JP4722560B2

JP4722560B2 - 補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材

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Publication number: JP4722560B2
Application number: JP2005155220A
Authority: JP
Inventors: 純次濱田; 富男土屋; 直木麻生
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-05-27
Also published as: JP2006328843A

Description

この発明は、地震などによる曲げモーメントが建物の杭、柱、梁などの建築部材に作用した際に、同建築部材を構成する鉄筋などの補強鋼材を略同時期に塑性化させ、補強鋼材の耐力を有効利用する建築部材の技術分野に属する。

従来、建物の杭、柱、梁などの建築部材を構成する鉄筋などの補強鋼材の耐力を有効利用するべく、補強鋼材に着眼して工夫を施す技術は見聞することができず、等しい強度の補強鋼材を、等しい形態で設置しているだけであった。

一例を挙げると、図１８に示すように、杭１の中立軸Ｔからの距離に関係なく、等しい強度の鉄筋２を等しい形態で設置している。

そのため、地震などで曲げモーメントＭが杭１に作用すると、杭１の中立軸Ｔから遠い鉄筋２ａに、中立軸Ｔに近い鉄筋２ｂに比べてより大きな歪みが生じる。云い替えると、杭１の中立軸Ｔから遠い鉄筋２ａが塑性化しても、中立軸Ｔに近い鉄筋２ｂは未だ塑性化していない。つまり、中立軸Ｔに近い鉄筋２ｂは十分なエネルギー吸収機能を発揮しておらず、同鉄筋２ｂの耐力を十分に有効利用していない。

ちなみに、地震などによる曲げモーメントが梁に作用した際に、同梁の鉄筋を略同時に降伏させて幅広いイールドヒンジ領域を形成し、梁の圧壊を防ぐ技術が、以下の特許文献１に開示されている。しかし、補強鋼材の耐力を有効利用するための技術でない。
特開平４−１１８４４５号公報

本発明の目的は、杭、柱、梁などの建築部材を、建築部材相互の接合位置で鉄筋などの補強鋼材の応力比が略等しくなるように、建築部材の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい補強鋼材を配置し、又は建築部材相互の接合位置近傍において、補強鋼材の周辺に所定の高さ（長さ）の空隙部を形成し、同空隙部の高さ（長さ）を、建築部材相互の接合位置で、補強鋼材の歪みが略等しくなるように、建築部材の中立軸から離れるにしたがい、高く（長く）設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって補強鋼材を略同時期に塑性化させる構成とし、建築部材の中立軸から遠い補強鋼材だけでなく、中立軸に近い補強鋼材にもエネルギー吸収機能を発揮させることができ、補強鋼材の耐力を有効利用することができる、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材を提供することである。

上記従来技術の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補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート杭は、基礎との接合位置である同基礎の下面位置で鉄筋の応力比が略等しくなるように、杭の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鉄筋を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする。

請求項２に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、
補強鋼材である鋼管が多重に配置された杭は、基礎との接合位置である同基礎の下面位置で鋼管の応力比が略等しくなるように、杭の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鋼管を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鋼管を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする。

請求項３に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート柱は、梁との接合位置である下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置で、鉄筋の応力比が略等しくなるように、柱の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鉄筋を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする。

請求項４に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、
補強鋼材である鋼管が多重に配置されたコンクリート充填鋼管柱は、梁との接合位置である下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置で、鋼管の応力比が略等しくなるように、柱の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鋼管を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鋼管を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする。

請求項５に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート梁は、柱との接合位置である同柱の外周面位置で鉄筋の応力比が略等しくなるように、梁の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鉄筋を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする。

請求項６に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート杭は、基礎との接合位置である同基礎の下面位置近傍おいて、鉄筋の周辺に所定の高さの空隙部を形成しており、同空隙部の高さを、基礎の下面位置で鉄筋の歪みが略等しくなるように、杭の中立軸から離れるにしたがい、高く設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする。

請求項７に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、
補強鋼材である鋼管が多重に配置された杭は、基礎との接合位置である同基礎の下面位置近傍において、鋼管の周辺に所定の高さの空隙部を形成しており、同空隙部の高さを、基礎の下面位置で鋼管の歪みが略等しくなるように、杭の中立軸から離れるにしたがい、高く設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鋼管を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする。

請求項８に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート柱は、梁との接合位置である下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置近傍において、鉄筋の周辺に所定の高さの空隙部を形成しており、同空隙部の高さを、前記下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置で、鉄筋の歪みが略等しくなるように、柱の中立軸から離れるにしたがい、高く設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする。

請求項９に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、
補強鋼材である鋼管が多重に配置されたコンクリート充填鋼管柱は、梁との接合位置である下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置近傍において、鋼管の周辺に所定の高さの空隙部を形成しており、同空隙部の高さを、前記下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置で、鋼管の歪みが略等しくなるように、柱の中立軸から離れるにしたがい、高く設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鋼管を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする。

請求項１０に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート梁は、柱との接合位置である同柱の外周面位置近傍において、鉄筋の周辺に所定の長さの空隙部を形成しており、同空隙部の長さを、柱の外周面位置で、鉄筋の歪みが略等しくなるように、梁の中立軸から離れるにしたがい、長く設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項６〜１０のいずれか一に記載した補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材において、
空隙部に粘弾性体を充填していることを特徴とする。

本発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、杭、柱、梁などの建築部材を、建築部材相互の接合位置で補強鋼材の応力比が略等しくなるように、建築部材の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい補強鋼材を配置し、又は建築部材相互の接合位置近傍において、補強鋼材の周辺に所定の高さ（長さ）の空隙部を形成し、同空隙部の高さ（長さ）を、建築部材相互の接合位置で補強鋼材の歪みが略等しくなるように、建築部材の中立軸から離れるにしたがい、高く（長く）設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって補強鋼材を略同時期に塑性化させる構成とし、建築部材の中立軸から遠い補強鋼材だけでなく、中立軸に近い補強鋼材にもエネルギー吸収機能を発揮させることができ、補強鋼材の耐力を有効利用することができる。

特に、請求項１〜５に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材は、建築部材の中立軸に近い補強鋼材の強度が、中立軸から遠い補強鋼材の強度に比べて、小さくて良いので、前記建築部材の中立軸に近い補強鋼材に安価な補強鋼材を採用することができ、コストの削減に寄与できる。

補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート杭は、基礎との接合位置である同基礎の下面位置で鉄筋の応力比が略等しくなるように、杭の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鉄筋を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成とする。

請求項１に記載した発明に係る補強部材の耐力を有効利用した建築部材（以下、単に建築部材と省略する場合がある。）の実施例を、図１及び図２に基づいて説明する。

本実施例の建築部材である鉄筋コンクリート杭１（以下、単に杭１と省略する。）は、通例の鉄筋コンクリート杭と略同様に、杭１の外形に倣って配置した中立軸Ｔ_１から遠い鉄筋（補強鋼材）２ａと、中立軸Ｔ_１に近い鉄筋２ｂとで補強された構成としているが、鉄筋コンクリート造の基礎梁３（但し、基礎スラブ、フーチング等の通例の基礎でも良い。）との接合位置である同基礎梁３の下面３ａ位置で、全て（但し、この限りでない。）の鉄筋２ａ、２ｂの応力比（発生応力／降伏応力）が略等しくなるように、杭１の中立軸Ｔ_１から離れるにしたがい、強度が大きい鉄筋を配置した構成としている。すなわち、杭１の中立軸Ｔ_１に近い鉄筋２ｂに比べて、中立軸Ｔ_１から遠い鉄筋２ａに強度が大きい鉄筋を採用し、各々の鉄筋２ａ、２ｂの上端部を基礎梁３に定着させている。

その結果、杭１は地震などによる曲げモーメントが作用すると、杭１の中立軸Ｔ_１から遠い鉄筋２ａだけでなく、中立軸Ｔ_１に近い鉄筋２ｂも略同時期に塑性化させてエネルギー吸収機能を発揮させることができる構成となり、全ての鉄筋２ａ、２ｂの耐力を有効活用することができる。

また、杭１の中立軸Ｔ_１から遠い鉄筋２ａに比べて、中立軸Ｔ_１に近い鉄筋２ｂは強度が小さくて良いので、降伏強度の小さい安価な鉄筋を採用することができ、コストの削減に寄与できる。

本実施例の杭１は鉄筋コンクリート造であるが、鉄骨鉄筋コンクリート造でも同様に実施できる。

本実施例の基礎梁３も鉄筋コンクリート造であるが、やはり鉄骨鉄筋コンクリート造でも同様に実施できる（以下の実施例２、６、７も同様）。

次に、請求項２に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材を、図３及び図４に基づいて説明する。

本実施例の建築部材である鋼管杭４（以下、単に杭４と省略する。）は、通例の三重鋼管杭と略同様に、地盤に打設した中立軸Ｔ_２から遠い鋼管（補強鋼材）５ａと、中立軸Ｔ_２に近い鋼管５ｂと、その間に配置された鋼管５ｃとで構成しているが、基礎梁３との接合位置である同基礎梁３の下面３ａ位置で、全ての鋼管５ａ〜５ｃの応力比が略等しくなるように、杭４の中立軸Ｔ_２から離れるにしたがい、強度が大きい鋼管を配置した構成としている。すなわち、杭４の中立軸Ｔ_２から遠い鋼管５ａ、５ｃ、５ｂの順番で強度が大きい鋼管を採用し、各々の鋼管５ａ〜５ｃの上端を基礎梁３に定着させている。

その結果、杭４は地震などによる曲げモーメントが作用すると、杭４の中立軸Ｔ_２から遠い鋼管５ａだけでなく、中立軸Ｔ_２に近い鋼管５ｂ、更にはその間に配置した鋼管５ｃも略同時期に塑性化させてエネルギー吸収機能を発揮させることができる構成となり、全ての鋼管５ａ〜５ｃの耐力を有効利用することができる。

また、杭４の中立軸Ｔ_２から遠い鋼管５ａに比べて、中立軸Ｔ_２に近い鋼管５ｂ、その間に配置した鋼管５ｃは強度が小さくて良いので、降伏強度の小さい安価な鋼管を採用することができ、コストの削減に寄与できる。

本実施例の杭４は三重鋼管杭であるが、鋼管の数は特に限定されない。また、鋼管５ａと５ｃ、５ｃと５ｂの間にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管杭でも同様に実施できる。

次に、請求項３に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材を、図５及び図６に基づいて説明する。

本実施例の建築部材である鉄筋コンクリート柱６（以下、単に柱６と省略する。）は、通例の鉄筋コンクリート柱と略同様に、柱６の外形に倣って配置した中立軸Ｔ_３から遠い鉄筋７ａと、中立軸Ｔ_３に近い鉄筋７ｂとで補強された構成としているが、鉄筋コンクリート造の上階梁８との接合位置である同上階梁８の下面８ａ位置で、全て（但し、この限りでない。）の鉄筋７ａ、７ｂの応力比が略等しくなるように、柱６の中立軸Ｔ_３から離れるにしたがい、強度が大きい鉄筋を配置した構成としている。すなわち、柱６の中立軸Ｔ_３に近い鉄筋７ｂに比べて、中立軸Ｔ_３から遠い鉄筋７ａに強度が大きい鉄筋を採用し、各々の鉄筋７ａ、７ｂの上端部を上階梁８に定着させ、下端部を下階梁９に定着させている。

その結果、柱６は地震などによる曲げモーメントが作用すると、柱６の中立軸Ｔ_３から遠い鉄筋７ａだけでなく、中立軸Ｔ_３に近い鉄筋７ｂも略同時期に塑性化させてエネルギー吸収機能を発揮させることができる構成となり、全ての鉄筋７ａ、７ｂの耐力を十分に有効活用することができる。

また、柱６の中立軸Ｔ_３から遠い鉄筋７ａに比べて、中立軸Ｔ_３に近い鉄筋７ｂは強度が小さくて良いので、降伏強度の小さい安価な鉄筋を採用することができ、コストの削減に寄与できる。

本実施例の柱６は鉄筋コンクリート造であるが、鉄骨鉄筋コンクリート造でも同様に実施できる。

本実施例の上階梁８及び下階梁９も鉄筋コンクリート造であるが、鉄骨鉄筋コンクリート造でも同様に実施できる（以下、実施例４、８、９も同様）。

次に、請求項４に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材を、図７及び図８に基づいて説明する。

本実施例の建築部材であるコンクリート充填鋼管柱１０（以下、単に柱１０と省略する。）は、通例のコンクリート充填鋼管柱と同様に、柱１０の中立軸Ｔ_４から遠い鋼管１１ａと、中立軸Ｔ_４に近い鋼管１１ｂと、その間に配置された鋼管１１ｃとで補強された構成としているが、上階梁８との接合位置である同上階梁８の下面８ａ位置で、全ての鋼管１１ａ〜１１ｃの応力比が略等しくなるように、柱１０の中立軸Ｔ_４から離れるにしたがい、強度が大きい鋼管を配置した構成としている。すなわち、柱１０の中立軸Ｔ_４から遠い鋼管１１ａ、１１ｃ、１１ｂの順番で強度が大きい鋼管を採用し、各々の鋼管１１ａ〜１１ｃの上端部を上階梁８に定着させ、下端部を下階梁９に定着させている。

その結果、柱１０は地震などによる曲げモーメントが作用すると、柱１０の中立軸Ｔ_４から遠い鋼管１１ａだけでなく、中立軸Ｔ_４に近い鋼管１１ｂ、更にはその間に配置した鋼管１１ｃも略同時期に塑性化させてエネルギー吸収機能を発揮させることができる構成となり、全ての鋼管１１ａ〜１１ｃの耐力を十分に有効利用することができる。

また、柱１０の中立軸Ｔ_４から遠い鋼管１１ａに比べて、中立軸Ｔ_４に近い鋼管１１ｂ、その間に配置した鋼管１１ｃは強度が小さくて良いので、降伏強度の小さい安価な鋼管を採用することができ、コストの削減に寄与できる。

次に、請求項５に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材を、図９及び図１０に基づいて説明する。

本実施例の建築部材である鉄筋コンクリート梁１２（以下、単に梁１２と省略する。）は、通例の鉄筋コンクリート梁と略同様に、梁１２の外形に倣って配置した中立軸Ｔ_５から遠い鉄筋１３ａと、中立軸Ｔ_５に近い鉄筋１３ｂとで補強された構成としているが、鉄筋コンクリート造の柱１４との接合位置である同柱１４の外周面１４ａ位置で、全て（但し、この限りでない。）の鉄筋１３ａ、１３ｂの応力比が略等しくなるように、梁１２の中立軸Ｔ_５から離れるにしたがい、強度が大きい鉄筋を配置した構成としている。すなわち、梁１２の中立軸Ｔ_５に近い鉄筋１３ｂに比べて、中立軸Ｔ_５から遠い鉄筋１３ａに強度が大きい鉄筋を採用し、各々の鉄筋１３ａ、１３ｂを左右の柱１４、１４に通し定着させている。

その結果、梁１２は地震などによる曲げモーメントが作用すると、梁１２の中立軸Ｔ_５から遠い鉄筋１３ａだけでなく、中立軸Ｔ_５に近い鉄筋１３ｂも略同時期に塑性化させてエネルギー吸収機能を発揮させることができる構成となり、全ての鉄筋１３ａ、１３ｂの耐力を十分に有効活用することができる。

また、梁１２の中立軸Ｔ_５から遠い鉄筋１３ａに比べて、中立軸Ｔ_５に近い鉄筋１３ｂは強度が小さくて良いので、降伏強度の小さい安価な鉄筋を採用することができ、コストの削減に寄与できる。

本実施例の梁１２は鉄筋コンクリート造であるが、鉄骨鉄筋コンクリート造でも同様に実施できる。

本実施例の柱１４も鉄筋コンクリート造であるが、やはり鉄骨鉄筋コンクリート造でも同様に実施できる（以下、実施例１０でも同様）。

次に、請求項６に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材を、図１１〜図１３に基づいて説明する。

本実施例の建築部材である鉄筋コンクリート杭１５（以下、単に杭１５と省略する。）は、通例の鉄筋コンクリート杭と略同様に、杭１５の外形に倣って配置した中立軸Ｔ_６から遠い鉄筋１６ａと、中立軸Ｔ_６に近い鉄筋１６ｂとで補強された構成としている。しかし、杭１５の中立軸Ｔ_６から遠い鉄筋１６ａの上端部を、周辺に基礎梁３の下面３ａから所定の高さＬ_１を有する空隙部１７を形成してから定着させ、同空隙部１７の高さＬ_１を、基礎梁３の下面３ａ位置で、全て（但し、この限りでない。）の鉄筋１６ａ、１６ｂの歪みが略等しくなる高さに設定した構成としている。すなわち、図１３に示すように、歪みが集中する基礎梁３の下面３ａ位置近傍において、鉄筋１６ａの周辺に空隙部１７を形成することで、鉄筋１６ａが基礎梁３に拘束されない箇所を形成し、当該拘束されていない箇所で鉄筋１６ａの伸びを吸収して歪みを小さくし、もともと歪みが小さい鉄筋１６ｂと歪みを等しくしている。

その結果、杭１５は地震などによる曲げモーメントが作用すると、杭１５の中立軸Ｔ_６から遠い鉄筋１６ａだけでなく、中立軸Ｔ_６に近い鉄筋１６ｂも略同時期に塑性化させてエネルギー吸収機能を発揮させることができる構成となり、全ての鉄筋１６ａ、１６ｂの耐力を十分に有効利用することができる。

本実施例の杭１５は鉄筋コンクリート造であるが、鉄骨鉄筋コンクリート造でも同様に実施できる。

本実施例の空隙部１７は基礎梁３の内部に形成したが、杭１５の内部に形成しても良い。要するに、前記空隙部１７は基礎梁３との接合位置近傍に形成していれば良い。

次に、請求項７に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材を、図１４に基づいて説明する。

本実施例の建築部材である鋼管杭１８（以下、単に杭１８と省略する。）は、通例の三重鋼管杭と略同様に、地盤に打設した杭１８の中立軸Ｔ_７から遠い鋼管１９ａと、中立軸Ｔ_７に近い鋼管１９ｂと、その間に配置された鋼管１９ｃとで構成している。しかし、杭１８の中立軸Ｔ_７から遠い鋼管１９ａの上端部を、周辺に基礎梁３の下面３ａから所定の高さＬ_２を有する空隙部２０を形成してから定着させ、更に前記鋼管１９ａの内側に配置した鋼管１９ｃの上端部も、周辺に基礎梁３の下面３ａから所定の高さＬ_３を有する空隙部２１を形成してから定着させている。そして、前記空隙部２０、２１の高さＬ_２、Ｌ_３を、基礎梁３の下面３ａ位置で、全ての鋼管１９ａ〜１９ｃの歪みが略等しくなるように、杭１８の中立軸Ｔ_７から離れるにしたがい、高く設定した構成としている。すなわち、空隙部２０、２１を形成しなかった場合の鋼管１９ａ、１９ｃの歪みは、中立軸Ｔ_７から離れるにしたがい大きくなるので、その歪みの大きさに倣った長さの空隙部２０、２１を、それぞれ鋼管１９ａ、１９ｃの周辺に形成して、同鋼管１９ａ、１９ｃが基礎梁３に拘束されない箇所を形成し、当該拘束されていない箇所で鋼管１９ａ、１９ｃの伸びを吸収して相互の歪みを等しくすると共に小さくし、もともと歪みが小さい鋼管１９ｂと歪みを等しくしている。

その結果、杭１８は地震などによる曲げモーメントが作用すると、杭１８の中立軸Ｔ_７から遠い鋼管１９ａだけでなく、中立軸Ｔ_７に近い鉄筋１９ｂ、更にはその間に配置した鋼管１９ｃも略同時期に塑性化させてエネルギー吸収機能を発揮させることができる構成となり、全ての鋼管１９ａ〜１９ｃの耐力を十分に有効利用することができる。

次に、請求項８に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材を、図１５に基づいて説明する。

本実施例の建築部材である鉄筋コンクリート柱２２（以下、単に柱２２と省略する。）は、通例の鉄筋コンクリート柱と略同様に、柱２２の外形に倣って配置した中立軸Ｔ_８から遠い鉄筋２３ａと、中立軸Ｔ_８に近い鉄筋２３ｂとで補強された構成とし、各々の鉄筋２３ａ、２３ｂの上端部を上階梁８に定着させ、下端部を下階梁（図示を省略）に定着させている。しかし、柱２２の中立軸Ｔ_８から遠い鉄筋２３ａの上端部を、周辺に上階梁８の下面８ａから所定の高さＬ_４を有する空隙部２４を形成してから定着させ、同空隙部２４の高さＬ_４を、上階梁８の下面８ａ位置で、全て（但し、この限りでない。）の鉄筋２３ａ、２３ｂの歪みが略等しくなる高さに設定した構成としている。すなわち、歪みが集中する上階梁８の下面８ａ位置近傍において、鉄筋２３ａの周辺に空隙部２４を形成することで、鉄筋２３ａが上階梁８に拘束されない箇所を形成し、当該拘束されていない箇所で鉄筋２３ａの伸びを吸収して歪みを小さくし、もともと歪みが小さい鉄筋２３ｂと歪みを等しくしている。

その結果、柱２２は地震などによる曲げモーメントが作用すると、柱２２の中立軸Ｔ_８から遠い鉄筋２３ａだけでなく、中立軸Ｔ_８に近い鉄筋２３ｂも略同時期に塑性化させてエネルギー吸収機能を発揮させることができる構成となり、全ての鉄筋２３ａ、２３ｂの耐力を十分に有効利用することができる。

本実施例の柱２２は鉄筋コンクリート造であるが、鉄骨鉄筋コンクリート造でも同様に実施できる。

本実施例の空隙部２４は上階梁８の内部に形成したが、下階梁の内部に形成したり、柱２２の内部に形成しても良い。要するに、前記空隙部２４は上階梁８又は下階梁との接合位置近傍に形成していれば良い。

次に、請求項９に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材を、図１６に基づいて説明する。

本実施例の建築部材であるコンクリート充填鋼管柱２５（以下、単に柱２５と省略する。）は、通例のコンクリート充填鋼管柱と略同様に、柱２５の中立軸Ｔ_９から遠い鋼管２６ａと、中立軸Ｔ_９に近い鋼管２６ｂと、その間に配置された鋼管２６ｃとで補強された構成とし、各々の鋼管２６ａ〜２６ｃの上端部を上階梁８に定着させ、下端部を下階梁（図示を省略）に定着させている。しかし、柱２５の中立軸Ｔ_９から遠い鋼管２６ａの上端部を、周辺に上階梁８の下面８ａから所定の高さＬ_５を有する空隙部２７を形成して定着させ、更に前記鋼管２６ａの内側に配置した鋼管２６ｃの上端部を、周辺に上階梁８の下面８ａから所定の高さＬ_６を有する空隙部２８を形成してから定着させている。そして、空隙部２７、２８の高さＬ_５、Ｌ_６を、上階梁８の下面８ａ位置で、全ての鋼管２６ａ〜２６ｃの歪みが略等しくなるように、柱２５の中立軸Ｔ_９から離れるにしたがい、高く設定した構成としている。すなわち、空隙部２７、２８を形成しなかった場合の鋼管２６ａ、２６ｃの歪みは、中立軸Ｔ_９から離れるにしたがい大きくなるので、その歪みの大きさに倣った長さの空隙部２７、２８を、鋼管２６ａ、２６ｃの周辺に形成して、同鋼管２６ａ、２６ｃが上階梁８に拘束されない箇所を形成し、当該拘束されていない箇所で鋼管２６ａ、２６ｃの伸びを吸収して相互の歪みを等しくすると共に小さくし、もともと歪みが小さい鋼管２６ｂと歪みを等しくしている。

その結果、柱２５は地震などによる曲げモーメントが作用すると、柱２５の中立軸Ｔ_９から遠い鋼管２６ａだけでなく、中立軸Ｔ_９に近い鋼管２６ｂ、更にはその間に配置した鋼管２６ｃも略同時期に塑性化させてエネルギー吸収機能を発揮させることができる構成となり、全ての鋼管２６ａ〜２６ｃの耐力を十分に有効利用することができる。

本実施例の空隙部２７、２８は上階梁８の内部に形成したが、下階梁の内部に形成しても良い。要するに、前記空隙部２７、２８は上階梁８又は下階梁との接合位置近傍に形成していれば良い。

次に、請求項１０に記載した発明に係る補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材を、図１７に基づいて説明する。

本実施例の建築部材である鉄筋コンクリート梁２９（以下、単に梁２９と省略する。）は、通例の鉄筋コンクリート梁２９と略同様に、梁２９の外形に倣って配置した中立軸Ｔ_１０から遠い鉄筋３０ａと、中立軸Ｔ_１０に近い鉄筋３０ｂとで補強された構成とし、各々の鉄筋３０ａ、３０ｂを左右の柱１４、１４に通し定着させている。しかし、梁２９の中立軸Ｔ_１０から遠い鉄筋３０ａを、周辺に左側（但し、右側でも良く、更には両側でも良い。）の柱１４の外周面１４ａから所定の長さＬ_７を有する空隙部３１を形成してから定着させ、同空隙部３１の長さＬ_７を、柱１４の外周面１４ａ位置で、全て（但し、この限りでない。）の鉄筋３０ａ、３０ｂの歪みが略等しくなる長さに設定した構成としている。すなわち、歪みが集中する柱１４の外周面１４ａ位置近傍において、鉄筋３０ａの周辺に空隙部３１を形成することで、鉄筋３０ａが柱１４に拘束されない箇所を形成し、当該拘束されていない箇所で鉄筋３０ａの伸びを吸収して歪みを小さくし、もともと歪みが小さい鉄筋３０ｂと歪みを等しくしている。

その結果、梁２９は地震などによる曲げモーメントが作用すると、梁２９の中立軸Ｔ_１０から遠い鉄筋３０ａだけでなく、中立軸Ｔ_１０に近い鉄筋３０ｂも略同時期に塑性化させてエネルギー吸収機能を発揮させることができる構成となり、全ての鉄筋３０ａ、３０ｂの耐力を十分に有効利用することができる。

本実施例の梁２９は鉄筋コンクリート造であるが、鉄骨鉄筋コンクリート造でも同様に実施できる。

本実施例の空隙部３１は柱１４の内部に形成したが、梁２９の内部に形成しても良い。要するに、前記空隙部３１は柱１４との接合位置近傍に形成していれば良い。

なお、図示は省略するが、上記実施例で形成した空隙部１７等に粘弾性体を充填した構成としても、実施例６〜１０と同様の効果を期待できる（請求項１１記載の発明）。

以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。

実施例１の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（鉄筋コンクリート杭）の水平断面図である。実施例１の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（鉄筋コンクリート杭）の縦断面図である。実施例２の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（三重鋼管杭）の水平断面図である。実施例２の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（三重鋼管杭）の縦断面図である。実施例３の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（鉄筋コンクリート柱）の水平断面図である。実施例３の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（鉄筋コンクリート柱）の縦断面図である。実施例４の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（コンクリート充填鋼管柱）の水平断面図である。実施例４の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（コンクリート充填鋼管柱）の縦断面図である。実施例５の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（鉄筋コンクリート梁）の中心軸と直交方向の垂直断面図である。実施例５の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（鉄筋コンクリート梁）の縦断面図である。実施例６の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（鉄筋コンクリート杭）の水平断面図である。実施例６の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（鉄筋コンクリート杭）の縦断面図である。杭に曲げモーメントが作用した際の鉄筋の歪み分布を示した図である。実施例７の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（三重鋼管杭）の縦断面図である。実施例８の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（鉄筋コンクリート柱）の縦断面図である。実施例９の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（コンクリート充填鋼管柱）の縦断面図である。実施例１０の補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材（鉄筋コンクリート梁）の縦断面図である。従来、杭に曲げモーメントが生じた際の鉄筋の歪み分布を示した図である。

符号の説明

１鉄筋コンクリート杭
２鉄筋
２ａ杭の中立軸から遠い鉄筋
２ｂ杭の中立軸に近い鉄筋
Ｔ_１杭の中立軸
３基礎梁
３ａ基礎梁の下面
４三重鋼管杭
５ａ杭の中立軸から遠い鋼管
５ｂ杭の中立軸に近い鋼管
５ｃ中立軸から遠い鋼管と近い鋼管との間に配置された鋼管
Ｔ_２杭の中立軸
６鉄筋コンクリート柱
７ａ柱の中立軸から遠い鉄筋
７ｂ柱の中立軸に近い鉄筋
Ｔ_３柱の中立軸
８上階梁
８ａ上階梁の下面
９下階梁
９ａ下階梁の上面
１０コンクリート充填鋼管柱
１１ａ柱の中立軸から遠い鋼管
１１ｂ柱の中立軸に近い鋼管
１１ｃ柱の中立軸から遠い鋼管と近い鋼管との間に配置された鋼管
Ｔ_４柱の中立軸
１２鉄筋コンクリート梁
１３ａ梁の中立軸から遠い鉄筋
１３ｂ梁の中立軸に近い鉄筋
Ｔ_５梁の中立軸
１４柱
１４ａ柱の外周面
１５鉄筋コンクリート杭
１６ａ杭の中立軸から遠い鉄筋
１６ｂ杭の中立軸に近い鉄筋
Ｔ_６杭の中立軸
１７空隙部
Ｌ_１空隙部の高さ
１８三重鋼管杭
１９ａ杭の中立軸から遠い鋼管
１９ｂ杭の中立軸に近い鋼管
１９ｃ杭の中立軸から遠い鋼管と近い鋼管との間に配置された鋼管
Ｔ_７杭の中立軸
２０、２１空隙部
Ｌ_２、Ｌ_３空隙部の高さ
２２鉄筋コンクリート柱
２３ａ柱の中立軸から遠い鉄筋
２３ｂ柱の中立軸に近い鉄筋
Ｔ_８柱の中立軸
２４空隙部
Ｌ_４空隙部の高さ
２５コンクリート充填鋼管柱
２６ａ柱の中立軸から遠い鋼管
２６ｂ柱の中立軸に近い鋼管
２６ｃ柱の中立軸から遠い鋼管と近い鋼管との間に配置された鋼管
Ｔ_９柱の中立軸
２７、２８空隙部
Ｌ_５、Ｌ_６空隙部の高さ
２９鉄筋コンクリート梁
３０ａ梁の中立軸から遠い鉄筋
３０ｂ梁の中立軸に近い鉄筋
Ｔ_１０梁の中立軸
３１空隙部
Ｌ_７空隙部の長さ

Claims

補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート杭は、基礎との接合位置である同基礎の下面位置で鉄筋の応力比が略等しくなるように、杭の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鉄筋を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。
補強鋼材である鋼管が多重に配置された杭は、基礎との接合位置である同基礎の下面位置で鋼管の応力比が略等しくなるように、杭の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鋼管を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鋼管を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート柱は、梁との接合位置である下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置で、鉄筋の応力比が略等しくなるように、柱の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鉄筋を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。
補強鋼材である鋼管が多重に配置されたコンクリート充填鋼管柱は、梁との接合位置である下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置で、鋼管の応力比が略等しくなるように、柱の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鋼管を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鋼管を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート梁は、柱との接合位置である同柱の外周面位置で鉄筋の応力比が略等しくなるように、梁の中立軸から離れるにしたがい、強度が大きい鉄筋を配置し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート杭は、基礎との接合位置である同基礎の下面位置近傍おいて、鉄筋の周辺に所定の高さの空隙部を形成しており、同空隙部の高さを、基礎の下面位置で鉄筋の歪みが略等しくなるように、杭の中立軸から離れるにしたがい、高く設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。
補強鋼材である鋼管が多重に配置された杭は、基礎との接合位置である同基礎の下面位置近傍において、鋼管の周辺に所定の高さの空隙部を形成しており、同空隙部の高さを、基礎の下面位置で鋼管の歪みが略等しくなるように、杭の中立軸から離れるにしたがい、高く設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鋼管を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート柱は、梁との接合位置である下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置近傍において、鉄筋の周辺に所定の高さの空隙部を形成しており、同空隙部の高さを、前記下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置で、鉄筋の歪みが略等しくなるように、柱の中立軸から離れるにしたがい、高く設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。
補強鋼材である鋼管が多重に配置されたコンクリート充填鋼管柱は、梁との接合位置である下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置近傍において、鋼管の周辺に所定の高さの空隙部を形成しており、同空隙部の高さを、前記下階梁の上面位置又は上階梁の下面位置の少なくとも一方の位置で、鋼管の歪みが略等しくなるように、柱の中立軸から離れるにしたがい、高く設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鋼管を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。
補強鋼材である鉄筋で補強されたコンクリート梁は、柱との接合位置である同柱の外周面位置近傍において、鉄筋の周辺に所定の長さの空隙部を形成しており、同空隙部の長さを、柱の外周面位置で、鉄筋の歪みが略等しくなるように、梁の中立軸から離れるにしたがい、長く設定し、地震時などに作用する曲げモーメントによって鉄筋を略同時期に塑性化させる構成としたことを特徴とする、補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。
空隙部に粘弾性体を充填していることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか一に記載した補強鋼材の耐力を有効利用した建築部材。