(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレキャストコンクリート梁を、アンボンドＰＣ鋼材を利用してプレストレスを導入し、プレキャストコンクリート柱へ圧着接合するＲＣ系構造物の自己免震構法であって、
前記プレキャストコンクリート梁の長手方向に前記アンボンドＰＣ鋼材を一段配置として貫通させ、該アンボンドＰＣ鋼材の両端部を前記プレキャストコンクリート柱へ定着して、地震等の水平力にしたがい前記アンボンドＰＣ鋼材の弾性伸び変形に伴う柱梁接合界面の浮き上がりを許容し、当該浮き上がり変形によってエネルギ吸収するダンパ部材を設けない構成とすることを特徴とする、ＲＣ系構造物の自己免震構法。
【請求項２】
プレキャストコンクリート梁を、アンボンドＰＣ鋼材を利用してプレストレスを導入し、プレキャストコンクリート柱へ圧着接合したＲＣ系構造物の自己免震構造であって、
前記プレキャストコンクリート梁の長手方向に前記アンボンドＰＣ鋼材が一段配置として貫通され、該アンボンドＰＣ鋼材の両端部が前記プレキャストコンクリート柱へ定着され、地震等の水平力にしたがい前記アンボンドＰＣ鋼材の弾性伸び変形に伴う柱梁接合界面の浮き上がりを許容し、当該浮き上がり変形によってエネルギ吸収するダンパ部材を設けない構成とされていることを特徴とする、ＲＣ系構造物の自己免震構造。
【請求項３】
前記プレキャストコンクリート柱に、プレキャストコンクリート梁端部の圧壊防止措置が施されていることを特徴とする、請求項２に記載したＲＣ系構造物の自己免震構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンボンドＰＣ鋼材を利用してプレストレスを導入し、プレキャストコンクリート梁（以下、梁と略す場合がある。）をプレキャストコンクリート柱（以下、柱と略す場合がある。）へ圧着接合したＲＣ系構造物の自己免震構法及び自己免震構造の技術分野に属し、更に云えば、前記柱梁接合界面の浮き上がりを許容することによりＲＣ系構造物の固有周期を長周期化する自己免震構法及び自己免震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＣ系構造物は、比較的安価で剛性が高く居住性に優れることから、中小のオフィスビルや集合住宅に多く採用されている。
しかしながら、ＲＣ系構造物はその剛性が高いため固有周期が短く、地震等の外乱によって大きな応答が建物に生ずるので、何らかの免震技術を導入する必要性があった。
【０００３】
その代表的な免震技術として、鋼板とゴムを交互に積層して一体化した免震ゴムを設置して免震化を図る技術がある。この免震ゴムを使用した免震化技術は、ＲＣ系構造物の固有周期を長周期化して地震波との共振を避けＲＣ系構造物への入力エネルギーを小さくするので、効果的ではある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、免震ゴムを使用した免震化技術は下記する問題がある。
1)  免震ゴムは、その性能は認められつつも非常に高額であるため敬遠され易く、広く普及するまでには至っていない。
2)  免震ゴムは、有機系材料で構成されているため比較的短いサイクルでの定期的な点検やメンテナンスが必要となりコストが嵩む。
3)  建物に生じるほとんどの水平変形は免震ゴムが設置されている免震層で発生するため変形量が免震層に集中することになる。よって、免震層での設備配管・配線あるいは二次部材については高い変形追随性能が要求され、設計施工上困難で手間が掛かり、コストも嵩む。
4)  免震ゴムは圧縮力やせん断力に対して強いが引っ張り力には弱い。よって、ロッキング振動が支配的となる高層建物等のアスペクト比が大きい建物には破損し易く適応できない。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、ＲＣ系構造物の固有周期を、免震装置、制震装置を使用しないで長周期化することのできる自己免震構法及び自己免震構造を提供することである。
【０００６】
本発明の次の目的は、免震装置、制震装置、及びそれらに伴うメンテナンスを不要とし、コスト削減に大きく貢献すると共に居住性に非常に優れたＲＣ系構造物の自己免震構法及び自己免震構造を提供することである。
【０００７】
本発明の次の目的は、地震等の水平変形を建物全体に分散させることができ、よって設備配管や二次部材の変形追随性能の検討を不要とするＲＣ系構造物の自己免震構法及び自己免震構造を提供することである。
本発明の次の目的は、高層建物等のアスペクト比が大きい建物にも好適に実施できるＲＣ系構造物の自己免震構法及び自己免震構造を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した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ＲＣ系構造物の自己免震構法は、
プレキャストコンクリート梁を、アンボンドＰＣ鋼材を利用してプレストレスを導入し、プレキャストコンクリート柱へ圧着接合するＲＣ系構造物の自己免震構法であって、
前記プレキャストコンクリート梁の長手方向に前記アンボンドＰＣ鋼材を一段配置として貫通させ、該アンボンドＰＣ鋼材の両端部を前記プレキャストコンクリート柱へ定着して、地震等の水平力にしたがい前記アンボンドＰＣ鋼材の弾性伸び変形に伴う柱梁接合界面の浮き上がりを許容し、当該浮き上がり変形によってエネルギ吸収するダンパ部材を設けない構成とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明に係るＲＣ系構造物の自己免震構造は、
プレキャストコンクリート梁を、アンボンドＰＣ鋼材を利用してプレストレスを導入し、プレキャストコンクリート柱へ圧着接合したＲＣ系構造物の自己免震構造であって、
前記プレキャストコンクリート梁の長手方向に前記アンボンドＰＣ鋼材が一段配置として貫通され、該アンボンドＰＣ鋼材の両端部が前記プレキャストコンクリート柱へ定着され、地震等の水平力にしたがい前記アンボンドＰＣ鋼材の弾性伸び変形に伴う柱梁接合界面の浮き上がりを許容し、当該浮き上がり変形によってエネルギ吸収するダンパ部材を設けない構成と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２に記載したＲＣ系構造物の自己免震構造において、前記プレキャストコンクリート柱に、プレキャストコンクリート梁端部の圧壊防止措置が施されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施形態、及び実施例】
図１は、請求項１及び２に記載した発明に係るＲＣ系構造物の自己免震構法及び自己免震構造の実施形態を示している。
このＲＣ系構造物の自己免震構法は、プレキャストコンクリート梁２を、アンボンドＰＣ鋼材３を利用してプレストレスを導入し、プレキャストコンクリート柱１へ圧着接合する構法である。
【００１２】
即ち、前記プレキャストコンクリート梁２の長手方向に前記アンボンドＰＣ鋼材３を一段配置として貫通させ、該アンボンドＰＣ鋼材３の両端部３ａ、３ａを前記プレキャストコンクリート柱１、１へ定着して、地震等の水平力にしたがい、図４に示したように、前記アンボンドＰＣ鋼材３の弾性伸び変形に伴う柱梁接合界面の浮き上がりを許容し、当該浮き上がり変形によってエネルギ吸収するダンパ部材を設けない構成とすることを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００１３】
前記自己免震構法により構築されたＲＣ系構造物の自己免震構造は、プレキャストコンクリート梁２を、アンボンドＰＣ鋼材３を利用してプレストレスを導入し、プレキャストコンクリート柱１へ圧着接合した構造である。
【００１４】
即ち、前記プレキャストコンクリート梁２の長手方向に前記アンボンドＰＣ鋼材３が一段配置として貫通され、該アンボンドＰＣ鋼材３の両端部３ａ、３ａが前記プレキャストコンクリート柱１、１へ定着され、地震等の水平力にしたがい、図４に示したように、前記アンボンドＰＣ鋼材３の弾性伸び変形に伴う柱梁接合界面の浮き上がりを許容し、当該浮き上がり変形によってエネルギ吸収するダンパ部材を設けない構成とされていることを特徴とする（請求項２記載の発明）。
【００１５】
本実施形態では、１スパンに１本のＰＣ鋼材３を使用して実施しているが、多スパンに１本のＰＣ鋼材３を使用して実施することもできる。
本実施形態では、前記アンボンドＰＣ鋼材３としてＰＣ鋼棒３が使用されているがこれに限定されない。該ＰＣ鋼棒３の代わりにＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、多層ＰＣ鋼より線を使用しても略同様に実施できる。
【００１６】
前記アンボンドＰＣ鋼材（ＰＣ鋼棒）３は、図１、２に示したように、プレキャストコンクリート梁２の略中央に１本設けて実施しているが、配置及び本数はこれに限定されない。例えば、ＰＣ鋼材３をＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線で実施する場合には、前記梁２の略中央に集中させて実施しても良い。前記アンボンドＰＣ鋼材３は、その両端部３ａ、３ａが前記プレキャストコンクリート梁２の両端面から突き出る形態であれば良く、当該梁２に内蔵された部分の形状はフレキシブルな形態で実施することができる。
【００１７】
前記アンボンドＰＣ鋼材３の端部３ａをプレキャストコンクリート柱１へ定着させる手法は格別新規なものではなく、建築学会のＰＣ規準に示されている手法等で実施される。本実施形態では、前記アンボンドＰＣ鋼材３としてＰＣ鋼棒３が使用されているので、図３に示したように、ナット５と支圧板６を用いて定着させる手法が一般的である。図示は省略したが、前記柱１の側面を欠き込み、ナット５と支圧板６でＰＣ鋼棒３を定着させた後モルタル等で埋めて柱１の側面と面一に形成することもできる。また、前記ＰＣ鋼材３は、定着させる前に油圧ジャッキで緊張して予め張力が与えられているので、ボタンヘッドやくさびで定着させても十分に機能を発揮することができる。因みに、図中の符号４は、シースを示している。
【００１８】
なお、前記アンボンドＰＣ鋼材３の両端部３ａ、３ａは、図１に示したように、向かい合うプレキャストコンクリート柱１の側面を貫通して、その背面側で定着されているがこれに限定されない。前記柱１に非貫通孔を設け、同柱１の中間位置で定着させて実施することもできる。
【００１９】
上述したように、アンボンドＰＣ鋼材３はその全長に渡って、前記柱梁１、２と一体化されておらず、その両端部３ａ、３ａでのみ前記柱１、１に緊結されている。よって、アンボンドＰＣ鋼材３は、前記梁２の任意の位置での自由な伸び変形が許容され、降伏させないようにする設計が容易になる。したがって、本発明に係るＲＣ系構造物の自己免震構造は、非常に安全で耐震性に優れたプレキャストコンクリートラーメン構造を提供することができるのである。
【００２０】
前記ＲＣ系構造物の自己免震構造によれば、前記柱梁接合部界面での梁２の浮き上がり（図４）によって梁２の見かけの曲げ剛性が浮き上がらない場合に比較して小さくなり、その結果、ＲＣ系構造物の固有周期が長周期化して地震時の水平力の入力が小さくなる、いわゆる半鋼接接合となる。このメカニズムを以下に説明する。
【００２１】
図５に示す１スパンの門型ラーメンの１次固有周期Ｔは［数１］で表される。因みに図中の符号Ｂは連結バネを示している。
【数１】
0004546620.tif 000002
上記［数１］について、
ｍ  ：質量
ｋ  ：ばね定数
Ｅｃ：コンクリートのヤング係数
Ｉｃ：柱の断面二次モーメント
Ｉｂ：梁の断面二次モーメント
ｈ  ：フレーム高さ
ｌ  ：スパン長
【００２２】
次に、接合部界面で梁２が浮き上がった場合の門型ラーメンの固有周期について、図６を参照すると、［数１］のＩｂは次の［数２］のＩｅｆｆで置き換えたものとなる。
【数２】
0004546620.tif 000003
上記［数２］について、
Ｉｅｆｆ：接合部界面が浮き上がったときの等価断面二次モーメント
Ｍθ ：接合部界面の回転角がθのときのモーメント（図６参照）
Ｄ   ：梁せい
Ａｐ ：ＰＣ鋼材の断面積
Ｅｐ ：ＰＣ鋼材のヤング係数
Ｌｐ ：ＰＣ鋼材の接合界面１カ所あたりのアンボンド長さ
Ｐｏ ：ＰＣ鋼材の初期緊張力
【００２３】
上記［数１］［数２］を具体的な数値で示すと以下のようになる。
＜検討モデル＞（単位：ｃｍ、ｔｏｎ）
柱：５０×５０、梁：８０×４０、ｌ＝７００、ｍ＝２０、Ｅｃ＝３５０、
Ｅｐ＝２０００、Ａｐ＝３．７１６、Ｌｐ＝３５０、Ｐｏ＝２４．１５、
θ＝０．０２
【００２４】
上記検討モデルの具体的数値を［数１］に代入すると、浮き上がりのない門型ラーメンの固有周期が求められる。その結果は、Ｔ＝０．０８１（ｓｅｃ）、Ｉｂ＝１．７×１０６となる。
【００２５】
一方、上記検討モデルの具体的数値を［数２］に代入すると、浮き上がりが発生した場合の門型ラーメンの固有周期が求められる。その結果は、Ｔ＝０．１３７（ｓｅｃ）、Ｉｅｆｆ＝１．８×１０４となる。
【００２６】
よって、梁２の浮き上がり効果によって、門型ラーメンの固有周期は、１．７倍程度、長周期化することが分かる。多層構造物ではこの効果は更に顕著となるため、ＲＣ系構造物の固有周期の長周期化をより確実なものとすることができる。本発明は、このメカニズムをバックボーンとしたものである。
【００２７】
したがって、本発明に係るＲＣ系構造物の自己免震構法及び自己免震構造によれば、ＲＣ系構造物の固有周期を、免震装置、制震装置を使用しないで長周期化することができる。また、免震装置、制震装置、及びそれらに伴うメンテナンスをも不要とするので、コスト削減に大きく貢献すると共に居住性に非常に優れる。
【００２８】
更に、免震ゴムを使用する場合と比して、地震等の水平変形を建物全体に分散させることができ、よって設備配管や二次部材の変形追随性能の検討を不要とする。免震ゴムでは適用できない高層建物等のアスペクト比が大きい建物にも好適に実施することができる。もちろん、免震装置や制震装置と併用して実施することもできる。
【００２９】
前記ＲＣ系構造物の自己免震構造はさらに、図３に示したように、プレキャストコンクリート柱１に、プレキャストコンクリート梁２の端部の圧壊防止措置を施して実施しても良い（請求項３）。この圧壊防止措置は、プレキャストコンクリート柱１の側面１ａであって、プレキャストコンクリート梁２の浮き上がりによる回転変形によって圧縮を受ける部位Ｘに、圧縮変形を吸収して当該プレキャストコンクリート梁２の端部の圧壊を防止する弾性体、緩衝材等の部材（図示省略）を設けて実施される。この弾性体等の部材の働きにより、プレキャストコンクリート梁の破損を極力防止することができ、自己免震機能を恒久的に保持できるＲＣ系構造物の自己免震構造を提供することができる。
【００３０】
【本発明の奏する効果】
請求項１、２に記載したＲＣ系構造物の自己免震構法及び自己免震構造によれば、ＲＣ系構造物の固有周期を、免震装置、制震装置を使用しないで長周期化することができる。また、免震装置、制震装置、及びそれらに伴うメンテナンスをも不要とするので、コスト削減に大きく貢献すると共に居住性に非常に優れる。
【００３１】
更に、免震ゴムを使用する場合と比して地震等の水平変形を建物全体に分散させることができ、よって、設備配管や二次部材の変形追随性能の検討を不要とする。免震ゴムでは適用できない高層建物等のアスペクト比が大きい建物にも好適に実施することができる。
請求項３に記載したＲＣ系構造物の自己免震構造によれば、自己免震機能を恒久的に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＲＣ系構造物の自己免震構造を示した立面図である。
【図２】プレキャストコンクリート梁の横断面図である。
【図３】アンボンドＰＣ鋼材の端部と柱との定着部を示した断面図である。
【図４】本発明に係るＲＣ系構造物の自己免震構造の浮き上がり状態を示した立面図である。
【図５】本発明に係るＲＣ系構造物の自己免震機能のメカニズムを説明するために示した門型ラーメンのモデル図である。
【図６】図５の門型ラーメンに地震等の水平力が発生した場合の柱梁接合部を示したモデル図である。
【符号の説明】
１    プレキャストコンクリート柱
２    プレキャストコンクリート梁
３    アンボンドＰＣ鋼材
４    シース
【図１】
0004546620.tif 000004
【図２】
0004546620.tif 000005
【図３】
0004546620.tif 000006
【図４】
0004546620.tif 000007
【図５】
0004546620.tif 000008
【図６】
0004546620.tif 000009