JP4956765B2 - Building structure - Google Patents
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Description
本発明は、間隔を置いて配置された複数の柱と、互いに隣接する2つの柱間に間隔を置いて配置され、それぞれがPC鋼材により前記柱と接合された複数の梁とを有する建物の構造に関する。 The present invention relates to a building having a plurality of columns arranged at intervals and a plurality of beams arranged at intervals between two columns adjacent to each other and each joined to the columns by PC steel. Concerning structure.
従来の建物には、間隔を置いて配置された複数の柱と、互いに隣接する2つの柱間に間隔を置いて配置された複数の梁とを有し、前記柱及び前記梁のそれぞれがプレキャストコンクリートからなり、各梁が、等しい張力が導入されたPC鋼材により前記柱と接合されているものがある(特許文献1参照)。
各梁を前記柱と接合する前記PC鋼材に導入された張力が等しいため、地震時に前記柱が水平力を受けて1つの梁と前記柱との間に隙間が生じる場合、他の梁と前記柱との間にも同様に隙間が生じる。このため、地震時に前記柱が受ける水平力の大きさによっては全ての梁と前記柱との間に隙間が生じることがある。全ての梁と前記柱との間に隙間が生じると、全ての梁と前記柱とがなす角度が変化し、全ての梁と前記柱との接合部分が変形する。このため、前記建物は全ての接合部分に損傷を受け、地震後の前記建物の修復に多大な時間と労力とを要する。 Since the tension introduced into the PC steel that joins each beam to the column is equal, when the column receives a horizontal force during an earthquake and a gap is generated between one beam and the other column, A gap is similarly generated between the pillars. For this reason, depending on the magnitude of the horizontal force received by the column during an earthquake, a gap may be formed between all the beams and the column. When gaps are generated between all the beams and the columns, the angles formed by all the beams and the columns change, and the joint portions between all the beams and the columns are deformed. For this reason, the building is damaged at all joints, and it takes a lot of time and labor to repair the building after the earthquake.
本発明の目的は、地震時に建物が全ての梁と柱との接合部分に損傷を受けることがないようにすることである。 An object of the present invention is to prevent the building from being damaged at the joint between all the beams and columns during an earthquake.
本発明は、比較的小さい張力を導入したPC鋼材により接合した梁と柱とがなす角度のみが変化し、比較的大きい張力を導入したPC鋼材により接合した梁と柱とがなす角度は変化しないようにすることにより、比較的小さい張力を導入したPC鋼材により接合した梁と柱との接合部分のみが変形し、建物の損傷がこの接合部分に限られるようにすることにより、前記建物が全ての接合部分に損傷を受けることがないようにする。 In the present invention, only the angle formed between the beam and the column joined by the PC steel material introduced with a relatively small tension is changed, and the angle formed between the beam and the column joined by the PC steel material introduced with a relatively large tension is not changed. By doing so, only the joint portion between the beam and the column joined by the PC steel material introduced with a relatively small tension is deformed, and the damage of the building is limited to this joint portion. Do not damage the joints.
本発明に係る、建物の構造は、間隔を置いて配置された複数の柱と、互いに隣接する2つの柱間に配置され、第1張力が導入されたPC鋼材により前記柱と接合された第1梁と、該第1梁の上方及び下方のそれぞれに配置され、前記第1張力より大きい第2張力が導入されたPC鋼材により前記柱と接合された少なくとも1つの第2梁とを含み、前記第1梁とその下方の第2梁との間に、一端部が該第2梁に取り付けられ、他端部が前記第1梁に取り付けられたダンパーが配置されている。 The building structure according to the present invention includes a plurality of pillars arranged at intervals and two pillars adjacent to each other and joined to the pillars by a PC steel member introduced with a first tension. One beam, and at least one second beam that is arranged above and below the first beam and joined to the column by a PC steel member introduced with a second tension greater than the first tension, A damper having one end attached to the second beam and the other end attached to the first beam is disposed between the first beam and the second beam below the first beam.
前記第1梁を前記柱と接合するPC鋼材に導入された前記第1張力が、前記第2梁を前記柱と接合するPC鋼材に導入された前記第2張力より小さいため、地震時に前記柱が水平力を受けて前記第1梁と前記柱との間に隙間が生じる場合でも、前記第2梁と前記柱との間に隙間が生じないようにすることができる。このため、前記第1梁と前記柱とがなす角度のみが変化し、前記第2梁と前記柱とがなす角度は変化しないようにすることができる。これにより、前記第1梁と前記柱との接合部分のみが変形し、前記第2梁と前記柱との接合部分は変形しないようにすることができ、前記建物が前記第1梁と前記柱との接合部分にのみ損傷を受け、前記第2梁と前記柱との接合部分に損傷を受けないようにすることができる。したがって、前記建物が全ての接合部分に損傷を受けることはない。 The first tension introduced into the PC steel that joins the first beam to the column is smaller than the second tension introduced into the PC steel that joins the second beam to the column. Even when a gap is generated between the first beam and the column due to a horizontal force, it is possible to prevent a gap from being generated between the second beam and the column. For this reason, only the angle formed by the first beam and the column can be changed, and the angle formed by the second beam and the column can be prevented from changing. Accordingly, only the joint portion between the first beam and the column can be deformed, and the joint portion between the second beam and the column can be prevented from being deformed, and the building can be prevented from being deformed. It is possible to prevent damage to only the joint between the second beam and the column. Therefore, the building will not be damaged at all joints.
前記第1梁と前記柱とがなす角度が変化するとき、前記第1梁はその下方の第2梁に対して水平方向に相対運動する。前記ダンパーは前記相対運動を減衰させる。 When the angle formed by the first beam and the column changes, the first beam relatively moves in the horizontal direction with respect to the second beam below the first beam. The damper attenuates the relative motion.
前記第1梁とその下方の第2梁との間の間隔は前記第1梁とその上方の第2梁との間の間隔より小さいものとすることができる。前記第1梁の下方の第2梁上にスラブが設けられ、前記ダンパーは、前記一端部が前記スラブを介して前記第2梁に取り付けられていてもよい。 The distance between the first beam and the second beam below the first beam may be smaller than the distance between the first beam and the second beam above the first beam. A slab may be provided on the second beam below the first beam, and the one end of the damper may be attached to the second beam via the slab.
前記第1梁の下方の第2梁上に第1取付け用ブロックが設けられ、該第1取付け用ブロックから水平方向に間隔を置いて前記第1梁下に第2取付け用ブロックが設けられ、前記ダンパーは、一端部が前記第1取付け用ブロックに固定され、他端部が前記第2取付け用ブロックに固定されたシリンダーからなるものとすることができる。 A first mounting block is provided on the second beam below the first beam, and a second mounting block is provided below the first beam at a horizontal interval from the first mounting block; The damper may be a cylinder having one end fixed to the first mounting block and the other end fixed to the second mounting block.
前記第1梁の下方の第2梁上に第1取付け用部材が設けられ、該第1取付け用部材から上方へ間隔を置いて前記第1梁下に第2取付け用部材が設けられ、前記ダンパーは、下端部が前記第1取付け用部材に固定され、上端部が前記第2取付け用部材に固定された鋼板からなるものとすることができる。 A first mounting member is provided on the second beam below the first beam, and a second mounting member is provided below the first beam at a distance upward from the first mounting member; The damper may be made of a steel plate having a lower end fixed to the first mounting member and an upper end fixed to the second mounting member.
本発明に係る、建物の他の構造は、間隔を置いて配置された複数の柱と、互いに隣接する2つの柱間に間隔を置いて配置され、それぞれが、第1張力が導入されたPC鋼材により前記柱と接合された複数の第1梁と、各第1梁の上方及び下方のそれぞれに配置され、前記第1張力より大きい第2張力が導入されたPC鋼材により前記柱と接合された少なくとも1つの第2梁とを含み、前記第1梁とその下方の第2梁との間に、一端部が該第2梁に取り付けられ、他端部が前記第1梁に取り付けられたダンパーが配置されている。 Another structure of a building according to the present invention is a PC in which a plurality of pillars arranged at intervals and two pillars adjacent to each other are arranged at intervals, each of which is introduced with a first tension. A plurality of first beams joined to the columns by steel materials, and the first beams joined to the columns by PC steel materials arranged above and below each first beam and introduced with a second tension greater than the first tension. And at least one second beam, one end of which is attached to the second beam and the other end is attached to the first beam between the first beam and the second beam below the first beam. A damper is placed.
本発明によれば、第1梁を柱と接合するPC鋼材に導入された第1張力が、第2梁を前記柱と接合するPC鋼材に導入された第2張力より小さいため、地震時に前記柱が水平力を受けて前記第1梁と前記柱との間に隙間が生じる場合でも、前記第2梁と前記柱との間に隙間が生じないようにすることができる。このため、前記第1梁と前記柱とがなす角度のみが変化し、前記第2梁と前記柱とがなす角度は変化しないようにすることができる。これにより、前記第1梁と前記柱との接合部分のみが変形し、前記第2梁と前記柱との接合部分は変形しないようにすることができ、前記建物が前記第1梁と前記柱との接合部分にのみ損傷を受け、前記第2梁と前記柱との接合部分に損傷を受けないようにすることができる。したがって、前記建物が全ての接合部分に損傷を受けることはなく、地震後の建物の修復に要する時間と労力とを低減することができる。 According to the present invention, the first tension introduced into the PC steel joining the first beam to the column is smaller than the second tension introduced into the PC steel joining the second beam to the column. Even when the column receives a horizontal force and a gap is generated between the first beam and the column, it is possible to prevent a gap from being generated between the second beam and the column. For this reason, only the angle formed by the first beam and the column can be changed, and the angle formed by the second beam and the column can be prevented from changing. Accordingly, only the joint portion between the first beam and the column can be deformed, and the joint portion between the second beam and the column can be prevented from being deformed, and the building can be prevented from being deformed. It is possible to prevent damage to only the joint between the second beam and the column. Therefore, the building is not damaged at all joints, and the time and labor required for repairing the building after the earthquake can be reduced.
図1に示すように、地盤に設けられた基礎10上に建物12が構築されている。建物12は、基礎10上に間隔を置いて配置された複数の柱14と、互いに隣接する2つの柱14間に間隔を置いて配置された複数の第1梁16と、各第1梁の上方及び下方のそれぞれに配置された少なくとも1つの第2梁18とを含む。第1梁16とその下方の第2梁18との間にダンパー20が配置され、該ダンパーは、一端部が第2梁18に取り付けられ、他端部が第1梁16に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, a
図示の例では、各第1梁16の上方及び下方のそれぞれに複数の第2梁18が間隔を置いて配置されている。各第1梁16上及び各第2梁18上にスラブ22が設けられ、ダンパー20の一端部はスラブ22を介して第2梁18に取り付けられている。第2梁18上にスラブ22が設けられ、ダンパー20の一端部がスラブ22を介して第2梁18に取り付けられている図示の例に代え、第2梁18上にスラブ22が設けられておらず、ダンパー20の一端部がスラブ22を介さずに第2梁18に取り付けられていてもよい。
In the illustrated example, a plurality of
各柱14は、上下方向に隣接して配置された、プレキャストコンクリートからなる複数の柱部材14aからなる。隣接する2つの柱部材14aは、特許文献2で知られるように、張力が導入されたPC鋼材(図示せず)により互いに接合されている。
第1梁16とその下方の第2梁18との間の間隔24は第1梁16とその上方の第2梁18との間の間隔26及び第2梁18とその上方又は下方の第2梁18との間の間隔26’より小さい。第1梁16及び第2梁18のそれぞれはプレキャストコンクリートからなる。
The
図2、3に示すように、第1梁16の端部及び柱14に、第1梁16の軸線方向に伸びる複数のPC鋼材30が間隔を置いて配置され、第1梁16は、特許文献1で知られるように、PC鋼材30により柱14と接合されている。各PC鋼材30は、例えばPC鋼撚り線からなり、シース28により被覆され、ポストテンション方式により第1張力が導入されている。第1梁16は、相対する一対の側面を有し、各側面に凹所32が形成されている。PC鋼材30は、一端部が凹所32の内面に固定され、他端部が柱14の側面に固定されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of
第1梁16の場合と同様に、第2梁18の端部及び柱14に、第2梁18の軸線方向に伸びる複数のPC鋼材30が間隔を置いて配置され、第2梁18はPC鋼材30により柱14と接合されている。各PC鋼材30は、例えばPC鋼撚り線からなりシース28により被覆され、ポストテンション方式により第2張力が導入されている。前記第2張力は前記第1張力より大きい。
As in the case of the
第2梁18を柱14と接合するPC鋼材30の本数は、第1梁16を柱14と接合するPC鋼材30の本数と等しい。このため、第2梁18を柱14と接合するPC鋼材30に導入された前記第2張力の合計は、第1梁16を柱14と接合するPC鋼材30に導入された前記第1張力の合計より大きい。第2梁18を柱14と接合するPC鋼材30の本数は、第1梁16を柱14と接合するPC鋼材30の本数と等しい上記の例に代え、第1梁16を柱14と接合するPC鋼材30の本数と異なっていてもよい。ただし、この場合においても、第2梁18を柱14と接合するPC鋼材30に導入された前記第2張力の合計は、第1梁16を柱14と接合するPC鋼材30に導入された前記第1張力の合計より大きいものとする。なお、上記の例では、PC鋼材30を被覆するシース28内にグラウトが充填されているが、これに代え、シース28内にグラウトが充填されていなくてもよい。
The number of
ところで、PC鋼材により梁が柱と接合されている建物では、予め決められた水平力より大きい水平力が前記柱に作用したとき、前記梁と前記柱との間に隙間が生じる。前記梁と前記柱との間に隙間を生じさせる水平力の大きさは、前記PC鋼材に導入された張力の大きさに依る。このため、前記PC鋼材に導入された張力の大きさが小さいほど、前記梁と前記柱との間に隙間が生じやすい。第1梁16を柱14と接合するPC鋼材30に導入された前記第1張力が、第2梁18を柱14と接合するPC鋼材30に導入された前記第2張力より小さいことから、地震時に柱14が水平力を受けて第1梁16と柱14との間に隙間が生じる場合でも、第2梁18と柱14との間に隙間が生じないようにすることができる。このため、第1梁16と柱14とがなす角度のみが変化し、第2梁18と柱14とがなす角度が変化しないようにすることができる。
By the way, in a building in which a beam is joined to a column by a PC steel material, when a horizontal force larger than a predetermined horizontal force is applied to the column, a gap is generated between the beam and the column. The magnitude of the horizontal force that creates a gap between the beam and the column depends on the magnitude of the tension introduced into the PC steel. For this reason, the smaller the magnitude of the tension introduced into the PC steel material, the easier it is to create a gap between the beam and the column. The first tension introduced into the
図4に示すように、第1梁16の下方の第2梁18上に第1取付け用ブロック34が設けられ、該第1取付け用ブロックから水平方向に間隔を置いて第1梁16下に第2取付け用ブロック36が設けられている。第1取付け用ブロック34は、第2梁18上に設けられたスラブ22に形成され、第2取付け用ブロック36は第1梁16に形成されている。第2梁18上にスラブ22が設けられ、該スラブに第1取付け用ブロック34が形成されている図示の例に代え、第2梁18上にスラブ22が設けられておらず、第1取付け用ブロック34が第2梁18に形成されていてもよい。ダンパー20は、一端部38が第1取付け用ブロック34に固定され、他端部40が第2取付け用ブロック36に固定されたシリンダー42からなる。シリンダー42は、図示の例では液圧シリンダーであるが、これに代え、気圧シリンダーでもよい。
As shown in FIG. 4, a
図5に示すように、地震が発生したとき、建物12が振動する。このとき、第1梁16を柱14と接合するPC鋼材30に導入された前記第1張力が、第2梁18を柱14と接合するPC鋼材30に導入された前記第2張力より小さいことから、図6に示すように、柱14が地震による水平力を受けて第1梁16と柱14との間に隙間が生じ、第1梁16と柱14とがなす角度が変化する。このため、図5に示したように、第1梁16はその下方の第2梁18に対して水平方向に相対運動する。このとき、液圧シリンダー42は、該液圧シリンダー内のオイルの抵抗により前記相対運動を減衰させ、建物12の振動を低減する。
As shown in FIG. 5, the
第2梁18を柱14と接合するPC鋼材30に導入された前記第2張力は、第1梁16を柱14と接合するPC鋼材30に導入された前記第1張力より大きいため、第1梁16と柱14との間に隙間が生じた場合においても、第2梁18と柱14との間に隙間は生じない。このため、第2梁18と柱14とがなす角度は変化しない(図5)。
The second tension introduced into the
第1梁16と柱14とがなす角度が変化することにより、建物12は、第1梁16と柱14との接合部分が変形し、この接合部分に損傷を受ける。他方、第2梁18と柱14とがなす角度が変化しないため、建物12は、第2梁18と柱14との接合部分が変形せず、この接合部分に損傷を受けることはない。このように建物12の損傷が第1梁16と柱14との接合部分に限られるため、建物12の損傷が全ての接合部分に及ぶことはない。このため、地震後の建物の修復に要する時間及び労力の低減を図ることができる。
As the angle formed by the
ところで、制振構造を有しない従来の建物は、第1梁16を柱14と接合するPC鋼材30に導入される張力と第2梁18を柱14と接合するPC鋼材30に導入される張力とが等しく、第1梁16とその下方の第2梁18との間にダンパー20を配置しない。制振構造を有しない建物は、第1梁16を柱14と接合するPC鋼材30に導入される張力を、第2梁18を柱14と接合するPC鋼材30に導入される張力より小さいものとし、第1梁16とその下方の第2梁18との間にダンパー20を配置することにより、制振構造を有する建物12に変更することができる。
By the way, the conventional building which does not have a vibration damping structure has the tension introduced into the
第1梁16とその上方の第2梁18との間の空間44及び第2梁18とその上方又は下方の第2梁18との間の空間44’は、例えば、住居、事務所等として使用する。第1梁16とその下方の第2梁18との間の空間46は、例えば、倉庫、電気設備の設置場所等として使用する。
A
図1に示した例では、互いに隣接する2つの柱14間に複数の第1梁16が配置され、各第1梁16の上方及び下方のそれぞれに少なくとも1つの第2梁18が配置されているが、これに代え、互いに隣接する2つの柱14間に1つの第1梁16が配置され、該第1梁16の上方及び下方のそれぞれに少なくとも1つの第2梁18が配置されていてもよい。また、図1に示した例では、隣接する2つの柱14間に2つの第1梁16が配置されているが、第1梁16の数は3以上であってもよい。
In the example shown in FIG. 1, a plurality of
図7、8に示す例では、ダンパー20は、液圧シリンダー42からなる図4に示した例に代え、鋼板48からなる。第1梁16の下方の第2梁18上に第1取付け用部材50が設けられ、該第1取付け用部材から上方へ間隔を置いて第1梁16下に第2取付け用部材52が設けられている。第1取付け用部材50は、第2梁18上に設けられたスラブ22に取り付けられ、第2取付け用部材52は第1梁16に取り付けられている。第2梁18上にスラブ22が設けられ、該スラブに第1取付け用部材50が取り付けられている図示の例に代え、第2梁18上にスラブ22が設けられておらず、第1取付け用部材50が第2梁18に取り付けられていてもよい。鋼板48は、下端部54が第1取付け用部材50に固定され、上端部56が第2取付け用部材52に固定されている。
In the example shown in FIGS. 7 and 8, the
第1取付け用部材50は、第2梁18上のスラブ22に固定された本体部分50aと、該本体部分から上方へ伸びる板状部分50bとを有する。鋼板48の下端部54は第1取付け用部材50の板状部分50bに隣接して配置され、鋼板48と第1取付け用部材50とは、鋼板48の下端部54及び第1取付け用部材50の板状部分50bを貫くボルト58と、該ボルトと螺合されたナット60とにより互いに接合されている。第2取付け用部材52は、第1梁16に固定された本体部分52aと、該本体部分から下方へ伸びる板状部分52bとを有する。鋼板48の上端部56は第2取付け用部材52の板状部分52bに隣接して配置され、鋼板48と第2取付け用部材52とは、鋼板48の上端部56及び第2取付け用部材52の板状部分52bを貫くボルト62と、該ボルトと螺合されたナット64とにより互いに接合されている。
The first mounting
地震時に第1梁16が第2梁18に対して水平方向に相対運動したとき、第2取付け用部材52は第1取付け用部材50に対して水平方向に相対運動する。このとき、鋼板48は、せん断変形して前記相対運動を減衰させ、建物12の振動エネルギーを吸収する。このとき、鋼板48は、まず弾性変形し、その後塑性変形する。すなわち弾塑性ダンパーとして機能する。
When the
鋼板48は、上端部56と下端部54との間に、鋼板48をその厚さ方向に貫通し、上下方向に伸びる、互いに平行な複数のスリット66を有する(図7)。複数のスリット66を有する鋼板48は、変形しやすいため、建物12の振動エネルギーを効果的に吸収する。鋼板48は、スリット66を有する図7に示した例に代え、スリット66を有しないものでもよい。また、鋼板48は、普通鋼からなるものでもよいし、低降伏点鋼からなるものでもよい。
The
図7に示した例では、第1梁16とその下方の第2梁18との間の間隔24は第1梁16とその上方の第2梁18との間の間隔26及び第2梁18とその上方又は下方の第2梁18との間の間隔26’と等しい。
In the example shown in FIG. 7, the
ダンパー20は、弾塑性ダンパーからなる図7、8に示した例に代え、粘弾性ダンパー(図示せず)からなるものでもよい。この場合、ダンパー20は、例えば、特許文献3で知られるように、相対する2つの第1鋼板と、該第1鋼板間の第2鋼板と、各第1鋼板と前記第2鋼板との間にあって前記第1鋼板及び前記第2鋼に接着された粘弾性体とを有する。前記粘弾性体は、例えばゴムからなる。前記第2鋼板の下端部は第1梁16の下方の第2梁18に取り付けられ、各第1鋼板の上端部は第1梁16に取り付けられている。地震時に第1梁16が第2梁18に対して水平方向に相対運動したとき、各第1鋼板は前記第2鋼板に対して水平方向に相対運動する。このとき、前記粘弾性体は、せん断変形して前記相対運動を減衰させ、建物12の振動エネルギーを吸収する。
10 基礎
12 建物
14 柱
16 第1梁
18 第2梁
20 ダンパー
22 スラブ
24、26 間隔
30 PC鋼材
34 第1取付け用ブロック
36 第2取付け用ブロック
38 一端部
40 他端部
42 シリンダー
48 鋼板
50 第1取付け用部材
52 第2取付け用部材
54 下端部
56 上端部
10
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