JP7245513B2 - METHOD AND INSTALLATION STRUCTURE FOR SUPPRESSING DAMAGE TO MULTILAYER SHARE WALL - Google Patents
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Description
本発明は、RC建築構造物(鉄筋コンクリート建築構造物)における、RC造の連層耐力壁に適用される連層耐力壁の損傷を抑制する方法、及び基礎床構造体に連層耐力壁を設置する損傷抑制設置構造(以下、「連層耐力壁の損傷を抑制する方法及び損傷抑制設置構造」という。)に関する。なお、本発明で「連層耐力壁」とは、「1階から最上階まで連続する耐力壁」である。 The present invention relates to a method for suppressing damage to multi-layer load-bearing walls applied to multi-layer load-bearing walls of RC construction in RC building structures (reinforced concrete building structures), and installation of multi-layer load-bearing walls in foundation floor structures. and a damage control installation structure (hereinafter referred to as "method and damage control installation structure for suppressing damage to multi-layer bearing walls"). In the present invention, a "multi-story load-bearing wall" is a "load-bearing wall continuous from the first floor to the top floor".
従来、構造物の耐震手段として、塑性変形する部材を介して支持する構成が知られている(特許文献1~6等参照)。
Conventionally, as an earthquake-resistant means for a structure, there is known a configuration in which a structure is supported via a member that undergoes plastic deformation (see
特許文献1には、構造物(ラック構造体)の下端を塑性変形する部材を介して起立させた構成が記載されている。
特許文献2には、構造物(天井体)を塑性変形する部材を介して下方から支柱で支持する構成であり、塑性化し、破断した部材の交換を容易にして、大地震による大きな変形を受けた場合にも、部材が有効に地震エネルギーを吸収できるようにするものが記載されている。
特許文献3には、構造物の部材間を塑性変形し振動エネルギーを吸収するダンパーを設けた振動減衰構造であって、ダンパーの形状をいろいろ変更可能とする構成が記載されている。
特許文献4には、地震の際に、建物は大きい慣性抵抗を有することから複数の垂直板に塑性変形を生じ、この変形のために、建物の振動加速度は、小さいものとなる免震装置が記載されている。 Patent Document 4 discloses a seismic isolation device in which a building has a large inertial resistance during an earthquake, so plastic deformation occurs in a plurality of vertical plates, and this deformation reduces the vibration acceleration of the building. Are listed.
特許文献5には、基礎コンクリートに塑性変形する吸収部材を介して構造部材(鉄骨柱)を起立し、地震の震動エネルギーを吸収する耐震工法が記載されている。 Patent Literature 5 describes an earthquake-resistant construction method in which a structural member (steel frame column) is erected via an absorbing member that plastically deforms into foundation concrete to absorb the seismic energy of an earthquake.
特許文献6には、構造物の構成要素間に塑性変形する制振ダンパーを設けた制振装置が記載されている。
さらに、構造物の部材を起立する金具として、L字型部材で構造材や壁材を起立固定する構成が知られている(特許文献7、8参照)。
Furthermore, as a metal fitting for erecting a structural member, there is known a configuration for erecting and fixing a structural member or wall material with an L-shaped member (see
建築構造物において、地震の水平力(地震の振動エネルギーによる力)が、基礎床構造体を介して連層耐力壁に加えられると、その力が大きい場合は、連層耐力壁に曲げやせん断応力が作用して、連層耐力壁は、全体的又は部分的に、曲げやせん断ひび割れ等の損傷が生じ、壁面全体に多大な損傷が拡散する可能性がある。 In building structures, when the horizontal force of an earthquake (the force due to the vibration energy of an earthquake) is applied to a multi-story bearing wall via the foundation floor structure, if the force is large, the multi-story bearing wall will be bent or sheared. Under the action of stress, a multi-layer bearing wall may develop damage, such as bending or shear cracking, in whole or in part, and spread significant damage across the wall.
そこで、大きな地震時には、連層耐力壁を、その脚部(連層耐力壁の下端側の部分)が、固定されて支持されている基礎床構造体から部分的に浮き上がらせ、基礎床構造体から伝達される地震の水平力による影響を低減し、連層耐力壁に生じる損傷を抑制する損傷制御技術を、本発明者は鋭意、研究開発をしてきた。 Therefore, in the event of a large earthquake, the legs of the multi-layer bearing wall (the lower end portion of the multi-layer bearing wall) are partially lifted from the foundation floor structure that is fixed and supported, and the foundation floor structure The present inventor has devoted himself to research and development of a damage control technology that reduces the influence of the horizontal force of an earthquake transmitted from the pier and suppresses the damage that occurs in the multi-story bearing wall.
ところで、前記して特許文献1~6に記載の技術は、いずれも塑性変形する部材を使用して、地震の震動エネルギーを吸収しようとする技術であるが、ある程度の大きさの規模の震度の地震に対して、構造物に加わる振動を弱め、構造物の損傷をある程度低減するという点では効果はある。
By the way, the techniques described in
しかしながら、大きな地震等に際して、連層耐力壁を部分的に浮き上がらせ、連層耐力壁の各階と床構造等の関連する構造部材、或いはそれとの接合構造に損傷を低減するという発想は記載されていない。 However, there is no mention of the idea of partially lifting multi-story bearing walls in the event of a large earthquake to reduce damage to each floor of multi-story bearing walls and related structural members such as floor structures, or to structures connected to them. do not have.
要するに、特許文献1~6は構造物の部分に対する振動エネルギーを吸収するという域にとどまり、連層耐力壁を浮き上がらせて、連層耐力壁への地震の水平力による影響を低減し、耐力壁に生じる損傷等を抑制することを目的とする技術ではない。
In short,
本発明者は、連層耐力壁を基礎床構造体から部分的に浮き上がらせ、連層耐力壁の損傷等を回避する研究開発を進める過程において、連層耐力壁を、塑性変形の生じるダンパーを介して、基礎床構造体の上に起立した接合構造について、試験の実施、実験結果の分析を行った。この構造では、介在するダンパーを連層耐力壁と基礎床構造体にボルト等によって固定して成る構成である。 In the process of conducting research and development to partially float the multi-layer bearing wall from the foundation floor structure and avoid damage to the multi-layer bearing wall, the present inventor has developed a multi-layer bearing wall and a damper that causes plastic deformation. We conducted a test and analyzed the experimental results for the joint structure erected on the foundation floor structure. In this structure, the intervening dampers are fixed to the multi-story load-bearing wall and the foundation floor structure by bolts or the like.
その過程で、本発明者は、連層耐力壁が地震の水平力を受けると、当該接合部に滑り変形が生じ、ダンパーが塑性変形することなく、耐震手段として充分に機能しないという知見を得た。 In the process, the present inventors have found that when a multi-story bearing wall receives the horizontal force of an earthquake, sliding deformation occurs in the joint, and the damper does not undergo plastic deformation and does not function sufficiently as a seismic resistance means. rice field.
ここで、この構造において「滑り」とは、接合部における高力ボルト摩擦接合において、材間摩擦力より大きい荷重(「滑り耐力」。この点は後で詳記する)が作用して部材間に滑りが生じる現象である。 Here, "slippage" in this structure means that a load greater than the frictional force between the materials ("slip resistance"; this point will be described in detail later) acts between the members in the high-strength bolt friction joint at the joint. This is a phenomenon in which slippage occurs in the
さらに、この構造において滑りが生じない場合に、ダンパーが塑性変形し、連層耐力壁に対する地震の水平力を低減する機能が生じても、そのような機能は、中・大規模の地震に通用しても、想定を超える極大規模の地震には通用しないおそれがある。 Furthermore, even if the damper is plastically deformed and functions to reduce the horizontal force of the earthquake against the multi-story bearing wall when no slip occurs in this structure, such function is applicable to medium and large scale earthquakes. However, there is a risk that it will not work for extremely large-scale earthquakes that exceed expectations.
即ち、ダンパーに、塑性変形する降伏応力よりさらに大きな力が作用するすると、破断するという問題が生じ、ダンパーの塑性変形能力の限界を超えてしまうからである。 That is, if a force greater than the yield stress for plastic deformation acts on the damper, the problem of breakage occurs, and the limit of the plastic deformation capacity of the damper is exceeded.
そこで、本発明者は、壁がある一定量以上浮き上がるとダンパーが歪み硬化し壁が地震の抵抗要素となることで、浮き上がりによる耐力壁の転倒を防止し、かつ靱性のある耐力壁の曲げ降伏破壊を先行させることで、想定を超える地震荷重に対しても耐震安全性を確保するための技術を想到し、その開発をしてきた。本発明は、そのような技術を具現化しようとするものである。 Therefore, the present inventors have proposed that when the wall is lifted by a certain amount or more, the damper is distorted and hardened, and the wall becomes an earthquake resistance element, thereby preventing the load-bearing wall from falling due to the lifting and bending yield of the tough load-bearing wall. By prioritizing destruction, we have come up with and developed a technology to ensure seismic safety against seismic loads that exceed expectations. The present invention seeks to embody such technology.
即ち、本発明は、上記従来の技術の問題点を解決することを目的とするものであり、上記特許文献1~6に示すように、塑性変形を生じるダンパーで地震によって構造物に加えられる地震エネルギーを単に吸収するに止まることなく、中・大規模の地震時には、連層耐力壁を部分的に基礎床構造体から浮き上がりを生じさせ、加えて、極大規模の地震時には、この浮き上がりを拘束させ、連層耐力壁を部分的に曲げ降伏させて、連層耐力壁の望ましい破壊状態を実現し、かつ建築構造物全体が転倒するような危険な状態を避けることができる対地震抵抗方法およびそのための連層耐力壁の損傷抑制設置構造を実現することを課題とする。
That is, the present invention is intended to solve the problems of the above-mentioned conventional technology, and as shown in the above-mentioned
本発明は上記課題を解決するために、建築構造物において、基礎床構造体の上にダンパーを介して接合された連層耐力壁の一部を、地震時に水平力が加わると、基礎床構造体から離間可能とさせることによって、連層耐力壁の損傷を抑制する方法であって、地震時に加わる力に応じて、ダンパーを塑性変形させて、連層耐力壁の一部を基礎床構造体から浮き上がらせ、ダンパーのひずみ硬化により、連層耐力壁におけるダンパーとの接合部より上側の部分を曲げ降伏させることによって破壊させて、連層耐力壁の一部を基礎床構造体から離間可能とさせることを特徴とする連層耐力壁の損傷を抑制する方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a building structure in which a part of a multi-story load-bearing wall that is joined onto a foundation floor structure via a damper is attached to the foundation floor structure when a horizontal force is applied during an earthquake. A method of suppressing damage to a multi-layer bearing wall by making it possible to separate from the body, in which the damper is plastically deformed according to the force applied during an earthquake, and a part of the multi-layer bearing wall is removed from the foundation floor structure. By strain hardening of the damper, the part of the multi-layer bearing wall above the joint with the damper is broken by bending yielding, and a part of the multi-layer bearing wall can be separated from the foundation floor structure. To provide a method for suppressing damage to a multi-layer bearing wall, characterized by:
本発明は上記課題を解決するために、建築構造物において、基礎床構造体の上にダンパーを介して接合された連層耐力壁の一部を、地震時に水平力が加わると、基礎床構造体から離間可能とさせることによって、連層耐力壁の損傷を抑制する方法であって、ダンパーは降伏応力で塑性変形し、降伏応力より大きな力が作用するとひずみ硬化する金属材料を使用し、連層耐力壁と基礎床構造体に接合部において、ボルトによって所定の滑り耐力で接合し、地震時に、ダンパーに降伏応力に相当する力が加わると、ダンパーの塑性変形によって、連層耐力壁の一部を基礎床構造体から浮き上がらせ、地震時に、ダンパーの降伏応力より大きく前記所定の滑り耐力より小さい力が加わると、ダンパーがひずみ硬化し、連層耐力壁おけるダンパーとの接合部より上側の壁部分を曲げ降伏させて破壊させる。このように、連層耐力壁の一部を基礎床構造体から離間可能とすることを特徴とする連層耐力壁の損傷を抑制する方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a building structure in which a part of a multi-story load-bearing wall that is joined onto a foundation floor structure via a damper is attached to the foundation floor structure when a horizontal force is applied during an earthquake. A method for suppressing damage to a multi-layer load-bearing wall by allowing it to be separated from a body, wherein the damper uses a metal material that undergoes plastic deformation at a yield stress and strain hardens when a force greater than the yield stress acts, The bearing wall and the foundation floor structure are joined by bolts at the joints with a predetermined sliding bearing force. When a force equivalent to the yield stress is applied to the damper during an earthquake, the plastic deformation of the damper causes one part of the multi-story bearing wall. When a force greater than the yield stress of the damper and less than the predetermined slip resistance is applied during an earthquake, the damper is strain hardened, and the upper part of the multi-layer bearing wall above the joint with the damper Bend and yield the wall section to break it. Thus, there is provided a method for suppressing damage to a multi-layer load-bearing wall, characterized by allowing a portion of the multi-layer load-bearing wall to be separated from the foundation floor structure.
連層耐力壁におけるダンパーとの接合部の上側の部分の曲げ耐力は、接合部の滑り耐力より小さくすることが必要である。 The bending load capacity of the upper part of the junction with the damper in the multi-layer load-bearing wall needs to be smaller than the slip load capacity of the joint.
本発明は上記課題を解決するために、建築構造物において、ダンパーを介して基礎床構造体の上に連層耐力壁を設置する損傷抑制設置構造であって、ダンパーは、降伏応力で塑性変形し、降伏応力より大きな力が作用するとひずみ硬化する金属材料から形成されており、連層耐力壁と基礎床構造体に接合部において、ボルトによって接合されており、連層耐力壁におけるダンパーとの接合部の上側の部分の曲げ耐力は、ダンパー降伏応力より大きく、かつ、連層耐力壁と基礎床構造体に、接合部の滑り耐力より小さい構成であることを特徴とする連層耐力壁の損傷抑制構造を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a damage suppression installation structure in which a multi-story load-bearing wall is installed on a foundation floor structure via a damper in a building structure, wherein the damper is plastically deformed by yield stress. It is made of a metal material that strain hardens when a force greater than the yield stress acts, and is joined to the multi-story bearing wall and the foundation floor structure at the joint with bolts, and the damper in the multi-story bearing wall A multi-layer bearing wall characterized in that the bending strength of the upper part of the joint is greater than the damper yield stress, and is smaller than the sliding strength of the joint between the multi-layer bearing wall and the foundation floor structure. Provide a damage control structure.
連層耐力壁は、エレベータにおけるかごの昇降路を形成する囲い壁に適用可能である。 Multi-layer load-bearing walls are applicable to enclosure walls that form the hoistway of a car in an elevator.
本発明によれば、塑性変形を生じるダンパーで地震によって構造物に加えられるエネルギーを単に吸収するに止まることなく、中・大規模の地震時には、連層耐力壁を部分的に基礎床構造体から浮き上がりを生じさせ、加えて、極大規模の地震時には、この浮き上がりを拘束するが、連層耐力壁の脚部を部分的に曲げ降伏させる。浮き上がり時には基礎床構造体から離間可能とするので、地震による連層耐力壁へかかる過大な応力を低減させ連層耐力壁の損傷を低減でき、浮き上がりが拘束されると連層耐力壁が本来有している高い水平剛性と水平耐力を発揮させ、建築構造物全体が転倒するような危険な状態を避けることができる。 According to the present invention, the damper that causes plastic deformation is not limited to simply absorbing the energy applied to the structure by an earthquake. It causes uplift and, in addition, restrains this uplift during extreme earthquakes, but partially bends and yields the legs of the multi-story bearing wall. Since it can be separated from the foundation floor structure when it rises, the excessive stress applied to the multi-layer bearing wall due to an earthquake can be reduced, and damage to the multi-layer bearing wall can be reduced. The high horizontal rigidity and horizontal strength of the building structure can be demonstrated, and dangerous situations such as the entire building structure overturning can be avoided.
本発明に係る連層耐力壁の損傷を抑制する方法及び損傷抑制設置構造を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing the method of suppressing the damage of the multi-layer bearing wall and the damage suppression installation structure which concerns on this invention is demonstrated below with reference to drawings based on an Example.
本発明に係る連層耐力壁の損傷を抑制する方法及び損傷抑制設置構造の実施例を図1~5を参照して、以下詳細に説明する。 Embodiments of the damage control method and damage control installation structure for multi-layer bearing walls according to the present invention are described in detail below with reference to FIGS.
図1で模式的に示す本実施例の建築構造物1では、全体としては、図1(a)~(d)に示すように、四方を連層耐力壁2で矩形状に囲った構成であり、側面側では、図1(b)、(d)に示すように、連層耐力壁2の中央部に開口部3が形成されている。
The
連層耐力壁2は、基礎床構造体6の上面に起立して設置(起設)され、上端には頂板7等を設けた構成を示している。図1には、水平のXY方向及び垂直のZ方向を示している。
The multi-layer load-
なお、図1では、建築構造物1において、ダンパー12を連層耐力壁2の外面に設置した構成を示したが、図1は、あくまでも本発明の実施例を分りやすく説明するための模式図であり、実際は、ダンパーは雨をよけるために、連層耐力壁2の内側に設置する構成とする可能性が高い。
Although FIG. 1 shows a structure in which the
また、図1に示す建築構造物1は、連層耐力壁2を平面視で矩形に配置した構成を示すが、連層耐力壁2は、建築構造物1の全体構造に応じて配置すべきであって、必ずしも平面視で矩形でない構成もある。例えば、図示はしないが、連層耐力壁2をエレベータの囲い壁(後記する)として適用する場合は、平面視でコの字型となる。
In addition, although the
連層耐力壁2を基礎床構造体6の上面に起立して設置する損傷抑制設置構造8では、連層耐力壁2の鉄筋を基礎床構造体6内に埋め込んで固定するような構成ではなく、単に、連層耐力壁2を基礎床構造体6の上面に載置し、連層耐力壁2の下端側の部分である脚部9を、ダンパー12を介して、基礎床構造体6に接合して取り付けられている。
In the damage
ダンパー12は、図2(a)、(b)に示すが、水平取付部13と垂直取付部14を有する。垂直取付部14は水平取付部13の一端から垂直に起立しており、水平取付部13に付設された補強リブ15によって補強されている。
The
水平取付部13と垂直取付部14には、それぞれ基礎床構造体6と連層耐力壁2の脚部9に取り付けるためにボルト(図示せず)を挿通するボルト挿通孔16が形成されている。
The horizontal mounting
ダンパー12は、本実施例では、鋼製のダンパー12であり、その垂直取付部14は、図2(a)に示すように、細幅の塑性区間部21を有し、塑性区間部21は、降伏応力が作用すると塑性変形(塑性化)し、さらに大きな力が作用すると、ひずみ硬化する。本実施例で使用する鋼製のダンパー12の塑性区間部21の応力ひずみ線図の一例を、模式的に図5に示す。
The
このような応力ひずみ線図は、ダンパー12の鋼材の材種(例.LYP100、LYP225等)、塑性区間部21の幅寸法、塑性区間部21の上下寸法等の仕様を適宜設定することで、ダンパー12の塑性区間部21が塑性変形する降伏応力(変形が開始する降伏応力を「降伏耐力」という。)、引張強さ等の大きさを、設計することが可能である。
Such a stress-strain diagram can be obtained by appropriately setting specifications such as the grade of the steel material of the damper 12 (e.g., LYP100, LYP225, etc.), the width dimension of the
なお、正確には、本実施例ではダンパー12の塑性区間部21が塑性変形し、また後記するひずみ硬化する特性を利用するが、本実施例では、単にダンパー12が塑性変形し、ひずみ硬化するという表現とする。
To be precise, in this embodiment, the
図2(a)に示すダンパー12に対して、塑性区間部21の幅寸法を大きくした変形例のダンパー22を図2(c)に示す。同じ材質であれば、塑性区間部21の幅寸法を大きくすることで、降伏応力を大きくすることが可能である。
FIG. 2(c) shows a modified damper 22 in which the width dimension of the
また、図示はしないが、ダンパー12を複数設ける場合は、上記仕様に加えて、ダンパー12の設置数によって、複数のダンパー12全体としての降伏応力、引張強さ等の大きさを、設計することが可能である。
Also, although not shown, when a plurality of
本発明では、中・大規模の地震時に地震による力が、ダンパー12にその降伏耐力ないし降伏応力に相当する力として作用するように、ダンパー12の材質、塑性区間部21の幅寸法、塑性区間部21の上下寸法等の仕様、場合によってはダンパー12の数等を適宜、設定(設計)する。
In the present invention, the material of the
本発明では、中・大規模の地震は、中地震と大地震と言い、中地震と大地震の大きさについては、建築基準法令で定められている設計用地震荷重を想定している。また、後記する極大規模の地震は、大地震よりさらに大きい地震であり、その大きさについては、上記大地震の設計用地震荷重を上回る値を想定している。 In the present invention, medium- and large-scale earthquakes are referred to as medium- and large-scale earthquakes, and the magnitudes of medium- and large-scale earthquakes are assumed to be design seismic loads defined by the Building Standards Act. In addition, the maximum scale earthquake described later is an earthquake that is even larger than the large earthquake, and its magnitude is assumed to exceed the design seismic load of the above large earthquake.
ところで、本発明に係る損傷抑制設置構造8では、ダンパー12は、連層耐力壁2の脚部9と基礎床構造体6に、それぞれに、ボルト挿通孔16を通したボルトによって、図1に示すように接合される。ダンパー12を連層耐力壁2の脚部9と基礎床構造体6に、それぞれ接合した部分を、本明細書では接合部23という。
By the way, in the damage
このような接合部23について、高力ボルト摩擦接合において、材間摩擦力より大きい荷重が作用して部材間に滑りが生じるときの荷重を、「滑り耐力」という。この接合部23の滑り耐力は、ボルトの張力および本数、接合部23の部材間の摩擦係数等によって決定されるものである。 In the high-strength bolt friction joining, the load when a load larger than the frictional force between the members acts on such a joint 23 to cause slippage between the members is called "sliding strength". The slip strength of the joint 23 is determined by the tension and number of bolts, the coefficient of friction between the members of the joint 23, and the like.
例えば、本実施例について発明者が行った実証試験では、ダンパー12は、連層耐力壁2の脚部9の側面に埋め込まれた高ナット(定着長105mm)に、6本の高力ボルトM16(F10T)を用いて接合した。
For example, in a demonstration test conducted by the inventors of this embodiment, the
この場合、標準ボルト張力(117kN)から求められるボルト接合部23の滑り耐力は、コンクリートと鋼材の境界面の摩擦係数を0.3と仮定すると、117kN×6本×0.3=211kNとなる。 In this case, the slip strength of the bolt joint 23 obtained from the standard bolt tension (117 kN) is 117 kN x 6 bolts x 0.3 = 211 kN, assuming that the friction coefficient of the interface between concrete and steel is 0.3. .
ちなみに、ダンパー12の塑性区間の断面積は 35mm×14mm=490mm2とし、低降伏点鋼 LYP225を使用し、その降伏強度を245N/mm2、耐力上昇率を 1.5と仮定すると、ダンパー12の1個あたりのボルト接合部23の設計用荷重は、490mm2×245N/mm2×1.5=180kNとなる。
By the way, assuming that the cross-sectional area of the plastic section of the
本発明では、損傷抑制設置構造8における接合部23の滑り耐力を、ダンパー12の降伏応力より大きく設定する(図5参照)。これにより、ダンパー12は、中・大規模の地震等によって、接合部23において滑りが生じる前に、塑性変形して伸張し、連層耐力壁2は浮き上がる(図3参照)。
In the present invention, the slip strength of the joint 23 in the damage
本発明におけるダンパー12について、さらに図5を参照して説明するが、前記の塑性変形に加え、さらに次のような特性を有する鋼製のダンパー12を使用する。即ち、ダンパー12は、塑性変形する塑性域から、降伏応力よりさらに大きな力が加わると、ひずみ硬化するひずみ硬化域に移り、ダンパー12の負荷応力が増大する。
The
ここで、ひずみ硬化とは、塑性変形の度合が増すにつれて変形に対する抵抗が増大し、変形を受けていない材料よりも硬くなることを言い、「ハードニング」とも言う。ダンパー12は、ひずみ硬化すると、塑性変形を拘束(停止)する。
Here, strain hardening refers to the fact that as the degree of plastic deformation increases, the resistance to deformation increases and the material becomes harder than the undeformed material, and is also called "hardening." The
本発明では、極大規模の地震時に地震による水平力が、ダンパー12がひずみ硬化を生じる応力に相当する力として作用するように、ダンパー12の材質、塑性区間部21の幅寸法、塑性区間部21の上下寸法等の仕様、場合によってはダンパー12の数等を適宜、設定(設計)する。
In the present invention, the material of the
ところで、地震の水平力は、連層耐力壁2の脚部9におけるダンパー12を接合した接合部23の上側の部分に、曲げ応力として作用し、所定の曲げ応力が作用すると連層耐力壁2の脚部9における接合部23の上側の部分は、曲げ降伏する。この曲げ降伏する所定の曲げ応力を「曲げ耐力」という。
By the way, the horizontal force of an earthquake acts as a bending stress on the upper part of the joint 23 of the
本発明では、上記接合部23の上側の部分に作用する曲げ耐力は、降伏応力よりさらに大きな応力(ダンパー12のひずみ硬化する応力)であって、接合部23の滑り耐力より小さくなる(図5参照)ように、連層耐力壁2の脚部9における接合部23の上側の部分について、壁の厚さ、鉄筋の太さ、本数、使用する材料等によって強度設定する。
In the present invention, the bending yield strength acting on the upper portion of the joint 23 is a stress (stress for strain hardening of the damper 12) that is greater than the yield stress and smaller than the slip yield strength of the joint 23 (Fig. 5 ), the strength of the portion above the joint 23 in the
これにより、ダンパー12は、極大規模の地震等によって、その降伏応力よりさらに大きいひずみ硬化する応力(図5参照)が加わると、ダンパー12は、塑性域からひずみ硬化域に移行し、塑性変形を拘束(停止)する。
As a result, when the
そして、ひずみ硬化する応力が接合部23の上側の部分の曲げ耐力より大きい場合は、接合部23で滑りが生じることなく、連層耐力壁2の脚部9における接合部23の上側の部分は、図4(a)、(b)に示すように、ダンパー12が塑性変形して浮き上がった状態で、曲げ降伏に移行し脆性的な破壊を避ける。
Then, when the strain hardening stress is greater than the bending strength of the upper portion of the joint 23, no slippage occurs in the joint 23, and the upper portion of the joint 23 in the
以上のとおり、本発明では、塑性変形とひずみ硬化する特性を有する鋼製のダンパー12を使用し、そのダンパー12降伏応力、連層耐力壁2の脚部9における接合部23の上側の部分の曲げ耐力、ダンパー12のひずみ硬化する応力、接合部23の滑り耐力等を、所定の大小関係となるように、鋼製のダンパー12の仕様、連層耐力壁2における脚部9の強度、接合部23の滑り耐力等を設定するが、この所定の大小関係の設定について、図5に示す応力-歪線図と対照して、小さい順(昇順)に(1)~(4)に記載して整理すると、次のとおりとなる。
As described above, in the present invention, a
(1)ダンパー12の降伏応力
ダンパー12を塑性変形させる応力であり、中・大規模の地震で作用する応力に相当するように設定される。
(2)連層耐力壁2の脚部9の接合部23の上側の部分の曲げ耐力
(3)接合構造における接合部23の滑り耐力
(4)ダンパー12の引張強さにおける応力
ダンパー12の応力ひずみ線図で最大の応力
(1) Yield stress of
This is the stress that plastically deforms the
(2) Bending strength of the upper portion of the joint 23 of the
なお、図5は、接合構造における接合部23の滑り耐力は、ダンパー12の引張強さより小さい場合を示したが、ダンパー12の引張強さより大きい設定としてもよい。要するに、上記(3)と(4)は大小が逆の場合もあり得る。
Although FIG. 5 shows the case where the slip strength of the joint 23 in the joint structure is smaller than the tensile strength of the
さらに整理すると、図5において、中・大規模地震時に、連層耐力壁2、基礎床構造体6及び接合部23に作用する想定される力が、塑性変形域に相当する降伏応力程度となるように、本発明に使用するダンパー12の材質、形状、数等を設計する。
To summarize, in FIG. 5, the force assumed to act on the
また、極大規模震時に、連層耐力壁2、基礎床構造体6及び接合部23等に作用する想定される力が、上記(2)のダンパー12がひずみ硬化する応力程度となるように、本発明に使用するダンパー12の材質、形状、数等を設計する。
In addition, so that the assumed force acting on the
加えて、上記(2)~(4)に示すように、ダンパー12のひずみ硬化する応力、連層耐力壁2の脚部9におけるダンパー12との接合部23の上側の部分の曲げ耐力、接合部23の滑り耐力、ダンパー12の引っ張り強さ等の大小関係を設計する。
In addition, as shown in (2) to (4) above, the strain hardening stress of the
本発明では、ダンパー12として、鋼製材料を使用し、その特性(図5に示す塑性変形とひずみ硬化)を活用することで、中・大規模の地震時及び極大規模の地震時のいずれに対しても、連層耐力壁2を基礎床構造体6から部分的に離間可能とさせる方法、構成を特徴とする。
In the present invention, a steel material is used as the
これによって、地震による連層耐力壁2へかかる過大な応力を低減させ、連層耐力壁2が本来有している高い水平剛性と水平耐力を発揮させて、連層耐力壁2の損傷を抑制し、建築構造物1全体の倒壊を防止するという本発明の特徴的な機能を発揮させることが可能となる。
As a result, the excessive stress applied to the
この点については、後記する作用においても説明するが、その概要は次のとおりである。中・大規模の地震時には、その力が損傷抑制設置構造8及びダンパー12に作用しても、ダンパー12の接合構造における接合部23で滑りが生じることなく、ダンパー12の塑性変形による伸張によって、連層耐力壁2の一端側を支点として他端側の浮き上がりを発生させる。
This point will also be described in the operation to be described later, but the outline thereof is as follows. In the event of a medium- or large-scale earthquake, even if the force acts on the damage
即ち、ダンパー12が塑性変形し塑性区間部21が伸張すると、連層耐力壁2は、図3(a)、(b)に示すように、平面視のX方向及びY方向のそれぞれについて、それぞれ通常は一端側を支点として、他側が部分的に傾いて基礎床構造体6から浮き上がって離間可能となる。
That is, when the
そして、極大規模の地震時に、ダンパー12は、降伏応力より大きい力が加わると、塑性変形からひずみ硬化の状態に移行し、塑性区間部21の塑性変形による伸張が拘束(停止)され、連層耐力壁2を基礎床構造体6から浮き上がろうとする動作を抑制(制限)する。
When a force greater than the yield stress is applied to the
その代わりに、極大規模の地震による力は、連層耐力壁2におけるダンパー12の接合部23の上側の部分に曲げ応力として作用し、ダンパー12の接合構造における接合部23で滑りを生じることなく、連層耐力壁2の脚部9における接合部23の上側の一部が曲げ降伏する。
Instead, the force due to the extreme earthquake acts as a bending stress on the upper part of the joint 23 of the
そのために、連層耐力壁2を、図4(a)、(b)に示すように、平面視のX方向及びY方向のそれぞれについて、一端側を支点とし他端側が基礎床構造体6から傾いて部分的に離間可能となる。なお、図4に示すように、曲げ降伏のために鉄筋24は破壊部で露出した状態となる。
Therefore, as shown in FIGS. 4(a) and 4(b), the multi-layer load-
結局、中・大規模地震時には、上記のとおり、ダンパー12を伸長させて連層耐力壁2の浮き上がりが生じる。また、極大規模地震時には、ダンパー12を取り付けた上側の部分が曲げ降伏し、脆性的な破壊を避ける。
As a result, during a medium- or large-scale earthquake, as described above, the
このように、本発明によれば、中・大規模地震時及び極大規模地震時のいずれの場合であっても、連層耐力壁2を基礎床構造体6から傾いて離間可能となる、その結果、連層耐力壁2には、地震による連層耐力壁2へかかる過大な応力を低減させ、余分な曲げや剪断力がかからず、しかも連層耐力壁2が本来有している高い水平剛性と水平耐力を発揮させることができ、曲げや剪断力によって生じるひび割れ等の損傷を抑制し、さらに建築構造物1全体の転倒等を防止することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the multi-story load-
なお、本実施例では、ダンパー12は鋼製としたが、本実施例と同等の特性を有する材料であれば、他の金属材料を使用してもよい。換言すると、のび能力があり、かつひずみ硬化を起こす変形領域が広いものであれば、どのような金属材料を使用してもよい。
In this embodiment, the
(作用等)
本発明に係る連層耐力壁の損傷を抑制する方法および及び損傷抑制設置構造は以上のとおりであるが、以下、さらに作用(動作)等をまじえて説明し、本発明の特徴を明確にする。
(action, etc.)
The method for suppressing damage to a multi-story load-bearing wall and the damage suppression installation structure according to the present invention are as described above. Hereinafter, further explanation will be given including actions (operations), etc., to clarify the features of the present invention. .
本発明の基本的な方法及び構成は、建築構造物1において、基礎床構造体6の上にダンパー12を介して接合し起設された連層耐力壁2を、地震時に加わる力によって、一端側を支点として、部分的に基礎床構造体6から離間可能となることである。
The basic method and configuration of the present invention is that, in a
それによって生じる作用は、地震による連層耐力壁2へかかる過大な応力を低減させることで壁に生じる損傷を大きく低減できる。さらに浮き上がりが拘束されると、連層耐力壁2が本来有している高い水平剛性と水平耐力を発揮させて、建築構造物1全体が倒壊するようなことを防止することである。
The resulting action is to reduce the excessive stress applied to the multi-story load-
そして、本発明のきわめて特徴的な方法、作用は、次のとおりである。即ち、中・大規模の地震時には、ダンパー12の塑性変形により連層耐力壁2を、一端側を支点として傾かせて浮き上がりを発生させて、部分的に基礎床構造体6から離間可能となることによって、連層耐力壁2の損傷を抑制するとともに、建築構造物1全体が倒壊するようなことを防止することである。
The very characteristic method and action of the present invention are as follows. That is, during a medium- or large-scale earthquake, the multi-layer load-
なお、連層耐力壁2の上部の天井壁等の配置が悪い(配置のバランスが悪い)と、それが原因で、地震の際にねじれるような挙動が生じやすいが、上記のとおり浮き上がり挙動可能とすることで、ねじれるような挙動を抑制する効果が見込める。
If the ceiling wall, etc. above the
加えて、極大規模の地震時には、ダンパー12のひずみ硬化により、連層耐力壁2の浮き上がろうとする動作を抑制(制限)し、連層耐力壁2におけるダンパー12の接合部23の上側の部分を、曲げ降伏させる。
In addition, during an extremely large-scale earthquake, strain hardening of the
これによって、連層耐力壁2を、一端側を支点として、基礎床構造体6から傾かせて部分的に離間可能となるというバックアップ機能を生じさせて、連層耐力壁2の損傷を抑制するとともに、建築構造物1全体が倒壊するようなことを防止することである。
As a result, the multi-layer load-
このように中・大規模の地震時及び極大規模の地震時に対応し、ダンパー12が塑性変形すること、またひずみ硬化するという特性を活用することによって、連層耐力壁2の破壊抑制を可能とする。
In this way, it is possible to suppress the destruction of the multi-layer load-
そのために、本発明では、ダンパー12は、その降伏応力において塑性変形し、降伏応力より大きな力が作用するとひずみ硬化して塑性化を拘束する金属材料を使用し、しかも、連層耐力壁2の接合部23の上側の部分の曲げ耐力は、ダンパー12の降伏応力より大きく(ひずみ硬化する応力の範囲内)、接合部23の滑り耐力より小さく設定する。
Therefore, in the present invention, the
そのように設定すると、中・大規模の地震時には、ダンパー12に加わる力が降伏応力程度であると、降伏応力は接合部23の滑り耐力より小さいので、接合部23において滑りが生じることなく、図3(a)、(b)に示すように、ダンパー12の塑性区間が塑性変形して伸長する。そのために、連層耐力壁2をその一端側を支点として傾けさせて他端側を、図3(a)、(b)に示すように、基礎床構造体6から部分的に浮き上がらせる。
With such a setting, when the force applied to the
極大規模の地震時には、ダンパー12に降伏応力より大きく、かつ層耐力壁2におけるダンパー12との接合部23の上側の部分の曲げ耐力より大きい力が加わると、ダンパー12はひずみ硬化し、連層耐力壁2を基礎床構造体6から浮き上りを拘束し、しかも接合部23の滑りは生じることなく、連層耐力壁2におけるダンパー12との接合部23の上側の部分が、曲げ降伏して脆性的な破壊を避ける。
During a very large-scale earthquake, when the
これによって、図4(a)、(b)に示すように、連層耐力壁2はその一端側を支点として他端側を基礎床構造体6から部分的に離間可能となり、連層耐力壁2の損傷を抑制するとともに、建築構造物1全体が倒壊するようなことを防止することができる。
As a result, as shown in FIGS. 4(a) and 4(b), the
ところで、建築構造物1において、連層耐力壁2は、各層の室空間を形成する壁として設置される他、エレベータにおけるかごの昇降路を形成する囲い壁として設置される。地震時に、エレベータの囲い壁が損傷することは、かごが昇降途中で、損傷した囲い壁によって拘束され、昇降不能となり囲い壁内に閉じこめられるという、危険な状態が生じる可能性がある。
By the way, in the
本発明による連層耐力壁2の損傷を抑制する方法及び損傷抑制設置構造8を、エレベータの囲い壁に適用すれば、上記のような危険性な状態が生じる可能性を回避又は抑制することができる。
If the method for suppressing damage to the multi-layer load-
以上、本発明に係る連層耐力壁の損傷を抑制する方法及び損傷抑制設置構造を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。 As described above, the method for suppressing damage to a multi-layer bearing wall and the damage suppression installation structure according to the present invention have been described based on examples, but the present invention is limited to such examples. Rather, it goes without saying that there are various embodiments within the scope of the technical matters described in the claims.
本発明に係る連層耐力壁の損傷を抑制する方法及び損傷抑制設置構造は上記のような構成であるから、建築構造物の室空間を形成する構造壁等に適用だけでなく、エレベータにおけるかごの昇降路を形成する囲い壁等にも適用可能である。 Since the method for suppressing damage to multi-story bearing walls and the damage suppression installation structure according to the present invention are configured as described above, they can be applied not only to structural walls that form room spaces in building structures, but also to cages in elevators. It can also be applied to a surrounding wall or the like that forms a hoistway.
1 建築構造物
2 連層耐力壁
3 開口部
6 基礎床構造体
7 頂板
8 損傷抑制設置構造
9 連層耐力壁の脚部
12 ダンパー
13 水平取付部
14 垂直取付部
15 補強リブ
16 ボルト挿通孔
21 塑性区間部
22 変形例のダンパー
23 接合部
24 鉄筋
1 Building structure
2-story bearing wall
3 opening
6 Foundation floor structure
7 top plate
8 Damage suppression installation structure
9 Legs of multi-story bearing walls
12 damper
13 Horizontal mounting part
14 Vertical mounting part
15 Reinforcement rib
16 bolt hole
21 plastic section
22 modified damper
23 joint
24 rebar
Claims (3)
ダンパーは、降伏応力で塑性変形し、降伏応力より大きな力が作用するとひずみ硬化する金属材料を使用し、連層耐力壁と基礎床構造体に接合部において、ボルトによって所定の滑り耐力で接合し、連層耐力壁におけるダンパーとの接合部の上側の部分の曲げ耐力は、接合部の滑り耐力より小さくし、
地震時に、ダンパーに降伏応力に相当する力が加わると、ダンパーの塑性変形によって、連層耐力壁の一部を基礎床構造体から浮き上がらせ、
地震時に、ダンパーの降伏応力より大きく前記所定の滑り耐力より小さい力が加わると、ダンパーがひずみ硬化し、連層耐力壁におけるダンパーとの接合部より上側の部分を曲げ降伏して脆性的な破壊を避けて、連層耐力壁の一部を基礎床構造体から離間可能とすることを特徴とする連層耐力壁の損傷を抑制する方法。 In a building structure, a part of a multi-story load-bearing wall that is joined to the foundation floor structure via a damper can be separated from the foundation floor structure when a horizontal force is applied during an earthquake. A method for suppressing damage to a load-bearing wall, comprising:
The damper uses a metal material that undergoes plastic deformation at the yield stress and strain hardens when a force greater than the yield stress acts. , the bending strength of the upper part of the joint with the damper in the multi-layer bearing wall is smaller than the sliding strength of the joint,
When a force equivalent to the yield stress is applied to the damper during an earthquake, plastic deformation of the damper lifts a part of the multi-story load-bearing wall from the foundation floor structure.
During an earthquake, when a force greater than the yield stress of the damper and less than the predetermined slip strength is applied, the damper strain hardens, and the portion of the multi-layer bearing wall above the joint with the damper yields in bending, resulting in brittle fracture. A method for suppressing damage to a multi-layer load-bearing wall, characterized in that a part of the multi-layer load-bearing wall can be separated from a foundation floor structure by avoiding
ダンパーは、降伏応力で塑性変形し、降伏応力より大きな力が作用するとひずみ硬化する金属材料から形成されており、連層耐力壁と基礎床構造体に接合部において、ボルトによって接合されており、The damper is made of a metallic material that undergoes plastic deformation at the yield stress and strain hardens when a force greater than the yield stress acts, and is joined to the multi-story load-bearing wall and the foundation floor structure at the joints with bolts,
連層耐力壁におけるダンパーとの接合部の上側の部分の曲げ耐力は、ダンパー降伏応力より大きく、かつ、連層耐力壁と基礎床構造体に、接合部の滑り耐力より小さい構成であることを特徴とする連層耐力壁の損傷抑制設置構造。The flexural strength of the upper part of the joint with the damper in the multi-layer bearing wall shall be greater than the damper yield stress, and shall be smaller than the sliding strength of the joint between the multi-layer bearing wall and the foundation floor structure. Damage suppression installation structure for multi-story load-bearing walls.
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