JPS6016672A - Earthquake-proof structural element of skeletal structure - Google Patents

Earthquake-proof structural element of skeletal structure

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JPS6016672A
JPS6016672A JP12165683A JP12165683A JPS6016672A JP S6016672 A JPS6016672 A JP S6016672A JP 12165683 A JP12165683 A JP 12165683A JP 12165683 A JP12165683 A JP 12165683A JP S6016672 A JPS6016672 A JP S6016672A
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JP
Japan
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steel
concrete shear
earthquake
shear wall
concrete
Prior art date
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JP12165683A
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Japanese (ja)
Inventor
松下 清夫
英成 松尾
和泉 正哲
竹下 章治
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Hitachi Plant Construction Co Ltd
Hitachi Architects and Engineers Co Ltd
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Plant Construction Co Ltd
Hitachi Metals Ltd
Hitachi Architects and Engineers Co Ltd
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Publication date
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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄骨構造物において、コンクリート耐震壁を鋼
金物を介して鉄骨の柱および/またははvVC固定して
なる耐震構造要素に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an earthquake-resistant structural element in a steel structure, in which a concrete earthquake-resistant wall is fixed to steel columns and/or VVC via steel hardware.

従来の鉄骨鉄筋コンクリートまたは鉄筋コンクリート構
造物では、構造物に水平外力Aが作用した場合にその抵
抗要素(耐震要素)として第1図に示すように柱1、は
り2、プレス5及び、コンクリート耐震壁4が考えられ
、構造物はこれらによって構成される。
In conventional steel-framed reinforced concrete or reinforced concrete structures, when a horizontal external force A acts on the structure, columns 1, beams 2, presses 5, and concrete shear walls 4 serve as resistance elements (earthquake-resistant elements) as shown in FIG. are considered, and the structure is composed of these.

ところが、従来からの鉄骨構造物の場合、水平外力Aに
対する抵抗要素として柱1、はシ2、プレス3は考えら
れるが、コンクリート耐震壁4は変形性能の関係で抵抗
要素として加えられていない。
However, in the case of a conventional steel structure, the columns 1, beams 2, and presses 3 can be considered as resistance elements against the horizontal external force A, but the concrete shear walls 4 are not added as resistance elements due to deformation performance.

従って従来の鉄骨構造物においては、鉄骨鉄筋コンクリ
ートまたは鉄筋コンクリート構造物に比べ、柱1、はt
)2、プレス3に対する水平外力Aの負担度が高くなる
ため、これらの部材が太くなり構造物が原価高となる弊
害があった。
Therefore, in conventional steel structures, compared to steel reinforced concrete or reinforced concrete structures, the column 1 is
) 2. Since the horizontal external force A increases the burden on the press 3, these members become thicker, which has the disadvantage of increasing the cost of the structure.

本発明はこの問題点を解消するため鉄骨構造物に安価な
コンクリート耐震壁を導入した耐震構造要素を提供する
ことを目的とするものである。
In order to solve this problem, the present invention aims to provide an earthquake-resistant structural element in which an inexpensive concrete shear wall is introduced into a steel structure.

ここでまず鉄骨構造物にコンクリート耐震壁を導入でき
ない理由を述べる。
First, I will explain why concrete shear walls cannot be installed in steel structures.

仮にコンクリート耐震壁4會用いた鉄骨構造物(以下構
造物という)5を想足する(第1図参照)この場合、構
造物5に水平外力Aが作用すると、コンクリート耐震壁
4が鉄骨柱1またははり2に比較して外力に対する変形
能力が小さいため構造物全体が第2図に示すように変形
し、構造物5の変形が比較的少ない初期の段階では水平
外力Aの大部分が鉄骨部分よりコンクリート耐震壁4の
部分に負担させられる。そうすると、この段階では鉄骨
部分は水平外力AVc対する抵抗要素としてはほとんど
機能しなくなジ同時にコンクリート耐震壁4Vc過大の
負荷がかかる。それでついにはコンクリート耐震壁4に
ひび割れ6が入る等の破壊をまねくことになる。
Let's imagine a steel frame structure (hereinafter referred to as a structure) 5 that uses 4 concrete shear walls (see Figure 1). In this case, when a horizontal external force A acts on the structure 5, the concrete shear wall 4 moves to the steel column 1. Or, since the deformation capacity against external force is smaller than that of beam 2, the entire structure deforms as shown in Fig. 2, and at an early stage when the deformation of structure 5 is relatively small, most of the horizontal external force A is applied to the steel frame. The burden is placed more on the concrete shear wall 4. Then, at this stage, the steel frame part hardly functions as a resistance element against the horizontal external force AVc, and at the same time, an excessive load of 4Vc is applied to the concrete shear wall. This will eventually lead to damage such as cracks 6 appearing in the concrete shear wall 4.

またコンクリート耐震壁4が壊れ、構造物の変形がある
程度進行した段階では鉄骨部分に水平外力AKよる応力
が作用するようにはなるが、既にコンクリート耐震壁4
は壊れているのでコンクリート耐震壁4の抵抗要素とし
ての機能は劣化している。
In addition, at the stage when the concrete shear wall 4 is broken and the deformation of the structure has progressed to a certain extent, stress due to the horizontal external force AK begins to act on the steel frame part, but the concrete shear wall 4
is broken, so the function of the concrete shear wall 4 as a resistance element has deteriorated.

従って鉄骨鉄筋コンクリートまたは鉄筋コンクリート構
造物では、構造物の強度要素である部分が材質的に均一
であるため という関係が成立するが、鉄骨構造物では柱・はりとコ
ンクリート耐震壁の材質が異なり、変形挙動に位相差が
あるためこの関係が成立しない。
Therefore, in steel-framed reinforced concrete or reinforced concrete structures, the relationship holds that the strength elements of the structure are uniform in material, but in steel-framed structures, the materials of the columns/beams and concrete shear walls are different, and the deformation behavior This relationship does not hold because there is a phase difference between the two.

ゆえに鉄骨構造物には水平外力Aに対する抵抗要素とし
てのコンクリート耐震壁4會導入できないのである。
Therefore, it is not possible to introduce concrete shear walls 4 as resistance elements against horizontal external force A into steel structures.

本発明は、従来の鉄骨構造物にコンクリート耐震壁4葡
導入できない妥因紫解消し友ものである。
The present invention solves the reason why concrete shear walls cannot be installed in conventional steel structures.

次にコンクリート耐震壁4を、水平外力Avc対する抵
抗要素として鉄骨構造物に導入した本発明の耐震構造要
素について述べる。
Next, an earthquake-resistant structural element of the present invention will be described in which a concrete earthquake-resistant wall 4 is introduced into a steel structure as a resistance element against horizontal external force Avc.

第3図は本発明の一実施例會示すもので、第3図に示す
ように鉄骨構造物におけるやや柔な鉄骨部分(柱1また
ははり2)と剛なコンクリート耐震壁4とを、ある程度
の耐力と変形性能奮有する調合物7を介して高力ボルト
8・9により柔に接合しくコンクリート耐震壁4の下端
とはり2とはブラケット10會介して剛に接合)、構造
物5を構成する。そうすると、コンクリート耐震壁4が
剛でも調合物7が水平外力AIC対し変形するので、コ
ンクリート耐震壁4を調合物7まで含む部分で考えると
、剛なコンクリート耐震壁を柔なコンクリート耐震壁に
変換したことになる。この構造を採用すれば、構造物が
弾性域では勿論、塑性域に入っても水平外力Aに対して
柱1・は!l12とコンクIJ −ト耐震壁4とが同時
に抵抗力を発揮し、鉄骨鉄筋コンクリート構造物と同様
に(1)式を成立させることが可能になる。そしてこれ
は、コンクリート耐震壁4の機能を鉄骨構造物の中で発
揮させることVCなるのである(第3図、第4図参照)
FIG. 3 shows one embodiment of the present invention. As shown in FIG. The lower end of the concrete shear wall 4 and the beam 2 are connected flexibly by high-strength bolts 8 and 9 through a compound 7 having excellent deformability, and the lower end of the concrete shear wall 4 and the beam 2 are rigidly connected through a bracket 10), thereby forming a structure 5. In this case, even if the concrete shear wall 4 is rigid, the mixture 7 deforms in response to the horizontal external force AIC, so if we consider the part of the concrete shear wall 4 that includes the mixture 7, we can convert the rigid concrete shear wall into a soft concrete shear wall. It turns out. If this structure is adopted, even if the structure is in the elastic region or even in the plastic region, the column 1 will be able to withstand the horizontal external force A! 112 and the concrete shear wall 4 simultaneously exert a resistance force, making it possible to satisfy equation (1) similarly to a steel-framed reinforced concrete structure. This is VC, which allows the function of the concrete shear wall 4 to be demonstrated within the steel structure (see Figures 3 and 4).
.

なお、実施設計においては、構造物の設計思想に応じで
ある応力下における鉄骨部分の変形量とコンクリート耐
震壁の変形量と全考慮し、調合物の変形量を設定する必
要がある。また調合物の耐力と破壊強度についても変形
量と兼ね合わせた同様な設定が必要である。
In addition, in the actual design, it is necessary to set the amount of deformation of the mixture by taking into account the amount of deformation of the steel frame part under stress and the amount of deformation of the concrete shear wall, which corresponds to the design concept of the structure. Further, the yield strength and breaking strength of the mixture must be similarly set in consideration of the amount of deformation.

実験によれば、コンクリート耐震壁4と柱1・はシ2と
t接合する調合物7の化学成分としては。
According to experiments, the chemical composition of the preparation 7 for T-joining the concrete shear wall 4 and the columns 1 and 2 is as follows.

C60,596、Mn150%に制限した調音採用する
ことが構造物の設計上良好であり、また形状的には変形
能力上火きくするべく、第5図、第6図、第7図等のよ
うに多種の形状が考えられ、肉厚も変化させることが機
能上有効と考えられる。なお第5〜7図中7aはボルト
穴、7bはボルト台座部、7cは中央部である。
It is good for the design of the structure to adopt articulation limited to C60,596 and Mn150%, and the shape is as shown in Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7, etc. in order to improve the deformability. Various shapes can be considered, and it is considered functionally effective to vary the wall thickness. In FIGS. 5 to 7, 7a is a bolt hole, 7b is a bolt pedestal, and 7c is a center portion.

前述の化学成分で調合物7を設計すれば、構造物の層間
変形が’Aooまで調合物7の変形が追随でき、構造物
の弾性設計時は勿論、塑性設計時の耐震基準も十分満足
することができる。さらに(2)式に示すように、この
調合物7の取り付は個数を変更することによってコンク
リート耐震壁4の水平外力Aに対する負担率上変化させ
ることも容易であり、構造物全体の設計の自由度す有す
るものである。
If Formulation 7 is designed with the above-mentioned chemical components, the deformation of Formulation 7 can be followed up to 'Aoo' in the interlayer deformation of the structure, and the seismic standards are fully satisfied not only in the elastic design of the structure but also in the plastic design. be able to. Furthermore, as shown in equation (2), by changing the number of attachments of this mixture 7, it is easy to change the burden ratio of the concrete shear wall 4 to the horizontal external force A, and the overall design of the structure can be changed. It has a degree of freedom.

D;nxNxF/Q−・・・・・・・・・・・・・・帥
・・・・・・・(2)D=コンクリート耐震壁の水平外
力連担率n:コンクリート耐震壁に設ける調合物の個数
N:コンクリート耐震壁の数 F:鋼金物1個の耐力 Q:水平外力による層せん断力 また設計時にコンクリート耐震壁の耐力を鋼金物の耐力
より大きく設定しておけば、大地震時にもコンクリート
耐震壁の亀裂の発生及び破壊を防止することも可能であ
る。そしてこの大地震後の修復時にはコンクリート耐震
壁はそのままで、変形した鋼金物のみ會交換すれば即時
コンクリート耐震壁による抵抗要素(耐震要素)全再生
復元することも可能である。
D;nxNxF/Q-・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) D=Horizontal external force coupling rate of concrete shear wall n: Mixture to be installed on concrete shear wall Number of concrete shear walls N: Number of concrete shear walls F: Resistance of one steel hardware Q: Floor shear force due to horizontal external force Also, if the strength of concrete shear walls is set to be greater than the strength of steel hardware during design, it can be used even in the event of a major earthquake. It is also possible to prevent the occurrence of cracks and destruction of concrete shear walls. When repairing after a major earthquake, it is possible to immediately restore all the resistance elements (earthquake-resistant elements) by leaving the concrete shear walls as they are and replacing only the deformed steel hardware.

ま1こさらに本発明の別の大きな効果は、鋼金物を建築
構造物の耐震性能を有する構造部相間に使用することに
よシ、地震時の建築構造物の揺れに対する減衰効果が生
ずることである。特に鉄骨構造物の場合は、建物の変形
能力が大きく減衰が少ないので、この効果は非常に大き
いといえる。
Furthermore, another great effect of the present invention is that by using steel hardware between the structural parts of the building structure that have earthquake resistance, a damping effect is produced against the shaking of the building structure during an earthquake. be. Especially in the case of steel structures, this effect can be said to be very large because the deformation capacity of the building is large and the damping is small.

本発明の効果?まとめると次のとおシである。Effects of the present invention? To summarize, the following is a summary.

(1)水平外力に対する抵抗要素(耐震要素)として安
価なコンクリート耐震壁を導入したので構(2J 小規
模な地震時においてはコンクリート耐震壁の亀裂発生の
防止ができる。
(1) Introducing an inexpensive concrete shear wall as a resistance element (earthquake-resistant element) against horizontal external forces (2J) It is possible to prevent cracks in the concrete shear wall during small-scale earthquakes.

(3)地震時の建物の揺れに対する減衰効果がある。(3) It has a damping effect on the shaking of the building during an earthquake.

(4)大地震時においてはコンクリート耐震壁の破壊防
止ができ、また地震後の修復もコンクリート耐震壁によ
る抵抗要素(耐震要素〕について変形した鋼金物を良品
の鋼金物と父換するだけで、即時再生復元することがで
きる。
(4) Destruction of concrete shear walls can be prevented in the event of a major earthquake, and repair after an earthquake can be done simply by replacing the deformed steel hardware with good quality steel hardware due to the resistance element (seismic element) of the concrete shear wall. Instant playback can be restored.

(5) プレス等が不要となり全体の鉄骨量が減少する
。耐火被覆する部分を減少させることができる。
(5) There is no need for presses, etc., reducing the overall amount of steel. The area covered with fireproof coating can be reduced.

(6) 既設のコンクリート耐震壁にも使用可能であり
地震に対する防護ができる。
(6) It can also be used on existing concrete shear walls, providing protection against earthquakes.

(7)外壁に用いられるコンクリートカーテンウオール
等の耐震壁としての利用も可能となる。
(7) It also becomes possible to use it as an earthquake-resistant wall, such as a concrete curtain wall used for external walls.

(8)柱またははりとコンクリート耐震壁との連結部が
、鋼金物を配置する一部分となるため、他の柱またはは
りとコンクリート耐震壁との隙間を約50 mm以内に
小さくすることが可能であり耐火被覆を施しやすい。
(8) Since the connection between the pillars or beams and the concrete shear wall is the part where the steel hardware is placed, it is possible to reduce the gap between the other pillars or beams and the concrete shear wall to within approximately 50 mm. Yes, it is easy to apply fireproof coating.

なお第3.4図には鋼金物をコンクリート耐震壁と上端
のはシとの間に使用した例を示したが、第8図、9図に
示すように、コンクリート耐震壁と下端のはりとの間ま
たはコンクリート耐震壁と柱との間に使用してもよく、
さらにはコンクリート耐震壁と柱、はυの両方の間に同
時に使用しても(図示せず)、同様の効果が得られるも
のである。
Figure 3.4 shows an example where steel hardware is used between the concrete shear wall and the upper beam, but as shown in Figures 8 and 9, steel hardware is used between the concrete shear wall and the lower beam. It may be used between concrete shear walls and columns.
Furthermore, the same effect can be obtained even if concrete shear walls and columns are used simultaneously between both υ (not shown).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は耐震要素として柱、はり及びコンクリート耐震
壁を有する鉄骨鉄筋コンクリートマたは鉄筋コンクリー
トあるいは鉄骨構造物の正面図、第2図は第1図の構造
物に水平外力が作用したときの状態を示す正面図、第3
図は本発明の一実施例を示す要部正面図、第4図は第3
図の構造物に水平外力が作用した状態を示す全体正面図
、第5.6.7図は鋼金物の例を示す斜視図、第8.9
図はそれぞれ他の実施例を示す要部正面図である。 1:柱、2:は9.4:コンクリート耐震壁、7:鋼金
物 代理人弁理士 本 間 崇 第7図 第2図 第3回 第4配 /
Figure 1 is a front view of a steel-framed reinforced concrete or reinforced concrete or steel structure with columns, beams, and concrete shear walls as seismic elements, and Figure 2 shows the state when a horizontal external force acts on the structure in Figure 1. Front view shown, 3rd
The figure is a front view of main parts showing one embodiment of the present invention, and FIG.
Fig. 5.6.7 is a perspective view showing an example of steel hardware; Fig. 8.9 is an overall front view showing a state in which a horizontal external force is applied to the structure;
The figures are front views of essential parts showing other embodiments. 1: Column, 2: 9. 4: Concrete shear wall, 7: Steel hardware agent Takashi Honma Figure 7 Figure 2 Figure 3 4th distribution /

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 鉄骨構造物において、コンクリート耐震壁を鋼金
物葡介して鉄骨の柱および/またははりに固足したこと
を特徴とする鉄骨構造物の耐震構造要素。 z 鋼金物は、その化学成分中のC量をα5%以下に、
Mn量を50%以下にそれぞれ制限したものであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の鉄骨構造物の
耐震構造要素。
[Claims] 1. An earthquake-resistant structural element for a steel-frame structure, characterized in that a concrete earthquake-resistant wall is fixed to steel columns and/or beams via steel hardware. z For steel hardware, the amount of C in its chemical composition is α5% or less,
An earthquake-resistant structural element for a steel structure according to claim 1, wherein the Mn content is limited to 50% or less.
JP12165683A 1983-07-06 1983-07-06 Earthquake-proof structural element of skeletal structure Pending JPS6016672A (en)

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