JPH10245889A - 熱変形吸収骨組構造 - Google Patents

熱変形吸収骨組構造

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JPH10245889A
JPH10245889A JP5165197A JP5165197A JPH10245889A JP H10245889 A JPH10245889 A JP H10245889A JP 5165197 A JP5165197 A JP 5165197A JP 5165197 A JP5165197 A JP 5165197A JP H10245889 A JPH10245889 A JP H10245889A
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JP
Japan
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divided
beams
split
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slide joint
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Withdrawn
Application number
JP5165197A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Ito
茂樹 伊藤
Kazuchika Konno
和近 今野
Hiromi Shimokawa
弘海 下川
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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Publication of JPH10245889A publication Critical patent/JPH10245889A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 火災時に生じる熱変形を低減するとともに、
地震等の水平力に対しても力学的に安定で安全な骨組構
造とする。 【解決手段】 両側の柱1と、柱1にそれぞれ基端を接
合され、曲げモーメントが小さくなる位置で2分割され
た分割梁2、3と、分割梁2、3の分割側の端部を水平
方向に摺動自在に接続するスライド継手4と、長さの長
い方の分割梁3を支持する2本の斜材5とからなる梁分
割構面10を有する骨組構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建築の骨組構造に
おいて、骨組が火災を受けた際に生じる大きな熱変形を
低減するようにした熱変形吸収骨組構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、鉄骨造の建築物には、耐火性能を
確保する目的で耐火被覆が施されている。また、耐火鋼
材や鋼管コンクリート柱のように構造自体の耐火性能が
優れているものでは、部分的にあるいは全面的に耐火被
覆を施さない場合もある。いずれの場合にも、基本的に
は荷重を支えるための強度の健全さが火災時にも確保さ
れている必要がある。一般に、通常の鉄骨造の場合に
は、火災時に鋼材温度が350℃に達することまでは許
容されており、また、耐火鋼材の場合には、600℃に
達すことまでは許容されている。しかし、これらの場
合、図10に示すように、特に梁102の熱膨張が問題
となる。すなわち、上記温度により0.4〜0.7%の
熱膨張歪が発生することに伴い、梁102には1スパン
5m〜10mの長さで50mm前後の熱変形が生じ、実
際には3〜5のスパンを有する構造が多いため、図11
に示すように延焼した場合にはその分が累積されて、1
00〜200mmの熱変形が生じることになる。この熱
変形が両外側の柱101に平均に作用するとしても、柱
101は50〜100mmの変形を受けることになり、
上階から大きな圧縮力を負担している柱にとって厳しい
条件となる。
【0003】一般的には、そのような大きな変形を受け
ても、構造的に健全であるかどうかの検定を、実験や解
析により判定しているのが現状の耐火設計の実状であ
る。その一方、上記のような熱変形を防止することを目
的とした提案があり、例えば、特開平7−18758号
公報では、高温で収縮する機能を付与した形状記憶合金
を用いて、熱膨張分をキャンセルさせようとしている。
しかしながら、この方法では、形状記憶合金で数十mm
に達する変形を吸収させることは難しく、また高価なも
のとなる問題を含んでいる。また、骨組構造ではない
が、屋根など日射にさらされて熱変形が問題となるもの
では、特開平4−302649号公報に示すように、ス
ライド機構を持たせて変形を逃がすようにしているが、
常時や地震時の構造的負荷の小さな屋根であるから可能
なものであり、骨組構造には適用できないものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】火災を受け、熱膨張に
より変形した建物の力学的安全性は、主に柱の水平変形
量(倒れ)と上階荷重の大きさに依存する。火災が発生
してから構造を変化させて上階荷重を減らすことは基本
的にできないことであるから、変形量をいかに小さくす
るかが問題となる。しかし、自由に伸びようとする熱膨
張自体を拘束して押さえ込むことは、そのために必要な
力が、梁の断面積と熱歪およびヤング率の積のオーダー
であるから、梁が圧縮降伏するほどの荷重すなわち数百
トン〜千トンといった力となり、事実上熱膨張を拘束し
て押さえ込むことは極めて困難である。このため、熱変
形を拘束しないで逃がすことが理想であるが、火災が生
じていない通常の荷重や地震などの荷重にも耐える構造
とすることに困難さがあり、これまで実現を見なかった
ものである。
【0005】例えば、図12に示すように、梁を中央部
で2分割し、その分割梁103の端部を水平方向にスラ
イドできるスライド継手104で接続した場合、常時の
荷重により、中央のたわみが過大になったり、端部に降
伏が生じたりする。また、図13に示すように水平力を
受けた場合に、骨組の水平耐力が大きく低下するだけで
なく、継手部104が大きく口をあけて外れたりする可
能性がある。
【0006】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、火災時に生じる熱変形を低
減するとともに、地震等の水平力に対しても力学的に安
定で安全な骨組構造とすることを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱変形吸収
骨組構造は、下記の要素を含む梁分割構面を複数有する
ことを特徴とするものである。 (1)柱に接合され、常時荷重時の曲げモーメントが小
さくなる位置で2分割された梁 (2)前記梁の分割側の端部を梁の材軸方向に摺動自在
に接続するスライド継手 (3)前記分割による長さの長い方の分割梁を支持する
斜材
【0008】両端部を柱に接合された梁を所定の位置で
2分割し、その分割された端部を水平方向に摺動するス
ライド継手で接続することにより、火災時に生じる大き
な熱変形をこのスライド継手部で吸収することができ
る。したがって、分割された梁を支持する柱の変形は小
さなものとなり、たとえ、この梁分割構面に隣接する区
画に延焼した場合でも、あたかも隣接区画における梁
は、図4に示すように、独立に熱変形をするようになる
ため、その隣接区画の柱の変形もわずかなものとなる。
梁の分割位置すなわちスライド継手を設ける位置は、常
時荷重により発生する曲げモーメントが小さくなる位置
に設ける。
【0009】上記の分割により梁分割構面における梁は
長短2種類の梁となるので、長さの長い方の分割梁を水
平力抵抗要素となる斜材で支持する。すなわち、長い方
の分割梁と柱と斜材とで力の三角形をつくり、水平力に
対抗させる。地震などの水平荷重は、スライド継手部で
構造的に分離されているため水平荷重の流れがとぎれる
が、斜材を通して下階へ伝達される。したがって、力学
的に安定で安全な構造となっている。
【0010】また、本発明においては、できるだけ変形
の対称性を確保するために、梁分割構面を、対向する壁
を形成する構面に設けるものとする。さらに、本発明の
効果を最大限に発揮させるためには、梁分割構面を、骨
組構造の中で長スパンの梁を含む構面に設けるものと
し、外壁を形成する構面の中央部または中間部に設け
る。スパンの数が奇数であれば中央部、偶数であれば中
間部とするものである。
【0011】また、梁分割構面を高さ方向に連接する場
合、左右の柱や構造に対してスライド継手位置が中央に
ないことによる非対称性とそれに伴う力学的問題を減少
させるために、スライド継手を梁分割構面において高さ
方向に千鳥状に配置する。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明における梁分割構面
の概要図である。併せて、非分割の梁に対する常時荷重
による曲げモーメント図が付記してある。図1には、本
発明の熱変形吸収骨組構造の中の、ある1つの梁分割構
面10が示されており、この梁分割構面10は、両側の
柱1と、柱1にそれぞれ基端を接合され、曲げモーメン
トが0となる位置付近で2分割された分割梁2、3と、
分割梁2、3の分割側の端部を水平方向に摺動自在に接
続するスライド継手4と、長さの長い方の分割梁3を支
持する2本のブレースなどからなる斜材5とから構成さ
れている。この斜材5と柱1と分割梁2、3とで力学的
に安定な三角形をつくり、地震などの水平力に対抗させ
る。
【0013】図2は分割梁のスライド継手部を示す側面
図である。この例に示すスライド継手4は、分割梁2、
3の端部をそれぞれ段付きに形成し、長さの短い方の分
割梁2の受け部41上に長い方の分割梁3の突出部42
を載せ、接触面に固着されたスライド板43、44同士
で水平方向に摺動させるようにしたものである。なお、
スライド継手4が外れないようにするために、スライド
板43、44の各端部にストッパー(図示せず)を設け
て引っ掛けるようにするなどの対策を施す。
【0014】図3はスライド継手部の他の例を示す側面
図である。この例では、分割梁2、3の端部は垂直に切
断されているが、一方のウェブ端部に連結板45をボル
ト46で固定し、他方のウェブ端部に連結板45に設け
た複数の長穴47にそれぞれボルト48を差し込んで連
結することにより、スライド継手4を構成したものであ
る。連結板45の長穴47とこの長穴47に挿入された
ボルト48とで両分割梁2、3は水平方向にスライドす
ることができる。また、このスライド継手4は、ボルト
48がストッパーの機能を果たすため、継手が外れるこ
ともない。なお、長穴47は連結板45の方ではなく、
分割梁のウェブ側に設けることもできる。
【0015】図4に、火災時における本発明の熱変形吸
収骨組構造の作用を示す。例えば、3スパン構造の中央
スパンの梁を上記のように2分割し、スライド継手4で
接続した場合において、各区画で火災が発生したときの
柱1の倒れの様子をあらわしている。図11の従来構造
と比較するとよくわかるように、本発明ではスライド継
手4によって火災時に生じる大きな熱変形を吸収するこ
とができるため、図4における中側の2本の柱1は図1
1とは逆方向に少し倒れ、あたかもその両外側の各梁1
02が独立に熱変形するように作用するので、外側の柱
101の変形はわずかなものとなる。ちなみに、図11
の場合に対して、図4の外側の柱101の変形は1/3
となり、骨組構造の安定性、安全性に大きく寄与するも
のとなる。
【0016】図5は上記の梁分割構面10を骨組構造の
高さ方向の全体に拡大した場合を示し、図6は対向する
構面が共に梁分割構面10となっている場合を示すもの
である。これらの場合において、分割梁2、3のスライ
ド継手4は、図5に示すように高さ方向に千鳥状にずら
して配置する。また、対向する構面においては、図6に
示すように相互に千鳥状の配置となるようにスライド継
手4を配置する。このような配置関係とすることによっ
て、継手位置の非対称性に基づく力学的問題を減少する
ことができるからである。
【0017】次に、本発明の熱変形吸収骨組構造におい
て、地震などの水平力が下階層へ伝わる様子を図7に示
す。分割梁2、3に対する常時荷重に対しては、曲げモ
ーメントが小さくなる部位にスライド継手4を設けてい
るので問題はないが、地震などの水平荷重に対しては、
以下のように抵抗する。図7において、最上階では中央
梁の右側にスライド継手4が設けられており、そこでは
構造的に分離されているため、水平力の流れがとぎれ
る。しかし、左側の長い方の分割梁3を含む領域で大き
な水平力(長い矢印)Pを負担する側には、水平力抵抗
要素としての斜材5があるため、水平力Pは分割梁3か
ら斜材5を通して下階へ応力伝達がなされる。一方、ス
ライド継手4がある右側の領域に生じた小さい水平力
(短い矢印)Qは、斜材がないため、柱1を伝わって流
れることになる。このまま下階まで負荷が累積すること
になると、抵抗力の小さな柱では降伏などを生じてしま
うが、本発明では、スライド継手4を高さ方向に千鳥状
に配置しているため、下階では、斜材5を有する構造部
に連結しており、この斜材5を通して更に下階へ応力が
伝達されるため、柱1に負荷が累積することがない。な
おかつ、図6に示すように、スライド継手4は立体的に
も千鳥状に配置されているため、図7における最上階の
右側の部位は、対向状に隣接する骨組では斜材5を有す
る側であるため、床スラブで一体化されている実際の構
造にあってはむしろ隣接骨組側に力が流れるため、図7
の最上階の右側の柱1の負担はもっと小さなものとな
る。
【0018】また、骨組と斜材およびスライド継手の関
係は、図8、図9に示すような斜材の取付方法の場合で
も有効なものである。図8は、斜材5を、長い方の分割
梁3を引き上げる方向に、つまりV型に取り付けた場合
であり、図9は、上下の階層で、斜材5をV型と逆V型
に交互に取り付けた場合である。いずれの場合も、スラ
イド継手4は高さ方向に千鳥状に配置する。スライド継
手4によって左右非対称に分離された分割梁2、3およ
びその上の床に生じる地震時の水平力Pは、図8の場合
にはいずれかの斜材5が有効に効くため、無理なく抵抗
できる。すなわち、図8の梁分割構面10はスライド継
手4で区画されていても、必ず斜材5につながっている
からである。また、図9の場合でも、主な水平力は斜材
5を伝わって流れることができ、スライド継手4によっ
て区画され斜材5と直結していない部位でも、下階に累
積することなく下階では斜材5に流れるため有効な耐震
性能を発揮できる。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、曲げモー
メントが小さくなる位置で2分割された梁と、分割梁の
端部を水平方向に摺動自在に接続するスライド継手と、
長さの長い方の分割梁を支持する斜材とからなる梁分割
構面を有する骨組構造としたものであるから、火災時に
おける梁の熱変形をスライド継手で吸収することができ
るため、柱の倒れを著しく小さく抑えることが可能とな
る。また、地震などの水平力に対しては、斜材によって
力の三角形をつくって抵抗させているので、構造の安定
性、安全性が高いものである。さらには、スライド継手
を高さ方向に千鳥状に配置することで、地震時の水平力
は斜材を通して下階へ伝わるため、柱に負荷が累積する
ことがないなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における梁分割構面を示す概要図であ
る。
【図2】分割梁のスライド継手部の側面図である。
【図3】スライド継手部の他の例を示す側面図である。
【図4】本発明の熱変形吸収骨組構造が火災を受けた際
の作用を示す説明図である。
【図5】梁分割構面を高さ方向に設けた場合の概要図で
ある。
【図6】対向する構面が梁分割構面である場合の概要図
である。
【図7】梁分割構面における地震などの水平力の伝達の
様子を示す説明図である。
【図8】梁分割構面の他の例と水平力伝達の様子を示す
説明図である。
【図9】梁分割構面の更に他の例と水平力伝達の様子を
示す説明図である。
【図10】従来の骨組構造の火災時の状態を示す説明図
である。
【図11】従来の3スパン構造の骨組の火災時の状態を
示す説明図である。
【図12】梁を中央部で分割した場合の常時荷重に対す
る分割梁の変形を示す説明図である。
【図13】中央分割梁のスライド継手部の水平力に対す
る変形を示す説明図である。
【符号の説明】
1 柱 2、3 分割梁 4 スライド継手 5 斜材 10 梁分割構面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の要素を含む梁分割構面を複数有す
    る熱変形吸収骨組構造。 (1)柱に接合され、常時荷重時の曲げモーメントが小
    さくなる位置で2分割された梁 (2)前記梁の分割側の端部を梁の材軸方向に摺動自在
    に接続するスライド継手 (3)前記分割による長さの長い方の分割梁を支持する
    斜材
  2. 【請求項2】 対向する壁を形成する構面が前記梁分割
    構面であることを特徴とする請求項1記載の熱変形吸収
    骨組構造。
  3. 【請求項3】 骨組構造の中で長スパンの梁を含む構面
    が前記梁分割構面であることを特徴とする請求項1記載
    の熱変形吸収骨組構造。
  4. 【請求項4】 前記梁分割構面が外壁を形成する構面の
    中央部または中間部に設けられていることを特徴とする
    請求項1、請求項2または請求項3記載の熱変形吸収骨
    組構造。
  5. 【請求項5】 前記スライド継手の位置が前記梁分割構
    面において高さ方向に千鳥状の配置となっていることを
    特徴とする請求項1、請求項2、請求項3または請求項
    4記載の熱変形吸収骨組構造。
JP5165197A 1997-03-06 1997-03-06 熱変形吸収骨組構造 Withdrawn JPH10245889A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6841691B2 (en) 2000-05-26 2005-01-11 Dsm N.V. Process for the preparation of enantiomerically enriched esters and alcohols
JP2016035157A (ja) * 2014-08-01 2016-03-17 清水建設株式会社 冷蔵倉庫の構築構造
US10943058B2 (en) 1999-12-30 2021-03-09 Ferid Allani Method and device for accessing sources and services on the web

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20040511