JP2018127862A - Structure of column - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地震力を受けて生じる建物の揺れを抑制する柱の構造に関する。 The present invention relates to a column structure that suppresses shaking of a building caused by seismic force.
従来、地震の発生に伴って生じる建物の揺れを抑制する柱の構造が提案されている(後記特許文献1参照)。この柱は、上下方向に互いに間隔をおいて配置された上部柱部材及び下部柱部材と、上部及び下部の両柱部材間に配置された、下部柱部材上に上部柱部材を支持する支持部材及び互いに相対する一対のパネル形状のダンパー(せん断型パネルダンパー)とを備える。支持部材はこれに鉛直荷重を及ぼす建物を支える働きをなし、せん断型パネルダンパーは、建物に地震力が作用するとき、その塑性変形により地震エネルギーの一部を吸収し、建物の揺れを抑制する制震の働きをなす。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a column structure that suppresses the shaking of a building caused by an earthquake (see Patent Document 1 below). This column is composed of an upper column member and a lower column member that are spaced apart from each other in the vertical direction, and a support member that is disposed between the upper and lower column members and supports the upper column member on the lower column member. And a pair of panel-shaped dampers (shear-type panel dampers) facing each other. The support member functions to support the building that exerts a vertical load on it, and the shear type panel damper absorbs a part of the seismic energy by the plastic deformation when the seismic force acts on the building and suppresses the shaking of the building Acts as a vibration control.
ところで、建物の揺れの抑制は、建物の規模、用途、構造形式、形状等によって、免震技術によることが好ましい場合と、制震技術によることが好ましい場合とがある。
本発明の目的は、建物が有する固有の事情である規模、用途、構造形式、形状等に応じて、免震技術又は制震技術を適用することが可能である柱の構造を提供することにある。
By the way, depending on the size, usage, structure type, shape, etc. of the building, the suppression of the shaking of the building may be preferably based on the seismic isolation technique or may be based on the seismic control technique.
An object of the present invention is to provide a column structure to which seismic isolation technology or seismic control technology can be applied according to the scale, application, structure type, shape, etc., which are unique circumstances of a building. is there.
本発明に係る柱の構造は、上下方向に互いに間隔をおいて配置された上部柱部材及び下部柱部材と、上部及び下部の両柱部材に固定され上下方向に互いに相対する一対のベースプレートと、両ベースプレート間に配置され、前記下部柱部材上に前記上部柱部材を支持する支持部材と、両ベースプレートに固定され上下方向へ伸びる、互いに相対する少なくとも一対の鋼製の棒状部材と、両ベースプレート又は前記支持部材に支持された、各棒状部材の座屈を防止するための座屈防止部材とを備える。 The column structure according to the present invention includes an upper column member and a lower column member that are spaced apart from each other in the vertical direction, a pair of base plates that are fixed to both the upper and lower column members and are opposed to each other in the vertical direction, A support member that is disposed between the base plates and supports the upper column member on the lower column member; and at least a pair of steel rod members that are fixed to the base plates and extend in the vertical direction; A buckling prevention member for preventing buckling of each rod-like member supported by the support member;
本発明によれば、建物に地震力が作用するとき、上部及び下部の両柱部材に固定された一対のベースプレート間の支持部材が前記建物を支える働きをなし、また、座屈防止部材による座屈防止作用を受ける少なくとも一対の棒状部材がそれぞれの軸線方向に変形し、前記建物の揺れを抑制する働きをなす。 According to the present invention, when a seismic force acts on the building, the support member between the pair of base plates fixed to both the upper and lower column members serves to support the building, and the seat by the buckling prevention member. At least a pair of rod-shaped members that receive the bending-preventing action are deformed in the respective axial directions, thereby suppressing the shaking of the building.
本発明にあっては、少なくとも一対の棒状部材について、これらの断面積、長さ寸法等の選定により、これらの曲げ剛性を所望の大きさに設定することができる。前記曲げ剛性の大きさを比較的小さいものに設定することにより、前記棒状部材が免震機能を有するものとすることができる。また、前記棒状部材の耐力の大きさの選定により、前記棒状部材をダンパーのような制震機能を有するものとすることができる。したがって、本発明によれば、建物が有する固有の事情である建物の規模、用途、構造形式、形状等に応じて、地震時における建物の揺れを抑制するのに適する技術として免震技術又は制震技術の選択適用が可能である。 In the present invention, the bending rigidity can be set to a desired size by selecting the cross-sectional area, the length dimension, etc. of at least a pair of rod-shaped members. By setting the bending rigidity to be relatively small, the rod-shaped member can have a seismic isolation function. Further, by selecting the strength of the rod-shaped member, the rod-shaped member can have a vibration control function like a damper. Therefore, according to the present invention, the seismic isolation technique or control is suitable as a technique suitable for suppressing the shaking of the building during an earthquake, depending on the scale, application, structure type, shape, etc. of the building, which are unique circumstances of the building. Seismic technology can be selected and applied.
前記支持部材は、例えばコンクリート充填鋼管からなるものとすることができる。 The support member may be made of a concrete-filled steel pipe, for example.
各ベースプレートは各棒状部材の各端部が通された孔を有し、また、各棒状部材の各端部はねじ山を有し、各棒状部材は、各ベースプレートの上下にそれぞれ配置されかつ各棒状部材の各端部にそれぞれ螺合された一対のナットを介して、両ベースプレートに固定されているものとすることができる。これによれば、地震後における前記棒状部材の交換を容易に行うことができる。 Each base plate has a hole through which each end of each bar-shaped member is passed, and each end of each bar-shaped member has a thread, and each bar-shaped member is arranged above and below each base plate and It can be fixed to both base plates via a pair of nuts screwed to the respective end portions of the rod-shaped member. According to this, the rod-shaped member can be easily replaced after the earthquake.
前記座屈防止部材は、前記支持部材に水平に支持された、各棒状部材が貫通する孔を有する板体、あるいは、両ベースプレートの相互間隔より小さい長さ寸法を有する管体であって各棒状部材の周囲を取り巻く管体からなるものとすることができる。前記管体は、両ベースプレートの一方に固定されたものとすることができる。前記板体の孔の壁及び前記管体の内壁はそれぞれ各棒状部材の曲りを抑制する働きをなし、これにより、前記棒状部材がその軸線方向に圧縮力を受けるときにこれが座屈することが防止される。 The buckling prevention member is a plate body horizontally supported by the support member and having a hole through which each rod-shaped member passes, or a tube body having a length dimension smaller than the interval between both base plates. It can consist of a tubular body surrounding the periphery of the member. The tube body may be fixed to one of both base plates. The wall of the hole of the plate body and the inner wall of the tube body function to suppress the bending of each rod-like member, thereby preventing the rod-like member from buckling when receiving a compressive force in its axial direction. Is done.
図1及び図2を参照すると、本発明の一実施形態に係る柱10の構造が示されている。
Referring to FIGS. 1 and 2, the structure of a
建物の構成要素である柱10は、上下方向に互いに間隔をおいて配置された上部柱部材12及び下部柱部材14を備える。図示の上部柱部材12及び下部柱部材14はそれぞれ角形の鋼管からなる。上部及び下部の両柱部材12、14は、図示の例に代えて、例えばH形鋼からなるもの、あるいは鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート等からなるものであってもよい。
The
柱10は、さらに、上部及び下部の両柱部材12、14、より詳細には上部柱部材12の下端面及び下部柱部材14の上端面に例えば溶接によりそれぞれ固定され上下方向に互いに相対する一対の鋼製のベースプレート16、18を備える。図示の各ベースプレート16、18は矩形の平面形状を有する。上方のベースプレート16及び下方のベースプレート18はそれぞれ上部柱部材12の前記下端面及び下部柱部材14の前記上端面を覆いかつ各ベースプレート16、18の一部が上部及び下部の各柱部材12、14の前記端面から水平方向へ張り出している。
The
柱10は、また、両ベースプレート16、18間に配置された支持部材20と、両ベースプレート16、18に固定され上下方向へ伸びる、互いに相対する一対の鋼製の棒状部材22と、支持部材20に支持された座屈防止部材24とを備える。
The
支持部材20は下部柱部材14上に上部柱部材12を支持する。支持部材20は前記建物の鉛直荷重を上部柱部材12から下部柱部材14に伝達し、前記建物を支える働きをなす。支持部材20は、コンクリート26が充填された鋼管28すなわちコンクリート充填鋼管からなるものとすることができる。
The
支持部材20は、好ましくは、さらに、前記コンクリート充填鋼管のコンクリート26に埋設され鋼管28内をその軸線に沿って伸びる鉄筋30を有する。これによれば、地震時に前記コンクリート充填鋼管に作用する引張力に対する前記コンクリート充填鋼管の抵抗能力をより増大させることができる。図示の例において、鉄筋30はねじ山が設けられた両端部30aを有し、両端部30aはそれぞれ両ベースプレート16、18に設けられた2つの孔16a、18aを経て上部柱部材12内及び下部柱部材14内に伸びている。前記コンクリート充填鋼管は、鉄筋30の両端部30aにそれぞれ螺合された2つのナット32を介して両ベースプレート16、18に固定されている。
The
支持部材20は、前記コンクリート充填鋼管又は鉄筋30を有する前記コンクリート充填鋼管で構成する図1及び図2に示す例に代えて、例えば鉄骨からなるもの、図4に示すような鉄筋コンクリート製又は鋼製の壁体からなるもの、あるいは鉄筋コンクリート製又は鋼製の角柱、円柱等からなるもの(図示せず)とすることができる。
The
図示の各棒状部材22は、ねじ山が設けられた両端部22aを有する。上方のベースプレート16及び下方のベースプレート18は、さらに、2つの孔16b及び2つの孔18bをそれぞれ有する。各棒状部材22の両端部22aはそれぞれ両ベースプレート16、18の2つの孔16b、18bに通され上方及び下方へ伸びている。各棒状部材22は、各ベースプレート16、18の上下に配置されかつ各棒状部材22の各端部2aにそれぞれ螺合された一対のナット32、34を介して、両ベースプレート16,18に固定されている。これにより、各棒状部材22の両ベースプレート16、18間の間隔を一定に保持することができる。一対の棒状部材22は、それぞれ、前記建物が水平方向に地震力を受けて柱10に曲げが生じるとき、引張力及び圧縮力を受けてこれらの軸線方向に伸縮し、前記建物の揺れを抑制する働きをなす。
Each illustrated rod-
棒状部材22の断面積、長さ寸法等の選定により、棒状部材22の曲げ剛性を所望の大きさに設定することができる。前記曲げ剛性の大きさを比較的小さいものに設定するとき、棒状部材22は免震機能を発揮し、前記建物の揺れの抑制に寄与する。また、棒状部材22の耐力の大きさの選定により、棒状部材22はダンパーのような制震機能を発揮し、前記建物の揺れの抑制に寄与する。このことから、前記建物が有する固有の事情、すなわち建物の規模、用途、構造形式、形状等に応じて、免震機能優位の柱10の構造、又は、制震機能優位の柱10の構造とすることができる。
The bending rigidity of the rod-
座屈防止部材24は、支持部材20に水平に支持された鋼製の板体、例えば円板からなるものとすることができる。図示の例にあっては、前記円板は、その中心部に設けられた円形の孔24aを有する。前記円板は、予想される両ベースプレート16、18間における棒状部材22の座屈発生位置、例えば両ベースプレート16、18間の中間位置に配置され、その孔24aを経て伸びる支持部材20の鋼管28に溶接により固定されている。
The
座屈防止部材24を構成する前記円板は、一対の棒状部材22がそれぞれ貫通する一対の孔24bを有する。棒状部材22は孔24bの壁面(孔壁面)に接して、あるいは、前記孔壁面との間にわずかな間隔(例えば、(棒状部材22の長さ(mm))/300)をおいて伸びている。棒状部材22は、その軸線方向に圧縮力を受けるとき、孔24bの壁面により、その弾性範囲を超える湾曲を抑制され、これによりその座屈が防止される。座屈防止部材24は、図示の例に代えて、互いに平行な2つ以上の板体からなるものとすることができる。また、座屈防止部材24は、図2に想像線で示すように、各棒状部材22の周囲を取り巻く管体からなるものとすることができる。前記管体(24)は、上下の両ベースプレート16、18の相互間隔より小さい長さ寸法を有し、その上下両端のうちの一方、例えば下端において下方のベースプレート18に固定され、その上端が上方のベースプレート16の拘束を受けない自由端とされている。このため、前記管体(24)は地震時における両ベースプレート16、18の動きに追随した変形を免れ、これにより、棒状部材22の座屈に対するその防止機能が担保される。なお、この例に代えて、前記管体(24)の両端のいずれもが両ベースプレート16、18のいずれに対しても非固定状態にあるものとすることが可能である。また、前記管体(24)は、支持部材20に貫通されかつ該支持部材に固定された、両ベースプレート16、18と平行な1又は複数の板部材(図示せず)を介して、支持部材20により支持することができる。この場合、前記管体は前記板部材に設けられた孔に通されかつ前記板部材に固定される。
The disk constituting the buckling
一対の棒状部材22とする図示の例に代えて、任意の位置に配置された複数対の棒状部材とすることができる。好ましくは、図3に示すように、互いに相対する複数対(図示の例では四対)の棒状部材22(便宜的に、符号22A、22B、22C及び22Dを付す。)とすることができる。図示の例にあっては、前記建物に対する地震の入力方向に対してできる限り対応可能とすべく、二対の棒状部材22A、22Bが支持部材20の周りに90度の角度的間隔をおいて配置され、また、二対の棒状部材22C、22Dが支持部材20の周りに90度の角度的間隔をおいて配置されている。また、図示の例において、座屈防止部材24は矩形の板体からなり、各棒状部材22を通す複数(図示の例において8つ)の孔24bを有する。
Instead of the illustrated example of a pair of rod-shaped
10 柱
12 上部柱部材
14 下部柱部材
16、18 ベースプレート
20 支持部材
22 棒状部材
24 座屈防止部材
26 コンクリート
28 鋼管
30 鉄筋
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上部及び下部の両柱部材に固定され上下方向に互いに相対する一対のベースプレートと、
両ベースプレート間に配置され、前記下部柱部材上に前記上部柱部材を支持する支持部材と、
両ベースプレートに固定され上下方向へ伸びる、互いに相対する少なくとも一対の鋼製の棒状部材と、
両ベースプレート又は前記支持部材に支持された、各棒状部材の座屈を防止するための座屈防止部材とを備える、柱の構造。 An upper column member and a lower column member that are spaced apart from each other in the vertical direction;
A pair of base plates fixed to both upper and lower column members and facing each other in the vertical direction;
A support member disposed between the base plates and supporting the upper column member on the lower column member;
At least a pair of steel rods opposed to each other, fixed to both base plates and extending in the vertical direction;
The structure of a pillar provided with both base plates or the buckling prevention member for preventing buckling of each rod-shaped member supported by the said support member.
各棒状部材は、各ベースプレートの上下にそれぞれ配置されかつ各棒状部材の各端部にそれぞれ螺合された一対のナットを介して、両ベースプレートに固定されている、請求項1に記載の柱の構造。 Each base plate has a hole through which each end of each bar-shaped member is passed, and each end of each bar-shaped member has a thread,
The columnar members according to claim 1, wherein each bar-like member is fixed to both baseplates via a pair of nuts arranged above and below each baseplate and screwed to each end of each bar-like member. Construction.
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