JP2951906B2 - ラーメン構造 - Google Patents

ラーメン構造

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JP2951906B2
JP2951906B2 JP4407797A JP4407797A JP2951906B2 JP 2951906 B2 JP2951906 B2 JP 2951906B2 JP 4407797 A JP4407797 A JP 4407797A JP 4407797 A JP4407797 A JP 4407797A JP 2951906 B2 JP2951906 B2 JP 2951906B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の骨組を構
成するラーメン構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】建築物の骨組となるラーメン構造は、複
数本の柱を垂直に立設し、隣り合う柱間に水平に梁を架
設して梁の端部を柱に剛接合してある。二階建ての建物
の場合、柱の上端間に屋根梁を架設してあり、柱の上下
方向の中間位置間に二階の床梁を架設してある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、地震荷重負
荷時等には特に二階部分(屋根梁と床梁の間)に大きな
水平力がかかるが、柱は上下全長に亙って所定の剛性に
してあるため上記水平力が柱と梁との剛接合部にかか
る。このため一定以上の大きな水平力がかかったとき柱
と梁との剛接合部が破壊してラーメン構造全体が破壊す
るということが生じやすい。
【0004】本発明は叙述の点に鑑みてなされたもので
あって、地震荷重負荷時等の一定以上の水平力がかかっ
たとき部分的に塑性変形させて接合部や梁への負荷を低
減させることができるラーメン構造を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の請求項1のラーメン構造では、柱と梁を剛接合
して構成したラーメン構造において、上下の梁を剛接合
した部分の中間位置の一定長さの柱部分の曲げ剛性を、
他の部分より低く形成し、上下の梁間に耐力フレームを
配置して耐力フレームの上下端を上下の梁に剛接合し、
上下の梁に接合した部分の中間位置の一定長さの耐力フ
レーム部分の剛性を他の部分より低くしたことを特徴と
する。地震荷重負荷時等の一定以上の水平力がかかった
場合に、剛性を他の部分より低く形成した中間位置の柱
部分を塑性変形させることにより、柱と梁の接合部及び
梁への負荷を低減させてこれらの剛性を維持することが
でき、ラーメン構造全体としての強度を維持できる。
た、耐力フレームの中間位置も一定以上の水平力で塑性
変形し、柱による塑性変形能力と、耐力フレームによる
塑性変形能力が共働してラーメン構造全体として有効な
塑性変形能力を発揮する。
【0006】また本発明の請求項2のラーメン構造で
は、請求項1において、上下の梁を剛接合した部分の中
間位置の一定長さの柱部分の曲げ剛性を、他の部分より
40%〜70%低く形成したことを特徴とする。上下の
梁を剛接合した部分の中間位置の一定長さの柱部分の曲
げ剛性の低減率が40%未満であると、地震荷重負荷時
等の一定以上の水平力がかかった場合、中間位置の柱部
分の塑性変形が保証できないため、接合部及び梁への負
荷を低減させて剛性を維持することが確保できない。ま
た上下の梁を剛接合した部分の中間位置の一定長さの柱
部分の曲げ剛性の低減率が70%を越えると、上記塑性
変形する塑性域に入るまでに柱自体に必要な強度が不足
するおそれがあり、ラーメン構造を構成する柱として剛
性を保つことができない。このため上記のように曲げ剛
性の低減率を40%〜70%とすると、所定以上の水平
力がかかったとき確実に中間位置の柱部分を塑性変形さ
せて柱と梁の接合部及び梁への負荷を低減させることが
でき、またラーメン構造の柱として柱の強度が不足する
ことがない。
【0007】また本発明の請求項3のラーメン構造で
は、請求項1または請求項2において、上下の梁を剛接
合した部分の中間位置において、上下の梁間の間隔の3
0%〜80%の長さの柱部分の曲げ剛性を、他の部分よ
り低くしたことを特徴とする。曲げ剛性を他の部分より
低く形成する柱部分の長さが上下の梁間の間隔の30%
未満であると、地震荷重負荷時等の一定以上の水平力が
かかった場合の上記中間位置の柱部分の塑性変形が保証
できないため、接合部及び梁への負荷を低減させこれら
の剛性を維持することが確保できない。曲げ剛性を他の
部分より低く形成する柱部分の長さが上下の梁間の間隔
の80%を越えると、上記塑性変形する塑性域に入るま
でに柱自体に必要な強度が不足するおそれがあり、ラー
メン構造を構成する柱としての剛性を確保できず、また
柱の塑性変形域が柱と梁の接合部近傍に及ぶためこの柱
と梁の接合部に強度上の悪影響を与える。このため上記
のように曲げ剛性を低くする中間位置の柱部分の長さを
上下の梁間の間隔の30%〜80%とすると、所定以上
の水平力がかかったとき確実に中間位置の柱部分を塑性
変形させて柱と梁の接合部及び梁への負荷を低減させる
ことができ、またラーメン構造の柱として柱の強度が不
足することがない。
【0008】
【0009】
【発明の実施の形態】図1に示すように基礎1の上には
鋼のような金属の角パイプよりなる柱2を垂直方向に立
設してあり、隣合う柱2間には梁3を架設してあり、梁
3の端部を柱2に剛接合してある。本例の場合、二階建
て建築物の骨組みとなるラーメン構造であって、柱2の
上端間に梁3として屋根梁3aを架設してあり、柱2の
略中間位置の高さ部分に梁3として床梁3bを架設して
ある。基礎1上にはアンカーボルト4を埋設してあり、
アンカーボルト4の上端を基礎1の柱固定金具5に挿通
し、アンカーボルト4の上端に螺合したナット6にて基
礎1に柱固定金具5を固定してある。柱2の下端は柱固
定金具5に被嵌してあり、柱2の下端の外面から柱固定
金具5に固定ボルト7を螺入することで柱固定金具5に
柱2の下端を固定してある。柱2の梁3と接合する部分
の近傍では、柱2の内面に補強材8を装着することで柱
補強部9を設けてある。本例の場合、補強材8は鋼のよ
うな金属のアングルにて形成されており、4枚の補強材
8を柱2の内面に沿わせ、スポット溶接のような溶接に
て補強材8を柱2に固定してある。20は溶接部であ
る。屋根梁3aや床梁3bである梁3は断面エ字状の型
鋼にて形成されており、梁3の端面には一体に端面プレ
ート10を設けてあり、端面プレート10を柱2の外面
に当接し、端面プレート10から固定ボルト12を柱2
に螺合してある。
【0010】柱1の屋根梁3aを接合する部分及び床梁
3bを接合する近傍部分は上記のように補強材8を取り
付けて柱補強部9となっている。つまり、屋根梁3aを
接合する近傍部分には符号aに示す長さに亙って柱補強
部9を設けてあり、床梁3bを接合する近傍部分には符
号bに示す長さに亙って柱補強部9を設けてある。符号
aに示す長さの柱補強部9と符号bに示す長さの柱補強
部9との間の符号cに示す長さ部分は補強材8のない非
補強部11(梁3との接合部の間の中間位置部分)とな
っている。つまり、補強材8を設けない符号cに示す長
さの非補強部11は補強材8を設けた柱補強部9より曲
げ剛性が低くなっている。従って、地震荷重負荷時等の
一定以上の水平力がかかった場合、非補強部11を塑性
変形させることとにより、梁3と柱2との接合部や梁3
への負荷を低減させてこれらの剛性を維持することがで
き、ラーメン構造全体としての強度を維持できる。
【0011】また本例の場合、非補強部11の曲げ剛性
が柱補強部9の曲げ剛性より40%〜70%低くしてあ
る。つまり、補強材8を設けない非補強部11の曲げ剛
性が補強材8を設ける柱補強部9の曲げ剛性の40%〜
70%になるように柱補強部9を補強してある。非補強
部11の曲げ剛性の低減率が40%未満であると、地震
荷重負荷時等の一定以上の水平力がかかった場合、非補
強部11の塑性変形が保証できないため、接合部及び梁
3の負荷を低減させて剛性を維持することが確保できな
い。また非補強部11の曲げ剛性の低減率が70%を越
えると、上記塑性変形する塑性域に入るまでに柱2自体
に必要な強度が不足するおそれがあり、ラーメン構造を
構成する柱2として剛性を保つことができない。このた
め上記のように曲げ剛性の低減率を40%〜70%とす
ると、所定以上の水平力がかかったとき確実に非補強部
11を塑性変形させて柱2と梁3の接合部及び梁3への
負荷を低減させることができ、またラーメン構造の柱2
として柱2の強度が不足することがない。
【0012】また本例の場合、非補強部11の符号cに
示す長さは上下の屋根梁3aと床梁3bの間隔の30%
〜80%の長さとなっている。非補強部11の長さcが
屋根梁3aと床梁3bとの間の間隔の30%未満である
と、地震荷重負荷時等の一定以上の水平力がかかった場
合の上記非補強部11の塑性変形が保証できないため、
接合部及び梁3への負荷を低減させこれらの剛性を維持
することが確保できない。非補強部11の長さcが屋根
梁3aと床梁3bの間隔の80%を越えると、上記塑性
変形する塑性域に入るまでに柱2自体に必要な強度が不
足するおそれがあり、ラーメン構造を構成する柱2とし
ての剛性を確保できず、また柱2の塑性変形域が柱2と
梁3の接合部近傍に及ぶためこの柱2と梁3の接合部に
強度上の悪影響を与える。このため上記のように非補強
部11の長さcを屋根梁3aと床梁3bの間隔の30%
〜80%とすると、所定以上の水平力がかかったとき確
実に非補強部11を塑性変形させて柱2と梁3の接合部
及び梁3への負荷を低減させることができ、またラーメ
ン構造の柱2として柱2の強度が不足することがない。
【0013】また床梁3bと基礎1との間には一階用の
耐力フレームAを配置してあり、耐力フレームAの上端
及び下端を床梁3bや基礎1に剛接合してある。屋根梁
3aと床梁3bとの間には二階用の耐力フレームBを配
置してあり、耐力フレームBの上端及び下端を屋根梁3
aや床梁3bに剛接合してある。この耐力フレームA,
Bは一対の縦枠材13と一対の横枠材14とを連結材1
5を介して矩形状に枠組し、上斜材16の上端を上のコ
ーナ部に連結すると共に上斜材16の下端を縦枠材13
の中間部分に連結材17を介して連結し、下斜材18の
下端を下のコーナ部に連結すると共に下斜材18の上端
を縦枠材14の中間部分に連結材17を介して連結して
ある。二階用の耐力フレームBの場合、上下の連結材1
7間に符号dに示す間隔を隔ててあり、この符号dに示
す部分は水平方向の剛性が他の部分より低い低剛性部1
8となっている。このようにすると、地震荷重負荷時等
の一定以上の水平力がかかった場合、耐力フレームBの
低剛性部18が塑性変形し、柱2の非補強部11の塑性
変形能力と、耐力フレームBの塑性変形能力とが共働し
てラーメン構造全体として、有効な塑性変形能力を発揮
する。
【0014】また図4(a)は一般軽雪仕様のラーメン
構造であり、図4(b)は多雪仕様のラーメン構造であ
る。一般軽雪仕様の場合、符号a,bに示す柱補強部9
の長さが短く、多雪仕様の場合、符号a,bに示す柱補
強部9の長さが長い。
【0015】
【発明の効果】本発明の請求項1の発明は、柱と梁を剛
接合して構成したラーメン構造において、上下の梁を剛
接合した部分の中間位置の一定長さの柱部分の曲げ剛性
を、他の部分より低く形成したので、地震荷重負荷時等
の一定以上の水平力がかかった場合に、剛性を他の部分
より低く形成した中間位置の柱部分を塑性変形させるこ
とにより、柱と梁の接合部及び梁への負荷を低減させて
これらの剛性を維持することができ、ラーメン構造全体
としての強度を維持できるものである。しかも、上下の
梁間に耐力フレームを配置して耐力フレームの上下端を
上下の梁に剛接合し、上下の梁に剛接合した部分の中間
位置の一定長さの耐力フレーム部分の剛性を他の部分よ
り低くしているので、耐力フレームの中間位置も一定以
上の水平力で塑性変形し、柱による塑性変形能力と、耐
力フレームによる塑性変形能力が共働してラーメン構造
全体として有効な塑性変形能力を発揮するものである。
【0016】また本発明の請求項2の発明は、請求項1
において、上下の梁を剛接合した部分の中間位置の一定
長さの柱部分の曲げ剛性を、他の部分より40%〜70
%低く形成したので、所定以上の水平力がかかったとき
確実に中間位置の柱部分を塑性変形させて柱と梁の接合
部及び梁への負荷を低減させることができ、またラーメ
ン構造の柱として柱の強度が不足することがないもので
ある。
【0017】また本発明の請求項3の発明は、請求項1
または請求項2において、上下の梁を剛接合した部分の
中間位置において、上下の梁間の間隔の30%〜80%
の長さの柱部分の曲げ剛性を、他の部分より低くしたの
で、所定以上の水平力がかかったとき確実に中間位置の
柱部分を塑性変形させて柱と梁の接合部及び梁への負荷
を低減させることができ、またラーメン構造の柱として
柱の強度が不足することがないものである。
【0018】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例の正面図である。
【図2】同上の要部を拡大せる一部切欠正面図である。
【図3】(a)は図2のW−W線断面図、(b)は図2
のX−X線断面図、(c)は図2のY−Y線断面図、
(d)は図2のZ−Z線断面図である。
【図4】(a)(b)は同上の他例の概略正面図であ
る。
【符号の説明】
1 基礎 2 柱 3 梁 9 柱補強部 11 非補強部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E04B 1/24 E04B 2/56 E04C 3/00 - 3/46

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 柱と梁を剛接合して構成したラーメン構
    造において、上下の梁を剛接合した部分の中間位置の一
    定長さの柱部分の曲げ剛性を、他の部分より低く形成
    、上下の梁間に耐力フレームを配置して耐力フレーム
    の上下端を上下の梁に剛接合し、上下の梁に接合した部
    分の中間位置の一定長さの耐力フレーム部分の剛性を他
    の部分より低くして成ることを特徴とするラーメン構
    造。
  2. 【請求項2】 上下の梁を剛接合した部分の中間位置の
    一定長さの柱部分の曲げ剛性を、他の部分より40%〜
    70%低く形成したことを特徴とする請求項1記載のラ
    ーメン構造。
  3. 【請求項3】 上下の梁を剛接合した部分の中間位置に
    おいて、上下の梁間の間隔の30%〜80%の長さの柱
    部分の曲げ剛性を、他の部分より低くしたことを特徴と
    する請求項1または請求項2記載のラーメン構造。
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