JP2005042537A - 制振ブレースおよび構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸力部材が設計で意図した剛性・耐力を発揮し、振動エネルギーを十分に吸収することできる制振ブレースおよび構造物を提供する。
【解決手段】 引張力または圧縮力に対して耐力を発揮する軸力部材２と、軸力部材２を拘束する拘束部材３と、軸力部材２の剛性を補う補剛部２２と、拘束部材３と補剛部２２との付着を防止する付着防止皮膜４とを備え、軸力部材２に圧縮力が作用した場合に、軸力部材２の端部が軸方向に対してある角度よりも大きく回転しないように、補剛部２２の軸方向の長さと、補剛部２２と拘束部材３との隙間の大きさとが設定されている制振ブレース１を採用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地震や風等によって構造物に作用する振動エネルギーを、自らが変形することで吸収する制振ブレース、およびこれを備える構造物に関する。

従来の制振ブレースは、一般的に、鋼製の軸力部材と、軸力部材の座屈を防止する拘束部材と、拘束部材と軸力部材との間の付着を防止する付着防止皮膜とを備える。軸力部材は、所定の大きさ以上の引張力または圧縮力が作用した場合に塑性変形する塑性化部と、塑性化部とともに拘束部材に周囲を覆われ、拘束部材から突出する軸力部材の端部の剛性を補う補剛部と、構造物に接合される継手部とを有する。
制振ブレースは、柱と梁とで矩形に組まれた構造物の構面に斜めに設置され、軸力部材の端部が、柱と梁との接合部に溶接されたガセットプレートにボルトで固定される。
制振ブレースが設置された構造物に地震や風等によって振動エネルギーが作用すると、軸力部材には引張力または圧縮力が作用し、塑性化部が引張方向または圧縮方向に変形することで振動エネルギーを吸収する。

上記のような制振ブレースに関しては、例えば下記の特許文献１に開示されているように、硬化したコンクリートと軸力部材との付着を防止する皮膜の膜厚および皮膜の剛性を規定することにより軸力部材の局部座屈を防止する検討がなされている。

ところで、上記のような制振ブレースについては、振動エネルギーに対して所期の設定どおりに変形するかどうかを検証するために種々の研究や試験が行われている。しかしながら、制振ブレースと構造物との接合部の座屈変形についての検証はなされていない。本発明者らは、制振ブレースが所期の設定通りの制振作用を生むには、制振ブレースに圧縮力が作用した場合に軸力部材の端部に生じるヒンジ現象の問題を解明することが重要であるとの知見を得た。制振ブレースは、軸力部材の端部が一旦ヒンジ現象を生じて不安定な挙動を示すと、設計で意図した剛性・耐力を発揮できず、振動エネルギーの十分な吸収ができなくなる。

ここで、ヒンジ現象について図１７（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。
図１７（Ａ）に示すように、制振ブレース１００は、軸力部材１０１と、拘束部材１０２とを備える。軸力部材１０１は、塑性化部１０３と、補剛部１０４とを有する。
制振ブレース１００に過大な圧縮力が作用した場合、拘束部材１０２から突出する軸力部材１０１の端部、すなわち補剛部１０４によって剛性を補われた部分が、軸力部材１０１の構面外方向すなわち構面の法線方向に向けて変形する可能性がある。詳述すると、図１７（Ｂ），図１７（Ｃ）に示すように、軸力部材１０１の端部が、付着防止被膜（図示略）を圧縮しながら、塑性化部１０３と補剛部１０４との境界付近を中心としてあたかもヒンジが回転するかのように変形する。この現象をヒンジ現象といい、軸力部材１０１の端部が塑性変形し折れ曲がった状態を「ヒンジＨが形成された」と表現する。
特開２００１−２２７１９２号公報

塑性化部１０３と補剛部１０４との境界付近のヒンジ現象は、実際には、軸力部材１０１の端部とガセットプレート１１０との接合部に十分な剛性が確保されている限り起こり得ないが、この部分に与えられた剛性を上回る圧縮力が作用した場合には、軸力部材１０１の端部とガセットプレート１１０との境界付近を中心として、同様のヒンジ現象が起こり得る。このように、塑性化部１０３と補剛部１０４との境界付近、ならびに軸力部材１０１の端部とガセットプレート１１０との境界付近にヒンジ現象が起こり得る状況では、制振ブレース１００に３つまたは４つのヒンジＨが形成され、制振ブレース１００の挙動が不安定になる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、軸力部材の端部にヒンジ現象が生じることがなく、軸力部材の端部が不安定な挙動を示さないようにすることで、軸力部材が設計で意図した剛性・耐力を発揮して振動エネルギーを十分に吸収することできる制振ブレースおよび構造物を提供すること目的としている。

上記の課題を解決するための手段として、次のような構成の制振ブレースおよび構造物を採用する。
すなわち本発明の制振ブレースは、軸方向に作用する引張力または圧縮力に対して耐力を発揮する軸力部材と、前記軸力部材の周囲に設けられて該軸力部材を拘束する拘束部材と、前記軸力部材の端部に設けられて前記軸力部材の剛性を補う補剛部と、前記拘束部材と前記補剛部との間に設けられて両者の付着を防止する付着防止体とを備える制振ブレースにおいて、
前記軸力部材に前記圧縮力が作用した場合に、前記軸力部材の端部が前記軸方向に対してある角度よりも大きく回転しないように、前記補剛部の前記軸方向の長さと、前記補剛部と前記拘束部材との隙間の大きさとが設定されていることを特徴とする。

補剛部は、軸力部材の端部の剛性を補うために必要であるが、軸力部材に上記のようなヒンジ現象が生じると、軸力部材の端部が不安定な挙動を示し、制振ブレースが設計で意図した剛性・耐力を発揮できず、振動エネルギーを十分に吸収できなくなる。上記のようなヒンジ現象を防止するには、拘束部材と補剛部との間に隙間を設けなければよいが、両者間に隙間がないと軸力部材が所期の機能を果たさなくなるので、拘束部材と補剛部との間に隙間は必要である。そこで本発明においては、補剛部の軸方向の長さと、補剛部と拘束部材との隙間の大きさとを適切に設定し、軸力部材に圧縮力が作用した場合に、軸力部材の端部が軸方向に対してある角度よりも大きく回転しないようにすることにより、軸力部材の端部にヒンジ現象が生じることがなく、軸力部材の端部が不安定な挙動を示さなくなる。

本発明の制振ブレースは、前記ある角度が１／７５ｒａｄ（ラジアン）に規定され、前記補剛部の前記軸方向の長さが１５０ｍｍ（ミリメートル）以上に設定されていることが望ましい。
軸力部材の端部に許容される回転角度が１／７５ｒａｄ以下であれば、軸力部材の端部にヒンジ現象が生じることがなく、軸力部材の端部が不安定な挙動を示さない。また、補剛部の軸方向の長さが１５０ｍｍよりも短ければ、軸力部材に端部破壊が生じる。

本発明の制振ブレースは、前記拘束部材と前記補剛部との隙間の大きさが１ｍｍ（ミリメートル）以下に設定されていることが望ましい。
拘束部材と補剛部との隙間の大きさが１ｍｍよりも大きくても、軸力部材の端部に許容される回転角度が１／７５ｒａｄ以下であればヒンジ現象が生じることはないが、拘束部材と補剛部との隙間があまりに大きくなると、拘束部材が所期の機能を果たさなくなる。
本発明の制振ブレースは、前記軸力部材の端部に、構造物に接合されるピン継手が設けられていることが望ましい。

本発明の構造物は、柱と梁とからなるラーメン構造の骨組みに、上記本発明の制振ブレースが設置されていることを特徴とする。
本発明の構造物は、前記制振ブレースが、前記骨組みにピン接合されていることが望ましい。
構造物と制振ブレースとが、例えばスプライスプレートを使用して剛に接合されると、柱と梁とからなるラーメン構造の構造物が層間変形を起こしたとき、スプライスプレートを固着された軸力部材の端部に曲げモーメントが生じ、軸力部材の端部に回転変形を起こさせる原因となる。軸力部材の所期の機能は、軸方向に作用する引張力または圧縮力に対して耐力を発揮することであるから、軸力部材の端部にピン継手を設け、構造物に対しピン接合することにより、構造物が層間変形を起こしたときでも、軸力部材の端部に曲げモーメントが生じることがない。

本発明によれば、補剛部の軸方向の長さと、補剛部と拘束部材との隙間の大きさとを適切に設定し、軸力部材に圧縮力が作用した場合に、軸力部材の端部が軸方向に対してある角度よりも大きく回転しないようにすることにより、軸力部材の端部にヒンジ現象が生じることがなく、軸力部材の端部が不安定な挙動を示さないので、軸力部材が設計で意図した剛性・耐力を発揮し、振動エネルギーを十分に吸収することができる。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を、図を参照して説明する。
制振ブレース１は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、軸方向に作用する引張力または圧縮力に対して耐力を発揮する軸力部材２と、軸力部材２の周囲に設けられて軸力部材２を拘束する拘束部材３とを備えている。軸力部材２と拘束部材３との間には、両者の付着を防止する付着防止皮膜（付着防止体）４が設けられている。

軸力部材２は、拘束部材３に周囲を覆われ、所定の大きさ以上の引張力または圧縮力が作用した場合に塑性変形しエネルギーを吸収する塑性化部２１と、拘束部材３から突出する塑性化部２１の剛性を補う補剛部２２と、補剛部２２の外側に設けられ、構造物に接合される継手部２３とを備えている。軸力部材２は、均一な厚さの一枚の鋼板によって形成されており、塑性化部２１は、軸力部材２の中央に設けられている。塑性化部２１の両外側には、塑性化部２１よりも幅の広い第１の拡幅部２４が設けられ、さらにその外側に第１の拡幅部２４よりも幅の広い第２の拡幅部２５が設けられている。

軸力部材２の両端部には、第１、第２の拡幅部２４，２５に沿って補剛リブ５が設けられている。補剛リブ５は、軸力部材２と同じく均一な厚さの鋼板によって形成されており、軸力部材２の両側面に、補剛部２２および継手部２３に沿って配設され、軸力部材２に突き当てられた部分を軸方向に沿って溶接されている。補剛リブ５には、第１の拡幅部２４に沿う部分に、第１の拡幅部２４とともに上述した補剛部２２を構成する第３の拡幅部５１が設けられ、第２の拡幅部２５に沿う部分に、第３の拡幅部５１よりも幅が広く、第２の拡幅部２５とともに継手部２３を構成する第４の拡幅部５２が設けられている。

拘束部材３は、軸力部材２の周囲に配設された補強用の鋼管３１と、鋼管３１と軸力部材２との間に打設されて硬化したコンクリート３２とを備えている。軸力部材２の表面には、コンクリート３２の打設に先んじて付着防止皮膜４が施工され、硬化した後のコンクリート３２と軸力部材２との付着が防止される。

付着防止皮膜４は、軸力部材２の表面に塗布された粘弾塑性材料や塗料等によって構成されている。付着防止皮膜４は、軸力部材２と拘束部材３との付着を防止するばかりでなく、軸力部材２に圧縮力が作用した場合に、断面を膨張させるようにして起こる軸力部材２の変形を許容する。付着防止皮膜４が設けられることにより、拘束部材３に周囲を覆われる軸力部材２とコンクリート３２とは、付着防止被膜４の膜厚分だけ離間している。上述したように、付着防止皮膜４は、コンクリート３２の打設に先んじて軸力部材２の表面に施工されるので、拘束部材３に周囲を覆われる軸力部材２の表面とコンクリート３２との隙間は、事前に施工される付着防止皮膜４の厚さに依存する。そこで本実施形態の制振ブレース１では、補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間が、付着防止皮膜４の施工精度を高めるなどして厳密に管理される。

上記のように構成された制振ブレース１が設置された構造物を図２に示す。この構造物には、鋼製の柱６と梁７とからなるラーメン構造が採用されており、この構造物の各階の層間に、２本の制振ブレース１が設置されている。一方の制振ブレース１の上端の接合部は、上階の梁７の中央に溶接されたガセットプレート８ａにボルト接合され、下端の接合部は、一方の柱６と下階の梁７との接合部分に溶接されたガセットプレート８ｂにボルト接合されている。他方の制振ブレース１の上端の接合部は、上述したガセットプレート８ａにボルト接合され、下端の接合部は、他方の柱６と下階の梁７との接合部分に溶接されたガセットプレート８ｃにボルト接合されている。いずれの制振ブレース１も、軸力部材２の構面を柱６と梁７とによって構成される構面と平行に、すなわち構面を一致させて配置されている。

制振ブレース１の下方の継手部２３をガセットプレート８ｂにボルト接合された部分（図２において符号Ｅで示した部分）の詳細を図３に示す。ガセットプレート８ｂには、構面外リブ９が、柱６に届くまで延長されて溶接されている。軸力部材２とガセットプレート８ｂとは、２枚１組のスプライスプレート１０を２組使用して補剛リブ５の両側の２箇所を挟まれ、ボルト１０ａを用いて締着されている。同様に、補剛リブ５と構面外リブ９とが、２枚１組のスプライスプレート１０を２組使用して軸力部材２の両側の２箇所を挟まれ、ボルト（図示略）を用いて締着されている。

上記のように構成された構造物に、地震や風等によって振動エネルギーが作用すると、制振ブレース１には軸方向に引張力または圧縮力が作用する。制振ブレース１は、これらの力を受けて軸力部材２を塑性変形させることにより、振動エネルギーを吸収する。

制振ブレース１に引張力が作用する場合、図４（Ａ）に示すように、軸力部材２には、構面内において伸びる方向への変形が生じるが、構面外方向への変形は生じない。制振ブレース１に圧縮力が作用する場合は、図４（Ｂ）に示すように、軸力部材２の塑性化部２１が、付着防止被膜４を圧縮しながら構面外方向に変位し、続いて軸力部材２の端部が構面外方向に回転変形を生じる。詳述すると、軸力部材２の端部が、付着防止被膜４を圧縮しながら、塑性化部２１と補剛部２２との境界部分（塑性化部２１に臨む補剛リブ５の先端５ｂが配置される部分）を中心としてあたかもヒンジが回転するかのように変形する。制振ブレース１に圧縮力が作用した状態において、軸力部材２の端部の挙動は、補剛リブ５がコンクリート３２に接触するまでは、軸力部材２の曲げ剛性に依存し、補剛リブ５がコンクリート３２に接触した後は、コンクリート３２のせん断力が十分に小さいとすれば鋼管３１の耐力、剛性に依存する。そして、圧縮力の大きさが軸力部材２の弾性変形の限界を超えると、軸力部材２の端部は、あたかもヒンジが回転し折れ曲がったかのように塑性変形する（上述したヒンジ現象）。

圧縮力が作用することによって軸力部材２の端部に生じる回転角の大きさθは、拘束部材３に覆われた補剛部２２の軸方向の長さＬ、および補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間の大きさｔに依存して決定される。すなわち、軸力部材２の端部に生じる回転角θの大きさは、２ｔ／Ｌ ｒａｄ（ラジアン）で表され、拘束部材３に覆われた補剛部２２の軸方向の長さＬが長いほど小さくなり、短いほど大きくなる。また、軸力部材２の端部に生じる回転角θの大きさは、補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間が小さいほど小さくなり、隙間が大きいほど大きくなる。

本実施形態の制振ブレース１は、後述する実験結果に基づき、過大な圧縮力が作用しても軸力部材２の端部にヒンジを形成しないように、拘束部材３に覆われた補剛部２２の軸方向の長さＬが１５０ｍｍ（ミリメートル）以上に規定され、かつ補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間の大きさｔが１ｍｍ（ミリメートル）以下に規定されている。制振ブレース１は、上記のように規定されることにより、軸力部材２の端部に生じる回転角θの大きさが、１／７５ｒａｄ（ラジアン）以下に制限され、軸力部材２の端部にヒンジが形成されなくなる。

以下、本実施形態の制振ブレース１について、拘束部材３に覆われた補剛部２２の軸方向の長さＬ、および補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間の大きさｔを規定するために、本実施形態の制振ブレース１について本発明者が行った実験について説明する。
本発明者は、制振ブレース１に圧縮力および引張力を作用させて制振ブレース１に変形を生じさせ、軸力部材２の軸方向の変形量δと、軸力部材２の端部に生じる回転角θの大きさとの関係を調べた。ここで、軸力部材２の軸方向の変形量δ、ならびに軸力部材２の端部に生じる回転角θは、次のように定義した。すなわち、図５（Ａ）に示すように、制振ブレース１が直線的な形状を保っている状態から、制振ブレース１に圧縮力を作用させ、図５（Ｂ）に示すように、制振ブレース１がヒンジｈを形成して屈曲した状態となったとき、軸力部材２の軸方向の変形量をδとし、塑性化部２１に対して補剛部２２、継手部２３がなす角をθとした。なお、図５（Ａ）の状態では、実際には制振ブレース１にヒンジｈは形成されないが、図５（Ｂ）と対比させる意味で、図５（Ａ）の制振ブレース１にはヒンジｈを記載してある。

実験に使用した載荷装置２００を図６に示す。載荷装置２００は、基台２０１上に、軸力部材２の一端を接合されて定位置に留まる反力治具２０２と、軸力部材２の他端を接合されて軸方向に移動自在に支持されている加力治具２０３とを備えている。加力治具２０３には、加力治具２０３を介して制振ブレース１に圧縮力および引張力を選択的に作用させるジャッキ（図示略）が連結される。

軸力部材２の軸歪４％を目標に制振ブレース１に圧縮力および引張力を作用させると、図７（Ａ）に示すような実験結果が得られた。制振ブレース１に圧縮力を作用させた場合、軸方向の負の変形量がある程度大きくなっても、軸力部材２の端部に生じる回転角θの大きさは、ある程度以上大きくはならなくなっている。制振ブレース１に引張力を作用させた場合は、軸方向の正の変形量が軸力部材２の初期歪によってもたらされたとすると、軸力部材２の端部に生じる回転角θの大きさは、約１／７５ｒａｄ程度に抑えられている。これは、軸力部材２の端部の回転が、補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間の分だけは許容されたが、それ以上の回転がコンクリート３２および鋼管３１の抵抗によって抑えられたことによる。
軸力部材２の軸歪２％を目標に制振ブレース１に圧縮力および引張力を作用させると、図７（Ｂ）に示すように、軸力部材２の軸方向の変形量δは少ないものの上記と同様の傾向が見られた。

上記の実験では、軸力部材２の端部が折れ曲がることはなく、軸力部材２にヒンジが形成されることはなかった。実験での載荷条件は、構造物の層間変形に対して軸力部材の構面全体で追従する場合に対応したものとなっており、軸力部材２の端部に偏心圧縮力は作用していない。また、拘束部材３に覆われた補剛部２２の軸方向の長さＬが十分であったこともヒンジが形成されなかった要因と考えられる。

本実施形態においては、軸力部材２の構面を、柱６と梁７とによって構成される構面と平行に配置しているが、軸力部材２の構面を、柱６と梁７とによって構成される構面に対して垂直に配置しても、上記と同等の効果が得られる。図８に示すように、補剛リブ５とガセットプレート８ｂとは、２枚１組のスプライスプレート１０を２組使用して軸力部材２の両側の２箇所を挟まれ、ボルト１０ａを用いて締着されている。同様に、軸力部材２と構面外リブ９とが、２枚１組のスプライスプレート１０を２組使用して補剛リブ５の両側の２箇所を挟まれ、ボルト（図示略）を用いて締着されている。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を、図を参照して説明する。なお、上記第１実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の制振ブレース１には、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、軸力部材２と同じ長さの補剛リブ５３が設けられている。補剛リブ５３は、軸力部材２と同じく均一な厚さの鋼板によって形成されており、軸力部材２の両端部にそれぞれ設けられた２つの補剛リブ５を、塑性化部２１に沿って配設された連結バー５４を介して連結したような形状をなしている。補剛リブ５３は、軸力部材２の両側面に配置され、軸力部材２に突き当てられた部分を軸方向に沿って溶接されている。連結バー５４は、軸力部材２の塑性化部２１の剛性を補う。

本実施形態の制振ブレース１は、上記第１実施形態と同様に、拘束部材３に覆われた補剛部２２の軸方向の長さＬが１５０ｍｍ以上に規定され、かつ補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間の大きさｔが１ｍｍ以下に規定されている。本実施形態の制振ブレース１も、上記のように規定されることにより、軸力部材２の端部に生じる回転角の大きさθが、１／７５ｒａｄ以下に制限され、軸力部材２の端部にヒンジが形成されなくなる。

以下、本実施形態の制振ブレース１について、拘束部材３に覆われた補剛部２２の軸方向の長さＬ、および補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間の大きさｔを規定するために、本実施形態の制振ブレース１について本発明者が行った実験について説明する。
本発明者は、制振ブレース１を、鋼製の柱６と梁７とからなる構造物に、軸力部材２の構面を柱６と梁７とによって構成される構面と平行に配置して取り付けた。そして、この構造物に層間変形を生じさせるようにして、軸力部材２の軸歪２％を目標に制振ブレース１に圧縮力および引張力を作用させ、軸力部材２の軸方向の変形量δと軸力部材２の端部に生じる回転角θの大きさとの関係を調べた。この場合も、図１０に示すように、軸力部材２の軸方向の変形量δは少ないものの上記第１実施形態について行った実験と同様の傾向が見られた。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態を、図を参照して説明する。なお、上記の各実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の制振ブレース１には、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、軸力部材２が２本設けられている。これら２本の軸力部材２は、等間隔に離間して平行に配列されており、それぞれの軸力部材２にひとつずつ補剛リブ５が設けられている。この制振ブレース１が構造物に設置される際には、２本の軸力部材２の端部間にガセットプレート８ａ（または８ｂ，８ｃ）が挿入され、スプライスプレートを用いずにボルト結合される。なお、補剛リブ５は、スプライスプレートを用いてボルト結合しても構わない。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態を、図を参照して説明する。なお、上記の各実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の制振ブレース１にも、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、軸力部材２が２本設けられており、それぞれの軸力部材２に拘束部材３がひとつずつ設けられている。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態を、図を参照して説明する。なお、上記の各実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
図１３（Ａ）〜（Ｄ）には、上記の各実施形態に示した拘束部材３の変形例を示す。図１３（Ａ）に示す拘束部材３ａは、上記第１、第２実施形態の拘束部材３の代替品として使用される。この拘束部材３ａは、２本の溝形鋼３３と２本の平鋼３４とを組み合わせたものである。各溝形鋼３３は、互いのウエブ背面で軸力部材２の塑性化部２１を挟むように配置されている。各平鋼３４は、塑性化部２１を挟んで隣り合う溝形鋼３３のフランジ面に沿って配置されている。溝形鋼３３と平鋼３４は、それぞれボルト３５を用いて締結されている。

図１３（Ｂ）に示す拘束部材３ｂは、上記第３実施形態の拘束部材３の代替品として使用される。この拘束部材３ｂは、４本の山形鋼３６を組み合わせたものである。各山形鋼３６は、直角に突き出す背面を、塑性化部２１と連結バー５４との間に形成される直角の溝面に沿わせるように配置されている。各山形鋼３６は、隣り合うものどうしが、フランジ面で塑性化部２１または連結バー５４を挟み、それぞれボルト３５を用いて締結されている。

図１３（Ｃ）に示す拘束部材３ｃは、上記第１、第２実施形態の拘束部材３の代替品として使用される。この拘束部材３ｃは、矩形断面を有する２本の箱形鋼３７と２本の平鋼３４とを組み合わせたものである。各箱形鋼３７は、互いの側面で軸力部材２の塑性化部２１を挟むように配置されている。各平鋼３４は、塑性化部２１を挟んで隣り合う箱形鋼３７の側面に沿って配置されている。箱形鋼３７と平鋼３４は、溶接によって固着されている。

図１３（Ｄ）に示す拘束部材３ｄは、上記第３実施形態の拘束部材３の代替品として使用される。この拘束部材３ｄは、矩形断面を有する４本の箱形鋼３８と４本の平鋼３４とを組み合わせたものである。各箱形鋼３８は、隣り合う２つの側面を、塑性化部２１と連結バー５４との間に形成される直角の溝面に沿わせるように配置されている。各平鋼３４は、塑性化部２１を挟んで隣り合う箱形鋼３８の側面に沿って配置されている。箱形鋼３８と平鋼３４は、溶接によって固着されている。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態を、図を参照して説明する。なお、上記の各実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の制振ブレース１には、図１４（Ａ），（Ｂ）に示すように、継手部２３として、構造物にピン接合されるピン接合ブロック（ピン継手）６０が設けられている。ピン接合ブロック６０には、２つの軸支部６１が平行に離間して設けられており、各軸支部６１に、ピン孔６２がそれぞれ形成されている。
この制振ブレース１が構造物に設置される際には、２つの軸支部６１間にガセットプレート８ａ（または８ｂ，８ｃ）が挿入され、ピン孔６２およびガセットプレート８ａに形成されたピン孔８ｄに回動自在にピン（図示略）が装着される。

制振ブレースが設置された構造物に、地震や風等によって振動エネルギーが作用し、構造物が層間変形を生じると、制振ブレースの端部がスプライスプレート１０を用いて柱６と梁７との接合部分に剛に接合されている場合、制振ブレースの端部には、柱６と梁７との構面内方向に曲げモーメントが生じるが、上記のように制振ブレース１が構造物にピン接合されている場合は、制振ブレース１の端部が回動するため、曲げモーメントは生じず、制振ブレース１には引張力または圧縮力のいずれかしか作用しなくなるので、制振ブレース１の特性を十分に発揮することができる。

［第７実施形態］
本発明の第７実施形態を、図を参照して説明する。なお、上記の各実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の制振ブレース１は、図１５に示すように、補剛リブ５の側縁５ａが、軸力部材２の軸方向に対して角度γをなすように傾斜している。拘束部材３も、側縁５ａの傾斜に合わせて、コンクリート３２の内面が傾斜している。これにより、補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間は等しくなっている。

上記のように構成された制振ブレース１に圧縮力が作用すると、軸力部材２が軸方向に歪みを生じ、軸力部材２の端部が、拘束部材３の内側に押し込まれる。これにより、補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間の大きさは、圧縮力が作用していない状態よりも小さくなるので、軸力部材２の端部に生じる回転角θも小さくなり、軸力部材２の端部にヒンジが形成されなくなる。

［第８実施形態］
本発明の第８実施形態を、図を参照して説明する。なお、上記の各実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の制振ブレース１は、図１６に示すように、塑性化部２１とコンクリート３２との隙間の大きさｓが、補剛リブ５の側縁５ａとコンクリート３２との隙間の大きさｔよりも大きく設定されている。

上記のように構成された制振ブレース１に圧縮力が作用すると、補剛リブ５がコンクリート３２に接触して軸力部材２の端部の挙動が制限される。この状態でも、塑性化部２１はコンクリート３２には接触しないので、圧縮力が作用することによって起こる軸力部材２の軸方向への変形が、過大な抵抗を受けることなく円滑に行われ、制振ブレース１が不安定な挙動を示すことがない。

本実施形態においては、軸力部材２の塑性化部２１が矩形の断面形状を有するが、本発明においては、軸力部材の断面形状は矩形には限定されず、例えば円形、中空の矩形、中空の円形等、あらゆる形状を採用することが可能である。
本実施形態においては、鋼管３１とコンクリート３２とを組み合わせて拘束部材３を構成したが、コンクリートに代えてモルタルを使用しても構わない。
本実施形態においては、軸力部材２を均一な厚さの一枚の鋼板によって形成したが、例えば塑性化部の厚さを他の部分よりも薄くする等して軸力部材の厚さに変化をもたせても構わない。また、複数枚の鋼板を組み合わせて軸力部材を構成しても構わない。
本実施形態においては、付着防止皮膜４を軸力部材２の表面に塗布された粘弾塑性材料や塗料等によって構成したが、本発明の付着防止体としては、軸力部材２の表面を覆う皮膜状のものに限らず、軸力部材２と拘束部材３との隙間に、互いに離間して複数存在するものであっても構わない。さらに、固体状のものに限らず、潤滑油等の液体状のものであっても構わない。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。

図１（Ａ）は、本発明の制振ブレースの第１実施形態を示す縦断面図、図１（Ｂ）は、同実施形態の横断面図、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）におけるＡ−Ａ線の矢視断面図である。 本発明の構造物の第１実施形態を模式的に示す正面図である。 制振ブレースと構造物との接合部分を示す正面図である。 図４（Ａ）は、制振ブレースに引張力が作用した場合の軸力部材の端部の挙動を示す状態説明図、図４（Ｂ）は、制振ブレースに圧縮力が作用した場合の軸力部材の端部の挙動を示す状態説明図である。 図５（Ａ）は、制振ブレースになんら力が作用していない場合の制振ブレースの態様を示す模式図、図５（Ｂ）は、制振ブレースに圧縮力が作用している場合の制振ブレースの態様を示す模式図である。 制振ブレースの載荷試験に使用した載荷装置の構造を示す正面図である。 図７（Ａ）は、軸力部材の軸歪４％を目標に制振ブレースに圧縮力および引張力を作用させ、軸力部材の軸方向の変形量δと軸力部材の端部に生じる回転角θの大きさとの関係を示す図、図７（Ｂ）は、軸力部材の軸歪２％を目標に制振ブレースに圧縮力および引張力を作用させ、軸力部材の軸方向の変形量δと軸力部材の端部に生じる回転角θの大きさとの関係を示す図である。 本実施形態の変形例であって、本発明の制振ブレースと構造物との接合部分を示す正面図である。 図９（Ａ）は、本発明の制振ブレースの第２実施形態を示す横断面図、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）におけるＢ−Ｂ線の矢視断面図である。 軸力部材の軸歪２％を目標に制振ブレースに圧縮力および引張力を作用させ、軸力部材の軸方向の変形量δと軸力部材の端部に生じる回転角θの大きさとの関係を示す図である。 図１１（Ａ）は、本発明の制振ブレースの第３実施形態を示す横断面図、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）におけるＣ−Ｃ線の矢視断面図である。 図１２（Ａ）は、本発明の制振ブレースの第４実施形態を示す横断面図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）におけるＤ−Ｄ線の矢視断面図である。 図１３（Ａ），図１３（Ｂ），図１３（Ｃ），図１３（Ｄ）は、本発明の制振ブレースの第５実施形態であって、上記各実施形態に示した拘束部材の変形例を示す断面図である。 図１４（Ａ）は、本発明の制振ブレースの第６実施形態を示す縦横断面図、図１４（Ｂ）は、同実施形態の横断面図である。 本発明の制振ブレースの第７実施形態を示す縦断面図である。 本発明の制振ブレースの第８実施形態を示す縦断面図である。 図１７（Ａ）は、制振ブレースに圧縮力が作用していても制振ブレースの挙動が安定している状態を示す模式図、図１７（Ｂ），図１７（Ｃ）は、制振ブレースに圧縮力が作用してヒンジ現象が生じ、制振ブレースの挙動が不安定になった状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 制振ブレース
２ 軸力部材
３ 拘束部材
４ 付着防止皮膜（付着防止体）
２１ 塑性化部
２２ 補剛部
２３ 継手部
Ｌ 補剛部２２の軸方向の長さ
ｔ 補剛部２２と拘束部材３との隙間の大きさ

Claims (6)

1. 軸方向に作用する引張力または圧縮力に対して耐力を発揮する軸力部材と、
   前記軸力部材の周囲に設けられて該軸力部材を拘束する拘束部材と、
   前記軸力部材の端部に設けられて前記軸力部材の剛性を補う補剛部と、
   前記拘束部材と前記補剛部との間に設けられて両者の付着を防止する付着防止体とを備える制振ブレースであって、
   前記軸力部材に前記圧縮力が作用した場合に、前記軸力部材の端部が前記軸方向に対してある角度よりも大きく回転しないように、前記補剛部の前記軸方向の長さと、前記補剛部と前記拘束部材との隙間の大きさとが設定されていることを特徴とする制振ブレース。
2. 前記ある角度が１／７５ｒａｄ（ラジアン）に規定され、前記補剛部の前記軸方向の長さが１５０ｍｍ（ミリメートル）以上に設定されていることを特徴とする請求項１記載の制振ブレース。
3. 前記拘束部材と前記補剛部との隙間の大きさが１ｍｍ（ミリメートル）以下に設定されていることを特徴とする請求項２記載の制振ブレース。
4. 前記軸力部材の端部に、構造物に接合されるピン継手が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の制振ブレース。
5. 柱と梁とからなるラーメン構造の骨組みが採用された構造物であって、前記骨組みに請求項１から４のいずれか一項記載の制振ブレースが設置されていることを特徴とする構造物。
6. 前記制振ブレースが、前記骨組みにピン接合されていることを特徴とする請求項５記載の構造物。
   
   

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