CN102378844B - 各向异性补强金属板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在规定方向上具有高的剪切强度的各向异性补强金属板,其具备:矩形的金属板;第1框部件,其沿着第1方向和第2方向配置,且按照沿着宽度方向的面与所述金属板对置的方式固定到所述金属板上,其中所述第1方向和第2方向是沿着所述金属板的外缘的方向;补强部件,其沿着所述第1方向或所述第2方向配置。

Description

各向异性补强金属板
技术领域
本发明涉及抵抗作用于建筑结构物等的地震力或风力等水平外力的各向异性补强金属板(剪切板)。 
本申请基于2009年4月7日在日本申请的专利申请2009-093111并主张优先权,将其内容引用于此。 
背景技术
如果地震力或风力等水平外力发生作用,则在建筑结构物等中设置的由矩形金属板等构成的剪切板受到剪切力。受到剪切力的矩形金属板发生压曲现像,从而难以确保大的剪切强度,一般通过将补强材料(刚性构件)配置成格子状来确保剪切强度。即使能确保剪切屈服强度,也难以在剪切屈服后的变形进展的过程中维持屈服强度并且对于正负交替地反复的载荷设成稳定的滞回性能(复原力特性)。因此,需要减小宽厚比,需要将很多的刚性构件配置成格子状。 
为了使金属板的剪切压曲载荷相对于屈服剪切载荷相对较高,有如下方法:对于设计中所要求的剪切强度,使用屈服点应力强度极低的材料(例如低屈服点钢等),由此使金属板的厚度增加,避免早期的剪切压曲,提高屈服后的塑性变形能力。此时,可以使用金属板作为减振壁。此外,为了维持受到剪切力的金属板的屈服强度,提出了加入有粘弹性材料的壁板、对壁板与建筑物部位的接合方法进行了研究的方法等各种方案。 
现有技术文献 
专利文献 
专利文献1:日本特开2002-067217号公报 
专利文献2:日本特开2003-172040号公报 
专利文献3:日本特开2004-270208号公报 
专利文献4:日本特开2005-042423号公报 
专利文献5:日本特开2008-008364号公报 
非专利文献 
非专利文献1:木原硕美/鸟井信吾、《極低降伏点鋼板壁を用いた制震構造の設計》、铁构技术、1998年11月 
发明内容
发明所要解决的课题 
以往的补强方法一般是将格子状的刚性构件角焊而接合。此外,薄壁的金属板难以进行焊接,因此金属板的板厚一般为6mm以上。因而,无法制作刚性或屈服强度小的剪切板,只限于刚性和屈服强度大的剪切板。本发明鉴于上述问题而作出,其目的在于使各向异性补强金属板的剪切强度提高。 
用于解决课题的手段 
为了解决上述课题,本发明的各向异性补强金属板是在规定方向上具有高的剪切强度的各向异性补强金属板,其具备:矩形的金属板;第1框部件,其沿着第1方向及第2方向配置,且按照沿着宽度方向的面与所述金属板对置的方式固定到所述金属板上,其中所述第1方向和第2方向是沿着所述金属板的外缘的方向;补强部件,其沿着所述第1方向或所述第2方向配置。 
上述各向异性补强金属板中,所述补强部件可以按照沿着宽度方向的面与所述金属板对置的方式固定到所述金属板上。 
上述各向异性补强金属板中,在所述第1框部件与所述补强部件之间可以具有间隙。 
上述各向异性补强金属板中,所述金属板的所述第1方向的尺寸比所述第2方向的尺寸大,在所述金属板的所述第1方向的中央部还具备沿着所述第2方向配置的第2框部件,所述补强部件可以配置在沿着所述第2方向配置的所述第1框部件与所述第2框部件之间。 
上述各向异性补强金属板中,在所述金属板与所述补强部件之间还可以具备未粘合材料(unbonded material)。 
发明效果 
根据本发明,能使各向异性补强金属板的剪切强度提高。 
附图说明
图1是表示第1实施方式涉及的各向异性补强金属板的图,(a)是正视图,(b)是横截面图,(c)是纵截面图。 
图2是第1实施方式涉及的金属板的应力应变曲线图。 
图3是第1实施方式涉及的金属板的应力等高线图 
图4是表示第2实施方式涉及的各向异性补强金属板的图,(a)是正视图,(b)是横截面图,(c)是纵截面图。 
图5是表示第3实施方式涉及的各向异性补强金属板的图,(a)是正视图,(b)是横截面图,(c)是纵截面图。 
图6是第2、第3实施方式涉及的金属板的应力应变曲线图。 
图7是具备未粘合材料的各向异性补强金属板的截面图。 
具体实施方式
下面参照图1~图3对本发明的第1实施方式进行说明。 
本实施方式的各向异性补强金属板在规定方向上具有高的剪切强度,到大变形区域为止稳定地维持屈服剪切强度。即,本实施方式的各向异性补强金属板主要具有能提高受到剪切力的矩形的金属板的剪切压曲载荷、并确保设计上所需要的剪切屈服载荷的补强结构。 
图1是表示第1实施方式涉及的各向异性补强金属板的图,(a)是正视图,(b)是横截面图,(c)是纵截面图。 
如图1所示,各向异性补强金属板100主要由矩形的金属板1、镜框状的框部(周边框材)2、和带板状的补强部件3构成。 
金属板1例如由钢、轻金属等金属形成,是宽度b1为约900mm、高度(身长)h1为约900mm、厚度t1为约3.2mm左右的正方形的金属板。在本实施方式中,作为金属板1的材料,使用了屈服点应力强度σy=30kN/cm2、杨氏模量E=20500kN/cm2的软钢SS400。 
框部2通过沿着第1方向配置的一对第1框部件2a及沿着第2方向配置的一对第1框部件2b设置成镜框状,其中所述第1方向和所述第2方向 是沿着金属板1的外缘的方向。框部2按照在剪切屈服后能抵抗作用于金属板1的斜向主应力的方式提高了金属板1的面内的弯曲刚度。此外,框部2按照具有在金属板1发生剪切屈服的时间点显示弹性的截面积量、能防止金属板1的剪切屈服后的剪切强度的降低并维持的方式设计。 
第1框部件2a、2b例如是宽度b2为约65mm左右的带状的板。第1框部件2a、2b具有宽度b2比厚度t2大的长方形的截面形状。第1框部件2a、2b沿着金属板1的外缘配置,并按照宽度b2方向的面(宽幅面)与金属板1对置的方式配置。一般而言,在长方形截面等具有长边方向和短边方向的截面形状中,长边方向为宽度,短边方向为厚度。因此,在本实施方式中,沿着宽度方向的面是在具有短边方向和长边方向的截面形状的情况下沿着截面的长边方向的面。 
第1框部件2a、2b与金属板1例如以点状、线状或面状接合,固定到金属板1上。第1框部件2a、2b与金属板1例如可以通过焊接或粘接剂进行接合。第1框部件2a、2b配置在金属板1的两面,金属板1的外缘部被一对第1框部件2a和一对第1框部件2b夹持。 
补强部件3例如是宽度b3为约50mm、厚度t3为约12mm左右的带状的板。补强部件3沿着配置在互相垂直地交差的方向上的第1框部件2a、2b的一方配置。在本实施方式中,补强部件3沿着第1框部件2b,与第1框部件2b大致平行地配置。即,补强部件3沿着沿金属板1的外缘的第2方向配置。另外,在金属板1为正方形的情况下,补强部件3也可以沿着沿金属板1的外缘的第1方向配置。 
补强部件3具有宽度b3比厚度t3大的长方形的截面形状,按照宽度b3方向的面与金属板1对置的方式配置在金属板1的两面。 
补强部件3例如通过使一对补强部件3夹着金属板1利用螺栓及螺母等连结部件9进行连结而与金属板1接合,固定到金属板1上。补强部件3通过在金属板1的宽度b1方向上以大致等间隔配置的多个连结部件9而被固定到金属板1上。 
补强部件3的两端部与框部2互相分离,它们之间形成有间隙。另外,补强部件3的两端部与框部2不一定必须分离,也可以互相连接。此时,未使补强部件3与框部2互相接合。 
补强部件3在金属板1的框部2的内侧的区域中大致平行地并列配置2根以上。图1中示出了4根补强部件3,但是实际上可以使用更多的补强部件3。补强部件3的根数例如可以根据将由第1框部件2a、2b及补强部件3划分而成的金属板1的长方形区域1a的短边方向的宽度b除以金属板1的厚度t1而得到的宽厚比b/t1来确定。 
这里,为了使作为金属板1的剪切强度的屈服载荷提高,在金属板1为钢的情况下,优选宽厚比b/t1为100以下。此外,在金属板1为轻金属的情况下,优选宽厚比b/t1为60以下。 
此外,为了使金属板1的剪切屈服后的滞回性能稳定,在金属板1为钢的情况下,优选宽厚比b/t1为50以下。此外,在金属板1为轻金属的情况下,优选宽厚比b/t1为30以下。 
从软钢材料与轻金属材料的杨氏模量的区别考虑,轻金属材料的宽厚比b/t1为软钢材料的宽厚比b/t1的约60%。 
如图1所示,如果各向异性补强金属板100受到剪切应力Q,则金属板1在通过框部2及补强部件3限制了与金属板1的面垂直的方向的变形的状态下发生变形。于是,金属板1的长方形区域1a通过作用于长方形区域1a的长边方向的剪切力而发生剪切屈服。接着,对于金属板1的长方形区域1a的短边方向的剪切力,补强部件3起作用,屈服强度被追加至大变形区域为止。 
下述的数学式1为受到剪切力的正交各向异性体平板的平衡微分方程式。 
数学式1 
D x ∂ 4 w ∂ x 4 + { v ( D x + D y ) ∂ 2 w ∂ x 2 ∂ 2 w ∂ y 2 + D xy ( ∂ 2 w ∂ x ∂ y ) 2 } + D y ∂ 4 w ∂ y 4 = 2 N xy ∂ 2 w ∂ x ∂ y
数学式1的左边的第1项和第3项为平板的弯曲刚度Dx、Dy。左边的中间项为弯曲刚度的泊松比成分与扭转刚度Dxy之和。关于相对于施加到平板上的剪切力的剪切刚度,上述扭转刚度是重点。如果将泊松比设为0.3,则剪切刚度的约70%由上述扭转刚度支配,其与剪切强度直接相关。 
如图1所示,本实施方式的各向异性补强金属板100将多个补强部件3以大致平行的状态等间隔地并列配置。并且,通过框部2和补强部件3,将 金属板1分割成层状的多个长方形区域1a。由此,能够提高相对于扭转力矩的金属板1的扭转刚度、即剪切刚度。 
即,首先通过长方形区域1a的长边方向的剪切应力τ,在由框部2及补强部件3围成的长条状的长方形区域1a中金属板1屈服。然后,对于长方形区域1a的短边方向的剪切应力τ,补强部件3起作用,能维持屈服强度至大变形区域为止。 
作为正交各向异性体的各向异性补强金属板100在剪切屈服后暂时将塑性变形限定在长方形区域1a中。此时,并列的补强部件3或其附近处于弹性状态。因此,对于正负交替地反复的载荷,能使各向异性补强金属板100的滞回性能稳定。 
因此,相对于各向异性补强金属板100的剪切屈服后的变形的增大,不会使剪切屈服载荷大幅度提高或降低,能稳定地维持剪切强度。因而,根据本实施方式的各向异性补强金属板100,能确保金属板1的剪切屈服后的力学稳定性。 
图2是以纵坐标为剪切应力Q(kN/cm2)、以横坐标为应变ε的应力应变曲线图。在图2中,实线SL1是本实施方式的各向异性补强金属板100的应力应变曲线图。实线SL2是未将补强部件3固定在金属板1上地补强了金属板1的面的情况下的应力应变曲线图。虚线DL1是金属板1仅具备框部2的情况下的应力应变曲线图。虚线DL2是仅具备金属框部2、并将第1框部件2a、2b的宽度b2变更为约32mm、将厚度t2变更为约25mm的情况下的应力应变曲线图。 
在图2中,如实线SL1所示,本实施方式的各向异性补强金属板100在剪切屈服后剪切强度较大地上升。此外,本实施方式的各向异性补强金属板100与实线SL2所示的未将补强部件3固定在金属板1上地补强了金属板1的面的情况相比,屈服强度较早地开始下降。 
另一方面,如虚线DL1所示,金属板1仅通过框部2补强、框部2为与本实施方式的各向异性补强金属板100同样的尺寸的情况下,在一定程度上防止了屈服强度的下降。但是,如虚线DL2所示,金属板1仅通过框部2补强、框部2的宽度b2比本实施方式的各向异性补强金属板100狭窄的情况下,框部2的角落部被拉到金属板1的中央而屈服,然后屈服强度 马上降低。 
图3是表示金属板1的剪切力分布的应力等高线图。图3(a)表示了所施加的剪切力。图3(b)表示与本实施方式的各向异性补强金属板100不同,将框部2与补强部件3接合了的各向异性补强金属板中的金属板1的剪切力分布。图3(c)表示框部2与补强部件3未接合而具有间隙的本实施方式的各向异性补强金属板100的金属板1的剪切力分布。 
如图3(c)所示,在框部2与补强部件3之间具有间隙的情况下,与图3(b)所示的情况相比,剪切力是相同的。剪切力同样地产生,但是刚性高且塑性变形也同时开始,因此各向异性补强金属板100的屈服强度也提高。 
因此,根据本实施方式的各向异性补强金属板100,通过对主要受到剪切力的矩形的金属板1用框部2及补强部件3进行补强,从而使金属板1的扭转刚度提高,能使金属板1的剪切压曲载荷上升。此外,能实现稳定地维持剪切屈服后的各向异性补强金属板100的屈服强度。此外,即使对于薄的金属板1,也能提供提高了塑性变形能力且具有对于正负交替地反复的载荷也稳定的滞回性能的剪切抗震板。 
按照以上说明,根据本实施方式,能使各向异性补强金属板100的剪切强度比以往提高,使各向异性补强金属板100的滞回性能(复原力特性)稳定。 
此外,通过使补强部件3的宽度b3方向的面与金属板1对置,能增大金属板1与补强部件3的接触面的宽度,使剪切刚度提高。 
接着,参照图4~图6对本发明的第2及第3实施方式进行说明。第2及第3实施方式涉及的各向异性补强金属板主要是在下述方面与上述第1实施方式不同:金属板为长方形,框部件或补强部件由L型钢或槽钢形成,而且具备第2框部件。其他方面与上述第1实施方式相同,因此对于相同的部分赋予相同的符号,并省略说明。 
图4是表示第2实施方式涉及的各向异性补强金属板的图,(a)是正视图,(b)是横截面图,(c)是纵截面图。 
如图4所示,第2实施方式涉及的各向异性补强金属板110主要由矩形的金属板11、镜框状的框部12、和带板状的补强部件3构成。 
金属板11由与上述第1实施方式的金属板1同样的金属材料形成,例如是宽度(短边方向的宽度)b11为约900mm、高度为(长边方向的宽度)h11为约2250mm、厚度t11为约3.2mm左右的长方形的金属板。本实施方式的各向异性补强金属板110使用高度h11为宽度b11的大致2倍或其以上的金属板11,例如作为设置在柱与柱之间的中间柱型的抗震板使用。 
框部12通过沿着第1方向配置的一对第1框部件12a和沿着第2方向配置的一对第1框部件12b设置成镜框状,其中,所述第1方向为沿着金属板11的长边方向的方向,所述第2方向为沿着金属板11的短边方向的方向。第1框部件12a、12b是具有互相垂直的第1部分12a1、12b1和第2部分(第2补强部件)12a2、12b2的例如75mm×75mm×9mm的L型钢。即,第1框部件12a、12b的第1部分12a1、12b1和第2部分12a2、12b2例如具有宽度b121、b122为75mm、厚度t121、t122为9mm、宽度b121、b122比厚度t121、t122大的长方形截面形状。此外,第1部分12a1、12b1和第2部分12a2、12b2是宽度b121及宽度b122方向互相正交、长度(高度h11)方向互相平行的带板状部分。 
在本实施方式中,第1部分12a1、12b1和第2部分12a2、12b2一体形成。另外,第1框部件12a、12b也可以通过将带板状的第1部分12a1、12b1与带板状的第2部分12a2、12b2接合而形成。此外,第1框部件12a、12b的截面形状可以是T型,作为第1框部件12a、12b,可以使用槽钢或C型钢。 
第1框部件12a、12b中,第1部分12a1、12b1的宽度b121方向的面按照与金属板11以大致平行的状态进行对置的方式配置,第1部分12a1通过粘接剂或焊接而与金属板11接合。即,第1框部件12a、12b的第2部分12a2、12b2的厚度t122方向的面与金属板11以大致平行的状态对置,宽度b122方向的面按照与金属板11大致垂直的方式经由第1部分12a1、12b1而固定到金属板11上。 
沿着金属板11的长边配置的第1框部件12a的两端部与金属板11的端部接合。沿着金属板11的短边配置的第1框部件12b几乎遍及金属板11的短边的总长度地进行接合。 
在本实施方式中,构成框部12的第1框部件12a、12b例如通过焊接 接合。另外,在构成框部12的第1框部件12a与第1框部件12b之间有时也可以不接合或设置间隙。 
在金属板11的长边的大致中央处,沿着金属板11的短边,与金属板11的短边大致平行地设置有第2框部件12c。即,第2框部件12c在沿着金属板11的长边的第1方向的中央部处,沿着沿金属板11的短边的第2方向配置。第2框部件12c的端部例如通过焊接分别与沿着金属板11的一对长边配置的第1框部件12a接合,并与第1框部件12a连结。 
第2框部件12c为与第1框部件12a、12b同样的L型钢,与第1框部件12a、12b同样地具有第1部分12c1和第2部分12c2。第1部分12c1的宽度b121方向的面与金属板11以大致平行的状态对置。第2部分12c2的宽度b122方向的面与金属板11大致垂直,第2部分12c2的厚度t122方向的面与金属板11以大致平行的状态对置。 
第1框部件12b配置在沿着长方形的框部12的短边的第2方向上,补强部件3沿着第1框部件12b而与第1框部件12b大致平行地配置。在本实施方式中,框部件3例如形成为宽度b3为约75mm、厚度t3为约12mm左右的带板状。 
补强部件3在由金属板11的第1框部件12a、12b和第2框部件12c划分而成的各区域中分别并列地配置2根以上。在图4中,在各区域中示出了4根补强部件3,但是实际上可以使用更多的补强部件3。补强部件3的根数例如根据将由第1框部件12a、12b、第2框部件12c及补强部件3划分而成的金属板11的长方形区域11a的短边方向的宽度b除以金属板11的厚度t11而得到的宽厚比b/t11来确定。宽厚比b/t11与第1实施方式同样地根据材料和目的来确定。 
图5是表示第3实施方式涉及的各向异性补强金属板的图,(a)是正视图,(b)是横截面图,(c)是纵截面图。 
如图5所示,本实施方式的各向异性补强金属板120主要由矩形的金属板21、镜框状的框部22、和沿一个方向延伸的补强部件23构成。金属板21与上述第2实施方式的金属板11通过同样的材料形成同样的尺寸。框部22与第2实施方式的框部12同样,由第1框部件22a和第1框部件22b构成。第1框部件22a、22b与第2实施方式的第1框部件12a、12b 同样,具有第1部分22a1、22b1和第2部分22a2、22b2。 
补强部件23由与第1实施方式的补强部件3同样的材料形成,是具有互相垂直的第1部分231和第2部分(第2补强部件)232的例如槽钢(channel)或C型钢(C型channel)。在补强部件23为槽钢的情况下,例如可以使用宽度b23为约75mm、高度h23为40mm、厚度t23为5mm或7mm左右的槽钢。在补强部件23为C型钢的情况下,例如可以使用宽度b23为75mm、高度h23为40mm、厚度t23为5mm或7mm、向宽度b23方向内侧延伸的部分的尺寸为7mm或5mm的C型钢。 
即,补强部件23的第2部分232具有宽度b232为40mm、厚度t232为5mm或7mm、宽度b232比厚度t232大的长方形的截面形状。此外,第1部分231和第2部分232是宽度b23、b232方向互相正交、长度(金属板21的高度h21)方向互相平行的带板状的部分。 
在本实施方式中,第1部分231与第2部分232一体地形成。另外,补强部件23也可以通过将带板状的第1部分231与带板状的第2部分232接合而形成。此外,补强部件23的截面形状可以是T型,作为补强部件23,可以使用截面形状为L型的L型钢。 
补强部件23按照第1部分231的宽度b23方向的面与金属板21以大致平行的状态对置的方式配置在金属板21的两面上。补强部件23通过将一对补强部件23的第1部分231夹着金属板21利用螺栓及螺母等连结部件9进行连结而固定到金属板21上。 
补强部件23在构成长方形的框部22的第1框部件22a、22b中,沿着配置在沿金属板21的长边的第1方向上的第1框部件22a,与第1框部件22a大致平行地配置。 
补强部件23在由金属板21的第1框部件22a、22b和第2框部件22c划分而成的各区域中分别大致平行地并列配置2根以上。在图5中,在各区域示出了3根补强部件23,但是实际上可使用更多的补强部件3。补强部件23的根数例如根据将由第1框部件22a、22b、第2框部件22c及补强部件23划分而成的金属板21的长方形区域21a的短边方向的宽度b除以金属板21的厚度t21而得到的宽厚比b/t21来确定。宽厚比b/t21与第1实施方式同样地根据材料或目的来确定。 
图6是以纵坐标为剪切应力Q(kN/cm2)、以横坐标为应变ε的应力应变曲线图。在图6中,虚线DL3是第2实施方式的各向异性补强金属板110的应力应变曲线图。实线SL3是第3实施方式的各向异性补强金属板120的应力应变曲线图。如图6所示,两者在到达大变形区域之前均稳定地维持屈服剪切强度,屈服强度没有降低,显示出稳定的力学性状。 
在图6的下部,分别通过虚线DL4及实线SL4示出了各向异性补强金属板110的金属板11及各向异性补强金属板120的金属板21的向面外的弯曲变形。虚线DL4所示的各向异性补强金属板110的金属板11从初期阶段开始的向面外的变形变得较大。相对于此,实线SL4所示的各向异性补强金属板120的金属板21从初期阶段开始的向面外的变形被抑制地较小。 
因此,对于正负交替地反复的剪切力,在使滞回性能(复原力特性)成为稳定的纺锤形的滞回性能方面,认为像实线SL4所示的各向异性补强金属板120那样补强部件23具有第2部分232的效果大。 
下述的数学式2通过剪切压曲应力强度τcr表示在宽度b、高度h的矩形平板中作为周边条件的简单支持、固定支持的各关系式。 
数学式2 
τ cr = π 2 E 12 ( 1 - v 2 ) ( t b ) 2 { 4.0 ( b h ) 2 + 5.34 } , = π 2 E 12 ( 1 - v 2 ) ( t b ) 2 { 5.6 ( b h ) 2 + 8.98 }
数学式2的右边的波形括号(中括号)内是弯曲刚度、即与伴随截面翘曲的弯曲扭转刚度和平板的扭转刚度相关的值。认为在长方形的金属板中,扭转刚度为支配性的。进而,在金属板的屈服后,压曲变形扩大,弯曲屈服强度降低。因此,在长方形的金属板中,通过充分确保扭转刚度,与长边的长度与短边的长度的比(边长比)无关,能形成稳定的力学性状。 
这里,对于第2实施方式的长方形的金属板11,不仅将多个补强部件13并列配置而将金属板11分割成层状的长方形区域11a,而且根据需要,作为与补强部件13正交的第2补强部件,在第1框部件12a、12b及第2框部件12c中设置有第2部分12a2、12b2、12c2。 
此外,对于第3实施方式的长方形的金属板21,不仅将多个补强部件23并列配置而将金属板21分割成层状的长方形区域21a,而且根据需要, 作为与补强部件23的第1部分231正交的第2补强部件,设置有第1框部件22a、22b的第2部分22a2、22b2、补强部件23的第2部分232。 
由此,将金属板11、21补强,能充分确保扭转刚度,对于大剪切变形能够形成在屈服后扩大成长的斜向拉力与桁架的力的平衡。换而言之,能实现力的平衡,在剪切屈服后的大变形区域中,能使各向异性补强金属板110、120形成稳定的力学性状。即,根据各向异性补强金属板110、120,无需大幅度变更补强部件3、23的配置,能确保剪切强度。 
另外,该发明不限定于上述的实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围内可实施各种变形。例如,在上述第2实施方式及第3实施方式中,对于第1框部件及第2框部件具有第1部分和第2部分的情况进行了说明。但是,第1框部件及第2框部件可以不具有第2部分。即,在上述的第2实施方式及第3实施方式中,第1框部件及第2框部件可以是不具有第2部分的截面形状为矩形的扁钢。同样,在第3实施方式中,补强部件可以是不具有第2部分的截面形状为矩形的扁钢。 
此外,在上述第2及第3实施方式中,通过用补强部件将金属板从两面进行夹持,利用连结部件将补强部件彼此连结,将补强部件固定到金属板上的情况进行了说明。但是,将补强部件固定到金属板上的方法不限定于此,例如可以通过焊接或粘接剂以点状、线状或面状将补强部件接合在金属板的单面或两面上,也可以将补强部件与金属板一体化。 
上述的各实施方式是对于向平面内作用剪切力的金属板进行具有正交各向异性的补强的补强结构,但是,该构成是较简单且制作容易的实用性高的结构。特别是像中间柱型的剪切板或壁型的剪切板那样,如果金属板面增大,则在将以往的正方形的金属板补强成格子状的补强结构中,存在部件数增加的难点。另一方面,通过设成本发明的各向异性补强结构,能使结构整体简略化,作为受到剪切力的金属板,可容易地利用各种金属材料。 
此外,如上述的实施方式所述,利用补强部件从表面和背面将金属板夹入并通过连结部件进行固定,从而薄的金属板的使用也能被使用,剪切抗震板的轻量化、低价化的可能性增加。 
此外,在上述的本实施方式中,点状接合例如是点焊、螺栓接合,线 状接合例如是角焊、对焊,面状接合例如是利用粘接剂的接合。 
另外,如图7所示,在上述的所有的实施方式中,可以在金属板1与补强部件3之间涂布或贴附未粘合材料U。如果具有在部件之间使摩擦力降低的未粘合材料U,则金属板1的剪切应力还是一样,复原力稳定,低循环疲劳强度也提高。 
产业上的可利用性 
本发明涉及各向异性补强金属板,能作为例如建筑结构物等抗震部件及减振部件使用。 
符号说明 
1,11,21金属板、1a,11a,21a长方形区域、2a、2b,12a,12b,22a,22b第1框部件、12a2,12b2,22a2,22b2第2部分(第2补强部件)、12c,22c第2框部件、3,23补强部件、232第2部分(第2补强部件)、100,110,120各向异性补强金属板、b2,b3,b23,b121,b122,b232宽度、b/t1,b/t11,b/t21宽厚比、t3,t23,t122,t232厚度、U未粘合材料 

Claims (3)

1.一种各向异性补强金属板,其是在规定方向上具有高的剪切强度的各向异性补强金属板,该各向异性补强金属板具备:
受到剪切载荷的矩形的金属板,
第1框部件,其配置在第1方向和第2方向上,且按照沿着宽度方向的面与所述金属板对置的方式固定到所述金属板的两面上,其中所述第1方向和第2方向是沿着所述金属板的外缘的方向,
一对补强部件,其沿着所述第1方向或所述第2方向中的一方配置,按照沿着宽度方向的面与所述金属板对置的方式固定到所述金属板的两面上,
所述第1框部件通过按照在剪切屈服后能对作用于所述金属板的斜向主应力进行抵抗的方式使所述金属板面内的弯曲刚度提高、且具有在所述金属板发生剪切屈服的时间点显示弹性的截面积量,由此防止所述金属板的剪切屈服后的剪切强度的降低并维持该剪切强度,
所述金属板通过由所述补强部件的配置而分割的所述金属板的长方形区域的长边方向的剪切力而首先发生剪切屈服,接着,对于所述长方形区域的短边方向的剪切力,所述补强部件起作用,向所述金属板附加剪切强度,由此防止所述金属板的剪切屈服后的剪切强度的降低并维持该剪切强度。
2.根据权利要求1所述的各向异性补强金属板,其中,所述金属板的所述第1方向的尺寸比所述第2方向的尺寸大,
在所述金属板的所述第1方向的中央部还具备沿着所述第2方向配置的第2框部件,
所述补强部件配置在沿着所述第2方向配置的所述第1框部件与所述第2框部件之间,实现剪切屈服后的所述金属板面内的斜向拉力与桁架的力的平衡。
3.根据权利要求2所述的各向异性补强金属板,其中,所述第1框部件或所述第2框部件与所述补强部件之间未接合或它们之间设置有间隔。
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