(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱梁架構の上下の梁間に両端が一体化されて挿入設置されるＲＣ造耐震間柱において、
該間柱は、少なくともその一端部側の梁接合部が中央部分よりも平断面積を拡大されて剛強なスタブ状に形成されていて、該中央部分が上下の梁の層間変位に伴い柱梁架構よりも早期に降伏するダンパー部とされており、該ダンパー部とスタブ状梁接合部とにはダンパー部主筋が貫通して一体性を持たされていることを特徴とするＲＣ造耐震間柱。
【請求項２】
前記スタブ状の梁接合部が上下両端に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＣ造耐震間柱。
【請求項３】
前記ＲＣ造耐震間柱が鉄筋コンクリート製であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＲＣ造耐震間柱。
【請求項４】
柱梁架構の上下の梁間に両端が一体化されて挿入設置されるＲＣ造耐震間柱において、
該間柱は、少なくともその一端部側の梁接合部が中央部分よりも平断面積を拡大されて剛強なスタブ状に形成されていて、該中央部分が上下の梁の層間変位に伴い柱梁架構よりも早期に降伏するダンパー部とされており、
前記ＲＣ造耐震間柱が、鉄筋コンクリート造の梁接合部と鋼管コンクリート造のダンパー部とからなることを特徴とするＲＣ造耐震間柱。
【請求項５】
前記ＲＣ造耐震間柱がプレキャストコンクリート製であり、前記スタブ状の梁接合部と梁とを貫通するロッド材によりプレストレスによって圧着接合されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＲＣ造耐震間柱。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋や鋼管で補強されたＲＣ造耐震間柱に係わり、特に大地震時には柱梁架構に先行して降伏した後、地震の振動エネルギを鉄筋や鋼管で吸収して揺れを減少させるようにしたＲＣ造耐震間柱に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の耐震性能を高める方法として、▲１▼ 柱梁架構の構面全体に耐震壁を設けて強度・剛性を向上させる、▲２▼ 耐震デバイスを組み込むことにより地震時の応答を制御する、▲３▼ 柱梁部材に鋼板や補強繊維あるいは繊維補強シート等を巻き付けて柱梁部材自体の靱性を向上させる、等の手法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記▲１▼の耐震壁を設ける場合では、構面全体を塞ぐ必要があることから、構面内に開口を設けることができない。また、壁部材に靱性を期待するには複数階におよぶ連層耐震壁としなければならず、そうすると上下階の平面計画に統一性を持たせる必要が生じてしまうなどして、平面計画上の制約が厳しくなる。さらに、既存建造物の耐震補強工事では、既存架構との一体性を持たせるために、きわめて大掛かりな工事となってしまう。
【０００４】
また、▲２▼の耐震デバイスを組み込む場合では、デバイスとして粘弾性体からなるものや、鋼材による摩擦ダンパーもしくは油圧ダンパーなどの機械的な機構を用いたものになるが、機械的なダンパー機構はコストアップにつながることが多く、また、粘弾性体からなるものはその素材によっては温度や速度などに対する依存性が大きいため、四季を通じてその性能が十分に発揮されるかどうか、不明確な部分が多い。
【０００５】
また、▲３▼の鋼板若しくは補強繊維や繊維補強シートを巻き付けて柱梁部材の靭性を高める場合では、柱梁架構の剛性の大幅な向上はあまり期待できず、加えて既存建造物の耐震補強工事では、やはり大掛かりな工事となってしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、柱梁架構の強度・剛性の向上が図れるだけでなく、大地震時には当該柱梁架構に先行して降伏し、爾後、地震の振動エネルギを鉄筋や鋼管で吸収して揺れを減少させることができるとともに、開口部の平面計画及び制振構造の配置計画が容易に行え、しかも既存建造物に対しても一体性を持たせて容易に耐震補強工事が行えるＲＣ造耐震真柱を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、柱梁架構の上下の梁間に両端が一体化されて挿入設置されるＲＣ造耐震間柱において、該間柱は、少なくともその一端部側の梁接合部が中央部分よりも平断面積を拡大されて剛強なスタブ状に形成されていて、該中央部分が上下の梁の層間変位に伴い柱梁架構よりも早期に降伏するダンパー部とされており、該ダンパー部とスタブ状梁接合部とにはダンパー部主筋が貫通して一体性を持たされていることを特徴とする。
【０００８】
当該請求項１に係る発明のＲＣ造耐震間柱によれば、少なくとも一端部側の梁接合部が平断面積の大きい剛強なスタブ状に形成されて梁と一体化されるので、大地震時に上下の梁間に層間変位が生じると、スタブ状の梁接合部は梁と一体となって変位する。このため、該スタブ状に形成された梁接合部の分だけ柱より短柱化されているダンパ部の変位角は柱の変位角よりも大きくなり、応力が該ダンパー部の付け根に集中し、当該ダンパー部の付け根は柱梁架構に先行して降伏し、爾後、このダンパー部の鉄筋や鋼管等の補強材が弾・塑性変形して地震の振動エネルギを吸収し、建造物の揺れを減少させる。また、ダンパー部の内法高さ、その断面形状、及びダンパー部主筋の配筋量を適宜変更することによって、当該ダンパー部個々の剛性、強度、エネルギー吸収性能を適宜に設定することができ、加えてその本数も調整することでＲＣ造耐震間柱の剛性、強度、エネルギー吸収性能はさらに広範に設定し得る。
【０００９】
ここで、請求項２に記載の発明のように、前記スタブ状の梁接合部は上下両端に設ける構成とすることもできる。また、前記ＲＣ造耐震間柱は、請求項３に示すように鉄筋コンクリート製となし得る。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、柱梁架構の上下の梁間に両端が一体化されて挿入設置されるＲＣ造耐震間柱において、該間柱は、少なくともその一端部側の梁接合部が中央部分よりも平断面積を拡大されて剛強なスタブ状に形成されていて、該中央部分が上下の梁の層間変位に伴い柱梁架構よりも早期に降伏するダンパー部とされており、前記ＲＣ造耐震間柱が、鉄筋コンクリート造の梁接合部と鋼管コンクリート造のダンパー部とからなることを特徴とする。
【００１１】
さらに、請求項５に示すように、前記ＲＣ造耐震間柱はプレキャストコンクリート製となし、梁接合部と梁とを両者を貫通するロッド材によりプレストレスによって圧着接合させて一体化する構成とすることもできる。このようにプレキャスト製とすれば、既存の建造物に対し、梁の所望の位置に該ロッドの挿通孔を尖設するだけで当該ＲＣ造耐震間柱を容易に追設することができ、既存建造物の耐震補強工事を簡易に行い得る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るＲＣ造耐震間柱の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明のＲＣ造耐震間柱の基本構成となる第１実施例を概略的に示すものであり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側断面図である。同図に示すように、本発明のＲＣ造耐震間柱１０は、柱と梁とからなる柱梁架構の構面内で上下の梁４，４間に両端が一体化されて挿入設置されるものであって、少なくともその一端部側に中央部分よりも平断面積を大きくして剛強なスタブ状に形成されたスタブ状梁接合部１２と、このスタブ状梁接合部１２よりも平断面積が小さく形成されたダンパー部１４とを有する。
【００１４】
この第１実施例では、上記スタブ状梁接合部１２は図示するようにＲＣ造耐震間柱１０の上端部側のみに形成され、ダンパー部１４はスタブ状梁接合部１２の下面から下方に延びて３分割形成されて並設されており、その下端部は柱梁架構の下側の梁４に一体化されて接合されている。ダンパー部１４とスタブ状梁接合部１２、および架構の下側の梁４とにはダンパー部主筋１６が貫通しており、これらは一体性を持つ。また、スタブ状梁接合部１２には上記ダンパー部主筋１６に重ね継ぎされるとともに上端部が上側の梁４内に貫通される壁部縦筋１８が設けられていて、当該スタブ状梁接合部１２は上側の梁４と一体性を持たされている。
【００１５】
ダンパー部１４の平断面は矩形や円形に限らず任意形状で良いが、図示例では矩形断面となっている。また、その分割本数も図示例の３本に限らず任意本数で良く、もちろんスタブ状梁接合部１２の平断面積より小さければ、分割せずに１本としても良い。
【００１６】
また、図示例ではスタブ状梁接合部１２をＲＣ造耐震間柱１０の上端部側のみに形成しているが下端部側のみに形成する様にしても良く、さらには図２の第２実施例に示すように上下の両端部双方に形成して、架構の上下の梁４に一体化させて接合するようにしてもよい。
【００１７】
この様に、剛強なスタブ状梁接合部１２を上下の両端部または上端部のみ、あるいは下端部のみに持つＲＣ造耐震間柱１０では、図３に示すように、そのスタブ状梁接合部１２が形成される分だけダンパー部１４の長さが架構６の柱２よりも短くなって短柱化されているから、大地震時に上下の梁４に大きな水平方向の相対的な層間変位が生じると、スタブ状梁接合部１２は梁４と一体に変位し、よってダンパー部１４の変位角は架構６の柱２の変位角よりも大きくなる。このため、応力はダンパー部１４の付け根部分に集中し、当該部位は架構６の柱２の変形が小さい段階で先行して降伏し、それ以後においてダンパー部主筋１６が弾・塑性変形して履歴によるエネルギー吸収をするようになり、これにより建造物の揺れが抑制されて減少する。また、基本的に耐震間柱１０であるので構面全体を塞ぐことがなく、開口部を確保できて平面計画及び制振構造の配置計画が容易に行える。
【００１８】
ここで、ダンパー部１４の内法高さ、その断面形状、及びダンパー部主筋１６の配筋量を適宜変更することによって、当該ダンパー部１４個々の剛性、強度、エネルギー吸収性能を適宜に設定することができ、加えてその本数も調整することでＲＣ造耐震間柱１０の剛性、強度、エネルギー吸収性能はさらに広範に設定し得る。
【００１９】
なお、施工にあたって、既存建造物に適用する場合には、ＲＣ造耐震間柱１０を設置しようとする所望の位置に合わせて、上下の梁４にダンパー主筋１６若しくは壁部縦筋１８の挿入孔を尖設して、これらの挿入口に一方側を挿入し鉄筋類を配筋し、その周囲を型枠で囲んでコンクリートをその型枠内部に注入充填することでおこなう。そして、上記挿入孔にはグラウト材を充填して定着させる。
【００２０】
図４は第３実施例を示す。この第３実施例では、ＲＣ造耐震間柱１０がプレキャスト製品となっており、スタブ状梁接合部１２は上下の両端に形成されていて、壁部縦筋は設けられずにダンパー部主筋１６により当該スタブ状梁接合部１２とダンパー部１４とが一体化されて予め工場で製造される。
【００２１】
このＲＣ造耐震間柱１０と架構６との取り合いは、スタブ状梁接合部１２にこれを縦に貫通させて形成しておいたロッド材挿入孔（図示せず）と、架構６の梁４にその内部の鉄筋（図示せず）を避けて形成した梁側のロッド材挿入孔（図示せず）とにロッド材たるＰＣ鋼棒２０を挿通させ、このＰＣ鋼棒２０の両端部をプレストレス導入による圧着工法で定着具２２を介してそれぞれ梁４とスタブ状梁接合部１２とに定着させて一体化する。
【００２２】
即ち、ＲＣ造耐震真柱１０と架構６は別途に施工していくことができ、架構６の施工が完了した後、プレキャスト製品化したＲＣ造耐震真柱１０を搬入して、架構６内に挿入して組み込み、ＰＣ鋼棒２０による圧着で施工するから、既存建物に組み込む場合でも、梁４にＰＣ鋼棒１８等からなるロッド材挿入用の孔をあけるだけで容易に施工できる。
【００２３】
また、この様にプレストレス力による圧着工法で上下の梁４にスタブ状梁接合、部１２を一体性を持たせて接合するようにすると、前記第１実施例及び第２実施例と同様の作用効果が得られるだけでなく、当該スタブ状梁接合部１２の強度・剛性の向上も図ることができ、中央のダンパー部１４を降伏させていく際に、上・下端部のスタブ状梁接合部１２の損傷をより少なくなるようにプレストレス力で調整できる。
【００２４】
なお、この発明で言うＲＣ造とは鉄筋コンクリートに限らず、鋼管充填コンクリートをも含むものであり、図５に示す第４実施例のようにダンパー部１４はその周囲を鋼管２４で囲繞して形成する構成とし、スタブ状梁接合部１２は上述の各実施例と同様に鉄筋コンクリート造としても、あるいは鋼管充填コンクリート造としても良い。もちろん、この場合にあってもＲＣ造耐震間柱１０はプレキャスト製品となして、プレストレス導入による圧着工法で梁４と一体性を持たせるようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、柱梁架構の上下の梁間に両端が一体化されて挿入設置されるＲＣ造耐震間柱は、少なくともその一端部側の梁接合部が中央部分よりも平断面積を拡大されて剛強なスタブ状に形成されて梁と一体化されているので、大地震時に上下の梁間に大きな層間変位が生じると、スタブ状の梁接合部は梁と一体となって変位し、当該スタブ状梁接合部の分だけ柱より短柱化されているダンパー部はその変位角が架構の柱よりも大きくなって、応力が該ダンパー部の付け根に集中するようになる。これ故、当該ダンパー部の付け根は柱梁架構に先行して降伏し、爾後、このダンパー部の鉄筋や鋼管等の補強材が弾・塑性変形して地震の振動エネルギを吸収するようになり、もって建造物の揺れを減少させることができる。また、ダンパー部の内法高さ、その断面形状、及びダンパー部主筋の配筋量を適宜変更することによって、当該ダンパー部個々の剛性、強度、エネルギー吸収性能を適宜に設定することができ、加えてその本数も調整することでＲＣ造耐震間柱の剛性、強度、エネルギー吸収性能はさらに広範に設定し得る。
【００２６】
また、ＲＣ造耐震間柱をプレキャストコンクリート製となし、梁接合部と梁とを両者を貫通するロッド材によりプレストレスによって圧着接合させて一体化する構成とすれば、既存の建造物に対し、梁の所望の位置に該ロッドの挿通孔を尖設するだけで当該ＲＣ造耐震間柱を容易に追設することができ、既存建造物の耐震補強工事を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＲＣ造耐震間柱の基本構成となる第１実施例を概略的に示すものであり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側断面図である。
【図２】本発明のＲＣ造耐震間柱の第２実施例を概略的に示すものであり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側断面図である。
【図３】（ａ）は本発明のＲＣ造耐震間柱が設けられた柱梁架構の層間変位が生じていない状態を示す作用説明図であり、（ｂ）は層間変位が生じている状態の作用説明図である。
【図４】本発明のＲＣ造耐震間柱の第３実施例を概略的に示すものであり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は同図（ａ）中のIVｂ−IVｂ線部の矢視側断面図である。
【図５】本発明のＲＣ造耐震間柱の第４実施例を概略的に示すものであり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は同図（ａ）中のIVｂ−IVｂ線部の矢視側断面図である。
【符号の説明】
２  柱
４  梁
６  架構
１０  ＲＣ造耐震間柱
１２  スタブ状梁接合部
１４  ダンパー部
１６  ダンパー部主筋
１８  壁部縦筋
２０  ＰＣ鋼棒（ロッド部材）
２２  定着具
２４  鋼管
【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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