(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の梁端部および／または柱端部に塑性ヒンジ部を設け、
前記塑性ヒンジ部における剛性および／または降伏耐力が前記塑性ヒンジ部以外の剛性および／または降伏耐力と比べて小さくなるように前記梁端部および／または前記柱端部を構成することで減振構造を設け、
前記塑性ヒンジ部は、前記塑性ヒンジ部における降伏が前記建物の変形角が少なくとも1/150で始まるように構成され、
前記柱と前記梁とが、鉄筋コンクリート造であり、柱梁接合部で接合し、
前記梁端部と前記柱梁接合部との境界において、鉄筋の所定のかぶり厚を確保できるように、梁幅の中央近傍に曲げひび割れ誘発目地を設けた減振構造を有する柱梁構造。
【請求項２】
建物の梁端部および／または柱端部に塑性ヒンジ部を設け、
前記塑性ヒンジ部における剛性および／または降伏耐力が前記塑性ヒンジ部以外の剛性および／または降伏耐力と比べて小さくなるように前記梁端部および／または前記柱端部を構成することで減振構造を設け、
前記塑性ヒンジ部は、前記塑性ヒンジ部における降伏が前記建物の変形角が少なくとも1/150で始まるように構成され、
前記柱と前記梁とが、鉄筋コンクリート造であり、柱梁接合部で接合し、
前記柱端部と前記柱梁接合部との境界において、鉄筋の所定のかぶり厚を確保できるように、柱幅および／または柱成の中央近傍に曲げひび割れ誘発目地を設けた減振構造を有する柱梁構造。
【請求項３】
建物の梁端部および／または柱端部に塑性ヒンジ部を設け、
前記塑性ヒンジ部における剛性および／または降伏耐力が前記塑性ヒンジ部以外の剛性および／または降伏耐力と比べて小さくなるように前記梁端部および／または前記柱端部を構成することで減振構造を設け、
前記塑性ヒンジ部は、前記塑性ヒンジ部における降伏が前記建物の変形角が少なくとも1/150で始まるように構成され、
前記梁と前記柱とが鉄骨造であり、
前記塑性ヒンジ部に対応する領域を除いて梁部材および／または柱部材を鋼板で補強することで前記塑性ヒンジ部を構成する、減振構造を有する柱梁構造。
【請求項４】
建物の梁端部および／または柱端部に塑性ヒンジ部を設け、
前記塑性ヒンジ部における剛性および／または降伏耐力が前記塑性ヒンジ部以外の剛性および／または降伏耐力と比べて小さくなるように前記梁端部および／または前記柱端部を構成することで減振構造を設け、
前記塑性ヒンジ部の長さを梁端から梁成の1/2以下および／または柱端から柱成もしくは柱幅の1/2以下とし、
前記梁と前記柱とが鉄骨造であり、
前記塑性ヒンジ部に対応する領域を除いて梁部材および／または柱部材を鋼板で補強することで前記塑性ヒンジ部を構成する、減振構造を有する柱梁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震動に対する減振構造を有する柱梁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大地震動に対しても、建築物には一定の機能維持や損傷の抑制が要求され、最大応答時の建物変形角を1/100程度に抑制することが課題となってきた。このため、制振構造や免震構造が普及しつつあるが、コスト、制振・免震装置の設置のための意匠上・敷地上の制約、および、想定以上の外乱に対する制振・免震装置の性能に起因する安全性の問題など、配慮すべき課題が多い。また、これらの装置を用いずに鉄筋コンクリート造、鉄骨造の建物に対して通常の耐震設計を行う場合、最大応答時の建物変形角を1/100程度に抑制するためには、経済的および建築計画的に大きな支障が生じ得るかなり大きな建物強度を確保する必要がある。これは、通常の構造では降伏変形角が1/150〜1/100程度であるため、それ以前に大きなエネルギー吸収を期待できず、効率的に制振効果を発揮できないことによる。
【０００３】
既存建物の構造部材に改良を加えて制振効果を得ようとする技術については、例えば特許文献１，２が挙げられる。特許文献１は、鉄骨構造物における柱梁接合部で溶接部の延性不足を解消し、延性を平均で5倍程度向上させ、耐震性能を高める鉄骨構造物の柱梁接合部構造として図１０に示す構造を提案する。特許文献２は、大地震時における鉄骨構造物の過大な変形の抑制およびエネルギー吸収能力の向上を期待できる制振構造として図１１に示す構造を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平8-4112号公報
【特許文献２】特開2003-129565号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構造では、図１０のように、溶接(91)およびボルト(94)によりボックスコラム(96)に接合されたH型鋼の梁(97)において、その上下１対のフランジプレート(81、82)を切り欠いて切欠き(80)を設け、この切欠き(80)の範囲は2D以下である（D：梁背）。この切欠き(80)を設けた区間(98)ではフランジが均等に降伏し、塑性ヒンジ長が長くなるため、柱梁接合部の延性および建物の耐震性の向上を期待することができる。しかし、本構造は溶接部の延性不足を解消するために考案された技術であり、梁端部から離れた部分の断面を切り欠いているため、梁部材自体の曲げ耐力は切り欠きを設けない場合の耐力と比べ1〜2割程度しか小さくならず、降伏変形角もその程度しか小さくならない。このため、建物変形角が1/100〜1/75程度に達するまでには大きなエネルギー吸収を期待できず、効率的に制振効果を発揮できないという課題があった。
【０００６】
特許文献２の制振構造では、図１１のように、柱(101)の近くの梁部分に板状の補強材(104)が備えられ、この補強材(104)の一端(4a)が柱に固定連結され、他端(4b)が柱から離れたところで梁(103)に固定連結されている。梁(103)はH形鋼からなり、水平な2つのフランジ(3a,3b)とこれらのフランジ間に位置する垂直なウェブプレート(3b)を有する。(102)はシェアプレートである。また、補強材(104)の両端の間の中間範囲は、梁の材軸方向には拘束されないように、梁材軸の直交方向には拘束されるように、梁(103)によって支持されている。地震時に梁に曲げ応力が生じると、梁の柱側端部が先行して降伏し、塑性変形が増大してエネルギー吸収を行う。このとき、補強材の中間範囲は梁と相対的に梁の材軸方向に移動可能であるためほとんど変形しない。そして、梁の塑性変形がさらに増大すると、補強材の中間範囲が抵抗し、梁のそれ以上の変形を防止する。よって、建物の過大な変形が抑制されると同時に大きなエネルギー吸収を期待できる。しかし、これら効果のメカニズムは複雑であり、効果を検証するためには多くのデータを要すると考えられるため、実用化の点において課題があった。また、補強材の両端の間の中間範囲には、梁材軸方向に多数のルーズホールが形成され、これらのルーズホールに挿入された座屈補剛ボルト(105)により梁と補強材が接合されているため、梁フランジには断面欠損が生じるとともに、構造詳細が煩雑となっている。このため、梁の曲げ耐力の低下やコストの増大等の課題があった。また、梁の塑性変形がある程度増大しないと補強材の中間範囲が抵抗しないため、効率的に制振効果を発揮できないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、従来の耐震構造と比べコスト的に遜色がなく、従来の制振構造や免震構造と比べても意匠・敷地的な条件に制約されず、また、小さな変形レベルから大きなエネルギーを吸収し効率的に減振効果を発揮可能な減振構造を有する柱梁構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための減振構造を有する柱梁構造は、建物の梁端部および／または柱端部に塑性ヒンジ部を設け、前記塑性ヒンジ部における剛性および／または降伏耐力が前記塑性ヒンジ部以外の剛性および／または降伏耐力と比べて小さくなるように前記梁端部および／または前記柱端部を構成することで減振構造を設け、前記塑性ヒンジ部は、前記塑性ヒンジ部における降伏が前記建物の変形角が少なくとも1/150で始まるように構成され、前記柱と前記梁とが、鉄筋コンクリート造であり、柱梁接合部で接合し、前記梁端部と前記柱梁接合部との境界において、鉄筋の所定のかぶり厚を確保できるように、梁幅の中央近傍に曲げひび割れ誘発目地を設けたことを特徴とする。
上記目的を達成するためのもう１つの減振構造を有する柱梁構造は、建物の梁端部および／または柱端部に塑性ヒンジ部を設け、前記塑性ヒンジ部における剛性および／または降伏耐力が前記塑性ヒンジ部以外の剛性および／または降伏耐力と比べて小さくなるように前記梁端部および／または前記柱端部を構成することで減振構造を設け、前記塑性ヒンジ部は、前記塑性ヒンジ部における降伏が前記建物の変形角が少なくとも1/150で始まるように構成され、前記柱と前記梁とが、鉄筋コンクリート造であり、柱梁接合部で接合し、前記柱端部と前記柱梁接合部との境界において、鉄筋の所定のかぶり厚を確保できるように、柱幅および／または柱成の中央近傍に曲げひび割れ誘発目地を設けたことを特徴とする。
上記目的を達成するためのもう１つの減振構造を有する柱梁構造は、建物の梁端部および／または柱端部に塑性ヒンジ部を設け、前記塑性ヒンジ部における剛性および／または降伏耐力が前記塑性ヒンジ部以外の剛性および／または降伏耐力と比べて小さくなるように前記梁端部および／または前記柱端部を構成することで減振構造を設け、前記塑性ヒンジ部は、前記塑性ヒンジ部における降伏が前記建物の変形角が少なくとも1/150で始まるように構成され、前記梁と前記柱とが鉄骨造であり、前記塑性ヒンジ部に対応する領域を除いて梁部材および／または柱部材を鋼板で補強することで前記塑性ヒンジ部を構成する。
【０００９】
この減振構造を有する柱梁構造によれば、塑性ヒンジ部における降伏は建物の変形角が少なくとも1/150で始まり、従来よりも小さい降伏変形角となるので、小さな変形レベルから大きなエネルギーを吸収し効率的に減振効果を発揮することができる。このように、従来の設計法と比べて優れたエネルギー吸収性能を発揮することができ、延いては大地震時における建物変形角（応答）を著しく低減することができる。また、減振構造は、構造部材の断面形状や配筋等に工夫を加えるだけで実現できるので、従来の耐震構造と比べコスト的に遜色がなく、従来の制振構造や免震構造と比べても意匠・敷地的な条件に制約されない。
【００１０】
上記目的を達成するためのさらにもう１つの減振構造を有する柱梁構造は、建物の梁端部および／または柱端部に塑性ヒンジ部を設け、前記塑性ヒンジ部における剛性および／または降伏耐力が前記塑性ヒンジ部以外の剛性および／または降伏耐力と比べて小さくなるように前記梁端部および／または前記柱端部を構成することで減振構造を設け、前記塑性ヒンジ部の長さを梁端から梁成の1/2以下および／または柱端から柱成もしくは柱幅の1/2以下とし、前記梁と前記柱とが鉄骨造であり、前記塑性ヒンジ部に対応する領域を除いて梁部材および／または柱部材を鋼板で補強することで前記塑性ヒンジ部を構成する。
【００１１】
この減振構造を有する柱梁構造によれば、塑性ヒンジ部の長さを梁端から梁成および／または柱端から柱成もしくは柱幅の1/2以下とすることで、建物の降伏変形角が従来よりも小さくなり、小さな変形レベルから大きなエネルギーを吸収し効率的に減振効果を発揮することができる。このように、従来の設計法と比べて優れたエネルギー吸収性能を発揮することができ、延いては大地震時における建物変形角（応答）を著しく低減することができる。また、減振構造は、構造部材の断面形状や配筋等に工夫を加えるだけで実現できるので、従来の耐震構造と比べコスト的に遜色がなく、従来の制振構造や免震構造と比べても意匠・敷地的な条件に制約されない。
【００１２】
上記減振構造を有する柱梁構造において、前記柱と前記梁とが、鉄筋コンクリート造であり、柱梁接合部で接合し、前記塑性ヒンジ部における主筋の断面積を塑性ヒンジが生じない部分の主筋の断面積と比べ相対的に小さくすることで、塑性ヒンジ部を構成できる。
【００１３】
また、前記柱と前記梁とが、鉄筋コンクリート造であり、柱梁接合部で接合し、前記梁および／または前記柱の一部の主筋のみが前記柱梁接合部に定着するようにすることで、塑性ヒンジ部を構成できる。
【００１４】
また、前記柱と前記梁とが、鉄筋コンクリート造であり、柱梁接合部で接合し、前記梁端部と前記柱梁接合部との境界において、鉄筋の所定のかぶり厚を確保できるように、梁幅の中央近傍に曲げひび割れ誘発目地を設けることで、塑性ひずみを梁端部に集中させ、地震時におけるエネルギー吸収性能の向上および梁端部以外の損傷の制御を図ることができる。
【００１５】
また、前記柱と前記梁とが、鉄筋コンクリート造であり、柱梁接合部で接合し、前記柱端部と前記柱梁接合部との境界において、鉄筋の所定のかぶり厚を確保できるように、柱幅および／または柱成の中央近傍に曲げひび割れ誘発目地を設けることで、塑性ひずみを柱端部に集中させ、地震時におけるエネルギー吸収性能の向上および柱端部以外の損傷の制御を図ることができる。
【００１６】
また、前記梁と前記柱とが鉄骨造であり、前記塑性ヒンジ部における梁部材および／または柱部材の断面積を塑性ヒンジが生じない部分と比べ相対的に小さくすることで、塑性ヒンジ部を構成できる。
【００１７】
また、前記梁と前記柱とが鉄骨造であり、前記塑性ヒンジ部以外で梁部材および／または柱部材を鋼板で補強することで、塑性ヒンジ部を構成できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の減振構造を有する柱梁構造によれば、従来の耐震構造と比べコスト的に遜色がなく、従来の制振構造や免震構造と比べても意匠・敷地的な条件に制約されず、また、小さな変形レベルから大きなエネルギーを吸収し効率的に減振効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態による鉄筋コンクリート造の柱梁構造における梁の梁成方向の断面図（ａ）およびB-B線方向の柱梁接合部近傍の要部断面図（ｂ）である。
【図２】第１実施形態による減振構造を有する柱梁構造および従来の一般的な設計法による柱梁構造における地震力と建物変形角との履歴曲線を概略的に示すグラフである。
【図３】図２の建物変形角を説明するための概略図である。
【図４】第１実施形態の第１変形例を説明するための図１（ｂ）と同様の断面図である。
【図５】第１実施形態の第２変形例を説明するための図１（ｂ）と同様の断面図（ａ）、第３変形例を説明するための図１（ｂ）と同様の断面図（ｂ）、さらに別の変形例を説明するための柱と梁との柱梁接合部を示す要部断面図（ｃ）およびd-d線方向の梁断面図（ｄ）である。
【図６】第１実施形態の第４変形例を説明するための柱と梁の要部側面図（ａ）およびb-b線方向の柱断面図（ｂ）である。
【図７】第２実施形態を説明するための図１（ｂ）と同様の断面図である。
【図８】第３実施形態による鉄骨造の柱梁構造における梁の梁成方向の断面図（ａ）およびBB-BB線方向の柱梁接合部近傍の要部断面図（ｂ）である。
【図９】第３実施形態の変形例を説明するための図８（ａ）と同様の梁の断面図（ａ）、同じく図８（ｂ）と同様のbb-bb線方向の断面図（ｂ）およびcc-cc線方向の断面図（ｃ）である。
【図１０】特許文献１による鉄骨構造物の柱梁接合部構造を示す図である。
【図１１】特許文献２による鉄骨構造物の制振構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【００２１】
〈第１実施形態〉
図１は、第１実施形態による鉄筋コンクリート造の梁の梁成方向の断面図（ａ）およびB-B線方向の柱梁接合部近傍の要部断面図（ｂ）である。
【００２２】
図１（ａ）（ｂ）の柱梁構造は、梁１０が、梁コンクリート内に、梁上面１０ａ側および梁下面１０ｂ側に複数本の主筋１１が梁長手方向に配置された鉄筋コンクリート造からなるものである。各主筋１１は柱梁接合部１２まで延びて定着している。
【００２３】
図１（ｂ）のように、各主筋１１は、梁端部１９において主筋断面積を縮小した主筋縮小部１５を有し、この主筋縮小部１５が塑性ヒンジ部を構成する。主筋縮小部１５は、梁１０と柱梁接合部１２との境界１３から所定長さＬを有し、この所定長さLが塑性ヒンジ長Ｌである。
【００２４】
図１（ａ）（ｂ）では、梁１０の梁端部１９における塑性ヒンジ部１５の主筋１１の断面積は、ヒンジを生じない部分と比べ相対的に小さく、また、塑性ヒンジ長Ｌは部材長に比べかなり短くなっている。
【００２５】
図１（ａ）（ｂ）における塑性ヒンジ長Ｌは、梁成をＨとすると、Ｈ×１／２以下であることが好ましい。塑性ヒンジ長ＬがＨ×１／２以下の範囲内であることで、降伏領域を構造的に問題のない範囲で短くして降伏に至るまでの部材剛性はほとんど変化させずに降伏時の建物変形角を小さくすることができる。すなわち、塑性ヒンジ部１５が少なくとも１／１５０の建物変形角で確実に降伏する。
【００２６】
また、Ｈ×１／２以下でかつ構造的に問題のない範囲内で塑性ヒンジ長Ｌを徐々に小さくした場合、降伏変形角の減少に伴いエネルギーの吸収能力および大地震時における建物変形角（応答）の低減効果は増大し、例えば、塑性ヒンジ部以外の部材において中地震時と同等の応力状態を容易に再現することが可能である。
【００２７】
本実施形態では、塑性ヒンジ部１５の断面積を相対的に小さくしない場合と比べ、降伏に至るまでの部材剛性はほとんど変わらず、降伏変形角が小さくなることから、小さい変形の段階から優れたエネルギー吸収性能を示す。すなわち、効率的に減振効果を発揮することができる。このため、本性能を有する建築構造を減振構造と称する。減振構造では、構造部材の断面形状や配筋に工夫を加えるだけで効率的な制振効果が得られるため、通常の耐震構造と比べコスト的に遜色がなく、制振構造や免震構造と比べても意匠・敷地的な条件に制約されない。
【００２８】
なお、一般的に制振構造は、建物がある程度変形しないとダンパー等による減衰効果が発揮されないため、大地震時における建物の揺れは通常の建物（耐震構造）と比べてそれほど変わらないが、柱梁等の構造部材への損傷は低減されるものである。これに対し、本実施形態のような減振構造は、柱梁等の構造部材に工夫を加えることにより、建物の降伏変形角を制御できるため、通常の建物（耐震構造）と比べ大地震時における建物の揺れを大幅に低減できるとともに、柱梁等の構造部材への損傷も低減されるものである。
【００２９】
図２は、本実施形態による減振構造を有する柱梁構造および従来の一般的な設計法による柱梁構造における地震力と建物変形角との履歴曲線を概略的に示すグラフである。従来の一般的な設計による柱梁構造とは、図１のような塑性ヒンジ部１５を設けない構造である。図３は図２の建物変形角を説明するための概略図である。
【００３０】
図２に示すように、大地震時に建物に繰り返し荷重が加わった場合、本実施形態の減振構造を有する梁は、梁端部に設けた塑性ヒンジ部において、塑性ヒンジ部のない場合の降伏耐力Qyに対し、降伏耐力2/3Qyで降伏し、履歴曲線ａを描きながら変形する。一方、従来の一般的な設計法による梁は、降伏耐力Qyで降伏し、履歴曲線ｂを描く。本実施形態の柱梁構造は、従来の梁と比べて、図２のｃに示すように、部材の降伏に至るまでの剛性はほとんど変わらないため、降伏変形角が小さくなる。ここで、従来の一般的な設計法と対応する降伏変形角を1/150〜1/120とし、このときの降伏耐力Qyに対して本実施形態のように降伏耐力を2/3Qyとすると、その降伏変形角は1/200程度である。すなわち、本実施形態の柱梁構造における塑性ヒンジ部は、降伏変形角が少なくとも1/150となるように構成される。なお、建物変形角θnは、図３のように、建物のｎ階部分の高さをｈn、地震時のｎ階部分の水平方向変位をδnとすると、次式（１）で表される。
θn＝δn／ｈn    （ｎ＝１，２，３，・・・）      （１）
【００３１】
また、エネルギー吸収能力を表す指標としての等価減衰定数heqに関し、図２から両者の等価減衰定数heqを算定すると、本実施形態の柱梁構造に対応するheq´は、従来の一般的な設計法による梁のheqと比べて約1.7倍となる。なお、図２において等価減衰定数heq、heq´は次のようにして求めることができる。
本実施形態のheq´＝履歴曲線ａで囲まれる実線の面積／点oeiで囲まれる三角形の面積
従来のheq＝履歴曲線ｂで囲まれる破線の面積／点ogiで囲まれる三角形の面積
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、梁端部に塑性ヒンジ部を設け、その降伏変形角を少なくとも1/150と小さくすることにより、従来の一般的な設計法の梁と比べて優れたエネルギー吸収性能を発揮することができ、延いては大地震時における建物変形角（応答）を著しく低減することができる。
【００３３】
本実施形態では、主筋１１の降伏が断面積の縮小部１５において生じるため、降伏時の曲げ耐力は、塑性ヒンジ部の断面積を相対的に小さくしない場合と比べ小さい。しかし、本実施形態による柱梁構造では、建物変形角が少なくとも1/150の小さな変形より降伏が始まるため、優れたエネルギー吸収性能を示す。このため、図２で説明したように、従来の柱梁構造と比べ大地震時における建物変形角（応答）を著しく低減できるとともに、大きなエネルギー吸収性能を得ることができる。したがって、構造部材の損傷の修復や性能の維持管理を含めたコスト面においても、高い品質を有している。
【００３４】
次に、図４〜図６を参照して第１実施形態の第１〜第４変形例を説明する。図４は第１実施形態の第１変形例を説明するための図１（ｂ）と同様の断面図である。
【００３５】
図４の例は、異径継手を用いて塑性ヒンジ部の主筋断面積を縮小したものである。鉄筋コンクリート造の梁１０の主筋１１に、梁端部１９の近傍において、異径継手部１６が設けられている。異径継手部１６の図の左端から、梁１０と柱梁接合部１２との境界１３までの主筋１１（径が細くなった）の長さが塑性ヒンジ長Ｌである。本例によれば、建物変形角が少なくとも1/150という小さい変形レベルから優れたエネルギー吸収を図ることができる。
【００３６】
図５は、第１実施形態の第２変形例を説明するための図１（ｂ）と同様の断面図（ａ）、第３変形例を説明するための図１（ｂ）と同様の断面図（ｂ）、さらに別の変形例を説明するための柱と梁との柱梁接合部を示す要部断面図（ｃ）およびd-d線方向の梁断面図（ｄ）である。
【００３７】
図５（ａ）の例は、図１の構造において、梁１０と柱梁接合部１２との境界１３に曲げひび割れ誘発目地としてスリット１７を設けたものである。図５（ｂ）の例は、図４の構造において、梁１０と柱梁接合部１２との境界１３に曲げひび割れ誘発目地としてスリット１７を設けたものである。図５（ｃ）（ｄ）は梁１０と柱梁接合部１２との両境界１３に複数のスリット１７を設けたものである。図５（ａ）（ｂ）の例によれば、コンクリートの損傷低減による更なるエネルギー吸収性能の向上を図ることができる。また、スリット１７は、例えば、図５（ｃ）（ｄ）のように、鉄筋の所定のかぶり厚を確保したうえで梁１０の矩形断面の上端・下端の中央近傍に設けた、長方形状または台形状の複数のスリットとすることができる。
【００３８】
図６は、第１実施形態の第４変形例を説明するための柱と梁の要部側面図（ａ）およびb-b線方向の柱断面図（ｂ）である。図６（ａ）（ｂ）の例は、柱端部の境界３３においても曲げひび割れ誘発目地としてスリット３７を設けたものである。すなわち、柱３０と柱梁接合部１２との境界３３に、鉄筋の所定のかぶり厚を確保したうえで柱３０の矩形断面の各辺の中央近傍に長方形状または台形状の複数のスリット３７が設けられている。柱のコンクリートの損傷低減による更なるエネルギー吸収性能の向上を図ることができる。
【００３９】
〈第２実施形態〉
図７は第２実施形態を説明するための図１（ｂ）と同様の断面図である。第２実施形態は、図７のように、鉄筋コンクリート造の梁１０において主筋の一部を非定着としたものである。すなわち、鉄筋コンクリート造の梁１０の複数本の主筋１１，１１ａ，１１のうちの中央の主筋１１ａを、梁１０と柱梁接合部１２との境界１３まで配置し、柱梁接合部１２に定着させず、主筋１１，１１を柱梁接合部１２に定着させたものである。この境界１３における主筋１１、１１による定着部１８が塑性ヒンジ部を構成する。本実施形態によれば、建物変形角が少なくとも1/150という小さい変形レベルから優れたエネルギー吸収を図ることができる。
【００４０】
上述の第１，第２の実施形態では、鉄筋コンクリート造の柱梁構造において梁端部に塑性ヒンジ部を設けた例を説明したが、同様の塑性ヒンジ部の構成を柱端部に設けることができ、同様の効果を得ることができる。さらに、梁端部および柱端部の双方に塑性ヒンジ部を設けてもよい。
【００４１】
〈第３実施形態〉
図８は、第３実施形態による鉄骨造の梁の梁成方向の断面図（ａ）およびBB-BB線方向の柱梁接合部近傍の要部断面図（ｂ）である。
【００４２】
図８（ａ）（ｂ）の柱梁構造は、梁２０がＨ形鋼からなる鉄骨造であり、梁上面２０ａ側および梁下面２０ｂ側に水平方向に位置する上下一対のフランジ２１，２１と、一対のフランジ２１，２１を結合する垂直方向に位置するウェブ２２とから構成される。
【００４３】
図８（ｂ）のように、梁２０の上下のフランジ２１，２１は、梁端部において断面積を縮小した断面縮小部２５を有し、この断面縮小部２５が塑性ヒンジ部を構成する。断面縮小部２５は、梁２０と柱梁接合部２３との境界２４から所定長さＬ２を有し、この所定長さが塑性ヒンジ長Ｌである。なお、梁２０と柱梁接合部２３とは、例えば、溶接により接合される。
【００４４】
また、図８（ａ）（ｂ）では、梁２０の梁端部における塑性ヒンジ部２５のフランジ２１の断面積は、ヒンジを生じない部分と比べ相対的に小さく、また、塑性ヒンジ長Ｌは部材長に比べかなり短くなっている。
【００４５】
図８（ａ）（ｂ）における塑性ヒンジ長Ｌは、図１（ａ）（ｂ）の場合と同様に、梁成をＨとすると、Ｈ×１／２以下であることが好ましい。塑性ヒンジ長ＬがＨ×１／２以下の範囲内であることで、降伏領域を構造的に問題のない範囲で短くして降伏に至るまでの部材剛性はほとんど変化させずに降伏時の建物変形角を小さくすることができる。すなわち、塑性ヒンジ部２５が少なくとも１／１５０の建物変形角で確実に降伏する。
【００４６】
本実施形態では、塑性ヒンジ部２５の断面積を相対的に小さくしない場合と比べ、降伏に至るまでの部材剛性はほとんど変わらず、降伏変形角が小さくなることから、小さい変形の段階から優れたエネルギー吸収性能を示す。すなわち、効率的に減振効果を発揮することができる。このため、図１（ａ）（ｂ）の場合と同様の減振構造を有する柱梁構造とすることができる。
【００４７】
また、本実施形態でも、大地震時に建物に繰り返し荷重が加わった場合、図２の履歴曲線ａを描きながら変形し、同様のエネルギー吸収能力を示す。すなわち、梁端部に塑性ヒンジ部を設け、その降伏変形角を少なくとも1/150と小さくすることにより、従来の一般的な設計法の梁（鉄骨造）と比べて優れたエネルギー吸収性能を発揮することができ、延いては大地震時における建物変形角（応答）を著しく低減することができる。
【００４８】
本実施形態では、フランジ２１の降伏が断面積の縮小部２５において生じるため、降伏時の曲げ耐力は、塑性ヒンジ部の断面積を相対的に小さくしない場合と比べ小さい。しかし、本実施形態による柱梁構造では、建物変形角が少なくとも1/150の小さな変形より降伏が始まるため、優れたエネルギー吸収性能を示す。このため、図２で説明したように、従来の柱梁構造（鉄骨造）と比べ大地震時における建物変形角（応答）を著しく低減できるとともに、大きなエネルギー吸収性能を得ることができる。したがって、構造部材の損傷の修復や性能の維持管理を含めたコスト面においても、高い品質を有している。
【００４９】
図９は第３実施形態の変形例を説明するための図８（ａ）と同様の梁の断面図（ａ）、同じく図８（ｂ）と同様のbb-bb線方向の断面図（ｂ）およびcc-cc線方向の断面図（ｃ）である。図９（ａ）〜（ｃ）のように、本例はＨ形鋼からなる鉄骨造の梁２０において、梁端部より塑性ヒンジ部２７を除いてフランジ２１，２１を鋼板２６，２６で補強したものである。すなわち、Ｈ形鋼からなる梁２０のフランジ２１，２１の上面および下面に補強鋼板２６，２６を配置し、溶接やボルトナット等で取り付ける。このとき、柱梁接合部２３と梁２０との境界２４から所定長さＬだけ鋼板２６，２６を短くする。この所定長さＬの部分が塑性ヒンジ部２７を構成し、所定長さＬが塑性ヒンジ長Ｌである。本実施形態によれば、補強鋼板２６とフランジ２１との板厚合計と同厚のフランジ厚を有する梁と比べて、建物変形角が少なくとも1/150という小さい変形レベルから優れたエネルギー吸収を図ることができる。
【００５０】
なお、上述の第３の実施形態では、鉄骨造の柱梁構造において梁端部に塑性ヒンジ部を設けた例を説明したが、同様の塑性ヒンジ部の構成を柱端部に設けることができ、同様の効果を得ることができる。さらに、梁端部および柱端部の双方に塑性ヒンジ部を設けてもよい。
【００５１】
以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。たとえば、図１，図４〜図７の鉄筋コンクリート造による梁の構成は、図示のものに限定されず、たとえば、主筋の本数等は適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の減振構造を有する柱梁構造によれば、従来の耐震構造と比べコスト的に遜色がなく、従来の制振構造や免震構造と比べても意匠・敷地的な条件に制約されず、また、小さな変形レベルから大きなエネルギーを吸収し効率的に減振効果を発揮可能な減振構造を有するとともにコスト的に有利な建物構造を実現することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 梁
１１，１１ａ 主筋
１２ 梁接合部
１３ 境界
１５ 主筋縮小部、塑性ヒンジ部
１６ 異径継手部
１７ スリット
１８ 定着部、塑性ヒンジ部
１９ 梁端部
３０ 柱
３７ スリット
２０ 梁
２１ フランジ
２２ ウェブ
２３ 柱梁接合部
２４ 境界
２５ 断面縮小部、塑性ヒンジ部
２６ 補強鋼板
２７ 塑性ヒンジ部
Ｌ 塑性ヒンジ長
Ｈ 梁成
【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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