JP4649360B2 - 耐震用接合構造及びその構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造部材への耐震用接合構造及びその構築方法に関する。

構造物の耐震補強のためにブレース等の耐震補強用部材を柱梁の交差部に接合する耐震補強工法が実施されている。

従来においては、柱と梁にブレースを接合する場合には、ガセットプレートを介して行うのが一般的であった。特許文献１には、例えば図７に示すように柱１０１と梁１０２のそれぞれに、ブレース材１０３との接合用の柱側ガセットプレート１１０と梁側ガセットプレート１１１を設ける構成が開示されている。この柱側ガセットプレート１１０と、梁側ガセットプレート１１１の形状は、正面細長の長方形に形成されてなる。そして、柱側ガセットプレート１１０は、柱が鋼管柱の場合、鋼管ウェブの対向する２箇所から、先端が狭まるようにしてブレース材１０３の方向に向けて、合計２枚を突出させ、また、梁側ガセットプレート１１１は梁１０２を構成するＨ鋼の上部中心から垂直に殖設されてなる。また、ブレース材１０３の側には、エンドプレート１０８を備えたガセットプレート１１２を接合する。

耐震用部材を柱梁の交差部に接合金具を溶接により接合した場合には、柱梁の変形が拘束されるため、構造物全体の変形性能が低下してしまう。特に日本の耐震設計においては、この変形性能を大きくすることができれば、構造特性係数（Ｄｓ値）を向上させることができ、ひいては２次設計における地震力を低減させることが可能となる。

一般に、地震力を低減させる場合において、純ラーメン構造では、層間変形角につき１／３０以上要求される。この層間変形角とは、各階に生ずる水平方向の層間変位の当該各階の高さに対する割合である。例えば図８に示すように、水平方向の層間変位をδとし、さらに各階の高さをｈとしたとき、層間変形角は、δ／ｈで表される。

ちなみに、ブレース付きのラーメン構造の変形性能についても同様に、１／３０以上の層間変形角が要求されることになる。

この１／３０の層間変形角は、純ラーメン構造であれば溶接方法の工夫等で実現可能である。しかしながら、ブレース用のガセットプレートをラーメン構造に取り付ける場合には、可撓長さが短くなることや、ガセットプレート始端での応力集中により、層間変形角１／３０以上の変形性能を確保することが難しい。
特開２０００−１８６３７１号公報

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鉄筋構造物を新たに建造する際に、ブレース等の耐震用部材を柱梁の交差部に接合する時、層間変形角を１／３０以上持たせることにより耐震性をより向上させた耐震用接合構造及びその構築方法を提供することにある。

本発明に係る耐震用接合構造は、上述した課題を解決するために、略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第１の接合プレートと第２の接合プレートとが、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接され、この第１の接合プレート又は第２の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る耐震用接合構造の構築方法は、上述した課題を解決するために、略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第１の接合プレートと第２の接合プレートを、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接させ、この第１の接合プレート又は第２の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設けることを特徴とする。

本発明では、略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第１の接合プレートと第２の接合プレートを、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接させ、この第１の接合プレート又は第２の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設ける。

これにより、本発明は、大きな地震が発生した場合において、第２の接合プレートは鉄骨梁に非固定で当接されているのみであるため、地震により上下に屈曲しようとする鉄骨梁が第２の接合プレートにより拘束されることはなくなる。その結果、鉄骨梁の変形性能そのものを向上させることができ、ひいては層間変形角を１／３０以上に至るまで高めることができる。

同様に、鉄骨柱が左右に振動する場合においても、第１の接合プレートは、鉄骨柱に対して非固定で当接されているのみであるため、地震により左右に屈曲しようとする鉄骨柱が第１の接合プレートにより拘束されることがなくなり、建物全体の変形性能をも高めることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、鉄筋構造物への耐震用接合構造につき、図面を参照しながら詳細に説明をする。

図１に角形鋼管からなる鉄骨柱１とＨ型の鉄骨梁２の２つの構造部材を交差させる実施例１を、図２(a)は、この図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図２(b)は、この図１におけるＢ−Ｂ断面図である。この実施例１において、ブレース等の耐震用部材４を鉄骨柱１と鉄骨梁２の交差部に接合するための接合金具５は、鉄骨柱１の面に接合される第１の接合プレート６とコンクリートスラブ３の上に載置される第２の接合プレート７と、第１の接合プレート６と第２の接合プレート７のそれぞれに対して直交する向きに溶接されるガセットプレート８により構成される。ガセットプレート８には、ブレース等の耐震用部材４がスプライスプレート１０を介して連結ボルト１１により連結される。

第１の接合プレート６は鉄骨柱１に対して、溶接等の手段を介して固定することなく、あくまで非固定で当接されているのみである。第２の接合プレート７についても同様に、鉄骨梁２に対して、溶接等の手段を介して固定することなく、あくまで非固定で当接されているのみである。本来、接合金具５は、地震時等に耐震用部材４に作用する引張力を鉄骨柱１と鉄骨梁２に伝達するためのものであるから、鉄骨柱１と鉄骨梁２の両方に固定する必要があり、第１の接合プレート６や第２の接合プレート７を鉄骨柱１や鉄骨梁２に非固定で当接しただけでは、耐震用部材４からの引張力を鉄骨柱１や鉄骨梁２に伝達することができない。

そこで、本実施例では、耐震用部材４の引張力が接合金具５に作用するとき、その引張力は接合金具５を引き上げる方向の垂直分力と横方向に作用する水平分力として作用することに着目した。即ち、本実施例においては、かかる垂直分力、水平分力に抵抗する部材を鉄骨柱１や鉄骨梁２に設けることにより、これを軸力として伝達できるように構成したものである。

具体的には、第１の接合プレート６の端部６ａに当接させた鋼板プレートからなる移動拘束部材１４を鉄骨柱１の側面に固着する。また、第２の接合プレート７の端部７ａに当接させた鋼板プレートからなる移動拘束部材１５を鉄骨梁２の上面に固着する。

移動拘束部材１４、１５は、所定の厚みと大きさ（面積）を有する矩形の鋼板プレートからなり、隅肉溶接４１等で鉄骨柱１や鉄骨梁２に固定されている。なお、この隅肉溶接４１の代替として、例えば、ボルト等を介して接合するようにしてもよい。

移動拘束部材１４の端部１６で第１の接合プレート６の端部６ａに作用する垂直力を受け、また移動拘束部材１５の端部１７で第２の接合プレート７の端部７ａに作用する水平力を受けるため、これら第１の接合プレート並びに第２の接合プレート７と、移動拘束部材１４、１５の端面同士は、同一レベルに設置するのが望ましい。

即ち、地震時にブレース等からなる耐震用部材４に作用する引張力により、接合金具５の第１の接合プレート６と第２の接合プレート７に垂直力と水平力が作用し、垂直力は移動拘束部材１４で受け、水平力は移動拘束部材１５で受け、さらに移動拘束部材１４、１５から鉄骨柱１や鉄骨梁２に軸力として伝えることができる。

なお、移動拘束部材１４の端部１６に作用する略水平方向の力により、該移動拘束部材１４が局部的に曲がるのを防止するため、また移動拘束部材１５の端部１７に作用する上向きの力により、該移動拘束部材１５が局部的に曲がるのを防止するため、図３、４に示す実施例２のように、移動拘束部材１５、１６の上面に補剛リブ２０を設けるようにしてもよい。補剛リブ２０は、剛性確保、跳ね上がり防止の２つの機能を目的として配設するものであって、補剛リブ２０の高さや幅や数は剛性確保の必要から設定するのがよい。

この図３は、実施例２の側面図を示しており、図４(a)は、この図３におけるＡ−Ａ断面図であり、図４(b)は、この図１におけるＢ−Ｂ断面図である。

前記のとおり実施例１の耐震用接合構造によると、耐震用部材４の引張力により接合金具５にかかる垂直力、水平力を鉄骨柱１、鉄骨梁２の軸力で受けることができる。さらに、耐震用部材４には圧縮力が作用する場合があるが、実施例１において、接合金具５は、第１の接合プレート６並びに第２の接合プレート７を介して鉄骨柱１、鉄骨梁２に接触しているため、この圧縮力により接合金具５に作用する力を構造部材（鉄骨柱１及び鉄骨梁２）に支圧力として伝達することができる。

その際、この伝達された支圧力のうちの鉛直成分は、鉄骨梁２のウエブを介して鉄骨柱１に伝達されるので、鉄骨梁２は柱梁接合部付近において、この鉛直成分の力を十分伝達可能な強度と剛性が必要となり、必要に応じてウエブを補強する場合もある。

また、本発明を適用した耐震用接合構造では、層間変形角１／３０以上の変形性能を持たせることができる。

図５は、大きな地震が発生した場合において、建物が水平変形している時の柱梁交差部の変形形態を示している。第２の接合プレート７は鉄骨梁２に非固定で当接されているのみであるため、図５に示すように地震により上下に屈曲しようとする鉄骨梁２が第２の接合プレート７により拘束されることはなくなる。その結果、鉄骨梁２の変形性能そのものを向上させることができ、ひいては層間変形角を１／３０以上に至るまで高めることができる。

同様に鉄骨柱１が左右に振動する場合においても、第１の接合プレート６は、鉄骨柱１に対して非固定で当接されているのみであるため、地震により左右に屈曲しようとする鉄骨柱１が第１の接合プレート６により拘束されることがなくなる。

即ち、この鉄骨柱１と鉄骨梁２の交差部において、仮に従来の如く接合金具が固定されていると、これに変形が拘束されることになり、鉄骨柱１、２の見かけ上の剛性が高くなるところ、変形性能が落ちてしまう。これに対して、本発明は、あえて第１の接合プレート６（第２の接合プレート７）を鉄骨柱１（鉄骨梁２）に非固定で当接のみさせるとによりこれを回避し、変形性能を向上させることによる耐震性の向上を図ることが可能となる。

また、第１の接合プレート６（第２の接合プレート７）を鉄骨柱１（鉄骨梁２）に非固定で当接のみさせる場合においても、耐震用部材４から負荷される圧縮力を支圧力として伝達することができ、また、耐震用部材４の引張力についても上述したメカニズムに基づいて、鉄骨柱１、鉄骨梁２の軸力で受けることが可能となることから、耐震性の向上に焦点を当てて上述の如き構成にすることによる弊害を除去することも可能となる。

また、図５に示すように大きな地震が発生して鉄骨梁２が上下に大きく屈曲する場合において、例えば移動拘束部材１５、１６の上面に補剛リブ２０を設けておくことにより、第１の接合プレート６（第２の接合プレート７）の端面６ａ（７ａ）が跳ね上がり、移動拘束部材１４（１５）を構成する鉄板プレートの端面から外れてしまうのを防止することができる。

なお、本発明は、例えば図６に示す実施例３として適用されるようにしてもよい。この実施例２では、第１の接合プレート６の端部６ａ及び／又は第２の接合プレート７の端部７ａに形成された切欠き２６に移動拘束部材１５を嵌め込んで当接させる。その結果、この切欠き２６により、移動拘束部材１５がブレース構面から逸脱するのを防ぐことが可能となる。なお、この実施例２においては、鉄骨柱２５をＨ形鋼で構成する場合につき示しているが、これに限定されるものではなく、鉄骨梁１に代替してもよいことは勿論である。

本発明に係る実施例１を示す図である。 (a)は、図１におけるＡ−Ａ断面図であり、(b)は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明に係る実施例２を示す図である。 (a)は、図３におけるＡ−Ａ断面図であり、(b)は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明の作用効果につき説明するための図である。 本発明に係る実施例３につき説明するための図である。 従来例について説明するための図である。 層間変形角につき説明するための図である。

符号の説明

１ 鉄骨柱
２ 鉄骨梁
４ 耐震用部材
５ 接合金具
６ 第１の接合プレート
７ 第２の接合プレート
８ ガセットプレート
１０ スプライスプレート
１１ 連結ボルト
１４、１５ 移動拘束部材
４１ 隅肉溶接

Claims (6)

1. 略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第１の接合プレートと第２の接合プレートとが、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接され、
   この第１の接合プレート又は第２の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設けたことを特徴とする耐震用接合構造。
2. 前記耐震用部材が圧縮力を受けた場合は、前記接合金具に作用する力を鉄骨柱及び鉄骨梁に支圧力として伝達することを特徴とする請求項１記載の耐震用接合構造。
3. 前記耐震用部材が引張力を受けた場合に、接合金具の非固定部に作用する力を前記移動拘束部材を介して鉄骨柱及び鉄骨梁に伝達するように設けたことを特徴とする請求項１記載の耐震補強用接合構造。
4. 前記第１の接合プレートの端部及び／又は第２の接合プレートの端部に形成された切欠きに前記移動拘束部材を嵌め込んで当接させることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の耐震用接合構造。
5. 前記移動拘束部材は、前記鉄骨柱又は前記鉄骨梁に固定される移動拘束部材と、この移動拘束部材の上面で、かつ前記第１の接合プレート又は第２の接合プレートの端部に近接して設けられた補剛リブとを有することを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載の耐震用接合構造。
6. 略鉛直方向に延設された鉄骨柱と略水平方向に延設された鉄骨梁の交差部に、耐震用部材を接合するための接合金具における互いに直交する向きに取り付けられた第１の接合プレートと第２の接合プレートを、当該鉄骨柱及び当該鉄骨梁に対しては非固定とした上で当接させ、
   この第１の接合プレート又は第２の接合プレートの端部に当接させて、当該接合金具に作用する力に抵抗する移動拘束部材を前記鉄骨柱並びに前記鉄骨梁にそれぞれ設けることを特徴とする耐震用接合構造の構築方法。

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