JP2002004436A - 構造物の軸力材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成を簡略化して製造コストの低減を図り、
各面内座屈拘束部材および各面外座屈拘束部材を分解可
能として、メンテナンス性を向上することができるよう
にした構造物の軸力材を提供する。 【解決手段】 被補剛部材３１と、被補剛部材３１の長
手方向中間部３２の幅方向両側方に第１および第２の間
隔ΔＬ１１，ΔＬ１２をあけて配置される一対の面内座
屈拘束部材３３，３４と、被補剛部材３１の長手方向中
間部３２および各面内座屈拘束部材３３，３４を厚み方
向両側から挟持し、かつ被補剛部材３１の前記長手方向
中間部３２の厚み方向両側方に第３および第４の間隔Δ
Ｌ１３，ΔＬ１４をそれぞれあけて配置される一対の面
外座屈拘束部材３７，３８と、前記被補剛部材３１およ
び各面内座屈拘束部材３３，３４および各面外座屈拘束
部材３７，３８を相互に着脱可能に結合する複数のねじ
部材であるボルト３９およびナット４０とによって、軸
力材を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐震構造の建物な
どの構造物における梁および柱などの骨組み材を接合す
る梁端部の方杖およびトラス斜材などとして用いられる
座屈拘束ブレースに好適に実施することができる構造物
の軸力材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、建物および土木構造物などに用い
られる履歴減衰型ダンパとして、オイルなどの粘性流体
を用いる流体ダンパ、鉛などの粘弾性材料を用いる粘性
ダンパ、摺動部の摩擦を利用する摩擦ダンパ、鋼材の弾
塑性履歴を利用する履歴型弾塑性ダンパなどが提案さ
れ、実用化されている。これらの各種のダンパのうち前
記履歴型弾塑性ダンパは、他のダンパに比べて、安価で
かつ信頼性および耐久性に優れているため、耐震建物の
地震時の制震デバイスとして注目されている。

【０００３】図６は典型的な従来の技術の履歴型弾塑性
ダンパとして用いられる座屈拘束ブレース１の断面図で
あり、図７は図６の上方から見た座屈拘束ブレース１の
正面図であり、図８は図７の切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩ
Ｉから見た拡大断面図であり、この従来の技術は、特開
平１０−３０６４９８号公報に示されている。軸力材で
ある座屈拘束ブレース１は、被補剛部材２と、被補剛部
材２の長手方向（図６の紙面における左右方向）中間部
であるブレース芯材３の幅方向（図６の紙面における上
下方向）両側方に間隔ΔＬ１をあけて配置される一対の
面内座屈拘束部材４，５と、被補剛部材２の長手方向両
端部である芯材端部６，７および各面内座屈拘束部材
４，５を厚み方向（図８の紙面における上下方向）両側
から挟持し、かつ被補剛部材２の前記ブレース芯材３の
厚み方向両側方に間隔ΔＬ２をあけて配置される一対の
面外座屈拘束部材８，９と、前記被補剛部材２の各芯材
端部６，７および各面内座屈拘束部材４，５間にそれぞ
れ介在される硬質ゴムから成るスペーサ１０，１１とを
備える。

【０００４】前記被補剛部材２のブレース芯材３は、極
低降伏点鋼から成り、このブレース芯材３の長手方向両
端部に、普通鋼から成る芯材端部６，７が溶接して結合
されている。各面内座屈拘束部材４，５によってブレー
ス芯材３の面内座屈が適切に拘束され、各面外座屈拘束
部材８，９によって前記ブレース芯材３の面外座屈が適
切に拘束されるため、圧縮側に引張側と同様な荷重変形
特性を付与することができ、耐震建物の梁と柱とを接合
する方杖、すなわちブレースとして用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術で
は、被補剛部材２はブレース芯材３の長手方向両端部に
芯材端部６，７が溶接して接合されるので、部品点数が
多く、構造が複雑であり、製造コストが高価であるとい
う問題を有する。また各面内座屈拘束部材４，５と各面
外座屈拘束部材８，９とは溶接によって接合され、その
内部空間に前記ブレース芯材３が収容されているため、
被補剛部材２の損傷の確認および交換などを行う必要が
生じても、各面内座屈拘束部材４，５および各面外座屈
拘束部材８，９を容易に分解することができず、メンテ
ナンス性が悪いという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、構成を簡略化して製造コ
ストの低減を図り、各面内座屈拘束部材および各面外座
屈拘束部材を分解可能として、メンテナンス性を向上す
ることができるようにした構造物の軸力材を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、被補剛部材と、被補剛部材の長手方向中間部の幅方
向両側方に間隔をあけて配置される一対の面内座屈拘束
部材と、被補剛部材の長手方向中間部および各面内座屈
拘束部材を厚み方向両側から挟持し、かつ被補剛部材の
前記長手方向中間部の厚み方向両側方に間隔をあけて配
置される一対の面外座屈拘束部材と、前記被補剛部材お
よび各面内座屈拘束部材および各面外座屈拘束部材を、
相互に分離可能に結合する複数のねじ部材とを含むこと
を特徴とする構造物の軸力材である。

【０００８】本発明に従えば、被補剛部材の長手方向中
間部の幅方向両側方には、間隔をあけて面内座屈拘束部
材がそれぞれ配置され、また被補剛部材および各面内座
屈拘束部材の厚み方向両側には、面外座屈拘束部材がそ
れぞれ配置される。前記被補剛部材および各面内座屈拘
束部材は、前記各面外座屈拘束部材によって挟持され、
複数のねじ部材によって相互に分離可能に接合される。

【０００９】このような軸力材の長手方向両端部が構造
物に固定された状態では、たとえば地震時などに圧縮力
が座屈荷重として作用すると、長手方向中間部には厚み
方向および幅方向のたわみが発生する。このような被補
剛部材の長手方向中間部の厚み方向のたわみに対して
は、このたわみ発生前における長手方向中間部と厚み方
向両側の各面外座屈拘束部材との間の間隔以下までは許
容されるが、この間隔を超えるたわみは各面外座屈拘束
部材によって阻止され、被補剛部材の長手方向中間部に
おける厚み方向のたわみの増加による面外座屈が防がれ
る。

【００１０】また前記被補剛部材の長手方向中間部にお
ける幅方向のたわみに対しては、このたわみ発生前にお
ける長手方向中間部と幅方向両側の各面内座屈拘束部材
との間の間隔以下までは許容されるが、この間隔を超え
るたわみは各面内座屈拘束部材によって阻止され、被補
剛部材の長手方向中間部における幅方向のたわみの増加
による面内座屈が防がれる。

【００１１】このように被補剛部材は、各一対の面外座
屈拘束部材および面内座屈拘束部材によって補剛され、
簡単な構成で、軸力材としての安定した耐力が確保され
る。しかも各面外座屈拘束部材および各面内座屈拘束部
材は、ボルトおよびナットなどのねじ部材によって分解
可能に接合されるので、ねじ部材を緩めることによっ
て、各面外座屈拘束部材および各面内座屈拘束部材の相
互の結合状態を解除して分離しまたは分解して、前記被
補剛部材の損傷および非損傷の状態の確認ならびに交換
を容易に行うことが可能となり、メンテナンス性が向上
される。

【００１２】さらに前記軸力材は、被補剛部材、一対の
面外座屈拘束部材、一対の面内座屈拘束部材、および複
数のねじ部材によって構成されるので、前記従来の技術
に比べて部材の種類が少なく、簡単な構成で、安価に、
軸力材を実現することができる。

【００１３】請求項２記載の本発明は、前記被補剛部材
の長手方向中間部と各面内座屈拘束部材との間および前
記被補剛部材の長手方向中間部と各面外座屈拘束部材と
の間の空隙には、潤滑材が介在されることを特徴とす
る。

【００１４】本発明に従えば、潤滑材が前記被補剛部材
の長手方向中間部と各面内座屈拘束部材との間および前
記被補剛部材の長手方向中間部と各面外座屈拘束部材と
の間に介在されるので、被補剛部材の長手方向中間部が
たわんで、各面内座屈拘束部材および各面外座屈拘束部
材に接触しても、接触面間の摩擦が少なく、円滑に滑り
を生じて、接触面間の摩擦により座屈拘束部材が圧縮力
を負担することが防がれ、被補剛部材の長手方向両端部
に想定以上の圧縮力が作用することを防止することがで
きる。

【００１５】請求項３記載の本発明は、前記一対の面外
座屈拘束部材のうち少なくとも一方には、厚み方向外方
に突出する補剛補助部材が固定されることを特徴とす
る。

【００１６】本発明に従えば、被補剛部材の鋼材種、断
面積、材長に応じて座屈拘束部材の断面性能、特に断面
２次モーメントを自由に設定して、必要な剛性と耐力を
確保することができる。

【００１７】請求項４記載の本発明は、前記被補剛部
材、各面内座屈拘束部材および各面外座屈拘束部材は、
鋼板を切断加工して形成されることを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、前記被補剛部材、各面内
座屈拘束部材および各面外座屈拘束部材は、鋼板を切断
加工して形成されるので、これらの部材を溶接せずに製
造することができ、熱影響による材質の変化がなく、鋼
板自体の性能に依存する安定した品質の部材を低コスト
で実現することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態の座
屈拘束ブレース３０を示す正面図であり、図２は図１の
切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図であり、図３は図１
の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た拡大断面図であり、
図４は座屈拘束ブレース３０の分解斜視図である。本実
施の形態の軸部材である座屈拘束ブレース３０は、被補
剛部材３１と、被補剛部材３１の長手方向（図１の紙面
における左右方向）中間部３２の幅方向（図１の紙面に
おける上下方向）両側方に第１および第２の間隔ΔＬ１
１，ΔＬ１２をあけて配置される一対の面内座屈拘束部
材３３，３４と、被補剛部材３１の長手方向中間部３２
および各面内座屈拘束部材３３，３４を厚み方向（図２
および図３の紙面における上下方向）両側から挟持し、
かつ被補剛部材３１の前記長手方向中間部３２の厚み方
向両側方に第３および第４の間隔ΔＬ１３，ΔＬ１４を
それぞれあけて配置される一対の面外座屈拘束部材３
７，３８と、前記被補剛部材３１および各面内座屈拘束
部材３３，３４を相互に着脱可能に結合する複数のねじ
部材であるボルト３９およびナット４０とを含む。

【００２０】前記被補剛部材３１の長手方向中間部３２
と各面外座屈拘束部材３７，３８との間の前記第１およ
び第２の間隔ΔＬ１１，ΔＬ１２によって生じる空隙Ｓ
１，Ｓ２および前記被補剛部材３１の長手方向中間部３
２と各面内座屈拘束部材３３，３４との間の第３および
第４の間隔ΔＬ１３，ΔＬ１４によって生じる空隙Ｓ
３，Ｓ４には、潤滑材が介在される。この潤滑材として
は、たとえばグリースが用いられる。

【００２１】上記の各面内座屈拘束部材３３，３４およ
び各面外座屈拘束部材３７，３８は、形鋼または平鋼板
の切断加工によって形成される。また前記被補剛部材３
１は、平鋼板を熱影響が少なくかつ平滑な切断面を形成
することができるたとえばプラズマ切断によって、切断
加工して形成される。前記第１〜第４の間隔ΔＬ１１〜
ΔＬ１４は、被補剛材の圧縮時の断面積の増加分を考慮
して、たとえば約１．０ｍｍに選ばれる。

【００２２】図５は、座屈拘束ブレース３０が梁に取付
けられた状態を示す図である。上記の座屈拘束ブレース
３０は、略水平方向に延びる梁４３の中央部に斜材とし
て設けられる。梁４３および柱４４は、構造物である建
物４６の骨組を構成し、たとえばＨ形鋼によって実現さ
れる。梁４３の端部には、ブラケット４７が固定され
る。ブラケット４７には、座屈拘束ブレース３０の長手
方向両端部３５，３６が複数の連結板５２，５３、図示
しないボルトおよびナットなどによって固定される。ま
た前記座屈拘束ブレース３０は、梁４３に対して約４５
°の角度を成す。

【００２３】このようにして梁４３に座屈拘束ブレース
３０が固定された状態で、たとえば地震などが発生し
て、前記座屈拘束ブレース３０に圧縮力Ｎ１が座屈荷重
として作用すると、長手方向中間部３２には厚み方向お
よび幅方向のたわみが発生する。このような被補剛部材
３１の長手方向中間部３２の厚み方向のたわみに対して
は、このたわみが発生する前における長手方向中間部３
２と厚み方向両側の各面外座屈拘束部材３７，３８との
間の前記第１および第２の間隔ΔＬ１１，ΔＬ１２以下
までは許容されるが、この第１および第２の間隔ΔＬ１
１，ΔＬ１２を超えるたわみは、各面外座屈拘束部材３
７，３８によって阻止され、被補剛部材３１の長手方向
中間部３２における厚み方向のたわみの増加による面外
座屈が防がれる。

【００２４】また前記被補剛部材３１の長手方向中間部
３２における幅方向のたわみに対しては、このたわみが
発生する前における長手方向中間部３２と幅方向両側の
各面内座屈拘束部材３３，３４との間の前記第３および
第４の間隔ΔＬ１３，ΔＬ１４以下までは許容される
が、この第３および第４の間隔ΔＬ１３，ΔＬ１４を超
えるたわみは、各面内座屈拘束部材３３，３４によって
阻止され、被補剛部材３１の長手方向中間部３２におけ
る幅方向のたわみの増加による面内座屈が防がれる。

【００２５】このように被補剛部材３１は、各一対の面
外座屈拘束部材３７，３８および面内座屈拘束部材３
３，３４によって補剛され、簡単な構成で、軸力材とし
ての安定した耐力が確保される。しかも各面外座屈拘束
部材３７，３８および各面内座屈拘束部材３３，３４
は、ボルト３９およびナット４０などのねじ部材によっ
て分解可能に接合されるので、たとえばナット４０を緩
めることによって、各面外座屈拘束部材３７，３８およ
び各面内座屈拘束部材３３，３４の相互の結合状態を解
除して分離し、または分解して、前記被補剛部材３１の
損傷および非損傷の状態の確認、または交換を容易に行
うことが可能となり、メンテナンス性を向上することが
できる。

【００２６】さらに座屈拘束ブレース３０は、被補剛部
材３１、一対の面外座屈拘束部材３７，３８、一対の面
内座屈拘束部材３３，３４、ならびに各複数のボルト３
９およびナット４０を含む簡素でかつ入手が容易な部材
の組み合わせによって構成されるので、前記従来の技術
に比べて部材の種類が少なくて済み、簡単な構成で、安
価に、座屈拘束ブレース３０を実現することができる。

【００２７】前述の実施の形態では、一方の面外座屈拘
束部材３７に補剛補助部材４１を設けるように構成され
たが、本発明の実施の他の形態では、前記一方の面外座
屈拘束部材３７に前記補剛補助部材４１が設けられない
構成であってもよい。このような構成によってもまた、
上記の実施の形態と同様な効果を達成することができ
る。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、被補剛
部材は、各一対の面外座屈拘束部材および面内座屈拘束
部材によって補剛され、簡単な構成で、軸力材としての
安定した耐力が確保される。しかも各面外座屈拘束部材
および各面内座屈拘束部材は、ボルトおよびナットなど
のねじ部材によって分解可能に接合されるので、ねじ部
材を緩めることによって、または緩めた後に取り外すこ
とによって、各面外座屈拘束部材および各面内座屈拘束
部材の相互の結合状態を解除して分離しまたは分解し
て、前記被補剛部材の損傷および非損傷の状態の確認な
らびに交換を容易に行うことが可能となり、メンテナン
ス性が向上される。また前記軸力材は、被補剛部材、一
対の面外座屈拘束部材、一対の面内座屈拘束部材、およ
び複数のねじ部材によって構成されるので、前記従来の
技術に比べて部材の種類が少なく、簡単な構成で、安価
に、軸力材を実現することができる。

【００２９】請求項２記載の本発明によれば、潤滑材が
前記被補剛部材の長手方向中間部と各面内座屈拘束部材
との間および前記被補剛部材の長手方向中間部と各面外
座屈拘束部材との間に介在されるので、被補剛部材の長
手方向中間部がたわんで、各面内座屈拘束部材および各
面外座屈拘束部材に接触しても、接触面間の摩擦が少な
く、円滑に滑りを生じて、接触面間の摩擦により座屈拘
束部材が圧縮力を負担することが防がれ、被補剛部材の
長手方向両端部に想定以上の圧縮力が作用することを防
止することができる。

【００３０】請求項３記載の本発明によれば、各面外被
補剛部材のうちの少なくとも一方に補剛補助部材が設け
られることによって、座屈拘束部材の断面性能、特に断
面２次モーメントを自由に設定して、必要な剛性と耐力
を確保することができる。また前記補剛補助部材は、面
外座屈拘束部材の厚み方向外方、すなわち面外方向に突
出して設けられるので、構成を複雑化せずに前記断面２
次モーメントなどの断面性能を向上することができる。

【００３１】請求項４記載の本発明によれば、前記被補
剛部材、各面内座屈拘束部材および各面外座屈拘束部材
は、鋼板を切断加工して形成されるので、これらの部材
を溶接せずに製造することができ、熱影響による材質の
変化がなく、鋼板自体の性能に依存する安定した品質の
部材を低コストで実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の座屈拘束ブレース３０
を示す正面図である。

【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図であ
る。

【図３】図１の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た拡大断
面図である。

【図４】座屈拘束ブレース３０の分解斜視図である。

【図５】座屈拘束ブレース３０が梁４３に取付けられた
状態を示す図である。

【図６】典型的な従来の技術の履歴型弾塑性ダンパとし
て用いられる座屈拘束ブレース１の断面図である。

【図７】図６の上方から見た座屈拘束ブレース１の平面
図である。

【図８】図７の切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見た拡
大断面図である。

【符号の説明】

３０ 座屈拘束ブレース ３１ 被補剛部材 ３２ 長手方向中間部 ３３，３４ 面内座屈拘束部材 ３５，３６ 長手方向両端部 ３７，３８ 面外座屈拘束部材 ３９ ボルト ４０ ナット ４１ 補剛補助部材 ４３ 梁 ４４ 柱 ４６ 建物 ４７ ブラケット

フロントページの続き (71)出願人 000152424 株式会社日建設計 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目６番２号 (71)出願人 593152122 株式会社ニュージェック 大阪市中央区島之内一丁目20番19号 (72)発明者 井上 一朗 京都府京都市左京区吉田本町 京都大学大 学院 工学研究科内 (72)発明者 多賀 謙蔵 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目６番２号 株式会社日建設計内 (72)発明者 近藤 実 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目６番２号 株式会社日建設計内 Ｆターム(参考） 2E125 AA33 AA35 AE13 AG12 AG32 BA55 BB02 BB22 BB34 BD01 BE08 CA05 CA19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被補剛部材と、被補剛部材の長手方向中
   間部の幅方向両側方に間隔をあけて配置される一対の面
   内座屈拘束部材と、 被補剛部材の長手方向中間部および各面内座屈拘束部材
   を厚み方向両側から挟持し、かつ被補剛部材の前記長手
   方向中間部の厚み方向両側方に間隔をあけて配置される
   一対の面外座屈拘束部材と、 前記被補剛部材および各面内座屈拘束部材および各面外
   座屈拘束部材を、相互に分離可能に接合する複数のねじ
   部材とを含むことを特徴とする構造物の軸力材。
2. 【請求項２】 前記被補剛部材の長手方向中間部と各面
   内座屈拘束部材との間および前記被補剛部材の長手方向
   中間部と各面外座屈拘束部材との間の空隙には、潤滑材
   が介在されることを特徴とする請求項１記載の構造物の
   軸力材。
3. 【請求項３】 前記一対の面外座屈拘束部材のうち少な
   くとも一方には、厚み方向外方に突出する補剛補助部材
   が固定されることを特徴とする請求項１または２記載の
   構造物の軸力材。
4. 【請求項４】 前記被補剛部材、各面内座屈拘束部材お
   よび各面外座屈拘束部材は、鋼板を切断加工して形成さ
   れることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記
   載の構造物の軸力材。