(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱脚部にヒンジ形成を想定するＲＣ造柱において、
同柱は、柱脚部から上方へＲＣ造建物の二層にわたる長柱とされ、
前記の長柱において、一層目の梁が取り付く部位より下方には、同柱の外周に、前記一層目の梁によって構成される階のみの重量を支える外周柱が設けられ、当該外周柱に一層目の梁が取り付けられていること、
前記長柱と前記外周柱との間にＲＣ造建物が水平力を受けた場合に反力又は抵抗モーメントを生ずる履歴エネルギー吸収型のダンパーが設置され、
前記長柱において履歴エネルギー吸収型ダンパーが取り付く部位に補強板が設けられていることを特徴とする、ＲＣ造建物の柱。
【請求項２】
長柱と外周柱との間に設置された履歴エネルギー吸収型のダンパーは、前記長柱の水平方向変位又は回転角を利用するパッシブ型ダンパーであり、同ダンパーの反力又は抵抗モーメントを前記長柱の柱脚部が降伏しない大きさに調整されていることを特徴とする、請求項１記載のＲＣ造建物の柱。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＲＣ造建物の骨組（ラーメン架構）を構成し、柱脚部にヒンジ形成を想定するＲＣ造柱の技術分野に属し、更に云えば、軸力の大きい高層のＲＣ造建物の下層階の柱として好適に実施される、エネルギー吸収機構を備えた柱に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＲＣ造建物の架構が柱及び梁で構成されるラーメン架構である場合は、図４に例示したように、同ＲＣ造建物（ラーメン架構）１が地震等によって大きな水平力Ｆを受けた時に、最終的にどの部位で壊れるかという「崩壊メカニズム」を想定して設計（耐震設計）を行うことが多い。図４中の符号２’はＲＣ造建物１のＲＣ造柱であり、符号３及び３’は梁である。また、図４中の丸印及び符号ａ、ｂ、ｃは崩壊時におけるヒンジ形成部位（降伏する部位）を示している。通常の「崩壊メカニズム」では、一般階の梁端部にヒンジａ…を発生させ、柱には損傷を与えないようにして耐震性能を保持する設計が行われる。
【０００３】
しかしながら、最上階の柱頭部、及び最下階の柱脚部には、ヒンジｂ、ｃの形成を想定（又は許容）せざるを得ないため、柱軸力が大きい最下階の柱脚部にヒンジｃの形成を想定している柱では、その柱脚部を帯筋により補強してヒンジ形成後の塑性変形能力を確保しこれを補っている。
【０００４】
なお、例えば地下階を有するＲＣ造建物において、最下階でなく、一階や地下一階、その他の階に柱脚部にヒンジの形成を想定するように設計する場合もある。この場合も図４の最下階の床レベルを、柱脚部にヒンジ形成を想定する階の床レベルとして置き換えれば、同様に考えることができる。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
ＲＣ造建物では、建物の高さが高くなると、下層階の柱では、階層分に比例する大きな軸力を受けるため、これに耐え得るように、高強度のコンクリートを使用することが多い。この場合、柱脚部にヒンジｃの形成を想定するＲＣ造柱でも、高強度のコンクリートが使用されることになる。しかし、高強度のコンクリートを使用した柱脚部では、柱の軸力比が同等の場合、普通コンクリートを使用した柱脚部と同一の塑性変形能力を得るためには多大な帯筋量が必要となり、場合によっては帯筋のみでは補強しきれないことも想定される。
【０００６】
よって、本発明の目的は、軸力が大きい高層のＲＣ造建物の下層階の柱であって、通常柱脚部にヒンジ形成を想定するＲＣ造柱について、地震等によって大きな水平力が加わった場合でも柱脚部に降伏を生じさせないようにコントロールする設計ができ、従って、当該柱脚部の塑性変形能力を確保するために多大な帯筋量を必要とせず、柱に損傷を与えることのないように地震エネルギーを吸収する、エネルギー吸収機構を備えた柱を提供することである。
【０００７】
【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記載の発明に係るＲＣ造建物の柱は、
柱脚部にヒンジ形成を想定するＲＣ造柱２において、
同柱２は、柱脚部から上方へＲＣ造建物の二層にわたる長柱２とされ、
前記の長柱２において、一層目の梁３が取り付く部位より下方には、同柱２の外周に、前記一層目の梁３によって構成される階のみの重量を支える外周柱５が設けられ、当該外周柱５に一層目の梁３が取り付けられていること、
前記長柱２と前記外周柱５との間にＲＣ造建物が水平力を受けた場合に反力又は抵抗モーメントを生ずる履歴エネルギー吸収型のダンパー４が設置され、
前記長柱２において履歴エネルギー吸収型ダンパー４が取り付く部位に補強板６が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のＲＣ造建物の柱において、
長柱２と外周柱５との間に設置された履歴エネルギー吸収型のダンパー４は、前記長柱２の水平方向変位又は回転角を利用するパッシブ型ダンパーであり、同ダンパー４の反力又は抵抗モーメントを前記長柱２の柱脚部が降伏しない大きさに調整されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態及び実施例】
請求項１、２記載の発明に係るＲＣ造建物の柱は、軸力が大きい高層のＲＣ造建物のラーメン架構を構成する柱であって、柱脚部にヒンジ形成を想定する柱における下層階部分、具体的には図４中のＸ部分（ＲＣ造建物の下部二層分）のＲＣ造柱として好適に実施される。
【００１０】
以下、図１及び図２に示した本発明の実施形態及び実施例を説明する。
図１のＲＣ造柱２は、柱脚部である床レベル１ＦＬから上方へＲＣ造建物の二層にわたる長柱とされる。即ち、ＲＣ造建物の一層目の梁３及び床７は当該長柱２へは取り付いていない。図１の実施例で示した床レベル１ＦＬは、最下階の床レベルに限らない。例えば地下階を有するＲＣ造建物において、一階や地下一階、その他の階など、柱脚部にヒンジ形成を想定する階の床レベルを意味する。
前記長柱２において、一層目の梁３が取り付く部位に、ＲＣ造建物が水平力を受けた場合に反力又は抵抗モーメントを生ずる履歴エネルギー吸収型のダンパー４が設置されている（請求項１記載の発明）。
【００１１】
その具体的な構成として、図１及び図２に示した実施例では、前記長柱２において、一層目の梁３が取り付く部位より下方の部分には、同長柱２の外周に、前記一層目の梁３…によって構成される階のみの重量（一層目の梁３及び床７等の長期荷重）を支える外周柱５が設けられ、当該外周柱５に一層目の梁３…が取り付けられ、床７が構築されている。そして、前記長柱２と前記外周柱５との間に履歴エネルギー吸収型のダンパー４が設置されている（請求項１記載の発明）。
【００１２】
前記長柱２と前記外周柱５との間に設置された履歴エネルギー吸収型のダンパー４…は、前記長柱２の水平方向変位及び回転角を利用する、強制的な変形によりエネルギー吸収機構として働くパッシブ型ダンパーであり、同ダンパー４…の反力又は抵抗モーメントを、前記長柱２の柱脚部が降伏しない大きさに調整する設計が行われる（請求項２記載の発明）。
【００１３】
それを、図３Ａ〜Ｄのモーメント図を用いて説明する。図３Ａ〜ＤはＲＣ造建物のラーメン架構が地震等によって大きな水平力Ｆを受けた場合のモーメント図を示す。従来一般のＲＣ建物のラーメン架構の下部二層分では、図３Ａに例示したように、柱脚部にヒンジが生じる大きさのモーメントCＭyが働く。これに対し、本発明のように、ＲＣ造柱を柱脚部から上方へ二層にわたる長柱２とした場合のモーメント図は、図３Ｂに例示したように同じ大きさCＭyのモーメントが働く。次に、前記長柱２における一層目の梁３の取り付け部位に履歴エネルギー吸収型のダンパー４…を設置し、同ダンパー４による反力Ｐを与えた場合のモーメント図は、図３Ｃに例示したようになり、柱脚部には−３／１６Ｐｈのモーメントが働く。
【００１４】
従って、本発明のＲＣ造柱のように、柱脚部から上方へ二層にわたる長柱２とし、履歴エネルギー吸収型のダンパー４の反力Ｐが与えられる場合のモーメント図は、図３Ｂのモーメント図と図３Ｃのモーメント図とを合成した結果である図３Ｄのようになる。つまり、この場合の柱脚部のモーメントCＭは、図３Ａに示した従来のヒンジを生じるモーメントCＭyの大きさから、反力Ｐを発生する履歴エネルギー吸収型のダンパー４…を設置した場合のモーメント−３／１６Ｐｈを減算した値（CＭ＜CＭy）となる。よって、柱脚部が降伏しない限度に止めるように反力Ｐの大きさを調整することにより、長柱２の柱脚部が降伏しない設計とすることができる。因みに、前記ｈは一層目の梁３…の取り付けレベルであり、これを変化させることは実用的ではない。
【００１５】
上述のように柱脚部が降伏せず、大きな塑性変形能力を持たせる必要がないので、ひいては同柱脚部に多大な帯筋量を使用しないでも十分な耐震性能を保持できる。
【００１６】
図３Ａ、Ｂ、Ｄ中の符号BＭyは一般的な梁端部のモーメントを示している。
上記のとおりであるから、上記履歴エネルギー吸収型のダンパー４は、外周柱５及び一層目の梁３により反力を受ける構成に限らず、専用の反力受けを別途設けた構成で実施することもできる。
【００１７】
また、前記履歴エネルギー吸収型のダンパー４として用いられるパッシブ型ダンパーには、例えば、普通鋼材を用いたダンパー、極低降伏点鋼を用いたダンパー、摩擦式のダンパーなどを適用できる。
【００１８】
図１及び図２に例示した実施例では、前記長柱２の履歴エネルギー吸収型ダンパー４…が取り付く部位に、当該ダンパー４…の反力Ｐの局所的集中を防ぎ、当該ダンパー４…との取合いを良好にするための補強板６が設けられている（請求項１記載の発明）。
【００１９】
【本発明が奏する効果】
請求項１、２に記載した発明に係るＲＣ造建物の柱は、地震等によって大きな水平力が加わった場合でも柱脚部に降伏を生じさせないようにコントロールする設計ができ、よって当該柱脚部の塑性変形能力を確保するために多大な帯筋量を必要としない。
【００２０】
従って、本発明に係るＲＣ造建物の柱を実施することにより耐震性能に優れたＲＣ造建物のラーメン架構を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るＲＣ造建物の柱の正面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線矢視における横断面図である。
【図３】  Ａ〜ＤはＲＣ造建物のラーメン架構が地震等によって大きな水平力を受けた場合のモーメント図である。
【図４】  ＲＣ造建物のラーメン架構の崩壊メカニズムを示した概念図である。
【符号の説明】
２        ＲＣ造柱（長柱）
３        一層目の梁
４        履歴エネルギー吸収型のダンパー
５        外周柱
６        補強板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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