JP2008175004A - Seismic response control member and seismic response control building used for boundary beam - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、地震時に建物に作用する水平力や架構の変形に合わせて履歴特性を自在に調整可能に構成した制震部材、および該制震部材を、柱と柱又は耐震壁と柱等の耐震要素を結合する鉄筋コンクリート造(以下、RC造という場合がある。)もしくは鉄骨鉄筋コンクリート造(以下、SRC造という場合がある。)の境界梁の中間部に設置して制震性能を確保・向上させた制震建物の技術分野に属する。 The present invention provides a seismic damping member configured such that the hysteresis characteristics can be freely adjusted in accordance with the horizontal force acting on the building or the deformation of the frame during an earthquake, and the seismic damping member such as a column and a column or a seismic wall and a column. Secure and improve seismic performance by installing it in the middle part of the boundary beam of reinforced concrete structure (hereinafter referred to as RC structure) or steel reinforced concrete structure (hereinafter also referred to as SRC structure) to which seismic elements are combined. Belongs to the technical field of controlled building.
従来、集合住宅を中心としたRC造、又はSRC造建物において、住宅部分の大スパン化に伴い、共有コア部分を短スパン化し、柱と柱、又は耐震壁と柱等の耐震要素を境界梁で繋いで制震性能を確保・向上させた制震建物が知られている。
例えば、図6に示す制震における境界梁として、X型配筋bによるRC梁aを設置した構成があるが、この境界梁はRC梁aによるX型配筋bの効果で、高い耐震性能を発揮できることを特徴としている。しかし、前記RC梁aは、剛性や耐力が非常に大きく、地震時に建物に水平力が作用すると、RC梁aへ応力が集中してしまう。応力が集中したRC梁aは、早期に塑性化し、塑性率が大きくなるので、早期に崩壊し、耐力を失うことになる。RC梁aへの応力集中を避けるための手段として、断面を小型化して部材剛性を小さくし、早期に塑性化することを回避させて、架構全体の安定した性能を確保する方法もある。しかし、この場合は他の梁へ応力が集中してしまうので、同他の梁の剛性(部材断面)を大きくしなければならなず、空間が狭くなり建築計画に問題が生じる。
また、図7は、境界梁としてH形鋼dを使用した構成を示している。この境界梁は、鉄筋コンクリートと同等の剛性を確保するために、H形鋼dの部材断面を大きくする必要があり、柱又は耐震壁cとの取合いが難しくなり接合が困難となる。
Conventionally, in RC buildings or SRC buildings centering on apartment buildings, with the increase in the span of the housing part, the common core part is shortened and the seismic elements such as columns and columns or seismic walls and columns are boundary beams. Seismic control buildings that are connected and secured to improve seismic performance are known.
For example, as a boundary beam in the seismic control shown in FIG. 6, there is a configuration in which an RC beam a with an X-type reinforcement b is installed. This boundary beam has a high seismic performance due to the effect of the X-type reinforcement b with the RC beam a. It is characterized by being able to demonstrate. However, the RC beam a has very large rigidity and proof stress, and stress is concentrated on the RC beam a when a horizontal force acts on the building during an earthquake. The RC beam a in which the stress is concentrated is plasticized at an early stage and the plasticity ratio is increased, so that it collapses at an early stage and loses its proof strength. As a means for avoiding stress concentration on the RC beam a, there is a method of ensuring stable performance of the entire frame by reducing the size of the cross section to reduce the member rigidity and avoiding early plasticization. However, in this case, stress concentrates on the other beams, so the rigidity (member cross section) of the other beams must be increased, and the space becomes narrow, causing a problem in the architectural plan.
FIG. 7 shows a configuration using H-section steel d as the boundary beam. In order to ensure the same rigidity as that of reinforced concrete, this boundary beam needs to have a large member cross section of the H-shaped steel d, and it becomes difficult to join with the column or the earthquake-resistant wall c, so that the joining becomes difficult.
なお、特許文献1に開示された制震建物は、側面視が断面矩形をなす鋼製筒体状の枠体の内側へほぼ垂直に配置された鋼板が、前記枠体を塞ぐ膜のように周囲を溶接接合して構成された制震部材を、同制震部材の枠体の側面に設けた舌片で、耐震壁から突設された片持ち梁と溶接接合又はボルト接合した境界梁を備えた構成である(特許文献1の図3及び図4を参照)。他の異なる実施例として、略水平方向に平行状態で離間させた複数の鋼板の両端を側面鋼板で一体的に溶接接合して構成された制震部材を、同側面鋼板の外面に設けられた舌片で、耐震壁から突設された片持ち梁と溶接接合又はボルト接合した境界梁を備えた構成の耐震建物も開示されている(特許文献1の図5及び図6を参照)。 In addition, in the vibration control building disclosed in Patent Document 1, a steel plate arranged substantially perpendicularly to the inside of a steel cylindrical frame whose side view has a rectangular cross section is like a film that closes the frame. A boundary beam that is formed by welding or bolting a seismic damping member constructed by welding the surroundings to a cantilever projecting from the seismic wall with a tongue provided on the side of the frame of the seismic damping member. (See FIGS. 3 and 4 of Patent Document 1). As another different embodiment, a damping member constituted by integrally welding both ends of a plurality of steel plates separated in parallel in a substantially horizontal direction with side steel plates is provided on the outer surface of the side steel plates. An earthquake-resistant building having a tongue piece and a cantilever beam protruding from the earthquake-resistant wall and a boundary beam welded or bolted is also disclosed (see FIGS. 5 and 6 of Patent Document 1).
上記特許文献1の図3及び図4に開示された制震建物は、同制震建物に地震等の水平力が作用すると、枠体の内側に設置された鋼板がせん断変形し、一方の対角線方向に引張力を受けて伸び、他方の対角線方向に圧縮力を受けて縮むことによりダンパーとしての役割を果たすので、建物に作用する水平力や架構の変形を低減できる。また、特許文献1の図5及び図6に開示された制震建物は、同制震建物に地震等の水平力が作用すると、各水平鋼板が、一様に変形して両側の側面鋼板を相対的に変位させる、いわゆる鋼材ダンパーの役割を果たすので、建物に作用する水平力や架構の変形を低減できることは認められる。
しかし、制震部材の枠体(図3及び図4を参照)、或いは側面鋼板(図5及び図6を参照)に設けられた舌片と、耐震壁から突設された片持ち梁とを溶接接合又はボルト接合した構成では、同接合部分の耐力を十分な大きさに確保し難く、力の伝達が難しい。
3 and 4 of Patent Document 1 described above, when a horizontal force such as an earthquake acts on the vibration control building, the steel plate installed inside the frame undergoes shear deformation, and one diagonal line Since it acts as a damper by receiving a tensile force in the direction and contracting by receiving a compressive force in the other diagonal direction, the horizontal force acting on the building and the deformation of the frame can be reduced. 5 and 6 of Patent Document 1, when a horizontal force such as an earthquake acts on the damping building, each horizontal steel plate is deformed uniformly and the side steel plates on both sides are deformed. Since it acts as a so-called steel damper that is displaced relatively, it is recognized that horizontal force acting on the building and deformation of the frame can be reduced.
However, the tongue piece provided on the frame of the vibration control member (see FIGS. 3 and 4) or the side steel plate (see FIGS. 5 and 6) and the cantilever projecting from the earthquake-resistant wall In the structure that is welded or bolted, it is difficult to ensure a sufficient strength of the jointed portion and it is difficult to transmit the force.
本発明の目的は、地震時に建物に作用する水平力や変形に合わせて履歴特性を自在に調整することが可能で、建物の履歴特性、応答特性を自在に調整することができる制震部材を提供することである。 An object of the present invention is to provide a vibration control member that can freely adjust the hysteresis characteristics according to the horizontal force and deformation acting on the building during an earthquake, and can freely adjust the hysteresis characteristics and response characteristics of the building. Is to provide.
本発明の次の目的は、上記制震部材を柱と柱又は耐震壁と柱等の耐震要素を結合するRC造もしくはSRC造の境界梁の中間部に設置して制震性能を確保・向上させた制震建物を提供することである。 The next object of the present invention is to secure and improve the vibration control performance by installing the vibration control members in the middle part of the RC or SRC boundary beams that connect the columns and columns or the earthquake resistant wall and columns. Is to provide a seismic control building.
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境界梁に用いる制震部材は、
一対の鋼製端板3a、3aの間に、上下の鋼製フランジ3b、3bと、該上下の鋼製フランジ3b、3bの間に間隔をあけて垂直に配置された複数の鋼製ウェブ3c…とが組み込まれ、前記鋼製端板3aと鋼製フランジ3b及び鋼製ウェブ3cが一体的に接合されて成り、
柱1と柱1又は耐震壁8と柱1等の耐震要素を結合する鉄筋コンクリート造もしくは鉄骨鉄筋コンクリート造境界梁2の中間部2aに設置されることを特徴とする。
As means for solving the above-described problem, the vibration control member used for the boundary beam according to the invention described in claim 1 is:
Between a pair of
It is installed in the
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した境界梁に用いる制震部材において、
制震部材3を構成する鋼製ウェブ3cの強度、板厚若しくは枚数を変化させて、上下の鋼製フランジ3b、3bの弾性域で、鋼製ウェブ3cが先行して降伏する構成としたことを特徴とする。
The invention described in
By changing the strength, plate thickness or number of
請求項3に記載した発明に係る制震建物は、
一対の鋼製端板3a、3aの間に、上下の鋼製フランジ3b、3bと、該上下の鋼製フランジ3b、3bの間に間隔をあけて垂直に配置された複数の鋼製ウェブ3c…とが組み込まれ、前記鋼製端板3aと鋼製フランジ3b及び鋼製ウェブ3cが一体的に接合されて成る制震部材3が、柱1と柱1又は耐震壁8と柱1等の耐震要素を結合する鉄筋コンクリートもしくは鉄骨鉄筋コンクリート造境界梁2の中間部2aに設置されていることを特徴とする。
The vibration control building according to the invention described in claim 3 is:
Between a pair of
請求項4に記載した発明は、請求項3に記載した制震建物において、
制震部材3の両側の鉄筋コンクリート造もしくは鉄骨鉄筋コンクリート造境界梁2は、現場打ちコンクリートで構成されていることを特徴とする。
The invention described in claim 4 is the vibration control building according to claim 3,
The reinforced concrete structure or the steel-framed reinforced
請求項5に記載した発明は、請求項3に記載した制震建物において、
制震部材3の両側の鉄筋コンクリート造もしくは鉄骨鉄筋コンクリート造境界梁2は、プレキャストコンクリートで構成されていることを特徴とする。
The invention described in
The reinforced concrete structure or the steel reinforced concrete
本発明の境界梁に用いる制震部材は、鋼製ウェブ3cの強度、板厚若しくは枚数を調整して、上下の鋼製フランジ3bの弾性域で、鋼製ウェブ3cが先行して降伏する構成にすることにより、地震時において建物に作用する水平力や架構の変形に合わせて履歴特性を自在に調整することができるので、建物の履歴特性、応答特性を自在に調整することができる。
The vibration control member used for the boundary beam of the present invention is configured such that the
つまり、上記制震部材3を、柱1と柱1又は耐震壁8と柱1等の耐震要素を結合する境界梁2の中間部2aに設置した制震建物は、地震時の水平力による大変形に対し、前記制震部材3が先行して降伏し、鋼製ウェブ3cが座屈するので、境界梁2の耐力の上昇を抑制できる。また、制震部材3の履歴特性(剛性・耐力)を細かく調整(設計)して制震架構のエネルギーを大きく吸収することができるので、地震時の水平力により建物に作用する水平力や架構の変形を効果的に低減させることができ、もって建物の制震性能を確保・向上させることができる。
更に、境界梁2は両端部での曲げモーメントが大きく、中央のモーメントが小さくなるので、正面方向に見た鋼製ウェブ3cの形状を正方形に近い矩形とする条件で制震部材3のスパンを最短化した構成とし、前記制震部材3を境界梁2の中央に設置することにより、応力の小さいところで鉄骨とRC部材を接合できる。
In other words, the seismic control building 3 in which the seismic control member 3 is installed in the
Further, the
本発明の境界梁に用いる制震部材は、一対の鋼製端板3a、3aの間に、上下の鋼製フランジ3b、3bと、該上下の鋼製フランジ3b、3bの間に間隔をあけて垂直に配置された複数の鋼製ウェブ3cとが組み込まれ、前記鋼製端板3aと鋼製フランジ3b及び鋼製ウェブ3cが一体的に接合されて成り、柱1と柱1又は耐震壁8と柱1等の耐震要素を結合する鉄筋コンクリート造もしくは鉄骨鉄筋コンクリート造境界梁2の中間部2aに設置される。
The damping member used for the boundary beam of the present invention has a gap between the upper and
本発明の制震建物は、一対の鋼製端板3a、3aの間に、上下の鋼製フランジ3b、3bと、該上下の鋼製フランジ3b、3bの間に間隔をあけて垂直に配置された複数の鋼製ウェブ3c…とが組み込まれ、前記鋼製端板3aと鋼製フランジ3b及び鋼製ウェブ3cが一体的に接合されて成る制震部材3が、柱1と柱1又は耐震壁8と柱1等の耐震要素を結合する鉄筋コンクリートもしくは鉄骨鉄筋コンクリート造境界梁2の中間部2aに設置されている。
The seismic control building of the present invention is vertically arranged between the pair of
以下に、本発明を図1〜5に示した実施例に基づいて説明する。
本実施例の制震建物は、図1及び図2に示すように、建物に作用する水平力や架構の変形に合わせて自在に履歴特性を調整可能に構成した制震部材3を、柱1と柱1(図1を参照)、又は耐震壁8と柱1等(図2を参照)の耐震要素を結合するRC造もしくはSRC造境界梁2の中間部2aに設置した構成である。なお、図2に示す耐震壁8は、鉄筋コンクリート造で、建物の下層部から最上階まで貫く建物中央部にあるコアウォールを表している。
Below, this invention is demonstrated based on the Example shown in FIGS.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the seismic control building of the present embodiment includes a seismic control member 3 configured so that the hysteresis characteristics can be freely adjusted in accordance with the horizontal force acting on the building and the deformation of the frame. It is the structure installed in the
上記制震部材3は、図3及び図4に具体的な構成を示すように、一対の鋼製端板3a、3aの間に、上下の鋼製フランジ3b、3bと、該上下の鋼製フランジ3b、3bの間に一定の間隔をあけて垂直に配置された3枚の鋼製ウェブ3c…とが組み込まれ、前記鋼製端板3aと鋼製フランジ3b及び鋼製ウェブ3cが溶接で一体的に接合して構成されている。但し、前記鋼製ウェブ3cの枚数は、図示した実施例に限定されない。建物に要求される性能に応じて適宜増減して実施する。なお、前記鋼製端板3aの上下に横一列に設けられた複数の孔3d…(図示例では5個)は、後述の境界梁2を構成する梁主筋6を通して接合するために用いる。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the vibration damping member 3 includes upper and
本実施例の制震部材3は、鋼製ウェブ3cの強度、板厚若しくは枚数を調整することによって、上下の鋼製フランジ3b、3bの弾性域で、鋼製ウェブ3cが先行して降伏する構成として、例えば図5(A)〜(C)に示すように、制震部材3の履歴特性を自在に変化させ、建物の履歴特性、応答特性を自在に調整することができる。つまり、建物に作用する水平力や架構の変形を低減させるために必要な最適の境界梁2の性能選択が可能である。
In the damping member 3 of the present embodiment, the
上記制震部材3の両側のRC造もしくはSRC造境界梁2は、現場打ちコンクリート又はプレキャストコンクリートにより構築される。
制震部材3の両側のRC造もしくはSRC造の境界梁2を現場打ちコンクリートにより構築する場合には、先ず、境界梁2の梁鉄筋5を現場で組み立て、又は現場で鉄骨と梁鉄筋5を組み立てる。次に、梁鉄筋5における梁主筋6を利用して境界梁2の中間部2aに制震部材3を設置する。具体的には、前記制震部材3における鋼製端板3aの孔3d…へ前記梁主筋6を通し、該梁主筋6のねじ切りした先端へナット7を締め付けて、梁主筋6と鋼製端板3aとを接合し、制震部材3を設置する。最後に、梁型枠を組み立て、コンクリートを打設する。梁主筋6を利用して接合し設置した制震部材3は、境界梁2へ必要十分に力を伝達することができる。また、境界梁2の中間部2aに設置した制震部材3の分だけ鉄筋、又は鉄骨と鉄筋を省略できるので、経済性に優れている(請求項4記載の発明)。
The RC structure or SRC
When the RC or
制震部材3の両側のRC造もしくはSRC造境界梁2をプレキャストコンクリートにより構築する場合には、先ず、境界梁2の梁鉄筋5を組み立て、又は鉄骨と梁鉄筋5を組み立てる。次に、梁鉄筋5における梁主筋6を利用して境界梁2の中間部2aに、上記制震部材3を設置する。具体的には、前記制震部材3における鋼製端板3aの孔3d…へ前記梁主筋6を通し、該梁主筋6のねじ切りした先端へナット7を締め付けて、梁主筋6と鋼製端板3aとを接合し、制震部材3を設置する。次に、梁型枠を組み立て、コンクリートを打設して境界梁2をプレキャストコンクリート製として構成する。その後、前記プレキャストコンクリート製の境界梁2をその中間2aの制震部材3と共に耐震要素間へ梁として設置し、耐震要素のコンクリートを打設して一体的に接合する(請求項5記載の発明)。
When the RC structure or SRC
斯くして、本実施例の制震建物は、地震時の水平力による大変形に対し、前記制震部材3が先行して降伏し、鋼製ウェブ3cが座屈するので、境界梁2の耐力の上昇を抑制でき、安定した減衰性能を確保できる。また、制震部材3の履歴特性(剛性・耐力)を細かく調整(設計)して制震架構のエネルギー吸収能力を大きくすることができるので、地震時に架構に作用する水平力や架構の変形を効果的に低減させることができ、もって建物の制震性能を確保・向上させることができる。
更に、境界梁2は両端部での曲げモーメントが大きく、中央でモーメントが小さくなるので、正面方向に見た鋼製ウェブ3cの形状を正方形に近い矩形とする条件で制震部材3のスパンを最短化した構成とし、前記制震部材3を境界梁2の中央に設置することにより、応力の小さいところで鉄骨とRC部材を接合できる。
Thus, the damping building of the present embodiment has the yield strength of the
Further, the
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、勿論、図示した実施例の限りではない。本発明の要旨及び技術的思想を逸脱しないかぎり、当業者の変形、応用にしたがい様々な実施例が成立することを、敢えてここに、言及する次第です。 The present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the illustrated embodiments. As long as it does not deviate from the gist and technical idea of the present invention, it will be mentioned here that various embodiments can be realized according to modifications and applications of those skilled in the art.
1 柱
2 境界梁
2a 境界梁の中間部
3 制震部材
3a 鋼製端板
3b 鋼製フランジ
3c 鋼製ウェブ
8 耐震壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
柱と柱又は耐震壁と柱等の耐震要素を結合する鉄筋コンクリート造もしくは鉄骨鉄筋コンクリート造境界梁の中間部に設置されることを特徴とする、境界梁に用いる制震部材。 An upper and lower steel flange and a plurality of steel webs arranged vertically with a space between the upper and lower steel flanges are incorporated between a pair of steel end plates, and the steel end plate and the steel The flange made of steel and the steel web are integrally joined,
A damping member used for a boundary beam, characterized in that it is installed in the middle of a reinforced concrete or steel-framed reinforced concrete boundary beam that connects columns and columns or seismic walls and columns.
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