JP6996688B2 - 免震装置の耐火被覆構造 - Google Patents

Description

本発明は、免震装置の耐火被覆構造に関する。

例えば、鉄筋コンクリート造の柱（ＲＣ柱）で支持される上層の建物本体部を鉄骨造（Ｓ造、ＳＲＣ造）とした建物には、ＲＣ柱の上端部と鉄骨柱の下端部との間に免震装置を介装し、この免震装置を介してＲＣ柱と鉄骨柱とを連結することで、免震性能を付与する柱頭免震鉄骨造建物がある。

なお、上記は一例であって、鉄筋コンクリート造の柱（ＲＣ柱）以外、鉄骨柱、鉄骨鉄筋コンリート柱、コンクリート充填鋼管構造柱などの場合もあるし、鉄筋コンクリート基礎で建物を支持する場合もある。また、柱頭免震でなく、柱脚免震や柱中間免震等の免震建物の場合もある。

ここで、大臣認定された既存の免震装置用耐火被覆材は、上層の柱が鉄骨造である場合が考慮されていない。つまり、火災時に鉄骨柱から免震装置に熱が伝達されることに関して考慮されていない。

よって、下層のコンクリート製の構造支持柱の上部と上層の鉄骨柱の下部との間に介装する免震装置に対して耐火被覆（免震装置用耐火被覆材）を行うためには、工夫が必要である。

そこで、特許文献１には、免震装置の耐火性能を上層が鉄筋コンクリート造の場合と同じに扱えるように、免震装置の上部と鉄骨柱の下部との間に、所定の厚さで形成されたコンクリート部材を介装させている。そして、上層が鉄筋コンクリート造である場合の大臣認定を予め取得している免震装置用耐火被覆材を用いて免震装置を被覆している。

特許５５９０３６９号

しかし、上記の先行技術では、免震装置の上部と鉄骨柱の下部との間に介装するコンクリート部材は、免震装置の耐火性能を確保するために必要な所定の厚さが必要である。

また、鉄骨柱の軸力は、コンクリート部材を介して免震装置に伝達されるので、コンクリート部材には、この軸力に応じた強度を確保する必要である。

そして、コンクリート部材が厚くなると、免震装置と鉄骨柱との間が大きくなり、例えば、設計の自由度が制限される。

本発明は、上記事実に鑑み、鉄骨柱と免震装置との間にコンクリート部材を介装させることなく、免震装置の耐火性能を確保する耐火被覆構造を提供することが目的である。

第一態様は、鉄筋コンクリート柱と、前記鉄筋コンクリート柱の上部に設けられた免震装置と、前記免震装置の上部に支持された鉄骨柱と、前記鉄骨柱の少なくとも下部に設けられた第一コンクリート部と、前記鉄骨柱の下端部の周囲に設けられた第二コンクリート部と、前記鉄筋コンクリート柱と前記第二コンクリート部とに取り付けられ、前記免震装置の周囲を覆う耐火被覆材と、を備える免震装置の耐火被覆構造である。

第一態様の免震装置の耐火被覆構造では、鉄筋コンクリート柱と第二コンクリート部とに取り付けられた耐火被覆材によって、免震装置の周囲が耐火被覆材で覆われ耐火被覆される。

更に、鉄骨柱の少なくとも下部に設けられた第一コンクリート部によって熱容量が増加し、鉄骨柱を介して免震装置に伝達される熱量が抑制される。

したがって、鉄骨柱と免震装置との間にコンクリート部材を介装させることなく、免震装置の耐火性能が確保される。

第二態様は、前記免震装置の前記上部は、外側に張り出したフランジを有し、前記鉄骨柱は、鉄骨梁が接続される外側に張り出したダイアフラムを有し、前記第二コンクリート部は、前記フランジと前記ダイアフラムとの間に設けられている、第一態様に記載の免震装置の耐火被覆構造である。

第二態様の免震装置の耐火被覆構造では、第二コンクリート部はフランジとダイアフラムとの間に設けられているので、鉄骨柱の下端部の外周部分と第二コンクリート部との隙間からの熱の進入が効果的に抑制される。

第三態様は、前記耐火被覆材は、前記第二コンクリート部に取り付けられた上側耐火被覆材と、前記鉄筋コンクリート柱に取り付けられ、前記免震装置の高さ方向の中間部で前記上側耐火被覆材と突き合わせられた下側耐火被覆材と、を有している、第一態様又は第二態様に記載の免震装置の耐火被覆構造である。

第三態様の免震装置の耐火被覆構造では、地震時に免震装置が変位した際、上側耐火被覆材と下側耐火被覆材とは縁が切れているので、上側耐火被覆材と下側耐火被覆材とがずれ、破損が防止される。

また、突き合わせた箇所を免震装置の高さ方向の中間部で突き合わせることで、地震時に免震装置が変位した際の上側耐火被覆材と下側耐火被覆材の互いの離間距離が最小となる。

本発明によれば、鉄骨柱と免震装置との間にコンクリート部材を介装させることなく、免震装置の耐火性能を確保することができる。

本発明の一実施形態の耐火構造を示す図２の１－１線に沿った垂直断面図である。 本発明の一実施形態の耐火構造を示す図１の２－２線に沿った水平断面図である。

本発明の一実施形態の免震装置の耐火被覆構造について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｘ及び矢印Ｙは水平方向における直交する２方向を示し、矢印Ｚは鉛直方向を示している。

＜構造＞
先ず、本実施形態の耐火被覆構造の構造について説明する。

図１に示すように、本実施形態の耐火被覆構造１０は、鉄筋コンクリート柱３０、免震装置４０、鉄骨柱５０（図２も参照）、内部コンクリート部６０（図２も参照）、外部コンクリート部７０（図２も参照）、及び耐火被覆材８０を含んで構成されている。

鉄筋コンクリート柱３０は、本実施形態では、基礎１２の上に設けられ、鉄筋コンクリート柱３０の上部３２に免震装置４０が設けられている。なお、鉄筋コンクリート柱３０は、基礎１２以外の上に設けられていてもよい。また、本実施形態における免震装置４０は、ゴム板と鋼板を交互に重ねて接着した積層ゴムを用いた免震装置である。

この免震装置４０の上部には、鉄骨柱５０が支持されている。なお、免震装置４０の上部には、外側に張り出したフランジ４２が設けられている。また、本実施形態の鉄骨柱５０の下端にはベースプレート５２が設けられ、このベースプレート５２が、免震装置４０のフランジ４２にボルト１４で締結されている。

鉄骨柱５０は、鋼管で構成され、鉄骨柱５０の内部の下部５０Ａにはコンクリートが充填され内部コンクリート部６０が形成されている（図２も参照）。

また、鉄骨柱５０には、スラブ１６を支持する鉄骨梁２０が接続されている（図２も参照）。鉄骨柱５０には、外側に張り出した上ダイアフラム５３と下ダイアフラム５４（図２も参照）とが設けられている。

そして、これら上ダイアフラム５３と下ダイアフラム５４とに、それぞれＨ形鋼で構成された鉄骨梁２０の上フランジ２２と下フランジ２４とが接続されている。なお、図２に示すように、本実施形態では、十字状に四本の鉄骨梁２０が鉄骨柱５０に接続されているが、一例であって、これに限定されるものではない。

図１に示すように、下ダイアフラム５４の中心部分には孔５６が形成されている。そして、この孔５６からコンクリートが、後述する下端部５８まで充填され、前述の内部コンクリート部６０が下端部５８まで形成される。

鉄骨柱５０は、鉄骨梁２０が接合された下ダイアフラム５４よりも下側に突出し、この突出した部位を下端部５８とする。そして、この鉄骨柱５０の下端部５８の周囲には外部コンクリート部７０が設けられている。別の観点から説明すると、免震装置４０のフランジと下ダイアフラム５４との間に、環状の外部コンクリート部７０が設けられている。

また、環状の外部コンクリート部７０には、前述した鉄骨柱５０のベースプレート５２と免震装置４０のフランジ４２とを接続するボルト１４が埋設されていると共に下ダイアフラム５４に螺合されたボルト１５が埋設されている。

免震装置４０の周囲を覆う耐火被覆材８０は、鉄筋コンクリート柱３０の上部３２と外部コンクリート部７０とに取り付けられている。本実施形態の耐火被覆材８０は、外部コンクリート部７０に取り付けられた上側耐火被覆材８２と、鉄筋コンクリート柱３０に取り付けられた下側耐火被覆材８４と、を有している。耐火被覆材８０を構成する上側耐火被覆材８２と下側耐火被覆材８４とは、免震装置４０の高さ方向の中間部で突き合わせられている。

＜作用及び効果＞
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

鉄筋コンクリート柱３０と外部コンクリート部７０とに取り付けられた耐火被覆材８０によって、免震装置４０の周囲が耐火被覆材８０で覆われ耐火被覆される。

また、環状の外部コンクリート部７０によって、免震装置４０の上部と鉄骨柱５０の下端部５８との間からの熱の侵入が抑制される。

更に、鉄骨柱５０の内部の下部５０Ａに設けられた内部コンクリート部６０によって熱容量が増加し、鉄骨柱５０を介して免震装置４０に伝達される熱量が抑制される。

したがって、鉄骨柱５０と免震装置４０との間にコンクリート部材を介装させることなく、免震装置４０の耐火性能が確保される。

また、外部コンクリート部７０は、免震装置４０のフランジ４２と下ダイアフラム５４との間に設けられているので、鉄骨柱５０の下端部５８の外周部分と外部コンクリート部７０との隙間からの熱の進入が効果的に抑制される。

なお、外部コンクリート部７０は、鉄骨柱５０の下端部５８の周囲に設けられており、鉄骨柱５０から荷重が伝達されないので、耐火性能さえ持たせればよい。よって、外部コンクリート部７０が耐火性能を確保する以上に厚くする必要はない。

また、耐火被覆材８０は鉄筋コンクリート柱３０と外部コンクリート部７０とに取り付けるので、大臣認定された既存の免震装置用耐火被覆材を使用することができる。

また、本実施形態の耐火被覆材８０は、上側耐火被覆材８２と下側耐火被覆材８４との縁が切れているので、地震時に免震装置４０が変位した際には、上側耐火被覆材８２と下側耐火被覆材８４とがずれ、破損が防止される。

また、上側耐火被覆材８２と下側耐火被覆材８４とを免震装置４０の高さ方向の中間部で突き合わせることで、地震時に免震装置４０が変位した際の上側耐火被覆材８２と下側耐火被覆材８４との互いの離間距離が最小となる。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態における免震装置４０は、ゴム板と鋼板を交互に重ねて接着した積層ゴムを用いているが、これに限定されない。例えば、滑り支承や転がり支承を用いた免震装置４０であってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、内部コンクリート部６０は、免震装置４０の耐火性能を確保するために必要な熱容量となるように設定すればよいので、少なくとも鉄骨柱５０の下部５０Ａに設けられていればよい。よって、例えば、鉄骨柱５０の全長に亘って内部コンクリート部６０が設けられていてもよい。

また、例えば、上記実施形態では鉄骨柱５０は鋼管で構成されていたが、これに限定されない。鉄骨柱５０は、例えば、Ｈ形鋼で構成されていてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、鉄骨柱５０には、鉄骨梁２０が接合されていたが、これに限定されない。鉄骨柱５０に、鉄骨梁２０が接合されていなくてもよい。なお、この場合、鉄骨梁２０を接続する下ダイアフラム５４は不要であるが、鉄骨柱５０の下端部５８の外周部分と外部コンクリート部７０との隙間からの熱の進入を効果的に抑制し、耐火性能を向上させるため、下ダイアフラム５４を設けてもよい。

また、例えば、上記実施形態の耐火被覆材８０は上側耐火被覆材８２と下側耐火被覆材８４とを有する構造であったが、これに限定されない。免震装置４０の耐火性能が確保されれば、どのような構造の耐火被覆材８０であってもよい。

外部コンクリート部７０は、建設現場で打設してもよいし、プレキャストとして工場等で作製してもよい。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

１０ 耐火被覆構造
３０ 鉄筋コンクリート柱
４０ 免震装置
４２ フランジ
５０ 鉄骨柱
５４ 下ダイアフラム（ダイアフラム）
６０ 内部コンクリート部（第一コンクリート部）
７０ 外部コンクリート部（第二コンクリート部）
８０ 耐火被覆材
８２ 上側耐火被覆材
８４ 下側耐火被覆材

Claims (6)

1. 鉄筋コンクリート柱と、
   前記鉄筋コンクリート柱の上部に設けられた免震装置と、
   コンクリート部材を介装せずに、下端のベースプレートが前記免震装置の上部のフランジに接合された鉄骨柱と、
   前記鉄骨柱に設けられ、鉄骨梁が接続される下側のダイアフラム及び上側のダイアフラムと、
   前記鉄骨柱の少なくとも下部を構成する鋼管の内部における前記ベースプレートと前記上側のダイアフラムとの間に設けられた第一コンクリート部と、
   前記鋼管における前記フランジと前記下側のダイアフラムとの間の下端部の周囲に設けられた環状の第二コンクリート部と、
   前記鉄筋コンクリート柱と前記第二コンクリート部とに取り付けられ、前記免震装置の周囲を覆う耐火被覆材と、
   を備えている免震装置の耐火被覆構造。
2. 前記下側のダイアフラムの中心部分には孔が形成されている、
   請求項１に記載の免震装置の耐火被覆構造。
3. 前記耐火被覆材は、
   前記第二コンクリート部に取り付けられた上側耐火被覆材と、
   前記鉄筋コンクリート柱に取り付けられ、前記免震装置の高さ方向の中間部で前記上側耐火被覆材と突き合わせられた下側耐火被覆材と、
   を有している、請求項１又は請求項２に記載の免震装置の耐火被覆構造。
4. 前記第二コンクリート部には、
   前記鉄骨柱の前記ベースプレートと前記免震装置の前記フランジとを締結するボルトが埋設されている、
   請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の免震装置の耐火被覆構造。
5. 前記第二コンクリート部は、前記フランジ及び前記ベースプレートの端部よりも外側に張り出している、
   請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の免震装置の耐火被覆構造。
6. 前記鉄骨梁は、コンクリートに埋設されていない、
   請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の免震装置の耐火被覆構造。
   
   

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