JP6300516B2

JP6300516B2 - 制震構造

Info

Publication number: JP6300516B2
Application number: JP2013266837A
Authority: JP
Inventors: 龍大欄木; 正三西山
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: JP2015121075A

Description

本発明は、柱の一部に水平剛性の低いゴム等を介在させた目地を形成することにより、建物の剛性を低減させて固有周期を長周期化させた制震構造に関するものである。

地震に対して建物の安全性を確保するために、基礎部分や中間階の柱等に積層ゴムを用いた免震装置を介装することにより、当該建物の固有周期を長周期化させて加速度応答を低減させる免震構造が実用に供されている。

上記免震構造にあっては、地震発生時に、建物の応答加速度を低減させて地盤から建物に伝播しようとする振動を緩和させることにより、躯体の健全性を維持することができるとともに、家具の転倒等を防止することができる反面で、上記免震装置における応答振幅が大きくなるため、上記免震装置を間に挟んで上下階にわたって設けられる設備配管等に、上下階の相対変位に追従可能なフレキシブルな構造を採用する必要がある。

また、上記免震装置を設置するための免震ピット等の空間を確保する必要があるために、総じて建設コストが嵩むという問題点もある。
そこで、本出願人は、先に下記特許文献１において、図７に示すように、鉄筋コンクリート等からなる柱３０の一部に、コンクリートよりも剛性が低く、かつ許容せん断変形量が大きいゴム等の材料からなる目地３１が介在された建築物を提案した。

上記建築物によれば、ゴム等の材料からなる目地３１によって柱の水平剛性が低減するため、建築物の固有周期を長期化させることができるとともに、地震時に建築物に加わる動的荷重が低減される一方、層間変位は階高の１／５０未満あるいは１／１００未満に抑制されるために、家具の転倒等を抑制することができ、しかも設備配管や階段等の変形を許容するための特別な構造も不要になるという効果が得られる。

特開２００９−２５６９６２号公報

しかしながら、アスペクト比が大きな建築物においては、地震時に、柱に引張力が作用するため、引張力に対する耐性が低いゴム等の目地材を用いることができず、上記構成を適用することが難しいという問題点がある。

このため、引張力を伝達する鉄筋を、上記目地３１を貫通させて上下の柱にわたって通る方法も考えられるものの、地震時に目地３１に生じる大きな水平方向の変位によって、上記鉄筋が損傷する可能性があるために、その改良が要請されていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アスペクト比が大きな建物に対しても、柱に引張力に対する耐性が低いゴム等の目地材料を用いた目地を設けることにより、当該柱の水平剛性を低減させて当該建物の固有周期を長期化させることができる制震構造を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、柱に、当該柱よりも剛性が低い目地材を介在させた制震構造において、上記目地材を間に挟んだ上側の柱および下側の柱の一方の端面に、基端部が上記端面に固定されて鉛直方向に延在する軸部と、この軸部の先端に形成された当該軸部よりも大径の頭部とを有する第１の係合部材を設けるとともに、上記上側の柱および下側の柱の他方に、水平方向に配置されるとともに中央部に孔部が形成された受け材を有する第２の係合部材を設けてなり、上記受け材の孔部に上記軸部が水平方向に相対変位可能に挿通されるとともに、上記頭部の外径が、上記孔部の内法よりも小さく形成され、かつ上記頭部と上記受け材との間には、内径寸法が上記頭部の外径寸法よりも小さい第１の円環板と、内径寸法が上記第１の円環板の外径寸法よりも小さく、かつ外径寸法が上記孔部の内法よりも大きい第２の円環板が介装されることにより、上記第１および第２の係合部材は、上記上下の柱の水平方向および接近方向への相対変位を許容し、かつ上記柱に引張力が作用した際に上記頭部が上記受け材に係合して当該引張力を伝達するように配置されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、柱に、当該柱よりも剛性が低い目地材を介在させるとともに、上記目地材を間に挟んだ上下の柱に、当該上下の柱の水平方向および接近方向への相対変位を許容する第１および第２の係合部材を配置しているために、柱の水平剛性を低減させて、建物の固有周期を長期化させることにより、地震発生時における建物の応答加速度を低減させことができる。

加えて、第１および第２の係合部材を、上記柱に引張力が作用した際に互いに係合してこの引張力を伝達するように配置しているために、アスペクト比の大きな建物においても、上記目地材としてゴム等の引張力に対する耐性が弱い材料を用いることができる。

本発明に係る制震構造の一実施形態を示す要部の斜視図である。施工前の図１の縦断面図であって図４のＢ−Ｂ線視断面相当図である。図２の側方視した縦断面図である。図２のＡ−Ａ線視した平面図である。図２の施工後における状態を示す縦断面図である。図３の施工後における状態を示す縦断面図である従来の目地による制震構造を示す概略構成図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係る制震構造の一実施形態について説明する。
本実施形態の制震構造は、図７に示した柱３０に形成された目地に、図１〜図６に示す目地装置１を介在させたものである。
この目地装置１は、柱に形成された目地に介装されるもので、上側の柱の端面に固定される方形の上部基板２と、下側の柱の端面に固定される方形の下部基板３との間の中央部に、目地材４が角柱状あるいは図１に示すような円柱状に充填されるとともに、目地材４が充填されていない上下部基板２、３間の４隅に、引張力を伝達可能な係合部材を配置したものである。

ここで、上下部基板２、３は、この目地装置１を介在させる柱の断面と等しい形状に形成された方形の鋼板であり、それぞれアンカーボルト２ａを介して上側の柱および下側の柱に固定されている。また、目地材４は、上記柱よりも剛性が低く、かつ許容せん断変形量が大きい材料、具体的には、ゴム系材料、エラストマー等の高分子材料あるいは繊維補強ゴム等の複合材料からなり、厚さ寸法が１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以下のシート状に形成されている。そして、この目地材４の周囲に、上記係合部材が配置されている。

この係合部材は、上部基板２に固定されたボルト（第１の係合部材）５と、下部基板３に固定された受け材（第２の係合部材）６と、これらボルト５および受け材６の間に介装された２枚のワッシャ（第１および第２の円環板）７、８とから概略構成されたものである。

上記ボルト５は、軸部５ａの基端部が上部基板２に固定されるとともに、頭部５ｂを下方に位置させて鉛直方向に垂設されている。そして、このボルト５の軸部５ａには、２枚のワッシャ７、８が外装されている。ここで、頭部５ｂ側のワッシャ（第１の円環板）７は、内径寸法がボルト５の頭部５ｂの外径寸法よりも小さく形成されるとともに、このワッシャ７の上部に配置されたワッシャ（第２の円環板）８は、内径寸法がワッシャ７の外径寸法よりも小さく形成されている。これにより、ワッシャ７、８は、ボルト５の頭部５ｂに係止された状態で配置されている。

他方、これらボルト５およびワッシャ７、８の上方に、方形板状の受け材６が設けられている。この受け材６は、中央部にボルト５の頭部５ｂの外径よりも大径であって、かつワッシャ８の外径よりも小径な孔部６ａが穿設されもので、内方に位置する２辺に接合された壁部９によって、底板１０上に固定されている。そして、この底板１０が、ボルト１１によって下部基板３の角隅部に固定されている。なお、この受け材６および底板１０は、受け材６の下方にボルト５の頭部５ｂおよびワッシャ６、７を配置して組み立てる便宜から、上記受け材６の対角方向において２分割されている。

また、受け材６とボルト５およびワッシャ６、７は、図２および図３に示すように、施工前において、ワッシャ７の上面が当該受け材６の下面に当接する位置に配置されている。そして、図５および図６に示すように、施工後に柱の荷重が作用した状態において、目地材４が圧縮されることにより受け材６とのワッシャ７との間に僅かな隙間が形成された状態で配置されている。

これにより、ボルト５の軸部５ａが、孔部６ａ内において水平方向に相対変位可能に配置され、かつ上記柱に引張力が作用した際にボルト５の頭部５ｂがワッシャ６、７を介して受け材６に係合するように配置されている、この結果、ボルト５および受け材６からなる係合部材は、目地を挟んだ上下の柱の水平方向および接近方向への相対変位を許容し、かつ上記柱に引張力が作用した際に互いに係合して当該引張力を伝達するように構成されている。

以上の構成からなる制震構造によれば、地震時に、目地蔵置１を間に挟んだ上側の柱と下側の柱とに水平方向の相対変位が生じると、ボルト５の軸部５ａがワッシャ７、８と共に受け材６の孔部６ａ内において水平方向に相対変位して、これに追従する。そして、柱３０には、この柱３０よりも剛性が低く、かつ許容せん断変形量が大きいゴム系材料等からなる目地材４を介在させいるために、上記目地材４によって柱の水平剛性を低減させ、建物の固有周期を長期化させることにより、地震発生時における建物の応答加速度を低減させことができる。

また、上側の柱と下側の柱とに、互いに接近する方向の相対変位が生じると、ボルト５が受け材６の底板１０側に向けて変位することにより追従する。これに対して、上記柱３０に引張力が作用すると、ボルト５の頭部５ｂがワッシャ７、８を介して受け材６に係合することにより、上記引張力を下側の柱に伝達する。

この結果、アスペクト比の大きな建物においても、目地材４としてゴム等の引張力に対する耐性が弱い材料を用いることができる。

４目地材
５ボルト（第１の係合部材）
５ａ軸部
５ｂ頭部
６受け材（第２の係合部材）
６ａ孔部
７ワッシャ（第１の円環板）
８ワッシャ（第２の円環板）

Claims

柱に、当該柱よりも剛性が低い目地材を介在させた制震構造において、
上記目地材を間に挟んだ上側の柱および下側の柱の一方の端面に、基端部が上記端面に固定されて鉛直方向に延在する軸部と、この軸部の先端に形成された当該軸部よりも大径の頭部とを有する第１の係合部材を設けるとともに、上記上側の柱および下側の柱の他方に、水平方向に配置されるとともに中央部に孔部が形成された受け材を有する第２の係合部材を設けてなり、
上記受け材の孔部に上記軸部が水平方向に相対変位可能に挿通されるとともに、上記頭部の外径が、上記孔部の内法よりも小さく形成され、かつ上記頭部と上記受け材との間には、内径寸法が上記頭部の外径寸法よりも小さい第１の円環板と、内径寸法が上記第１の円環板の外径寸法よりも小さく、かつ外径寸法が上記孔部の内法よりも大きい第２の円環板が介装されることにより、上記第１および第２の係合部材は、上記上下の柱の水平方向および接近方向への相対変位を許容し、かつ上記柱に引張力が作用した際に上記頭部が上記受け材に係合して当該引張力を伝達するように配置されていることを特徴とする制震構造。