JP2000303713A - 建築物の耐震構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐震要素として最小限の強度を持つことがで
きる、建築物の耐震構造を提供すること。 【解決手段】 鉄筋コンクリート造または鉄骨鉄筋コン
クリート造の耐震壁（１０）と、この耐震壁に支持され
るスラブ（１２）とを備える建築物の耐震構造である。
この耐震構造は、水平方向に間隔をおいて配置された一
対の耐震壁にスラブからの加重が加わらないようにそれ
ぞれ固定され、対向する向きに伸びている一対のブラケ
ット（１６）と、これらブラケットにスラブからの加重
が加わらないように連結された鉄骨製の連結部材（１
８）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建築物の耐震構造に
関し、特に、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリ
ート造の耐震壁を有する建築物の耐震構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄筋コンクリート造の耐震壁内に鉄骨梁
の端部を直接埋設、定着して両者によって一体化した架
構を形成した建築構造が提案されている（特許第271874
4号公報）。

【０００３】この特許によれば、鉄筋コンクリート造の
耐震壁内に鉄骨梁の端部を垂直な鉄骨部材を使用するこ
となく、直接埋設、定着して両者を一体化したものであ
り、耐震壁に取り合う梁をすべて鉄骨造とすることによ
って軽量化が図られ、大スパンの架構が可能となる。ま
た、鉄骨梁としては加工度の低いものを用いることがで
き、鉄骨梁定着のための垂直な鉄骨部材が不要となるの
で、工費が節減される。また、鉄骨梁は端部が耐震壁内
に埋設されるので材長方向の長さの許容誤差を大きくす
ることができ、製作が容易となる効果が得られる、とさ
れている（同公報）。

【０００４】前記特許に係る建築構造の他に、鉄筋コン
クリート造または鉄骨鉄筋コンクリート造の耐震壁を縦
方向に連結した連層耐震壁を水平方向に間隔をおいて並
列し、対向する耐震壁相互を鉄骨梁で連結した耐震要素
が公知である。

【０００５】この耐震要素を設置した特に高層建築物が
地震の水平荷重を受けたとき、耐震要素の主として鉄骨
梁が大きく変形して降伏する。これによって地震エネル
ギを吸収し、建築物全体の損傷を最小限に留めることが
できる。

【０００６】前記特許に係る建築構造や従来の耐震要素
に使用されている鉄骨梁とは、型鋼のような鉄骨で作っ
た梁であるところ、梁とは「二つの支点により、水平あ
るいはそれに近い状態に支えられ、材軸に対し直角また
は斜めの荷重を受ける構造部材」である（昭和５３年９
月発行；彰国社『建築大辞典』）。これを一般の建築物
についてみると、鉄骨梁の上方にスラブを打設し、この
スラブと鉄骨梁とが連結されているため、鉄骨梁はスラ
ブから、材軸に対し直角または斜めの荷重を受けた状態
となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、耐震要素は
建築物の平面計画の制約から、エレベータホール等の共
用部分に設置される傾向にあり、鉄骨梁は一般に短スパ
ンである。それゆえ、地震発生時の早期に鉄骨梁に降伏
が生じて地震エネルギが吸収されるが、反面、地震の水
平荷重によって鉄骨梁が水平面から変形する角度、いわ
ゆる部材角が大きくなり、鉄骨梁に大きな曲率が生ず
る。

【０００８】地震の水平荷重が加わるとき、鉄骨梁に連
結されたスラブには、鉄骨梁の曲率と梁成とに比例した
ひずみが生ずるため、耐震要素の鉄骨梁に連結されたス
ラブの損傷が著しくなることが予想される。そして一
度、耐震要素の鉄骨梁が降伏すると、鉄骨梁に連結され
ているスラブを取り壊して鉄骨梁を交換しなければなら
ず、大掛かりな作業を余儀なくされる。

【０００９】本発明は、耐震要素の一対の耐震壁間を連
結する部材をスラブと非連結とし、これによって耐震要
素の前記部材が降伏したときの交換作業を容易にする、
建築物の耐震構造を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は鉄筋コンクリー
ト造または鉄骨鉄筋コンクリート造の耐震壁と、この耐
震壁に支持されるスラブとを備える建築物の耐震構造で
ある。この耐震構造は、水平方向に間隔をおいて配置さ
れた一対の前記耐震壁に前記スラブと非連結となるよう
にそれぞれ固定され、対向する向きに伸びている一対の
ブラケットと、これらブラケットに前記スラブと非連結
となるように連結された鉄骨製の連結部材とを備える。

【００１１】前記連結部材は、軸線方向へ伸びるウエブ
と、このウエブの軸線に沿う２つの側部にそれぞれ固着
された一対のフランジとからなる。この場合、前記ブラ
ケットに連結された２つの端部を除く前記連結部材の中
間部は、前記各フランジを切り欠いた２箇所の降伏部を
有することが好ましい。

【００１２】

【作用及び効果】一対の耐震壁と、一対のブラケット
と、連結部材とによって耐震要素が形成される。ブラケ
ットと連結部材とがスラブと非連結であるため、ブラケ
ット及び連結部材には材軸に対し斜め又は直交する荷重
は加わらず、地震時の水平荷重だけが加わる。

【００１３】一対の耐震壁と、一対のブラケット、連結
部材とによって得られる耐震要素により、建築物の耐震
性能を向上できる。

【００１４】ブラケット及び連結部材がスラブと非連結
であり、ブラケット及び連結部材とスラブとが独立して
いるため、地震時の水平荷重によって連結部材が降伏し
たとき、スラブを取り壊すような大掛かりな作業をする
ことなく、連結部材をブラケットから分離して交換する
だけで耐震構造を修復することができる。

【００１５】一対の耐震壁に一対のブラケットを固定
し、これらブラケットに連結部材を連結しており、いわ
ば３つの部材に分けた形態であるため、単一の長尺な部
材を一対の耐震壁に連結するのと比べて、作業が容易で
ある。

【００１６】前記連結部材が軸線方向へ伸びるウエブ
と、このウエブの軸線に沿う２つの側部にそれぞれ固着
された一対のフランジとからなり、前記ブラケットに連
結された２つの端部を除く前記連結部材の中間部が前記
各フランジを切り欠いた２箇所の降伏部を有する発明で
は、地震による水平力が加わったとき、降伏部がヒンジ
域となるように位置を定めておく。そうすると、ヒンジ
域が降伏部に限定され、連結部材のヒンジ域がブラケッ
トや耐震壁内部へ伸展しない。そこで、降伏した連結部
材をブラケットから外し、新たに連結部材をブラケット
に接合して耐震要素を形成できる。したがって、フラン
ジに切欠きがない場合には、ブラケットが耐震壁に接す
る部分にヒンジが生じ、ヒンジ域が耐震壁内部に伸展す
るため耐震壁を壊して修復しなければならないが、この
発明によれば、そのような煩雑さがない。

【００１７】

【発明の実施の形態】建築物の耐震構造は、断面を示す
図１と、側面を示す図２と、平面を示す図３ないし図５
とを参照すると、鉄筋コンクリート造の耐力壁ないし耐
震壁１０と、耐震壁１０に支持されるスラブ１２とを備
える建築物１４の耐震構造であって、水平方向に間隔を
おいて配置された一対の耐震壁１０，１０にそれぞれ固
定された一対のブラケット１６と、ブラケット１６，１
６間を連結する鉄骨製の連結部材１８とを備える。

【００１８】建築物１４は、多数の柱２０や大梁２２、
小梁２４を有する。スラブ１２はそれ自体公知であるよ
うに、耐震壁１０だけでなく、柱２０や大梁２２、小梁
２４によって支持されている。

【００１９】耐震壁１０は、図示の実施例では、平面形
状がＬ字状を呈するように形成され、この形状の耐震壁
１０が高さ方向へ建築物１４の階層だけ連続して伸びて
おり、連層耐震壁となっている。４つのＬ字状の耐震壁
１０が建築物１４のほぼ中央にある共用部分に配置され
ている。共用部分にはエレベータなどが配置されること
から、一般に、向かい合って位置する耐震壁１０，１０
間のスパンＳは、エレベータホールへの出入口となるこ
とから、建築物１４の大梁２２のスパンと比べて短く、
いわゆる短スパンである。４つの耐震壁１０は、それぞ
れの角部を柱２６の角部に整合させ、柱２６に隣接して
位置する。耐震壁１０は、建築物１４が低層であると
き、鉄筋コンクリート造であるが、建築物１４が高層で
あるとき、鉄骨鉄筋コンクリート造とする。

【００２０】ブラケット１６は、スラブ１２と非連結と
なるように、耐震壁１０に埋設され、固定されている。
一対の耐震壁１０に固定された一対のブラケット１６
は、互いに向けて伸びている。ブラケット１６は連結部
材１８と同じ鉄骨製であり、それ自体公知の連結構造に
よって耐震壁１０に固定される。耐震壁１０に固定した
状態では、図１に示すように、ブラケット１６の耐震壁
１０から突出している部分は、スラブ１２から下方へ間
隔をおいて位置し、スラブ１２の荷重は耐震壁１０や
柱、大梁、小梁などで受け止められている。

【００２１】連結部材１８は、スラブ１２と非連結とな
るように、一方の端部２８で一方のブラケット１６に、
他方の端部２９で他方のブラケット１６に連結されてい
る。ブラケット１６と連結部材１８とは後述するように
連結する。ブラケット１６に連結した状態では、図１に
示すように、連結部材１８はスラブ１２から下方へ間隔
をおいて位置し、スラブ１２の荷重は耐震壁１０や柱、
大梁、小梁などで受け止められている。

【００２２】前述のように、ブラケット１６及び連結部
材１８がスラブ１２から独立した形態であり、スラブ１
２の荷重が全く加わらないため、ブラケット１６及び連
結部材１８は梁とは異なる。ブラケット１６と連結部材
１８とは一対の耐震壁１０を連結して耐震要素を形成
し、地震の水平荷重だけを受ける。ブラケット１６及び
連結部材１８が地震の水平力を受けるためには、ブラケ
ット１６及び連結部材１８は、建築物１４の各階層３０
において向かい合って位置する耐震壁１０の上方部分に
配置すればよい。

【００２３】ブラケット１６及び連結部材１８とスラブ
１２とは非連結であるが、スラブ１２をブラケット１６
及び連結部材１８の近傍で耐震壁１０に支持するには、
図４及び図５に示すように、耐震壁１０間に小梁２４を
取り付ける。図４に示した小梁２４は、一方の耐震壁１
０の端部から他方の耐震壁１０の端部まで伸び、耐震壁
１０にボルトによって固定されている。小梁２４はスラ
ブ１２から加わる荷重のみを受け止め、地震の水平荷重
を受け止めないため、連結部材１８や大梁と比べて梁成
を小さくすることができる。したがって、小梁２４が連
結部材１８と同じ曲率になっても、スラブ１２のひずみ
が小さくなり、スラブの損傷を抑えることができる。

【００２４】平面を示す図６を参照すると、小梁２４
は、一方の耐震壁１０のほぼ中央から他方の耐震壁１０
のほぼ中央まで伸び、耐震壁１０にボルトによって固定
されている。このようにすれば、小梁２４の固定端部が
耐震壁１０の図心近傍に位置するため、地震時に小梁２
４に生ずる部材角が小さくなる。その結果、小梁２４の
曲率が小さくなり、スラブ１２への損傷を大幅に緩和で
きる。

【００２５】ブラケット１６と連結部材１８とは、Ｈ型
鋼又はＩ型鋼のような鉄骨製であるため、軸線方向へ伸
びるウエブと、このウエブの軸線に沿う２つの側部にそ
れぞれ固着された一対のフランジとからなる。

【００２６】図示の実施例では、ブラケット１６はＨ型
鋼であり、軸線方向へ伸び、鉛直に配置されたウエブ３
２と、ウエブ３２の上下の側部にそれぞれ固着され、軸
線方向へ伸び、水平に配置された一対のフランジ３４と
からなる。一方、連結部材１８はブラケット１６と同じ
サイズのＨ型鋼であり、軸線方向へ伸び、鉛直に配置さ
れたウエブ３６と、ウエブ３６の上下の側部にそれぞれ
固着され、軸線方向へ伸び、水平に配置された一対のフ
ランジ３８とからなる。

【００２７】ブラケット１６のウエブ３２と連結部材１
８のウエブ３６とを突き合わせ、２枚の繋ぎプレート４
０を両ウエブに当てて両ウエブをはさみ、ボルト・ナッ
ト又はリベットによって繋ぎプレート４０と両ウエブ３
２，３６とを連結する。さらに、ブラケット１６の上下
のフランジ３４と連結部材１８の上下のフランジ３８と
を突き合わせ、繋ぎプレート４２を上方のフランジの上
側と下方のフランジの下側とに当て、繋ぎプレート４４
を上方のフランジの下側と下方のフランジの上側とに当
て、ボルト・ナット又はリベットによって繋ぎプレート
４２，４４と両フランジ３４，３８とを連結する。この
ようにして、連結部材１８をブラケット１６に連結する
と、一対の耐震壁１０と、一対のブラケット１６と、連
結部材１８とによって耐震要素が形成される。

【００２８】図３に示した実施例では、連結部材１８
は、一対のブラケット１６に連結された２つの端部２
８，２９を除く中間部に、各フランジ３８を切り欠いた
２箇所の降伏部４６を有する。降伏部４６は、地震の水
平力によって降伏する連結部材１８のヒンジ域を耐震壁
１０の外部に、かつ、ブラケット１６から外れる部位に
強制的に位置させる手段であり、強度又は剛性を低くし
た部分である。一対の耐震壁１０と、一対のブラケット
１６と、連結部材１８とからなる耐震要素は、地震の水
平力によって対称に変形することから、２つの降伏部４
６を設ける。そして、これら降伏部４６が２つの耐震壁
の壁面１１，１１間の距離の中心を通る仮想鉛直面Ｐに
対して対称となるように形成する。降伏部４６は、平行
切欠き部分４８と、立ち上がり部分４９とを有する（図
７参照）。

【００２９】いま、模式的に示した図７（図７にはブラ
ケットは省略してある）のように、連結部材１８の寸法
と、降伏部４６の寸法とを定める。さらに、連結部材１
８の中心から最大曲げモーメントＭyが発生する位置ま
での距離をＬ、最大曲げモーメント発生位置から降伏部
４６の平行切欠き部分４８の開始位置までの距離をＬ
k、設計上必要とする連結部材１８のせん断力をＱとす
ると、曲げモーメントＭyは、 Ｍy＝Ｑ・Ｌ となる。最大曲げモーメント発生位置において連結部材
１８を降伏させないために必要な断面係数Ｚは、 Ｚ≧Ｍy／σy＝Ｑ・Ｌ／σy となる。同一のせん断力Ｑにおいて、降伏部の平行切欠
き部分４８の開始位置での曲げモーメントＭpは、 Ｍp＝Ｑ・（Ｌ−Ｌk） となる。曲げモーメントＭpで降伏部の平行切欠き部分
４８の開始位置が全塑性モーメントに達するために必要
な塑性断面係数Ｚpは、 Ｚp＝Ｍp／(α・β・σy) ここで、αは材料強度のばらつき及びひずみ硬化による
応力割り増し係数、βは設計上の安全係数である。同一
のせん断力において降伏部が先に全塑性モーメントに達
するためのＺ／Ｚpの条件は、 Ｚ／Ｚp≧(α・β・Ｌ) ／（Ｌ−Ｌk） となる。したがって、降伏部４６の平行切欠き部分４８
の幅Ｂkは式を満足するように決定する。

【００３０】図３に示した２つの降伏部４６は、結局、
連結部材の強度又は剛性を低くした部分であるから、連
結部材に必要とされる強度又は剛性は、この降伏部４６
において確保できるように、連結部材の寸法を定める。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る建築物の耐震構造の実施例を模
式的に示した断面図で、図４の１−１線で切断したもの
であり、建築物の２つの階層を示している。

【図２】 ブラケットと連結部材とを示す側面図であ
る。

【図３】 ブラケットと連結部材とを示す平面図であ
る。

【図４】 本発明に係る建築物の耐震構造の実施例を模
式的に示した平面図で、図５の一部を拡大したものであ
る。

【図５】 建築物の任意の階層を模式的に示した平面図
で、スラブを省略して示している。

【図６】 本発明に係る建築物の耐震構造の別の実施例
を模式的に示した、図４と同様な平面図である。

【図７】 図３に示した降伏部の条件を定めるのに使用
する寸法関係を示した平面図である。

【符号の説明】

１０ 耐震壁 １２ スラブ １４ 建築物 １６ ブラケット １８ 連結部材 ２４ 小梁 ４６ 降伏部

フロントページの続き (72)発明者 嶋川 喜代志 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 吉松 賢二 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 Ｆターム(参考） 3J066 AA26 BA03 BB04 BC01 BD07 BF01 BG01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄筋コンクリート造または鉄骨鉄筋コン
   クリート造の耐震壁と、この耐震壁に支持されるスラブ
   とを備える建築物の耐震構造であって、 水平方向に間隔をおいて配置された一対の前記耐震壁に
   前記スラブと非連結となるようにそれぞれ固定され、対
   向する向きに伸びている一対のブラケットと、これらブ
   ラケットに前記スラブと非連結となるように連結された
   鉄骨製の連結部材とを備える、建築物の耐震構造。
2. 【請求項２】 前記連結部材は、軸線方向へ伸びるウエ
   ブと、このウエブの軸線に沿う２つの側部にそれぞれ固
   着された一対のフランジとからなり、前記ブラケットに
   連結された２つの端部を除く前記連結部材の中間部は、
   前記各フランジを切り欠いた２箇所の降伏部を有する、
   請求項１に記載の建築物の耐震構造。