JPH11241523A - 構造物 - Google Patents

構造物

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JPH11241523A
JPH11241523A JP4073998A JP4073998A JPH11241523A JP H11241523 A JPH11241523 A JP H11241523A JP 4073998 A JP4073998 A JP 4073998A JP 4073998 A JP4073998 A JP 4073998A JP H11241523 A JPH11241523 A JP H11241523A
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steel plates
compression
friction
steel plate
friction device
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JP4073998A
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English (en)
Inventor
Takayoshi Sakurai
隆喜 櫻井
Soichi Toriyama
壮一 鳥山
Yutaka Fujita
豊 藤田
Kazuhiko Yamazaki
和彦 山崎
Kiyoshi Ishii
清 石井
Jun Yoshida
順 吉田
Eiji Wakita
英治 脇田
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Electric Power Development Co Ltd
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Electric Power Development Co Ltd
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 あらかじめ降伏・崩壊メカニズムを設定して
おくことが可能であり、これにより地震時の安全対策を
容易に行うことができるとともに、地震後の修復作業も
簡単に実行可能であるような構造物を提供することを課
題とする。 【解決手段】 構造物8の躯体9を構成する梁12の両
端12a,12aを、柱11,11に対して摩擦装置1
4,14を介して接合した。さらに、摩擦装置14は、
梁12側に固定された第一の鋼板15と、柱11側に固
定された第二の鋼板16とを備えた構成とするととも
に、第一および第二の鋼板15,16を、互いに重ね合
わせて、その板面と平行な方向に相対変位可能に摩擦ボ
ルト接合した構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビル、工場、倉庫
等に用いて好適な構造物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】周知のように、この種の構造物は、各種
指針等に従って、その躯体が必要最小限の強度、およ
び、ねばり(靱性)を有するように構築される。その結
果、このような構造物においては、指針等により要求さ
れる断面性能に応じて、構造物の地震等に対する性能が
決定されている。例えば、RC造の構造物であれば、そ
の構造物に使用されるコンクリート強度と鉄筋の強度と
配筋量とから地震等に対する性能が決定され、S造の構
造物であれば、その構造物に使用される鉄骨部材の断面
性能により地震等に対する性能が決定される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、実際に地震
等により構造物が崩壊する場合には、特定の箇所で構造
部材が損傷を受けて崩壊することがほとんどである。具
体的な例としては、図8(a)に示すように、梁1の両
端1a,1aで曲げ降伏が生じる場合、(b)のよう
に、柱2の柱頭2aあるいは柱脚2bで曲げ降伏が生じ
る場合、(c)のように、柱2の柱脚2bおよび梁1の
両端1a,1aで降伏が生じる場合、(d)のように、
柱2の柱脚2bにおいて圧縮または引張により降伏が生
じる場合などが挙げられる。このような構造物の降伏・
崩壊等は、その構造物固有の降伏・崩壊メカニズムに従
って生じるのが通常であり、上述のように、構造物を構
築するにあたって、単純に指針等により要求される断面
性能のみを考慮したのでは、各断面の性能が構造物の予
想される降伏・崩壊メカニズムに対応せず、却って、耐
震安全性の確保が困難となることもある。
【0004】また、これらの構造物の特定部分(梁の両
端、柱頭、柱脚)は、大地震時には降伏または損傷する
ことによって地震エネルギーを吸収するように作用する
ことから、地震後には、これらの部分を大幅に補修する
ことを余儀なくされる。しかしながら、構造物がこのよ
うな損傷を受けた場合、RC造構造物においては、コン
クリートが圧潰して鉄筋が降伏または破断し、また、S
造構造物においては、鉄骨部材が降伏または破断するこ
ととなるため、実際には、構造物の修復は殆ど不可能に
近いものとなる。したがって、地震後に、構造物の補修
を容易に行うことが可能であるような技術が求められて
いる。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、従来の構造物と比較して、あらかじめ降伏・崩壊
メカニズムを設定しておくことが容易となり、これによ
り地震時の安全対策を容易に行うことができるととも
に、地震後の修復作業も簡単に実行可能であるような構
造物を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては以下の手段を採用した。すなわち、
請求項1記載の構造物は、構造物の躯体を構成する梁ま
たは柱の少なくとも一端が、前記躯体の他の部分に対し
て摩擦装置を介して接合され、 該摩擦装置は、前記梁
または柱側に固定された第一の鋼板と、前記架構の他の
部分側に固定された第二の鋼板とを備えた構成とされ、
これら第一および第二の鋼板は、互いに重ね合わせら
れて、その板面と平行な方向に相対変位可能に摩擦ボル
ト接合されていることを特徴とする。
【0007】上記のような構成とされるために、この構
造物においては、地震時に、摩擦装置の第一の鋼板と第
二の鋼板とが互いに相対変位して構造物の変位に追随す
るように作用することができる。
【0008】請求項2記載の構造物は、請求項1記載の
構造物であって、 前記摩擦装置には、前記摩擦ボルト
接合を行うための圧縮拘束ボルトが複数備えられ、 こ
れら圧縮拘束ボルトは、一の圧縮拘束ボルトを中心とし
た円周上に、他の圧縮拘束ボルトが位置するように配置
される一方、 前記第一および第二の鋼板の少なくとも
一方には、前記円周の少なくとも一部に沿った形状とさ
れたルーズホールが設けられ、 前記他の圧縮ボルト
は、該ルーズホールに少なくとも一本以上挿通されてい
ることを特徴とする。
【0009】上記のような構成とされるために、この構
造物においては、第一および第二の鋼板が一の圧縮拘束
ボルトを中心として相対的に回転変位することが可能で
ある。
【0010】請求項3記載の構造物は、請求項1記載の
構造物であって、前記第一および第二の鋼板のいずれか
一方には、前記梁または柱の延在方向がその長手方向と
された長穴が設けられ、前記摩擦ボルト接合を行うため
の圧縮拘束ボルトは、該長穴に挿通されていることを特
徴とする。
【0011】上記のような構成とされるために、この構
造物においては、第一および第二の鋼板が長穴の延在方
向に相対変位することが可能である。
【0012】請求項4記載の構造物は、請求項1から3
のいずれかに記載の構造物であって、前記摩擦装置は、
前記第一および第二の鋼板の少なくとも一方を複数備え
た構成とされるとともに、同、他方が、一対の前記一方
の間に挟持された構成とされていることを特徴とする。
【0013】上記のような構成とされるために、この構
造物においては、第一および第二の鋼板間の摩擦力を増
大させて、これらを安定的に接合させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を、図1から3を参照して説明する。図1は、構造物8
の一部を拡大して示した図であり、図中符号11は、構
造物8の躯体9を構成する柱を、符号12は、柱11,
11間に架設された梁を表す。図中に示すように、梁1
2は、その両端12a,12aが摩擦装置14,14を
介して柱11に接合された構成とされている。また、摩
擦装置14は、梁12側に固定された第一の鋼板15
と、柱11側に固定された第二の鋼板16とを重ね合わ
せて接合した構成とされている。
【0015】図2は、摩擦装置14の構造の詳細を示し
た図であり、図3は、図2におけるA−A断面を示した
図である。これらの図中に示すように、摩擦装置14
は、一対の第一の鋼板15,15間に第二の鋼板16が
挟持されるとともに、これら第一および第二の鋼板1
5,16を圧縮拘束ボルト17,17,…を用いて摩擦
ボルト接合した構成とされている。
【0016】これら圧縮拘束ボルト17,17,…は、
図中に示すように、一の圧縮拘束ボルト17aを中心と
する円周上に他の圧縮拘束ボルト17b,…が位置する
ように配置されている。また、第二の鋼板16には、一
の圧縮拘束ボルト17aが挿通されたボルト孔19を囲
むように、略円弧状のルーズホール20,20が形成さ
れており、他の圧縮拘束ボルト17b,…は、これらル
ーズホール20,20内に挿通されている。また、第一
および第二の鋼板15,16が接する接触面22,22
には、摩擦力を安定的に確保するために、例えばモリブ
テン鋼等の粉末による表面処理材料が塗布されている。
【0017】以上のような構成とされた構造物8におい
ては、図2中において二点鎖線で示すように、摩擦装置
14の第二の鋼板16が第一の鋼板15に挟持されたま
ま、圧縮拘束ボルト17aを回転中心として相対変位す
ることが可能となっている。したがって、地震時に、柱
11,11,…および梁12,12,…に水平力が作用
した場合には、第二の鋼板16が第一の鋼板15に対し
て相対的に回転変位することにより、柱11,11間に
架設された梁12が、柱11に対して回転変位するよう
に摩擦装置14が機能することができ、その結果、躯体
9が地震による水平力に良好に追随して変形することが
可能である。また、この場合、梁12の両端12a,1
2a等に無理な力が加わることがなく、各部材の損傷を
防ぐことが可能である。さらに、接触面22に表面処理
材料が塗布されているために、第一および第二の鋼板1
5,16間に安定した摩擦力が生じるようにすることが
でき、また、この摩擦力のなす仕事により、構造物8に
入力された地震エネルギーを吸収させるようにすること
が可能である。
【0018】以上のように、構造物8においては、摩擦
装置14の第一の鋼板15と第二の鋼板16とがその板
面と平行な方向に相対変位可能に摩擦ボルト結合されて
いることから、地震時には、これら第一および第二の鋼
板15,16が相対変位することによって、構造物8の
躯体9が地震力に良好に追随して変形することが可能で
ある。また、このように躯体9中にあらかじめ変形可能
な部位を設けておくことによって、構造物8の躯体9に
おいて設計で考慮した降伏メカニズムを適切に構築する
ことが可能であり、これにより、設計時において構造物
8の各所の断面性能を従来の設計と比較し適切なものに
定めておき、構造物8の耐震安全性・経済性を高めるよ
うにすることができる。さらに、構造物8に入力された
地震エネルギーを第一および第二の鋼板15,16間に
生じる摩擦エネルギーとして吸収させ、これにより構造
物8の耐震安全性を向上させることができる。
【0019】また、上述の構造物8においては、第一お
よび第二の鋼板15,16が圧縮拘束ボルト17aおよ
び17b,17bにより結合されるとともに、圧縮拘束
ボルト17b,17bが第二の鋼板16に形成されたル
ーズホール20,20に挿通されることにより、第一お
よび第二の鋼板15,16が設計外力を受けた時、圧縮
拘束ボルト17a周りに相対的に回転変位することが可
能である。これにより、地震時に従来の構造物で発生し
た降伏・崩壊が生じる梁12の曲げによる変位を摩擦装
置14において吸収することが可能であり、梁12の損
傷を未然に防ぐことができる。さらに、圧縮拘束ボルト
17,17,…による締め付け力を調整することによ
り、構造物8の降伏メカニズムや摩擦装置14によるエ
ネルギー吸収性能を容易に制御することが可能である。
また、地震後に、躯体9に残留変形が生じた場合には、
圧縮拘束ボルト17,17,…による締め付け力を解除
して、梁11および柱12等の位置を適切な位置に修正
することが可能である。
【0020】また、上述の構造物8においては、第二の
鋼板16が一対の第一の鋼板15,15間に挟持された
構成とされるため、第一および第二の鋼板15,16間
に生じる摩擦力を確保して、摩擦装置14による柱11
と梁12との接合機能および摩擦装置14による躯体9
の振動エネルギーの吸収機能を良好なものとすることが
できる。
【0021】以上において、本発明の実施の形態の一例
を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定される
ものでなく、必要に応じて他の形態とすることも可能で
ある。 例えば、上記実施の形態においては、一対の第
一の鋼板15,15間に一枚の第二の鋼板16が挟持さ
れた構成とされているが、その代わりに、第二の鋼板1
6を複数使用することも可能である。この場合、例え
ば、鋼板16が2枚の場合、第一の鋼板15は3枚必要
となる。また、上記実施の形態において、地震時に、柱
11が曲げ降伏することが想定される場合には、図4に
示すように、柱11,11の柱脚11aおよび柱頭11
bと梁12との間に、上記実施の形態と同様の摩擦装置
14,14を介装することによって、柱11の降伏を防
ぐようにしてもよい。
【0022】また、地震時に、柱11が圧縮力あるいは
引張力により降伏することが想定される場合には、図5
に示すような摩擦装置24を柱11の柱脚11aと地盤
Gとの間に介装するようにしてもよい。
【0023】図5中に示した摩擦装置24は、地盤G側
に固定された第一の鋼板26と柱11側に固定された第
二の鋼板27とを重ね合わせて圧縮拘束ボルト28を用
いて摩擦ボルト接合したものであり、その構造の詳細
は、図6および図7に示すような構成とされる。すなわ
ち、摩擦装置24は、第一の鋼板26,26間に第二の
鋼板27が挟持された構成となっており、なおかつ、こ
れら第一および第二の鋼板26および27を接合する圧
縮拘束ボルト28が、第二の鋼板27において形成され
たルーズホール30に対して挿通された構成とされる。
また、ルーズホール30は、柱11の延在方向と平行な
方向がその長手方向となるように形成されている。
【0024】このような構成とされることから、摩擦装
置24においては、第一および第二の鋼板26,27
が、ルーズホール30の長手方向に相対変位することが
可能となる。したがって、地震時には、これら第一およ
び第二の鋼板26,27が相対変位することにより、柱
11と地盤Gとが上下方向に相対変位することが許容さ
れ、柱11に過大な軸力が作用することが防がれる。こ
のため、躯体9の地震時の変形能力およびエネルギー吸
収能力の向上が図られ、上記実施の形態と同様の効果を
得ることが可能である。
【0025】また、これとは別に、上述したような摩擦
装置14あるいは24において用いられる第一、第二の
鋼板15,16あるいは26,27の数を変化させるよ
うにすることも可能である。例えば、二枚の第二の鋼板
16あるいは27を三枚の第一の鋼板15あるいは26
により挟持するようにしても構わない。このようにする
ことによって、第一、第二の鋼板15,16あるいは2
6,27間に生じる摩擦力を増大させて、摩擦装置1
4,24による各部材の接合機能やエネルギー吸収機能
を向上させるようにしてもよい。
【0026】また、その他にも、構造物8において損傷
が生じることが想定される部位の構造等に応じて、本発
明の主旨を逸脱しない範囲内で他の形態を採用するよう
にしてもよく、さらに、上述したような各変形例を適宜
選択的に組み合わせるようにしても構わない。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る構
造物においては、構造物の躯体の柱または梁の少なくと
も一端と躯体の他の部分とを接合する摩擦装置が、第一
の鋼板と第二の鋼板とを、その板の面内方向に相対変位
可能に摩擦ボルト結合した構成とされていることから、
地震時には、これら第一および第二の鋼板が相対変位す
ることによって、躯体が地震力に良好に追随して変形す
ることが可能である。また、このように躯体中にあらか
じめ変形可能な部位を設けておくことによって、躯体に
おいて発生が予想される降伏メカニズムを適切に構築し
ておくことが可能であり、これにより、設計時において
構造物の各所の断面性能を適切なものに定めておき、構
造物の耐震安全性・経済性を高めるようにすることがで
きる。さらに、構造物に入力された地震エネルギーを第
一および第二の鋼板間に生じる摩擦エネルギーとして吸
収させ、これにより構造物の耐震安全性を向上させるこ
とができる。
【0028】請求項2に係る構造物においては、第一お
よび第二の鋼板が圧縮拘束ボルトにより結合されるとと
もに、一の圧縮拘束ボルトの周囲に他の圧縮拘束ボルト
が配置された構成とされ、さらに、他の圧縮拘束ボルト
は、第一または第二の鋼板において一の圧縮拘束ボルト
を中心とした円弧形状に形成されたルーズホールに対し
て挿通される構成とされる。これにより、地震時には、
第一および第二の鋼板が、一の圧縮拘束ボルトを回転中
心として相対変位することにより、躯体の各部材の曲げ
による変位が摩擦装置によって吸収される。また、請求
項3に係る構造物においては、第一および第二の鋼板を
接合する圧縮拘束ボルトが、梁または柱の延在方向と平
行な方向がその長手方向となるように形成されたルーズ
ホールに対し挿通された構成となっている。これによ
り、地震時には、第一および第二の鋼板がルーズホール
の長手方向に相対変位することにより、躯体を構成する
各部材の軸方向の変位が吸収される。このように、これ
ら請求項2または3に係る構造物によれば、各部材の損
傷が未然に防がれるとともに、圧縮拘束ボルトによる締
め付け力を調整することにより、躯体の降伏メカニズム
や摩擦装置によるエネルギー吸収性能を容易に制御する
ことができる。さらに、地震後に、躯体に残留変形が生
じた場合には、圧縮拘束ボルトによる締め付け力を解除
して、躯体の各部材の位置を適切な位置に修正すること
が可能である。
【0029】請求項4に係る構造物においては、第一お
よび第二の鋼板の一方が他方を挟持する構成とされるた
め、第一および第二の鋼板間に生じる摩擦力を確保し
て、摩擦装置による躯体の各部材同士の接合機能および
摩擦装置による躯体の振動エネルギーの吸収機能を良好
なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態を模式的に示す図であ
って、構造物の一部を拡大して示した正面図である。
【図2】 図1に示した構造物に使用された摩擦装置を
拡大して示した正面図である。
【図3】 図2に示した摩擦装置のA−A矢視断面図で
ある。
【図4】 本発明の他の実施の形態を示す図であって、
構造物の一部を拡大して示した正面図である。
【図5】 本発明のさらに他の実施の形態を示す図であ
って、構造物の一部を拡大して示した正面図である。
【図6】 図5に示した構造物に使用された摩擦装置を
拡大して示した正面図である。
【図7】 図6に示した摩擦装置のB−B矢視断面図で
ある。
【図8】 本発明の解決すべき課題を示すための図であ
って、一般の構造物において地震時に生じる損傷を類型
的に示した図である。
【符号の説明】
8 構造物 9 躯体 11 柱 11a 柱脚 11b 柱頭 12 梁 12a 両端 14,24 摩擦装置 15,26 第一の鋼板 16,27 第二の鋼板 17,28 圧縮拘束ボルト 17a 一の圧縮拘束ボルト 17b 他の圧縮拘束ボルト 20,30 ルーズホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 豊 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 山崎 和彦 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 石井 清 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 吉田 順 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 脇田 英治 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造物の躯体を構成する梁または柱の少
    なくとも一端が、前記躯体の他の部分に対して摩擦装置
    を介して接合され、 該摩擦装置は、前記梁または柱側
    に固定された第一の鋼板と、前記架構の他の部分側に固
    定された第二の鋼板とを備えた構成とされ、 これら第
    一および第二の鋼板は、互いに重ね合わせられて、その
    板面と平行な方向に相対変位可能に摩擦ボルト接合され
    ていることを特徴とする構造物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の構造物であって、 前記
    摩擦装置には、前記摩擦ボルト接合を行うための圧縮拘
    束ボルトが複数備えられ、 これら圧縮拘束ボルトは、
    一の圧縮拘束ボルトを中心とした円周上に、他の圧縮拘
    束ボルトが位置するように配置される一方、 前記第一
    および第二の鋼板の少なくとも一方には、前記円周の少
    なくとも一部に沿った形状とされたルーズホールが設け
    られ、前記他の圧縮ボルトは、該ルーズホールに挿通さ
    れていることを特徴とする構造物。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の構造物であって、 前記
    第一および第二の鋼板のいずれか一方には、前記梁また
    は柱の延在方向がその長手方向とされた長穴が設けら
    れ、 前記摩擦ボルト接合を行うための圧縮拘束ボルト
    は、該長穴に挿通されていることを特徴とする構造物。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の構造
    物であって、 前記摩擦装置は、前記第一および第二の
    鋼板の少なくとも一方を複数備えた構成とされるととも
    に、同、他方が、一対の前記一方の間に挟持された構成
    とされていることを特徴とする構造物。
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