JPH03295939A - 鉄筋コンクリート造ラーメン構造における梁の配筋構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鉄筋コンクリート造ラーメン構造における梁の
配筋構造に係るものである。

（従来の技術） 従来、鉄筋コンクリート造ラーメン構造は地震荷重に対
して１階の柱脚、及び最上階の柱頭部を除き、梁に塑性
ヒンジを形成せしめる所謂梁降伏型で耐震設計を行ない
、地震時に塑性ヒンジゾーンでエネルギを吸収せしめる
のが一般的である。

梁に形成する塑性ヒンジの位置は、通常の場合は梁端で
あるが、梁端より離隔した位置に塑性ヒンジを形成する
場合もある。

第３図及び第４図は梁端に塑性ヒンジを形成する場合を
示し、（ａ）は梁囚の梁主筋、（ｂ）は肋筋、（Ｃ）は
柱（［３１の社主筋、（ｄ）は帯筋で、梁端部に塑性ヒ
ンジが形成される。

第５図及び第６図は梁端から離隔した位置に塑性ヒンジ
を形成する場合を示し、梁端部に多くの梁主筋（ａ）を
配筋したものである。

第７図及び第８図は梁端から離隔した位置に塑性ヒンジ
を形成する他の場合を示し、梁端部の梁主筋を（ａ′）
に示すように大径化したものである。

（発明が解決しようとする課題） 梁端に塑性ヒンジを形成した場合、次のような問題点が
ある。

即ちラーメン架構に強い地震力が作用した場合、柱梁接
合部には大きな剪断力が働き、同接合部に剪断ひび割れ
を生し、剪断剛性が低下するとともに、梁及び社主筋に
は繰返し加力が働く。特に梁主筋は梁端部から発生ずる
降伏が梁部材方向に進展するとともに、柱梁接合部内に
も降伏が進展する。

このように梁主筋の降伏が柱梁接合部内に進展するごと
によって、同梁主筋と接合部コンクリートとの付着力の
劣化が著しくなり、梁主筋の接合部からの抜は出し晋が
漸増するとともに、梁端の目開きが大きくなり、接合部
への拘束が劣化し、接合部の剪断破壊が早められる。

近年、建物の高層化に伴って、高強度で大径の梁主筋が
高密度で配筋されるようになったごとによって、前記の
ような現象は益々顕著になる傾向にある。

即ち柱梁接合部の剪断応力度が著しく高くなって厳しい
状態を強いられ、また大径、高強度の主筋の使用によっ
゛で、主筋と接合部コンクリートとのイ・１着力はより
厳しい条件の下におかれ、（・１着力の劣化によっ゛ζ
梁主筋の接合部からの抜出しが増１ととにも、接合部の
剪断破壊がより早まる。

また梁端塑性ヒンジ部分での応力度もより厳しくなり、
曲げ及び剪断ひび割れが地震時の繰返しによって梁の上
下から貫通し、塑性ヒンジ部分の剪断剛性の劣化を生起
する。

このような状態によって、梁端部の塑性ヒンジ部分のエ
ネルギ吸収能力が減少し、塑性変形能力によっ゛ζ耐震
性を図っているラーメン架構の耐震安全性が低下する。

前記の欠点を解決する方法として、梁端部の梁主筋を太
径化、または高強度化、若しくは多くしζ、梁端部から
離隔した位置に塑性ヒンジを形成せしめる前記従来の配
筋方法によれば、梁端部の曲げ耐力が梁端から離隔した
前記塑性ヒンジ位置の部分に比しζ著しく増大する。

このような配筋方法によれば、梁主筋は梁端部で降伏す
ることなく、また接合部内での梁主筋とコンクリートと
のイ・１着力の劣化を防止することができ、梁端部の目
開きの増大を防止することができ、結果的には接合部の
剪断破壊を抑制できる。

従ゲＣ梁の塑性変形は、梁端から離隔したを性ヒンジ部
分に集中するごとになるが、接合部からの梁主筋の抜出
しが少く、梁端部の目開きがより少ないので、塑性ヒン
ジ部ではスリップ状の変形の少ない優れた復元性特性を
発揮する。

しかし、第９図及び第１０図に示すように、同一の層間
変形角となるためには、梁端に塑性ヒンジを形成する場
合に比しζ、梁端より離隔した位置に塑性ヒンジを形成
する場合の方が、ヒンジ部の変形能力、即ち回転能力が
大きくならなければならない。即ち塑性ヒンジ部におい
ζ、前者の場合に比して後者の場合の梁主筋の引張歪度
及び圧縮側コンクリートの圧縮歪度が大きくなる。

この結果、後者の塑性ヒンジ部の剪断剛性は、前者の場
合に比して劣化し呂くなり、十分な剪断補強が必要にな
る。

因みに前掲第９図及び第１０図は夫々塑性ヒンジの必要
回転性能を示し、 δ８を層間変位、Ｒ，を層間変形角とすると、梁端に塑
性ヒンジが形成されるようにした第９図の場合、 δ、＝Ｒ０・ｈ＝θ、・Ａｏｘ　　。

（θ、：塑性ヒンジ回転角） ｌニスパン ｈ：階高 梁端より離隔した位置に塑性ヒンジが形成されるように
した第１０図の場合、 δ、＝Ｒ工・ｈ−θ、’　ｘ（ｌ。−２Ｌ）Ｘ　　ｈ（
θ、′：塑性ヒンジ回転角） ・°・θ・’＝Ｒ・’　　１−２１゜ １゜ パ・θ・　＝１゜−２，！６　°θ・〉θ・となる。

本発明は前記従来技術の有する問題点に鑑みて提案され
たもので、その目的とする処は、梁の塑性ヒンジ域を拡
大して鉄筋コンクリートラーメン構造の耐震性能を向上
する鉄筋コンクリート造ラーメン構造における梁の配筋
構造を提供する点にある。

（課題を解決するための手段） 前記の目的を達成するため、本発明に係る鉄筋コンクリ
ート造ラーメン構造における梁の配筋構造は、柱梁接合
部内及び梁端部における梁主筋量を他部より多くし、か
くして同梁端部より離隔した位置に生起する梁の塑性ヒ
ンジ部において、梁鉄筋をその曲げ応力度が前記の梁端
部における鉄筋とほぼ等価か、わずかに大きい曲げ応力
度を有するように配筋して構成されている。

（作用） 本発明によれば前記したように、地震時における梁の曲
げモーメント分布を考慮して、梁主筋の配筋を柱梁接合
部内及び梁端部で多くしたことによって、梁端部からＨ
隔した位置に塑性ヒンジが発生する。

次に梁の変形が進み、塑性ヒンジ部の鉄筋の歪硬化が生
起し、部材応力が増大すると、梁端部にも塑性ヒンジが
生起し、従って塑性ヒンジゾーンが拡大し、その結果、
架構の復元力特性が改善され、建物の耐震性能が向上さ
れる。

（実施例） 以下本発明を第１図及び第２図に示す実施例について説
明する。

高層建物では梁の曲げモーメントは地震による曲げモー
メントが支配的であり、長期荷重によるモーメントは小
さい。

そこで梁への梁主筋（１）の配筋を曲げモーメント分布
を考慮して、柱梁接合端部内、及び梁端部における配筋
量を多くする。

図中ＩＢＩは柱、（２）は肋筋、（３）は柱主筋、（４
）は帯筋である。

かくして外力による曲げモーメントによって梁（２）に
おける梁端部より離隔した位置に塑性ヒンジ（Ｑを生起
せしめるようにする。

同塑性ヒンジ（０部においては、梁鉄筋（１）（引張鉄
筋）が前記柱梁接合部及び梁端部における鉄筋とほぼ等
価か、わずかに大きい曲げ応力度を有するように配筋さ
れる。

而して梁（２）の変形が進み、塑性ヒンジ（０部分の引
張歪度が増大し、梁主筋（１）（引張鉄筋）の歪硬化が
生し部材応力が増大すると、今度は梁端にも塑性ヒンジ
が生じ、この結果、塑性ヒンジ領域０が拡大されること
となる。

なお前記塑性ヒンジ（０部における剪断剛性が劣化しな
いように、剪断補強筋である肋筋（２）を十分に配筋す
るとともに、柱梁接合部、梁端部より先に塑性ヒンジと
なる塑性ヒンジ（０部には、梁主筋（１）に折曲部（ｌ
ａ）を設けて、剪断力に対して有効に抵抗しうるように
配筋するものである。

前記実施例によれば、塑性ヒンジ領域が増大し、塑性ヒ
ンジ部での梁主筋（１）の引張歪度及び圧縮側のコンク
リートの圧縮歪度が、（ｉｌ前記梁端部にのみ塑性ヒン
ジを形成するようにした従来の場合、及び（１１）梁端
から離隔した位置においてのみ塑性ヒンジを形成するよ
うにした従来の場合に比して平均化されて小さくなり、
（第１１図参照）結果的には前記（ｉｌの場合に比して
梁の塑性変形に伴なう柱接合端の目開きの拡大を抑制し
、柱梁接合部内での梁主筋の付着力の劣化及び接合部の
剪断破壊を従来技術に比して著しく遅延させ、また梁端
塑性ヒンジ部の剪断剛性の劣化を抑制することとなる。

更にまた前記（ｉｉ）の場合に比して、梁端から離隔し
た塑性ヒンジの応力度を緩和し、剪断剛性の劣化を抑制
することとなる。

このように前記実施例によれば、従来の配筋構造に比し
て梁の塑性ヒンジ領域の拡大で、塑性ヒンジ部での塑性
エネルギ吸収能力を著しく高め、結果的にラーメン架構
の耐震性能を向上するものである。

第１２図は十字型柱梁接合部架構の地震力を想定した加
力実験方法を示す説明図で第１３図及び第１４図はその
実験結果を示し、夫々前記実施例並に梁端に塑性ヒンジ
を形成した従来例の層剪断力（ＱＭ）−層間変形角（Ｒ
Ｍ）の履歴曲線を示すものである。

なおＲ，＝（δ１８．＋δ、Ｉｔｚ＋）　／　ｈとなる
。

（発明の効果） 本発明は前記したように、柱梁接合部内及び梁端部にお
ける梁主筋量を他部より多くし、か（して同梁端部より
離隔した位置に生起する塑性ヒンジ部において、梁鉄筋
をその曲げ応力度が前記柱梁接合部及び梁端部における
鉄筋とほぼ等価か、わずかに大きい曲げ応力度を有する
ように配筋したことによって、従来の配筋構造に比し′
ζ梁の塑性ｉｆｆ　ｂｉを拡大し、塑性ヒンジ部におけ
る塑性エネルギ吸収能力を高め、梁の塑性変形性能を向
上し、柱梁接合部の剪断破壊、及び同接合部からの梁主
筋の抜は出しを抑制し、鉄筋コンクリートラーメン架構
の耐震性能を高めるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明に係る鉄筋コンクリート
造ラーメン構造における梁の配筋構造の一実施例を示す
縦断面図並に横断平面図、第３図及び第４図は夫々従来
例を示す縦断面図並に横断平面図、第５図及び第６図は
夫々他の従来例を示す縦断側面図並に横断平面図、第７
図及び第８図は夫々更に他の従来例を示す縦断面図並に
横断平面図、第９図及び第１０図は夫々第３図及び第４
図に示す従来例及び第５図乃至第８図に示す従来例にお
ける塑性ヒンジの必要回転変形性能を示す説明図、第１
１図は本発明と従来例における塑性ヒンジゾーンの拡が
り状況の比較説明図、第１２図は十字型柱梁接合部架構
の地震力を想定した加力実験方法を示す説明図、第１３
図及び第１４図は前記実験結果を示し、第１３図は本発
明の層剪断カー層間変形角の履歴曲線を示し、第１４図
は従来側層剪断力層間変形角の履歴曲線を示す。 囚・・・梁、　　　　　　（８１・・・柱、（Ｏ・・・
塑性ヒンジ部、　Ｄ）・・・塑性ヒンジ領域、（１）・
・・梁主筋、　　　　（１ａ）・・・折曲部、（２）・
・・助筋、　　　　　（３）・・・社主筋、（４）・・
・帯筋。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 柱梁接合部内及び梁端部における梁主筋量を他部より多
   くし、かくして同梁端部より離隔した位置に生起する梁
   の塑性ヒンジ部において、梁鉄筋をその曲げ応力度が前
   記の梁端部における鉄筋とほぼ等価か、あるいはわずか
   に大きい曲げ応力度を有するように配筋してなることを
   特徴とする鉄筋コンクリート造ラーメン構造における梁
   の配筋構造。