JP3909432B2

JP3909432B2 - Ｒｃ系梁ダンパー

Info

Publication number: JP3909432B2
Application number: JP2002215008A
Authority: JP
Inventors: 直幹丹羽; 一成牧部; 裕樹田中
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-07-24
Also published as: JP2004052494A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ＲＣまたはＳＲＣ造の構造体間をつなぐＲＣ系梁ダンパーに関し、例えばＲＣまたはＳＲＣ建築構造物の耐震壁間または壁柱間に境界梁として設置することにより、建築構造物の耐震性能を著しく向上させることができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＣまたはＳＲＣ建築構造物の耐震壁間または壁柱間をつなぐ境界梁として、地震時のエネルギー吸収能力を兼ね備えた境界梁ダンパーが用いられることがあり、この種の境界梁ダンパーとして、これまで鉄骨梁ダンパー、ＲＣ梁ダンパー、さらに鋼製ダンパー等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらのダンパーうち、鉄骨梁ダンパーは高いエネルギー吸収能力を備えている一方で、取り付けに際し、異種部材どうしの接合となること等からＲＣ系耐震壁との接合部に強度上の問題が生じやすく、耐震壁と境界梁とからなる耐震壁架構全体の剛性確保が得にくい等の課題があった。
【０００４】
また、通常のＲＣ梁ダンパーの場合、ある程度のエネルギー吸収能力は備えているものの、鉄骨梁ダンパーと比較するとその吸収能力は小さく、また大地震時には脆性破壊をおこしやすく、その損傷が過大となる等の課題があった。
【０００５】
さらに、鋼製ダンパーは、耐震壁との間に取付け部を設ける必要があるため、その部分での剛性低下によりダンパーの効果が損なわれることがあり、しかも耐震壁間に軸力が生じた場合には取付部が破損する等して対処できない等の課題があった。
【０００６】
本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、ＲＣ系構造体との接合が容易で、しかも剛性と高いエネルギー吸収能力に優れた特性を有し、地震時における構造物の安全性を著しく向上させることを可能にしたＲＣ系梁ダンパーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のＲＣ系梁ダンパーは、ＲＣまたはＳＲＣ造の構造体間をつなぐＲＣ系梁ダンパーであり、コンクリートとして繊維補強コンクリートが用いられ、鉄筋として低降伏点鉄筋が用いられ、かつＰＣ鋼線またはＰＣ鋼棒によってプレストレスが導入され、前記鉄筋はＸ形状に配筋され、当該鉄筋の一部はコンクリートとの付着が絶縁された状態に配筋され、かつ前記ＰＣ鋼線またはＰＣ鋼棒は断面の中央に配置されてなることを特徴とするものである。
【０００８】
この場合の繊維補強コンクリートの補強繊維としては、例えば鋼繊維や炭素繊維などを用いることができる。また、プレストレスはプレテンション方式またはポストテンション方式のいずれの方式を用いてもよいが、プレストレスを導入するためのＰＣ鋼線やＰＣ鋼棒などのＰＣ部材は、梁にダンパーとしての機能を果たさせる必要から梁断面の中央近傍に配置するのがよい。
【０００９】
また、鉄筋は原則として、梁断面の上端側と下端側の両方に梁主筋として上下対称に配筋し、コンクリートとの付着を高めるために異形鉄筋を配筋するが、梁の両端間にＸ形状（Ｘ型配筋）に配筋し、さらに鉄筋の一部を、コンクリートとの付着が絶縁された状態に配筋することにより、鉄筋の降伏域を伸ばすことができる等の効果がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１と図２は、本願発明のＲＣ系梁ダンパーの一例を示し、図において、高層建物の中央に最下階から最上階まで連続するＲＣまたはＳＲＣ造の耐震壁１，１が平面矩形状のコア状に配置され、各耐震壁１，１は各階においてＲＣ系梁ダンパー２によって接合されている。
【００１４】
ＲＣ系梁ダンパー２は、スパン長、階高、天井高、およびシヤースパン比などから梁断面が決定され、この場合スパン長を３ｍ、シヤースパン比を１．５として梁断面（ｂ×Ｄ＝７００×１０００）が決定されている。
【００１５】
また、主筋３として低降伏点鉄筋が用いられ、梁断面の上端側と下端側の両方に上下対称に配筋されている。また、コンクリート４には繊維補強コンクリートが用いられ、さらに梁断面の中央近傍に挿通されたＰＣ鋼棒５によってプレストレスが導入されている。なお、本願発明の場合、主筋３には上下主筋とも４−Ｄ３５が用いられている。
【００１６】
このような構成において、本願発明のＲＣ系梁ダンパーを通常のＲＣ系梁と比較して説明する。
【００１７】
ＲＣ系梁ダンパー２と通常のＲＣ境界梁の復元力特性および履歴特性を比較の対象として図３のグラフに示す。通常のＲＣ系境界梁の場合、主筋は通常の鉄筋をＳＤ３９０として降伏点を３９．２ｋＮ／ｃｍ²（４．０ｔ／ｃｍ²）とし、本願発明の場合、主筋の低降伏点鉄筋を降伏点として９．８ｋＮ／ｃｍ²（１．０ｔ／ｃｍ²）とした。
【００１８】
また、コンクリートの圧縮強度は、通常のＲＣ系境界梁と本願発明ともに同一とし、許容引張強度をＲＣ系境界梁では通常想定される_cｆ_t＝１．８（Ｆｃ）¹/²とし、本願発明では繊維補強の効果によりその２倍とした。また、本願発明では、ＲＣ鋼棒によりプレストレスを４９０ｋＮ（５０ｔｆ）入力した。
【００１９】
図３は、上記の条件に基づき、これまでの研究結果に則って計算した予測特性である。破線で示した通常のＲＣ境界梁（図３の斜めクロスハッチ部）に対して、本願発明は実線で示す復元力・履歴特性（図３の縦線ハッチ部）となるためより大きなエネルギーを吸収することができる。
【００２０】
またこれらに加え、本願発明の場合、プレストレスによる軸力導入および繊維補強により地震後の損傷が軽減される利点を有している。
【００２１】
本願発明の効果を確認するため、図１（ａ），（ｂ）に示す建物を対象として、地震波（日本建築センター波レベル２）入力による応答解析を行った（図１（ａ）に示すＸ方向）。
【００２２】
ここでは、境界梁の復元力特性を図３に示す２種類に設定した。ＲＣ系境界梁では通常のＲＣ部材で設定されるＤｅｇｒａｄｉｎｇ・Ｔｒｉ・ｌｉｎｅａｒ、本願発明では本ダンパーの特性としてＮｏｒｍａｌ・Ｔｒｉ・ｌｉｎｅａｒを設定した。解析の結果の代表例を図４に示す。
【００２３】
図４のグラフからも明らかなように、本願発明によれば、応答最大層間変位は最大で２０％低減可能であることがわかる。これにより、本願発明により地震時の応答値を低減し、それによりコア壁量を削減すれば、重量低減、コストダウン、さらには建築の自由度の向上を果たすことができる。
【００２４】
【発明の効果】
本願発明は以上説明したとおりであり、特に連層耐震壁などのＲＣまたはＳＲＣ造の構造体間に本願発明のＲＣ系梁ダンパーを境界梁として有効に活用することで、地震力の低減により耐震壁としてのコア壁量を大幅に削減することができ、これにより構造物の全重量のかなりの部分を占めるコア壁の削減により構造物全体の重量を低減して、基礎構造の低減、コストダウン、建第計画の自由度増加を果たすことができ、さらに大地震における境界部分の損傷程度を軽減し、地震時の被害をほぼ無損傷とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＣまたはＳＲＣ建築物を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその立面図である。
【図２】ＲＣ系梁ダンパーの一例を示す断面図である。
【図３】ＲＣ系梁ダンパーと通常のＲＣ境界梁の復元力・履歴特性の比較示すグラフである。
【図４】ＲＣ系梁ダンパーと通常のＲＣ境界梁を用いた場合の応答最大層間変位の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
１耐震壁
２ＲＣ系梁ダンパー
３主筋
４コンクリート
５ＰＣ鋼棒

Claims

ＲＣまたはＳＲＣ造の構造体間をつなぐＲＣ系梁ダンパーであり、コンクリートとして繊維補強コンクリートが用いられ、鉄筋として低降伏点鉄筋が用いられ、かつＰＣ鋼線またはＰＣ棒によってプレストレスが導入され、前記鉄筋はＸ形状に配筋され、当該鉄筋の一部はコンクリートとの付着が絶縁された状態に配筋され、かつ前記ＰＣ鋼線またはＰＣ鋼棒は断面の中央に配置されてなることを特徴とするＲＣ系梁ダンパー。