JP2766883B2 - ウィングフレーム構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、倉庫、ビルなどの大スパン超高層用鉄骨
構造体を構成するに好適なウィングフレーム構造に関す
る。

［従来の技術］ 従来、この種のウィングフレーム（架構）構造には、
ラーメン構造が広く用いられている。このものは、柱と
梁とが各節点において剛に接合されてなるものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このようなラーメン構造に、たとえば地震
等による水平横荷重が加えられた場合には、柱に曲げモ
ーメントが発生するとともに梁にも軸力が発生し、これ
ら曲げモーメントおよび軸力によって上記水平横荷重に
抵抗していた。ところがこのような構造においては、上
記水平横荷重によるエネルギーを逃がす箇所が存在せ
ず、このため全エネルギーが上記柱と梁の変形に消費さ
れることとなるので、上記水平横荷重が非常に大きい場
合には、柱と梁とがこの荷重に耐えことができなくな
り、柱が変形するばかりでなく、梁にも座屈やねじれ等
の破損が生じるといった問題が発生した。

したがってこのような構造を有する構造体において、
上記水平横荷重に抵抗するためには、この荷重に十分耐
え得るべく、柱や梁の断面積を大きくしなければなら
ず、経済的な不利点が大きかった。

［課題を解決するための手段］ 本発明のウィングフレーム構造は、平行に配された２
本の柱を連結材で一体化するとともに該連結材の上面に
免振シューを設けてなる柱体を間隔をおいて複数設け、
それら柱体間に架設する梁を前記免振シューを介して前
記柱体に支持せしめてなることを特徴とする。

［作用］ このウィングフレーム構造にあっては、柱に地震等に
よる水平横荷重が加わった場合、柱に曲げモーメントが
発生し、これと同時に、免振シューに横方向へのずれ変
形が生じ、このため梁の横方向への移動が可能になる。
よって梁には軸力が発生せず、柱に生じた曲げモーメン
トのみによって上記水平横荷重を受けるようになる。し
たがって、梁には座屈やねじれ等の破損が生じることが
なくなる。また免振シューが上記のように横方向へ変形
することで、上記水平荷重によるエネルギーの一部が吸
収されるので、エネルギー減衰が行なわれるようになる
効果もある。また、梁の上方より屋根や各種構築物など
による縦荷重が加えられた場合にも、免振シューが上下
動してこの縦荷重を吸収するので、上記荷重による柱お
よび梁の負担が軽減されるようになる。

以下、実施例を示し、図面を参照してこの発明を詳し
く説明する。

［実施例］ 第１図ないし第３図は、この発明のウィングフレーム
構造の一実施例を示すもので、第１図は斜視図、第２図
は正面図、第３図は側面図である。

図中符号１は、このウィングフレーム構造を構成する
柱体であり、その下部が基礎（図示略）に固定されてい
る。柱体１は、隣接する２本の柱2,2が互いに平行に配
され、かつその間がブレース等の連結材３によって結合
一体化されて構成されている。連結材３には、一対の柱
2,2を連結し、柱体１に加わる水平横荷重に対する補剛
要素となり得るものであれば、いかなる材質あるいは形
状のものが用いられてもよく、鉄材、鋼材などからなる
棒状、板状、ケーブル状あるいはワイヤ状などのものが
好適に使用されている。連結材３は、この例では、上記
柱体１の上端部および中程の位置でかつ一対の柱2,2の
間に水平に設けられて、これらを連結すべく固定されて
いる。

またこれらの連結材３のうち、柱体１の上端部に配さ
れたものの上面には、免振シュー４が設けられている。
免振シュー４には、厚さ25mm程度のゴム製マットなどが
好適に用いられるが、水平横荷重によって横方向へのず
れ変形が可能な構成のものであればこれ以外でもよく、
例えばコンクリートや鉄板などの表面にアスファルト層
を設けたものや、鉄板と弾性ゴム体が複数層、交互に積
層されてなる積層板などが用いられてもよい。

これら免振シュー４の設けられた柱体が４本、四角形
の４隅をなす位置に設けられ、これらの柱体1,1,1,1の
上部に梁５が横架され、その４端部が、それぞれ上記免
振シュー4,4,4,4を介して、上記４体の柱体1,1,1,1に接
合されている。梁５には、鉄骨の弦材およびラチス材に
より三角形が構成されたいわゆるトラス梁などが好適に
用いられるが、これに限定されず、いわゆるスーパーウ
ィングなどと呼ばれる梁などが用いられてもよい。

この例のウィングフレーム構造にあっては、柱体１の
側方より水平横荷重が加えられた場合、柱体１に曲げモ
ーメントが発生すると同時に、免振ショー４に横方向へ
のずれ変形が生じる。したがってこれに伴い、梁５の横
方向への移動が可能となり、梁５に軸力が発生する現象
が防止あるいは抑制される。よって、柱体１に生じた曲
げモーメントのみによって上記水平横荷重を受けるよう
になるので、梁５には座屈やねじれ等の破損が生じるこ
とがない。また免振シュー４のずれ変形によって上記水
平横荷重によるエネルギーの一部が吸収され、エネルギ
ーの減衰も行なわれる。また、上記柱体１は２本の柱2,
2が連結材３によって接合一体化された構造とされてい
るので、大きな水平横荷重に対しても高い抵抗力を有
し、補剛効果があるとともに、経済的にも有利である。

第４図ないし第６図は、この発明のウィングフレーム
構造の他の一例を示すものであり、第４図は斜視図、第
５図は正面図、第６図は側面図である。

この例では、柱体１を構成する一対の柱2,2の間に複
数本の連結材3,3…が水平に配され、これらの連結材3,3
…の上面にはそれぞれ免振シュー4,4…が設けられてい
て、各階の梁5,5…が小梁6,6…および免振シュー4,4…
を介して柱体1,1間に架設されるようになっている点に
おいて、前述の実施例とは異なっている。

この例の構造は、例えば複数階を有する大スパン超高
層鉄骨構造体などに好適に用いられるが、その際、それ
ぞれの梁5,5…の位置が、この大スパン超高層鉄骨構造
体の各階の梁の位置に対応するように、前記連結材3,3
…の位置が決定されることが望ましい。

またこの例では、４体の柱体1,1,1,1が、それぞれの
開口面（連結材３が露見している面）を第５図の正面お
よび背面（第６図の左右の面）に向けて配され、かつこ
れらの開口面が互いに向かいあっている２体の柱体1,1
の間に小梁6,6…が架け渡されて、これら２体の柱体1,1
が接続一体化されている。これらの小梁6,6…は、その
両端部が、２本の柱体1,1のそれぞれ対応する位置の免
振シュー4,4…の上面に固定されており、この小梁6,6…
の上面に、前記梁5,5…が、その両側端部を載せた状態
に固定されている。すなわち、先の実施例では梁5,5…
は免振シュー4,4…を介するのみで柱体1,1…に対して直
接的に支持されていたが、本実施例では梁5,5…が小梁
6,6…により支持され、その小梁6,6…が免振シュー4,4
…を介して柱体1,1…に支持されるようになっている。
つまり、梁5,5…は小梁6,6…を介して柱体1,1…に対し
て間接的に支持されたものとなっている。このように、
柱体1,1を２本づつ連結する小梁6,6…が設けられたこと
によって、水平横荷重に対する補剛効果が向上するとと
もに、各柱体間に梁５が安定に固定されるようになる効
果がある。

この例のウィングフレーム構造は、前述の例と同様
に、柱体１の側方より水平横荷重が加わった場合でも、
各免振シュー４の作用によって梁５に軸力が発生せず、
たとえ大スパン超高層鉄骨構造体においても、上記水平
横荷重に対して十分耐えうるものとなり、柱２や梁５の
破損の発生を防止あるいは抑制できる。

尚、前述の第１実施例では、柱体１の上端部に、免振
シュー４を介して梁５を固定した例について述べたが、
第２実施例と同様にして、柱体1,1を２体づつ連結する
小梁６を、各免振シュー４の上面に設け、この小梁６の
上に梁５の両側端部を載せて固定した構成としてもよ
く、この場合には、梁５がより安定に柱体上部に固定さ
れるようになる利点がある。

また、前述の第２実施例では、柱体１の、大スパン超
高層鉄骨構造体の各階の梁に対応する位置に連結材3,3
…を配した例について述べたが、これ以外の位置にも連
結材３を設けてよいことは言うまでもなく、これによっ
て、柱体１に加わる水平横荷重に対する補剛効果が一層
向上する利点がある。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明のウィングフレーム構
造は、平行に配された２本の柱を連結材で一体化すると
ともに該連結材の上面に免振シューを設けてなる柱体を
間隔をおいて複数設け、それら柱体間に架設する梁を前
記免振シューを介して前記柱体に支持せしめてなるもの
であるから、柱の側方より水平横荷重が加わった場合で
も、梁への軸力（曲げモーメント）の発生が防止あるい
は抑制され、梁の座屈やねじれ等の破損の発生がなくな
る。また免振シューが水平横荷重によるエネルギーの一
部を吸収するため、エネルギー減衰が行なわれ、これに
よっても梁の変形防止の効果が得られる。また梁の上方
より加えられる縦荷重に対しても、免振シューが上下動
してその荷重によるエネルギーを吸収するので、上記荷
重による柱や梁の負担が軽減される。また、上記柱は２
本が接合一体化された構造とされているので大きな水平
横荷重に対しても高い抵抗力を有し、補剛効果があると
もに、経済的でもある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、この発明のウィングフレーム構
造の一実施例を示す構成図で、第１図は斜視図、第２図
は正面図、第３図は側面図であり、 第４図ないし第６図は、他の一例を示す構成図で、第４
図は斜視図、第５図は正面図、第６図は側面図である。 １……柱体、２……柱、３……連結材、 ４……免振シュー、５……梁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行に配された２本の柱を連結材で一体化
   するとともに該連結材の上面に免振シューを設けてなる
   柱体を間隔をおいて複数設け、それら柱体間に架設する
   梁を前記免振シューを介して前記柱体に支持せしめてな
   ることを特徴とするウィングフレーム構造。