JP3306226B2 - 連層耐震壁の付帯柱脚部構造 - Google Patents

連層耐震壁の付帯柱脚部構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連層耐震壁を備えた中
高層建築物の付帯柱脚部構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の連層耐震壁を備えた鉄筋コンクリ
ート造の中高層建築物は、地震が発生して水平荷重が作
用した場合、ひび割れが発生し、比較的小さい変形で最
大の水平耐力に達し、その後、急激に大きく耐力が低下
する。かように、鉄筋コンクリート造の中高層建築物の
連層耐震壁は、高い靱性を持たせることが困難であり、
そのため大きな水平耐力を持たせ、強度で地震の水平荷
重に抵抗する強度型構造設計がなされている。
【0003】この強度型構造設計において、連層耐震壁
を備えた鉄筋コンクリート造の建築物の構造特性係数D
s(以下、本明細書中、単に「Ds」という。)は、建
設省告示によって、0.5程度に設定されている。ここ
で、Dsとは、それぞれの建築物毎に期待できる振動減
衰性及び塑性変形能力に応じて定めることができる必要
保有耐力を低減する係数であって、このDsは構造物の
架構が靱性に富むほど、また減衰性が高いほど小さくで
きる値である。例えば、関東大震災級の地震時には、建
築物の弾性最大応答加速度はおおよそ1,000galとなり、
建築物の重量と同等の力(すなわち1Gを重量に乗じた
力)を必要な設計用水平荷重とする必要があるが、Ds
が0.5である場合には、この設計用水平荷重は0.5G
に重量を乗じたものに低減されるのである。
【0004】したがって、架構の靱性を富ませて減衰性
を高める、すなわちDsを小さくすればするほど、架構
の必要強度を低下することができて、地上架構の鋼材量
も少なくなり材料コストや施工の手間を減らすことがで
きると共に、基礎も簡略にできるという利点がある。
【0005】かような利点を享受するために、連層耐震
壁の壁横筋などの横補強筋や、付帯柱帯筋および壁つな
ぎ筋等の拘束筋を増加して、靱性を高める手法も提案さ
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、補強筋
や拘束筋を増加する手法によって、連層耐震壁の靱性を
高めようとすると、多量の補強筋や拘束筋が必要になる
にも拘らず、大幅にDsを低下させることはできないと
いう問題点がある。
【0007】また、連層耐震壁を強度型構造設計によっ
て構築しようとすると、同様に鉄筋量が多くなり過ぎる
と共に、この連層耐震壁すなわち地上架構の強度に見合
うだけの引き抜き耐力が基礎にも要求され、基礎構造が
過大になって施工コストが増加するという問題点があ
る。
【0008】本発明は前記問題点を解決せんとしたもの
であり、その目的は、連層耐震壁を備えた鉄筋コンクリ
ート造の中高層建築物に、高い振動減衰性及び塑性変形
能力を付与して、地上架構の必要強度を低減すると共
に、基礎構造の必要引き抜き耐力も低減できる連層耐震
壁の付帯柱脚部構造を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的に鑑
みてなされたものであり、その要旨は、連層耐震壁を備
えた中高層建築物において、地上一階の連層耐震壁付帯
柱脚部に低降伏鋼材を配してなる連層耐震壁の付帯柱脚
部構造にある。
【0010】本発明において、地上一階脚部に配した前
記低降伏鋼材は、上端を連層耐震壁付帯柱の主筋に固定
し、下端を基礎杭に固定した低降伏鋼鋼管とすることも
できる。かように低降伏鋼材として低降伏鋼鋼管を使用
するため、上端と下端を固定するだけで良く、配筋作業
が容易である。また、低降伏鋼鋼管は、その内部にコン
クリートを内包した状態で配されるため、圧縮力が作用
する時には、おおむね弾性挙動を示し、引張力が作用す
る時のみ降伏し、靱性に富む変形性状を示し、全体とし
て崩壊を防止することができる。
【0011】また、本発明において、地上一階脚部に配
した前記低降伏鋼材は、下端を基礎杭に固定した、低降
伏鋼H形鋼または低降伏鋼I形鋼とすることもできる。
【0012】なお、本発明は連層耐震壁を備える建築物
であれば、いかなる平面形状であっても適用可能であ
る。
【0013】
【作用】本発明の連層耐震壁の付帯柱脚部構造では、連
層耐震壁を備えた中高層建築物において、地上一階の連
層耐震壁付帯柱脚部に低降伏鋼材を配しており、この低
降伏鋼材は、構造材として用いられている鋼材よりも降
伏点が低く、外力が加わると構造材よりも早期に降伏し
て塑性化するものである。
【0014】したがって、地震が発生して地盤からの振
動が地上一階脚部の低降伏鋼材に伝わり、この振動によ
る水平荷重が所定値を越えた時点で、地上一階脚部は降
伏して塑性化する。この塑性化によって、水平荷重すな
わち振動エネルギーは消費して減衰し、地上一階脚部以
上の階層の架構には、前記所定値以上の水平荷重が作用
しない。
【0015】
【実施例】図1は中高層建築物の平面図であり、X方向
に柱1と梁20とからなるラーメン構造を、そしてY方
向に連層耐震壁3と連層耐震壁付帯柱1a,1bとを備
える構造となっている。この連層耐震壁付帯柱1a,1
bに、本発明の連層耐震壁の付帯柱脚部構造を適用し、
以下、実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【0016】図2は図1の点線II−IIに沿った断面図、
図3は図2の点線III−IIIに沿った断面図、図4は図3
の斜視図である。本発明の連層耐震壁の付帯柱脚部構造
は、地上一階の連層耐震壁付帯柱1a,1bの脚部に、
低降伏鋼材としての低降伏鋼鋼管2を配することに特徴
がある。
【0017】ここで低降伏鋼鋼管2は、図5に示すよう
に、上端部2bと下端部2cとが管状部2aに対してほ
ぼ直角に内側に曲がって形成されており、下端部2cは
上端部2bと同様と更にこの上下端部2b,2cにはそ
れぞれ孔2d,2eが形成されている。なお、下端部2
cは上端部2bと同様とせず、図2に示すように、下端
部2cが嵌入できる穴を有するベースプレート14を用
いて、この穴に下端部2cを嵌入して設け、基礎部4と
定着することもできる。これらの内側に曲げた部分やベ
ースプレートは、普通強度鋼材とする。また、低降伏鋼
鋼管2は、連層耐震壁付帯柱1a,1bの脚部が充分な
靱性を示す程度の長さにすれば良い。
【0018】次いで、低降伏鋼鋼管2を使用した連層耐
震壁付帯柱1a,1bの脚部の形成手順を説明する。最
初に、低降伏鋼鋼管2を、基礎部4から突出している基
礎杭5の定着筋(図示せず)とラップさせて設置して定
着を確保すると共に、下端部2cの孔2eにアンカー筋
10をそれぞれ通し、これらのアンカー筋10にナット
11を螺着して基礎部4に固定する。そして、上端部2
bには、ナット8が螺着された主筋6を、それぞれ孔2
dに通し、更にこれらの主筋6の下端にナット9を螺着
して固定する。なお、主筋6の周りには帯筋7を配す
る。かように配された、低降伏鋼鋼管2や帯筋7の周り
に形枠(図示せず)を形成した後、形枠の内部および外
周にコンクリート30を打設する。コンクリート30が
硬化した後、形枠を取り除いて連層耐震壁付帯柱1の脚
部の形成は終了する。以上のように連層耐震壁の付帯柱
脚部を形成することによって、Dsは0.3以下にまで
低下することができる。
【0019】次に、本発明の他の実施態様を、図6及び
図7を参照して説明する。
【0020】図6及び図7において、連層耐震壁の付帯
柱脚部構造は、地上一階の連層耐震壁付帯柱1a,1b
の脚部に、低降伏鋼材としての低降伏鋼H形鋼10を配
することに特徴がある。
【0021】ここで低降伏鋼H形鋼10は、図6に示す
ように、下端部に普通強度鋼のベースプレート14が溶
接されており、このベースプレート14にはアンカー筋
12を挿入して基礎部4に固定するための孔(図示せ
ず)が形成されている。また、低降伏鋼H形鋼10の上
端、下端の両フランジ外側とウェブ両側には、頭付きス
タッドが固定されている。なお、この低降伏鋼H形鋼1
0のスタッド部の長さは、引張力の定着に必要な長さと
する。また、ベースプレート14は普通強度鋼材とす
る。
【0022】次いで、低降伏鋼H形鋼10を使用した連
層耐震壁付帯柱1a,1bの脚部の形成手順を説明す
る。最初に、低降伏鋼H形鋼10は、ベースプレート1
4の孔にアンカー筋12を通し、このアンカー筋12に
ナット13を螺着して基礎部4との定着を取る。そし
て、主筋6を、地上一階床梁3に対抗する位置よりも上
方の低降伏鋼H形鋼10の周りに配置すると共に、この
主筋6の周りに帯筋を配置する。また、地上一階床梁
3に対抗する位置よりも下方の低降伏鋼H形鋼10の周
りには、補助筋15によって支持された帯筋7を配置す
る。ここで、補助筋15は、帯筋7を支持するためだけ
のものであるので、帯筋7の内側4隅に一本ずつ配置す
るといったように、最低限度の本数とし、主筋6とは縁
を切って配置する。かように配された帯筋7のさらに外
周に形枠(図示せず)を形成し、この形枠の内部にコン
クリート30を打設して、コンクリート30が硬化した
形枠を除去して連層耐震壁付帯柱1a,1bの脚部の形
成は終了する。以上のように連層耐震壁の付帯柱脚部を
形成することによって、Dsは0.3以下にまで低下す
ることができる。
【0023】次に、図2乃至図5に示した、本発明の実
施態様の作用について説明する。
【0024】地震が発生して地盤からの振動が地上一階
付帯柱脚部1a,1bの低降伏鋼鋼管2に伝わり、この
振動により地上一階付帯柱脚部1a,1bに作用する水
平荷重が所定値つまり0.25Gを越える前後に、地上
一階付帯柱脚部1aもしくは1bは降伏して塑性化す
る。すなわち、図1において示すように、高層建築物に
水平荷重Pが作用すると、付帯柱脚部1bには引張応力
が生じ、付帯柱脚部1aには圧縮応力が生じる。この水
平荷重Pが0.25Gを越える前後に、付帯柱脚部1b
の低降伏鋼鋼管2は上方に伸びるように塑性変形し、一
方、付帯柱脚部1aの低降伏鋼鋼管2は、周囲のコンク
リート30が圧縮力を負担するのでほぼ弾性にとどま
る。したがって、この付帯柱脚部1bの低降伏鋼鋼管2
の塑性変形によって、0.25Gを越えるような水平荷
重Pは消費して、減衰されてしまうため、0.25Gを
越えるような水平荷重Pは二階以上の階層に作用しな
い。また、引張応力が生じる付帯柱脚部1bの基礎部
4、特に基礎杭5にも0.25Gを越えるような水平荷
重Pによる、引き抜き応力は作用しない。このため、付
帯柱脚部1a,1b以上の階層つまり二階以上では、設
計用水平荷重として、0.25Gに安全率1.2を乗じた
としても0.3G以上とすれば良く、二階以上の階層で
架構の必要強度を低下することができて、鋼材量も少な
くなり材料コストや施工の手間を減らすことができると
共に、基礎も簡略にできるという利点を享受できる。ま
た、付帯柱脚部では、降伏することの無い、非ヒンジ部
材となるためプレキャスト構造にしてもDsを割り増す
必要が無くなる。
【0025】次に、図6乃至図7に示した、本発明の実
施態様の作用について説明する。
【0026】上記の図2乃至図5に示した実施態様と同
様に、地震により地上一階付帯柱脚部1a,1bに作用
する水平荷重が0.25Gを越える前後に、地上一階付
帯柱脚部1aもしくは1bは降伏して塑性化する。すな
わち、図1において示すように、高層建築物に水平荷重
Pが作用すると、付帯柱脚部1bには引張応力が生じ、
付帯柱脚部1aには圧縮応力が生じる。この水平荷重P
が0.25Gを越える前後に、付帯柱脚部1bの低降伏
鋼H形鋼10は上方に伸びるように塑性変形し、一方、
付帯柱脚部1aの低降伏鋼H形鋼10はコンクリートが
圧縮力を負担するので、ほぼ弾性にとまる。したがっ
て、上記の図2乃至図5に示した実施態様と同様な利点
を享受することができる。
【0027】
【発明の効果】本発明の連層耐震壁の付帯柱脚部構造
は、連層耐震壁を備えた鉄筋コンクリート造の中高層建
築物に、高い振動減衰性及び塑性変形能力を付与して、
地上架構の必要強度を低減すると共に、基礎構造の引き
抜き耐力も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連層耐震壁の付帯柱脚部構造を適用し
た高層建築物の平面図である。
【図2】図1の点線II−IIに沿った断面図である。
【図3】図2の点線III−IIIに沿った断面図である。
【図4】図3の斜視図である。
【図5】本発明の連層耐震壁の付帯柱脚部構造に使用す
る低降伏鋼鋼管の一部拡大断面図である。
【図6】図2乃至図5に示した以外の本発明の実施態様
の断面図である。
【図7】図6の点線VII−VIIに沿った断面図である。
【符号の説明】
1 連層耐震壁付帯柱 2 低降伏鋼鋼管(低降伏鋼材) 4 基礎杭 6 主筋 10 低降伏鋼鋼管(低降伏鋼材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04H 9/02 - 9/02 321 E04B 1/18 - 1/21 F16F 7/12 F16F 15/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連層耐震壁を備えた中高層建築物におい
    て、 地上一階の連層耐震壁付帯柱脚部に低降伏鋼材を配して
    なる連層耐震壁の付帯柱脚部構造。
  2. 【請求項2】前記低降伏鋼材が、上端を連層耐震壁付帯
    柱の主筋に固定し、下端を基礎杭に固定した低降伏鋼鋼
    管からなる請求項1の連層耐震壁の付帯柱脚部構造。
  3. 【請求項3】 前記低降伏鋼材が、下端を基礎杭に固定
    した、低降伏鋼H形鋼または低降伏鋼I形鋼からなる請
    求項1の連層耐震壁の付帯柱脚部構造。
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