JP6025884B2 - Steel / concrete composite - Google Patents
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Description
本発明は,建築構造物や土木構造物などを構築する際に適用される鋼・コンクリート合成部材及び鉄骨系耐震壁に関する。また,鋼材とコンクリートとを一体的に接合して形成されるジベルに関する。 The present invention relates to a steel / concrete composite member and a steel frame seismic wall applied when building a building structure or a civil engineering structure. The present invention also relates to a gibber formed by integrally joining steel and concrete.
構造設計の際,合理的な部材断面が求められている。また,近年,超高層建築物および建造物の高さ・規模・形は続々更新し,時代のニーズに応じて,優れた耐震性能・耐風圧性能・耐テロ性能を有する新しい構造部材が要求されている。さらに,良好な性能の軸力を伝達できる孔あき鋼板ジベルも要求されている。 In structural design, a reasonable member cross-section is required. In recent years, the height, scale, and shape of super high-rise buildings and buildings have been renewed one after another, and new structural members with excellent seismic performance, wind pressure performance, and terrorism performance have been required according to the needs of the times. ing. There is also a need for a perforated steel plate gibber that can transmit axial force with good performance .
本発明は,構造設計の為,合理的な部材断面を提案して,提供する。また,従来の柱・梁・耐震壁とブレースの代わりに,優れた耐震性能・耐風圧性能・耐テロ性能を有する鋼・コンクリート合成部材を提案して,提供する。この部材は曲げ剛性,軸剛性,曲げ強度と軸耐力が期待できる構造材である。且つ,将来の超々高層ビルの巨大柱に適用できる合成柱及び将来の超々高層ビルの耐震壁に適用できる鋼・コンクリート合成壁も提案して,提供する。その同時に,せん断耐力と軸耐力を向上できる鉄骨系形鋼板耐震壁も提案して,提供する。更に,良好な性能の軸力を伝達できる補強鋼管を用いたジベル及びずれ止め剛性の高いジベルも提供する。 The present invention proposes and provides a reasonable member cross-section for structural design. In addition , we will propose and provide steel / concrete composite materials with excellent seismic performance, wind pressure performance, and terrorism performance instead of conventional columns, beams, seismic walls and braces. This member is a structural material that can be expected to have bending rigidity, shaft rigidity, bending strength and shaft strength. In addition, we propose and provide composite columns that can be applied to large columns in future super-high-rise buildings and steel-concrete composite walls that can be applied to seismic walls in future super-high-rise buildings . At the same time, we propose and provide a steel-based steel plate shear wall that can improve shear strength and axial strength. Furthermore, a gibber using a reinforced steel pipe capable of transmitting axial force with good performance and a gibber with high slip prevention rigidity are also provided.
合理的な部材断面に関して,柱および梁の場合,横断面はなるべく曲げモーメントを受ける方向に断面二次モーメントの大きい長方形にする。図1に示すように,曲げモーメントに最も貢献する鋼板1は相対的に厚くして,外側に配置する。鋼板1は厚肉鋼板であり,フランジとして機能する。そのため,鋼板1の厚さは重要である。また,断面の安定性を維持する為に,鋼板1であるフランジ同士は中央領域で鋼板2(H形鋼のウェブを機能するもの)と接合させて,H形鋼になるように製作して,H形鋼の機能を確保する。その後,側面で型枠且つ外ウェブの機能をする鋼板3(外側ウェブ)と接合させる。接合方法は溶接接合やボルト接合とする。図47に高力ボルト38による接合の一例を示す。続いて,接合されたスチールチューブ4にコンクリート5を充填させ,日の字断面形式の鋼・コンクリート合成部材になる。コンクリート5の充填に伴い,鋼板1と鋼板2の座屈を防ぎ,H形鋼の機能を充分に発揮させる。即ち,コンクリート5はH形鋼を補剛することになる。また,充填したコンクリート5は鋼板3の局部座屈の抑制にも期待できる。曲げモーメントを受ける方向に鋼板2を取付けることによって,鋼板(鋼板1と鋼板2と鋼板3)・コンクリートの一体化による応力(曲げモーメントとねじりモーメントとせん断力と軸方向力)伝達機構は有利になる。日の字断面形式の鋼・コンクリート合成部材を製作する際に,型枠工事も省略できる。
Regarding rational member cross sections, in the case of columns and beams, the cross section should be a rectangle with a large secondary moment in the direction to receive the bending moment. As shown in FIG. 1, the
ここで,日の字断面としては,三つの鋼材によりH形(二つのフランジと一つのウェブ)になるように加工し,更に二つのサイドプレートを取付けた断面形式である。日の字断面は基本的に外形が長方形で,主に対称な断面である。 Here, the cross-section of the Japanese character is a cross-section with three steel materials that are processed into an H shape (two flanges and one web) and two side plates attached. The sun-shaped cross section is basically a symmetric cross section with a rectangular outer shape.
横断面が日の字断面である鋼・コンクリート合成部材は柱に適用する場合,断面せいDと断面幅Bの関係はなるべく[1]式を満足させる。
鋼板1の幅厚比B/tfは[2]式による。
ここに,
fy:鋼板の降伏点強度又は許容応力度を決定する場合の基準値(単位:N/mm2)
中間補剛材がない場合の鋼板2の幅厚比d/twiは[3]式を満足させる。
ここに,
E:鋼板のヤング係数(単位:N/mm2)
中間補剛材がない場合の鋼板3の幅厚比d/twoは[4]式を満足させる。
The width-thickness ratio B / tf of the
here,
fy: Standard value for determining the yield strength or allowable stress of steel sheet (unit: N / mm2)
The width / thickness ratio d / twi of the
here,
E: Young's modulus of steel sheet (unit: N / mm2)
The width / thickness ratio d / two of the
横断面が日の字断面である鋼・コンクリート合成部材は柱に適用する場合,良好な靱性を期待する為,鋼板1の幅厚比B/tfは[5]式を満足させたい。
また,断面せいDと断面幅Bの関係もなるべく上記の[1]式を満足させる。尚且つ中間補剛材がない場合の鋼板2の幅厚比と中間補剛材がない場合の鋼板3の幅厚比もそれぞれ上記の[3]式と上記の[4]式を満足させる。
When steel-concrete composite members with a cross section of a Japanese character are applied to columns, the width / thickness ratio B / tf of
In addition, the relationship between the cross-sectional dimension D and the cross-sectional width B satisfies the above formula [1] as much as possible. In addition, the width / thickness ratio of the
更に,図2に示すC断面 (目の字断面)形式は本発明に係る日の字断面から発展してきたものである。ここで,C断面について定義する。C断面形式としては,複数の鋼材により加工し,フランジ同士の数が二つで,ウェブ同士の数が四つ以上になるように製作した断面形式である。C断面は基本的に外形が長方形である。特殊な場合,C断面は外形の四角形としてもよい(例えば,等脚台形)。以下,外形が長方形であるC断面はC’断面として定義する。 Furthermore, the C cross section (eye cross section) shown in FIG. 2 has been developed from the Japanese cross section according to the present invention. Here, the C section is defined. The C cross-section format is a cross-section format that is fabricated with multiple steel materials so that there are two flanges and four or more webs. The C cross section is basically rectangular in outline. In special cases, the C cross-section may be a square with an outline (eg, isosceles trapezoid). In the following, a C cross-section whose outer shape is rectangular is defined as a C ′ cross-section.
(0006−0007)に記載された日の字断面や(0010)に記載されたC断面を有する部材に,更にPC鋼より線やPC鋼棒を内蔵すれば,PC部材になる。
以下,鋼・コンクリート合成巨大柱について,図示した実施例に基づいて説明する。
If a member having a Japanese cross section described in (0006-0007) or a C cross section described in (0010) is further incorporated with a strand of PC steel or a PC steel rod, a PC member is obtained.
The steel / concrete composite giant column will be described below based on the illustrated embodiment.
図3は巨大な鋼・コンクリート合成柱の立面図の一例を示したものである。図4は横断面の大きい日の字断面を有する鋼・コンクリート合成柱の第1実施例を示したものである。横断面の大きい日の字断面を有する鋼・コンクリート合成部材は将来の超々高層ビルの巨大柱に適用するため,図4に示すように,横断面方向の垂直方向に補剛リブ7(柱全高さ設置),主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9と巨大な主筋の役割を果たすコンクリート充填鋼管要素10(以下,CFT式メガ主筋)を設置する。このCFT式メガ主筋10には鋼管内に更に従来の主筋11も設ける。打設する際,鋼板3は面外変形が生じやすい。その面外変形を抑制する為,打設の前に,軸剛性の強い通しボルト12は鋼板3の面外方向に柱全断面を貫通させて,両端でナット13を用いて仮止めを行う。軸剛性の強い通しボルト用貫通孔14が生じた為,鋼板2と鋼板3同士は断面欠損に伴い,軸方向耐力が低下する。断面欠損による軸方向耐力の低下を防ぐため,鋼板2の通しボルト用貫通孔14に,補強鋼管15を貫通させて,鋼板の両面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル16を設ける。その同時に,鋼板3の通しボルト用貫通孔に,鋼板3の内側から補強鋼管15を入れて,鋼板の片面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル17を設ける。必要に応じて,鋼板2の両面に,及び鋼板1と鋼板3の内側に,ずれ止め剛性の高い突出物18と従来広く使用されているシアコネクタ19を取付ける。更に,必要に応じて,図3に示すように,水平方向に補剛リブ20を設置する。その後,スチールチューブ4にコンクリート5を充填させる。図5に図3中のX1−X1線における断面詳細の一例を示す。コンクリート5の硬化後,通しボルト12に緊張力を導入して,導入した緊張力により柱を強化できる。また,必要に応じて,強軸方向に通しボルト12も取付けることができる(図示せず)。CFT式メガ主筋10を設置することにより,柱の軸圧縮耐力と軸引張耐力と曲げ耐力は増大し,超々高層ビルの巨大柱に対して有効である。CFT式メガ主筋10に外周のスチールチューブ4に充填したコンクリートよりもっと高い強度のコンクリート(例えば,現在まで世界強となる500N/mm2級高強度コンクリート)を充填すれば,CFT式メガ主筋10はメガ芯筋のような役割を果たして,巨大柱の高軸力下における軸圧縮ひずみの進展も抑制できる。また,CFT式メガ主筋10を設置することにより,柱断面のサイズを縮小でき,利用空間の拡大も図れる。且つ,CFT式メガ主筋10を設置することにより,合成柱に設置されている鋼板の厚さを薄くすることができ,極厚鋼板の溶接を避け,施工のしやすさにも繋がる。加えて,コンクリート内に内蔵されたCFT式メガ主筋10は火事(自然災害或いはテロの一種類)対策に対して有利である。一方,この例では,補剛リブ7・補剛リブ20のサイズと配置領域,通しボルト12の直径と本数,及びCFT式メガ主筋10のサイズと本数と鉄骨比を調整することにより巨大柱の耐力・剛性・変形性能を制御できる。
FIG. 3 shows an example of an elevation view of a huge steel / concrete composite column. FIG. 4 shows a first embodiment of a steel / concrete composite column having a cross section with a large cross section. As shown in Fig. 4, the steel-concrete composite member with a large cross-section with a Japanese cross section will be applied to a huge column in a future super-high-rise building. Installation),
図6は横断面の大きい断面を有する鋼・コンクリート合成柱の第2実施例を示したものである。この実施例では,第1実施例の鋼板3に接合した補剛リブ7を延長させて,上記の補剛リブ7は鋼板2と繋ぐような隔離用補剛鋼板21に変更している。隔離用補剛鋼板21の両面には,突出物18と従来広く使用されているシアコネクタ19も取付ける。
FIG. 6 shows a second embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. In this embodiment, the stiffening
図7は横断面の大きい断面を有する鋼・コンクリート合成柱の第3実施例を示したものである。この実施例は第2実施例から発展してきた例である。第3実施例は第2実施例の外側に更に主筋8とせん断補強筋9を設置し,メガSRC柱に変更した一例である。また,鋼板1と鋼板3の外側にも,突出物18とシアコネクタ19を取付ける。
FIG. 7 shows a third embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. This embodiment is an example developed from the second embodiment. The third embodiment is an example in which a main reinforcing
図8は横断面の大きい断面を有する鋼・コンクリート合成柱の第4実施例を示したものである。この実施例は第3実施例の鋼板1の外側に更にCFT式メガ主筋10を設置した一例である。横断面の大きい断面を有する鋼・コンクリート合成柱の第1実施例〜第4実施例で,CFT式メガ主筋10は単独で設置している。必要に応じて, CFT式メガ主筋10は鋼材などを介して既存の周辺の鋼板に接合することもできる(図示せず)。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. This embodiment is an example in which a CFT type mega
図9は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第5実施例を示したものである。この実施例は三角形の安定性を利用して,鋼板により三角形を基本単位として組み合わせたマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱(複数のボックスを有するコンクリート充填鋼管柱)の一例である。即ち,横断面は不静定トラス形式である。三角形の安定性を利用したマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管の例はない。 FIG. 9 shows a fifth embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. This embodiment is an example of a multi-steel tube type concrete-filled steel pipe column (concrete-filled steel pipe column having a plurality of boxes) in which triangles are combined as a basic unit using steel plates by utilizing the stability of the triangle. That is, the cross section is an indefinite truss type. There are no examples of multi-steel tube-type concrete-filled steel pipes that utilize triangular stability.
図10は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第6実施例を示したものである。この実施例も三角形の安定性を利用して,鋼板により三角形を基本単位として組み合わせたマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱の別例である。ただし,実施方法としては,第5実施例と第6実施例に限定しない。 FIG. 10 shows a sixth embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. This embodiment is another example of a multi-steel tube type concrete-filled steel pipe column in which triangles are combined as a basic unit using steel plates by utilizing the stability of triangles. However, the implementation method is not limited to the fifth and sixth embodiments.
図11は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第7実施例を示したものである。この実施例は複数の日の字断面を基本単位として組み合わせたマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管の一例である。実施方法としては,これに限定しないが,一つ以上の日の字断面と一つ以上のC断面により組み合わせたマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管の例(図示せず)もよい。 FIG. 11 shows a seventh embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. This embodiment is an example of a multi-steel tube type concrete-filled steel pipe in which a plurality of Japanese cross sections are combined as a basic unit. The implementation method is not limited to this, but there may be an example (not shown) of a multi-steel tube type concrete-filled steel pipe combined with one or more Japanese cross sections and one or more C cross sections.
また,横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第5実施例〜第7実施例では,各スチールチューブの内部と全断面の外側に主筋8,せん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10も設置できる(図示せず)。
Further, in the fifth to seventh embodiments of the steel / concrete composite column having a large cross section, a
中規模や小規模の建物の柱及び梁に対して,本発明者が提案した日の字断面を採用された場合は,図12に示す市販のH形鋼(I形鋼も可能)と鋼板3により接合された場合も選択でき,省力化に繋がる。 When the Japanese cross section proposed by the present inventor is adopted for pillars and beams of medium and small buildings, the commercially available H-section steel (I-section steel is also possible) and steel plate shown in FIG. It can also be selected when it is joined according to 3, which leads to labor saving.
中規模や小規模の建物の柱及び梁に対して,本発明者が提案したC'断面を採用された場合は,図13に示す市販のH形鋼(I形鋼も可能)と鋼板3により接合された場合も選択できる。更に,日の字断面とC'断面に限定せず,市販のH形鋼,I形鋼,T形鋼,チャンネル鋼とアングル鋼の中の一つ以上の鋼材と一枚以上の鋼板により加工したマルチスチールチューブ形式の他の断面を選択することもできる(図示せず)。
When the C ′ cross section proposed by the present inventor is adopted for medium and small-scale building columns and beams, the commercially available H-section steel (I-section steel is also possible) and
図14は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第8実施例を示したものである。この実施例は隔離用鋼板22により二重円形鋼管を分割したマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱の一例である。隔離用鋼板22により分割する方法に関しては図14に示す方法に限定せず,内管,外管に設置する隔離用鋼板22の枚数は異なってもよい(図示せず)。
FIG. 14 shows an eighth embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. This embodiment is an example of a multi-steel tube type concrete-filled steel pipe column in which a double circular steel pipe is divided by a separating
図15は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第9実施例を示したものである。この実施例は三重円形鋼管式コンクリート充填鋼管柱の一例である。三重鋼管は従来の二重鋼管から発展してきたものである。三重鋼管は二重鋼管によりダブルコンファインド(二重拘束)効果から複合コンファインド効果に変更し,コンファインド効果が増強される。 FIG. 15 shows a ninth embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. This embodiment is an example of a triple circular steel tube concrete filled steel tube column. Triple steel pipes have evolved from conventional double steel pipes. The triple steel pipe is changed from the double confinement effect to the composite confinement effect by the double steel pipe, and the confinement effect is enhanced.
図16は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第10実施例を示したものである。この実施例は三重角形鋼管式コンクリート充填鋼管柱の一例である。 FIG. 16 shows a tenth embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. This example is an example of a triple square steel tube concrete filled steel tube column.
図17は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第11実施例を示したものである。この実施例は円形鋼管と角形鋼管の組み合わせによる三重鋼管式コンクリート充填鋼管柱の一例である。 FIG. 17 shows an eleventh embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. This embodiment is an example of a triple steel pipe type concrete-filled steel pipe column by a combination of a round steel pipe and a square steel pipe.
図18は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第12実施例を示したものである。この実施例は隔離用鋼板22により第9実施例の鋼管を分割したマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱の一例である。更に,主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10を設置し,ずれ止め剛性の高い突出物18とシアコネクタ19を取付けている。また,他の実施例としては,第10実施例と第11実施例である三重鋼管式コンクリート充填鋼管柱にも隔離用鋼板22により分割し,更に主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10を設置することができる。ただし,隔離用鋼板22により分割する方法は図18に示す方法に限定せず,内管,中管と外管に設置する隔離用鋼板22の枚数は異なってもよい(図示せず)。
FIG. 18 shows a twelfth embodiment of a steel / concrete composite column having a large cross section. This embodiment is an example of a multi-steel tube type concrete-filled steel pipe column in which the steel pipe of the ninth embodiment is divided by a separating
横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第8実施例,第9実施例,第11実施例と第12実施例では,必要に応じて,円形鋼管25は楕円形鋼管に変更することもできる。
In the eighth embodiment, the ninth embodiment, the eleventh embodiment and the twelfth embodiment of the steel / concrete composite column having a large cross section, the
一方,横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第8実施例〜第12実施例では,一部スチールチューブ(例えば,中央のチューブ)にコンクリートを充填しなければ,柱は軽量化になる。柱の自重を減らすため,上記の実施方法(図示せず)も選択できる。 On the other hand, in the eighth to twelfth embodiments of the steel / concrete composite column having a large cross section, if the steel tube (for example, the central tube) is not filled with concrete, the column is lightened. In order to reduce the weight of the column, the above implementation method (not shown) can also be selected.
また,横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第8実施例〜第12実施例では,一番外層の鋼管の外側に,主筋8,せん断補強筋9とCFT式メガ主筋10も設置できる(図示せず)。
In the eighth to twelfth examples of steel / concrete composite columns with a large cross section, the
更に,1000mを超える超々高層建築物および建造物の高さが高くなるにつれて,三重鋼管式コンクリート充填鋼管柱は四重以上の鋼管式コンクリート充填鋼管柱(図示せず)に変更することもできる。四重以上の鋼管式コンクリート充填鋼管柱は円形鋼管のみにした物,楕円形鋼管のみにした物,角形鋼管(長方形断面も含む)のみにした物,及びこれらの組み合わせにした物のいずれかの物としてもよい。分割式である四重以上の鋼管式コンクリート充填鋼管柱には,鋼管の内部と外部に,さらに主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10も設置できる(図示せず)。また,ずれ止め剛性の高い突出物18とシアコネクタ19も設置できる。
Furthermore, as the height of super high-rise buildings exceeding 1000 m and the height of buildings increases, triple steel pipe concrete filled steel pipe columns can be changed to quadruple or more steel pipe concrete filled steel pipe columns (not shown). Quadruple or more steel-pipe concrete-filled steel pipe columns are either round steel pipes only, elliptical steel pipes only, square steel pipes (including rectangular sections) only, or combinations of these. It is good also as a thing. In a split-type quadruple or more steel pipe-type concrete-filled steel pipe column, a
超々高層建築物では,建物の高さが高くなると,建物の総重量は増えるので,耐震壁(特に,センターコア)の負担軸力も増えてしまう。増えた自重を解消するため,有効な方法としては壁の厚さを増やすことである。その同時に,構造形式としては,従来の鉄筋コンクリート耐震壁から壁に一枚鋼板を内蔵する耐震壁に変化し,或いは型枠を機能する二枚の鋼・コンクリート耐震壁に変遷してきている。現在,このような耐震壁は2mを超える壁も存在している。壁の厚さそれ以上を増やすと,建物の利用可能な空間は狭くなる。本発明は,壁内の面内方向に三枚以上の鋼板を設置し,優れた耐震性能を有する新しい形式である耐震壁を提供する。三枚以上の鋼板を設置することにより,鋼板・コンクリートの一体化による応力伝達機構は有利になる。また,三枚以上の鋼板を設置することにより,鋼板の用量の増加につれて壁の厚さを薄くすることができ,建物の利用可能な空間は広くなる。また,三枚以上の鋼板を設置することにより,鋼板の厚さも薄くすることができ,従来応用されてきた枚数の少ない場合の極厚鋼板の使用を避けることができ,極厚鋼板の溶接を避けることができる。以下,本発明に関係する鋼・コンクリート合成耐震壁について,図示した実施例に基づいて説明する。 In a super high-rise building, the total weight of the building increases as the height of the building increases, so the axial load on the seismic wall (especially the center core) also increases. An effective way to eliminate the increased weight is to increase the wall thickness. At the same time, the structural type has changed from a conventional reinforced concrete seismic wall to a seismic wall with a single steel plate in the wall, or two steel / concrete seismic walls that function as a formwork. At present, such a seismic wall is over 2m. Increasing the wall thickness further reduces the available space in the building. The present invention provides a seismic wall which is a new type having three or more steel plates installed in the in-plane direction of the wall and having excellent seismic performance. By installing three or more steel plates, the stress transmission mechanism by integrating steel plates and concrete becomes advantageous. Also, by installing three or more steel plates, the wall thickness can be reduced as the amount of steel plates increases, and the usable space of the building becomes wider. In addition, by installing three or more steel plates, the thickness of the steel plates can be reduced, and the use of extra-thick steel plates when the number of plates that has been applied in the past is small can be avoided. Can be avoided. Hereinafter, the steel-concrete composite shear wall related to the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
図20は鋼・コンクリート耐震壁の第1実施例の横断面図を示したものである。図19にこの実施例の一部を拡大したものを示す。この実施例では壁内の面内方向に三枚の鋼板28と複数の隔離用鋼板29を取付ける。形成された各チスチールチューブに主筋8,せん断補強筋(または構造上の補強筋)9,突出物18とシアコネクタ19を設置する。また,軸剛性の強い通しボルト12,補強鋼管を用いたジベル16と17も取付ける。更に,必要に応じて,CFT式メガ主筋10も配置する。隔離用鋼板29は基本的に壁の全高さまで設置する。本実施例では,充填したコンクリート5は両面から壁の中央領域で設置した鋼板28を拘束し,中央領域で設置した鋼板28を補剛することになる。また,充填したコンクリート5も型枠を機能する外側の鋼板28を補剛できる。取付けた通しボルト12はコンクリート打設する際,型枠の機能を有する鋼板28の面外変形を抑制できる。コンクリート5の硬化後,通しボルト12に緊張力を導入することにより,耐震壁を強化できる。この通しボルト12はアンボンドPC鋼棒を推奨する。三枚の鋼板28を取付けることによって,鋼板・コンクリートの一体化による応力伝達機構は有利になる。隔離用鋼板29の厚さと配置位置,通しボルト12の直径と本数,CFT式メガ主筋10の直径と本数と配置位置と鉄骨比を調整することにより耐震壁の耐力・剛性・変形性能を制御できる。
FIG. 20 shows a cross-sectional view of the first embodiment of the steel / concrete earthquake resistant wall. FIG. 19 shows an enlarged view of a part of this embodiment. In this embodiment, three
図21は鋼・コンクリート耐震壁の第2実施例の横断面図を示したものである。この実施例では壁内の面内方向に設置する鋼板28の枚数が四枚で,主筋8,せん断補強筋(または構造上の補強筋)9,隔離用鋼板29,突出物18,シアコネクタ19,通しボルト12,補強鋼管を用いたジベル16と17を設置している。
FIG. 21 shows a cross-sectional view of the second embodiment of the steel / concrete earthquake resistant wall. In this embodiment, the number of
図22は鋼・コンクリート耐震壁の第3実施例の横断面図を示したものである。図23にこの実施例の一部を拡大したものを示す。この実施例は鋼・コンクリート耐震壁の第2実施例から発展してきた例である。本実施例では鋼・コンクリート耐震壁の第2実施例の外側に,更に主筋8,せん断補強筋9と連結鉄筋30を設置し,コンクリート5を充填する。
FIG. 22 shows a cross-sectional view of the third embodiment of the steel / concrete earthquake resistant wall. FIG. 23 shows an enlarged view of a part of this embodiment. This embodiment is an example developed from the second embodiment of the steel / concrete earthquake resistant wall. In this embodiment, the
鋼・コンクリート耐震壁の第2実施例と第3実施例では,必要に応じて,壁内の面内方向に設置する鋼板28の枚数が五枚以上で設置することもできる(図示せず)。
In the second and third embodiments of the steel / concrete shear wall, if necessary, the number of
鋼・コンクリート耐震壁の第1実施例〜第3実施例では,必要に応じて,壁内の面内方向に設置する鋼板28の両側や片側に補剛リブを設置することもできる(図示せず)。上記の補剛リブとしては鋼板,T形鋼,チャンネル鋼とアングル鋼のいずれにしてもよい。鋼板の補剛方法としては水平方向の補剛,垂直方向の補剛とクロスタイプの補剛などにしてもよい(図示せず)。
In the first to third embodiments of the steel / concrete shear wall, stiffening ribs can be installed on both sides or one side of the
図24は鋼・コンクリート耐震壁の第4実施例の横断面図を示したものである。図25に図24中のY1−Y1線における断面図の一部を示す。この実施例では外側に水平方向に波形に折り曲げた鋼板31を設置し,中央領域で高さ方向に波形に折り曲げた鋼板32を取付ける。また,壁に主筋8,せん断補強筋(または構造上の補強筋)9,波形鋼板31の補剛リブ33と波形鋼板32の補剛リブ34(図25参照)を設置し,コンクリート5を充填する。補剛リブ33のある波形鋼板31は軸耐力に強いが,補剛リブ34のある波形鋼板32はせん断耐力に強い。波形鋼板31と波形鋼板32が直交するように配置した上で,コンクリート5を充填すれば,軸耐力及びせん断耐力とも強い耐震壁は生まれる。
FIG. 24 shows a cross-sectional view of the fourth embodiment of the steel / concrete earthquake resistant wall. FIG. 25 shows a part of a sectional view taken along line Y1-Y1 in FIG. In this embodiment, a
図26は鋼・コンクリート耐震壁の第5実施例の横断面図を示したものである。図27に図26中のY2−Y2線における断面図の一部を示す。本実施例では中央領域で二枚の高さ方向に波形に折り曲げた鋼板32を取付けている。
FIG. 26 shows a cross-sectional view of a fifth embodiment of the steel / concrete earthquake resistant wall. FIG. 27 shows a part of a sectional view taken along line Y2-Y2 in FIG. In this embodiment, two
図28は鋼・コンクリート耐震壁の第6実施例の横断面図を示したものである。図29に図28中のY3−Y3線における断面図の一部を示す。この実施例は鋼・コンクリート耐震壁の第5実施例から発展してきた例である。本実施例は鋼・コンクリート耐震壁の第5実施例の外側に更に主筋8,せん断補強筋9と連結鉄筋30を設置し,コンクリート5を充填する。
FIG. 28 shows a cross-sectional view of the sixth embodiment of the steel / concrete earthquake resistant wall. FIG. 29 shows a part of a sectional view taken along line Y3-Y3 in FIG. This embodiment is an example developed from the fifth embodiment of the steel / concrete earthquake resistant wall. In this embodiment, the
鋼・コンクリート耐震壁の第5実施例と第6実施例では,必要に応じて,壁の中に波形鋼板31と波形鋼板32の枚数を増加させることが可能である。また,波形鋼板31と波形鋼板32の設置位置を入れ替えることもできるが,大きな軸圧縮力を負担する耐震壁の場合,外側には軸力抵抗系波形鋼板31を設置することが望ましい。
In the fifth and sixth embodiments of the steel / concrete shear wall, it is possible to increase the number of
鋼・コンクリート耐震壁の第3実施例〜第6実施例では,必要に応じて,壁の面外方向に軸剛性の強い通しボルト12も取付けることができる(図示せず)。
In the third to sixth embodiments of the steel / concrete earthquake-resistant wall, a through
鋼・コンクリート耐震壁の第2実施例〜第6実施例では,必要に応じて,壁の中にCFT式メガ主筋10を設置することもできる(図示せず)。
In the second to sixth embodiments of the steel / concrete earthquake resistant wall, the CFT-type mega
上述の全ての実施例の鋼板・鋼管・補剛リブは,コンクリートと鋼材の付着強度を上昇させる為に,コンクリートと接触する面は格子状の小さな突起44のある縞鋼板43(図46参照)を利用しても良い。
The steel plates, steel pipes, and stiffening ribs of all the embodiments described above are
続いて,波形鋼板による鉄骨耐震壁の実施例について説明する。 Next, an example of a steel shear wall made of corrugated steel will be described.
図30は波形鋼板耐震壁の第1実施例の横断面図を示したものである。図31に図30中のY4−Y4線における断面図の一部を示す。この実施例では,外側に水平方向に波形に折り曲げた鋼板31,中央領域で高さ方向に波形に折り曲げた鋼板32,波形鋼板31の補剛リブ33と波形鋼板32の補剛リブ34を設置する。補剛方法は図30に示す方向と垂直の方向で実施してもよい(図示せず)。波形鋼板型耐震壁は繋ぎ鋼板37と高力ボルト38を介して周辺部材27と接合する。この実施例では,周辺部材27はコンクリート充填角型鋼管柱である。また,必要に応じて,波形鋼板31と波形鋼板32の設置位置を入れ替えることもできる。
FIG. 30 shows a cross-sectional view of the first embodiment of the corrugated steel shear wall. FIG. 31 shows a part of a sectional view taken along line Y4-Y4 in FIG. In this embodiment, a
図32は波形鋼板耐震壁の第2実施例の横断面図を示したものである。図33に図32中のY5−Y5線における断面図の一部を示す。本実施例では,中央領域で二枚の高さ方向に波形に折り曲げた鋼板32を取付けている。必要に応じて,壁の中に波形鋼板31と波形鋼板32の枚数を増加させることが可能である。また,波形鋼板31と波形鋼板32の設置位置を入れ替えることもできる。
FIG. 32 shows a cross-sectional view of the second embodiment of the corrugated steel shear wall. FIG. 33 shows a part of a sectional view taken along line Y5-Y5 in FIG. In this embodiment, two
鋼・コンクリート耐震壁の第5実施例・第6実施例,及び波形鋼板による鉄骨耐震壁の第1実施・第2実施例では,軸力抵抗系波形鋼板31とせん断力抵抗系波形鋼板32は直角するように配置している。しかし,実施方法としてはその方法のみではなく,抵抗するせん断耐力と軸力の割合によって,角度を変更することもできる。波形の折り筋の向きは圧縮ストラットの方向に従って配置すれば,もっと良好な効果を発揮できる。ただし,圧縮ストラットの方向は耐震壁の高さとせいなどにより左右される。図34は各波形鋼板の配置方向のイメージ図の一例である。図34には,主筋8,せん断補強筋(または構造上の補強筋)9,補剛リブ33と補剛リブ34などを省略している。θは水平方向と波形の折り筋の向きとのなす角度である。水平力抵抗要素の波形鋼板は斜めとする際,壁の中心線(鉛直方向)を対称軸として対称に配置する。若しくは鋼板は壁の中心面を対称面として配置する。圧縮ストラットの方向により,θの適用範囲は0o〜85oとする。また,大きな軸圧縮力を負担する耐震壁の場合,外側には軸力抵抗系波形鋼板31を設置することが望ましい。
In the fifth and sixth embodiments of the steel / concrete shear wall and the first and second embodiments of the steel shear wall made of corrugated steel, the axial force resistance corrugated
各実施例では,周辺部材27はコンクリート充填丸型鋼管柱(図35参照)にしてもよい。また,必要に応じて,周辺部材27はRC部材やSRC部材に変更してもよい。尚且つ,図35に示すように補剛リブ33は波形鋼板31の両側に設置してもよい。また,波形鋼板の補剛方法としては,波形の折り筋の向きに対して,同じ方向の補剛,垂直方向の補剛(図示せず)などのいずれの方法にしてもよい。更に,全ての波形鋼板は図36a)〜d)に示すような断面形状をした波形鋼板を利用しても良い。
In each embodiment, the
本発明で提案した鋼・コンクリート合成壁はセンターコアに最適である。良く利用されるセンターコアの断面形状を図37a)〜e)に示す。図37a)はL形,図37b)はT形,図37c)はH形,図37d)はコの字形,図37e)は十字形の壁要素である。ただし,図37に示す各壁要素には四枚の鋼板を設置しているが,本発明で提案した鋼・コンクリート合成壁要素の各例(第1実施例〜第6実施例のいずれか)は図37に示す全ての断面に応用してよい。 The steel / concrete composite wall proposed in the present invention is optimal for the center core. A cross-sectional shape of a center core that is often used is shown in FIGS. 37a) is an L shape, FIG. 37b) is a T shape, FIG. 37c) is an H shape, FIG. 37d) is a U-shape, and FIG. 37e) is a cross-shaped wall element. However, although four steel plates are installed in each wall element shown in FIG. 37, each example of the steel / concrete composite wall element proposed in the present invention (any one of the first to sixth embodiments). May be applied to all cross sections shown in FIG.
続いて,本発明に係る補強鋼管を用いたジベルについて説明する。 Next, a description will be given of a gibber using a reinforced steel pipe according to the present invention.
この発明に係る補強鋼管を用いたジベル16の第1実施形態の詳細を図38に示す。この補強鋼管を用いたジベル16は,両面に貫通する孔14が形成された鋼板39と,この鋼板39の孔14を貫通して両側に突出する補強鋼管15とでなる。なお,上記の補強鋼管15は,溶接で鋼板39に接合する。補強鋼管15は鋼管15-1に補強鋼板15-2を取付ける。補強鋼板15-2も溶接で鋼管15-1に接合する。鋼板39の孔14の断面欠損による軸方向耐力低減値Fは補強鋼板15-2の耐力により補足する。それにより [6]式を満足させたい。
ここに,
fy1:鋼板39の降伏点強度,fy2:軸力補足用補強鋼板15-2の降伏点強度,d1:穴14の直径(補強鋼管15の外径),t1:鋼板39の厚さ,t2:軸力補足用補強鋼板15-2の厚さ,l:補強鋼管15の長さ(軸力補足用補強鋼板15-2の長さ), B:コンクリートの圧縮強度。
本補強鋼管を用いたジベル16は,従来の孔あき鋼板ジベルと違って,断面欠損による軸力負担分の低下を最大限に解消でき,断面欠損がある場所での使用に適合する。また,本補強鋼管を用いたジベル16は,従来のシアコネクタ19 (頭付スタッド)・孔あき鋼板ジベル・鋼管併用孔あき鋼板ジベルより,ずれ止め剛性が高くて,大きな軸力を伝達できるメリットがある。
Details of the first embodiment of the
here,
fy1: Yield point strength of
Unlike the conventional perforated steel plate gibel, the
補強鋼管を用いたジベル16の第2実施形態における補強二重鋼管15-aの詳細を図39に示す。この補強二重鋼管15-aは,二重の鋼管15-1を有し,更に補強用鋼板15-2を取付けている。また,第3実施形態としては鋼管内にH形鋼とI形鋼などの鋼材により補強する形としてもよい(図示せず)。
FIG. 39 shows details of the reinforced double steel pipe 15-a in the second embodiment of the
この発明に係る補強鋼管を用いたジベル17の実施形態を図40に示す。この補強鋼管を用いたジベル17は,貫通する孔14が形成された鋼板39と,この鋼板39の孔14を貫通して片側に突出する補強鋼管15とでなる。なお,この補強鋼管を用いたジベル17は,片側に突出する補強二重鋼管15-aや片側に突出する鋼管内にH形鋼とI形鋼などの鋼材により補強する形を利用してもよい。
An embodiment of a
補強鋼管15と補強二重鋼管15-aの実施形態としては,他の方式で補強した鋼管を利用してもよい(図示せず)。
As an embodiment of the reinforced
この発明に係るずれ止め剛性の高い突出物18の第1実施形態を図41に示す。この実施例では,突出物18は補強鋼管15である。穴を設けない鋼板40の片側に,補強鋼管15は,上記の鋼板40と溶接で一体に形成されている。
FIG. 41 shows a first embodiment of the
ずれ止め剛性の高い突出物18の第2実施形態を図42に示す。この実施例では,突出物18はH形鋼23である。穴を設けない鋼板40の片側に,市販のH形鋼23は,鋼板40と溶接で一体に形成されている。ただし,H形鋼23と鋼板40の接触する面はH形鋼23の横断面とする(図42参照)。また,H形鋼23はI形鋼,T形鋼,チャンネル鋼,アングル鋼,及びリブで補剛された鋼材(補剛されたH形鋼,補剛されたI形鋼,補剛されたT形鋼,補剛されたチャンネル鋼,補剛されたアングル鋼,補剛された角形鋼管,補剛された円形鋼管などを含む),加工した鋼材に変更してもよい。その際,I形鋼,T形鋼,チャンネル鋼,アングル鋼などの鋼材と鋼板40の接触する面は上述の鋼材の横断面とする。第2実施形態であるずれ止めは,断面欠損が生じず,従来の頭付スタッドよりずれ止め剛性が高くて,超々高層建築物の巨大SRC柱と巨大CFT柱と下層部の鋼板付き合成センターコアに適用することが望ましい。
FIG. 42 shows a second embodiment of the
また,ずれ止め剛性の高い突出物18の実施形態は補強鋼管を用いたジベル16の実施形態及び補強鋼管を用いたジベル17の実施形態としてもよい。
Further, the embodiment of the
補強鋼管を用いたジベル16と17とずれ止め剛性の高い突出物18の他の使用例を図43に示す。図43は,鋼板39の長手方向に沿う側端を建築構造物の横向きの基材(鋼材) 45,例えば鉄骨梁のフランジやブレース接合用などの鋼板に固定した例である。
FIG. 43 shows another example of use of the
ずれ止め剛性の高い突出物18の他の使用例を図44に示す。図44は,鋼板40の長手方向に沿う側端を建築構造物の横向きの基材(鋼材) 45,例えば鉄骨梁のフランジやブレース接合用などの鋼板に固定した例である。ただし,突出物18は,鋼板40に穴を設けて(鋼板40が鋼板39に変更すること),穴のある鋼板対して片側だけに突出するもの或いは両側に突出するものであってもよい。
FIG. 44 shows another example of use of the
続いて,CFT式メガ主筋について定義する。コンクリート充填鋼管が主筋として機能するものはCFT式メガ主筋である。CFT式メガ主筋10の実施形態の一例を図45に示す。鋼管41には主筋11とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9を配置している。鋼管41とコンクリート5との間のずれを防止するため,鋼管41に両面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル穴16を設ける。或いは鋼管41に片側に突出するタイプの突出物18を設けてもよい。また,鋼管の外側にリング式リブ42を取付ける。一方,鋼管41について,コンクリートと鋼管41の付着強度を上昇させる為に,コンクリートと接触する面は格子状の小さな突起44のある縞鋼板43(図46参照)を利用しても良い。その際,格子状の小さな突起44は鋼管41の外側にしても,鋼管41の内側にしてもよい。
Next, we define the CFT mega main muscle. The concrete-filled steel pipe functions as the main reinforcement is the CFT mega main reinforcement. An example of an embodiment of the CFT mega
CFT式メガ主筋10の実施形態としては円形断面のみならず,長方形断面としてもよい。また,必要に応じて,CFT式メガ主筋内に内蔵する縦筋11と内蔵するせん断補強筋(または構造上の補強筋)9と鋼管41に両面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル穴16と鋼管41に片側に突出するタイプの突出物18と鋼管の外側にリング式リブ42の一部,或いは全部を省略してもよい。
The embodiment of the CFT-type mega
本発明により提案した日の字断面形式である合成部材は巨大地震や台風や颶風などに対して抵抗しうる強度と靱性と剛性に優れており,通常のSRC部材やCFT部材より断面形状が合理し,安定の挙動を有し,コンクリート・鋼材(フランジ同士とウェブ同士)の一体化による応力(曲げモーメントとねじりモーメントと軸方向力とせん断力)伝達機構も有利である。 The composite material proposed by the present invention, which is a cross-section of the Japanese character, is superior in strength, toughness, and rigidity that can resist large earthquakes, typhoons, screens, etc., and its cross-sectional shape is more reasonable than ordinary SRC members and CFT members. However , it has a stable behavior, and a stress (bending moment, torsional moment, axial force and shear force) transmission mechanism due to the integration of concrete and steel (flanges and webs) is also advantageous.
本発明により提案した鋼・コンクリート合成柱は柱にとっては革新になる。大断面の鋼・コンクリート合成柱は将来の超々高層ビルの巨大柱にとって最適である。また,提案した鋼・コンクリート合成柱の一部も梁,プレストレストコンクリート構造部材とブレースに応用できる。 The steel / concrete composite column proposed by the present invention is an innovation for the column. Large-section steel / concrete composite columns are ideal for the huge columns of future super high-rise buildings. Some of the proposed steel / concrete composite columns can also be applied to beams, prestressed concrete structural members and braces.
本発明で提案した鋼・コンクリート合成壁は,強度を期待する耐力壁に最適で,将来の超々高層ビルのセンターコアや連層耐震壁にとって革新になる。 The steel / concrete composite wall proposed in the present invention is ideal for a bearing wall that is expected to be strong, and will be an innovation for the center core and multi-story shear walls of future ultra-high-rise buildings.
本発明に係る鉄骨系形鋼板耐震壁は,せん断耐力と軸耐力を向上させることが可能であって,柱梁で囲まれた構面内に配置される耐震壁の設計にとって,設計の自由度を高める。 The steel-based steel plate shear wall according to the present invention can improve the shear strength and the shaft strength, and is free of design freedom for the design of the shear wall placed in the frame surrounded by the column beam. To increase.
本発明に係る補強鋼管を用いたジベルとずれ止め剛性の高い突出物は,鉄骨系部材とコンクリート系部材との接合部分におけるずれ止め機能,せん断耐力,軸耐力及びずれ止め剛性を大幅に向上させることが可能である。 The gibber using a reinforced steel pipe according to the present invention and a protrusion with high locking rigidity greatly improve the locking function, shear strength, axial strength, and locking rigidity at the joint between the steel-based member and the concrete-based member. It is possible.
本発明に係るCFT式メガ主筋は,柱の中に設置することにより,柱の軸耐力と曲げ耐力が上昇し,柱の高軸力下における軸圧縮ひずみの進展も抑制でき,火事対策に対して有利であり,超々高層ビルの巨大柱にとって,革新になる。 By installing the CFT mega main bar according to the present invention in the column, the axial strength and bending strength of the column are increased, and the progress of axial compressive strain under the high axial force of the column can be suppressed. It is an advantage for a huge pillar of a super high-rise building.
本発明に係る鋼・コンクリート合成部材,鉄骨系波形鋼板耐震壁,補強鋼管を用いたジベル,ずれ止め剛性の高い突出物とCFT式メガ主筋の実施形態に関して,(0006)〜(0061)を参照されたい。 For embodiments of steel / concrete composite members, steel corrugated steel shear walls, gibbels using reinforced steel pipes, protrusions with high detents and CFT mega main bars, see (0006) to (0061) I want to be.
本発明に係る鋼・コンクリート合成部材,波形鋼板耐震壁,補強鋼管を用いたジベル,ずれ止め剛性の高い突出物とCFT式メガ主筋は建築産業や土木建設産業などの分野に広く利用できる。 Steel / concrete composite members, corrugated steel shear walls, gibbels using reinforced steel pipes, protrusions with high detents and CFT megabars can be widely used in fields such as the construction industry and civil engineering industry.
3 :鋼板(外側ウェブ且つ型枠の機能をする薄肉鋼板) 3: Steel plate (thin steel plate functioning as outer web and formwork)
Claims (6)
A process in which an outer web of steel is joined to the H-shaped steel to form a steel product having a cross section of a Japanese character, and the steel product is passed between the outer webs or between the outer web and the flange in the day shape of the steel product. A step of installing bolts, a step of filling concrete into the internal space of the day-shaped steel material of the steel product , and a step of introducing tension to the through bolt after the concrete is hardened, comprising an outer web and an inner side A method for producing a steel / concrete composite member, characterized in that a gibber using a reinforced steel pipe is provided in a through hole for a through bolt of a web .
を満足し,且つフランジの幅厚比B/tfも
を満足し,尚且つ中間補剛材がない場合の内側ウェブの幅厚比d/twiも
を満足し,更に中間補剛材がない場合の外側ウェブの幅厚比d/twoも
を満足することを特徴とする鋼・コンクリート合成柱の製造方法。
A method of manufacturing a steel / concrete composite column by the manufacturing method according to claim 1 , wherein the relationship between the cross section D of the sun-shaped cross section and the cross section width B is as follows:
As well as the flange width-thickness ratio B / t f
The width / thickness ratio d / t wi of the inner web when it satisfies the above and there is no intermediate stiffener
And the width / thickness ratio d / t wo of the outer web when there is no intermediate stiffener
A method for producing a steel / concrete composite column characterized by satisfying
A process of making a steel product having a cross-section of a cross-section that is processed with a plurality of steel materials, the number of flanges is two, and the number of webs is four or more ; a step of installing a bolt passed through the eye of shaped cross section between between outer webs or between the outer web and flange, and a step of filling concrete into the internal space of the shaped cross section of the eye of the steel products, after curing of the concrete, A method of producing a steel / concrete composite member, comprising: a step of introducing a tension force to the through bolt, and providing a through-hole for the through bolt of the outer web and the inner web with a gibber using a reinforced steel pipe .
を満足し,且つ元の日の字断面のフランジの幅厚比B/tfも
を満足することを特徴とする請求項1に記載の鋼・コンクリート合成部材の製造方法。
Wherein the one or more isolating steel plate in the vertical direction of the shaped cross section of the date of steel products web, comprising the step of attaching to divide the total cross sectional blame D and section width shaped cross section of the date of the steel products B's relationship
And the width / thickness ratio B / t f of the flange of the original Japanese cross section
The method for producing a steel / concrete composite member according to claim 1 , wherein:
A step of installing stiffening ribs vertically and horizontally on the steel product , a step of attaching a shear connector to the steel product , a step of installing a main reinforcement and a shear reinforcement or a structural reinforcement in a cross section, or all of them 4. The method for producing a steel / concrete composite member according to claim 1 or 3 , comprising a step or a combination of some of these steps .
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