JP2002146905A

JP2002146905A - 耐震構造

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Publication number: JP2002146905A
Application number: JP2000341630A
Authority: JP
Inventors: Toru Takeuchi; 徹竹内; Ryoichi Sugano; 良一菅野; Atsushi Watanabe; 厚渡辺; Tadayoshi Okada; 忠義岡田; Hiroshi Nakamura; 博志中村; Ichiro Takeuchi; 一郎竹内
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2002-05-22
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: JP4666686B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は加工コストが安く、しかも大地震に
対しても小地震に対しても制振機能を発揮できる耐震構
造を提供することを目的とする。【解決手段】鋼製柱と鋼製梁およびブレースからなる
構造体において、ブレース材２０が柱１および梁２に接
合される部位における柱側面１ａと梁上面または下面
に、ブレース材２０から柱１に鉛直方向力を伝達できる
鉛直力伝達機構２１と、ブレースから梁に水平方向力を
伝達できる水平力伝達機構２２を設置し、さらに、梁２
に当該梁２から床構造２３に水平方向力を伝達できる水
平力伝達機構２４を設置することによって、柱１のダイ
ヤフラムを不要としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物その他の構
造物において、地震力等の水平方向力に抵抗させる骨組
みを構成する鉄骨造柱・梁における耐震構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の建築構造物としては、例えば、図
９に示すようなダイヤフラムによる剛接合ラーメン構造
と、図１０（Ｂ）、（Ｃ）に示すようなダイヤフラムを
省略した半剛接接合がある。

【０００３】図９に示すダイヤフラムによる剛接合ラー
メン構造は一般的であって、箱形断面の柱１の側面にＨ
形断面の梁２のフランジ３を柱内部に設けた内ダイヤフ
ラム４や、柱外部に設けた外ダイヤフラム５を介して溶
接接合している。図９において、柱１に右側から接合さ
れる梁２の上下のフランジ３の端面が、柱１に固着され
た上下の外ダイヤフラム５に裏当て板６を介して突合せ
溶接部７で接合され、柱１に左側から接合される梁２の
上フランジ３と下フランジ３の端面が、柱１に固着され
た上部の外ダイヤフラム５と、内ダイヤフラム４とに裏
当て板６を介してそれぞれ突合せ溶接部７で接合されて
いる。

【０００４】内ダイヤフラム４を設けるのは、柱１に梁
２を直接突合せ溶接部７で接合することで、梁２からの
応力に対して柱１の梁接合部位の強度が低下するのでこ
れを補強するためである。外ダイヤフラム５を設けるの
は、当該外ダイヤフラム５を介して梁２を突合せ溶接す
ることで、柱１に梁２を直接突合せ溶接せず、よって、
梁２からの応力に対して柱１の梁接合部位の強度低下を
阻止するためである。

【０００５】図９において、柱１と梁２の接合部に固着
されたガセットプレート８とブレース１０の端部に跨っ
てスプライスプレート１１が配設され、各部材の接合部
のボルト挿通孔にボルト１２を挿通しナットを締結する
ことで、ブレース１０が柱・梁に固定ボルトされてい
る。

【０００６】前記ダイヤフラム方式は架構コストが高
く、さらに、突合せ溶接部７に応力が集中し、大地震に
至る前に接合部が破壊される恐れがある。

【０００７】他方、加工コストの高いダイヤフラムを省
略するため、柱にダイヤフラムを用いず、図１０
（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、Ｌ形の鋼製金具１３また
はＴ形の鋼製金具１４を介して梁フランジ３を柱表面に
接合する半剛接接合が実用化されている。

【０００８】図１０を簡単に説明すると、図（Ａ）は、
箱形断面の柱１の側面にＨ形の梁２の端面を当てがい、
柱１の側面に溶接１５で固着された接合プレート１６を
梁ウェブ１７の側面に当てがい、両部材を挿通して固定
ボルト１８を設けナットを締結することで、柱１と梁２
を結合した剛性の小さいピン接合構造例を示す。このピ
ン接合構造は、小地震でも変形しやすく柱・梁の接合部
が剛性的に不十分である。

【０００９】図１０（Ｂ）は、前記のピン接合構造に加
え、柱側面と梁上下フランジの接合部にＬ形の鋼製金具
１３を当てがい、両当接面に固定ボルト１８を挿通しナ
ットを締結することで、半剛接接合構造とし接合部強度
及び剛性を向上させた例を示す。

【００１０】図１０（Ｃ）は、図（Ｂ）の接合プレート
１６を省略すると共に、Ｌ形の鋼製金具１３に代えてＴ
形の鋼製金具１４を用い、かつＴ形の鋼製金具１４の鉛
直接合片１４ａを柱側面に当てがって固定ボルト１８で
接合し、水平接合片１４ｂを上下の梁フランジ３に当て
がって固定ボルト１８で接合し、半剛接接合構造とした
例を示す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ダイヤ
フラムによる剛接合ラーメン構造では、当該ダイヤフラ
ムの加工コストが高いという問題がある。

【００１２】さらに、建築構造物は一般に、小地震に対
して変形を一定以下に抑え、大地震に対して倒壊しない
ように設計する必要があるが、ダイヤフラムが用いられ
る溶接剛接合構法による従来の中低層建築物は、加工コ
ストが高いだけでなく、大地震により層間変形が過大に
なったとき柱・梁接合部の回転が変形能力を上回り、梁
端部の溶接で破断する欠点があった（図７、図８によっ
て後述する）。

【００１３】他方、半剛接接合構造は、柱にダイヤフラ
ムを設けないので、ダイヤフラム方式よりも加工コスト
が低く抑えられる利点があり、また、この半剛接接合は
梁端部の回転角を大きくすることには有効である反面、
構造物全体の剛性が低下するため、小地震時の変形を制
限以下に抑えられない欠点があった。

【００１４】前述のように、従来技術では、ダイヤフラ
ムが用いられる溶接剛接合構法では加工コスト高、大地
震の梁端部の溶接で破断の問題があり、他方、半剛接接
合構造では、前記の欠点がない代わりに、構造物全体の
剛性低下により小地震時の変形を制限以下に抑えられな
い欠点があり、このように溶接剛接合構法と半剛接接合
構法の何れにも一長一短があった（これは図７のグラフ
からも分かる）。

【００１５】そこで、本発明は溶接剛接合構法と半剛接
接合構法のそれぞれの長所を取り入れ短所を除去したも
のである（図８のグラフを用いて後述する）。すなわ
ち、加工コストが安く、大地震にも梁端部の溶接で破断
がなく、小地震にも変形を制限以下に抑えて制振機能を
発揮できる耐震構造を提供することを目的とする。

【００１６】

【問題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る耐震構造は、次のように構成する。

【００１７】第１の発明は、鋼製柱と鋼製梁およびブレ
ースからなる構造体において、ブレースが柱および梁に
接合される部位における柱側面と梁上面または下面に、
ブレースから柱に鉛直方向力を伝達できる鉛直力伝達機
構と、ブレースから梁に水平方向力を伝達できる水平力
伝達機構を設置し、さらに、梁に当該梁から床構造に水
平方向力を伝達できる水平力伝達機構を設置することに
よって、柱のダイヤフラムを不要としたことを特徴とす
る。

【００１８】第２の発明は、第１の発明において、前記
耐震構造において、ブレースから梁に水平方向力を伝達
する水平力伝達機構は、梁上面または下面に溶接された
ガセットプレートとブレースとをボルトまたは溶接接合
することで構成され、ブレースから柱に鉛直方向力を伝
達する鉛直力伝達機構は、前記ガセットプレートと柱側
面をボルトまたは溶接接合することで構成され、梁から
床構造に水平方向力を伝達する水平力伝達機構は、梁上
面にシェアーコネクターを設けることで構成されている
ことを特徴とする。

【００１９】第３の発明は、鋼製柱と鋼製梁およびブレ
ースからなる構造体において、柱と梁の双方にまたがる
接合部材を設置することでブレースから梁に水平方向力
を伝達する水平力伝達機構と、ブレースから柱に鉛直方
向力を伝達する鉛直力伝達機構を構成し、梁から床構造
に水平方向力を伝達する水平力伝達機構は、梁上面にシ
ェアーコネクターを設けることで構成することによっ
て、柱のダイヤフラムを不要としたことを特徴とする。

【００２０】第４の発明は、第３の発明において、前記
接合部材は鉛直プレートを具備し、当該鉛直プレートの
直角接合端縁に固着のボルト接合用プレートを介して梁
上面または下面と柱側面にボルト接合されると共に、鉛
直プレートとブレースはボルトまたは溶接接合されるこ
とを特徴とする。

【００２１】第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明
において、前記耐震構造において、柱には箱形断面また
はＨ形断面を使用し、当該柱に接合されるブレース構面
以外の梁はＨ形断面を使用し、柱へは梁ウェブのみの接
合または、Ｔ形またはＬ形の鋼製金具を介して梁フラン
ジを柱表面に接合する方式または、その組み合せとした
ことを特徴とする。

【００２２】第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明
において、前記ブレースは、芯材を鋼管または鋼管コン
クリートまたは鉄筋コンクリートで座屈補剛した座屈拘
束ブレースとしたことを特徴とする。

【００２３】第７の発明は、第１〜第６の何れかの発明
において、前記耐震構造において、柱に箱形断面を使用
し、内部にコンクリートを充填したことを特徴とする。

【００２４】

【作用】本発明の耐震構造によると、ブレースから柱へ
の鉛直力伝達機構と、ブレースから梁への水平力伝達機
構と、梁から床構造への水平力伝達機構とを、柱・梁ブ
レースとの接合部および梁に組みこんで構築され、また
は、一つの接合部材によって、ブレースから柱への鉛直
力伝達機構と、ブレースから梁への水平力伝達機構が構
成されるので、従来のダイヤフラムが用いられる溶接剛
接合構法とも、Ｌ形鋼製金具やＴ形鋼製金具のみが用い
られる半剛接接合構法とも異なる。

【００２５】すなわち、本発明では、ダイヤフラムを用
いない柱・梁接合と、初期剛性が高いブレース型耐震要
素を組み合わせる際に、ブレースを柱の接合部分におい
て、ブレースの鉛直方向力成分は柱表面に設けたせん断
力伝達機構で処理し、水平方向力成分は床構造を介して
伝達することにより、ダイヤフラムを付加せずに、ブレ
ース型耐震要素を柱に接合している。

【００２６】さらに、本発明では、各鉛直方向力と水平
方向力の伝達機構を構成する要素がボルトを要素とする
点で、ダイヤフラムが用いられる溶接剛接合構法の欠点
が改良されており、また、ガセットプレートまたは、鉛
直プレートを具備した接合部材を用いて、ブレースは柱
の接合部分において、ブレースの鉛直方向力成分が柱表
面に設けたせん断力伝達機構で処理され、ダイヤフラム
を付加せずとも、水平方向力成分は床構造を介して伝達
できることにより、ダイヤフラムを用いないで、初期剛
性が高いブレース型耐震要素が組み合わされており、Ｌ
形鋼製金具やＴ形鋼製金具のみを用いる半剛接接合構法
の剛性不足の欠点が改良されている。

【００２７】

【発明の実施の形態】次にこの発明を図示の実施形態に
基づいて詳細に説明する。

【００２８】図１は、本発明の実施形態１を示し、柱・
梁の斜めに位置する接合部にブレース材が傾斜配置され
た、いわゆる片流れ配置例を示す接合構造の正面図、図
２は実施形態２を示し、上部梁の中間部から両側下部の
柱・梁接合部にブレース材が逆Ｖ字に配置された、いわ
ゆるＶ字配置例を示す接合構造の正面図である。図３
は、実施形態１、２に用いられる柱・梁とブレース材と
の接合部材の分離斜視図である。

【００２９】図１〜図３を説明する。図１の実施形態１
では、柱１と梁２と片流れ配置のブレース材２０からな
るラーメン架構が構築されている。柱１は箱形断面で、
梁２はＨ形鋼の例が示されている。

【００３０】ブレース材２０は柱１と梁２の斜めに位置
する接合部に傾斜配置され、当該ブレース材２０の端部
が、当該ブレース材２０から柱１への鉛直力伝達機構２
１と、当該ブレース材２０から梁２への水平力伝達機構
２２とを介して当該柱１と梁２に結合されている。梁２
には、当該梁２から床構造２３への水平力伝達機構２４
が設けられている。

【００３１】各伝達機構と部材を順に説明すると、ブレ
ース材２０は芯材２５を鋼管または鋼管コンクリートま
たは、鉄筋コンクリートの何れかの座屈拘束部材２６で
座屈補剛し、制振機能を持たせた座屈拘束ブレース（例
えば、実用新案登録第２５３３９３５等）で構成されて
いて、芯材端部２７は十字断面に構成されている。

【００３２】図３において、ブレース材２０から柱１に
鉛直方向力を伝達する鉛直力伝達機構２１は、柱１のブ
レース材２０を設ける側の一側面１ａにボルトまたは溶
接接合されており（図では、溶接の例を示す）、上下に
間隔を離して設けられたボルト挿通孔２８を有する柱付
きガセットプレート２９、後述の挟持部材３５および接
合プレート３４で構成される。

【００３３】ブレース材２０から梁２に水平方向力を伝
達する水平力伝達機構２２は、梁２の上フランジ３の端
部上面（および下フランジの端部下面）に、ボルトまた
は溶接接合された（図では、溶接の例を示す）梁付きガ
セットプレート３２で構成される。梁付きガセットプレ
ート３２は、図示のように鉛直接合端縁３２ｃと水平接
合端縁３２ｄが直角に設けられており、また、鉛直プレ
ート３２ａには傾斜プレート３２ｂを交差させて構成さ
れる。傾斜プレート３２ｂの傾斜角は、ブレース材２０
の軸線と同じ傾斜角をなすように設けられていて、両プ
レートの交差部が芯材端部２７の十字断面と合致する断
面形状に構成されている。ガセットプレート３２にはス
プライスプレート３６を当てがい、ボルトを通すボルト
挿通孔２８が複数開設されている。

【００３４】梁２から床構造２３への水平力伝達機構２
４は、Ｈ形の梁２の上フランジ３の上面に溶接したシェ
アーコネクター３３で構成される。

【００３５】各部材の組立手順を説明する。柱１の一側
面１ａには、前もって柱付きガセットプレート２９と、
柱付き接合プレート３４が溶接されており、梁２の上フ
ランジ３の上面には、前もって梁付きガセットプレート
３２が溶接されている。

【００３６】次に、梁２の端部を柱１の一側面１ａに当
てがい、柱付き接合プレート３４と梁ウェブ１７を重ね
てそれぞれのボルト挿通孔２８にボルトを挿通してナッ
トで締結することで、柱・梁が仮固定される。このと
き、梁付きガセットプレート３２の鉛直接合端縁３２ｃ
が柱１の一側面１ａに当てがわれ、端部上面３２ｅが柱
付きガセットプレート２９の下端縁２９ａに近接位置す
る。

【００３７】次に、梁付きガセットプレート３２と柱付
きガセットプレート２９を接合するよう、上下に位置す
る両部材に跨って、かつ両部材を挟んで、チャンネル材
またはアングル材または平板材（図ではチャンネル材の
例を示す）を所定長に切断してなる２本一組の挟持部材
３５を背中合わせに配置し、ガセットプレート３２と接
合プレート３４と挟持部材３５の各ボルト挿通孔２８に
ボルトを挿通し、ナットを締結することでこの３部材を
結合一体化して、ブレース材２０から柱１への鉛直力伝
達機構２１が構築される。

【００３８】柱１と梁２を構築した後、ブレース材２０
を組むが、この場合、芯材端部２７を梁付きガセットプ
レート３２の傾斜プレート３２ｂの端面に当接したう
え、斜め上下方向に直線位置する両部材に跨って、かつ
両部材を挟んで、鋼板からなるスプライスプレート３６
を配置し、ガセットプレート３２と芯材端部２７とスプ
ライスプレート３６の各ボルト挿通孔２８にボルトを挿
通し、ナットを締結してこの３部材を結合一体化するこ
とで、ブレース材２０から梁２への水平力伝達機構２２
が構築される。

【００３９】このようにして、鉛直力伝達機構２１と水
平力伝達機構２２を介して、柱１と梁２とブレース材２
０を組んだ後、梁２の上フランジ３の上面が埋まるよう
に床構造２３のコンクリートを打設することで、シェア
ーコネクター３３が床コンクリート中に埋設されて梁２
から床構造２３への水平力伝達機構２２が構築される。

【００４０】前述のようにして、鉛直力伝達機構２１と
水平力伝達機構２２と水平力伝達機構２４を介して、柱
１と梁２とブレース材２０と床構造２３が構築された耐
震構造において、ブレース材２０に図３の矢印方向４３
の力が作用したときの上向き矢印方向の鉛直成分は、梁
付きガセットプレート３２と、柱付きガセットプレート
２９と挟持部材３５および接合プレート３４と、これら
を結合する固定ボルト１８を介して柱１に矢印方向４４
（図示上向き）の力として伝達される。

【００４１】ブレース材２０に図３の矢印方向４３の力
が作用したときの水平矢印方向の水平成分は、梁付きガ
セットプレート３２と、これらを結合する固定ボルト１
８と、溶接３２ｄを介して梁２に水平矢印方向４５の力
として伝達される。

【００４２】さらに、ブレース材２０に図３の矢印方向
４５の力が作用したときの梁２に作用する水平矢印方向
の水平成分は、シェアーコネクター３３を介して床構造
２３へ伝達され、一部は下層のブレース材２０へ伝達さ
れる。

【００４３】図１は、図３の耐震構造がブレース材２０
を片流れ配置とした柱・梁架構に組込まれた例を示し、
図２は、図３の耐震構造が逆Ｖ字配置のブレース材２０
の柱・梁の鉄骨架構に組込まれた例を示す。図１では、
ブレース材２０の上端と上層の梁２および柱２との接合
部は、同ブレース材２０の下端の接合部と同じ構造であ
る。

【００４４】これに比較し、図２では、逆Ｖ字配置の２
本のブレース材２０の上端部は、上層の梁２の中間部の
下面に共通の梁付きガセットプレート３２（３２ｅと付
記する）で接続されている。このガセットプレート３２
ｅにおける鉛直プレート３２ａの外形は、ブレース材２
０の下端部のガセットプレート３２における鉛直プレー
ト３２ａと若干異なり、横長矩形である。

【００４５】これは、図２における上部のガセットプレ
ート３２ｅは、梁２の中間部の下面に固着し、かつ逆Ｖ
字配置の２本のブレース材２０の上端部を接続すること
に対応してそれに適応した形状にしたことによるもの
で、他の構造はブレース材２０の下端部のガセットプレ
ート３２と同じであり、ブレース材２０から梁２へ水平
力を伝達する機能において、ブレース材２０の下端部の
ガセットプレート３２と変わらない。

【００４６】実施形態１において、ブレース材２０を配
置する柱１の一側面１ａと反対の他側面１ｂ（すなわ
ち、柱に接合されるブレース構面以外の構面）における
梁２は、Ｈ形断面を使用し、柱１へは梁ウェブ１７のみ
の接合または、Ｔ形またはＬ形の鋼製金具を介して梁フ
ランジを柱表面に接合する方式を用いてよく、図１〜３
においては、図１０（Ｃ）に示したＴ形の鋼製金具１４
を使用した例を示す。すなわち、柱１の他側面１ｂにＴ
形の鋼製金具１４の鉛直接合片１４ａを当てがって固定
ボルト１８で接合し、水平接合片１４ｂを上下の梁フラ
ンジ３に当てがって固定ボルト１８で接合した半剛接接
合構造例を示している。

【００４７】図４、図５は、ブレース材２０からの鉛直
方向力と水平力伝達機構の他の実施形態を示す。

【００４８】この実施形態では、箱形断面の柱１の一側
面１ａにＨ形の梁２の端部が配置され、Ｔ形の鋼製金具
３８を介して固定ボルトで接合され、ブレース材２０と
柱１および梁２との接合部での接合は、鉛直および水平
力伝達機構４２を構成する接合部材４０を介して行われ
る。

【００４９】さらに説明すると、柱１の一側面１ａにＴ
形の鋼製金具３８の鉛直接合片３８ａを柱１の一側面１
ａに当てがって固定ボルト１８で接合し、直角接合片３
８ｂを梁ウェブ１７に当てがって固定ボルト１８で接合
する。

【００５０】Ｔ形の鋼製金具３８で柱１と梁２が接合さ
れた後、その接合部に接合部材４０が配設される。接合
部材４０は、あたかも図３に示した梁付きガセットプレ
ート３２における鉛直接合端縁３２ｃと水平接合端縁３
２ｄに、ボルト接合用フランジを設けたごとき構造であ
る。

【００５１】すなわち、接合部材４０は、鉛直プレート
４０ａと、これに交差する傾斜プレート４０ｂと、鉛直
プレート４０ａの鉛直端縁にＴ字をなして溶接された鉛
直ボルト接合用フランジ４０ｅおよび、水平端縁にＴ字
をなして溶接された水平ボルト接合用フランジ４０ｆと
からなる。各ボルト接合用フランジ４０ｅ、４０ｆには
複数のボルト挿通孔２８が開設されている。

【００５２】鉛直プレート４０ａに交差して設けられて
いる傾斜プレート４０ｂの傾斜角は、ブレース材２０の
軸線と同じ傾斜角をなすように設けられていて、両プレ
ート４０ａ、４０ｂの交差部が芯材端部２７の十字断面
と合致する断面形状に構成されている。鉛直プレート４
０ａ、４０ｂには、スプライスプレート３６を当てが
い、ボルトを通すボルト挿通孔２８が複数開設されてい
る。

【００５３】前記接合部材４０の組立手順を説明する。
柱１の一側面１ａには、前もってＴ形の鋼製金具３８と
ボルト１８で梁２が接合されている。

【００５４】次に、接合部材４０の鉛直ボルト接合用フ
ランジ４０ｅと水平ボルト接合用フランジ４０ｆを柱１
の一側面１ａおよび、梁２の上フランジ３または下フラ
ンジ３に当てがい、この鉛直と水平の接合部のボルト挿
通孔２８に固定ボルト１８を挿通しナットを締結するこ
とで、接合部材４０と柱１と梁２をボルト接合する。

【００５５】次に、ブレース材２０を組むが、この場
合、十字断面の芯材端部２７を接合部材４０の傾斜プレ
ート４０ｂの端面に当接したうえ、斜め上下方向に直線
位置する両部材に跨って、かつ両部材を挟んで、鋼板か
らなるスプライスプレート３６を配置し、鉛直プレート
４０ａと芯材端部２７とスプライスプレート３６の各ボ
ルト挿通孔２８にボルトを挿通し、ナットを締結してこ
の３部材を結合一体化することで、ブレース材２０から
柱１および梁２への鉛直および水平力伝達機構４２が構
築される。

【００５６】このようにして、鉛直および水平力伝達機
構４２を介して、柱１と梁２とブレース材２０を組んだ
後、梁２の上フランジ３の上面が埋まるように床構造２
３のコンクリートを打設することで、シェアーコネクタ
ー３３が床コンクリート中に埋設されて梁２から床構造
２３への水平力伝達機構２２が構築される。

【００５７】前述のようにして、鉛直および水平力伝達
機構４２を介して、柱１と梁２とブレース材２０と床構
造２３が構築された耐震構造において、ブレース材２０
に材軸方向の力が作用したときの鉛直方向成分と水平方
向成分は、接合部材４０および、これと柱１と梁２を結
合する固定ボルト１８を介して柱１、梁２に鉛直方向お
よび水平方向の力として伝達される。

【００５８】さらに、ブレース材２０に図３の矢印方向
の力が作用したときの梁２に作用する水平矢印方向の水
平成分は、シェアーコネクター３３を介して床構造２３
へ伝達され、一部は下層のブレース材２０へ伝達され
る。

【００５９】図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、
図３、図４に示す実施形態１、２の耐震構造を適用した
ラーメン架構の構成形態例を示す。図（Ａ）は、図１と
同じブレース材２０の片流れ配置例における鉛直力・水
平力伝達機構９の配置例を示し、図（Ｂ）は、図２と同
じブレース材２０のＶ字配置例における鉛直力・水平力
伝達機構９の配置例を示す。図（Ｃ）は、図５（Ｂ）と
同じブレース材２０の横Ｖ字配置例における鉛直力・水
平力伝達機構９の配置例を示し、図（Ｄ）は、図４とブ
レース材２０が上下層でＸ字をなす配置例における耐震
構造９の配置例を示す。

【００６０】本発明者は、従来の耐震構造と本発明の耐
震構造における小地震時と大地震時の耐震フレームの塑
性変形特性をシミュレーションしたので、その結果を図
７（Ａ）、（Ｂ）、図８にグラフで示す。

【００６１】図７（Ａ）において曲線（イ）は、従来の
図９に示すごとき、ダイヤフラム付きで、溶接による剛
接フレームの特性を示し、曲線（ロ）は、図１０に示す
ごときＬ形やＴ形の鋼製金具を用いた半剛接フレームの
特性を示し、図中の○は小地震に対する応答、●は大地
震に対する応答、×は溶接破壊時点を示す。

【００６２】図７（Ａ）から分かるように、曲線（イ）
の溶接による剛接フレームでは、小地震に対しての応答
は制限値以下に抑制されるが大地震の前に溶接破壊に至
る。これと反対に、曲線（ロ）のＴ形鋼製金具等による
半剛接フレームでは、大地震に対しても充分な変形能力
を持ち破壊するおそれはないが、小地震に対しては変形
を一定以下に抑えることができないことが分かる。また
半剛接フレームでは、剛接フレームに比べて層せん断力
が低下している。

【００６３】図７（Ｂ）において曲線（ハ）は、Ｌ形や
Ｔ形の鋼製金具を用いた半剛接フレームの特性を示し、
曲線（ニ）は、通常のブレースの特性を示し、曲線
（ホ）は、半剛接フレームと通常のブレースを組合わせ
た構造の特性を示す。

【００６４】図７（Ｂ）から分かるように、曲線（ハ）
の半剛接フレーム、曲線（ニ）の通常のブレースを合成
した曲線（ホ）で示す本発明の耐震構造では、小地震で
の変形制限を満足し、しかも大地震に至る前にブレース
の座屈によって耐力が低下するものの破壊することがな
く、大変形でも安定した耐力を保持することが分かる。

【００６５】図８において曲線（ヘ）は、Ｌ形やＴ形の
鋼製金具を用いた半剛接フレームの特性を示し、曲線
（ト）は、芯材を鋼管または鋼管コンクリートまたは鉄
筋コンクリート座屈補剛した座屈拘束ブレースの特性を
示し、曲線（チ）は、これらを合成した本発明に係る座
屈拘束ブレースと半剛接フレームを結合した耐震構造の
特性を示す。

【００６６】図８から分かるように、曲線（チ）で示す
本発明の耐震構造では、小地震での変形制限を満足し、
しかも大地震に至る前に破壊することがなく、かつ座屈
による耐力低下を起こすこともなく、大変形でも安定し
た耐力を満足することが分かる。

【００６７】

【発明の効果】本発明は以上の構成であり、次の効果を
有している。

【００６８】本発明は溶接剛接合構法と半剛接接合構法
のそれぞれの長所のみを取り入れ、短所を除去して、加
工コストが安く、大地震にも小地震にも円滑に対応でき
る耐震構造を実現できた。

【００６９】すなわち、本発明の耐震構造によると、ブ
レースから柱への鉛直力伝達機構と、ブレースから梁へ
の水平力伝達機構と、梁から床構造への水平力伝達機構
とを、柱・梁ブレースとの接合部および梁に組み込んで
構築され、さらには、一つの接合部材によって、ブレー
スから柱への鉛直力伝達機構と、ブレースから梁への水
平力伝達機構が構成されるので、従来のダイヤフラムが
用いられる溶接剛接合構法とも、Ｌ形鋼製金具やＴ形鋼
製金具のみが用いられる半剛接接合構法とも異なり、ダ
イヤフラムを用いない柱・梁接合と、初期剛性が高いブ
レース型耐震要素を組み合わせる際に、ブレースを柱の
接合部分において、ブレースの鉛直方向力成分は柱表面
に設けたせん断力伝達機構で処理し、水平方向力成分は
床構造を介して伝達することにより、ダイヤフラムを付
加せずに、ブレース型耐震要素を柱に接合している。

【００７０】したがって、本発明によると、ダイヤフラ
ムがなく、初期剛性が高く、かつ塑性変形能力の高いフ
レームシステムを構築することにより、低コストで耐震
性能の高い構造構造が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る耐震構造を適用した
ラーメン架構の第１例の正面図である。

【図２】本発明の実施形態１に係る耐震構造を適用した
ラーメン架構の第２例の正面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係る耐震構造の分離斜視
図である。

【図４】本発明の実施形態２に係る耐震構造の側面図で
あり、図５のＡ部の要部を拡大して示す図である。

【図５】（Ａ）は、実施形態２に係る耐震構造の主要素
である接合部材の斜視図、（Ｂ）は、前記耐震構造を適
用したラーメン架構の正面図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、実施形態
１、２の耐震構造が適用されたラーメン架構の４つの構
成形態の説明図である。

【図７】（Ａ）は、従来の耐震構造における作用をグラ
フで示す図、（Ｂ）は、本発明に係る耐震構造の作用を
グラフで示す図である。

【図８】本発明に係る耐震構造の作用を従来例と比較し
てグラフで示す図である。

【図９】従来のダイヤフラム方式による柱・梁接合構造
の説明図である。

【図１０】（Ａ）は、従来のピン接合例を示す斜視図、
（Ｂ）、（Ｃ）は、従来の半接合構造の２例を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１柱１ａ一側面２梁３フランジ４内ダイヤフラム５外ダイヤフラム６裏当て板７突合せ溶接８ガセットプレート９鉛直力・水平力伝達機構１０ブレース１１スプラインプレート１２ボルト１３Ｌ形鋼製金具１４Ｔ形鋼製金具１５溶接部１６接合プレート１７梁ウェブ１８固定ボルト２０ブレース材２１鉛直力伝達機構２２水平力伝達機構２３床構造２４水平力伝達機構２５芯材２６座屈拘束部材２７芯材端部２８ボルト挿通孔２９柱付きガセットプレート３０接合プレート３１溶接３２柱付きガセットプレート３３シェアーコネクター３４柱付き接合プレート３５挟持部材３６スプライスプレート３８Ｔ形鋼製金具３８ａ鉛直接合片３８ｂ直角接合片４０接合部材４０ａ鉛直プレート４０ｂ傾斜プレート４０ｃ鉛直ボルト接合端縁４０ｄ水平ボルト接合端縁４０ｅ鉛直ボルト接合用フランジ４０ｆ水平ボルト接合用フランジ４２鉛直または水平力伝達機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺厚東京都千代田区大手町２−６−３新日本製鐵株式会社内 (72)発明者岡田忠義富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者中村博志東京都千代田区大手町２−６−３新日本製鐵株式会社内 (72)発明者竹内一郎富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AA33 AB01 AB12 AB13 AB16 AC14 AC16 AC29 AG03 AG12 AG32 AG41 AG45 AG57 BB01 BB03 BB13 BB22 BB35 BC05 BD01 BE08 BF04 BF08 CA05 CA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼製柱と鋼製梁およびブレースからなる
構造体において、ブレースが柱および梁に接合される部
位における柱側面と梁上面または下面に、ブレースから
柱に鉛直方向力を伝達できる鉛直力伝達機構と、ブレー
スから梁に水平方向力を伝達できる水平力伝達機構を設
置し、さらに、梁に当該梁から床構造に水平方向力を伝
達できる水平力伝達機構を設置することによって、柱の
ダイヤフラムを不要としたことを特徴とする耐震構造。
【請求項２】前記耐震構造において、ブレースから梁
に水平方向力を伝達する水平力伝達機構は、梁上面また
は下面に溶接されたガセットプレートと前記ブレースと
をボルトまたは溶接接合することで構成され、ブレース
から柱に鉛直方向力を伝達する鉛直力伝達機構は、前記
ガセットプレートと柱側面をボルトまたは溶接接合する
ことで構成され、梁から床構造に水平方向力を伝達する
水平力伝達機構は、梁上面にシェアーコネクターを設け
ることで構成されていることを特徴とする請求項１記載
の耐震構造。
【請求項３】鋼製柱と鋼製梁およびブレースからなる構
造体において、柱と梁の双方にまたがる接合部材を設置
することでブレースから梁に水平方向力を伝達する水平
力伝達機構と、ブレースから柱に鉛直方向力を伝達する
鉛直力伝達機構を構成し、梁から床構造に水平方向力を
伝達する水平力伝達機構は、梁上面にシェアーコネクタ
ーを設けることで構成することによって、柱のダイヤフ
ラムを不要としたことを特徴とする耐震構造。
【請求項４】前記接合部材は鉛直プレートを具備し、当
該鉛直プレートの直角接合端縁に固着のボルト接合用プ
レートを介して梁上面または下面と柱側面にボルト接合
されると共に、鉛直プレートとブレースはボルトまたは
溶接接合されることを特徴とする請求項３記載の耐震構
造。
【請求項５】前記耐震構造において、柱には箱形断面
またはＨ形断面を使用し、当該柱に接合されるブレース
構面以外の梁はＨ形断面を使用し、柱へは梁ウェブのみ
の接合または、Ｔ形またはＬ形の鋼製金具を介して梁フ
ランジを柱表面に接合する方式または、その組み合せと
したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の
耐震構造。
【請求項６】前記耐震構造において、ブレースは、芯
材を鋼管または鋼管コンクリートまたは鉄筋コンクリー
トで座屈補剛した座屈拘束ブレースとした請求項１〜５
の何れか１項に記載の構造。
【請求項７】前記耐震構造において、柱に箱形断面を
使用し、内部にコンクリートを充填した請求項１〜６の
何れか１項に記載の耐震構造。