JP2002004435A - Knee brace and frame therewith - Google Patents
Knee brace and frame therewithInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は地震時や暴風時等
の水平力に対する抵抗要素として機能する方杖型ブレー
ス、及びそれを架設したフレームに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brace-type brace functioning as a resistance element against a horizontal force during an earthquake or a storm, and a frame having the same installed.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】柱・梁
のフレーム内に耐震要素としてブレースを架設する場
合、ブレース端部の接合部は柱・梁の接合部でもあり、
応力集中や残留応力が大きくなることから、ブレースを
架設しない場合より低い荷重で降伏する傾向があるた
め、接合部の破壊を防止する上でブレースを架設できな
い場合があり、その場合はブレース以外の手段でフレー
ムの耐震性能を確保する必要がある。2. Description of the Related Art When a brace is installed as a seismic element in a frame of a column / beam, the joint at the end of the brace is also the joint of the column / beam.
Since stress concentration and residual stress increase, there is a tendency to yield at a lower load than when a brace is not installed.Therefore, it may not be possible to install a brace to prevent breakage of the joint. It is necessary to secure the seismic performance of the frame by means.
【０００３】また例えば鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁か
ら構成されるフレームにおいて、仕上げ材の納まり等の
関係から、ブレースを接合するためのガセットプレート
を接合部から張り出して突設することができない場合に
は柱の断面を小さくすることを考える必要があるが、梁
の曲げ降伏を先行させるために、梁端部の曲げ降伏時の
応力に対して柱の耐力に余裕を持たせた設計が行われて
いる場合には、柱の断面を低減することはできず、ブレ
ースの架設が不可能になる。For example, in a frame composed of a reinforced concrete column and a steel beam, if a gusset plate for joining the braces cannot be projected from the joint and cannot be protruded from the joint due to the fitting of the finishing material and the like. It is necessary to consider making the cross section of the beam smaller, but in order to precede the bending yield of the beam, a design has been made to allow a margin for the column's strength against the stress at the time of bending yield at the beam end. In such a case, the cross section of the column cannot be reduced, and the installation of the brace becomes impossible.
【０００４】更に上記フレームにおいて、隣接する柱の
スパンが短くなり、梁降伏時の梁端部に生ずるせん断力
が大きくなるような場合で、柱に接合されている接合金
物に梁のフランジのみを接続し、梁のウェブを柱に接続
しない接合部を採用する場合には、接合金物がせん断降
伏による脆性破壊を起こす危険性がある。このような場
合に、接合金物にブレースを接合すればせん断降伏を誘
発することになり、ブレースを架設することができな
い。Further, in the above frame, when the span of the adjacent column is shortened and the shearing force generated at the beam end at the time of yielding of the beam is increased, only the flange of the beam is connected to the joint hardware connected to the column. If a joint is used that connects but does not connect the web of the beam to the column, there is a risk that the joining hardware will undergo brittle fracture due to shear yielding. In such a case, if the brace is joined to the metal joint, shear yield will be induced, and the brace cannot be erected.
【０００５】この発明は上記背景より、柱・梁接合部の
破壊防止上、接合部へのブレースの接合が困難な場合に
もフレーム内への架設が可能な形態のブレースを提案す
るものである。[0005] In view of the above background, the present invention proposes a brace that can be installed in a frame even when it is difficult to join the brace to the joint in order to prevent the destruction of the column / beam joint. .
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明では柱の高さ方向
中間部とその直上の梁との間、及び／又は直下の梁との
間に方杖式にブレース材を架設することにより、柱・梁
接合部へのブレース材の接合を回避しながら、梁端部に
生ずる曲げモーメントとせん断力を低減し、フレームの
耐震性能を高める。According to the present invention, a brace material is erected between a middle portion in the height direction of a column and a beam immediately above the column and / or a beam immediately below the column, and Reduce the bending moment and shear force generated at the beam end while avoiding the joining of the brace material to the column / beam joint, and improve the seismic performance of the frame.
【０００７】ブレース材は柱のフレーム構面側の面に付
き、少なくとも１本架設され、一端において柱の高さ方
向中間部に突設されるガセットプレートに、他端におい
て梁に突設されるガセットプレートに接合される。梁の
ガセットプレートは柱・梁接合部への応力集中を回避す
るために接合部を外した位置に突設される。[0007] At least one brace material is attached to the surface of the pillar on the frame construction side, and at least one brace material is provided on the gusset plate projecting at one end in the middle of the pillar in the height direction, and projecting at the other end from the beam. Joined to gusset plate. The gusset plate of the beam is protruded at a position where the joint is removed in order to avoid stress concentration at the joint between the column and the beam.
【０００８】フレームが純ラーメンの場合、地震時や暴
風時等の水平力によりフレームには図７−(a) ，(b) に
示すような曲げモーメントとせん断力が生じるが、フレ
ームへの方杖型ブレースの付加によって梁端部の曲げモ
ーメントとせん断力の一部がブレース材の軸力としてブ
レース材を通じて柱に流れるため、図８−(a) ，(b)に
示すように梁端部の過大な曲げモーメントとせん断力が
低減される。特に図７−(b) と図８−(b) との対比か
ら、接合部におけるせん断力の低減効果が大きいことが
分かる。When the frame is a pure ramen, a bending moment and a shearing force as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b) are generated in the frame due to a horizontal force during an earthquake, a storm, or the like. As a result of the addition of the cane-shaped brace, a part of the bending moment and the shearing force at the beam end flow to the column through the brace material as the axial force of the brace material. Therefore, as shown in FIGS. Excessive bending moment and shearing force are reduced. In particular, from the comparison between FIG. 7B and FIG. 8B, it can be seen that the effect of reducing the shearing force at the joint is large.
【０００９】図７，図８中、太線が柱・梁のフレームを
示す。図８に示す、方杖型ブレースが付加されたフレー
ムは請求項４のフレームを構成する。In FIGS. 7 and 8, thick lines indicate pillar / beam frames. The frame to which the brace-shaped brace is added shown in FIG. 8 constitutes the frame of claim 4.
【００１０】梁端部の過大な応力が低減されることで、
フレーム内にブレースを架設しながらも、接合部の破壊
を防止することが可能になり、鉄筋コンクリート柱と鉄
骨梁から構成されるフレームにおいて、柱にガセットプ
レートを突設することができず、梁の曲げ降伏を先行さ
せる設計が行われている場合にも、ブレースの架設が可
能になる。[0010] By reducing excessive stress at the beam end,
It is possible to prevent the destruction of the joint while installing the brace in the frame, and in the frame composed of reinforced concrete columns and steel beams, it is not possible to project the gusset plate on the columns, Even when a design that precedes bending yield is performed, it is possible to install a brace.
【００１１】また図１に示すように柱に接合される接合
金物（ダイヤフラム、もしくはブラケット）に梁のフラ
ンジのみを接続し、梁のウェブを柱に接続しない接合部
において、隣接する柱のスパンが短く、梁降伏時の梁端
部に生ずるせん断力が大きくなる場合にも、フレームに
ブレースを付加し、フレームの耐震性を確保しながら、
接合金物のせん断降伏による脆性破壊を防止できる。Further, as shown in FIG. 1, only the flange of the beam is connected to a metal joint (diaphragm or bracket) joined to the column, and the span of the adjacent column is reduced at the joint where the beam web is not connected to the column. Even if it is short and the shear force generated at the beam end at the time of beam yielding becomes large, add a brace to the frame and secure the frame's seismic resistance.
Brittle fracture due to shear yielding of the metal joint can be prevented.
【００１２】特に図１に示す鉄筋コンクリート柱と鉄骨
梁から構成されるフレームにおいては、接合部における
せん断力の低減効果により接合部における局部破壊を抑
制できることに加え、フレームが負担できるせん断応力
が増すため、柱の断面を低減でき、建物の高層化を図る
ことが可能になる。In particular, in the frame shown in FIG. 1 composed of reinforced concrete columns and steel beams, the effect of reducing the shearing force at the joint can suppress local destruction at the joint and increase the shear stress that the frame can bear. Therefore, the cross section of the pillar can be reduced, and the building can be raised.
【００１３】ブレース材は方杖式に柱と梁間に架設され
ることで、梁のスパン長を短くする効果を持つため、長
期荷重による梁の撓みや振動を抑制する働きをする。Since the brace material is provided between the column and the beam in the form of a brace, it has the effect of shortening the span length of the beam, and thus has the function of suppressing deflection and vibration of the beam due to a long-term load.
【００１４】また柱のフレーム構面側の面に配置される
２本のブレース材を合わせても隣接する柱間に亘って架
設されるブレースより短くなるため、ブレース材自体が
経済的な寸法になり、フレームに耐震性能を付与する上
で、ブレースを柱間に架設する場合よりコストの削減が
図られる。In addition, even if two brace members arranged on the surface of the column on the frame construction side are combined, the length of the brace member is shorter than that of a brace installed between adjacent columns, so that the brace member itself has an economical size. In order to provide the frame with seismic performance, the cost can be reduced as compared with the case where the brace is installed between the columns.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】図１は柱１が現場打ち、もしくは
プレキャストの鉄筋コンクリート柱で、梁２が鉄骨梁で
あるフレームにブレース材３を架設した場合を示す。図
２−(a) は図１の柱・梁接合部の横断面を、(b) は柱１
に取り付くガセットプレート４部分の横断面を示す。FIG. 1 shows a case where a column 1 is a cast-in-place or precast reinforced concrete column and a brace member 3 is erected on a frame in which a beam 2 is a steel beam. Fig. 2- (a) shows the cross section of the column-beam joint in Fig. 1, and (b)
2 shows a cross section of the gusset plate 4 attached to FIG.
【００１６】柱１の高さ方向中間部の外周と、下階側の
梁２の上面及び上階側の梁２の下面にガセットプレート
４，５が突設され、ブレース材３は両ガセットプレート
４，５間に架設され、それぞれに直接、もしくはスプラ
イスプレートを介して溶接やボルト６により接合され
る。Gusset plates 4 and 5 are protruded from the outer periphery of the column 1 in the height direction, the upper surface of the lower beam 2 and the lower surface of the upper beam 2, and the brace material 3 is formed of two gusset plates. It is erected between 4 and 5, and connected to each other by welding or bolts 6 directly or via a splice plate.
【００１７】図１，図５ではブレース材３にフラットバ
ーを使用しているが、ブレース材３を引張材として使用
するか、圧縮材としても機能させるか、または柱１と梁
２との接合方法等の条件に応じ、ブレース材３にはその
他の形鋼や棒鋼、鋼管等も使用される。In FIGS. 1 and 5, a flat bar is used as the brace material 3. However, the brace material 3 may be used as a tension material, function as a compression material, or join the column 1 and the beam 2. Depending on the method and other conditions, other shaped steel, steel bars, steel pipes, or the like may be used as the brace material 3.
【００１８】図１では柱１のガセットプレート４を柱１
に埋め込んてスタッドボルト７により定着させ、梁２の
ガセットプレート５を梁２のフランジに溶接している
が、各ガセットプレート４，５の柱１と梁２への接合方
法は問われない。In FIG. 1, the gusset plate 4 of the pillar 1 is
The gusset plate 5 of the beam 2 is welded to the flange of the beam 2, but the method of joining the gusset plates 4, 5 to the column 1 and the beam 2 is not limited.
【００１９】図１ではまた、図２−(a) に示すように柱
１の、梁２の上下のフランジと同一レベルにダイヤフラ
ム８，８を配置すると共に、両ダイヤフラム８，８間に
ウェブプレート8aを溶接し、ダイヤフラム８，８とウェ
ブプレート8aに梁２のフランジとウェブをスプライスプ
レート９を渡してボルトにより接合しているが、ブレー
ス材３の架設により梁２端部の応力が低減される上、ダ
イヤフラム８等の接合金物にブレース材３が接合される
ことがないため、柱１と梁２はこの他、自由な形で接合
される。In FIG. 1, as shown in FIG. 2A, the diaphragms 8, 8 are arranged at the same level as the upper and lower flanges of the beam 2 of the column 1, and a web plate is provided between the two diaphragms 8, 8. 8a is welded, and the flange and the web of the beam 2 are joined to the diaphragms 8, 8 and the web plate 8a by bolts across the splice plate 9, but the installation of the brace material 3 reduces the stress at the end of the beam 2. In addition, since the brace material 3 is not joined to the metal joint such as the diaphragm 8, the column 1 and the beam 2 are joined in a free form.
【００２０】図３にダイヤフラム８，８とウェブプレー
ト8aから予め製作された接合金物を、図４に接合金物を
用いた接合部の構成を示す。ダイヤフラム８には接合部
へのコンクリートの充填を阻害しないための開口8bが明
けられている。FIG. 3 shows the structure of a metal joint manufactured in advance from the diaphragms 8, 8 and the web plate 8a, and FIG. 4 shows the structure of a joint using the metal joint. The diaphragm 8 has an opening 8b for preventing the filling of the joint with concrete.
【００２１】図１に示す柱・梁接合部はウェブプレート
8aが鉄筋コンクリートの柱１の側面に突き当たっている
だけであるため、柱１に接合される接合金物に梁２のフ
ランジのみを接続し、梁２のウェブを柱１に接続しない
形式に相当する。The column / beam joint shown in FIG. 1 is a web plate.
Since 8a only abuts against the side surface of the reinforced concrete column 1, only the flange of the beam 2 is connected to the joint metal joined to the column 1, and the web of the beam 2 is not connected to the column 1.
【００２２】図５は柱１が円形、もしくは角形の鋼管1a
の内部にコンクリート1bを充填した鋼管コンクリート柱
で、梁２が鉄骨梁である場合のブレース材３の架設例を
示す。図６−(a) は図５の柱・梁接合部の横断面を、
(b) は柱１に取り付くガセットプレート４部分の横断面
を示す。FIG. 5 shows a steel pipe 1a whose column 1 is circular or square.
2 shows an example of erection of a brace material 3 in the case where a steel pipe concrete column filled with concrete 1b and the beam 2 is a steel beam. Fig. 6- (a) shows the cross section of the column-beam joint in Fig. 5,
(b) shows a cross section of the gusset plate 4 portion attached to the column 1.
【００２３】この場合もブレース材３は柱１の外周に突
設されたガセットプレート４と梁２のフランジに突設さ
れたガセットプレート５に接合される。ここでは柱１が
鋼管コンクリート造であることから、柱１の外周にダイ
ヤフラム10を溶接し、ダイヤフラム10と鋼管1aにガセッ
トプレート４を溶接している。Also in this case, the brace material 3 is joined to the gusset plate 4 projecting from the outer periphery of the column 1 and the gusset plate 5 projecting from the flange of the beam 2. Here, since the column 1 is made of steel pipe concrete, the diaphragm 10 is welded to the outer periphery of the column 1 and the gusset plate 4 is welded to the diaphragm 10 and the steel pipe 1a.
【００２４】また梁２を柱１の外周に突設されたフラン
ジプレート11，11にフランジにおいて溶接し、柱１の外
周のフランジプレート11，11間に溶接されたウェブプレ
ート12にウェブにおいてボルトにより接合しているが、
図５の構造の場合も柱１と梁２の接合方法は問われな
い。The beam 2 is welded to the flange plates 11 and 11 projecting from the outer periphery of the column 1 at the flanges, and the web plate 12 welded between the flange plates 11 and 11 on the outer periphery of the column 1 is bolted to the web. Although joined,
In the case of the structure shown in FIG. 5, the joining method of the column 1 and the beam 2 is not limited.
【００２５】[0025]
【発明の効果】柱の高さ方向中間部とその直上の梁との
間、及び／又は直下の梁との間に方杖式にブレース材を
架設するため、柱・梁接合部へのブレース材の接合を回
避しながら、梁端部に生ずる曲げモーメントとせん断力
を低減でき、フレーム内にブレースを架設しながらも、
接合部の破壊を防止することができる。According to the present invention, since a brace material is erected between a height intermediate portion of a column and a beam immediately above the column and / or a beam immediately below the column, a brace to the column / beam joint is provided. While avoiding the joining of materials, the bending moment and shear force generated at the beam end can be reduced, and while installing the brace in the frame,
The destruction of the joint can be prevented.
【００２６】特に梁端部の過大な応力が低減されること
で、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁から構成されるフレー
ムにおいて、柱にガセットプレートを突設することがで
きず、梁の曲げ降伏を先行させる設計が行われている場
合にも、ブレースの架設が可能になる。In particular, since the excessive stress at the end of the beam is reduced, a gusset plate cannot be projected from the column in a frame composed of a reinforced concrete column and a steel beam, and the bending yield of the beam precedes. The brace can be erected even when the design is being made.
【００２７】また柱に接合される接合金物に梁のフラン
ジのみを接続し、梁のウェブを柱に接続しない接合部に
おいて、隣接する柱のスパンが短く、梁降伏時の梁端部
に生ずるせん断力が大きくなる場合にも、フレームにブ
レースを付加し、フレームの耐震性を確保しながら、接
合金物のせん断降伏による脆性破壊を防止できる。Further, at a joint where only the flange of the beam is connected to the joint hardware to be joined to the column and the web of the beam is not connected to the column, the span of the adjacent column is short and the shear generated at the end of the beam when the beam yields. Even when the force becomes large, a brace is added to the frame to prevent the brittle fracture due to the shear yield of the metal joint while securing the earthquake resistance of the frame.
【００２８】更に接合部におけるせん断力の低減効果に
より接合部における局部破壊を抑制できることに加え、
フレームが負担できるせん断応力が増すため、柱の断面
を低減でき、建物の高層化を図ることが可能になる。Furthermore, in addition to suppressing the local destruction at the joint by the effect of reducing the shearing force at the joint,
Since the shear stress that the frame can bear increases, the cross section of the pillar can be reduced, and the building can be raised.
【００２９】ブレース材は方杖式に柱と梁間に架設され
ることで、梁のスパン長を短くするため、長期荷重によ
る梁の撓みや振動を抑制できる。Since the brace material is installed between the column and the beam in the form of a brace, the span length of the beam is shortened, so that bending and vibration of the beam due to a long-term load can be suppressed.
【００３０】加えてブレース全体として隣接する柱間に
亘って架設されるブレースより短いため、ブレース材自
体が経済的な寸法になり、コストが削減される。In addition, since the entire brace is shorter than the brace erected between the adjacent columns, the brace material itself has an economical size and the cost is reduced.
【図１】柱が鉄筋コンクリート造の場合のブレース材の
架設例を示した立面図である。FIG. 1 is an elevational view showing an example of erection of a brace material when a pillar is made of reinforced concrete.
【図２】(a) は図１の柱・梁接合部位置の横断面図、
(b) は柱に取り付くガセットプレート部分の横断面図で
ある。FIG. 2 (a) is a cross-sectional view of a column / beam joint position in FIG. 1,
(b) is a cross-sectional view of the gusset plate portion attached to the pillar.
【図３】図１のフレームで使用される接合金物の例を示
した斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an example of a metal joint used in the frame of FIG. 1;
【図４】図３に示す接合金物の使用状態を示した斜視図
である。FIG. 4 is a perspective view showing a use state of the metal joint shown in FIG. 3;
【図５】柱が鋼管コンクリート造の場合のブレース材の
架設例を示した立面図である。FIG. 5 is an elevation view showing an example of erection of a brace material when the column is made of steel pipe concrete.
【図６】(a) は図５の柱・梁接合部位置の横断面図、
(b) は柱に取り付くガセットプレート部分の横断面図で
ある。FIG. 6 (a) is a cross-sectional view of the column / beam joint position in FIG. 5,
(b) is a cross-sectional view of the gusset plate portion attached to the pillar.
【図７】(a) は純ラーメンフレームの水平力による曲げ
モーメント図、(b) はせん断力図である。FIG. 7 (a) is a bending moment diagram due to the horizontal force of the pure ramen frame, and FIG. 7 (b) is a shear force diagram.
【図８】(a) は本発明のブレース材付きフレームの水平
力による曲げモーメント図、(b) はせん断力図である。8 (a) is a bending moment diagram of a frame with a brace material according to the present invention due to horizontal force, and FIG. 8 (b) is a shear force diagram.
１……柱、1a……鋼管、1b……コンクリート、２……
梁、３……ブレース材、４，５……ガセットプレート、
６……ボルト、７……スタッドボルト、８……ダイヤフ
ラム、8a……ウェブプレート、8b……開口、９……スプ
ライスプレート、10……ダイヤフラム、11……フランジ
プレート、12……ウェブプレート。1 ... pillar, 1a ... steel pipe, 1b ... concrete, 2 ...
Beam, 3 ... Brace material, 4,5 ... Gusset plate,
6 ... bolt, 7 ... stud bolt, 8 ... diaphragm, 8a ... web plate, 8b ... opening, 9 ... splice plate, 10 ... diaphragm, 11 ... flange plate, 12 ... web plate.
フロントページの続き (72)発明者 阿部 達也 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 早坂 博 宮城県仙台市青葉区二日町１番27号 鹿島 建設株式会社東北支店内 (72)発明者 森島 洋一 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 金子 房子 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 Ｆターム(参考） 2E125 AA33 AB11 AC15 AC16 AG03 AG12 AG45 AG57 BB08 BD01 BE02 BF01 CA05 Continued on the front page (72) Inventor Tatsuya Abe Kashima Construction Co., Ltd. 1-2-7 Moto-Akasaka, Minato-ku, Tokyo (72) Inventor Hiroshi Hayasaka 1-27 Fukamachi, Aoba-ku, Sendai, Miyagi Prefecture Kashima Construction Co., Ltd. Tohoku Branch (72) Inventor Yoichi Morishima 1-2-7 Moto Akasaka, Minato-ku, Tokyo Kashima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Fusako Kaneko 1-2-7 Moto-Akasaka, Minato-ku, Tokyo F-term in Kashima Construction Co., Ltd. (reference) 2E125 AA33 AB11 AC15 AC16 AG03 AG12 AG45 AG57 BB08 BD01 BE02 BF01 CA05
Claims (4)
向中間部とその直上の梁との間、及び／又は直下の梁と
の間に架設されるブレース材から構成される方杖型ブレ
ース。1. A pole-and-beam frame comprising a brace material formed of a brace material provided between a middle portion in the height direction of a column and a beam immediately above the column and / or a beam immediately below the column. Braces.
に突設されるガセットプレートに接合され、他端は梁
の、柱との接合部を外した位置に突設されるガセットプ
レートに接合されている請求項１記載の方杖型ブレー
ス。2. One end of a brace material is joined to a gusset plate protruding from a middle portion of a column in the height direction, and the other end is protruded from a beam at a position where the joint with the column is removed. The brace-shaped brace according to claim 1, wherein the brace is joined to the brace.
コンクリート造であり、梁は鉄骨梁である請求項１、も
しくは請求項２に記載の方杖型ブレース。3. The brace type brace according to claim 1, wherein the column is made of reinforced concrete or steel tube concrete, and the beam is a steel beam.
項３のいずれかに記載の方杖型ブレースを架設して構成
される方杖型ブレース付きフレーム。4. A frame with a cane type brace constructed by erection of the brace type brace according to any one of claims 1 to 3 on a column / beam frame.
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2000
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