JP5010261B2

JP5010261B2 - 建築構造物

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Publication number: JP5010261B2
Application number: JP2006325221A
Authority: JP
Inventors: 基規加藤; 邦宏森下; 康男岡本; 博久三宅
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: JP2008138436A

Description

本発明は、建築構造物に関し、特に、柱脚１本ごとに独立な基礎を有する独立基礎を複数有する建築構造物に関するものである。

独立基礎を複数有する建築構造物としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。また、基礎梁に制震デバイスを導入した建築構造物として、例えば、特許文献２に開示されたものが知られている。
特開２００２−３０９５９１号公報特開平１１−３０３１０２号公報

独立基礎を複数有する建築構造物は、これら独立基礎の平面的な剛性が高められるように（すなわち、これら独立基礎間の平面状態が保たれるように）上記特許文献１に開示された建築構造物のように、基礎間が堅固な基礎梁で連結されている。また、上記特許文献２に開示された建築構造物では、その耐震性を向上させるために、四隅の杭のさらに外側に、地震時の軸力を負担する軸力負担杭を配置し、かつ、これら四隅の杭の頭部と軸力負担杭の頭部とを制震機能を有する基礎梁によって連結するようにしている。
しかしながら、このような建築構造物では、軸力負担杭を付加的に打設しなければならず、建築構造物の基礎工事が大規模（大掛かり）なものとなり、建造費（建築費）が高騰化してしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、基礎工事において付加的な工事を行うことなく耐震性を向上させることができる建築構造物を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による建築構造物は、柱脚１本ごとに独立な基礎を有する独立基礎を複数有するとともに、前記独立基礎間が、せん断降伏型の制震ダンパまたは曲げ降伏型の制震ダンパもしくは軸降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁を介して連結される建築構造物であって、第１層において斜材を有する構面の鉛直下方に、前記せん断降伏型の制震ダンパまたは前記曲げ降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁が配置され、第１層において斜材を有しない構面の鉛直下方に、前記軸降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁が配置されている。
このような建築構造物によれば、例えば、建築基準法で定められたレベル１以上の地震等により基礎梁に地震水平力が加わり、基礎梁が水平方向に変形したとしても、この基礎梁によりその地震エネルギーを吸収して減衰を付加させることができるので、地震等による杭、柱脚、および梁の変形量を低減させることができるとともに、これら独立基礎、柱脚、および梁に作用する地震荷重を低減させることができ、その耐震性を向上させることができる。
また、建築構造物の基礎工事において付加的な工事を行う必要がないので、建造費（建築費）が高騰化してしまうおそれもない。
さらに、このような建築構造物によれば、地震エネルギーをより効果的に吸収して減衰を付加させることができるので、地震等による独立基礎、柱脚、斜材、および梁の変形量をさらに低減させることができるとともに、これら独立基礎、柱脚、斜材、および梁に作用する地震荷重をさらに低減させることができ、その耐震性をさらに向上させることができる。

本発明による建築構造物は、柱脚１本ごとに独立な基礎を有する独立基礎を複数有するとともに、前記柱脚間が、せん断降伏型の制震ダンパまたは曲げ降伏型の制震ダンパもしくは軸降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁を介して連結される建築構造物であって、第１層において斜材を有する構面の鉛直下方に、前記せん断降伏型の制震ダンパまたは前記曲げ降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁が配置され、第１層において斜材を有しない構面の鉛直下方に、前記軸降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁が配置されている。
このような建築構造物によれば、例えば、建築基準法で定められたレベル１以上の地震等により基礎梁に地震水平力が加わり、基礎梁が水平方向に変形したとしても、この基礎梁によりその地震エネルギーを吸収して減衰を付加させることができるので、地震等による独立基礎、柱脚、および梁の変形量を低減させることができるとともに、これら独立基礎、柱脚、および梁に作用する地震荷重を低減させることができ、その耐震性を向上させることができる。
また、建築構造物の基礎工事において付加的な工事を行う必要がないので、建造費（建築費）が高騰化してしまうおそれもない。
さらに、このような建築構造物によれば、地震エネルギーをより効果的に吸収して減衰を付加させることができるので、地震等による独立基礎、柱脚、斜材、および梁の変形量をさらに低減させることができるとともに、これら独立基礎、柱脚、斜材、および梁に作用する地震荷重をさらに低減させることができ、その耐震性をさらに向上させることができる。

本発明によれば、基礎工事において付加的な工事を行うことなく耐震性を向上させることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る建築構造物の第１実施形態を、図１を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る建築構造物の側面図である。この建築構造物１０は、独立基礎（柱脚１本ごとに独立な基礎を有する基礎）１０ａを複数備えた、例えば、ボイラ建屋を構成する鉄骨構造物である。
独立基礎１０ａは、地盤（図示せず）に埋設された（あるいは打設された）基礎１１と、この基礎１１の鉛直上方に設置された柱脚１２とを主たる要素として構成されたものであり、基礎１１と基礎１１とは基礎梁１３を介して連結されている。

基礎１１は、例えば、先端部（図１において下側の端部）に翼（図示せず）を有する鋼製の杭（鋼管杭）であり、その先端部が支持層（図示せず）に到達するまで、圧入機等により地盤中に回転圧入されている。
柱脚１２は、基礎１１の上端部から鉛直上方に向かって延びる、例えば、吊り下げ式のボイラを支持するボイラ支持用の支持柱であり、柱脚１２と柱脚１２とは、水平方向に延びる梁５２（図５（ａ）参照）を介して連結されている。

基礎梁１３は、その略中央部（すなわち、第１のＨ型鋼１４と第２のＨ型鋼１５との間）に低降伏点鋼あるいはその周辺部材より強度を低下させた材料、構造からなるせん断パネル１６を備えたものであり、せん断降伏型の制震ダンパとして機能するものである。せん断パネル１６は、地震のレベルが建築基準法で定められたレベル１（Ｌ１）以内のとき（まれに起こる震度４あるいは５の地震が起きたとき）には塑性化せず（せん断変形せず）、レベル１（Ｌ１）を超えたとき（極めてまれに起こる震度６以上の地震が起きたとき）に塑性化して（せん断変形して）制震効果を発揮するものである。
また、基礎梁１３の一端部（すなわち、第１のＨ型鋼１４の一端部：図１において左側の端部）および他端部（すなわち、第２のＨ型鋼１５の一端部：図１において右側の端部）はそれぞれ、基礎１１の側面に固定された、断面視（正面視）Ｈ型のフランジ１７に、連結部材１８および高力ボルト１９を介して堅固に結合（剛結）されている。

本実施形態に係る建築構造物１０によれば、建築基準法で定められたレベル１以上の地震等により基礎梁１３に地震水平力が加わり、基礎梁１３が水平方向に変形したとしても、この基礎梁１３に取り付けられたせん断パネル１６によりその地震エネルギーを吸収して減衰を付加させることができるので、地震等による基礎１１、柱脚１２、および梁５２の変形量を低減させることができるとともに、これら基礎１１、柱脚１２、および梁５２に作用する地震荷重を低減させることができ、その耐震性を向上させることができる。
また、建築構造物１０の基礎工事において付加的な工事を行う必要がないので、建造費（建築費）が高騰化してしまうおそれもない。

本発明に係る建築構造物の第２実施形態を、図２を用いて説明する。
図２は、本実施形態に係る建築構造物の図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視平面図である。
本実施形態に係る建築構造物２０は、基礎梁１３の代わりに基礎梁２１が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

基礎梁２１は、その一端部（図２において左側の端部）に第１の塑性部２２を備え、その他端部（図２において右側の端部）に第２の塑性部２３を備えたＨ型鋼であり、曲げ降伏型の制震ダンパとして機能するものである。第１の塑性部２２および第２の塑性部２３はそれぞれ、Ｈ型鋼のフランジ２４の一部が切り欠かれてウェブ２５のみが残された部分（部位）である。また、第１の塑性部２２および第２の塑性部２３の周囲にはそれぞれ、これら第１の塑性部２２および第２の塑性部２３の座屈を拘束する座屈拘束用ボックス２６が配置されている。第１の塑性部２２および第２の塑性部２３はそれぞれ、地震のレベルが建築基準法で定められたレベル１（Ｌ１）以内のとき（まれに起こる震度４あるいは５の地震が起きたとき）には塑性化せず（曲げ変形せず）、レベル１（Ｌ１）を超えたとき（極めてまれに起こる震度６以上の地震が起きたとき）に塑性化して（曲げ変形して）制震効果を発揮するものである。
また、基礎梁２１の一端部（図２において左側の端部）および他端部（図２において右側の端部）はそれぞれ、基礎１１の側面に固定された、断面視（正面視）Ｈ型のフランジ１７に、連結部材１８および高力ボルト１９を介して堅固に結合（剛結）されている。

本実施形態に係る建築構造物２０の作用効果は、前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明に係る建築構造物の第３実施形態を、図３を用いて説明する。
図３は、本実施形態に係る建築構造物の図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視平面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ矢視断面図、（ｄ）は（ａ）のｄ−ｄ矢視断面図である。
本実施形態に係る建築構造物３０は、基礎梁１３の代わりに基礎梁３１が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

基礎梁３１は、その一端部（図３において左側の端部）に第１の塑性部３２を備え、その他端部（図３において右側の端部）に第２の塑性部３３を備えたＨ型鋼であり、曲げ降伏型の制震ダンパとして機能するものである。第１の塑性部３２および第２の塑性部３３はそれぞれ、Ｈ型鋼のウェブ３４の一部が切り欠かれてフランジ３５のみが残された部分（部位）である。また、第１の塑性部３２および第２の塑性部３３の周囲にはそれぞれ、これら第１の塑性部３２および第２の塑性部３３の座屈を拘束する座屈拘束用ボックス３６が配置されている。第１の塑性部３２および第２の塑性部３３はそれぞれ、地震のレベルが建築基準法で定められたレベル１（Ｌ１）以内のとき（まれに起こる震度４あるいは５の地震が起きたとき）には塑性化せず（曲げ変形せず）、レベル１（Ｌ１）を超えたとき（極めてまれに起こる震度６以上の地震が起きたとき）に塑性化して（曲げ変形して）制震効果を発揮するものである。
また、基礎梁３１の一端部（図３において左側の端部）および他端部（図３において右側の端部）はそれぞれ、基礎１１の側面に固定された、断面視（正面視）Ｈ型のフランジ１７に、連結部材１８および高力ボルト１９を介して堅固に結合（剛結）されている。

本実施形態に係る建築構造物３０の作用効果は、前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明に係る建築構造物の第４実施形態を、図４を用いて説明する。
図４は、本実施形態に係る建築構造物の図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ矢視平面図である。
本実施形態に係る建築構造物４０は、基礎梁１３の代わりに基礎梁４１が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

基礎梁４１は、その中央部に座屈拘束型の履歴ダンパ４２を備えたものであり、軸降伏型の制震ダンパとして機能するものである。また、履歴ダンパ４２の周囲には、この履歴ダンパ４２の座屈を拘束する座屈拘束用ボックス４３が配置されている。履歴ダンパ４２は、地震のレベルが建築基準法で定められたレベル１（Ｌ１）以内のとき（まれに起こる震度４あるいは５の地震が起きたとき）には塑性化せず（変形せず）、レベル１（Ｌ１）を超えたとき（極めてまれに起こる震度６以上の地震が起きたとき）に塑性化して（変形して）制震効果を発揮するものである。
また、基礎梁４１の一端部（図４において左側の端部）および他端部（図４において右側の端部）はそれぞれ、基礎１１の側面に固定された、断面視（正面視）Ｈ型のフランジ１７に、連結部材１８および高力ボルト１９を介して堅固に結合（剛結）されている。

本実施形態に係る建築構造物４０の作用効果は、前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

さて、上述した基礎梁１３，２１，３１，４１は、図５（ａ）に示すような、建築構造物（例えば、ボイラ建屋を構成する鉄骨構造物）５０の第１層に、ブレース（斜材）５１を有する構面とブレース５１を有しない構面とが混在するような構造物に用いられるとさらに好適である。特に、図５（ｂ）に示すように、ブレース（斜材）５１を有する構面の鉛直下方に基礎梁１３，２１，３１のいずれかを配置し、ブレース（斜材）５１を有しない構面の鉛直下方に基礎梁４１を配置することが望ましい。
これにより、地震エネルギーをより効果的に吸収して減衰を付加させることができるので、地震等による基礎１１、柱脚１２、ブレース５１、および梁５２の変形量をさらに低減させることができるとともに、これら基礎１１、柱脚１２、ブレース５１、および梁５２に作用する地震荷重をさらに低減させることができ、その耐震性をさらに向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、基礎梁１３，２１，３１，４１を図６に示すような位置、すなわち、柱脚１２間に取り付ける（固定する）こともできる。

また、上述した実施形態では、柱脚１２が基礎１１の鉛直上方に直接設置（固定）されたものについて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、柱脚１２が、例えば、本出願人が先に出願した特願２００５−２５２５８７に開示されている接合ユニットを介して杭の鉛直上方に設置（固定）されているものにも適用可能である。
この場合には、基礎梁１３，２１，３１，４１を、接合ユニット間に取り付ける（固定する）ようにしてもよい。

本発明に係る建築構造物の第１実施形態を示す側面図である。本発明に係る建築構造物の第２実施形態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視平面図である。本発明に係る建築構造物の第３実施形態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視平面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ矢視断面図、（ｄ）は（ａ）のｄ−ｄ矢視断面図である。本発明に係る建築構造物の第４実施形態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ矢視平面図である。本発明に係る建築構造物の他の実施形態を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。本発明に係る建築構造物の別の実施形態を示す側面図である。

符号の説明

１０建築構造物
１０ａ独立基礎
１１基礎
１２柱脚
１３基礎梁
２０建築構造物
２１基礎梁
３０建築構造物
３１基礎梁
４０建築構造物
４１基礎梁
５０建築構造物
５１ブレース（斜材）

Claims

柱脚１本ごとに独立な基礎を有する独立基礎を複数有するとともに、
前記独立基礎間が、せん断降伏型の制震ダンパまたは曲げ降伏型の制震ダンパもしくは軸降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁を介して連結される建築構造物であって、
第１層において斜材を有する構面の鉛直下方に、前記せん断降伏型の制震ダンパまたは前記曲げ降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁が配置され、
第１層において斜材を有しない構面の鉛直下方に、前記軸降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁が配置されていることを特徴とする建築構造物。
柱脚１本ごとに独立な基礎を有する独立基礎を複数有するとともに、
前記柱脚間が、せん断降伏型の制震ダンパまたは曲げ降伏型の制震ダンパもしくは軸降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁を介して連結される建築構造物であって、
第１層において斜材を有する構面の鉛直下方に、前記せん断降伏型の制震ダンパまたは前記曲げ降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁が配置され、
第１層において斜材を有しない構面の鉛直下方に、前記軸降伏型の制震ダンパとして機能する基礎梁が配置されていることを特徴とする建築構造物。