JP7228344B2 - 鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造及びプレキャスト部材 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造及びプレキャスト部材に関するものである。

従来から、ブレースダンパーや鉄骨ブレースをＲＣ（鉄筋コンクリート）構造物に組み込む際には、鋼材を介してブレースの軸力を円滑に伝達する必要があり、種々のディテールが用いられていた。

例えば、ブレースの端部に金物やコンクリートで構成された固定部材が設けられ、固定部材が柱と梁との接合部に配置されるとともに丸鋼やアンカーボルト等（あと施工アンカーも含め、以降アンカーボルトと記載する）で柱及び梁に固定された接合構造が提案されている（下記の特許文献１参照）。

特許第６１９９２０１号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の接合構造では、固定部材が柱と梁との接合部に配置される構成であるため、そもそも梁が必要であり、アンカーボルトに生じる引張力及せん断力を負担するため、多くのアンカーボルトが必要である。アンカーボルトや、アンカーボルトに接続するための部材等多くの部材が必要となり、構成が複雑になるという問題点がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成の鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造及びプレキャスト部材を提供する。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造は、隣り合う鉄筋コンクリート造の躯体と、隣り合う前記躯体間に配置され、一端部がそれぞれ一方の躯体に接合されるとともに互いに交差して配置されたＨ形鋼からなる上側の第一ブレース及び下側の第二ブレースと、前記第一ブレースの一端部と前記第二ブレースの一端部とを連結する連結ユニットと、を備え、前記連結ユニットは、前記第一ブレースおよび前記第二ブレースが配置された架構面と直交する鉛直面に沿って配置されたベースプレートと、前記ベースプレートの上部から水平方向に延び、前記ベースプレートと前記第一ブレースの上側のフランジとを連結する上部プレートと、前記ベースプレートの下部から水平方向に延び、前記ベースプレートと前記第二ブレースの下側のフランジとを連結する下部プレートと、前記ベースプレート、前記上部プレート、前記下部プレート、前記第一ブレースの一端部及び前記第二ブレースの一端部により形成された空間内に、前記架構面に沿って設けられ、前記ベースプレート、前記上部プレート、前記下部プレート、前記第一ブレース、および前記第二ブレースに連結された鉛直プレートと、前記第一ブレースの下側のフランジの延長線上および前記第二ブレースの上側のフランジの延長線上に、それぞれの同一平面上に連結配置されるとともに、前記ベースプレートおよび前記鉛直プレートに連結された延長プレートと、前記延長プレートを挟んで、前記第一ブレースの上側のフランジの延長線上および前記第二ブレースの下側のフランジの延長線上に、それぞれの同一平面上に連結配置されるとともに、前記ベースプレートおよび前記鉛直プレートに連結された接続プレートと、を備え、前記連結ユニット、及び前記第一ブレースの一端部と前記第二ブレースの一端部との交差部分は、前記鉄筋コンクリート造の躯体に埋設されていることを特徴とする。

このように構成された鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造では、第一ブレースの一端部と第二ブレースの一端部とをベースプレートで接合し、これらの接合箇所を鉄筋コンクリート造の躯体のコンクリートに埋設すれば、第一ブレースと第二ブレースとの合力は埋設された部分の支圧応力によりコンクリートに伝達される。よって、アンカーボルトやブレースを躯体に接合するための金物等が必要なく、簡易な構成とすることができる。
また、第一ブレースの一端部と第二ブレースの一端部とはベースプレートで連結されるとともに、ベースプレートと第一ブレース及び第二ブレースの一方とが上部プレートで連結され、ベースプレートと第一ブレース及び第二ブレースの他方とが下部プレートで連結されている。交差する第一ブレース及び第二ブレースの軸力のうち水平方向の力は相殺され、鉛直方向の力は上部プレート及び下部プレートからコンクリートへの支圧応力として作用し連層耐震壁に伝達される。よって、水平方向に沿って配置された上部プレート及び下部プレートにより、第一ブレース及び第二ブレースの軸力の鉛直方向の力を支圧抵抗力で処理することができる。
さらに、ベースプレート、上部プレート、下部プレート、第一ブレースの一端部及び第二ブレースの一端部により形成された空間内には、第一ブレース及び第二ブレースの軸線方向を含む面に沿う鉛直プレートが設けられている。よって、第一ブレースと第二ブレースとの接合部分の剛性を高めることができる。

また、本発明に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造では、前記躯体は、連層耐震壁であることが好ましい。

このように構成された鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造では、アンカーボルトの曲げせん断や引張りで抵抗するのではなくコンクリートの支圧抵抗により一体化させるため（連層耐震壁と第一ブレース及び第二ブレースとの）接合部分の変形量が極めて小さく、第一ブレースと第二ブレースと鉄筋コンクリート造の連層耐震壁との接合部分の剛性（固定度）を高めることができる。

また、本発明に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造は、前記第一ブレース及び前記第二ブレースが、前記連結ユニットと接合する鉄骨材と、前記鉄骨材に連結され、該鉄骨材を挟んで前記連結ユニットの反対側に配されたダンパーと、を備えていてもよい。

このように構成された鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造では、接合部分の高い剛性の効果により、第一ブレース及び第二ブレースが設けられた建物に作用した振動エネルギーを効率的に吸収して減衰させ、建物に制振性能を付与することができる。
また、本発明に係るプレキャスト部材は、上述した鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造に使用するプレキャスト部材であって、鉛直方向に延びる主筋と、前記主筋を巻回し上下方向に複数配置されたフープ筋と、前記連結ユニットと、前記連結ユニットと接合し、前記第一ブレースの下端および前記第二ブレースの上端を構成する鉄骨材と、少なくとも前記主筋、前記フープ筋、前記連結ユニット、および前記鉄骨材の一部を埋設するコンクリート部と、有し、前記一方の躯体の一部を構成することを特徴とする。

本発明に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造及びプレキャスト部材によれば、簡易な構成とすることができる。

本発明の一実施形態に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造の要部の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造の要部の正面図である。 図４のＡ－Ａ線断面図である。

本発明の一実施形態に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造を示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係る鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造１００（以下、単に「接合構造１００」と称する。）は、隣り合って配置された連層耐震壁（躯体）１どうしを複数のブレース２で連結するものである。

図２は、接合構造１００の要部の拡大図である。
図２に示すように、接合構造１００は、連層耐震壁１と、複数のブレース２と、連結ユニット４と、を備えている。接合構造１００は、ブレース２の両端部（軸線方向の両端部）にそれぞれ設けられている。

連層耐震壁１は、鉄筋コンクリート造で構成され、例えば建物の最上階から最下階にわたって鉛直方向に連設されるものである。連層耐震壁１は、柱１１と、柱１１に接合された耐震壁１６と、を有している。

図４に示すように、柱１１は、鉛直方向に延びる複数の主筋１２と、主筋１２を巻回し上下方向に複数配置されたフープ筋１３と、主筋１２及びフープ筋１３を埋設するコンクリート部１４と、を有している。

図２に示すように、ブレース２は、隣り合って配置された連層耐震壁１の間の鉛直方向に沿う架構面Ｆに配置されている。架構面Ｆに沿って、複数のブレース２が上下に連設されている。

ブレース２は、鉛直方向に対して傾斜して配置されている。上下のブレース２で傾斜方向を異ならせて配置されている。上側のブレース２の下端部と下側のブレース２の上端部とが、交差するように配置されている。なお、ブレース２の取付高さ（高さ間隔）は、建物の階高に対応した高さであってもよいし、均等間隔で設置してもよい。

ブレース２は、いわゆるブレースダンパーで構成されている。本実施形態では、ブレースダンパーは、軸線方向の両端部に鉄骨材２０が配置され、中央部にオイルダンパー３１及びボールジョイント３２が配置されている。ブレースダンパーは、接合構造１００が設けられた建物に作用した振動エネルギーを吸収して減衰させ、建物に制振性能を付与するものである。

本実施形態では、ブレース２の両端部の鉄骨材２０は、Ｈ形鋼で構成されている。
図３は、接合構造１００の要部の斜視図である。図４は、接合構造１００の要部の正面図である。図５は、図４のＡ－Ａ線断面図である。なお、図３では柱１１の外形を二点鎖線で示し、図４では柱１１を破線で示している。
図３及び図４に示すように、各鉄骨材２０は、上下のフランジ２１，２２と、上下のフランジ２１，２２を連結するウェブ２３と、を有している。鉄骨材２０は、ウェブ２３が架構面Ｆ（図５の二点鎖線参照）に沿って配置されている。

図４に示すように、鉄骨材２０における柱１１に接合される側と反対側の端部には、ブレース２の端部とボルト接合するため、端部プレート２６が設けられている。

連層耐震壁１と上下のブレース２との接合部分において、一方のブレース２を第一ブレース２Ａと称し、他方のブレース２を第二ブレース２Ｂと称する。図４では、便宜上、第一ブレース２Ａが上側に配置されたものであり、第二ブレース２Ｂが下側に配置されたものを示して説明しているが、第一ブレース２Ａと第二ブレース２Ｂとが逆であってもよい。

連結ユニット４は、第一ブレース２Ａの下端部（一端部）と第二ブレース２Ｂの上端部（一端部）とを一体化（連結）するものである。連結ユニット４は、ベース体５と、上部フランジプレート（上部プレート）６と、下部フランジプレート（下部プレート）７と、ウェブプレート（鉛直プレート）８と、を有している。

ベース体５は、延長プレート４１，４２と、ベースプレート４５と、接続プレート４７，４８と、を有している。第一ブレース２Ａと第二ブレース２Ｂとは、延長プレート４１，４２及び接続プレート４７，４８を介してベースプレート４５に接合されている。

延長プレート４１は、第一ブレース２Ａの下側のフランジ２２の延長線上に、同一平面上に配置されている。延長プレート４２は、第二ブレース２Ｂの上側のフランジ２１の延長線上に、同一平面上に配置されている。

延長プレート４１は、第二ブレース２Ｂの上端部に配置されている。延長プレート４２は、第一ブレース２Ａの下端部に配置されている。

延長プレート４１，４２の端部４１ａ，４２ａどうしは、交差して配置され、第一ブレース２Ａの下側のフランジ２２及び第二ブレース２Ｂの上側のフランジ２１に接合されている。

延長プレート４１は、第二ブレース２Ｂのウェブ２３及び下側のフランジ２２に接合されている。延長プレート４２と、第一ブレース２Ａのウェブ２３及び上側のフランジ２１とは接合されている。

ベースプレート４５は、延長プレート４１の端部（端部４１ａと反対側の端部）４１ｂと延長プレート４２の端部（端部４２ａと反対側の端部）４２ｂとを連結している。

ベースプレート４５は、架構面Ｆと直交する鉛直面に沿って配置されている。ベースプレート４５の下端部は、延長プレート４１の端部よりも下方に配置されている。ベースプレート４５の上端部は、延長プレート４２の端部よりも上方に配置されている。

接続プレート４７は、延長プレート４２を挟んで、第一ブレース２Ａの上側のフランジ２１の延長線上に、同一平面上に配置されている。

接続プレート４７の端部４７ａは、延長プレート４２に接合されている。接続プレート４７の端部４７ｂは、ベースプレート４５に接合されている。

接続プレート４８は、延長プレート４１を挟んで、第二ブレース２Ｂの下側のフランジ２２の延長線上に、同一平面上に配置されている。

接続プレート４８の端部４８ａは、延長プレート４１に接合されている。接続プレート４８の端部４８ｂは、ベースプレート４５に接合されている。

上部フランジプレート６は、水平面に沿って配置されている。上部フランジプレート６は、ベースプレート４５の上端部と第一ブレース２Ａの上側のフランジ２１とを連結している。

下部フランジプレート７は、水平面に沿って配置されている。下部フランジプレート７は、ベースプレート４５の下端部と第二ブレース２Ｂの下側のフランジ２２とを連結している。

ウェブプレート８は、ベースプレート４５、上部フランジプレート６、下部フランジプレート７、第一ブレース２Ａの下端部及び第二ブレース２Ｂの上端部により形成された空間内に配置されている。ウェブプレート８は、架構面Ｆに沿って配置されている。ウェブプレート８は、空間の大きさに対応して分割された複数の分割プレート８０で構成されている。

第一ブレース２Ａの下端部の鉄骨材２０、第二ブレース２Ｂの上端部の鉄骨材２０及び連結ユニット４は、柱１１のコンクリート部１４に埋設されている。

上記の接合構造１００では、（図２に二点鎖線で示す範囲に上下に分割した）柱１１に、第一ブレース２Ａの下端部の鉄骨材２０、第二ブレース２Ｂの上端部の鉄骨材２０及び連結ユニット４が埋設された部材としてプレキャスト化することもできる。この場合、柱１１の主筋１２は、スリーブ１５内で接続することができる。

このように構成された接合構造１００では、第一ブレース２Ａの下端部と第二ブレース２Ｂの上端部とをベースプレート４５で接合し、これらの接合箇所を鉄筋コンクリート造の柱１１のコンクリート部１４に埋設すれば、第一ブレース２Ａと第二ブレース２Ｂとの合力は埋設された部分の支圧応力によりコンクリート部１４に伝達される。よって、アンカーボルトやブレースを躯体に接合するための金物等が必要なく、簡易な構成とすることができる。

また、第一ブレース２Ａの下端部と第二ブレース２Ｂの上端部とはベースプレート４５で連結されるとともに、ベースプレート４５と第一ブレース２Ａとが上部フランジプレート６で連結され、ベースプレート４５と第二ブレース２Ｂとが下部フランジプレート７で連結されている。交差する第一ブレース２Ａ及び第二ブレース２Ｂの軸力のうち水平方向の力は相殺され、鉛直方向の力は上部フランジプレート６及び下部フランジプレート７からコンクリート部１４への支圧応力として作用し連層耐震壁１に伝達される。よって、水平方向に沿って配置された上部フランジプレート６及び下部フランジプレート７により、第一ブレース２Ａ及び第二ブレース２Ｂの軸力の鉛直方向の力を支圧抵抗力で処理することができる。

また、アンカーボルトの曲げせん断や引張りで抵抗するのではなくコンクリート部１４の支圧抵抗により一体化させるため（連層耐震壁１と第一ブレース２Ａ及び第二ブレース２Ｂとの）接合部分の変形量が極めて小さく、第一ブレース２Ａと第二ブレース２Ｂと鉄筋コンクリート造の連層耐震壁１との接合部分の剛性（固定度）を高めることができる。

また、一方のブレース２には圧縮力が作用し、他方のブレース２には引張力が作用するが、交差するブレース２の軸力はほぼ同一であるため、合力の水平方向の力は０となる。一方、合力の鉛直方向の力は、コンクリート部１４に埋設された上部フランジプレート６及び下部フランジプレート７に支圧応力として作用し連層耐震壁１に伝達されるため、変形ロスなく効率的に伝達することができる。また、梁との接合がないため、鉄筋コンクリート造コアウォールに接合構造１００を採用する場合には、鉛直方向の取付位置の自由度が高い。

また、ベースプレート４５、上部フランジプレート６、下部フランジプレート７、第一ブレース２Ａの下端部及び第二ブレース２Ｂの上端部により形成された空間内には、架構面Ｆに沿うウェブプレート８が設けられている。よって、第一ブレース２Ａと第二ブレース２Ｂとの接合部分の剛性を高めることができる。

また、第一ブレース２Ａ及び第二ブレース２Ｂとして、ブレースダンパーを採用することで、接合部分の高い剛性の効果により、接合構造１００が設けられた建物に作用した振動エネルギーを効率的に吸収して減衰させ、建物に制振性能を付与することができる。

なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記に示す実施形態では、鉄筋コンクリート造の躯体として連層耐震壁１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られず、ブレース２が連結する躯体は、柱どうしや、梁どうし、または柱と梁等であってもよい。

また、端部プレート２６、上部フランジプレート６及び下部フランジプレート７にそれぞれ面内方向（板面に沿う方向）と直交する方向に延びるリブが設けられていてもよい。

また、上記に示す実施形態では、上部フランジプレート６及び下部フランジプレート７を備えているが、本発明はこれに限られず、連結ユニット４のうち少なくともベースプレート４５を備えていればよい。アンカーボルトがなくても力学的に接合部が成立することを述べたが、ベースプレート４５にアンカーボルト（不図示）を固定して鉄筋コンクリート造の柱１１や耐震壁１６内に定着してもよいし、上下のフランジプレート６，７に鉄筋（不図示）を溶接して鉄筋コンクリート造の柱１１内に定着してもよい。

また、上記に示す実施形態では、ブレース２の一例として、ブレースダンパーを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られず、オイルダンパー３１を備えていない単なるブレースであってもよい。

また、上記に示す実施形態では、ブレース２が連層耐震壁１の壁厚方向に１列配置されているが、連層耐震壁１の壁厚方向に複数列配置されていてもよい。

また、上記に示す実施形態では、柱１１、第一ブレース２Ａの下端部の鉄骨材２０、第二ブレース２Ｂの上端部の鉄骨材２０及び連結ユニット４がプレキャスト化された構成について説明したが、本発明はこれに限られず、各部材を現場で施工する方法にも適用可能である。

１…連層耐震壁（躯体）
２…ブレース
２Ａ…第一ブレース
２Ｂ…第二ブレース
４…連結ユニット
５…ベース体
６…上部フランジプレート（上部プレート）
７…下部フランジプレート（下部プレート）
８…ウェブプレート（鉛直プレート）
１１…柱
１４…コンクリート部
１６…耐震壁
２０…鉄骨材
２１，２２…フランジ
２３…ウェブ
２６…端部プレート
３１…オイルダンパー
３２…ボールジョイント
４１，４２…延長プレート
４５…ベースプレート
４７，４８…接続プレート
８０…分割プレート
１００…接合構造
Ｆ…架構面

Claims (4)

1. 隣り合う鉄筋コンクリート造の躯体と、
   隣り合う前記躯体間に配置され、一端部がそれぞれ一方の躯体に接合されるとともに互いに交差して配置されたＨ形鋼からなる上側の第一ブレース及び下側の第二ブレースと、
   前記第一ブレースの一端部と前記第二ブレースの一端部とを連結する連結ユニットと、を備え、
   前記連結ユニットは、
   前記第一ブレースおよび前記第二ブレースが配置された架構面と直交する鉛直面に沿って配置されたベースプレートと、
   前記ベースプレートの上部から水平方向に延び、前記ベースプレートと前記第一ブレースの上側のフランジとを連結する上部プレートと、
   前記ベースプレートの下部から水平方向に延び、前記ベースプレートと前記第二ブレースの下側のフランジとを連結する下部プレートと、
   前記ベースプレート、前記上部プレート、前記下部プレート、前記第一ブレースの一端部及び前記第二ブレースの一端部により形成された空間内に、前記架構面に沿って設けられ、前記ベースプレート、前記上部プレート、前記下部プレート、前記第一ブレース、および前記第二ブレースに連結された鉛直プレートと、
   前記第一ブレースの下側のフランジの延長線上および前記第二ブレースの上側のフランジの延長線上に、それぞれの同一平面上に連結配置されるとともに、前記ベースプレートおよび前記鉛直プレートに連結された延長プレートと、
   前記延長プレートを挟んで、前記第一ブレースの上側のフランジの延長線上および前記第二ブレースの下側のフランジの延長線上に、それぞれの同一平面上に連結配置されるとともに、前記ベースプレートおよび前記鉛直プレートに連結された接続プレートと、を備え、
   前記連結ユニット、及び前記第一ブレースの一端部と前記第二ブレースの一端部との交差部分は、前記鉄筋コンクリート造の躯体に埋設されていることを特徴とする鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造。
2. 前記躯体は、連層耐震壁であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造。
3. 前記第一ブレース及び前記第二ブレースは、
   前記連結ユニットと接合する鉄骨材と、
   前記鉄骨材に連結され、該鉄骨材を挟んで前記連結ユニットの反対側に配されたダンパーと、を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造。
4. 請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート造の躯体とブレースとの接合構造に使用するプレキャスト部材であって、
   鉛直方向に延びる主筋と、
   前記主筋を巻回し上下方向に複数配置されたフープ筋と、
   前記連結ユニットと、
   前記連結ユニットと接合し、前記第一ブレースの下端および前記第二ブレースの上端を構成する鉄骨材と、
   少なくとも前記主筋、前記フープ筋、前記連結ユニット、および前記鉄骨材の一部を埋設するコンクリート部と、有し、
   前記一方の躯体の一部を構成することを特徴とするプレキャスト部材。

Images