Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service Arohiteotural エnstitute of Japan
1
論 文 】UDC ：624
．
016．
7 ；624．
042．
7日本 建 築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集 第 415 号
・
1990年9月 Journa且of Struct．
Constr．
Engng，
AIJ，
ND．
415，
Sept．
，
1990角 鋼 管
を
鉄 筋
コン
ク
リ
ー
ト
で
被 覆
し た
ア
ン
ボ
ン
ド
ブ
レ ー ス の
弾
塑
性 性 状
（
その1
繰
返 し加 力
実
験
）
ASTUDY
ON
THE
ELASTO
−
PLASTIC
BEHAVIOR
OF
UNBONDED
COMPOSITE
BRACING
（
Palt
l
：Expeliments
onisolated
members under cyclicloading
）
長 尾
直 治
＊，
高 橋 茂 治
＊ ＊
TadUharu
IVIAGAO
andSigeharu
TAKAHASHI
The
composite unbondedbracing
is
a member that consists of a core steelbracing
（made of abuilt
・
up squarehollow
section ）which is encasedfirstly
by
an unbonding material in order to re，
duce
bond・
stresses，
and afterby
reinforced concrete，
The main role of the use of reinforced concrete is to prevent an overall buckling in the core steel
bracing
．
The
role of the unbonding mate 【ial
is
to makeindependent
both
the core steelbracing
and the RC part when axialloads
are applied，
d
皿e to that RC can not workfor
this type oHoading，
Fortension and compression
loading
conditions，
their corresponding stiffness and strength arein．
tended to
be
same．
Experiments
on l6 specimens were performed to make clear the effects of thefoLlowing
para−
meters 皿
der
cyclic axialloading
；For
the core steel1．Slenderness
ratio
Bracings
with medium range slenderness ratio （40−
80）were mainly studied in these ex−
periments
．
2
．Width
to thickness ratio o正the squarehollow
section，
For
the e皿cased reifQrced concrete1
．
Ωuanhty of axial reinforcingbars
2．
9ttantity
ofkoops
3．
Strength
of concrete4
．Thickness
of concrete cover
From
these experiments，
it canbe
confirmed that a properlydesigned
composite unbondedbracing has a large
ductility
in an elasto−
plastic range under axial cychcloading
，
Keg
ωOizts：unbOnd，
comPosite，
bracing buckling，
1．
序 ブレー
スは架 構の耐 震 性 能 を 効 果 的に向 上させること がで き る が，
大 地震時の弾塑性 繰 返し加 力に よ り，
座屈 お よび 引張 り降 伏を繰り返し，
剛 性や耐 力が劣 化してい くこ と が問 題と な る部 材であ る。 こ こ で い う アンボン ドブレー
ス とは，
鋼 構 造 軸ブレー
ス の 回りに鉄 筋コ ン ク リー
トな ど を 巻 い た複 合 材 料ブ レー
ス で あるが， こ の時， アンボン ド材を 芯鉄骨表面に 巻い て両 者 間の 付 着 力 （ボン ド）を積 極 的に低 減さ せ て， 被覆材が芯鉄 骨の座 屈 を 防 止 する役 目 を持た せ る よ う 工 夫し た部 材である。 ア ンボン ド材 を用い る理由は軸方向 力を芯鉄骨の みに作 用さ せ，
引 張り時 と 圧 縮 時でブレー
ス の耐 力や剛 性を同じにする た めで ある。
こ の よ う な 形 式の耐 震要 素に対 す る研 究がこれ まで に い くつ か報告さ れてい る。
望 月ら3）−
5） は芯 部 材を鋼 板と し鉄 筋コ ンク リー
トを 被 覆 材 とし た アンボン ドブレー
ス 本論文の一
部は文 献1〕・
！ 〕 に発 表 済みであ る。
＊ （株｝日本設 計・
工 修 畔 飛 島 建 設 ｛株 ）Nihon Sekkei
，
Inc．
，
M．
Eng．
Tobishima C。rp
、
一
105 一
に つ い て
一
連の 中心 圧 縮 加 力 実 験 を行い， 座 屈耐力を推 定して い る が，
繰 返し荷 重 下で の塑 性 変 形 能 力の有無 を 確認して いない。 藤本ら 61 は芯 部 材を鋼 板と しモ ル タル を充てん し た鋼 管を被 覆 材と し たア ンボン ドブレー
ス に つ い て繰 返し加 力 実 験を行い，
被 覆 鋼 管の オイラー
座 屈 耐力が芯部材の降伏耐力を．
ヒ回っ て い る と き，
大き な 塑 性変形 能 力 を 有 するこ とを報 告し ている。
若 林ら7LSI は アンボン ド加工 し た鋼 板ブレー
ス を内 蔵 し た鉄筋コ ン ク リー
ト造 耐 力 壁は大 き な 塑 性 変 形 能 力 を有し，
補 強 効果 は， 壁厚を増す よ り補強筋の配 筋法な どの デ ィ テー
ル の．
改 良によ る方が大きい こ とを 指 摘し た。
こ れら の研究で は， 芯 部 材と して鋼 板が 用い られてお り，
その細長 比 が 弾 性 座 屈 する程 度に大きい もの を対 象と して い る。
また， 座 屈 耐 力の 上界や変 形 能 力の改 善につ い て は認めら れ る もの の，
繰返 し荷 重 下の塑 性 変 形 能 力を支 配す る の は， 被覆材や芯 部 材の いか な るパ ラ メー
タであるか につ い て は，
ま だ十 分に解 明さ れて い な い。
本 研 究は，
中 程 度の細 長比 （λ＝
40〜
se程 度 ）を有す る溶 接 組 立て角 形 鋼 管 を芯 部 材とし，
鉄 筋コ ン クリー
ト を被 覆 材と する形 式の ア ンボン ドブ レー
ス を対 象と す る。 中 程 度の細 長 比を有する通 常の鉄 骨ブ レー
ス は圧縮 加 力 時に弾 塑 性 座 屈 するが，
フ レー
ムとの水 平 力 分 担 率 を適 切に設 定で き る こと が多く，
ま た実 際の建 物に はよ く出現す る寸 法で あ る。
本 研 究は，
被 覆 材 （鉄 筋コ ンク リー
ト）の配 筋量 やコ ンク リー
ト強 度， お よ び，
芯 部 材 （角鋼管 ）の細 長 比や幅 厚 比 をパ ラメー
タ と した・
一
連の 実験を行い，
繰 返し荷重 下で ある程 度の塑性 変形 能 力 を 持つ 範 囲が ある こと を確認 し，
塑 性変形能 力 を 攴配す る 現象と 復 元 力特 性を 明 らかに する こと を目 的とする。
2．
試験 体お よ び試 験 方 法 2．
ユ』
試 験体試験 体は
A ，B ，
C
の 3つ の シ リー
ズ， お よび 単調 引 張試験体か ら な る合 計16体で，
図一
1、
お よ び表一
1に 示す と お り で ある。
芯 部 材のパ ラ メー
タは細長比 λ と 幅 厚 比d
／tで ある。 こ こで，d
お よびt
は，
そ れ ぞ れ，
表一
1 試験 体一
覧 試験 体名 フー
プ 筋 Pピ （：） 主 篇 Pt α） 座屈長さ L（ ） Fc （監8！ 2） 備 考 し一
〇一
一
』
1540一
単 調 載 荷 A−
0『
3080一
純 鉄骨 A−
1 巉Φ＠1200．
1284−
D60．
235308012 置 A−
24 Φ ＠400，
認34−
D602353080121 A−
34 Φ＠“o0．
38320−
D60．
706308012 匚 A−
44 φ ◎400，
3834一
岡 0．
235 跏 310RC 被 覆 A−
54 Φ ＠40O．
383L2−
D60．
4刊 黝 310 A−
64 φ 400．
38320−
D6o．
706 黝 351 B−
0一
一
』
L540一
鈍 鉄骨 B−
1 腫 ＠4G0．
3834−
D60．
23515 嫡0325 B−
24 φo？50．
2G4 【2−
D6o．
07【 1540325RC 被贋 B−
34 φ ＠400．
383L2−
D60，
堵71L5 曙o325 C−
0一
』
3940一
縄 鉄骨 C−
15 Φ＠【50O．
12B8−
D60226 黝 219 C−
25 φ ＠500，
3838−
D60．
2263930219RC 披置 C−
35 Φ＠釦 0383 お一
B6O．
60339302 且9 L．
A．
Bシ リー
ス試 験 体 口・
1COX且00×6．
oxa．
O（SS瓠 〉毳
鱒
1
鸞 燃
：
：
1
籔
卞 1凶しB
シ リー
ズ試 験 体＿ ＿＿
1INe
40亅亘
5蝋
、細
輔 裏 あて血 FB・
3駕13 完全 櫓 込ろ溶捜 郎分 糟 込み宙 蹟 Tlc宙擾薪
d音3
雲￥細 60°
敦
婁
彁
e部 詳毟
諏
C
シ リー
ズ試 験 体 （λ ＝80
） ieSB d部50軋
コ一
醤一
己晦 審一
（単 位 mm ） D6一
6盈
A ， B シリー
ズ試験 体 詳 細 芯：部材 ：ロー
tOO×100xe，
．
0×6．
0 図一
1 試験 体 孔 あきエン ドプレー
ト詳 縞 芯 部 季オ：ロー
125・
×125×4．
5
×4．
5106
一
Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service Arohiteotural エnstitute of Japan
角鋼管の外径と板 厚である
。
被覆 材の パ ラ メー
タ は主 筋 量，
フー
プ筋 量， コ ンクリー
ト強 度，
およびコ ン ク リー
トの か ぶ り厚さで あ る。 な お，
こ の他に芯 部 材の短柱圧 縮 試 験を 別 に行っ た が，
こ れ につ い て は後述 す る。 遡 A およびB
シリー
ズの芯部材は，
溶接 組 立て角 鋼 管ロー
100X ユ00×6×6 （SS
41＞で あ り，
その 両 端に厚 板 （40m 皿） を 取り付け た もの であ る。 細 長 比は，
そ れ ぞ れ，
約80お よび 約40で あ る。
幅厚比 は約 17で，
局 部 座屈 は 塑性 域で生 じ る。
両 端 部の被覆の無い部 分につ い て は， 局 部 座 屈に よる耐 力低 下 を避け る た め に，
鋼管 内 部に ダ イヤフ ラ ムを溶 接し た。
角 継 手は被 覆アー
ク手 溶 接に よ る裏 当て金付きの完 全 溶込み溶接で あ る。C
シ リー
ズの芯部 材は，
溶 接 組 立て角 鋼 管 ロー125
× 125×4．
5
×4．
5 （SS
41）とし，
細 長 比は約80
である。
幅厚 比は約 27で，
鋼 構 造 塑 性 設 計指 針9）の 柱 材の 限 界 値に近い値で あ る。両 端 部の被 覆の無い部分 につ い ては，
ロー
134×134×9×9 〔SS
41）とい っ た ん断 面 積を増 加 さ せ，
こ れに厚 板 （32mm ）を取り付け た。 角 継 手はTIG
溶 接に よる部 分 溶込 み溶接で あ る。 ま た，
材 長の 約 1／4の所で CO2 半 自 動 溶 接に よ る裏 当て金付きの完 全溶込み溶 接に よ る板 継ぎを行っ た。
表一
2 材 料試験 結 果 公 称 断面横 〔くm2｝ 降伏強度 σ 7（kg ／cm21 引張強度 σBlkg ／cm2 〕 弾 性 係数 E 【kg／Cm21 伸び 率 1紛 D6 0β17438063801．
80XlO52L2 4Φ 0．
126553060202。
07×10510．
4 5φ 0．
19666go 了3002．
26XlO° 12．
5 E−
6 5．
38mn 訓3043902．
07XIO525．
6 皿一
4．
5 4．
15m吊 347047602．
17×10520．
5 E−
9 8，
60m吊 291044702 」2Xlo529，
5 裏あて金零 0．
36q3 且504550 】．
97xloo25．
0 引 張 り試 験 片 は 以 下 を用いた。
＊ ： FB−
3罵13 鋼板は JISZ2201・
IA号 試 験片 鉄 筋 は JISZ220レ2号 試 験片 裏あ て金は jlS Z2201−
2号 試験 片に準 した試験片 （標点距離］OOmm） 被覆 材・
A
お よ びB
シ リー
ズの被 覆 材は，
か ぶ り厚32mm の 鉄 筋コ ン ク リー
ト （外径 164×164mm
）で あり， 全 主 筋 量 （4， 12，20−D6
）， フー
プ筋量 （4φ一
＠40，
＠ 75，
＠120）お よ びコ ン ク リー
ト強度 （Fc≒120−
350）を変 化さ せ た。C
シ リー
ズで は，
かぶ り厚 40 mm の鉄 筋コ ン クリー
ト （外 径205x205
mm ）と し，
全 主 筋 量 （8，
20−
D6 ）およ びフー
プ筋 量 （5φ一
＠50，
＠150）を変化 さ せ た。
コ ン ク リー
ト強 度はF
。≒2ユ0 である。
コ ンク リー
トは いずれ も豆砂利早 強 普 通コ ン ク リー
トであり，
フー
プ筋は溶 接 閉鎖 型であ る。
被覆 材の端 部に は，
軸方 向 鉄 筋 を溶接し た孔あ きエ ン ドプレー
ト （厚 さ6mm
｝ を用い，
コ ン ク リー
トの欠け落ち を防いだ。
ア ンボン ド材ア ンボン ド材は厚さ
O．
2mm のポ リエ チレンフ ィル ム シー
トであり， 粘着テー
プで芯 部 材に取 り付け た。
表一
2に材 料 試 験の結果を示す。
2．
2 試験 装置図
一2
に試 験装置を示す。 加 力は手 動 式オイル ジャ ッ キ を用い，
ロー
ドセ ル で荷 重 を制 御 し た。
試験 体の両 端 に は， 座屈 構 面 内に関して ピン， 構面外に関して固 定 と な るコ形 ピン治具を取り付けた。
コ形ピン治具は文 献1°1 の装 置 を大 形 化し た もの である。
ロー
ラー
側の コ形ピン 治 具に は 2か所に，
図一
2（b）に示す装 置を設けて面 外 の変形を拘束し た。 ま た，
試 験 体に も面外座 屈 止め治 具 を2か所に設けた。 いずれ も，
テフ ロ ン板を介し て， 面 内方向に は滑るよ うに し たもの であ る。 図一2
（c）に測 定 装 置の概 要 を 示す。
軸 方向 変 位は材端 に設 置し・
た変 位 計 （ス トロー
ク200mm，
精 度1／100 mm ） で，
材 中央 部の横たわみ は巻込 み式 変 位 計 （ス ト．
ロー
ク1000mm ，
精 度 1／5 mm ）で測 定し た。 材 中 央 部お よ び 両 材 端 部の位 置で，
鋼 管 表面に添付し た長さ3mm の ワ イヤー
ス トレインゲー
ジ （以 下WSG
とする ）で芯部材 外寉屈止 め 面外 甄形柯 束巽匿 変位 計 a 座屈 方向 ⇔ 度位計 試 験鉢 P 交 爵加 力 不 動 点側賢
o
コ形 ビン治 具 加力直鮒 墜込 式変 位計 コ形ピ ンー
1
，
レ2 a 囲1
睡 嚴 さ コ形ビ ン治艮 レ座屈長さ り 壺 コ形 ビン油 風 δ1 100t ロー’
セ ル （c ） 測 定装置 コ彫 ピン治 具 測定 用 棒 置20t オ ィル リ ャッキ a一
矗哢 崗 テ フ ロ ン板 PC剛棒 ピ、
試 験 テ フロン皈 ビン 120t オ イルツヤ ウキ 陣・
250κ250髴9と鹽4 o o ゲビ ン 子 ス ター
フ32 φ o o ロ100tー
Ft ル 止め‘
卩
薩 腫 鬪 ‘ （a ） 加 力 装 置 ロー
ラ喞
25 φ．
口 臼 1 註 拓 雌 （b
） 1．
覧 li．．
面外変形 拘束装置 1 盞 甘1
…1
：il ロー
ラー
25 φT
図一
2 試 験 装 置一
107
一
N工 工一
Eleotronio Libraryの軸 方 向歪 度を測定した
。
材 中 央 部で被 覆 材 中の 4隅の 主 筋の軸 方向歪 度 を長さ 3mm の WSG で測 定し た。 ま た，
材 中央 部で被覆 材 表 面の軸 方 向 歪 度を長さ60mm
の WSG で測 定した。
な お，
芯 部材 中央の横たわ みを測 定 する た めに，
鋼 棒 を座 屈 方向に直交す る芯 部 材 表 面に溶 接で取 り付 けた が，
こ の測 定 用 鋼棒が， 被 覆材の材軸 方 向の滑りを拘 束 し ない よ う 被 覆 コ ンク リー
トに長さ50mm，
幅30 mm の切り欠きを設け た。
3．
加 力 サ イ クル 基 準となる変形や荷重の値 を 求める ため，
被 覆 材のな い細 長 比 λ＝
40の 部 材 （L −0
試 験体 ）につ い て単 調 引 張 加 力 を行っ た結 果が，
図一3
の荷重一
変 形 曲 線である。
こ こ で，
変 形は平 均 軸方 向歪度に換算して示し た。
降伏 点 近傍で は残 留 応 力の影 響で軸 方 向 剛性が低下して い る。
全 体 伸び が 2％ 程 度まで は降 伏棚を有し， そ れ以 後は歪 硬 化を生 じ て い る。
歪硬 化 係 数は初 期 剛 性の約1
／100
である。
降 伏 耐 力の実 験 値は，
芯 部材の計算用 断 面 積A
を 用い て計 算し た軸 降 伏 耐 力Psc
。］よ り約 10 ％ 大きい。
こ れ は裏 当て金によ る断面積の増 加， およ び角 継手の 溶 接 金属の高い 降 伏 強 度や余 盛の影 響と考え ら れ， こ れらの効果を考 慮するとほ ぼ一
致し た。 こ の結 果 か ら，
加 力の基 本 となる降 伏 変 形 δ． を座 屈 長さL
の 0．
25％ と定めた。
δy は，
すな わ ち，
A シ リー
ズで は 7。
70mm，
B
シ リー
ズで は 3．
85 mm，
C シ リー
ズで は9．
80mm
である。
加 力は， 図一
4の よ うに，
圧 縮 側か ら 行い，
弾 性 域 ω．
5Py
）で 1サ イク ル，
ユ・
δy，
2・
δy で各 3サ イクル ， 4・
動， 6・
あで各 2サイク ル，
計11サイク ル の加 力サイクル とし た。
途 中で引 張り破 断し たもの は そこ で加 力を中 止した。
な お， 図一
4 中のサフ ィ ック ス， C お よ びT は，
それ ぞ れ，
圧 縮 側お よび引 張 側 サ イク ル を示 す。
4．
短 柱 圧縮 試験 芯 部材に用い た角鋼管の幅 厚 比の影 響 を調べ る ために 短柱 偏心 圧縮試 験 を別に行っ た。
表一
3に試 験 体お よ び 試 験 結 果一
覧を示す。 試験体はSA
とSB
の 2シ リー
ズ あ り，
各3
体，
計6
体で あ る。
前 者は，
前 述 し たA
お よ びB
シ リー
ズの 芯部材 （幅 厚 比≒17）に，後 者はC
シ リー
ズの芯 部 材 （幅 厚比≒ 27 ）に相 当し， 材 料， およ び断 面 の形状・
寸法と も 同 じ で あ る。
各シリー
ズ ごとに，
偏 心 P Kca1＝
29．
76 t！mm認
・aD eo．
39t．
38tら
o 膕 瞳 40 10 O．
25 ％ 引 張 Bδy 4δy 囓 2δy・
2Sy−
4δy・
6δy 圧縮 蛮 形 （平均 軸歪度 ） （d．
t｝ く％） 図一
3 荷 重一
変 形 曲線 （L−
0試 験 体） 且OT llT に p智
50 P （ton＞ te 50 変 形 （平 均 軸 歪 魔 ） 龍 週 儲 臥幽
匹［
o12 鴇［
一
一
一
BBB SSS ズ一
リ シ BSb）
％） PU ヒ ン フ 匚Z ック εぎ
／Ipt ビ ＞7n ”ク 図
一
4 加 力 サ イ クル 表一
3 短柱圧縮 試 験 体およ び試 験 結 果一
覧 （）内は裏あ て金の影 響 を含 む 試 験 体 名 試 験 体爨
播
幣
留 備 考 SA−
0 o78，
82．
60中 心 圧 縮 SA−
1幽
ロー
且OG蝿00浦 浦 lNp＝
69・
4 1 （74．
し 試験体 長さ1＝
300（鯛）lMP；
245．
1 d！t＝
且6．
7 1 （2614＞ （d／D僵・
o．
魄 i t・
畍 LO3066．
446．
52．
互oz．
40偏心 圧 縮 SA−
2SB−
0 072．
10．
45中心 圧鏥 SB−
1．
ロー
125罵125K4．
5罵4．
51 Np＝
囀．
6 t ： 試 験 惇 長 さ 1＝
375 （闘） i ト1P＝
315．
4 d／t＝
27，
了 1 （d〆t）何＝
L踟 1 ｝358．
7o．
37 偏心 圧 縮 SA−
2 t。
¶ 認 42，
2O．
39 N．
−
A・
・
ワ
M，
磊
Z，
・
・
y A＝
4い〔d−
」 」 Z。
一
げ一
〔d−
2［
．
）s｝／4 O．
0 1．
0 2．
0 310 （％ ） 変 形 （平均 軸歪度） 図一
5 荷 重一
変 形 曲 線 （短 柱 試 験1 h40 ミ 20議
Q leR5・
o 澀 LO無次 元 幅 厚 比
（d！t）何 図di 変形 能カ
ー
無 次 元 幅厚 比 関 係一108一
Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service ArchitecturalInstitute ofJapan
t-P t-P'P-yJ,St 1,O'
b
.n
-7.
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k v,Pv <d) A-1 t-s'
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-i
4't 6y1.t-t
(g) A-4t-
t-.-P-L-Pv P(h)
A-5 P t-,(e)
c-o -.s-J.-tl.-t'--.--.es6v -'"'t
---tE!g{Eieg
P cr.te
.4.t
-t
P qttPv:.e-.s --(m).C
--
1 . P P)tl't
tltO
tt'
i't1-".tt-.g-･eesy s--1 e catt.t'-i.--.osst
.1.-.1.-(n) C-2 ,t-t-.J.l
cr(o) C-3 t'-tbt-t'--.-t,aesv.1.e
c-t Pv"PTg"=69. =69.4ton6 ten{A(, BSxV-X) ctzv-x )pa-7
fidi-alsrmtw
109
--距 離 e を
O，
r／3，
r （r は核 半 径 ）と変 化さ せ，
軸 力と 曲 げモー
メ ン トを受ける状 態と し た。
試 験体は，
長さ1
を角 鋼 管 外 径d
の3
倍と し， 端 部に厚板を溶 接し た も の である。
加 力は ピンブロ ックを 介して 200亡on アム ス ラー
試 験機によ る単調圧縮加力と し た。 変形の 測 定は4 辺に セッ ト し た変位 計に よっ た。 ま た材中央 部外表面に 長さ3mm のWSG
を添付して歪度の測定を行っ た。 図L−
5は ， 荷重一
変形曲線であ る。 こ こで，
変形は平 均軸歪度に換算して示し た。
幅厚比 の小さいSA
シ リー
ズの方が変形能力に優れて い る。
最大荷重 Pmax の 95 ％ まで荷重が低 下し た と きの平 均 軸 歪 度 ε を変 形 能 力と定義 し，
εmu ／εy と無 次 元 幅 厚 比 （d
／の再
の関 係を文献9） の周辺単 純 支持板の実験結果に重ねてプロ ッ トする と図一
6にな る。 こ こ で，
εy は，
Ey＝
σ，／E
より 求め た鋼 板の降 伏 歪 度で ある。 本 実 験 結 果は，
周 辺 単 純 支 持 板の実験 結 果に比べ て や や小さ いが，
偏心距 離 e にか か わらず，
そ の傾 向は，
ほ ぼ一
致し て い ると考え ら れ るQ5．
実験結 果5．
1
荷 重一
変 形 曲線 図一7
（a）一
（o）は各試 験体の荷重一
変 形 曲線壷軸 降 伏荷重の計算 値P
．．，
お よ び，
降 伏変形 δ，で無 次 元 化 して示し たもの であ る。 こ こ で，
縦 軸は 上 が引 張り，
下 が 圧縮を示す。
雕
弾 性時の軸方 向 剛性 （peak to peak で定 義し た値 ）は，
表一
4に 示 す よ うに， 被覆材の有無に か か わらずほぼ 同 じ値と なっ た。アンボ ン ド材 （ポリエ チ レン フィ ル ムシー
ト）によっ て，
芯部材と被 覆 材の 付 着は ほ ぼ完 全に切 れ て いる と み な せ る。
弾性剛性の実 験 値K
，x。
は，
計算用 断 面 積 を 用い た剛 性の計 算 値K
。a 】よ り，
A
お よ びB
シ リー
ズで は，
5−
10％大きいが，
これ は，
角継手の 裏当 て金な どに よ る付 加 断 面 積の 影 響と考え ら れ る。C
シ リー
ズ で は，
逆にKe
．p はKca
置より小さいが，
これ は，
不 可 避の偏 心や元た わ み の ため と考え ら れ る。 表一
4 弾 性剛性一
覧 試験体名・
計算 憧 Kc雛r （L！ 薗） 実 験 恒 K （）■ ） Ko ／ Kcal 窯印 その他 ： 被覆 材 無 し ：被覆 材有り A−
0零 15．
劔 1．
α7 引 張 A−
1 且6．
04L 偲 A−
2 16．
匚91．
09 A−
314．
册 15．
631．
〔6 1／2Py一
一
一
A−
4 15．
651．
05 厩 ’ A−
5 16．
50L．
1匚 ノ K¢ 罵卩 A−
6 16211，
09 B−
03 3L96 】．
07 6 B−
1 32．
031．
弼 乙 鴻 膕 【亀◎醐 … B−
229．
763L701，
07 z B−
3 31．
701．
07一
一
一一
1！2Py C−
0零 n．
39・
10．
55o，
93 C−
1 lo．
96O，
96 C−
2 匚L42 乙oド
77o．
9屠 睇 C−
3 1匸．
ODo．
％一 llO ．
一
純 鉄 骨 ブレー
ス （図一7
（aト （c）｝ A−
0，
B−0
お よ びC −0
は，
いずれ も鋼 構 造 軸ブ レー
ス の典 型 的な挙 動を示してい る。 全 体 座 屈の 後，
繰 返し 加 力 振 幅の増 大に伴っ て剛 性，
耐 力が劣 化して い く が，
細 長 比や幅 厚比に よっ て劣 化の程 度が変 化する。
図一
8 （a）（b）に A−
O お よ び C−
O 試 験 体の中 央 塑 性ヒ ンジ部 の 曲げモー
メ ン トM
と軸力N
の履歴 を そ れ ぞ れの M−
N 相 関 曲 線上に プロ ッ ト し た。
こ こ で，
N＝
P，
M＝
＝
P・
A と し た （P は軸 力，
△ は中央部の横た わ みの 測 定 値 ）。 同 図 中の（…）印は短 柱 試 験の結 果で あ る。
図一
8（a）の 破 線は裏 当て金に よ る断 面 積の増 大の影 響を考 慮し たと きの M−
N 相 関 曲 線で あり，
短 柱 試 験の結 果に より近い もの で ある。
いずれも全 体 座 屈が先 行 したが，
幅 厚 比の 大きいC −O
で は， 塑性ヒ ンジ部の耐 力の劣 化が著し い ことを示し ている。
材 中 央の塑 性ヒ ンジ部 周辺に は局 部 座 屈 波 が 発 生，
成 長し，．
角 溶 接 部に亀 裂が生じ た。
特に 角 溶 接 部が部 分 溶 け込み溶 接で加工 さ れ たC −O
ではこ の亀 裂が早 期に拡 大して，
引 張 加 力時に急 激に耐 力が低F
し た。
ア ンボン ドブ レー
ス （図一
7（d
）〜
（o）｝ A−
1で は座 屈 耐 力は降 伏 耐 力 を 超え たが，
す ぐに全 体 座 屈し， その後は純 鉄 骨ブレー
ス （A −0
） とほほ洞 じ挙動を示した。
フー
プ筋 量の 多いA −
2で は変形 能 力 が や や改善さ れ た。A −3
はA −
2 よ り主 筋量 が多く被覆 材の曲 げ 耐 力が大き く なっ てい る にもか か わ らず，A −
2 と ほ ぼ同じ変形 能力を示し ている。A −1，2，3
はコ ン ク リー
ト強 度が低く， し た がっ て弾 性 係 数も小さいた め，
（a）M・
N相 関 曲線 N／Np鰌 弊
’
レ
壕
’ 0．
5凹
三〇−
0・
5 SA−
2 丶．
圧 縮 SA−
1馳
丶
7｛て06
SA−
0 0．
5、
鹽
．
’
−
0・
5．
．
・
・
！’
〆・
”
M・
N相 関曲線 （裏 あ て金の彫 響を考鳳 し た もの）き
・
．
h
／ ！M ／Mp M・
N 相 関 曲纏一
1 P 昏・
N相 関 曲 線 SB シリー
ズ） 応 力履 歴 N／Np1．
引 張 塑 性 ヒ ン ジ 凸 C−
0） M＝
0、
、
N＝
↑P 10−
0．
5 0。
5．
0M ／Mp一
〇．
5 M・
N組閲曲縁 SB−
2「
圧 糖 S日一
且 SB−
0q．
0o 短 椎 圧 旛試験結 果 図一
8 M−
N相 関 曲 線Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service Arohiteotural エnstitute of Japan
被 覆 材の曲 げ 剛性が
，
芯 部 材の全 体 座屈を拘束す る ため に必 要な値 を下 回っ て いたもの と考え ら れ る。A −
4，
5， 6で は， 全 体 座 屈 を 生 じ る まで は，
い ずれ もき れ いな紡錘 形の復元 力 特 性を示 し，
エ ネルギー
吸収 能力の 向上 がうか が え る。
荷重一
変 形 曲 線の塑 性域の 剛 性 （第2
勾配 ）は圧 縮 側 が 引 張 側より約 2倍 大きい。
ま た， 塑 性 化し た後の強 度も， 平 均 塑性 歪 度 が 同じ場合に は， 圧縮側の方が大きい。
これ は， 芯 部材の圧 縮変形が 大 きく なっ て 全体 曲 げ あるい は局部座 屈 波に よる横 変形 が芯 部材に生じ ると， 被覆 材との あい だに支圧作用に よ る摩擦 力が生 じて， 被覆材も 圧縮 力に抵 抗 する た めであ る と考え ら れ る。
A
−
4 は 4 δ，，
A−
5，
6は 6茜 の安 定 し た塑性 変形 能 力 を示し た後， 材 中央に塑性ヒ ンジが形 成され て全体座 屈 し た。A −
6
がA −
5に比べ て やや早 期に耐 力が低 下し た の は， 材端 部に局 部座 屈が発 生 し，
その後， 全体座 屈に 移 行 し た か らで あ る。
B −
1とB −2
は，
い ずれ も 全体座屈 した。B −
1とB −
2 を比較する と，
主筋 量は少ない がフー
プ 筋 量の多い B−
1の 方が履歴面 積が大き く，
フー．
プ 筋の重要性を示 して い る。B −
3は，
材 端に約2mm の局部 的な初 期た わ みがみ ら れ，
こ こ に局 部 座 屈が早 期に発生して耐 力が低 下し た。
全 体座屈は発 生 しなか っ た。
A ，B
シ リー
ズとも，
いっ た ん全 体 座 屈が始ま る と被 覆コ ン ク リー
トの効 果は期 待で きず， そ の性 状は純 鉄 骨 ブレー
スと同様と なり，
剛 性や耐 力が急 激に劣化す る。
C
−1，C −
2の荷 重一
変 形 曲 線は， 被 覆 材の配筋量の違 い に もか か わ ら ず，
ほ と ん ど 同じ で あ る。 いずれも，
1 δy で3
サイクル繰 り返した後，
ほぼ 1δシで，
材長の約 1／4の板 継ぎ部周辺 （図一
1，
e部 ）に局部座 屈 が 発 生 し．
，
被覆コ ン ク リー
トの表 面に ひび割れ が進 展して，
耐 力が 低下 し た。
7T サ イクル で局 部 座 屈の生じて い る 板継ぎ部 周 辺か ら引張り破 断し た。
．
C
−3
は加力 サ イクル を 変 更 し た。
弾 性 域で 1回 繰 返 し加 力し た律，
局 部 座 屈する まで圧縮 載荷し た。 ほ ぼ 2菖
［
：司
圓
S8C2
1C4圓
凾
S1−
＄8 ：餓骨 衷画のWSG R1−
R4 ：鹸筋 のWSC CLC2 ： コンクリー
ト表 百のWSG 図一
9 材 中 央 断面の測 定 点一
1．
0 δ． （平均軸歪 度0．
42％ ｝で端 部 補 強部 （図一1，d
部 ） の板継ぎ部周 辺で局 部 座 屈し， 3T サ イ クル で こ こ か ら 引 張 り破 断し た。C −
3 は局部座 屈す る まで に繰り返 し 加力に よる塑 性 疲 労の影 響を受けて いない と考え られる が，
局 部 座 屈 時の平 均 歪 度は 短柱試験から得ら れ た局部 座屈 時の平 均歪度と犬差が無か 5 た。 芯 部 材の 局 部 座 屈 モー
ドは，
被覆 材が あ るに もかh
・
わ らず，
角 鋼 管の相対 する2辺 が 凸の 時，
隣接する 2辺 が 凹の モー
ドであ り， 被覆材の相 対 す る 2辺の表 面に は内側か ら押し出さ れ た 形状の ひ び割れ が観 察された。
こ のよ う な局 部 座 屈モー
ドは，
短柱試験か ら得ら れ た局 部 座屈モー
ドと同様であ e） r 変形能力 は，
図一
6か ら推 定で き る，
周 辺 単純 支持 板の値に近い もの と 考え ら れ る。C
シリ ご ズ試 験 体のよ うに長い圧縮 材で は，
歪の集 中が 生 じや すく， 短柱試 験 の結果 を その ま ま適 用で き ない が，
付 着 力 を低 減し ない 場 合の被覆 形 鋼 管コ ンク リー
トにつ い て行つた森田ら］ll の実 験で も，
被 覆 材が角 鋼管の局 部座屈 を 拘 束す る能ガ
の小さい こ と を報 告し て お り，
こ の よ う な 形 式の複 合材 で は， 幅厚 比の大 きい角 鋼管の局 部 座 屈 を拘 束す るのは 難しい もの と考え られ る。C
シ リー
ズ試 験体はすべ て局 部座 屈で塑性 変 形 能 力が定まっ1
たが，
その後は全 体 座 屈 せずに引 張り破 断し た。
5．
2芯部 材と被 覆 材の歪 度
図一
9は」 被 覆 材 中 央 断 面で の歪 度の測 定 点 を示し た も のであ る。
A
−
4試 験 体の荷 重と芯部 材の表面の軸 方 向 歪 度の関 係を示 し た ものが図一
10（a）， （b
）であ る。 芯 部 材の歪 度は，
圧縮 側で は それほ ど大き く ならず，
引 張 側に蓄積 さ れ，
材 全 体とし て最 大変形に達 して いない場 合で も す で に硬 化 歪 度 を超える大き な引張 歪が生 じて いる。
図
一
10（c），
（d
）は， 荷 重と隅 部の軸 方 向 鉄 筋の軸方 向歪 度の関 係 を示 し た もの であ
る。 こ こで， 鉄 筋の軸 方 向 歪 度は，
鉄 筋の両 面に添付し たWSG
の歪 度の値の平 均 値とし た。
繰 返 し変位振 幅が小さい時は歪 度は ほ と ん ど0である が， 繰 返し変 位 振 幅の増 大に伴っ て，
材の真 直 化によ る全体曲げ変形の影 響で，
軸 方 向 鉄 筋の歪 度が （a）S4 の歪 度（b）S8 の 歪度
（c＞R1 の歪 度
（d）R3 の 歪 度 図
一
TO 材 中央断 面の荷 重一
一
歪 度N係 〔A−
4試 験 体 〉｛tonlP 〔量on｝ P ［量oAlP 〔lonlP
100 引張 100 Tリイク渥 引 張 100 引張 100
引張 50 天8T 塀 刎 50 ＼
6T
サ伽 50 ピ8T リイ効 ←紹 Tサイク雌．
0 ε一
1．
0 ε｝
0．
／ ε．
−
0．
1 ε 2．
0一
c2．
0 0 0，
2 0．
2 α） α ） （駕） α ） 50一
50 gc ノサイク嬉卩
50’
’
κ 9C サイ効 圧 縮一
mO 圧 縮一
100 圧縮一
100 圧縮一
100 、 q1 不 岶F 〆 ト 、 o 凧．
−
111
一
N工 工一
Eleotronio Library異なっ て く る。 し か し， その後の歪 度の履 歴は
，
全 体座 屈に よっ て被 覆材が曲げ耐 力を失う まで，4
隅と も ほ ぼ 同じ性 状を 示 し ている。
図
一
11 は，A −4
の8C
サ イク ル か ら9C
サイクル の荷 重一
変 形曲線と そ れに対 応 する材 中央断 面の ひ とつ の隅 部の軸 方 向鉄 筋の歪 度の履 歴を取り出して描い たもの で ある。 両 図と も繰 返し変 位 幅 が 大 きく なっ た状 態の もの で あ り，
図中の （c）点か ら （k） 点の状態 は， そ れ ぞ れ対 応し て いる。
（c）（d
） 間は，
芯 部材が大き く降伏し てい ない状 態で ある が，
被 覆 材の鉄筋の歪 度に変 化 が 無 く，
材はアンボ ンド材となっ ている と考え ら れ る。
（d
）（e） 間は，
芯 部 材の圧 縮 塑 性 変 形が進 行し てい く状 態で あ る が， 被 覆 材 の鉄笏
の圧 縮 歪 度もこれに伴っ て徐々 に増 大する。
この 圧縮歪 度の増 大はコ ンク リー
ト部分に圧縮 応 力が発 生し てい ること を 意 味し，
圧縮載荷 時の塑性 域の耐力や剛性 が引張 り時に比べ て大きい こと と対応す る。
ま た，
この 時に被覆材の端 部 付 近に材 軸方向の ひび 割 れ が生じ る。
さ て，
圧 縮 側で除 荷 する と，
材 全 体が 圧縮 力を受けて い る に も か か わ6．
ず，
（e）（f
） 間の ように，
被覆材の軸 方向鉄筋に は引張 歪が生じ る。
そ して， 繰 返し変 位 振 幅 が大き く な る と，
こ の除 荷 時の引 張 歪 度が最 大と なる （（f
）点）。
こ の時，
被 覆コ ン ク リー
トの表 面に材 軸に 直交す る ひび割れ が入 る。
こ れ は当 形 式の ア ンボ ン ドブ レー
スに特徴 的な現 象である。 こ の現 象は，
4隅 の 軸 方 向 鉄 筋の．
すべ てに生じて い る。
コ ン ク リー
ト表 面に添 付 し たWSG の値も 同様の傾 向 を示し， 引 張 側の歪 度が蓄 積さ れ てい く。
続いて引 張 載 荷 すると，
（g｝点の よ うに，
・
一
たん引 張歪 が小さ く・
な るが，
（g）（h
）間
の よ うに，
引 張 塑 性 変 形が進行する にしたがっ て再び増 加す る。
こ の 増 加 量は芯 部材の変 形 量 （平 均 歪 度 ）の，
せいぜい 5％ であるが，
芯 部 材が被覆材の中 を滑 りながら伸びて い く 時に，
若 干の摩擦力が生 じる ため と考え られる。
なお， 圧 縮 側で生 じて いる歪の増 加 （（d
×e） 閤 ） も同 様な現 象と考え られ る。
引張側か らの除 荷 時 （（h）
（i） 間）．
に は，
鉄 筋の歪度の変 化は ほと ん どな く材はア ンボ ン ド材 と なっ て い る。 PPy8T サ イ クル 1．
5 （9 ） 引張 （h） （i） 〈a ＞，
5 （b） （c ） ・ 1・哥
L σ 1、
（f） （k 平 均 歪 度・
（の』
（e） 5Cサイク ル （j） Cサ イ クル一
1．
5．
圧 龜 P 巧 L5 引張 （9 ） （h） （i）．
o，
且（の （a ）ε （x） 1、
5（零） 0．
2・・｝
，
／
’ ノ（k） （e）一
、潔
薩
q ） 図一
11 荷重一
変 形 曲 線と荷 重一
歪 度 関係 （A−
4試 験 体，
8C−
9 Cサ イ勿のll2
一
全 体 座 屈が 生 じ る と （（j
）点）被 覆 材に塑 性ヒ ンジ が 形 成さ れ，
鉄 筋の歪 度は，
その位 置に応じて，
引 張 側ま た は圧縮側に増 大 する （（k
＞点 ）。
5．
3 被覆材の ひ び割れパ ター
ン図
一12
（a＞， （b
）は，
それ ぞれ，
A−
4が 全体 座 屈する 前 と後の被 覆 材 表 面の ひび割れの様子を示し た ものであ り，
前述し た 図一
11の荷 重一
変 形 曲 線の （a）点お よび （b
｝点の状態に， そ れ ぞれ， 対 応す る。図
一
12 （a）は8C
サ イクル （4
δ，〉の後の除荷 時の も の であ る が，
材軸 直交方 向の ひび割れが多 数 見られ る。 こ の ひび割れ は， 被覆材表面を輪 切りにするよ うに発 生 しており，
し か も圧 縮 載 荷か らの除 荷 時に，
全 体と して 圧 縮 力が作 用して い る にもか か わ らず，
発生 し たもの で あ る。 材軸方 向の ひび割れは主に端 部に発 生して いる。 図一
12 （b
）は，9C
サ イクル 〔4勗 ）の後の除 荷時で全 体 座 屈が生じ た後の も．
の で あり， 被 覆 材 中央に曲げひび 割れ が進 展し て塑性ヒンジが 形 成さ れた様 子を示す。 全 体 座 屈は，
こ の よ うに，
主に被 覆 材 中 央に発生する材軸 直 交 方 向の ひび割れの増加に伴っ て発 生し て い る。
一
方，
材 軸 方 向の ひ び割れ は， こ の間に あ まり進 展し て い な い。
材 軸方 向の ひび割れ は， 芯 部 材の屈 曲に伴っ て生じる支 圧 力や芯 部 材の端 部に生じる局 部 座 屈 波に よ り被 覆コ ン クリー
トが押し出さ れ て形 成さ れ たもの と考 え ら れ る。
支圧力は，
材端 部に集 中する こと が，
安 藤 ら12 ）に よっ て報 告さ れて い る。
すな わ ち，
ア ンボン ド ブレー
ス が 圧縮 加力を受け るとき，
特に材の細 長 比が 60以 下と小さい場合には，
材 端 部の 芯 鉄 骨の被 覆の無 い部 分の局 部 座 屈や被 覆材の欠け落ち で， 最 大 耐 力や靱 性 が 定ま ること が多い こ と が示さ れて い る。
被 覆 形 鋼 管 コ ン ク リー
ト部材は’
i せ ん断 力などに抵 抗 するコ ン ク リー
トの有 効 幅が小さ く な る た め， 例え ば 13 ） ， 角 鋼 管の 根巻き柱 脚 部が地 震 力を受け る と き に み ら れ る よ う な，一
一
一
一
m
囮、
a
（b）9C サ イ ク ル後の除荷 時（図一
11 （b） 点 ） 図一
12 被覆 材の ひび 割れパター
ン 〔A−
4試 験 体 ）Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service Arohiteotural エnstitute of Japan
材軸方向の支圧 ひ び割れ な ど が
，
材 端 付 近に発 生し やす く なっ ている もの と考え ら れる。
6
．
芯 部 材 と被覆 材の性状 芯 部 材と被 覆 材の相関 芯 部 材と被覆材の相関を ま と め る と次となる。
（弾 性 時 ） 弾 性 域の繰 返 し載荷時に は，
両 部 材 間に相 関 が少ない ため，
芯 部 材は被覆 材 と 独 立に単 純な圧縮一
引 張 りの 軸方向 変 形 挙 動を する。
芯部材の 元 たわ み や荷 重 の偏心 に よ る曲げモー
メ ン トの た め被覆 材に横 力 が 作用 して細かい曲げひ び割れ が生じるこ と も ある。
（塑性 時 ）圧縮 載 荷が塑 性 域に進む と，
芯 部 材が 屈曲し て被 覆 材に あ た り図一
13（a）の よ う に，
両 部 材 間に支圧 力が生じ る。
被 覆 材が金 体 曲げ を拘 束で きる程 度の剛 性 と耐 力を有 し て い れ ば， 次に，
図一
13（b
）の よ う に，
芯部 材の主に端 部に局 部 座 屈 波 （断 面 方 向の ふ く らみ ） が発 生するが，
幅 厚 比が あ る程 度 小さい とこれによ る耐 力低 下を生じ な い。
材 端に集 中 する支 圧 力や局 部座 屈 波 は被 覆 材を内 側か ら外へ 割り裂く ように押し出し，
図一
13 （c）の よ うに，
被 覆 材端 部には材 軸 方 向の ひ び割れ が 生 じ る。 圧縮 載 荷 を続けると芯部 材は被 覆 材の 中を滑り な が ら縮んで い き， 図一13
（d
）の ように，
被覆 材に は 摩擦 力に よ る軸 方 向の圧 縮 応 力 が 生 じ る、
これ は軸 方 向 圧縮 耐 力が芯 部 材の降伏耐力より大き く な り．
圧縮 側の 塑 性 域の剛性 （第2
勾配 ）が引 張 側 より大きい こ と と対 応する。
圧縮 載 荷か らの 除 荷 時に は局 部座 屈 波が形 成さ れ たま まである の で， 図一
13（e）のよ う に， 芯 部 材は被 覆材に 「ひっ か かっ た」ま ま伸びる。
こ の た め，
鋼の降 伏 歪 度の 1／2−
2／3
に相 当す る O．
1％程度の 強 制 軸 引 張 り変 形が被 覆 材に生じ る。 こ の 変 形 量はコンクリー
トの ひび割れ発 生 歪 度 （0。
Ol
’
％程 度 ）よ り も 十分 大き いた め表 面 を一
周 す る よ う な材 軸に直 交す るひび割れ が生じ る。 また被覆材の軸 方 向鉄 筋が主に こ の 力に抵抗するた め，
すべて の軸 方 向 鉄 筋の引 張 歪 度 が 増 加す ることに な る。
こ の歪が弾性 域 にある と， 図一
13 （f
）の よ うに， 引 張 加 力による摩擦力の 減 少 （局 部 座屈波の 消失 や 断 面の やせ細りに よ る）に伴い，
軸 方 向 鉄 筋の 引張 歪 度も減少 する。
引張 載 荷 が 塑性 域に入り， 芯部材が被 覆 材の 中を 滑りな が ら伸び る と，
被 覆 材に も若干の引 張 応 力が生 じ るが．
これ に抵 抗す るの は被 覆 材 中の 軸 方向鉄 筋で あ る た め，
被 覆 材に よ る付 加 耐 力は圧 縮 時ほ ど大きくない。
すな わ ち，
引張力は， ほ と ん ど芯 部 材が 分担す るため，
引 張 載 荷 時に は，
鋼の歪 硬 化の影 響を強く受け るこ とに な る。
圧縮載 荷 時に は，
芯 部 材は全体に曲が り な が ら縮 む ため 圧縮側 塑 性 歪 は あ まり大き く な ら ない。 復 元 力 特 性図
一
14は アンボ ン ドブレー
ス の安定 域で の復元力特 性の模 式 図で あ り，
（a） 点 から （f｝ 点は， 図一
13（a） （a ）圧 縮 載 荷 ：全 体曲 げの発生旦
一
津
LEIEiiltlllEE［
i
（b
） 圧 縮 載 荷 局部 座 屈 波の 発 生9
…L
局鼬 鹹i2
，
一
（c） 圧縮載
荷 ：材軸方向
の ひび割
れの発 生回
團
局 部 座 屈波に よ る 押し だ し ひび割れ 支圧 力による ひび寵れ一
材軸方向の ひび割 （d
） 圧 縮戟
荷摩擦 力の発生 摩 擦 力
P
−
，
P → 芯 部材は滑りな が ら縮 む ←Ill1lll1lli
！ −
ri
＝
f
：
；
コンク リー
トに圧縮応力が 発 生 す る （e） 圧縮除
荷 ：被覆
材の強 制 引 張黒
一
犀
一
一
材 鞘直 交 方 向のひ び 割 れ （f
） 引 張 載 荷 ：被 覆材の弾 性 縮み 一2
〔
亟
亟
亟
：＝
：：
s
− 一 乙一一
鉄 筋に発 生す る引張 力 図一
13 芯 部 材と被覆 材の相 関一
引 張 ＿ ・一
・キ
ー
K・一
’
エ ニー’一
張 剣で數
子
翡
ω 伸 び 縮み （e） （a｝ （c） …半
’
・・ 圧縮側の剛 性Kc
の方が大きし （d）（
b
） 圧締 図一
14 アンボン ドブレー
ス の復元力 特性．
一
一
113
一
N工 工一
Eleotronio Libraryか ら （
f
）の状 態に，
そ れ ぞれ，
対 応する もの である。
上 述の影 響の ため，
荷 重一
変 形曲線は，
引 張 側と 圧縮 側 ではや や 異なっ た性 状．
を示す。 す な わ ち，
塑 性 域の剛 性 （第 2勾 配 ）や耐 力は，・
圧縮側では被覆コ ンク リー
トが 軸 力の一
部 を負 担 する た め，
引 張 側よ り大き く な る。一
方，
ルー
プにつ いて は，
引 張 側では芯部材の歪 硬 化の影 響 を強く受ける た め拡 大して い く が，
圧縮側で はこ の よ う なルー
プの拡 大は大き く ない。 塑 性 変 形 能 力 繰 返し変 位 振 幅が大き く なる にっ れて，
上 述の現 象に よ り， 被 覆材に は徐々 に ひ び割れ が増 大し，
曲げ剛 性が 低下 し てい く。
芯 部 材が圧 縮 荷 重を受けて屈曲す る と， 被 覆材にあ た り，
被 覆 材に横 変 形が生じ て芯部 材の 屈曲 に抵抗す る よ う な補 剛 力 が， 両 部 材 間の支 圧 作 用の 結果 と して被覆材に生じる。
被 覆 材に発 生 する補 剛 力は被 覆 材の た わみと被 覆 材の 曲げ剛 性E。1。との 積に比例す る と考え ら れ る。
被 覆 材の曲 げ 剛 性 Eclcが低 下す る と補 剛 力が不 足し て全 体 座 屈 する。 こ こ で，Ec
は被 覆材の 弾性 係 数，Ic
は被 覆 材の断 面2次モー
メ ン トであ る。
被 覆 材を設計す る と きに は， コ ン クリー
ト強 度，
か ぶ り厚さ，
主筋量 お よびフー
プ筋 量 を 定める必 要が あ る。 コ ン ク リー
ト強 度はEc
に関 係し， か ぶ り厚さは 1，
に関 係 する。 被 覆 材の曲げ剛性E
。lc
に は適 切な範 囲 が 存 在 し，
例え ば，
被 覆コ ンク リー
トの強 度 が 低いA −
1か ら A−
3は， Ecが小さ く，
初め か ら曲げ 剛性が小さいた め，
早 期に全 体 座 屈し た もの で あ る と考え ら れ る。
主 筋 量は 被 覆 材の 曲げ耐力に関係し，
被覆コ ン クリー
トの材 軸に 直 交す るひ び割れの 防止 にー
関 係 する。A −
4に比べ て主 筋 量の多い A−
5，
6が全 体 座 屈を よ く拘 束 し たの は，
曲 げ耐力
の増 加により大き な補 剛 力 が 得ら れ た た め，
およ び， 曲 げ 剛 性の低 下の程 度が少な か っ た た め と考え ら れ る。
フー
プ筋には次のホう な効 果が あ る ものζ
考え られ る。
。
芯 鉄 骨の局 部 座 屈を防止する。
・支 圧 力に抵 抗す る。
・
コ ンクリー
ト を拘 束し，
コ ンファイン ドコ ンク リー
トと することに よ りコ ン ク リ
ー
ト の剛 性，．
強 度 お よ び靱 性を増 加す る。
・軸 方 向鉄 筋の座屈を 拘 束する。・
せん断力に抵 抗する。 被 覆 形 鋼 管コ ン クリー
ト部林は， せ ん断 力な どに抵 抗す る コ ン ク リー
トの有効 幅 が 小さくな る た め，
被覆材の材 軸 方 向の ひび割れの原因と な る応 力の ほ と ん どをフー
プ 筋が分 担す ること に な る。
フー
プ筋の役 割は， 特に細 長 比が小さい部 材ほど，
tsu覆 材の シ アスパ ン比が小さく な る た め，
重 要にな る と考え られ る。
B−
1に比べ，
主 筋 量は 多い が フー
プ筋量の少な い B−
2が 早期に全 体 座 屈 を生 じ た原 因と考え ら れる。
な お，
当 形 式の ア ンボン ド一 114一
ブレー
ス材では，
芯 鉄 骨の被覆の無い部分を含む，
材 端 部 周 辺の早 期の耐力低 下の防 止は，
ディテー
ル と し て重 要であ る と考えう
れ る。 本実験で用い た軸 方 向鉄 筋を溶 接 接 合 し た 孔 あ きエ ン ドプレー
トは，
端部 支圧力に抵 抗 し， 被覆材 端 部の コ ン ク リー
トの欠け落ち を防止 す る よ う設け たもの であるが，
特に不 都合な現象は認め ら れ な か っ た。
7．
結 芯 部材を溶接組 立て角 形 鋼 管と し，
被覆材 を鉄 筋コ ン クリー
トと し た アン ボン ドブレー
ス の繰 返 し 加 力 実 験 を 行っ た結 果，
次の こ と が明ら かになっ た。
（1） 被 覆材や芯部材を適 切に定め た アンボン ドブレー
ス は， 芯 部 材の細長 比 が 40か ら80
の範 囲で は，
繰返 し 荷 重 下で大き な塑 性 変 形 能 力を有 して い るこ と が確 認で き た。
（2） 塑性 変形 能 力は， 芯 部 材の 局 部 座屈 あるいは複 合 材と し ての全 体 座 屈が生じて失われ る。
局部 座 屈は，
主 に端部に生じるが，
本 実 験の範囲内では， 多 量の フー
フ 筋を配し たにもか か わ らず，
被 覆材 がこれ を効 果 的に拘 束す ること が で き な かっ た。 局 部座屈による早期の耐 力 低 下を避け る た めに は，
芯 部 材の幅厚比を小さくする こ とが必 要である。
全体座 屈は被 覆 材の曲 げ 剛 性が低下 す ることによっ て生じる。
被 覆 材の曲げ 剛性の低 下の原 因 は主に塑性域の圧 縮 載 荷か らの 除荷時に，
芯 部 材の局 部 座 屈 波によ るふ く らみが被 覆 材に 「ひっ か かる」現象に・
よっ て生じ る材軸 直 交 方 向の ひび割れの増 加で ある。
（3） 被 覆 材の曲げ剛 性と曲げ強度が・
一
定の限 界値以 上 であ る と き， 芯 部 材は全 体 座 屈す る前に，
全体 降伏が 生 じ て大き な塑 性 変 形 能 力 を持つ 。 （4 ） 全 体 座 屈 を生じる以 前の安定し た領域の復元力特 性は，
引張 側と圧 縮 側でやや異なっ た塑 性 時 挙 動を示す。 圧縮側では被 覆コ ンクリー
トも軸 力 を 負 担 する た め，
剛 性，
耐 力と も引 張 側よ り大きい。一
方，
履 歴ルー
プにつ い ては，
引 張 側．
で は歪 硬 化の影 響．
を強く受ける ためルー
プは拡大す る が， 圧 縮 側で は こ の よ うなルー
プの 拡 大は 顕著でない。
謝 辞本研究に際し て ご指 導
，
ご協力頂い た大阪大学五十 嵐 定 義 先 生，
井一
ヒー
朗先 生，
福 井 工 業 大 学 辻 岡 静 雄 先 生，
（株 ）日本 設 計な ら びに飛島 建 設 （株 ）か なが わ サ イエ ン ス パー
ク作業所各位に感謝い た しま す。
参考 文 献 1） 長 尾 直 治 ほ か 3名 ： ア ンボン ドブレー
ス の耐震性 能に関 する実 験 的研究 （その 1＞，
〔その 2），
日本 建 築 学 会 大 会 学術 講 演 梗 概 集，
pp．
ユ329−
1332，
昭和63年10月 2） 長 尾直治ほ か 3名： ア ンボン ドブレー
ス の耐 震 性 能 に 関 する実 験 的 研 究 〔その6 ），
（その 7），
日本 建 築学 会 大 会Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service Arohiteotural エnstitute of Japan
学術講 演梗概 集
