(57)【要約】  【課題】  地震等を受けても本体架構の健全性は維持され、損傷が集中し損壊した水平抵抗用部材は新しい物と取替可能に構成したＰＣ圧着工法による耐震構造物を提供する。  【解決手段】  梁と柱の接合部を可回転接合部として鉛直荷重を負担する構成とし、梁の材軸方向に柱まで貫通させたアンボンド型のＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合により構築する。本体架構の側面部に梁両端の可回転接合部を跨ぐ長さの板状で地震時に本体架構が損傷を受ける以前に降伏してエネルギーを吸収する水平抵抗用部材を添え、可回転接合部の両側位置はＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合により連結する。【選択図】  【図１】
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣ圧着工法により構築された耐震構造物において、
梁とその両端の柱とを最小単位として構成される本体架構は、梁と柱の接合部を可回転接合部として主に鉛直荷重を負担する構成とされ、梁の材軸方向に柱まで貫通させたアンボンド型のＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合により構築されており、
前記本体架構の側面部に梁両端の前記可回転接合部を跨ぐ長さの板状で地震時に本体架構が損傷を受ける以前に降伏してエネルギーを吸収する水平抵抗用部材が添えられ、前記可回転接合部の両側位置がＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合により連結されていることを特徴とする、ＰＣ圧着工法による耐震構造物。
【請求項２】
本体架構の柱における最下階部分とその下の柱脚部とが可回転接合部とされていると共に、両者の側面に沿って前記可回転接合部を跨ぐ長さの板状で地震時に本体架構の柱が損傷を受ける以前に降伏してエネルギーを吸収する水平抵抗用部材が添えられ、前記可回転接合部の両側位置がＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合により連結されていることを特徴とする、請求項１に記載したＰＣ圧着工法による耐震構造物。
【請求項３】
梁と柱の接合部には、柱の梁接合位置に、塑性ヒンジが形成される位置若しくはその近傍位置まで延びる長さの梁節点部が一体的に設けられ、前記の梁節点部と梁の端部との突き合わせ部に可回転接合部が形成されており、水平抵抗用部材は、前記可回転接合部を跨いだ位置の梁節点部とＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合により連結されていることを特徴とする、請求項１に記載したＰＣ圧着工法による耐震構造物。
【請求項４】
可回転接合部は、突き合わせ接合部の間にゴム等の低剛性弾性体を挟み込んで形成され、又は接合部をボールジョイント構造若しくは類似の可回転構造に構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載したＰＣ圧着工法による耐震構造物。
【請求項５】
水平抵抗用部材は、地震等によって損傷を受けた場合には取り外して新しいものと交換可能な構成で圧着接合されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載したＰＣ圧着工法による耐震構造物。
【請求項６】
本体架構はプレキャスト鉄筋コンクリート造であり、水平抵抗用部材はプレキャスト鉄筋コンクリート造若しくはプレキャスト鉄骨鉄筋コンクリート造、又は鉄骨造の何れかであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載したＰＣ圧着工法による耐震構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、梁とその両端の柱とを最小単位とし、両者をアンボンド型のＰＣ鋼材にプレストレスを導入し圧着接合して構築され、主に鉛直荷重を支持する本体架構と、前記本体架構の側面に沿って圧着接合され、主に地震時の水平力を負担し、本体架構が損傷を受ける以前に降伏してエネルギーを吸収する水平抵抗用部材とで構成され、地震等を受けても本体架構の健全性は維持され、損傷が集中し損壊した水平抵抗用部材は新しいものと取り替え可能に構成した、ＰＣ圧着工法による耐震構造物の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主に鉛直荷重を支持する本体架構と、主に地震時の水平力を負担する架構とから成る耐震構造物の研究開発が種々進められている。
例えば下記の特許文献１には、連層の耐震要素である壁柱の頂部に水平に張り出す壁梁を接続して設け、これらとは独立して設けた連結柱の頂部と前記壁梁の先端とを制振装置で接続し、曲げ変形を低減制御する構成とした制震架構が開示されている。
特許文献２には、上層部は剛性が高く、下層部は変形しやすい低剛性とした本体構造物の前記下層部と、構造的に分離して設けた下層部のコア部との間に減衰装置を配置して構成されたダブルダンピング制震構造物が開示されている。
特許文献３に開示されたＲＣ系制振構造物は、ＲＣ系構造の柱、梁躯体の接合をアンボンド型の圧着工法として行い、その柱、梁接合部に、地震時等の柱、梁接合部の変形を利用してエネルギー吸収を行う制振ダンパーが設置された構成である。
特許文献４には、プレキャストされたコンクリート柱とコンクリート梁を接合するために梁の端部に接合部を設け、前記接合部を、ＰＣ鋼材を用いプレストレスを導入した圧着接合法により柱と接合した柱梁仕口構造が開示されている。
【０００３】
特許文献５には、プレキャストされたコンクリート柱とコンクリート梁をＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合法で接合すると共に、地震などで前記接合部に発生する回転変形部分（開きを発生する部分）に低降伏点鋼材を組み込み、地震エネルギーを吸収させ減衰する柱梁架構の接合構造が開示されている。
特許文献６には、プレキャストされたコンクリート柱とコンクリート梁をＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合法で接合すると共に、地震などで前記接合部に発生する回転変形部分（開きを発生する部分）に圧縮変形を吸収して梁端の圧壊を防止する弾性体を設置した柱梁架構の接合構造が開示されている。
【０００４】
特許文献７には、プレキャストされたコンクリート柱とコンクリート梁とを、同梁の材軸方向に貫通させたアンボンド型のＰＣ鋼材にプレストレスを導入して圧着接合して成り、前記柱梁接合部の浮き上がりを許容して固有周期を長期化する自己免震型の構造物が開示されている。
特許文献８には、鋼管コンクリート柱とプレキャスト鉄骨コンクリート梁との接合部にメッシュ筋等の低降伏点鋼部材を配置して定着することにより、地震エネルギーを前記低降伏点鋼部材に吸収させ減衰させる制振構造が開示されている。
特許文献９に開示された制振構造部材は、極軟鋼から成るエネルギー吸収部材の外周に普通鋼が設けられた構成である。
【０００５】
【特許文献１】特許第２９１４１８７号公報
【特許文献２】特許第３２４８６８４号公報
【特許文献３】特開平１１−１７２７６１号公報
【特許文献４】特公平７−４２７２７号公報
【特許文献５】実開平７−３２００５号公報
【特許文献６】特開２００２−４４１７号公報
【特許文献７】特開２００２−４４１８号公報
【特許文献８】特許第３１７０５３５号公報
【特許文献９】特許第３２１３８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、主に鉛直荷重を支持する本体架構と、主に地震時の水平力を負担する架構とから成る耐震構造物の研究開発が種々進められ、その成果が多く提案されてはいるけれども、未だ満足するべき状況にない。
即ち、特許文献１、２に開示された制振構造は、架構形状を特定され限定されてしまう欠点がある。
上記特許文献３〜７に開示された制振構造は、柱、梁の圧着面の近傍位置にダンパー機構を設置するため、仕口構造が複雑になり、その組み立てが面倒で手数がかかるほか、地震を受けると本体架構にある程度の損傷が発生することを避けられない。しかも損傷箇所の修理、改修は不可能に近いという問題点がある。また、特許文献３のように梁の上隅部又は下隅部に頬杖形式の制振ダンパーを設置すると、柱梁開口の形状設計の自由度が制限されるという欠点もある。
上記特許文献８、９に開示された制振構造の場合も、地震等を受けてエネルギー吸収部材が損傷することを避けられないし、また、損傷箇所の修理、改修は不可能に近いという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、本体架構は主に鉛直荷重のみを支持する構成で、地震等を受けてもその健全性が維持され、他方、主に地震等の水平力を負担する水平抵抗用部材は前記本体架構が損傷を受ける以前に降伏してエネルギーを吸収すると共に、損傷が集中して損壊した水平抵抗用部材は新しいものと取り替える修理、改修を容易に行うことができ、その後の継続使用が可能な耐震構造物を提供することである。
本発明の次の目的は、柱梁の架構面内（開口部）には何物をも出現させず、同開口の設計に制限を受けない耐震構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るＰＣ圧着工法による耐震構造物は、
ＰＣ圧着工法により構築された耐震構造物において、
梁２とその両端の柱１、１とを最小単位として構成される本体架構は、梁２と柱１の接合部を可回転接合部４として主に鉛直荷重を負担する構成とされ、梁２の材軸方向に柱１、１まで貫通させたアンボンド型のＰＣ鋼材３にプレストレスを導入した圧着接合により構築されており、
前記本体架構の側面部に、梁２両端の前記可回転接合部４、４を跨ぐ長さの板状で地震時に本体架構が損傷を受ける以前に降伏してエネルギーを吸収する水平抵抗用部材８が添えられ、前記可回転接合部４の両側位置がＰＣ鋼材９にプレストレスを導入した圧着接合により連結されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したＰＣ圧着工法による耐震構造物において、
本体架構の柱１、１における最下階部分と、その下の柱脚部６とが可回転接合部７とされていると共に、両者の側面に沿って前記可回転接合部７を跨ぐ長さの板状で地震時に本体架構の柱１、１が損傷を受ける以前に降伏してエネルギーを吸収する水平抵抗用部材が添えられ、前記可回転接合部７の両側位置がＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合により連結されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載したＰＣ圧着工法による耐震構造物において、
梁２と柱１の接合部には、柱１の梁接合位置に、塑性ヒンジが形成される位置若しくはその近傍位置まで延びる長さの梁節点部１０が一体的に設けられ、前記の梁節点部１０と梁２の端部との突き合わせ部に可回転接合部４が形成されており、水平抵抗用部材８は、前記可回転接合部４を跨いだ位置の梁節点部１０とＰＣ鋼材９にプレストレスを導入した圧着接合により連結されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載したＰＣ圧着工法による耐震構造物において、
可回転接合部４、７は、突き合わせ接合部の間にゴム等の低剛性弾性体５を挟み込んで形成され、又は接合部をボールジョイント構造若しくは類似の可回転構造に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載したＰＣ圧着工法による耐震構造物において、
水平抵抗用部材８は、地震等によって損傷を受けた場合には取り外して新しいものと交換可能な構成で圧着接合されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載した発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載したＰＣ圧着工法による耐震構造物において、
本体架構はプレキャスト鉄筋コンクリート造であり、水平抵抗用部材８はプレキャスト鉄筋コンクリート造若しくはプレキャスト鉄骨鉄筋コンクリート造、又は鉄骨造の何れかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るＰＣ圧着工法による耐震構造物は、本体架構の柱１と梁２を長いアンボンド型のＰＣ鋼材３にプレストレスを導入して圧着接合し、主に鉛直荷重を負担する構成としたので、ＰＣ鋼材３の歪みはその全長において平均化する。従って、大変形時にもＰＣ鋼材３の歪みは弾性限度の範囲内に収まり、構造上の安全性が高い。本体架構は、地震時の大変形に容易に追随し、地震後はＰＣ鋼材３に導入したプレストレスの作用効果として復元動作し、残留変形は零に復帰する。
また、可回転接合部４、７は地震時においてもモーメントは負担するが、水平剛性が低く、これに低剛性弾性体５を挟み込むか、又はボールジョイント構造若しくは類似の可回転構造に構成する（請求項４に記載した発明）から、大変形時にコンクリートが圧壊する心配がない。
【００１５】
水平抵抗用部材８は、本体架構が損傷を受ける以前に降伏し損傷が集中する構成であるから、地震エネルギー等を効率的に吸収する。しかも、この水平抵抗用部材８は損傷を受けた場合には、新しいものとの交換ができる構成であるから、補修、改修を容易に行えて本体架構の継続使用が可能となるから、経済性が高い。
請求項２に記載した発明のように、本体架構の柱１における最下階部分と、その下の柱脚部６とを可回転接合部７とし、両者の側面に沿って前記可回転接合部７を跨ぐ長さの水平抵抗用部材を添えて、ＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合により連結した構成にすると、本体架構の水平力に対する抵抗度が一層低くなり、その分だけ水平抵抗用部材８が水平力を集中的に負担して本体架構の損傷を防ぐ効果が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
梁２とその両端の柱１、１とを最小単位として構成される本体架構は、梁２と柱１の接合部を可回転接合部４として鉛直荷重のみ負担する構成とするべく、梁２の材軸方向に柱１、１まで貫通させたアンボンドＰＣ鋼材３にプレストレスを導入した圧着接合により構築される。
前記本体架構の側面部に、梁両端の前記可回転接合部４、４を跨ぐ長さの板状で地震時に本体架構が損傷を受ける以前に降伏してエネルギーを吸収する水平抵抗用部材８を添え、前記可回転接合部４の両側位置をＰＣ鋼材９にプレストレスを導入した圧着接合により連結する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明に係るＰＣ圧着工法による耐震構造物を概念的な立面図として示し、図２〜図５はその具体的な実施例を示している。
この耐震構造物の本体架構は、ＰＣ圧着工法により構築された梁２とその両端の柱１、１とを最小単位として構成される。本体架構を構成する柱１と梁２は、好ましくはプレキャストコンクリート部材とし（請求項５に記載した発明）、両者の接合部を可回転接合部４とし、水平荷重に対しては充分な変形性能を有するが抵抗力は小さく、主に鉛直荷重を負担する構成で構築される。即ち、本発明で云う可回転接合部とは、地震時においてモーメントは負担するが、剛性の低い接合を意味する。梁２はそのほぼ中立面に沿ってその材軸方向に柱１、１まで貫通させた少なくとも１本のアンボンド化されたＰＣ鋼材３に適度なプレストレスを導入した圧着接合法により柱１と梁２が強固に構築されている。つまり、本体架構は前記の構成により独立して成立しており、後述する水平抵抗用部材の着脱操作によって構造上の悪影響を受けない。しかも、水平荷重による本体架構の変形時にアンボンド型ＰＣ鋼材３に発生する歪みは、同ＰＣ鋼材３の全長に平均化するので、大変形時においても歪みは弾性限度の範囲内に納まり、構造上の安全性が高い。
【００１８】
上記本体架構において、地震時の水平変形が集中する上記可回転接合部４の隙間には、例えば図３に示すようにゴム等の低剛性弾性体５を挟み込む。或いは図示することは省略したが、接合部間を公知の所謂ボールジョイント構造若しくは類似の可回転構造により接合して低剛性に構成すると、水平荷重による本体架構の水平変形が集中する可回転接合部４におけるコンクリート部材の離間が開始する前後の小さな変形時の水平剛性が低くなり、好都合である。しかも、前記離間後の変形性能にも優れて、例えば図６中に点線Ｍで表した荷重−変形性能を呈する。従って、大変形時にもコンクリート部材の局部が応力集中によって圧壊するような心配がない（請求項４に記載した発明）。要するに、本体架構は、大地震時の大変形にも容易に追随するのである。そして、地震後にはＰＣ鋼材３に導入したプレストレスの効果により弾性的に確実に復元動作し、残留変形は零に復帰する。従って、梁２の上に施工される床スラブ１１は、本体架構の前記水平変形が集中する可回転接合部４に沿う部分１２を、例えば図４に示したように、前記変形に追随可能であるようにエキスパンションジョイント等による納まりとして実施する。
【００１９】
次に、上記の本体架構を構成する柱１及び梁２の側面部には、図２、図３、図５に示したように、梁両端の前記可回転接合部４、４を跨ぐ長さの板状で、地震時に本体架構が損傷を受ける以前に降伏してエネルギーを吸収する性状の水平抵抗用部材８が添えられ、前記可回転接合部４の両側位置へ直交方向に貫通させたＰＣ鋼材９にプレストレスを導入した圧着接合法により連結されている。つまり、本体架構が損傷を受ける以前に、その可回転接合部４へ集中する本体架構の水平変形が、結果的に水平抵抗用部材８に集中して損傷を促し塑性変形を生じさせて、地震エネルギーを吸収し、応答を低減し減衰効果を発揮させるのである。
【００２０】
要するに、上記本体架構の荷重−変形性能（図６の点線Ｍ）と、水平抵抗用部材８が水平荷重を主に負担して降伏し塑性変形する性能との合成効果として、図６中に全体架構の荷重−変形性能を実線Ｎで表したように、本発明に係る耐震構造物は、変形性能に優れてエネルギー吸収能力も大きいのである。もっとも、水平抵抗用部材８は、梁スパンの全長に及ぶ長さには限らず、個々の可回転接合部４を跨ぐ長さでも同様に実施することができる。
水平抵抗用部材８の形状は、特には図５に示すように、床スラブ１１とは干渉を起こさない背の高さとし、且つ梁２の下面からも突き出さない高さ寸法として実施することができる。よって、柱梁架構の面内を通常の開口部として設計できる自由度がある。
【００２１】
図示した実施例の場合、梁２と柱１の接合部には、柱１の梁接合位置に、およそ塑性ヒンジが形成される位置若しくはその近傍位置まで延びる長さの梁節点部１０が一体的に設けられ、前記の梁節点部１０と梁２の端部との突き合わせ部に可回転接合部４が形成されている。そして、水平抵抗用部材８は、梁両端の前記可回転接合部４、４を跨いだ位置の梁節点部１０に対して、直交方向に貫通させたＰＣ鋼材９へプレストレスを導入した圧着接合法により強固に連結されている（請求項３に記載した発明）。のみならず、前記ＰＣ鋼材９による水平抵抗用部材８の圧着接合は、この水平抵抗用部材８が地震等により損傷を受けた場合には新しいものとの交換が容易に可能な構成による連結が行われている（請求項５に記載した発明）。上記したように、本体架構は、水平抵抗用部材８が取り外されても、とりたてて構造的な不都合は生じない構成だからである。
【００２２】
なお、本体架構の柱１における最下階部分と、その下の柱脚部６との関係も、水平荷重に対して本体架構が充分な変形性能を発揮して抵抗が小さい可回転接合部７として構成し実施される（請求項２に記載した発明）。詳しく図示して説明することは省略したが、柱１における最下階部分と、その直下の柱脚部６の側面に沿って前記可回転接合部７を跨ぐ板状で、上記柱梁接合の可回転接合部４と同様に、地震時に本体架構が損傷を受ける以前に降伏してエネルギーを吸収する水平抵抗用部材が添えられ、前記可回転接合部７の両側位置がＰＣ鋼材にプレストレスを導入した圧着接合法により連結されている。
【００２３】
本発明の場合、本体架構の柱１及び梁２はプレキャスト鉄筋コンクリート造で実施するのが好ましい。一方、上記水平抵抗用部材８はプレキャスト鉄筋コンクリート造部材若しくはプレキャスト鉄骨鉄筋コンクリート造部材、又は鉄骨造部材の何れかで実施するのが好ましい（請求項６に記載した発明）。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る耐震構造物を概念的に示した立面図である。
【図２】本体架構の実施例を具体的に示した斜視図である。
【図３】上記本体架構の平面図である。
【図４】本体架構の可回転接合部の詳細を示した断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本体架構及び全体架構の荷重−変形性能図である。
【符号の説明】
【００２５】
１        柱  
２        梁
３        ＰＣ鋼材
４、７    可回転接合部
８        水平抵抗用部材
９        ＰＣ鋼材
６        柱脚部
１０      梁節点部
５        低剛性弾性体
１１      床スラブ
【図１】
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【図２】
2005171643.tif 000004
【図３】
2005171643.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005171643.tif 000007
【図６】
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