JP2006132203A - ブレースを併用した耐震間柱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 建物に要求される耐震性、室内設計の自由度の確保、および鉄骨量の削減をはかることができるブレース併用耐震間柱付の架構を開示する。
【解決手段】 鉄骨柱梁からなる架構と、この架構内の上下梁に繋いで配置した複数本の間柱と、これらの間柱の高さ方向中間部において前記複数本の間柱を繋ぐ繋ぎ梁と、この繋ぎ梁と前記複数本の間柱の中間部より上層部によってそれぞれ構成される小架構に配置した鉄骨ブレースからなる構成である。接合部については、適宜ピン接合を採用する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、特にスーパーマーケットやショッピングセンターなどのような店舗建築物や、一般の中低層建築物に適用することができる耐震架構に関するものである。

従来、商業施設の耐震架構は、通常では純ラーメン架構が採用されることが多い。純ラーメン架構は、鉛直に配置する柱と水平に配置する梁によって構成されるが、柱と梁がなす垂直の構面内に斜めに配置するブレースを併用し、かつ適切な数のブレースをバランスよく配置することによって、純ラーメン架構よりも鋼材量を減らすことが可能であることが知られている。

また、この他に純ラーメン架構の中に間柱を設け、その上下端を梁に剛接合して耐震部材として機能させる構造があることについてもよく知られており、この構造は耐震間柱と称されている。

特開２００３−２１３７９１ 特開平０９−２２８４７３

しかしながら、このブレースは垂直構面内に斜めに配置されているため、店舗建築では人の通路や商品搬入路、および商品配列に大きい制限が生じてしまう。さらに、これらの制限は店舗建築の将来的な変更にまで及ぶことになり、建物の空間設計に制約を与えてしまうことになっていた。

一方、耐震間柱は鉛直に配置されるために、ブレースの持つ建物の空間設計での制約を解消するものである。しかしながら、間柱は鉛直に配置され、しかも細長い構造であるため、ブレースのように部材の材軸方向の押し引きの力ではなく、細長い部材の曲げモーメントによって地震力に抵抗することになる。したがって、店舗建築のような階高が高い建物に使用すると、その抵抗力を期待することが困難であり、耐震効果を発揮させるには大断面の部材を使用せざるを得なくなる。そうすると、耐震間柱を配置する本来的な利点である鋼材量の削減効果を発揮することができない。

本発明は、上述した問題点に着目したもので、建物に要求される耐震性、室内設計の自由度の確保、および鉄骨量の削減をはかることができるブレース併用耐震間柱付の架構を開示することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、鉄骨柱梁からなる架構と、この架構内の上下梁に繋いで配置した複数本の間柱と、これらの間柱の高さ方向中間部において前記複数本の間柱を繋ぐ繋ぎ梁と、この繋ぎ梁と前記複数本の間柱の中間部より上層部によってそれぞれ構成される小架構に配置した鉄骨ブレースからなるブレースを併用した耐震間柱構造を開発した。ここで、鉄骨架構内に設けられた構造は耐震を目的とするものであり、地震時にはラーメン架構と同様に高い靭性能力によって、入力される地震エネルギーを吸収する。また、鉄骨ブレースはブレース併用ラーメン架構のように主架構の断面を増加させることなく層せん断耐力を増加させる機能を有する。ブレースを繋ぎ梁よりも上層部のみに設けることは、店舗における開口面積を確保する機能を有している。

また、上記発明の架構における鉄骨ブレースと間柱、および鉄骨梁によって構成される接合部の接合については、第１に鉄骨ブレースと間柱あるいは鉄骨梁の接合部をピン接合し、第２に複数の間柱と繋ぎ梁の接合部以外の接合部をピン接合し、第３に全ての接合部をピン接合した構成を選択的に採用している。ピン接合の場合は剛接合の場合に比べて作業が簡素化できるという利点を有するものである。

本発明の架構は、鉄骨柱梁からなる架構と、この架構内の上下梁に繋いで配置した複数本の間柱と、これらの間柱の高さ方向中間部において間柱を繋ぐ繋ぎ梁と、この繋ぎ梁と間柱の中間部より上層部によってそれぞれ構成される小架構に配置した鉄骨ブレースからなる構成としたので、間柱のスパンと繋ぎ梁の下層部には大きい間口が形成されることになり、商品の搬入出が容易であるとともに、空間設計の自由度を高くすることができた。しかも、繋ぎ梁の上層部の小架構には斜め材であるブレースを配置しているので、総鋼材量を削減しながら耐震強度を高めることができる構造体を実現することができた。

また、柱梁、間柱、繋ぎ梁、およびブレースの接合部を適宜剛接合、あるいはピン接合とするので、自由に設計することができ、ここに開示する何れの構成であっても耐震性を有するものであるから、適用場面は非常に広いものとなった。

以下、本発明の好ましい実施形態を、添付した図面に従って説明する。図１は本発明の架構を採用する構造体の平面図を示したものであり、具体的には大型商業施設である４階建てショッピングセンターに適用することを想定している。架構は、スパン数が７×１１の長方形であり、両方向ともに１スパン１２ｍの短辺長８４ｍ、長辺長１３２ｍの規模である。階数は４であり、店舗として利用する１〜２階の階高さは６８００mmであり、駐車場として使用する３〜４階の階高さは４１００mmに設計する。また、屋上も駐車場スペースとして利用する。図中において、１は耐震架構が施された外周梁である。図２は、本発明の耐震架構を施した階（例えば１階）の一部平面図を示す。従来の設計では、建物の外周スパンに耐風機能を有する間柱を配置する。本発明の架構は、耐震機能のみならず、耐風機能も有するため、同様に建物の外周スパンの外周梁１にその構造を配置している。図中、２は梁、３は主柱、４、５は間柱であり、それぞれ鉄骨からなっている。そして、本実施形態では、１スパンに３本の間柱を均等間隔で配置している。

次に、図３はブレースを併用した耐震間柱架構を側面から見た図であって、外周スパンの１〜２階のみブレースを併用した耐震間柱架構を配置したものである。ここで、ブレースを併用した耐震間柱架構が配置された１〜２階の構成において、４、５は間柱、６は繋ぎ梁、７はブレースである。柱３、梁９と間柱４、５の各接合部、およびブレース７と繋ぎ梁６あるいは間柱４、５の接合部は、ピン接合１０によって接合されている。そして、３〜４階に配置するのは耐震間柱８である。図ではピン接合の部分をマルで表示した。そして、マルで示した接合以外の接合部は、剛接合が施されている。なお、本実施形態において繋ぎ梁６は、１〜２階に配置された間柱４、５の中間部に間柱を剛接合するように水平に繋ぎ梁６が設けられており、この繋ぎ梁６の上層部にブレース７が配置されていることが特徴的である。そして、この実施形態に従うと、１階のスパンは１２ｍあり、梁高さが約３ｍであるから、１２×３ｍの間口を確保することができる。したがって、荷物の搬出入などもゆとりをもって行うことができ、店舗にも十分適用することが可能である。また、実施形態では各部材にＨ鋼を利用することを前提としているが、断面Ｈの鋼材に限定するものでは無い。さらに、本実施形態では１階柱の柱脚には半剛柱脚を使用するが、これに限定する必要はなく、構造体に応じて剛柱脚であっても、ピン柱脚であってもよい。

図４、図５は柱梁、間柱、およびブレースの接合形態を別としたものであり、図４は各接合部を全てピン接合とした態様、図５はブレース７の両端のみをピン接合とし、その他を剛接合とした態様を示したものである。図３〜図５においてピン接合を採用したことにより、接合作業が簡素化される。即ち、ピン接合部が多いほど施工性が向上する。接合部を剛接合もしくはピン接合にすることについては、個々の建物の形態に適合するように、図３〜図５に示した耐震間柱形状から適宜選択されることになる。

続いて、本実施形態の耐震架構を用いた構造物の強度的側面について説明する。この構造物はブレースを併用するが、地震時には従来のブレース併用ラーメン架構とは異なった挙動を示す。従来のブレース併用ラーメン架構では、ブレースの耐力に頼る剛構造であるが、本実施形態ではいずれも靭性によって地震に抗する純ラーメン構造と同様に、部材の靭性を期待して地震に抗するものである。また、間柱と繋ぎ梁からなる架構の上層部はブレースの接合によって、より剛性が高められている。一方、繋ぎ梁の下層部は間柱のみで構成され、地震時にはこの部分が変形することによって地震エネルギーを吸収する。即ち、従来の間柱の約半分の高さに設定することができるため、建物の耐震性能を向上させるのに十分な剛性と、靭性の双方を確保する。このようにして、間柱の剛性と靭性を制御して建物全体の耐震性能を向上させることになる。

本発明による架構の強度を検証するために、図１〜図３に示した実施形態の基本プランに基づいて、構造形式を純ラーメン架構とした建物と、建物の外周部分の１、２階にのみ本発明の耐震架構を組み込んだラーメン架構とした建物を、それぞれ現行の耐震基準を満たすように構造計算し、それぞれ構成部材を決定し、鋼材量を算出して比較した。その結果、同様の効果を達成できる構造体であれば、本発明の鋼材量のほうが純ラーメン架構のほうの鋼材量よりも７％少なくて済んだ。当該基本プランは、現在のところ要求されている大型商業施設のものとしては標準的であるから、その派生的な構造に対しても十分適用することができ、汎用的に採用することが可能であり、かつその場合でも鋼材量の削減による総費用の抑制に資することができる。

本発明は、大型店舗などの大きい間口を確保する必要がある建物に有効に適用できるので、実現可能性が高い。

本発明の架構を示す平面図 同、１階部分を示す一部平面図 同、１〜４階までを示す側面図 別の実施形態を示す側面図 さらに別の実施形態を示す側面図

符号の説明

１ 耐震架構が施された外周梁
２ 梁
３ 柱
４、５ 間柱
６ 繋ぎ梁
７ ブレース

Claims (5)

1. 鉄骨柱梁からなる架構と、この架構内の上下梁に繋いで配置した複数本の間柱と、これらの間柱の高さ方向中間部において前記複数本の間柱を繋ぐ繋ぎ梁と、この繋ぎ梁と前記複数本の間柱の中間部より上層部によってそれぞれ構成される小架構に配置した鉄骨ブレースからなることを特徴とするブレースを併用した耐震間柱構造。
2. 請求項１において、鉄骨ブレースと間柱あるいは鉄骨梁の接合部はピン接合したものであるブレースを併用した耐震間柱構造。
3. 請求項１において、複数の間柱と繋ぎ梁の接合部以外の接合部はピン接合したものであるブレースを併用した耐震間柱構造。
4. 請求項１において、全ての接合部はピン接合したものであるブレースを併用した耐震間柱構造。
5. 請求項１〜４のいずれかのブレースを併用した耐震間柱構造を用いた建物。

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