JPH10317711A - 鉄骨架構の制振ブレース構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鉄骨架構に地震等による水平外力が入力して
も、早期に履歴減衰効果を発揮し、さらに、鉄骨架構の
安定した耐力を維持する。 【解決手段】ラーメン構造の鉄骨柱２、鉄骨梁３を骨組
みとした鉄骨架構６内に、一般の建築用鋼材からなるブ
レース材１０を連結した構造である。ブレース材の上端
は上部の鉄骨梁３に連結している。また、ブレース材の
下端は、連結部材１４、制振部材１２を介して鉄骨柱２
及び下部の鉄骨梁３に連結している。ここで、制振部材
１２は、ブレース材１０の座屈耐力以下でせん断、又は
曲げにより塑性変形する極軟鋼を材料とし、長尺なパネ
ル体に形成している。そして、この制振部材は、ブレー
ス材１０の他端に連結部材１４を介して直交して連結し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄骨架構内にブ
レースを連結した鉄骨架構の制振ブレース構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図３に示すものは、Ｈ型鋼の鉄骨柱２、
鉄骨梁４を骨組みとした鉄骨架構６を示すものである。
この鉄骨架構６には、Ｈ型鋼からなる２本のブレース材
８が配設されており、各ブレース材８は、一端部を上部
鉄骨梁４に固定し、他端部を下部の鉄骨柱２及び鉄骨梁
４の交叉部に固定している。そして、架構６に地震等の
水平力が入力すると、２本のブレース材８の圧縮反力、
引張り反力により鉄骨架構６を補強して剛性及び耐力を
向上させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記構造の鉄
骨架構６に、図４に示すようにブレース材８に作用する
圧縮・引張力が座屈耐力以下に留まるような水平外力Ｆ
₁ が作用する場合には、減衰作用はほとんど生じない。
すなわち、図５に示すように、ブレース材８は弾性変形
するので塑性変形による履歴減衰作用が生じない。一
方、図６に示すように、ブレース材８が座屈するような
水平外力Ｆ₂ が作用すると、ブレース材８の座屈に伴い
鉄骨架構６の耐力が低下すると共に、図７に示すように
不安定なヒステリシス特性となってしまう。

【０００４】そこで、この発明は上記事情に鑑みてなさ
れたものであり、履歴エネルギー吸収能力を向上し制振
効果を生じしめると共に、座屈破壊を有効に防止し、鉄
骨架構の安定した耐力を保持することが可能な鉄骨架構
の制振ブレース構造を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、ラーメン構造の鉄骨柱、鉄
骨梁を骨組みとした鉄骨架構内に、一般の建築用鋼材か
らなるブレース材を連結した構造において、前記ブレー
ス材の一端を前記鉄骨架構内の一部に連結するととも
に、前記ブレース材の他端を、当該ブレース材の座屈耐
力以下で塑性変形する制振部材を介して前記鉄骨架構内
の他の部位に連結した。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の鉄骨架構の制振ブレース構造において、前記制振部
材を、前記ブレース材と比較して降伏点、引張り強度が
極めて低い極軟鋼を材料として長尺なパネル体により構
成し、前記ブレース材の他端に、当該ブレース材と直交
するように前記制振部材の長手方向中央部を連結し、前
記制振部材の長手方向の両端部を、前記鉄骨柱及び鉄骨
梁に連結した。

【０００７】さらに、請求項３記載の発明は、請求項２
記載の鉄骨架構の制振ブレース構造において、前記ブレ
ース材の他端及び前記制振部材間の連結部を、連結部材
を介してボルト接合により着脱自在に連結するととも
に、前記制振部材の長手方向の両端部と、前記鉄骨柱及
び鉄骨梁間の連結部を、ボルト接合により着脱自在に連
結した。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、図３で示した構成
と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略
する。

【０００９】図１は、２本のブレース材１０と、これら
ブレース材１０の一端部に連結する制振部材１２とを備
えた鉄骨架構６を示すものである。２本のブレース材１
０は鉄骨架構６内にＫ型に配置されており、一般の建築
用鋼材（ＳＭ４９０、ＳＳ４００等）を材料としたＨ型
鋼により構成されている。そして、各ブレース材１０
は、上端部を上部の鉄骨梁４に固定し、下端部を連結部
材１４、制振部材１２を介して鉄骨柱２及び下部の鉄骨
梁４に固定している。

【００１０】前記制振部材１２は、ブレース材１０と比
較して降伏点が１／３程度低く、引張り強度が２／３程
度低く、さらにブレース材１０の伸び率と比較して略２
倍の機械的性質を有する極軟鋼を材料とし、矩形板状の
パネル体として形成している。

【００１１】そして、制振部材１２の長手方向の中央部
に、制振部材１２の長手方向と直交して延在するよう
に、一般の建築用鋼材からなる連結部材１４の一端部を
固定している。また、連結部材１４の他端部１４ａは、
ブレース材１０の下端部と高力ボルト接合によって着脱
自在に連結している。また、鉄骨柱２及び下部の鉄骨梁
４に延在する制振部材１２の長手方向の両端部は、鉄骨
柱２及び下部の鉄骨梁４に高力ボルト接合により連結し
ている。

【００１２】ここで、本実施形態の鉄骨架構６による
と、鉄骨架構６に地震などによる水平外力により、極軟
鋼からなる制振部材１２に降伏耐力を越える圧縮・引張
力が作用すると、制振部材１２がせん断又は又は曲げに
より塑性変形し履歴減衰作用が生じる。極軟鋼は一般鋼
より小さい応力（小さいひずみ）で降伏するので、制振
部材１２の降伏耐力を低くすることができ、ブレース材
や柱梁骨組が弾性範囲に留まるような早期から制振部材
１２を塑性変形させる。すなわち、早期から履歴減衰作
用が生じるようにすることができる。

【００１３】また、制振部材１２の最大耐力をブレース
材１０の座屈耐力より低くすることにより、ブレース材
１０に作用する圧縮力をブレース材１０の座屈耐力より
低く抑え、ブレース材１０の座屈を防止する。そして、
図２に示すようにブレース材１０に制振部材１２の降伏
耐力を越える圧縮・引張力が繰り返し作用し、水平変位
が増大しても、ブレース材１０は座屈しないので、鉄骨
架構６は安定した耐力・履歴エネルギー吸収能力を維持
することができる。

【００１４】このように、制振部材１２の極軟鋼部分の
安定した履歴エネルギーの吸収とブレース材１０の座屈
防止効果により、鉄骨架構６は十分な耐力を維持しなが
ら制振効果を上げることができる。

【００１５】さらに、制振部材１２は、ブレース材１０
の下端部と連結部材１４を介して高力ボルト接合により
連結し、鉄骨柱２及び下部の鉄骨梁４と高力ボルト接合
により連結しているので、新たな制振部材１２と交換す
る作業が容易となる。

【００１６】なお、本実施形態では、２本のブレース材
１０を鉄骨架構６内にＫ型に配置したが、鉄骨架構６内
にＶ型、Ｘ型のブレース材１０を配置しても同様の作用
効果を得ることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によると、ブレース材の他端に、このブレース材の座
屈耐力以下で塑性変形する制振部材が連結しているの
で、若し、鉄骨架構に地震による水平外力が入力し、制
振部材に降伏耐力以上の圧縮・引張力が作用した場合
に、制振部材の塑性変形により履歴減衰作用が早期に生
じる。また、制振部材の最大耐力をブレース材の座屈耐
力以下に低く抑えることにより、このブレース材の座屈
を防止することができる。そして、ブレース材に圧縮
力、引張り力が繰り返し作用して水平変位が増大して
も、ブレース材は座屈しないので、鉄骨架構は安定した
耐力を維持することができる。

【００１８】また、請求項２記載の発明によると、請求
項１記載の効果を得ることができるとともに、前記制振
部材を、極軟鋼の長尺なパネル体とし、且つブレース材
と直交した状態で連結しているので、制振部材の最大耐
力をブレース材の座屈耐力以下に低く抑えることによ
り、ブレース材の座屈を確実に防止することができる。
また、この極軟鋼の長尺なパネル体は、ブレース材や柱
梁骨組みが弾性範囲に留まるような水平外力で降伏して
塑性変形するので、早期から安定した履歴減衰作用とブ
レース材の座屈防止効果を得ることができる。

【００１９】さらに、請求項３記載の発明によると、請
求項２記載の効果を得ることができるとともに、ブレー
ス材の他端及び前記制振部材間の連結部を、連結部材を
介してボルト接合により着脱自在に連結し、制振部材の
長手方向の両端部と、鉄骨柱及び鉄骨梁間の連結部を、
ボルト接合により着脱自在に連結しているので、制振部
材が破壊しても、新たな制振部材と交換する作業が容易
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる鉄骨架構の制振ブレース構造を
示す図である。

【図２】本発明の鉄骨架構の水平力と水平変位の関係を
示す図である。

【図３】従来の鉄骨架構の制振ブレース構造を示す図で
ある。

【図４】図３で示した鉄骨架構の弾性範囲の挙動を示す
図である。

【図５】図４のような鉄骨架構の弾性範囲の水平力と水
平変位を示す図である。

【図６】図３で示した鉄骨架構においてブレース材が座
屈したときの鉄骨架構の挙動を示す図である。

【図７】図６のようにブレース材が座屈した時の鉄骨架
構の水平力と水平変位を示す図である。

【符号の説明】

２ 鉄骨柱 ４ 鉄骨梁 ６ 鉄骨架構 １０ ブレース材 １２ 制振部材 １４ 連結部材 １４ａ 連結部材１４の端部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラーメン構造の鉄骨柱、鉄骨梁を骨組み
   とした鉄骨架構内に、一般の建築用鋼材からなるブレー
   ス材を連結した構造において、 前記ブレース材の一端を前記鉄骨架構内の一部に連結す
   るとともに、前記ブレース材の他端を、当該ブレース材
   の座屈耐力以下で塑性変形する制振部材を介して前記鉄
   骨架構内の他の部位に連結したことを特徴とする鉄骨架
   構の制振ブレース構造。
2. 【請求項２】 前記制振部材を、前記ブレース材と比較
   して降伏点、引張り強度が極めて低い極軟鋼を材料とし
   て長尺なパネル体により構成し、前記ブレース材の他端
   に、当該ブレース材と直交するように前記制振部材の長
   手方向中央部を連結し、前記制振部材の長手方向の両端
   部を、前記鉄骨柱及び鉄骨梁に連結したことを特徴とす
   る請求項１記載の鉄骨架構の制振ブレース構造。
3. 【請求項３】 前記ブレース材の他端及び前記制振部材
   間の連結部を、連結部材を介してボルト接合により着脱
   自在に連結するとともに、前記制振部材の長手方向の両
   端部と、前記鉄骨柱及び鉄骨梁間の連結部を、ボルト接
   合により着脱自在に連結したことを特徴とする請求項２
   記載の鉄骨架構の制振ブレース構造。