JP5330698B2 - BUILDING STRUCTURE AND BUILDING STRUCTURE DESIGN METHOD - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数層のラーメン架構を備え、このラーメン架構に耐震壁が設けられている建築構造物、及び建築構造物の設計方法に関する。 The present invention relates to a building structure including a multi-layered ramen frame, and a seismic wall provided on the frame frame, and a method for designing the building structure.
一般に、建築構造物の構造設計では、建築構造物の振動に対する減衰性、建築構造物の各階に配置された部材の靭性(ねばり強さ)、及び各階の剛性率及び偏心率を考慮して必要保有水平耐力を計算し、建築構造物の保有水平耐力がこの必要保有水平耐力以上であることを確認する。 Generally, in structural design of building structures, it is necessary to take into account vibration damping of building structures, toughness (stickiness strength) of members arranged on each floor of building structures, and rigidity and eccentricity of each floor Calculate the horizontal strength, and confirm that the retained horizontal strength of the building structure is equal to or greater than the required retained horizontal strength.
また、大地震に対しては、部分的に部材の損傷を許容するが建築構造物全体としては崩壊しないことを目標として構造設計を行う。このような、建築構造物のねばりに期待する構造設計では、各階に配置された部材(例えば、柱・梁、耐震壁)の靭性の程度によって、建築構造物の耐震性が大きく異なってくる。 In addition, for a large earthquake, structural design is performed with the goal of partially allowing damage to members but not collapsing as a whole building structure. In such a structural design expected for the stickiness of a building structure, the earthquake resistance of the building structure varies greatly depending on the degree of toughness of members (for example, columns / beams, earthquake-resistant walls) arranged on each floor.
図9は、せん断力分担率100%のラーメン架構からなる建築構造物における、層間変形に対する層せん断力の値A1と、せん断力分担率100%の鉄筋コンクリート造の耐震壁(以降、RC耐震壁と記載する)が配置されたラーメン架構からなる建築構造物における、層間変形に対する層せん断力の値A2とを模式的に表現して比較した一例である。値A1及び値A2の折れ点は、ラーメン架構が鉄筋コンクリート部材の場合には、鉄筋の降伏、コンクリートのひび割れ等による剛性変化点となり、ラーメン架構が鉄骨部材の場合には、鋼板の降伏等による剛性変化点となる。値A1と値A2とを比較すると、せん断力分担率100%のRC耐震壁が配置されたラーメン架構(値A2)は、変形能力が小さく、靭性に乏しい。 9, in the building structure comprised of a shearing force share of 100% ramen Frames, the value A 1 of the story shear for interlayer deformation, shear force share 100% of reinforced concrete shear walls (hereinafter, RC Shear Walls in the building structure comprised of a rigid frame Frames described) is disposed as an example of a value a 2 layers shear force were compared schematic representation for interlayer deformation. The break point of the value A 1 and the value A 2 is a point of change in rigidity due to the yield of the reinforcing bar or crack of the concrete when the rigid frame is a reinforced concrete member, and the yield of the steel plate when the rigid frame is a steel member. It becomes the rigidity change point by. Comparing the value A 1 and the value A 2 , the frame structure (value A 2 ) in which the RC earthquake-resistant wall having a shear force sharing rate of 100% is arranged has a small deformation capacity and a poor toughness.
ここで、せん断力分担率とは、ラーメン架構やRC耐震壁等の構造体が負担する地震等の水平力の割合のことであり、建築構造物の各層毎に求められる値である。また、せん断力分担率100%のラーメン架構、及びせん断力分担率100%のRC耐震壁の吸収エネルギーを共に22,500kN・cmとし、階高Hを3,000mmとした。 Here, the shear force sharing ratio is a ratio of horizontal force such as an earthquake borne by a structure such as a ramen frame or an RC earthquake resistant wall, and is a value obtained for each layer of the building structure. The absorbed energy of the frame structure with a shear force sharing rate of 100% and the RC earthquake-resistant wall with a shear force sharing rate of 100% were both 22,500 kN · cm, and the floor height H was 3,000 mm.
値A2(RC耐震壁)では、ひび割れ発生後、層間変形2cm(=H/150)程度で最大耐力に達し、その後、急激に耐力が低下する。
これに対して値A1(ラーメン架構)では、3cm(=H/100)程度まで変形することができる。すなわち、変形履歴によって地震等の振動エネルギーを吸収することができるので、必要な層せん断力(必要保有水平耐力)を小さくすることができる。
At the value A 2 (RC seismic wall), after the occurrence of a crack, the maximum proof stress is reached at an interlayer deformation of about 2 cm (= H / 150), and then the proof stress is rapidly reduced.
On the other hand, the value A 1 (ramen frame) can be deformed to about 3 cm (= H / 100). That is, since vibration energy such as earthquakes can be absorbed by the deformation history, the required layer shear force (required retained horizontal proof stress) can be reduced.
このように、RC耐震壁を設けた建築構造物は靭性に乏しいため、この建築構造物の必要保有水平耐力は、ラーメン架構のみの建築構造物の必要保有水平耐力と比べて大きく、また、せん断力分担率と共に大きくなるので、構造設計上不利な構造となる。 As described above, since the building structure provided with the RC shear wall has poor toughness, the required horizontal strength of this building structure is larger than the required horizontal strength of the building structure with only the ramen frame. As the force sharing ratio increases, the structure design is disadvantageous.
また、ラーメン架構からなる建築構造物にRC耐震壁を設け、ラーメン架構のせん断力分担率を50%(図10(A)の変形性能)、RC耐震壁のせん断力分担率を50%(図10(B)の変形性能)とすると、建築構造物全体としての変形性能は、図10(A)の値と図10(B)の値とを足し合わせた図10(C)の変形性能になる。 In addition, an RC earthquake-resistant wall is provided in a building structure consisting of a rigid frame, the shear force share of the frame is 50% (deformation performance in Fig. 10A), and the shear force share of the RC earthquake-resistant wall is 50% (Fig. 10 (B) deformation performance), the deformation performance of the entire building structure is the deformation performance of FIG. 10 (C), which is the sum of the values of FIG. 10 (A) and FIG. 10 (B). Become.
この場合、斜線で示した部分の面積B1、B2の合計が、この建築構造物の有する振動エネルギー吸収能力(履歴エネルギー吸収量)となるが、実際には層間変形が2cmとなったところでRC耐震壁の水平耐力がなくなってしまうので、建築構造物が倒壊してしまう可能性が高い。よって、ラーメン架構の有する振動エネルギー吸収能力の一部(面積B2)を利用することができないので振動エネルギーの吸収効率が悪くなる。 In this case, the sum of the areas B 1 and B 2 of the hatched portions is the vibration energy absorption capacity (history energy absorption amount) of this building structure, but in reality, when the interlayer deformation is 2 cm. Since the horizontal strength of the RC seismic wall is lost, there is a high possibility that the building structure will collapse. Therefore, since a part (area B 2 ) of the vibration energy absorption capability of the ramen frame cannot be used, the vibration energy absorption efficiency is deteriorated.
また、RC耐震壁の変形による履歴エネルギーと、ラーメン架構の変形による履歴エネルギーとを合計したエネルギーの全てを地震等の振動エネルギーの吸収に用いることができないので、ラーメン架構とRC耐震壁の最適な性能を決定するのが難しい。すなわち、建築構造物の構造設計が困難になる。 In addition, since the total energy of the hysteresis energy due to the deformation of the RC shear wall and the hysteresis energy due to the deformation of the ramen frame cannot be used for absorption of vibration energy such as earthquakes, the optimum of the ramen frame and the RC shear wall Difficult to determine performance. That is, the structural design of the building structure becomes difficult.
図11に示すように、特許文献1の波形鋼板250は、柱梁架構252、254の構面に組み入れられている。波形鋼板250は、変形による高いエネルギー吸収能力を有し、また、板厚や波形形状を調整することによって剛性やせん断降伏耐力等の性能を制御することができる。
As shown in FIG. 11, the
例えば、複数層のラーメン架構を備えた建築構造物において、ある層に波形鋼板250を設け、ラーメン架構のせん断力分担率を25%、波形鋼板250のせん断力分担率を75%とし、さらに、図12に示すような値C1の性能をラーメン架構が有し、値C2の性能を波形鋼板250が有している場合、波形鋼板250が設けられた層の変形性能はこれらの値を足し合わせた値C3になる。
For example, in a building structure having a multi-layered ramen frame, a
このように、波形鋼板250は高い変形性能を有しているので層せん断力が急激に低下することはなく、これによって、波形鋼板250の変形による履歴エネルギーと、ラーメン架構の変形による履歴エネルギーとを合計したエネルギーの全てを地震等の振動エネルギーの吸収に用いることができるので、建築構造物の構造設計が行い易くなる。
Thus, since the
しかし、波形鋼板250が設けられた層が保有水平耐力に達する前に値C3の層せん断力の低下(図12では、層間変形2.3cm程度以上の値のこと)が始まってしまうと、振動エネルギーの吸収性能が不安定になり、構造上好ましくない。
本発明は係る事実を考慮し、構造設計が行い易く、かつ安定した振動エネルギーの吸収性能を有する建築構造物、及び建築構造物の設計方法を提供することを課題とする。 In view of such facts, an object of the present invention is to provide a building structure that is easy to perform structural design and has a stable vibration energy absorption performance, and a method for designing a building structure.
第1態様の発明は、柱と水平部材とからなる複数層のラーメン架構を備えた建築構造物において、前記ラーメン架構の構面に設けられた耐震壁を有し、前記耐震壁のせん断耐力の大きさは、該耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまで低下しないことを特徴とする建築構造物である。 The invention of the first aspect is a building structure having a multi-layered frame structure composed of columns and horizontal members, and has a earthquake-resistant wall provided on the surface of the frame structure, and the shear strength of the earthquake-resistant wall The size is a building structure characterized in that it does not decrease until the layer provided with the seismic walls reaches the retained horizontal strength .
第1態様の発明では、複数層のラーメン架構によって建築構造物が構築されている。ラーメン架構は、柱と水平部材とから構成され、ラーメン架構の構面には、耐震壁が設けられている。そして、ラーメン架構及び耐震壁の変形によって、耐震壁が設けられた層に作用する地震等の振動エネルギーを吸収する。 In the invention of the first aspect, the building structure is constructed by a multi-layered ramen frame. The ramen frame is composed of a column and a horizontal member, and a seismic wall is provided on the surface of the ramen frame. And vibration energy, such as an earthquake which acts on the layer in which the earthquake-resistant wall was provided, is absorbed by the deformation | transformation of a frame frame and an earthquake-resistant wall.
ここで、耐震壁のせん断耐力の大きさは、この耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまで低下しない。すなわち、耐震壁はラーメン架構と同等の靭性を有するので、耐震壁の変形による履歴エネルギーとして振動エネルギーを吸収することができる。
よって、耐震壁が設けられた層の必要保有水平耐力を小さくすることができ、構造上有利な設計を行うことができる。
Here, the magnitude of the shear strength of the seismic wall does not decrease until the layer provided with the seismic wall reaches the retained horizontal strength. That is, the seismic wall has toughness equivalent to that of the rigid frame, so that vibration energy can be absorbed as hysteresis energy due to deformation of the seismic wall.
Therefore, it is possible to reduce the required horizontal proof stress of the layer provided with the earthquake resistant wall, and it is possible to perform a structurally advantageous design.
また、耐震壁が最大耐力に達した後にせん断耐力が急激に低下して建築構造物が崩壊することはない(耐震壁が最大耐力に達した以降においても、ラーメン架構及び耐震壁の変形によって振動エネルギーを吸収し続けることができる)。これにより、耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまでのラーメン架構及び耐震壁の変形による履歴エネルギー吸収能力の全てを振動エネルギーの吸収に用いることが可能となる。 In addition, after the shear wall reaches the maximum strength, the shear strength does not drop rapidly and the building structure does not collapse (even after the seismic wall reaches the maximum strength, it will vibrate due to the deformation of the ramen frame and the shear wall. Can continue to absorb energy). Thereby, it is possible to use all of the hysteretic energy absorption capability by the deformation of the frame structure and the earthquake resistant wall until the layer provided with the earthquake resistant wall reaches the retained horizontal strength for absorbing the vibration energy.
すなわち、ラーメン架構及び耐震壁の変形によって、耐震壁が設けられた層に作用する地震等の振動エネルギーを吸収するとは、ラーメン架構の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力と、耐震壁の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力とを単純に足し合わせて地震等の振動エネルギーを吸収するということである。 In other words, the vibration energy such as earthquakes acting on the layer where the shear wall is installed is absorbed by the deformation of the ramen frame and the shear wall. This means that vibration energy such as earthquakes is absorbed by simply adding the hysteresis energy absorption capability.
このように、ラーメン架構の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力と、耐震壁の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力とを単純に足し合わせた履歴エネルギー吸収能力の全てを振動エネルギーの吸収に用いることが可能なのは、ラーメン架構と同様に、耐震壁のせん断耐力が最大耐力に達した後に急激に低下することがないからであり、このような耐震壁の変形性能のことをラーメン架構の変形性能と同等の変形性能であるという。
そして、耐震壁の変形性能がラーメン架構の変形性能と同等以上であれば、ラーメン架構の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力と、耐震壁の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力との単純累加による振動エネルギー吸収能力が得られる。
In this way, all of the hysteresis energy absorption capability that is simply the sum of the hysteresis energy absorption capability that acts by deformation of the rigid frame and the hysteresis energy absorption capability that acts by deformation of the seismic wall can be used for vibration energy absorption. This is possible because the shear strength of the seismic wall does not drop abruptly after reaching the maximum strength, as is the case with the rigid frame, and the deformation performance of the seismic wall is equivalent to the deformation performance of the ramen frame. It is said that the deformation performance.
And if the deformation performance of the shear wall is equal to or better than the deformation performance of the rigid frame, the vibration by simple accumulation of the hysteresis energy absorption capability that acts by deformation of the rigid frame and the hysteresis energy absorption capability that acts by deformation of the earthquake resistance wall Energy absorption capability is obtained.
よって、ラーメン架構及び耐震壁の変形による振動エネルギーの吸収能力は、ラーメン架構の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力と、耐震壁の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力とを単純に足し合わせたものなので、建築構造物の構造設計が行い易い。
また、耐震壁のせん断耐力の大きさは、この耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまで低下しないので、安定した振動エネルギー吸収性能を発揮することができる。
Therefore, the vibration energy absorption capacity due to the deformation of the rigid frame and the seismic wall is simply the sum of the historical energy absorption capacity that acts due to the deformation of the rigid frame and the historical energy absorption capacity that acts due to the deformation of the earthquake resistance wall. It is easy to design the structure of building structures.
Moreover, since the magnitude of the shear strength of the earthquake resistant wall does not decrease until the layer provided with the earthquake resistant wall reaches the retained horizontal strength, stable vibration energy absorbing performance can be exhibited.
第2態様の発明は、第1態様の建築構造物において、前記耐震壁は、鋼板によって形成されていることを特徴としている。 The invention of the second aspect is characterized in that, in the building structure of the first aspect , the earthquake-resistant wall is formed of a steel plate.
第2態様の発明では、耐震壁を鋼板によって形成することにより、同等のせん断耐力を有する鉄筋コンクリート造の耐震壁(以降、RC耐震壁と記載する)と比較して軽量化を図ることができる。
また、RC耐震壁よりも靭性に優れた耐震壁を構築し易く、工場製作によって品質確保を容易に行うことができる。
In the invention of the second aspect , by forming the earthquake-resistant wall from a steel plate, it is possible to reduce the weight as compared with a reinforced concrete earthquake-resistant wall (hereinafter referred to as an RC earthquake-resistant wall) having an equivalent shear strength.
In addition, it is easy to construct a shear wall that is tougher than RC shear walls, and quality can be easily ensured by factory production.
第3態様の発明は、第2態様の建築構造物において、前記耐震壁は、鋼板を波形に折り曲げて形成した波形鋼板耐震壁であることを特徴としている。 The invention of the third aspect is characterized in that, in the building structure of the second aspect , the earthquake resistant wall is a corrugated steel earthquake resistant wall formed by bending a steel plate into a corrugated shape.
第3態様の発明では、鋼板を波形に折り曲げて波形鋼板耐震壁を形成している。そして、耐震壁を波形鋼板耐震壁とすることにより、この波形鋼板の板厚や波形形状を調整して、耐震壁の有する性能(剛性、せん断降伏耐力、座屈耐力、限界塑性率、及び座屈発生時層間変形角)を制御することができる。これにより、必要とする性能を有する耐震壁を容易に構築することができる。 In the invention of the third aspect , the corrugated steel plate earthquake-resistant wall is formed by bending the steel plate into a corrugated shape. And by making the shear wall into a corrugated steel shear wall, adjusting the thickness and corrugated shape of this corrugated steel sheet, the performance of the seismic wall (stiffness, shear yield strength, buckling strength, critical plasticity rate, It is possible to control the interlayer deformation angle at the time of bending. Thereby, the earthquake-resistant wall which has the required performance can be constructed | assembled easily.
第4態様の発明は、第1〜第3態様の何れか1態様の建築構造物において、前記耐震壁が設けられた層の保有水平耐力は、該層から前記耐震壁を無くした前記柱と前記水平部材とからなるラーメン架構に対して用いられる構造特性係数によって求められる必要保有水平耐力以上であることを特徴としている。 The invention of the fourth aspect is the building structure according to any one of the first to third aspects, wherein the retained horizontal proof stress of the layer provided with the earthquake-resistant wall is the column with the earthquake-resistant wall removed from the layer. It is characterized in that it is equal to or more than the required retained horizontal yield strength determined by the structural characteristic coefficient used for the rigid frame comprising the horizontal member.
第4態様の発明では、耐震壁のせん断耐力の大きさは、この耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまで低下しない。すなわち、耐震壁はラーメン架構と同等の靭性を有し、耐震壁の変形による履歴エネルギーとして地震等の振動エネルギーを吸収するので、耐震壁が設けられた層の必要保有水平耐力をラーメン架構の必要保有水平耐力と同程度に小さくすることが可能となる。 In the fourth aspect of the invention, the magnitude of the shear strength of the earthquake resistant wall does not decrease until the layer provided with the earthquake resistant wall reaches the retained horizontal strength. In other words, the seismic wall has the same toughness as the ramen frame and absorbs vibration energy such as earthquakes as hysteresis energy due to deformation of the seismic wall, so the required horizontal strength of the layer where the seismic wall is provided is required for the ramen frame It becomes possible to make it as small as the holding horizontal strength.
よって、耐震壁が設けられた層の必要保有水平耐力をラーメン架構と同様の小さな値の構造特性係数を用いて求めることができる。これにより、耐震壁が設けられた層の必要保有水平耐力を、この層から耐震壁を無くした柱と水平部材とからなるラーメン架構に対して用いられる構造特性係数により求め、耐震壁が設けられた層の保有水平耐力をこの必要保有水平耐力以上とすることによって、構造上の安全性を確保し、かつ経済性に優れた建築構造物を構築することができる。 Therefore, it is possible to obtain the required horizontal strength of the layer provided with the earthquake-resistant wall using the structural characteristic coefficient having a small value similar to that of the ramen frame. As a result, the required horizontal strength of the layer provided with the seismic wall is obtained from the structural characteristic coefficient used for the frame structure consisting of a column and a horizontal member without the seismic wall from this layer, and the seismic wall is provided. By making the retained horizontal strength of the layer higher than this required retained horizontal strength, it is possible to secure a structural safety and to construct a building structure excellent in economy.
また、耐震壁のせん断力分担率(耐震壁が設けられた層において、この層に設けられた各耐震壁が分担する地震等の水平力の割合の合計)に関わらずに、同じ構造特性係数を用いることができる。 In addition, the same structural characteristic coefficient regardless of the shear force sharing rate of the shear wall (the total of the horizontal force ratios of earthquakes, etc., shared by each seismic wall in this layer) Can be used.
第5態様の発明は、第4態様の建築構造物において、前記構造特性係数は、0.25又は0.3であることを特徴としている。 The invention of the fifth aspect is characterized in that, in the building structure of the fourth aspect , the structural characteristic coefficient is 0.25 or 0.3.
第5態様の発明では、必要保有水平耐力を求める構造特性係数を0.25又は0.3としている。 In the fifth aspect of the invention, the structural characteristic coefficient for obtaining the required retained horizontal proof stress is set to 0.25 or 0.3.
昭55建設省告示第1792号では、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、及び鉄骨造の周辺架構において、構造上の安全性を確保することができる構造特性係数の値が柱・梁の種別ランク毎に規定されている。また、この構造特性係数の値は、耐震壁のせん断力分担率に応じて規定されている。例えば、柱・梁の種別ランクがFAの鉄筋コンクリート造の周辺架構の場合で、壁の種別ランクがWAの耐震壁のせん断力分担率をβuとすると、βu≦0.3のときの構造特性係数は0.3、0.3<βu≦0.7のときの構造特性係数は0.35、0.7<βuのときの構造特性係数は0.4となっている。 In Sho No. 1792 of the Ministry of Construction, in the reinforced concrete structure, steel reinforced concrete structure, and the surrounding frame of steel structure, the value of the structural characteristic coefficient that can ensure the structural safety is shown for each column / beam type rank. It is prescribed. Moreover, the value of this structural characteristic coefficient is prescribed | regulated according to the shear-force share of a seismic wall. For example, in the case of a reinforced concrete frame with a column / beam type rank of FA, if the shear force share of a shear wall with a wall type rank of WA is βu, the structural characteristic coefficient when βu ≦ 0.3 The structural characteristic coefficient is 0.35 when 0.3, 0.3 <βu ≦ 0.7, and the structural characteristic coefficient is 0.4 when 0.7 <βu.
ここで、本発明による耐震壁が設けられた層はラーメン架構(周辺架構)と同等の靭性を備えるため、この層の必要保有水平耐力は、ラーメン架構の必要保有水平耐力と同程度に小さくすることが可能である。よって、耐震壁のせん断力分担率に応じて規定されている構造特性係数の値の中の最も小さな値である0.25(柱・梁の種別ランクがFAの鉄骨鉄筋コンクリート造又は鉄骨造の周辺架構の場合)又は0.3(柱・梁の種別ランクがFAの鉄筋コンクリート造の周辺架構の場合)を用いることができる。 Here, since the layer provided with the shear wall according to the present invention has the same toughness as that of the frame structure (peripheral frame), the required horizontal strength of this layer is made as small as the required horizontal strength of the frame structure. It is possible. Therefore, 0.25 which is the smallest value among the structural characteristic coefficient values defined according to the shear force sharing ratio of the earthquake resistant wall (peripheral of steel-framed reinforced concrete structure or steel structure with column / beam type rank FA) In the case of a frame) or 0.3 (in the case of a peripheral frame made of reinforced concrete with a column / beam type rank of FA) can be used.
よって、構造特性係数を0.25とすれば、柱・梁の種別ランクがFAである鉄骨鉄筋コンクリート造及び鉄骨造のラーメン架構を耐震壁の周辺架構とする場合において、構造上の安全性を確保することができ、かつ経済性に優れた建築構造物を構築することができる。
また、構造特性係数を0.3とすれば、柱・梁の種別ランクがFAである鉄筋コンクリート造のラーメン架構を耐震壁の周辺架構とする場合において、構造上の安全性を確保することができ、かつ経済性に優れた建築構造物を構築することができる。
Therefore, if the structural characteristic coefficient is set to 0.25, structural safety is ensured when steel framed reinforced concrete structures and steel frame rigid frame structures with a column / beam type rank of FA are used as frame structures around the seismic walls. It is possible to construct a building structure that can be made and is economical.
If the structural characteristic coefficient is 0.3, structural safety can be ensured when a reinforced concrete rigid frame frame with a column / beam type rank of FA is used as the frame around the seismic wall. In addition, it is possible to construct a building structure that is excellent in economic efficiency.
第6態様の発明は、柱と水平部材とからなる複数層のラーメン架構を備え、前記ラーメン架構の構面に設けられた耐震壁を有する建築構造物の設計方法において、前記耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまで前記耐震壁のせん断耐力の大きさが低下しない性能を有するように、前記耐震壁を設計することを特徴とする建築構造物の設計方法である。 The invention of the sixth aspect is a design method of a building structure comprising a multi-layered ramen frame composed of columns and horizontal members, and having a seismic wall provided on the surface of the ramen frame, wherein the seismic wall is provided. It is the design method of the building structure characterized by designing the said earthquake-resistant wall so that it may have the performance which the magnitude | size of the shear strength of the said earthquake-resistant wall does not fall until a layer reaches possession horizontal strength .
第6態様の発明では、複数層のラーメン架構を備えた建築構造物の設計を行う。ラーメン架構は、柱と水平部材とから構成され、ラーメン架構の構面には、耐震壁が設けられている。
この建築構造物の設計方法では、耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまで耐震壁のせん断耐力の大きさが低下しない性能を有するように耐震壁の設計を行う。
よって、第1態様と同様の作用と効果を得ることができる。
In the sixth aspect of the invention, a building structure including a plurality of layers of the frame structure is designed. The ramen frame is composed of a column and a horizontal member, and a seismic wall is provided on the surface of the ramen frame.
In this design method of the building structure, the seismic wall is designed so that the layer provided with the seismic wall has the performance that the magnitude of the shear strength of the seismic wall does not decrease until it reaches the horizontal strength.
Therefore, the same operation and effect as the first aspect can be obtained.
第7態様の発明は、第6態様の建築構造物の設計方法において、前記耐震壁は、鋼板によって形成されていることを特徴としている。 The invention of a seventh aspect is characterized in that, in the method for designing a building structure of the sixth aspect , the earthquake-resistant wall is formed of a steel plate.
第7態様の発明では、耐震壁を鋼板によって形成することにより、同等のせん断耐力を有するRC耐震壁と比較して軽量化を図ることができる。
また、RC耐震壁よりも靭性に優れた耐震壁を構築し易く、工場製作によって品質確保を容易に行うことができる。
In the seventh aspect of the invention, by forming the earthquake-resistant wall with a steel plate, it is possible to reduce the weight as compared with the RC earthquake-resistant wall having an equivalent shear strength.
In addition, it is easy to construct a shear wall that is tougher than RC shear walls, and quality can be easily ensured by factory production.
第8態様の発明は、第7態様の建築構造物の設計方法において、前記耐震壁は、鋼板を波形に折り曲げて形成した波形鋼板耐震壁であることを特徴としている。 The invention of the eighth aspect is characterized in that, in the method for designing a building structure of the seventh aspect , the earthquake-resistant wall is a corrugated steel earthquake-resistant wall formed by bending a steel plate into a corrugated shape.
第8態様の発明では、鋼板を波形に折り曲げて波形鋼板耐震壁を形成している。そして、耐震壁を波形鋼板耐震壁とすることにより、この波形鋼板の板厚や波形形状を調整して、耐震壁の有する性能(剛性、せん断降伏耐力、座屈耐力、限界塑性率、及び座屈発生時層間変形角)を制御することができる。これにより、必要とする性能を有する耐震壁を容易に構築することができる。 In the invention of the eighth aspect , the corrugated steel plate earthquake resistant wall is formed by bending the steel plate into a corrugated shape. And by making the shear wall into a corrugated steel shear wall, adjusting the thickness and corrugated shape of this corrugated steel sheet, the performance of the seismic wall (stiffness, shear yield strength, buckling strength, critical plasticity rate, It is possible to control the interlayer deformation angle at the time of bending. Thereby, the earthquake-resistant wall which has the required performance can be constructed | assembled easily.
第9態様の発明は、第6〜第8態様の何れか1態様の建築構造物の設計方法において、前記耐震壁が設けられた層の必要保有水平耐力は、該層から前記耐震壁を無くした前記柱と前記水平部材とからなるラーメン架構に対して用いられる構造特性係数によって求められることを特徴としている。 The ninth aspect of the invention is the architectural structure design method according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein the required horizontal strength of the layer provided with the earthquake-resistant wall is eliminated from the layer. It is characterized in that it is obtained by a structural characteristic coefficient used for a rigid frame composed of the pillar and the horizontal member.
第9態様の発明では、耐震壁のせん断耐力の大きさは、この耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまで低下しない。すなわち、耐震壁はラーメン架構と同等の靭性を有し、耐震壁の変形による履歴エネルギーとして地震等の振動エネルギーを吸収するので、耐震壁が設けられた層の必要保有水平耐力をラーメン架構の必要保有水平耐力と同程度に小さくすることが可能となる。 In the ninth aspect of the invention, the magnitude of the shear strength of the seismic wall does not decrease until the layer provided with the seismic wall reaches the retained horizontal strength. In other words, the seismic wall has the same toughness as the ramen frame and absorbs vibration energy such as earthquakes as hysteresis energy due to deformation of the seismic wall, so the required horizontal strength of the layer where the seismic wall is provided is required for the ramen frame It becomes possible to make it as small as the holding horizontal strength.
よって、耐震壁が設けられた層の必要保有水平耐力をラーメン架構と同様の小さな値の構造特性係数を用いて求めることができる。これにより、耐震壁が設けられた層の必要保有水平耐力を、この層から耐震壁を無くした柱と水平部材とからなるラーメン架構に対して用いられる構造特性係数により求めることが可能となるので、構造上の安全性を確保し、かつ経済性に優れた建築構造物を構築することができる。なお、通常の構造設計では、耐震壁が設けられた層の保有水平耐力を必要保有水平耐力以上とすることによって構造上の安全性を確保する。 Therefore, it is possible to obtain the required horizontal strength of the layer provided with the earthquake-resistant wall using the structural characteristic coefficient having a small value similar to that of the ramen frame. This makes it possible to determine the required horizontal strength of the layer provided with the seismic wall from the structural characteristic coefficient used for the frame structure consisting of a column and a horizontal member without the seismic wall from this layer. Thus, it is possible to construct a building structure that ensures structural safety and is economical. In normal structural design, structural safety is ensured by making the retained horizontal strength of the layer provided with the earthquake-resistant wall equal to or greater than the required retained horizontal strength.
また、耐震壁のせん断力分担率(耐震壁が設けられた層において、この層に設けられた各耐震壁が分担する地震等の水平力の割合の合計)に関わらずに、同じ構造特性係数を用いることができる。 In addition, the same structural characteristic coefficient regardless of the shear force sharing rate of the shear wall (the total of the horizontal force ratios of earthquakes, etc., shared by each seismic wall in this layer) Can be used.
第10態様の発明は、第9態様の建築構造物の設計方法において、前記構造特性係数は、0.25又は0.3であることを特徴としている。 A tenth aspect of the invention is characterized in that, in the architectural structure design method of the ninth aspect , the structural characteristic coefficient is 0.25 or 0.3.
第10態様の発明では、必要保有水平耐力を求める構造特性係数を0.25又は0.3とすることによって、第5態様と同様の効果を得ることができる。 In the invention of the tenth aspect , the same effect as that of the fifth aspect can be obtained by setting the structural characteristic coefficient for obtaining the required retained horizontal yield strength to 0.25 or 0.3.
本発明は上記構成としたので、構造設計が行い易く、かつ安定した振動エネルギーの吸収性能を有する建築構造物、及び建築構造物の設計方法を提供することができる。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to provide a building structure that is easy to perform structural design and has stable vibration energy absorption performance, and a method for designing a building structure.
図面を参照しながら、本発明の建築構造物を説明する。なお、本実施形態では、鉄筋コンクリート造の建築構造物に本発明を適用した例を示すが、鉄骨鉄筋コンクリート造、鉄骨造、及びプレストレストコンクリート造等の建築構造物や、さまざまな規模の建築構造物に対して適用することができる。 The building structure of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a reinforced concrete structure is shown. However, the present invention is applied to a building structure such as a steel reinforced concrete structure, a steel structure, and a prestressed concrete structure, or a building structure of various scales. It can be applied to.
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。 First, a first embodiment of the present invention will be described.
図1に示すように、地盤12の上に鉄筋コンクリート造の建築構造物10が建てられている。建築構造物10は、柱14と水平部材としての梁16とからなる複数層のラーメン架構18を備えている。
また、図1の2階と3階の間の層20の平面図である図2に示すように、層20には耐震壁としての4つの波形鋼板耐震壁22が配置されている。
As shown in FIG. 1, a reinforced
Moreover, as shown in FIG. 2 which is a top view of the
図3の正面図、及び図3のN−N断面図である図4に示すように、波形鋼板耐震壁22は、鋼板を波形に折り曲げて形成した波形鋼板24と、波形鋼板24の周囲に設けられた接合用フレーム枠26とによって構成されている。波形鋼板24と接合用フレーム枠26とは溶接によって接合されている。
図4に示すように、波形鋼板24の断面形状は、台形を繋ぎ合わせた形状になっている。また、波形鋼板24はこの波形の折り筋が略水平になるように配置されている。
As shown in FIG. 4, which is a front view of FIG. 3 and an NN cross-sectional view of FIG. 3, a corrugated
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the
また、図3に示すように、波形鋼板耐震壁22は、波形鋼板耐震壁22の左右に配置された鉄筋コンクリート造の柱14A、14B、及び波形鋼板耐震壁22の上下に配置された鉄筋コンクリート造の梁16A、16Bによって波形鋼板耐震壁22を囲むように形成されたラーメン架構18の構面に設けられている。ラーメン架構18の構面とは、柱14A、14Bと、梁16A、16Bとによって形成されたラーメン架構18の内面のことである。
Further, as shown in FIG. 3, the corrugated
接合用フレーム枠26には複数のスタッド28が波形鋼板24の外周部に沿って等間隔に配置され、溶接によって接合用フレーム枠26に取り付けられている。このスタッド28は、ラーメン架構18の施工時に柱14A、14B、及び梁16A、16Bの内部に埋め込まれ、これによってラーメン架構18と波形鋼板24とが一体化される。
そして、接合用フレーム枠26及びスタッド28からなる取り付け構造により、ラーメン架構18から波形鋼板24へ水平力が伝達される。
A plurality of
A horizontal force is transmitted from the
また、図5に示すように、層20の変形性能(層間変形に対する層せん断力)は値D3のようになっている。値D3は、せん断力分担率を75%とした波形鋼板耐震壁22の変形性能の値D2と、せん断力分担率を25%としたラーメン架構18の変形性能の値D1とを足し合わせたものである。値D2は、図2で示した層20の平面におけるX方向と壁面が平行となるように配置された2つの波形鋼板耐震壁22がそれぞれ負担する層せん断力を合計した値である。
Further, as shown in FIG. 5, (Shear force for interlayer deformation) Ductility of
ここで、せん断力分担率とは、波形鋼板耐震壁22やラーメン架構18が負担する地震等の水平力の割合のことであり、建築構造物10の各層毎に求められる値である。
また、層20の必要保有水平耐力は、層20の平面における各方向で計算される。図5は、層20の平面におけるX方向の変形性能を示したものである。層20の平面におけるY方向の変形性能を示す場合には、Y方向と壁面が平行となるように配置された2つの波形鋼板耐震壁22がそれぞれ負担する層せん断力の合計を値D2とする。
Here, the shear force sharing ratio is a ratio of a horizontal force such as an earthquake borne by the corrugated
In addition, the required retained horizontal strength of the
図5の値D2からわかるように、波形鋼板耐震壁22の層せん断力(せん断耐力)の大きさは、この波形鋼板耐震壁22が設けられた層20が保有水平体力に達する(層間変形が3cmになる)まで低下しない。
As can be seen from the values D 2 in FIG. 5, the magnitude of the story shear of corrugated steel shear wall 22 (shear strength), the
なお、保有水平耐力は、建築構造物の各層の変形が建築構造物の変形性能(靭性)に応じた層間変形に達したときの耐力として算出される。すなわち、建築構造物を構成する各構造部材の塑性変形を考慮した解析モデルによって変位増分解析又は荷重増分解析を行い、建築構造物の各層が所定の変形量(例えばラーメン構造ならば層間変形が1/100程度)に達したときの各層の水平力を各層の保有水平耐力と定義する。そして、この保有水平耐力が建築基準法で定義される必要保有水平耐力以上であることを確認して、構造物の大地震時の構造安全性を確保する。 The retained horizontal proof stress is calculated as the proof strength when the deformation of each layer of the building structure reaches the interlayer deformation according to the deformation performance (toughness) of the building structure. That is, a displacement incremental analysis or a load incremental analysis is performed by an analysis model considering the plastic deformation of each structural member constituting the building structure, and each layer of the building structure has a predetermined deformation amount (for example, if the frame structure is a ramen structure, the interlayer deformation is 1). / 100) is defined as the horizontal strength of each layer. And it confirms that this possession horizontal proof stress is more than the required possession horizontal proof strength defined by the Building Standard Law, and secures the structural safety at the time of the big earthquake of a structure.
次に、本発明の第1の実施形態の作用及び効果について説明する。 Next, the operation and effect of the first embodiment of the present invention will be described.
第1の実施形態では、図3で示したラーメン架構18及び波形鋼板耐震壁22の変形により、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20に作用する地震等の振動エネルギーを吸収する。
In the first embodiment, vibration energy such as an earthquake acting on the
ここで、図5の値D2に示すように、波形鋼板耐震壁22のせん断耐力の大きさは、この波形鋼板耐震壁22が設けられた層20が保有水平耐力に達する(層間変形が3cmになる)まで低下しない。すなわち、波形鋼板耐震壁22はラーメン架構18と同等の靭性を有するので、波形鋼板耐震壁22の変形による履歴エネルギーとして振動エネルギーを吸収することができる。
よって、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20の必要保有水平耐力を小さくすることができ、構造上有利な設計を行うことができる。
Here, as shown in the value D 2 of FIG. 5, corrugated steel magnitude of Shear Strength of
Accordingly, the required horizontal proof stress of the
また、波形鋼板耐震壁22が最大耐力に達した後にせん断耐力が急激に低下して建築構造物10が崩壊することはない(波形鋼板耐震壁22が最大耐力に達した以降においても、ラーメン架構18及び波形鋼板耐震壁22の変形によって振動エネルギーを吸収し続けることができる)。これにより、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20が保有水平耐力に達するまでのラーメン架構18及び波形鋼板耐震壁22の変形による履歴エネルギー吸収能力の全てを振動エネルギーの吸収に用いることが可能となる。
Moreover, after the corrugated
すなわち、ラーメン架構18及び波形鋼板耐震壁22の変形により、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20に作用する地震等の振動エネルギーを吸収するとは、ラーメン架構18の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力と、波形鋼板耐震壁22の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力とを単純に足し合わせて振動エネルギーを吸収することなので、建築構造物10の構造設計が行い易い。
That is, the vibrational energy such as an earthquake acting on the
このように、ラーメン架構18の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力と、波形鋼板耐震壁22の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力とを単純に足し合わせた履歴エネルギー吸収能力の全てを振動エネルギーの吸収に用いることが可能なのは、ラーメン架構18と同様に、波形鋼板耐震壁22のせん断耐力が最大耐力に達した後に急激に低下することがないからであり、このような波形鋼板耐震壁22の変形性能のことをラーメン架構18の変形性能と同等の変形性能であるという。
そして、波形鋼板耐震壁22の変形性能がラーメン架構18の変形性能と同等以上であれば、ラーメン架構18の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力と、波形鋼板耐震壁22の変形によって作用する履歴エネルギー吸収能力との単純累加による振動エネルギー吸収能力が得られる。
In this way, the hysteresis energy absorption capability is obtained by simply adding the hysteresis energy absorption capability acting by the deformation of the
And if the deformation performance of the corrugated
また、波形鋼板耐震壁22のせん断耐力の大きさは、この波形鋼板耐震壁22が設けられた層20が保有水平耐力に達するまで低下しないので、安定した振動エネルギー吸収性能を発揮することができる。
Moreover, since the magnitude of the shear strength of the corrugated
また、波形鋼板耐震壁22は鋼板によって形成されているので、同等のせん断耐力を有する鉄筋コンクリート造の耐震壁(以降、RC耐震壁と記載する)と比較して軽量化を図ることができる。
また、RC耐震壁よりも靭性に優れた耐震壁を構築し易く、工場製作によって品質確保を容易に行うことができる。
Moreover, since the corrugated
In addition, it is easy to construct a shear wall that is tougher than RC shear walls, and quality can be easily ensured by factory production.
また、波形鋼板耐震壁22の波形鋼板24は鋼板を波形に折り曲げて形成されているので、この波形鋼板24の板厚や波形形状を調整して波形鋼板耐震壁22の有する性能(剛性、せん断降伏耐力、座屈耐力、限界塑性率、及び座屈発生時層間変形角)を制御することができる。これにより、必要とする性能を有する耐震壁を容易に構築することができる。
Further, since the corrugated
また、建築構造物を設計する際には、図5で説明したように、波形鋼板耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまで波形鋼板耐震壁のせん断耐力の大きさが低下しない性能を有するように波形鋼板耐震壁の設計を行えば、建築構造物10と同様に、構造設計が行い易く、かつ安定した振動エネルギーの吸収性能を有する建築構造物を構築することができる。
Moreover, when designing a building structure, as described in FIG. 5, the performance of the shear strength of the corrugated steel shear wall does not decrease until the layer provided with the corrugated steel shear wall reaches the retained horizontal strength. If the corrugated steel shear wall is designed so as to have the same structure as the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
第2の実施形態は、第1実施形態の層20の保有水平耐力の条件の一例を示したものである。したがって、第2の実施形態の説明において、第1の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
2nd Embodiment shows an example of the conditions of the retained horizontal proof stress of the
第2の実施形態では、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20の必要保有水平耐力が、この層20から波形鋼板耐震壁22を無くした柱14と梁16とからなるラーメン架構18(以降、純ラーメン架構と記載する)に対して用いられる構造特性係数によって求められている。構造特性係数とは、建築構造物の各層の靭性を評価する指標であり、建築基準法で用いられている。
そして、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20の保有水平耐力は、この必要保有水平耐力以上となっている。
In the second embodiment, the required horizontal strength of the
And the possession horizontal proof stress of the
次に、本発明の第2の実施形態の作用及び効果について説明する。 Next, the operation and effect of the second embodiment of the present invention will be described.
第2の実施形態では、図5の値D2に示すように、波形鋼板耐震壁22のせん断耐力の大きさは、この波形鋼板耐震壁22が設けられた層20が保有水平耐力に達する(層間変形が3cmになる)まで低下しない。すなわち、波形鋼板耐震壁22は純ラーメン架構と同等の靭性を有し、波形鋼板耐震壁22の変形による履歴エネルギーとして地震等の振動エネルギーを吸収するので、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20の必要保有水平耐力を純ラーメン架構の必要保有水平耐力と同程度に小さくすることが可能となる。
In the second embodiment, as shown in the value D 2 of FIG. 5, the magnitude of the shear strength of the corrugated
よって、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20の必要保有水平耐力を純ラーメン架構と同様の小さな値の構造特性係数を用いて求めることができる。これにより、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20の必要保有水平耐力を純ラーメン架構に対して用いられる構造特性係数により求め、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20の保有水平耐力をこの必要保有水平耐力以上とすることにより、構造上の安全性を確保し、かつ経済性に優れた建築構造物を構築することができる。
Therefore, the required retained horizontal proof stress of the
また、波形鋼板耐震壁22のせん断力分担率(耐震壁が設けられた層において、この層に設けられた各耐震壁が分担する地震等の水平力の割合の合計)に関わらずに、同じ構造特性係数を用いることができる。
Also, the shear force sharing rate of the corrugated
昭55建設省告示第1792号では、周辺架構の構造(鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、鉄骨造)、及び周辺架構の種別ランク(FA、FB、FC、FD)に対して、耐震壁のせん断力分担率に応じた構造特性係数が規定されている。 In Sho No. 1792 of the Ministry of Construction, the shear strength of the seismic wall is given to the structure of the surrounding frame (reinforced concrete, steel reinforced concrete, steel) and the type of the surrounding frame (FA, FB, FC, FD). A structural characteristic coefficient corresponding to the sharing ratio is defined.
例えば、柱・梁の種別ランクがFAの場合の鉄筋コンクリート造の周辺架構で、壁の種別ランクがWAの耐震壁のせん断力分担率をβuとすると、βu≦0.3のときの構造特性係数は0.3、0.3<βu≦0.7のときの構造特性係数は0.35、0.7<βuのときの構造特性係数は0.4となっている。 For example, assuming that the shear force distribution ratio of a shear wall of a reinforced concrete structure with a wall type rank WA is βu in the case of a column / beam type rank FA, the structural characteristic coefficient when βu ≦ 0.3 The structural characteristic coefficient is 0.35 when 0.3, 0.3 <βu ≦ 0.7, and the structural characteristic coefficient is 0.4 when 0.7 <βu.
ここで、波形鋼板耐震壁22が設けられた層20は、純ラーメン架構(周辺架構)と同等の靭性を備えるため、この層20の必要保有水平耐力は、純ラーメン架構(周辺架構)の必要保有水平耐力と同程度に小さくすることが可能である。よって、波形鋼板耐震壁22のせん断力分担率に応じて規定されている構造特性係数の値(0.3、0.35、0.4)の中の最低値である0.3を用いることができる。
よって、構造特性係数を0.3とすれば、柱・梁の種別ランクがFAである鉄筋コンクリート造の純ラーメン架構を波形鋼板耐震壁22の周辺架構とする場合において、構造上の安全性を確保することができ、かつ経済性に優れた建築構造物10を構築することができる。
Here, the
Therefore, if the structural characteristic coefficient is 0.3, the structural safety is ensured when the reinforced concrete pure rigid frame frame with the column / beam type rank FA is used as the frame frame around the corrugated
また、純ラーメン架構を、柱・梁の種別ランクがFB、FC、FDの鉄筋コンクリート造としてもよいし、柱・梁の種別ランクがFA、FB、FC、FDの鉄骨鉄筋コンクリート造又は鉄骨造としてもよい。これらの場合には、柱・梁の種別ランクがFAの鉄筋コンクリート造の純ラーメン架構の場合と同様の考え方を用いて、昭55建設省告示第1792号において、耐震壁のせん断力分担率は考慮せずに、対象とする周辺架構の構造、及び柱・梁の種別ランクに応じた構造特性係数の値の内の最低値を用いればよい(表1を参照のこと)。 A pure ramen frame may be a reinforced concrete structure with column / beam type ranks FB, FC, FD, or a steel reinforced concrete structure or steel structure with column / beam type ranks FA, FB, FC, FD. Good. In these cases, using the same concept as in the case of pure reinforced concrete frames with column / beam type ranks of FA, the shear force sharing rate of the seismic wall is taken into consideration in the Sho 55 Construction Ministry Notification No. 1792. Instead, the lowest value among the values of the structural characteristic coefficients corresponding to the structure of the target peripheral frame and the column / beam type rank may be used (see Table 1).
例えば、柱・梁の種別ランクがFAの鉄骨鉄筋コンクリート造又は鉄骨造の架構の場合、構造特性係数を0.25とすれば、構造上の安全性を確保することができ、かつ経済性に優れた建築構造物を構築することができる。なお、純ラーメン架構に対して用いられる構造特性係数によって必要保有水平耐力を求めること(表1に示した構造特性係数を用いること)については、財団法人日本建築総合試験所による、建築技術性能認証証明(性能証明第06−20号)にて技術的に認められている。 For example, in the case of a steel-framed reinforced concrete structure with a column / beam type rank of FA or a steel-framed structure, if the structural characteristic coefficient is 0.25, structural safety can be ensured and economic efficiency is excellent. Can build a building structure. In addition, about obtaining required horizontal proof stress by structural characteristic coefficient used for pure ramen frame (using structural characteristic coefficient shown in Table 1), building engineering performance certification by Japan Building Research Institute It is technically recognized by the certification (performance certification No. 06-20).
また、建築構造物を設計する際には、波形鋼板耐震壁が設けられた層の必要保有水平耐力をこの層から波形鋼板耐震壁を無くした柱と梁とからなる純ラーメン架構に対して用いられる構造特性係数によって求めれば、構造上の安全性を確保し、かつ経済性に優れた建築構造物を構築することができる。なお、通常の構造設計では、波形鋼板耐震壁が設けられた層の保有水平耐力を必要保有水平耐力以上とすることによって構造上の安全性を確保する。
また、建築構造物を設計する際には、波形鋼板耐震壁のせん断力分担率に関わらずに、同じ構造特性係数を用いることができるので、構造設計が行ない易い。
Also, when designing a building structure, the required horizontal strength of the layer with the corrugated steel shear wall is used for a pure ramen frame composed of columns and beams from which the corrugated steel shear wall is removed. If it calculates | requires by the structural characteristic coefficient obtained, the safety | security on a structure can be ensured and the building structure excellent in economical efficiency can be constructed | assembled. In the normal structural design, structural safety is ensured by making the retained horizontal proof stress of the layer provided with the corrugated steel shear wall greater than the required retained horizontal proof stress.
Moreover, when designing a building structure, the same structural characteristic coefficient can be used regardless of the shearing force sharing ratio of the corrugated steel shear wall.
なお、第1及び第2の実施形態では、ラーメン架構18(純ラーメン架構)を鉄筋コンクリート造としたが、第2の実施形態で述べたように、ラーメン架構18(純ラーメン架構)を鉄骨鉄筋コンクリート造や鉄骨造としてもよい。
また、第1及び第2の実施形態では、水平部材を梁としたが、大梁、小梁、床スラブ等であってもよい。
In the first and second embodiments, the ramen frame 18 (pure ramen frame) is a reinforced concrete structure. However, as described in the second embodiment, the ramen frame 18 (pure ramen frame) is a steel reinforced concrete structure. Or steel frame.
In the first and second embodiments, the horizontal member is a beam, but it may be a large beam, a small beam, a floor slab, or the like.
また、第1及び第2の実施形態では、波形鋼板24の波形の折り筋が略水平になるように波形鋼板24をラーメン架構18の構面に設けた例を示したが、波形鋼板24は、折り筋が略鉛直となるように設けてもよい。このように配置した場合、波形鋼板耐震壁の鉛直剛性は大きくなるが、波形鋼板24に特有の変形性能に影響はなく、優れた耐震性能は確保される。
In the first and second embodiments, the example in which the
また、第1及び第2の実施形態では、波形鋼板24の断面形状を、台形を繋ぎ合わせた形状とした例を示したが、断面形状は波形であればよく、円弧、矩形、山形、三角形等を繋ぎ合わせた形状としてもよい。
In the first and second embodiments, an example in which the cross-sectional shape of the
また、第1及び第2の実施形態で示した波形鋼板耐震壁22は、建築構造物のどの層に配置してもよいし、どのような平面配置にしてもよい。建築構造物の耐震性や構造安全性等を考慮して波形鋼板耐震壁22の配置を適宜決めればよい。
Moreover, the corrugated steel earthquake
また、第1及び第2の実施形態では、波形鋼板24がラーメン架構18の構面の全域に設けられている例を示したが、ラーメン架構18の構面の一部に設けられて開口部を形成するようにしてもよい。例えば、波形鋼板耐震壁22を間柱のように配置してもよい。
In the first and second embodiments, the example in which the corrugated
また、図5で示した変形性能の値D1、D2、D3は、本発明の効果を説明するための一例であり、値D1、D2、D3は、波形鋼板耐震壁が設けられた建築構造物の層が保有水平耐力に達するまで波形鋼板耐震壁のせん断耐力の大きさが低下しない条件を値D2が満たしていれば、他の値であってもよい。 Further, the deformation performance values D 1 , D 2 , and D 3 shown in FIG. 5 are examples for explaining the effects of the present invention, and the values D 1 , D 2 , and D 3 are the corrugated steel shear walls. conditions layers provided the building structure does not decrease the magnitude of the shear strength of corrugated steel shear wall to reach possess lateral strength to if they meet the value D 2, may be another value.
また、第1及び第2の実施形態では、波形鋼板耐震壁22を用いた例を示したが、これに限らず、耐震壁が設けられた建築構造物の層が保有水平耐力に達するまで耐震壁のせん断耐力の大きさが低下しなければ、他の構造の耐震壁を用いてもよい。例えば、波形でない鋼製の耐震壁を用いてもよい。
Moreover, although the example using the corrugated steel earthquake-
以上、本発明の第1及び第2の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第1及び第2の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although 1st and 2nd embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, You may use combining 1st and 2nd embodiment, Needless to say, the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
(実施例)
図6は、ラーメン架構30頂部に水平力を載荷したときのラーメン架構30の破壊状況を模写した絵であり、図7は、このときのラーメン架構30の全体変形角に対する水平荷重の値を示したものである。ラーメン架構30の各層の構面には、第1及び第2の実施形態で示した波形鋼板耐震壁22が設けられている。よって、図7はラーメン架構30と波形鋼板耐震壁22の耐力の合計をあらわしており、例えば図5の例の値D3と同じ意味合いを持つグラフである。
(Example)
FIG. 6 is a picture showing a state of fracture of the
ラーメン架構30は、約1/3スケールの3層1スパン骨組み(階高さ1m、スパン2m)となっている。また、水平力は、200ton油圧ジャッキによって振幅を少しずつ大きくしながら正負交番となるように繰り返し与えられた。
The
図6、7に示すように、まず、全体変形角1/1000radの正載荷時(点P1)において1層目の梁端部(位置R1)に曲げひび割れが発生した後に、1層目の柱脚部(R2)、2層目の梁端部(位置R3、R4)、及び3層目の梁端部(位置R5、R6)に曲げひび割れが発生した。 As shown in FIGS. 6 and 7, first, after a bending crack occurs at the beam end portion (position R 1 ) of the first layer at the normal loading (point P 1 ) with an overall deformation angle of 1/1000 rad, the first layer Bending cracks occurred at the column base (R 2 ), the beam end of the second layer (positions R 3 and R 4 ), and the beam end of the third layer (positions R 5 and R 6 ).
次に、全体変形角4/1000radの正載荷時(点P2)において剛性が大きく変化し(矢印T1)、それ以降の繰り返し載荷によって紡錘形の履歴ループを示すようになった。 Next, the stiffness greatly changed (arrow T 1 ) at the time of normal loading (point P 2 ) with an overall deformation angle of 4/1000 rad, and a spindle-shaped hysteresis loop was shown by repeated loading thereafter.
次に、全体変形角10/1000radの2回目の負載荷時(点P3)において2層目の波形鋼板耐震壁22の波形鋼板24がせん断座屈したが(位置R7)、耐力が低下することなく全体変形角15/1000radにおいて最大耐力1,530kNに至った(点P4)。そして、この後も急激に耐力が低下することなく(矢印T2)、全体変形角30/1000radの正載荷ピーク時において最大耐力の85%に達した(点P5)。
Next, the
この載荷実験からわかるように、波形鋼板耐震壁が設けられたラーメン架構のせん断耐力の大きさが波形鋼板のせん断座屈後も低下せず、また、その後も急激に耐力が低下することのない性能を有していれば、ラーメン架構及び波形鋼板耐震壁の変形による履歴エネルギーとして振動エネルギーを吸収することができる。すなわち、波形鋼板耐震壁はラーメン架構と同等の変形性能を有しており、これにより両者の履歴エネルギーを単純に足し合わせた振動エネルギーの吸収能力が得られることを意味している。 As can be seen from this loading test, the magnitude of shear strength of the ramen frame provided with corrugated steel shear walls does not decrease after shear buckling of corrugated steel sheets, and the yield strength does not decrease rapidly thereafter. If it has performance, vibration energy can be absorbed as hysteresis energy due to deformation of the rigid frame and the corrugated steel shear wall. That is, the corrugated steel shear wall has a deformation performance equivalent to that of the ramen frame, which means that vibration energy absorption capability can be obtained by simply adding the hysteresis energy of both.
図8は、エネルギー吸収能力を一定にして、波形鋼板耐震壁のせん断力分担率を変えたときの層間変形に対する層せん断力の値を比較した一例である。波形鋼板耐震壁は、全体変形角H/300で波形鋼板が降伏し、H/100まで変形性能があると仮定した。Hは階高を示している。 FIG. 8 is an example in which the value of the layer shear force with respect to the interlayer deformation when the energy absorption capacity is constant and the shear force sharing ratio of the corrugated steel shear wall is changed is compared. The corrugated steel shear wall was assumed to have deformation performance up to H / 100 when the corrugated steel sheet yielded at an overall deformation angle of H / 300. H indicates the floor height.
値32は、ラーメン架構のせん断力分担率を100%、及び波形鋼板耐震壁のせん断力分担率を0%とし、値34は、ラーメン架構のせん断力分担率を75%、及び波形鋼板耐震壁のせん断力分担率を25%とし、値36は、ラーメン架構のせん断力分担率を50%、及び波形鋼板耐震壁のせん断力分担率を50%とし、値38は、ラーメン架構のせん断力分担率を25%、及び波形鋼板耐震壁のせん断力分担率を75%とし、値40は、ラーメン架構のせん断力分担率を0%、及び波形鋼板耐震壁のせん断力分担率を100%とした値である。
The
図8からわかるように、波形鋼板耐震壁のせん断力分担率に関わらず、必要保有水平耐力はほぼ一定となる。よって、これらの波形鋼板耐震壁が配置された建築構造物の設計において同じ構造特性係数を用いることができる。 As can be seen from FIG. 8, the required horizontal proof stress is almost constant regardless of the shear force sharing ratio of the corrugated steel shear wall. Therefore, the same structural characteristic coefficient can be used in the design of a building structure in which these corrugated steel shear walls are arranged.
10 建築構造物
14、14A、14B 柱
16、16A、16B 梁(水平部材)
18 ラーメン架構
20 層
22 波形鋼板耐震壁(耐震壁)
10
18
Claims (6)
前記ラーメン架構の構面に設けられた、鋼板を波形に折り曲げて形成した波形鋼板耐震壁を有し、
前記波形鋼板耐震壁の変形性能を前記ラーメン架構の変形性能と同等にすることにより、前記波形鋼板耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまで前記波形鋼板耐震壁のせん断耐力の大きさが低下しないことを特徴とする建築構造物。 In a building structure with a multi-layered ramen frame consisting of columns and horizontal members,
A corrugated steel earthquake-resistant wall formed by bending a steel plate into a corrugated shape, provided on the surface of the ramen frame,
By making the deformation performance of the corrugated steel shear wall equal to the deformation performance of the ramen frame, the shear strength of the corrugated steel shear wall is reached until the layer provided with the corrugated steel shear wall reaches the retained horizontal strength. building structure, characterized in that but not reduced.
前記波形鋼板耐震壁の変形性能を前記ラーメン架構の変形性能と同等にすることにより、前記波形鋼板耐震壁が設けられた層が保有水平耐力に達するまで前記波形鋼板耐震壁のせん断耐力の大きさが低下しない性能を有するように、前記波形鋼板耐震壁を設計することを特徴とする建築構造物の設計方法。By making the deformation performance of the corrugated steel shear wall equal to the deformation performance of the ramen frame, the shear strength of the corrugated steel shear wall is reached until the layer provided with the corrugated steel shear wall reaches the retained horizontal strength. A design method for a building structure, characterized in that the corrugated steel shear wall is designed so as not to deteriorate.
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