JP4678098B2 - 制振間柱 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下階の梁間に取付けられて、地震時等に柱梁架構に生じる揺れを抑制するための制振間柱に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、鉄筋コンクリート構造の制振技術として、柱梁架構内に制振間柱と呼ばれる間柱形状の制振部材を取付けるものが知られている。
図8は、従来のこの種の制振間柱1を示すもので、鉄筋コンクリート造の柱2および梁3、4からなる架構の上階の梁3に鉄筋コンクリート製の上部ブラケット5が垂設され、これに対向して下階の梁4に鉄筋コンクリート製の下部ブラケット6が立設されるとともに、これら上下部ブラケット5、6にH形鋼からなる鉄骨部材7の上下部7a、7bを埋設することにより連結したものである。
【0003】
上記従来の制振間柱1によれば、上下部ブラケット5、6に上下部7a、7bが埋設されて水平方向の移動が拘束された鉄骨部材7の露出した中間部7cが、剪断パネルとして作用する。この結果、図9に示すように、大地震時に上記架構が変形した際に、上記中間部7cが他の部分よりも先に塑性変形することによりエネルギーを吸収して、柱2および梁3、4からなる架構に伝わる揺れを抑制することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記制振間柱1においては、図9に示すように、大地震時に鉄筋コンクリート造の柱2および梁3、4からなる架構に層間変形が生じた場合に、一般に柱2は強固に設計されているために、変形量は少なく、上記層間変形に応じて剛体的に傾くのみとなる。一方、制振間柱1は、上記架構の層間変形により鉄骨部材7の上記中間部7cが剪断変形して、クランク形に折れ曲がる。この際に、鉄骨部材7の上下部7a、7bは、上下部ブラケット5、6から抜け出そうとするために、制振間柱1には、引張軸力が作用する。次いで、揺れ戻しによって上記層間変形が減少し、制振間柱1におけるクランク形の変形が元に戻ろうとする際には、逆に鉄骨部材7が上下部ブラケット5、6内に押込まれようとするために、制振間柱1には圧縮軸力が発生することになる。
【0005】
そして、上記制振間柱1に引張軸力が生じた際には、不連続部となる上下部ブラケット5、6と梁3、4との接合部3a、4aにおける断面の曲げ耐力が低下し、当該部分における変形量が増加するため、これに対応して鉄骨部材7の中間部7cにおける剪断変形量が減少することになり、この結果架構に対する振動抑制効果の減少をきたすという問題点がある。また、逆に上記制振間柱1に圧縮軸力が生じた際には、鉄骨部材7の中間部7cに座屈が発生して、同様に当該制振間柱1による振動抑制効果が減少する虞がある。
【0006】
さらに、上記制振間柱1にあっては、一般に鉛直荷重による架構の軸方向力を支えることなく、水平力に対してのみ抵抗するように設計されている。このため、建築工事においては、当該制振間柱1に鉛直荷重による軸方向力を作用させないために、先ず柱2や梁3、4に加えて床スラブまで構築し、柱2に架構の鉛直荷重を充分に支持させた後に、制振間柱1を施工して梁3、4に緊結している。この結果、上記制振間柱1の構築のために残工事が発生し、よって建築工事の生産性を低下させるとともに、工期の短縮化を阻害する一因となっている。
【0007】
本発明は、このような従来の制振間柱が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、大地震時においても軸方向への力が作用することが無く、しかも建築工事において後施工を要することなく施工性にも優れる制振間柱を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の本発明に係る制振間柱は、柱梁架構における上階の梁に垂設された鉄筋コンクリート製の上部ブラケットと、これに対向して下階の梁に立設された鉄筋コンクリート製の下部ブラケットと、これら上下部ブラケット間に設けられた鉄骨製H形断面部材とを備えてなる制振間柱において、上記鉄骨製H形断面部材は、上記上部ブラケットまたは下部ブラケットとの間に間隙を介した不連続部が形成され、かつ上記不連続部の端部が、上部ブラケットまたは下部ブラケットに固定された拘束部材によって水平方向の移動が拘束されていることを特徴とするものである。ここで、上記鉄骨製H形断面部材は、主たる断面形状がH形であればよく、これに剪断座屈を防止するためのスチフナ等の補強材を各種形態によって接合したものも含む。
【0011】
請求項1に記載の制振間柱においては、上下部ブラケット間に設けられて、剪断パネルとして作用する鉄骨製H形断面部材の露出部分と上部ブラケットまたは下部ブラケットとの間に、間隙を介した不連続部を形成し、かつ上記不連続部の端部を、上部ブラケットまたは下部ブラケットに固定された拘束部材によって水平方向の移動を拘束しているので、大地震時に柱および梁からなる架構に層間変形が生じた場合にも、上記間隙によってこれを吸収することができるために、制振間柱に引張軸力や圧縮軸力といった軸方向力が作用することがない。なお、上記間隙は、大地震時に想定される架構の鉛直変位と施工誤差分とを吸収可能な寸法に設定することが好ましい。
【0012】
また、制振間柱を先行して施工することにより、建築中に架構側から当該制振間柱に鉛直荷重が作用した場合においても、鉄骨製H形断面部材の露出部分と上部ブラケットまたは下部ブラケットとの間に、間隙を介した不連続部を形成している結果、制振間柱が架構の軸方向力を支えることが無いために、柱や梁の構築と並行して当該制振間柱を取り付けることができ、よって上記制振間柱の構築のために残工事が不要となるために、建築工事の生産性を向上させるとともに、工期の短縮化を図ることが可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
(関連技術)
図1〜図3は、本発明に係る制振間柱の関連技術を示すもので、この制振間柱10も、従来のものと同様に、鉄筋コンクリート造の架構の上階の梁11と下階の梁12との間に取付けられるものである。
この制振間柱10は、上階の梁11に垂設された鉄筋コンクリート製の上部ブラケット13と、これに対向して下階の梁12に立設された鉄筋コンクリート製の下部ブラケット14と、これら上下部ブラケット13、14に上下部15a、15bが埋設されることにより水平方向の移動が拘束され、露出した中間部15cが剪断パネルとなる鋼製部材(鉄骨製H形断面部材)15とから構成されたものであり、鋼製部材15は、H形鋼によって形成されている。なお、上記鋼製部材15の露出した中間部15cに、剪断座屈を防止するために、図示されないスチフナ補強を施してもよい。
【0017】
そして、この制振間柱10においては、上部ブラケット13に埋設された鋼製部材15の上部15aの表面に、図1中に細点で示すように付着防止処理が施されることにより、鋼製部材15が上部ブラケット13に対して上下方向に移動自在に設けられている。
また、この鋼製部材15の上部15a(埋設部)の端部と、上部ブラケット13との間には、間隙が形成されており、当該間隙に、発泡スチロール、ポリウレタン樹脂、スポンジあるいはゴム等の弾性係数の小さい圧縮性材料からなる変形吸収用の弾性体16が設けられている。
【0018】
以上の構成からなる制振間柱10によれば、上下部15a、15bが上下部ブラケット13、14に埋設されて、露出した中間部15cが剪断パネルとして作用する鋼製部材15の上部15aを、上部ブラケット13に対して上下方向に相対移動可能に設けるとともに、上記上部15aの端部と上部ブラケット13との間に形成した間隙に弾性体16を組み込んでいるので、大地震時に柱および梁11、12からなる架構に層間変形が生じた場合にも、鋼製部材15の上部15aと上部ブラケット13との間に相対移動が生じるために、制振間柱10に引張軸力や圧縮軸力といった軸方向力が作用することがない。
【0019】
加えて、建築中に、仮に架構側から鉛直荷重が作用した場合においても、鋼製部材15の上部15aの端部と上部ブラケット13との間に相対移動が生じ、かつ当該相対移動を間隙に設けられた弾性体16によって吸収することができるため、制振間柱10が架構の軸方向力を支えることが無い。この結果、柱や梁11、12の構築と並行して制振間柱10を取り付けることができ、制振間柱10の構築のために残工事が不要となるために、建築工事の生産性を向上させるとともに、工期の短縮化を図ることができる。
【0020】
また、図4は、図1〜図3の変形例を示すもので、この制振間柱20は、下階の梁12に立設した下部ブラケット21に複数本のアンカーボルト22を埋設し、これらアンカーボルト22によって当該下部ブラケット21の上面にベースプレート23を固定し、このベースプレート23上に同様のH形鋼からなる鋼製部材24の下端部を接合するとともに、鋼製部材24の上部24aを、上階の梁11に垂設した上部ブラケット25内に埋設したものである。
【0021】
そして、この制振間柱20においても、上部ブラケット25に埋設された鋼製部材24の上部24aの表面に、図中に細点で示すように付着防止処理が施されることにより、鋼製部材24が上部ブラケット25に対して上下方向に移動自在に設けられている。
また、この鋼製部材24の上部24a(埋設部)の端部と、上部ブラケット25との間には、間隙が形成され、当該間隙に同様の変形吸収用の弾性体26が設けられている。
【0022】
このような制振間柱20にあっても、上部ブラケット25に埋設された鋼製部材24の上部24aに付着防止処理を施している結果、当該上部24aが上部ブラケット25に対して上下方向に相対移動可能に設けられているとともに、上記上部24aの端部と上部ブラケット25との間に、間隙を形成し、かつこの隙間に弾性体26を設けているので、図1〜図3に示した制振間柱10と同様の作用効果を奏することができる。
【0023】
なお、図1〜図3に示した制振間柱10においては、上下部ブラケット13、14に埋設した鋼製部材15の上部15aと上部ブラケット13との間のみを上下方向に相対移動自在に設けたが、これに限定されるものではなく、鋼製部材15の下部15bの表面に同様の付着防止処理を施したり、あるいは上下部15a、15bの双方に付着防止処理を施してもよい。
【0024】
(実施の形態)
図5〜図7は、本発明に係る制振間柱の一実施形態を示すもので、この制振間柱30においては、下階の梁12に立設した下部ブラケット31に複数本のアンカーボルト32が埋設され、これらアンカーボルト32によって当該下部ブラケット31の上面にベースプレート33が固定されている。他方、上階の梁11に垂設した上部ブラケット34内には、ウエブ35aに極低降伏点鋼を使用したH形鋼からなる鋼製部材(鉄骨製H形断面部材)35の上端部が埋設されるとともに、この鋼製部材35の下端部と、ベースプレート33との間には、図6に示すように、間隙36を有する不連続部が形成されている。
【0025】
さらに、この鋼製部材35のウエブ35aの下端部には、フランジ35bとウエブ35aとの間を塞ぐ水平板37が一体に接合されている。そして、ベースプレート33上には、鋼製部材35のフランジ35bの下端部外面を両側から挟むプレート状の拘束部材39と、水平板37を両側から挟むプレート状の拘束部材40とが、それぞれ高力ボルト41、42によって固定されている。これにより、鋼製部材35の下端部は、水平方向への移動が拘束されている。
【0026】
上記構成からなる制振間柱30によれば、大地震時に柱および梁からなる架構に層間変形が生じた場合等に、剪断パネルとして作用する鋼製部材35の露出部分と下部ブラケット31上に固定されたベースプレート33との間に形成した間隙36によってこれを吸収することができる。この結果、上記制振間柱30にあっても、引張軸力や圧縮軸力といった軸方向力が作用することがなく、よって上記関連技術として示したものと同様の作用効果を得ることができる。
【0027】
なお、上記実施形態においては、拘束部材39、40によって、鋼製部材35の下端部を外周側から拘束した場合に付いてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、水平部材37を設けずに、ウエブ35aとフランジ35bとによって囲われる内側部分に拘束部材を設け、これをベースプレート33に固定してもよく、さらには鋼製部材35を下部ブラケット31に埋設し、その上端部と上部ブラケット34との間に間隙を形成してもよい。
また、拘束部材39、40の形状についても、上述したプレート状のものに限らず、アングル材やH形鋼を用いてもよく、またベースプレート33への固定方法についても、上記高力ボルト41、42に限らず溶接によって固定してもよい。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の制振間柱によれば、大地震時に柱および梁からなる架構に層間変形が生じた場合等に、剪断パネルとして作用する鉄骨製H形断面部材の露出部分と上下部ブラケット間に形成した間隙によってこれを吸収することができるために、制振間柱に引張軸力や圧縮軸力といった軸方向力が作用することがない。
【0029】
また、建築中に架構側から当該制振間柱に鉛直荷重が作用した場合においても、鉄骨製H形断面部材の露出部分と上部ブラケットまたは下部ブラケットとの間に、間隙を介した不連続部を形成している結果、制振間柱が架構の軸方向力を支えることが無いために、柱や梁の構築と並行して当該制振間柱を取り付けることができ、よって上記制振間柱の構築のために残工事が不要となるために、建築工事の生産性を向上させるとともに、工期の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の関連技術を示す縦断面図である。
【図2】 図1のII−II線視断面図である。
【図3】 図1のIII−III線視断面図である。
【図4】 図1〜図3の変形例を示す縦断面図である。
【図5】 本発明の一実施形態を示す縦断面図である。
【図6】 図5の要部の拡大図である。
【図7】 図5のVII−VII線視断面図である。
【図8】 従来の制振間柱を示す正面図である。
【図9】 図8の柱梁架構および制振間柱の変形状態を示す正面図である。
【符号の説明】
10、20、30 制振間柱
11 上階の梁
12 下階の梁
13、25、34 上部ブラケット
14、21、31 下部ブラケット
15、24、35 鋼製部材(鉄骨製H形断面部材)
16、26 変形吸収用の弾性体
39、40 拘束部材
Claims (1)
- 柱梁架構における上階の梁に垂設された鉄筋コンクリート製の上部ブラケットと、これに対向して下階の梁に立設された鉄筋コンクリート製の下部ブラケットと、これら上下部ブラケット間に設けられた鉄骨製H形断面部材とを備えてなる制振間柱において、
上記鉄骨製H形断面部材は、上記上部ブラケットまたは下部ブラケットとの間に間隙を介した不連続部が形成され、かつ上記不連続部の端部が、上部ブラケットまたは下部ブラケットに固定された拘束部材によって水平方向の移動が拘束されていることを特徴とする制振間柱。
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