JP2010236218A - Shaft member joint structure of building using perforated steel plate dowel - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、孔あき鋼板ジベルを使用した建築物の軸部材接合構造に関する。 The present invention relates to a structure for joining shaft members of a building using a perforated steel plate diver.
建物の鉄筋コンクリート柱や鉄筋コンクリート梁等の鉄筋コンクリート体にブレース等の軸部材を接合するのに、ずれ止めとして孔あき鋼板ジベルを介在させることがある。この場合、ガセットプレートの一部に溶接などにより孔あき鋼板ジベルを接合する。この孔あき鋼板ジベルを埋め込み状態としてコンクリートを打設し、鉄筋コンクリート体を構築する。ガセットプレートに軸部材である例えばブレースを接合する。
上記の軸部材接合構造によると、鉄筋コンクリート体のコンクリートが孔あき鋼板ジベルの孔に入り込むことにより、ずれ止め作用が得られ、接合部の強度を高めることができる。
In order to join a shaft member such as a brace to a reinforced concrete body such as a reinforced concrete column or a reinforced concrete beam of a building, a perforated steel plate dowel may be interposed as a slip stopper. In this case, a perforated steel plate dowel is joined to a part of the gusset plate by welding or the like. Concrete is cast with this perforated steel plate gibber embedded, and a reinforced concrete body is constructed. For example, a brace which is a shaft member is joined to the gusset plate.
According to said shaft member joining structure, when the concrete of a reinforced concrete body enters into the hole of a perforated steel plate dowel, an anti-slipping action is obtained and the strength of the joint can be increased.
なお、構造物の柱,梁間に対角線状に設けるブレースにつき、座屈拘束を行って履歴型ダンパーとして用いるものが提案されている。 In addition, about the brace provided diagonally between the pillar and beam of a structure, what is used as a hysteretic damper by buckling restraint is proposed.
孔あき鋼板ジベルを使用する通常の設計では、孔あき鋼板ジベルの降伏が、その孔に入ったコンクリートのせん断破壊に先行して起こらないようにされる。このため、上記孔あき鋼板ジベルを用いた接合部は、制振効果が得られない。また、孔あき鋼板ジベルによる接合部を利用して制振効果を得るという発想は、従来には例がない。 In a normal design using perforated steel plate dowels, the yield of the perforated steel plate dowels is prevented from occurring prior to the shear failure of the concrete entering the holes. For this reason, the joint part using the said perforated steel plate dowel cannot obtain the vibration damping effect. Further, the idea of obtaining a vibration damping effect by utilizing a joint portion with a perforated steel plate gibber has never been known.
この発明の目的は、孔あき鋼板ジベルによる接合部分を履歴型ダンパーとして機能させることができて、制振効果を得ることができる孔あき鋼板ジベル使用建築物の軸部材接合構造を提供することである。 An object of the present invention is to provide a shaft member joining structure for a building using a perforated steel plate gibel that can function as a hysteretic damper by using a joined portion by a perforated steel plate diver and obtain a vibration damping effect. is there.
この発明の孔あき鋼板ジベル使用建築物の軸部材接合構造は、孔あき鋼板ジベルと、この孔あき鋼板ジベルを埋め込み状態に打設した鉄筋コンクリート体と、孔あき鋼板ジベルに接合した軸部材とを備える孔あき鋼板ジベル使用建築物の軸部材接合構造において、
前記孔あき鋼板ジベルの表面に沿う方向に沿って孔あき鋼板ジベルと鉄筋コンクリート体間に生じるせん断力により、孔あき鋼板ジベルに降伏が生じることに対する耐力である孔あき鋼板ジベル耐力と、
前記鉄筋コンクリート体における孔あき鋼板ジベルの孔内に入った部分またはその付近にせん断破壊が生じることに対する耐力であるコンクリートせん断耐力との関係を、
(コンリートせん断耐力)>(孔あき鋼板ジベル耐力)
としたことを特長とする。
The shaft member joining structure of a building using a perforated steel plate gibel according to the present invention includes a perforated steel plate diver, a reinforced concrete body in which the perforated steel plate diver is embedded, and a shaft member joined to the perforated steel plate divel. In the shaft member joint structure of the building using the perforated steel plate gibber provided,
A perforated steel plate gibel proof strength, which is a resistance against the yielding of the perforated steel plate gibel due to the shearing force generated between the perforated steel plate gibel and the reinforced concrete body along the direction along the surface of the perforated steel plate gibel,
The relationship with the concrete shear strength, which is the strength against the occurrence of shear fracture in or near the part of the reinforced concrete body that enters the hole of the perforated steel plate gibber,
(Concrete shear strength)> (Perforated steel plate gibber strength)
It is characterized by that.
この軸部材接合構造によると、(コンリートせん断耐力)>(孔あき鋼板ジベル耐力)としたため、孔あき鋼板ジベルと前記鉄筋コンクリート体との間に大きなせん断力が作用したときに、コンクリートのせん断破壊に先行して孔あき鋼板ジベルが降伏する。孔あき鋼板ジベルは鉄筋コンクリート体内に埋め込まれていることから、座屈拘束されていると考えることができる。このため、孔あき鋼板ジベルによる接合部分は、履歴型ダンパーとして高いエネルギー吸収能力を発揮すると考えられる。これにより、制振効果の高い軸部材接合構造となる。なお、履歴型ダンパーは、鋼材などの塑性変形による履歴減衰により地震エネルギー等の振動エネルギーを吸収・消散するダンパーを言う。 According to this shaft member joint structure, since (concrete shear strength)> (perforated steel plate gibber strength), when a large shearing force acts between the perforated steel plate gibber and the reinforced concrete body, The perforated steel plate gibber yields ahead. Since the perforated steel plate gibber is embedded in the reinforced concrete body, it can be considered that it is buckled. For this reason, it is thought that the joint part by a perforated steel plate gibber exhibits a high energy absorption capability as a hysteretic damper. Thereby, it becomes a shaft member joining structure with a high damping effect. The hysteretic damper is a damper that absorbs and dissipates vibration energy such as seismic energy by hysteretic damping caused by plastic deformation of steel or the like.
この発明において、前記孔あき鋼板ジベルの表面と鉄筋コンクリート体との間に、アンボンド材層を設けても良い。このようにアンボンド材層を介在させて孔あき鋼板ジベルの表面と鉄筋コンクリート体との付着を切ることで、履歴型ダンパーとしての振動エネルギーの吸収効果を安定せることができる。なお、孔あき鋼板ジベルを用いたずれ止めの設計において、孔あき鋼板ジベルの表面と鉄筋コンクリート体との付着による抵抗力は考慮されず、孔あき鋼板ジベルの孔内にコンクリートが介在することで、ずれ止めの効果の計算する。そのため、アンボンド材層を介在させて孔あき鋼板ジベルの表面と鉄筋コンクリート体との付着を切っても、ジベルとしてのずれ止め効果の低減の問題は生じない。 In the present invention, an unbonded material layer may be provided between the surface of the perforated steel plate gibber and the reinforced concrete body. Thus, the effect of absorbing the vibration energy as the hysteretic damper can be stabilized by cutting the adhesion between the surface of the perforated steel plate gibber and the reinforced concrete body with the unbonded material layer interposed. In addition, in the design of the slip prevention using the perforated steel plate dowel, the resistance force due to the adhesion between the surface of the perforated steel plate dowel and the reinforced concrete body is not considered, and the concrete intervenes in the hole of the perforated steel plate dowel, Calculate the anti-slipping effect. For this reason, even if the adhesion between the surface of the perforated steel plate gibel and the reinforced concrete body is cut with an unbonded material layer interposed, there is no problem of reducing the effect of preventing the shift as the diver.
この発明において、前記軸部材がブレースであり、前記鉄筋コンクリート体が梁または柱であり、前記孔あき鋼板ジベルに接合されるか、または孔あき鋼板ジベルと一体の部材とされたガセットプレートに前記ブレースを接合したものであっても良い。孔あき鋼板ジベルに接合される軸部材がブレースである場合、すなわち斜材である場合、建築物の振動はブレースに対して主に引っ張り力および圧縮力の繰り返し軸力として作用する。この軸力が、孔あき鋼板ジベルと鉄筋コンクリート体との間にせん断力として作用する。この発明によると、このように伝わる振動に対して、上記の履歴型ダンパーとしての振動エネルギーの吸収効果が良好に得られる。 In this invention, the shaft member is a brace, the reinforced concrete body is a beam or a column, and the brace is attached to the perforated steel plate gibel or a gusset plate formed as an integral member with the perforated steel plate gibel. May be joined. When the shaft member joined to the perforated steel plate gibel is a brace, that is, a diagonal member, the vibration of the building mainly acts as a repeated axial force of a tensile force and a compressive force on the brace. This axial force acts as a shearing force between the perforated steel plate dowel and the reinforced concrete body. According to the present invention, the vibration energy absorbing effect as the above-mentioned hysteretic damper can be favorably obtained with respect to the vibration transmitted in this way.
この発明において、前記軸部材が間柱であり、前記鉄筋コンクリート体が梁または基礎または床スラブであっても良い。軸部材が間柱である場合、地震等による建築物の層間変位等によって、間柱が傾斜するように変形する。そのため、孔あき鋼板ジベルと鉄筋コンクリート体との間には、間柱に作用する軸力と、上記傾斜変形させようとする力とが合成された力によるせん断力が生じる。このように伝わる振動に対しても、上記の履歴型ダンパーとしての振動エネルギーの吸収効果が良好に得られる。 In this invention, the shaft member may be a stud, and the reinforced concrete body may be a beam, a foundation, or a floor slab. When the shaft member is a stud, it is deformed so that the stud is inclined due to an interlayer displacement of the building due to an earthquake or the like. Therefore, a shearing force is generated between the perforated steel plate gibber and the reinforced concrete body by a force obtained by synthesizing the axial force acting on the stud and the force to be inclined and deformed. The vibration energy absorbing effect as the hysteretic damper can be favorably obtained even for the vibration transmitted in this way.
この発明の孔あき鋼板ジベル使用建築物の軸部材接合構造は、孔あき鋼板ジベルと、この孔あき鋼板ジベルを埋め込み状態に打設した鉄筋コンクリート体と、前記孔あき鋼板ジベルに接合した軸部材とを備えた孔あき鋼板ジベル使用建築物の軸部材接合構造において、前記孔あき鋼板ジベルの表面に沿う方向に沿って孔あき鋼板ジベルと鉄筋コンクリート体間に生じるせん断力により、孔あき鋼板ジベルに降伏が生じることに対する耐力である孔あき鋼板ジベル耐力と、前記鉄筋コンクリート体における孔あき鋼板ジベルの孔内に入った部分またはその付近にせん断破壊が生じることに対する耐力であるコンクリートせん断耐力との関係を、
(コンリートせん断耐力)>(孔あき鋼板ジベル力)
としたため、孔あき鋼板ジベルによる接合部分を履歴型ダンパーとして機能させることができて、制振効果を得ることができる。
The shaft member joining structure of the building using the perforated steel plate gibel according to the present invention includes a perforated steel plate diver, a reinforced concrete body in which the perforated steel plate diver is embedded, and a shaft member joined to the perforated steel plate divel. In a shaft member joint structure of a building using a perforated steel plate gibber with a yielding to a perforated steel plate diver due to the shearing force generated between the perforated steel plate jebel and the reinforced concrete body along the direction along the surface of the perforated steel plate gibber The relationship between the perforated steel plate gibber strength, which is the strength against the occurrence of cracks, and the concrete shear strength, which is the strength against the occurrence of shear fracture in or near the portion of the reinforced concrete body that enters the hole of the perforated steel plate gibel,
(Concrete shear strength)> (Perforated steel plate gibber force)
Therefore, the joint portion by the perforated steel plate gibber can function as a hysteretic damper, and a vibration damping effect can be obtained.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図3と共に説明する。この孔あき鋼板ジベル使用建築物の軸部材接合構造は、梁である鉄筋コンクリート体2Aとブレースである軸部材3との取り合いに、孔あき鋼板ジベル1を用いた例である。梁である鉄筋コンクリート体2Aは、隣合う2本の柱である鉄筋コンクリート体2Bの間に接合されている。これら梁または柱である鉄筋コンクリート体2A,2Bは、現場打設されたものであっても良く、プレキャストコンクリートであっても良い。孔あき鋼板ジベル1は、梁である鉄筋コンクリート体2Aのコンクリート打設時に、配筋6と共にコンクリート内に埋め込まれる。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This shaft member joining structure of a building using a perforated steel plate gibber is an example in which the perforated
図1において、ブレースである軸部材3は、梁である鉄筋ンコンクリート体2Aの、柱である鉄筋コンクリート体2Bとの接合部と、その上階の梁である鉄筋コンクリート体2Aの中央部との間に傾斜姿勢で配置される。この軸部材3の両端は、孔あき鋼板ジベル1と一体の部材とされたガセットプレート4に接合される。孔あき鋼板ジベル1とガセットプレート4とは、別々に設けて互いに接合しても良い。梁である鉄筋コンクリート体2Aの中央部のガセットプレート4には、互いに対称に配置された2本のブレースである軸部材3が接合される。
ブレースである軸部材3は、両端に継手部を有しており、その継手部をガセットプレート4に重ねてボルト締めすることで、摩擦ボルト結合されている。ブレースである軸部材3は、例えば座屈拘束ブレースであり、前記両端の継手部を有する鋼製の芯材とこの芯材を挟み込む拘束材とでなる。ブレースである軸部材3は、形鋼や丸棒等の1本の鋼材からなるものであっても良い。
In FIG. 1, the
The
図1のA部を拡大して図2に示す。同図に示すように、柱際のガセットプレート4は、柱である鉄筋コンクリート体2Bに沿う一側端およびこの一側端と反対側の他側端にスチフナ4aを有する断面H形とされている。スチフナ4aは、ガセットプレート4の部分だけに設けられ、孔あき鋼板ジベル1の部分には設けられていない。
FIG. 2 shows an enlarged view of part A in FIG. As shown in the figure, the
図3に拡大断面図で示すように、孔あき鋼板ジベル1の各孔5内には、鉄筋コンクリート体2AのコンクリートAの打設時に、コンクリート7が充填される。孔あき鋼板ジベル1は、鋼板に複数の孔が設けられたものであればよく、その孔の個数や配列、鋼材の種類は特に限定されないが、次の耐力を持つものとされる。
As shown in an enlarged cross-sectional view in FIG. 3, each
すなわち、ブレースである軸部材3(図1)には地震等による振動が作用することで、強い引っ張り力や圧縮力が繰り返し作用することがある。このような引っ張り力や圧縮力により、孔あき鋼板ジベル1と鉄筋コンクリート体2Aとの間には、孔あき鋼板ジベル1の表面に沿う方向に沿ってせん断力が作用する。
このせん断力が大きくなると、孔あき鋼板ジベル1の隣り合う孔5の間の非孔部分a(図3)や孔5とジベル端縁との間の非孔部分に降伏が生じる。また、鉄筋コンクリート体2Aのコンクリート7における孔あき鋼板ジベル1の孔5内に入った部分(図3におけるb部)またはその付近にせん断破壊が生じる。
孔あき鋼板ジベル1の上記降伏が生じることに対する耐力を、「孔あき鋼板ジベル耐力」と呼び、前記コンクリート7のせん断破壊に対する耐力を「コンクリートせん断耐力」と呼ぶものとする。ここでは、これら両耐力の関係を、
(コンクリートせん断耐力)>(孔あき鋼板ジベル耐力)
とする。
なお、上記「孔あき鋼板ジベル耐力」は、孔あき鋼板ジベル1における上記せん断力に対して最も弱い部分の耐力であり、例えば、孔あき鋼板ジベル1の最小断面部分の耐力である。また、上記「コンクリートせん断耐力」は、上記せん断力に対して最もせん断破壊が生じ易い部分の耐力である。
That is, a strong tensile force or a compressive force may repeatedly act on the shaft member 3 (FIG. 1) that is a brace due to the vibration caused by an earthquake or the like. Due to such pulling force and compressive force, a shearing force acts between the perforated
When this shearing force is increased, yielding occurs in the non-hole portion a (FIG. 3) between the
The yield strength of the perforated
(Concrete shear strength)> (Perforated steel plate gibber strength)
And
The “perforated steel plate gibber yield strength” is the strength of the weakest part with respect to the shearing force in the perforated
また、この実施形態では、孔あき鋼板ジベル1の表面と鉄筋コンクリート体2A,2Bとの間に、アンボンド材層8が設けられている。アンボンド材層8は、例えば、孔あき鋼板ジベル1の両側の表面の全体にアンボンド処理することにより設けられる。アンボンド材層8の材質としては、アスファルトや、アスファルト系ポリマー等の粘弾性体や、ブチルゴム等が用いられる。
Moreover, in this embodiment, the
この軸部材接合構造によると、地震等の振動により、ブレートである軸部材3に大きな引っ張り荷重や圧縮荷重等の軸力が繰り返し作用することがある。この軸部材3に作用する軸力により、梁である鉄筋コンクリート体2Aのコンクリート7と孔あき鋼板ジベル1の表面との間に、大きなせん断力が繰り返し作用することがある。このせん断力に対し、 (コンリートせん断耐力)>(孔あき鋼板ジベル耐力)
としたため、コンクリートのせん断破壊に先行して孔あき鋼板ジベルが降伏することになる。
孔あき鋼板ジベル1は、鉄筋コンクリート体2Aのコンクリート7内に埋め込まれていることから、座屈拘束されていると考えることができる。このため、孔あき鋼板ジベル1による接合部分は、履歴型ダンパーとして高いエネルギー吸収能力を発揮する。そのため、制振効果の高い軸部材接合構造となる。
According to this shaft member joining structure, axial forces such as a large tensile load and a compressive load may repeatedly act on the
Therefore, the perforated steel plate gibber yields prior to the shear fracture of concrete.
Since the perforated
この実施形態では、孔あき鋼板ジベル1にアンボンド材層8を設け、コンクリート7との付着を切るようにしたため、より一層安定したエネルギーの吸収性能が発揮される。なお、孔あき鋼板ジベル1を用いたずれ止めの設計において、孔あき鋼板ジベル1の表面と鉄筋コンクリート体2Aとの付着による抵抗力は考慮されず、孔あき鋼板ジベル1の孔5内にコンクリート7が介在することで、ずれ止めの効果の計算する。そのため、アンボンド材層8を介在させて孔あき鋼板ジベル1の表面と鉄筋コンクリート体2Aとの付着を切っても、ジベルとしてのずれ止め効果の低減の問題は生じない。
In this embodiment, since the
図4は、この発明の他の実施形態を示す。この孔あき鋼板ジベル使用建築物の軸部材接合構造は、図1〜図3の実施形態において、軸部材3を、柱である鉄筋コンクリート体2Bの途中部分と梁である鉄筋コンクリート体2Aの途中部分との間に傾斜姿勢で配置される方杖型ブレースとしたものである。この軸部材3の両端が、孔あき鋼板ジベル1と一体の部材とされたガセットプレート4に接合されることなど、その他の構成は図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
この場合も、前記実施形態と同様に、孔あき鋼板ジベル1による接合部分を履歴型ダンパーとして機能させることができて、制振効果を得ることができる。また、軸部材3を方杖型ブレースとしているので、軸部材3の座屈長を短くすることができる。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the shaft member joining structure of the building using the perforated steel plate gibber includes the
Also in this case, similarly to the above-described embodiment, the joined portion by the perforated
図5は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この孔あき鋼板ジベル使用建築物の軸部材接合構造は、図1〜図3の実施形態において、軸部材3を、鉄筋コンクリート体2Cである上下階の鉄筋コンクリート梁の間に立設される間柱としたものである。間柱である軸部材3の両端に孔あき鋼板ジベル1が接合されている。鉄筋コンクリート体2Cは床スラブであっても良い。
この場合、軸部材3が間柱型ダンパーとして機能し、制振効果を発揮することになる。軸部材3が間柱である場合、地震等による建築物の層間変位等によって、間柱が傾斜するように変形する。そのため、孔あき鋼板ジベル1と鉄筋コンクリート体21Cとの間には、間柱に作用する軸力と、上記傾斜変形させようとする力とが合成された力によるせん断力が生じる。このように伝わる振動に対しても、上記の履歴型ダンパーとしての振動エネルギーの吸収効果が良好に得られる。その他の構成,効果は図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIGS. 1 to 3, the shaft member joining structure of the building using the perforated steel plate gibber is a stud that is erected between the reinforced concrete beams on the upper and lower floors that are the reinforced concrete bodies 2 </ b> C. Is. A perforated
In this case, the
図6は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この孔あき鋼板ジベル使用建築物の軸部材接合構造は、図5の実施形態において、下階側の鉄筋コンクリート体2Dを鉄筋コンクリート基礎としたものである。この場合、鉄筋コンクリート基礎である鉄筋コンクリート体2Dに埋め込まれた孔あき鋼板ジベル1は、間柱である軸部材3の柱脚埋め込み部となる。その他の構成,効果は、図5の実施形態の場合と同様である。
FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention. The shaft member joining structure of a building using a perforated steel plate gibber is a reinforced concrete foundation in which the lower floor side reinforced
1…孔あき鋼板ジベル
2A〜2D…鉄筋コンクリート体
3…軸部材
4…ガセットプレート
5…孔あき鋼板ジベルの孔
7…コンクリート
8…アンボンド材層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記孔あき鋼板ジベルの表面に沿う方向に沿って孔あき鋼板ジベルと鉄筋コンクリート体間に生じるせん断力により、孔あき鋼板ジベルに降伏が生じることに対する耐力である孔あき鋼板ジベル耐力と、
前記鉄筋コンクリート体における孔あき鋼板ジベルの孔内に入った部分またはその付近にせん断破壊が生じることに対する耐力であるコンクリートせん断耐力との関係を、
(コンリートせん断耐力)>(孔あき鋼板ジベル耐力)
としたことを特徴とする孔あき鋼板ジベル使用建築物の軸部材接合構造。 In the shaft member joint structure of a building using a perforated steel plate gibber comprising a perforated steel plate gibbel, a reinforced concrete body in which the perforated steel plate gibber is embedded, and a shaft member joined to the perforated steel plate gibber,
A perforated steel plate gibel proof strength, which is a resistance against the yielding of the perforated steel plate gibel due to the shearing force generated between the perforated steel plate gibel and the reinforced concrete body along the direction along the surface of the perforated steel plate gibel,
The relationship with the concrete shear strength, which is the strength against the occurrence of shear fracture in or near the part of the reinforced concrete body that enters the hole of the perforated steel plate gibber,
(Concrete shear strength)> (Perforated steel plate gibber strength)
The shaft member joint structure of a building using a perforated steel plate gibber characterized by the above.
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