JP2010236180A - Earthquake-resistant structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、梁勝ちピンブレース構造を有する複数層の構造体に関するものである。 The present invention relates to a multi-layer structure having a beam-winning pin brace structure.
建築物は、柱を梁より強く設計し、各層に地震によるエネルギーを分散することが安全上望ましいとされるが、低層の住宅建築では、各層が独立に降伏するピンブレース工法や壁式工法が多く用いられているのが現状である。これらの構造は、特定の層が単独で降伏をする。特に、最上層が降伏して建物の終局状態が決まる場合、エネルギー吸収に極めて乏しい建物となる。これに対して、建物の全層がほぼ同時に降伏し、同程度に塑性化する構造をもつ建物は、エネルギー吸収に極めて富み耐震性能の高い建物になる。
地震によるエネルギーを分散する構造として、特開2000−170392号公報がある。この公報には、建物の外側面に沿った補強フレームと地震応答を減衰させるダンパーを備えた耐震補強構造が開示されている。この構成によれば、耐力、剛性の弱い層へのエネルギー集中を緩和し、高い耐震性能を発揮することができる。
For buildings, it is considered safer to design the columns stronger than the beams and distribute the energy from the earthquake to each layer. However, in low-rise residential buildings, the pin brace method or the wall type method where each layer yields independently is used. At present, it is widely used. In these structures, a specific layer yields alone. In particular, when the top layer yields and the final state of the building is determined, the building is extremely poor in energy absorption. On the other hand, a building with a structure in which all layers of the building yield at almost the same time and plasticize to the same extent is a building that is extremely rich in energy absorption and has high seismic performance.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-170392 discloses a structure for dispersing energy caused by an earthquake. This publication discloses a seismic reinforcement structure including a reinforcement frame along the outer surface of a building and a damper that attenuates the seismic response. According to this structure, energy concentration to the layer with weak proof strength and rigidity can be relieved, and high seismic performance can be exhibited.
しかしながら、上記耐震補強構造は、外側面に沿って設置されるものであり、建物の外観デザインを損なうという問題がある。また、設置にあたっては平坦な壁面が必要であり、凹凸のある面には設置が困難であり、壁面自体は平坦であったとしても、壁面にシャッターボックス、看板などの突出物や配線などがあると、設置が困難となることもある。また、間口が小さい狭隘な敷地に建築される建物の場合、採光、通風、出入りの為の開口部を極力大きく確保することが望まれるが、補強フレームの存在によって、開口部の大きさや位置に制約を受けやすい。特に、このような開口部には、外開きの扉や窓を設置し難い。 However, the above-mentioned seismic reinforcement structure is installed along the outer surface, and there is a problem that the appearance design of the building is impaired. In addition, a flat wall surface is required for installation, and it is difficult to install on uneven surfaces. Even if the wall surface itself is flat, there are protrusions and wiring such as shutter boxes and signboards on the wall surface. And installation may be difficult. In addition, in the case of a building built on a narrow site with a small frontage, it is desirable to secure as large an opening as possible for daylighting, ventilation, and going in and out. Easy to be restricted. In particular, it is difficult to install an open door or window in such an opening.
本発明は、建物の外観デザインを損なわず、建物の形状による制約も受けにくく、開口部の設置に制約が生じにくい耐震構造体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a seismic structure that does not impair the appearance design of a building, is not easily restricted by the shape of the building, and is less likely to be restricted in the installation of openings.
本発明は、ピンブレース構造からなる複数層の耐震構造体において、
ピンブレース構造は、所定の構面で、基礎から最上層における最上部の梁に架けて連通する連通コラムが配置され、連通コラムの下端は、基礎に接合され、連通コラムの上端は、最上部の梁に対して接合され、
地震時において構面内で各層の層間変形角が等しくなるように構成されたことを特徴とする。
The present invention is a multi-layer earthquake-resistant structure comprising a pin brace structure,
In the pin brace structure, a communication column that communicates from the foundation to the uppermost beam in the uppermost layer is arranged with a predetermined construction surface, the lower end of the communication column is joined to the foundation, and the upper end of the communication column is the uppermost part. To the other beam
It is characterized in that the interlayer deformation angle of each layer is equal in the frame during an earthquake.
この耐震構造体においては、前述した構成を有するので、建物の外観デザインを損なわず、建物の形状による制約も受けにくく、開口部の設置に制約が生じにくいといった優れた効果が得られる。 Since this seismic structure has the above-described configuration, it is possible to obtain an excellent effect that the external appearance design of the building is not impaired, it is difficult to be restricted by the shape of the building, and the opening is hardly restricted.
また、連通コラムと各層の梁との接合を剛接合にすると好適である。
このような構成を採用すると、大きな地震力が作用した場合には、梁が塑性変形してエネルギーを吸収することができる。これによって、耐震性が更に高まる。
Further, it is preferable that the connection between the communication column and the beam of each layer is a rigid connection.
When such a configuration is adopted, when a large seismic force is applied, the beam can be plastically deformed to absorb energy. This further increases the earthquake resistance.
また、連通コラムと各層の梁とをダンパーで接合すると好適である。
このような構成を採用すると、比較的小さな地震力の段階でもダンパーによってエネルギーを確実に吸収することができる。これによって、耐震性を更に高めることができる。
Further, it is preferable that the communication column and the beams of each layer are joined by a damper.
By adopting such a configuration, energy can be reliably absorbed by the damper even at a relatively small level of seismic force. Thereby, the earthquake resistance can be further improved.
本発明によれば、建物の外観デザインを損なわず、建物の形状による制約も受けにくく、開口部の設置に制約が生じにくい。 According to the present invention, the appearance design of the building is not impaired, the restriction due to the shape of the building is not easily received, and the opening is not easily restricted.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る耐震構造体の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an earthquake-resistant structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1及び図2に示すように、ピンブレース構造(軸組み工法)からなる耐震構造体1は、ALCからなる床パネルや壁パネルを組み合わせて躯体が構成される工業化住宅に利用される。この耐震構造体1は、上下3層の鉄骨造の軸組みをなし、各層の階高は統一されている。
[First Embodiment]
As shown in FIG.1 and FIG.2, the earthquake-
耐震構造体1は、基礎2の四隅に配置された隅柱3と、隅柱3の間に配置された中柱4と、隅柱3間を架け渡す外側梁5と、床パネルや天井パネルを支持するための内側梁6と、後述する連通コラム8とを備えている。
The
基礎2は、断面逆T字状の鉄筋コンクリート造の布基礎からなり、矩形の外側部2Aと、枠部2A内を通るように十字状に延在する内側部2Bとからなる。そして、外側部2Aに隅柱3及び中柱4が立設され、内側部2Bの交差部に連通コラム8が立設されている。
The
基礎2の外側部2Aに立設された隅柱3と外側梁5との関係及び中柱4と外側梁5との関係は、梁勝ちの軸組み構造をなしている。すなわち、隅柱3は、各層で分断され、同様に中柱4も各層で分断され、下層側の隅柱3及び中柱4の上端で、外側梁5が支持され、上層側の隅柱3及び中柱4の下端が外側梁5で支持され、そして、外側梁5は中柱4で分断されることなく連続的に延在する。
The relationship between the
外側梁5はH形鋼からなり、隅柱3及び中柱4は角形鋼管からなり、隅柱3及び中柱4の上下端は、ボルトによって外側梁5に固定されている。また、H形鋼からなる内側梁6は、各層において、中柱4と連通コラム8との間に延在する大梁6Aと、大梁6Aと外側梁5との間に延在する小梁6Bとからなる。
The
耐震構造体1の略重心位置には、基礎2の内側部2Bから最上層における最上部の大梁6Aに架けて連通する連通コラム8が配置されている。この連通コラム8は高い剛性および耐力を有する角形鋼管からなり、大地震の際にも耐震性能に影響を及ぼす変形や破断を生じることがない。また、連通コラム8と大梁6Aとの関係は、各大梁6Aが連通コラム8で分断されたいわゆる柱勝ちの軸組構造をなしている。
A
各層においては、耐力パネル(耐震要素)Sが適宜配置されている。図3に示すように、
耐力パネルSは、所定の間隔をもって立設された一対の中柱4と中柱4Aとの間で縦方向に隣接して配置された2組の耐力部材20とからなる。
In each layer, a load-bearing panel (seismic element) S is appropriately arranged. As shown in FIG.
The load-bearing panel S includes two pairs of load-bearing
中柱4の上端及び下端は、外側梁5に対してピン接合P(図4参照)で連結され、最下層の中柱4の下端のみ基礎2に対してピン接合P(図4参照)で連結されている。同様に、中柱4Aの上端及び下端は、大梁6Aに対してピン接合Pで連結され、最下層の中柱4Aの下端のみ基礎2に対してピン接合Pで連結されている。
The upper end and the lower end of the
耐力部材20は、複数の枠21a〜21eからなって、一対の中柱4,4Aに固定される枠材21と、枠材21の連結に利用される連結材22とからなる。枠材21は、中柱4Aに沿ってボルトで固定される縦枠21aと、一端が縦枠21aの高さ方向の中心位置に溶接されて縦枠21aに対して直角をなす水平枠21bと、一端が縦枠21aの上下端と溶接されて斜め下方及び斜め上方に向けて延在する第1の斜め枠21d及び第2の斜め枠21eと、からなる。そして、水平枠21bの他端と第1の斜め枠21d及び第2の斜め枠21eの他端は、接合板21cに溶接又はボルトで固定されている。そして、枠材21は全体として二等辺三角形をなしている。
The
中柱4側にも同様な構成の枠材21が固定され、中柱4と中柱4Aとの間で左右一対の枠材21が配置され、左側の枠材21の接合板21cと、右側の枠材21の接合板21cとは、連結部材22によって連結されている。各接合板21c及び連結部材22にはボルト孔が穿設されており、このボルト孔に挿入されるボルトを利用して、連結部材22が左右一対の接合板21cを連結している。
A
枠材21は高い剛性および耐力を有し、大地震の際にも耐震性能に影響を及ぼす変形や破断を生じることがない。そして、連結部材22は、正面視蝶形で極低降伏点鋼からなり、くびれ部分が所定の値を越える外力によって塑性変形することで地震力のエネルギーを吸収するように構成されている。連結部材22の個数は、必要とされるエネルギー吸収量に応じて適宜変更される。
The
図1及び図2に示すように、連通コラム8の下端は、基礎2の内側部2Bに対してピン接合Pによって立設され、連通コラム8の上端は、最上部の大梁6Aaに対して剛接合Gによって連結されている。また、連通コラム8の途中は、中間部の大梁6Abに対して剛接合Gによって連結されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the lower end of the
前述したピン接合Pの一例としては、図4に示すように、連通コラム8の下端に形成された断面十字状の脚部30と、脚部30の下端に形成されて基礎2に対してアンカーボルトで固定されるベースプレート31とから構成される。この場合、脚部30が撓んでエネルギーが吸収され、曲げモーメントを伝え難い構成になっている。
As an example of the pin joint P described above, as shown in FIG. 4, a
剛接合Gの一例としては、図5に示すように、連通コラム8に大梁6Aの端面25が突き当てられて、ボルト26によってしっかりと固定された構成をなし、曲げモーメントを伝える構成になっている。
As an example of the rigid joint G, as shown in FIG. 5, the
図6に示すように、耐震構造体1に地震力が作用した際、各層毎に、地震力の負担比率と、耐力パネルSの耐力比率とが異なる場合であっても、連通コラム8によって強制的に各層の層間変形角αが統一される。即ち、各層の耐力パネルSの変形量が等しくなる。従って、各層の耐力パネルSのエネルギー吸収量にバラつきが生じることがなく、効率よくエネルギー吸収がなされる。また、大きな地震力が作用した場合には、連通コラム8と大梁6Aa,6Abとの接合が剛接合Gになっているので、大梁6Aa,6Abが塑性変形してエネルギーが吸収される。従って、耐震性能が向上する。
As shown in FIG. 6, when seismic force is applied to the
また、連通コラム8は通常の柱より断面を大きくなる程度であり、建物の外観デザインを損なわず、建物の形状による制約も受けにくく、開口部の設置に制約が生じにくい。
Further, the
[第2の実施形態]
この第2の実施形態では、第1の実施形態と異なる部分の説明に留め、同一の構成には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, only the differences from the first embodiment will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
図7に示すように、耐震構造体1Aは、連通コラム8の下端は、基礎2の内側部2Bに対してピン接合Pによって立設され、連通コラム8の上端は、最上部の大梁6Aaに対してピン接合P1によって連結されている。また、連通コラム8の途中は、中間部の大梁6Abに対してピン接合P1によって連結されている。
As shown in FIG. 7, in the earthquake-
ピン接合P1の一例としては、図8に示すように、鉛直方向に延在する平行な2枚のダンパー板33を介して連通コラム8と大梁6Aa,6Abの端部とが連結された構成をなしている。ダンパー板33の一端は大梁6Aa,6Abに溶接され、ダンパー板33の他端は、ボルト34によって連通コラム8に固定される。これによって、曲げモーメントを伝え難い構成になっている。ダンパー板33は、低降伏点鋼からなる。
As an example of the pin joint P1, as shown in FIG. 8, the
図9に示すように、耐震構造体1Aに地震力が作用した際、各層毎に、地震力の負担比率と、耐力パネルSの耐力比率とが異なる場合であっても、連通コラム8によって強制的に各層の層間変形角αが統一される。即ち、各層の耐力パネルSの変形量が等しくなる。従って、各層の耐力パネルSのエネルギー吸収量にバラつきが生じることがなく、効率よくエネルギー吸収がなされる。
As shown in FIG. 9, when seismic force is applied to the
そして、比較的小さな地震力の段階でもダンパー板33によってエネルギーを確実に吸収することができる。これによって、耐震性を更に高めることができる。また、終局を迎えたダンパー板33の交換を可能にするために、ダンパー板33を大梁6Aa,6Ab及び連通コラム8にボルトによって連結し、ダンパー板33を着脱自在にしてもよい。
The energy can be reliably absorbed by the
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、上記実施形態は、連通コラム8を比較的建物の重心に近い中通りの交点に1本のみ設置した例であったが、これには限定されない。建物に作用する地震力と連通コラムに求められる剛性、耐力との関係、バランス、平面計画等に基づき、一つの建物に連通コラム8を複数本配置してもよい。また、構面は、どの位置であってもよく、基礎2の外側部2Aに連通コラム8を立設させてもよい。
It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, although the said embodiment was an example which installed only one
また、隅柱3と外側梁5との関係及び中柱4と外側梁5との関係は、柱勝ちであってもよい。また、ダンパー接合として、ダンパー板33に代えて、高減衰ゴムダンパーやオイルダンパー等を利用して構成してもよい。また、連通コラム8の上端に、図4に示すようなピン接合Pを利用してもよい。
Further, the relationship between the
1,1A…耐震構造体、2…基礎、6Aa,6Ab…大梁(梁)、8…連通コラム、33…ダンパー板(ダンパー接合)、P,P1…ピン接合、G…剛接合、α…層間変形角。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ピンブレース構造は、所定の構面で、基礎から最上層における最上部の梁に架けて連通する連通コラムが配置され、前記連通コラムの下端は、前記基礎に接合され、前記連通コラムの上端は、前記最上部の前記梁に対して接合され、
地震時において前記構面内で各層の層間変形角が等しくなるように構成されたことを特徴とする耐震構造体。 In a multi-layer earthquake-resistant structure consisting of a pin brace structure,
The pin brace structure has a predetermined construction surface, a communication column that communicates from the foundation to the uppermost beam in the uppermost layer is disposed, and a lower end of the communication column is joined to the foundation, and an upper end of the communication column Is joined to the beam at the top,
A seismic structure characterized in that an interlayer deformation angle of each layer is equal in the surface during an earthquake.
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JP2014098259A (en) * | 2012-11-14 | 2014-05-29 | Daiwa House Industry Co Ltd | Bearing wall frame and unit constituting the same |
CN108049659A (en) * | 2017-12-07 | 2018-05-18 | 云南省设计院集团 | A kind of assembling type steel structure public lavatory |
JP7416024B2 (en) | 2021-07-30 | 2024-01-17 | Jfeスチール株式会社 | Steel frame structure, how to mix steel pipe columns with steel rigid frame |
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