JP6352845B2 - Ｖブレース支点構造 - Google Patents

Description

本発明はＶブレース支点構造、特に、一方の端部がそれぞれ地中梁に取り付けられた一対のブレースを有するＶブレース支点構造に関する。

従来、建築物の耐震性を高める目的で、一方の柱の１階柱頭部と大梁の中間部分とを連結した一方のブレースと、他方の柱の１階柱頭部と大梁の中間部分とを連結した他方のブレースとを、Ｖ字状に配置した「Ｖブレース（Ｖ字型ブレースに同じ）」が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１７２９５９号公報（第２−３頁、図１）

特許文献１に開示されたＶブレースは、一対のブレースの下端にオイルダンバーを接続して、かかるオイルダンバーを大梁に収納したものである。このため、大梁に変えて鉄筋コンクリート製の地中梁に、かかる構造を適用することができないという問題があった。
また、オイルダンバーを撤去して、一対のブレースを直接地中梁に取り付けようとすると、一対のブレースの軸心の仮想延長線が交差し、一対のブレースがそれぞれ作用する軸力が等しい場合には、柱脚部に偏心応力が発生しない。すなわち、一対のブレースがそれぞれ連結されている地中梁の中間部に、引張力は発生せずに、一対のブレースのそれぞれに作用する力の水平方向成分の合力がせん断力として作用する。
しかしながら、一対のブレースのそれぞれの強度が相違したり、それぞれの地中梁に対する角度が相違したり、あるいは、終局的に一方が座屈したりする場合には、一対のブレースのそれぞれに作用する軸力が相違するため、柱脚には上方向の引張力が発生する。すなわち、一般的に、Ｖブレースに水平方向の外力（地震や風による力）が作用すると、製造上あるいは施工上の誤差によって、柱脚部には応力（軸力、曲げモーメント、せん断力）が発生すると言える。
そうすると、引張力とせん断力とが同時に作用する柱脚の設計は、ベースプレートおよびアンカーボルトに複雑な曲げモーメントが作用することになり、これらに対応した設計が必要になるため、複雑になるという問題があった。

本発明は、以上のような問題を解決するものであって、柱脚に上方向の引張力が発生する場合であっても、地中梁に取り付けられるアンカーボルトの設計を容易にすることができるＶブレース支点構造を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るＶブレース支点構造は、互いに対向した第１柱および第２柱と、
前記第１柱に取り付けられた第１柱ガセットプレートと、
前記第２柱に取り付けられた第２柱ガセットプレートと、
前記第１柱と前記第２柱とを連結する鉄筋コンクリート製の地中梁と、
前記地中梁の上面に固定用基板グラウトを介して、前記第１柱と前記第２柱との中間位置に載置された固定用基板と、
前記固定用基板に固定された固定用ガセットプレートと、
前記第１柱ガセットプレートと前記固定用ガセットプレートとを連結する第１ブレースと、
前記第２柱ガセットプレートと前記固定用ガセットプレートとを連結する第２ブレースと、を有し、
前記固定用基板がせん断力伝達用アンカーボルトによって前記地中梁に取り付けられ、
前記固定用基板に引張力用貫通孔とせん断力用貫通孔とが形成され、
前記せん断力伝達用アンカーボルトは前記せん断力用貫通孔を貫通して、前記せん断力伝達用アンカーボルトの外面と前記せん断力用貫通孔の内面との間に、グラウトモルタルが充填されていることを特徴とする。
（２）前記（１）において、前記せん断力伝達用アンカーボルトにせん断力伝達用ナットが螺合し、
前記せん断力伝達用ナットと前記固定用基板の上面との間に、前記せん断力伝達用アンカーボルトの伸び量に相当する変位を吸収する弾性部材が取り付けられていることを特徴とする。
（３）また、本発明に係るＶブレース支点構造は、互いに対向した第１柱および第２柱と、
前記第１柱に取り付けられた第１柱ガセットプレートと、
前記第２柱に取り付けられた第２柱ガセットプレートと、
前記第１柱と前記第２柱とを連結する鉄筋コンクリート製の地中梁と、
前記地中梁の上面に固定用基板グラウトを介して、前記第１柱と前記第２柱との中間位置に載置された固定用基板と、
前記固定用基板に固定された固定用ガセットプレートと、
前記第１柱ガセットプレートと前記固定用ガセットプレートとを連結する第１ブレースと、
前記第２柱ガセットプレートと前記固定用ガセットプレートとを連結する第２ブレースと、を有し、
前記固定用基板がせん断力伝達用アンカーボルトによって前記地中梁に取り付けられ、
前記せん断力伝達用アンカーボルトにせん断力伝達用ナットが螺合し、
前記せん断力伝達用ナットと前記固定用基板の上面との間に、前記せん断力伝達用アンカーボルトの伸び量に相当する変位を吸収する弾性部材が取り付けられていることを特徴とする。
（４）前記（１）〜（３）において、前記固定用基板が更に引張力伝達用アンカーボルトによって前記地中梁に取り付けられ、
前記固定用基板に引張力用貫通孔が更に形成され、
前記引張力伝達用アンカーボルトは前記引張力用貫通孔を貫通し、前記固定用基板の上面に当接する引張力伝達用ナットが前記引張力伝達用アンカーボルトに螺合することを特徴とする。

（５）前記（４）において、前記第１ブレースの軸心の仮想延長線と前記第２ブレースの軸心の仮想延長線とが、前記第１柱と前記第２柱との中間位置において交差し、
前記引張力伝達用アンカーボルトよりも前記第１ブレースの軸心の仮想延長線と前記第２ブレースの軸心の仮想延長線とが交差した位置から離れた位置に、前記せん断力伝達用アンカーボルトが配置されていることを特徴とする。
（６）前記（４）において、前記第１ブレースの軸心の仮想延長線と前記第２ブレースの軸心の仮想延長線とが、前記固定用基板の上面において交差し、
前記引張力伝達用アンカーボルトよりも前記第１ブレースの軸心の仮想延長線と前記第２ブレースの軸心の仮想延長線とが交差した位置から離れた位置に、前記せん断力伝達用アンカーボルトが配置されていることを特徴とする。
（７）前記（４）〜（６）において、前記引張力伝達用アンカーボルトは、
前記第１ブレースの軸心の仮想延長線と前記第２ブレースの軸心の仮想延長線とが交差した位置を基準として左右対称に配置されていることを特徴とする。

本発明に係るＶブレース支点構造は、固定用基板（ベースプレート）に作用する力を、引張力伝達用アンカーボルトとせん断力伝達用アンカーボルトとの独立した機構によって抵抗させているから、設計が容易になると共に、それぞれが無駄のない形状（外径、長さ）になるため、製造コストが安価になる。

本発明の実施の形態１に係るＶブレース支点構造の全体を説明する正面図。 本発明の実施の形態１に係るＶブレース支点構造を説明する一部を透視した背面図。 本発明の実施の形態１に係るＶブレース支点構造を説明する一部を透視した平面図。 本発明の実施の形態１に係るＶブレース支点構造の一部（引張力伝達用アンカーボルト）を説明する（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を断面にした側面図。 本発明の実施の形態１に係るＶブレース支点構造の一部（せん断力伝達用アンカーボルト）を説明する（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を断面にした側面図。 本発明の実施の形態１に係るＶブレース支点構造の一部（せん断力伝達用アンカーボルト）の変形例を説明するものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を断面にした側面図。

［実施の形態１］
図１〜図３は本発明の実施の形態１に係るＶブレース支点構造を説明するものであって、図１は全体を示す正面図、図２は一部を透視した背面図、図３は一部を透視した平面図である。なお、各図は模式的に描いたものであって、本発明は描かれた形態に限定されるものではない。

（全体の構造）
図１において、Ｖブレース支点構造１００は、互いに対向した第１柱１０ａおよび第２柱１０ｂと、第１柱１０ａに取り付けられた第１柱ガセットプレート１１ａと、第２柱１０ｂに取り付けられた第２柱ガセットプレート１１ｂと、第１柱１０ａと第２柱１０ｂとを連結する地中梁９０と、地中梁９０の上面に固定用基板グラウト８０を介して、第１柱１０ａと第２柱１０ｂとの中間位置に載置された固定用基板３０と、固定用基板３０に固定された固定用ガセットプレート４０と、第１柱ガセットプレート１１ａと固定用ガセットプレート４０とを連結する第１ブレース２０ａと、第２柱ガセットプレート１１ｂと固定用ガセットプレート４０とを連結する第２ブレース２０ｂと、を有している。地中梁９０は主筋９１およびコンクリート９２とを具備する。

そして、固定用基板３０は、引張力伝達用アンカーボルト５０とせん断力伝達用アンカーボルト６０とによって地中梁９０に取り付けられている。
なお、引張力伝達用アンカーボルト５０は下端部に螺合する定着用ナット５９によって、せん断力伝達用アンカーボルト６０は下端部に螺合する定着用ナット６９によって、それぞれ地中梁９０に定着している。
なお、第１柱１０ａおよび第２柱１０ｂの地中梁９０への定着構造は限定するものではない。また、第１ブレース２０ａの構造、第１柱ガセットプレート１１ａおよび固定用ガセットプレート４０に連結する形態は限定するものではなく、第２ブレース２０ｂの構造、第２柱ガセットプレート１１ｂおよび固定用ガセットプレート４０に連結する形態は限定するものではない。

（交差部の構造）
図２および図３において、第１ブレース２０ａの軸心２１ａの仮想延長線２２ａと前記第２ブレース２０ｂの軸心２１ｂの仮想延長線２２ｂとが、固定用基板３０の上面において交差している。以下説明の便宜上、交差している位置を通過し、地中梁９０の長手方向（第１柱１０ａと第２柱１０ｂとを結ぶ方向）に垂直な線を交差面２３と称す。
そして、交差面２３を挟んで引張力伝達用アンカーボルト５０が、左右にそれぞれ２本合計４本配置され、引張力伝達用アンカーボルト５０よりも交差面２３から離れた位置にせん断力伝達用アンカーボルト６０が、左右にそれぞれ６本合計１２本配置されている。

（引張力伝達用アンカーボルト）
図４は本発明の実施の形態１に係るＶブレース支点構造の一部（引張力伝達用アンカーボルト）を説明するものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を断面にした側面図である。
図４において、固定用基板３０の長手方向の中央寄りには、４個の引張力用貫通孔３５が形成され、引張力伝達用アンカーボルト５０は引張力用貫通孔３５を貫通している。
そして、引張力伝達用アンカーボルト５０に螺合した引張力伝達用下ナット５２（固定用基板３０の下面に当接している）と引張力伝達用上ナット５１（固定用基板３０の上面に固定用座金５３を介して当接している）とによって、固定用基板３０は上下方向で挟み付けられている。
このとき、引張力伝達用下ナット５２は、施工に際して、固定用基板３０の高さ方向の位置決め（レベル出し）手段、および固定用基板グラウト８０の引張力用貫通孔３５への侵入防止手段として機能している。但し、引張力伝達用下ナット５２に代わる他の手段あるいは施工方法によって、固定用基板３０の高さ方向の位置（レベル）が決められたり、固定用基板グラウト８０の侵入が防止されたりする場合には、引張力伝達用下ナット５２の設置を省略してもよい。

（せん断力伝達用アンカーボルト）
図５は本発明の実施の形態１に係るＶブレース支点構造の一部（せん断力伝達用アンカーボルト）を説明するものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を断面にした側面図である。
図５において、固定用基板３０の長手方向の左右の端寄りにはそれぞれ６個づつ合計１２個のせん断力用貫通孔３６が形成され、せん断力伝達用アンカーボルト６０はせん断力用貫通孔３６を貫通している。
そして、せん断力伝達用アンカーボルト６０に螺合したせん断力伝達用下ナット６２が固定用基板３０の下面に当接している。また、せん断力伝達用アンカーボルト６０は固定用基板３０の上面よりも上で、固定用下座金６３、圧縮コイルばね（弾性部材に同じ）６４および固定用上座金６６を貫通している。そして、せん断力伝達用アンカーボルト６０の固定用上座金６６よりも上に螺合したせん断力伝達用上ナット６１が圧縮コイルばね６４を弾性変形させて（圧縮して）いる。なお、圧縮コイルばね６４の外周は、円筒状のコンクリート侵入防止スリーブ６５によって包囲されている。
また、固定用基板３０の上面には、せん断力用貫通孔３６に到達するグラウトモルタル充填用溝３７が形成され、グラウトモルタル充填用溝３７を経由して、せん断力伝達用アンカーボルト６０の外面とせん断力用貫通孔３６の内面との間にグラウトモルタル６７が充填されている。

（作用効果）
前記のように、引張力伝達用アンカーボルト５０に螺合した引張力伝達用上ナット５１と引張力伝達用下ナット５２とは、固定用基板３０を上下方向に挟み付け、引張力伝達用アンカーボルト５０の外面と引張力用貫通孔３５の内面とは離れていて、両者の間にグラウトモルタル等が充填されない。
したがって、第１ブレース２０ａと第２ブレース２０ｂとの強度が相違したり、それぞれの地中梁９０に対する角度が相違したり、あるいは、終局的に一方が座屈する場合には、第１ブレース２０ａと第２ブレース２０ｂとに作用する軸力が相違するため、固定用基板３０に引張力（上下方向の力）が作用することから、かかる引張力は引張力伝達用アンカーボルト５０に伝達する。
一方、固定用基板３０にせん断力（水平方向の力）が作用したとしても、かかるせん断力が引張力伝達用アンカーボルト５０に伝達されることはない。

また、せん断力伝達用アンカーボルト６０に螺合したせん断力伝達用上ナット６１は、圧縮コイルばね６４を介して（正確には、固定用下座金６３および固定用上座金６６の介在している）固定用基板３０の上面に当接し、せん断力伝達用アンカーボルト６０の外面とせん断力用貫通孔３６の内面との間にグラウトモルタル６７が充填され、せん断力伝達用アンカーボルト６０と固定用基板３０とは水平方向の力に対して一体化している。
したがって、固定用基板３０に引張力（上下方向の力）が作用すると、引張力伝達用アンカーボルト５０の伸び量に相当する量だけ圧縮コイルばね６４が変形する（伸びる）ため、かかる引張力はせん断力伝達用アンカーボルト６０に伝達しない。
一方、固定用基板３０にせん断力（水平方向の力）が作用すると、かかるせん断力は、グラウトモルタル６７を介してせん断力伝達用アンカーボルト６０に伝達される。

以上のように、本発明のＶブレース支点構造１００では、固定用基板３０に作用する引張力（上下方向の力）とせん断力（左右方向の力）とを、それぞれ独立した機構により抵抗させている。したがって、引張力伝達用アンカーボルト５０およびせん断力伝達用アンカーボルト６０の設計が容易になると共に、それぞれの強度（材質、外径、長さ等）を過剰に設計することが無くなり、簡便な構造になるため、製造コストが安価になる。
例えば、引張力伝達用アンカーボルト５０は、「ＮＢＡ７００（ＭＳＴＬ−０００３、ＭＬＢＴ−０１０４）」にして、定着用ナット５９（図示しない定着板が取り付けられている）までの長さを、外径の２０倍程度（２０倍以上でもよい）として、引張耐力を確保することができる。
また、せん断力伝達用アンカーボルト６０は、「ＮＢＡ７００（ＭＳＴＬ−０００３、ＭＬＢＴ−０１０４」、「ＪＩＳ Ｂ１２２０構造用両ねじアンカーボルトセット（ＡＢＲ）」、「ＪＩＳ Ｂ１２２１構造用両ねじアンカーボルトセット（ＡＢＭ）」にして、定着用ナット６９（図示しない定着板が取り付けられている）までの長さを、外径の４倍程度（４倍以上でもよい）として、引張耐力を確保することができる。

一方、固定用基板３０に取り付けられたアンカーボルトに、引張力（上下方向の力）とせん断力（左右方向の力）との両方を伝達しようとすると、固定用基板や、これを地中梁９０に取り付けるアンカーボルトに複雑な曲げモーメントも作用することになり、これらに対応して設計が必要になっていた。例えば、全部で１６本のアンカーボルトで構成した場合、それぞれの長さが外径の２０倍になってしまい、製造コストが上昇していた。
なお、固定用基板３０をＳＮ４９０Ｂ製の鋼板にして、必要な耐力を確保する板厚にしている。
なお、引張力伝達用アンカーボルト５０およびせん断力伝達用アンカーボルト６０の本数や外径等および固定用基板３０の板厚等は、必要とする耐力に応じて適宜変更することができるものである。

（せん断力伝達用アンカーボルトの変形例）
図６は本発明の実施の形態１に係るＶブレース支点構造の一部（せん断力伝達用アンカーボルト）の変形例を説明するものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を断面にした側面図である。
図６において、せん断力伝達用アンカーボルト６０は固定用基板３０の上面よりも上で、皿ばね（弾性部材に同じ）６８を貫通し、せん断力伝達用アンカーボルト６０の皿ばね６８よりも上に螺合したせん断力伝達用上ナット６１が皿ばね６８を圧縮している（縮んでいる）点が、図５に示す形態と相違し、これを除く形態は図５に同じである。
すなわち、固定用基板３０に引張力（上下方向の力）が作用すると、引張力伝達用アンカーボルト５０の伸び量に相当する量だけ皿ばね６８が変形する（伸びる）ため、かかる引張力はせん断力伝達用アンカーボルト６０に伝達しない。

本発明に係るＶブレース支点構造は、固定用基板（ベースプレート）に作用する上下方向の力（引張力）と水平方向の力（せん断力）とを、それぞれ独立した機構により抵抗させるものであるため、設計が容易になることから、各種建築構造物の耐震構造として広く利用することができる。

１０ａ 第１柱
１０ｂ 第２柱
１１ａ 第１柱ガセットプレート
１１ｂ 第２柱ガセットプレート
２０ａ 第１ブレース
２０ｂ 第２ブレース
２１ａ 軸心
２１ｂ 軸心
２２ａ 仮想延長線
２２ｂ 仮想延長線
２３ 交差面
３０ 固定用基板
３５ 引張力用貫通孔
３６ せん断力用貫通孔
３７ グラウトモルタル充填用溝
４０ 固定用ガセットプレート
５０ 引張力伝達用アンカーボルト
５１ 引張力伝達用上ナット
５２ 引張力伝達用下ナット
５３ 固定用座金
５９ 定着用ナット
６０ せん断力伝達用アンカーボルト
６１ せん断力伝達用上ナット
６２ せん断力伝達用下ナット
６３ 固定用下座金
６４ 圧縮コイルばね
６５ コンクリート侵入防止スリーブ
６６ 固定用上座金
６７ グラウトモルタル
６８ 皿ばね
６９ 定着用ナット
８０ 固定用基板グラウト
９０ 地中梁
９１ 主筋
９２ コンクリート
１００ Ｖブレース支点構造

Claims (7)

1. 互いに対向した第１柱および第２柱と、
   前記第１柱に取り付けられた第１柱ガセットプレートと、
   前記第２柱に取り付けられた第２柱ガセットプレートと、
   前記第１柱と前記第２柱とを連結する鉄筋コンクリート製の地中梁と、
   前記地中梁の上面に固定用基板グラウトを介して、前記第１柱と前記第２柱との中間位置に載置された固定用基板と、
   前記固定用基板に固定された固定用ガセットプレートと、
   前記第１柱ガセットプレートと前記固定用ガセットプレートとを連結する第１ブレースと、
   前記第２柱ガセットプレートと前記固定用ガセットプレートとを連結する第２ブレースと、を有し、
   前記固定用基板がせん断力伝達用アンカーボルトによって前記地中梁に取り付けられ、
   前記固定用基板にせん断力用貫通孔が形成され、
   前記せん断力伝達用アンカーボルトは前記せん断力用貫通孔を貫通して、前記せん断力伝達用アンカーボルトの外面と前記せん断力用貫通孔の内面との間に、グラウトモルタルが充填されていることを特徴とするＶブレース支点構造。
2. 前記せん断力伝達用アンカーボルトにせん断力伝達用ナットが螺合し、
   前記せん断力伝達用ナットと前記固定用基板の上面との間に、前記せん断力伝達用アンカーボルトの伸び量に相当する変位を吸収する弾性部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のＶブレース支点構造。
3. 互いに対向した第１柱および第２柱と、
   前記第１柱に取り付けられた第１柱ガセットプレートと、
   前記第２柱に取り付けられた第２柱ガセットプレートと、
   前記第１柱と前記第２柱とを連結する鉄筋コンクリート製の地中梁と、
   前記地中梁の上面に固定用基板グラウトを介して、前記第１柱と前記第２柱との中間位置に載置された固定用基板と、
   前記固定用基板に固定された固定用ガセットプレートと、
   前記第１柱ガセットプレートと前記固定用ガセットプレートとを連結する第１ブレースと、
   前記第２柱ガセットプレートと前記固定用ガセットプレートとを連結する第２ブレースと、を有し、
   前記固定用基板がせん断力伝達用アンカーボルトによって前記地中梁に取り付けられ、
   前記せん断力伝達用アンカーボルトにせん断力伝達用ナットが螺合し、
   前記せん断力伝達用ナットと前記固定用基板の上面との間に、前記せん断力伝達用アンカーボルトの伸び量に相当する変位を吸収する弾性部材が取り付けられていることを特徴とするＶブレース支点構造。
4. 前記固定用基板が更に引張力伝達用アンカーボルトによって前記地中梁に取り付けられ、
   前記固定用基板に更に引張力用貫通孔が形成され、
   前記引張力伝達用アンカーボルトは前記引張力用貫通孔を貫通し、前記固定用基板の上面に当接する引張力伝達用ナットが前記引張力伝達用アンカーボルトに螺合することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のＶブレース支点構造。
5. 前記第１ブレースの軸心の仮想延長線と前記第２ブレースの軸心の仮想延長線とが、前記第１柱と前記第２柱との中間位置において交差し、
   前記引張力伝達用アンカーボルトよりも前記第１ブレースの軸心の仮想延長線と前記第２ブレースの軸心の仮想延長線とが交差した位置から離れた位置に、前記せん断力伝達用アンカーボルトが配置されていることを特徴とする請求項４に記載のＶブレース支点構造。
6. 前記第１ブレースの軸心の仮想延長線と前記第２ブレースの軸心の仮想延長線とが、前記固定用基板の上面において交差し、
   前記引張力伝達用アンカーボルトよりも前記第１ブレースの軸心の仮想延長線と前記第２ブレースの軸心の仮想延長線とが交差した位置から離れた位置に、前記せん断力伝達用アンカーボルトが配置されていることを特徴とする請求項４に記載のＶブレース支点構造。
7. 前記引張力伝達用アンカーボルトは、
   前記第１ブレースの軸心の仮想延長線と前記第２ブレースの軸心の仮想延長線とが交差した位置を挟むように配置されていることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載のＶブレース支点構造。

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