(57)【要約】【課題】  鉄筋コンクリート構造物に設置した制震ダンパーの制震効率を高め、鉄筋コンクリート構造物の耐震性能の向上が図れる鉄筋コンクリート構造物の制震構造を提供する。【解決手段】  ラーメン高架橋１は、支持杭３上に立設される橋脚２と、橋軸方向の橋脚２、２間に架設される主桁４および橋軸直交方向の橋脚２、２間に架設される横桁５と、主桁４および横桁５上に架設される床版６とを主構成部材とする。ラーメン高架橋１には、制震ダンパー１０が設置されており、基端部が主桁４に固定されて下方に突出する帯板状の支持部材１２と、支持部材１２の先端部と橋脚２の上部２ａ側面との間に介装される、高減衰ゴムと鋼板を交互に積層した本体部材１１とからなる。また、橋脚２内部では、連設される第一主筋７と第二主筋８が、曲げモーメントの大きな橋脚２の上部２ａ内で、スリーブ９を介して連結されている。【選択図】      図１
2006009503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート柱と当該鉄筋コンクリート柱間に架設される鉄筋コンクリート梁から構成される構面内に制震ダンパーが設置され、且つ、前記鉄筋コンクリート柱内に連設される第一主筋と第二主筋がスリーブを介して連結されてなる鉄筋コンクリート構造物の制震構造であって、
前記スリーブは、端部に拡径部を有する前記第一主筋が前記スリーブの一方の開口部から前記スリーブ内に挿入されるとともに、当該開口部は前記第一主筋の拡径部より小さな径に縮径されており、
前記スリーブの他方の開口部は閉塞されて前記第二主筋が固着されていることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の制震構造。
【請求項２】
前記第一主筋と前記第二主筋は、前記スリーブを介して前記鉄筋コンクリート柱の端部内で連結されてい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構造物の制震構造。
【請求項３】
前記制震ダンパーは、前記鉄筋コンクリート梁に基端部を固定されて鉛直方向に突出する支持部材と、当該支持部材の先端部と前記鉄筋コンクリート柱の側面との間に介装される、高減衰ゴムまたは粘弾性体と鋼板とが交互に積層されてなる本体部材とを備え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構造物の制震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の制震構造に関し、特に、制震ダンパーを併用する鉄筋コンクリート構造物の制震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道高架橋では、橋脚同士を地中梁によって連結することにより耐震性能を保持している。しかし、地中梁を構築するには、橋脚の建設に加えて地中梁のための地盤掘削が必要となり、工期の短縮やコスト低減を図るうえで問題となっていた。
そこで、橋脚の上部に制震ダンパーを設置して地震エネルギーを吸収することにより地中梁を無くしたラーメン高架橋について検討が行われた（非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】中村豊、外３名、「高架橋の柱頭に設置した制震ダンパーの地震応答低減効果」、土木学会第５６回年次学術講演会講演梗概集、２００１年、第１部、ｐ．６０２−６０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
非特許文献１では、地中梁の有無および制震ダンパーの有無をパラメータとして地震応答解析を実施し、柱頭に近い部分の曲げ曲率が増大することが示されている。他方、曲げ曲率が大きな部位に制震ダンパーを設置すれば制震効果はより大きくなる。しかしながら、従来の鉄筋コンクリート構造における部材の曲げ曲率は、鉄骨構造等に比べて小さく、充分な制震効果が得られないという問題があった。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、鉄筋コンクリート構造物に設置した制震ダンパーの制震効率を高め、鉄筋コンクリート構造物の耐震性能の向上が図れる鉄筋コンクリート構造物の制震構造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】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の制震構造では、鉄筋コンクリート柱と当該鉄筋コンクリート柱間に架設される鉄筋コンクリート梁から構成される構面内に制震ダンパーが設置され、且つ、前記鉄筋コンクリート柱内に連設される第一主筋と第二主筋がスリーブを介して連結されてなる鉄筋コンクリート構造物の制震構造であって、前記スリーブは、端部に拡径部を有する前記第一主筋が前記スリーブの一方の開口部から前記スリーブ内に挿入されるとともに、当該開口部は前記第一主筋の拡径部より小さな径に縮径されており、前記スリーブの他方の開口部は閉塞されて前記第二主筋が固着されていることを特徴とする。
本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の制震構造では、鉄筋コンクリート柱内に連設される第一主筋と第二主筋がスリーブを介して連結されているが、第一主筋はスリーブ内を移動することができるので、スリーブが導入された部位の剛性は他の部位に比べて低くなる。一方、第一主筋の端部には拡径部が形成されるとともに、スリーブの開口部は第一主筋の拡径部より小さな径に縮径され、第一主筋がスリーブから抜け出ないようになっているので、引張力が第一主筋および第二主筋に作用した場合、第一主筋の拡径部が第一主筋側のスリーブ端部に当接し、第一主筋および第二主筋は引張力に対して抵抗する。そのため、スリーブが導入された部位の引張強度は保持される。
鉄筋コンクリート構造物の剛性が低下すると、鉄筋コンクリート構造物の固有周期が伸びるので地震入力加速度は小さくなる。加えて、鉄筋コンクリート構造物の層間変形は増大するので、鉄筋コンクリート構造物に設置された制震ダンパーによる制震効果は大きくなる。これらの結果、鉄筋コンクリート構造物の耐震性能が向上する。
【０００５】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の制震構造では、前記第一主筋と前記第二主筋は、前記スリーブを介して前記鉄筋コンクリート柱の端部内で連結されていてもよい。
本発明では、第一主筋と第二主筋をスリーブを介して鉄筋コンクリート柱の端部内で連結することにより、曲げモーメントの大きな鉄筋コンクリート柱端部の剛性が低下する。これにより、鉄筋コンクリート構造物の層間変形が増大し、制震ダンパーの制震効率が向上する。
【０００６】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の制震構造では、前記制震ダンパーは、前記鉄筋コンクリート梁に基端部を固定されて鉛直方向に突出する支持部材と、当該支持部材の先端部と前記鉄筋コンクリート柱の側面との間に介装される、高減衰ゴムまたは粘弾性体と鋼板とが交互に積層されてなる本体部材とを備えていてもよい。
本発明では、鉄筋コンクリート梁に基端部を固定された片持ち梁型の支持部材の先端部と鉄筋コンクリート柱の側面との間に、高減衰ゴムまたは粘弾性体と鋼板とが交互に積層されてなる本体部材を介装することにより、曲げ曲率が大きくなる鉄筋コンクリート柱端部に制震ダンパーを設置することができる。これにより、制震ダンパーの制震効率をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、制震ダンパーが設置された鉄筋コンクリート構造物において、鉄筋コンクリート柱内に連設される第一主筋と第二主筋をスリーブを介して連結するとともに、スリーブ内で第一主筋が移動できるようにして、意図的に剛性の低い部位を作ることにより、制震ダンパーの制震効率が高くなり、鉄筋コンクリート構造物の耐震性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の制震構造の実施形態について図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の制震構造の実施形態の一例を示す斜視図である。また、図２は、橋脚上部の立断面図である。
本実施形態では、鉄筋コンクリート造のラーメン高架橋１を対象とする。ラーメン高架橋１は、支持杭３上に立設される橋脚（鉄筋コンクリート柱）２と、橋軸方向の橋脚２、２間に架設される主桁（鉄筋コンクリート梁）４および橋軸直交方向の橋脚２、２間に架設される横桁（鉄筋コンクリート梁）５と、主桁４および横桁５上に架設される床版６とを主構成部材とする。
なお、通常のラーメン高架橋と異なり、支持杭３、３同士を連結する地中梁は設けられていない。
【０００９】
一方、ラーメン高架橋１には、地震時による橋軸直交方向（図２では、紙面に直交する方向）の揺れを低減するための制震ダンパー１０が設置されている。この制震ダンパー１０は、基端部１２ｂが主桁４に固定されて下方に突出する帯板状の支持部材１２と、支持部材１２の先端部１２ａと橋脚２の上部２ａ側面との間に介装される、高減衰ゴム１１ａと鋼板１１ｂを交互に積層した本体部材１１とから構成される。
地震により、橋脚２の上部２ａに橋軸直交方向の曲げ変形が生じると、本体部材１１は橋軸直交方向にせん断変形する。これに伴い、鋼板１１ｂに挟まれた高減衰ゴム１１ａにせん断抵抗力が発生し、地震エネルギーを吸収するものである。
【００１０】
他方、橋脚２内部の主筋は、連設される第一主筋７と第二主筋８からなり、曲げモーメントの大きな橋脚２の上部２ａ内で、スリーブ９を介して連結されている。
図３は、スリーブの概略図であり、円筒または角柱状の中空スリーブ９の一方の端部９ａに設けられた開口部９ｃから第一主筋７が挿入され、スリーブ９の他方の端部９ｂは閉塞されて第二主筋８が溶接されている。
スリーブ内９ｄに挿入された第一主筋７の端部には拡径部７ａが形成されるとともに、開口部９ｃは拡径部７ａよりも小さな径とされ、第一主筋７がスリーブ９から抜け出ないようになっている。
【００１１】
図４は、本発明に係る上記スリーブ結合を有する鉄筋コンクリート構造物の水平方向の荷重−変位関係を示すグラフである。
鉄筋コンクリート構造物を水平方向に漸増載荷していくと、第一主筋と第二主筋がスリーブで連結されているため、鉄筋コンクリート構造物の水平方向の初期剛性Ｋ１は低い値となる。しかし、水平変位がＤＬに達すると、第一主筋の拡径部が第一主筋側のスリーブ端部に当接し、第一主筋および第二主筋が引張力に対して抵抗するようになる。そのため、水平変位ＤＬ到達後の鉄筋コンクリート構造物の水平方向の剛性（２次剛性）Ｋ２は高くなり、鉄筋コンクリート構造物の強度は保持される。本発明では、この水平剛性が低下する区間（水平変位０〜ＤＬ）で制震ダンパーを使用することにより、制震効率を向上させることができる。
なお、全ての主筋をスリーブ結合とする必要はなく、一部の主筋のみスリーブ結合としてもよく、全主筋に対するスリーブ結合された主筋の割合を変化させることにより、初期剛性Ｋ１や２次剛性Ｋ２の大きさ、あるいは水平変位ＤＬの制御が可能となる。
【００１２】
本実施形態では、第一主筋７と第二主筋８がスリーブ９を介して、曲げモーメントの大きな橋脚２の上部２ａ内で連結されているが、第一主筋７はスリーブ９内を移動することができるので、スリーブ９が導入された橋脚２の上部２ａの剛性は他の部位に比べて低くなる。一方、第一主筋７の端部には拡径部７ａが形成されるとともに、スリーブ９の開口部９ｃは第一主筋７の拡径部７ａより小さな径に縮径され、第一主筋７がスリーブ９から抜け出ないようになっているので、引張力が第一主筋７および第二主筋８に作用した場合、第一主筋７の拡径部７ａが第一主筋７側のスリーブ端部９ａに当接し、第一主筋７および第二主筋８は引張力に対して抵抗する。そのため、スリーブ９が導入された橋脚２の強度は保持される。
ラーメン高架橋１の剛性が低下すると、ラーメン高架橋１の固有周期が伸びるので地震入力加速度は小さくなる。加えて、ラーメン高架橋１の水平変形は増大するので、ラーメン高架橋１に設置された制震ダンパー１０による制震効果は大きくなる。これらの結果、ラーメン高架橋１の耐震性能が向上する。また、それに伴い、地中梁を構築する必要がなくなるので、工期および工費の削減が可能となる。
また、本実施形態では、主桁４に基端部１２ｂを固定されて下方に突出する帯板状の支持部材１２の先端部１２ａと橋脚２の上部２ａ側面との間に、高減衰ゴム１１ａと鋼板１１ｂとが交互に積層されてなる本体部材１１を介装することにより、曲げ曲率が大きくなる橋脚２の上部２ａに制震ダンパー１０を設置することができる。これにより、制震ダンパー１０の制震効率をさらに向上させることができる。
【００１３】
以上、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の制震構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、ラーメン高架橋を対象としているが、他の鉄筋コンクリート構造物でもよいことは言うまでもない。また、上記の実施形態では、制震ダンパーとして高減衰ゴムダンパーを使用しているが、粘弾性体ダンパーや鋼材ダンパーなど他の制震ダンパーでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の制震構造の実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】同、橋脚上部の立断面図である。
【図３】スリーブの概略図である。
【図４】本発明に係るスリーブ結合を有する鉄筋コンクリート構造物の水平方向の荷重−変位関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１５】
１  ラーメン高架橋
２  橋脚
３  支持杭
４  主桁
５  横桁
６  床版
７  第一主筋
８  第二主筋
９  スリーブ
１０  制震ダンパー
１１  本体部材
１２  支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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