JP6227452B2 - 壁柱構造 - Google Patents
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Description
そのため、地震荷重等による大きな変形を受けた際には、図7の(b)に示すように、壁柱脚部および壁柱頭部の圧縮側の長辺方向端部のコンクリートに圧壊102等の損傷が生じやすくなる。
すなわち、第一の発明に係る壁柱構造は、壁柱の上端面と上側の構造部材との間および壁柱の下端面と下側の構造部材との間のうちの少なくとも一方に、隙間を備えるものである。そして、この隙間は、壁柱の長辺方向両端部のうちの少なくとも一方に形成されている。
すなわち、第二の発明に係る壁柱構造は、壁柱の上端面と上側の構造部材および壁柱の下端面と下側の構造部材のうちの少なくとも一方において、第一の壁柱部および第二の壁柱部の長辺方向端部と構造部材との間に隙間を備えるものである。
また、本発明によれば、壁柱の脚部または頭部に形成された隙間により地震時の変形エネルギーを吸収するため、制震装置等を別途設けるための手間や費用を低減することができる。
かかる壁柱構造によれば、壁柱の脚部のコンクリートに局所的に生じる過大な応力を緩和するとともに、太径柱主筋からコンクリートへの応力伝達がよりスムーズになる。
より具体的に、建物1は、建物1の外周面に沿って配設された断面長方形の壁柱2aと、エレベータコアEの四隅に配設された断面L字状の壁柱2bと、エレベータコアEの中間部に配設された断面T字状の壁柱2cと、建物1の平面中央部に配設された断面十字状の壁柱2dとを備えている。
第一の実施形態に係る壁柱構造10は、図2に示すように、壁柱2と床版3と梁4とを備えている。なお、以下では、断面長方形の壁柱2aを例に壁柱2の構成を説明する。
なお、壁柱2aの配置や数は限定されるものではない。
壁柱2aの中央部(突出部分)を床版3に当接させることで、その両側(長辺方向端部)に隙間11,11が形成されている。
壁柱2aの中央部(突出部分)を梁4に当接させることで、その両側(長辺方向端部)に隙間11,11が形成されている。
なお、面取りは、必要に応じて行えばよい。
なお、本実施形態では隙間11を耐火材料12により充填する場合について説明したが、耐火材料12は太径主筋21の耐火対策になるものであれば,如何なるものを使用しても良い。例えば、鉄骨部材用の耐火塗料や耐火被覆材料を太径主筋21に塗布または被覆してもよい。
隙間11に露出した太径柱主筋21は、耐火材料12により被覆されている。
太径柱主筋21は、細径柱主筋22に比べて、直径サイズが2倍以上、またはD22以上の太い径の鉄筋により構成されている。
本実施形態の突起部材25は、ナットにより構成されていて、隙間11に面している。上下の突起部材25,25は隙間11を挟んで対向している。
なお、突起部材25を構成する材料は、太径柱主筋21の鉄筋径よりも大きな外形を有していれば限定されるものではなく、例えば、鋼板であってもよい。
本実施形態の拘束補強筋26は、いわゆるスパイラル筋により構成されている。
拘束補強筋26を配筋する範囲(太径柱主筋21の長さ方向の範囲)は、太径柱主筋21の鉄筋径の5倍程度以上が望ましい。また、拘束補強筋26を構成するスパイラル筋の内径(スパイラル筋により囲まれる平面積)は、突起部材25の外径(突起部材25の外形)よりも大きい。なお、拘束補強筋26の形状や鉄筋径等は限定されない。
壁柱2aの長辺方向中央部に配筋された細径柱主筋22,22,…は、壁柱2aと床版3(梁4)との間に跨って配筋されている。
横補強筋23は、壁柱2aの柱軸方向で、所定の間隔をあけて複数配筋されている。横補強筋23の鉄筋径等は適宜設定する。
壁柱2は、脚部に形成された隙間11により地震時の変形エネルギーを吸収するため、制震装置等を別途設けるための手間や費用を低減することができる。
耐火材料12は、コンクリートよりもヤング係数の小さい材料により構成されているため、地震時等により隙間11の高さが変化した場合であっても、壁柱2の構造性に影響することがない。
同時に、コンクリート接地部では、曲げ抵抗時のコンクリート圧縮応力が軽減されるので、コンクリートの損傷を小さくする効果も得られる。
したがって、壁柱2の設計においては、鉄筋の塑性域繰り返しによる応力割増を考慮したうえで、両太径柱主筋21,21による曲げ耐力と、圧縮側主筋量(圧縮力)で決まるアーチ機構によるせん断耐力を求め、せん断耐力の不足分を補うようにトラス機構を形成する横補強筋23の量を決定する。こうすることで、損傷が少なく、曲げ降伏先行型のエネルギー吸収性能に富んだ壁柱2を実現できる。
こうすることで、太径柱主筋21に引張応力が生じた際に、太径柱主筋21がコンクリート20部から抜け出すことを防止することができる。太径柱主筋21の抜け出しを防止すれば、隙間11に引張ひずみを集中させて、より効率的に、壁柱2の曲げによる圧縮・引張のひずみを太径柱主筋21に集中させることができる。
また、本実施形態では、壁柱2の長辺方向両端部に隙間11,11を形成するものとしたが、隙間11は、壁柱2の長辺方向の一方の端部のみに設けても良い。
第二の実施形態の壁柱構造10は、図4に示すように、壁柱2が、プレキャスト部材により構成されている点で、第一の実施形態と異なっている。
一方、壁柱2が設置される床版3には、太径主筋21aが植設されている。
すなわち、鉄筋継手金物27は、壁柱2の太径柱主筋21と床版3の太径主筋21aを連結している。
また、壁柱2と床版3(梁4)との接合面には、接合目地28が介設されている。なお、接合目地を構成する材料は限定されないが、例えばモルタル等を使用すればよい。
この他の第二の実施形態に係る壁柱構造10の作用効果は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
第三の実施形態では、図5に示すように、壁柱構造10の壁柱2の断面形状が比較的大きい場合について説明する。
なお、太径柱主筋21の本数は限定されない。
本実施形態では、一対の太径横補強筋29,29が、壁柱2の長辺方向(表面)に沿って、太径柱主筋21,21,…を挟んで対向するように配筋されている。
この他の第三の実施形態の壁柱構造10の詳細は、第一の実施形態の壁柱構造10と同様なため、詳細な説明は省略する。
すなわち、太径柱主筋21,21,…に生じる大きな圧縮力や引張力によって隙間11の上下のコンクリート20には、局所的に過大な応力が生じるが、太径横補強筋29,29がこの応力を緩和する。
壁柱2は、太径柱主筋21,21,…が複数本配筋されているため、壁柱2の脚部の曲げ抵抗力を向上されている。
第四の実施形態の壁柱構造10は、図6の(a)〜(c)に示すように、断面L字状、T字状、十字状の壁柱2b〜2dを有している点で、第一の実施形態の壁柱構造10と異なっている。
第一の壁柱部2Aと第二の壁柱部2Bは、互いの長辺方向端部において、接続されている。
すなわち、壁柱2bには、断面先端部に太径柱主筋21が配筋されており、計3本の太径柱主筋21,21,21が配筋されている。
例えば、図6の(b)に示す壁柱2cのように、第一の壁柱部2Aの長辺方向中央部に第二の壁柱部2Bが接続することにより、断面視T字状を呈していてもよい。
すなわち、壁柱2cには、断面先端部に太径柱主筋21が配筋されており、計3本の太径柱主筋21,21,21が配筋されている。
すなわち、壁柱2dには、断面先端部に太径柱主筋21が配筋されており、計4本の太径柱主筋21,21,…が配筋されている。
この他の第四の実施形態に係る壁柱構造10の作用効果は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
例えば、壁柱2の断面寸法や、太径柱主筋21および細径柱主筋22の鉄筋径は適宜設定すればよい。
同様に拘束補強筋26も必要に応じて配筋すればよい。
10 壁柱構造
11 隙間
12 耐火材料
2 壁柱
2A 第一の壁柱部
2B 第二の壁柱部
20 コンクリート
21 太径柱主筋
22 細径柱主筋
25 突起部材
26 拘束補強筋
3 床版(構造部材)
4 梁(構造部材)
Claims (4)
- 上下の構造部材と、前記上下の構造部材の間に立設された断面長方形の壁柱と、を備える壁柱構造であって、
前記壁柱の長辺方向端部に太径柱主筋が配筋されており、
前記壁柱の上下両端面、または上端面もしくは下端面の長辺方向端部の少なくとも一端側と前記構造部材との間に隙間が形成されていて、
前記太径柱主筋は、前記隙間を貫通していることを特徴とする、壁柱構造。 - 上下の構造部材と、前記上下の構造部材の間に立設された壁柱と、を備える壁柱構造であって、
前記壁柱は、断面長方形の第一の壁柱部と、前記第一の壁柱部と交差する断面長方形の第二の壁柱部とを有し、
前記第一の壁柱部および前記第二の壁柱部の長辺方向端部に太径柱主筋が配筋されており、
前記第一の壁柱部および前記第二の壁柱部の上下両端面、または上端面もしくは下端面の長辺方向端部と前記構造部材との間に隙間が形成されていて、
前記太径柱主筋は、前記隙間を貫通していることを特徴とする、壁柱構造。 - 前記隙間に、前記太径柱主筋を被覆するコンクリートよりもヤング係数が小さい耐火材料を備えていることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の壁柱構造。
- 前記太径柱主筋は上下一対の突起部材を備えており、前記突起部材は前記隙間に面していることを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の壁柱構造。
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