JP6274792B2 - 建築物のラーメン架構 - Google Patents
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Description
この発明の第2の建築物のラーメン架構は、2本の柱と、両柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構であって、前記各柱が、これら柱の並び方向に並ぶ互いに平行な2本の金属製の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材とを有するはしご形であり、前記横材が上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形であり、前記各横材は両端が当て板を介して前記縦材に溶接されていることを特徴とする。
これら第1および第2の建築物のラーメン架構において、前記溝形の横材におけるウェブ部における前記上下のフランジ部の近傍にせん断降伏誘発用の孔を有していてもよい。
各柱の両方の縦材に梁を接合することで、梁の荷重が両方の縦材に直接に伝わり、2本の縦材と横材とでなる組立柱である柱の機能を効果的に発揮させることができる。
従来、中ボルトによるラーメン架構は存在せず、高力ボルトが用いられているが、住宅で標準的に用いられているボルトである中ボルトによると、高力ボルトに比べて、接合作業の管理が容易で、専用の工具が不要も不要となり、材料コストも低減される。中ボルトを用いても、この発明は、柱が上記のように2本の縦材と綴り材となる複数本の横材とで構成され、損傷を綴り材となる横材に集中させるため、地震の挙動が、柱と梁とのボルト接合部分の滑りによるスリップ等の履歴にはならず、紡錘形履歴が実現できる。
この構成の場合、柱の横材の両端部を、それぞれこの横材を補剛する補剛部材を介して両縦材に接合するので、横材の端部に剛域が形成され、その端部および端部近傍の耐力と剛性を確保することができる。2本の縦材の間隔が広い場合でも、上記のように補剛部材を介して横材の両端部を縦材に接合することから、横材の端部に剛域が形成されて、横材のせん断スパン比を小さくすることができ、簡易にせん断降伏させることができる。すなわち、横材が曲げ降伏する場合は、繰り返し荷重により圧縮フランジの座屈等で耐力が低下するため、せん断降伏とすることが好ましいが、せん断降伏とする場合は横材のせん断スパン比が課題となる。しかし、上記のように剛域が形成されて容易にせん断スパン比が小さくなることで、せん断降伏となる。せん断降伏となることで、曲げ降伏の場合に比べて安定したエネルギー吸収となり易い。
すなわち、前記補剛部材が平板形状であって、この補剛部材の前記両板部が同一平面で続き、前記縦材におけるこのラーメン架構の構面に対して平行となる表面と、この表面と同一平面に揃えられる前記横材の側面とにそれぞれ接合されるようにしても良い。
この構成の場合、縦材の補剛部材が接合される箇所が、横材の長手方向に沿う表面となるため、横材の長手方向に垂直となる表面に接合する場合と異なり、縦材の接合部における面外変形の問題がなくなり、より一層、耐力、剛性が向上する。
前記補剛部材により横材のせん断スパンが小さくなりせん断降伏し易くなっているうえに、このように横材の両端部にせん断降伏誘発用の孔を設けた場合、横材のせん断降伏をさらに助長させることができる、また、前記孔が横材の両端部に設けられていると、横材の端部に塑性ヒンジが形成され、塑性変形領域が大きくなる。その結果、大変形時における変形代を稼ぎ塑性変形能力を向上させることができる。
また、せん断降伏誘発用の孔を設けた場合、前記補剛部材の大きさの設計による横材のせん断耐力、剛性の調整に加え、前記孔の大小や数により、せん断耐力、剛性の調整が可能になる。
この発明の第2の建築物のラーメン架構は、2本の柱と、両柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構であって、前記各柱が、これら柱の並び方向に並ぶ互いに平行な2本の金属製の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材とを有するはしご形であり、前記横材が上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形であり、前記各横材は両端が当て板を介して前記縦材に溶接されているため、大地震等により損傷を生じる場合に、損傷箇所が一部の限られた箇所となって、上部荷重の支持能力が下がらず、地震後の補修も容易となり、また軽量化が図れ、さらに外形を変えることなく各種の強度に設計できる。
横材5は、そのウェブ部5aが垂直となる姿勢で両縦部材4,4間に架設され、その両端が、当て板6を介して縦材4に溶接により固定されている。図示の例では、ウェブ部5aの外面となる側面が屋外側に向けられているが、屋内側に向けられていても良い。例えば、横材5にウェブ部5aの幅が100mm、フランジ部5bの幅が40mm、厚さが2.3mmの溝形鋼を用いる場合、横材5の長さは100〜150mmとする。各横材5は、そのウェブ部5aでせん断力を負担し、上下のフランジ部5bで曲げモーメントを負担する。
図6に示すはしご形の柱2は、前記実施形態のものと同様に、互いに平行な2本の金属製の縦材4,4と、これら縦材4,4間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材5とを有する。縦材4には角形鋼管が用いられ、横材5には前記と同様に溝形に折り曲げ加工した鋼材が用いられている。横材5は、図7(C)に示すように、そのウェブ部5aが垂直となる姿勢で両縦部材4,4間に架設され、ウェブ部5aの外面となる側面が縦材4の屋内側の表面4aと同一平面に揃えられる。
すなわち、曲げ降伏型では、横材5の上下フランジ部5bのうちの圧縮側フランジ部の座屈や溶接部での震動エネルギー吸収により、ループを繰り返すうちにエネルギー吸収能力が低下していく。一方、ウェブ部5aのせん断降伏型では、板要素の降伏が支配的となるため、安定したエネルギー吸収と成り易い。
また、前記孔7が横材5の両端部に設けられているため、横材5の両端部に塑性ヒンジが形成され、塑性変形領域が大きくなる。その結果、大変形時における変形代を稼ぎ、塑性変形能力を向上させることができる。
2…柱
3…梁
4…縦材
4a,4b…表面
5…横材
5a…ウェブ部
7…せん断降伏誘発用の孔
17…ボルト(中ボルト)
40,40A…補剛部材
40a,40b,40Aa,40Ab…板部
Claims (10)
- 2本の柱と、両柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構であって、前記各柱が、これら柱の並び方向に並ぶ互いに平行な角形鋼管からなる2本の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材とを有するはしご形であり、前記横材が上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形であり、前記ウェブ部と、前記角形鋼管からなる縦材の4側面の板部のうちの前記横材の長手方向に沿う片方の側面の板部とが互いに近接していることを特徴とする建築物のラーメン架構。
- 2本の柱と、両柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構であって、前記各柱が、これら柱の並び方向に並ぶ互いに平行な2本の金属製の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材とを有するはしご形であり、前記横材が上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形であり、前記各横材は両端が当て板を介して前記縦材に溶接されていることを特徴とする建築物のラーメン架構。
- 請求項1または請求項2に記載の建築物のラーメン架構において、前記溝形の横材におけるウェブ部における前記上下のフランジ部の近傍にせん断降伏誘発用の孔を有する建築物のラーメン架構。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の建築物のラーメン架構において、前記梁は、前記各柱の2本の前記縦材の両方と接合される建築物のラーメン架構。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項の建築物のラーメン架構において、前記柱と梁とが中ボルトで接合された建築物のラーメン架構。
- 請求項1に記載の建築物のラーメン架構において、前記柱の前記横材の両端部が、それぞれこの横材を補剛する補剛部材を介して前記両縦材に接合され、前記補剛部材は、前記縦材の表面に面接触して接合される板部と、前記横材の側面に面接触して接合される板部とを有する建築物のラーメン架構。
- 請求項6に記載の建築物のラーメン架構において、前記補剛部材が平板形状であって、この補剛部材の前記両板部が同一平面で続き、前記縦材におけるこのラーメン架構の構面に対して平行となる表面と、この表面と同一平面に揃えられる前記横材の前記側面とにそれぞれ接合される建築物のラーメン架構。
- 請求項6に記載の建築物のラーメン架構において、前記補剛部材が、前記縦材におけるこのラーメン架構の構面に対して垂直となる表面に面接触する板部と、前記横材の前記側面に面接触する板部とでなるL字形状である建築物のラーメン架構。
- 請求項6ないし請求項8のいずれか1項に記載の建築物のラーメン架構において、前記横材の両端部における前記補剛部材との接合部から外れる箇所に、前記せん断降伏誘発用の孔が設けられた建築物のラーメン架構。
- 請求項9に記載の建築物のラーメン架構において、前記横材の両端部に設けられる前記せん断降伏誘発用の孔がそれぞれ複数である建築物のラーメン架構。
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