JP2004019195A

JP2004019195A - 長尺座屈拘束ブレース

Info

Publication number: JP2004019195A
Application number: JP2002173862A
Authority: JP
Inventors: Toru Takeuchi; 竹内　徹; Yasushi Maeda; 前田　泰史; Hiroshi Nakamura; 中村　博志; Tatsuto Suzuki; 鈴木　達人
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP3875924B2

Abstract

【課題】長尺な座屈拘束ブレースを、分割された部材を直列に連結して構成する際、その許容圧縮軸力・許容引張軸力を維持すること。
【解決手段】芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材４の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材８を設けてなる座屈拘束ブレース１と、座屈拘束材を持たない軸力部材２を直列に接続するにあたって、両者の間を座屈拘束ブレース１の座屈拘束材８と座屈拘束材を持たない軸力部材２を曲げに対して剛に、座屈拘束ブレース１の軸力芯材４と座屈拘束材を持たない軸力部材２を軸力に対して剛に接続する機能を持つ繋ぎ材１２で接合することにより一体化して構成されることを特徴とする座屈拘束軸力材。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物等の鋼構造物に用いられるブレース材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にブレース材は、柱と梁からなる軸組構造に斜めに張設され、両端が柱または梁に接合されることで軸組強度を高めるための部材として用いられる。このブレース材の耐震強度向上を狙って、鋼板または形鋼からなる芯材の両端部を除く周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成される座屈拘束材を芯材と座屈拘束部材の接触面を非付着状態として、芯材の軸変形によるエネルギーを吸収する座屈拘束ブレースが複数提案されている。（例、特開平１０−２８０５５９号、特開平１０−３０６４９８号、特開２０００−１４４９００号等）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
座屈拘束ブレースにおいては、大空間建築などの耐震要素として用いる場合、その長さが長尺となり、製作、運搬が困難となる。座屈拘束部材を有しないブレースにおいても、その長さが長尺となると、製作、運搬が困難となり、また、圧縮軸耐力が大きくするために断面積、剛性が大きくなり、その結果不経済な設計となることが多い。ブレース材の長さが長尺になるのを避けるためにブレースを分割して直列に接合した場合には、製作・運搬の問題は解決できるが、接合部の剛性評価・部材としての曲げ剛性評価・圧縮軸耐力の算定は難しく、最適の断面での設計が困難となり、その結果不経済な設計となることが多い。
【０００４】
本発明は、従来のブレース材の持つ問題点を解決することを目的とする。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本第１発明は、座屈拘束軸力材において、芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材を設けてなる座屈拘束ブレースと、座屈拘束材を持たない軸力部材を直列に接続するにあたって、両者の間を座屈拘束ブレースの座屈拘束材と軸力部材を曲げに対して剛に、座屈拘束ブレースの軸力芯材と軸力部材を軸力に対して剛に接続する機能を持つ繋ぎ材で接合することにより一体化して構成されることを特徴とする。
【０００６】
本第２発明は、座屈拘束軸力材において、芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材を設けてなる座屈拘束ブレース同士を直列に接続するにあたって、両者の間を座屈拘束材同士を曲げに対して剛に、軸力芯材同士を軸力に対して剛に接続する機能を持つ繋ぎ材で接合することにより一体化して構成されることを特徴とする。
【０００７】
本第３発明は、座屈拘束軸力材において、芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材を設けてなる第１の座屈拘束ブレースと、座屈拘束材を持たない軸力部材の一端部とを、前記第１の座屈拘束ブレースの座屈拘束材と軸力部材を曲げに対して剛に、前記第１の座屈拘束ブレースの軸力芯材と軸力部材を軸力に対して剛に接続する機能を持つ第１の繋ぎ材で直列に接合し、前記軸力部材の他端部と、芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材を設けてなる第２の座屈拘束ブレースとを、前記第２の座屈拘束ブレースの座屈拘束材と軸力部材の他端部とを曲げに対して剛に、前記第２の座屈拘束ブレースの軸力芯材と軸力部材の他端部とを軸力に対して剛に接続する機能を持つ第２の繋ぎ材で直列に接合し一体化して構成されることを特徴とする。
【０００８】
本第４発明は、座屈拘束軸力材において、座屈拘束材を持たない第１の軸力部材と、芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材を設けてなる座屈拘束ブレースの一端部とを、前記座屈拘束ブレースの座屈拘束材と前記第１の軸力部材を曲げに対して剛に、前記座屈拘束ブレースの軸力芯材の一端部と第１の軸力部材とを軸力に対して剛に接続する機能を持つ第１の繋ぎ材で直列に接合し、前記座屈拘束ブレースの他端部と、座屈拘束材を持たない第２の軸力部材とを、前記座屈拘束ブレースの座屈拘束材と前記第２の軸力部材を曲げに対して剛に、前記座屈拘束ブレースの軸力芯材と第２の軸力部材を軸力に対して剛に接続する機能を持つ第２の繋ぎ材で直列に接合し一体化して構成されることを特徴とする。
【０００９】
本第５発明は、本第１〜第４発明のいずれか１つの発明の座屈拘束軸力材において、繋ぎ材が、座屈拘束ブレースの軸力芯材の接合端部に形成された連結部と軸力部材の接合端部に形成された連結部とを連結部材により連結し、座屈拘束ブレースの座屈拘束材の接合端部の外周と軸力部材の接合端部の外周がカバー部材により連結する構成されることを特徴とする。
【００１０】
本第６発明は、本第１〜第５発明のいずれか１つの発明の座屈拘束軸力材において、座屈拘束ブレースの軸力芯材の降伏軸力に対して、より過大な圧縮軸耐力を有する座屈拘束材を持たない軸力部材を組み合わせることで、座屈拘束された軸力芯材の降伏を先行させることを特徴とする。
【００１１】
本第７発明は、本第１〜第６発明のいずれか１つの発明の座屈拘束軸力材において、座屈拘束ブレースの軸力芯材の座屈拘束材として鋼管及びその内部に充填されるコンクリートを用い、前記軸力芯材とコンクリートの間に、軸力芯材と座屈拘束材間の軸力伝達を防ぐ緩衝材が挿入されていることを特徴とする。
【００１２】
本第８発明は、本第１〜第７発明のいずれか１つの発明の座屈拘束軸力材において、座屈拘束ブレースの軸力芯材としてＨ形鋼材または鋼板または鋼板によって組み立てられた断面十字断面の鋼材を用い、座屈拘束材として鋼管または鋼管を組み合わせた断面を用いることを特徴とする。
【００１３】
本第９発明は、本第１〜第８発明のいずれか１つの発明の座屈拘束軸力材において、座屈拘束材を持たない軸力部材の接合端部の断面形状を、座屈拘束ブレースの座屈拘束材の断面形状と同じ断面形状とすることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明の構成により、長尺ブレース部材を複数のブレース材に分割できるので、製作および輸送の簡便化を図ることができる。
また、直列に複数のブレース材を接合して構成される長尺ブレース部材は、少なくとも１つを座屈拘束部材を設けた座屈拘束ブレース材とすることにより、部材としての圧縮軸耐力・引張軸耐力が座屈拘束部材を設けた座屈拘束ブレース材と同等になるので、部材の剛性および耐力の調整が容易となり、部材の最適化を図ることができる。
さらに、座屈拘束材を設けた座屈拘束ブレース材と座屈拘束部材を持たない軸力材を接合して構成される長尺ブレース部材は、各々の長さおよび断面を変化させることによって、部材の軸剛性、座屈耐力を自由に調整することができる。
また、ブレース材の接合部は、軸力のみを伝達し、座屈に対しては、夫々のブレース材の接合端部外周間を連結するカバー部材が抵抗するため、ブレース材の接合部の曲げ剛性を考慮する必要がない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図により説明する。
〈実施例１〉
図１は、座屈拘束材を設けた座屈拘束ブレース１と座屈拘束材を持たない軸力部材２を直列に繋ぎ材で接合して構成される本発明の実施例１の長尺座屈拘束ブレース３の斜視図である。この実施例の座屈拘束ブレース１は、鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材４の両端部に連結部５を形成し、軸力芯材４の両端連結部５を除く外周に緩衝材（アンボンド材）を取付け、軸力芯材４をその両端連結部５が突出するように鋼管６内に配置し、軸力芯材４と鋼管６との間隙に、コンクリート７とを充填固化させ、軸力芯材４とコンクリート７との接触面が非付着状態され、鋼管６とコンクリート７が座屈拘束材８を構成する。軸力部材２は、鋼管、形鋼等で構成され座屈拘束材を持たない。軸力部材２の両端部には連結部９を形成する。座屈拘束ブレース１の軸力芯材４の一方の連結部５と軸力部材２の一方の連結部９とを、連結部材１０で連結する。この連結部材１０による座屈拘束ブレース１と軸力部材２と接合部は、互いの軸力のみを伝達する。座屈拘束ブレース１の座屈拘束材８としての鋼管６の接合端部外周と軸力部材２の接合端部外周との間に２つに分割されたカバー部材１１、１１を配置し、溶接等の固着手段により接合する。カバー部材１１による接合部は、曲げ応力に対して抵抗する。前記連結部材１０とカバー部材１１が本発明の繋ぎ材１２を構成する。
【００１６】
〈実施例２〉
図２は、座屈拘束材８を有する座屈拘束ブレース１同士を直列に繋ぎ材１２で接合して構成される本発明の実施例２の長尺座屈拘束ブレース１３の平面図である。この実施例２は、座屈拘束材８を有する一方の座屈拘束ブレース１の軸力芯材４の一端の連結部５と、座屈拘束材８を有する他方の座屈拘束ブレース１の軸力芯材４の一端の連結部５とを、連結部材１０で連結する。この連結部材１０による座屈拘束ブレース１と同士の接合部は、互いの軸力のみを伝達する。一方の座屈拘束ブレース１の座屈拘束材８としての鋼管６の接合端部外周と、他方の座屈拘束ブレース１の座屈拘束材８としての鋼管６の接合端部外周との間に２つに分割されたカバー部材１１、１１を配置し、溶接等の固着手段により接合する。カバー部材１１による接合部は、曲げ応力に対して抵抗する。前記連結部材１０とカバー部材１１が本発明の繋ぎ材１２を構成する。
【００１７】
〈実施例３〉
図３は、座屈拘束材８を有する第１の座屈拘束ブレース１と、座屈拘束材を持たない軸力部材２と、座屈拘束材８を有する第２の座屈拘束ブレース１を直列に繋ぎ材１２で接合して構成される本発明の実施例３の長尺座屈拘束ブレース１４を示す平面図である。この実施例は、座屈拘束材８を有する第１の座屈拘束ブレース１の軸力芯材４の一端の連結部５と、軸力部材２の一方の連結部９とを連結部材１０により連結し、この連結部材１０による第１の座屈拘束ブレース１と軸力部材２の接合部は、互いの軸力のみを伝達する。第１の座屈拘束ブレース１の座屈拘束材８としての鋼管６の接合端部外周と軸力部材２の接合端部外周との間に２つに分割されたカバー部材１１、１１を配置し、溶接等の固着手段により接合する。カバー部材１１による接合部は、曲げ応力に対して抵抗する。前記連結部材１０とカバー部材１１が本発明の繋ぎ材１１を構成する。軸力部材２の他端の連結部９と、第２の座屈拘束ブレース１の軸力芯材４の連結部４とが連結部材１０で連結され、この連結部材１０による第２の座屈拘束ブレース１と軸力部材２の接合部は、互いの軸力のみを伝達する。第２の座屈拘束ブレース１の座屈拘束材８としての鋼管６の接合端部外周と軸力部材２の接合端部外周との間に２つに分割されたカバー部材１１、１１を配置し、溶接等の固着手段により接合する。カバー部材１１による接合部は、曲げ応力に対して抵抗する。
【００１８】
〈実施例４〉
図４は、座屈拘束材８を持たない第１の軸力部材２と、座屈拘束材８を有する座屈拘束ブレース２と、座屈拘束材８を持たない第２の軸力部材２を直列に繋ぎ材１２で接合して構成される本発明の実施例４の長尺座屈拘束ブレース１５を示す平面図である。この実施例は、第１の軸力部材２の連結部９と、座屈拘束材８を有する座屈拘束ブレース１の軸力芯材４の一端の連結部５を連結部材１０で連結し、この連結部材１０による第１の軸力部材２と座屈拘束ブレース１との接合部は、互いの軸力のみを伝達する。第１の軸力部材２の接合端部外周と座屈拘束ブレース１の鋼管６の接合端部外周との間に２つに分割されたカバー部材１１、１１を配置し、溶接等の固着手段により接合する。カバー部材１１による接合部は、曲げ応力に対して抵抗する。座屈拘束ブレース１の軸力芯材４の他端の連結部５と、第２の軸力部材２の連結部９とが連結部材１０で連結し、この連結部材１０による第２の軸力部材２と座屈拘束ブレース１との接合部は、互いの軸力のみを伝達する。第２の軸力部材２の接合端部外周と座屈拘束ブレース１の鋼管６の接合端部外周との間に２つに分割されたカバー部材１１、１１を配置し、溶接等の固着手段により接合する。カバー部材１１による接合部は、曲げ応力に対して抵抗する。
【００１９】
本発明において使用される座屈拘束ブレース１の一例を、図５〜図７により説明する。図５〜図７に示される座屈拘束ブレース１は、帯状鋼板からなる軸力芯材４が、４角形断面の鋼管６に挿通され、かつ軸力芯材４の両端部における巾方向中央の両面に、軸力芯材４の端部の塑性座屈を防止するための鋼製リブプレート１６が溶接により固着され、前記軸力芯材４とその軸力芯材４の長手方向の一端部に固定されたリブプレート１６とにおける鋼管６内に位置する部分に、型枠剥離剤、オイルペイント、アスファルト等からなる付着防止膜１７が塗布形成され、前記鋼管６にコンクリート７が充填され、そのコンクリート７と前記鋼管６とにより座屈拘束材８を構成し、さらに、軸力芯材４の両端部及びリブプレート１６における鋼管６から突出した部分にボルト挿通孔を有する連結部５を構成したものである。また、座屈拘束ブレース１の他の例としては、特開平１０−３０６４９８号公報、特開平１０−２８０５５９号公報、特開２０００−１４４９００号公報、特開２００２−８８９１０号公報、特開平１１−２９９７８号公報、特開平１１−３６４４４号公報、特開２０００−２１３２０号公報等に開示されたものがある。
【００２０】
本発明において使用する軸力部材２としては、断面円形又は矩形の鋼管、Ｈ形鋼等であるが、少なくとも座屈拘束ブレース１の接合端部の断面形状を、座屈拘束ブレース１の座屈拘束材８の断面形状と同じ断面形状とする。前記のように構成することにより、座屈拘束ブレース１と軸力部材２を連結する２つに分割されたカバー部材１１による接合が容易になる。
【００２１】
本発明において、座屈拘束ブレース１と軸力部材２を直列に接合して長尺座屈拘束ブレースとする際、座屈拘束ブレース１の軸力芯材４の降伏軸力に対して、軸力材２の圧縮軸耐力をより大きいものとすることにより、座屈拘束ブレース１の軸力芯材４の降伏を、軸力部材２よりも先行させるようにする。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の構成により、長尺ブレース部材を複数のブレース材に分割できるので、製作および輸送の簡便化を図ることができる。
また、直列に複数のブレース材を接合して構成される長尺ブレース部材は、少なくとも１つを座屈拘束部材を設けた座屈拘束ブレース材とすることにより、部材としての圧縮軸耐力・引張軸耐力が座屈拘束部材を設けた座屈拘束ブレース材と同等になるので、部材の剛性および耐力の調整が容易となり、部材の最適化を図ることができる。
さらに、座屈拘束材を設けた座屈拘束ブレース材と座屈拘束部材を持たない軸力材を接合して構成される長尺ブレース部材は、各々の長さおよび断面を変化させることによって、部材の軸剛性、座屈耐力を自由に調整することができる。
また、ブレース材の接合部は、軸力のみを伝達し、座屈に対しては、夫々のブレース材の接合端部外周間を連結するカバー部材が抵抗するため、ブレース材の接合部の曲げ剛性を考慮する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る長尺座屈拘束ブレースの斜視図
【図２】本発明の実施例２に係る長尺座屈拘束ブレースの平面図
【図３】本発明の実施例３に係る長尺座屈拘束ブレースの平面図
【図４】本発明の実施例４に係る長尺座屈拘束ブレースの平面図
【図５】本発明の座屈拘束ブレースの一例を示す断面図
【図６】図５のＡ―Ａ断面図
【図７】図５のＢ―Ｂ断面図
【符号の説明】
１：座屈拘束ブレース
２：軸力部材
３：長尺座屈拘束ブレース
４：軸力芯材
５：連結部
６：鋼管
７：コンクリート
８：座屈拘束材
９：軸力部材の連結部
１０：連結部材
１１：カバー部材
１２：繋ぎ材
１３：長尺座屈拘束ブレース
１４：長尺座屈拘束ブレース
１５：長尺座屈拘束ブレース
１６：鋼製リブプレート
１７：変形吸収用弾性材

Claims

芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材を設けてなる座屈拘束ブレースと、座屈拘束材を持たない軸力部材を直列に接続するにあたって、両者の間を座屈拘束ブレースの座屈拘束材と軸力部材を曲げに対して剛に、座屈拘束ブレースの軸力芯材と軸力部材を軸力に対して剛に接続する機能を持つ繋ぎ材で接合することにより一体化して構成されることを特徴とする座屈拘束軸力材。
芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材を設けてなる座屈拘束ブレース同士を直列に接続するにあたって、両者の間を座屈拘束材同士を曲げに対して剛に、軸力芯材同士を軸力に対して剛に接続するする機能を持つ繋ぎ材で接合することにより一体化して構成されることを特徴とする座屈拘束軸力材。
芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材を設けてなる第１の座屈拘束ブレースと、座屈拘束材を持たない軸力部材の一端部とを、前記第１の座屈拘束ブレースの座屈拘束材と前記軸力部材を曲げに対して剛に、前記第１の座屈拘束ブレースの軸力芯材と前記軸力部材を軸力に対して剛に接続する機能を持つ第１の繋ぎ材で直列に接合し、前記軸力部材の他端部と、芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材を設けてなる第２の座屈拘束ブレースとを、前記第２の座屈拘束ブレースの座屈拘束材と前記軸力部材の他端部とを曲げに対して剛に、前記第２の座屈拘束ブレースの軸力芯材と前記軸力部材の他端部とを軸力に対して剛に接続する機能を持つ第２の繋ぎ材で直列に接合し一体化して構成されることを特徴とする座屈拘束軸力材。
座屈拘束材を持たない第１の軸力部材と、芯となる鋼板または形鋼またはこれらを組み合わせてなる軸力芯材の周囲に鋼材またはコンクリートまたはこれらを組み合わせて形成する座屈拘束材を設けてなる座屈拘束ブレースの一端部とを、前記座屈拘束ブレースの座屈拘束材と前記第１の軸力部材を曲げに対して剛に、前記座屈拘束ブレースの軸力芯材の一端部と前記第１の軸力部材とを軸力に対して剛に接続する機能を持つ第１の繋ぎ材で直列に接合し、前記座屈拘束ブレースの他端部と、第２の軸力部材とを、前記座屈拘束ブレースの座屈拘束材と前記第２の軸力部材を曲げに対して剛に、前記座屈拘束ブレースの軸力芯材と前記第２の軸力部材を軸力に対して剛に接続する機能を持つ第２の繋ぎ材で直列に接合し一体化して構成されることを特徴とする座屈拘束軸力材。
繋ぎ材が、座屈拘束ブレースの軸力芯材の接合端部に形成された連結部と軸力部材の接合端部に形成された連結部とを連結部材により連結し、座屈拘束ブレースの座屈拘束材の接合端部の外周と軸力部材の接合端部の外周がカバー部材により連結する構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の座屈拘束軸力材。
座屈拘束ブレースの軸力芯材の降伏軸力に対して、より過大な圧縮軸耐力を有する座屈拘束材を持たない軸力部材を組み合わせることで、座屈拘束された軸力芯材の降伏を先行させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の座屈拘束軸力材。
座屈拘束ブレースの軸力芯材の座屈拘束材として鋼管及びその内部に充填されるコンクリートを用い、前記軸力芯材とコンクリートの間に、軸力芯材と座屈拘束材間の軸力伝達を防ぐ緩衝材が挿入されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の座屈拘束軸力材。
座屈拘束ブレースの軸力芯材としてＨ形鋼材または鋼板または鋼板によって組み立てられた断面十字断面の鋼材を用い、座屈拘束材として鋼管または鋼管を組み合わせた断面を用いたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の座屈拘束軸力材。
座屈拘束材を持たない軸力部材の接合端部の断面形状を、座屈拘束ブレースの座屈拘束材の断面形状と同じ断面形状とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の座屈拘束軸力材。