特許 6274792 建築物のラーメン架構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6274792

(24)【登録日】2018年1月19日

(45)【発行日】2018年2月7日

(54)【発明の名称】建築物のラーメン架構

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/24 20060101AFI20180129BHJP

   E04C 3/32 20060101ALI20180129BHJP

【ＦＩ】

   E04B1/24 E

   E04B1/24 D

   E04C3/32

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-187118(P2013-187118)

(22)【出願日】2013年9月10日

(65)【公開番号】特開2015-55038(P2015-55038A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2016年8月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086793

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅士

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(72)【発明者】

【氏名】前田 珠希

【審査官】 兼丸 弘道

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３１６１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４４８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２０３２１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭５２−０１４７０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５０−１０１１０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−１６９０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３２５６３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｂ １／２４

Ｅ０４Ｃ ３／３２

Ｅ０４Ｈ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２本の柱と、両柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構であって、前記各柱が、これら柱の並び方向に並ぶ互いに平行な角形鋼管からなる２本の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材とを有するはしご形であり、前記横材が上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形であり、前記ウェブ部と、前記角形鋼管からなる縦材の４側面の板部のうちの前記横材の長手方向に沿う片方の側面の板部とが互いに近接していることを特徴とする建築物のラーメン架構。

【請求項2】

２本の柱と、両柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構であって、前記各柱が、これら柱の並び方向に並ぶ互いに平行な２本の金属製の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材とを有するはしご形であり、前記横材が上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形であり、前記各横材は両端が当て板を介して前記縦材に溶接されていることを特徴とする建築物のラーメン架構。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の建築物のラーメン架構において、前記溝形の横材におけるウェブ部における前記上下のフランジ部の近傍にせん断降伏誘発用の孔を有する建築物のラーメン架構。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の建築物のラーメン架構において、前記梁は、前記各柱の２本の前記縦材の両方と接合される建築物のラーメン架構。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれか１項の建築物のラーメン架構において、前記柱と梁とが中ボルトで接合された建築物のラーメン架構。

【請求項6】

請求項１に記載の建築物のラーメン架構において、前記柱の前記横材の両端部が、それぞれこの横材を補剛する補剛部材を介して前記両縦材に接合され、前記補剛部材は、前記縦材の表面に面接触して接合される板部と、前記横材の側面に面接触して接合される板部とを有する建築物のラーメン架構。

【請求項7】

請求項６に記載の建築物のラーメン架構において、前記補剛部材が平板形状であって、この補剛部材の前記両板部が同一平面で続き、前記縦材におけるこのラーメン架構の構面に対して平行となる表面と、この表面と同一平面に揃えられる前記横材の前記側面とにそれぞれ接合される建築物のラーメン架構。

【請求項8】

請求項６に記載の建築物のラーメン架構において、前記補剛部材が、前記縦材におけるこのラーメン架構の構面に対して垂直となる表面に面接触する板部と、前記横材の前記側面に面接触する板部とでなるＬ字形状である建築物のラーメン架構。

【請求項9】

請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の建築物のラーメン架構において、前記横材の両端部における前記補剛部材との接合部から外れる箇所に、前記せん断降伏誘発用の孔が設けられた建築物のラーメン架構。

【請求項10】

請求項９に記載の建築物のラーメン架構において、前記横材の両端部に設けられる前記せん断降伏誘発用の孔がそれぞれ複数である建築物のラーメン架構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、２本の柱と、これら柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構に関する。

【背景技術】

【0002】

建築物のラーメン架構として、図１０のように柱５２および梁５３にＨ形鋼等の形鋼を用い、柱５２，５３の接合部にパネルゾーン５４を形成したものや、図１１のように、柱６２および梁６３に、それぞれ弦材６２ａ，６３ａと斜材６２ｂ，６３ｂとでトラス架構の組立柱，組立梁を用いた柱・梁組等がある。

【0003】

なお、柱・梁の骨組み構造ではないが、壁を構成する耐力壁フレームとして、２本の平行に立てられる金属製の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の横材とを備えるはしご形耐力壁フレーム（例えば特許文献１）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−３２５６３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

建築物の柱・梁により形成されるラーメン架構は、その柱や梁に図１０の例などのようにＨ形鋼等の形鋼を用いた場合、大地震等で損傷するときに、柱または梁崩壊形となり、地震後は建築物を大幅に補修する必要がある。また、局部座屈により脆性的に終局に至ることもある。

【0006】

また、図１１の例のようなトラス形状の組立柱，組立梁によりラーメン架構を構成する場合は、建築物の自重は上下の弦材６２ａ，６２ａで支持されているが、終局的には柱頭柱脚位置での上下弦材６２ａ，６２ａの端部の座屈による脆性的な破壊となる。トラスについては、上下弦材６２ａ，６２ａの端部での座屈による場合、その径厚比および細長比によっては、エネルギー吸収能力を得ることが既往の研究で示されているが、これについても座屈による床および外壁への影響が懸念される。そのため、トラス状の組立柱，組立梁でラーメン架構を構成する場合も、地震後は建築物を大幅に補修する必要がある。

【0007】

この発明の目的は、大地震等により損傷を生じる場合に、損傷箇所が一部の限られた箇所となって、上部荷重の支持能力が下がらず、地震後の補修も容易となり、また軽量化が図れ、さらに外形を変えることなく各種の強度に設計できる建築物のラーメン架構を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明の第１の建築物のラーメン架構は、２本の柱と、両柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構であって、前記各柱が、これら柱の並び方向に並ぶ互いに平行な角形鋼管からなる２本の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材とを有するはしご形であり、前記横材が上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形であり、前記ウェブ部と、前記角形鋼管からなる縦材の４側面の板部のうちの前記横材の長手方向に沿う片方の側面の板部とが互いに近接していることを特徴とする。
この発明の第２の建築物のラーメン架構は、２本の柱と、両柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構であって、前記各柱が、これら柱の並び方向に並ぶ互いに平行な２本の金属製の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材とを有するはしご形であり、前記横材が上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形であり、前記各横材は両端が当て板を介して前記縦材に溶接されていることを特徴とする。
これら第１および第２の建築物のラーメン架構において、前記溝形の横材におけるウェブ部における前記上下のフランジ部の近傍にせん断降伏誘発用の孔を有していてもよい。

【0009】

この構成のラーメン架構によると、各柱が２本の縦材とこれらの縦材間に上下に並べて架設された複数本の横材とでなるはしご形であるため、大地震等による過大な荷重で損傷を生じる場合に、柱の縦材や梁ではなく、柱の縦材間の綴り材となる横材が降伏する構成とできる。そのため、地震等による損傷後も上部荷重の支持能力が下がらず、地震後の補修完了までの建築物の自重にも耐えることができる。また、前記綴り材となる横材の変形は、面内変形のみとなり、その変形による内装材や外装材への影響がない。これらのため、前記綴り材となる横材の交換等による補修だけで復旧でき、地震後の補修が容易となる。また、柱が２本の縦材とその間の綴り材となる横材とでなるため、柱を構成する鋼材等の重量が、形鋼の曲げ剛性によるラーメン架構に比べて、同じ剛性を持つ構成としても軽量になる。さらに、柱が２本の縦材とその間の綴り材となる横材とで構成されるため、柱断面の大小によらずに、綴り材となる横材の断面や本数で強度設計することができ、そのためラーメン架構の外形を変えることなく、各種の強度に設計することができる。

【0010】

この発明において、前記梁は、前記各柱の２本の前記縦材の両方と接合すると良い。
各柱の両方の縦材に梁を接合することで、梁の荷重が両方の縦材に直接に伝わり、２本の縦材と横材とでなる組立柱である柱の機能を効果的に発揮させることができる。

【0011】

この発明において、前記柱と梁とは、中ボルトで接合することが好ましい。
従来、中ボルトによるラーメン架構は存在せず、高力ボルトが用いられているが、住宅で標準的に用いられているボルトである中ボルトによると、高力ボルトに比べて、接合作業の管理が容易で、専用の工具が不要も不要となり、材料コストも低減される。中ボルトを用いても、この発明は、柱が上記のように２本の縦材と綴り材となる複数本の横材とで構成され、損傷を綴り材となる横材に集中させるため、地震の挙動が、柱と梁とのボルト接合部分の滑りによるスリップ等の履歴にはならず、紡錘形履歴が実現できる。

【0013】

この発明において、前記柱の前記横材の両端部が、それぞれこの横材を補剛する補剛部材を介して前記両縦材に接合られ、前記補剛部材は、前記縦材の表面に面接触して接合される板部と、前記横材の側面に面接触して接合される板部とを有するものであっても良い。
この構成の場合、柱の横材の両端部を、それぞれこの横材を補剛する補剛部材を介して両縦材に接合するので、横材の端部に剛域が形成され、その端部および端部近傍の耐力と剛性を確保することができる。２本の縦材の間隔が広い場合でも、上記のように補剛部材を介して横材の両端部を縦材に接合することから、横材の端部に剛域が形成されて、横材のせん断スパン比を小さくすることができ、簡易にせん断降伏させることができる。すなわち、横材が曲げ降伏する場合は、繰り返し荷重により圧縮フランジの座屈等で耐力が低下するため、せん断降伏とすることが好ましいが、せん断降伏とする場合は横材のせん断スパン比が課題となる。しかし、上記のように剛域が形成されて容易にせん断スパン比が小さくなることで、せん断降伏となる。せん断降伏となることで、曲げ降伏の場合に比べて安定したエネルギー吸収となり易い。

【0014】

前記横材の両端部を、前記補剛部材を介して前記両縦材に接合する場合、以下の各構成としても良い。
すなわち、前記補剛部材が平板形状であって、この補剛部材の前記両板部が同一平面で続き、前記縦材におけるこのラーメン架構の構面に対して平行となる表面と、この表面と同一平面に揃えられる前記横材の側面とにそれぞれ接合されるようにしても良い。
この構成の場合、縦材の補剛部材が接合される箇所が、横材の長手方向に沿う表面となるため、横材の長手方向に垂直となる表面に接合する場合と異なり、縦材の接合部における面外変形の問題がなくなり、より一層、耐力、剛性が向上する。

【0015】

また、前記補剛部材が、前記縦材におけるこのラーメン架構の構面に対して垂直となる表面に面接触する板部と、前記横材の前記側面に面接触する板部とでなるＬ字形状であっても良い。この構成の場合、縦材の壁面と平行な表面に補剛部材が突出せず、納まりが良くなる。

【0016】

さらに、せん断降伏誘発用の孔は、前記横材の両端部における前記補剛部材との接合部から外れる箇所に設けられても良い。この場合に、前記横材の両端部となる各箇所に設けられる前記せん断降伏誘発用の孔がそれぞれ複数であっても良い。
前記補剛部材により横材のせん断スパンが小さくなりせん断降伏し易くなっているうえに、このように横材の両端部にせん断降伏誘発用の孔を設けた場合、横材のせん断降伏をさらに助長させることができる、また、前記孔が横材の両端部に設けられていると、横材の端部に塑性ヒンジが形成され、塑性変形領域が大きくなる。その結果、大変形時における変形代を稼ぎ塑性変形能力を向上させることができる。
また、せん断降伏誘発用の孔を設けた場合、前記補剛部材の大きさの設計による横材のせん断耐力、剛性の調整に加え、前記孔の大小や数により、せん断耐力、剛性の調整が可能になる。

【発明の効果】

【0017】

この発明の第１の建築物のラーメン架構は、２本の柱と、両柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構であって、前記各柱が、これら柱の並び方向に並ぶ互いに平行な角形鋼管からなる２本の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材とを有するはしご形であり、前記横材が上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形であり、前記ウェブ部と、前記角形鋼管からなる縦材の４側面の板部のうちの前記横材の長手方向に沿う片方の側面の板部とが互いに近接しているため、大地震等により損傷を生じる場合に、損傷箇所が一部の限られた箇所となって、上部荷重の支持能力が下がらず、地震後の補修も容易となり、また軽量化が図れ、さらに外形を変えることなく各種の強度に設計できる。
この発明の第２の建築物のラーメン架構は、２本の柱と、両柱に架け渡された梁とで構成される建築物のラーメン架構であって、前記各柱が、これら柱の並び方向に並ぶ互いに平行な２本の金属製の縦材と、これら縦材間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材とを有するはしご形であり、前記横材が上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形であり、前記各横材は両端が当て板を介して前記縦材に溶接されているため、大地震等により損傷を生じる場合に、損傷箇所が一部の限られた箇所となって、上部荷重の支持能力が下がらず、地震後の補修も容易となり、また軽量化が図れ、さらに外形を変えることなく各種の強度に設計できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】この発明の第１の実施形態に係るラーメン架構を備えた建築物の正面図である。

【図2】（Ａ）は同ラーメン架構の柱の部分拡大図、（Ｂ）はそのIIＢ−IIＢ断面図である。

【図3】（Ａ）は図１のIII 部の拡大図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）はそのIII Ｃ−III Ｃ断面図である。

【図4】（Ａ）は図１のIV部の拡大図、（Ｂ）はそのIVＢ−IVＢ断面図、（Ｃ）はそのIVＣ−IVＣ断面図である。

【図5】（Ａ）は図１のＶ部の拡大図、（Ｂ）はその平面図、（Ｃ）はそのＶＣ−ＶＣ断面図である。

【図6】（Ａ）はこの発明の他の実施形態における異なるはしご形の柱の正面図、（Ｂ）はその側面図である。

【図7】同柱における縦材と横材の接合部の正面図、平面図、側面図、および背面図である。

【図8】同柱に横材における孔位置の違いにより塑性変形能力の変化を示す説明図である。

【図9】さらに異なる実施形態におけるはしご形の柱における縦材と横材の接合部の正面図、平面図、側面図、および背面図である。

【図10】従来のラーメン架構の一例を示す説明図である。

【図11】従来のラーメン架構の異なる例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

この発明の第１の実施形態を図面と共に説明する。図１に示すように、この建築物のラーメン架構１は、２本の柱２，２と、これら柱２，２に架け渡された梁３とで構成される。図示の例では、２階建て鉄骨造の建築物における１階外壁部の中央部分に、この実施形態のラーメン架構１が適用されている。このラーメン架構１は、外壁部の端部分に適用しても良く、建築物の内壁部に適用しても良い。また、このラーメン架構１は、建築物の２階部分にも適用することができ、さらに建築物が３階建て以上である場合に、３階以上の階にも適用することができる。

【0020】

このラーメン架構１は、前記各柱２に、これら柱２の並び方向に並ぶ互いに平行な２本の金属製の縦材４，４と、これら縦材４，４間に上下に並べて架設された綴り材となる複数本（図１では６本）の金属製の横材５とを有するはしご形である。

【0021】

図２に示すように縦材４には角形鋼管が用いられている。縦材４は、角形鋼管以外に、円形鋼管、Ｈ形鋼等の他の断面形状をした形鋼等の鋼材であっても良い。横材５は、このラーメン架構の構面に対して平行となり、上下縁に沿う座屈補剛部を有する鋼材を用いる。横材５は、具体的には上下に位置するフランジ部とこれらフランジ部に繋がるウェブ部とを有する溝形の部材とされ、そのウェブ部は、同図（Ｂ）に示されるように前記角形鋼管からなる縦材４の４側面の板部のうちの前記横材５の長手方向に沿う片方の側面の板部とが互いに近接している。横材５は、細長比の大きなものではなく、例えばＢ／ｔが３０〜４５程度（Ｂ＝鋼材断面の高さ、ｔ＝鋼材の厚み）の細幅の鋼材、特に上下の縁を座屈補剛した鋼材が好ましく、この例では断面形状を溝形に折り曲げてフランジ部５ｂとした鋼材が用いられている。フランジ部５ｂは、前記座屈補剛部となる。
横材５は、そのウェブ部５ａが垂直となる姿勢で両縦部材４，４間に架設され、その両端が、当て板６を介して縦材４に溶接により固定されている。図示の例では、ウェブ部５ａの外面となる側面が屋外側に向けられているが、屋内側に向けられていても良い。例えば、横材５にウェブ部５ａの幅が１００ｍｍ、フランジ部５ｂの幅が４０ｍｍ、厚さが２．３ｍｍの溝形鋼を用いる場合、横材５の長さは１００〜１５０ｍｍとする。各横材５は、そのウェブ部５ａでせん断力を負担し、上下のフランジ部５ｂで曲げモーメントを負担する。

【0022】

横材５のウェブ部５ａ両端部には、せん断降伏誘発用の孔７が設けられている。図示の例では、２つのせん断降伏誘発用の孔７が縦に並べて設けられている。これにより、柱２に地震等の荷重が作用した場合、縦材４に先行して横材５がより一層せん断降伏し易くなる。せん断降伏誘発用の孔７は、１つでも３つ以上でも良い。また、複数のせん断降伏誘発用の孔７を、横に並べて設けても良く、縦横に並べて設けても良い。

【0023】

図１のように、２本のはしご形の柱２はそれぞれ基礎１１の上に建てられ、両柱２の上端に梁３の両端が接合される。梁３はＨ形鋼からなり、図４に示すように、ウェブ部３ａが垂直となる姿勢で設置される。柱２間の距離が長い場合は、複数本のＨ形鋼を継ぎ合わせて必要長さの梁３とする。梁３は、建築物の大梁の一部となる。

【0024】

図３は、基礎１１への柱２の建込み部を示す。基礎１１に、ねじ部が基礎１１の天端から上方に突出するように複数本のアンカーボルト１２がラーメン架構１（図１）の構面に沿って並んで設けられており、これらアンカーボルト１２のねじ部に、柱２の各縦材４の下端に設けられた柱脚部１３が結合される。柱脚部１３は、角形鋼管である縦材４の下端面に溶接された水平状のエンドプレート１３ａと、このエンドプレート１３ａの底面に溶接された平面形状コ字形のコ字形支持プレート１３ｂと、このコ字形支持プレート１３ｂの側面に溶接された一対の側面形状三角形の三角支持プレート１３ｃと、これらコ字形支持プレート１３ｂおよび三角支持プレート１３ｃの下端に溶接された水平状のベースプレート１３ｄとでなる。コ字形支持プレート１３ｂは一体ものであっても良く、または複数枚の板材を組み合わせて形成されたものであっても良い。そして、ベースプレート１３ｄに開けられた孔にアンカーボルト１２が挿通され、そのアンカーボルト１２にベースプレート１３ｄの上側からナット１４を締め付けることで、柱２の各縦材４が基礎１１に固定される。

【0025】

図４は、柱２と梁３の接合部を示す。柱２の各縦材４の上端には、それぞれ柱頭部１５が設けられている。柱頭部１５は、角形鋼管である縦材２の上端面に溶接された水平状のエンドプレート１５ａと、このエンドプレート１５ａの上面に溶接されて上方へ延びる複数枚の支持プレート１５ｂと、これら支持プレート１５ｂの上端に溶接された水平状の天端プレート１５ｃとでなる。柱２の２本の縦材４のうち一方の縦材４の上端に設けられた柱頭部１５は、梁３の一端を構成する接合ボックス１６の下面にボルト１７で接合され、もう一方の縦材４の上端に設けられた柱頭部１５は、梁３を構成するＨ形鋼の下側のフランジ部３ｃにボルト１７およびナット１８で接合される。これにより、柱２と梁３が接合される。この接合部には、後述するようにすべりによるスリップ等の履歴が残らないため、前記ボルト１７として標準的な中ボルトが使用される。

【0026】

なお、前記接合ボックス１６は、梁３を構成する溝形鋼の端面に溶接により接合されている。前記接合ボックス１６におけるラーメン架構１の梁３と反対側の側面には、梁３と共に大梁を構成する梁２０が接合される。図示の例では、この梁２０もＨ形鋼からなる。また、接合ボックス１６の上面には、建築物の２階部分を支える軸柱２１が接合される。図示の例では、この軸柱２１は、１本の角形鋼管からなる。

【0027】

図５は、ラーメン架構１の梁３における２本のＨ形鋼の継ぎ合わせ部を示す。同図に示すように、２本のＨ形鋼３Ａ，３Ｂを互いに若干の隙間を開けて突き合わせ、各Ｈ形鋼３Ａ，３Ｂのウェブ部３Ａａ，３Ｂａ同士をこれらウェブ部３Ａａ，３Ｂａの両側に配したウェブ継手板２２を介して接合する。また、上のフランジ部３Ａｂ，３Ｂｂ同士をこれらフランジ部３Ａｂ，３Ｂｂの上側に配したフランジ継手板２３を介して接合し、かつ下のフランジ部３Ａｃ，３Ｂｃ同士をこれらフランジ部３Ａｃ，３Ｂｃの下側に配したフランジ継手板２４を介して接合する。ウェブ部３Ａａ，３Ｂａとウェブ継手板２２の固定、上のフランジ部３Ａｂ，３Ｂｂとフランジ継手板２３の固定、および下のフランジ部３Ａｃ，３Ｂｃとフランジ継手板２４の固定には、高力ボルト２６およびナット２７が使用される。

【0028】

図１において、ラーメン架構１の柱２の上に建てられた前記軸柱２１の上端には、複数本のＨ形鋼を継ぎ合わせた軸桁３０が設置される。また、強度等の必要に応じて、軸桁３０とラーメン架構１の梁３との間に、中間軸柱３１が設けられる。

【0029】

上記構成のラーメン架構１によると、各柱２が２本の縦材４とこれら縦材間に上下に並べて架設された複数本の横材４とでなるはしご形であるため、大地震等による過大な荷重で損傷を生じる場合に、柱２の縦材４や梁３ではなく、柱２の縦材４間の綴り材となる横材５が降伏する構成とできる。そのため、地震等による損傷後も上部荷重の支持能力が下がらず、地震後の補修完了までの建築物の自重にも耐えることができる。また、前記綴り材となる横材５の変形は、面内変形のみとなり、その変形による建築物の内装材や外装材（図示せず）への影響がない。これらのため、前記綴り材となる横材５の交換等による補修だけで復旧でき、地震後の補修が容易となる。また、柱２が２本の縦材４とその間の綴り材となる横材５とでなるため、柱２を構成する鋼材等の重量が、形鋼の曲げ剛性によるラーメン架構に比べて、同じ強度を持つ構成としても軽量になる。さらに、柱２が２本の縦材４とその間の綴り材となる横材４とで構成されるため、柱断面の大小によらずに、綴り材となる横材４の断面や本数で強度設計することができ、そのためラーメン架構の外形を変えることなく、各種の強度に設計することができる。

【0030】

この例では、梁３は、各柱２の２本の縦材４の両方とそれぞれ接合されているため、梁３の荷重が各柱２の両方の縦材４に直接に伝わり、２本の縦材４と横材５とでなる組立柱である柱２の機能を効果的に発揮させることができる。

【0031】

柱２と梁３とは、中ボルトで接合しているため、次の各利点が得られる。従来、中ボルトによるラーメン架構は存在せず、高力ボルトが用いられているが、住宅で標準的に用いられているボルトである中ボルトによると、高力ボルトに比べて、接合作業の管理が容易で、専用の工具が不要も不要となり、材料コストも低減される。中ボルトを用いても、この実施形態のラーメン架構１は、柱２が上記のように２本の縦材４と綴り材となる複数本の横材５とで構成され、損傷を綴り材となる横材５に集中させるため、地震の挙動が、柱２と梁３とのボルト接合部分の滑りによるスリップ等の履歴にはならず、紡錘形履歴が実現できる。

【0032】

前記各柱２の前記綴り材となる横材５は、細長比の大きいものではなく、細幅の鋼材を用いているため、せん断降伏する部材となって、安定した復元力特性が得られ、繰り返しの地震にも耐える架構となる。

【0033】

つぎに、この発明の他の実施形態における、はしご形の柱２の異なる構成について説明する。
図６に示すはしご形の柱２は、前記実施形態のものと同様に、互いに平行な２本の金属製の縦材４，４と、これら縦材４，４間に上下に並べて架設された複数本の金属製の横材５とを有する。縦材４には角形鋼管が用いられ、横材５には前記と同様に溝形に折り曲げ加工した鋼材が用いられている。横材５は、図７（Ｃ）に示すように、そのウェブ部５ａが垂直となる姿勢で両縦部材４，４間に架設され、ウェブ部５ａの外面となる側面が縦材４の屋内側の表面４ａと同一平面に揃えられる。

【0034】

横材５の両端部は、それぞれこの横材５を補剛する補剛部材４０を介して縦材４に接合されている。ここでは補剛部材４０として矩形の平板形状の鋼材が用いられる。具体的には、図７（Ａ）〜（Ｄ）に横材５の端部の縦材４への接合部の正面図、平面図、側面図、および背面図を示すように、平板形状の補剛部材４０は、ラーメン架構１の構面と平行となる垂直姿勢とされて、その左右の板部４０ａ，４０ｂのうちの一方の板部４０ａが、縦材４の前記縦材４の屋内側の表面４ａに面接触して溶接により接合される。他方の板部４０ｂは、横材５の側面となる前記ウェブ部５ａの外面に面接触して溶接により接合される。

【0035】

横材５の両端部には、ウェブ部５ａにおける前記補剛部材４との接合部から外れる箇所に、せん断降伏誘発用の孔７が設けられている。横材５の両端部となる各箇所に設けられるせん断降伏誘発用の孔７は、それぞれ複数とされ、ここでは、２つの孔７を縦に並べて設けている。なお、孔７は、１つでも３つ以上でも良く、また必ずしも設けなくても良い。

【0036】

この構成のはしご形の柱２によると、横材５の両端部を、この横材５の側面に面接触して接合されて横材５を補剛する補剛部材４０を介し、縦材４に接合したので、その端部および端部近傍の耐力と剛性を確保することができる。また、補剛部材４０は平板形状であって、縦材４の前記補剛部材４０が接合される箇所が、横材５の長手方向に沿う表面４ａとなるため、横材５の長手方向に垂直となる表面に当て板６（図２）を用いて接合する場合と異なり、縦材４の接合部における縦材フランジの面外変形の問題がなくなり、より一層、耐力が向上する。当て板６（図２）を用いる接合では、当て板６の周囲の全周溶接が必要となるが、この実施形態の補剛部材４０では、全周溶接の回避によって製作性を向上させ、コストダウンを図ることができる。

【0037】

また、平行に立てられる２本の縦材４の間隔が広い場合でも、上記したように補剛部材４０を介して横材５の両端部を縦材４に接合していることから、横材５の端部近傍に剛域が設けられて、横材５のせん断スパンを小さくすることができ、簡易にせん断降伏させることができる。これにより、震動等に対する安定したエネルギー吸収が行える。
すなわち、曲げ降伏型では、横材５の上下フランジ部５ｂのうちの圧縮側フランジ部の座屈や溶接部での震動エネルギー吸収により、ループを繰り返すうちにエネルギー吸収能力が低下していく。一方、ウェブ部５ａのせん断降伏型では、板要素の降伏が支配的となるため、安定したエネルギー吸収と成り易い。

【0038】

また、この実施形態では、上記したように補剛部材４０の介在で横材５のせん断スパンが小さくなりせん断降伏し易くなっているうえ、横材５の両端部にせん断降伏誘発用の孔７を設けたので、横材５のせん断降伏をさらに助長させることができる。せん断降伏誘発用の孔７は、せん断力を負担する横材３のウェブ部３ａに設けられているので、せん断降伏の助長により効果的である。また、孔７の周辺に塑性域が形成されることから、最大耐力後の塑性変形能力が高められる。
また、前記孔７が横材５の両端部に設けられているため、横材５の両端部に塑性ヒンジが形成され、塑性変形領域が大きくなる。その結果、大変形時における変形代を稼ぎ、塑性変形能力を向上させることができる。

【0039】

図８（Ａ）は、前記せん断降伏誘発用の孔７（ここでは孔７が１つの例を示す）を両端部に設けた横材５と、その場合に形成される塑性ヒンジの模式図とを示している。図８（Ｂ）は、前記せん断降伏用の孔７を中央部に設けた横材５と、その場合に形成される塑性ヒンジの模式図とを示している。これらの図からわかるように、横材５の両端部に前記孔７を設けた図８（Ａ）の場合には、横材５の両端部に塑性ヒンジが形成されて大変形時の変形代を稼ぐことができる。横材５の中央部に前記孔７を設けた図８（Ｂ）の場合には塑性変形領域が限定的となり、図８（Ａ）の場合に比べて塑性変形能力が劣る。

【0040】

図９は、さらに異なる実施形態を示す。このはしご形の柱２は、図６〜図８に示した先の実施形態において、横材５を補剛する補剛部材４０Ａとして、縦材４の、構面に対して垂直となる表面４ｂに面接触する板部４０Ａａと、横材５の側面となるウェブ部５ａの外面に面接触する板部４０ＡｂとでなるＬ字形状のものが用いられる。補剛部材４０Ａは、アングル材であっても、鋼板の曲げ加工品であっても良い。図９（Ａ）〜（Ｄ）は、この場合の横材５の端部の縦材４への接合部の正面図、平面図、側面図、および背面図を示す。その他の構成は、先の実施形態の場合と同様である。また、作用についても、この実施形態では縦材４の面外変形の防止の効果は先の実施形態に比べて低く、かつ縦材４の構面と平行な表面に補剛部材４０Ａが突き出なくて納まりが良くなるという効果が得られるが、その他の作用効果は先の実施形態と同様に得られる。

【符号の説明】

【0041】

１…ラーメン架構
２…柱
３…梁
４…縦材
４ａ，４ｂ…表面
５…横材
５ａ…ウェブ部
７…せん断降伏誘発用の孔
１７…ボルト（中ボルト）
４０，４０Ａ…補剛部材
４０ａ，４０ｂ，４０Ａａ，４０Ａｂ…板部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】