JP4007726B2 - Ramen structure - Google Patents
Ramen structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP4007726B2 JP4007726B2 JP22235899A JP22235899A JP4007726B2 JP 4007726 B2 JP4007726 B2 JP 4007726B2 JP 22235899 A JP22235899 A JP 22235899A JP 22235899 A JP22235899 A JP 22235899A JP 4007726 B2 JP4007726 B2 JP 4007726B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- yield point
- low yield
- plastic
- joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱・梁接合部での脆性破壊を防止し、エネルギ吸収能を高めることができるラーメン構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のラーメン構造として、例えば図7に示すようなものが知られている。このラーメン構造は、図7(A)に示すように、立設したH形鋼からなる複数の柱21を、H形鋼の梁22により複数層に溶接で連結した多層矩形ラーメンであり、各梁22の両端の柱21との溶接接合部は、図7(B)に示すように、梁22のH形鋼端のウェブにスカラップ23を切欠いて、梁,柱H形鋼の両フランジの当接部を開先をもつ突合せ溶接24で接合し、スカラップ23によって露出した梁H形鋼端のフランジの裏面に、補強板25を当ててすみ肉溶接26で接合している。
上記柱・梁の溶接接合部は、このラーメン構造に地震等による過大外力が加わったとき、梁22側の両端が最初に塑性変形して全塑性モーメント(図8のMp1,Mp2参照)を伝えつつ回転する塑性ヒンジになるように、両H形鋼の寸法および溶接継手の形状,材質などが決められていて、いわゆる梁降伏先行型の設計が行なわれている。
【0003】
ところが、神戸大震災やノースリッジ地震における鉄骨構造物の被害調査の結果、塑性ヒンジによる大きな変形能が期待される溶接接合部の突合せ溶接24に、図7(B)に示すような割れに起因する脆性破壊27が多発していることが明かになった。なお、図8は、両端が塑性ヒンジになった上下の梁22に加わる曲げモーメントの分布を示すモーメント図であり、左右端の塑性ヒンジにおけるモーメントは、夫々Mp1,Mp2であり、剪断力Qは、梁長さをLとするときQ=(Mp1+Mp2)/Lとなる。
【0004】
そこで、このような梁両端の柱との溶接接合部における脆性破壊を防止するため、米国ではDog-bone仕口と呼ばれる図9に示すような対策が採られている。この対策は、柱(21')・梁(22)接合部から離れた梁22の中央側において、H形鋼28の上下のフランジ28a,28bに、図9(A)の平面図に示すような切欠き29を設けて断面積減少部とし、梁両端の溶接接合部30で脆性破壊が生じる前に、切欠き29をもつH形鋼を塑性変形させて塑性ヒンジにするものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図9に示した従来のDog-bone仕口をもつ梁22は、地震等の過大外力で生じる曲げモーメントにより圧縮応力が加わる側のフランジが、断面積が減少する切欠き29の箇所で座屈を起こして面外に膨出し易いため、切欠き29をもつH形鋼28に補剛材が必要となり、あるいは床スラブを補剛材として機能させるには、切欠き29をもつH形鋼28に接合材を設ける必要がある。しかるに、H形鋼28のフランジ28a,28bに切欠き29があるため、面積的に余裕がなく、補剛材や接合材を設けることが難しいという問題がある。
【0006】
そこで、本発明の目的は、梁の断面積を減少することなく材質を変化させることによって梁端から離れた箇所に塑性ヒンジを形成することによって、柱・梁接合部での脆性破壊を防止しつつ、梁のエネルギ吸収能を高めることができるラーメン構造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のラーメン構造は、H形鋼で形成される梁の大部分を、所定の鋼材で形成するとともに、上記梁の両端部から所定距離隔たったH形鋼の上下のフランジに、外縁に向かって広がる1対の台形の切欠きを夫々設け、これらの切欠きに上記所定の鋼材よりも低い降伏点をもつ鋼板を嵌め込んで溶接接合したことを特徴とする。
【0008】
上記ラーメン構造では、梁の大部分を所定の鋼材のH形鋼で形成し、梁の両端部から所定距離隔たったH形鋼の上下のフランジに、外縁に向かって広がる1対の台形の切欠きを夫々設け、これらの切欠きに上記所定の鋼材よりも低い降伏点をもつ鋼板を嵌め込んで溶接接合している。
上下のフランジに切欠きを設け、この切欠きに低降伏点の鋼板を嵌め込んで溶接接合したH形鋼の部分は、所定の鋼材のH形鋼からなる梁の両端部よりも降伏点が低い分だけ小さいモーメントで、その全断面が塑性変形して最初に塑性ヒンジになり、全塑性モーメントを伝えつつ回転するが、塑性ヒンジの回転能は降伏点が低い分だけ逆に大きい。従って、塑性ヒンジは、柱の傾きに対応する変形角と両塑性ヒンジ間の梁の部材角との和に対応して十分回転できて、地震等のエネルギを効果的に吸収し、従来のラーメン構造に比して地震時の水平変位を略30%抑えることができる。
また、上記梁に生じる最大剪断力は、梁のスパンが短くなるため、低降伏点鋼材を用いた塑性ヒンジにおける全塑性モーメントが小さくても、従来のように梁のスパン全体に上記所定の鋼材を用い,梁端部に塑性ヒンジが生じるラーメン構造の場合と同程度の剪断力を維持することができる。
なお、低降伏部は、従来のように梁のフランジを切り欠いたままのものではないので、座屈の虞もなく、フランジ切欠部に別途補剛材や接合材を設ける必要もないうえ、低降伏点鋼材からなる形鋼を継手板付きの高力ボルト接合で所定の鋼材に連結するものでもないので、嵩ばらず、施工が容易になる。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図1は、本発明のラーメン構造の一例を示す全体立面図であり、このラーメン構造は、図7と同じH形鋼の柱21を水平方向に複数層で連結する梁1を、梁の大部分を占める比較的高い降伏点(以下、便宜上、高降伏点と称す)をもつH形鋼2と、梁両端部から所定距離L1隔たった箇所に上記高降伏点よりも低い降伏点をもつ鋼板を含むH形鋼からなり,塑性ヒンジとなりうる低降伏部3とで構成している。なお、低降伏部3の長さL2は、H形鋼の高さ程度にしている。
上記低降伏部3,3は、図6を参照して後述するように、高降伏点をもつH形鋼2,2の梁1の両端部からL 1 隔たったH形鋼の上下のフランジに長さL 2 の1対の切欠きを設け、この切欠に上記高降伏点よりも低い降伏点をもつ鋼板を嵌め込んで溶接接合して作られる。一方、梁1の両端部と柱21,21は、図7(B)で述べたと同じ溶接接合で剛接されている。
【0014】
図2は、ラーメン構造に地震等の過大外力が加わって、柱(21)・梁(1)接合部に先立って低降伏部3が塑性ヒンジになったときの梁の曲げモーメント分布図である。塑性ヒンジとなった左右の低降伏部3,3が伝達する全塑性モーメントを夫々Mp1',Mp2'とすると、剪断力Q'は、塑性ヒンジ間長さをL'とするときQ'=(Mp1'+Mp2')/L'となる。
上記ラーメン構造は、図7で述べた従来例と同等の耐力をもつ必要があるから、曲げモーメントを表わす直線を図2の一点鎖線で示すように両側へ延ばしたときの梁端部での曲げモーメントが、従来の図8で述べた梁両端の全塑性モーメントMp1,Mp2に等しくなければならず、そうすれば、曲げモーメント図の微係数である剪断力も自ずと等しくなるので、最大剪断力Q'も従来例の最大剪断力Qと等しくできる。
【0015】
図3は、ラーメン構造の耐力を上述のように従来と同程度に維持しつつ、従来の柱・梁接合部での脆性破壊を防止し、梁のエネルギ吸収能を高めるために、低降伏部3を設ける所定位置L1と低,高降伏点鋼材の降伏点比σy'/σyの関係式を求める手法を示している。但し、以下の計算は、長さL 2 の低降伏部3のH形鋼が、上下のフランジのみならず全体が低降伏点鋼材からなると仮定している。
いま、梁断面が一定で、図3(A)の如く梁両端から所定距離L1だけ隔たった箇所に低降伏部(塑性ヒンジ)3を設けるとし、図8で述べた梁両端の塑性ヒンジの全塑性モーメント,剪断耐力(最大剪断力)を夫々Mp(=Mp1,Mp2),Qu、図3に示す低降伏部3の塑性ヒンジの全塑性モーメント,剪断耐力(最大剪断力)を夫々Mp'(=Mp1,Mp2),Qu'とすれば、
Qu=2Mp/L=2σyZp/L…(1)
Qu'=2Mp'/L'=2σy'Zp/L'…(2)
但し、Zpは梁の塑性断面係数
上記低降伏部3が梁両端に先立って塑性ヒンジになるためには、図3の梁の剪断耐力Qu'が図8の梁の剪断耐力Quよりも小さくなければならないから、
Qu'≦Quが成立し、図3(A)の梁長さの関係からL'=L−2L1…(3)が成立する。そこで、上記不等式に式(1),(2),(3)を代入してこの不等式をL1について解くと、
L1≦L(1−σy'/σy)/2…(4) が求まる。
【0016】
一般に、低降伏部3の低降伏点鋼材の降伏点σy'は、10〜25kgf/mm2で、高降伏点鋼材2の降伏点σy=30〜50kgf/mm2である。従って、選択した鋼材の降伏点比σy'/σyは、1/3程度であり、この降伏点比に応じて式(4)の等号が成り立つような所定距離L1に設定すれば、剪断耐力Qu'が図8の梁の剪断耐力Quと略等しくなり、図2で既述の如く、剪断力の積分値である曲げモーメントMも、図3(A)に示すように、塑性ヒンジ3における値Mp'を梁端まで延長したときの値が、図8の従来例の梁両端の全塑性モーメントMp(=Mp1,Mp2)に略等しくなり、このラーメン構造の耐力を従来例の耐力と略同等に維持できるのである。
【0017】
図3(C)は、左右の低降伏部3が塑性ヒンジになった場合の梁1の変形状態を示している。左右の低降伏部3が塑性ヒンジになる直前には、梁1は、図3(B)に示すように両端に作用する材端モーメントによって変形角θで変形するが、低降伏部3が塑性ヒンジになると、図3(C)に示すように左右の塑性ヒンジが全塑性モーメントMp'を伝えつつ節点回転角θ'で回転する。この節点回転角θ'は、図3(B)に示す変形角θと塑性ヒンジ間の梁の部材角Rとの和であり、部材角Rは、幾何学的関係よりR=2θL1/L'となるから、
θ'=θ+R=θ+2θL1/(L−2L1)=θL/(L−2L1)…(5) となる。
【0018】
塑性ヒンジの節点回転角θ'は、純幾何学的には上式(5)で表わされるが、実際には低降伏鋼材が破断までにどれだけ塑性変形するか,つまり低降伏鋼材の伸び能力によって決まり、鋼材の塑性ヒンジの回転角は、一般に鋼材の降伏点の逆数に比例する。従って、低降伏点,高降伏点鋼材の回転角を夫々θ',θとすれば、θ'/θ=σy/σy'となる。ここで、段落[0015]で述べたようにσy'/σy≧1/3であるので、所定距離L1を求める式(4)中の−σy'/σyは、−σy'/σy≦−1/3となって、式(4)の右辺は最大でもL(1−1/3)/2=L/3に限られる。
よって、低降伏部3を設ける所定位置L1は、
L1≦min{L(1−σy'/σy)/2,L/3}…(6) で与えられる。
図4は、高降伏点鋼材に対する低降伏点鋼材の降伏点比α=σy'/σyを横軸に、高降伏点鋼材に対する低降伏点鋼材の塑性ヒンジの回転角倍率を縦軸にとって、両者の関係を表わしている。図4の破線で示すように、降伏点比が0.33〜0.5の低降伏点鋼材を用いれば、2〜3倍の塑性ヒンジ回転能が得られることが判る。
【0019】
図5は、本発明の実施例ではなく、参考例としてのラーメン構造を示す詳細立面図である。このラーメン構造の低降伏部は、柱21に溶接接合30で剛接された梁1の高降伏点σyをもつH形鋼2の端部から上記式(6)を満たす所定距離L1に設けられた同一断面形状の低降伏点σy'をもつH形鋼3からなる。H形鋼3の柱側端は、H形鋼2の上下フランジとウェブに跨るように当てた継手板5,5,5を介して高力ボルト6でH形鋼2に接合される一方、反対側端は、突合せ溶接4でH形鋼2に接合されている。
【0020】
図5のラーメン構造は、地震等の過大外力に対して次のように挙動する。
低降伏部のH形鋼3は、過大外力が加わると降伏点σy'が低い分だけ小さいモーメントMp'で梁端の溶接接合部30よりも先に塑性変形して塑性ヒンジとなり、この全塑性モーメントMp'を伝えつつ回転するが、回転能は降伏点の逆数に比例して大きくなる。従って、上記塑性ヒンジは、図3(C)に示すように、柱の傾きに対応する変形角θと両塑性ヒンジ間の梁の部材角Rとの和であるθ'まで十分回転できて、過大外力のエネルギを効果的に吸収し、図7,8で述べた従来のラーメン構造に比して水平変位を略30%も抑えることができる。
また、低降伏部のH形鋼3は、剪断耐力Q'が、図8に示す従来のラーメン構造の剪断耐力Qと略等しくなるような材質および所定距離L1で高降伏点σyをもつH形鋼2の間に設けられているので、段落[0015]で述べたように従来のラーメン構造と略同等の耐力を発揮することができる。
なお、低降伏部のH形鋼3は、図9で述べた従来の梁22と異なりフランジ28a,28bに切欠き29を作ったものではないので、座屈の虞もなく、座屈対策として切欠き部に補剛材や接合材を設ける必要もないのは勿論である。
さらに、上記式(6)を満たすので、梁両端の溶接接合部30に必ず先立ってH形鋼3が塑性ヒンジになるから、上述の作用効果が確実に奏される。
【0021】
なお、上記参考例では、低降伏部のH形鋼3の片端のみを溶接接合とし、もう片側を高力ボルト接合としているので、溶接割れに起因するH形鋼3の脆性破壊の発生を抑え、塑性ヒンジの作用を助成できるという利点がある。
【0022】
図6は、本発明のラーメン構造の一例を示す詳細平面図および断面図である。このラーメン構造の低降伏部は、柱21'に溶接接合30で剛接された高降伏点σyをもつH形鋼2からなる梁1の端部から上記式(6)を満たす所定距離L1の箇所で、上下のフランジ2a,2bに図6(A)の平面図に示すような外縁に向かって広がる1対の台形の切欠き7を設け、この切欠きに低降伏点σy'をもつ同じ板厚の鋼板8を嵌め込んで溶接接合してなる。
図6の実施の形態では、低降伏部8が、梁1に曲げモーメントが加わったときに最大の圧縮または引張応力が生じるH形鋼の外縁部であるフランジに設けられている。従って、この低降伏部8が確実に最初に塑性変形して塑性ヒンジになるうえ、図5の参考例に示した継手板5を介して低降伏点をもつH形鋼3を高力ボルト接合する場合に比して、外方突出部がなくて嵩ばらず、現場施工も容易になるという利点がある。
【0023】
【0024】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明のラーメン構造は、梁の大部分を所定の鋼材のH形鋼で形成し、梁の両端部から所定距離隔たったH形鋼の上下のフランジに、外縁に向かって広がる1対の台形の切欠きを夫々設け、これらの切欠きに上記所定の鋼材よりも低い降伏点をもつ鋼板を嵌め込んで溶接接合しているので、低い降伏点をもつ鋼板を溶接接合したH形鋼が、低降伏点ゆえ回転能の大きい塑性ヒンジになって、地震等のエネルギを効果的に吸収して水平変位を抑えることができるとともに、両端が塑性ヒンジになる従来の梁と同等の剪断力および曲げモーメントに耐えることができ、梁の耐力を上記従来の梁と同程度に維持することができる。また、上記H形鋼は、従来のように梁のフランジを切り欠いたままのものではないので、座屈の虞もなく、フランジ切欠部に別途補剛材や接合材を設ける必要もないうえ、低降伏点鋼材からなる形鋼を継手板付きの高力ボルト接合で所定の鋼材に連結するものでもないので、嵩ばらず、施工が容易になる。
【0025】
【0026】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のラーメン構造の一例を示す全体立面図である。
【図2】 図1の梁の低降伏部が塑性ヒンジになったときの曲げモーメント分布図である。
【図3】 低降伏部を設ける位置と低,高降伏点鋼材の降伏点比σy'/σyの関係式を導く手法を示す図である。
【図4】 降伏点比σy'/σyと塑性ヒンジの回転角倍率の関係を示すグラフである。
【図5】 ラーメン構造の参考例を示す詳細立面図である。
【図6】 本発明のラーメン構造の一例を示す詳細平面図および断面図である。
【図7】 従来のラーメン構造を示す全体立面図および部分詳細図である。
【図8】 図7の梁の両端が塑性ヒンジになったときの曲げモーメント分布図である。
【図9】 柱・梁接合部からの脆性破壊を防止する従来のラーメン構造を示す平面図および立面図である。
【符号の説明】
1 梁
2 高降伏点のH形鋼
3 低降伏点のH形鋼
4 突合せ溶接
5 継手板
6 高力ボルト
7 切欠き
8 低降伏点の鋼板
21 柱
22 梁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rigid frame structure capable of preventing brittle fracture at a column / beam joint and enhancing energy absorption capacity.
[0002]
[Prior art]
For example, a conventional ramen structure as shown in FIG. 7 is known. As shown in FIG. 7 (A), this ramen structure is a multi-layered rectangular ramen in which a plurality of
When an excessive external force due to an earthquake or the like is applied to this rigid frame structure, the welded joints of the above columns and beams are first plastically deformed at both ends on the
[0003]
However, as a result of the damage investigation of the steel structure in the Kobe earthquake and the Northridge earthquake, the
[0004]
Therefore, in order to prevent brittle fracture at the welded joints between the pillars at both ends of the beam, a countermeasure as shown in FIG. 9 called a dog-bone joint is adopted in the United States. As shown in the plan view of FIG. 9 (A), this measure is applied to the upper and
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to prevent brittle fracture at the column-beam joint by forming a plastic hinge at a location away from the beam end by changing the material without reducing the cross-sectional area of the beam. However, it is providing the frame structure which can improve the energy absorption capacity of a beam.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, La Men structure of the present invention, most of the beams are formed by H-beams, thereby forming a predetermined steel, the H-section steel spaced a predetermined distance from both ends of the beam A pair of trapezoidal notches extending toward the outer edge are provided on the upper and lower flanges , respectively , and steel plates having a lower yield point than the predetermined steel material are fitted into these notches and welded. .
[0008]
In the above-mentioned rigid frame structure, most of the beam is formed of a predetermined steel H-shaped steel, and a pair of trapezoidal cuts extending toward the outer edge on the upper and lower flanges of the H-shaped steel separated by a predetermined distance from both ends of the beam. Notches are provided, and steel plates having a yield point lower than that of the predetermined steel material are fitted into these notches and welded .
Notches on the upper and lower flanges, and a steel plate with a low yield point fitted into these notches and welded together, the portion of the H-section steel has a yield point higher than both ends of the beam made of the H-shaped steel of the specified steel material. With a small moment, the entire cross section is plastically deformed to become a plastic hinge first, and rotates while transmitting the total plastic moment. However, the rotational ability of the plastic hinge is large because the yield point is low. Therefore, the plastic hinge can sufficiently rotate corresponding to the sum of the deformation angle corresponding to the inclination of the column and the member angle of the beam between the two plastic hinges, and effectively absorbs energy such as earthquakes. Compared to the structure, the horizontal displacement during an earthquake can be suppressed by approximately 30%.
In addition, the maximum shearing force generated in the beam shortens the span of the beam. Therefore, even if the total plastic moment in the plastic hinge using the low yield point steel material is small, the predetermined steel material is applied to the entire span of the beam as in the past. Can be used to maintain the same level of shear force as in the case of a rigid frame structure in which a plastic hinge is formed at the beam end.
In addition, the low yield portion is not the one with the notched flange of the beam as in the prior art, so there is no risk of buckling, and there is no need to separately provide a stiffener or bonding material at the flange notched portion, Since the shape steel made of the low yield point steel material is not connected to a predetermined steel material by high-strength bolt joint with a joint plate, it is not bulky and the construction is easy .
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is an overall elevation view showing an example of a ramen structure of the present invention. This ramen structure is composed of a
As will be described later with reference to FIG. 6 , the
[0014]
FIG. 2 is a distribution diagram of bending moment of a beam when an excessive external force such as an earthquake is applied to the ramen structure and the low yielding
Since the above-mentioned rigid frame structure needs to have the same proof strength as the conventional example described in FIG. 7, the bending at the beam end when the straight line representing the bending moment is extended to both sides as shown by the one-dot chain line in FIG. The moment must be equal to the total plastic moments Mp1, Mp2 at both ends of the beam described in FIG. 8, and the shearing force, which is the derivative of the bending moment diagram, is naturally equal, so the maximum shearing force Q ′ Can be made equal to the maximum shearing force Q of the conventional example.
[0015]
FIG. 3 shows a low yielding portion in order to prevent brittle fracture at the conventional column / beam joint and increase the energy absorption capacity of the beam while maintaining the proof strength of the rigid frame structure at the same level as before. 3 and the predetermined position L 1 providing a low shows a method for obtaining a relational expression of the yield point ratio .sigma.y '/ .sigma.y high yield point steel. However, the following calculation assumes that the H-section steel of the
Now, assuming that the cross section of the beam is constant and a low yielding portion (plastic hinge) 3 is provided at a position separated by a predetermined distance L 1 from both ends of the beam as shown in FIG. 3A, the plastic hinges at both ends of the beam described in FIG. The total plastic moment and shear strength (maximum shear force) are Mp (= Mp1, Mp2) and Qu, respectively, and the total plastic moment and shear strength (maximum shear force) of the plastic hinge of the
Qu = 2Mp / L = 2σyZp / L (1)
Qu ′ = 2Mp ′ / L ′ = 2σy′Zp / L ′ (2)
However, Zp is the plastic section modulus of the beam. In order for the
Qu ′ ≦ Qu is established, and L ′ = L−2L 1 (3) is established from the relationship between the beam lengths in FIG. Therefore, substituting the equations (1), (2), (3) into the above inequality and solving this inequality for L 1 ,
L 1 ≦ L (1−σy ′ / σy) / 2 (4) is obtained.
[0016]
Generally, the yield point σy ′ of the low yield point steel material of the
[0017]
FIG. 3C shows a deformed state of the
θ ′ = θ + R = θ + 2θL 1 / (L−2L 1 ) = θL / (L−2L 1 ) (5)
[0018]
The nodal rotation angle θ 'of the plastic hinge is purely expressed by the above equation (5), but in reality, how much the low yield steel is plastically deformed before fracture, that is, the elongation capability of the low yield steel The rotation angle of the plastic hinge of the steel material is generally proportional to the reciprocal of the yield point of the steel material. Accordingly, θ ′ / θ = σy / σy ′, where θ ′ and θ are the rotation angles of the low yield point and high yield point steel materials, respectively. Here, since σy ′ / σy ≧ 1/3 as described in paragraph [0015], −σy ′ / σy in the equation (4) for obtaining the predetermined distance L 1 is −σy ′ / σy ≦ −. 1/3, and the right side of Equation (4) is limited to L (1-1 / 3) / 2 = L / 3 at the maximum.
Therefore, the predetermined position L 1 where the
L 1 ≦ min {L (1−σy ′ / σy) / 2, L / 3} (6)
FIG. 4 shows the ratio of the yield point of the low yield point steel to the high yield point steel α = σy '/ σy on the horizontal axis and the rotation angle magnification of the plastic hinge of the low yield point steel on the high yield point steel on the vertical axis. Represents the relationship. As shown by the broken line in FIG. 4, it can be seen that if a low yield point steel material having a yield point ratio of 0.33 to 0.5 is used, a plastic hinge rotational capability of 2 to 3 times can be obtained.
[0019]
Figure 5 is not in the embodiment of the present invention, a detailed elevational view illustrating a noodle structure as reference example. The low yield portion of this rigid frame structure is provided at a predetermined distance L 1 satisfying the above equation (6) from the end of the H-
[0020]
The ramen structure shown in FIG. 5 behaves as follows with respect to an excessive external force such as an earthquake.
When an excessive external force is applied, the low yield portion H-shaped
Further, the H-
Unlike the
Furthermore, since the above formula (6) is satisfied, the H-shaped
[0021]
In the above reference example , only one end of the H-
[0022]
FIG. 6 is a detailed plan view and a cross-sectional view showing an example of the ramen structure of the present invention . The low yield portion of this rigid frame structure is a predetermined distance L 1 satisfying the above formula (6) from the end of the
In the embodiment of FIG. 6, the
[0023]
[0024]
【The invention's effect】
As can be seen from the above description, the ramen structure of the present invention is formed by forming a large part of the beam with an H-shaped steel of a predetermined steel material, and on the upper and lower flanges of the H-shaped steel separated by a predetermined distance from both ends of the beam. A pair of trapezoidal notches that extend toward the outer edge are provided, and steel plates having a lower yield point than the above-mentioned steel material are fitted into these notches and welded together, so that the steel plate having a low yield point H-shaped steel with a welded joining, taken large plastic hinge because low yield point rotational capacity, it is possible to suppress the horizontal displacement and effectively absorbs the energy of an earthquake or the like, conventionally both ends becomes plastic hinge The beam can withstand the shearing force and bending moment equivalent to those of the conventional beam, and the proof strength of the beam can be maintained at the same level as the conventional beam. In addition, since the H-shaped steel is not the one in which the flange of the beam is cut out as in the prior art, there is no risk of buckling, and it is not necessary to separately provide a stiffener or a bonding material in the flange notch. Further, since the shape steel made of a low yield point steel material is not connected to a predetermined steel material by high-strength bolt joint with a joint plate, it is not bulky and the construction becomes easy .
[0025]
[0026]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall elevation view showing an example of a ramen structure according to the present invention.
FIG. 2 is a bending moment distribution diagram when the low yield portion of the beam in FIG. 1 is a plastic hinge.
FIG. 3 is a diagram showing a method for deriving a relational expression between a position where a low yield portion is provided and a yield point ratio σy ′ / σy of a steel material having low and high yield points.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the yield point ratio σy ′ / σy and the rotation angle magnification of the plastic hinge.
5 is a detail elevational view showing a reference example of La Men structures.
FIG. 6 is a detailed plan view and a cross-sectional view showing an example of a ramen structure according to the present invention .
FIG. 7 is an overall elevation view and a partial detail view showing a conventional ramen structure.
FIG. 8 is a distribution diagram of bending moment when both ends of the beam in FIG. 7 are plastic hinges.
FIGS. 9A and 9B are a plan view and an elevation view showing a conventional rigid frame structure for preventing brittle fracture from a column / beam joint. FIGS.
[Explanation of symbols]
1 Beam 2 H-shaped steel with high yield point 3 H-shaped steel with
Claims (1)
上記梁の大部分を、所定の鋼材で形成するとともに、上記梁の両端部から所定距離隔たったH形鋼の上下のフランジに、外縁に向かって広がる1対の台形の切欠きを夫々設け、これらの切欠きに上記所定の鋼材よりも低い降伏点をもつ鋼板を嵌め込んで溶接接合したことを特徴とするラーメン構造。In the ramen structure where the beam is made of H-section steel ,
A large part of the beam is formed of a predetermined steel material, and a pair of trapezoidal cutouts extending toward the outer edge are provided on the upper and lower flanges of the H-shaped steel spaced a predetermined distance from both ends of the beam , respectively. A ramen structure characterized in that a steel plate having a yield point lower than that of the predetermined steel material is fitted into these notches and welded .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22235899A JP4007726B2 (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Ramen structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22235899A JP4007726B2 (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Ramen structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001049740A JP2001049740A (en) | 2001-02-20 |
JP4007726B2 true JP4007726B2 (en) | 2007-11-14 |
Family
ID=16781102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22235899A Expired - Fee Related JP4007726B2 (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Ramen structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4007726B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201116687A (en) * | 2009-03-12 | 2011-05-16 | Nippon Steel Corp | Seismic-resistant steel framed structure |
JP5291609B2 (en) * | 2009-12-15 | 2013-09-18 | 三菱重工業株式会社 | Piping support structure |
JP6300230B2 (en) * | 2014-03-18 | 2018-03-28 | 大成建設株式会社 | Beam-column joint structure |
JP6728742B2 (en) * | 2016-02-16 | 2020-07-22 | 前田建設工業株式会社 | Steel beam |
-
1999
- 1999-08-05 JP JP22235899A patent/JP4007726B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001049740A (en) | 2001-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7360969B2 (en) | Z-shaped sheet piling | |
JP4261607B2 (en) | Moment resistant structure, support member, and construction method | |
JPH10159176A (en) | Joint of beam and support of ductile steel | |
JP2003268878A (en) | Beam-column joint structure | |
JP2002070326A (en) | Reinforced structure for steel frame structural material | |
JP4007726B2 (en) | Ramen structure | |
JPH11140978A (en) | Steel bracket with h-shaped section for connection of column and beam | |
JP3294581B2 (en) | Beam member | |
JP3016634B2 (en) | Damping structure | |
JP3859218B2 (en) | Seismic reinforcement structure for steel column bases in buildings, and seismic reinforcement method for steel column bases in buildings | |
JP2020023785A (en) | Scallop and beam end field joint using the same | |
JP3411884B2 (en) | Supporting member and earth retaining support using the same | |
JP3346364B2 (en) | Beam-column joint structure | |
JPH09302621A (en) | Low noise type base isolation stacked rubber bearing | |
JP3620708B2 (en) | Fixed part of exposed column base | |
JP3638142B2 (en) | Column and beam joining device | |
KR0128541Y1 (en) | Square steel pipe column and h-rolled steel column | |
JP3520483B2 (en) | Reinforcement structure of existing building | |
JP4343403B2 (en) | Steel parts | |
JPH0932197A (en) | Reinforcement structure of steel frame beam with hole | |
JP7351271B2 (en) | Steel beams, column-beam joint structures, and structures containing them | |
JP2022144692A (en) | Floor structure, and design method of floor structure | |
JP3196125B2 (en) | Large section rectangular shield segment | |
JPH11117567A (en) | Vibration control structure | |
JP7036365B2 (en) | Buckling stiffening brace mounting structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050622 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070316 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070327 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070523 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070731 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070828 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100907 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130907 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |