JP2002146905A - 耐震構造 - Google Patents

耐震構造

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JP2002146905A JP2000341630A JP2000341630A JP2002146905A JP 2002146905 A JP2002146905 A JP 2002146905A JP 2000341630 A JP2000341630 A JP 2000341630A JP 2000341630 A JP2000341630 A JP 2000341630A JP 2002146905 A JP2002146905 A JP 2002146905A
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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 13 L形鋼製金具 14 T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 38 T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 (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
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