JP2006037530A - 建築構造骨組みおよびそれを用いた建築構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 免震建物のコストアップを解消するために、免震構造のメリットを反映した合理的で経済的な上部構造体用建築構造骨組みを実現する。
【解決手段】 水平力を負担できる剛接合のラーメン構造骨組みや耐震壁・ブレース等を有する骨組みを構成し、それ以外の部分を鉛直荷重のみを支える骨組みとして構成する。鉛直荷重のみを支持する柱５を独立柱５１と呼び、この独立柱５１には一方向のみに梁をかけ、独立柱５１にピン接合し、その直交方向の梁を省略する。床スラブ７は一方向板として設計し、一方向に配置されたピン接合梁６１に支持させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建築構造物を短工期で経済的に構築できる耐震構造骨組みの構成に関するものであり、基本的には免震構造建物を主対象とするが、耐震構造・制震構造の建築構造骨組みとしても利用できるものである。

建築構造物は、建物を構成する各部材の自重および内部に収容する物品による積載荷重等、地球の重力によって常時作用する鉛直荷重を支障なく支え続ける「長期鉛直荷重」の支持性能を有すると共に、台風などの暴風時や大地震時に一時的に作用する「短期水平荷重」の両者を支える性能が必要である。

長期鉛直荷重は、この地球上ではどこでもほぼ共通に作用する。我が国では、強い台風や大地震が頻発するため、非常に強い水平荷重に耐える必要があり、過去約１世紀に渡って、多くの耐震構造骨組みの構成方法やその構成部材が研究・開発され、発展してきた。また、我が国では昭和６０（１９８５）年以降、その地震力の作用を低減できる免震構造や制震構造による建築物も実際に建設されるようになってきた。

建築構造物を構成する構造骨組みの構成方法は、耐震構造・制震構造・免震構造のいずれにおいても基本的には共通である。その基本は、先ず柱および梁を剛接合してラーメン構造骨組み（＝剛接合骨組み）を構成することであり、建築計画上支障がなければ、これに水平力抵抗要素として効果的な耐震壁やブレース材（筋交い要素）を組み合わせることになる。

上記の基本的な骨組みに各種の減衰装置を配置してエネルギー吸収性能を高めたものが制震構造であり、構造体全体を免震装置で支えて地盤から絶縁し、免震層の抵抗力以上の地震力が上部構造体に伝達されないようにしたのが免震構造である。

１９８０年代以降、より耐震安全性の高い建築構造物を実現するために、各種の制震装置や免震装置に関する研究開発が精力的に実施されてきた。一方、耐震構造および耐震構造骨組みの構成方法に関する研究開発はすでに１世紀以上の歴史を有しており、上記段落４に記したとおり、建築構造骨組みの構成方法はほぼ確立され、定着していると言ってよい。従って、近年における耐震構造骨組みの提案としては、下記特許文献１〜４に示すような部分的なディーテイルの改良に関するものが主流となっている。
特開平３−２７５８３９号公報 特開平１１−１５９００１号公報 特開平１１−３０３４４６号公報 特開平０９−２９６６２５号公報 特開２００４−４４３１２号公報 特願２００４−１８０５１２号 特願２００３−１９２５３１号

上記の耐震構造・制震構造・免震構造の中で、建物も収用物も含めて最も優れた耐震安全性能を実現できるのは「免震構造」であるが、その優れた性能にも拘わらず、免震構造があまり普及しないのは、偏に初期建設費がコストアップになるためである。

このコストアップを解消するために、これまで上記特許文献５に示す免震装置の改良・合理化や特許文献６に示す免震層を構成するための２重基礎部や周囲クリアランス部の合理化方法などが取り組まれてきたものの、免震構造を前提とした上部構造体については画期的改良がなされていないのが実状である。

しかし、免震構造建物のコストダウンを図るには、免震建物の上部構造体の合理化が重要課題である。なぜなら、免震構造建物において物理的にも経済的にも最も大きな比率を占めるのが上部構造体であるからである。

即ち、本発明は、在来耐震構造に比べて「地震力が格段に小さく抑制され、且つ入力地震動の強さが変わっても作用地震力はあまり変動しない」という免震構造の長所を最大限に活かして、合理的な免震構造用の上部構造体骨組みの構成・構築方法を実現しようとするものである。「合理的な」とは、第一に「安全」であり、「経済的」に建設可能であり、「施工性」に優れて工事が容易であり、且つ「工期短縮」が図れる建築構造骨組みの構成方法であり、構築方法である。

本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
一つの階に５本以上の柱を有する建築構造骨組みにおいて、Ｘ方向・Ｙ方向の水平２方向に作用する水平力に対して各方向それぞれに抵抗できる柱と梁の剛接骨組み、耐震壁、筋交い要素のいずれか、あるいはその組合せを有しており、残りの柱（以後、「独立柱」と言う）の少なくとも１方向がそれに繋がる梁とピン接合されているか、あるいはその柱に繋がる梁が省略されていることを特徴とする建築構造骨組み。

免震構造・制震構造・耐震構造など如何なる構造形式においても、構造物はある程度の水平力に対する抵抗力を有する必要があり、本発明においてもＸ方向・Ｙ方向の水平２方向に作用する水平力に対して各方向それぞれに抵抗できる必要最小限度の骨組み（これを以後「水平力抵抗骨組み」と言う）を構成することを必要条件とする。その水平力抵抗骨組みの構成方法は、これまでに確立されている一般的な方法、即ち柱と梁を剛接合したラーメン構造骨組み、耐震壁、筋交い要素のいずれかあるいはその組合せを採用する。

これまでの建築構造骨組みでは、水平抵抗力はできるだけ高く確保することが好ましいと考えていたので、鉛直荷重を支える柱が必要である場合には必ず梁で連結し、柱・梁で構成されるラーメン構造を形成していた。本発明は、水平地震力の大きさを高精度で制御できる免震構造を基本としているので、水平力抵抗骨組み以外の柱についてはその水平抵抗力を期待しない設計とし、本発明の合理化対象部位とする。その合理化方法として、柱と梁の剛接合をやめ、ピン接合とするか、梁そのものを省略する。即ち、通常はＸ・Ｙ２方向に架設する梁の一方向を省略するためには、床スラブを一方向版として設計すればよく、梁を２方向ともに省略する場合は、フラットスラブ構造として設計することができる。

即ち、本発明の基本思想は、構造物に作用する地震力を免震構造により制御し、その地震力に必要充分な抵抗力を確保した上で、それ以外の構造骨組み部分を鉛直荷重支持に限定することにより、経済性に優れた合理的な建築構造骨組みを実現しようとするものである。

〈構成２〉
構成１に記載の建築構造骨組みにおいて、上記独立柱に繋がる１方向の梁が通り芯からはずれた１本もしくは平行する２本で構成されており、その梁が上記独立柱にピン接合されているか、もしくは独立柱から直交方向に持ち出した片持ち梁で支持されていることを特徴とする建築構造骨組み。

建築構造骨組みの合理化・経済化を図るためには、梁・床組みの合理化を図る必要がある。本発明は、先ず床スラブを一方向板とすることにより、それを受ける梁を１方向に限定する。これにより、これまでＸ・Ｙ二方向に配置されていた大梁の数量を半分に減じることができる。一方向板の床スラブを経済的に設計するためには、床スラブのスパン、即ち一方向に配置された床板を受ける梁の間隔を適切に設定する必要がある。梁間隔を大きくすると梁のライン数は少なくなるが、それ以上に床スラブの設計が困難になり経済的に大きな負担となる。従って、一方向床板の支持スパンを小さく抑制する方法が求められる。

従来の建築構造骨組みでは、柱に繋がる大梁は柱１本につき最大４本、即ち大梁ライン毎に各１本の大梁配置が常識であったが、本発明では、スラブを受ける大梁を平行する２本の梁＝「ダブル梁」としてスラブの支持間隔を小さく抑制することを可能とする。ダブル梁では、梁の数は２倍になるが、支持重量が１／２になるので、単一梁に比べて断面はあまり不経済にはならない。このダブル梁を柱に接合する場合、ダブル梁相互の間隔は柱幅までに制限されることになるので、スラブ支持間隔は、「柱通り芯スパン長」−「柱幅」となる。

このスラブ支持間隔を更に小さくする方法として、本発明は、ダブル梁間隔を柱幅以上に拡げ、柱幅よりも広い間隔のダブル梁を柱から直交方向に跳ね出した片持ち形式の大梁で支持するのである。この片持ち形式の大梁は、ダブル梁を受けるまでの長さであり、となりの柱とは連結しないことが特徴である。この大梁をとなりの柱まで伸ばすと、結局大梁を２方向に配置することになり、元々の経済設計を目指した基本思想が元の木阿弥になるからである。片持ち梁の長さは、イ）１方向スラブの支持スパン、ロ）片持ち梁の断面と長さの両観点から最も経済的な位置を選択することになる。尚、ダブル梁の設定間隔はダブル梁の部材断面には影響しない（床荷重負担面積は変わらない）ので、スラブ断面と片持ち梁断面に有利なようにダブル梁の間隔を設定すればよい。また、両端をピン接合するダブル梁は、スラブとの合成梁として断面設計することもできるし、また、片持ち梁支点で連続する連続梁として設計することもできる。

〈構成３〉
構成１又は構成２に記載の建築構造骨組みにおいて、上記独立柱の全体もしくは梁との接合部付近が現場造成の鉄筋コンクリート造もしくは鋼管被覆鉄筋コンクリート造で構成されており、上記ピン接合梁との接続部に接続用埋め込み金物を配置しているか、梁接続用の柱梁剛接合の梁突出部分を備えていることを特徴とする建築構造骨組み。

本発明では、独立柱と梁との接合はピン接合を基本としているので、できるだけ簡便な接合方法が望ましい。鉄筋コンクリート造柱と鉄骨梁を剛接合するためには、特許文献１のような複雑な接合となる。これに対して、特許文献２は梁を柱内に挿入することにより簡便な接合を実現しようとしたものである。しかし、梁端部を柱内に挿入する方法では、柱のコンクリート打設前に梁を架設する必要があり、この工程の制約により折角ピン接合でよいとした利点が失われてしまう。

そこで本発明は、柱内に予め鉄骨梁と接合可能な「接続用埋め込み金物」を配置することにより、柱を先行して構築し、その後で、梁のウェブのみをボルト接合する方法等により梁をピン接合できるようにした。この方法は、梁の接合部を柱表面付近に設ける方法であるが、梁との接合部を柱より少し梁内（柱の外側遠方）に移動することにより、梁に発生する応力を調整することが可能となる。そのために、柱側に若干の梁突出部分を設けておき、その先端に梁を接合する方法を採用するのである。即ち、この梁の突出部分の長さを調整しその先端で梁とピン接合することにより、梁スパンを減じて梁の中央モーメントを減じると同時に、梁端部（柱位置）に発生する固定端モーメントをも最も有利な値に調節できるのである。

〈構成４〉
構成１乃至構成３のいずれかに記載の建築構造骨組みにおいて、上記独立柱の全体もしくはその一部が、プレキャスト鉄筋コンクリート造、鋼管被覆鉄筋コンクリート造、鉄骨造、各種既製コンクリート杭、鋼管被覆コンクリート杭、鋼管杭のいずれかにより構成されていることを特徴とする建築構造骨組み。

構成４は、独立柱の構成を示したものである。独立柱は、前記のとおり剛接合の柱梁接合部を有しないので、梁・床組みとは関係なく柱のみを先行して構築することが可能である。そのため、工場で製作されたプレキャスト部材等が効果的に採用可能となり、大幅な工期短縮が可能となる。これに適した柱部材としては、プレキャスト鉄筋コンクリート造柱（フルプレキャスト材およびハーフプレキャスト材の両者を含む）、鋼管被覆鉄筋コンクリート造柱（工場製作のフルプレキャスト材、および被覆鋼管を現場で建て込み内部コンクリートを現場打設する方法の両者を含む）、鉄骨造柱、各種既製杭（各種既製コンクリート杭、鋼管被覆コンクリート杭、鋼管杭を含む）等を採用することができる。

〈構成５〉
構成１乃至構成４のいずれかに記載の建築構造骨組みにおいて、上記独立柱の上下柱部材間の接合部が、各階の床レベルでなく、階の中間部分に設けられており、上記ピン接合梁との接続部に当たる柱部材の表面が鋼材で構成されているか、接続用埋め込み金物が設けられていることを特徴とする建築構造骨組み。

従来の鉄筋コンクリート造柱では、柱・梁接合部を剛接合とするために、柱材にプキャスト材を用いる場合の柱部材相互の接合は柱・梁接合部で行うのが原則であった。柱梁接合部は両部材が交差する部分であるため、配筋や鉄骨部材が交錯する複雑な部分であるために多くの手間がかかり、工期も必要となる。本発明は、剛接合の柱・梁接合部が存在しないので、柱梁接合位置を貫通して柱部材を配置し、階の中間部分で接合することが可能となる。この場合、柱構築後に梁をピン接合する必要があるので、梁との接続部に当たる柱部材の表面には接続用埋め込み金物を予め配置しておくことにする。柱部材が鉄骨造や鋼管被覆コンクリート部材など柱部材表面に予め鉄骨が存在する場合には、接続用埋め込み金物の設置を省略できることは言うまでもない。

〈構成６〉
構成４又は構成５に記載の建築構造骨組みにおいて、上記独立柱の上下柱部材の接合部に、下側柱および上側柱の外形寸法に適合する接続金物を嵌合させることによって上下の柱部材を接合していることを特徴とする建築構造骨組み。

構成６は、工場製作のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱や各種の既製杭を柱部材として採用した場合における柱部材相互の効率的接合方法を示したものである。従来のプレキャストＲＣ柱の接合方法は、鉄筋のスリーブ式機械的継手を利用するもので、片方の柱部材に埋め込まれたスリ−ブ内に他方柱の鉄筋を挿入し、グラウトにより一体化する方法である。また既製コンクリート杭を現場接合する方法は杭部材端部に金物を配置し、現場溶接で接合する方法が一般的であり、本構造方式の接合においても溶接を採用することが可能である。しかし、現場溶接はその品質管理に問題が多く、作業手間もかかるのが実状である。

そこで本発明では、先ず柱部材相互の接合部を柱・梁接合部（梁レベル）位置を避け、階の中間部に設ける。特に柱の有効高さの中央付近を接合位置とすると、地震時の柱変形の反曲点位置となり地震時曲げモーメントがほぼゼロとなるので、水平せん断力のみが伝達できれば、曲げモーメントの伝達は不要となる。そして下側柱の上端外形および上側柱の下端外形に適合する接合金物を用意し、これを先ず下側柱の上端に被せ、その上に上側柱を載せる。上下の柱がこの接合金物に嵌合するだけで接合が完了するので、極めて短時間に容易に接合を行うことができる。

〈構成７〉
構成１乃至構成６のいずれかに記載の建築構造骨組みにおける耐震壁を、先ず上記耐震壁の下端が接続される床スラブの上で水平に配筋およびコンクリート打設を行い、その強度発現後に上記耐震壁を垂直に建て起こし、上記耐震壁の下端および上端を、下階側および上階側の梁もしくは床スラブとそれぞれ一体化することにより、構築することを特徴とする建築構造骨組みの耐震壁構築方法。

構成７は、水平力を負担する耐震要素の中でもその中心的存在である耐震壁の構築方法を示したものである。耐震壁は、通常鉄筋コンクリート造で構築するが、壁内の配筋を行い、その外側に型枠を建て込んで、上部よりコンクリートを打設するのが一般的方法である。この場合、壁の両側面を型枠で覆う必要があるので、非常に大きな型枠面積が必要になること、階高が高くなると、コンクリート打設時に鉄筋によりコンクリートが分離してジャンカが生じるなどコンクリートに欠陥が発生しすやすいこと、打ち込みコンクリートの高さにより型枠への側圧が高くなるので型枠の補強が大変になること等の問題点を有している。

そこで本発明は、先ず当該耐震壁の下端が接続される床スラブの上で水平に壁配筋を行い、その周囲のみを囲って壁体が水平の状態でコンクリート打設を行う。その強度発現後に当該耐震壁を垂直に建て起こし、その下端および上端を、下階側および上階側の梁もしくは床スラブとそれぞれ一体化して、耐震壁を構築する。この方法により、コンクリートを壁上面から垂直に打設する従来の方法に比べて、極めて容易に且つ欠陥のない密実なコンクリートを打設することができるばかりでなく、大きな面積が必要であった型枠をほぼ全廃することができるので、コストを大きく削減することができる。

〈構成８〉
構成１乃至構成６のいずれかに記載の建築構造骨組みが、地盤もしくは地盤と一体に構築された下部構造体に対して支持装置によって水平２方向に相対移動可能に支持された構造物の上部構造体を構成する骨組みとして用いられていることを特徴とする建築構造物。

構成８は、本発明の建築構造骨組みが最も効率的にその効果を発揮できる使用方法を示したものである。それは、言うまでもなく本発明を地震時水平力（＝地震力）が一定に抑制される構造物の上部構造体骨組みとして採用する場合である。地震力が一定に抑制される構造物とは、一般には免震構造物として理解されているが、地盤もしくは下部構造体に対して相対移動可能に支持されていれば、必ずしも免震構造に限定される必要はなく、例えば、杭頭接合装置によって、あるいは地盤や基礎上に直接載せられただけにより、すべりやすく支持された耐震構造物でもよい。これらの構造物では、上部構造体に作用する地震力を入力地震動の強さに関わらずほぼ一定にコントロールできるので、本発明の建築構造骨組みでは、耐震要素により必要最小限の水平耐力を確保した上で、それ以外の柱を独立柱として経済的にも施工上も徹底的に合理化を追求することが可能である。

〈構成９〉
構成７に記載の建築構造骨組みの耐震壁構築方法により構築された耐震壁を備えた建築構造骨組みが、地盤もしくは地盤と一体に構築された下部構造体に対して支持装置によって水平２方向に相対移動可能に支持された建築構造物の上部構造体を構成する骨組みとして用いられていることを特徴とする建築構造物。

構成９は、構成８と同様に、本発明の建築構造骨組みが最も効率的にその効果を発揮できる使用方法を示したものであり、それは、作用地震力が一定に抑制される建築構造物の上部構造体用骨組みとして用いる場合である。

〈構成１０〉
構成８又は９に記載の建築構造物において、
上記支持装置が免震装置であることを特徴とする建築構造物。

本発明の建築構造骨組みは、在来の耐震構造にも、また制震構造建物の骨組みとしても利用できるが、その利点を最も効果的に活かせ、且つ最も明快な構造方式は免震装置によって支持された免震構造物である。

〈構成１１〉
構成８又は９に記載の建築構造物において、
上記支持装置が杭頭接合装置であることを特徴とする建築構造物。

本発明の建築構造骨組みの利点を最も効果的に活かせる免震構造以外の使用方法としては、すべり型杭頭接合装置等により水平方向に相対移動可能に支持された構造物が考えられる。これは、免震構造と耐震構造の中間的形体の構造物であるが、既に特許文献７においてはそのような新しい構造形式が提案されており、免震構造と同様の効果を持ち、且つ免震構造の抱える難点・複雑さを持たない長所を備えていることから、近い将来現実的な新しい構造形式として注目される可能性が高い。

以下、本発明を、実施例を示す図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の建築構造骨組みの基本構成の概念を説明するもので、図１（１）〜（３）共に建物の梁伏図を示している。図１（１）は長辺２スパン、短辺１スパン、柱５の数が６本の小規模平面の建物例である。両方向ともに、二組みのラーメン構造骨組みで水平荷重に抵抗し、残りの長辺方向の２スパンと短辺方向の中央スパンの梁６１をピン接合としている。このピン接合梁６１が採用された柱５では、柱梁接合部において剛接合梁６０からの定着鉄筋の飲み込みが一方向しかないので、接合部がすっきりし配筋の収まりが容易になる。符号７は床スラブを示している。

図１（２）は、長辺多スパン・短辺１スパンの板状マンションによく見られる建物の梁伏図である。短辺方向の両妻面フレーム、長辺方向の中央スパンを剛接合のラーメン構造とし、残りのスパンの梁を全てピン接合としている。本例では、ねじれが発生しない対称骨組みとなっているだけでなく、全柱５の柱梁接合部において、梁の定着鉄筋が一方向の飲み込みしかなく、施工性が格段に優れた骨組み構成になっている。

図１（３）は、両方向ともに多スパンで構成される大型構造物の梁伏図である。両方向ともに外周フレームを剛接合のラーメン構造とし、これに水平力を負担する耐震壁８をバランスよく配置している。建物内部は全て独立柱５１もしくは突出部付き独立柱５２とし、内柱に繋がる長辺方向の大梁を全廃している。そして内柱に繋がる短辺方向の大梁を全てピン接合とし、これに一方向床スラブ７１を支持させている。

また、内柱と短辺方向梁との接合方法は、柱面においてピン接合する場合（独立柱５１）と柱より梁の持ち出し部分があり、その先端（梁スパンの途中）でピン接合する場合（突出部付き独立柱５２）の２方法が示されている。後者の場合、梁のピン接合位置により梁中央と梁端部に発生する梁の長期応力を任意の組合せに調整することが可能となる。

本例では、イ）柱梁接合部は全て一方向の梁筋の定着でよいこと、ロ）内柱の長辺方向大梁が存在しないこと、ハ）残りの短辺方向梁が全てピン接合でよいこと、ニ）その梁の長期応力を最適分布にコントロール可能であること、等の特長を有している。

図２（１）は、構成２を示す実施例２の梁伏図を示したものである。
図２（１）は中央の独立柱５１に対して、先ず長辺方向の大梁を省略し、短辺方向を平行な２本の梁で構成するダブル梁６２としている。柱５１はダブル梁６２の梁間隔を広くするために、長方形断面の扁平柱としている。また両妻面は、通常の梁構成（右側妻面）でもよく、左側妻面のようにピン接合梁を追加してもよい。このダブル梁の採用により、一方向床スラブ７１の支持スパンをかなり減じることができ、スラブの経済設計が可能となる。図中、符号８は耐震壁を示している。

図２（２）は、同じく構成２を示す実施例３である。図２（１）に示したとおりダブル梁６２の採用により、一方向床スラブ７１の支持スパンをかなり小さくすることはできるが、ダブル梁６２を独立柱５１で直接支持する限り、一方向床スラブ７１の支持スパンの低減は柱幅に制約される。図２（２）はこの制限を解消したもので、独立柱５１からダブル梁６２を受ける片持ち梁６３を持ち出すことにより、一方向床スラブ７１の支持スパンを大幅に減少させることが可能となる。その持ち出し長さは、スラブ支持スパンの減少と持ち出し梁の断面増加の両者を勘案して、最も有利な持ち出し長さに設定することができる。なお、両妻面の対処は実施例２と同様にピン接合梁を追加してもよいし、省略してもよく、端部のスパン長さなどの条件に応じて有利な方を選択すればよい。

図３は、構成３の独立柱と梁とのピン接合方法を示す実施例である。図３（１）は、独立柱５１に接合用金物を埋め込んでおき、これにガセットプレートを配置して、このガセットプレートと梁端部をボルト接合する方法である。ガセットプレートは、埋め込み金物と予め一体化しておいてもよいし、現場において後付けしてもよい。また同図右側の柱ではガセットプレートなしの埋め込み金物表面に、梁のウェブを現場溶接する方法も示されている。ピン接合梁６１の片方をボルト接合、他方を現場溶接として組み合わすことにより、梁の長さ調節も可能である。
なお、図３の符号６４は梁端部ウェブの溶接接合部、６５は梁取付け用埋め込み金物、６６はボルト接合部、６７は柱貫通型埋め込み金物、７は床スラブをそれぞれ示している。

図３の（２）は、図３（１）とは異なる形状の梁のピン接合用埋め込み金物（鋼板）６７を示したものである。これは梁のウェブに対応する鋼板を柱内に埋め込み、梁のウェブとボルト接合する方法である。符号６６はボルト接合部を示している。この埋め込み鋼板６７には、せん断力を伝達するためのスタッドボルトが配置されている。

図４は、構成３に示す梁接続用の柱梁剛接合の梁突出部分と梁とのピン接合方法を示す実施例である。図４（１）は、梁突出部分の先端に図３（１）と同形状の埋め込み金物を有する場合、図４（２）は図３（２）と同形状の連続する埋め込み鋼板を配置する場合である。
この梁突出部分を設けることにより、ピン接合位置を調節できるので、梁中央および柱端部に発生する長期鉛直荷重によるモーメントを自在に調節することが可能となる。なお、図中、符号５２は突出部付き柱、５６は梁接続用突出部、６１はピン接合梁、６５は梁取付け用埋め込み金物、６６はボルト接合部、６７は柱貫通型埋め込み金物をそれぞれ示している。

図５は、構成４・構成５・構成６を示す実施例である。図５（１）は、プレキャスト鉄筋コンクリート造や既製杭などのプレキャスト製柱（鋼管被覆現場打ちコンクリート柱を含む）による独立柱５１とピン接合梁６１との全体構成を示し、図５（２）〜（４）は、柱部材相互の接合方法を示している。本発明では、先ず柱部材相互の接合位置を階高さの中間位置として、地震時の発生応力の小さくなる位置を選択している。なお、図中、符号５１は独立柱、５３は柱部材接合部、５４は柱部材の溶接接合部、５５は柱部材接続金物、６１はピン接合梁、６５は梁取付け用埋め込み金物、６６はボルト接合部、６７は柱貫通型埋め込み金物、７は床スラブをそれぞれ示している。

図５（２）は、その接合位置に被覆鋼管を配置し、それを現場溶接する方法であり、地震時発生モーメントが殆ど存在しないので、柱内部の鉄筋は連続しなくてもよいことに大きな特長がある。
図５（３）および（４）は、構成６に示す柱接続金物を用いる方法である。図５（３）は、上下の柱部材の断面寸法が等しい場合の接続金物を示しており、下側柱の上面に接続金物を載せ、これに上側柱の下端を挿入することで接続完了である。
図５（４）は、図５（３）と同様であるが、上下の柱断面寸法が異なるため、その寸法に適合した接続金物となっている。また、両者ともに、柱挿入の際もしくはその後において、柱と金物との隙間にグラウト材を注入する方法を組み合わせることもできる。

図６は、構成７の実施例を示す図である。図６（１）において、先ず下階の床スラブ７の上面において耐震壁８１の配筋を行い、周囲のせき板を配置して、耐震壁８１のコンクリートを水平状態のまま打設する。特に階高が高い場合にこのコンクリート打設方法は極めて容易で効果的である。コンクリートの強度発現後に、この耐震壁８１を建て起こして上下の梁６や床スラブ７と一体化することにより耐震壁８が完成する。

この耐震壁８１を建て起こすにはクレーン等の揚重機で引張ることになるが、耐震壁８１の脚下がすべり移動したり、コーナーが破損しないように図６（１）の丸枠内に示すように、コーナー金物８２を配置し、水平すべり止めの金物７３を床面に配置するなどの対策を施しておく。
また、耐震壁８１を建て起こした後は、上下の梁や床と一体化できるまで図６（２）に示すように倒れ防止の仮説サポート８５を配置するなどの安全対策が必要である。
この耐震壁８と下階との接合には溶接やグラウトを採用し、上階との接合は、図６（１）のように上階梁のコクリート打設によって一体化する方法と図６（２）の８４に示すように後打ちコンクリートやグラウトにより上階梁と一体化する方法がある。
また、この耐震壁８が大きすぎて建て起こしが困難な場合には、耐震壁８を分割し、建て起こし後に後打ちコンクリートにより接合する（図７の８６参照）ことができる。なお、図中、符号６は梁、７は床スラブ、７３はスラブ上面埋め込み金物、８１はスラブ上で製作する耐震壁、８２は耐震壁下部コーナーの埋め込み金物、８３は耐震壁の接続用シアーコネクタ、８４は耐震壁上部の接続部、８５は耐震壁の仮設サポートをそれぞれ示している。

図７は、構成８の実施例である。即ち本発明による建築構造骨組みを免震構造建物の上部構造体として採用した事例である。図７（１）は、各階で必要となる水平力を負担できる耐震壁８を全階に配置した例であり、図７（２）は、建築計画上、１階に耐震壁８が配置できないため、１階部分（２階床梁まで）を剛接合のラーメン構造骨組みとし、２階以上に耐震壁８を採用した場合である。なお、この場合、１階が所謂ピロティ構造方式となり、剛性率が急変する構造計画となるが、本発明では免震構造を採用しており、免震層の抵抗力によって発生地震力が制御されているので、それ以上の抵抗力を確保しておけばたとえピロティ方式の構造計画でも安全上問題ない。
なお、図７の符号１は地盤、２は杭・基礎地業、３は免震装置、４は免震装置上部の基礎フーチング、５は柱、６は梁、７は床スラブ、８６はスラブ上で分割製作した耐震壁の接続部をそれぞれ示している。

免震構造建物は、日本では昭和６０（１９８５）年から建設され始め、１９９５年の阪神淡路大震災を契機として免震建物の採用事例が増加し始めたとは言っても、建物全体の建設棟数からはその１％にも満たない状況が続いている。その原因は、偏に初期建設費が在来耐震構造よりも高くなることにある。これまでにもこのコストアップを低減するために、免震装置の改良や２重基礎部の改良などの提案が行われてきたが、上部構造体骨組み自体には画期的な改良提案が行われていなかった。

本発明は、免震構造建物の中で大きな比率を占める上部構造体骨組みの構成方法を飛躍的に改善・合理化できる方法を示したもので、免震建物の上部構造骨組みの建設費を大幅にコストダウンできるので、在来耐震構造よりも低コストで免震建物を建設可能にしたものである。
本発明は、「優れた耐震安全性能を提供できるにも拘わらず普及しない」というこれまでの免震構造建物のジレンマを解消し、安全な都市社会の建設に大きく寄与するものと期待できる。

実施例１の建築構造骨組みを示す梁伏図である。 （１）柱６本で構成される小規模建物における剛接合のラーメン骨組みとピン接合梁の配置例を示す梁伏図。 （２）短辺方向１スパンの板状構造建物の梁伏図。 （３）両方向とも多スパンの大型構造物の場合の梁伏図。 構成２による実施例２および実施例３を示す床組構成を示す梁伏図である。 （１）ダブル梁を柱にピン接合し、直交方向大梁を省略する骨組み構成図。 （２）ダブル梁の間隔を柱幅以上に拡げ、それを柱からの持ち出し梁で支持する骨組み構成図。 実施例４の梁を柱面位置でピン接合する方法とそのための埋め込み金物を示す説明図で、いずれも上図が断面図、下側図が平面図である。 （１）柱に埋め込み金物を取り付けておき、ボルト接合もしくは現場溶接で梁のウェブを接合する方法の説明図。 （２）柱を貫通する埋め込み金物を取り付けておき、これと梁をボルト接合する方法の説明図。 実施例５の柱に剛接合の突出部を設け、その先端で梁とピン接合する方法で、いずれも上図が断面図、下側図が平面図である。 （１）柱の突出部先端に埋め込み金物を取り付けておき、ボルト接合にて梁のウェブをピン接合する方法の説明図。 （２）突出部を含めて柱を貫通する埋め込み金物を取り付けておき、これと梁をボルト接合する方法の説明図。 実施例６の柱の接合方法とその接続金物の構成を示す説明図である。 （１）階高・床位置と柱部材の接合位置を示す断面構成図。 （２）被覆鋼管の現場溶接による柱接合を示す図で、上図が断面図、下図が平面図。 （３）上下の柱サイズが同じ場合の接合金物による柱接合方法の説明図で、上図が断面図、下図が平面図。 （４）上下の柱サイズが異なる場合の接合金物による柱接合方法で、上図が断面図、下図が平面図。 実施例７の耐震壁の構築方法（構成７）を示す説明図である。 （１）耐震壁を床スラブ上でコンクリート打設する状態を示す断面図。 （２）同上耐震壁を建て起こし、上階の梁と接合し、更にその上階で次の耐震壁を作成している状況を示す断面図。 本発明の建築構造骨組みを採用した免震構造建物の全体構成を示す断面図である。 （１）各階とも耐震壁により水平地震力に抵抗する骨組みの断面図。 （２）２階以上は耐震壁により、１階のみは剛接合のラーメン構造骨組みにより水平力に抵抗する骨組み構成とした場合の断面図。

符号の説明

１ ：地盤
２ ：杭・基礎地業
３ ：免震装置
４ ：免震装置上部の基礎フーチング
５ ：柱
５１：独立柱
５２：突出部付き独立柱
５３：柱部材接合部
５４：柱部材の溶接接合部
５５：柱部材接続金物
５６：梁接続用突出部
６ ：梁
６０：剛接合梁
６１：ピン接合梁
６２：ダブル梁
６３：ダブル梁受け用片持ち梁
６４：梁端部ウェブの溶接接合部
６５：梁取付け用埋め込み金物
６６：ボルト接合部
６７：柱貫通型埋め込み金物
７ ：床スラブ
７１：一方向床スラブ
７２：一方向床スラブの主軸方向
７３：スラブ上面埋め込み金物
８ ：耐震壁
８１：スラブ上で製作する耐震壁
８２：耐震壁下部コーナーの埋め込み金物
８３：耐震壁の接続用シアーコネクタ
８４：耐震壁上部の接続部
８５：耐震壁の仮設サポート
８６：スラブ上で分割製作した耐震壁の接続部

Claims (11)

1. 一つの階に５本以上の柱を有する建築構造骨組みにおいて、
   Ｘ方向・Ｙ方向の水平２方向に作用する水平力に対して各方向それぞれに抵抗できる柱と梁の剛接骨組み、耐震壁、筋交い要素のいずれか、あるいはその組合せを有しており、
   残りの柱（以後、「独立柱」と言う）の少なくとも１方向がそれに繋がる梁とピン接合されているか、あるいはその柱に繋がる梁が省略されていることを特徴とする建築構造骨組み。
2. 請求項１に記載の建築構造骨組みにおいて、
   前記独立柱に繋がる１方向の梁が通り芯からはずれた１本もしくは平行する２本で構成されており、その梁が前記独立柱にピン接合されているか、もしくは独立柱から直交方向に持ち出した片持ち梁で支持されていることを特徴とする建築構造骨組み。
3. 請求項１又は請求項２に記載の建築構造骨組みにおいて、
   前記独立柱の全体もしくは梁との接合部付近が現場造成の鉄筋コンクリート造もしくは鋼管被覆鉄筋コンクリート造で構成されており、
   前記ピン接合梁との接続部に接続用埋め込み金物を配置しているか、梁接続用の柱梁剛接合の梁突出部分を備えていることを特徴とする建築構造骨組み。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の建築構造骨組みにおいて、
   前記独立柱の全体もしくはその一部が、プレキャスト鉄筋コンクリート造、鋼管被覆鉄筋コンクリート造、鉄骨造、各種既製コンクリート杭、鋼管被覆コンクリート杭、鋼管杭のいずれかにより構成されていることを特徴とする建築構造骨組み。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の建築構造骨組みにおいて、
   前記独立柱の上下柱部材間の接合部が、各階の床レベルでなく、階の中間部分に設けられており、
   前記ピン接合梁との接続部に当たる柱部材の表面が鋼材で構成されているか、接続用埋め込み金物が設けられていることを特徴とする建築構造骨組み。
6. 請求項４又は請求項５に記載の建築構造骨組みにおいて、
   前記独立柱の上下柱部材の接合部に、下側柱および上側柱の外形寸法に適合する接続金物を嵌合させることによって上下の柱部材を接合していることを特徴とする建築構造骨組み。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の建築構造骨組みにおける耐震壁を、
   先ず前記耐震壁の下端が接続される床スラブの上で水平に配筋およびコンクリート打設を行い、
   その強度発現後に前記耐震壁を垂直に建て起こし、
   前記耐震壁の下端および上端を、下階側および上階側の梁もしくは床スラブとそれぞれ一体化することにより構築することを特徴とする建築構造骨組みの耐震壁構築方法。
8. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の建築構造骨組みが、地盤もしくは地盤と一体に構築された下部構造体に対して支持装置によって水平２方向に相対移動可能に支持された構造物の上部構造体を構成する骨組みとして用いられていることを特徴とする建築構造物。
9. 請求項７に記載の建築構造骨組みの耐震壁構築方法により構築された耐震壁を備えた建築構造骨組みが、地盤もしくは地盤と一体に構築された下部構造体に対して支持装置によって水平２方向に相対移動可能に支持された構造物の上部構造体を構成する骨組みとして用いられていることを特徴とする建築構造物。
10. 請求項８又は９に記載の建築構造物において、
    前記支持装置が免震装置であることを特徴とする建築構造物。
11. 請求項８又は９に記載の建築構造物において、
    前記支持装置が杭頭接合装置であることを特徴とする建築構造物。

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