JPH09125568A

JPH09125568A - 耐震架構

Info

Publication number: JPH09125568A
Application number: JP28391895A
Authority: JP
Inventors: Koji Suzuki; 康志鈴木; Kiyomasa Nakano; 清正中野; Hideo Omizu; 英雄大水
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-13

Abstract

(57)【要約】【課題】要求される耐震性を確保しつつ、施工が簡易で
且つ保守が容易な耐震架構を提供することを目的として
いる。【解決手段】火力発電所の構造物を構成する柱梁架構
は、主柱６及び梁７を主要素とし、その柱梁架構内に一
本又は複数本の間柱４，５を配設したものである。但
し、その柱梁架構内には、構面内を斜めに横断する耐震
部材としてのブレースは存在しない。各間柱４，５は、
その本体を普通鋼を素材とした鉄骨から構成され、その
両端部は上下の梁７に剛接合されている。多くの柱梁架
構の主柱６間には、複数の上記間柱４，５が配設され
る。その複数の間柱４，５のうちの一部の間柱４は、そ
の一部に極軟鋼材からなる低耐力部材４ａが組み込まれ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、化学プラン
ト工場や発電所などの大型プラントの構造物、及び一般
の中高層建築物などに適用可能な耐震架構に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、大型プラントである火力
発電所の耐震架構は、一般に、各フロアに配置した重量
機器を支持し且つ地震入力に対する揺れを極力抑えるた
め、図５に示すように、柱梁架構内に各種の耐震部材と
してのブレース３０を設けたブレース併用ラーメン架構
が採用されて、構造物を剛構造としている。ここで、図
５中、３１は主柱を、３２は梁をそれぞれ現している。

【０００３】なお、間柱は、通常、その端部が梁にピン
接合されることで配設される。そして、一般には、その
配設された間柱に壁が設置され、当該間柱は、壁に耐風
機能を持たせる役割をしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
火力発電所等の大型プラントに採用される上記のような
ブレース併用ラーメン架構では、上記ブレース３０の存
在によって剛性が高くなる。このため、純ラーメン架構
に比較して地震時の剪断入力が大きくなり、その大きな
剪断入力に耐えるために、主架構部材である主柱３１や
梁３２の鉄骨断面が大きくなったり、使用する鋼材量が
多くなるという問題がある。また、上記のような剛構造
であると、大地震によって、ブレース３０や当該ブレー
ス３０と接合している柱梁部への負担が大きく、その部
分から損傷し易いという問題もあり、その主柱３１等が
損傷した場合その補修が大変である。

【０００５】また、ブレース３０は接合仕口が複雑であ
り、ブレース端部の加工や接合作業等に手間が掛かり且
つコストも掛かるという問題がある。また、耐震部材と
してのブレース３０は、柱梁架構による垂直構面内を斜
めに横断するように配設されるので、当該ブレース３０
によって、その垂直構面上を貫通する通路や作業空間、
及び配管等の取合い等が制限される。

【０００６】なお、上記ブレース３０を設けない純ラー
メン架構を採用した場合には、架構の剛性は低く地震入
力は比較的小さくなる。しかし、プラント構造物等は積
載荷重が大きいために主柱や梁に対する負担が大きくな
り、当該柱梁部材の断面が大きくなって、コストアップ
に繋がるほか、作業空間が制約されるなどの問題があ
る。

【０００７】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、要求される耐震性を確保しつつ、施工
が簡易で且つ保守が容易な耐震間柱付きの架構を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に記載した耐震架構は、柱梁
からなる架構内に、耐震部材としてのブレースを設ける
ことなく、上下の梁間に間柱を配設し当該間柱と梁とを
それぞれ剛接合した耐震架構であって、２本の主柱間に
鉄骨からなる複数の間柱を配設し、その鉄骨からなる複
数の間柱のうちの少なくとも一本の間柱の一部に、間柱
本体よりも耐力が低い低耐力部材を組み込んだことを特
徴としている。

【０００９】また、請求項２に記載した発明は、次に記
載するＡ〜Ｃの柱梁架構のうちの少なくとも２種類以上
の組み合わせから構成されることを特徴としている。Ａ：請求項１に記載した耐震架構を構成する柱梁架構。Ｂ：２本の主柱間に、耐震部材としてのブレースを設け
ることなく、鉄骨からなる１又は２以上の間柱を配設し
た柱梁架構。

【００１０】Ｃ：２本の主柱間に、耐震部材としてのブ
レースを設けることなく、一部に間柱本体よりも耐力の
低い低耐力部材を組み込んだ間柱を１又は２以上配設し
た柱梁架構。ここで、上記間柱本体は、例えば、軟鋼等からなる一般
構造用鋼材（普通鋼材）等から構成され、また、上記低
耐力部材は、極軟鋼材等から構成される。また、本願発
明の耐震架構は、必ずしも適用する構造物の全柱梁架構
部分に採用する必要はない。

【００１１】本発明の耐震架構では、架構内に耐震部材
としてのブレースを設けないので架構構造が柔構造に準
じた構造となり、地震時の主柱等への剪断入力が従来の
ブレース併用ラーメン架構に比べて大幅に小さくなる。
また、低耐力部材を組み込んだ間柱の当該低耐力部材の
弾塑性変形によっても上記入力剪断力が低減される。さ
らに、中小規模の地震に対しては、上記低耐力部材を組
み込んだ間柱は降伏することはなく弾塑性変形によって
振動を吸収するが、大規模の地震時には、上記低耐力部
材が大変形の後に降伏して振動エネルギーを吸収する。
このために、大規模の地震であっても、主架構部材を構
成する柱梁部材の損傷が回避される。このとき、上記低
耐力部材を組み込んだ間柱は当該低耐力部材部分が損傷
するが、低耐力部材を組み込んでいない間柱が健全であ
るので、柱梁の断面を大きく設定しなくても、重量機器
などの大荷重は支持される。この結果、主架構を構成す
る柱梁部材を大型化する必要はない。

【００１２】また、柱梁架構の垂直構面内を斜めに横断
するブレースを設けないので、当該垂直構面を貫通する
通路等の空間の自由度が大きくなる。さらに、請求項２
の発明では、上記作用を備えつつ、請求項１と比較して
主柱間のスパン等の応じた間柱の設置数の自由度が大き
くなる。即ち、２本の主柱間のスパンが長いときには、
その長さに応じて複数の間柱を配設し、また、上記スパ
ンが短いときには、一本の間柱だけを配設しても上記作
用を確保可能となる。たとえば、連続する柱梁架構の各
２本の主柱間のスパンが短い部分には、上記ＢとＣとの
柱梁架構を採用することで、２本の主柱間にそれぞれ一
本の間柱を配設しても、上記作用を確保可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。本実施の形態の耐震架構は、プラント構
造物である火力発電所の構造物に適用した例である。ま
ず構成を説明すると、図１に示す平面図のように、ボイ
ラー部１を囲むように内部架構２が配設され、その内部
架構２の更に外周に外周架構３が配設されると共に、上
記内部架構２と外周架構３との間の空間にも所定間隔を
開けて柱梁架構が形成されている。そして、その複数の
柱梁架構で区画された各フロアにエアヒータ等の重量機
器が配置される。なお、上記ボイラー部１に配置される
ボイラー本体１４は、上階の梁から吊られると共に、振
れ止め材１０を介して上記内部架構２に繋がれている。

【００１４】上記内部架構２等を構成する架構は、主柱
６及び梁７を主要素とし、その柱梁架構内に一本又は複
数本の間柱４，５を配設したものである。但し、その柱
梁架構内には、従来のような、構面内を斜めに横断する
耐震部材としてのブレースは存在しない。上記各間柱
４，５は、その本体をそれぞれ普通鋼を素材とした鉄骨
から構成され、その両端部は、それぞれ、上下の梁７に
溶接等によって剛接合されている。なお、本実施の形態
では、間柱４，５の形状を断面Ｈ形状の鋼材として示し
ているが、これに限定されるものではない。

【００１５】上記内部架構２や外周架構３等を構成する
多くの柱梁架構の各主柱６間には、複数の上記間柱４，
５が配設される。その複数の間柱４，５のうちの一部の
間柱４は、図３に示すように、長手方向途中位置に低耐
力部材４ａが組み込まれている。上記低耐力部材４ａ
も、断面Ｈ形状の鋼材からなり、そのウェブ部が極軟鋼
から構成されて間柱本体４ｂよりも耐力が低く設定され
ると共に、フランジ部は普通鋼から構成されて所定の軸
力が伝達可能となっている。また、上記間柱本体４ｂと
低耐力部材４ａとは、同軸に配置されると共に補強板９
を介して高力ボルトによってボルト接合されることで連
結されて、上記低耐力部材４ａの交換が容易な構成とな
っている。

【００１６】ここで、以下の説明では、上記二種類の間
柱４，５を区別するときには、低耐力部材４ａを組み込
んだ間柱を制震間柱４と呼び、低耐力部材４ａを組み込
まない間柱を耐震間柱５と呼ぶ。また、構面を構成する
一部の柱梁架構の主柱６間には、主柱６間のスパンが短
いことから、一本の間柱だけが配設され、その耐震架構
部分は、請求項２におけるＢ又はＣに相当する柱梁架構
を構成している。上記間柱としては、他の柱梁架構によ
る構面との関係から、上記制震間柱４又は耐震間柱５の
一方が適宜，選択されて設置されている。

【００１７】なお、一階の各柱脚部にはコンクリート根
巻等を施して基礎部を剛構造し、地震時における構造物
全体の変形量が小さくなるようにしている。次に、上記
のような柱梁架構を採用した構造物の効果等について説
明する。上記のような構造物では、各柱梁架構がブレー
スを併用しないラーメン架構であるので、柔構造に準じ
た構造となる。従って、地震時に各架構に入力される剪
断力が従来のブレース併用ラーメン架構に比べて大幅に
小さくなる。従って、各主柱６及び梁７の断面をブレー
ス併用ラーメン架構の場合に比べて小さく設定可能とな
る。また、上記のように間柱４，５を主柱６間に設ける
ことによって、主柱６が負担する垂直荷重が軽減され且
つ梁７の支持スパンも小さくなり、これによっても、主
柱６及び梁７の断面を小さく設定可能となる。

【００１８】ここで、構造物は、制震間柱４の低耐力部
材４ａが弾塑性変形を繰り返す程度の小振動に対して
は、当該低耐力部材４ａがその履歴ループによって振動
エネルギーを吸収し制震する。また、中小規模の地震入
力に対しては、上記のように制震間柱４の低耐力部材４
ａの弾塑性変形の繰り返しで制震されるが、大規模の地
震入力に対しては、上記低耐力部材４ａは、大きな変形
を繰り返して損傷し降伏する。これによって、従来のブ
レース併用ラーメン架構の柱部材等が損傷するような大
規模の地震が入力されても、上記制震間柱４が損傷して
振動エネルギーを吸収し、主柱６等の損傷は回避され
る。

【００１９】このため、地震による損傷の修復について
も、架構については、低耐力部材４ａの交換だけで済む
ようになる。本実施の形態では、低耐力部材４は、間柱
本体４ｂに対してボルト接合されているので交換作業は
容易である。また、上記のように制震間柱４が損傷して
も、耐震間柱５は健全であるので、重量機器等による大
きな積載荷重は支持可能であり、柱梁部材の断面を大き
く設定する必要はない。

【００２０】また、柱架構内には、複雑な接合仕口構造
が要求されるブレースがなく、且つ、ブレースよりも仕
口構造が単純な間柱４，５だけであるので、柱梁架構内
の仕口構造が単純化して、施工性が向上すると共に部材
数も減少し工期の短縮に繋がるという効果がある。ま
た、柱梁架構による垂直構面を斜めに横断するブレース
がないということは、その垂直構面を貫通する通路用の
空間を大きく取ったり、その構面を貫通する廊下や配管
等の配置のレイアウトの自由度が大きくなる。

【００２１】このため、工事中における、上記垂直構面
を介しての機器や資材等の搬入作業のための作業空間が
広くて、当該搬入作業が従来よりも容易に実施可能とな
り、この面からも構造物構築の施工性が向上する。さら
に、柱梁架構による垂直構面内のレイアウトの自由度が
大きいことから、構造物の設計の自由度が向上すると共
に、構造物に設ける通路を大きくとることも可能とな
る。

【００２２】なお、上記実施の形態では、鉄骨構造の場
合について説明しているが、鉄骨造りに限定されず、主
柱６及び梁７を鉄筋コンクリート造りや鉄骨鉄筋コンク
リート造りにより構成される柱梁架構の構造物に適用し
てもよい。また、上記実施の形態では、全ての柱梁架構
に本願発明を採用していないが、全ての柱梁架構に本願
発明の耐震架構を採用してもよい。さらに、上階部分等
の一部の柱梁架構には、従来と同様なブレース併用ラー
メン架構等の他の架構構造を併用しても構わない。

【００２３】また、上記実施の形態では、請求項２に記
載したＡ〜Ｃの柱梁架構にそれぞれ相当する各柱梁架構
を併用して構造物の架構を構成しているが、これに限定
されるものでのはない。要は、上記制震間柱４と耐震間
柱５とが併用されていれば、上記のような作用や効果等
は得ることができるので、例えば、請求項２に記載した
Ｂの柱梁架構に相当する柱梁架構とＣの柱梁架構に相当
する柱梁架構との組み合わせのみで構造物の架構を構成
するようにしてもよい。その組み合わされた複数の柱梁
架構でみれば、上記のような作用や効果等が確保され
る。

【００２４】また、上記実施の形態では、低耐力部材４
ａを極軟鋼材から構成した例を示しているが、これに限
定されるものではない。低耐力部材４ａとしては、例え
ば、間柱本体４ｂよりも小断面に形成された普通鋼材か
ら構成してもよい。要は、間柱本体４ｂよりも耐力が低
ければよい。また、低耐力部材４ａが塑性変形しないよ
うな小さな揺れについても制震を行う場合には、例え
ば、各間柱４，５間に粘塑性ダンパー等を横架して、当
該粘塑性ダンパー等によって上記小さな揺れを低減させ
るように設定する。

【００２５】次に、第２の実施の形態について図４に基
づき説明する。上記第１の実施の形態と同様な部材等に
ついては、同一の符号を付して説明を省略する。本実施
の形態の構造物を構成する柱梁架構は、上記第１の実施
の形態と同様であり、低耐力部材のみが相違しているだ
けである。本実施の形態の低耐力部材１２は、図４に示
すように、断面Ｈ形状の鋼材からなり、左右のフランジ
部１２ａがそれぞれ普通鋼から構成されて所定の軸力が
伝達可能となっている。また、その低耐力部材１２のウ
エブ部は、取付け部を構成する上下両端部１２ｃが普通
鋼で構成されていると共に、その中央部分１２ｂが普通
鋼より耐力の低い極軟鋼によって構成されている。さら
に、上記中央部分１２ｂにおける一方の面には、横方向
に軸を向けた複数の剪断座屈補強リブプレート１３が固
着し、且つ、他方の面には、上下方向に軸を向けた複数
の剪断座屈補強リブプレート１３が固着して構成されて
いる。

【００２６】他の構成は、上記第１の実施の形態と同様
である。上記第１の実施の形態の低耐力部材４ａでは、
対応する柱梁架構に大地震が作用して低耐力部材が損傷
した場合を考えると、低耐力部材のウエブ部の一部が損
傷して振動エネルギーを吸収した時点で、短期間に低耐
力部材自体が剪断座屈を生じて降伏し易く、他のウェブ
部部分（極軟鋼部分）での振動エネルギーの減衰効率が
良くない。

【００２７】これに対して、第２の実施の形態の低耐力
部材１２では、ウェブ部が剪断座屈補強リブプレート１
３によって格子状に区画されることで、各区画のウェブ
部分は独立する。従って、上記区画の一か所が損傷して
振動エネルギーを吸収しても、低耐力部材自体は、剪断
座屈補強リブプレート１３によって座屈が抑えられ、上
記各区画部分によって個々に十分，振動エネルギーを吸
収しながら損傷した後に降伏するようになる。

【００２８】このため、上記第１の実施の形態に比べて
振動エネルギーの減衰効率が向上し、さらに、主柱等が
損傷しにくくなる。また、上記剪断座屈補強リブプレー
ト１３の配設によって、低耐力部材１２の耐力を調整可
能となる。他の作用・効果は上記第１の実施の形態と同
様である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の耐震
架構では、構造物が柔構造に準じた構造となるので、柱
梁架構への地震入力が小さくなり、且つ、低耐力部材を
設けた間柱によって制震が行われるために、要求される
耐震性能が確保される。また、大規模の地震が入力され
ても、上記低耐力部材が大変形したり損傷することで吸
収されるので、主柱や梁が損傷しにくくなる。このた
め、大地震後の補修が、架構に関しては低耐力部材の交
換だけとなり、保守が容易となる。

【００３０】また、上記のように柔構造に準じた構造と
することで、主柱に入力される剪断力が小さくなると共
に、垂直荷重の一部は間柱によって受ける構造であるの
で、主柱の断面を小さく設定することも可能となる。梁
についても、間柱を設けることで支持スパンが小さくな
り、断面を小さく設定することが可能となる。また、垂
直架構を斜めに横断する耐震部材としてのブレースがな
いので、構造物の施工の際の作業空間を広く確保可能と
なると共に、構造物に設ける歩廊等の通路を大きく設け
ることも可能となり、さらには、上記垂直構面を貫通す
る配管等の配置自由も大きくなる。

【００３１】さらに、柱梁架構内に、仕口接合が複雑な
ブレースを設けることなく、仕口接合が単純な間柱を耐
震部材として設けたので、柱梁架構の施工性自体も向上
する。このように、本願発明は、従来のブレース併用ラ
ーメン架構と比較して、要求される耐震性能を確保しつ
つ、使用される鋼材量が減少すると共に、構造物の施工
性や保守性能が向上するという効果がある。

【００３２】さらに、請求項２に記載した耐震架構を採
用すると、主柱間のスパンに応じて間柱が配設可能とな
り、上記効果を確保しつつ、主柱間のスパンの設定自由
度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る構造物の架構を示す
平面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ視における架構軸組図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態に係る制震間柱を示す側面
図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る別の低耐力部
材を示す図である。

【図５】従来の大型プラントでの架構例を示す図であ
る。

【符号の説明】

４制震間柱４ａ低耐力部材４ｂ間柱本体５耐震間柱６主柱７梁１２別の構成からなる低耐力部材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｅ０４Ｂ 2/56 ６５１Ｅ０４Ｂ 2/56 ６５１Ａ６５１Ｈ６５２６５２Ｍ 1/24 0230−2Ｅ 1/24 ＦＥ０４Ｈ 5/02 Ｅ０４Ｈ 5/02 ＥＣＡ 9/02 ３０１ 9/02 ３０１Ｆ１６Ｆ 7/12 Ｆ１６Ｆ 7/12 15/02 8917−3Ｊ 15/02 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柱梁からなる架構内に、耐震部材として
のブレースを設けることなく、上下の梁間に間柱を配設
し当該間柱と梁とをそれぞれ剛接合した耐震架構であっ
て、２本の主柱間に鉄骨からなる複数の間柱を配設し、
その鉄骨からなる複数の間柱のうちの少なくとも一本の
間柱の一部に、間柱本体よりも耐力が低い低耐力部材を
組み込んだことを特徴とする耐震架構。
【請求項２】次に記載するＡ〜Ｃの柱梁架構のうちの
少なくとも２種類以上の組み合わせから構成されること
を特徴とする耐震架構。Ａ：請求項１に記載した耐震架構を構成する柱梁架構。Ｂ：２本の主柱間に、耐震部材としてのブレースを設け
ることなく、鉄骨からなる１又は２以上の間柱を配設し
た柱梁架構。Ｃ：２本の主柱間に、耐震部材としてのブレースを設け
ることなく、一部に間柱本体よりも耐力の低い低耐力部
材を組み込んだ間柱を１又は２以上配設した柱梁架構。