JP2007277952A - 耐震用接合構造及びその構築方法 - Google Patents

耐震用接合構造及びその構築方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 鉄筋構造物を新たに建造する際に、層間変形角を1/30以上持たせることにより耐震性をより向上させる。
【解決手段】 略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第1の接合プレートと第2の接合プレートを、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接させ、この第1の接合プレート又は第2の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設ける。
【選択図】図1

Description

本発明は、構造部材への耐震用接合構造及びその構築方法に関する。
構造物の耐震補強のためにブレース等の耐震補強用部材を柱梁の交差部に接合する耐震補強工法が実施されている。
従来においては、柱と梁にブレースを接合する場合には、ガセットプレートを介して行うのが一般的であった。特許文献1には、例えば図7に示すように柱101と梁102のそれぞれに、ブレース材103との接合用の柱側ガセットプレート110と梁側ガセットプレート111を設ける構成が開示されている。この柱側ガセットプレート110と、梁側ガセットプレート111の形状は、正面細長の長方形に形成されてなる。そして、柱側ガセットプレート110は、柱が鋼管柱の場合、鋼管ウェブの対向する2箇所から、先端が狭まるようにしてブレース材103の方向に向けて、合計2枚を突出させ、また、梁側ガセットプレート111は梁102を構成するH鋼の上部中心から垂直に殖設されてなる。また、ブレース材103の側には、エンドプレート108を備えたガセットプレート112を接合する。
耐震用部材を柱梁の交差部に接合金具を溶接により接合した場合には、柱梁の変形が拘束されるため、構造物全体の変形性能が低下してしまう。特に日本の耐震設計においては、この変形性能を大きくすることができれば、構造特性係数(Ds値)を向上させることができ、ひいては2次設計における地震力を低減させることが可能となる。
一般に、地震力を低減させる場合において、純ラーメン構造では、層間変形角につき1/30以上要求される。この層間変形角とは、各階に生ずる水平方向の層間変位の当該各階の高さに対する割合である。例えば図8に示すように、水平方向の層間変位をδとし、さらに各階の高さをhとしたとき、層間変形角は、δ/hで表される。
ちなみに、ブレース付きのラーメン構造の変形性能についても同様に、1/30以上の層間変形角が要求されることになる。
この1/30の層間変形角は、純ラーメン構造であれば溶接方法の工夫等で実現可能である。しかしながら、ブレース用のガセットプレートをラーメン構造に取り付ける場合には、可撓長さが短くなることや、ガセットプレート始端での応力集中により、層間変形角1/30以上の変形性能を確保することが難しい。
特開2000−186371号公報
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鉄筋構造物を新たに建造する際に、ブレース等の耐震用部材を柱梁の交差部に接合する時、層間変形角を1/30以上持たせることにより耐震性をより向上させた耐震用接合構造及びその構築方法を提供することにある。
本発明に係る耐震用接合構造は、上述した課題を解決するために、略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第1の接合プレートと第2の接合プレートとが、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接され、この第1の接合プレート又は第2の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設けたことを特徴とする。
また、本発明に係る耐震用接合構造の構築方法は、上述した課題を解決するために、略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第1の接合プレートと第2の接合プレートを、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接させ、この第1の接合プレート又は第2の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設けることを特徴とする。
本発明では、略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第1の接合プレートと第2の接合プレートを、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接させ、この第1の接合プレート又は第2の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設ける。
これにより、本発明は、大きな地震が発生した場合において、第2の接合プレートは鉄骨梁に非固定で当接されているのみであるため、地震により上下に屈曲しようとする鉄骨梁が第2の接合プレートにより拘束されることはなくなる。その結果、鉄骨梁の変形性能そのものを向上させることができ、ひいては層間変形角を1/30以上に至るまで高めることができる。
同様に、鉄骨柱が左右に振動する場合においても、第1の接合プレートは、鉄骨柱に対して非固定で当接されているのみであるため、地震により左右に屈曲しようとする鉄骨柱が第1の接合プレートにより拘束されることがなくなり、建物全体の変形性能をも高めることが可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態として、鉄筋構造物への耐震用接合構造につき、図面を参照しながら詳細に説明をする。
図1に角形鋼管からなる鉄骨柱1とH型の鉄骨梁2の2つの構造部材を交差させる実施例1を、図2(a)は、この図1におけるA−A断面図であり、図2(b)は、この図1におけるB−B断面図である。この実施例1において、ブレース等の耐震用部材4を鉄骨柱1と鉄骨梁2の交差部に接合するための接合金具5は、鉄骨柱1の面に接合される第1の接合プレート6とコンクリートスラブ3の上に載置される第2の接合プレート7と、第1の接合プレート6と第2の接合プレート7のそれぞれに対して直交する向きに溶接されるガセットプレート8により構成される。ガセットプレート8には、ブレース等の耐震用部材4がスプライスプレート10を介して連結ボルト11により連結される。
第1の接合プレート6は鉄骨柱1に対して、溶接等の手段を介して固定することなく、あくまで非固定で当接されているのみである。第2の接合プレート7についても同様に、鉄骨梁2に対して、溶接等の手段を介して固定することなく、あくまで非固定で当接されているのみである。本来、接合金具5は、地震時等に耐震用部材4に作用する引張力を鉄骨柱1と鉄骨梁2に伝達するためのものであるから、鉄骨柱1と鉄骨梁2の両方に固定する必要があり、第1の接合プレート6や第2の接合プレート7を鉄骨柱1や鉄骨梁2に非固定で当接しただけでは、耐震用部材4からの引張力を鉄骨柱1や鉄骨梁2に伝達することができない。
そこで、本実施例では、耐震用部材4の引張力が接合金具5に作用するとき、その引張力は接合金具5を引き上げる方向の垂直分力と横方向に作用する水平分力として作用することに着目した。即ち、本実施例においては、かかる垂直分力、水平分力に抵抗する部材を鉄骨柱1や鉄骨梁2に設けることにより、これを軸力として伝達できるように構成したものである。
具体的には、第1の接合プレート6の端部6aに当接させた鋼板プレートからなる移動拘束部材14を鉄骨柱1の側面に固着する。また、第2の接合プレート7の端部7aに当接させた鋼板プレートからなる移動拘束部材15を鉄骨梁2の上面に固着する。
移動拘束部材14、15は、所定の厚みと大きさ(面積)を有する矩形の鋼板プレートからなり、隅肉溶接41等で鉄骨柱1や鉄骨梁2に固定されている。なお、この隅肉溶接41の代替として、例えば、ボルト等を介して接合するようにしてもよい。
移動拘束部材14の端部16で第1の接合プレート6の端部6aに作用する垂直力を受け、また移動拘束部材15の端部17で第2の接合プレート7の端部7aに作用する水平力を受けるため、これら第1の接合プレート並びに第2の接合プレート7と、移動拘束部材14、15の端面同士は、同一レベルに設置するのが望ましい。
即ち、地震時にブレース等からなる耐震用部材4に作用する引張力により、接合金具5の第1の接合プレート6と第2の接合プレート7に垂直力と水平力が作用し、垂直力は移動拘束部材14で受け、水平力は移動拘束部材15で受け、さらに移動拘束部材14、15から鉄骨柱1や鉄骨梁2に軸力として伝えることができる。
なお、移動拘束部材14の端部16に作用する略水平方向の力により、該移動拘束部材14が局部的に曲がるのを防止するため、また移動拘束部材15の端部17に作用する上向きの力により、該移動拘束部材15が局部的に曲がるのを防止するため、図3、4に示す実施例2のように、移動拘束部材15、16の上面に補剛リブ20を設けるようにしてもよい。補剛リブ20は、剛性確保、跳ね上がり防止の2つの機能を目的として配設するものであって、補剛リブ20の高さや幅や数は剛性確保の必要から設定するのがよい。
この図3は、実施例2の側面図を示しており、図4(a)は、この図3におけるA−A断面図であり、図4(b)は、この図1におけるB−B断面図である。
前記のとおり実施例1の耐震用接合構造によると、耐震用部材4の引張力により接合金具5にかかる垂直力、水平力を鉄骨柱1、鉄骨梁2の軸力で受けることができる。さらに、耐震用部材4には圧縮力が作用する場合があるが、実施例1において、接合金具5は、第1の接合プレート6並びに第2の接合プレート7を介して鉄骨柱1、鉄骨梁2に接触しているため、この圧縮力により接合金具5に作用する力を構造部材(鉄骨柱1及び鉄骨梁2)に支圧力として伝達することができる。
その際、この伝達された支圧力のうちの鉛直成分は、鉄骨梁2のウエブを介して鉄骨柱1に伝達されるので、鉄骨梁2は柱梁接合部付近において、この鉛直成分の力を十分伝達可能な強度と剛性が必要となり、必要に応じてウエブを補強する場合もある。
また、本発明を適用した耐震用接合構造では、層間変形角1/30以上の変形性能を持たせることができる。
図5は、大きな地震が発生した場合において、建物が水平変形している時の柱梁交差部の変形形態を示している。第2の接合プレート7は鉄骨梁2に非固定で当接されているのみであるため、図5に示すように地震により上下に屈曲しようとする鉄骨梁2が第2の接合プレート7により拘束されることはなくなる。その結果、鉄骨梁2の変形性能そのものを向上させることができ、ひいては層間変形角を1/30以上に至るまで高めることができる。
同様に鉄骨柱1が左右に振動する場合においても、第1の接合プレート6は、鉄骨柱1に対して非固定で当接されているのみであるため、地震により左右に屈曲しようとする鉄骨柱1が第1の接合プレート6により拘束されることがなくなる。
即ち、この鉄骨柱1と鉄骨梁2の交差部において、仮に従来の如く接合金具が固定されていると、これに変形が拘束されることになり、鉄骨柱1、2の見かけ上の剛性が高くなるところ、変形性能が落ちてしまう。これに対して、本発明は、あえて第1の接合プレート6(第2の接合プレート7)を鉄骨柱1(鉄骨梁2)に非固定で当接のみさせるとによりこれを回避し、変形性能を向上させることによる耐震性の向上を図ることが可能となる。
また、第1の接合プレート6(第2の接合プレート7)を鉄骨柱1(鉄骨梁2)に非固定で当接のみさせる場合においても、耐震用部材4から負荷される圧縮力を支圧力として伝達することができ、また、耐震用部材4の引張力についても上述したメカニズムに基づいて、鉄骨柱1、鉄骨梁2の軸力で受けることが可能となることから、耐震性の向上に焦点を当てて上述の如き構成にすることによる弊害を除去することも可能となる。
また、図5に示すように大きな地震が発生して鉄骨梁2が上下に大きく屈曲する場合において、例えば移動拘束部材15、16の上面に補剛リブ20を設けておくことにより、第1の接合プレート6(第2の接合プレート7)の端面6a(7a)が跳ね上がり、移動拘束部材14(15)を構成する鉄板プレートの端面から外れてしまうのを防止することができる。
なお、本発明は、例えば図6に示す実施例3として適用されるようにしてもよい。この実施例2では、第1の接合プレート6の端部6a及び/又は第2の接合プレート7の端部7aに形成された切欠き26に移動拘束部材15を嵌め込んで当接させる。その結果、この切欠き26により、移動拘束部材15がブレース構面から逸脱するのを防ぐことが可能となる。なお、この実施例2においては、鉄骨柱25をH形鋼で構成する場合につき示しているが、これに限定されるものではなく、鉄骨梁1に代替してもよいことは勿論である。
本発明に係る実施例1を示す図である。 (a)は、図1におけるA−A断面図であり、(b)は、図1におけるB−B断面図である。 本発明に係る実施例2を示す図である。 (a)は、図3におけるA−A断面図であり、(b)は、図1におけるB−B断面図である。 本発明の作用効果につき説明するための図である。 本発明に係る実施例3につき説明するための図である。 従来例について説明するための図である。 層間変形角につき説明するための図である。
符号の説明
1 鉄骨柱
2 鉄骨梁
4 耐震用部材
5 接合金具
6 第1の接合プレート
7 第2の接合プレート
8 ガセットプレート
10 スプライスプレート
11 連結ボルト
14、15 移動拘束部材
41 隅肉溶接

Claims (6)

  1. 略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第1の接合プレートと第2の接合プレートとが、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接され、
    この第1の接合プレート又は第2の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設けたことを特徴とする耐震用接合構造。
  2. 前記耐震用部材が圧縮力を受けた場合は、前記接合金具に作用する力を鉄骨柱及び鉄骨梁に支圧力として伝達することを特徴とする請求項1記載の耐震用接合構造。
  3. 前記耐震用部材が引張力を受けた場合に、接合金具の非固定部に作用する力を前記移動拘束部材を介して鉄骨柱及び鉄骨梁に伝達するように設けたことを特徴とする請求項1記載の耐震補強用接合構造。
  4. 前記第1の接合プレートの端部及び/又は第2の接合プレートの端部に形成された切欠きに前記移動拘束部材を嵌め込んで当接させることを特徴とする請求項1〜3のうち何れか1項記載の耐震用接合構造。
  5. 前記移動拘束部材は、前記鉄骨柱又は前記鉄骨梁に固定される移動拘束部材と、この移動拘束部材の上面で、かつ前記第1の接合プレート又は第2の接合プレートの端部に近接して設けられた補剛リブとを有することを特徴とする請求項1〜4のうち何れか1項記載の耐震用接合構造。
  6. 略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第1の接合プレートと第2の接合プレートを、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接させ、
    この第1の接合プレート又は第2の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設けることを特徴とする耐震用接合構造の構築方法。
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