 梁
１８ａ 外周梁
１８ｂ 内梁
１８ｃ 内梁
１８ｄ 斜材
１９ 剛接合部
２０ ピン接合部
２０ａ 斜材端のピン接合部
２１ 外周構面
２２ 梁通し型接合部
２３ フランジ
２４ 溶接
２５ ウエブ
２６ 接合片
２７ 接合ボルト
２８ 接合板
２９ 下フランジ
３０ 接合ボルト
３１ 上フランジ
３２ ＲＣ外周柱
３３ ＲＣ外周梁
３４ 補強筋
３５ 接合金物
３６ 頭部
３７ 接合片
３８ 係合溝
３９ 縦長係合孔
４０ 接合ボルト
４１ 接合片

Claims (10)

1. 地震力を主に負担させる柱・梁からなる耐震架構構面を建物の耐震架構構造の一部に集中配置し、前記耐震架構構面以外の柱および梁は、梁に作用する鉛直荷重を主に負担させる２層以上かつ平面短辺方向２スパン以上の耐震架構構造であって、梁に作用する鉛直荷重を主に負担する柱と梁の接合部は、柱を梁の上下で分断し、梁の一つを貫通させた梁通し型の接合構造であり、この梁通し型で接合される梁の上側もしくは下側の少なくとも一方の柱端部は、柱に作用する軸力とせん断力に対して主に抵抗する接合機構で前記梁に接合されていることを特徴とする耐震架構構造。
2. 地震力を主に負担させる柱・梁からなる耐震架構構面を、外周構面の少なくとも一部に集中配置し、外周構面以外には耐震架構構面を設けないことを特徴とする請求項１記載の耐震架構構造。
3. 梁に作用する鉛直荷重を主に負担させる梁のうち少なくとも一つは、梁端が主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する接合機構で、地震力を主に負担させる耐震架構構面を構成する柱もしくは梁に接合されていることを特徴とする請求項１または２の何れか１項記載の耐震架構構造。
4. 地震力を主に負担させる耐震架構構面を構成する柱のうち少なくとも一つは、梁に作用する鉛直荷重を主に負担させる梁が接合されていないことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の耐震架構構造。
5. 地震力を主に負担させる耐震架構構面を構成する柱および梁が鉄筋コンクリート部材であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の耐震架構構造。
6. 地震力を主に負担させる耐震架構構面を構成する柱が鉄筋コンクリート部材、梁が鉄骨部材であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の耐震架構構造。
7. 地震力を主に負担させる耐震架構構面を構成する柱および梁が、強軸・弱軸の方向性を有する開断面鉄骨部材であり、その柱強軸方向を耐震架構構面に沿うように配置し、柱強軸方向の柱・梁の接合部は、梁を柱の左右で分断し、柱を貫通させた柱通し型の剛接もしくは半剛接の接合構造であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の耐震架構構造。
8. 地震力を主に負担させる耐震架構構面のうち、少なくとも一部にブレースもしくは方杖の斜材を設置しており、前記ブレースもしくは方杖の斜材の端部が主にブレースもしくは方杖に作用する軸力に対して抵抗する接合機構で柱もしくは梁に接合されており、前記ブレースもしくは方杖の斜材を設置した耐震架構構面を構成する梁のうち少なくとも一部は、主に梁に作用する軸力およびせん断力に対して抵抗する接合機構で梁端が柱に接合されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項記載の耐震架構構造。
9. 地震力を主に負担させる耐震架構構面の柱のうち少なくとも一部が、強軸・弱軸の方向性を有する開断面鉄骨部材であり、前記柱の強軸方向の断面二次モーメントが弱軸方向の断面二次モーメントの５倍以上であることを特徴とする請求項７または８の何れか１項記載の耐震架構構造。
10. 梁に作用する鉛直荷重を主に負担させる柱および梁が開断面鉄骨部材であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項記載の耐震架構構造。

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