JP6550319B2 - ブレース付き柱架構 - Google Patents

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Description

本発明は、建物の柱梁架構内に、ブレース材が設けられたブレース付き柱架構に関するものである。
周知のように、建築構造物の柱間に、斜めにブレースを設置することによって、建築構造物を補強することが広く行われている。
ブレースは、一方の端部を梁や、梁と柱の接合部に、他方の端部を他の梁や、他の梁や他の柱の接合部に、それぞれ接合することによって設置されることが多い。
しかし、ブレースの端部を梁に接合する構造においては、ブレースの端部は梁に対して多数のアンカーボルトによって接合されることが多いため、特に梁として鉄筋コンクリートを使用した場合においては、鉄筋とアンカーボルトによって梁内部の配筋密度が高くなり、コンクリートの充填性が確保できないという問題がある。また、本来梁を必要としない部位であっても、ブレースを設置するために敢えて梁を設置すると、建築構造物の利用可能空間が狭まるとともに、梁設置のための施工工程を必要とするため、施工コストが嵩んでしまう。
そこで、例えばフラットスラブなどの、梁以外の部材に対して、ブレースの端部を接合することが提案されている。フラットスラブとは、梁を形成するための鋼材量をスラブ厚さ内に配筋することで、梁を設けずに床を架けることができる、鉄筋コンクリート造の無梁版構造を構成する床の構造形式の1つである。
例えば、特許文献1には、既存ブレース架構の補剛方法として、既存のブレース鋼材の外周囲を、アンボンド処理した充填材を内部に備えた矩形管材で覆う補剛構造が開示されている。
また、特許文献2には、図6に示されるようなフラットスラブ構造が開示されている。図6のフラットスラブ構造は、複数の柱101と、柱101の各柱頭に設置されるキャピタル102、103と、各柱101のキャピタル102、103によって支持固定された鉄筋コンクリート造の複数の床スラブ104と、建造物の上下階層間に設置される鉄骨ブレース105とを有している。キャピタル102、103は鉄筋コンクリート製であり、柱101の柱頭において床スラブ104と接する部分を大きくするために当該柱101の高さ方向と直交する方向に広げて形成されたものである。鉄骨ブレース105は、各柱101の軸線および床スラブ104の一辺部によって形成される四辺形の軸組に対角線状に設置され、端部はキャピタル102に接合されている。
また、特許文献3には、図7に示されるような制震補強架構110が開示されている。図7の制震補強架構110は、相対的に下層側のスラブ112、または地盤と上層側のスラブ113との間に立設され、鉛直方向に複数本の支柱材1141、1142に分離した支柱114と、上下の支柱材1141、1142間に介在し、両支柱材1141、1142間の相対水平移動を許容する絶縁装置115と、支柱114とスラブ112、113や地盤との間に架設されるダンパー一体型ブレース116から構成されている。最下部に位置する支柱材1141は下層側のスラブ112や地盤に接合され、最上部に位置する支柱材1142は上層側のスラブ113に接合され、ダンパー一体型ブレース116の一端は支柱114の最下部の支柱材1141、または最上部の支柱材1142に接続され、他端は上層側のスラブ113、もしくは下層側のスラブ112、または地盤に接続されている。
図7に示されるような制震補強架構110では、上層側のスラブ113と下層側のスラブ112との間に絶縁装置115が介在していることで、上層側のスラブ113に地震力が作用した際には、上層側のスラブ113が下層側のスラブ112に対して相対的に水平移動するとともに、絶縁装置115で地震エネルギーが吸収される。
特許第5718195号公報 特開2015−117562号公報 特開2005−256436号公報
特許文献2のフラットスラブ構造においては、図6に示されるように、床スラブ104に接続された鉄骨ブレース105の下端部は、更に延伸するように、下階層に設置された他の鉄骨ブレース106の上端部によって支持されており、これによって、上階層のブレース105に作用する軸力の一部は、下階層のブレース106に伝達されて、下階層のブレース106によって負担されている。このため、下層階の設計自由度が狭まるという問題がある。具体的には、特許文献2は、当該階の床を貫通して直下階の床まで延伸されX型状のブレース付き架構であり、ブレースは当該階の床スラブ及び上下階の床スラブの3層によって支持固定されている。よって、特許文献2のブレース付き架構は、当該階とその上下階に至るまでX型状にブレースを貫通させる必要があり、建物の利用可能空間が制約されるために、建物の使用勝手が悪いという、問題点があった。
また、図7に示される特許文献3の制震補強架構110においては、建築構造物に水平方向に作用する地震力を、ブレース116内のダンパーで吸収して減衰させる構造であるため、支柱114が支柱材1141、1142に分割され、これらの間に絶縁装置115が介在されており、更に、ブレース116はダンパー一体型となっている。すなわち、支柱114やブレース116等を含めた躯体構造が複雑な構成となっており、制震補強架構110を実現するための材料費、施工コストが嵩むという、問題点があった。
本発明は、ブレース下端部を連結するために隣接する柱間に梁部材を設けることなく、短工期にて、建物の利用形態に対応した間仕切壁等の可変性に優れた大規模空間を構成するブレース付き柱架構を提供することを課題とする。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。大規模空間にて間仕切壁等の高いリフォーム対応性を実現するために、ブレース下端部と床スラブとの支持固定度を高めることで、ブレース下端部を連結するために隣接する柱間に梁部材を設けることのないブレース付き柱架構を実現した(第1の発明と、第2の発明)。
すなわち、第1の発明によるブレース付き柱架構は、対向する一対の柱材と、該一対の柱材間の柱頭部側に設けられた梁材と、前記一対の柱材間の柱脚部側に設けられたスラブと、上端部が前記梁材、または、前記柱材と前記梁材との接合部に接続され、下端部が前記スラブに接続されたブレースと、を備え、前記スラブの少なくとも一部は、厚さを下方側に増加させた増打ちスラブ部が形成されており、前記ブレースの前記下端部は、前記増打ちスラブ部に固着されることを特徴とする。
このような構成によれば、ブレースの下端部を増打ちスラブ部に接続させ、ブレースが負担する水平力を増打ちスラブ部にて抵抗させることで、従来のブレース付き柱架構による柱材の脚部間に梁を架設させ、ブレース下端部を梁に接続し、その梁を介して柱材で抵抗させる必要はない。したがって、ブレース下端部を接続させるために梁を設ける必要はなく、工期短縮と、施工コストの低減が可能である。また、柱間に梁を設けないことで、建物の利用可能空間の制約が低減させ、建築構造物の利用可能空間を拡大することが可能となる。
また、スラブの、ブレースの下端部が接続されている部分においては、ブレースの軸力の一部を負担するために、厚さを下方側に増加させた増打ちスラブ部となっている。このため、図6に示されるような、ブレース105の下端部の、下階層のブレース106による支持や、図7に示されるような、複数の支柱1141、1142間への絶縁装置115の介装、ブレース116へのダンパーの設置等の、特別な措置を行わなくとも、強靭な躯体を実現可能である。したがって、設計自由度を大きくすることができると共に、材料費、施工コストを低減することが可能となる。
また、スラブの厚さは、ブレースがスラブに接続されている増打ちスラブ部においてのみ、部分的に厚くするのみで十分であり、これにより、材料費、施工コストを低減することが可能となる。
本発明の一態様においては、前記ブレースの下端部は、前記増打ちスラブ部の上面側に形成された凹部の底面に配置されており、該ブレースがアンカーボルトによって前記増打ちスラブ部に定着されているとともに、前記凹部内にはコンクリートまたはモルタルが充填されていることを特徴とする。具体的には、ブレースの下端部には、底板と、該底板から垂直に立ち上がる主板部を備える鋼製接合部材が接続されており、前記底板がアンカーボルトによって前記増打ちスラブ部に定着されている。
このような構成によれば、ブレースに作用している軸力は、ブレースの下端部に接続されたアンカーボルトのせん断抵抗と、増打ちスラブ部の凹部におけるシアキーによるせん断抵抗により、スラブを介して当該階の柱梁架構に伝達することができる。また、ブレースの下端部が増打ちスラブ部を形成するコンクリートに埋め込まれているため、アンカーボルトの曲げ座屈を補剛することができる。よってアンカーボルトの本数を減らし、アンカーボルトの径を小さくすることが可能となり、材料費や施工コストを低減することができる。
また、ブレースの下端部は、アンカーボルトによって、厚さを下方側に増加させた増打ちスラブ部に接続されるため、アンカーボルトの定着長さの確保が容易となる。したがって、建築構造物の設計を容易にすると共に、地震力に剛に対抗できる強靭な躯体を実現することが可能となる。
第2の発明によるブレース付き柱架構は、対向する一対の柱材と、該一対の柱材間の柱頭部側に設けられた梁材と、前記一対の柱材間の柱脚部側に設けられたスラブと、上端部が前記梁材、または、前記柱材と前記梁材との接合部に接続され、下端部が前記スラブに接続されたブレースと、を備え、前記スラブはフラットスラブであり、前記ブレースの前記下端部には、材軸方向と交差する位置には平鋼材が溶接されており、前記平鋼材は、前記フラットスラブ内に埋設されていることを特徴とする。
このような構成によれば、ブレースに溶接された平鋼材の鋼材面を介してコンクリートに支圧抵抗力が作用することになり、ブレース下端部とスラブとの間の定着強度を高められる。したがって、柱材の脚部間に梁を架設し、その梁を介して柱材に抵抗させなくても、ブレースの下端先端部の定着性能を高めることで、ブレースの下端部をスラブに定着させることができる。また、工期を短縮し、施工コストを低減すると共に、建築構造物の利用可能空間を大きくすることが可能となる。
また、上記のように強靭な構造を実現することが可能であるため、図6に示されるような、ブレース105の下端部の、下階層のブレース106による支持や、図7に示されるような、複数の支柱1141、1142間への絶縁装置115の介装、ブレース116へのダンパーの設置等の、特別な措置が不要である。したがって、設計自由度を大きくすることができると共に、材料費、施工コストを低減することが可能となる。
本発明の一態様においては、前記ブレースは、V字状に配設されている。具体的には、ブレース付き柱架構は、上端部が前記梁材、または、前記一対の柱材の他方と前記梁材の接合部に接続され、下端部が前記スラブに接続された他のブレースを更に備え、前記ブレースと前記他のブレースはV字状に配設されている。
このような構成によれば、2本のブレースが対向してV字状に配設されているため、一方のブレースに作用する軸力の一部を他方のブレースが負担することが可能となり、したがって、更に強靭な構造を実現することが可能となる。
本発明によれば、ブレース下端部を連結するために隣接する柱間に梁部材を設ける必要がなく、短工期にて、可変性に優れた建築構造物の大空間架構を構成するブレース付き柱架構を提供することができる。
本発明の第1の実施形態として示したブレース付き柱架構の説明図である。 本発明の第1の実施形態として示したブレース付き柱架構の、(a)は要部拡大図、(b)は鋼製接合部材の上面図である。 本発明の第1の実施形態として示したブレース付き柱架構におけるブレースの、(a)は側面図、(b)(c)は断面図である。 本発明の第2の実施形態として示したブレース付き柱架構の説明図である。 本発明の第2の実施形態として示したブレース付き柱架構の要部拡大図である。 従来のフラットスラブ構造を示す説明図である。 従来の制震補強架構を示す説明図である。
発明者らは、V形ブレースとスラブの接合構造として、V形ブレースの下方側端部を柱間に架設される梁部材に接合させるのではなく、V形ブレースの下方側端部をスラブの欠き込み部底面まで延伸させ、定着させることで、ブレースが負担する軸力の一部を直接、スラブの欠き込み部を形成する増打ちスラブ部(コンクリート)によって抵抗させ、ブレースの下方側端部と構造躯体との間に設けるアンカーボルトの本数低減や細径化が実現できることに着目し、ブレースを備えた柱架構の発明に至った。
具体的には、ブレース付き柱架構は、ブレースの下端部を梁部材に接合させるのではなく、ブレースの下端部をスラブ上面側に設けた凹部内に埋設させるとともに、ブレースに接続されたベースプレート(鋼製接合部材)をアンカーボルトで固着させる第1の実施形態と、材軸方向と交差するブレースの下端部の先端部分に平鋼材を溶接し、当該平鋼材を固定させる第2の実施形態である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態として示したブレース付き柱架構1の説明図である。図1に示されるブレース付き柱架構1は、対向する一対の柱材2(2A、2B)と、一対の柱材2A、2B間の柱頭部側に設けられた梁材3と、一対の柱材2A、2B間の柱脚部側に設けられたスラブ4と、上端部5aが柱材2A、2Bと梁材3との接合部に接続され、下端部5bがスラブ4に接続されたブレース5(5A、5B)と、を備えている。
本第1の実施形態においては、スラブ4は土間コンクリート(マットスラブ)である。紙面左側に位置する第1の柱材2Aと、右側に位置する第2の柱材2Bの、2本の柱材2が、その柱脚部がスラブ4に埋設されるように立設されている。2本の柱材2の柱頭部には、梁材3が架設されている。
スラブ4の少なくとも一部には、下面が下方向に突出するように厚さを下方側に増加させた、増打ちスラブ部6が形成されている。増打ちスラブ部6には、その突出した下面6dと、下面6dから上方に立上ってスラブ4の下面4aに連続する側面6eとを覆うように、下面6dと側面6eの内側に鉄筋10が配設されている。
増打ちスラブ部6には、鋼製接合部材8が設置されている。図2(a)は、図1のA矢視部分の拡大図であり、図2(b)は鋼製接合部材8の上面図である。図2に示されるように、鋼製接合部材8は、矩形形状の鋼板である底板8aと、底板8aから垂直に立ち上がる主板部8bを備えている。主板部8bの下辺8dは、底板8aの長さよりもわずかに短くなるように形成されている。主板部8bは、その下辺8dが底板8aの幅方向中央に、底板8aの長さ方向に延在するように位置せしめられて、底板8aに対して溶接により固定されている。主板部8bの上辺8cは、下辺8dと平行に、かつ、下辺8dよりも短くなるように形成されている。
主板部8bの下辺8dの両端点からは、下辺8dに対して垂直に2つの側辺8eが立ち上がっており、これらの両側辺8eと上辺8cの間には、側辺8eの上端から斜め内側方向に延びて上辺8cの端点で終端する斜辺8fが形成されている。後述するように、ブレース5は、その下端部5bが斜辺8fに対して取り付けられるが、このブレース5の取付角度に対して斜辺8fが垂直になるように、斜辺8fは形成されている。
鋼製接合部材8の、主板部8bの側面には、該側面に垂直になるように、複数の補助板部8hが接合されている。補助板部8hの下辺は底板8aの上面に接合されている。
増打ちスラブ部6の上面には、凹部6aが形成されている。凹部6aの底面6bは、鋼製接合部材8の底板8aよりも大きくなるように形成されている。鋼製接合部材8は、その底板8aが凹部6aの底面6bの上方に略平行に位置するように、モルタル層9を介して設置されている。モルタル層9は、無収縮モルタルなどを用いて形成するのが望ましい。
増打ちスラブ部6には、複数のアンカーボルト11が、鉛直方向に、かつ、その上端が増打ちスラブ部6の底面6bから突出するように、埋設されている。アンカーボルト11の下端近傍には、アンカーボルト11に垂直に、鋼板11aが接続されている。図2(b)に示されるように、鋼製接合部材8の底板8aには、複数のボルト孔8gが開設されている。ボルト孔8gは、アンカーボルト11の位置に対応するように形成されており、各アンカーボルト11が対応するボルト孔8gを挿通するように、鋼製接合部材8は設置されている。アンカーボルト11の上端には雄ネジ部が形成されており、鋼製接合部材8の底板8aの上から、ナット12が螺着されている。このように、鋼製接合部材8の底板8aは、アンカーボルト11によって増打ちスラブ部6に定着されている。
増打ちスラブ部6の凹部6a内には、鋼製接合部材8の底板8a、主板部8bの下辺8d近傍を埋設するように、コンクリートまたはモルタル13が充填されている。コンクリートまたはモルタル13は、その上面がスラブ4の上面4bと略同一平面となるように、充填されている。コンクリートまたはモルタル13は、スラブ4を形成するコンクリートより強度が高いものが使用されている。例えば、隣接する柱間距離が12mで、スレース付き柱架構が形成される当該階の床面から直上階の床面までが6.5mの場合、増打ちスラブ部6の厚さdは1.5m程度で、幅bは2.5m程度であり、2.5m×2.5m程度の矩形状平面である。また、凹部6a部分の高さd1は、0.15m程度である。
以上の構成により、ブレース5の下端部5bは、増打ちスラブ部6の上面側に形成された凹部6aの底面6bに配置されており、ブレース5がアンカーボルト11によって増打ちスラブ部6に定着されているとともに、凹部6a内にはコンクリートまたはモルタル13が充填されている。
図1に示されるように、第1及び第2の柱材2A、2Bと梁材3の接合部には、それぞれ、第1及び第2の柱側接合部材7A、7Bが設置されている。第1及び第2の柱側接合部材7A、7Bは共に、略矩形形状の鋼板の角が切り取られて斜辺が形成されたような形状を有している。第1及び第2の柱側接合部材7A、7Bは、斜辺が第1及び第2の柱材2A、2Bの各々と梁材3の間に位置するように設置されている。後述するように、ブレース5は、その上端部5aが第1及び第2の柱側接合部材7A、7Bの斜辺に対して取り付けられるが、このブレース5の取付角度に対して斜辺が垂直になるように、斜辺は形成されている。
図1に示されるブレース付き柱架構1においては、このような、柱材2、梁材3、及びスラブ4等を備える構造に対して、第1のブレース5Aと第2のブレース5Bの、2本のブレース5が設置されている。図3(a)は、ブレース5の側面図、図3(b)、(c)は、それぞれ、図3(a)のB−B´、C−C´部分の断面図である。
ブレース5は、長尺の第1の鋼板5cと、鋼板5cよりも短い2枚の第2の鋼板5dと、第2の鋼板5dよりも更に短い4本の角型鋼管5eを備えている。第1の鋼板5cの両側面には、幅方向中心に長さ方向に延在するように、それぞれ第2の鋼板5dが垂直に接合されており、これにより、図3(b)に示されるように、断面が十字形状の軸部が形成されている。この軸部の4方向に位置する、第1の鋼板5cと第2の鋼板5dで区切られた各空間には、角型鋼管5eが、軸部の長さ方向に延在して、角型鋼管5eが第1の鋼板5cと第2の鋼板5dの各表面に接触するように、設置されている。
角型鋼管5eは、上記のように軸部に設置された時に、角型鋼管5eの、軸部に対して外側に位置する外側表面が、軸部の幅方向の端辺5kよりも突出するように選定されている。すなわち、隣接する2本の角型鋼管5eの、同じ方向に面する外側表面に対して凹むように、これらの間に位置する第1または第2の鋼板5c、5dによって、凹部が形成されている。軸部の、長さ方向における一定の位置には、この凹部を埋めるように、スペーサ―5fが設置されている。角型鋼管5eやスペーサ―5fの外側表面を覆うように、角型鋼管5eと略同一長さのカバープレート5gが、角型鋼管5eの長さ方向に延在して設置されている。
図3(a)に示されるように、第2の鋼板5dの長さ方向の端部5lは、角型鋼管5eの端部から、長さ方向に突出して位置している。また、第1の鋼板5cの長さ方向の端部5mは、第2の鋼板5dの端部5lより、長さ方向に更に突出して位置している。図3(c)に示されるように、第1の鋼板5cの端部5mにおいては、先端から第1の鋼板5cの長さ方向内側に向かって、切込み5hが形成されている。この切込み5hは、最奥部が、第1の鋼板5cの長さ方向において、第2の鋼板5dの端部5lと略同一の位置になるように形成されている。
2枚の第2の鋼板5dの端部5lには、第2の鋼板5dを延伸させるように、スプライスプレート5iが設置されている。スプライスプレート5iは矩形形状の鋼板であり、第2の鋼板5dの端部5lにスプライスプレート5iの長さ方向略中央が位置して、スプライスプレート5iの半分が第2の鋼板5dの端部から突出するように設置されている。スプライスプレート5iは、ボルト等により第2の鋼板5dに固定されている。スプライスプレート5iは、各第2の鋼板5dの両側の表面に、第2の鋼板5dを挟むように設置されている。これにより、第2の鋼板5dを挟んで位置するスプライスプレート5i間には、隙間5jが形成されている。
図3(c)に示されるように、切込み5hと、隙間5jは、連続した空間を形成している。
図1に示すように、上記のような構造を有する第1及び第2のブレース5A、5Bは、その上端部5aがそれぞれ、第1及び第2の柱側接合部材7A、7Bに接続されている。第1及び第2のブレース5A、5Bは、図3に示される、第2の鋼板5dを挟んで位置するスプライスプレート5i間の隙間5jと、第1の鋼板5cの切込み5hに、第1及び第2の柱側接合部材7A、7Bがそれぞれ格納されるように設置されている。第1及び第2のブレース5A、5Bは、第1及び第2の柱側接合部材7A、7Bのそれぞれに対して、溶接や、ボルト、ナット14によって固定されている。
第1及び第2のブレース5A、5Bの各々の下端部は、鋼製接合部材8を介して、増打ちスラブ部6に固着されている。すなわち、第1及び第2のブレース5A、5Bの下端部5bは、それぞれ、図2に示される鋼製接合部材8の主板部8bの斜辺8fに接続されている。第1及び第2のブレース5A、5Bは、図3に示される隙間5jと切込み5hに、主板部8bが格納されるように設置されている。第1及び第2のブレース5A、5Bは、主板部8bに対して、溶接や、ボルト、ナット15によって固定されている。
上記のように設置されることにより、第1及び第2のブレース5A、5Bは、V字状に配設されている。
上記の、図1に示されるブレース付き柱架構1は、次のような工程を経て施工される。まず、柱材2を立設し、一対の柱材2A、2B間の柱脚部側にスラブ4を設置し、柱頭部側に梁材3及び第1及び第2の柱側接合部材7A、7Bを設置する。ここで、スラブ4の、鋼製接合部材8の設置予定位置においては、厚さを下方側に増加させて増打ちスラブ部6を形成し、増打ちスラブ部6の上方に凹部6aを形成する。凹部6a内には、上端が凹部6aの底面6bから突出するように、アンカーボルト11を埋設させておく。
次に、凹部6aの底面6bにモルタル層9を形成し、その上に鋼製接合部材8を、底板8aのボルト孔8gをアンカーボルト11の上端が挿通するように配置する。アンカーボルト11の上端にはナット12を螺着する。その後、凹部6a内にコンクリートまたはモルタル13を充填し、硬化させる。
最後に、第1及び第2のブレース5A、5Bを、上端部5aが第1及び第2の柱側接合部材7A、7Bの各々に、下端部5bが鋼製接合部材8の主板部8bに、それぞれ接合されるように設置し、溶接、ボルト・ナット14、15により固定する。
次に、上記のブレース付き柱架構1の作用、効果について、図2を用いて説明する。
地震力が働いて、第1のブレース5Aに右下方向の軸力VAが作用し、第2のブレース5Bに右上方向の軸力VBが作用した場合を考える。軸力VAの鉛直成分、すなわち下方向に作用する力VA1に対しては、第1のブレース5Aが設置されたスラブ4の耐力と、鋼製接合部材8によって一体化された第2のブレース5Bに作用する軸力VBの鉛直成分、すなわち上方向に作用する力VB1によって、対抗することが可能である。また、軸力VBの鉛直成分、すなわち上方向に作用する力VB1に対しては、第2のブレース5Bが接合された鋼製接合部材8を固定する、増打ちスラブ部6に深く埋設されたアンカーボルト11による引張力と、軸力VAの鉛直成分、すなわち下方向に作用する力VA1によって、対抗することが可能である。
また、軸力VA、VBの水平成分、すなわちせん断力VA2、VB2に対しては、モルタル層9や鋼製接合部材8の底板8aを埋設するように打設され、これらと一体となるように硬化したコンクリートまたはモルタル13と、増し打ちスラブ部6の凹部6aの内側面6cとの係止により、及び、アンカーボルト11のせん断剛性により、対抗することが可能である。
このように、鋼製接合部材8を固定するアンカーボルト11が増打ちスラブ部6に深く埋設されていること、ブレース5が負担する軸力VA、VBの一部VA2、VB2に対して、アンカーボルト11のせん断剛性に加え、鋼製接合部材8の底板8aを埋設するように増打ちスラブ部6の凹部6aに充填された、コンクリートまたはモルタル13の側面と、増し打ちスラブ部6の凹部6aの内側面6cとの係止によって抵抗することが可能であること、2本のブレース5A、5Bが対向してV字状に配設されており、一方のブレース5に作用する軸力の一部を他方のブレース5が負担することが可能であること等が相乗的に作用する。これにより、地震力に剛に対抗できる強靭な構造を実現することが可能である。
上記のように、水平方向のせん断力VA2、VB2に対して、コンクリートまたはモルタル13と、凹部6aの内側面6cとの係止により抵抗することが可能であるため、アンカーボルト11が負担すべきせん断力VA2、VB2はその分少なくなる。また、ブレースの下端部が増打ちスラブ部のコンクリートに埋め込まれているため、アンカーボルトの曲げ座屈を補剛することができる。よってアンカーボルトの本数を減らし、アンカーボルトの径を小さくすることが可能となり、材料費や施工コストを低減することができる。
更に、本ブレース付き柱架構1においては、スラブ4の厚さは、ブレース5がスラブ4に接続されている増打ちスラブ部6においてのみ、部分的に厚くするのみで十分であり、これにより、材料費、施工コストを低減することが可能となる。
また、ブレース5の下端部5bがスラブ4に接続されているため、柱材2の脚部間に梁3を架設させる必要がなく、したがって、工期を短縮し、施工コストを低減すると共に、建築構造物の利用可能空間を大きくすることが可能となる。
また、図6に示されるような、ブレース105の下端部の、下階層のブレース106による支持や、図7に示されるような、複数の支柱1141、1142間への絶縁装置115の介装、ブレース116へのダンパーの設置等の、特別な措置を行わなくとも、上記のように、強靭な躯体を実現可能である。したがって、設計自由度を大きくすることができると共に、材料費、施工コストを低減することが可能となる。
また、ブレース5の下端部5bが接続された鋼製接合部材8は、アンカーボルト11によって、厚さを下方側に増加させた増打ちスラブ部6に接続されるため、アンカーボルト11の定着長さの確保が容易となる。したがって、建築構造物の設計を容易にすると共に、地震力に剛に対抗できる強靭な躯体を実現することが可能となる。
本第1の実施形態は、梁を設けることなくブレース下端部を増打ちスラブ部に固着されるブレース付き柱架構であり、地盤面に接する地上1階に増打ち部を設ける場合には、増打ち部の外周囲の地盤も増打ち部の変形を低減させることができる。但し、本第1の実施形態は、地上1階に限定されることなく、地上2階以上のスラブの少なくとも一部に増打ち部を設けることでも、ブレースの下端部とスラブとの定着強度を高めることができるブレース付き柱架構である。
(第2の実施形態)
次に、図4、5を用いて、本発明の第2の実施形態として示したブレース付き柱架構20を説明する。第2の実施形態におけるブレース付き柱架構20は、ブレース21の下端部21bの接続先が、土間コンクリートではなくフラットスラブ22であること、及び、下端部21bが鋼製接合部材を介さずに、直にフラットスラブ22内に埋設されている点が、図1に示されるブレース付き柱架構1と異なっている。
図4に示されるブレース付き柱架構20においては、ブレース21の下端21bは、2階の床面となるフラットスラブ22の上面に接続されている。フラットスラブ22の、ブレース21が接続される部分には、凹部22aが形成されている。凹部22aの内部には、ブレース21の下端部21bが設置され、下端部21bを埋設するように、コンクリートまたはモルタル23が打設されている。
図5(a)に、図4のD矢視部の拡大図を示す。本第2の実施形態において、ブレース21は、図5(b)に図5(a)のE−E´断面図として示されるように、断面形状が円形の鋼管21eの内部に、断面形状が十字形状となるように形成された長尺の鋼材である芯材21fを挿通させ、ブレース端部より当該芯材21fを突出させた状態で、芯材21fを覆うように、図示はしていないが鉄筋かごや下方側に開口したキャップ鉄筋、またはアンカーボルトを用いて定着されている。ブレース21の下端部21bの、芯材21fが鋼管21eから露出した部分には、ブレース21の材軸方向と交差する位置に、2枚の平鋼材21c、21dが溶接により設置されている。上記のように、コンクリートまたはモルタル23は、下端部21bを埋設するように打設されており、これにより、ブレース21の平鋼材21c、21dは、フラットスラブ22内に埋設されている。平鋼材21c、21dの外寸法は、芯材21fより大きく、ブレース21の中央部側に設けられる平鋼材21dに比べて、ブレース21の材端部側の平鋼材21cが大きい。材端部側の平鋼材21cのサイズが大きいために平鋼材21cの面部分による支圧面積が大きくなるので、ブレース21をスラブ22に強固に定着されることができる。また、平鋼材21c、21dは2枚に限定するものではなく、芯材21fの外径より大きければ、1枚であってもよい。
このような構造においては、図5において左側に位置する第1のブレース21Aと、右側に位置する第2のブレース21Bに対して、それぞれ軸力WA、WBが作用した場合には、第1及び第2のブレース21A、21Bの各々の下端部21bに接合された平鋼材21c、21dが、これらの軸力WA、WBを、コンクリートまたはモルタル23を介して、コンクリートまたはモルタル23と一体化された他方のブレース21A、21Bやフラットスラブ22に伝達している。
これにより、ブレース21の下端部では、ブレース材に複数の平鋼材21c、21dが溶接され、突出部が形成されていることで、ブレース21とスラブ22のコンクリートとの間の定着性能が高められるために、アンカーボルトを用いた定着構造を併用することなく、ブレース21に作用する軸力(圧縮力、引張力)がスラブ22に確実に伝達される。よって、スラブ厚さを下方側に増加させた増打ちスラブ部を設けることなく、地震力に剛に対抗できる強靭な構造を実現することが可能である。
また、ブレース21の下端部21bがスラブ22に接続されているため、柱材2の脚部間に梁を架設させる必要がなく、したがって、工期を短縮し、施工コストを低減すると共に、建築構造物の利用可能空間を大きくすることが可能となる。
また、上記のように強靭な構造を実現することが可能であるため、図6に示されるような、ブレース105の下端部の、下階層のブレース106による支持や、図7に示されるような、複数の支柱1141、1142間への絶縁装置115の介装、ブレース116へのダンパーの設置等の、特別な措置が不要である。したがって、設計自由度を大きくすることができると共に、材料費、施工コストを低減することが可能となる。
また、ブレース21に設置された平鋼材21c、21dがスラブ22に埋設されているため、ブレース21とスラブ22が一体化され、ブレース21が負担する軸力の一部をスラブ22に容易に伝達することが可能である。したがって、簡便な構造で、地震力に剛に対抗できる強靭な構造を実現することができる。
なお、本発明のブレース付き柱架構は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
例えば、上記各実施形態においては、ブレースの上端部は梁材と柱材の接合部に接続されているが、これに代えて、ブレースの上端部が梁材に接続されていてもよい。
また、上記第1の実施形態においては、ブレース5の断面形状は矩形であったが、これに代えて、丸型などの他の断面形状を有していてもよい。更に、上記第2の実施形態においては、ブレース21の断面形状は円形であったが、これに代えて、図5(c)に示されるように、矩型などの他の断面形状を有していてもよいし、H型鋼などをブレース21として使用してもよい。
また、上記第2の実施形態では、図4と図5に示すようにブレース21の下端部21bはフラットスラブ22に定着させたが、ブレースが高軸力を負担し、ブレース下端部に設けられる複数の平鋼材とスラブコンクリートとの定着機構だけてはブレースを定着させることが出来ない場合には、フラットスラブ22に替えて、ブレースの下端部が接合されるスラブ部分のみスラブ厚さを下方側に増大させて第1の実施形態を構成する増打ちスラブによって、本発明のブレース付き柱架構は実現できる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
1 ブレース付き柱架構 10 鉄筋
2 柱材 11 アンカーボルト
3 梁材 12 ナット
4 スラブ 13 コンクリートまたはモルタル
5 ブレース 14、15 ボルト、ナット
6 増打ちスラブ部 20 ブレース付き柱架構
7 柱側接合部材(ガセットプレート) 21 ブレース
8 鋼製接合部材(ベースプレート) 22 フラットスラブ
9 モルタル層 23 コンクリートまたはモルタル

Claims (4)

  1. 対向する一対の柱材と、
    該一対の柱材間の柱頭部側に設けられた梁材と、
    前記一対の柱材間の柱脚部側に設けられたスラブと、
    上端部が前記梁材、または、前記柱材と前記梁材との接合部に接続され、下端部が前記スラブに接続されたブレースと、を備え、
    前記スラブの少なくとも一部は、厚さを下方側に増加させた増打ちスラブ部が形成されており、
    前記ブレースの前記下端部は、前記増打ちスラブ部に固着されることを特徴とするブレース付き柱架構。
  2. 前記ブレースの下端部は、前記増打ちスラブ部の上面側に形成された凹部の底面に配置されており、
    該ブレースがアンカーボルトによって前記増打ちスラブ部に定着されているとともに、前記凹部内にはコンクリートまたはモルタルが充填されていることを特徴とする請求項1に記載のブレース付き柱架構。
  3. 対向する一対の柱材と、
    該一対の柱材間の柱頭部側に設けられた梁材と、
    前記一対の柱材間の柱脚部側に設けられたスラブと、
    上端部が前記梁材、または、前記柱材と前記梁材との接合部に接続され、下端部が前記スラブに接続されたブレースと、
    を備え、
    前記スラブはフラットスラブであり、
    前記ブレースの前記下端部には、材軸方向と交差する位置に平鋼材が溶接されており、
    前記平鋼材は、前記フラットスラブ内に埋設されていることを特徴とするブレース付き柱架構。
  4. 前記ブレースは、V字状に配設されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のブレース付き柱架構。
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