JP4141303B2

JP4141303B2 - 耐震パネルの設置構造

Info

Publication number: JP4141303B2
Application number: JP2003087150A
Authority: JP
Inventors: 義治池口; 伸一桐山
Original assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Current assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004293158A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の耐震パネルの設置構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から建物の鉄骨架構体に作用する地震エネルギーを減衰するために建物の上下梁間に設置される左右柱に、所定の外力が作用すると降伏して塑性変形するエネルギー吸収部を有する耐震パネルを据え付けたものがある（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
このような技術では、地震等による比較的大きな外力によって降伏する場所を予め設定し、その降伏耐力をコントロールすることによりエネルギー吸収量を明確化し、架構体全体の崩壊をくいとめることが出来る。
【０００４】
耐震パネルの設置箇所の両端には、予め上下梁に柱を取り付ける孔やアンカーボルト等が設けられており、これ等を利用して柱を梁に緊結した上で耐震パネルを取り付けるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２５６０２５号公報
【特許文献２】
特開平９−２７３３２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既設建物を増改築するに伴って耐震パネルを新たに設置する場合、耐震パネルの両側に柱を追加し、柱梁接合部近傍に耐震パネル接合部を設けることが一般である。その場合、追加する柱は建物と緊結されている必要があり、耐震パネルを最も追加する可能性の高い建物の１階では、後施工によりコンクリート基礎に柱取り付け用のアンカーボルトを取り付ける必要があった。
【０００７】
後施工によりコンクリート基礎に取り付けられたアンカーボルトは、その強度や耐久性等に不安がある。また、後施工によりアンカーボルトをコンクリート基礎に取り付ける場合には、内外壁を広い範囲で取り外す必要があり、工事が大変であった。
【０００８】
また、コンクリート基礎の幅が狭い場合、アンカーボルトを通すための下穴を開ける際にコンクリートにクラックが発生する虞もある。また、何らかの部材が干渉してコンクリート基礎にアンカーボルトを取り付けられない場合には、耐震パネルの取付位置が制限される場合もあり、場合によっては増築不可能となる場合もある。
【０００９】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、後施工によりコンクリート基礎にアンカーボルトを追加することなく耐震パネルを取り付けることが出来る耐震パネルの設置構造を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る耐震パネルの設置構造は、建物の鉄骨架構体を構成する上下の梁に接合された１本の柱に対して接合される耐震パネルの設置構造であって、前記耐震パネルは、一端が前記上下の梁のいずれか一方と直接的に接合される第１の竪枠材と、前記柱と前記第１の竪枠材を接続する接続部材とを有し、前記第１の竪枠材と前記接続部材とは前記耐震パネルの水平耐力を決定するエネルギー吸収部を介在して接合され、前記第１の竪枠材の他端が前記上下の梁のうちの他方の梁とは接合されない自由端であることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、耐震パネルの接合部は既存の柱と上下の梁の何れかのみとすることが出来、竪枠材の他端が自由端であることから上下梁の一方がコンクリート基礎の場合に該コンクリート基礎にアンカーボルトを取り付けることなく耐震パネルを設置することが出来る。
【００１２】
また、前記耐震パネルは、前記接続部材が、前記柱に添えつけて立て付けられ上下梁間に接合される第２の竪枠材と、前記第１、第２の竪枠材間に水平に設置される１或いは複数の連結枠材と、前記連結枠材と前記第２の竪枠材との間に斜めに設置される１或いは複数の斜め枠材とで構成され、前記連結枠材と前記斜め枠材とが連結される連結部と、前記第１の竪枠材との間に、前記エネルギー吸収部を介在して接合される設置構造とすることが出来る。
【００１３】
また、前記エネルギー吸収部の材質は、前記耐震パネルの他の構成部材とは別体の極低降伏点鋼材とすることが出来る。
【００１４】
また、前記耐震パネルの前記竪枠材の自由端或いはその自由端を含む辺を拘束して該耐震パネルの面外変形を拘束する面外変形拘束部材を自由端側の梁または床部材に設けた場合には、耐震パネルの面外変形を拘束して耐震パネルを効果的に作用させることが出来る。このとき、面外方向に発生する水平力は十分小さいため面外変形拘束部材の自由端側の梁または床部材に対する固定はビス等の簡易なもので良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る耐震パネルの設置構造の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る耐震パネルの設置構造の第１実施形態の構成を示す側面説明図、図２は第１実施形態に使用される面外変形拘束部材の構成を示す側面図及び断面図、図３は面外変形拘束部材の他の構成を示す断面図、図４は梁の弱軸補剛部材の構成を示す図である。
【００１６】
先ず、図１〜図４を用いて本発明に係る耐震パネルの設置構造の第１実施形態の構成について説明する。図１において、１，２は建物の鉄骨架構体を構成する上下梁であり、３，４は上下梁１，２に接合される柱である。一方の柱３には耐震パネル６が添え付けて立て付けられ、該耐震パネル６は上下梁１，２間に設置されている。
【００１７】
耐震パネル６は２本の竪枠材７，８を有し、該竪枠材７，８間には２本の連結枠材９が略水平に設置されている。連結枠材９と竪枠材７との間には複数の斜め枠材１０が斜めに設置されている。
【００１８】
竪枠材７は柱３に添え付けられ、上下梁１，２間に接合されている。竪枠材７と各連結枠材９及び斜め枠材１０は何れも角型鋼管で形成されており、直接、或いは連結部材１１を介して溶接等により一体的に組み立てられ、トラスを形成している。また、前記連結枠材９が連結部材１１から突出した部分がエネルギー吸収部５となっている。
【００１９】
竪枠材８は上端８ａが上梁１に接合され、下端８ｂは下梁２上に敷設されるＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）床パネル１２の上面よりも高い位置に配置される。そして、エネルギー吸収部５と竪枠材８を高力ボルトにて接合することによって耐震パネル６が形成されている。
【００２０】
建物が地震等によって水平力を受けると、耐震パネル６は従来のブレース等の耐震要素同様に水平力を負担する。その際、前記トラスがエネルギー吸収部５に比して高強度となるようにし、水平力が所定値を超えた場合に、エネルギー吸収部５が水平力のエネルギーを吸収し、最初に降伏するように設計することが出来る。
【００２１】
そのために、竪枠材７，８、連結枠材９、斜め枠材１０及び連結部材１１は所定の断面と降伏点の高い鋼材を使用して所定の強度を有して構成されており、エネルギー吸収部５は、耐震パネル６全体よりも断面が小さい鋼材や降伏点が低い鋼材等の耐震パネル６の他の構成部材とは別体の極低降伏点鋼材が使用される。
【００２２】
耐震パネル６の水平耐力はエネルギー吸収部５の強度によって決定されるため、該エネルギー吸収部５の強度を調整することによって耐震パネル６の水平耐力の設定を変更することが出来る。
【００２３】
本実施形態では、エネルギー吸収部５の強度の設定により前述した特許文献１、２に記載された耐震パネルと同一の幅で、同等の水平耐力を得ることが出来るので耐震パネル６の配置による影響を受け難い、自由度の高い増改築を行うことが出来る。
【００２４】
尚、本実施例では連結枠材９の端部をエネルギー吸収部５として設計しているが、竪枠材８のうち、上部の連結枠材９との接合部から下の部分をエネルギー吸収部５として設計し、水平力が所定値を超えた場合に最初に降伏するようにすることも出来る。
【００２５】
また、前記実施形態では、２本の連結枠材９を有した耐震パネル６の一例について説明したが、該連結枠材９は耐震パネル６の必要とされる耐力に応じて１本としたり、或いは３本以上とすることが出来る。
【００２６】
また、前記実施形態では、耐震パネル６の躯体を竪枠材７，８間に水平に設置される連結枠材９と、該連結枠材９と竪枠材７との間に斜めに設置される複数の斜め枠材１０とにより構成したが、連結枠材９や斜め枠材１０の代わりに、上下梁１，２間及び竪枠材７，８間に三角形や台形等で構成される補剛パネルを溶接やボルト止め等により一体的に連結し、その補剛パネルと竪枠材８との間にエネルギー吸収部５を介在して設置することでも良い。
【００２７】
床部材となるＡＬＣ床パネル１２上で竪枠材８の下端８ｂが対応する位置には、図２に示すように、竪枠材８の断面寸法に応じた断面Ｕ字形状の面外変形拘束部材１３の水平片１３ｂがビス１４により固定されている。
【００２８】
面外変形拘束部材１３はその一対の起立片１３ａが竪枠材８の両側面に沿って配置されており、建物の水平方向の揺れに応じて発生する耐震パネル６の面外変形を拘束する。面外変形拘束部材１３の起立片１３ａの軸方向（図２（ａ）の左右方向）の寸法は建物の揺れによる耐震パネル６の水平方向の移動寸法に応じて適宜設定される。
【００２９】
このとき、耐震パネル６の面外方向に発生する水平力は十分小さいため、面外変形拘束部材１３の自由端側の梁または床部材に対する固定はビス等の簡易なもので良い。
【００３０】
尚、本実施形態では、面外変形拘束部材１３をＡＬＣ床パネル１２に固定した場合の一例について説明したが、下梁２にコンクリートビス等の簡易な係止部材を用いて面外変形拘束部材１３を固定しても良い。
【００３１】
上梁１のウエブ面には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、断面ハット形状の弱軸補剛部材１６がボルト止めや溶接等により緊結されており、これにより、耐震パネル６の竪枠材８から軸力（圧縮力）を受けた場合、上梁１に横座屈（鉛直方向の力による上梁１の水平方向の座屈）が生じ難くなり、その結果、耐震パネル６を効果的に作用させることが出来る。
【００３２】
図３（ａ），（ｂ）は面外変形拘束部材１３の他の構成を示す図である。図３（ａ）に示す面外変形拘束部材１３は断面Ｔ字形状で構成されており、水平片１３ｂがビス１４によりＡＬＣ床パネル１２に固定されている。一方、自由端となる竪枠材８の下端８ｂにはスリット８ｃが形成されており、該スリット８ｃが面外変形拘束部材１３の起立片１３ａに嵌装されて配置され、これにより耐震パネル６の面外変形を拘束する。
【００３３】
また、図３（ｂ）に示す面外変形拘束部材１３は断面Ｌ字形状の一対の部材の起立片１３ａを背中合わせにして水平片１３ｂがビス１４によりＡＬＣ床パネル１２に固定されており、自由端となる竪枠材８の下端８ｂが一対の起立片１３ａの間に嵌挿されて配置され、これにより耐震パネル６の面外変形を拘束する。
【００３４】
図５及び図６は梁の弱軸補剛部材１６の他の構成を示す図である。図５（ａ），（ｂ）に示す梁の弱軸補剛部材１６は一対の断面Ｚ字形状の弱軸補強鋼材１６が上梁１のウエブ面に向かい合わせでボルト止めや溶接等により緊結されており、図６（ａ），（ｂ）に示す梁の弱軸補剛部材１６は一対の断面Ｌ字形状の弱軸補強鋼材１６が上梁１の上下フランジ面に向かい合わせでボルト止めや溶接等により緊結されている。
【００３５】
このような梁の弱軸補剛部材１６でも前述と同様に、耐震パネル６の竪枠材８から軸力（圧縮力）を受けた場合、上梁１に横座屈（鉛直方向の力による上梁１の水平方向の座屈）が生じ難くなり、その結果、耐震パネル６を効果的に作用させることが出来る。尚、梁の弱軸補剛部材１６は前記各実施形態の断面形状や配置構成に限定されるものではなく、耐震パネル６の竪枠材８の上端８ａが取り付けられる部位を含む上梁１と一体となり該上梁１の弱軸方向の剛性を向上し得るものであれば良い。
【００３６】
尚、前記実施形態では、竪枠材８の下端８ｂを自由端としたが、他の実施形態として、竪枠材８の上端８ａを自由端として面外変形拘束部材１３を上梁１に取り付けて耐震パネル６の面外変形を拘束するように構成することも出来る。
【００３７】
次に図７を用いて本発明に係る耐震パネルの設置構造の第２実施形態の構成について説明する。図７は本発明に係る耐震パネルの設置構造の第２実施形態の構成を説明する側面図である。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図７において、本実施形態では、上端が上梁に接合された竪枠材８の下端８ｂが下梁２に接合されない自由端で構成され、更に前記第１実施形態よりも高い位置に設定されてエネルギー吸収部５を介在して連結部材１１に接合されている。また、本実施形態では第１実施形態のような面外変形拘束部材１３を省略している。
【００３９】
また、本実施形態でも前記第１実施形態と同様に図４〜図６に示すような弱軸補剛部材１６を上梁１に適宜緊結することが出来る。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【００４０】
次に図８を用いて本発明に係る耐震パネルの設置構造の第３実施形態の構成について説明する。図８は本発明に係る耐震パネルの設置構造の第３実施形態の構成を説明する側面図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図８において、本実施形態では、図７に示して前述した第２実施形態の耐震パネル６を建物の１階と２階に連続して、該１階の上梁１について線対称になるように設置したものである。
【００４２】
１階の耐震パネル６は図７に示して前述した第２実施形態の耐震パネル６と同様に取り付けられる。２階の柱３も２階の上下梁１５，１間に接合され、２階の耐震パネル６の竪枠材７も２階の柱３に添え付けて立て付けられ、２階の上下梁１５，１間に接合される。２階の耐震パネル６の竪枠材８の下端８ｂは２階の下梁（１階の上梁）１に接合され、該竪枠材８の上端８ａが２階の上梁１５に接合されない自由端として構成されている。
【００４３】
通常、１階の上梁１と、２階の上梁１５とを比較した場合、１階の上梁１の方に断面が大きく剛性の高い梁を使用するのが一般であるが、本実施形態のように、２階の耐震パネル６の竪枠材８の接合端部側（下端８ｂ）を剛性の高い１階の上梁１側に接合したことで２階の耐震パネル６をより効果的に作用させることが出来る。
【００４４】
また、本実施形態でも前記第１実施形態と同様に図４〜図６に示すような弱軸補剛部材１６を１階及び２階の上梁１に適宜緊結することが出来る。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【００４５】
尚、本実施形態でも、前記第１実施形態と同様に、１階の竪枠材８の下端８ｂ及び２階の竪枠材８の上端８ａを自由端として面外変形拘束部材１３を１階のＡＬＣ床パネル１２に取り付けると共に、別の面外変形拘束部材１３を２階の上梁１５に取り付けて１、２階の耐震パネル６の面外変形を拘束するように構成することも出来る。
【００４６】
尚、本発明に係る耐震パネルの設置構造は、建物の１階、２階に限定するものではなく、３階４階等の上階層にも適宜設置出来るものである。
【００４７】
次に図９を用いて本発明に係る耐震パネルの設置構造の第４実施形態の構成について説明する。図９は本発明に係る耐震パネルの設置構造の第４実施形態の構成を説明する側面図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
本実施形態では、図９に示すように、竪枠材８の上端８ａが上梁１に接合され、該竪枠材８の下端８ｂが自由端となっている。そして、柱３と竪枠材８の接続部材である斜め枠材１０はエネルギー吸収部５を介在して竪枠材８に接合されている。各部材は、所定の値を超える水平力を受けた場合に該エネルギー吸収部５が最初に降伏するように設計することが出来る。
【００４９】
本実施形態でも、耐震パネル６と接合している梁は上梁１のみであり、コンクリート基礎にアンカーボルトを取り付ける必要はない。また、エネルギー吸収部５の強度を調整することで耐震パネル６の水平耐力の設定を変更することが出来る。
【００５０】
更に、前記第１実施形態と同様に、図４〜図６に示すような弱軸補剛材１６を上梁１に適宜緊結することが出来、同様の効果を得ることが出来る。
【００５１】
また、本実施形態では竪枠材８の下端８ｂにエネルギー吸収部５を接続した一例について説明したが、竪枠材８の一部（中間部等）にエネルギー吸収部５を接続しても良い。
【００５２】
また、本実施形態では、エネルギー吸収部５と柱３とを接続する接続部材を斜め枠材１０で構成した場合の一例について説明したが、この接続部材はどのような構造、或いは配置構成であっても良く、竪枠材８のように垂下した部材を含んだり面材等であっても良い。
【００５３】
前記第１〜第４実施形態においても、エネルギー吸収部５を他の耐震パネル６の構成部材と別体として、その材質を、一般の鋼材に比してエネルギー吸収量の大きい極低降伏点鋼材とすることが出来る。
【００５４】
これにより、耐震パネル６の有する水平耐力の設定可能範囲が更に拡大し、構造設計の自由度を更に増すことが出来る。また、エネルギー吸収部５の接合方法を高力ボルト接合等のボルト接合とすることで、大きな地震力を受けた場合にも容易に新しいものに交換が出来、耐震パネル６の性能を初期の性能に容易に回復することが出来る。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、請求項１に記載の発明によれば、耐震パネルの接合部は既存の柱と上下の梁の何れかのみとすることが出来、竪枠材の他端が自由端であることから上下梁の一方がコンクリート基礎の場合に該コンクリート基礎にアンカーボルトを取り付けることなく耐震パネルを設置することが出来る。
【００５６】
また、請求項２に記載の発明によれば、耐震パネルの２本の竪枠材の一方を既存の柱に添え付けて立て付け、その上下梁間に接合することが出来る。他方の竪枠材はその一端を上下何れかの梁に接合することが出来、その竪枠材の他端は自由端とすることが出来る。
【００５７】
これにより、既設建物の増改築時の構造上の不安要素である基礎コンクリートへのアンカーボルトの後施工を無くし、鉄骨部材との接合のみで耐震パネルを設置出来るので構造性能が安定する。
【００５８】
また、耐震パネルを設置するために内装を撤去する等の工事範囲が狭く出来るので施工性に優れ、工期を短縮することが出来る。
【００５９】
また、エネルギー吸収部の強度の設定により前述した特許文献１、２に記載の耐震パネルと同一の幅で同等の水平耐力を得ることが出来るので、耐震パネルの配置の影響を受け難く、自由度の高い増改築を行うことが出来る。
【００６０】
また、耐震パネルの竪枠材の自由端、或いはその自由端を含む辺を拘束して該耐震パネルの面外変形を拘束する面外変形拘束部材を自由端側の梁または床部材に設けた場合には、耐震パネルの面外変形を拘束して耐震パネルを効果的に作用させることが出来る。
【００６１】
更に、エネルギー吸収部の材質を他の耐震パネルの構成部材とは別体の極低降伏点鋼として接合方法をボルト接合とすることで、耐震パネルの有する水平耐力の設定可能範囲が更に拡大し、構造設計の自由度を更に増すことが出来ると共に、大きな地震力を受けた場合にも容易に新しいものに交換が出来、耐震パネルの性能を初期の性能に容易に回復することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耐震パネルの設置構造の第１実施形態の構成を示す側面説明図である。
【図２】第１実施形態に使用される面外変形拘束部材の構成を示す側面図及び断面図である。
【図３】面外変形拘束部材の他の構成を示す断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は梁の弱軸補剛部材の構成を示す正面図及び断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は梁の弱軸補剛部材の他の構成を示す正面図及び断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は梁の弱軸補剛部材の他の構成を示す正面図及び断面図である。
【図７】本発明に係る耐震パネルの設置構造の第２実施形態の構成を説明する側面図である。
【図８】本発明に係る耐震パネルの設置構造の第３実施形態の構成を説明する側面図である。
【図９】本発明に係る耐震パネルの設置構造の第４実施形態の構成を説明する側面図である。
【符号の説明】
１，２…上下梁
３，４…柱
５…エネルギー吸収部
６…耐震パネル
７，８…竪枠材
８ａ，８ｂ…上下端
８ｃ…スリット
９…連結枠材
１０…斜め枠材
１１…連結部材
１２…ＡＬＣ床パネル
１３…面外変形拘束部材
１３ａ…起立片
１３ｂ…水平片
１４…ビス
１５…２階の上梁
１６…弱軸補強鋼材

Claims

建物の鉄骨架構体を構成する上下の梁に接合された１本の柱に対して接合される耐震パネルの設置構造であって、
前記耐震パネルは、一端が前記上下の梁のいずれか一方と直接的に接合される第１の竪枠材と、前記柱と前記第１の竪枠材を接続する接続部材とを有し、前記第１の竪枠材と前記接続部材とは前記耐震パネルの水平耐力を決定するエネルギー吸収部を介在して接合され、前記第１の竪枠材の他端が前記上下の梁のうちの他方の梁とは接合されない自由端であることを特徴とする耐震パネルの設置構造。
前記耐震パネルの接続部材が、前記柱に添えつけて立て付けられ上下梁間に接合される第２の竪枠材と、前記第１、第２の竪枠材間に水平に設置される少なくとも１本の連結枠材と、前記連結枠材と前記第２の竪枠材との間に斜めに設置される斜め枠材とで構成され、前記連結枠材と前記斜め枠材とが連結される連結部と、前記第１の竪枠材との間に、前記エネルギー吸収部を介在して接合されることを特徴とする請求項１に記載の耐震パネルの設置構造。
前記エネルギー吸収部が、前記耐震パネルの他の構成部材とは別体の極低降伏点鋼材からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐震パネルの設置構造。
前記耐震パネルの前記竪枠材の自由端或いはその自由端を含む辺を拘束して該耐震パネルの面外変形を拘束する面外変形拘束部材を自由端側の梁または床部材に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐震パネルの設置構造。