(57)【要約】      （修正有）【課題】軸方向変形だけでなく曲げ変形を部材に与えることでより大きな地震エネルギー消費能力を確保しつつ、当該曲げ変形に際し部材に応力集中が生じて当該部材が破損するのを回避することができる座屈ブレースを提供する。【解決手段】低降伏点鋼からなる第１長尺体２と高強度鋼からなる第２長尺体３とが長手方向に沿って互いに連結された座屈ブレース１。座屈ブレース１の横断面において、第１長尺体２と第２長尺体３とが所定の軸に関して非対称に配置されており、座屈ブレース１に長手軸方向の圧縮力又は引張力が作用したときに、横断面内において軸に直交する方向であって第２長尺体３が配置された側に座屈ブレース１が曲がるように構成されている。【選択図】図１
2015129413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低降伏点鋼からなる第１長尺体と高強度鋼からなる第２長尺体とが長手方向に沿って互いに連結された座屈ブレースであって、
この座屈ブレースの横断面において、前記第１長尺体と第２長尺体とが所定の軸に関して強度的に非対称に配置されており、当該座屈ブレースに長手軸方向の圧縮力又は引張力が作用したときに、前記横断面内において前記軸に直交する方向であって第２長尺体が配置された側に座屈ブレースが曲がるように構成されていることを特徴とする、座屈ブレース。    
【請求項２】
前記座屈ブレースの横断面の図心よりも第１長尺体側に偏心した位置に、当該座屈ブレースに作用する力の作用点がくるように構成された、請求項１記載の座屈ブレース。
【請求項３】
前記低降伏点鋼は、降伏応力が５０ＭＰａより大きく、２３５ＭＰａより小さい鋼材である、請求項１又は請求項２に記載の座屈ブレース。  
【請求項４】
前記低降伏点鋼は、降伏応力が８０ＭＰａより大きく、１００ＭＰａより小さい鋼材である、請求項３に記載の座屈ブレース。
【請求項５】
前記高強度鋼は、引張強度が４９０ＭＰａより大きく、１０００ＭＰａより小さい鋼材である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の座屈ブレース。
【請求項６】
前記高強度鋼は、引張強度が５９０ＭＰａより大きく、７８０ＭＰａより小さい鋼材である、請求項５に記載の座屈ブレース。
【請求項７】
前記第１長尺体と第２長尺体が互いに離間して配設されており、当該第１長尺体と第２長尺体が、軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の板材により互いに連結されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の座屈ブレース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は座屈ブレースに関する。さらに詳しくは、建築物の耐震構造部材の一種である座屈ブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の耐震性を高めるために耐震構造部材と呼ばれる部材が当該建築物の架構に配設されている。かかる耐震構造部材のうち、柱と柱の間に斜め方向に取り付けられる部材は「ブレース」又は「筋交」と称され、現在、多くの建築物において耐震要素として採用されている。特に、鋼構造建築物においては、柱と梁部材からなる通常の構造形式では十分な剛性を確保することが難しいため、鋼製の耐震ブレースが多用されている。
【０００３】
鋼製の耐震ブレースには、圧縮力が作用した場合は座屈変形を許容し、主として部材に引張力が作用する場合にその耐震性能を期待する座屈ブレースと、圧縮力が作用する場合にもその耐震性能を期待する座屈拘束ブレースとがある。座屈ブレースは、座屈拘束ブレースに比べて施工が簡便であり、且つ、軽量であるという利点があるため、古くから耐震構造部材として用いられている。
【０００４】
ところで、建築物における耐震ブレースには、地震に対する建築物の耐力（強度）を高める効果と、地震時に建築物に入力されるエネルギーを、当該耐震ブレースの変形に伴う塑性化によって消費させる効果の双方が期待される。
すなわち、鋼製の耐震ブレースは、自らの塑性変形によって地震による入力エネルギーを消費することで建築物の耐震性能を確保するという側面がある。したがって、より小さな変形でブレースを塑性化させることが建築物の耐震性を向上させることにつながる。
【０００５】
しかし、従来の鋼製耐震ブレースは通常軟鋼で作製されており、地震のエネルギーを消費し始める層間変形角（建築物の水平方向変形の度合）が、当該ブレースの柱又は梁への取付角度にのみ依存しており、ブレースの断面諸言を変更しても消費エネルギー向上に対してはほとんど効果がない。
【０００６】
また、大地震下ではブレースに大きな塑性変形を生じさせて建築物の耐震性能を確保したい一方において、地震後に建築物を継続して使用するという観点からは各構造部材の残留塑性変形を可能な限り小さくしたいという、相反する要求が存在する。これに対し、従来の鋼製耐震ブレースは、地震下において自らの塑性変形によって耐震能力を発揮してしまうと、地震後の建築物残留変形を増長させるという前記ジレンマから逃れることはできなかった。また、従来の鋼製耐震ブレースに生じる塑性化は、部材の中央又は両端に集中して発生していた。これは、鋼材特有の座屈現象によるものであり、過去の地震被害調査や構造実験においても、塑性化集中部位に鋼材の金属疲労による破損が発生することが確認されている。
【０００７】
そこで、塑性変形可能な部材と大きな弾性変形能力を有する部材とを併用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１記載の耐震構造物用構造材は、内部側の部材と外部側の部材とを具備した多重構造を有している。より詳細には、特許文献１記載の構造材は、図１５に示されるように、最大規模の外力を受けた際に弾性変形する内部側の柔部材２０と、最大規模の外力を受けた際に塑性変形する外部側の剛部材２１と、柔部材２０と剛部材２１との間に配設され、両部材の相対摺動を許容する遮断層２２とで構成されている。
【０００８】
特許文献１記載の構造材は、外力に対して柔部材２０と剛部材２１を別々に挙動させることができるので、剛性と強度を両者の合計とすることができ、１つの構造材に柔構造と剛性を併せ持たせることができる、とされている（４頁７欄１５〜１８行）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２７３３５５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１記載の構造材は、柔部材２０と剛部材２１との間に両部材の相対摺動を許容する遮断層２２を配設していることから明らかなように、両部材２０、２１が個別に挙動することを前提としており、構造材に軸方向変形だけを期待する方式である。また、構造材の断面において両部材が対称に配置されていることからも曲げ変形が生じ難い構成である。
【００１１】
しかし、軸方向の変形だけでは、柔部材２０の弾性変形可能な範囲内において構造材に大きな応力を負担させることができず、その結果、剛部材２１に対し大きな塑性変形を与えることができない。このため、特許文献１記載の構造材では高いエネルギー消費を保証することができない。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、軸方向変形だけでなく曲げ変形を部材に与えることでより大きな地震エネルギー消費能力を確保しつつ、当該曲げ変形に際し部材に応力集中が生じて当該部材が破損するのを回避することができる座屈ブレースを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明の座屈ブレースは、低降伏点鋼からなる第１長尺体と高強度鋼からなる第２長尺体とが長手方向に沿って互いに連結された座屈ブレースであって、
この座屈ブレースの横断面において、前記第１長尺体と第２長尺体とが所定の軸に関して非対称に配置されており、当該座屈ブレースに長手軸方向の圧縮力又は引張力が作用したときに、前記横断面内において前記軸に直交する方向であって第２長尺体が配置された側に座屈ブレースが曲がるように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
本発明の座屈ブレースで使用する低降伏点鋼は、通常軟鋼に比べて小さな変形で塑性化が発生する。さらに、この低降伏点鋼からなる第１長尺体と高強度鋼からなる第２長尺体を非対称に配置しているので両者の強度的不釣り合いから曲げ変形が誘発され、鋼材の塑性化が促進される。その結果、ブレースが地震エネルギーを消費し始める層間変形角を従来のブレースに比べ格段に小さくすることができる。その一方において、低降伏点鋼からなる第１長尺体と並列して連結された高強度鋼からなる第２長尺体は、通常軟鋼に比べて大きな弾性変形能力を有しているので、地震後はこの高強度鋼の弾性変形戻り（復元力）に伴って第１長尺体（低降伏点鋼）の残留塑性変形が低減される。これにより、建築物全体の残留変形を抑制することができる。
また、低降伏点鋼と高強度鋼とを並列して結合させることで、低降伏点鋼側に生じる塑性性変形が一箇所に集中することなく材軸方向に分散するので、応力集中に伴う鋼材の金属疲労及び破断などの脆性的な破壊を回避することができる。
【００１５】
（２）上記（１）の座屈ブレースにおいて、前記座屈ブレースの横断面の図心よりも第１長尺体側に偏心した位置に、当該座屈ブレースに作用する力の作用点がくるように構成してもよい。
（３）上記（１）又は（２）の座屈ブレースにおいて、前記低降伏点鋼は、降伏応力が５０ＭＰａより大きく、２３５ＭＰａより小さい鋼材とすることができる。
（４）上記（３）の座屈ブレースにおいて、前記低降伏点鋼は、降伏応力が８０ＭＰａより大きく、１００ＭＰａより小さい鋼材とすることができる。
【００１６】
（５）上記（１）〜（４）の座屈ブレースにおいて、前記高強度鋼は、引張強度が４９０ＭＰａより大きく、１０００ＭＰａより小さい鋼材とすることができる。
（６）上記（５）の座屈ブレースにおいて、前記高強度鋼は、引張強度が５９０ＭＰａより大きく、７８０ＭＰａより小さい鋼材とすることができる。
（７）上記（１）〜（６）の座屈ブレースにおいて、前記第１長尺体と第２長尺体が互いに離間して配設されており、当該第１長尺体と第２長尺体が、軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の板材により互いに連結されていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の座屈ブレースによれば、軸方向変形だけでなく曲げ変形を部材に与えることでより大きな地震エネルギー消費能力を確保しつつ、当該曲げ変形に際し部材に応力集中が生じて当該部材が破損するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の座屈ブレースの一実施形態の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の座屈ブレースの他の実施形態の断面図である。
【図４】試験体ｂに係る座屈ブレースの側面図である。
【図５】試験体ｃに係る座屈ブレースの側面図である。
【図６】実験装置の側面説明図である。
【図７】試験体ａにおける水平荷重と層間変形角の関係を示す図である。
【図８】試験体ｂにおける水平荷重と層間変形角の関係を示す図である。
【図９】試験体ｃにおける水平荷重と層間変形角の関係を示す図である。
【図１０】試験体ｄにおける水平荷重と層間変形角の関係を示す図である。
【図１１】試験体ａ〜ｃの層間変形角とエネルギー消費量の関係を示す図である。
【図１２】試験体ａ〜ｄの層間変形角と接線剛性の関係を示す図である。
【図１３】（ａ）は試験終了後の試験体ａの写真であり、（ｂ）は試験を再現した有限要素法解析結果を示す。
【図１４】（ａ）は試験終了後の試験体ｄの写真であり、（ｂ）は試験を再現した有限要素法解析結果を示す。
【図１５】従来の耐震用構造材の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の座屈ブレースの実施の形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る座屈ブレース１の側面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００２０】
図１に示される座屈ブレース１は、横断面がＣ字状又は略コの字状の低降伏点鋼からなる第１長尺体２と、同じく横断面がＣ字状又は略コの字状の高強度鋼からなる第２長尺体３とを備えている。第１長尺体２と第２長尺体３は同じ長さであり、それぞれ低降伏点鋼からなる帯板又は高強度鋼からなる帯板を断面Ｃ字状又は略コの字状に曲げ加工することで作製することができる。
【００２１】
第１長尺体２と第２長尺体３は、長手方向に沿って互いに所定距離だけ（例えば、ブレース断面幅からその２倍程度）離間した状態で、バテン（ｂａｔｔｅｎ）と呼ばれる複数の鋼製の板材４により連結されている。また、第１長尺体２と第２長尺体３は、横断面において開放された側が互いに対向するように配置されている。本実施形態では、互いに対向する第１長尺体２及び第２長尺体３の中央に位置する軸Ｃ１（横断面において中央に位置する軸。特許請求の範囲における「所定の軸」）に関して当該第１長尺体２及び第２長尺体３が強度的に非対称に配置されている。強度的に非対称とは、軸Ｃ１に関し、一方の側（図２において下方）には高強度鋼という引張強度と降伏応力が大きい部材が配置され、他方の側（図２において上方）には低降伏点鋼という引張強度と降伏応力が小さい部材が配置されているというように、鋼材の強度的な特性が軸の一方側と他方側とで非対称であることをいう。このように、強度が異なる異種部材を強度的に非対称になるように配置することで、後述するように、曲げ変形を誘発することができる。
【００２２】
板材４は、両長尺体２、３の端部近傍に配設される長板材４ａと、両長尺体２、３の端部以外の中間部位に配設される短板材４ｂとからなっている。板材４は、両長尺体２、３の長手方向（軸方向）に沿って所定間隔（例えば、ブレース断面幅からその２倍程度の間隔）で配置されている。本実施形態では、板材４は溶接により両長尺体２、３に固定されている。両長尺体２、３は、板材４を介して並列結合されている。
【００２３】
本実施形態では、両長尺体２、３の長手方向端部に矩形の鋼板からなる端板５ａ、５ｂが溶接により固定されている。この端板５ａ、５ｂを、建築物の柱又は梁に連結された対応する取付板（図示せず）に固定することで座屈ブレース１を建築物の所望位置に配設することができる。端板５ａ、５ｂのサイズや形状は、座屈ブレース１の横断面サイズや、座屈ブレース１の建築物への取付方法などに応じて種々変更することができ、本発明において特に限定されるものではない。
【００２４】
本発明は、低降伏点鋼と高強度鋼という異なる強度特性の部材を並列して結合させた点に特徴があるが、本明細書における「低降伏点鋼」とは、従来の座屈ブレースにおいて多用されている通常軟鋼よりも降伏応力が小さい鋼材を含む概念である。一般的に建築構造部材として用いられる通常軟鋼ＳＳ４００又は通常軟鋼ＳＳ４９０の降伏応力は、それぞれ２３５ＭＰａと３２５ＭＰａである。したがって、降伏応力が２３５ＭＰａよりも小さい鋼材が、本明細書における「低降伏点鋼」に含まれる。実際に、降伏応力が２０５ＭＰａの鋼材が市販されており、かかる鋼材が本明細書における「低降伏点鋼」に該当する。
【００２５】
一方、本明細書における「高強度鋼」とは、従来の座屈ブレースにおいて多用されている通常軟鋼よりも引張強度が大きい鋼材を含む概念である。一般的に建築構造部材として用いられる通常軟鋼ＳＳ４００又は通常軟鋼ＳＳ４９０の引張強度は、それぞれ４００ＭＰａと４９０ＭＰａである。したがって、引張強度が４９０ＭＰａよりも大きい鋼材が、本明細書における「高強度鋼」に含まれる。実際に、引張強度が５２０ＭＰａ級の鋼材が市販されており、かかる鋼材が本明細書における「高強度鋼」に該当する。
【００２６】
なお、本発明では、並列結合させる両部材の前記応力又は強度の差が大きいほど、部材の良好な挙動を確保することができるため、低降伏点鋼としては、降伏応力が５０ＭＰａより大きく、１５０ＭＰａより小さいものが好ましく、更には８０ＭＰａより大きく、１００ＭＰａより小さいものがより好ましい。また、高強度鋼としては、引張強度が４９０ＭＰａより大きく、１０００ＭＰａより小さいものが好ましく、更には５９０ＭＰａより大きく（降伏応力は４４０ＭＰａ以上）、７８０ＭＰａより小さいものがより好ましい。
【００２７】
従来の鋼製耐震ブレース（座屈ブレース及び拘束座屈ブレース）では、部材の軸方向変形に着目して種々の研究・開発がなされてきた。これに対し、本発明の座屈ブレースは、従来の鋼製耐震ブレースの研究・開発で阻止しようとしてきた部材の曲げ変形をあえて誘発させることで、より大きな地震エネルギーの消費能力を確保するとともに、極大地震下での応力集中に起因する部材破損の回避を図っている。
【００２８】
従来の座屈を抑制した鋼製耐震ブレースの場合、地震時における変形は部材軸方向にのみ生じる。したがって、断面積Ｓの部材に作用する地震による外力をＰとすれば、鋼製ブレースに作用する応力σは
σ＝Ｐ／Ｓ    ・・・・・・（１）
となる。一方、曲げ変形を誘発させる本発明の座屈ブレースでは、地震時に軸方向変形と曲げ変形の双方が発生する。この場合、ブレースに作用する応力σは
σ＝Ｐ／Ｓ＋Ｍ／Ｚ    ・・・・・・（２）
となる。ここで、Ｍはブレースに作用する曲げモーメントであり、Ｚは断面係数と呼ばれる値である。前記式（２）において、右辺第１項は部材の軸方向変形に対して生じる応力であり、同第２項は曲げ変形に起因して生じる応力である。式（１）と式（２）を比較すれば、本発明の座屈ブレースが従来のブレースに比べて同一の地震力を受けた際に生じる応力が大きく、鋼材がより塑性化しやすいことが明白である。前述したように、ブレースには変形に伴う塑性化によって地震エネルギーを消費させる効果が期待されているが、部材に生じる応力が大きい本発明の座屈ブレースでは、そのエネルギー消費能力が従来の鋼製ブレースを大きく上回っている。
【００２９】
従来の鋼製耐震ブレースが降伏応力約３００ＭＰａの通常軟鋼を主材料としているのに対し、本発明の座屈ブレースは、前述したように、当該通常軟鋼よりも降伏応力が小さい「低降伏点鋼」と、同じく当該通常軟鋼よりも引張強度が大きい「高強度鋼」を併用している。例えば、降伏応力が約１００ＭＰａの「低降伏点鋼」と、降伏応力が約６００ＭＰａの「高強度鋼」を併用することで、従来の部材よりも、エネルギー消費能力が向上し、ブレース材としての耐力確保及び地震後の建物残留変形低減を実現することができる。
【００３０】
本発明の座屈ブレースで使用する低降伏点鋼は、例えば約１００ＭＰａの降伏応力のものであると通常軟鋼に比べて１／３程度の変形で塑性化が発生する。さらに、低降伏点鋼と高強度鋼を強度的に非対称になるように配置し両者の強度的な不釣り合いから曲げ変形を誘発することによって部材に曲げ変形を生じさせ、鋼材（低降伏点鋼）の塑性化を一層促進させる。これにより、座屈ブレースが地震の入力エネルギーを消費し始める層間変形角を従来の座屈ブレースに比べて格段に小さくすることができる。
【００３１】
その一方において、低降伏点鋼からなる第１長尺体２と並列結合させた高強度鋼からなる第２長尺体３は、通常軟鋼に比べて大きな（例えば、２倍以上）弾性変形能力を有しており、地震後はこの第２長尺体３の弾性変形戻り（復元力）に伴って第１長尺体２の残留塑性変形が低減されるので、建築物全体の塑性変形も抑制することができる。
【００３２】
また、第１長尺体２と第２長尺体３が板材４を用いて並列結合されているので、低降伏点鋼からなる第１長尺体２側に生じる塑性変形が一箇所に集中することなく材軸方向に分散する。このため、応力集中に伴う鋼材の金属疲労及び破断などの脆性的な破壊を回避ないしは抑制することができる。本発明の座屈ブレースは、従来の古典的な座屈ブレースや座屈拘束ブレースと異なり、低降伏点鋼と高強度鋼からなる長尺体双方を長手方向に均等に曲げるものであり、この意味において第３のブレースというべきものである。
【００３３】
また、本実施形態に係る座屈ブレース１では、当該座屈ブレース１の横断面の図心に地震による圧縮力又は引張力が作用するように端板５ａ、５ｂが座屈ブレース１の端部に取り付けられているが、その図心からずれた位置に力を作用させることで座屈ブレース１により大きな曲げ変形を生じさせることができる。具体的には、座屈ブレース１の横断面の図心よりも第１長尺体２側に偏心した位置に当該座屈ブレース１に作用する力の作用点を設定することで、座屈ブレース１により大きな曲げ変形を生じさせることができる。さらには、このように偏心を付与する、換言すれば座屈ブレース１に作用する力の作用点と座屈ブレース１の横断面の図心（重心）を調節することで、塑性変形の開始時期、残留変形の大きさ、ブレースの曲がり具合を制御ないし調整することも可能となる。
【００３４】
〔第２実施形態〕
図３は、本発明の他の実施形態（第２実施形態）に係る座屈ブレース１１の断面図である。この座屈ブレース１１は、低降伏点鋼からなる第１長尺体１２と、高強度鋼からなる第２長尺体１３とを備えている点において前述した第１実施形態に係る座屈ブレース１と同じであるが、第１長尺体１２と第２長尺体１３とが互いに当接した状態で並列結合されている点が大きく異なっている。第１長尺体１２及び第２長尺体１３は、いずれもその側面１２ａ、１３ａの開口側縁部にフランジ１２ｂ、１３ｂが延設されている。そして、第１長尺体１２のフランジ１２ｂと、第２長尺体１３のフランジ１３ｂとがボルト１４とナット１５を用いて連結されている。
【００３５】
このように、本発明において、第１長尺体及び第２長尺体の横断面形状は特に限定されるものではなく、使用材料、設計耐力、設置個所などに応じて適宜選定することができる。例えば、横断面形状として、半円形や矩形を採用することもできる。また、第１長尺体と第２長尺体とは、互いに接していてもよいし、互いに所定距離だけ離間していてもよい。さらに、第１長尺体と第２長尺体は、溶接により結合してもよいし、ボルトとナットを用いて結合してもよく、適宜の結合方法を採用することができる。また、本実施形態では、第１長尺体と第２長尺体の数はいずれも１であるが、いずれか又は両方を複数とすることもできる。
【００３６】
〔試験例〕
後述する種々の試験体を用いて本発明の座屈ブレースの挙動及び効果を確認・検証した。試験体として、表１に示されるように、本発明に係る試験体ａ〜ｃと従来例に係る試験体ｄとを用意した。各試験体を構成する部材の寸法は同一であり、長さ１８４２ｍｍ、幅１２９ｍｍ、厚さ６ｍｍの帯板状の鋼板を、図２に示されるように、幅８４ｍｍ、高さ３５ｍｍの溝型（横断面がＣ字状又は略コの字状）に曲げ加工し、長尺体を作製した。２本の長尺体を、その開口側が互いに対向するように３４ｍｍ離間した状態に配置し、複数の鋼製の板材を用いて並列結合させた。板材は長尺体の軸方向に沿って所定間隔で配設され、隣接する板材間の距離ｔ（図１参照）は５２ｍｍとした。
【００３７】
【表１】
2015129413.tif 000003
【００３８】
従来例に係る試験体ｄは、上下の溝型の鋼材双方に通常軟鋼である「ＳＳ４００」を用いた。一方、本発明に係る試験体ａ〜ｃは、片方の溝型の鋼材として一般的に流通している低降伏点鋼である「ＹＬ１００」を用い、他方の溝型の鋼材として同じく一般的に流通している高強度鋼である「ＴＥＮ５９０ＲＥ」を用いた。各試験体を構成する材料の強度特性を表２に示す。
【００３９】
【表２】
2015129413.tif 000004
【００４０】
また、試験体ａ及び試験体ｄは、図１に示されるように、座屈ブレースに作用する力の作用点が当該座屈ブレースの図心と一致するように、並列結合された両長尺体の端部の端板への取付位置を調整した。一方、試験体ｂと試験体ｃは、図４（試験体ｂ）及び図５（試験体ｃ）に示されるように、座屈ブレース１６、１７に作用する力の作用点が当該座屈ブレース１６、１７の図心から偏心（低降伏点鋼からなる長尺体１８、１９側に偏心）するように、並列結合された両長尺体の端部の端板への取付位置を調整した。試験体ｂの偏心量は６０ｍｍとし、試験体ｃの偏心量は８０ｍｍとした。
【００４１】
図６は、準静的載荷実験である本試験で用いた載荷システムＳと試験体Ｔを示す側面説明図である。試験体ａ〜ｄを取り付ける載荷システムＳは、上下２本の梁３０、３１と、左右２本の柱３２、３３と、上梁３０に接続された水平ジャッキ３４とから構成されている。柱３２、３３と梁３０、３１は、全てピン治具３５を介して接続されているため、柱３２、３３と梁３０、３１とで画定される平面内において斜め４５度に配置される試験体Ｔだけが唯一水平ジャッキ３４からの水平外力に対して抵抗する。
【００４２】
試験は、層間変形角０．１％、０．２５％、０．５％、０．７５％、１％の各ステップでの正負交番漸増繰り返し載荷とした。本試験における層間変形角は、水平ジャッキ３４の水平変位を上梁３０の下フランジ３０ａと下梁３１の上フランジ３１ａとの間の距離（１７４８ｍｍ）で除した値とした。なお、建築基準法施行令第８２条の２では、建築物の設計において許容する最大層間変形角を０．５％と規定している。また、国土交通大臣の特別認定が必要となる超高層建築物の設計では、地震応答解析における最大層間変形角が１％を超えるか否かが、一つの基準となっている。
【００４３】
図７〜１０は、本試験で得られた各試験体ａ〜ｄの水平荷重と層間変形角との関係を示す図である。図７〜１０は、それぞれ試験体ａ、試験体ｂ、試験体ｃ及び試験体ｄに対応している。図７〜１０において縦軸は、水平ジャッキ３４により載荷された荷重を各試験体の最大耐力で無次元化した値である。図中の黒塗の逆三角印「▼」は、試験体に初めて塑性化が認められた点を示しており、その際の層間変形角は、従来のブレースを模した試験体ｄが０．２１８％であるのに対し、本発明に係る試験体ａ（偏心なし）が０．０２４％、試験体ｂ（偏心量：６０ｍｍ）が０．０２９％、試験体ｃ（偏心量：８０ｍｍ）が０．０３２％であった。したがって、従来の通常軟鋼に代えて低降伏点鋼を用いた本発明に係る試験体は、想定通り従来例に係る試験体ｄに比べて１／７〜１／９程度の小さな変形から、エネルギー消費が可能になることが確認された。
【００４４】
図１１は、本発明に係る試験体ａ〜ｃに関する、層間変形角別のエネルギー消費量の推移を示す図である。図１１において縦軸は、従来例に係る試験体ｄにおける、層間変形角１％での無次元化エネルギー消費量で基準化した値を示している。本発明に係る試験体ａ〜ｃにおける偏心量に着目すると、偏心がない試験体ａに比べて、偏心を付与した試験体ｂ（偏心量：６０ｍｍ）、試験体ｃ（偏心量：８０ｍｍ）のエネルギー消費量が大きい（図７〜９における変形履歴ループの面積が大きい）ことが分かる。また、層間変形角が１％の大変形領域では、従来例に係る試験体ｄと同一の断面と偏心を有する試験体ａのエネルギー消費は試験体ｄより若干低い（８５％程度）ものの、偏心を付与した試験体ｂと試験体ｃは試験体ｄを１５〜３０％上回る結果を示した。このことから、偏心量を増やすことで高いエネルギー消費能力が得られることが分かる。  
【００４５】
図１２は、試験体ａ〜ｄの水平荷重と層間変形角の関係における剛性（かたさ）の推移を示す図である。図１２において縦軸は、従来例に係る試験体ｄの初期剛性で無次元化した各試験体の接線剛性である。一般的な建築物では、架構の剛性が高くなるほど地震時の入力エネルギーが増えるので、架構に設けるブレース部材の剛性が高すぎることは耐震上好ましくない。その一方において、層間変形角が１％を超えるような大地震下では、架構の応答変形量を制御するため、ブレース材にはある程度の剛性をもたせることが望ましい。図１２において、試験体ａと試験体ｄを比較すると、同一断面の両試験体は初期剛性がほぼ等しいが、層間変形角０．５％では本発明に係る試験体ａが試験体ｄを２０％ほど下回っている。これは、試験体ａにおける低降伏点鋼が早期に降伏するため、部材剛性の低下の度合いが従来例に係る試験体ｄよりも大きいためである。一方、層間変形角１％では、試験体ｄが初期剛性の３％以下に低下したのに対し、試験体ａは初期剛性の１８％以上の値を保持しており、本発明における高強度鋼が有する高弾性変形能力が効果的に発揮されていることが分かる。ブレースの両端に偏心を付与した試験体ｂ及び試験体ｃでは、層間変形角に拘らず偏心のない試験体ａより剛性が低下しているものの、層間変形角１％の値ではやはり従来例に係る試験体ｄを上回っており、初期剛性の１０％以上を確保している。このように、本発明に係る試験体ａ〜ｃと従来例に係る試験体ｄを比較すると、中規模程度の地震下では本発明に係る試験体ａ〜ｃの剛性の方が低くなる一方、大地震下では従来例に係る試験体ｄが剛性をほぼ喪失するのに対し、本発明に係る試験体ａ〜ｃは初期剛性の２０％程度を維持するため、地震の大きさに拘らず従来例より地震応答を低減させることができる。
【００４６】
図１３の（ａ）は、試験終了後の試験体ａの写真を示しており、同（ｂ）は試験を再現した有限要素法による解析結果を示している。また、図１４の（ａ）は、試験終了後の試験体ｄの写真を示しており、同（ｂ）は試験を再現した有限要素法による解析結果を示している。図１３〜１４より、本発明に係る座屈ブレースは材軸方向において一様に塑性ひずみが分布しており、なめらかな弓形の残留変形を示していることが分かる。これに対し、従来例に係る座屈ブレースは部材の中央と両端に塑性変形が集中しており、それ以外の箇所ではほとんどひずんでいないことが分かる。また、従来例に係る座屈ブレースでは、試験中に片側の溝型の鋼に破断が発生し、その耐力が急激に低下した。一方、本発明に係る座屈ブレースは試験の全行程を通じて安定的な変形挙動を示し、鋼材に亀裂や破断などが一切発生しなかった。
【符号の説明】
【００４７】
１      座屈ブレース
２      第１長尺体（低降伏点鋼）
３      第２長尺体（高強度鋼）
４ａ    板材
４ｂ    板材
５ａ    端板
５ｂ    端板
１１      座屈ブレース
１２      第１長尺体（低降伏点鋼）
１３      第２長尺体（高強度鋼）
１４      ボルト
１５      ナット
１６      座屈ブレース
１７      座屈ブレース
１８      第１長尺体（低降伏点鋼）
１９      第１長尺体（低降伏点鋼）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１３】
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【図１４】
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