JPH09158528A - 耐震構造骨組 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構造物の一部に塑性化部材を設けて地震エネル
ギーを吸収し、構造物の耐震性を向上させると共に、塑
性化変形した塑性化部材を地震後に取替可能にする。 【解決手段】塑性化部材１０としてそれぞれ梁２、ブレ
ース３に着脱自在にボルト結合され互いに側面が対向す
る１枚及び２枚の平行鋼板ブラケット１１、１２を備
え、このブラケット１１、１２の孔に塑性挙動要素１３
を挿通する。地震後に塑性化部材１０全体を取替えて復
旧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐震構造骨組に関
し、建築物、構築物、構造物の耐震構造骨組に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来トラス構造、ラーメン構造、面構造
などの構造物の耐震性を向上させるために、その一部に
意図的に塑性化部材を介装し、この塑性化部材を降伏さ
せて応力−変形の履歴ループにより地震エネルギーを吸
収し、構造物全体の耐震性を向上させる技術が発達して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような技術におい
て、構造物全体の耐震性は向上し、倒壊等に対する安全
性は著しく向上しているが、塑性化し大きく変形した塑
性化部材を地震後に回復強化することや取替えるには莫
大な費用がかかるという問題がある。本発明はこのよう
な現状に鑑み、容易に復旧することが可能な耐震構造骨
組みを提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために開発されたもので、次の技術的手段から構成
されている。すなわち本発明は、骨組構造の構造要素の
接合部に塑性化部材を介装し、この塑性化部材は前記骨
組構造に入力される地震エネルギーを吸収する塑性挙動
要素を備えると共に着脱可能に構造要素にそれぞれ固定
する固定部を備えたことを特徴とする耐震構造骨組であ
る。前記骨組構造は鉄骨構造、鉄骨鉄筋コンクリート構
造、及びプレキャストコンクリート構造の群から選ばれ
たいずれであってもよい。

【０００５】前記塑性化部材はそれぞれ構造要素にボル
ト結合されて突出し互いに側面が対向する１枚及び２枚
の平行鋼板ブラケットを備え、対向する平行鋼板ブラケ
ットに同軸に穿設した多数の孔に塑性挙動要素として極
低降伏点鋼又は鉛材を挿通した部材とすると、地震後に
容易に着脱して復旧することができ好適である。

【０００６】

【発明の実施の形態】骨組構造の耐震性を向上させるた
め、構造要素の接合部に意図的に塑性化部材を組み入
れ、地震時にその塑性化部材を降伏させ、大きく塑性変
形させて、応力−変形関係の履歴ループにより地震エネ
ルギー吸収することとすると、耐震性に優れた骨組構造
となる。

【０００７】本発明では、塑性化部材の形状構造を、大
地震後に容易に取り替えできるように工夫することによ
り、骨組の耐震性をもとのレベルまでもどし次の地震に
備えることができるようにした。一般の構造部材でも大
地震時に塑性化してエネルギーを吸収する能力を持つも
のがあり、それにより建物等の安全が守られる例もあ
る。しかし従来は地震後の塑性化した部材の補強や取替
に莫大な費用がかかるものであった。本発明では設計当
初から計画的に骨組の一部に塑性化部材を組入れて地震
エネルギーを吸収させることにより建物等の安全を確保
するとともに、地震後には塑性化した部材を容易に取替
えることができるように構成する。従って、低廉な費用
と短い工期で建物等の耐震安全性を、地震前のレベルに
回復させることができるものである。

【０００８】次に図面を参照して本発明の実施の形態を
詳細に説明する。図３は骨組の例を示すもので、鉄骨構
造である。柱１は梁２と結合されており、梁２の中央と
柱１の柱梁交点との間にブレース３が組込まれている。
このような骨組構造において本発明に係る塑性化部材１
０は梁２と柱１との接合部、梁２とブレース３との接合
部、ブレース３の交点部分等に介装される。図１、２は
その具体例を示すもので、梁２とブレース３との間に介
装された例を示した側面図である。図２は図１のＡ−Ａ
矢視図である。

【０００９】本発明の塑性化部材１０は、梁２に取付け
られたブラケット１１とブレース３に取付けられたブラ
ケット１２とが、同軸に穿設された多数の孔を有し、こ
の孔に曲げ剪断変形する塑性材料からなる塑性挙動要素
１３を挿通し、塑性挙動要素１３を介して互いに結合さ
れている。塑性挙動要素１３の材料としては、ＳＬＹ−
１００（極低降伏点鋼材 住友金属工業製）、鉛等が適
当である。建築物に地震力が作用した時、この塑性化部
材１０は、塑性挙動要素１３の塑性変形により地震のエ
ネルギーを吸収し、骨組の他の部分に破壊、破損を生じ
ない。

【００１０】図４は、図６に示すコンクリート構造物に
本発明を適用した耐震構造骨組を示すもので、プレキャ
ストコンクリート構造の柱２１、梁２２を用いる構造の
梁２２とブレース２３との接合部に塑性化部材１０を取
付けたものである。図４のＢ−Ｂ矢視図を図５に示し
た。梁２２は鉄筋２４にフープ筋を巻きつけて製造され
たコンクリート部材であって、その下面にプレート２５
を取付けている。プレート２５はコンクリート内に鉄筋
２４と十分に結合するように設けられたスタッド２６を
付属し、コンクリート梁２２中に堅固に取付けられてい
る。また、ブレース２３にも同様にプレート２５にスタ
ッド２６を添着し、コンクリート内の特に鉄筋に合理的
に結合するように配置されて固着されている。塑性化部
材１０は、上記上下のプレート（２５，２５）で取付け
る。このボルト１４は、図４，５ではプレート２５に設
けた雌ねじにねじ込むボルトでもよく、プレート２５に
立込んだスタッドボルトにナットを施す形式のものでも
よい。

【００１１】この塑性化部材１０は地震等により骨組が
変形したとき、塑性化部材１０は、塑性挙動要素１３の
塑性変形により地震のエネルギーを吸収し、骨組の他の
部分に破壊、破損を生じない。そして、塑性変形を生じ
たとき、ボルト又はナット１４を外し、ブラケット１
２、塑性挙動要素１３を取外し、新しい塑性化部材１０
を取付けることによって、極めて容易に復旧復元するこ
とができる。

【００１２】図７は、図８に示すような壁部材３３を塑
性化部材１０を介装して梁２２に結合したコンクリート
構造の実施例を示したものである。図７では、プレキャ
ストコンクリート梁２２にプレキャストコンクリート壁
部材３３を用いた例を示している。この構造は鉄骨構造
の場合にも用いることができ、コンクリート構造に限定
される訳ではない。壁部材３３にスタッド３６を埋込ん
で固定したプレート３５に塑性化部材１０をボルト等に
よって着脱自在に固定している。梁２２との結合は図
４，５の場合と同様である。この場合も塑性化部材１０
が塑性変形したとき、ブラケット１１，１２をプレート
２５，３５から取外して新品と容易に取替えることがで
きる。

【００１３】図３、図６に示す骨組の変形について、ピ
ン節点骨組（トラス構造）の場合を図９に示し、剛節骨
組（ラーメン構造）の場合を図１０に示した。図９で
は、骨組を構成する柱１，梁２等は部材内で大きな曲げ
を受けることなく、接合点が移動するので、塑性化部材
１０は、図１１に示すように矩形状であった部材は平行
四辺形状に変形する。図１０では骨組を構成する柱、梁
は曲げモーメントを受けてＳ字状に変形し、角柱、梁接
合部は、その交角を変更しないように変形する。このと
き塑性化部材１０は図１２に示すように、湾曲した平行
四辺形状に変形する。図１２に示した梁２、ブレース３
内に記載した矢印は、ＸＹ方向の変形と回転変形をする
ことを示している。図１１、図１２のいずれの場合にお
いても、塑性化部材１０はブラケット１１，１２間に剪
断変形を受けるが、塑性化部材１０の剪断変形は、その
構成部材である極低降伏点鋼材等からなる塑性挙動要素
１３の曲げ剪断変形に帰着する。塑性挙動要素１３の直
径と長さの関係を適正に調整すれば部材として曲げ降伏
を先行させ、剪断変形は降伏点以下とすることことが可
能である。

【００１４】図１３〜図１６は、塑性化部材１０が受け
る変形挙動の類型を示したものである。図１３は一般変
形、図１４は剪断変形、図１５は曲げ変形、図１６は圧
縮引張り変形である。これらの変形態様に応じて、最も
エネルギー吸収が大きい部材設計を採用すると好適であ
る。図１７は実施例の側面図、図１８はそのＢ−Ｂ矢視
図である。梁２とブレース３の地震荷重による変位は、
塑性化部材１０のブラケット１１、１２の変位となり、
その剪断変形は、図１７に示すように、ブラケット１
１、１２の矢印１５、１６方向への変位を塑性挙動要素
１３の曲げ剪断変形によって吸収することとなる。この
場合に、ブラケット１１、１２の間隔及び塑性挙動要素
１３の直径と長さの関係を適切に選択することによっ
て、塑性挙動要素１３の曲げ降伏、剪断降伏のいずれを
優先的に生じさせるか、決定することができる。すなわ
ち、曲げ降伏が支配的な径と長さをもつ塑性挙動要素１
３では剪断変形は降伏に至らないので、大きな変形でも
破断しないようにすることができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、骨組構造の構造要素の
接合部に塑性化部材を介装し、着脱可能に構造要素にそ
れぞれ固定することとしたので、地震エネルギーを吸収
して骨組み構造に損傷や変形を与えることなく保護し、
地震荷重による変形を生じた後容易に塑性化部材を取り
替えて、地震前の状態に復旧することができるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の塑性化部材の側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】鉄骨骨組の側面図である。

【図４】実施例の塑性化部材の取付を示す側面図であ
る。

【図５】実施例の塑性化部材の取付を示す断面図であ
る。

【図６】コンクリート構造の実施例の骨組の全体図であ
る。

【図７】壁部材を構造要素とした実施例の断面図であ
る。

【図８】壁部材を構造要素とした実施例の全体構成図で
ある。

【図９】トラス構造の変形の説明図である。

【図１０】ラーメン構造の変形の説明図である。

【図１１】トラス構造の変形の説明図である。

【図１２】ラーメン構造の変形の説明図である。

【図１３】塑性化部材の変形の説明図である。

【図１４】塑性化部材の変形の説明図である。

【図１５】塑性化部材の変形の説明図である。

【図１６】塑性化部材の変形の説明図である。

【図１７】実施例の塑性化部材の変形の説明図である。

【図１８】実施例の塑性化部材の変形の説明図（図１２
のＢ−Ｂ矢視図）である。

【符号の説明】

１ 柱 ２ 梁 ３ ブレース １０ 塑性化部材 １１ ブラケット １２ ブラケット １３ 塑性挙動要素 １４ ボルトナッ
ト １５ 矢印 １６ 矢印 ２１ 柱 ２２ 梁 ２３ ブレース ２４ 鉄筋 ２５ プレート ２６ スタッド ３３ 壁体 ３４ 鉄筋 ３５ プレート ３６ スタッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 骨組構造の構造要素の接合部に塑性化部
   材を介装し、該塑性化部材は前記骨組構造に入力される
   地震エネルギーを吸収する塑性挙動要素を備えると共に
   着脱可能に構造要素にそれぞれ固定する固定部を備えた
   ことを特徴とする耐震構造骨組。
2. 【請求項２】 前記骨組構造は鉄骨構造、鉄骨鉄筋コン
   クリート構造、及びプレキャストコンクリート構造の群
   から選ばれた１つであることを特徴とする請求項１記載
   の耐震構造骨組。
3. 【請求項３】 前記塑性化部材はそれぞれ構造要素にボ
   ルト結合されて突出し互いに側面が対向する１枚及び２
   枚の平行鋼板ブラケットを備え、前記塑性挙動要素は該
   対向する平行鋼板ブラケットに穿設した孔に挿通した極
   低降伏点鋼又は鉛材から成ることを特徴とする請求項１
   記載の耐震構造骨組。