(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱梁架構と上下階に連続してブレースを備えた建物において、
Ｎ＋１階の前記ブレースを固定する前に、Ｎ階の前記ブレース両端を前記柱梁架構に固定すると共に、前記Ｎ＋１階の床スラブのコンクリートを打設する工程を有しており、
前記Ｎ階のブレースには、前記Ｎ＋１階の床スラブの自重によって発生する圧縮力がプレストレスとして導入されることを特徴とするブレースへのプレストレス導入方法。
【請求項２】
前記ブレースは、上端部が梁の中央部近傍で梁に固定され、下端部が柱梁で構成されるフレームの隅部近傍に固定されることを特徴とする請求項１に記載のブレースへのプレストレス導入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレースを有する柱梁構造建物のブレースへのプレストレス導入方法、同方法を利用した柱梁建物の建築方法および当該建築方法を用いて建築された建築物に関し、特に、建築時に上層階の自重を用いてブレースにプレストレスを与えることによりブレースの引張耐力および変形能力を有効に利用する建築方法および当該方法により建築された建築物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
柱梁構造を有する建築物において、ブレースは地震時等の水平力に抵抗するために非常に有効な構造要素である。ブレースの断面設計においては、一般に、地震荷重等の水平力を受けた際にブレースに発生する軸方向の引張および圧縮応力を計算し、当該引張および圧縮応力に対してブレースの断面を決定する。その際、水平力が無い状態ではブレースの軸方向引張力はゼロであることを前提としているので、建築物の建築の際は、ブレースの軸方向応力がゼロになるように建築される。
【０００３】
すなわち、従来の建築方法によれば、Ｎ層のブレース（例えば、図１におけるブレース１００。本段落においては以下同様に図１を参照する）を設置する際は、Ｎ層の柱（２００）、Ｎ＋１層の柱（２１０）、Ｎ階の梁（３００）、Ｎ＋１階の梁（３１０）、Ｎ＋２階の梁（３２０）の接合が完了し、Ｎ階の床スラブ（４００）、Ｎ＋１階の床スラブ（４１０）の打設が完了した後に、Ｎ層のブレース（１００）およびＮ＋１層のブレース（１１０）を柱梁の接合部に対して固定する。そのためには、Ｎ−１階、Ｎ階、Ｎ＋１階の床スラブの打設が完了し、コンクリートの所定の強度が発現するまでは、Ｎ層およびＮ＋１層のブレースはかり止めしておくことが行なわれる。
【０００４】
水平荷重に対してブレースの断面積を有効に利用しようとした発明に、特開昭５９−１７３４７０号公報（特許文献１）を挙げることができる。当該発明は、ブレースに予め降伏応力までに所要の余力を残した初期張力を与えることによって、架構が地震等による水平荷重を受けたときに、伸張側ブレースの引張力だけでなく収縮側ブレースの張力減少分も水平耐力に効かせることを意図した発明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１７３４７０号公報
【０００６】
特許文献１に記載された発明の場合、引張側のブレースの降伏までの変形能力が、初期張力を与えない場合に比較して小さくなるという問題がある。また、圧縮側のブレースは、初期張力がゼロになる位置まで変形するまでは、水平力に対して抵抗しないので、耐震部材として必ずしも有効に作用しないという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来の技術が有する上記の課題を解決すべく発明されたもので、特に、ブレース断面および変形能力を有効に利用して設計の合理化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決することを目的として、本発明は、柱梁架構と上下階に連続してブレースを備えた建物において、Ｎ＋１階の前記ブレースを固定する前に、Ｎ階の前記ブレース両端を前記柱梁架構に固定すると共に、前記Ｎ＋１階の床スラブのコンクリートを打設する工程を有しており、前記Ｎ階のブレースには、前記Ｎ＋１階の床スラブの自重によって発生する圧縮力がプレストレスとして導入されることを特徴とするブレースへのプレストレス導入方法を提案する。
【０００９】
ここで当該階とはプレストレスを導入するブレースが設けられる階、例えばＮ階（またはＮ層）を言う。上階とは、当該階の上の階、換言すればＮ＋１階である。ブレース両端の柱梁架構への固定は、柱梁に直接溶接することも可能であるが固定用の部材を介して行っても良い。固定方法としては、高力ボルトによる本締めあるいは溶接等である。ブレース両端の柱梁架構への固定は、上層階の床スラブの打設開始前であっても良いし、打設開始後打設の完了前であっても良い。
【００１０】
上記方法によれば、Ｎ階の架構が建築された後であって、Ｎ＋１階の床スラブが打設が完了する前の時点で、Ｎ階のブレースを柱梁架構に固定する。その後、Ｎ＋１階の床スラブの打設を完了すると、ブレースが柱梁架構に固定されてからＮ＋１階の床スラブに追加された自重によってＮ階の柱とブレースには圧縮力が作用する。
【００１１】
水平力が作用した場合、引張側のブレースは層間変位の増大と共に圧縮変形が減少し、引張応力ゼロの状態を経過した後に、引張変形を受けることになる。ブレースが水平変形に抵抗する範囲は、ブレースの圧縮変形が減少し始めてから、引っ張り降伏に達する範囲である。その時、圧縮側のブレースは層間変位の増大と共に圧縮変形が増大し、圧縮座屈するまでは圧縮力によって水平変形に抵抗するが、座屈降伏後は抵抗しない。引張側のブレースについてみると、水平荷重が作用しない状態では圧縮変形しているので、引張降伏までの間の応力の増分と変形量が、応力ゼロから引張降伏までの応力の増分と変形量よりもそれぞれ大きくなる。
【００１２】
前記ブレースは、上端部が梁の中央部近傍で梁に固定され、下端部が柱梁で構成されるフレームの隅部近傍に固定されているのが好ましい。ブレースがこのような構造を有する場合、ブレース固定後に上階の床スラブを打設することによる上階の梁たわみによってブレースへのプレストレスが有効に作用する。
【００１３】
本発明においては、ブレースは必ずしも梁の中央部近傍で梁に固定されていなくても良い。つまり、下端部がフレームの隅部近傍に固定されたブレースの上端部は、梁の中央部と隅部の中間の位置で梁に固定されていても良い。本発明は、さらに、ブレースが、上端部が柱梁で構成されるフレームの隅部近傍に固定され、下端部が梁の中央部近傍で梁に固定されている構造であってもよい。ブレースがこのような構造を有する場合、上階の床スラブを打設することによる柱の撓みによってブレースへのプレストレスが作用する。
【００１４】
本発明は、また、前記した方法によってプレストレスが導入されたブレースを有する建築物を提案する。本発明はさらに、柱梁架構とブレースを有する建物の建築工法であって、該当階の上階の床スラブを打設が完了する前に、該当階のブレースを柱梁架構に固定することで、当該階のブレースにプレストレスとして圧縮力を導入することを含む工法を提案する。本発明はさらに、前記工法によって建築された建築物に関するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の方法によれば、ブレースの変形能力を高めることができ、断面設計が有利になり、全体として合理的、経済的な耐震設計が達成される。本発明の上記以外の効果については明細書全体を通じて明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に基づくブレースを有する架構の概念図
【図２】本発明に基づく架構の変形−反力関係を表す概念図
【図３】本発明に基づくブレースを有する架構のバリエーション概念図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、発明の理解を容易にするために、発明の好ましい実施例に従って本発明の構成および効果を説明するが、本発明は記載された実施例に限定されるわけではなく、実施例はあくまでも本発明の理解を容易にするための一例に過ぎない点に留意されたい。
【００１８】
図１は、本発明に基づくブレースを有する柱梁架構の一部を示す概念図である。図においてはＮ層とＮ＋１層とが示されている。Ｎ層は、梁３００と、柱２００に支持された梁３１０の間であり、ブレース１００は、下端部が梁３００と柱２００との隅部に固定部材１２０を介して固定され、上端部が梁３１０の中央部に設けられた固定部材１４０を介して梁３１０の中央部に固定されている。
【００１９】
従来の建築方法によれば、細長比が、
0005719699.tif 000002
となる引っ張りブレースを施工する場合、施工時の荷重によってブレースに圧縮力が生じることを回避するために、ブレース上階のスラブを打設後にブレースボルトの本締めを行なってきた。つまり、従来の建築方法によれば、Ｎ＋１階の床スラブの打設が完了していない図示された時点においてはＮ層のブレース１００を完全には固定せず、Ｎ＋１階の床スラブ打設後、所定のコンクリート強度を確認した後にブレース１００、１１０の本締めを行う。こうすることによって、水平力が作用した際、引張側のブレースは、応力ゼロの状態から引張力を受けることになる。
【００２０】
一方、本発明に基づく工法によれば、Ｎ＋１階の床スラブ４１０の打設が少なくとも完了する前に、Ｎ層のブレース１００を上記のように柱梁架構に固定する。こうすることによって、Ｎ＋１階の床スラブの打設が完了した時点では、Ｎ層に設けたブレース１００は、Ｎ＋１階の床スラブ４１０の打設によって梁３１０が撓むために、プレストレス（圧縮力）を受ける。
【００２１】
Ｎ＋１層のブレース１１０は、下端が固定部材を介して梁３１０の中央部近傍に固定され、上端が固定部を介して柱２１０と梁３２０の隅部に固定されている。すなわち、図１から理解されるように、Ｎ層のブレース１００とＮ＋１層のブレース１１０は、梁３１０を対称軸として上下対称に配置されており、全体としてＸ字型の配置になっている。Ｎ＋１層のブレースは、Ｎ＋１階の床スラブ４１０を打設する際はまだ仮止めにとどめておき、床スラブ４１０の打設後に本締めした後でＮ＋２階の床スラブ４２０を打設すれば、床スラブ４１０の自重によってプレストレスを有効に作用させることができる。ただし、プレストレスの大きさはＮ層に設けたブレース１００のほうが大きい。
【００２２】
図２は、プレストレスＳｐが作用した状態におけるブレースの荷重変形挙動を模式的に示す力−変形関係図である。建物に水平力が作用しない状態においては、ブレースにはプレストレスＳｐ（圧縮力）が作用しているので、軸力（荷重）変形曲線上星印の位置にある。建物に水平力が作用して、ブレースが引張力を受けると、ブレースは次第に圧縮力が減少し、引張力を受けるようになり、引張力がＳｔ（降伏引張力）に到達した時点で降伏する。したがって、水平力を受けない状態から、ブレースが引張降伏するまでの軸力および変形の変化は、プレストレスＳｐが与えられていない状態のブレースが引張降伏するまでの軸力および変形の変化よりも大きい（図２において「見かけ上の引っ張り耐力」と記載した範囲に相当する）。すなわち、ブレースは本来の能力よりも引張耐力および変形能力が大きいものとして扱うことができる利点がある。
【００２３】
その間の圧縮側のブレースの挙動について考えると、ブレースは圧縮座屈（座屈耐力Ｓｂ）に到るまでは抵抗力を有するが、圧縮座屈後は抵抗力を失うと考えられる。
【００２４】
図３は、本発明に基づくブレースを有する架構のバリエーションを示す概念図である。ブレース上端（下端）が梁中央近傍で梁に固定される図３Ａが典型的な例であるが、ブレース上端（下端）の梁に対する固定位置は必ずしも梁中央部近傍である必要はない。図３Ｂに示すように、梁の中央からある程度離れた位置であっても良い。
【符号の説明】
【００２５】
１００    ブレース（Ｎ層）
１１０    ブレース（Ｎ＋１層）
１２０    ブレース固定部材
１４０    ブレース固定部材
２００    柱（Ｎ層）
２１０    柱（Ｎ＋１層）    
３００    梁（Ｎ階の床スラブ支持梁）
３１０    梁（Ｎ＋１階の床スラブ支持梁）  
３２０    梁（Ｎ＋２階の床スラブ支持梁）
４００    床スラブ（Ｎ＋１階）
４１０    床スラブ（Ｎ＋２階）
【図１】
0005719699.tif 000003
【図２】
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【図３】
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