JP2005232910A - ブレースダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、シンプルな構成でローコスト化、高耐力化、コンパクト化を実現するブレースダンパーを提供する。
【解決手段】 ブレースダンパー１は、ブレース芯材２と補剛材３により構成され、ブレース芯材２は、軟鋼もしくは極軟鋼等の部材幅が一様な帯状鋼板を、両端部２ｂと比較して中間部の板厚を薄くすることで先行降伏部２ａを形成した構成を有し、補剛材３は、対をなす溝形鋼４をブレース芯材２を挟んでシンメトリーに配置して構成されている。ブレースダンパー１は、ブレース芯材２を補剛材３で挟み込むことでブレース芯材２の軸方向変形を許容しつつ、座屈を補強し、座屈強度に優れたブレースとしての機能とエネルギー吸収性能に優れたダンパーとしての機能を併せ持つ構成としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブレースダンパーに関する。

性能設計の時代に向けて、損傷をコントロールできる制震構造の普及が進行している。特に鋼材の降伏に伴う履歴吸収エネルギーを利用した鋼材ダンパーは、ローコストで大きな減衰性能を発揮できることから、採用実績が多い。中でも軸力に抵抗するブレース形式は、機構が簡単で設計的にも扱いやすいため、多様されている。

ブレース形式の鋼材ダンパーは、従来より芯材となる鋼材を繊維補強コンクリートで被覆した構成のアンボンドブレースダンパーが一般に広く知られており、多くの構造物に適用されている。また、近年では、軽量化、コンパクト化、ローコスト化、疲労性能の向上といった点を改良したブレース形式の鋼材ダンパーとして、特許文献１に示すような芯材となる鋼材を同じく鋼材で被覆した構成のアンボンドブレースダンパーが開発され、実用化されている。
特開２００２−２３５３８０号公報（図１参照）

しかしながら、芯材を鋼材で被覆した構成のアンボンドブレースダンパーは、芯材の中央部に対して両端部の断面を拡幅することで中央部に先行降伏部を形成しているため、先行降伏部の幅が溝形鋼の規格サイズにより制約されてしまい、高耐力化やコンパクト化を阻む要因となっていた。

上記事情に鑑み、本発明は、シンプルな構成でローコスト化、高耐力化、コンパクト化を実現するブレースダンパーを提供することを目的としている。

請求項１記載のブレースダンパーは、構造物にブレースとして設置され、構造物の振動エネルギーを吸収するダンパーとしても機能するブレースダンパーであって、所定軸力を受けた際に降伏する先行降伏部が所定位置に設定された長さ方向に一様な板幅を有する帯板状の極軟鋼板または軟鋼板からなり、両端が構造物に対して固定されるブレース芯材と、該ブレース芯材を両面から挟み込んだ形態でその周囲に装着され、ブレース芯材の軸方向変形を許容しつつ、その座屈を防止する補剛材とからなり、前記ブレース芯材の先行降伏部が軸線方向の両端部と比較して板厚を薄く形成した中間部に形成されることを特徴としている。

請求項２記載のブレースダンパーは、前記補剛材の前記ブレース芯材に形成されている先行降伏部と向かい合う両面各々に、ブレース芯材の両端部と先行降伏部との板厚差の1/2に相当する板厚を有するはさみ板が、固着手段を介して固着されることを特徴としている。

請求項３記載のブレースダンパーは、前記補剛材が、ブレース芯材を挟んでシンメトリーに対をなして配置され、前記ブレース芯材と平行に延在しこれと面どうしで接するウェブ部とその両側縁部に一体に形成された対のフランジ部を有する溝形鋼により構成されることを特徴としている。

請求項４記載のブレースダンパーは、前記補剛材を構成する対をなす溝形鋼各々のウェブ部で、ブレース芯材の先行降伏部を挟み込む位置に、面外方向変形を防止する補強部材が設置され、該補強部材が、少なくとも、前記溝形鋼のウェブ部に垂直な面を有する板材よりなり溝形鋼の対をなすフランジ部を連結するように固着手段を介して固着される複数の補強縦リブを備えることを特徴としている。

請求項５記載のブレースダンパーは、前記ブレース芯材の板幅が、前記溝形鋼の成と比較して略小さく成形されることを特徴としている。

請求項６記載のブレースダンパーは、前記ブレース芯材の小口面を覆うカバープレートが、対をなす前記溝形鋼各々の隣り合うフランジ部に跨るように配置されて、固定手段を介して固定されることを特徴としている。

請求項１に記載のブレースダンパーによれば、ブレース芯材の先行降伏部が、ブレース芯材の軸線方向の両端部と比較して板厚を薄く形成した中間部に形成されるから、板厚が異なる先行降伏部と両端部との長さ比を調整するのみの簡略な構成で、先行降伏部の歪みを自在にコントロールして効果的に地震エネルギーを吸収することが可能となる。
つまり、先行降伏部の長さを相対的に長くとることにより、塑性歪みは全長にわたり分散されるため小さくなり、疲労特性を向上することが可能となる。一方、先行降伏部の長さを相対的に短くとると、先行降伏部の塑性歪みは大きくなり、小さな層間変位から地震エネルギーの吸収効率を大きくとることが可能となる。

また、補剛材が、ブレース芯材の軸方向変形を許容しつつ、その座屈を防止するから、ブレースダンパーを座屈強度に優れたブレースとしての機能と減衰性能に優れたダンパーとしての機能を併せ持つ構成とすることが可能となる。

請求項２に記載のブレースダンパーによれば、前記補剛材の前記ブレース芯材の先行降伏部と向かい合う両面各々に、ブレース芯材の両端部と先行降伏部との板厚差の1/2に相当する板厚を有するはさみ板が固着されるから、前記ブレース芯材の先行降伏部においても補剛材との間に隙間を形成されることがなく、前記補剛材に面どうしで接してこれを補剛する構成となるため、前記ブレース芯材の先行降伏部と両端部のいずれに対しても面外変形を拘束することができ、前記ブレース芯材の全長にわたって効率よく座屈を防止することが可能となる。

請求項３記載のブレースダンパーによれば、前記補剛材が、前記ブレース芯材と平行に延在しこれと面どうしで接するウェブ部を有する対をなす溝形鋼により構成されるから、汎用の鋼材を用いてボルト接合により補剛材を組み立てることができ、簡略な構成で加工が容易であるとともに、補剛材の製作に特別な技量や機械を必要としないため、低コストでブレースダンパーを製造することが可能となる。
これにより、補剛材は断面視が見かけ上、Ｈ形鋼と同様の外観を呈するから、構造物に対する設置の形態も通常のブレースの場合となんら変わることがなく、構造物への設置に際しても取り扱いの容易な構成とすることが可能となる。

請求項４記載のブレースダンパーによれば、補剛材を構成する対をなす溝形鋼各々のウェブ部で、ブレース芯材の先行降伏部を挟み込む位置に、溝形鋼自身の面外方向変形を防止する補強部材を備えるから、ブレース芯材の先行降伏部に対する拘束力を他の部分よりも有効に増強し、補剛材の外形断面を拡大することなく先行降伏部において生じることが想定される局部座屈や破断を確実に防止することが可能となる。

また、該補強部材が、少なくとも複数の補強縦リブを備えることから、補強縦リブの設置数量や配置間隔を適宜調整することで、ブレース芯材の幅寸法やブレース芯材の負担力に応じて座屈防止や面外方向変形の防止等の補剛効果を適切な量に設定できるため、補剛材を構成する対をなす溝形鋼に対する補強部材の設置構造を、補剛効率を向上させつつ低コストな構成とすることが可能となる。
なお、補強部材を介して補剛材の補剛効果をさらに高めたい場合には、補強部材として従来より補強縦リブと併せて用いられており、前記溝形鋼のウェブ部に垂直な面を有する板材よりなり、溝形鋼の軸線方向に延在して隣り合う補強縦リブを連結するように固着される補強横リブを追加すればよい。

請求項５記載のブレースダンパーによれば、前記ブレース芯材の板幅が、前記溝形鋼の成と比較して略小さく成形されるから、ブレース芯材の幅方向の両端が溝形鋼のフランジ部近傍に位置するため、溝形鋼のウェブ部における面外変形が小さくなり、ブレース芯材の座屈に対する拘束効果をより向上することが可能となる。

これに伴い、対をなす溝形鋼により構成される前記補剛材は、補強部材による補剛効果に依存する必要性が低減することから、ブレース芯材の幅が小さいときやブレース芯材の負担力が小さい場合には、前述した補強部材について、これを構成する複数の補強縦リブの配置間隔を大きくしたり、従来より補強部材として補強縦リブと併せて用いられている補強横リブを省略したりして、ローコスト化を図ることが可能となる。

なお、補強部材として従来より補強縦リブと併せて用いられていた補強横リブを省略する構成は、溝形鋼に対して溶接により補強横リブを固着する際に生じていた溶接歪みを溝形鋼に生じることがないから、歪み矯正が不要となるため、補強部材を備えた対をなす溝形鋼により補剛材を制作する場合においても、その作業性を大幅に向上することが可能となる。

また、前記ブレース芯材は、先にも述べたように長さ方向に一様な板幅を有するから、中間部に形成された先行降伏部の幅方向の両端も前記溝形鋼のフランジ部近傍に位置するため、先行降伏部とブレースダンパー自身の幅がおおむね同一となり、ブレースダンパーを高耐力でありながらコンパクトな形状とすることが可能となる。

請求項６記載のブレースダンパーによれば、前記ブレース芯材の小口面を覆うカバープレートが、対をなす前記溝形鋼各々の隣り合うフランジ部に跨るように固定されるから、前記補剛材を構成する対をなす溝形鋼とカバープレートが相まって、前記ブレース芯材の全ての面を全長にわたって覆うことの可能な筒型の閉塞構造となるため、ブレース芯材の面外方向だけでなく面内方向の変形をも拘束して面内座屈を防止でき、ブレース芯材に対してより高い補剛効果を付与することが可能となる。

本発明のブレースダンパーを図１から図５に示す。本発明は、長さ方向で板幅が一様な軟鋼板もしくは極軟鋼板からなり、両端部と比較して中間部の板厚を薄くすることで先行降伏部を構成したブレース芯材を、対をなす溝形鋼から成る補剛材で挟み込んで座屈補強し、座屈強度に優れたブレースとしての機能と減衰性能に優れたダンパーとしての機能を併せ持つ構成としたものである。

図１（ａ）の側面図及び図１（ｂ）の平断面図に示すように、構造物にブレースとして設置され、構造物の振動エネルギーを吸収するダンパーとしても機能するブレースダンパー１は、ブレース芯材２と、その周囲に装着されてブレース芯材２の座屈を防止する補剛材３を備えている。

図１（ｃ）の側面図に示すように、ブレース芯材２は、長さ方向で板幅が一様な帯板状の鋼板（フラットバー）であって、その両端部２ｂが構造物に対して固定されることでこれ自体が通常のブレースとして機能するものである。
ブレース芯材２の両端部２ｂ各々における両面には、図３に示すように、鋼板よりなり前記ブレース芯材２に対して直交する面を形成するリブプレート６が設置されて、ブレース芯材１の両端部２ｂにおける横断面形状は十字形をなすものとされている。該リブプレート６は、構造物との接合部を構成するものであり、溶接等の固着手段を介して固着されている。

このように、ブレース芯材２の両端部２ｂにリブプレート６を設ける構成は、高力ボルトによる２面摩擦接合によって構造物とブレースダンパー１とを一体化することを目的とするもので、特別な施工精度を要求されることなく、現場において一般的な鉄骨ブレースの場合と同様な施工でブレースダンパー１を取り付けることができるものである。

本実施の形態におけるブレース芯材２は、極軟鋼（低降伏点鋼）を成形したもので、図１（ｃ）に示すように長さ方向全体にわたって一様な部材幅を有するものの、図１（ｂ）に示すように両端部２ｂと比較して中間部の板厚が薄く形成されており、この中間部が所定軸力を受けた際に先行して降伏する先行降伏部２ａに設定されている。
なお、ブレース芯材２の両端部２ｂと先行降伏部２ａに設定された中間部で板厚差を設ける方法としては、両端部２ｂを高周波加熱により増厚する方法やブレース芯材２を鋳造する方法等があるが、その方法はこれに限定されず何れを用いても良い。

一方、前記補剛材３は、図２（ａ）の横断面図に示すように、ブレース芯材２を間に挟んでシンメトリーに配置される対をなす溝形鋼４により構成されている。
該溝形鋼４は、汎用の鋼材であり、ウェブ部４ａとその両側縁部に一体に成形された対をなすフランジ部４ｂを有し、ブレース芯材２と平行に延在しこれと前記ウェブ部４ａが面どうしで接するように配置されている。これらは、図２（ａ）に示すように、対をなす溝形鋼４のウェブ部４ａでブレース芯材２を両面から挟み込んだ状態で、対をなす溝形鋼４各々の隣り合うフランジ部４ｂに跨るように帯鋼板からなるカバープレート７を配置し、図１（ａ）に示すように、該カバープレート７とフランジ部４ｂとを高力ボルト８を用いた１面摩擦接合で締結している。

なお、前記溝形鋼４のウェブ部４ａには、ブレース芯材２の両面に備えられている前記リブプレート６と干渉する位置にスリット４ａａ、４ａａ’が設けられている。
また、前記溝形鋼４がロール材溝形鋼の場合には、フランジ部４ｂにテーパーが形成されているため、カバープレート７との接合に高力ボルト８を用いる場合には、一般に用いられているテーパー座金を併用する。
さらに、板幅が一様なブレース芯材２はその板幅を、対をなす溝形鋼４の成と比較して略小さく成形している

上述する構成は、対をなす溝形鋼４により構成された補剛材３及びカバープレート７の両者が相まって、前記ブレース芯材２を全長にわたり両面に加えて幅方向の小口面をも覆うことの可能な筒型の閉鎖断面に構成されることとなる。このような構成は、ブレース芯材２の幅方向の変形を拘束して面内座屈を防止でき、より高い補剛効果を得ることができるものである。

また、図２（ｂ）に示すように、対をなす溝形鋼４は、断面視が見かけ上Ｈ型の補剛材３となり、外観がＨ形鋼のように組み立てられる。このような構成の補剛材３はブレース芯材２の外側に装着され、図１（ａ）に示すように、両端部でブレース芯材２とこれを挟む対をなす溝形鋼４のウェブ部４ａに綴りボルト９を貫通させて、ブレース芯材２の材軸方向以外の相対変形を生じないように、３者を締結している。

ここで、前記綴りボルト９は、ブレース芯材２の両端部２ｂ各々に、前記リブプレート６を挟んで対をなすように配置されている貫通孔２ｂａ、２ｂａ’に貫通されているが、ブレース芯材２の両端部２ｂのうち一方側に設けられた貫通孔２ｂａ’は、軸線方向に延びる長孔に成形されている。なお、長孔に形成された貫通孔２ｂａ’に綴りボルト９を締結する際には、緊張力を導入しない手締め程度で締結後に図示しないＵナットやダブルナットを用いて戻り止め処理を施しておく。

これは、補剛材３の機能をブレース芯材２の面外方向への変形を拘束してその座屈を防止するものでありつつ、ブレース芯材２の軸方向の変形を拘束しない構成とするためである。したがって、ブレース芯材２が軸方向に変形した場合に、長孔に成形された貫通孔２ｂａ’の近傍に位置するリブプレート６がブレース芯材２のウェブ部４ａに干渉しないよう、ウェブ部４ａに形成されたスリット４ａａ’も、余裕をもった長さとしている。

さらに、補剛材３は、ブレース芯材２の軸方向の変形を拘束しない構成とするため、ブレース芯材２との接面をアンボンド（非接着）状態に維持することとし、図１や図４に示すように、補剛材３を構成する溝形鋼４のウェブ部４ａでブレース芯材２と当接する面及び前記はさみ板５の表面に、絶縁材１３を介装している。該絶縁材１３には、補剛材３とブレース芯材２の相対変形を阻害せず、また音が生じないクロロプレンゴム等の高分子系材料からなるシート材が好適に採用可能である。

ところで、図１（ｂ）に示すようにブレース芯材２は、先にも述べたように両端部２ｂと中間部に形成された先行降伏部２ａでその板厚が異なっている。したがって、補剛材３を構成する対をなす溝形鋼４は、ウェブ部４ａがブレース芯材２の両端部２ｂには面どうしで当接するものの、先行降伏部２ａとは接せず隙間が形成されることとなり、ブレース芯材２の面外方向への変形を拘束するといった補剛材３の補剛効果を十分に発揮することができない。

そこで、前記対をなす溝形鋼４各々のウェブ部４ａにおけるブレース芯材２と向かい合う面であって、ブレース芯材２の先行降伏部２ａを挟み込む位置には、はさみ板５が溶接等の固着手段により固着されている。該はさみ板５は、ブレース芯材２の先行降伏部２ａと両端部２ｂとの板厚差の1/2に相当する板厚を有する鋼板により構成され、本実施の形態では、ブレース芯材２の先行降伏部２ａ前面に当接する大きさに形成されている。

なお、はさみ板５は、上述する構成にこだわるものではなく、複数のピースに分割し、ブレース芯材２の先行降伏部２ａを挟み込む位置に対して軸線方向に所定の離間間隔をもって配置する構成としても良い。
また、該はさみ板５とウェブ部４ａへの固着は、両者間に相対ズレを生じさせない程度の接合強度を有していれば良いため、本実施の形態では、図４に示すように断続隅肉溶接を用いているが、その固着方法は必ずしもこれにこだわるものではない。

さらに、ブレース芯材２の面外方向への変形を拘束するといった補剛材３の補剛効果を発揮できる構成あれば、必ずしもはさみ板５を用いる必要はない。例えば、図５（ａ）に示すように、補剛材３を構成する溝形鋼４のウェブ部４ａが、絶縁材１３を介してブレース芯材２の先行降伏部２ａに面どうしで当接するよう配置する。このとき、ブレース芯材２の両端部２ｂと向かい合う位置のウェブ部４ａは溝形鋼４から切り欠いておき、この切り欠きを覆いながら両端部２ｂに面どうしで当接するよう当て板１４を配置して、図５（ｂ）に示すように、先行降伏部２ａに面どうしで当接している前記ウェブ部４ａの背面に溶接等の固着手段により固着する構成としても良い。

また、補剛材３は、ブレース芯材２に対する面外方向の拘束力を十分に確保すべく、補剛材３を構成する対をなす溝形鋼４各々のウェブ部４ａが面外方向に変形することを防止するための補強部材１０を有している。
図１（ａ）に示すように、本実施形態における補強部材１０は、補強縦リブ１１と補強横リブ１２により構成されており、補強縦リブ１１は、補剛材３を構成する溝形鋼４のウェブ部４ａに垂直な面を有し、対をなすフランジ部４ｂを連結する鋼板により構成されている。

これら補強縦リブ１１は、図１（ｂ）に示すように、対をなす溝形鋼４各々のウェブ部４ａで、ブレース芯材２の先行降伏部２ａを挟み込む位置に対して所定の離間間隔をもって３カ所配置されており、ウェブ部４ａ及び対をなすフランジ部４ｂに溶接等の固着手段を介して固着されている。なお、補強縦リブ１１の数量や配置間隔は、必ずしもこれにこだわるものではなく、ブレース芯材２の幅やその負担力に応じて適宜調整すればよい。

一方、前記補強横リブ１２は、補剛材３を構成する溝形鋼４のウェブ部４ａに垂直な面を有し、補剛材３の軸線方向に延在する鋼板により構成されている。
これら補強横リブ１２は、図１（ａ）に示すように、対をなす溝形鋼４各々のウェブ部４ａで、隣り合う補強縦リブ１１を連結するように配置されており、ウェブ部４ａ及び隣り合う補強縦リブ１１に溶接等の固着手段を介して固着されている。

本実施の形態において、ブレースダンパー１は、ブレース芯材２の中間部に両端部２ｂと比較して板厚の薄い先行降伏部２ａを有するから、当該部分の座屈強度は他の部分よりも低下することが避けられない。このため、補剛材３による拘束力が十分でない場合には、ブレース芯材２が圧縮軸力により面外変形を生じ、先行降伏部２ａで局部座屈が生じて破壊することも想定される。

そこで、そのような事態を確実に防止するべく、補剛材３を構成する溝形鋼４の先行降伏部２ａを挟み込む位置に、上述するような補強部材１０を設ける構成とし、これによって補剛材３による先行降伏部２ａに対する拘束力を他の部分よりも増強し、先行降伏部２ａでの局部座屈や破壊を確実に防止する構成とした。

しかし、先にも述べたように、前記ブレース芯材２の板幅が、溝形鋼４の成と比較して略小さく成形しているから、ブレース芯材２の幅方向の両端が溝形鋼４のフランジ部４ｂ近傍に位置するため、溝形鋼４のウェブ部４ａにおける面外変形が小さくなり、これら対をなす溝形鋼４より構成される補剛材３は、ブレース芯材２の座屈に対する拘束効果をより向上できる。
このため、補強部材１０による補剛効果に依存する必要性が低減するから、ブレース芯材２の負担力が小さければ、補強部材１０自身を必ずしも設置する必要はなく、補剛材３全体の大きさやブレース芯材２の負担力に応じて要否を適宜使い分ければよい。

また、補強部材１０を必要とする場合であっても、補剛縦リブ１１及び補剛横リブ１２について、ブレース芯材２の幅寸法やブレース芯材２の負担力に応じて、補強縦リブ１１の配置間隔を調整する、もしくは補強横リブ１２を省略する等の調整を行い、座屈防止や面外方向変形の防止等の補剛効果について合理的な量を設定すればよい。

上述する構成のブレースダンパー１は、ブレース芯材２が通常のブレースと同様に機能し、特に補剛材３がブレース芯材２の座屈を有効に防止するので、座屈強度に優れた構成となっている。また、このブレースダンパー１は、ブレース芯材２が軸方向に変形して降伏することで鋼材ダンパーとして機能するものであり、特にブレース芯材２に軟鋼や極軟鋼を採用してその中間部に両端部２ｂと比較して板厚の薄い先行降伏部２ａを設定していることから、所定軸力を受けた際に先行降伏部２ａが確実に降伏して鋼材ダンパーとして優れたエネルギー吸収効果を得られるものとなっている。

また、これらブレースダンパー１は、ブレース芯材２の材質やその断面積、補剛材３による拘束力その他を適宜設定することで、ブレースおよび鋼材ダンパーとしての性能を自由にかつ幅広く調整できるが、なかでも、板厚が異なる先行降伏部２ａと両端部２ｂとの長さ比を調整するのみの簡略な構成で、先行降伏部２ａの歪みを自在にコントロールして効果的に地震エネルギーを吸収することが可能となる。

具体的には、先行降伏部２ａの長さを相対的に長くとることにより、塑性歪みは全長にわたり分散されるため小さくなり、疲労特性を向上することが可能となる。
一方、先行降伏部２ａの長さを相対的に短くとると、先行降伏部２ａの塑性歪みは大きくなり、小さな層間変位から地震エネルギーの吸収効率を大きくすることが可能となる。

また、前記補剛材３が、ブレース芯材２の軸方向変形を許容しつつ、その座屈を防止することから、ブレースダンパー１を座屈強度に優れたブレースとしての機能と減衰性能に優れたダンパーとしての機能を併せ持つ構成とすることが可能となる。

さらに、該補剛材３の前記ブレース芯材２の先行降伏部２ａと向かい合う両面各々に、前記はさみ板５が固着されることから、前記ブレース芯材２の先行降伏部２ａにおいても補剛材３との間に隙間を形成されることがなく、先行降伏部２ａと補剛材３とが面どうしで接する構成となり、補剛材３は前記ブレース芯材２の先行降伏部２ａと両端部２ｂのいずれに対しても面外変形を拘束することができ、前記ブレース芯材２の全長にわたって効率よく座屈を防止することが可能となる。

また、前記補剛材３に対をなす溝形鋼４を用いることで、汎用の鋼材を用いてボルト接合により補剛材３を組み立てることができ、簡略な構成で加工が容易であるとともに、補剛材３の製作に特別な技量や機械を必要としないため、低コストでブレースダンパー１を製造することが可能となる。
これにより、補剛材３は、断面視が見かけ上Ｈ形鋼と同様の外観を呈するから、構造物に対する設置の形態も通常のブレースの場合となんら変わることがなく、構造物への設置に際しても取り扱いの容易な構成とすることが可能となる。

さらに、補剛材３を構成する対をなす溝形鋼４各々のウェブ部で、ブレース芯材２の先行降伏部を挟み込む位置に補強部材１０を備える構成とすれば、ブレース芯材２の先行降伏部２ａに対する拘束を他の部分よりも有効に増強でき、先行降伏部２ａにおいて生じる局部座屈や破壊を確実に防止することが可能となる。

また、該補強部材１０が、少なくとも複数の補強縦リブ１１を備えることから、補強縦リブ１１の設置数量や配置間隔を適宜調整することで、ブレース芯材２の幅寸法やブレース芯材２の負担力に応じて座屈防止や面外方向変形防止等の補剛効果を合理的に設定できるため、補剛材３を構成する対をなす溝形鋼４に対する補強部材１０の設置構造を、補剛効率を向上させつつ低コストな構成とすることが可能となる。
なお、補強部材１０を介して補剛材３の補剛効果をさらに高めたい場合には、補強部材１０として従来より補強縦リブ１１と併せて用いられており、前記溝形鋼４のウェブ部４ａに垂直な面を有する板材よりなり、溝形鋼４の軸線方向に延在して隣り合う補強縦リブ１１を連結するように固着される補強横リブ１２を追加すればよい。

加えて、前記ブレース芯材２の板幅を溝形鋼４の成と比較して略小さく成形することから、ブレース芯材２の幅方向の両端が溝形鋼４のフランジ部４ｂ近傍に位置するため、溝形鋼４のウェブ部４ａにおける面外変形が小さくなり、ブレース芯材２の座屈に対する拘束効果をより向上することが可能となる。

これに伴い、対をなす溝形鋼４より構成される前記補剛材３は、補強部材１０による補剛効果に依存する必要性が低減することから、ブレース芯材２の幅が小さいときやブレース芯材２の負担力が小さい場合には、前述した補強部材１０について、これを構成する複数の補強縦リブ１１の配置間隔を大きくしたり、従来より補強部材１０として補強縦リブ１１と併せて用いられている補強横リブ１２を省略して、ローコスト化を図ることが可能となる。

なお、補強部材１０として従来より補強縦リブ１１と併せて用いられていた補強横リブ１２を省略する構成では、溝形鋼４に対して溶接により補強横リブ１２を固着する際に生じていた溶接歪みが溝形鋼４に生じなくなり、歪み矯正が不要となるため、補強部材１０を備えた対をなす溝形鋼４により補剛材３を制作する場合においても、その作業性を大幅に向上することが可能となる。

また、前記ブレース芯材２は、先にも述べたように長さ方向に一様な板幅を有するから、中間部に形成された先行降伏部２ａの幅方向の両端も前記溝形鋼４のフランジ部近傍に位置するため、先行降伏部２ａとブレースダンパー１の幅がおおむね同一となり、ブレースダンパー１を高耐力でありながらコンパクトな形状とすることが可能となる。

さらに、対をなす前記溝形鋼４各々の隣り合うフランジ部４ｂに跨るようにして、前記ブレース芯材２の小口面を覆うカバープレート７を固定すれば、前記補剛材３を構成する対をなす溝形鋼４とカバープレート７が相まって、前記ブレース芯材２の全ての面を全長にわたって覆うことの可能な筒型の閉鎖断面となり、ブレース芯材２の面外方向だけでなく面内方向の変形をも拘束して面内座屈を防止でき、ブレース芯材２に対してより高い補剛効果を付与することが可能となる。

本発明に係るブレースダンパーの概略を示す図である。 本発明に係るブレースダンパーの横断面を示す図である。 本発明に係るブレース芯材の詳細を示す図である。 本発明に係る補剛材の詳細を示す図である。 本発明に係るブレースダンパーの他の事例を示す図である。

符号の説明

１ ブレースダンパー
２ ブレース芯材
３ 補剛材
４ 溝形鋼
５ はさみ板
６ リブプレート
７ カバープレート
８ 高力ボルト
９ 綴りボルト
１０ 補強部材
１１ 補強縦リブ
１２ 補強横リブ
１３ 絶縁材
１４ 当て板

Claims (6)

1. 構造物にブレースとして設置され、構造物の振動エネルギーを吸収するダンパーとしても機能するブレースダンパーであって、
   所定軸力を受けた際に降伏する先行降伏部が所定位置に設定された長さ方向に一様な板幅を有する帯板状の極軟鋼板または軟鋼板からなり、両端が構造物に対して固定されるブレース芯材と、
   該ブレース芯材を両面から挟み込んだ形態でその周囲に装着され、ブレース芯材の軸方向変形を許容しつつ、その座屈を防止する補剛材とからなり、
   前記ブレース芯材の先行降伏部が、軸線方向の両端部と比較して板厚を薄く形成した中間部に形成されることを特徴とするブレースダンパー。
2. 請求項１に記載のブレースダンパーにおいて、
   前記補剛材の前記ブレース芯材に形成されている先行降伏部と向かい合う両面各々に、ブレース芯材の両端部と先行降伏部との板厚差の1/2に相当する板厚を有するはさみ板が、固着手段を介して固着されることを特徴とするブレースダンパー。
3. 請求項１または２に記載のブレースダンパーにおいて、
   前記補剛材が、ブレース芯材を挟んでシンメトリーに対をなして配置され、前記ブレース芯材と平行に延在しこれと面どうしで接するウェブ部とその両側縁部に一体に形成された対のフランジ部を有する溝形鋼により構成されることを特徴とするブレースダンパー。
4. 請求項３に記載のブレースダンパーにおいて、
   前記補剛材を構成する対をなす溝形鋼各々のウェブ部で、ブレース芯材の先行降伏部を挟み込む位置に、面外方向変形を防止する補強部材が設置され、
   該補強部材が、少なくとも、前記溝形鋼のウェブ部に垂直な面を有する板材よりなり溝形鋼の対をなすフランジ部を連結するように固着手段を介して固着される複数の補強縦リブを備えることを特徴とするブレースダンパー。
5. 請求項３または４に記載のブレースダンパーにおいて、
   前記ブレース芯材の板幅が、前記溝形鋼の成と比較して略小さく成形されることを特徴とするブレースダンパー。
6. 請求項５に記載のブレースダンパーにおいて、
   前記ブレース芯材の小口面を覆うカバープレートが、対をなす前記溝形鋼各々の隣り合うフランジ部に跨るように配置されて、固定手段を介して固定されることを特徴とするブレースダンパー。
   

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