JP2006028737A - 長さ調整機構を有する三重管制震ブレース - Google Patents

Abstract

【課題】地震により軸力管に圧縮及び引張の繰返し軸力が掛かっても座屈するこ
とがない三重管構造の制震ブレース及び建築構造物の枠組みに取付ける際の施工
誤差の問題を解決できる制震ブレースを提供すること。
【解決手段】建築構造物１０の枠組みに組み込まれる制震ブレース１１’は、軸
力管部Ａと長さ調整管部Ｂとからなり、軸力管部Ａには一般的な構造用鋼材の鋼
管（厚肉管２４）と低降伏点鋼の鋼管（薄肉管２６）とが同軸に接続されており、
軸力管２２の薄肉管２６の内側と外側の両側に薄肉管２６の座屈を阻止する補剛
管２１，３１を備え、長さ調整部Ｂは対のねじ部材３６ａ，３６ｂとその間に介
在される継手部材３４とがそれぞれ互いに逆ねじ構造で螺合され、長さ調整部Ｂ
の継手部材３４’の回動により両側のねじ部材４１ａ，４１ｂが互いに離隔接近
する機構により制震ブレース１１’全体が伸縮自在に構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、制震ブレースに関し、さらに詳しくは、地震により軸力管に圧縮及
び引張の繰返し軸力による応力が掛かっても軸力管が全体及び局部的に座屈する
ことがなく、しかも建築構造物の枠組みに取付ける際に制震ブレース全体が、長
さ調整可能とした長さ調整機構を有する三重管制震ブレースに関するものであ
る。

従来、地震による軸力管の降伏負荷に対する対策品としては、例えば、特開平
１１−１９３５７０号公報に示されるような二重管構造のものがある。これを図
４に示して説明すると、厚肉管４２と薄肉管４４とが同軸に接続された軸力管４
０の両端にクレビス継手４６ａ，４６ｂがエンド部材４８ａ，４８ｂを介して取
付けられると共に、軸力管４０の全長に亘って外筒管５０により覆われ一方のエ
ンド部材４８ａに溶接止めされる。

しかしながら、この公報に示されるものは、地震により軸力管４０に応力が掛
かった時に、軸力管４０の薄肉管４４が外方へ膨らむ座屈に対しては外筒管５０
によりその座屈が抑止されるが、内方へ凹む座屈に対しては抑止しようがないと
いう問題がある。特開平８−６８１１０号公報に示される二重管構造のものも同
様である。

一方、二重管構造の耐震構造材として、例えば特開２００３−３４９８３号公
報に示されるように、軸力管の内側に補剛管を設けたものもある。これを図５に
示して説明すれば、軸力管５２の両端にクレビス継手５４ａ，５４ｂがエンド部
材５６ａ，５６ｂを介して取付けられ、軸力管５２の内側に補剛管５８が同心的
に配設され、その一端が一方のエンド部材５６ｂに固定され、他方が軸方向に変
位可能な摺動支持部材６０に取付けられたものである。

この公報のものでは、軸力管５２の内方への座屈に対しては補剛管５８により
その座屈が抑止されるが、今度は逆に外側への座屈に対しては抑止しようがない
という問題がある。またこの場合、軸力管５２がどの部位で座屈するのか予想が
つかないことから、補剛管５８は軸力管５２の略全長に亘って配設されており、
その分材料コストが高くつく等の問題もあった。

また従来、建築構造物を耐震補強するための建築構造の枠組みに組み込まれる
制震ブレースの取り付けに際して、制震ブレースの両端を取付ける部材の位置が
施工誤差などの発生によって若干所望外の寸法となっており、ブレースを目的の
位置に介装することが困難なことがある。その施工誤差における制震ブレースの
長さ調整の対策としては、例えば特許第２７８１９５９号公報に示されるような、
長さ調節自在なピン接合の形態をなすクレビス継手を備えた構造部材を用い、ク
レビス部材の取付部分における長さを調整することによって所望部位に構造部材
を介装することができるようにした接続構造のものが知られている。

これを図６に示して説明すると、パイプ材７０の両端に円筒状コネクタ６１ａ，
６１ｂが溶接され、その内面に螺刻した雌ねじ６３ａ，６３ｂとクレビス部材６
７ａ，６７ｂの基軸端に突接した雄ねじが螺接し、雄ねじ６５ａ，６５ｂを相互
に逆ねじ構造にし、パイプ材７０を回転させると両端のクレビス部材６７ａ，６
７ｂが同時にパイプ材７０から離隔したり接近させることができる。そして、パ
イプ材７０を建築構造物の枠組みの取り付け位置に運び、一方のクレビス部材６
７ａをピン接合した後に、他方のクレビス部材６７ｂを所定箇所に固定させ、パ
イプ材７０全体を回転させることで目的の長さに調整している。

しかしながら、この公報に示されるものは、例えば建築構造物の枠組みに取付
ける際に若干の寸法誤差が生じた場合にパイプ全体を回転させ、クレビス部材の
取付け部分における長さを調整するため、大掛かりな作業となることやピン接合
の形態をなすクレビス継手を用いた構造部材のみに適用できるものであり、ボル
ト等で構造部材を接合する場合には適用できない。

特開平１１−１９３５７０号公報 特開平８−６８１１０号公報 特開２００３−３４９８３号公報 特許第２７８１９５９号公報

本発明が解決しようとする課題は、地震により軸力管に圧縮及び引張の繰返し
軸力が掛かっても座屈することなく十分に塑性変形させるために軸力管を内側と
外側の両面から拘束する三重管構造の制震ブレースを提供すること、さらにこの
三重管構造の制震ブレースを建築構造物の枠組みに取付ける際、施工誤差によっ
て生ずるブレース長さの問題を、ブレースの端部に存在するターンバックル機構
により、ブレース全体の長さを伸縮可能とした制震ブレースを提供することにあ
る。

上記課題を解決するために本発明は、請求項１に記載のように、建築構造物の
枠組みに組み込まれる制震ブレースであって、軸力管部と長さ調整部とからなり、
前記軸力管部は一般的な構造用鋼材の鋼管と低降伏点鋼の鋼管とが同軸に接続さ
れており、軸力管の前記低降伏点鋼管側の内側と外側とにそれぞれの座屈を阻止
する補剛管を備え、前記長さ調整部は対からなるねじ部材とその間に介在される
継手部材とがそれぞれ互いに逆ねじ構造で螺合され、長さ調整部の継手部材の回
動により両側のねじ部材が互いに離隔接近して制震ブレース全体が伸縮自在にな
るように構成されていることを要旨とする。

本発明の請求項１に記載の制震ブレースによれば、地震により軸力管に圧縮及
び引張の繰返し軸力による応力が掛かった場合にその軸力管の低降伏点鋼の鋼管
が外側へ座屈しようとすれば、外側の補剛管によりその座屈が抑止され、その低
降伏点鋼管が内側へ座屈しようとすれば、内側の補剛管によりその座屈が抑止さ
れる。機能としてはこの三重管部分の軸力管の座屈を両側の補剛管が座屈拘束す
ることによって、全体座屈及び局部座屈することなく圧縮、引張時の耐力低下を
防ぎ、地震時のエネルギーを効率よく吸収し、二重管の弱点である片側のみの補
鋼によって生じる圧縮時のエネルギー吸収効率の低下を改善した優れた制震ブレ
ースとなる。

しかも、この制震ブレースによれば、長さ調整部には対からなるねじ部材とそ
の間に介在される継手部材とがそれぞれ互いに逆ねじ構造で螺合され、継手部材
の回動により両側のねじ部材が互いに離隔接近するターンバックル機構によりブ
レース全体が伸縮されるものであるから、建築構造物にブレースを取付ける際の
施工誤差によって生ずるブレースの長さ調整の問題は解決し、ブレース全体を回
転させて長さを調整する方法に比べ作業工程が容易となる。また、ブレース全体
を伸縮させるためブレースと建築構造物を接合する際の接合部材を選ぶことな
く、クレビス継手やボルト接合等にも対応できるようになる。

そして、ブレースの端部に存在する継手部材を用いてブレースの長さを調整す
るため、軸力管部の曲げ剛性や耐力を低下させることなく、しかも外観上も機能
的な美感を備え、デザイン的にも見栄のよいものとなる。

以下に本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は
本発明の一実施形態に係る制震ブレースが建築構造物に用いられた一例を示した
ものである。この実施例では、架構体（建築構造物）１０の一方の片隅とその対
角位置の片隅とにそれぞれガセット１６ａ，１６ｂが設けられ、両ガセット１６
ａ，１６ｂ間に本発明である制震ブレース１１，１１’が架設されている。

図１の左側の制震ブレース１１の例では、両端部のクレビス継手１３ａ，１３
ｂに形成されるピンジョイントの穴を介してピン接合１９ａ，１９ｂにより前記
ガセット１６ａ，１６ｂに取り付けられる。また、右側の例では、制震ブレース
１１’の両端部がボルト接合部材１５ａ，１５ｂに形成されるボルト穴を介して
ボルト接合１７ａ，１７ｂによりそれぞれガセット１６ａ，１６ｂに取り付けら
れている。

図２は、図１に示される制震ブレース１１’の一実施形態としての断面構造を
示したものである。図示のようにこの制震ブレース１１’は、軸力管部Ａと長さ
調整部Ｂとにより構成される。そして軸力管部Ａには主構造材である軸力管２２
が厚肉管２４と薄肉管２６とを溶接止め２８により同軸に接合され、制震ブレー
ス１１’の両端にはそれぞれ接合部材が配設され、ガセット１６ａ，１６ｂ取付
けられるようになっている。この場合厚肉管２４としては、一般的な構造用鋼材
の鋼管、例えば「ＳＴＫ４００」のような鋼管が用いられ、薄肉管２６としては、
それよりも剛性、耐力の弱い低降伏点鋼の鋼管（例えば「ＬＹ１００」、「ＬＹ
１６０」、「ＬＹ２２５」のような鋼管）が一般的に用いられる。

軸力管部Ａの軸力管２２は、その一方の管端（薄肉管２６側）が口金２３に溶
接止め２７され、他方の管端（厚肉管２４側）が長さ調整部Ｂのねじ部材３７ａ
に溶接止め２５されている。そして軸力管部Ａの薄肉管２６の外側には該薄肉管
２６よりもやや大径の補剛管（外管）２１が軸力管２２との間に少し間隔があく
ように同心的に配設され、その一端が口金２３に溶接止め３０されており、さら
に該薄肉管２６の内側には該薄肉管２６よりもやや小径の補剛管（内管）３１が
同じく軸力管２２との間に少し間隔があくように同心的に配設され、その一端が
同じくその口金２３に溶接止め３３されている。これらの補剛管２１，３１は軸
力管２２の厚肉管２４と同材質の鋼管が一般に用いられている。

長さ調整部Ｂに示される継手部材３４は、継手管３５の両端内周面に左右逆ね
じ構造をなす雌ねじ３８ａ，３８ｂが螺刻され、該継手管３５の両管端には軸力
管２２と溶接止め２５された前記ねじ部材３７ａと該継手管３５を介して対向側
にもねじ部材３７ｂが設けられており、両ねじ部材３７ａ，３７ｂにはそれぞれ
逆ねじ構造をなす雄ねじ軸３９ａ，３９ｂが突設され、ねじ部材３７ａ，３７ｂ
の雄ねじ軸３９ａ，３９ｂがそれぞれ継手管３５の雌ねじ３８ａ，３８ｂに螺合
されるようになっている。

図３は、図２に示される制震ブレース１１’の長さ調整部Ｂの変形例を示した
ものである。長さ調整部Ｂの継手部材３４’は、対向して設けられる一対のねじ
部材４１ａ，４１ｂのうち、一方のねじ部材４１ａには、軸力管２２が溶接止め
２５され、他方のねじ部材４１ｂとの間に軸継手４３が介在されている。すなわ
ち、両ねじ部材４１ａ，４１ｂの対向面には左右逆ねじ構造の雌ねじ孔４５ａ，
４５ｂが螺刻されており、一方、軸継手４３は両側に左右逆ねじ構造をなす雄ね
じ軸４７ａ，４７ｂが突設され、該軸継手４３の雄ねじ軸４７ａ，４７ｂがねじ
部材４１ａ，４１ｂに螺合されるようになっている。

図２の例では、継手部材３４の継手管３５を時計回りに回転させるとねじ部材
３７ａ，３７ｂが相互に離隔し、ブレース全体が伸び、継手管３５を反時計回り
に回転させるとねじ部材３７ａ，３７ｂが相互に接近し、ブレース全体が縮む。
このようなターンバックル機構は、ねじ部材３７ａ，３７ｂの互いのねじ構造が
逆ねじを螺刻しており、継手管３５のねじ構造もねじ部材３７ａ，３７ｂのねじ
構造に合わせ逆ねじ構造であれば、継手管３５の回動によりブレースの長さ調整
を伸縮自在にすることができる。

また、図３の例でも、継手部材３４’の軸継手４３を時計回りに回転させると
ねじ部材４１ａ，４１ｂが相互に離隔し、ブレース全体が伸び、軸継手４３を反
時計回りに回転させるとねじ部材４１ａ，４１ｂが相互に接近し、ブレース全体
が縮む。この場合にも、ねじ部材４１ａ，４１ｂの互いのねじ構造が逆ねじを螺
刻しており、軸継手４３のねじ構造もねじ部材４１ａ，４１ｂのねじ構造に合わ
せ逆ねじ構造であれば、軸継手４３の回動によりブレースの長さ調整を伸縮自在
にすることができる。

この図２や図３に示した制震ブレース１１’を建築構造物１０の枠組みに組み
込む際は、制震ブレース１１’を取付箇所に運び、両端のクレビス継手１３ａ，
１３ｂやボルト接合部材１５ａ，１５ｂを柱１２と梁１４に固定されているガセ
ット１６ａ，１６ｂにピン１９ａ，１９ｂやボルト１７ａ，１７ｂを介して仮止
めの状態にしておき、施工誤差を長さ調整管部Ｂの継手部材３４や３４’を回転
させ、制震ブレース１１’の長さを所定位置まで調整した後、ピン１９ａ，１９
ｂやボルト１７ａ，１７ｂを本締めしてガセット１６ａ，１６ｂに締結させる。

このような構成により、制震ブレース１１’は建築構造物１０の枠組みに簡単
に取付けることができ、制震ブレース１１’の全体を伸縮させるので、制震ブレ
ース１１’と枠組み構造を接合する接合部材は、ピン接合の形態をなすクレビス
継手やボルト接合等にも対応でき、施工誤差による長さ調整を簡単に解決するこ
とができる。

本発明の制震ブレース１１，１１’によれば、例えば図１に示したような建築
構造物の枠組みに組み込まれている状態において地震により軸力管２２に圧縮及
び引張りの繰返し軸力が掛かった時に、その軸力管２２の薄肉管２６が外方へ座
屈しようとした場合には外側の補鋼管２１によりその座屈が抑止され、薄肉管２
６が内方へ座屈しようとした場合には内側の補鋼管３１によりその座屈が抑止さ
れる。

したがって軸力管２２の薄肉管２６が外方と内方のいずれの方向へ座屈しよう
とする場合もその座屈が抑止され、優れたエネルギー吸収効率を示し、建築構造
物の柱や梁の破壊が生じることなく、その骨組の安全性が維持されることになる。

尚、上記実施例では、軸力管の構成として「厚肉管」「薄肉管」の表現を用い
たが、本発明では軸力管が一般的構造用鋼管と低降伏点鋼管とからなり、地震な
どの際に前記低降伏点鋼管側の座屈が阻止されるようにその低降伏点鋼管側が三
重管構造となっておればよいことであり、鋼管の肉厚にはこだわらない。すなわ
ち、同じ肉厚管でも一般的構造用鋼管と低降伏点鋼管との組合わせにより同じ目
的が達成されるものである。

また、上記実施例では、長さ調整機構を有する三重管制震ブレースに関して、
ブレースの接合部分にクレビス継手とボルト接合部材を例に示したが、本発明の
長さ調整部を備えた制震ブレースでは接合部材を限定せずに、種々の接合部材に
対応できるものである。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の改変
が可能であることは勿論である。

本発明に係る長さ調整機構を有する三重管制震ブレースは、鉄骨鉄筋コンクリ
ート建築、鉄筋コンクリート建築、鉄骨建築などの各種の建築構造物や、必要に
よっては土木構造物などにも使用することができる。

本発明の一実施形態に係る長さ調整機構を有する三重管制震ブレースが適用される建築構造物の一例を示した図。 図１に示した長さ調整機構を有する三重管制震ブレースの断面構造を拡大して示した図。 図２に示した長さ調整機構を有する三重管制震ブレースの変形例の断面構造を拡大して示した図。 従来知られている外側に補剛管を備えた二重管構造の制震ブレースの断面構造。 同じく従来知られている内側に補剛管を備えた二重管構造の制震ブレースの断面構造。 長さ調整自在なクレビス継手を備えた制震ブレースの断面図。

符号の説明

１０ 建築構造物
１１，１１’ 制震ブレース
２１ 補剛管（外側）
２２ 軸力管
２４ 厚肉管（一般的構造用鋼管）
２６ 薄肉管（低降伏点鋼管）
３１ 補剛管（内管）
３４，３４’ 継手部材
３７ａ，３７ｂ ねじ部材
４１ａ，４１ｂ ねじ部材
Ａ 軸力管部
Ｂ 長さ調整部

Claims (1)

1. 建築構造物の枠組みに組み込まれる制震ブレースであって、軸力管部と長さ調
   整部とからなり、前記軸力管部は一般的な構造用鋼材の鋼管と低降伏点鋼の鋼管
   とが同軸に接続されており、軸力管の前記低降伏点鋼管側の内側と外側とにそれ
   ぞれの座屈を阻止する補剛管を備え、前記長さ調整部は対からなるねじ部材とそ
   の間に介在される継手部材とがそれぞれ互いに逆ねじ構造で螺合されると共に、
   該継手部材の回動により両側のねじ部材が互いに離隔接近して制震ブレース全体
   が伸縮自在になるように構成されていることを特徴とする制震ブレース。
   

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