JPH11181920A - 鋼製耐震壁 - Google Patents

鋼製耐震壁

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JPH11181920A
JPH11181920A JP35658297A JP35658297A JPH11181920A JP H11181920 A JPH11181920 A JP H11181920A JP 35658297 A JP35658297 A JP 35658297A JP 35658297 A JP35658297 A JP 35658297A JP H11181920 A JPH11181920 A JP H11181920A
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Shigeki Ito
茂樹 伊藤
Hisaya Kamura
久哉 加村
Tadateru Katayama
忠輝 形山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的高い剛性を有し、地震などのエネルギ
ーを効率よく吸収することができ、かつ、製作、運搬、
施工、修理などが容易な鋼製耐震壁を得ること。 【解決手段】 H形断面鋼材3のウェブに開口部を設け
この開口部にH形断面鋼材3より降伏耐力の低い鋼板か
らなる小パネル9を取付けた複数の主パネル2を有し、
これら主パネル2を横方向に連接してなる鋼製耐震壁1
であって、小パネル9の両面に補剛板11を配設し、こ
れら補剛板11と小パネル9とをボルト・ナット5等で
拘束した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨構造物などの
柱と上下の梁からなる主架構内に取付けられ、地震時に
おいて構造物に入力されるエネルギーを塑性変形による
履歴エネルギーとして吸収させ、構造物の塑性化を低減
するための鋼製耐震壁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種鋼製耐震壁として、例え
ば、実開平7−29266号公報に記載された考案があ
る。この鋼製耐震壁は、図15に示すように、極低降伏
点鋼板からなるせん断パネル31の両面に、溶接により
縦横に補強リブ(スチフナ)32を取付けてその周縁部
に端部補強リブ33を溶接接合し、この端部補強リブ3
3に柱及び梁との接合のための、多数のねじ挿通穴35
を有する額縁と称する取付枠34を溶接により取付けた
構造となっている。
【0003】そして、補強リブ32は、補強リブ32又
は補強リブ32と端部補強リブ33で囲まれたせん断パ
ネル31の部分が、簡単には局部座屈しない程度の大き
さになるように、例えば、40〜70程度の幅厚比に区
画し、かつ、壁全体の座屈も押えるようにその寸法が決
められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の補強リブ32
は、せん断パネル31の板厚が比較的薄い場合は、図か
らも明らかなようにかなりの数になり、このため加工及
び溶接に多くの工数を要し、コストが増大する。また、
このように多数の補強リブ32が溶接された鋼製耐震壁
は、溶接歪によりせん断パネル31の平面度が悪くなっ
て、座屈や塑性化が生じ易い。特に、せん断パネル31
が大きい場合や細長い場合は、加工が大変面倒で、四周
を柱や梁に固定されるために要求される高い精度を確保
することが困難である。さらに、大型のため運搬、搬入
などが大変であり、大きな地震などの後における補修や
取替も面倒である。
【0005】このような鋼製耐震壁に必要な性能、要件
を要約すれば、次の通りである。 (1)地震エネルギーなどを負担できるように、比較的
高い剛性を有すること。 (2)構造物の骨組より先に降伏してエネルギー吸収を
負担できるように、低めの降伏耐力材であること。 (3)降伏後に座屈などにより耐力を低下しないよう
な、適切な幅厚比や補剛を有すること。 (4)先に損傷を受けさせ(エネルギーを負担する)、
主架構への被害を最小限にとどめることを目的とした部
材であるため、大きな地震などの後には、容易に補修や
取替えができるような寸法、組立・取付け方法であるこ
と。 (5)製作・施工コストが低いこと。
【0006】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、比較的高い剛性を有し、地震などのエネルギーを効
率よく吸収することができ、かつ、製作・運搬・施工、
修理などが容易な鋼製耐震壁を得ることを目的としたも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】(1)本発明は、H形断
面鋼材のウェブに開口部を設け、該開口部に前記H形断
面鋼材より降伏耐力の低い鋼板からなる小パネルを取付
けた複数の主パネルを有し、これら主パネルを横方向に
連接してなる鋼製耐震壁であって、前記小パネルの両面
に補剛板を配設し、これら補剛板と前記小パネルとをボ
ルト・ナット等により拘束したものである。
【0008】(2)上記(1)の鋼製耐震壁において、
2枚の小パネルを当て板を介して開口部の両面に取付け
ると共に、前記小パネルの外面にそれぞれ補剛板を配設
し、これら補剛板、小パネル及び当て板をボルト・ナッ
ト等により拘束したものである。
【0009】(3)また、本発明は、普通鋼より降伏耐
力の低い鋼板からなるウェブと、普通鋼からなり前記ウ
ェブの両側縁に取付けたフランジとにより構成したH形
断面部材からなる複数の主パネルを横方向に連接してな
る鋼製耐震壁であって、前記主パネルのウェブの両面の
長手方向に補剛板を配設し、これら補剛板と前記ウェブ
とをボルト・ナット等により拘束したものである。
【0010】(4)上記(1),(2)の小パネル又は
(3)の主パネルのウェブと、補剛板との間に、摩擦を
低減する材料又はずれに追従する材料を介装したもので
ある。
【0011】
【発明の実施の形態】[実施形態1]図1は本発明の実
施形態1に係る鋼製耐震壁を鉄骨構造物の主架構に設置
した一例を示す正面図である。1は複数の主パネル2か
らなる鋼製耐震壁で、主パネル2は図2に示すように、
H形鋼の如きH断面部材3のウェブ4に例えばガス切断
により窓状の開口部6を設け、この開口部6を、表裏に
補剛板11が接合された開口部6とほぼ同じ大きさでH
形鋼3のウェブ4より降伏耐力の低い、例えば、極軟鋼
板からなる小パネル9で塞ぎ、溶接により一体に接合し
てウェブ4に降伏耐力の低い領域を形成したものであ
る。なお、ウェブ4の両端部は、フランジ5の両端部か
ら突出して複数のボルト挿通孔7が設けられている。8
はフランジ5の両端部側に設けた複数のボルト挿通孔で
ある。なお、ウェブ4のボルト挿通孔7に挿通するボル
トと、フランジ5のボルト挿通孔8に挿通するボルトと
が干渉しない場合は、ウェブ4の両端部は突出させなく
てもよい。
【0012】次に、主パネル2の開口部6に取付ける小
パネル9と補剛板11について、図3、図4により説明
する。補剛板11は、小パネル9より降伏耐力の高い鋼
板からなり、中心部にはボルト挿通穴11aが設けられ
ており、この補剛板11を小パネル9の表裏両面に配設
してそのボルト挿通穴11aを小パネル9の中心部に設
けたボルト挿通穴9aと整合させ、これらボルト挿通穴
11a,9aにボルト12(以下、ボルト・ナット12
と云うことがある)を挿通してナットを締め、一体に接
合し拘束したものである。そして、両面に補剛板11が
接合された小パネル9を、主パネル2の開口部に片面隅
肉溶接、両面隅肉溶接などにより固着し、開口部6を閉
塞する。なお、小パネル11を主パネル2の開口部6に
固着したのち補剛板11を取付けてもよい。
【0013】ここで、図3、図4に示すように、小パネ
ル9の1辺の長さがHの正方形で、板厚がtp の場合、
補剛板11の大きさ(1辺の長さL及びB)及び板厚t
は、次のようにして決定することができる。 L=B=1/4〜1/2×H(Hの25%から50%程
度) t=1/10〜1/5×L(但し、tp の1.5倍以
上)
【0014】再び図1において、25は左右の鉄骨柱、
26aは上階の鉄骨梁(上梁)、26bは下階の鉄骨梁
(下梁)で、これらにより主架構27が構成されてい
る。15はパネル2を主架構13内に取付けるための取
付部材で、例えば図5に示すように、鋼材からなり、主
パネル2のウェブ4の固定部となるウェブ17及びフラ
ンジ18とからなるT字状部材16と、このT字状部材
16のフランジ18の両端部に、ウェブ17と同方向で
かつこれと直交して溶接により固定され、主パネル2の
フランジ5の固定部となるプレート20とからなってい
る。19はウェブ17に設けた複数のボルト挿通孔、2
1はプレート20に設けた複数のボルト挿通孔である。
なお、T字状部材16にはT形鋼を用いてもよく、ま
た、プレート20の一方を省略することもあり、この場
合は取付部材を符号15aで示す。
【0015】次に、上記のような鋼製耐震壁1を鉄骨構
造物の主架構27内に設置する場合の施工の一例を説明
する。先ず、取付部材15のフランジ18を主架構27
内において上梁26aの下面と下梁26bの上面に対向
して配設し、溶接あるいはボルト接合により上梁26a
及び下梁26bにそれぞれ固定する。ついで、この取付
部材15に当接して、一方のプレート20を省略した取
付部材15aを順次上梁26a、下梁26bに固定す
る。このとき、両側の取付部材15,15aと鉄骨柱1
1との間にはすき間Dが形成される。
【0016】そして、主パネル2のウェブ4の両端部を
対向する取付部材15のプレート20の間に挿入し、ウ
ェブ4に設けたボルト挿通孔7を取付部材15のウェブ
17に設けたボルト挿通孔19と整合させ、両ボルト挿
通孔7,19にボルトを挿通してナットで固定する。同
様にして対向する各取付部材15aの間に順次主パネル
2を固定する。なお、この場合、上梁26aと下梁26
bとの間が高く、主パネル2が取付けられない場合は、
取付部材15のウェブ17及びプレート20を長くする
か、上梁26aの下面と下梁26bの上面に腰壁部材を
取付けて調整すればよい。
【0017】ついで、隣接する主パネル2のフランジ5
に設けたボルト挿通孔8と、各取付部材15,15aの
プレート20に設けたボルト挿通孔21にボルトを挿通
し、ナットで固定する。これにより、主パネル2の主架
構27への取付けを終り、鋼製耐震壁1が構成される。
この場合、隣接する主パネル2のフランジ5どうしの固
定範囲を変えることにより、鋼製耐震壁1のせん断剛性
とフランジ5に生じる応力とを調整することができる。
【0018】上記のような鋼製耐震壁1は、各主パネル
2に設けた開口部6の両側のウェブ4及びフランジ5が
連続しており、かつこれら主パネル2が取付部材15,
15aにボルトにより接合されているため、比較的高い
剛性を有し、軸力を支持すると共に、面内曲げを拘束す
る。このため、鋼製耐震壁1が地震時に想定される数%
から5%に達する大きな歪を受けると、各主パネル2の
降伏耐力の低い小パネル9が鉄骨構造物などの骨組より
先に降伏して履歴エネルギーを吸収し、主架構27の塑
性化や疲労損傷を軽減して健全な状態に維持することが
できる。
【0019】ところで、開口部6及びこれに取付けた小
パネル9の大きさ及び板厚が本実施形態と同じで、補剛
板11が設けられていない主パネルによって構成した鋼
製耐震壁が、地震時に前述のような大きな歪を受ける
と、小パネル9には、図6(a)に示すように、大きな
変形、歪Sを交互に、かつ繰返し受けるため、図6
(b)に示すようにその交点近傍の領域Aが損傷し易
く、きわめて大きい局部座屈が発生する。これに対し
て、本実施形態に係る鋼製耐震壁1は、小パネル9に補
剛板11を設けて上記の領域Aを押え込んでいるので、
前述のような大きい歪を受けても、図7(a)に示すよ
うに補剛板11の周辺の広い領域Bに分散されるため、
たとえ図7(b),(c)に示すように小さい変形や局
部座屈を生じたとしても損傷の集中がなく、疲労特性が
向上して耐震性能の高い鋼製耐震壁を得ることができ
る。
【0020】また、鋼製耐震壁1又は主パネル2の一部
が損傷したときは、各主パネル2間及び各主パネル2と
取付部材15,15aを接合するボルトを外すことによ
り、主パネル2を主架構27から簡単に取外すことがで
きるので、補修や取替えを容易に行うことができる。こ
のとき、主パネル2はエレベータにより運搬することが
できる。
【0021】[実施形態2]図8は本発明の実施形態2
の要部の正面図、図9は図8のB−B断面図である。な
お、実施形態1(図1)と同じ部分にはこれと同じ符号
を付し、説明を省略する。本実施形態は2枚の小パネル
9a,9bを用い、両小パネル9a,9bの間に、中心
部にボルト挿通穴を有し、開口部6のウェブ4の厚みと
同じ厚みで小パネル9a,9bとほぼ同じ大きさの当て
板13を挟んで、開口部6の両面からウェブ4に当接
し、周縁部を溶接によりウェブ4に固着する。そして、
小パネル9a,9bの外面にそれぞれ補剛板11を配設
し、補剛板11、小パネル9a,9b及び当て板13に
設けたボルト挿通穴にボルト12を挿通し、ナットを締
めてこれらを一体に接合し、拘束したものである。
【0022】本実施形態の作用、効果は実施形態1の場
合とほぼ同様であるが、鋼製耐震壁1が地震時に大きな
歪を受けると、小パネル9a,9bは、図10に示すよ
うに、互いに外側に変形しようとするのを補剛板11に
より同時に拘束されるため、座屈変形が抑制され又は小
さくなり、座屈耐力を向上させることができる。 ま
た、小パネル9a,9bを2枚設けたのでその板厚を薄
くすることができ、このため小パネル9a,9bの開口
部6の周縁への溶接が簡単であり、ウェブ4の厚みが厚
い場合でも小パネル9a,9bの取付けが容易である。
【0023】[実施形態3]図11は本発明の実施形態
3の要部の正面図、図12は図11のC−C断面図であ
る。なお、実施形態1,2と同じ部分にはこれと同じ符
号を付し、説明を省略する。本実施形態は、主パネル2
のウェブ4に、主パネル2の長手方向に長い長方形の開
口部6を設け、この開口部6に長方形の小パネル11を
取付けたものである。この小パネル11の幅方向のほぼ
中央部の表裏両面には、長手方向に沿って溝形鋼の如き
溝形断面部材からなる補剛板14のウェブが当接され、
両補剛板14及び小パネル9の複数箇所をボルト・ナッ
ト12により接合し、この小パネル9を開口部6の周縁
に溶接して開口部6を閉塞したものである。
【0024】上記のように、幅がH、長さが2Hで板厚
がtp の長方形の小パネル9の場合、補剛板14の大き
さ(幅L、長さB)及び板厚tは、次のようにして決定
することができる。 L=1/4〜1/2×H(Hの25%から50%程度) B=5/4〜6/4×H t=1/10〜1/5×L(但し、tp の1.5倍以
上)
【0025】本実施形態も実施形態1,2とほぼ同様の
作用、効果を得ることができる。なお、上記の説明で
は、小パネル9の表裏両面に溝形断面部材の如き補剛板
14を取付けた場合を示したが、これに代えて、実施形
態1,2の場合と同様に平鋼板を用いてもよく、あるい
は山形鋼の如き形鋼を用いてもよい。
【0026】[実施形態4]図13は本発明の実施形態
4に係る主パネルの正面図、図14は図13のD−D断
面図である。本実施形態は、主パネル2を構成するウェ
ブ4aに普通鋼より降伏耐力の低い鋼板を用い、その両
側縁に普通鋼からなるフランジ5aを溶接接合したH形
断面部材により主パネル2を構成する。そして、ウェブ
4aの幅方向のほぼ中央部の長手方向の表裏両面に、例
えば、溝形鋼からなる補剛板14のウェブを当接し、ウ
ェブ4aと共に複数のボルト・ナット12で接合し、拘
束したものである。なお、補剛板14を長手方向に複数
に分割し、僅かな間隙を隔て主パネル2のウェブ4aの
表裏両面に当接し、それぞれボルト・ナット12で接合
し、拘束してもよい。
【0027】本実施形態の作用・効果は、上述の実施形
態1〜3とほぼ同様である。なお、上記の説明では、補
剛板14に溝形鋼を用いた場合を示したが、平鋼板ある
いは山形鋼の如き形鋼を用いてもよい。
【0028】[実施形態5]本実施形態は、上述の各実
施形態の小パネル9(又はウェブ4a)と補剛板11
(又は14)との間に、摩擦を低減させるグリースやテ
フロンシートを介装し、あるいは上記両者の間に両者の
ずれに追従できるゴム系の材料を介装したものである。
上記のように構成した本実施形態においては、小パネル
9(又はウェブ4a)と補剛板11(又は14)との間
の摩擦を低減し、あるいは両者のずれに対する追従を容
易にしたので、地震時に小パネル9(又はフランジ4
a)の面内変形を円滑かつ容易にすることができ、ま
た、補剛板11(又は14)が外面変形するのを防止す
ることができる。
【0029】上述の実施形態1〜3では、主パネル2に
H形鋼を用いた場合を示したが、本発明はこれに限定す
るものではなく、例えば、普通鋼板を溶接接合して断面
H形状の主パネルを構成してもよい。また、上述の実施
形態1〜3においては、主パネル2のウェブ4の1か所
に開口部6を設け、この開口部6に補剛板11を有する
極軟鋼板からなる小パネル9を接合して降伏耐力の低い
領域を形成した場合を示したが、開口部6を2か所以上
設け、各開口部6又は一部の開口部6に補剛板11を有
する小パネル9を接合してもよい。さらに、各実施形態
においては、補剛板11(又は14)をボルト・ナット
12により小パネル9(又はウェブ4a)に接合した場
合を示したが、リベットその他の接合手段を用いてもよ
い。
【0030】また、上記の各実施形態では、鉄骨構造物
に本発明を実施した場合を示したが、本発明は、鉄骨鉄
筋コンクリート構造物、鉄筋コンクリート構造物、柱鉄
筋コンクリート構造物、梁鉄骨構造物などの混合構造物
にも実施しうることは云う迄もない。なお、鉄骨鉄筋コ
ンクリート構造物、鉄筋コンクリート構造物に設置する
場合は、耐震壁をアンカー、スタッド及びグラウトモル
タルにより接合すればよい。
【0031】さらに、上記の説明では、複数の主パネル
からなる鋼製耐震壁により主として地震エネルギーを吸
収する場合について述べたが、本発明に係る鋼製耐震壁
は、風などによる振動エネルギーを吸収する制振壁とし
て使用することもできる。
【0032】
【発明の効果】(1)本発明には、H形断面鋼材のウェ
ブに開口部を設け、この開口部に前記H形断面鋼材より
降伏耐力の低い鋼板からなる小パネルを取付けた複数の
主パネルを有し、これら主パネルを横方向に連接してな
る鋼製耐震壁であって、小パネルの両面に補剛板を配設
し、これら補剛板と小パネル等をボルト・ナット等によ
り拘束したので、次のような効果を得ることができる。
【0033】上記の鋼製耐震壁を鉄骨構造物などの主架
構に設置したときは、大きな地震が発生すると構造物の
骨組より先に鋼製耐震壁が降伏して地震エネルギーを吸
収するので、構造物の塑性化や疲労損傷を軽減すること
ができる。また、このとき、開口部に取付けた小パネル
に補剛板を設けて座屈耐力を向上させたので、小パネル
には小さい座屈変形又は小さい局部座屈を生じるだけで
局部歪が小さくなり、疲労特性がより向上して耐震性能
を高めることができる。
【0034】また、比較的高い剛性を有し、軸力を支持
すると共に、面内曲げを拘束するため、降伏後において
も座屈などにより耐力が低下することがない。さらに、
複数の主パネルを着脱可能に連接して構成したので、製
作、運搬、施工が容易で安価であり、また、主パネルは
エレベータに収容できるので、補修や取替が容易であ
る。
【0035】(2)上記(1)の鋼製耐震壁において、
2枚の小パネルを当て板を介して開口部の両面に取付け
ると共に、小パネルの外面にそれぞれ補剛板を配設し、
これら補剛板、小パネル及び当て板をボルト・ナット等
で拘束したので、上記(1)と同様の効果が得られると
共に、小パネルを2枚設けたのでその板厚を薄くするこ
とができ、このため、開口部への小パネルの溶接による
取付けが簡単であり、ウェブの厚みが厚い場合でも小パ
ネルを容易に取付けることができる。
【0036】(3)また、本発明は、普通鋼より降伏耐
力の低い鋼板からなるウェブと、普通鋼からなりウェブ
の両側縁に取付けたフランジとにより構成したH形断面
部材からなる複数の主パネルを横方向に連接してなる鋼
製耐震壁であって、主パネルのウェブの両面の長手方向
に補剛板を配設し、これら補剛板とウェブとをボルト・
ナット等で拘束したので、上記(1)とほぼ同様の効果
を得ることができる。
【0037】(4)また、上記(1),(2)の小パネ
ルと補剛板との間又は上記(3)のウェブと小パネルと
の間に、摩擦を低減する材料又はずれに追従する材料を
介装したので、地震時に小パネル又はウェブの面内変形
を円滑かつ容易にすることができ、また、補剛板の面外
変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の正面図である。
【図2】図1の主パネルの斜視図である。
【図3】実施形態1要部の拡大図である。
【図4】図3のA−A断面図である。
【図5】図1の取付部材の斜視図である。
【図6】実施形態1の比較例の作用説明図である。
【図7】実施形態1の要部の作用説明図である。
【図8】本発明の実施形態2の要部正面図である。
【図9】図8のB−B断面図である。
【図10】実施形態2の要部の作用説明図である。
【図11】本発明の実施形態3の要部の正面図である。
【図12】図11のC−C断面図である。
【図13】本発明の実施形態4の要部の正面図である。
【図14】図13のD−D断面図である。
【図15】従来の鋼製耐震壁の一例の正面図である。
【符号の説明】
1 鋼製耐震壁 2 主パネル 4,4a ウェブ 5,5a,5b フランジ 6 開口部 9,9a,9b 小パネル 11,14 補剛板 12 ボルト・ナット 13 当て板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI E04B 2/56 632 E04B 2/56 632C 632H 643 643A E04H 9/02 321 E04H 9/02 321B

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 H形断面鋼材のウェブに開口部を設け、
    該開口部に前記H形断面鋼材より降伏耐力の低い鋼板か
    らなる小パネルを取付けた複数の主パネルを有し、これ
    ら主パネルを横方向に連接してなる鋼製耐震壁であっ
    て、前記小パネルの両面に補剛板を配設し、これら補剛
    板と前記小パネルとをボルト・ナット等により拘束した
    ことを特徴とする鋼製耐震壁。
  2. 【請求項2】 2枚の小パネルを当て板を介して開口部
    の両面に取付けると共に、前記小パネルの外面にそれぞ
    れ補剛板を配設し、これら補剛板、小パネル及び当て板
    をボルト・ナット等により拘束したことを特徴とする請
    求項1記載の耐震壁。
  3. 【請求項3】 普通鋼より降伏耐力の低い鋼板からなる
    ウェブと、普通鋼からなり前記ウェブの両側縁に取付け
    たフランジとにより構成したH形断面部材からなる複数
    の主パネルを横方向に連接してなる鋼製耐震壁であっ
    て、前記主パネルのウェブの両面の長手方向に補剛板を
    配設し、これら補剛板と前記ウェブとをボルト・ナット
    等により拘束したことを特徴とする鋼製耐震壁。
  4. 【請求項4】 小パネルと補剛板の間又は主パネルのウ
    ェブと補剛板との間に、摩擦を低減する材料又はずれた
    追従する材料を介装したことを特徴とする請求項1,2
    又は3記載の鋼製耐震壁。
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