JP4467353B2 - Column structure - Google Patents
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Description
本発明は建物の構造に係わり、特にクリーンルームのように嫌振エリアが設定される建物に適用して好適な柱の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a building, and more particularly, to a structure of a pillar suitable for application to a building where a vibration isolation area is set such as a clean room.
周知のように、クリーンルーム等の超精密環境施設には振動を嫌う生産装置が設置されることから、振動遮断性能を特に考慮した嫌振エリアが設定されることが通常である。独立する建屋全体を嫌振エリアとして設定できる場合は特に問題はないが、共通の建屋内に嫌振エリアと非嫌振エリア(振動遮断性能を特に考慮しない一般部のエリア)とを併存させざるを得ない場合には構造体を通しての振動伝播を遮断するために双方のエリアを構造的に縁切りする必要があり、そのためにそれぞれの構造体を独立に設けるとともに双方の構造体どうしの連結部にはエキスパンションジョイントを設ける必要がある。 As is well known, since a production apparatus that dislikes vibration is installed in an ultra-precise environment facility such as a clean room, it is usual to set a vibration-exempt area in consideration of vibration isolation performance. There is no particular problem if the entire independent building can be set as an anti-vibration area, but there must be both an anti-vibration area and a non-vibration area (an area in the general part that does not specifically consider vibration isolation performance) in a common building. In order to block vibration propagation through the structure, it is necessary to structurally cut off both areas. For this purpose, each structure is provided independently and connected to the connection between both structures. Need to have an expansion joint.
なお、特許文献1には、駅ビル内に鉄道軌道を設けるような場合の適用例として、建物の構造体である外柱内に鉄道軌道を独立に支持する内柱を貫通状態で設けて鉄道軌道を内柱を介して地盤に直接支持することにより、鉄道軌道から建物への振動伝播を防止するという二重鋼管柱による架構構造が開示されている。
上述のようにクリーンルームにおける嫌振エリアと非嫌振エリアとをそれぞれ独立の構造体により構成することは、双方のエリアの境界部に双方の柱を独立に設けることになり、しかもそれら柱どうしをエキスパンションジョイントにて連結しなければならないから、そのために充分なスペースを確保する必要があるし、納まりも難しく、コスト的にも不利である。また、特許文献1に示されるような構造はクリーンルーム等の施設に適用するには大がかりで複雑に過ぎ、そのまま適用できるものではない
As described above, configuring the anti-vibration area and the non-vibration area in the clean room with independent structures respectively provides both pillars independently at the boundary between the two areas. Since it must be connected by an expansion joint, it is necessary to secure a sufficient space for this purpose, and it is difficult to fit in, and this is disadvantageous in terms of cost. Further, the structure shown in
上記事情に鑑み、本発明はクリーンルーム等の施設における嫌振エリアと非嫌振エリアとの境界部に適用して好適な柱の構造を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a suitable column structure by applying it to the boundary portion between a vibration-free area and a non-vibration area in a facility such as a clean room.
請求項1の発明は、嫌振エリアが設定される建物において嫌振エリアと非嫌振エリアとの境界部に設けられ、その頭部に嫌振エリアの梁と非嫌振エリアの梁がそれぞれ接合される柱の構造であって、外鋼管と内鋼管との二重構造とされ、それら外鋼管と内鋼管の柱脚はベースプレートを介して固定され、嫌振エリアの梁または非嫌振エリアの梁のいずれか一方が外鋼管の頭部に対して接合されるとともに、いずれか他方が外鋼管の頭部に形成したスリットを通して内鋼管の頭部に対して接合されることを特徴とする。
The invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明の柱の構造において、外鋼管と内鋼管の間の環状の空間にはコンクリートが充填され、内鋼管または外鋼管とコンクリートとの間にはそれらを絶縁する絶縁材が介装されていることを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明は、請求項2の発明の柱の構造において、外鋼管の頭部に対して嫌振エリアの梁が剛接合されるとともに、内鋼管の頭部に対して非嫌振エリアの梁がピン接合され、かつ絶縁材が内鋼管とコンクリートとの間に介装されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, in the column structure of the second aspect of the invention, the beam of the vibration isolation area is rigidly connected to the head of the outer steel pipe, and the non-vibration area of the head of the inner steel pipe These beams are pin-joined, and an insulating material is interposed between the inner steel pipe and the concrete.
請求項1の発明によれば、外鋼管と内鋼管がそれぞれ独立の鋼管柱として機能し、それぞれに対して嫌振エリアの梁と非嫌振エリアの梁が独立に接合されることで嫌振エリアの構造体と非嫌振エリアの構造体が自ずと独立に構成され、したがってそれらの間の振動伝播を自ずと回避することができ、特に同一フロアレベルで2つのエリアを形成する場合に有効である。しかも、外観上は単一の柱にすぎないので従来のように境界部に双方の柱を独立に2本ずつ設ける必要がなく、そのためのスペースやエキスパンションジョイントを必要とせず、コスト的にも有利である。 According to the first aspect of the present invention, the outer steel pipe and the inner steel pipe function as independent steel pipe columns, respectively, and the beam in the vibration-isolating area and the beam in the non-vibrating area are independently joined to each other. The structure of the area and the structure of the non-vibrating area are configured independently of each other, and therefore vibration propagation between them can be avoided by itself, which is particularly effective when two areas are formed at the same floor level. . Moreover, since it is only a single pillar in appearance, it is not necessary to provide two separate pillars at the boundary as in the prior art, and no space or expansion joint is required for this purpose, which is advantageous in terms of cost. It is.
請求項2の発明によれば、上記に加え、外鋼管と内鋼管との間で水平力がコンクリートを介して相互に伝達されるので、地震時にはこの柱全体が一体に挙動して一体架構として評価することが可能であり、かつ通常時における外鋼管と内鋼管との間の振動伝播は絶縁材によって確実に防止することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、上記に加え、内鋼管よりも断面の大きい外鋼管が嫌振エリアの柱とされてそれに嫌振エリアの梁が剛接合され、しかも外鋼管内に充填されたコンクリートがその外鋼管に対して一体化することによる補剛効果が得られ、したがって嫌振エリアの構造体を充分に高剛性とすることができる。また、相対的に断面が小さい内鋼管が非嫌振エリアの柱とされてそれに非嫌振エリアの梁がピン接合され、内鋼管の外側に充填されるコンクリートは絶縁材により内鋼管とは構造的に絶縁されることにより、非嫌振エリアの構造体は嫌振エリアの構造体に較べて相対的に柔軟な構造とできる。したがって双方の構造体の振動特性に明確な差をもたせることができ、それによっても相互の振動伝播を効果的に防止することができる。
According to the invention of
本発明の一実施形態を図1〜図2に示す。本実施形態はクリーンルームにおける嫌振エリアと非嫌振エリア(一般部)との境界部に設けられる柱への適用例であって、その柱を二重鋼管により構成したことを主眼としている。 One embodiment of the present invention is shown in FIGS. The present embodiment is an application example to a pillar provided at a boundary portion between a vibration-exempting area and a non-vibrating area (general part) in a clean room, and the main object is that the pillar is constituted by a double steel pipe.
すなわち、本実施形態の柱1は、角形断面の外鋼管2の内側に、それよりも小断面の同じく角形鋼管からなる内鋼管3が同軸状態で配設され、それら外鋼管2と内鋼管3の柱脚が共通のベースプレート4に固定され、ベースプレート4はベースモルタル5を介して床面に対しアンカー6により固定されて立設されたものとなっている。
That is, in the
そして、図2(a)、(b)に示すように、外鋼管2の頭部には3方向に嫌振エリアの梁7が接合されている。外鋼管2に対する梁7の接合形式は、その梁7の上下のフランジを外ダイヤフラム8を介して溶接接合するととともにウェブをガセットプレート9を介してボルト締結することによる剛接合とされている。
And as shown to Fig.2 (a), (b), the
図2(b)に示すように、外鋼管2の頭部の他の一方向には縦長のスリット10が形成されており、そのスリット10を通して非嫌振エリアの梁11が内鋼管3の頭部に対して接合されていて、その梁11は外鋼管2に対しては接しないものとされている。内鋼管3に対する梁11の接合は、スリット10内に通したガセットプレート12を介して梁11のウエブのみを内鋼管3に対してボルト締結することにより行われており、そのような接合形式は実質的にピン接合となっている。なお、図1における符号13は嫌振エリアの床を構成しているスラブ、14は非嫌振エリアの床を構成しているグレーチング、15はグレーチング14を支持する根太であり、それら双方の床どうしも直接的に接することのないようにそれらの間にはクリアランスが確保されている。
As shown in FIG. 2 (b), a
また、図1および図2(c)に示すように、外鋼管2と内鋼管3との間に環状の空間部には柱頭部を除いてコンクリート16が充填されており、そのコンクリート16と内鋼管3との間には絶縁材17が介装されている。これにより、コンクリート16は外鋼管2の内面に対しては付着して構造的に一体化したものとなっているが、内鋼管3の外面に対しては絶縁材17により非付着状態が維持されて構造的に絶縁されたものとなっている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2 (c), the
上記構造の柱1は、外鋼管2と内鋼管3とがそれぞれ嫌振エリアと非嫌振エリアの柱として独立に機能し、外鋼管2とそれに接合される梁7とにより構成される嫌振エリアの構造体と、内鋼管3とそれに接合される梁11とにより構成される非嫌振エリアの構造体とを自ずと完全に独立した構造体として設けることができ、したがってそれらの間の振動伝播を自ずと回避することができる。しかもこの柱1は外観上は単一の柱にすぎないから、従来のように境界部に双方の構造体としての柱を独立に2本ずつ設ける必要がなく、そのためにスペースを確保したり、エキスパンションジョイントを設けるような必要もない。
The
また、外鋼管2と内鋼管3とは構造的には独立しつつも、それらの間の環状の空間にはコンクリート16を充填しているので、水平力がコンクリート16を介して相互に伝達されるものとなり、したがって地震時にはこの柱1全体が一体として挙動する一体架構として評価することが可能であり、全体として優れた耐震性能を有するものとなる。勿論、単にコンクリート16を充填するのみならず、コンクリート16と内鋼管3との間には絶縁材17を介装しているので、コンクリート16を介しての外鋼管2と内鋼管3との間の振動伝播はその絶縁材16によって確実に防止され、通常時における振動遮断効果が損なわれることはない。
Further, while the
特に上記実施形態では、内鋼管3よりも断面の大きい外鋼管2を嫌振エリアの柱としてそれに嫌振エリアの梁7を剛接合し、しかも外鋼管2内に充填されたコンクリート16はその外鋼管2に対して自ずと一体化してそれを内側から補剛するので、嫌振エリアの構造体を充分に高剛性としてその振動特性を優れたものとできる。一方、非嫌振エリアの構造体は、相対的に断面が小さい内鋼管3による柱と、それにピン接合される梁11とにより構成され、かつ内鋼管3の外側に充填されるコンクリート16は絶縁材17により内鋼管3とは構造的に絶縁されているので、この非嫌振エリアの構造体は嫌振エリアの構造体に比較すれば柔軟な構造となり、したがって相対的には振動し易いものとはなるが、その結果として双方の構造体の振動特性に明確な差をもたせることができることになり、それによっても相互の振動伝播を効果的に防止することができる。
In particular, in the above embodiment, the
以上で本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例に過ぎず、本発明は建物の用途、規模、形態、要求される振動特性、その他の諸条件に応じて、たとえば以下に列挙するような適宜の設計的変更が可能である。、 Although one embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is merely an example, and the present invention is, for example, the following depending on the use, scale, form, required vibration characteristics, and other various conditions of the building. Appropriate design changes as listed in (1) can be made. ,
上記実施形態のように外鋼管2を嫌振エリアの柱とし内鋼管3を非嫌振エリアの柱とすることが好ましく、それにより上記のような利点が得られるのであるが、それに限定するべきものでもなく、必要であれば上記とは逆に外鋼管2を非嫌振エリアの柱とし、内鋼管3を嫌振エリアの柱とすることを妨げるものではない。また、外鋼管2や内鋼管3に対する梁7,11の接合形式や接合形態も任意である。さらに、床を構成している部材であるスラブ13、グレーチング14、根太15についても用途に応じて任意に採用すれば良い。
As in the above embodiment, it is preferable to use the
上記実施形態では内鋼管3とコンクリート16との間に絶縁材17を介装することで、コンクリート16を外鋼管2に対して一体化して内鋼管3とは絶縁したが、それとは逆に、絶縁材17を外鋼管2とコンクリート16との間に介装してコンクリート16を内鋼管3に対して一体化し外鋼管2とは絶縁することでも良く、その場合には特に内鋼管3に対してコンクリート16による補剛効果が得られる。勿論、その場合も上記と同様に水平力の伝達効果は得られるので地震時においては一体架構として評価することができる。
In the above embodiment, by interposing the
上記実施形態では柱頭部に対するコンクリート16の充填を省略したが、柱頭部において双方の構造体を構造的に確実に縁切りする限りは柱頭部にもコンクリート16を充填しても差し支えない。あるいは、外鋼管2のみ、および内鋼管3のみでそれぞれ所望の剛性が確保でき、かつ水平力の相互伝達を見込まない構造とする場合には、コンクリート16の充填を完全に省略することも考えられ、その場合には当然に絶縁材17も不要である。
In the above embodiment, filling of the column head with the concrete 16 is omitted, but the column head may be filled with the concrete 16 as long as both structures are structurally surely cut at the column head. Alternatively, in a case where a desired rigidity can be ensured with only the
上記実施形態では外鋼管2と内鋼管3をいずれも角形鋼管としたが、双方を円形鋼管としたり、角形鋼管と円形鋼管を組み合わせることも可能であり、たとえば外鋼管2を角形鋼管として内鋼管3を円形鋼管とする、あるいはその逆とすることも可能である。勿論、必要であれば八角形その他の断面形状とすることも可能であるし、いずれにしても、外鋼管2と内鋼管3の断面寸法や肉厚は、それぞれに要求される独立の柱としての性能と、コンクリート16を介しての一体の柱として要求される性能を考慮して最適に設定すれば良い。
In the above embodiment, the
上記実施形態では内鋼管3に対して接合する非嫌振エリアの梁11は一方向のみであったが、その梁11を嫌振エリアと同様に3方向に設ける必要がある場合には、それらの梁11を嫌振エリアの柱である外鋼管2に対してはもとより嫌振エリアの梁7とも干渉しないようにして内鋼管3に対して接合すれば良い。
In the above embodiment, the
絶縁材17としては、外鋼管2または内鋼管3とコンクリート16とを絶縁できるものであれば良く、たとえばシート状のものを貼り付けたり、液状のものを塗布する等、その素材や形態は問わない。また、絶縁材17として粘性体や粘弾性体等の減衰性能に優れる素材を採用し、その厚さを適正に設定すれば、それによる振動減衰効果(ダンパー効果)も期待することができる。
The insulating
なお、上記構造の柱1の施工は現場にて適宜行うことができ、たとえば現場にて外鋼管2をまず建て込んでから、絶縁材17を取り付けた内鋼管3をその内側に挿入して建て込む、あるいはその逆に、絶縁材17を取り付けた内鋼管3をまず建て込んでから、その外側に外鋼管2を被せるようにして建て込み、しかる後に、外鋼管2の下部に形成した圧入孔18(図1参照)からコンクリート16を圧入して充填し、相前後して外ダイヤフラム8やガセットプレート9を溶接する、といった施工手順が採用可能である。その際、内部での溶接その他の作業のために必要であれば、外鋼管2の適所に仮設の開口部を設ければ良い。
In addition, the construction of the
また、外鋼管2と内鋼管3とを予め組み付けたユニットを工場製作しておき、それを現場に搬入して建て込むこととすれば、現場ではコンクリートの充填を行うのみで良いのでより効率的な施工が可能である。その際、工場でのユニットの製作手法としてはたとえば次のようなものが考えられる。
・内鋼管3の柱脚にベースプレート4を溶接し、周面に絶縁材17を取り付ける。
・外鋼管2の頭部に、後段でガセットプレート12を溶接するための作業用の開口部を形成しておく。また、外鋼管2の下部にはコンクリート16の圧入孔18を形成しておく。
・内鋼管3の外側に外鋼管2を被せ、その柱脚をベースプレート4に溶接して固定する。
・外鋼管2に形成しておいた作業用の開口部を通して、その内側の内鋼管3の頭部にガセットプレート12を溶接する。
・作業用の開口部を塞ぐためのカバープレートにスリット10を形成しておき、スリット10内にガセットプレート12を通した状態でカバープレートを外鋼管2に溶接して開口部を塞ぐ。
・相前後して外鋼管2に外ダイヤフラム8やガセットプレート9を溶接する(可能であれば予め溶接しておいても良い)。
In addition, if a unit in which the
The base plate 4 is welded to the column base of the
A work opening for welding the
The
-The
The
-The
あるいは、ユニットの製作手法として次のようなものも考えられる。
・外鋼管2の頭部にスリット10を形成する。柱脚にはベースプレート4を溶接し、そのベースプレート4の中心部には後段での作業のための開口部を形成しておく。コンクリート16の圧入孔18も形成しておく。
・内鋼管3にガセットプレート12を溶接し、周面に絶縁材17を取り付ける。内鋼管3の柱脚に、外鋼管2の断面よりも小さいサブベースプレートを溶接しておく。
・内鋼管3を外鋼管2内に挿入してガセットプレート12をスリット10に挿入し、内鋼管3の柱脚に取り付けておいたサブベースプレートをベースプレート4に重ね合わせ、ベースプレート4の開口部を通してそれらを溶接あるいはボルト締結して固定する。
・相前後して外鋼管2に外ダイヤフラム8やガセットプレート9を溶接する(頂部を塞ぐ外ダイヤフラム以外は予め溶接しておいても良い)。
Alternatively, the following manufacturing method can be considered.
A
-The
The
-The
さらになお、上記のように工場製作したユニットに対して工場にてコンクリート16をも充填してプレキャスト化しても良く、その場合は搬送重量が大きくなるものの現場でのコンクリート充填作業も省略できてより効率的となる。 Furthermore, the unit manufactured in the factory as described above may also be filled with concrete 16 at the factory and precasted. In this case, although the transport weight increases, the on-site concrete filling work can be omitted. Become efficient.
1 柱
2 外鋼管
3 内鋼管
4 ベースプレート
5 ベースモルタル
6 アンカー
7 梁(嫌振エリアの梁)
8 外ダイヤフラム
9 ガセットプレート
10 スリット
11 梁(非嫌振エリアの梁)
12 ガセットプレート
13 スラブ
14 グレーチング
15 根太
16 コンクリート
17 絶縁材
18 圧入孔
1
8 Outer diaphragm 9
12
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