JPH0762927A - 制振機能を持つ偏心ブレース構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小変形と大変形に対するダンパーの差別化を
容易にして、小振幅から大振幅に至る広い範囲の振動領
域において制振機能を持つ偏心ブレース構造を提供す
る。 【構成】 ブレース２０の上端部の束材２２を、小変形
で早期に塑性化する第１のダンパー手段３０と、大変形
で塑性化する第２のダンパー手段４０とを並置して構成
し、その際、上記第１のダンパー手段３０は、ブレース
２０と梁１６との間隔Ｌ内に配設した上下の剛材３１，
３１と、該剛材３１，３１間に設けた低降伏点鋼材３３
とで構成し，第２のダンパー手段４０は、上記ブレース
２０と梁１６との間隔Ｌの間に取り付けた低剛性高耐力
の剛材４１により構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制振機能を持つ偏心ブ
レース構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】中・高層建築物では、地震や風等の水平
力に対する抵抗要素として、ブレース構造を用いた建物
架構が広く用いられている。ところが、このブレース架
構では、層毎の剪断剛性が極めて高くなるため、建物全
体の剛性が大きくなって地震の入力が増加したり、ブレ
ース架構と併用したラーメン架構が有効に働かない等の
弊害が起ることがある。

【０００３】そこで、近年では、柱・梁・ブレースの材
軸心を互いに一致させない構成として、建物に安定した
弾塑性挙動を付加することができる偏心ブレースが提案
され、かつ、実用化されるに至っている。偏心ブレース
の代表的なものとしては、図７に示すように（Ａ）のＹ
形ブレース、（Ｂ）の２連Ｙ形ブレース、（Ｃ）の改良
ハ形ブレース等があり、いずれも山形のブレース１又は
屋根形のブレース２の上端部と梁３とを垂直な束材４を
介して結合するようにしている。

【０００４】偏心ブレース構造を用いた場合の利点とし
ては、(1) ブレース１，２自体を座屈させない、(2) 束
材４を最初に降伏させる、(3) 束材４の持つ良好な弾塑
性変形挙動で地震等のエネルギーを吸収し、主要構造部
材の損傷を最小限度に抑さえる、こと等を挙げることが
できる。

【０００５】この種の偏心ブレース構造としては、例え
ば、特開昭６３−６７３８２号公報に開示されたものが
ある。この偏心ブレース構造では、弾塑性変形挙動を付
与する束材の長さや断面形状及び断面積を適宜設定する
ことにより、剛性，耐力の調節を行うと共に、地震エネ
ルギーの吸収（ダンパー効果）を図っている。このた
め、前記束材に予め設定した長さ，断面形状及び断面積
によって、地震エネルギーの吸収を行う際の制振領域が
自ずと決定されてしまう。

【０００６】また、一般のＸ形ブレース構造であって、
積極的にダンパー効果を狙ったものが実開平１−９８８
６９号公報により提案されている。即ち、このＸ形ブレ
ース構造は、ブレース交点に制振材を介装し、ブレース
の変形に伴なって生ずる剪断変形により制振材を降伏さ
せ、このときに得られる履歴減衰をダンパーとして用い
る構造となっている。しかし、このように制振材を介装
した場合にあっても、その制振領域が特定され、主に大
変形時にしかその有効性が発揮されない。

【０００７】このように、建物架構内に偏心ブレースを
設置し、ブレースと梁の間に建物の塑性化に先行して降
伏するような部材を一つ又は並列に配して制振層として
使用しようという考え方は、これまで幾つか提案されて
いる。

【０００８】しかし、従来はブレース架構を設計する
に、大きな地震を想定して制振領域を決定していたた
め、比較的小振幅領域の制振に対してはダンパー効果が
何等作用せず、振動がそのまま建物に入力されてしまう
という課題があった。

【０００９】そこで、特開平５−１００５０号公報にお
いて、束材を弾性係数や耐力の異なる数種類の部材を組
み合わせて構成することにより、小変形から大変形まで
の制振効果を期待しようという考え方が提案されてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
偏心ブレース構造では、ブレースと梁の間隔を全て使用
しているため、各部材のダンパー特性に差を付けにく
く、小変形と大変形に対するダンパーの差別化が難しい
という問題があった。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、小変形と大変形に対するダンパーの差別化を容易に
して、小振幅から大振幅に至る広い範囲の振動領域にお
いてダンパー効果を発揮し、建物の制振領域を大幅に拡
大することができる制振機能を持つ偏心ブレース構造を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による制振機能を持つ偏心ブレース構造は、
上・下階の梁とこれら梁を上下方向に接続する柱とで区
画される空間内で、上階の梁に垂設した束材の下端部
に、下階の梁から斜め上方へ立設したブレースの上端部
を結合して、柱・梁・ブレースの材軸心を互いに一致さ
せないようにした偏心ブレース構造において、上記束材
を、小変形で早期に塑性化する第１のダンパー手段と、
大変形で塑性化する第２のダンパー手段とを並置して構
成し、上記第１のダンパー手段を、ブレースと梁との間
に上下に積層配設した剛材及びこれら剛材間に介在させ
た低降伏点鋼材で構成したものである（請求項１）。

【００１３】上記第１のダンパー手段は、好ましくはブ
レースと梁との間に上下に配設した剛材と、該剛材間に
介在させた低降伏点鋼材とで構成され（請求項２）、上
記低降伏点鋼材が鉛から成る（請求項３）か、上記低降
伏点鋼材が鋼板同士を高力ボルトで連結したものから成
る（請求項４）。

【００１４】上記第２のダンパー手段は、上記ブレース
と梁との間に取り付けた低剛性高耐力の剛材により構成
される（請求項５）。

【００１５】

【作用】請求項１の第１のダンパー手段では、ブレース
と梁の間に上下に積層配設した剛材と低降伏点鋼材とを
備えて構成しているため、このブレースと梁との上下間
隔の間には、従来以上に剪断変形が集中する部分が作ら
れる。この剪断変形の集中度がより大きい部分に、耐力
は小さい低降伏点鋼材（例えば鉛のようなもの）を配し
ているため、低降伏点鋼材の剛性は高くなる。従って、
第１のダンパー手段は、従来よりも小変形で早期に塑性
化する。

【００１６】また、この第１のダンパー手段は、大変形
で塑性化する第２のダンパー手段と組み合わされて２段
階ダンパーを構成しているため、従来よりも小振幅から
大振幅に至る広い範囲の振動領域において、ダンパー効
果を発揮し、建物の制振領域を大幅に拡大することがで
きる。

【００１７】請求項２では、ブレースと梁との間に上下
に剛材を配設し、該剛材間に低降伏点鋼材を設けている
ので、簡易で実用的な構成が得られる。

【００１８】請求項３では、上記低降伏点鋼材に鉛を用
いているので簡易な構成が得られる。

【００１９】請求項４では、上記低降伏点鋼材を、鋼板
同士を高力ボルトで連結したもので構成しているので、
鉛を用いないで、所望の作用効果を得ることができる。

【００２０】請求項５では、上記第２のダンパー手段
を、上記ブレースと梁との間に取り付けた低剛性高耐力
の剛材により構成しているので、簡易で実用的な構成が
得られる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。図２は本実施例の偏心ブレース構造１０で
あり、図３はそれを用いた建築物の骨格を示す。

【００２２】本実施例の偏心ブレース構造１０を適用し
た偏心ブレース１２は、図７に示した（Ａ）のＹ形ブレ
ースであって、図２及び図３に示すように偏心ブレース
１２は、下階の梁１４と直上階の梁１６との間に立設さ
れる一対の柱１８，１８間に設けられ、これら柱１８，
１８の下端から上方に向かって、一対のブレース２０，
２０を山形となるように傾斜させ、それぞれの上端部を
梁１６から下方に適宜離れた位置で接合するようになっ
ている。また、上記ブレース２０，２０の上端接合部
は、垂直に配置される束材２２を介して上記梁１６と接
合される。

【００２３】上記束材２２は、図１に示すように、小変
形で従来以上に早期に塑性化する第１のダンパー手段３
０と、大変形で塑性化する第２のダンパー手段４０とを
有して、２段階ダンパーの形に構成されている。

【００２４】第１のダンパー手段３０は、ブレース２０
と梁１６との間隔Ｌ内に、上下に一つ以上の厚い剛板か
ら成る剛材３１を配設して、この厚い剛板から成る剛材
３１と他の剛材との間に、より狭い間隔部分（小間隔部
分と略す）３２を形成し、この小間隔部分３２に低降伏
点鋼材３３を介在させたもので構成されている。

【００２５】本実施例では、梁１６の下面に鋼材２４を
設けると共に、ブレース２０，２０の上端接合部にリン
ク部２６を設け、この鋼材２４とリンク部２６との間に
おいて上下に厚い剛板から成る剛材３１，３１を配設し
て両者間に小間隔部分３２を形成し、この小間隔部分３
２に低降伏点鋼材３３として鉛を配設している。

【００２６】次に、第２のダンパー手段４０は、上記ブ
レース２０と梁１６との間隔Ｌの間、正確には鋼材２４
とリンク部２６との間に、低剛性高耐力の鋼棒等の剛材
４１を取り付けて、その上端を剛部４２で固定し下端を
回転自在なピン支持状態で取り付けた構成となってい
る。本実施例の場合、剛材４１には鋼棒が用いられてお
り、該鋼棒４１は、上記第１のダンパー部材３０を中心
として左右対称に、即ち梁１６の延在方向に相前後して
計２本設けられている。

【００２７】上記したように、第１のダンパー手段３０
は、ブレース２０と梁１６との間隔Ｌ内に、間隔が狭い
小間隔部分３２を作って従来以上に剪断変形を集中さ
せ、この小間隔部分３２に低降伏点鋼材３３を用いるの
で、低降伏点鋼材３３はより高剛性となる。要するに、
剪断変形の集中度がより大きい部分では、第１のダンパ
ー手段３０に、剛性が高く耐力が小さい材質を選択した
関係になっている。一方、集中度がより小さい部分で
は、第２のダンパー手段４０に、第１のダンパー手段３
０よりも剛性が低く耐力が高い材質を選択した関係にな
っている。

【００２８】以上の如く構成した本実施例の偏心ブレー
ス構造１０にあっては、上記偏心ブレース１２に地震力
とか強風により横力が作用した場合、この横力を原因と
して束材２２、つまり、第１のダンパー３０及び／又は
第２のダンパー４０に剪断変形が生ずる。これにより、
剪断変形の集中する部分では小変形で第１のダンパー３
０が従来以上に早期に塑性化し、従来以上の制振効果を
得る。また剪断変形の集中度が小さい第２のダンパー４
０の部分では、大変形で塑性化し制振効果を発揮し、さ
らに構造物の耐力をも分担する。

【００２９】即ち、上記束材２２の弾性性能を示す履歴
特性は図４に示したように表わされ、高剛性・低耐力の
上記第１のダンパー３０の鉛は、同図中実線イで示す履
歴特性となり、低剛性・高耐力の上記第２のダンパー４
０の鋼棒４１は、同図中実線ロで示す履歴特性となる。
つまり、剛材３１によって剛性が高くなっている第１の
ダンパー３０の鉛部分３２は比較的耐力が小さく、領域
ａで示すように小振幅の振動に対して大きなダンパー効
果を発揮する一方、曲げ変形が大きく剛性の低い第２の
ダンパー４０の鋼棒４１は耐力が大きく、領域ｂで示す
ように大振幅の振動に対して大きなダンパー効果を発揮
する。

【００３０】上記実施例では、第１のダンパー３０にお
ける小間隔部分３２の低降伏点鋼材３３を鉛で構成し、
第２のダンパー４０の剛材４１に鋼棒を用いたが、本発
明はこれに限定されるものではない。

【００３１】例えば、図５に示すように、第２のダンパ
ー４０の剛材４１に鋼棒ではなく小型Ｈ鋼材４３を用い
ることができる。

【００３２】また、図６（ａ）（ｂ）に示すように、第
１のダンパー３０における小間隔部分３２には、低降伏
点鋼材３３として、鉛の代りに、（ｂ）に示す如く鋼板
３４同士を高力ボルト３５で連結したものを用いること
ができ、この場合は高力ボルト３５によって生じる鋼板
３４相互の摩擦力を利用するように構成されていて、ま
た第２のダンパー４０の剛材４１に高張力鋼４４を用い
ることができる。

【００３３】尚、上記各実施例にあってはＹ形ブレース
に本発明を適用した場合を示したが、これに限ることな
く、例えば、図７中（Ｂ），（Ｃ）に示したその他の偏
心ブレース構造にあっても、本発明を適用できることは
勿論である。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような優れた効果が得られる。

【００３５】１）請求項１によれば、ブレースと梁の間
に従来以上に剪断変形の集中する部分を作り、この部分
に低降伏点鋼材を配しているため、第１のダンパー手段
は、従来よりも小変形で早期に塑性化することとなり、
従来よりも小変形用ダンパーとしての差別化が顕著とな
る。また、この第１のダンパー手段は、大変形で塑性化
する第２のダンパー手段と組み合わさせて２段階ダンパ
ーを構成しているため、従来よりも小振幅から大振幅に
至る広い範囲の振動領域において、ダンパー効果を発揮
し、建物の制振領域を大幅に拡大することができる。

【００３６】２）請求項２では、ブレースと梁との間に
上下に剛材を配設し、該剛材間に低降伏点鋼材を設けて
いるので、簡易で実用的な構成が得られる。

【００３７】３）請求項３では、上記低降伏点鋼材に鉛
を用いているので、簡易な構成で所望の作用効果が得ら
れる。

【００３８】４）請求項４では、上記低降伏点鋼材を、
鋼板同士を高力ボルトで連結したもので構成しているの
で、鉛を用いないで、所望の作用効果を得ることができ
る。

【００３９】５）請求項５では、上記第２のダンパー手
段を、上記ブレースと梁との間に取り付けた低剛性高耐
力の剛材により構成しているので、簡易で実用的な構成
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る偏心ブレース構造の要
部を示す図である。

【図２】本発明の偏心ブレース構造を示す図である。

【図３】本発明の偏心ブレース構造を用いた建築物の骨
格を示す概略構成図である。

【図４】本発明に係る偏心ブレースの束材の弾塑性性状
を示す履歴特性図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る偏心ブレース構造の
要部を示す図である。

【図６】本発明の更に他の実施例に係る偏心ブレース構
造の要部を示す図である。

【図７】一般的な偏心ブレース構造を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１０ 偏心ブレース構造 １２ 偏心ブレ
ース １４ 下階の梁 １６ 直上階の
梁 １８ 柱 ２０ ブレース ２４ 鋼材 ２６ リンク部 ３０ 第１のダンパー手段 ３１ 剛材 ３２ 小間隔部分 ３３ 低降伏点
鋼材 ３４ 鋼板 ３５ 高力ボル
ト ４０ 第２のダンパー手段 ４１ 低剛性高
耐力の剛材 ４２ 剛部 ４３ 小型Ｈ鋼
材 Ｌ ブレースと梁との間隔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上・下階の梁とこれら梁を上下方向に接
   続する柱とで区画される空間内で、上階の梁に垂設した
   束材の下端部に、下階の梁から斜め上方へ立設したブレ
   ースの上端部を結合して、柱・梁・ブレースの材軸心を
   互いに一致させないようにした偏心ブレース構造におい
   て、 上記束材を、小変形で早期に塑性化する第１のダンパー
   手段と、大変形で塑性化する第２のダンパー手段とを並
   置して構成し、 上記第１のダンパー手段を、ブレースと梁との間に上下
   に積層配設した剛材及びこれら間に介在させた低降伏点
   鋼材で構成したことを特徴とする制振機能を持つ偏心ブ
   レース構造。
2. 【請求項２】 上記第１のダンパー手段を、ブレースと
   梁との間に上下に配設した剛材と、該剛材間に介在させ
   た低降伏点鋼材とで構成したことを特徴とする請求項１
   記載の制振機能を持つ偏心ブレース構造。
3. 【請求項３】 上記低降伏点鋼材が鉛から成ることを特
   徴とする請求項１又は２記載の制振機能を持つ偏心ブレ
   ース構造。
4. 【請求項４】 上記低降伏点鋼材が鋼板同士を高力ボル
   トで連結したものから成ることを特徴とする請求項１又
   は２記載の制振機能を持つ偏心ブレース構造。
5. 【請求項５】 上記第２のダンパー手段を、上記ブレー
   スと梁との間に取り付けた低剛性高耐力の剛材により構
   成したことを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記
   載の制振機能を持つ偏心ブレース構造。