JPH11217952A - 耐震構造骨組 - Google Patents
耐震構造骨組Info
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- JPH11217952A JPH11217952A JP2206198A JP2206198A JPH11217952A JP H11217952 A JPH11217952 A JP H11217952A JP 2206198 A JP2206198 A JP 2206198A JP 2206198 A JP2206198 A JP 2206198A JP H11217952 A JPH11217952 A JP H11217952A
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- plastic behavior
- deformation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】地震後、簡単に復旧可能な塑性挙動要素であっ
て、従来よりもさらにエネルギー吸収能力が大きい、改
善された塑性挙動要素を提供する。 【解決手段】建物の接合部の構造要素にそれぞれブラケ
ットを取付け、これにそれぞれ棒状の多数の塑性挙動要
素（極低降伏点鋼棒）の中央部を支持させ、この多数の
塑性挙動要素の軸端部を連結プレートで結合した構造と
する。
て、従来よりもさらにエネルギー吸収能力が大きい、改
善された塑性挙動要素を提供する。 【解決手段】建物の接合部の構造要素にそれぞれブラケ
ットを取付け、これにそれぞれ棒状の多数の塑性挙動要
素（極低降伏点鋼棒）の中央部を支持させ、この多数の
塑性挙動要素の軸端部を連結プレートで結合した構造と
する。
Description
【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。
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
などの構造物ではその一部を塑性化させることによりこ
の塑性化部材の降伏以降の応力−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確保
する技術が発達している。このような技術を用いると、
構造物全体の耐震性、構造物の倒壊等に対する安全性は
確保されるが、塑性化した部材が大きく変形し、変形し
た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った。
などの構造物ではその一部を塑性化させることによりこ
の塑性化部材の降伏以降の応力−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確保
する技術が発達している。このような技術を用いると、
構造物全体の耐震性、構造物の倒壊等に対する安全性は
確保されるが、塑性化した部材が大きく変形し、変形し
た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った。
【０００３】このような実情に鑑み、本発明者は特開平
９−１５８５２８号公報において、地震後に容易に復旧
することが可能な耐震構造骨組を開示した。その技術
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
可能に構造要素に固定する固定部をそれぞれ備えた耐震
構造骨組である。具体的には、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し
た。
９−１５８５２８号公報において、地震後に容易に復旧
することが可能な耐震構造骨組を開示した。その技術
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
可能に構造要素に固定する固定部をそれぞれ備えた耐震
構造骨組である。具体的には、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し
た。
【０００４】上記技術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
に構成している。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。
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
に構成している。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。
【０００５】上記耐震構造骨組構造は、地震エネルギー
を吸収する能力が大きく、また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。しかし、さらにエネル
ギー吸収能力の大きい構造が望まれている。
を吸収する能力が大きく、また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。しかし、さらにエネル
ギー吸収能力の大きい構造が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は上述の耐震
構造骨組の優れた特性をさらに効果的にするために種々
研究を重ね、上記技術よりもさらにエネルギー吸収能力
が大きく、合理的な構造を開発した。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耐震構造骨
組をさらに改善した技術である。
構造骨組の優れた特性をさらに効果的にするために種々
研究を重ね、上記技術よりもさらにエネルギー吸収能力
が大きく、合理的な構造を開発した。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耐震構造骨
組をさらに改善した技術である。
【０００７】本発明はこのような改善された耐震構造骨
組を提供することを目的とするものである。
組を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【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、その特徴的な技術的手段
は、骨組構造の構造要素の接合部に塑性化部材を着脱可
能に固定した耐震構造骨組において、塑性化部材は、そ
れぞれ接合すべき構造要素に固定され構造要素と同一面
内で互いに対向する板体を有するブラケットを備え、そ
れぞれの板体に板面に直角な多数の貫通孔を設け、これ
らの多数の貫通孔にそれぞれ棒状の塑性挙動要素を挿通
してその中央部を支持させ、これらの多数の塑性挙動要
素の棒軸の両端部をそれぞれ連結プレートの孔に取外自
在に固定して構成した耐震構造骨組である。この塑性化
部材では、一方の構造要素から他方の構造要素への荷重
の伝達は、一方のブラケット、このブラケットに挿通さ
れた塑性挙動要素、その両端に固定された連結プレー
ト、他方のブラケットに挿通された他方の塑性挙動部
材、他方のブラケットを順次経由してなされる。本発明
の塑性化部材は、原理的に、塑性挙動要素を同等の寸法
としたとき、特開平９−１５８５２８号公報に開示した
塑性化部材の約２倍の変形能力とエネルギー吸収能力を
有する。
するために開発されたもので、その特徴的な技術的手段
は、骨組構造の構造要素の接合部に塑性化部材を着脱可
能に固定した耐震構造骨組において、塑性化部材は、そ
れぞれ接合すべき構造要素に固定され構造要素と同一面
内で互いに対向する板体を有するブラケットを備え、そ
れぞれの板体に板面に直角な多数の貫通孔を設け、これ
らの多数の貫通孔にそれぞれ棒状の塑性挙動要素を挿通
してその中央部を支持させ、これらの多数の塑性挙動要
素の棒軸の両端部をそれぞれ連結プレートの孔に取外自
在に固定して構成した耐震構造骨組である。この塑性化
部材では、一方の構造要素から他方の構造要素への荷重
の伝達は、一方のブラケット、このブラケットに挿通さ
れた塑性挙動要素、その両端に固定された連結プレー
ト、他方のブラケットに挿通された他方の塑性挙動部
材、他方のブラケットを順次経由してなされる。本発明
の塑性化部材は、原理的に、塑性挙動要素を同等の寸法
としたとき、特開平９−１５８５２８号公報に開示した
塑性化部材の約２倍の変形能力とエネルギー吸収能力を
有する。
【０００９】前記塑性挙動要素としては、極低降伏点鋼
棒又は鉛材からなる棒体を用いるとエネルギー吸収能力
が大きく好適である。またこの塑性挙動要素（極低降伏
点鋼棒）は、中央部及び両端部を大径とし、中央部と両
端部との間を小径とし、大径部と小径部とを滑らかな曲
面で連結した形状とすることによって、棒の各部の曲げ
モーメントに対応して各部に適切なエネルギー吸収能力
を付与することができ、全体として効率よくエネルギー
を吸収する。
棒又は鉛材からなる棒体を用いるとエネルギー吸収能力
が大きく好適である。またこの塑性挙動要素（極低降伏
点鋼棒）は、中央部及び両端部を大径とし、中央部と両
端部との間を小径とし、大径部と小径部とを滑らかな曲
面で連結した形状とすることによって、棒の各部の曲げ
モーメントに対応して各部に適切なエネルギー吸収能力
を付与することができ、全体として効率よくエネルギー
を吸収する。
【００１０】さらに、前記ブラケットの板体と連結プレ
ートとの間の塑性挙動要素の周囲に、鉛等の軟らかな塑
性部材を装着することによって、小さな地震や暴風によ
る建物の振動エネルギーをこの塑性部材に吸収させるこ
とができ、好ましい。そしてさらに塑性挙動要素全体の
エネルギー吸収能力を向上することができ好ましい。
ートとの間の塑性挙動要素の周囲に、鉛等の軟らかな塑
性部材を装着することによって、小さな地震や暴風によ
る建物の振動エネルギーをこの塑性部材に吸収させるこ
とができ、好ましい。そしてさらに塑性挙動要素全体の
エネルギー吸収能力を向上することができ好ましい。
【００１１】
【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
ルギーを吸収するようにすると、耐震性に優れた骨組構
造となる。そしてこの塑性化部材は容易に取替可能で、
骨組み構造を復旧させることができる。この技術が対象
とする骨組構造は、鉄骨構造、鉄骨鉄筋コンクリート構
造、又はプレキャストコンクリート構造等の何れの構造
でもよい。
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
ルギーを吸収するようにすると、耐震性に優れた骨組構
造となる。そしてこの塑性化部材は容易に取替可能で、
骨組み構造を復旧させることができる。この技術が対象
とする骨組構造は、鉄骨構造、鉄骨鉄筋コンクリート構
造、又はプレキャストコンクリート構造等の何れの構造
でもよい。
【００１２】本発明の作用は次の通りである。 （１）本装置に組み込んだ低降伏点の鋼材のエネルギー
吸収能力が非常に大きいので、塑性化部材が弾塑性変形
を繰り返すことにより、大地震時に建物に入力された大
きな地震エネルギーを吸収し、建物の柱、梁等に加わる
力を低減し、これらが破壊することを防止する。
吸収能力が非常に大きいので、塑性化部材が弾塑性変形
を繰り返すことにより、大地震時に建物に入力された大
きな地震エネルギーを吸収し、建物の柱、梁等に加わる
力を低減し、これらが破壊することを防止する。
【００１３】（２）建物構造躯体への取付が全てボル
ト、ナットのみで可能な構造であり、最初の取付が容易
である上に、大地震後、大きな地震エネルギを吸収した
本装置を新しい物に取替えることが極めて容易である。 （３）大地震時に建物の主要な構造体に重大な損傷を起
さず、地震後短期間に建物の耐震性能を回復できる。従
って、安全上のメリット、経済的なメリットは非常に大
きなものがある。
ト、ナットのみで可能な構造であり、最初の取付が容易
である上に、大地震後、大きな地震エネルギを吸収した
本装置を新しい物に取替えることが極めて容易である。 （３）大地震時に建物の主要な構造体に重大な損傷を起
さず、地震後短期間に建物の耐震性能を回復できる。従
って、安全上のメリット、経済的なメリットは非常に大
きなものがある。
【００１４】（４）全体がシンプルな構造であるので信
頼性が高く、取扱いが簡単で比較的安価である。 （５）本装置はエネルギー吸収能が極めて大きいにもか
かわらず、コンパクトなサイズに収納可能なので、梁下
等取付用スペースの確保が容易である。 （６）本装置内の弾塑性変形する部材は、作用する力の
分布に合わせ、部材断面を適応させて応力集中を少なく
し、塑性化する範囲を広げることにより、地震力のよう
な繰り返し作用する荷重に対してエネルギー吸収能力の
低下が少なく、信頼性が高い。
頼性が高く、取扱いが簡単で比較的安価である。 （５）本装置はエネルギー吸収能が極めて大きいにもか
かわらず、コンパクトなサイズに収納可能なので、梁下
等取付用スペースの確保が容易である。 （６）本装置内の弾塑性変形する部材は、作用する力の
分布に合わせ、部材断面を適応させて応力集中を少なく
し、塑性化する範囲を広げることにより、地震力のよう
な繰り返し作用する荷重に対してエネルギー吸収能力の
低下が少なく、信頼性が高い。
【００１５】（７）弾塑性変形する部材に塑性材として
鉛を併せ用いることにより、大地震時のみに限らず中小
地震時、あるいは強風時等の建物の振動を低減させるこ
とができる。 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１は梁２とブレース３との間に、本発明に係る塑
性化部材１０を介装した例を示す実施例の側面図、図２
は図１のＡ−Ａ矢視図である。
鉛を併せ用いることにより、大地震時のみに限らず中小
地震時、あるいは強風時等の建物の振動を低減させるこ
とができる。 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１は梁２とブレース３との間に、本発明に係る塑
性化部材１０を介装した例を示す実施例の側面図、図２
は図１のＡ−Ａ矢視図である。
【００１６】塑性化部材１０は、梁２とブレース３にそ
れぞれ取付けられたブラケット１１、１２を、棒状の塑
性挙動要素１３と連結プレート１５とを介して結合して
構成されている。梁２に取付けられたブラケット１１及
びブレース３に取付けられたブラケット１２は、板面が
骨組部材（梁２及びブレース３）の作用面と同一面内に
面一に対向して設けられている。ブラケット１１及び１
２はそれぞれに穿設された多数の貫通孔を有する。ブラ
ケット１１及び１２に穿設された多数の孔にそれぞれ曲
げ剪断変形する棒状の弾塑性材料からなる多数の塑性挙
動要素１３ａ、１３ｂが挿通されている。ブラケット１
１、１２の板面はそれぞれその多数の塑性挙動要素１３
ａ、１３ｂの棒状の長手の中間部を支持している。塑性
挙動要素１３ａ、１３ｂの両端部はそれぞれ連結プレー
ト１５に固定されている。
れぞれ取付けられたブラケット１１、１２を、棒状の塑
性挙動要素１３と連結プレート１５とを介して結合して
構成されている。梁２に取付けられたブラケット１１及
びブレース３に取付けられたブラケット１２は、板面が
骨組部材（梁２及びブレース３）の作用面と同一面内に
面一に対向して設けられている。ブラケット１１及び１
２はそれぞれに穿設された多数の貫通孔を有する。ブラ
ケット１１及び１２に穿設された多数の孔にそれぞれ曲
げ剪断変形する棒状の弾塑性材料からなる多数の塑性挙
動要素１３ａ、１３ｂが挿通されている。ブラケット１
１、１２の板面はそれぞれその多数の塑性挙動要素１３
ａ、１３ｂの棒状の長手の中間部を支持している。塑性
挙動要素１３ａ、１３ｂの両端部はそれぞれ連結プレー
ト１５に固定されている。
【００１７】すなわち、梁２とブレース３とは、ボルト
ナット１４によって梁２に取付けられたブラケット１
１、ブラケット１１の板に挿通されその中央部を支持さ
れた塑性挙動要素１３ａ、この塑性挙動要素１３ａの両
端に固定された連結プレート１５、この連結プレート１
５の別の位置に固定された塑性挙動部材１３ｂ、この塑
性挙動部材１３ｂの中央を支持するブラケット１２の
板、ブラケット１２をブレース３に取付けるボルトナッ
ト１４によって結合され、塑性挙動要素１３ａ、１３ｂ
の曲げ変形によって相対移動可能に結合されている。
ナット１４によって梁２に取付けられたブラケット１
１、ブラケット１１の板に挿通されその中央部を支持さ
れた塑性挙動要素１３ａ、この塑性挙動要素１３ａの両
端に固定された連結プレート１５、この連結プレート１
５の別の位置に固定された塑性挙動部材１３ｂ、この塑
性挙動部材１３ｂの中央を支持するブラケット１２の
板、ブラケット１２をブレース３に取付けるボルトナッ
ト１４によって結合され、塑性挙動要素１３ａ、１３ｂ
の曲げ変形によって相対移動可能に結合されている。
【００１８】上記の塑性挙動要素１３（１３ａ、１３
ｂ）の材料としては、例えば、住友金属工業（株）製の
極低降伏点鋼材 ＳＬＹ−１００（商品名）、あるい
は、鉛等が適当である。この塑性化部材１０では、一方
の構造要素から他方の構造要素への荷重の伝達及び変形
によるエネルギーの吸収は、それぞれのブラケットに挿
通された塑性挙動要素１３ａ、１３ｂの２重の曲げ変形
によってなされる。
ｂ）の材料としては、例えば、住友金属工業（株）製の
極低降伏点鋼材 ＳＬＹ−１００（商品名）、あるい
は、鉛等が適当である。この塑性化部材１０では、一方
の構造要素から他方の構造要素への荷重の伝達及び変形
によるエネルギーの吸収は、それぞれのブラケットに挿
通された塑性挙動要素１３ａ、１３ｂの２重の曲げ変形
によってなされる。
【００１９】従って、建築物に地震力が作用した時、塑
性化部材１０が、塑性挙動要素１３ａ、１３ｂ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、塑性変形を生じた後、
ボルトナット１４を外し、ブラケット１１、１２、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。
性化部材１０が、塑性挙動要素１３ａ、１３ｂ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、塑性変形を生じた後、
ボルトナット１４を外し、ブラケット１１、１２、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。
【００２０】図３は図１に示す極低降伏点鋼を用いた塑
性挙動要素１３の周囲に鉛材の塑性部材１６を装着した
例を示す側面図、図４は図３のＢ−Ｂ矢視図である。図
３に示す実施例では、図１、２に示す実施例と同様の挙
動を示すほか、中小地震のとき又は強風の時に建物の振
動を吸収し振動を低減させ得る作用をなす。図５は梁２
がブレース３に対して矢印方向に相対移動した時の塑性
化部材１０の状態を示すもので、そのＣ−Ｃ矢視図を図
６に、図６の一部拡大図を図７に示す。図５に示すよう
に、ブラケット１１、１２は図５の紙面内で左右に相対
的に移動する。この移動変形量４２は、図６に示すよう
に、塑性挙動要素１３ａの曲げ変形量４１、連結プレー
ト１５を介して変形する塑性挙動要素１３ｂの曲げ変形
量４１の合計量となる。このように、塑性挙動要素１３
ａ、１３ｂは、互いに逆方向に曲がり、全体変形量はそ
の合計となり、塑性挙動要素単体の変形の２倍となる。
従って、この塑性化部材１０は、建物の梁下にほぼ収ま
るコンパクトな寸法で建物に入力される地震の大きなエ
ネルギーを吸収するのに必要な変形量を確保することが
できる。
性挙動要素１３の周囲に鉛材の塑性部材１６を装着した
例を示す側面図、図４は図３のＢ−Ｂ矢視図である。図
３に示す実施例では、図１、２に示す実施例と同様の挙
動を示すほか、中小地震のとき又は強風の時に建物の振
動を吸収し振動を低減させ得る作用をなす。図５は梁２
がブレース３に対して矢印方向に相対移動した時の塑性
化部材１０の状態を示すもので、そのＣ−Ｃ矢視図を図
６に、図６の一部拡大図を図７に示す。図５に示すよう
に、ブラケット１１、１２は図５の紙面内で左右に相対
的に移動する。この移動変形量４２は、図６に示すよう
に、塑性挙動要素１３ａの曲げ変形量４１、連結プレー
ト１５を介して変形する塑性挙動要素１３ｂの曲げ変形
量４１の合計量となる。このように、塑性挙動要素１３
ａ、１３ｂは、互いに逆方向に曲がり、全体変形量はそ
の合計となり、塑性挙動要素単体の変形の２倍となる。
従って、この塑性化部材１０は、建物の梁下にほぼ収ま
るコンパクトな寸法で建物に入力される地震の大きなエ
ネルギーを吸収するのに必要な変形量を確保することが
できる。
【００２１】図７は図６に示す塑性挙動要素１３の作用
を説明する説明図である。塑性挙動要素１３の端部が固
定されている連結プレート１５は塑性挙動要素の材軸と
直角方向（矢印１５ｂで示す方向）には自由に変位で
き、塑性挙動要素１３ａが曲げ変形した時、連結プレー
ト１５は１５ａの位置に移動し、塑性挙動要素１３ａに
２次的に発生する材軸方向の引張力の上昇をおさえる。
引張軸力があると断面の全塑性モーメントが低下するが
本発明の構造の塑性挙動要素は曲げ力のみ作用し、軸力
がないので全体の履歴特性を良好なものとすることがで
きる。
を説明する説明図である。塑性挙動要素１３の端部が固
定されている連結プレート１５は塑性挙動要素の材軸と
直角方向（矢印１５ｂで示す方向）には自由に変位で
き、塑性挙動要素１３ａが曲げ変形した時、連結プレー
ト１５は１５ａの位置に移動し、塑性挙動要素１３ａに
２次的に発生する材軸方向の引張力の上昇をおさえる。
引張軸力があると断面の全塑性モーメントが低下するが
本発明の構造の塑性挙動要素は曲げ力のみ作用し、軸力
がないので全体の履歴特性を良好なものとすることがで
きる。
【００２２】図８は塑性挙動要素１３の最も好ましい形
状の例を示したものである。塑性挙動要素１３はブラケ
ット１１又は１２に中央部２１を支持され、左右対象に
形成する。中央部２１の断面を大きくし、その隣接部２
２は漸時断面を減少して最細部２３に至り、次いで連結
プレート１５に固定する固定部２４を大断面とし、ナッ
ト２６で端部２５を締めつけ連結プレート１５に固定す
る。塑性挙動要素１３は中央に作用する作用力３１と両
端に作用する作用力３２により曲げ荷重を負担する。図
９は図８の向って右半分についての上記作用による塑性
挙動要素の曲げモーメント分布３３、３４を示す図であ
る。弾塑性変形をする塑性挙動要素１３の部材断面を、
作用する応力分布（曲げモーメント分布３３、３４）に
応じて変化させ、図９の曲げモーメント図中に示した
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇにそれぞれ対応する塑性挙
動要素１３のＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、Ｅ’、Ｆ’、
Ｇ’の位置で、図１０に示すように塑性化部材の断面を
変化させた。すなわち、曲げモーメントの大きいＡ’
Ｂ’（Ｌ2 の区間）及びＣ’Ｄ’（Ｌ3 の区間）の断面
積を大きくし、Ｂ’Ｃ’（Ｌ1 の区間）の断面積を小さ
くした。このようにしてクリテイカル断面における応力
集中を緩和し、塑性化する範囲を拡げ、塑性化部材の破
壊の発生を遅らせ、繰返し作用する荷重に対するエネル
ギー吸収能力の劣化の少ない、良好な復元特性（履歴ル
ープ）を持たせるようにした。
状の例を示したものである。塑性挙動要素１３はブラケ
ット１１又は１２に中央部２１を支持され、左右対象に
形成する。中央部２１の断面を大きくし、その隣接部２
２は漸時断面を減少して最細部２３に至り、次いで連結
プレート１５に固定する固定部２４を大断面とし、ナッ
ト２６で端部２５を締めつけ連結プレート１５に固定す
る。塑性挙動要素１３は中央に作用する作用力３１と両
端に作用する作用力３２により曲げ荷重を負担する。図
９は図８の向って右半分についての上記作用による塑性
挙動要素の曲げモーメント分布３３、３４を示す図であ
る。弾塑性変形をする塑性挙動要素１３の部材断面を、
作用する応力分布（曲げモーメント分布３３、３４）に
応じて変化させ、図９の曲げモーメント図中に示した
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇにそれぞれ対応する塑性挙
動要素１３のＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、Ｅ’、Ｆ’、
Ｇ’の位置で、図１０に示すように塑性化部材の断面を
変化させた。すなわち、曲げモーメントの大きいＡ’
Ｂ’（Ｌ2 の区間）及びＣ’Ｄ’（Ｌ3 の区間）の断面
積を大きくし、Ｂ’Ｃ’（Ｌ1 の区間）の断面積を小さ
くした。このようにしてクリテイカル断面における応力
集中を緩和し、塑性化する範囲を拡げ、塑性化部材の破
壊の発生を遅らせ、繰返し作用する荷重に対するエネル
ギー吸収能力の劣化の少ない、良好な復元特性（履歴ル
ープ）を持たせるようにした。
【００２３】簡単のため、鋼材の引張応力−歪曲線（σ
−ε関係）を２本の直線形（ｂｉ−ｌｉｎｅａｒ）と仮
定すれば円形断面部材の降伏モーメントＭｙｘは Ｍｙｘ ＝（π／４）ｄ3 σy となる。ここに、 ｄ：直径 σy ：鋼材の降伏点 である。同様に全塑性モーメントは Ｍｐｘ ＝（４／３）ｄ3 σy となる。したがって降伏モーメントと全塑性モーメント
の比は （Ｍｐｘ／Ｍｙｘ） ≒１．７ となる。作用する曲げモーメントと部材断面の降伏モー
メントの比の高いところから塑性化が始まり、その隣接
部に波及する。
−ε関係）を２本の直線形（ｂｉ−ｌｉｎｅａｒ）と仮
定すれば円形断面部材の降伏モーメントＭｙｘは Ｍｙｘ ＝（π／４）ｄ3 σy となる。ここに、 ｄ：直径 σy ：鋼材の降伏点 である。同様に全塑性モーメントは Ｍｐｘ ＝（４／３）ｄ3 σy となる。したがって降伏モーメントと全塑性モーメント
の比は （Ｍｐｘ／Ｍｙｘ） ≒１．７ となる。作用する曲げモーメントと部材断面の降伏モー
メントの比の高いところから塑性化が始まり、その隣接
部に波及する。
【００２４】塑性挙動要素の塑性化する領域を図１１に
例示した。図１１は横軸に図１０と同様の塑性挙動要素
の長手方向位置を取り、縦軸にモーメントを取って示し
た。位置Ａ、Ｂ、Ｄにおける塑性挙動要素の直径をそれ
ぞれφ2 、φ1 、φ2 とし、φ2 ／φ1 ＝１．５とし、
区間ＡＤの長さＬs に対して、区間ＢＣの長さＬ1 ＝
０．５ＬS 、区間ＡＢの長さＬ2 ＝０．３５ＬS 、区間
ＣＤの長さＬ3 ＝０．１５ＬS としたとき、位置Ｂ及び
位置Ｃの断面が全塑性モーメントに達する時の曲げモー
メント分布の絶対値は図１１中の曲線Ｍのようになる。
この時塑性挙動要素の中央部の最大曲げモーメント、塑
性挙動要素の端部の最大曲げモーメントはそれぞれ４
３、４４で示される。そして、塑性挙動要素の全塑性モ
ーメントは曲線Ｍｐｘで示される。塑性挙動要素の降伏
曲げモーメントは曲線Ｍｙｘであり、塑性挙動要素の中
央側の塑性化する範囲４１、塑性挙動要素の端部側の塑
性化する範囲４２は、図１１中に示すようになる。これ
によれば中央側のクリテイカル断面Ｂから中央側端部の
かなり近くまでを塑性化する領域とすることができた。
例示した。図１１は横軸に図１０と同様の塑性挙動要素
の長手方向位置を取り、縦軸にモーメントを取って示し
た。位置Ａ、Ｂ、Ｄにおける塑性挙動要素の直径をそれ
ぞれφ2 、φ1 、φ2 とし、φ2 ／φ1 ＝１．５とし、
区間ＡＤの長さＬs に対して、区間ＢＣの長さＬ1 ＝
０．５ＬS 、区間ＡＢの長さＬ2 ＝０．３５ＬS 、区間
ＣＤの長さＬ3 ＝０．１５ＬS としたとき、位置Ｂ及び
位置Ｃの断面が全塑性モーメントに達する時の曲げモー
メント分布の絶対値は図１１中の曲線Ｍのようになる。
この時塑性挙動要素の中央部の最大曲げモーメント、塑
性挙動要素の端部の最大曲げモーメントはそれぞれ４
３、４４で示される。そして、塑性挙動要素の全塑性モ
ーメントは曲線Ｍｐｘで示される。塑性挙動要素の降伏
曲げモーメントは曲線Ｍｙｘであり、塑性挙動要素の中
央側の塑性化する範囲４１、塑性挙動要素の端部側の塑
性化する範囲４２は、図１１中に示すようになる。これ
によれば中央側のクリテイカル断面Ｂから中央側端部の
かなり近くまでを塑性化する領域とすることができた。
【００２５】またＬ2 をＬ3 より十分大きくすることに
より塑性挙動要素の中央側に作用する曲げモーメントを
端部側に作用する曲げモーメントより大きくすることが
できた。これは塑性挙動要素の中央側は左右対称条件よ
り固定端モーメントに近い値をとることができるのに対
して端部側は周辺の支持条件が半固定となり、固定端モ
ーメントより小さな値しか負担できないことに対応した
ものである。
より塑性挙動要素の中央側に作用する曲げモーメントを
端部側に作用する曲げモーメントより大きくすることが
できた。これは塑性挙動要素の中央側は左右対称条件よ
り固定端モーメントに近い値をとることができるのに対
して端部側は周辺の支持条件が半固定となり、固定端モ
ーメントより小さな値しか負担できないことに対応した
ものである。
【００２６】図１１に示すように、塑性挙動要素の断面
積を適正化することにより、塑性挙動要素全体に占める
塑性化の範囲を広げることができ、地震時に繰り返し作
用する荷重に対して、十分なエネルギー吸収能力を持た
せることができた。次に本発明による建物の変形パター
ンと層間変位について述べる。図１２に示すような柱
４、梁２、ブレース３を組み合わせたＫ形ブレース構造
の骨組の梁２とブレス３の間に塑性化部材１０を介装し
た建物に地震力Ｑが作用した時、建物は図１３に示すよ
うに変形する。層間高さをＨとし、層間変位をδT とす
る。層間変位δT は塑性化部材１０の変形δR とブレー
スの変形δb との合計である。すなわち、δT ＝δR ＋
δb である。但し、δb はδR に比べて小さい値であ
る。
積を適正化することにより、塑性挙動要素全体に占める
塑性化の範囲を広げることができ、地震時に繰り返し作
用する荷重に対して、十分なエネルギー吸収能力を持た
せることができた。次に本発明による建物の変形パター
ンと層間変位について述べる。図１２に示すような柱
４、梁２、ブレース３を組み合わせたＫ形ブレース構造
の骨組の梁２とブレス３の間に塑性化部材１０を介装し
た建物に地震力Ｑが作用した時、建物は図１３に示すよ
うに変形する。層間高さをＨとし、層間変位をδT とす
る。層間変位δT は塑性化部材１０の変形δR とブレー
スの変形δb との合計である。すなわち、δT ＝δR ＋
δb である。但し、δb はδR に比べて小さい値であ
る。
【００２７】大地震の時の建物の最大層間変形量は階高
の１／１００程度が目安とされている。階高Ｈを仮に４
ｍとすれば、最大層間変形は４ｃｍである。この値に更
に余裕をみて６〜８ｃｍの変形量を確保すれば建物に使
用する塑性化部材の変形量としては十分であると考えら
れる。仮に塑性化部材の層間変位δR を全層間変位δ T
の８０％とすれば、δR を３．２ｃｍとすればよいが、
これにさらに余裕を見て塑性化部材の最大変形能力を６
〜７ｃｍとする。本発明の塑性化部材は上述のように構
成されているので、コンパクトな形状で変形能力が大き
く、容易に上記のような塑性挙動要素の最大変形量を確
保することができる。
の１／１００程度が目安とされている。階高Ｈを仮に４
ｍとすれば、最大層間変形は４ｃｍである。この値に更
に余裕をみて６〜８ｃｍの変形量を確保すれば建物に使
用する塑性化部材の変形量としては十分であると考えら
れる。仮に塑性化部材の層間変位δR を全層間変位δ T
の８０％とすれば、δR を３．２ｃｍとすればよいが、
これにさらに余裕を見て塑性化部材の最大変形能力を６
〜７ｃｍとする。本発明の塑性化部材は上述のように構
成されているので、コンパクトな形状で変形能力が大き
く、容易に上記のような塑性挙動要素の最大変形量を確
保することができる。
【００２８】図１５は、本発明の実施例の塑性化部材の
履歴ループ曲線の例、図１６は変位と載荷履歴との関係
の例を示したものである。その荷重と変位は、図１４に
示す通りである。図１５、図１６から、本発明の塑性化
部材は吸収エネルギーが非常に大きいものであることが
知られる。図１７、１８はＸ字形ブレースの交差点に塑
性化部材１０を装着した場合、図１９、２０は耐震壁５
と梁２との間に塑性化部材１０を装着した場合に、地震
力Ｑが作用した時の層間変位を示したものである。図１
８の場合、層間変位δT 、塑性化部材の変形δR 、上部
ブレスの変形δb1、下部ブレスの変形δb2、とすれば、
δT ＝δR ＋δb1＋δb2である。図２０の場合、層間変
位δT 、塑性化部材の変形δR 、耐震壁の変形δB とす
れば、δT ＝δR ＋δB である。
履歴ループ曲線の例、図１６は変位と載荷履歴との関係
の例を示したものである。その荷重と変位は、図１４に
示す通りである。図１５、図１６から、本発明の塑性化
部材は吸収エネルギーが非常に大きいものであることが
知られる。図１７、１８はＸ字形ブレースの交差点に塑
性化部材１０を装着した場合、図１９、２０は耐震壁５
と梁２との間に塑性化部材１０を装着した場合に、地震
力Ｑが作用した時の層間変位を示したものである。図１
８の場合、層間変位δT 、塑性化部材の変形δR 、上部
ブレスの変形δb1、下部ブレスの変形δb2、とすれば、
δT ＝δR ＋δb1＋δb2である。図２０の場合、層間変
位δT 、塑性化部材の変形δR 、耐震壁の変形δB とす
れば、δT ＝δR ＋δB である。
【００２９】
【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。
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】別の実施例の塑性化部材の側面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】塑性化部材の作用説明図である。
【図６】塑性化部材の作用説明図である。
【図７】図６の部分拡大図である。
【図８】塑性挙動要素の側面図である。
【図９】曲げモーメント分布図である。
【図１０】塑性挙動要素の側面図である。
【図１１】塑性挙動要素の塑性化する領域を示すグラフ
である。
である。
【図１２】地震による構造物の変形の説明図である。
【図１３】地震による構造物の変形の説明図である。
【図１４】荷重と変位の説明図である。
【図１５】履歴ループ曲線の例を示すグラフである。
【図１６】Ｘ字形ブレース構造の地震力と層間変位の説
明図である。
明図である。
【図１７】荷重と載荷履歴との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図１８】Ｘ字形ブレース構造の地震力と層間変位の説
明図である。
明図である。
【図１９】耐震壁構造の地震力と層間変位の説明図であ
る。
る。
【図２０】耐震壁構造の地震力と層間変位の説明図であ
る。
る。
２ 梁 ３ ブレース ４ 柱 ３ 耐震壁 １０ 塑性化部材 １１、１２ ブラケット １３，１３ａ，１３ｂ 塑性挙動要素 １４ ボルトナット １５、１５ａ 連結プレート １５ｂ 矢印 １６ 塑性材 ２１ 中央部 ２２ 隣接部 ２３ 最細部 ２４ 固定部 ２５ 端部 ２６ ナット ３１、３２ 作用力 ３３、３４ 曲げモーメント分布 ３５ プレート ３６ スタッド ４１ 塑性挙動要素の中央側の塑性化する範囲 ４２ 塑性挙動要素の端部側の塑性化する範囲 ４３ 塑性挙動要素の中央部の最大曲げモーメント ４４ 塑性挙動要素の端部部の最大曲げモーメント
Claims (4)
- 【請求項１】 骨組構造の構造要素の接合部に塑性化部
材を着脱可能に固定した耐震構造骨組において、該塑性
化部材は、それぞれ接合すべき構造要素に固定され構造
要素と同一面内で互いに対向する板体を有するブラケッ
トを備え、該板体に多数の直角貫通孔を設け、該多数の
貫通孔にそれぞれ棒状の塑性挙動要素を挿通してその中
央部を支持させ、該多数の塑性挙動要素の軸端部をそれ
ぞれ連結プレートの孔に取外自在に固定して成ることを
特徴とする耐震構造骨組。 - 【請求項２】 前記塑性挙動要素は、極低降伏点鋼棒又
は鉛材からなる棒体であることを特徴とする請求項１記
載の耐震構造骨組。 - 【請求項３】 前記極低降伏点鋼棒は、中央部及び両端
部を大径とし、中央部と両端部との間を小径とし、該大
径部と小径部とを滑らかな曲面で連結した形状としたこ
とを特徴とする請求項２記載の耐震構造骨組。 - 【請求項４】 前記板体と連結プレートとの間の塑性挙
動要素の周囲に、塑性部材を装着したことを特徴とする
請求項１〜３の何れかに記載の耐震構造骨組。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2206198A JPH11217952A (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 耐震構造骨組 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2206198A JPH11217952A (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 耐震構造骨組 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11217952A true JPH11217952A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12072401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2206198A Pending JPH11217952A (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 耐震構造骨組 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11217952A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020056286A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社フジタ | 架構式構造 |
-
1998
- 1998-02-03 JP JP2206198A patent/JPH11217952A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020056286A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社フジタ | 架構式構造 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050203 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050203 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060428 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060620 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20061017 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |