JP3588731B2 - Building seismic energy absorption structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に鋼構造建物において、外周の開口部をさほど狭くすることなく地震エネルギーの吸収効果を上げることのできる建物の地震エネルギー吸収構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋼構造建物に地震時の入力エネルギーを吸収する部材を組込むと、地震入力に対する応答の低減と、耐震性能の向上が図れる。従来では、建物のコア部(開口部)を塞ぐようにエネルギー吸収部材を設置することにより、地震エネルギーを吸収するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、建物の外周の柱と梁で囲まれた開口部に、このようなエネルギー吸収部材を設置すると、開口部が無くなったり狭くなったりしてしまい、また、ある程度の開口を確保しようとすると、有効なエネルギー吸収効果を果たせなくなるという問題があった。
【0004】
本発明は、上記事情を考慮し、主に鋼構造建物において、外周の開口部をさほど狭くすることなく地震エネルギーの吸収効果を上げることのできる建物の地震エネルギー吸収構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係る建物の地震エネルギー吸収構造は、左右の柱と上下の梁で囲まれる開口部の前記左右の柱の近傍に、各柱に沿って上下方向に延び且つ上下端が上下の梁に締結部材で接合されたエネルギー吸収部材を設け、該エネルギー吸収部材は、前記開口部の面に沿った帯状の金属板よりなり、高さ方向の任意の横断面での塑性変形時の曲げ応力が略一定となるように、幅方向の側縁の輪郭が設定されている建物の地震エネルギー吸収構造において、前記エネルギー吸収部材の柱側の側縁の輪郭が直線に形成され、その反対側の側縁の輪郭が、高さ方向中央で前記直線側に凹んだ上下対称の曲線に形成され、且つ該曲線が、高さ方向中央で前記直線との間に剪断応力伝達に必要な所定幅を確保し、その上下で外方に凸の放物線形状をなしていることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施形態を適用した建物10の正面図、図2は同建物10の平面図である。この建物10は、柱1と梁2で骨組を構築したラーメン構造の鋼構造建物であり、各階の外周部に、左右の柱1、1と上下の梁2、2で囲まれた矩形の開口部3を多数有する。
【0008】
各開口部3の内周縁を構成する左右の柱1、1の側面近傍には、各柱1、1に沿って、上下方向に延びるエネルギー吸収部材5が配設されている。これらエネルギー吸収部材5は、各開口部3の面に沿った帯状の鋼板(金属板)よりなり、上下端が、上下の梁2、2(最下端は基礎梁2a)にボルトあるいはリベット(締結部材)で接合されている。
【0009】
図3はエネルギー吸収部材5の構成図であり、図4はエネルギー吸収部材5の設置部分の拡大図である。
エネルギー吸収部材5は、上下対称な形状をなしており、上下端に、梁2に対するボルト接合のためのフランジ部5a、5aを有し、それらの中間部に、エネルギー吸収のための領域5bが設けられている。フランジ部5a、5aは最大幅に設定され、エネルギー吸収のための領域5bは、それよりも幅が狭く設定されている。そして、そのエネルギー吸収のための領域5bでは、高さ方向の任意の横断面での塑性変形時の水平方向の曲げ応力が略一定となるように、幅方向の側縁の輪郭5c、5dが設定されている。
【0010】
具体的には、図3に示すように、エネルギー吸収部材5の柱側の側縁5cの輪郭が直線に形成され、その反対側(開口部3の中心を向いた側)の側縁5dの輪郭が、高さ方向中央で前記直線側に凹んだ上下対称の曲線に形成されている。また、その曲線が、高さ方向中央の凹み部分5eで前記直線との間に剪断応力伝達に必要な所定幅Sを確保し、その上下で外方に凸の放物線形状をなしている。そして、放物線形状をなした領域5fが、塑性変形時に応力状態が一様となる範囲となっている。また、中央の凹み部分5eや、領域5fとフランジ5aとの繋ぎ部分には、応力集中しないように適切なR(湾曲)が与えられている。
【0011】
このような構成のエネルギー吸収部材5は、柱1に沿って配されており、上下端のフランジ5a、5aが、上下の梁2、2に設けた鋼製ブラケット6、6に、ジョイントプレート7、7を介してボルトで締結されている。なお、梁2はH形鋼からなり、梁2の上下フランジ間には補強リブ8が取付けられている。
【0012】
この建物10では、各開口部3に上述のようにエネルギー吸収部材5を設置したから、地震時に建物10の各層が水平変形したときに、各鋼板製のエネルギー吸収部材5が早期に曲げ降伏して、地震エネルギーを吸収する。その際、エネルギー吸収部材5の高さ方向の略全断面が塑性化するので、エネルギー吸収効率が高い。また、ボルトで梁2に結合しているだけであるから、過大な損傷を受けた場合には、簡単に取替えることができる。
【0013】
特に、このエネルギー吸収部材5の場合、エネルギー吸収効率が高いので、従来型のエネルギー吸収部材を組込むことが難しい建物(例えば、純ラーメン構造など)において、外周部の柱の近くにコンパクトに納めることができ、開口部3をさほど狭くすることがない。また、コンパクトな納まりを実現できるから、数も多く設置することができ、数の増減によって、建物全体のエネルギー吸収性能を調整することもできる。
【0014】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明は、左右の柱と上下の梁で囲まれる開口部の左右の柱の近傍に、各柱に沿って上下方向に延び且つ上下端が上下の梁に締結部材で接合されたエネルギー吸収部材を設け、このエネルギー吸収部材を、開口部の面に沿った帯状の金属板より構成し、高さ方向の任意の横断面での塑性変形時の曲げ応力が略一定となるように、幅方向の側縁の輪郭を設定したので、地震時に建物の各層が水平変形したときに、エネルギー吸収部材が早期に曲げ降伏することで、地震エネルギーを吸収することができる。その際、エネルギー吸収部材の高さ方向の略全断面が塑性化することになるので、エネルギー吸収効率が高く、大きな地震エネルギーを吸収することができる。また、各エネルギー吸収部材のエネルギー吸収効率が高いので、建物の外周部の柱の近くにコンパクトに納めることができ、建物の外周の開口部をさほど狭くすることなく、地震時の強度を高めることができる。また、コンパクトな納まりが可能であるから、小さな開口部から大きな開口部にまで設置することができ、全体の設置数の増減によって、建物全体のエネルギー吸収性能を調整することもできる。
さらに、エネルギー吸収部材の形状は、柱側の側縁の輪郭が直線に形成され、その反対側の側縁の輪郭が高さ方向中央で前記直線側に凹んだ上下対称の曲線に形成され、且つ該曲線が、高さ方向中央で前記直線との間に剪断応力伝達に必要な所定幅を確保し、その上下で外方に凸の放物線形状をなしている形状からなるため、上述した効果を確実に引き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を適用した建物全体の正面図である。
【図2】本発明の実施形態を適用した建物全体の平面図である。
【図3】本発明の実施形態で用いるエネルギー吸収部材を示し、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図4】本発明の実施形態の部分拡大図である。
【符号の説明】
1 柱
2 梁
3 開口部
5 エネルギー吸収部材
5c,5d 側縁
10 建物[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a seismic energy absorbing structure of a steel structure building, which can improve the effect of absorbing seismic energy without making the outer peripheral opening very narrow.
[0002]
[Prior art]
By incorporating a member that absorbs input energy during an earthquake into a steel structure building, it is possible to reduce the response to an earthquake input and improve the seismic performance. Conventionally, an energy absorbing member is installed so as to close a core portion (opening) of a building, thereby absorbing seismic energy.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, if such an energy absorbing member is installed in the opening surrounded by pillars and beams on the outer periphery of the building, the opening is lost or narrowed, and when trying to secure a certain amount of opening, There was a problem that an effective energy absorption effect could not be achieved.
[0004]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to provide a seismic energy absorbing structure for a building that can enhance the effect of absorbing seismic energy without making the outer peripheral opening very narrow, mainly in a steel structure building. I do.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The seismic energy absorbing structure for a building according to the invention of claim 1 is characterized in that the upper and lower ends extend vertically along the respective columns near the left and right columns in the opening surrounded by the left and right columns and the upper and lower beams. An energy absorbing member joined to the beam by a fastening member is provided, and the energy absorbing member is formed of a band-shaped metal plate along the surface of the opening, and is used for plastic deformation at an arbitrary cross section in the height direction. In a seismic energy absorbing structure of a building in which the profile of the side edge in the width direction is set so that the bending stress is substantially constant, the profile of the side edge on the pillar side of the energy absorbing member is formed in a straight line, and The profile of the side edge of the side is formed as a vertically symmetric curve depressed toward the straight side at the center in the height direction, and the curve is a predetermined shape necessary for transmitting the shear stress between the straight line and the center at the center in the height direction. Secure the width, and form a parabolic shape that projects outwardly above and below it And characterized in that it.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of a
[0008]
In the vicinity of the side surfaces of the left and right columns 1, 1 constituting the inner peripheral edge of each
[0009]
FIG. 3 is a configuration diagram of the
The
[0010]
Specifically, as shown in FIG. 3, the profile of the side edge 5c on the pillar side of the
[0011]
The
[0012]
In this
[0013]
In particular, in the case of the
[0014]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to claim 1 is characterized in that, in the vicinity of the left and right pillars of the opening surrounded by the left and right pillars and the upper and lower beams, the upper and lower ends extend vertically along the respective pillars. An energy absorbing member joined by a fastening member is provided, and the energy absorbing member is formed of a band-shaped metal plate along the surface of the opening, and a bending stress at the time of plastic deformation at an arbitrary cross section in the height direction is reduced. The profile of the side edges in the width direction is set so that it is almost constant, so that when each layer of the building is horizontally deformed during an earthquake, the energy absorbing member will bend and yield at an early stage to absorb seismic energy. it can. At that time, since substantially the entire cross section in the height direction of the energy absorbing member is plasticized, the energy absorption efficiency is high, and large seismic energy can be absorbed. In addition, since the energy absorption efficiency of each energy absorbing member is high, it can be stored compactly near the pillars on the outer periphery of the building, and the strength at the time of the earthquake can be increased without making the opening on the outer periphery of the building so narrow. Can be. In addition, since compact accommodation is possible, it can be installed from a small opening to a large opening, and the energy absorption performance of the whole building can be adjusted by increasing or decreasing the total number of installations.
Further, in the shape of the energy absorbing member, the profile of the side edge on the pillar side is formed in a straight line, and the profile of the opposite side edge is formed in a vertically symmetric curve recessed on the straight side at the center in the height direction, In addition, since the curve secures a predetermined width required for transmitting shear stress between the straight line and the center in the height direction and has a parabolic shape that is outwardly convex above and below the curved line, the above-described effect is obtained. Can be reliably withdrawn.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an entire building to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a plan view of the entire building to which the embodiment of the present invention is applied.
3A and 3B show an energy absorbing member used in the embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a front view and FIG. 3B is a side view.
FIG. 4 is a partially enlarged view of the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1
Claims (1)
前記エネルギー吸収部材の柱側の側縁の輪郭が直線に形成され、その反対側の側縁の輪郭が、高さ方向中央で前記直線側に凹んだ上下対称の曲線に形成され、且つ該曲線が、高さ方向中央で前記直線との間に剪断応力伝達に必要な所定幅を確保し、その上下で外方に凸の放物線形状をなしていることを特徴とする建物の地震エネルギー吸収構造。In the vicinity of the left and right pillars of the opening surrounded by left and right pillars and upper and lower beams, an energy absorbing member extending vertically along each pillar and having upper and lower ends joined to the upper and lower beams by fastening members is provided. The energy absorbing member is formed of a band-shaped metal plate along the surface of the opening, and has a side edge in the width direction such that a bending stress at the time of plastic deformation in an arbitrary cross section in the height direction is substantially constant. Energy absorption structure of a building with a contour
The contour of the side edge on the pillar side of the energy absorbing member is formed as a straight line, and the contour of the opposite side edge is formed as a vertically symmetric curve recessed toward the straight side at the center in the height direction, and the curve The seismic energy absorbing structure of the building , wherein a predetermined width required for shear stress transmission is secured between the straight line at the center in the height direction and a parabolic shape which is outwardly convex at the top and bottom thereof. .
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