(57)【要約】【課題】地震のエネルギーを吸収する能力が高められた制震間柱を提供する。【解決手段】制震間柱１は、対向する一対のウェブ板２Ａ，２Ｂと、ウェブ板２Ａ，２Ｂの幅に相当する間隔をあけて対向し両側縁が各ウェブ板２Ａ，２Ｂの両側縁にそれぞれ接合される一対のフランジ板３Ａ，３Ｂと、ウェブ板２Ａ，２Ｂとフランジ板３Ａ，３Ｂとで囲まれる内部の空間Ｓに一方のウェブ板２Ａと平行に幅方向に沿って配置される複数本の第１主筋４Ａと、空間Ｓに他方のウェブ板２Ｂと平行に幅方向に沿って配置される複数本の第２主筋４Ｂと、各第１主筋４Ａおよび各第２主筋４Ｂを空間Ｓ内の定位置に拘束する緊結部材５とを含み、空間Ｓ内に充填されるコンクリート１００とウェブ板２Ａ，２Ｂとが第１主筋４Ａ、第２主筋４Ｂ、緊結部材６を介して一体化される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対のウェブ板と、前記ウェブ板の幅に相当する間隔をあけて対向し両側縁が各ウェブ板の両側縁にそれぞれ接合される一対のフランジ板と、前記ウェブ板とフランジ板とで囲まれる内部の空間に一方のウェブ板と平行に幅方向に沿って配置される複数本の第１主筋と、前記空間に他方のウェブ板と平行に幅方向に沿って配置される複数本の第２主筋と、各第１主筋および各第２主筋を前記空間内の定位置に拘束する緊結部材とを含み、前記空間に充填されるコンクリートと前記ウェブ板とが前記第１主筋、第２主筋、および緊結部材を介して一体化される制震間柱。
【請求項２】
前記フランジ板は、鋼板またはＣ型鋼よりなり、前記ウェブ板は、前記フランジ板より幅が大きくフランジ板より薄い肉厚の鋼板よりなり、各ウェブ板の各側縁と各フランジ板の各側縁とが溶接により接合されることにより平面視が長方形状の箱形に形成される請求項１に記載の制震間柱。
【請求項３】
前記緊結部材は、一方のウェブ板の内面に複数段にわたって設けられる第１の緊結筋と、他方のウェブ板の内面に複数段にわたって設けられる第２の緊結筋とを含み、前記第１、第２の各緊結筋は、各ウェブ板の内面に溶接される直線状の谷部と、前記谷部を挟んで連なる山部とを一体に備えており、前記第１緊結筋の各山部の頂部が各第１主筋に溶接され、前記第２緊結筋の各山部の頂部が各第２主筋に溶接されている請求項１に記載の制震間柱。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の制震間柱であって、前記緊結部材は、対応する位置の第１主筋と第２主筋とを連結する複数の連結部材をさらに含む制震間柱。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の制震間柱であって、前記ウェブ板の内面および前記フランジ板の内面のそれぞれに溶接される複数本の長さ方向に延びる鉄筋をさらに含む制震間柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄筋コンクリート造および鉄骨造のいずれの構造物にも適用できる構造の制震間柱に関するもので、この発明は特に、鋼板とコンクリートとを一体化して地震の揺れを吸収するようにした制震間柱に関する。
【背景技術】
【０００２】
制震間柱は、内部にダンパーなどの制震部材を組み込むことで、地震の揺れを吸収する構造のものであり、従来、種々の制震間柱が提案されている。鉄筋コンクリート造の構造物に適用する制震間柱として、エネルギー吸収能力に優れた高靱性柱の上下を剛性の高いスタブで固定した「ＲＣカラムダンパー」が知られている。また、鉄骨造の構造物に適用する制震間柱として、地震のエネルギーを吸収する材料に低降伏点鋼を用いたものや粘弾性体を用いたものが知られている。
【０００３】
既存の制震間柱は、鉄筋コンクリートを材料として用いたものであるか、Ｈ型鋼などの鉄骨を材料として用いたものであるかのいずれかであり、それぞれ単体の材料で構成されている。また、鋼板コンクリート構造として、現在、角型鋼管や円形鋼管の中にコンクリートが充填された構造のＣＦＴ柱も存在するが、これらは水平方向の断面形状が正方形や円形の形状のものであり、本体の柱として用いられている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３２８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鋼板コンクリート構造を水平方向の断面形状が長方形の制震間柱として用いた場合、長辺側の鋼板とコンクリートとの一体化が十分でないため、鋼板の変形を招き易く、地震により外力が繰り返し作用したとき、その力に対する制震効果が十分でなく、地震のエネルギーを吸収する能力に欠けるという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記の問題に着目してなされたもので、地震のエネルギーを吸収する能力に優れ、鉄筋コンクリート造にも鉄骨造にも適用できる鋼板コンクリート構造の制震間柱を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による制震間柱は、対向する一対のウェブ板と、ウェブ板の幅に相当する間隔をあけて対向し両側縁が各ウェブ板の両側縁にそれぞれ接合される一対のフランジ板と、ウェブ板とフランジ板とで囲まれる内部の空間に一方のウェブ板と平行に幅方向に沿って配置される複数本の第１主筋と、空間に他方のウェブ板と平行に幅方向に沿って配置される複数本の第２主筋と、各第１主筋および各第２主筋を空間内の定位置に拘束する緊結部材とを含み、空間に充填されるコンクリートとウェブ板とが第１主筋、第２主筋、および緊結部材を介して一体化される。
【０００８】
この発明による制震間柱においては、ウェブ板とフランジ板とで囲まれる内部の空間に充填されるコンクリートとウェブ板とが第１主筋、第２主筋、および緊結部材を介して一体化されるので、ウェブ板の座屈が防止されるとともに、ウェブ板の面外変形が拘束されることで、繰り返し作用する地震による外力に対してウェブ板の制震性能が確保され、地震のエネルギーの吸収能力が高められる。また、鋼板コンクリート構造であるので、耐火性能が十分に確保される。
【０００９】
好ましくは、フランジ板は、鋼板またはＣ型鋼よりなり、ウェブ板は、フランジ板より幅が大きくフランジ板より薄い肉厚の鋼板よりなり、各ウェブ板の各側縁と各フランジ板の各側縁とが溶接により接合されることにより平面視が長方形状の箱形に形成される請求項１に記載の制震間柱。
【００１０】
好ましい実施形態の緊結部材は、一方のウェブ板の内面に複数段にわたって設けられる第１の緊結筋と、他方のウェブ板の内面に複数段にわたって設けられる第２の緊結筋とを含む。第１、第２の各緊結筋は、各ウェブ板の内面に溶接される直線状の谷部と、谷部を挟んで連なる山部とを一体に備えている。第１緊結筋の各山部の頂部が各第１主筋に溶接され、第２緊結筋の各山部の頂部が各第２主筋に溶接されている。
【００１１】
より好ましい実施形態の緊結部材は、対応する位置の第１主筋と第２主筋とを連結する複数の連結部材をさらに含むものである。
【００１２】
この実施形態によると、連結部材によりウェブ板とコンクリートとの一体化がさらに促進されるうえに、コンクリート打設時の側圧を受けるセパレーターとしての役目も果たす。
【００１３】
鉄筋コンクリート造の構造物に適用する制震間柱は、ウェブ板の内面およびフランジ板の内面のそれぞれに溶接される複数本の長さ方向に延びる鉄筋をさらに含むものである。
【００１４】
この実施態様によると、鉄筋コンクリート造の構造物において、ウェブ板およびフランジ板に溶接された複数本の鉄筋によって鉄筋コンクリート造の梁との連続性が確保される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による制震間柱は、地震のエネルギーを吸収する能力が高められており、鉄筋コンクリート造の構造物にも鉄骨造の構造物にも適用できる構造のものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】制震間柱の一実施形態を示す中間を省略した正面図である。
【図２】図１の実施形態の制震間柱の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】ウェブ板への緊結筋の溶接箇所を拡大して示す断面図である。
【図５】他の実施形態の制震間柱の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、この発明にかかる制震間柱１を鉄筋コンクリート造の建造物に適用した例を示している。なお、同図では、制震間柱１の高さ中央部が省略されている。同図において、１０，１１は鉄筋コンクリート造の梁であり、制震間柱１の上下端部より突出する複数本の鉄筋８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂ（図中、点線で示す。）を上下の各梁１０，１１につなぎ止めることにより、制震間柱１と各梁１０，１１との連続性が確保される。
【００１８】
制震間柱１は、図２に示すように、間隔をあけて互いに対向する一対のウェブ板２Ａ，２Ｂと、ウェブ板２Ａ，２Ｂの幅ｄに相当する間隔をあけて対向する一対のフランジ板３Ａ，３Ｂとが、それぞれの側縁が溶接により接合されることにより平面視が長方形状の箱形に形づくられている。ウェブ板２Ａ，２Ｂおよびフランジ板３Ａ，３Ｂは、ＳＭ材、ＳＮ材の一般鋼材が使用され、表面には錆止め塗装が施されている。ウェブ板２Ａ，２Ｂは幅ｄが６００ｍｍ〜１５００ｍｍ程度の長方形状の鋼板であり、フランジ板３Ａ，３Ｂは幅がウェブ板２Ａ，２Ｂより小さな幅の２５０〜５００ｍｍ程度の長方形状の鋼板である。したがって、制震間柱１は、箱形であって平面視した形状ないしは水平方向の断面形状が長方形であり、ウェブ板２Ａ，２Ｂが長辺側、フランジ板３Ａ，３Ｂが短辺側である。
【００１９】
ウェブ板２Ａ，２Ｂを構成する鋼板は、フランジ板３Ａ，３Ｂを構成する鋼板より薄い肉厚のものであり、フランジ板３Ａ，３Ｂには肉厚が１２ｍｍ〜２２ｍｍの鋼板が、ウェブ板２Ａ，２Ｂには肉厚が３．２ｍｍ〜１２ｍｍの鋼板が、それぞれ用いられる。なお、フランジ板３Ａ，３Ｂは、鋼板に代えてＣ型鋼を用いることができる。フランジ板３Ａ，３Ｂの両側縁は各ウェブ板２Ａ，２Ｂの両側縁にそれぞれ突き合わされ、それぞれの突き合わせ部を溶接することにより形状が保たれて一体化される。
【００２０】
ウェブ板２Ａ，２Ｂとフランジ板３Ａ，３Ｂとで囲まれる箱形内部の空間Ｓには、列をなす複数本（図示例では４本）の第１主筋４Ａと、列をなす複数本（図示例では４本）の第２主筋４Ｂと、第１主筋４Ａおよび第２主筋４Ｂの各列を拘束する緊結部材５とが配置されている。緊結部材５は、図２および図３に示すように、一方のウェブ板２Ａの内面に上下方向へ複数段にわたって設けられる複数本の第１の緊結筋６Ａと、他方のウェブ板２Ｂの内面に上下方向へ複数段にわたって設けられる複数本の第２の緊結筋６Ｂとを含む。複数本の第１の緊結筋６Ａによって各第１主筋４Ａが空間Ｓ内の定位置に拘束され、複数本の第２の緊結筋６Ｂによって各第２主筋４Ｂが空間Ｓ内の定位置に拘束される。
【００２１】
ウェブ板２Ａ，２Ｂとフランジ板３Ａ，３Ｂとで囲まれる内部の空間Ｓにはコンクリート１００が充填される。コンクリート１００とウェブ板２Ａ，２Ｂとは、第１主筋４Ａ、第２主筋４Ｂ、第１の緊結筋６Ａ、および第２の緊結筋６Ｂを介して一体化される。現場での生産性を上げるために、制震間柱１の組立は工場において行われる。この実施例の制震間柱１は、鉄筋コンクリート造の建造物に適用されるので、コンクリート１００の打設は現場において行われる。
【００２２】
第１主筋４Ａおよび第２主筋４Ｂには、Ｄ１６、Ｄ１９などの異形棒鋼が用いられる。各第１主筋４Ａは、一方のウェブ板２Ａと平行かつウェブ板２Ａから等距離の位置に幅方向に沿って一列に並べられる。各第２主筋４Ｂは、他方のウェブ板２Ｂと平行かつウェブ板２Ｂから等距離の位置に幅方向に沿って一列に並べられる。
【００２３】
第１の緊結筋６Ａは、一方のウェブ板２Ａの内面にフレア溶接により接合される直線状の谷部６１と、谷部６１を挟んで第１主筋４Ａの配列間隔と一致する間隔で連なる略三角形状の山部６２とを一体に備えている。第２の緊結筋６Ｂは、他方のウェブ板２Ｂの内面に溶接される直線状の谷部６１と、谷部６１を挟んで第２主筋４Ｂの配列間隔と一致する間隔で連なる略三角形状の山部６２とを一体に備えている。
図４は、ウェブ２Ｂの内面と第２の緊結筋６Ｂの谷部６１とを重ねた部分にフレア溶接を施して形成された接合部Ｐを拡大して示している。
【００２４】
図２に戻って、第１の緊結筋６Ａの各山部６２は、第１主筋４Ａの外周に沿って湾曲する頂部６２ａを有し、頂部６２ａの内周面に第１主筋４Ａが溶接されている。第２の緊結筋６Ｂの山部６２は、第２主筋４Ｂの外周に沿って湾曲する頂部６２ａを有し、頂部６２ａの内周面に第２主筋４Ｂが溶接されている。
第１，第２の各緊結筋６Ａ，６Ｂには、Ｄ１０、Ｄ１３の異形棒鋼を曲げ加工したものが用いられる。
【００２５】
緊結部材５は、上記した第１、第２の各緊結筋６Ａ，６Ｂと、複数の連結部材７を含む。連結部材７は、対応する位置の第１主筋４Ａと第２主筋４Ｂとを連結するもので、この実施例の連結部材７は、棒状をなす連結筋７０を用いて構成されている。連結筋７０の一端部は第１主筋４Ａと交差する位置で溶接され、他端部は第２主筋４Ｂと交差する位置で溶接されている。この実施例では、図３に示すように、第１、第２の各緊結筋６Ａ，６Ｂの真上位置で第１主筋４Ａと第２主筋４Ｂとを連結筋７０により連結しているが、連結箇所の数や間隔は第１、第２の各緊結筋６Ａ，６Ｂの設置段数に必ずしも一致させる必要はなく、図示例のように、１段置きであってもよく、また、上段から下段にかけて次第に間隔を狭めるようにしてもよい。
なお、連結部材７は、棒状をなす真っ直ぐな形態の連結筋７０に限定されるものではなく、例えば、両端部を第１主筋４Ａ、第２主筋４Ｂに引っ掛けることが可能な形態、例えば鉤状の形態のものであってもよい。
【００２６】
各ウェブ板２Ａ，２Ｂの内面には、長さ方向へ延びる複数本の第１、第２の各鉄筋８Ａ，８Ｂが、一定の間隔で幅方向へ並べられて溶接により固着されている。この実施例においては、一方のウェブ板２Ａの内面には第１鉄筋８Ａが第１主筋４Ａの各位置に第１主筋４Ａと平行に配置されて溶接され、他方のウェブ板２Ｂの内面に第２鉄筋８Ｂが第２主筋４Ｂの各位置に第２主筋４Ｂと平行に配置されて溶接されている。  
各フランジ板３Ａ，３Ｂの内面にも、長さ方向へ延びる複数本の第３、第４の各鉄筋９Ａ，９Ｂが、一定の間隔で幅方向へ並べられて溶接により固着されている。
第１、第２の各鉄筋８Ａ，８ＢにはＤ１６〜Ｄ２２の異形棒鋼が用いられ、第３、第４の各鉄筋９Ａ，９ＢにはＤ１９〜Ｄ２８の異形棒鋼が用いられている。
【００２７】
図５は、この発明の他の実施形態の制震間柱１の構成を示している。図示例の制震間柱１は、鉄骨造の建造物に適用されるもので、対向する一対のウェブ板２Ａ，２Ｂと、ウェブ板２Ａ，２Ｂの幅に相当する間隔をあけて対向し両側縁が各ウェブ板２Ａ，２Ｂの両側縁にそれぞれ接合される一対のフランジ板３Ａ，３Ｂと、ウェブ板２Ａ，２Ｂとフランジ板３Ａ，３Ｂとで囲まれる内部の空間Ｓに一方のウェブ板２Ａと平行に幅方向に沿って配置される複数本の第１主筋４Ａと、空間Ｓに他方のウェブ板２Ｂと平行に幅方向に沿って配置される複数本の第２主筋４Ｂと、空間Ｓに一方のフランジ板３Ａと平行に設けられる１本の第３主筋４Ｃと、空間Ｓに他方のフランジ板３Ｂと平行に設けられる１本の第４主筋４Ｄと、各第１主筋４Ａおよび各第２主筋４Ｂを空間Ｓ内の定位置に拘束するとともに、第３主筋４Ｃおよび第４主筋４Ｄを空間Ｓ内の定位置に拘束する緊結部材５とを含んでいる。
【００２８】
緊結部材５は、一方のウェブ板２Ａの内面に上下方向に複数段にわたって設けられる第１の緊結筋６Ａと、他方のウェブ板２Ｂの内面に上下方向に複数段にわたって設けられる第２の緊結筋６Ｂと、対応する位置の第１主筋４Ａと第２主筋４Ｂとを連結する複数本の連結筋７０（連結部材７）と、一方のフランジ板３Ａの内面に上下方向に複数段にわたって設けられる第３の緊結筋６Ｃと、他方のフランジ板３Ｂの内面に上下方向に複数段にわたって設けられる第４の緊結筋６Ｄとを含んでいる。
なお、第１〜第４の各緊結筋６Ａ〜６Ｄは、谷部６１と山部６２とを一体に備えたものであり、図２に示した実施形態のものと同様であるから、ここでは同じ構成に同一の符号を付することで説明を省略する。
【００２９】
ウェブ板２Ａ，２Ｂとフランジ板３Ａ，３Ｂとで囲まれる内部の空間Ｓにはコンクリート１００が充填され、コンクリート１００とウェブ板２Ａ，２Ｂとが、第１主筋４Ａ、第２主筋４Ｂ、第３主筋４Ｃ、第４主筋４Ｄ、第１の緊結筋６Ａ、第２の緊結筋６Ｂ、第３の緊結筋６Ｃ、第４の緊結筋６Ｄを介して一体化される。現場での生産性を上げるため、この実施例の制震間柱１は、組立およびコンクリート１００の打設が工場において行われる。
【００３０】
図５の実施形態においては、図示していないが、制震間柱１はボルトとスプライスプレートを用いて上下端部を鉄骨造の上下の梁につなぎ止めることで梁との連続性が確保される。
【００３１】
上記した構成の制震間柱１において、ウェブ板２Ａ，２Ｂとフランジ板３Ａ，３Ｂとで囲まれる内部の空間Ｓに充填されるコンクリート１００とウェブ板２Ａ，２Ｂとが第１主筋４Ａ、第２主筋４Ｂ、第１の緊結筋６Ａ、第２の緊結筋６Ｂを介して一体化されるので、ウェブ板２Ａ，２Ｂの座屈が防止されるとともに、ウェブ板２Ａ，２Ｂの面外変形が拘束されることで、繰り返し作用する地震による外力に対してウェブ板２Ａ，２Ｂの制震性能が確保され、地震のエネルギーの吸収能力が高められる。また、連結部材７によりウェブ板２Ａ，２Ｂとコンクリート１００との一体化がさらに促進され、それに加えて、連結部材７はコンクリート打設時に側圧を受けるセパレーターとしても役目も果たす。さらに、制震間柱１は鋼板コンクリート構造であるので、耐火性能が十分に確保される。
【符号の説明】
【００３２】
１    制震間柱
２Ａ，２Ｂ  ウェブ板
３Ａ，３Ｂ  フランジ板
４Ａ  第１主筋
４Ｂ  第２主筋
５    緊結部材
６Ａ  第１の緊結筋
６Ｂ  第２の緊結筋
７    連結部材
８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂ  鉄筋
６１  谷部
６２  山部
１００  コンクリート
Ｓ    空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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