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JP3432590B2 - 鉄骨構造物の制振構造 - Google Patents

鉄骨構造物の制振構造

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JP3432590B2
JP3432590B2 JP11906094A JP11906094A JP3432590B2 JP 3432590 B2 JP3432590 B2 JP 3432590B2 JP 11906094 A JP11906094 A JP 11906094A JP 11906094 A JP11906094 A JP 11906094A JP 3432590 B2 JP3432590 B2 JP 3432590B2
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damping
vibration
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beam connecting
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JP11906094A
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康博 川又
満 泉
弘之 成原
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Taisei Corp
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Taisei Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、制振性能を十分に発揮
することが可能な鉄骨構造物の制振構造に関する。
【0002】
【従来の技術】地震によって入力された振動エネルギー
を制振部材の履歴エネルギーとして消費することによ
り、該振動エネルギーを早期に減衰させることが可能な
鉄骨構造物の耐震構造として、本出願人が先に出願した
実開平5ー17024号公報に示す技術が知られてい
る。
【0003】この技術は、図7から図9に示すように、
一般の建築用鋼材の柱1と梁部材2から構成されるラー
メン構造の鉄骨構造物において、上下の梁部材2に一般
の建築用鋼材で形成された梁連結部材(実開平5ー17
024号公報では間柱ブラケットと称する。)3A、3
Bが連結されているとともに、これら梁連結部材3A、
3Bの間に、制振部材(実開平5ー17024号公報で
は小耐力部材と称する。)4が連結されてなる耐震構造
である。
【0004】ここで、梁連結部材3A及び制振部材4
は、高力ボルト接合により連結されている。すなわち、
横断面H形状に形成されてウェブ4aと一対のフランジ
4bを有する制振部材4は、板厚t1 が均一に設定され
たウェブ4aが、梁連結部材3の材質と比較して降伏点
が極めて低い金属部材により形成されている。 そし
て、前記ウェブ4aの上下位置の梁連結部材3A、3B
と高力ボルト接合される連結位置(以下、連結部と称す
る。)Cには、図8及び図9に示すように、所定間隔を
あけて複数のボルト挿通孔5が表裏方向に穿設されてい
る。また、梁連結部材3Aのウェブ3Aaにも、所定間
隔をあけて複数のボルト挿通孔6が表裏方向に穿設され
ている。
【0005】そして、ボルト挿通孔7が穿設された2枚
のスプライスプレート8を、ウェブ3Aa、ウェブ4a
の表面及び裏面の連結部Cに当接して全てのボルト挿通
孔7をボルト挿通孔5、6に対応させる。そして、対応
するそれぞれのボルト挿通孔5、6及び7に、それらボ
ルト挿通孔より僅かに縮径されたボルト部を有する高力
ボルト(高張力ボルト)9をそれぞれ挿通してナットと
螺合し、全ての高力ボルト9を強力に締め付けていくこ
とにより、スプライスプレート8及びウェブ3Aa、ウ
ェブ4aの接合面間に大きな摩擦抵抗を発生させ、梁連
結部材3Aと制振部材4を高力ボルト接合する。なお、
制振部材4のフランジ4bも、梁連結部材3Aのフラン
ジ3Abとスプライスプレート8を介して高力ボルト接
合により連結される。
【0006】そして、梁連結部材3Bも、上記と同様の
高力ボルト接合により制振部材4と連結することにより
耐震構造が形成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図7から図
9で示した従来の耐震構造にあっては、制振部材4が塑
性変形するほどの振動エネルギーが構造物に入力される
と、ウェブ4aの連結部Cにすべりが生じたり、破損に
至ってしまい、制振性能を十分に発揮することができな
い場合があることが判明した。
【0008】すなわち、入力された振動エネルギーは、
梁連結部材3A、3Bを介して制振部材4に伝達される
が、上記構造では、連結部Cに穿設されているボルト挿
通孔5の周囲に応力が集中するので、連結部Cが、ウェ
ブ4aの他の部分が十分に塑性変形する前に早期に塑性
変形しやすい。このように、ウェブ4aの連結部Cが早
期に塑性変形してしまうと、梁連結部材3A、3B及び
制振部材4の高力ボルト接合による連結構造が失われ、
スプライスプレート8とウェブ3Aa、ウェブ3Ba及
びウェブ4aの接合面間にすべりが発生したり、破損し
たりするので、構造物に入力された振動エネルギーが制
振部材4に確実に伝達されない。したがって、制振部材
4は履歴エネルギーを消費することができず、制振性能
を十分に発揮することができない。
【0009】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
のであり、地震によって入力された振動エネルギーを履
歴エネルギーとして確実に消費して該振動エネルギーを
早期に減衰させることが可能な鉄骨構造物の制振構造を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1記載
の鉄骨構造物の制振構造は、建築用鋼材からなる上下の
梁部材に、建築用鋼材からなる一対の梁連結部材が互い
に対向配置され、これら梁連結部材の開放端部に、それ
ら梁連結部材より降伏点が極めて低い金属部材からなる
制振部材が、スプライスプレートを介して高力ボルト接
合により連結されてなる鉄骨構造物の制振構造におい
て、前記スプライスプレートと連結する前記制振部材の
連結部は、前記梁連結部材と同一の板厚とし、且つ該
振部材の他の部位より板厚が厚い形状とされていること
を特徴とする制振構造である。
【0011】また、請求項2記載の鉄骨構造物の制振構
造は、建築用鋼材からなる上下の梁部材に、建築用鋼材
からなる一対の梁連結部材が互いに対向配置され、これ
ら梁連結部材の開放端部に、それら梁連結部材より降伏
点が極めて低い金属部材からなる制振部材が、スプライ
スプレートを介して高力ボルト接合により連結されてな
る鉄骨構造物の制振構造において、前記スライスプレー
トと連結する前記制振部材の連結部に補助プレートが一
体に接合され、前記制振部材及び前記補助プレートを合
わせた板厚が、前記梁連結部材と同一の板厚とし、且つ
該制振部材の他の部位より板厚が厚い形状とされている
ことを特徴とする制振構造である。
【0012】また、請求項3記載の鉄骨構造物の制振構
造は、建築用鋼材からなる上下の梁部材に、建築用鋼材
からなる一対の梁連結部材が互いに対向配置され、これ
ら梁連結部材の開放端部に、制振部材がスプライスプレ
ートを介して高力ボルト接合により連結されてなる鉄骨
構造物の制振構造において、前記制振部材は、前記梁連
結部材と同一材料の降伏点が高い建築用鋼材で形成さ
れ、前記梁連結部材と同一の板厚として前記スプライス
プレートと連結される連結部と、前記梁連結部材より降
伏点が極めて低い金属部材により形成され、且つ前記連
結部と一体接合されている制振部とで構成されているこ
とを特徴とする制振構造である。
【0013】
【作用】この発明の請求項1記載の鉄骨構造物の制振構
造によれば、スプライスプレートと制振部材の連結部
は、高力ボルト接合により連結されるので互いにボルト
挿通孔が穿設されているが、この発明の制振部材の連結
部は、上下の梁部材に対向配置されている梁連結部材と
同一の板厚とし、且つ該制振部材の他の部位より板厚が
厚い形状とされているので、ウェブのボルト挿通孔の周
囲の応力集中が緩和される。また、仮にウェブのボルト
挿通孔の周囲が塑性化した場合でも、板厚を厚くしてい
るので、塑性化に伴う板厚の減少の割合が小さく抑えら
れ、高力ボルトの導入軸力の低下を防ぐことができるた
め、高力ボルトの導入軸力によるスプライスプレートと
連結部の接合面の大きな摩擦抵抗を維持することができ
る。
【0014】これにより、制振部材が塑性変形するほど
の振動エネルギーが構造物に入力されると、振動エネル
ギーが梁連結部材、スプライスプレートを介して制振部
材に伝達されるが、連結部のボルト挿通孔の周囲に応力
が集中しても、連結部の塑性化を防ぐことができ、仮に
連結部が塑性化した場合でも、スプライスプレートと連
結部の接合面間にすべりは発生せず、破損にも至らな
い。したがって、地震によって入力された振動エネルギ
ーは、制振部材に伝達されて履歴エネルギーとして確実
に消費され、該振動エネルギーを早期に減衰させること
が可能となる。
【0015】この発明の請求項2記載の鉄骨構造物の制
振構造によれば、スライスプレートと連結する制振部材
の連結部に補助プレートが一体に接合され、連結部と補
強プレートにボルト挿通孔が穿設されると、制振部材の
連結部の板厚が制振部よりも厚い形状となる。これによ
り、制振部材が塑性変形するほどの振動エネルギーが構
造物に入力されると、振動エネルギーが梁連結部材、ス
プライスプレートを介して制振部材及び補強プレートに
伝達されるが、連結部のボルト挿通孔の周囲に応力が集
中しても、連結部が早期に塑性変形せず、スプライスプ
レートと連結部の接合面間にすべりが発生したり、破損
に至ことがない。したがって、地震によって入力された
振動エネルギーは、制振部材に伝達されて履歴エネルギ
ーとして確実に消費され、該振動エネルギーを早期に減
衰させることが可能となる。
【0016】この発明の請求項3記載の鉄骨構造物の制
振構造によれば、制振部材は、前記梁連結部材と同一材
料の降伏点が高い建築用鋼材で形成され、前記梁連結部
材と同一の板厚として前記スプライスプレートと連結さ
れる連結部と、梁連結部材より降伏点が極めて低い金属
部材により形成され、且つ前記連結部と一体接合されて
いる制振部とで構成されているので、ボルト挿通孔が穿
設された連結部は、従来構造と比較してボルト挿通孔の
周囲に応力が集中しても早期に塑性変形することがな
い。
【0017】これにより、制振部材が塑性変形するほど
の振動エネルギーが構造物に入力されると、振動エネル
ギーが梁連結部材、スプライスプレートを介して制振部
材に伝達されるが、連結部のボルト挿通孔の周囲に応力
が集中しても、連結部が早期に塑性変形せず、スプライ
スプレートと連結部の接合面間にすべりが発生したり、
破損に至ることがないので、地震によって入力された振
動エネルギーは、制振部材の制振部に伝達されて履歴エ
ネルギーとして確実に消費され、該振動エネルギーを早
期に減衰させることが可能となる。
【0018】
【実施例】以下、この発明の鉄骨構造物の制振構造の実
施例について、図を参照して説明する。なお、図7から
図9で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付し
てその説明を省略する。図1及び図2に示すものは、本
発明に係る第1の実施例を示すものである。
【0019】本実施例の梁連結部材3A、3B及びスプ
ライスプレート8は、一般の建築用鋼材により形成され
ている。また、本実施例で使用されている制振部材10
は、間柱形式のせん断降伏型制振部材であり、ウェブ1
0aは一般の建築用鋼材と比較して降伏点が極めて低い
極軟鋼により形成されている。本実施例の制振部材10
の形状は、ウェブ10a及び一対のフランジ10bを有
する横断面H形状に形成されているとともに、ウェブ1
0aの連結部10Cの板厚t2 が、ウェブ10aの他の
位置の板厚t3 より大きい寸法(t2 >t3 )となるよ
うに形成されている。また、連結部10Cには、挿通さ
れる高力ボルト9のボルト部の外径より僅かに拡径され
たボルト挿通孔11が、所定間隔をあけて表裏方向に穿
設されている。
【0020】そして、2枚のスプライスプレート8を、
梁連結部材3Aのウェブ3Aa、ウェブ10aの連結部
10Cの表面及び裏面に当接し、全てのボルト挿通孔7
をボルト挿通孔6、11に対応させる。そして、対応す
るそれぞれのボルト挿通孔に高力ボルト9をそれぞれ挿
通してナットと螺合し、全ての高力ボルト9を強力に締
め付けていくことにより、スプライスプレート8及びウ
ェブ3Aa、ウェブ10aの接合面間に大きな摩擦抵抗
を発生させた状態で、梁連結部材3Aと制振部材10が
高力ボルト接合により連結される。
【0021】上記構成の鉄骨構造物の制振構造によれ
ば、制振部材10が塑性変形するほどの振動エネルギー
が構造物に入力されると、振動エネルギーが梁連結部材
3A、3Bを介して制振部材10に伝達されるが、本実
施例においては、他の領域より板厚寸法が大きくされた
連結部10Cにボルト挿通孔11が穿設されているの
で、ボルト挿通孔11の周囲に応力が集中しても、連結
部10Cは、ウェブ4aの他の部分が十分に塑性変形す
る前に早期に塑性変形することがない。
【0022】このように、ウェブ10aの連結部10C
が早期に塑性変形せず、スプライスプレート8とウェブ
3Aa、ウェブ3Ba及びウェブ10aの接合面間にす
べりが発生したり、破損に至ることがないので、地震に
よって入力された振動エネルギーは、制振部材10に伝
達されて履歴エネルギーとして確実に消費され、該振動
エネルギーを早期に減衰させることが可能となる。
【0023】図3及び図4に示すものは、本発明に係る
第2の実施例を示すものである。本実施例の制振部材1
5は、ウェブ15a及び一対のフランジ15bを有する
横断面H形形状に形成されているとともに、ウェブ15
aは均一の板厚t4 に設定されている。そして、連結部
15Cには、所定間隔をあけてボルト挿通孔16が穿設
されている。
【0024】そして、本実施例では、ウェブ15aの連
結部15Cの表裏面と、一対のスプライスプレート8と
の間に、補強プレート17が配設されている。すなわ
ち、補強プレート17は、前記ボルト挿通孔16と同一
径のボルト挿通孔18が所定間隔をあけて穿設されてい
る。そして、補強プレート17は、ボルト挿通孔16、
18どうしを対応させながら、連結部15Cの表裏面に
溶接される。これにより、ウェブ15aと2枚の補強プ
レート17とが一体接合されてなる連結部15Cの板厚
5 は、ウェブ10aの他の位置の板厚t4 より大きい
寸法(t4 >t5 )となる。
【0025】そして、2枚のスプライスプレート8を、
梁連結部材3Aのウェブ3Aa、ウェブ15aの連結部
15Cの表面及び裏面に当接し、全てのボルト挿通孔7
をボルト挿通孔6、18に対応させる。そして、対応す
るそれぞれのボルト挿通孔に高力ボルト9を挿通してナ
ットと螺合し、全ての高力ボルト9を強力に締め付けて
いくことにより、スプライスプレート8及びウェブ3A
a、ウェブ15aの接合面間に大きな摩擦抵抗を発生さ
せた状態で、梁連結部材3Aと制振部材15が高力ボル
ト接合により連結される。
【0026】上記構成の鉄骨構造物の制振構造によれ
ば、制振部材15が塑性変形するほどの振動エネルギー
が構造物に入力されると、振動エネルギーが梁連結部材
3A、3Bを介して制振部材15に伝達されるが、本実
施例においては、連結部15Cに2枚の補強プレート1
7が溶接接合されて、連結部15Cの板厚が他の領域と
比較して厚く形成されているので、ボルト挿通孔16、
18の周囲に応力が集中しても、連結部15Cは、ウェ
ブ15aの他の部分が十分に塑性変形する前に早期に塑
性変形することがない。
【0027】このように、ウェブ15aの連結部15C
が早期に塑性変形せず、スプライスプレート8とウェブ
3Aa、ウェブ3Ba及びウェブ15aの接合面間にす
べりが発生したり、破損に至ることがないので、地震に
よって入力された振動エネルギーは、制振部材15に伝
達されて履歴エネルギーとして確実に消費され、該振動
エネルギーを早期に減衰させることが可能となる。
【0028】図5及び図6に示すものは、本発明に係る
第3の実施例を示すものである。本実施例の制振部材2
0は、ウェブ20a及び一対のフランジ20bを有する
横断面H形形状に形成されているとともに、ウェブ20
aは、一般の建築用鋼材と比較して降伏点が極めて低い
極軟鋼により形成された塑性変形部(制振部)20a1
と、この塑性変形部20a1 の上下端部に一体接合され
た一般の建築用鋼材からなる連結部20a2 により構成
されている。
【0029】すなわち、連結部20a2 は、所定間隔を
あけてボルト挿通孔21が穿設された板材である。そし
て、この連結部20a2 の上下方向の端部に、所定の板
厚t 6 に設定された板状の塑性変形部20a1 が溶接接
合されている。そして、2枚のスプライスプレート8
を、梁連結部材3Aのウェブ3Aa、ウェブ20aの連
結部20a2 の表面及び裏面に当接し、全てのボルト挿
通孔7をボルト挿通孔6、21に対応させる。そして、
対応するそれぞれのボルト挿通孔に高力ボルト9を挿通
してナットと螺合し、全ての高力ボルト9を強力に締め
付けていくことにより、スプライスプレート8及びウェ
ブ3Aa、ウェブ20aの接合面間に大きな摩擦抵抗を
発生させた状態で、梁連結部材3Aと制振部材20が高
力ボルト接合により連結される。
【0030】上記構成の鉄骨構造物の制振構造によれ
ば、制振部材20が塑性変形するほどの振動エネルギー
が構造物に入力されると、振動エネルギーが梁連結部材
3A、3Bを介して制振部材20に伝達されるが、本実
施例においては、連結部20a 2 が一般の建築用鋼材に
より形成されているので、ボルト挿通孔21の周囲に応
力が集中しても、連結部20a2 は、塑性変形部20a
1 より早期に塑性変形することがない。
【0031】このように、ウェブ20aの連結部20a
2 が早期に塑性変形せず、スプライスプレート8とウェ
ブ3Aa、ウェブ3Ba及びウェブ20aの接合面間に
すべりが発生したり、破損に至ることがないので、地震
によって入力された振動エネルギーは、制振部材20に
伝達されて履歴エネルギーとして確実に消費され、該振
動エネルギーを早期に減衰させることが可能となる。
【0032】なお、上記第1の実施例から第3の実施例
で示した制振構造は、間柱形式のせん断降伏型制振部材
に採用されているが、例えば、間柱形式の曲げ降伏型制
振部材に採用しても同様の効果を得ることができ、さら
には、一般の建築用鋼材と比較して降伏点が極めて低い
極軟鋼により形成されている制振部材の連結部に、高力
ボルト接合が採用された制振構造にも適用できる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
1記載の鉄骨構造物の制振構造は、制振部材の連結部
が、上下の梁部材に対向配置されている梁連結部材と同
一の板厚とし、且つ該制振部材の他の部位より板厚が厚
い形状とされているので、連結部のボルト挿通孔の周囲
の応力集中が緩和される。これにより制振部材が塑性変
形するほどの振動エネルギーが構造物に入力され、連結
部のボルト挿通孔の周囲に応力が集中しても、連結部は
他の部分が十分に塑性変形する前に早期に塑性変形する
ことがない。
【0034】したがって、連結部が早期に塑性変形せ
ず、スプライスプレートと連結部の接合面間にすべりが
発生したり、破損に至ることがないので、地震によって
入力された振動エネルギーは、制振部材に伝達されて履
歴エネルギーとして確実に消費され、該振動エネルギー
を早期に減衰させることが可能な制振構造を得ることが
できる。
【0035】また、請求項2記載の鉄骨構造物の制振構
造は、スライスプレートと連結する制振部材の連結部に
補助プレートが一体に接合され、連結部と補強プレート
にボルト挿通孔が穿設されると、制振部材の連結部の板
厚が制振部よりも厚い形状となっているので、連結部の
ボルト挿通孔の周囲の応力集中が緩和される。したがっ
て、連結部が早期に塑性変形せず、スプライスプレート
と連結部の接合面間にすべりが発生したり、破損に至る
ことがないので、地震によって入力された振動エネルギ
ーは、制振部材に伝達されて履歴エネルギーとして確実
に消費され、該振動エネルギーを早期に減衰させること
が可能な制振構造を提供することができる。
【0036】一方、請求項3記載の鉄骨構造物の制振構
造は、制振部材は、前記梁連結部材と同一材料の降伏点
が高い建築用鋼材で形成され、前記梁連結部材と同一の
板厚として前記スプライスプレートと連結される連結部
と、梁連結部材より降伏点が極めて低い金属部材により
形成され、且つ前記連結部と一体接合されている制振部
とで構成されているので、ボルト挿通孔が穿設された連
結部は、従来構造と比較してボルト挿通孔の周囲に応力
が集中しても早期に塑性変形することがない。
【0037】したがって、制振部材が塑性変形するほど
の振動エネルギーが構造物に入力されると、振動エネル
ギーが梁連結部材、スプライスプレートを介して制振部
材に伝達されるが、連結部のボルト挿通孔の周囲に応力
が集中しても、連結部が早期に塑性変形せず、スプライ
スプレートと連結部の接合面間にすべりが発生したり、
破損に至ることがないので、地震によって入力された振
動エネルギーは、制振部材の制振部に伝達されて履歴エ
ネルギーとして確実に消費され、該振動エネルギーを早
期に減衰させることが可能な制振構造を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明における一方の梁連結部材
と制振部材の高力ボルト接合による連結構造を示す正面
図である。
【図2】図1における縦断面形状を示した図である。
【図3】請求項2記載の発明における一方の梁連結部材
と制振部材の高力ボルト接合による連結構造を示す正面
図である。
【図4】図3における縦断面形状を示した図である。
【図5】請求項3記載の発明における一方の梁連結部材
と制振部材の高力ボルト接合による連結構造を示す正面
図である。
【図6】図5における縦断面形状を示した図である。
【図7】鉄骨構造物の上下の梁部材間に配設された制振
構造を示す図である。
【図8】従来の一方の梁連結部材と制振部材の高力ボル
ト接合による連結構造を示す正面図である。
【図9】図8における縦断面形状を示した図である。
【符号の説明】
2 梁部材 3A、3B 梁連結部材 7 スプライスプレートのボルト挿通孔 8 スプライスプレート 9 高力ボルト 10、15、20 制振部材 10a、15a、20a ウェブ 10C、15C、20a2 連結部 11、16、21 連結部のボルト挿通孔 17 補助プレート 20a1 制振部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−317370(JP,A) 特開 平6−341246(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04H 9/02,9/02 301 - 351 E04B 1/58 503

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 建築用鋼材からなる上下の梁部材に、建
    築用鋼材からなる一対の梁連結部材が互いに対向配置さ
    れ、これら梁連結部材の開放端部に、それら梁連結部材
    より降伏点が極めて低い金属部材からなる制振部材が、
    スプライスプレートを介して高力ボルト接合により連結
    されてなる鉄骨構造物の制振構造において、 前記スプライスプレートと連結する前記制振部材の連結
    部は、前記梁連結部材と同一の板厚とし、且つ該制振部
    材の他の部位より板厚が厚い形状とされていることを特
    徴とする鉄骨構造物の制振構造。
  2. 【請求項2】 建築用鋼材からなる上下の梁部材に、建
    築用鋼材からなる一対の梁連結部材が互いに対向配置さ
    れ、これら梁連結部材の開放端部に、それら梁連結部材
    より降伏点が極めて低い金属部材からなる制振部材が、
    スプライスプレートを介して高力ボルト接合により連結
    されてなる鉄骨構造物の制振構造において、前記スライスプレートと連結する前記制振部材の連結部
    に補助プレートが一体に接合され、前記制振部材及び前
    記補助プレートを合わせた板厚が、前記梁連結部材と同
    一の板厚とし、且つ該制振部材の他の部位より板厚が厚
    い形状とされている ことを特徴とする鉄骨構造物の制振
    構造。
  3. 【請求項3】 建築用鋼材からなる上下の梁部材に、建
    築用鋼材からなる一対の梁連結部材が互いに対向配置さ
    れ、これら梁連結部材の開放端部に、制振部材がスプラ
    イスプレートを介して高力ボルト接合により連結されて
    なる鉄骨構造物の制振構造において、前記 制振部材は、前記梁連結部材と同一材料の降伏点が
    高い建築用鋼材で形成され、前記梁連結部材と同一の板
    厚として前記スプライスプレートと連結される連結部
    と、前記梁連結部材より降伏点が極めて低い金属部材に
    より形成され、且つ前記連結部と一体接合されている制
    振部とで構成されていることを特徴とする鉄骨構造物の
    制振構造。
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