特許 7164129 構造体及び建築物の設計方法

(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】

(24)【登録日】2022-10-24

(45)【発行日】2022-11-01

(54)【発明の名称】構造体及び建築物の設計方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/24 20060101AFI20221025BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20221025BHJP

【ＦＩ】

E04B1/24 F

E04B1/58 G

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021017530

(22)【出願日】2021-02-05

(65)【公開番号】P2022120562

(43)【公開日】2022-08-18

【審査請求日】2021-11-11

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504136568

【氏名又は名称】国立大学法人広島大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000216025

【氏名又は名称】鉄建建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100147762

【弁理士】

【氏名又は名称】藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100104282

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康仁

(72)【発明者】

【氏名】田川 浩

(72)【発明者】

【氏名】鬼塚 雅嗣

(72)【発明者】

【氏名】坂井 誠

(72)【発明者】

【氏名】松本 賢二郎

(72)【発明者】

【氏名】上原 誠

(72)【発明者】

【氏名】西村 真

【審査官】伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１８９８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６４４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２４２９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１４６９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０８２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０６４７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２２３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０９０１４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／００ － １／６１

Ｅ０４Ｈ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱と梁により構成される矩形構造に取り付けられ、建築物に設けられる構造体の設計方法であって、
前記構造体は、
前記矩形構造において隅角に位置する柱梁接合部に設けられ、長孔を有する接合部材と、
両端部に第１の貫通孔を有するブレース部材を前記接合部材に結合する結合部材とを備え、
前記結合部材は、前記第１の貫通孔と前記長孔を貫通して、前記接合部材と前記ブレース部材とを結合し、
前記設計方法は、前記構造体が設けられていない前記建築物の弾性変形領域又は塑性変形領域内で、前記長孔内における前記結合部材の移動が完了するように、前記長孔の長軸方向長さを決定する、
構造体の設計方法。

【請求項2】

柱と梁により構成される矩形構造に取り付けられ、建築物に設けられる構造体の設計方法であって、
前記構造体は、
前記矩形構造において隅角に位置する柱梁接合部に設けられ、第２の貫通孔を有する接合部材と、
両端部に第１の貫通孔を有するブレース部材と、
前記ブレース部材を前記接合部材に結合する結合部材とを備え、
前記第２の貫通孔と前記第１の貫通孔のうち少なくとも一方は長孔であり、
前記結合部材は、前記第２の貫通孔と前記第１の貫通孔を貫通して、前記接合部材と前記ブレース部材とを結合し、
前記設計方法は、前記構造体が設けられていない前記建築物の弾性変形領域又は塑性変形領域内で、前記長孔内における前記結合部材の移動が完了するように、前記長孔の長軸方向長さを決定する、
構造体の設計方法。

【請求項3】

前記接合部材は、矩形構造の対角に位置する柱梁接合部に設けられ、
前記長孔は複数であり、前記長孔の長軸は、対角に位置する柱梁接合部を繋ぐ直線と平行に決定される請求項１又は２に記載の構造体の設計方法。

【請求項4】

前記接合部材は、矩形構造の対角に位置する柱梁接合部に設けられ、
前記長孔は１つであって前記ブレース部材とピン接合され、前記長孔の長軸は、対角に位置する柱梁接合部を繋ぐ直線と平行となるように決定される請求項１又は２に記載の構造体の設計方法。

【請求項5】

前記設計方法は、前記矩形構造の設計仕様に基づいて決定される風荷重の大きさに基づいて、前記接合部材及び前記ブレース部材において互いに接触する面の摩擦係数を決定する請求項１から４のいずれかに記載の構造体の設計方法。

【請求項6】

前記結合部材は高力ボルトであって、前記接合部材及び前記ブレース部材において互いに接触する面の摩擦係数を０．４５未満に決定する請求項１から５のいずれかに記載の構造体の設計方法。

【請求項7】

前記結合部材は普通ボルトであって、前記接合部材及び前記ブレース部材は、前記普通ボルトの支圧耐力又はせん断耐力によって接合される請求項１から５のいずれかに記載の構造体の設計方法。

【請求項8】

前記結合部材は普通ボルトである請求項１から５及び７のいずれかに記載の構造体の設計方法。

【請求項9】

前記ブレース部材は、その両端部において、平行に延びる２枚の板状部材を備え、前記第１の貫通孔は前記２枚の板状部材を貫通して設けられ、前記２枚の板状部材の間に前記接合部材が挿入される請求項１から８のいずれかに記載の構造体の設計方法。

【請求項10】

矩形構造を構成する柱及び梁と、
前記矩形構造において隅角に位置する柱梁接合部に設けられ、長孔を有する接合部材と、
両端部に第１の貫通孔を有するブレース部材と、
前記第１の貫通孔と前記長孔を貫通して、前記接合部材と前記ブレース部材とを結合する結合部材と
を備える建築物の設計方法であって、
前記ブレース部材及び前記結合部材が設けられていない前記建築物の弾性変形領域又は塑性変形領域内で、前記長孔内における前記結合部材の移動が完了するように、前記長孔の長軸方向長さを決定する、
建築物の設計方法。

【請求項11】

矩形構造を構成する柱及び梁と、
前記矩形構造において隅角に位置する柱梁接合部に設けられ、第２の貫通孔を有する接合部材と、
両端部に第１の貫通孔を有するブレース部材と、
前記ブレース部材を前記接合部材に結合する結合部材とを備える建築物の設計方法であって、
前記第２の貫通孔と前記第１の貫通孔のうち少なくとも一方は長孔であり、
前記結合部材は、前記第２の貫通孔と前記第１の貫通孔を貫通して、前記接合部材と前記ブレース部材とを結合し、
前記設計方法は、前記ブレース部材及び前記結合部材が設けられていない前記建築物の弾性変形領域又は塑性変形領域内で、前記長孔内における前記結合部材の移動が完了するように、前記長孔の長軸方向長さを決定する、
建築物の設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建築物の変形を抑える構造体及び建築物に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、フレームの対角線上に位置するガセットプレートに固定され、筋交いとして用いられる座屈拘束ブレースが知られている。座屈拘束ブレースは、端部に接続された接合プレートと、貫通孔を有するエレクションピースとを備え、ガセットプレートは、貫通孔とスリットを備える。ガセットプレートとエレクションピースに形成された貫通孔には、各々ボルトが挿通されてナットと螺合し、これにより、エレクションピースがガセットプレートに固定される。座屈拘束ブレースの接合プレートは、ガセットプレートのスリットに挿入されて溶接固定される。これにより、座屈拘束ブレースがフレームに対して強固に取り付けられる（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６２０１０６８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の座屈拘束ブレースは、フレームが変形を開始したと同時にフレームの変形に対抗する。しかしながら、座屈拘束ブレースによるフレームへの抗力が大きいため、フレームの変形開始と同時にブレースが変形に対抗すると、フレームにおいて座屈拘束ブレースが設けられていない部分に力が集中し、その部分が破損するおそれがある。

【0005】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、建築物の変形に応じて抗力を生じる構造体及び建築物を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願第１の発明による構造体は、柱と梁により構成される矩形構造において対角に位置する柱梁接合部に設けられ、長孔を有する接合部材と、両端部に第１の貫通孔を有するブレース部材を接合部材に結合する結合部材とを備え、結合部材は、第１の貫通孔と長孔を貫通して、接合部材とブレース部材とを結合することを特徴とする。

【0007】

本願第２の発明による構造体は、柱と梁により構成される矩形構造において対角に位置する柱梁接合部に設けられ、第２の貫通孔を有する接合部材と、両端部に第１の貫通孔を有するブレース部材と、ブレース部材を接合部材に結合する結合部材とを備え、第２の貫通孔と第１の貫通孔のうち少なくとも一方は長孔であり、結合部材は、第２の貫通孔と第１の貫通孔を貫通して、接合部材とブレース部材とを結合することを特徴とする。

【0008】

長孔は複数であり、長孔の長軸は、対角に位置する柱梁接合部を繋ぐ直線と平行であることが好ましい。

【0009】

長孔は１つであってブレース部材とピン接合され、長孔の長軸は、対角に位置する柱梁接合部を繋ぐ直線と平行であることが好ましい。

【0010】

長孔の長軸方向長さは、構造体が設けられる建築物の弾性変形領域に基づいて決定されることが好ましい。

【0011】

結合部材は高力ボルトであって、接合部材及びブレース部材において互いに接触する面の摩擦係数は、０．４５未満であってもよい。

【0012】

結合部材は普通ボルトであって、接合部材及びブレース部材は、普通ボルトの支圧耐力又はせん断耐力によって接合されてもよい。

【0013】

結合部材は普通ボルトであってもよい。

【0014】

ブレース部材は、その両端部において、平行に延びる２枚の板状部材を備え、第１の貫通孔は２枚の板状部材を貫通して設けられ、２枚の板状部材の間に接合部材が挿入されてもよい。

【0015】

本願第３の発明による建築物は、矩形構造を構成する柱及び梁と、矩形構造において対角に位置する柱梁接合部に設けられ、長孔を有する接合部材と、両端部に第１の貫通孔を有するブレース部材と、第１の貫通孔と長孔を貫通して、接合部材とブレース部材とを結合する結合部材とを備えることを特徴とする。

【0016】

本願第４の発明による建築物は、矩形構造を構成する柱及び梁と、矩形構造において対角に位置する柱梁接合部に設けられ、第２の貫通孔を有する接合部材と、両端部に第１の貫通孔を有するブレース部材と、ブレース部材を接合部材に結合する結合部材とを備え、第２の貫通孔と第１の貫通孔のうち少なくとも一方は長孔であり、結合部材は、第２の貫通孔と第１の貫通孔を貫通して、接合部材とブレース部材とを結合することを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、建築物の変形に応じて抗力を生じる構造体及び建築物が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１の実施形態による構造体の正面図である。

【図2】ガセットプレートの正面図である。

【図3】第１のブレースの平面図である。

【図4】スロットホール内におけるボルトの動きを概略的に示した図である。

【図5】高力ボルトを用いた構造体の荷重変形曲線である。

【図6】高力ボルトを用いた構造体の荷重変形曲線である。

【図7】第２の実施形態による、普通ボルトを用いた構造体の荷重変形曲線である。

【図8】普通ボルトを用いた構造体の荷重変形曲線である。

【図9】第３の実施形態による構造体の正面図である。

【図10】第４の実施形態による構造体の正面図である。

【図11】第５の実施形態によるボルトの動きを概略的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の第１の実施形態による第１の構造体１００について図１から６を用いて説明する。

【0020】

まず、第１の構造体１００が設けられる柱１０及び梁２０について説明する。柱１０は、角形鋼管から成り、鉛直方向に略並行に延びる右柱１０ｒと左柱１０ｌとを備える。主に第１の構造体１００、柱１０、及び梁２０により建築物が構成される。梁２０は、Ｈ鋼から成り、水平方向に略並行に延びる上梁２０ｕ及び下梁２０ｂを備える。右柱１０ｒは、図１の上方において上梁２０ｕと直交するように溶接により接続され、左柱１０ｌは、図１の下方において下梁２０ｂと直交するように溶接により接続される。右柱１０ｒと上梁２０ｕとの接続部、及び左柱１０ｌと下梁２０ｂとの接合部を各々柱梁接合部１０１ｒｕ、１０１ｌｂという。このようにして、右柱１０ｒ、左柱１０ｌ、上梁２０ｕ、及び下梁２０ｂは矩形形状に接続され、これにより、矩形構造が形成される。右柱１０ｒの柱芯Ｐｒと上梁２０ｕの梁芯Ｂｕとの交点と、左柱１０ｌの柱芯Ｐｌと下梁２０ｂの梁芯Ｂｂとの交点とを繋いだ直線を構造対角線Ｌとする。以下、上梁２０ｕ及び下梁２０ｂが延びる方向をＸ軸方向、右柱１０ｒと左柱１０ｌが延びる鉛直方向をＺ軸方向、上梁２０ｕ、下梁２０ｂ、右柱１０ｒ、及び左柱１０ｌと直交する方向をＹ軸方向とする右手系座標を用いて説明する。また、Ｘ軸方向から見ることを側面視、Ｙ軸方向から見ることを正面視、Ｚ軸方向から見ることを平面視などという。

【0021】

第１の構造体１００は、接合部材である左下ガセットプレート１１０と右上ガセットプレート１２０と、結合部材である高力ボルト１１５、１２５とを主に備える。

【0022】

左下ガセットプレート１１０は、所定の厚みを有する鋼板から成る。左下ガセットプレート１１０の厚み、すなわちＹ軸方向に対する長さは、後述される第１のブレース２００が有する板状部材２１１、２１２の間隔よりもわずかに短く、板状部材２１１、２１２の間に左下ガセットプレート１１０を挿入可能な程度の長さである。図２を参照すると、左下ガセットプレート１１０は、長方形の右上角と左下角とを落として成る正面視六角形である。右上角と左下角とを落として形成された各端面を、各々、内側上端面１１０ｃと外側下端面１１０ａという。左下ガセットプレート１１０の内側端面１１０ｉには、その全長、すなわちＺ軸方向の全長に渡って、フランジ１１１が溶接される。フランジ１１１は、ＸＹ平面において長方形を成す鋼製の板であって、内側端面１１０ｉの全長と同じＺ軸方向長さを有する。フランジ１１１の幅、すなわちＹ軸方向長さは、第１の構造体１００に要求される耐力に応じて適宜選択される。

【0023】

左下ガセットプレート１１０において、正面及び背面、すなわちＹ軸と直交する２つの面のうち、少なくとも第１のブレース２００と接触する面は、第１のブレース２００との間の摩擦係数が所定の値となるように、加工される。この値、すなわち所定の摩擦係数については後述される。

【0024】

左下ガセットプレート１１０は、厚さ方向、すなわちＹ軸方向に貫通する複数の長孔（第２の貫通孔）１１２を備える。長孔１１２は、正面視長円形を有する。左下ガセットプレート１１０の底面１１０ｂは、下梁２０ｂに溶接される。左下ガセットプレート１１０の外側端面１１０ｏは、左柱１０ｌに溶接される。これにより、左柱１０ｌと下梁２０ｂとの柱梁接合部に、左下ガセットプレート１１０が取り付けられる。

【0025】

長孔１１２の数は、後述される第１のブレース２００の取付孔の数に応じて決定されるところ、本実施形態では１８個である。長孔１１２は、Ｙ軸から見たときに３行６列を成し、かつ構造対角線Ｌ及び／又は構造対角線Ｌと平行な直線に、その長軸が一致するように設けられる。すなわち、本実施形態では、６つの長孔１１２が、それらの長軸が構造対角線Ｌと一致するように設けられ、他の６つの長孔１１２が、それらの長軸が構造対角線Ｌと平行かつ構造対角線ＬからＺ軸正方向に所定距離だけ離れた直線と一致するように設けられ、さらに他の６つの長孔１１２が、それらの長軸が構造対角線Ｌと平行かつ構造対角線ＬからＺ軸負方向に前記所定距離だけ離れた直線と一致するように設けられる。複数の長孔１１２に関して、構造対角線Ｌ上及び構造対角線Ｌと平行な直線上における間隔は各々等しい。長孔１１２の長軸長さ、すなわち構造対角線Ｌに沿う方向の長さは、第１の構造体１００に求められる性能、例えば第１構造体１００が設けられる層の階高又は建築物の塑性変形領域に応じて決定される。

【0026】

右上ガセットプレート１２０もまた、左下ガセットプレート１１０と同様の形状及び加工を有する。右上ガセットプレート１２０は、厚さ方向、すなわちＹ軸方向に貫通する複数の長孔１２２を備える。長孔１２２もまた、長孔１１２と同様の構成を有する。右上ガセットプレート１２０の底面１２０ｂは、上梁２０ｕに溶接され、右上ガセットプレート１２０の外側端面１２０ｏは、右柱１０ｒに溶接される。これにより、右柱１０ｒと上梁２０ｕとの柱梁接合部に、右上ガセットプレート１２０が取り付けられる。

【0027】

第１の構造体１００が設けられる建築物では、予め工場で製作された柱梁接合部が工事現場に搬入され、建築物に取り付けられる。すなわち、左下ガセットプレート１１０と右上ガセットプレート１２０もまた、左柱１０ｌと下梁２０ｂとの接合部、及び右柱１０ｒと上梁２０ｕとの接合部に予め工場で溶接され、工事現場に搬入される。左下ガセットプレート１１０と右上ガセットプレート１２０を工事現場で柱１０及び梁２０に溶接する必要がない。

【0028】

次に、第１の構造体１００に取り付けられる第１のブレース（ブレース部材）２００について説明する。第１のブレース２００は、いわゆる座屈拘束ブレースであって、その軸方向に対する引張力及び圧縮力に対して所定の降伏軸力を有し、その塑性変形範囲において制震部材として機能する。第１のブレース２００は、その長手方向に直線状に延びる軸部材であり、両端部に下方取付部２１０、上方取付部２２０を備える。

【0029】

下方取付部２１０は、２枚の板状部材２１１、２１２を備える。２枚の板状部材２１１、２１２は略同じ形状であって、Ｙ軸方向に所定の間隔ｄを開けて、第１のブレース２００の下端からその軸方向に沿って延びる。間隔ｄは、前述の左下ガセットプレート１１０及び右上ガセットプレート１２０の厚さよりもわずかに長く、板状部材２１１、２１２の間に左下ガセットプレート１１０及び右上ガセットプレート１２０を挿入可能な程度の長さである。また、板状部材２１１、２１２は、その厚さ方向に貫通する複数の円孔である取付孔（第１の貫通孔）２１１ａ、２１２ａを有する。

【0030】

本実施形態では１８個である複数の取付孔２１１ａは、Ｙ軸から見たときに３行６列を成し、第１のブレース２００の軸上、及び／又は第１のブレース２００の軸と平行な直線上に並んで設けられる。より詳細には、１つの行を成す６つの取付孔２１１ａが、それらの貫通軸が第１のブレース２００の軸と直交するように設けられ、他の行を成す６つの取付孔２１１ａが、それらの貫通軸が第１のブレース２００の軸からＺ軸正方向に所定距離だけ離れたねじれの位置であって、Ｚ軸方向から見たときに第１のブレース２００の軸と直交するように設けられ、さらに他の行を成す６つの取付孔２１１ａが、それらの貫通軸が第１のブレース２００の軸からＺ軸負方向に前記所定距離だけ離れたねじれの位置であって、Ｚ軸方向から見たときに第１のブレース２００の軸と直交するように設けられる。同じ行に属する複数の取付孔２１１ａに関して、ＸＺ平面上において第１のブレース２００の軸上又は第１のブレース２００の軸と平行な直線上における間隔は各々等しい。取付孔２１２ａもまた、取付孔２１１ａと同様の構成を有し、対応する取付孔２１１ａとＹ軸方向に対して同軸の孔を成す。

【0031】

前述した左下ガセットプレート１１０と同様に、２枚の板状部材２１１、２１２において互いに対向する平面は、左下ガセットプレート１１０との間の摩擦係数が所定の値（所定の摩擦係数）となるように、加工される。左下ガセットプレート１１０と板状部材２１１、２１２との間の所定の摩擦係数は、相対的に低い値が好ましく、例えば０．４５未満が好ましく、あるいは０．１～０．４又は０．１～０．３が好ましく、より好ましくは０．１５～０．３５、さらに好ましくは０．２～０．３５である。加工は、例えば亜鉛メッキ、黒皮（酸化皮膜）処理、新明丹塗装、磨き肌加工である。左下ガセットプレート１１０との間において、亜鉛メッキでは例えば摩擦係数０．１～０．３が得られ、黒皮処理では例えば摩擦係数０．２～０．３５が得られ、新明丹塗装では例えば摩擦係数０．１５～０．２５が得られ、磨き肌加工では例えば摩擦係数０．２～０．３５が得られる。

【0032】

第１のブレース２００の下端は左下ガセットプレート１１０に取り付けられる。詳細には、取付孔２１１ａ及び取付孔２１２ａが、左下ガセットプレート１１０の長孔１１２と一致する位置に置かれた後、取付孔２１１ａ、取付孔２１２ａ、及び長孔１１２全てに高力ボルト１１５を貫通させ、ナットで締め付けることにより、第１のブレース２００が左下ガセットプレート１１０に固定、すなわち第１の構造体１００に結合される。以上の構成により、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とが、低い摩擦力で摩擦接合される。

【0033】

上方取付部２２０もまた、下方取付部２１０と同様に、２枚の板状部材２２１、２２２と取付孔２２１ａ、２２２ａを有する。板状部材２２１、２２２及び取付孔２２１ａ、２２２ａの構成は、板状部材２１１、２１２及び取付孔２１１ａ、２１２ａと同様であるため、説明を省略する。第１のブレース２００の上端もまた、下端と同様に、上端の取付孔２２１ａ及び取付孔２２２ａが、右上ガセットプレート１２０の長孔１２２と一致する位置に置かれた後、取付孔２２１ａ、取付孔２２２ａ、及び長孔１２２全てに高力ボルト１２５を貫通させ、ナットで締め付けることにより、右上ガセットプレート１２０に固定、すなわち第１の構造体１００に結合される。以上の構成により、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とが、低い摩擦力で摩擦接合される。このように第１のブレース２００を第１の構造体１００に取り付ける態様を片流れ配置という。

【0034】

次に、図１及び図４から６を用いて、第１の構造体１００の機能及び作用について説明する。第１の構造体１００が変形、すなわち上梁２０ｕが図１において左右に変位する前に、第１のブレース２００が第１の構造体１００に予めとりつけられ、かつ図４（Ａ）（設置時）に示されるように、高力ボルト１１５、１２５は、長孔１１２、１２２内において重力方向下方に予め置かれているものとする。

【0035】

図１において上梁２０ｕが左方に変位し、これにより第１のブレース２００に圧縮力が作用する場合について説明する。第１のブレース２００に圧縮力が作用すると、高力ボルト１１５と高力ボルト１２５には、第１のブレース２００の軸方向へ互いに離れようとする力が働く。このとき、高力ボルト１１５は、長孔１１２内において重力方向下方に接触したまま固定され重力方向下方へ移動できないのに対し、高力ボルト１２５は、長孔１２２内において重力方向下方から上方に移動可能である（図４（Ａ）参照）。ここで、前述のように、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とは低い摩擦力で摩擦接合されている。そこで、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０との間の摩擦力よりも、地震力により加えられる力が小さいときには、第１の構造体１００はわずかに変形しながらも、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とは摩擦力により互いに固定されて、第１のブレース２００が圧縮力に抵抗する。上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とが摩擦力により互いに固定されている期間、言い換えると、静止状態から軸力が摩擦力を超えて高力ボルト１２５が長孔１２２内において重力方向下方から上方に移動しはじめるときまでの期間が期間Ａである。期間Ａは、図５の破線５１及び図６の破線６１によって示される。図５の破線５１及び図６の破線６１は、第１のブレース２００のみの地震力と層間変形の関係を示すものである。図５及び６の実線５２は、建築物の躯体、本実施形態では、純ラーメン架構の躯体のみの地震力と層間変形の関係を示すものである。風によって建築物に生じる風荷重は地震力よりも小さく、図５の期間Ａに示される地震力程度である。つまり、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とを低い摩擦力で摩擦接合することにより、第１の構造体１００は、風荷重に対抗することが可能となる。上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０との間の摩擦力を調節することにより、期間Ａの長さが調節されるとともに、対抗する風荷重の大きさが調節される。設計仕様に基づいて決定される風荷重の大きさに基づいて、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０との間の摩擦力が決定される。

【0036】

そして、変形による軸力が摩擦力を超えると、高力ボルト１２５は、長孔１２２内において重力方向下方から上方に移動しはじめ、その後、高力ボルト１２５が、長孔１２２において重力方向上方に突き当たる（図４（Ｂ）参照）。高力ボルト１２５が長孔１２２において重力方向下方から移動開始した時から重力方向上方に突き当たるまでの期間が期間Ｂである。期間Ｂは、図５の破線５１及び図６の破線６１によって示される。期間Ｂにおいては、高力ボルト１２５は長孔１２２内を移動するのみであり、第１のブレース２００には期間Ａにおけるものと同等の圧縮力が作用しつづけているが、その圧縮力には変化がない。純ラーメン架構が期間Ｂにおいて増加する荷重を受け持つ。長孔１２２の長軸方向長さを調節することにより、期間Ｂの長さを調節できる。長孔１２２の長軸方向長さは、第１の構造体１００に求められる性能に応じて、あるいは設計仕様に基づいて決定される期間Ｂに応じて決定される。

【0037】

高力ボルト１２５が長孔１２２の重力方向上方に突き当たっている状態においてさらに上梁２０ｕが変位し続けると、左下ガセットプレート１１０及び右上ガセットプレート１２０から第１のブレース２００に圧縮力がさらに加えられる。そして、さらに圧縮力が加えられ続けて第１のブレース２００の降伏軸力を超えると、第１のブレース２００が降伏する。高力ボルト１２５が長孔１２２において重力方向上方に突き当たった時、つまり第１のブレース２００に圧縮力が作用しはじめた時から、第１のブレース２００が降伏するまでの期間が期間Ｃである。また、第１のブレース２００が降伏した時以降の期間が期間Ｄである。期間Ｃ、Ｄは、図５の破線５１及び図６の破線６１によって示される。

【0038】

図１において上梁２０ｕが右方に変位し、これにより第１のブレース２００に引張力が作用する場合について説明する。第１のブレース２００に引張力が作用すると、高力ボルト１１５と高力ボルト１２５には、第１のブレース２００の軸方向へ互いに近づこうとする力が働く。このとき、高力ボルト１２５は、長孔１２２内において重力方向下方に接触したまま固定され、重力方向下方に移動できないのに対し、高力ボルト１１５は、長孔１１２内において、重力方向下方から上方に移動可能である（図４（Ａ）参照）。ここで、前述のように、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とは低い摩擦力で摩擦接合されている。そこで、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０との間の摩擦力よりも、地震力により加えられる力が小さいときには、第１の構造体１００はわずかに変形しながらも、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とは摩擦力により互いに固定されて、第１のブレース２００が引張力に抵抗する。一般に、風によって建築物に生じる風荷重は地震力よりも弱い。そのため、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とを摩擦接合することにより、第１の構造体１００から第１のブレース２００に風荷重が伝達されたときに、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０がずれずに固定され、第１の構造体１００から第１のブレース２００とが風荷重に対抗する。下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とが摩擦力により互いに固定されている期間、言い換えると、静止状態から軸力が摩擦力を超えて高力ボルト１１５が長孔１１２内において重力方向下方から上方に移動しはじめるときまでの期間が期間Ａである。下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０との間の摩擦力を調節することにより、期間Ａの長さが調節されるとともに、対抗する風荷重の大きさが調節される。言い換えると、設計仕様に基づいて決定される風荷重の大きさに基づいて、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０との間の摩擦力が決定される。

【0039】

そして、変形による軸力が摩擦力を超えると、高力ボルト１１５は、重力方向下方から上方に移動しはじめ、その後、高力ボルト１１５が、長孔１１２において重力方向上方に突き当たる（図４（Ｃ）参照）。高力ボルト１１５が長孔１１２において重力方向下方から移動開始した時から重力方向上方に突き当たるまでの期間が期間Ｂである。期間Ｂにおいては、高力ボルト１１５は長孔１１２内を移動するのみであり、第１のブレース２００には期間Ａにおけるものと同等の引張力が作用しつづけているが、その引張力には変化がない。純ラーメン架構が期間Ｂにおいて増加する荷重を受け持つ。長孔１１２の長軸方向長さを調節することにより、期間Ｂの長さを調節できる。言い換えると、長孔１１２の長軸方向長さは、第１の構造体１００に求められる性能に応じて、あるいは設計仕様に基づいて決定される期間Ｂに応じて決定される。

【0040】

高力ボルト１１５が長孔１１２の重力方向上方に突き当たっている状態においてさらに上梁２０ｕが変位し続けると、左下ガセットプレート１１０及び右上ガセットプレート１２０から第１のブレース２００に引張力がさらに加えられる。そして、引張力が加えられ続けて第１のブレース２００の降伏軸力を超えると、第１のブレース２００が降伏する。高力ボルト１１５が長孔１１２において重力上方に突き当たった時、つまり第１のブレース２００に引張力が作用しはじめた時から、第１のブレース２００が降伏するまでの期間が期間Ｃである。第１のブレース２００が降伏した時以降の期間が期間Ｄである。

【0041】

以上説明した第１の構造体１００及び第１のブレース２００の動きを、建築物の躯体の層間変形と地震力を用いて、以下に説明する。

【0042】

図５は、躯体のみ、第１の構造体１００及び第１のブレース２００を有する躯体、及び第１のブレース２００における地震力と層間変形との関係を示す。図５に示される第１のブレース２００の一態様は、第１のブレース２００を比較的早期に躯体に作用させるものであり、長孔１１２、１２２の長軸方向長さは、比較的短く設定される。

【0043】

破線５１は、第１のブレース２００のみの地震力と層間変形の関係を示す。前述のように、期間Ａでは、上梁２０ｕの変位開始から、高力ボルト１１５、１２５は長孔１１２、１２２内において、第１のブレース２００と第１の構造体１００との間に生じている若干の静止摩擦により静止している。期間Ｂでは、高力ボルト１１５、１２５が長孔１１２、１２２において重力方向下方から移動開始し、重力方向上方に突き当たる。期間Ｃにおいて、上梁２０ｕが図１の左方に変位して第１のブレース２００に圧縮力が作用する場合、高力ボルト１２５が長孔１２２において重力上方に突き当たり、これにより第１のブレース２００に軸方向の圧縮力が作用しはじめ、さらに圧縮力が加えられて第１のブレース２００が降伏する。他方、期間Ｃにおいて、上梁２０ｕが図１の右方に変位して第１のブレース２００に引張力が作用する場合、高力ボルト１１５が長孔１１２において重力上方に突き当たり、これにより第１のブレース２００に軸方向の引張力が作用しはじめ、さらに引張力が加えられて第１のブレース２００が降伏する。期間Ｄでは、第１のブレース２００が降伏している。

【0044】

実線５２は、比較例であって、建築物の躯体、本実施形態では、純ラーメン架構の躯体のみの地震力と層間変形の関係を示す。躯体は、地震力が作用を開始してから層間変形しはじめ、弾性変形領域Ｅ内では連続的に層間変形し、弾性変形領域Ｅを超えると塑性変形領域Ｆに入る。

【0045】

一点鎖線５３は、本実施形態による一実施例であって、第１の構造体１００及び第１のブレース２００を有する躯体における地震力と層間変形の関係を示す。本実施例は、レベル１の地震動に対して、層間変形角を１／２００以内、かつ上部構造（基礎よりも上にある構造）を弾性限界以内とし、レベル２の地震動に対して、層間変形角を１／１００以内、かつ層塑性率２．０以内を目標としている。ここで、レベル１の地震動は、当該建築物の耐用年数中に一度以上受ける可能性が大きい地震動をいい、この地震動に対して、主要構造体は概ね弾性的な挙動で応答することを目標として設計される。レベル２の地震動は、当該建築物の敷地において、過去及び将来にわたって最強と考えられる地震動をいい、主要構造体は、この地震動に対して建物が倒壊せず、あるいは外壁の脱落等の人命に損傷を与える可能性のある破損を生じないことを目標として設計される。本実施形態では、レベル２の地震動に対して、上部構造が弾性変形領域内にあるように、長孔１１２、１２２の長手方向長さを決定する。なお、本実施例による値は、破線５１によって示される値と、実線５２によって示される値とを加算したものである。

【0046】

期間Ａにおいて、風荷重を受けた躯体は若干変形し、これにより第１の構造体１００に荷重が加えられる。ここで、前述のように、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０、及び下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とは低い摩擦力で摩擦接合されている。そこで、地震力がわずかであるときには、第１の構造体１００はわずかに変形しながらも、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０、及び下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とが摩擦力により互いに固定されて、第１のブレース２００が引張力及び圧縮力に抵抗する。

【0047】

そして、変形による軸力が摩擦力を超えると、一点鎖線５３は、期間Ｂに移行し、第１のブレース２００に圧縮力が加えられた場合には、高力ボルト１２５は、長孔１２２内において重力方向下方から上方に移動しはじめ、その後、高力ボルト１２５が、長孔１２２内において重力方向上方に突き当たり、（図４（Ｂ）参照）、第１のブレース２００に引張力が加えられた場合には、高力ボルト１１５は、長孔１１２内において重力方向下方から上方に移動しはじめ、その後、高力ボルト１１５が、長孔１１２内において重力方向上方に突き当たる（図４（Ｃ）参照）。この期間Ｂは、レベル１の地震力Ｑ１に対応しているところ、第１のブレース２００に加えられている軸力は変化しておらず、この期間に加えられる地震力に十分抵抗していない。建築物は、柱１０及び梁２０による純ラーメン架構をもって地震力Ｑ１に対抗している。一般に第１のブレース２００は高い剛性を有するため、第１のブレース２００を組み込んだ建築物の固有周期は、組み込まれない建築物の固有周期とは大きく異なる。しかしながら、本実施例によれば、期間Ｂにおいて第１のブレース２００が地震力に十分抵抗していないため、期間Ｂにおける建築物の固有周期を、第１のブレース２００を組み込まれない建築物の固有周期に近い値とすることができる。これにより、建築物の応答、例えば応答変位量や応答加速度等を低減できる。

【0048】

さらに上梁２０ｕが変位し続けると、一点鎖線５３は、期間Ｃに移行する。この期間Ｃは、レベル２の地震力Ｑ２に対応しており、地震力がレベル２地震力Ｑ２に達するわずか前に、開始される。前述のように、長孔１１２、１２２の長さは、第１の構造体１００に求められる性能に応じて決定されるところ、本実施例では、地震力がレベル２地震力Ｑ２に達するわずか前に、高力ボルト１１５、１２５が、長孔１１２、１２２内において重力方向上方に突き当たるような長さに決定される。この長さは、建築物の構造及び地震力等をも考慮して決定される。本実施例による第１の構造体１００及び第１のブレース２００を備えない純ラーメン架構の建築物は、実線５２に示されるように、レベル２の地震力Ｑ２を受けると、塑性変形領域Ｆに入ることになる。しかしながら、本実施例による第１の構造体１００及び第１のブレース２００を備える建築物は、一点鎖線５３に示されるように、レベル２の地震力Ｑ２を受けても未だ弾性変形領域Ｅにある。これにより、レベル２地震動を受けても、建築物の残留変形量を抑えることができ、レベル２地震動を受けた後でも、建築物を解体することなく、使用し続けることができる。

【0049】

地震力Ｑ２を超えた力が建築物に加えられると、第１のブレース２００はさらに変形して塑性変形領域に入る（期間Ｇ）。他方、純ラーメン架構は未だ弾性変形領域Ｅにあり、期間Ｇ以降は、純ラーメン架構により地震力に対抗する。期間Ｇ内の地震力であれば、純ラーメン架構は未だ弾性変形領域Ｅにあるため、第１のブレース２００を交換するのみで建築物を利用することが可能になる。そして、さらに大きな地震力が加えられると、純ラーメン架構は塑性変形領域Ｆに入る。

【0050】

図６は、躯体のみ、第１の構造体１００及び第１のブレース２００を有する躯体、及び第１のブレース２００における地震力と層間変形との関係を示す。図６に示される第１のブレース２００の一態様は、第１のブレース２００を比較的遅く躯体に作用させるものであり、長孔１１２、１２２の長軸方向長さは、図５に示されるそれよりも長く設定される。実線５２は、図５と同様であるため、説明を省略する。

【0051】

破線６１は、第１のブレース２００のみの地震力と層間変形の関係を示す。前述のように、期間Ａでは、上梁２０ｕの変位開始から、高力ボルト１１５、１２５は長孔１１２、１２２内において、第１のブレース２００と第１の構造体１００との間に生じている若干の静止摩擦により静止している。期間Ｂでは、高力ボルト１１５、１２５が長孔１１２、１２２において重力方向下方から移動開始し、重力方向上方に突き当たる。期間Ｃでは、上梁２０ｕが図１の左方に変位する場合、高力ボルト１２５が長孔１２２において重力上方に突き当たった時から、第１のブレース２００に軸方向の圧縮力が作用しはじめ、その後、第１のブレース２００が降伏する。他方、上梁２０ｕが図１の右方に変位する場合、高力ボルト１１５が長孔１１２において重力上方に突き当たった時から、第１のブレース２００に軸方向の引張力が作用しはじめ、その後、第１のブレース２００が降伏する。そして、期間Ｄでは、第１のブレース２００が降伏している。本実施例では、長孔１１２、１２２の長さは、図５に示されるそれよりも長く設定されているため、本実施例による期間Ｂにおける層間変形角の範囲は、図５のそれよりも長い。

【0052】

一点鎖線６３は、本実施形態による一実施例であって、第１の構造体１００に第１のブレース２００を組み込んだ躯体における地震力と層間変形の関係を示す。本実施例は、レベル１の地震動に対して、層間変形角を１／２００以内、かつ上部構造を弾性限界以内とし、レベル２の地震動に対して、層間変形角を１／１００以内、かつ層塑性率２．０以内を目標としている。なお、本実施例による値は、破線６１によって示される値と、実線５２によって示される値とを加算したものである。期間Ａにおける挙動は図５と同様であるため、説明を省略する。

【0053】

上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０、及び下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０との間に生じている摩擦力を、変形による軸力が超えると、一点鎖線６３は、期間Ｈに移行し、上梁２０ｕが図１の左方に変位して第１のブレース２００に圧縮力が作用する場合、高力ボルト１２５は、長孔１２２内において重力方向下方から上方に移動しはじめ、その後、高力ボルト１２５が、長孔１２２内において重力方向上方に突き当たる（図４（Ｂ）参照）。上梁２０ｕが図１の右方に変位して第１のブレース２００に引張力が作用する場合、高力ボルト１１５は、長孔１１２内において重力方向下方から上方に移動しはじめ、その後、高力ボルト１１５が、長孔１１２内において重力方向上方に突き当たる（図４（Ｃ）参照）。この期間Ｈは、レベル１の地震力Ｑ１に対応しているところ、第１のブレース２００に加えられている軸力は変化しておらず、この期間に加えられる地震力に十分抵抗していない。建築物は柱１０及び梁２０による純ラーメン架構をもって地震力Ｑ１に対抗している。一般に第１のブレース２００は高い剛性を有するため、ブレース２００を組み込んだ建築物の固有周期は、組み込まれない建築物の固有周期とは大きく異なる。しかしながら、本実施例によれば、期間Ｈにおいて第１のブレース２００が地震力に十分抵抗していないため、期間Ｈにおける建築物の固有周期を、第１のブレース２００を組み込まれない建築物の固有周期に近い値とすることができる。これにより、建築物の応答、例えば応答変位量や応答加速度等を低減できる。

【0054】

さらに上梁２０ｕが変位すると期間Ｉに入る。期間Ｉでは、地震力がＱ２を超えるが、高力ボルト１１５、１２５は長孔１１２、１２２の重力方向上方に未だ突き当たっておらず、純ラーメン架構に全ての地震力が加えられる。これにより、期間Ｉでは、純ラーメン架構が弾性変形領域Ｅを逸脱している。純ラーメン架構が弾性変形領域Ｅを逸脱して塑性変形領域Ｆに入ってからも地震力が加えられると、高力ボルト１１５、１２５が、長孔１１２、１２２内において重力方向上方に突き当たり（図４（Ｂ）、（Ｃ）参照）、第１のブレース２００に荷重、すなわち軸力が加えられる。軸力は、上梁２０ｕが図１の左方に変位する場合は軸方向の圧縮力であり、上梁２０ｕが図１の右方に変位する場合は軸方向の引張力である。純ラーメン架構が弾性変形領域Ｅを逸脱してから、高力ボルト１１５、１２５が長孔１１２、１２２の重力方向上方に突き当たるまでの期間が期間Ｉである。さらに地震力が加えられ続けると、第１のブレース２００が変形して、弾性変形領域から塑性変形領域に入る。高力ボルト１１５、１２５が長孔１１２、１２２の重力方向上方に突き当たってから第１のブレース２００が弾性変形領域から塑性変形領域に入るときまでの期間が期間Ｊである。さらに地震力が加えられ、第１のブレース２００が変形して、弾性変形領域から塑性変形領域に入る。第１のブレース２００が塑性変形領域に入ってから後の期間を期間Ｋという。

【0055】

本実施例では、理論上は、第１のブレース２００よりも先に純ラーメン架構が塑性変形領域Ｆに入るところ、現実の設計値は余裕値を見込んでいるため、現実に地震力が加えられた場合には、純ラーメン架構は塑性変形領域Ｆに入らないことがわかっている。そのため、本実施例のように第１の構造体１００を構成すれば、純ラーメン架構の耐力を落として、架構のコストを削減し、経済設計とすることができる。

【0056】

本実施形態によれば、建築物の変形に応じて抗力を生じる構造体及び建築物を得る。

【0057】

近年、設計クライテリア（判断基準）に関しては、稀に発生するレベル１地震動よりも、極めて稀に発生するレベル２地震動を用いることがあり、これにより主構造部材の部材断面を決定することが多い。この場合、レベル１地震動により決定された部材断面よりも、レベル２地震動により決定された部材断面の方が大きくなり、躯体コストが増加する傾向がある。また、事業主の要望により高い耐震性能を求められる場合にも、同様に、部材断面が大きくなり、躯体コストが増加する傾向がある。しかしながら、本実施形態によれば、レベル１地震動を超える地震動をブレースが負担するため、主構造部材の部材断面を小さくすることができ、コストを低減できる。

【0058】

また、レベル２地震動より高い耐震性能が要求される場合であっても、第１の構造体１００を用いて要求耐震性能を満たすことができ、柱梁等の主構造部材に特殊な構造を適用すること無く、ひいては特別な設計及び施工を行うこと無く対応可能である。さらに、本実施形態によれば、第１のブレース２００を長期荷重及びレベル１地震動を受けたときには作用させずに、レベル２地震動を受けたときから作用させることができ、これにより、レベル２地震動を受けたときであっても、柱と梁を弾性変形範囲内に留めて、これらの残留変形量を小さく、つまり損傷を最低限にし、これらの復元力によって、大地震後も建物を使用可能にできる。すなわち、レベル２地震動以上の耐震性能を目標とする建築物に対して、本実施形態による第１の構造体１００はより効果的である。

【0059】

本実施形態によれば、任意の地震動において、建物の層間変位量を低減することが可能である。

【0060】

また、一般に、長期荷重を負担するブレースは、耐火被覆を行うことが法令上求められているが、本実施形態による第１のブレース２００は、長孔１１２、１２２を用いることにより、長期荷重を負担しないため、耐火被覆が不要となる。

【0061】

また、ブレースを取り付けた柱において一般的に生じる軸力の増加を抑制できる。本実施形態による第１の構造体１００を備えない柱にブレースを取り付けると、変形当初からブレースに軸力が加えられ、これにより柱に引抜力が発生するため、この変形当初からの引抜力に対抗すべく設計を行う必要があった。しかしながら、本実施形態によれば、変形当初は長孔１１２、１２２内で高力ボルト１１５、１２５が移動して第１のブレース２００に軸力が加えられないため、柱に生じる引抜力が小さくなり、変形当初からの引抜力に応じて設計する必要がない。また、これにより、第１のブレース２００を適用可能な建築物の種類が増加する。

【0062】

本実施形態によれば、躯体及び第１のブレース２００が塑性変形領域に入った後であっても、躯体及び第１のブレース２００の双方が地震力に対抗して、地震力に対する応答変位と応答加速度を軽減できる。

【0063】

なお、第１のブレース２００の下方取付部２１０、上方取付部２２０に長孔１１２を設け、左下、右上ガセットプレート１１０、１２０に取付孔２１１ａ、取付孔２１２ａを各々設けてもよい。この場合、左下ガセットプレート１１０、右上ガセットプレート１２０、高力ボルト１１５、１２５、及び第１のブレース２００が第１の構造体１００を成す。

【0064】

なお、第１のブレース２００の下方取付部２１０及び上方取付部２２０のいずれか一方のみに取付孔を設け、対応する左下ガセットプレート１１０又は右上ガセットプレート１１０のみに長孔を設けてもよい。このとき、長孔の構造対角線Ｌに沿う方向における長さを、下方取付部２１０及び上方取付部２２０の双方に長孔を設ける態様における長さの略倍とすることが好ましい。

【0065】

また、左下ガセットプレート１１０と板状部材２１１、２１２において互いに対向する面全てに摩擦加工する態様について説明したが、左下ガセットプレート１１０と板状部材２１１において互いに対向する面のみ、あるいは左下ガセットプレート１１０と板状部材２１２において互いに対向する面のみに摩擦加工を施してもよい。これにより、滑り耐力に関して広い調整範囲を得ることができる。

【0066】

次に、本発明の第２の実施形態による第２の構造体について図１～４、７、及び８を用いて説明する。特に説明がない限り、本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。第２の構造体は、図１及び２において符号１００を用いて示される。本実施形態では、左下ガセットプレート１１０、右上ガセットプレート１２０、下方取付部２１０（板状部材２１１、２１２）、上方取付部２２０（板状部材２２１、２２２）に摩擦係数を低くする加工を施さず、高力ボルト１１５、１２５の代わりに普通ボルトを用いる。以下、図１及び４に示されるボルト１１５、１２５を普通ボルト１１５、１２５であるとして説明する。これらの構成により、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とが、また、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とが、普通ボルト１１５、１２５の支圧耐力又はせん断耐力に期待して接合される。普通ボルト使用時は、高力ボルト使用時よりも低い軸力で締め付けられるため、摩擦係数を低くする加工を施さずとも、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０との間、及び上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０との間に生じる摩擦力は、高力ボルト使用時よりも低くなる。

【0067】

第２の実施形態による第２の構造体１００及び第１のブレース２００の動きを、建築物の躯体の層間変形を考慮して説明する。

【0068】

図７は、躯体のみ、第２の構造体１００及び第１のブレース２００を有する躯体、及び第１のブレース２００における地震力と層間変形との関係を示す。図７に示される第１のブレース２００の一態様は、第１のブレース２００を比較的早期に躯体に作用させるものであり、長孔１１２、１２２の長軸方向長さは、比較的短く設定されるとともに、上梁２０ｕが変位し始めてから第１のブレース２００が第２の構造体１００に力を及ぼすまでの期間に応じて決定される。

【0069】

破線７１は、第１のブレース２００のみの地震力と層間変形の関係を示す。本実施形態では、荷重（地震力）が加えられると、上梁２０ｕが図１の左方に変位して第１のブレース２００に圧縮力が作用する場合、普通ボルト１２５が長孔１２２において重力方向下方から移動開始して、重力方向上方に突き当たる。他方、上梁２０ｕが図１の右方に変位して第１のブレース２００に引張力が作用する場合、普通ボルト１１５が長孔１１２において重力方向下方から移動開始して、重力方向上方に突き当たる。普通ボルト１１５、１２５が長孔１１２、１２２において移動開始してから重力方向上方に突き当たるまでの期間を期間Ｂ’という。普通ボルト１１５、１２５が長孔１１２、１２２において重力上方に突き当たって、第１のブレース２００に圧縮力が作用しはじめた時から、第１のブレース２００に軸力が加えられて降伏するまでの期間を期間Ｃ’という。第１のブレース２００が降伏したとき以降を期間Ｄ’という。実線５２は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【0070】

一点鎖線７３は、本実施形態による一実施例であって、第２の構造体１００及び第１のブレース２００を有する躯体における地震力と層間変形の関係を示す。一点鎖線７３は、期間Ｂ’において、実線５２と重なっている。本実施例は、レベル１の地震動に対して、層間変形角を１／２００以内、かつ上部構造を弾性限界以内とし、レベル２の地震動に対して、層間変形角を１／１００以内、かつ層塑性率２．０以内を目標としている。なお、本実施例による値は、破線７１によって示される値と、実線５２によって示される値とを加算したものである。

【0071】

期間Ｂ’において、普通ボルト１１５、１２５は、長孔１１２、１２２内において重力方向下方から上方に移動しはじめ、その後、普通ボルト１１５、１２５が、長孔１１２、１２２内において重力方向上方に突き当たる（図４（Ｂ）、（Ｃ）参照）。この期間Ｂ’は、レベル１の地震力Ｑ１に対応しているところ、第１のブレース２００は軸力を受けておらず、その機能を発揮していない。そのため、建築物は柱１０及び梁２０による純ラーメン架構をもって地震力Ｑ１に対抗している。一般に第１のブレース２００は高い剛性を有するため、第１のブレース２００を組み込んだ建築物の固有周期は、組み込まれない建築物の固有周期とは大きく異なる。しかしながら、本実施例によれば、期間Ｂにおける建築物の固有周期を、第１のブレース２００を組み込まれない建築物の固有周期に近い値とすることができる。これにより、建築物の応答、例えば応答変位量や応答加速度等を低減できる。

【0072】

さらに上梁２０ｕが変位し続けると、一点鎖線７３は、期間Ｃ’に移行し、左下ガセットプレート１１０及び右上ガセットプレート１２０から第１のブレース２００に引張力が作用する。この期間Ｃ’は、レベル２の地震力Ｑ２に対応しており、地震力がレベル２地震力Ｑ２に達するわずか前に、開始される。前述のように、長孔１１２、１２２の長さは、第２の構造体１００に求められる性能に応じて決定されるところ、本実施例では、地震力がレベル２地震力Ｑ２に達するわずか前に、普通ボルト１１５、１２５が、長孔１１２、１２２内において重力方向上方に突き当たるような長さに決定される。この長さは、建築物の構造及び地震力等をも考慮して決定される。本実施例による第２の構造体１００及び第１のブレース２００を備えない純ラーメン架構の建築物は、実線５２に示されるように、レベル２の地震力Ｑ２を受けると、塑性変形領域Ｆに入ることになる。しかしながら、本実施例による第２の構造体１００及び第１のブレース２００を備える建築物は、一点鎖線５３に示されるように、レベル２の地震力Ｑ２を受けても未だ弾性変形領域Ｅにある。これにより、レベル２地震動を受けても、建築物の残留変形量を抑えることができ、レベル２地震動を受けた後でも、建築物を解体することなく、使用し続けることができる。

【0073】

地震力Ｑ２を超えた力が建築物に加えられると、第１のブレース２００はさらに変形して塑性変形領域に入る（期間Ｇ’）。他方、純ラーメン架構は未だ弾性変形領域Ｅにあり、これ以降は、純ラーメン架構により地震力に対抗する。そして、さらに大きな地震力が加えられると、純ラーメン架構は塑性変形領域Ｆに入る。地震力が期間Ｇ’であれば、純ラーメン架構は未だ弾性変形領域Ｅにあるため、第１のブレース２００を交換するのみで建築物を利用することが可能になる。

【0074】

図８は、躯体のみ、第２の構造体１００及び第１のブレース２００を有する躯体、及び第１のブレース２００における地震力と層間変形との関係を示す。図８に示される第１のブレース２００の一態様は、第１のブレース２００を比較的遅く躯体に作用させるものであり、長孔１１２、１２２の長軸方向長さは、図７に示されるそれよりも長く設定される。実線５２は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【0075】

破線８１は、第１のブレース２００のみの地震力と層間変形の関係を示す。期間Ｂ’では、上梁２０ｕが図１の左方に変位して第１のブレース２００に圧縮力が作用する場合、普通ボルト１２５が長孔１２２において重力方向下方から移動開始し、重力方向上方に突き当たる。他方、上梁２０ｕが図１の右方に変位して第１のブレース２００に引張力が作用する場合、普通ボルト１１５が長孔１１２において重力方向下方から移動開始して、重力方向上方に突き当たる。期間Ｂ’における層間変形角の範囲は、図７に示されるそれよりも長く設定され、純ラーメン架構の弾性変形領域Ｅにおける層間変形角の範囲よりも若干長い。つまり、理論上は、第１のブレース２００よりも先に純ラーメン架構が塑性変形領域に入る。期間Ｃ’では、普通ボルト１１５、１２５が長孔１１２、１２２において重力上方に突き当たり、これにより第１のブレース２００に圧縮力が作用しはじめ、さらに第１のブレース２００に軸力が加えられて降伏する。期間Ｄ’では、第１のブレース２００が降伏している。

【0076】

一点鎖線８３は、本実施形態による一実施例であって、第２の構造体１００及び第１のブレース２００を有する躯体における地震力と層間変形の関係を示す。一点鎖線８３は、期間Ｂ’において、実線５２と重なっている。本実施例は、レベル１の地震動に対して、層間変形角を１／２００以内、かつ上部構造を弾性限界以内とし、レベル２の地震動に対して、層間変形角を１／１００以内、かつ層塑性率２．０以内を目標としている。なお、本実施例による値は、破線８１によって示される値と、実線５２によって示される値とを加算したものである。

【0077】

建築物に地震力が加えられて上梁２０ｕが変位しはじめると、一点鎖線５３は期間Ｈ’に移行し、普通ボルト１１５、１２５は、長孔１１２、１２２内において重力方向下方から上方に移動しはじめる。さらに上梁２０ｕが変位すると、地震力がＱ１及びＱ２を超えるが、第１のブレース２００には未だ軸力が加えられておらず、純ラーメン架構が弾性変形領域Ｅを逸脱する。普通ボルト１１５、１２５が重力方向上方に移動しはじめてから純ラーメン架構が弾性変形領域Ｅを逸脱するまでの期間を期間Ｈ’という。純ラーメン架構が弾性変形領域Ｅを逸脱して塑性変形領域Ｆに入ってからも地震力が加えられると、普通ボルト１１５、１２５が、長孔１１２、１２２内において重力方向上方に突き当たり（図４（Ｂ）、（Ｃ）参照）、第１のブレース２００に軸力が加えられる。純ラーメン架構が弾性変形領域Ｅを逸脱してから、普通ボルト１１５、１２５が長孔１１２、１２２の重力方向上方に突き当たるまでの期間を期間Ｉ’という。さらに地震力が加えられ続けると、第１のブレース２００が変形して、弾性変形領域から塑性変形領域に入る。普通ボルト１１５、１２５が長孔１１２、１２２の重力方向上方に突き当たったときから、第１のブレース２００が塑性変形領域に入るときまでの期間を期間Ｊ’という。そして、第１のブレース２００が塑性変形領域に入った後の期間を期間Ｋ’という。

【0078】

本実施例では、理論上は、第１のブレース２００よりも先に純ラーメン架構が塑性変形領域Ｆに入るところ、現実の設計値は余裕値を見込んでいるため、現実に地震力が加えられた場合には、純ラーメン架構は塑性変形領域Ｆに入らないことがわかっている。そのため、本実施例のように第２の構造体１００を構成すれば、純ラーメン架構の耐力を落として、架構のコストを削減し、経済設計とすることができる。

【0079】

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得る。

【0080】

また、本実施形態では、普通ボルトを使用するため、高力ボルトについて求められるトルク管理といった施工手順が簡略化される。また、ボルト孔の形状が大きいため、第１のブレースを容易に取付けできる。

【0081】

なお、第１のブレース２００の下方取付部２１０、上方取付部２２０に長孔１１２を設け、左下、右上ガセットプレート１１０、１２０に取付孔２１１ａ、取付孔２１２ａを各々設けてもよい。この場合、左下ガセットプレート１１０、右上ガセットプレート１２０、普通ボルト１１５、１２５、及び第１のブレース２００が第２の構造体１００を成す。

【0082】

なお、第１のブレース２００の下方取付部２１０及び上方取付部２２０のいずれか一方のみに取付孔を設け、対応する左下ガセットプレート１１０又は右上ガセットプレート１１０のみに長孔を設けてもよい。このとき、長孔の構造対角線Ｌに沿う方向における長さを、下方取付部２１０及び上方取付部２２０の双方に長孔を設ける態様における長さの略倍とすることが好ましい。

【0083】

次に、本発明の第３の実施形態による第３の構造体３００について図９を用いて説明する。特に説明がない限り、本実施形態において、第１及び第２の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態では、接合部材及びブレース部材の構成が第１及び第２の実施形態と異なる。

【0084】

第３の構造体３００は、第３のブレース（ブレース部材）３５０と、左下ガセットプレート３１０と、スプライスプレート３３０ａ～３３０ｈと、各々８本の高力ボルト３１５ａ～３１５ｈとを主に備える。左下ガセットプレート３１０及びスプライスプレート３３０ａ～３３０ｈが接合部材を成し、高力ボルト３１５ａ～３１５ｈが結合部材を成す。左下ガセットプレート３１０と、スプライスプレート３３０ａ～３３０ｈと、高力ボルト３１５ａ～３１５ｈとを左下ガセットプレート３１０等という。なお、第３の構造体３００において、柱梁接合部１０１ｒｕにも、柱梁接合部１０１ｌｂと同様に、右上ガセットプレート３２０、スプライスプレート３４０、及び高力ボルト３２５が設けられる。これらの構成については、左下ガセットプレート３１０等と同様であるため、説明を省略する。

【0085】

左下ガセットプレート３１０は、所定の厚みを有する２枚の鋼板３１０ｄ、３１０ｅを直交するように組み合わせて成り、これにより構造対角線Ｌに沿う方向から見たときに十字型断面を有する。左下ガセットプレート３１０を成す２枚の鋼板３１０ｄ、３１０ｅの厚みは、後述される第３のブレース３５０の下端部に設けられる下方十字型プレート３５１の鋼板３５１ｄ、３５１ｅの厚みと略同じである。左下ガセットプレート３１０は、長方形の右上角を落として成る正面視六角形を成す。右上角を落として形成された各端面を、内側上端面３１０ｃという。左下ガセットプレート３１０の内側端面３１０ｉには、フランジが設けられてもよい。フランジの寸法は、第３の構造体３００に要求される耐力に応じて適宜選択される。鋼板３１０ｄ、３１０ｅは、その厚さ方向に貫通する円筒形の複数の円孔３１２を備える。左下ガセットプレート３１０の底面３１０ｂは、下梁２０ｂに溶接される。左下ガセットプレート３１０の外側端面３１０ｏは、左柱１０ｌに溶接される。これにより、左柱１０ｌと下梁２０ｂとの柱梁接合部１０１ｌｂに、左下ガセットプレート３１０が取り付けられる。

【0086】

円孔３１２の数は、第３の構造体３００に要求される性能に応じて決定されるところ、本実施形態では１列４個で４列を成し、合計１６個である。円孔３１２は、構造対角線Ｌと平行な直線に、その中心軸が直交するように設けられる。１６個の円孔３１２の中心軸と構造対角線Ｌとの距離は各々等しい。円孔３１２の直径は、第３の構造体３００に求められる性能、例えば第３の構造体３００が設けられる層の階高又は建築物の塑性変形領域に応じて決定される。

【0087】

第３の構造体３００が設けられる建築物では、予め工場で製作された柱梁接合部が工事現場に搬入され、建築物に取り付けられる。すなわち、左下ガセットプレート３１０と右上ガセットプレート３２０もまた、左柱１０ｌと下梁２０ｂとの接合部、及び右柱１０ｒと上梁２０ｕとの接合部に予め工場で溶接され、工事現場に搬入される。左下ガセットプレート３１０と右上ガセットプレート３２０を工事現場で柱１０及び梁２０に溶接する必要がない。

【0088】

次に、第３の構造体３００に取り付けられる第３のブレース３５０について説明する。第３のブレース３５０は、いわゆる座屈拘束ブレースであって、その軸方向に対する引張力及び圧縮力に対して所定の降伏軸力を有し、その塑性変形範囲において制震部材として機能する。第３のブレース３５０は、その長手方向に直線状に延びる軸部材であり、両端部に下方十字型プレート３５１、上方十字型プレート３５２を備える。なお、上方十字型プレート３５２の構成については、下方十字型プレート３５１と同様であるため、説明を省略する。

【0089】

下方十字型プレート３５１は、所定の厚みを有する２枚の鋼板３５１ｄ、３５１ｅを直交するように組み合わせて成り、これにより構造対角線Ｌに沿う方向から見たときに十字型断面を有する。鋼板３５１ｄ、３５１ｅは厚みを有する長方形の部材であって、厚さ方向に貫通する１６個の長孔３５３を有し、第３のブレース３５０の下端からその軸方向に沿って延びる。長孔３５３の数は、第３の構造体３００に要求される性能に応じて決定されるところ、本実施形態では１列４個で４列を成し、合計１６個である。長孔３５３は、構造対角線Ｌと平行な直線に対して、その長手方向が平行かつ開口方向が直交するように設けられる。１６個の長孔３５３と構造対角線Ｌとの距離は各々等しい。長孔３５３の長手方向長さは、第３の構造体３００に求められる性能、例えば第３の構造体３００が設けられる層の階高又は建築物の塑性変形領域に応じて決定される。

【0090】

下方十字型プレート３５１において、鋼板３５１ｄの正面及び背面、すなわちＹ軸と直交する２つの面、並びに鋼板３５１ｅの上面及び下面、すなわちＺ軸正方向を向く面とＺ軸負方向を向く面は、スプライスプレート３３０ａ～３３０ｈとの間で所定の摩擦係数を有するように加工される。摩擦係数は、相対的に低い値が好ましく、例えば０．４５未満が好ましく、あるいは０．１～０．４が好ましく、より好ましくは０．１５～０．３５、さらに好ましくは０．２～０．３５である。加工は、例えば亜鉛メッキ、黒皮（酸化皮膜）処理、新明丹塗装、磨き肌加工である。第３のブレース３５０との間において、亜鉛メッキでは例えば摩擦係数０．１～０．３が得られ、黒皮処理では例えば摩擦係数０．２～０．３５が得られ、新明丹塗装では例えば摩擦係数０．１５～０．２５が得られ、磨き肌加工では例えば摩擦係数０．２～０．３５が得られる。

【0091】

スプライスプレート３３０ａ～３３０ｈは、厚みを有する長方形の鋼製部材であって、左下ガセットプレート３１０の鋼板３１０ｄ、３１０ｅ及び下方十字型プレート３５１の鋼板３５１ｄ、３５１ｅに跨がる程度の長さを有する。また、スプライスプレート３３０ａ～３３０ｈは、厚さ方向に貫通する８個の円筒孔３３１を各々有する。２枚のスプライスプレート３３０ｃ、３３０ｄが、それらの左側半分で左下ガセットプレート３１０の鋼板３１０ｅを挟み、右側半分で下方十字型プレート３５１の鋼板３５１ｅを挟む。そして、高力ボルト３１５ｅが、左下ガセットプレート３１０の円孔３１２とスプライスプレート３３０ｃ、３３０ｄの円筒孔３３１に貫通して、左下ガセットプレート３１０とスプライスプレート３３０ｃ、３３０ｄとを締結する。他方、高力ボルト３１５ｅは、下方十字型プレート３５１の長孔３５３とスプライスプレート３３０ｃ、３３０ｄの円筒孔３３１に貫通して、下方十字型プレート３５１とスプライスプレート３３０ｃ、３３０ｄとを締結する。スプライスプレート３３０ａもまた、スプライスプレート３３０ｃと同様に、スプライスプレート３３０ａの裏に設けられたスプライスプレート３３０ｅ（非図示）との間に左下ガセットプレート３１０の鋼板３１０ｄと、下方十字型プレート３５１の鋼板３５１ｄとを挟み、高力ボルト３１５ｅにより締結される。
スプライスプレート３３０ｂも同様に、スプライスプレート３３０ｂの裏に設けられたスプライスプレート３３０ｆ（非図示）との間に左下ガセットプレート３１０の鋼板３１０ｄと、下方十字型プレート３５１の鋼板３５１ｄとを挟み、高力ボルト３１５ｅにより締結される。スプライスプレート３３０ｅ、３３０ｆ（非図示）も同様に、これらの間に左下ガセットプレート３１０の鋼板３１０ｅ、下方十字型プレート３５１の鋼板３５１ｅとを挟み、高力ボルト３１５ｅにより締結される。このようにして、第３のブレース３５０が第３の構造体３００に取り付けられる。

【0092】

スプライスプレート３３０ａ～３３０ｈにおいて鋼板３５１ｄ、３５１ｅと接触する面は、鋼板３５１ｄ、３５１ｅとの間で所定の摩擦係数を有するように加工される。摩擦係数は、相対的に低い値が好ましく、例えば０．４５未満が好ましく、あるいは０．１～０．４が好ましく、より好ましくは０．１５～０．３５、さらに好ましくは０．２～０．３５である。加工は、例えば亜鉛メッキ、黒皮（酸化皮膜）処理、新明丹塗装、磨き肌加工である。第３のブレース３５０との間において、亜鉛メッキでは例えば摩擦係数０．１～０．３が得られ、黒皮処理では例えば摩擦係数０．２～０．３５が得られ、新明丹塗装では例えば摩擦係数０．１５～０．２５が得られ、磨き肌加工では例えば摩擦係数０．２～０．３５が得られる。

【0093】

第３の構造体３００及び第３のブレース３５０の動きは、第１の実施形態と同様であり、図５及び６に示されるため，説明を省略する。

【0094】

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得る。

【0095】

なお、スプライスプレート３３０ａ～３３０ｈ及び右上側のスプライスプレート３４０、並びに下方十字型プレート３５１、上方十字型プレート３５２に摩擦係数を低くする加工を施さず、高力ボルト３１５ａ～３１５ｉの代わりに普通ボルトを用いてもよい。スプライスプレート３３０ａ～３３０ｈと下方十字型プレート３５１及び上方十字型プレート３５２とが、また、スプライスプレート３４０と右上側の下方十字型プレート及び上方十字型プレートとが、普通ボルトの支圧又はせん断耐力に期待して接合される。普通ボルト使用時は、高力ボルト使用時よりも低い軸力で締め付けられるため、摩擦係数を低くする加工を施さずとも、各部材どうしの間に生じる摩擦力は、高力ボルト使用時よりも低くなる。

【0096】

なお、上方十字型プレート３５２と下方十字型プレート３５１について、両方に長孔３５３を設ける態様について説明したが、上方十字型プレート３５２と下方十字型プレート３５１のいずれか一方のみに長孔３５３を設けてもよい。このとき、長孔３５３の長手方向長さは、両方に長孔３５３が設けられる場合と比較して、略倍にしてもよい。

【0097】

なお、上方十字型プレート３５２と下方十字型プレート３５１について、長孔３５３を設ける態様について説明したが、上方十字型プレート３５２と下方十字型プレート３５１には長孔３５３でなく円形貫通孔を設け、左下ガセットプレート３１０と右上ガセットプレート３２０の両方、あるいはいずれか一方のみに長孔３５３を設けてもよい。この場合、第３の構造体３００は、左下ガセットプレート３１０と、スプライスプレート３３０ａ～３３０ｈと、各々８本の高力ボルト３１５ａ～３１５ｉとから主に構成される。そして、いずれか一方のみに長孔３５３を設けるとき、長孔３５３の長手方向長さは、両方に長孔３５３が設けられる場合と比較して、略倍にしてもよい。

【0098】

次に、本発明の第４の実施形態による第４の構造体４００について図１０を用いて説明する。特に説明がない限り、本実施形態において、第１～第３の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態では、第４のブレース（ブレース部材）４５０ａ、４５０ｂがＫ型配置である点、及び第４のブレース４５０ａ、４５０ｂがピン接合によって第４の構造体４００に接合されている点が他の実施形態と異なる。Ｋ型配置は、左右下方の隅角と、上梁の中間とにガセットプレートを設け、上梁の中間のガセットプレートと左右下方の隅角に設けたガセットプレートとの間に各々第４のブレース４５０ａ、４５０ｂを配置したものである。以下、他の実施形態と異なる点について主に説明する。

【0099】

第４の構造体４００は、第４のブレース４５０ａ、４５０ｂと、接合部材である第４の左下ガセットプレート４１０、第４の右下ガセットプレート４３０、及び中上ガセットプレート４２０と、結合部材である左下ピン４１５、左上ピン４２５、右上ピン４２７、及び右下ピン４３５とを主に備える。

【0100】

第１の実施形態と比較して、第４の左下ガセットプレート４１０及び第４の右下ガセットプレート４３０は、その外形が、第１の左下ガセットプレート１１０及び第１の右上ガセットプレート１２０の外形と略同じあるいは対称形状である一方で、複数の長円孔でなく、１つの円孔４１２、４３２を各々有する。円孔４１２、４３２は、第４の左下ガセットプレート４１０及び第４の右下ガセットプレート４３０の厚さ方向、すなわちＹ軸方向に貫通する。第４の左下ガセットプレート４１０は、左下方の柱梁接合部１０１ｌｂに取り付けられ、第４の右下ガセットプレート４３０は、右下方の柱梁接合部１０１ｒｂに取り付けられる。

【0101】

中上ガセットプレート４２０は、厚みを有する長方形の板状部材であって、正面視左下及び右下の角部を落として成る正面視六角形を成す。左下及び右下の角部付近に、中上ガセットプレート４２０の厚さ方向、すなわちＹ軸方向に貫通する２つの円孔４２２ｌ、４２２ｒが設けられる。

【0102】

第４のブレース４５０ａは、ピン接合タイプのブレースであって、その一端から互いに平行に突出する２枚の鋼材４５１を備える。２枚の鋼材４５１は、同軸の２つの長円形貫通孔を有し、第４の左下ガセットプレート４１０、第４の右下ガセットプレート４３０、及び中上ガセットプレート４２０をそれらの厚さ方向に略隙間無く両側から挟みこむ程度の間隔を有する。第４のブレース４５０ａの他端もまた、同様の鋼材４５１を備える。長円形貫通孔の幅は、円孔４１２、４３２の直径と略同じである。長円形貫通孔と円孔４１２には左下ピン４１５又は左上ピン４２５が貫通し、これにより、第４のブレース４５０ａが第４の左下ガセットプレート４１０及び中上ガセットプレート４２０にピン接合される。第４のブレース４５０ｂもまた、第４のブレース４５０ａと同様の構成を有し、長円形貫通孔と円孔４１２には右上ピン４２７又は右下ピン４３５が貫通し、これにより、第４のブレース４５０ｂが中上ガセットプレート４２０及び第４の右下ガセットプレート４３０にピン接合される。

【0103】

第４の左下ガセットプレート４１０及び第４の右下ガセットプレート４３０と第４のブレース４５０ａとにおいて互いに接触する２つの面、第４のブレース４５０ａと第４の左下ガセットプレート４１０及び第４の右下ガセットプレート４３０とにおいて互いに接触する２つの面、第４のブレース４５０ｂと中上ガセットプレート４２０及び第４の右下ガセットプレート４３０とにおいて互いに接触する２つの面、中上ガセットプレート４２０及び第４の右下ガセットプレート４３０と第４のブレース４５０ｂとにおいて互いに接触する２つの面は、接触する面どうしの間で所定の摩擦係数を有するように加工される。摩擦係数は、相対的に低い値が好ましく、例えば０．４５未満が好ましく、あるいは０．１～０．４が好ましく、より好ましくは０．１５～０．３５、さらに好ましくは０．２～０．３５である。加工は、例えば亜鉛メッキ、黒皮（酸化皮膜）処理、新明丹塗装、磨き肌加工である。亜鉛メッキでは例えば摩擦係数０．１～０．３が得られ、黒皮処理では例えば摩擦係数０．２～０．３５が得られ、新明丹塗装では例えば摩擦係数０．１５～０．２５が得られ、磨き肌加工では例えば摩擦係数０．２～０．３５が得られる。

【0104】

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得る。

【0105】

なお、第４のブレース４５０ａ及び第４のブレース４５０ｂの両端に長円形貫通孔を設ける態様について説明したが、第４のブレース４５０ａ及び第４のブレース４５０ｂの一端のみに長円形貫通孔を設けてもよい。このとき、長円形貫通孔の長手方向長さは、両端に長円形貫通孔が設けられる場合と比較して、略倍にしてもよい。第４のブレース４５０ｂについても同様である。

【0106】

なお、第４のブレース４５０ａに長円形貫通孔を設ける態様について説明したが、第４のブレース４５０ａに長円形貫通孔でなく円形貫通孔を設け、第４の左下ガセットプレート４１０及び中上ガセットプレート４２０の両方、あるいはいずれか一方のみに長円形貫通孔を設けてもよい。この場合、第４の構造体４００は、第４の左下ガセットプレート４１０、第４の右下ガセットプレート４３０、及び中上ガセットプレート４２０と、左下ピン４１５、左上ピン４２５、右上ピン４２７、及び右下ピン４３５とから主に構成される。いずれか一方のみに長円形貫通孔を設けるとき、長円形貫通孔の長手方向長さは、両方に長円形貫通孔が設けられる場合と比較して、略倍にしてもよい。第４のブレース４５０ｂ、第４の右下ガセットプレート４３０、及び中上ガセットプレート４２０についても同様である。

【0107】

次に、本発明の第５の実施形態による第５の構造体について図１及び１１を用いて説明する。本実施形態において、第１～第４の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。第１の実施形態と比較して、本実施形態では、２枚のガセットプレートの両方に長孔が設けられず、一方のみに長孔が設けられ、他方には円孔が設けられている点、及び長孔の長軸方向長さが倍である点が異なるが、他の構成は同様である。第５の構造体が変形、すなわち上梁２０ｕが図１において左右に変位する前に、第１のブレース２００が第５の構造体に予めとりつけられ、かつ図１１（Ａ１）（Ａ２）「設置時」に示されるように、高力ボルト１１５、１２５は、長孔１１２、１２２内において長手方向中央に予め置かれているものとする。

【0108】

まず、図１１（Ａ１）～（Ｃ１）を用いて、長孔１１２が左下ガセットプレート１１０のみに設けられ、図１において上梁２０ｕが左方に変位し、これにより第１のブレース２００に圧縮力が作用する態様について説明する。

【0109】

設置時において、高力ボルト１１５は、長孔１１２内において長手方向中央に予め置かれている（図１１（Ａ１）参照）。ここで、前述のように、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とは摩擦接合されている。そこで、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０との間の摩擦力よりも、地震力により加えられる力が小さいときには、第５の構造体はわずかに変形しながらも、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とは摩擦力により互いに固定されて、第１のブレース２００が圧縮力に抵抗する。下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とが摩擦力により互いに固定されている期間、言い換えると、静止状態から軸力が摩擦力を超えて高力ボルト１１５が長孔１１２内において重力方向下方に移動しはじめるときまでの期間が期間Ａである。

【0110】

そして、変形による軸力が摩擦力を超えると、高力ボルト１１５は、長孔１１２内において長手方向中央から下方に移動しはじめ、その後、高力ボルト１１５が、長孔１１２において重力方向下方に突き当たる（図１１（Ｂ１）参照）。高力ボルト１１５が長孔１１２において長手方向中央から移動開始した時から重力方向下方に突き当たるまでの期間が期間Ｂである。期間Ｂにおいては、高力ボルト１１５は長孔１１２内を移動するのみであり、第１のブレース２００には期間Ａにおけるものと同等の圧縮力が作用しつづけているが、その圧縮力には変化がない。

【0111】

高力ボルト１１５が長孔１１２の重力方向下方に突き当たっている状態においてさらに上梁２０ｕが変位し続けると、左下ガセットプレート１１０及び右上ガセットプレート１２０から第１のブレース２００に圧縮力がさらに加えられる。そして、さらに圧縮力が加えられ続けて第１のブレース２００の降伏軸力を超えると、第１のブレース２００が降伏する。高力ボルト１１５が長孔１１２において重力方向下方に突き当たった時、つまり第１のブレース２００に圧縮力が作用しはじめた時から、第１のブレース２００が降伏するまでの期間が期間Ｃである。また、第１のブレース２００が降伏した時以降の期間が期間Ｄである。

【0112】

次に、図１において上梁２０ｕが右方に変位し、これにより第１のブレース２００に引張力が作用する場合について説明する。

【0113】

設置時において、高力ボルト１１５は、長孔１１２内において長手方向中央に予め置かれている（図１１（Ａ１）参照）。ここで、前述のように、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とは摩擦接合されている。そこで、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０との間の摩擦力よりも、地震力により加えられる力が小さいときには、第５の構造体はわずかに変形しながらも、下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とは摩擦力により互いに固定されて、第１のブレース２００が引張力に抵抗する。下方取付部２１０と左下ガセットプレート１１０とが摩擦力により互いに固定されている期間、言い換えると、後述される、静止状態から軸力が摩擦力を超えて高力ボルト１１５が長孔１１２内において長手方向中央から上方に移動しはじめるときまでの期間が期間Ａである。

【0114】

そして、変形による軸力が摩擦力を超えると、高力ボルト１１５は、長手方向中央から上方に移動しはじめ、その後、高力ボルト１１５が、長孔１１２において重力方向上方に突き当たる（図１１（Ｃ１）参照）。高力ボルト１１５が長孔１１２において重力方向下方から移動開始した時から重力方向上方に突き当たるまでの期間が期間Ｂである。期間Ｂにおいては、高力ボルト１１５は長孔１１２内を移動するのみであり、第１のブレース２００には期間Ａにおけるものと同等の引張力が作用しつづけているが、その引張力には変化がない。

【0115】

高力ボルト１１５が長孔１１２の重力方向上方に突き当たっている状態においてさらに上梁２０ｕが変位し続けると、左下ガセットプレート１１０及び右上ガセットプレート１２０から第１のブレース２００に引張力がさらに加えられる。そして、引張力が加えられ続けて第１のブレース２００の降伏軸力を超えると、第１のブレース２００が降伏する。高力ボルト１１５が長孔１１２において重力上方に突き当たった時、つまり第１のブレース２００に引張力が作用しはじめた時から、第１のブレース２００が降伏するまでの期間が期間Ｃである。また、第１のブレース２００が降伏した時以降の期間が期間Ｄである。

【0116】

次に、図１１（Ａ２）～（Ｃ２）を用いて、長孔１２２が右上ガセットプレート１２０のみに設けられ、図１において上梁２０ｕが左方に変位し、これにより第１のブレース２００に圧縮力が作用する態様について説明する。

【0117】

設置時において、高力ボルト１２５は、長孔１２２内において長手方向中央に予め置かれている（図１１（Ａ２）参照）。ここで、前述のように、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とは摩擦接合されている。そこで、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０との間の摩擦力よりも、地震力により加えられる力が小さいときには、第５の構造体はわずかに変形しながらも、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とは摩擦力により互いに固定されて、第１のブレース２００が圧縮力に抵抗する。上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とが摩擦力により互いに固定されている期間、言い換えると、静止状態から軸力が摩擦力を超えて高力ボルト１２５が長孔１２２内において重力方向上方に移動しはじめるときまでの期間が期間Ａである。

【0118】

そして、変形による軸力が摩擦力を超えると、高力ボルト１２５は、長孔１２２内において長手方向中央から上方に移動しはじめ、その後、高力ボルト１２５が、長孔１２２において重力方向上方に突き当たる（図１１（Ｂ２）参照）。高力ボルト１２５が長孔１２２において長手方向中央から移動開始した時から重力方向上方に突き当たるまでの期間が期間Ｂである。期間Ｂにおいては、高力ボルト１２５は長孔１２２内を移動するのみであり、第１のブレース２００には期間Ａにおけるものと同等の圧縮力が作用しつづけているが、その圧縮力には変化がない。

【0119】

高力ボルト１２５が長孔１２２の重力方向上方に突き当たっている状態においてさらに上梁２０ｕが変位し続けると、左下ガセットプレート１１０及び右上ガセットプレート１２０から第１のブレース２００に圧縮力がさらに加えられる。そして、さらに圧縮力が加えられ続けて第１のブレース２００の降伏軸力を超えると、第１のブレース２００が降伏する。高力ボルト１２５が長孔１２２において重力方向上方に突き当たった時、つまり第１のブレース２００に圧縮力が作用しはじめた時から、第１のブレース２００が降伏するまでの期間が期間Ｃである。また、第１のブレース２００が降伏した時以降の期間が期間Ｄである。

【0120】

図１において上梁２０ｕが右方に変位し、これにより第１のブレース２００に引張力が作用する場合について説明する。

【0121】

設置時において、高力ボルト１２５は、長孔１２２内において長手方向中央に予め置かれている（図１１（Ａ２）参照）。ここで、前述のように、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とは摩擦接合されている。そこで、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０との間の摩擦力よりも、地震力により加えられる力が小さいときには、第５の構造体はわずかに変形しながらも、上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とは摩擦力により互いに固定されて、第１のブレース２００が引張力に抵抗する。上方取付部２２０と右上ガセットプレート１２０とが摩擦力により互いに固定されている期間、言い換えると、静止状態から軸力が摩擦力を超えて高力ボルト１２５が長孔１２２内において長手方向中央から上方に移動しはじめるときまでの期間が期間Ａである。

【0122】

そして、変形による軸力が摩擦力を超えると、高力ボルト１２５は、長手方向中央から下方に移動しはじめ、その後、高力ボルト１２５が、長孔１２２において重力方向下方に突き当たる（図１１（Ｃ２）参照）。高力ボルト１２５が長孔１２２において重力方向下方から移動開始した時から重力方向下方に突き当たるまでの期間が期間Ｂである。期間Ｂにおいては、高力ボルト１１５は長孔１１２内を移動するのみであり、第１のブレース２００には期間Ａにおけるものと同等の引張力が作用しつづけているが、その引張力には変化がない。

【0123】

高力ボルト１２５が長孔１２２の重力方向下方に突き当たっている状態においてさらに上梁２０ｕが変位し続けると、左下ガセットプレート１１０及び右上ガセットプレート１２０から第１のブレース２００に引張力がさらに加えられる。そして、引張力が加えられ続けて第１のブレース２００の降伏軸力を超えると、第１のブレース２００が降伏する。高力ボルト１２５が長孔１２２において重力下方に突き当たった時、つまり第１のブレース２００に引張力が作用しはじめた時から、第１のブレース２００が降伏するまでの期間が期間Ｃである。このように、第５の構造体が、第１の実施形態による第１の構造体１００と同様に機能する。

【0124】

本実施形態によれば、一方のガセットプレートを長孔とすることのみで、第１の実施形態と同様の効果を得る。

【0125】

なお、長孔の長軸方向長さは、第１の実施形態と比較して倍でなくても良く、設計クライテリアに応じて適宜決定される。

【0126】

なお、いずれの実施形態においても、長孔１１２の正面視における形状は、長円に限定されず、矩形孔又は楕円孔など、高力ボルト及び普通ボルト１１５、１２５が構造対角線Ｌに沿ってその内部で移動可能な形状であればよい。また、長軸の位置、大きさ、及び数は上述のものに限定されず、要求される耐力、あるいはブレースの取付構造に応じて適宜決定される。

【0127】

なお、ブレースを構造体に取り付ける配置は、片流れ配置に限定されず、Ｖ型配置やＫ型配置など、ブレースが有効に機能する配置であればよい。Ｖ型配置は、左右上方の隅角と、下梁の中間とにガセットプレートを設け、下梁の中間のガセットプレートと左右上方の隅角に設けたガセットプレートとの間に各々ブレースを配置したものである。Ｋ型配置は、Ｖ型配置のブレースをＸＹ平面に対して対称に配置したものであり、左右下方の隅角と、上梁の中間とにガセットプレートを設け、上梁の中間のガセットプレートと左右下方の隅角に設けたガセットプレートとの間に各々ブレースを配置したものである。さらに、ブレースの中間から左右下方（あるいは左右上方）の隅角に座屈止め鋼を配置した配置であってもよい。

【0128】

なお、いずれの実施形態においても、ブレースとして、座屈拘束ブレース以外のブレースを用いてもよい。

【0129】

いずれの実施形態においても、ガセットプレートとブレース双方に対して所定の摩擦係数を有する加工を施すとして説明したが、双方に加工するのでなく、いずれか一方のみを加工してもよい。

【0130】

なお、いずれの実施形態においても、柱１０は角形鋼管に限定されず、梁２０はＨ鋼に限定されない。これらの種類及び数は例示であって、前述したものに限定されず、他の種類及び数を採ってもよい。

【0131】

なお、本明細書および図中に示した各部材の大きさや数は例示であって、これらの大きさや数に限定されない。また、各部材の素材は例示であって、これらの素材に限定されない。

【0132】

ここに付随する図面を参照して本発明の実施形態が説明されたが、記載された発明の範囲と精神から逸脱することなく、変形が各部の構造と関係に施されることは、当業者にとって自明である。

【符号の説明】

【0133】

１０ 柱
１０ｒ 右柱
１０ｌ 左柱
２０ 梁
２０ｕ 上梁
２０ｂ 下梁
１００ 第１の構造体
１０１ｒｕ 柱梁接合部
１０１ｌｂ 柱梁接合部
１１０ 左下ガセットプレート
１１０ａ 外側下端面
１１０ｂ 底面
１１０ｃ 内側上端面
１１０ｉ 内側端面
１１０ｏ 外側端面
１１１ フランジ
１１２ 長孔
１１５ 高力ボルト
１２０ 右上ガセットプレート
１２５ 高力ボルト
２００ 第１のブレース
２１０ 下方取付部
２１１ 板状部材
２１２ 板状部材
２１１ａ 取付孔
２１２ａ 取付孔
２２０ 上方取付部
２２１ 板状部材
２２２ 板状部材
２２１ａ 取付孔
２２２ａ 取付孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】