第1層エネルギー集中型柔剛混合鉄骨構造の基本特性

【

論

　

文 】 UDC ；624

．

014

，

2

：

624

．

042

．

7 ：539

．

374 第 402日本 建 築学号会

・

構 造1989系 論 文 報 告 集_{年 8 月}

第

1

層

エ

ネ

_ル

ギ

ー

集

_中型

_柔

_{剛 混 合 鉄 骨}

_構

_造

_の

_基

本

特

性

員 員 員

会

会 会 正 正 正 正

．

会 員 正

．

会

員 正 会 員 正 会 員 正 会 員

秋

宇

矢

真

平

寺

加

大

山

野

部

瀬

間

田

藤

竹

寿

喜

伸

敏

岳

征

章

宏

＊

郎

＊ ＊

堂

＊＊ ＊

治

＊ ＊ ＊＊

彦

＊＊＊＊ ＊

彦

＊ ＊ ＊_榊

宏

聯 ＊ ＊＊ 料

夫

＊ ＊ ＊料 ＊＊ ＊

　

1．

序

　

構 造

物

へ の

地

震 入

力

をエ

_ネ

ル

ギ

ー

と して と ら える

考

え

方

は

，

G

．

　

W

．

　

Housner

の

提 案

1 ｝

以 来

，

その

有

効 性

が

確

か め ら れ2ト

・

u ］

，

q）

，

地 震

入

力

エ

_ネ

ル

ギ

ー

と 構 造

物

の

_{吸 収}

エ

_ネ

ル ギ

ー

_を

対 比

す ることに

よ

っ て

耐 震 設

計

が

可 能

で

あ

る こ と が

示

さ れ た

。

地 震

に よっ て

構 造 物

に

投

入 さ れる

総

エ _ネ ルギ

ー

入

力

は

，

多

くの

_弾

塑

性 応 答

解 析の

_{結 果}

_，

_{構 造}

_物

の

総

質 量 お よ び

1

次

固

有

周 期

に

依 存

す るこ と が

明

らか にさ れ て いる3 ）

・

％

ま

た，

極

限 地 震 時

の

構 造

物

の

吸 収

エ

ネ

ル

ギ

ー

は

，

主 と

して

地 震 継 続 時 間 中

に な し た

構 造 物

の

塑

性

仕 事

の

累 積 （

損 傷

と

呼

ぶ

）

で あ る と し

，

その

指 標 と

し て

累 積 塑 性 変形

倍率

を

導 入

してい る2卜5） 。

　

構 造 物

のエ

ネ

ルギ

ー

吸 収 能 力

は

_，

_{骨 組}

が

座 屈

ま た は

接

合 部

の

破 断

に よっ て

崩 壊 点

に

達

す る まで の

累積 塑 性 変

形

倍 率

に

よ

っ て

表 現

で き る_、 さ らに

，

多

_{層 骨 組}

_{にお け る 損}

傷

分 布

は

，

主 と

して

各

層

の

降 伏

せん 断 力 係

数 分 布

に

_依

_存

し

，

相 対 的

に

強

度

の

_弱

い

_層

に

損 傷

が

集 中

す ること

が 明

ら かになっ て い る3）

・

4 ）

・

　

’

°

〕_。 そ の

基 準 状 態

とし て

各

層の

_{累 積}

塑 性

変

形 倍 率

が

等

し くな る よ うな分 布 と して

最 適

降伏

せ ん

断 力 係 数 分 布

を

求

め

，

こ の

最 適

分

布

か ら

一

般 的

な

損

傷

分 布 則 を導

き， エ

ネ

ル

ギ

ー

集 中型

骨

組

の

設 計

の可 能 性 が 爪 さ れて い る3）

・

5＋

_。

ま た

，

層

のエ

_ネ

ル ギ

ー

吸 収 能 力

を

増

す

方 法

とし て_， 柔

部

材

と

剛部 材

の混

合

配 置

が

有 効

で あ る 本 論 文の

一

一

部は既に文 献 6 ）に_{お い て 発表し た}

。

　 　 　

鏖 東 京 大 学

　

助 教 授

・

工 博

　 　

＃

清水

建 設 （株 ） 技術本 部

　

担 当 副 部 長

　 　

拿 “ _{清 水 建 設} （株 ）技術 研 究 所

　

主 任 研 究 員

・

工博

　 　

帥 ＃ ＊ 清水 建 設 （株 ）技 術 研 究 所

　

＃ ＊II

清

水 建 設 （株 ）技 術 本 部

・

工

修

　

＊＊＊＃ ＊ 清 水 建 設 （株 〉技 術 研 究所

・

工修 ＃ 騨 ＊ ＊ ＊1 住 友 金 属工業 （

株

）建 設エ _ンジニ アリン グ事 業 本 部 　 　 　 　システム_{建 築 部 　 次 長}

・

_{工 修} ＊ ＊ ＊ ＃ ＊＃

住友金

属工業 （株 ）建設エ ンジニ アリング事 業 本部

　 　 　 　

建 築 技 術 研 究 室室長

・

工博

　 　 　 　

｛1988 年

9

月

8

日原稿 受 理

、

1989 年

5

月

19

日採 用 決 定 ） こと も

示

さ れて いる5 ）

_。

　

本 報

では

，

これら の

研 究

に

基

づ き，地 震 入 力エ ネル ギ

ー

の

大

部

分

を

第

』

1

層

に

吸 収

さ せ，

第

1

層

に

柔 部 材

と

剛 部 材

を

組

込

ん だ

鉄 骨 耐 震 構 法 を提 案

し

，

本構

法

を

実 際

の

構 造

物

に

_{適 用}

す るに

当

たっ て

，

その

基

本特

性

お よ び

柔 部 材

と 剛

部材

の

_{適 切}

な

組

み

合

わ せ につ いて

，

弾 塑 性 応 答 解 析

シ ミュ レ

ー

ショ ン

を行

い

，

エ

ネ

ル ギ

ー

論

に

基

づい てそのエ

ネ

ル

ギ

ー

吸 収 性 状 を定 量 的

に評

価

・

検 討

し た

。

　

な お

，

本 構 法 と 類

似

し た

Soft

（

Flexible

）

First

Story

に

関

す る

研 究

が

M

．

　

Fintel

ら7｝

_，

　

A

．

　

K

．

　

Chopra

らsb お

よ

び

A ．Popoff，

　

Jr

．

9）ら に よ り行 わ れて い る が

_，

そ れ ら の

研 究

では

_{地 震}

に

よ

る

構 造 物

へ _の

_総

エ

_ネ

ル

ギ

ー

人

力

お よ び

構 造 物

のエ

_ネ

ル

ギ

ー

吸 収

の

定

量

的 評 価

が な さ れ ず

，

エ

_ネ

ル

ギ

ー

論 的 観 点

が

欠

け て おり

，

本 論 文

は こ れらの

_研

究

とは

一

線

を

画

す

も

の で

あ

る

。

　

2。

構 法

の

提案

　 2

．

1　

構 法

の

_{概 要}

　

筆 者

ら が

提

案

す る

構 法

は_，

_第

1

_層

の

強 度 を

第

2

層 以 上

の

_{強 度}

に

対

し

意

図

的

に

小 さ く

す るこ とに よ り， 地 震 入

力

エ

_ネ

ル

ギ

ー

の

_{大 部 分}

を

第

1

層に

_{集 中}

させ_，

_{第 1}

_層

の

_{特 定}

の

鉄 骨

部 材

を

塑 性 化 さ

せ るこ _{と に よ り}

_地

盛

_入

_力

エ

_ネ

ル

ギ

ー

を塑 性

ひ

ず

みエ

_ネ

ル

ギ

ー

と して

吸 収

し

，

構

造

物

の

主

要 部 材

で

あ

る

柱

・

梁

を

極 限 地

震 時におい て もほ ぼ

弾 性 範

囲

にと ど めるよ う

意 図

し た

耐 震

構

法である

。Fig．

1

に

本

構 法

に

よ

る

_架

構

の

1

_例

を

示

す

。

　

第

1

層

は_，

Fig．

2

に

示

す よ う な 柔

部 材

と

剛

部材

との

_組

み

合

わせ か ら

成

る柔

剛

混

合 架 構 を 用

い る。

　

柔 部 材

は

極 限 地 震 時

に おい て

も弾 性 範

囲に と ど めて復

元 力 を

確

保

す るための

部 材

であり

，

本 搆 法

では

主 柁 を

柔

部 材

と して いる。

大

き な

弾性 変

形 能 力 と支

持

能 力

が

要 求

さ れる ため

，

高

張 力 鋼 を使 用

す る。 また

，

予

想

され る

大

きな

水 平 変

形 に

対

_レ

て

P

− A

_{効 果}

に よ る

劣

化 を

防

止す

一 79 一

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

RF

5F

4F

3F

2F

⊥」

F

丁

1

叩 rov6 吊ont　of Strength 　

in

o  卩3rison 　with

the

　

Flrst

　Story Flexible

−

Stiff

　

Mixed

　F　ame＄

⊥

一

Fig

．

1　

ASample

　of　

Firs

し

Story

　

E

皿ergy 　

Conce

_甼

trated

　

Steel

　 　 　

Structure

Fl9

．

2　Samples

　of　

Mixed

　

Structures

る ため

，

所 要

の

剛 性

を

付

加

し

，一一

方 向

へ

塑 性 変 形 量

が

偏

るの を

防

ぐ

と

と もに応

答 変 形

を 抑 制 する

効

果 を

持

たせ る

。

　

一

方

，

剛部

材

は

大 部 分

の地 震 入

力

エ

ネ

ル

ギ

ー

を

累 積 塑

性

ひ

ず

みエ

_ネ

ル

ギ

ー

とし て吸 収 する

部 材

であり

，

塑 性 変

形 能 力

の

大

きい

軟 鋼

．

を

使 用

し，

局 部 座 屈

が 生 じ ない よ う に

幅 厚

比 を

考 慮

し て

設

計

す る

必 要

が あ る。

　

2

．

2

　 本 構 法

の

_特

徴

　

本 構 法

の

_特

徴と し て次の よ う な ものが

挙

げられ る

。

　

1

）

第

2

層 以

上へ の

地 震

入

力

エ

ネ

ル

ギ

ー

が

大 幅

に低 減 され る た

あ，

第

2

層 以

上の

_{部 材}

は

極

限

地 震 時

に もほ と ん

一 80 一

ど損 傷

を

受

け

ず

，

ほ

_．

ぽ

弾 性 範 囲

にと ど ま る。

　

2

） 損 傷

の

部 位

お よ

び損 傷

の

程 度

が

予

測でき

，

設 計

．

ヒ

の

対 策

が

講

じ や す くな る

。

　

3

） 鋼 材

の

_{性 能}

_，

す なわ

ち

，

軟 鋼 （

剛

部

材

｝

の

塑 性 変

形 能 力

お よ び 高 張 力

鋼

（

柔 部 材 ｝

の

弾

性 変

形 能 力 を最 大

限

に

活 用

し た

設

計

がで き る

。

す な わ ち

，

柔 部

材

の

弾 性 復

元 力

によ り

水

平

変

形

が

抑 制

さ れ

，

剛 部

材

は

小

さ な

変 形 領

域

で

多数 回

の

_繰

返 し履

歴

を

示

す た め

，

バ ウ シンガ

ー

効 果

も含

め

，

大

き なエネル

ギ

ー

吸 収 能

力 を 見 込 むこ とがで き る

。

　

4 ）

　

第

1

層

の

剛 部

材

の

塑 性 変 形 能 力

を

大

き く すれ ば

，

その

所 要 強 度

を

低 減

す ることが で き

，

ま た

，

建

物 全 体

の

強 度 も低 減

で き る た め

経 済 設 計 が 可 能

と な る。

　

5

） 第

2

層 以

上 は

，

塑

性 変 形 能 力

を

確 保

す る た めの

束

縛 （

幅 厚 比 制 限

な ど

）

か ら

解 放

さ れ

，

設 計の 自

由 度

が

増

す

。

　

6

） 損 傷 部 位

が 明 確 な た め

、

極 限 地 震

後

の

_補修

が

容

易

で

あ

る

。

　　　　　　　 ，

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

1

　

3．

基 本 的 応 答 特 性

　

3

．

1

’

目

　 的

　

こ こでは

，

本 構 法

を

実

際

の

建 物

に

適 用

す

「

るに

当

たっ て， その

応 答 性 状

お

よ

び

柔

部材

と

剛 部 材

が

所 期

の

性 能

を

最

大

限

に

発

揮

で きる

組

み

合

わ せの範 囲につ い て

，

弾

塑

性

応 答

　 　 　 I

　 J／

解 析

に よ り

明

らか に

す

る。

　

3

、

2

　 解 析 手 法

お よ び

解 析

モ デ ル

　

多層 骨

組

の

運 動 方 程

式 は 次

式

で

与

え ら れ る

。

　　　

［

M

］

團

＋

_［

C

｝

1

劃

＋

［

K

］

lyl

；一

［

M ］i2

・

・

・

・

………

（

1

）

　

こ こ に

_，

_［

M

］

，

［

C

］

お よ び

［

K

］

は それ ぞ れ

質

量

行

列

，

減 衰 行

列

お よ び

剛性 行

朔

であ る

。

ly

｝

は

各 層

の

相 対

変位

，

2

は

地 動 加 速 度

で

あ

る。

　

（1 ）

式 を

エ

ネ

ル

ギ

ー

と し て

評 価

する と

次 式

を

得

る

。

　　　

ワレ

甚

十

11

ノ

_履

十

11

「』

＝

E

・

一鹽

r・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

r

（

2

）

こ こに

，

肱

は

運 動

工

_ネ

ル ギ

ー，

肱 は

減 衰

に よっ て

消

費

さ れ るエ

ネ

ル

ギ

ー，Ws

は ひ

ず

みエ

ネ

ル

ギ

ー，

　

E

は

総

エ

_ネ

ル

ギ

ー

入

力

で_，

次

式で与え られ る

。

脂

∬

191

’

［

M

］

1

瀬

監

一

∬

團

・

［

c ］

脚

殊

一

∬

駅 K

］

團

d

置

E

− 一

ズ

1

雪

ド

［

M

］

齟

・

・

・

・

…



一・

_（

₃

_｝ こ こ で

，t

。は

地 震 継 続 時

間 で

あ

る。

　

ひ

ず

みエ

ネ

ル ギ

ー Ws

は，

弾 性

ひ

ず

みエ

ネ

ル

ギ

ー

_Wse

と

塑性

ひずみエ ネル

ギ

ー

監 に分 離

．

され る

。

　

解

析

モ デ ル は

，

第

Z

種 地 盤 上

に

建

つ

5

_層

_ラ

ー．

メ ン

構 造

を

想 定

し

，

_第

1

層

を柔 剛 混 合 構

造 と し，

等 価

せ ん

断

バ

ネ

ー

質 点 系

に

置

換

す る

（

Fig．

3

参 照 ）

。 地 震 入 力エ ネルギ

ー

N工 工

一

Eleotronio _Library

h

」

o

お

　 lQQ tQyeQy tkl m55 　 4 　 4 　 3 　 3 　 2 　 2

　

工

kmkmkmkm

．

kl

Hg

．

3

　

Analytical

　

Model

　 　 　 　

1

　　　　　　　 2 　　　　　　　　3 　 　 　 α_l

Fig

_．

₄



_Yield

・

shear　coefficient 　

distribution

　 　 　 ’ 　 　 　 　 ’ 　 　 　 ，ノ 　 　ノ ’ ：

・

〆

…

∵

・

　

・

ノ

・

・

「　

・

「

　 　 　

Tot

旦

1

　 　 　 ’　

噌

　

一

　

一

　

一

　

一

　

一

　

■

　

一

　

帥

　

一

　

一

　

．

　

噸

　

一

　 　 ’ 　 　 ’ 　 ’ ’ ’

FlexTbleMernbers

4

fi

　

！

ウ

／ ：

蹴 畑 萄

痲 繍

…

コ

　 ’

．

，：

．

，

：

_；

・

藩

羃

5∂， rδy δ

Fig

．

_{5　RestQring}

・

Ferce

　

Characteristics

　of　

Flexible

　_and　

_Stiff

　 　 　

Members

の

_大部

_{分 を第}

₁

_層

に

吸 収

さ せ る た め

_，

第

2

層 以 上

の

降

伏

せ ん

断 力 係 数

α‘を 最

適

降 伏 せ ん

断 力 係 数

分

布

可の

L5

倍

と し た

（

Fig

．

4

参 照 ）

。

　　　

ai

＝1．5

可

α匚

　

（

i

≧

2

）

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（

4

）

こ こ に_， α1は

第 i

層

の

降 伏

せん

断 力 係 数

で

次 式

に よ り

定 義

する

。

　　　

α t

＝

sal 十ノ

al

・

・

…

　

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（

5

）

sah ／al は そ れぞ れ

第

1

層の剛

部 材

お よび 柔

部

材の

_{降 伏}

Table

　

l

　

Properties

　of　

Analytica

且

Model

Yield

一

Yield

一

StorySto

厂

yStoryDefor

一

Shear

HeightW

厨

ghtmationCoeffi

　

　，

−

CIent

i

h

_…

W ．

₁ δ_yr αi

／

α

₁

〔m〕

（

t

〕

〔

cm ）

5

3

．

5

600

5

。

03

．

015

4

3

．

5

550

5

．

O2

．

284

3

3

．

5

550

5

．

o

1

．

878

2

3

．

5

550

5

。

01

．

650

FIex

．

1

3

．

8

550

1

．

000

Stiff

1

．

o

せ ん

断 力 係 数

で ある

。

　

復

元 力

特

性

は

完 全 弾 塑 性

型 と し

，

第

1

層

は柔

部

材

と

剛

部 材

を

分 離

し

並 列

バ

_{ネ と}

_{し た}

_（

Fig．

₅

_{参 照 ）}

_。

_{ま た}

減 衰

は

無

視

し た。

解 析

モ デル の

諸

元 を

Table

．

1

に

示 す

_。

　

パ ラメ

ー

タ と して は_，

_{剛 部 材}

の

降 伏

せ ん

断

力係 数

sal

，

柔

部

材

と

剛 部 材 と

の

_{降伏 変}

_{形 比}

_浴 ，

ん

δy お よ び

強 度

比 rQy

／

sQy を

採

る

。

ここに

_，

左

下 添 字

f

，

　e はそ れ ぞ れ

柔 部

材 お よ び

剛 部 材

の

値

であ るこ と

を 示 す

。

　 　　

saI

＝

0

．

075

，

　

0．

100，

　

0．

125

，

　0

．

150

，

　

0．

175

　　　

！ρ，

／

sfiy

＝

1

，

　

2

，

　

4

，

　

6

，

　

8

，

　

10

，

　

12

，

　

14，

　

16

，

　

18

， 　 　 　

20

　　　

∫

Qy

／

sQy

＝o．5，

　0．

75

，

　

1

．

o

，

　

1

．

25

，

　

1

．

5

ただし

，

剛 部 材

の降 伏

変 形

。δv は

1

．

Ocm

←

一

定 ）と

す る_。

降 伏 変 形 比

＝

1

の ケ

ー

スは

柔 剛 混

合構

造

と し ない

場

合

に

相 当 す

る

。

　

な お_， 柔 部

材

の

_{剛 性}

_fh ，は

P − A

効

果

に

よ

る

劣 化 剛 性

hp−

d

を

含

め た

も

の

と

す る

。

　

　

　

・

k

，

一

禽

一

・

hl

・

− hp−

d

　　

　　

　

　　

・

_…

_kl

・

一

詈

…・

・

…………一 ・

一

_（

_・

_〉

こ こ に

．

　_fh ，は

柔

部材

の

真

の

剛 性

，　

W

は

構

造 物

の

総 重

量

，

h

，は

第

1

層

の

階高

で あ る

。

本 解 析

モ デル の

場 合

，iCp

−

、

＝

_2800t

_／

₃₈₀

　cm ；　

7

．

37t

_／

cm とな る

。

　

入 力 地

震 波

と して は ，

El

　

Centro

　

1940

　

NS

（

2max

　

＝

342gal

， 孟。＝

40

秒 ｝

，

　

Taft

　

lg52

　

EW

_（

2m

。x　

＝

　

176

　

_gal

，

t

・

＝

40

秒 ）

およ び

Hachinohe

　

1968

　

EW

_（

2mex

＝

184

　

gal

，

t

。

・

＝

30

秒 ）

の

3

波

を

用

い る。

入 力 加 速 度

は

総

エ

ネ

ル

ギ

ー

入

力

に より

基 準 化

し

，

極

限

地

震

レベル と して

総

エ

_ネ

ル

ギ

ー

入

力

の

等

価 速 度

V

，＝

150

　cm

／

sec を

与

え る_。 入

力 加

速 度

の

拡 幅 率

は

，

上

記

の パ ラ メ

ー

タの

_{影 響 を厳 密}

に

_評

_価

する ため

，

1

質 点 系

モ デル で

減 衰 定

数

h ＝O．

1

の

弾 性 応

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

答

の

場 合

のエ ネル

_ギ

ー

スペ ク トル

（

VE− T

、

関 係 ｝

よ り

求

めた

値

を

初 期

値

と して

相 対 誤 差

を

2

％

以 内

に

納

める よ う

繰 返

し

計算

によ り

求 め

，VE

の

ば

らつ _{き に よ る}

応 答

結 果

へ の

影 響

を

排 除

した

。

そ の

結

果

，

拡 幅 率

は_，

El

Centro

波

で

L27 〜1．

92

，　

Taft

波

で

2

．

64

〜3．

　

57

，　

Hachi−

nohe

波

で

0

．

94

− 1．92

と

な る

。

　

数 値 解 析

は

，

Newmark

β法 （

β

；

1

／

4）

を

用

い

，

時 間

刻

み

At ＝

1

／

200 秒

と し た

。

　

3．

3　

解 析 結 果

お よ び

考 察

　Fig．

6

〜Fig．

12

に

，

第

1

層 剛 部 材

_ρ

降 伏

せ ん

断 力 係

tw

　 。al

を

一

_{定 （}

_O

_．

　

125

_）

_{と し た}

_場

合

の

_解析

結 果

を

示

す

。

　

解 析

モ

デ

ル の

1 次

固

有

周

期

T

，は，

Fig，

6

に

示

す よ う に

1

．

O

−

1

．

4

秒

で

，

強 度

比 が 大 き くな る ほど

小

さく な る

。

　Fig．

7

に

第

1

層

の

塑 性

ひ

ず

みエ

ネ

ル

ギ

ー

吸 収 率 腓

、

／

W

， を

示

す

。

図

よ り

，

第 1

層

の

吸 収 率

は

降 伏 変 形 比

が

大

きいほ

ど大

き く な る が

，

降 伏 変 形 比 が

8

以 上

にな る と

降

伏変形

比

にかかわ

ら ず

，

ほ ぼ

一

定

と な る

。

ま

た

，

強 度 比

が 大 き く

_な

る ほ ど

第

1

層

の

吸

収率

は

大

き

く

な り

，

強 度 比

が

1

以

上

では_，

強 度 比

に かか わ ら

ず

，95

％

以 上

とな り

，

地 震

入

力

エ

ネ

ル

ギ

ー

の

大 部 分

が

第

1

層

に

集

中

して いる。 これ は

，

柔 剛 混 合構 造

で は

，

降伏変

形 比

お よ び

強 度 比

の と り

方

に よ り

第 1

層

と

第

2

層

以 上の

実 質 的

な

強 度

ギャ ッ

プ

の

所 要 値

が

異

な る た め と

思

わ れ る

。

地 震 波

の

違

い にっ い て は

，

降

伏 変 形 比

が

4

以 下

では その

差

異

は

顕 著

に

見

ら れ る が

，

降伏 変

形 比

が

8

以

上では

，

その差 異 は

小

さ い

。

　 Fig．

8

に

第

1

層

の

吸 収

エ

_ネ

ル

ギ

ー

の う ち

剛 部 材

が

吸 収

す る

割 合

。

1

佐

、

／齢

，

を

示

す

。

降 伏

変形

比

が

大

き

く

なるほ ど

，

その

割 合

は

大

き くな り，

降伏 変 形

比 が

8

以 上

になる とい

_ず

れ の

強 度

比

に

対

し て

も

100

％

と な る。 す な わ ち，

地 震

入

力

エ

_ネ

ルギ

ー

の

大 部

分が

第

1

層 剛

部材

に

_{集 中}

し て お り

，

柔 部 材

は

弾 性

範

囲にと

ど

まっ て いる。 地 震

波

の

違

い に

よ

る

差 異

は ほ と ん

ど見

ら れ ない_g

　

Fig．

9

｝

t

第

1

層 剛 部

材

の累

積 塑 性 変 形 倍 率

の正

側

。

ザ

お よ

び

負 側

。η

1

の う ち，

大

きい

方

で

小

さ い方 を 除 し た 比

を 示 す

。

降 伏

変

形 比

が

小

さい

場 合

，

累 積 塑 性

変

形

倍率

は や や

一

方 向

へ

_偏

る が

，

大 き く なるとほと ん ど

偏

りは な く な る

。

ま

た

，

強 度 比

に よ る

差

異

は

小

さ いが

，

強 度

比の大 きい

方 が 累積 塑 性 変 形

倍 率

の

_偏

り は

小

さ

く

な る。 ま た

，

こ の こ と は

1

。η

f−

eη

i1

。δy が 第

1

層の

残 留 変 形

量 を

表

す こと

よ

り

，

残 留

変

形

が

小

さく な る こと を

意 味

す る

。

　

Fig

．

10

に

第

1

層

剛

部 材

の

累 積 塑 性 変 形 倍

率 （

平 均 値

〉

弄

、

［

s万、＝ （sη；＋

。

η

i

）

／

2

］を 示

す。

降 伏

変

形 比

が

8

以 上

Tl

は

，

。

万

1 は

降 伏 変 形 比

お よ

び

強 度

域

に関

係

なく ほ ぼ

一

_定

に

な る

。

ま

た

，

地 震 波

に よ る

差異

も

小

さい

。

これ は

，

地

震

入

力

エ ネルギ

ー

の ほ とんど が

第

1

層 剛 部 材

の塑 性 ひ

ず

みエ ネル

ギ

ー

と して

吸 収

され る た めで

あ

る

。

　

図 中

の

点 線

は

地 震

入

力

エ

_ネ

ル

ギ

ー

を

すべて

第

1

層

剛

部

材

が

吸 収

す る

場 合

の

_{予 測 値 を 示}

す

。

予 測 値

は

次

式で

与

え

一

₈₂

一

ら れ る

。

こ の

予 測 値

はs

万

、の

上 限 を与

え る。

　

　

　

S

・

1

−

、，

翫

一

…

9

………・

………・

…・

…

_（

・

_）

こ こに

，

g

は

重 力 加 速 度

で

あ

る

。

降伏 変 形 比

が

8

以

上で

，

強 度 比 が

1

以 上

の場

合 応 答 解 析 結 果

は こ の

予 測

値

と よ く

合致

し てい る。

　

Fig．

ll

に

第

1

層 剛

部 材

の

見 掛

けの

塑 性 変 形 倍 率 （

平

均 値 ）

と

累 積

塑

性

変 形 倍

率

の比

。

瓦 ん万

且

を示

すe こ こ に

，

見 掛

けの

_{塑 性}

変

_形

倍 率

_μは

正 側

お よ び

負 側

の

最 大 応 答

変

形 量

δma、

，

δ．、n の う ちの

塑

性 変

形 量

の

無 次 元 量

で

，

正

側

の量 を_μ＋

_，

負側

の 量 をμ

一

，

その

_{平 均 値 を 刀}

と する と

次 式

で

定 義

さ れ る。 δ． は

降伏 変形

で ある

。

　 　　

μ

＋

＝ δ

 

x／

iy

−

1

≧

0

　　　

μ

一

＝

1

δ

皿

ml ／δ，　

−

1

≧

0

　　

・

……

　

…・

…………

　

（

8

）

　 　　

P

＝

〔

μ ＋ 十 μ

一

）

／

2

　

。

瓦

／

弄

，

はエ

ネ

ル

ギ

ー

_{吸 収}

_の

_効率

_を

_示

_す

_{指 標}

_で

_あ

_り

_，

比

が

小

さい ほど

効 率 的

にエ ネルギ

ー

を 吸 収 す ること を 示 す。

図

よ り，

非 混 合 構 造 （降 伏

変

形 比

；1

）

で は

，

この

比

は

0

．

5 程度

で ば らつ き

も大

きいが

，

混

合構造

で は

降伏

変 形 比

が

4

以

上の場

合

，

強 度 比

お よび 地 震 波の違い にか か わ ら

ず

こ の

比

はほぼ

0

．

2

以 下

と なっ てい る。

　 Fig．

12

に

第

1

層

の

最 大 応 答 変 位

の

柔

部材

の

降伏 変 形

に

対

す る

比

δ1

ん

邑 を 示

す

。

この比 は

強 度

比 お よ び 地 震

波

の

違

いに か か わ ら

ず

，

降 伏 変 形 比

が

大

き く な る ほ ど

小

さ くなる

。

す な わ

ち

，

降 伏 変 形 比

が

小

さい

場

合

，

柔

部材

も塑 性 化

し

，

第 1

層の

復 元 力

が

失

わ れ

，P − A

効

果

の

_影

響

が

無

視

で き ない

が

，

降 伏 変 形 比

が

大

き

け

れ ば

，

柔 部

材

の

復 元 力

が

保

持

さ れ るこ

と を意 味 す

る

。

　 Fig．

13〜

Fig

．

1

ア

に，

強 度 比 を

一

_{定 （}

tQy

／

sQy

＝

1

）

と し，

第

1

層 剛 部

材

の

降

伏

せ

ん断 力 係 数

。α1

を

パ _ラメ

ー

タ

と した

解 析 結 果

を

示

す

。

　

解

析

モ

デ

ル の

1

次 固

有

周

期

T

，は

Fig．

13

に

示

す よ う に

1．

O

〜

1

．

6

秒

の

間

に あ る

。

　

Fig．

14

に

第

1

層

の

塑

性

ひ

ず

み エ

ネ

ル

ギ

ー

吸 収 率

叨争

ノ

琳

を示 す

．

図

よ り s α1 が

大

き く な る ほど

第

1

層

の

集

中 率

は

大

き く な る。 これ は，

Fig．

7

の

結 果 と 同 様

に 。al を

小

さ く し

集

中率

を

高

め るに は

第

1

層

と

第

2

層 以

上 との

強 度 ギ

ャ ッ

プ を

よ り

大

き く す る

必

要

が

あ

る こと

を意

味

す る。 た だし

，

降 伏

変

形

比 が

8

以 上

では sa 、に か か わ ら

ず

95

％ 以

上 と なっ ている

。

ま

た

，

非 混 合 構 造 （降伏

変 形 比

＝

1

）

で は，

地 震 波

の

違

い に よるばらつ き が

大

き い が

，

柔 剛

混

合

構 造 （

降 伏 変 形 比

＝

　

10

_）

_では

，

い

ず

れの 。al に

対

して も

地 震 波

の

違

い に よ る 差

異

は

小

さ く

，

安 定

し たエ ネル

ギ

ー

集

中

性 状

を 示 す

。

　

Fig，

15

に

第

1

層

の

_吸

収

エ

ネ

ル

ギ

ー

の う ち

剛 部 材

が

吸

収

す る

割 合

8Wp ，

ハ

砺

を示

す。　sal が

大

き く な る ほ ど， その割 合 は

大

き く な る。 これ は。al

を小

さ く し

剛 部 材

の

負 担 率

を

高

め るには 降

伏 変 形 比 を も

っ と

大

き く す る 必

要

N工 工

一

Eleotronio _Library

1.5n8Cfl

t.oF"

+

-k

-x,

-"

-O.5

o.o

"H--k---.---.-"--.---." ee=.t---.#..e--E.=SXg

ptt---veN+"---)F."--)t'

O･51015,ac

Fig.61.0

O.8

O.6

O.4

O.2

o,o

Fundamental

,g4

¢

NaturaL

Period

Fig.9

100nR

moL..;

60xrit

40

ar

ngfx.;

o

100

BO

60

40

20

o

Ce)

lnfluence

/

'

,dL

!:eL

of

St

rength

Retle

-lR, .

,

¢

4q

Tnrluence

of

Strength

Retio

Inclination

of

Cumulative

Inelastic

_Deformation

_Ratio

H EL

CENTRO

NS

i---.S

_TAFT

_EVV

e-- HACHINOHE EVV

50

4

su

ee

ID

o

ri.eeL-1 -tXH;

o

nueL`tsx

rla)

v

100

eo

60

40

oo

o

o

[b]Fig.7

5

10

15

20

tdy

1:

¢

lnfluence

of Input

VVhve

Ratio

of

Cumulative

Inelastic

Strain

Energy

of

FiTst

Story

fi9'

1oo

80

eo

40

20

o

oCe)

510

lnfl"ertce

of

Sttength

50

40

so

-20

10

05

Ca)

lnrluence

:5

eo

,g

4q

Ratie

O.6

")"x"

O.4Is

-O.2

o,o

10

15

20

,eL

1;e,

.

of Strength

Ratio

O.6

,l

---t

;k ft's+

...

--.

.SS

-Srr

oCb)Fig8

20

-. _15"･-x.ts

10

--

5

-IP

"

o

o

(b)Fig.10

eCa)

5

le

15

,q lnfluenee of Sttength

Ratio

204

¢

o

,

S

10

15

20

,d

4e}

lnfluence of

lnput

Weve-Ratio

of

Clirnulative

lne]astic

Strain

Energy

of

Stiff

Members

in

First

Story

XN

-iF,

-x

O.4

-Iu

-D.2

o.o

20

:

!5ts･-xrin

10

5

o

o(a)

5

10

15

lntluenee ot

Input

VVave

Cumulative

lnelastic

formation

Ratie

ef

Members

(average)

20

O

,d)

IZ

¢

Cb)

De-

Fig.11

stiff

5

10

15

20

,

¢

4q

lntluence ef

lnput

Vvave

Ratio

of

Apparent

Inelastic

De-formation

Ratie

to

Cumulative

Inelastic

Deformation

_Ratio

t

5

10･

t5

20

,o

1:dy

bnfTuence

of

Strenst,h

Retee

O

5

10

I5

?O

t4

4q

Cb)

lnfluence

of lnputVVeve

Fig.I2

mation

to

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

ArchitecturalInstitute of Japan

2.0noe

1.5mw

-H

1.0

O.5

o.o

O.[I5

O.:O

O.15

O.20

_'Fig.13

:''

seq

Fundarnental

Natural

Period

1.0

-･---･･;-

--Z::･:'H-`"

""-'

yl

'' sv +.

O.8

.

"-x'-

O.4

O.2

1oonwR

eov

ltl

60x

"el

ua

oo

o

[e)

1ool-"ut

8Dw

gacl"a

ro

an

o

Cb)

!zfi!

.-

:'

o,o

O.os

O.10

O.15

D.20

seq

lnfluenee

of

Yield-dsformation

Ratio

Fig.16

Inclination

of

Cumuiatiye

Inelastic

Deforrnation

Ratio

10D

:

e[]

X'-./

Predicted

---- t lp

'N

-

l

oo

ro

T-...

ar

S"'--.s-"Le--.$

'--'-e

O.05,

O.10

O.15

,

tnfluence

er Yleld-Oeformatian

.:.tijtiP!=TS:: /

k

tt

/

/

'

O.20

teqRetio

100'

ns

op;

ac}-' 40

20

o

Ce)

1oon*

eo-";m)-"

40

an

o

Cb)

rf/f:Y='

o.es

o,lo

o,IE

o,an

seq

IRtluence of

tnput

-lave

Fig.14

Ratio

of

Cumulative

Inelastic

'

Strain

Energy

of

First

Story

O.B

O.6

e

_:I

x

-

.

---

_s

'

'

e---be--e---e---e

o,os

o.le

o,ls

lnfluence of

Yield-Defe

rmetion

g.ptV

. n v

o

O.[E

O.IO

O.15

Ce)

lntl"enca

et Yield-Defermatien

1oo

:

+btt

.

ee

in/

_Predicted

t"'"

'"..

n6D sk..

v

SN

..-:

40

ee

--

--)" -x -IU

-O,20

seqRetTe

o

o,ee

,qRatio

o.o

o,es

o,lo

o,ls

o.an

seq

'

Ce)

lnfluence of Y:eld-Detormstien Rstio

O.8

A

.--

o.6t:.o.4

ix

.,t

Xsx

N,

t

l

4

" "

O.2

>="'}'f'!

:

o.os'

o.te

o.!s

o.2o

seq Fnfluence ef tnput

Weve

･

Fig.

15

Ratio

of

Cumulative

Inelastic

Strain

Energy

ef

Stiff

Mem･

be[s

in

First

Story

'

e---- _ret/.et

=

1-O

re,!,er =

4.e

e---e _,d,1.e, = s.O -'--b tev/,e, =

12.o

x----c _te/,et =

16-O

--t!---1t

D.[)5･

O.10

D.15

(b)

lnfluence ot

lnput

Weve

Fig.17

Curnulative

ineLastic

formatlon'Ratio

of

'

Mernbers

(ayerage)

84

O.20

seq

De-stiff

o.o

O,[l5

O,10

O,IS

O,?O

-eq

Cb)

tnfluence

of lnputWsve

Fig.18

'Ratio

of

Apparent

Inelastic

forrnation

Ratio

to

Cumulatlve

Inelastic

Deferination

Ratio

e...-He-".--e----ts.H----i--.---tell,et ts

1

retl,ot =

i

tel.er

=

1 te,/,e,

=

s tev/.ev = s ,e,1.e,

=

s

EL

CENTRO

rA'FT

'HACHINOHE

'EL

CENTRO TAFTHACH1NOHE NII-Electronic

NSewewNS,EVVew

が あ

るこ と

を 意

味

す る

。

ま た

，

地

震 波の違い による

_{影 響}

は_{， s}αtが

小

さい

場 合

やや ば らつ くが その

差 異

は

小

さい_。

　

Fig．

16

に

第

ユ

層 剛 部 材

の

_{累 積塑}

_{性 変 形 倍 率}

の

正

側

お よ び

負 側

の

比 を示

す

。Fig．

9

の

結 果

と

同様

に

_．

_{降 伏 変 形}

比 が 大 きく な る と_{， 。}α_s にか か わ ら

ず 累 積 塑

性 変

_{形 倍 率}

の

一

方 向

へ の

偏

りは

小

さ く な る。 す な わ

ち

t

残

留 変

形

が

小

さ くな る

。

　

Fig．

17

に

第

1

層 剛

部材

の

_{累 積 塑 性 変 形 倍 率 （}

_{平 均 値 ）}

譚

1を

示

す

。

降 伏 変 形 比

が

8

以

上で は

_諏

1 は

（7

）式

に よ る

予

測

値

とほ ぼ

_合

致

してい る。

降 伏

変

形 比 が

4

以 下

の

場合

予 測 値 と 隔

っ てい る の は

剛 部 材

へ のエ

ネ

ル ギ

ー

集 中

が

小

さい ことに

よ

る

。

ま

た

，

地

震 波

の

違

いに よ る

差 異

は 小 さい_。

　

Fig．

18

に

第

1

層

剛

部 材

の 。瓦

／

譚

，

を 示

す。

非 混 合 構

造

（

降

伏 変 形 比

葛

1

）

の 場

合

認K

／

諏，は

O

．

3

−−

O

．

6

の

範 囲

で大 き く ばらつ き， ま た

，

地 震 波

の

違

いに よ る ばらつ き も

大

きい。

一

方

，

柔 剛 混 合構 造

につ い ては

，Fig．

11

の

結

果

と

同 様

に_，

_降伏変

_{形 比}

が

4

以 上

で はsa ，に か か わ ら

．

ず 認

匸

／諏

1 は おお む ね

0

．

2

以 下

と な る。 また，

地 震

波

の

違

い に

よ

り や や

ば

らつ _{き が}

_あ

_{る がい}

_ず

_れ

も 粛 ／

。

万

1は お お む ね

O

．

2

_{以 下}

と なっ て い る

。

　

4．

結 　

論

　

本 論

で は

，

実

際

の

構 造 物

の

諸

元の

_下

で

第

1

層エ ネル

ギ

ー

集 中

型

柔 剛 混 合 構 造

のエ ネル ギ

ー

論

に

基

づ く

基

本

的

な

応 答

特

性

につ いて

調

べ _た

。

_その

_結

_果

_，

_第

1

_層

エ

ネ

ル

ギ

ー

集 中 型 柔

剛 混

合 構 造

の

基 本 特

性

と して

次

の

結 論 を得

た

。

　

1

＞ 第

1

層

の

剛 部 材

に

地

震 入 力エネル ギ

ー

の

_{大 部 分}

を

効

率的

に

_吸

_収

_さ

せる た め， 柔

部 材

と

剛 部 材

の

降伏

変

形 比

お よ び

強 度 比

の

適 切

な

組

み

合

わせ とし て下

記

の

_{範 囲}

が

得

られ た

。

　 　 　

Jδy／say ≧

8

．

0

　 　　　 　　　 　　　

’

”・

…

　

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一

一

・

…

　

（

9

）

　 　 　

iQy ／sQy ≧

1

，

0

　

2

）

第 1

層

の

剛 部 材

に地 震 入 力エ

_ネ

ル

ギ

ー

の大

部 分 を集

中

さ せ れ ば

，

剛 部 材

の

_{累 積}

塑

_{性 変 形 倍 率 諏}

、は 量

的

に

安

定

し た

性状

を

示

し

，

〔

7

）

式で

予 測

で き る

。

　

3

）

第 1

層

エ

_ネ

_{ル ギ}

ー

_{集 中 型 柔 剛 混}

合構

造

のエ

_ネ

ル

ギ

ー

応 答

は

，

種

々 の

_周期特

_{性 を も}

つ

入 力 地 震 波

の

違

い に よ る

影

響

を

受 け ず

，

安 定

し た

性 状 を 示

す

。

　

4

） 第 1

層 剛 部 材

の降 伏 せ ん

断 係 数

。α，と

累 積 塑 性 変

形

倍

率 諏

1は

反 比

例

す る た め_，

塑 性

変

_{形 性 能}

の

大

き な

部

材

を

用

い れ

ば

その

_{所 要 強 度 を}

_低減

_{さ せる こ}

_と

_{がで き る} 。

　

5

）

第 1

層 剛 部 材

の

見

掛

け の

塑

性 変 形 倍 率

露，を

累 積

塑 性

変

形

倍

率

　

。

rp1

の

O

．

2 倍

_{以 下}

に

抑

え るこ と ができる

。

ま た

，

残 留

変 形 も小

さく す るこ _{と が で き る}

。

　

以 上

よ り

，

第

1

層

エ

_ネ

_ルギ

ー

_{集 中 型 柔 剛 混}

合

構 造

と す る こと に よ り

，

第

1

層

で

_{地 震}

入

力

エ

_ネ

_{ル ギ}

ー

_の

_{大 部 分 を}

効 率

的に

吸 収

し_，

_{第 2}

_{層 以 上 を}

エ

_ネ

ル

ギ

ー

吸 収

の た めの

制約

か ら

解 放

さ せ る

設 計

が

可 能

なこ と が

明

ら か になっ た

。

　

な お

，

耐 震

安

全

性

と

経 済 性 を満 足

さ せ る た めの

課 題

と して

次

の

も

のが

挙

げ ら れ る。

　

1

） 剛 部 材 （

軟 鋼

）

のエ

_ネ

ル ギ

ー

吸

収 能 力

η の

評価

　

2

） 第

1

層

と

第

2

層 以 ヒと

の

強

度

ギャ ッ

プ係 数

の

評価

参 考 文献

1

｝

G

，

W

．

　

Housner

；

Limit

　

Design

　of　

Structures

　

_to

　

Resist

　　Earthquakes

，

　

PToc

，

　of　

lst

　

WCEE

，

1956

2

） 加

藤



勉

，

秋 山



宏：_{強 震}による構 造 物へ のエ _ネルギ

ー

　　

入 力と

構

造 物の損 傷

，

日

本建 築

学 会 論 文 報 告集

　

第

235

　 　

号，

　

pp

．

9

−

18

，

1975

3

｝ 加

藤



勉

，

秋 山



宏 ：地震時に おける鋼 構 造せ ん断 型 多

　　

層骨組の損 傷 分布 則

，

日本 建 築学会論文 報 告 集

第

270

号

，

　 　

pp

．

61

〜

68

，

　

1978

4

）

秋

山



宏 ：エ ネルギ

ー

集 中

型 多層 骨 組に お け る

Ds

値

，

　　

日

本

建

築

学

会

論 文 報 告 集 第

341

号

，

pp

．

46

〜

₅₃

_，

₁₉₈₄

5

） 秋 山



宏 ；

_建築

_物の耐 震 極 限 設

計

，

東 京 大 学 出 版

会

，

　 　

19806

） 宇 野寿 郎

・

矢 部 喜 堂

・

伊 倉



清

・

真 瀬 伸

治

・

平 間 敏 彦

・

　　

寺 田 岳

彦

・

加 藤 征 宏

・

大 竹 章 夫 ：第

1

層エ _ネル ギ

ー

集 中

　　

型 鉄 骨 柔剛 混合 構 法に関す る 研究



その

1

，

その

2

，

H

_本

　　

建 築 学 会 大 会

学術講

演 梗 概 集 （近 畿 ｝

，

1987

7

）

M

．

Fintel

　and　

F

，

　

R

．

　

Khan

：

Shock

−

AbsorbingSoft

　

Story

　　

Concept

　

for

　

Muttistory

　

Earthquake

　

Structures

_，

　

ACI

　 　

Journal

，

　

1969

8

）

A

．

K

．

　

Chopra

，

　

D

，

　

P

．

　

Clough

　and　

R

．

　

W

．

　

Clough

：

Earth

．

　

quake

　

Resistance

　of　

Buildings

　with 　

A ’

Soft

’

First

　

Storey

，

　　

Earthquake

　

E

皿

gineering

　

and

　

Structural

　

Dynamics

，

　

Vol

．

1

，

　

pp

．

347

〜

₃₅₅

_，

₁₉₇₃

9

〕



A

．

Popeff

，

　

Jr．

：

Soft

　

Story

　

Concep

_し

Applied

　 at 　

St

．

　 JQseph

　

Health

　

Care

　

Cenler

，

　

Proc

．

　of　

A

　

Workshop

　

Held

　

at　

The



Univefsity



of　

Calif

（，rnia

，

　

Berke

【ey

，

　

Vol

．

2

，

　

pp

．

742

−

755

，

　

1978

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

ArchitecturalInstitute of Japan

SYNOPSIS

UPC:624.01q.2:624.042.7:539.374

FUNDAMENrl:AL

PROPERTIES

OF

FIRST

STORY

ENERGY

CONC,ENTRIYI'ED

'

STEEL

STRUCTURE

WITH

FLEXIBLE-STIFF

MIXED

FRAMES

'

by

Dr.

_HIROSHI

_AKIYAMA,

Assoc.

Pref.,

Univ,

of

Tokyo,

TOSHIO

uNO,

Dr.

YOSHII:4KA

YABE,

SHINJI

MASE,

TOSHIHIKO

HIRAMA,

TAKEH[KO

TERADA,

Shimizu

'

Corp.

,

MASAHIRO

KNI'O

and

Dr,

FUMIO

OH[[AKE,

mitomo'Metal

Industries,

Ltd.

_,

Memb'ers

of

A.

I,

J.

1.

Introduction

It

is

suggested

that

an

earthquake-resistant

design

for

buildings

such

that

the

effects

of

an earthquake on a

btiilding

are

evaluated as energy and

the

energy

input

by

the

earthquake

is

compared with

the

energy absorbed

by

the

structure

is

_possibe.

It

is

also

clear

that

the

distribution

of

damage

caused

by

an earthquake

to

each story

of

a

rnlllti-story

builcling

mainly

depends

on

the

yield-shear

force

coefficient

distribution

to

each story and

that

the

damage

is

concentrated' on any story with relatively

lower

strength.

Therefore

it

is

possible

that

the

lirniting

of

damage

to

a specifi'c story and

the

addition of a specific

inelastic

deformatien

capacity only

to

that

story rnay allow earthquake-resistant con$iderations

to

be

Iessened

for

other

stories,

the

improvement

of

the

'

resistant capacity of

the

whole structure and

the

_production

of an economical

design.

It

is

known

that

steel

is

naturally

extremely

highly

ductile

and

that

it

has

a

large

energy absorption capacity

'

due

to

its

large

inelastic

deforrnation

capacity.

2.

Proposal

of

Our

Structure

System

.

From

the

standpoint of aseismic

design

rnethods

based

on energy'theory,

the

authors

propose

a new

earth-quake-resistant

steel structure system consisting of

flexibre

and stiff members.

The

strength of

the

first

stoTy

is

intentionally

made

Iower

than

that

of

the

second and

higher

stories so

that

rnost of

the

energy

input

by

_an

'

quake

is

absorbed

by

the

first

story and

thus

the

result

is

a vast reduction

in

energy

input

by

the

earthquake

to

the

second and

higher

stories.

In

tbe

first

story,

the

energy

input

is

abso[bed as

cumulative

inelastic

strain energy

by

_yielcling

_{specific steel} members of

the

first

sto[y

into

the

inelastic

range whije colurnns and

girders,

which

are

the

major members of

the

structure,

remain

in

the

elastic range even when a severe earthquake occurs.

An

example of

this

structural

sys-tem

is

shown･in

Figure

1.

This

structuFal

system employs materials consisting of

flexible

members and stiff

mem-bers

on

the

first

stoTy as shown

ln

Figure

Z.

The

flexible

members are meant

to

ensure

the

restoring

force

by

mak;ng all

the

members Temain within

the

elastic

range when a severe earthquake occurs,

In

this

structural system,

the

main columns are constructed using

flexible

members.

IIighstrength

steel

is

used

to

ensure

large

elastic

deformation

and

bearing

capacity.

The

re-quired

stiffness

is

added

in

order

to

_prevent

the

members

from

deteriorating

due

to

the

P-A

effect

against

ex-pected

!arge

deforrnation.

As

a

result,

the

members are

less

yielded

in

only one

direction

and aie

!ess

deformed.

The

stiff members absorb most of

the

energy

input

by

an earthquake as cumulative

inelastic

strain energy.

The

use of mild steel with

laige

inelastic

deformation

capacity and a

design

which considers

the

width-to-thickness ratio so as not

to

cause

local

buckling

are required.

3.

Study

of

Parameters

of

Flexible

ancl

Stiff

Mernbers

The

fundamental

properties

of

this

system are subsequently

studied

by

inelastic

response

analyses

in

order

to

apply

this

structural system

to

actual

buildings.

The

analytical model used

is

assumed

to

be

a

five-story

moment resistant

frame

with a

first

story constructed of

flexible-stiff

mixed

frames

(Fig.

3).

The

yield-shear

force

coefficient of

the

second

and

higher

stories

is

1,

5

times

the

optimum

_yield-shear

force

coefficient

distribution,

as shown

in

Figure

4,

in

order

for

most of

the

energy

'