JP2008019631A

JP2008019631A - 座屈補剛ブレース

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Publication number: JP2008019631A
Application number: JP2006192663A
Authority: JP
Inventors: Toru Usami; 徹宇佐美; Hirofumi Kaneko; 洋文金子; Naomiki Suzuki; 直幹鈴木; Yoshinobu Ono; 喜信小野
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: JP5021246B2

Abstract

【課題】施工及びクリアランス管理が容易となる座屈補剛ブレースを得る。
【解決手段】内形がブレース材１６の外形よりも大きい穴部２４を有するリブプレート２０が、鋼管１８の断面に取付けられ、溶接によって固定されている。リブプレート２０の穴部２４の寸法は、鋼管１８との上下方向のクリアランスＣ１及び左右方向のクリアランスＣ２が所定値となるように、予め加工されている。ブレース材１６が矢印Ｚ方向に挿入されることにより、座屈補剛ブレース１０が形成される。このように、ブレース材１６と鋼管１８の内壁２２とのクリアランスを、リブプレート２０により調整するので、座屈補剛ブレース１０の施工及びクリアランス管理が容易となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、構造物の耐震要素として用いられる座屈補剛ブレースに関する。

従来、建築物等の構造物に鉄骨ブレース材を用いて補強する耐震技術が用いられているが、鉄骨ブレース材では軸方向に圧縮力を受けた場合、座屈現象によるたわみが生じ、鉄骨ブレース材の耐力が低下していた。

この鉄骨ブレース材の課題を解決するために、鋼管や補強コンクリートなどの座屈補剛材を用いて、鉄骨ブレース材との摩擦抵抗なしの状態で被覆補強し、鉄骨ブレース材の座屈によるたわみ変形を防止する座屈補剛ブレースがある。（例えば、特許文献１参照）
座屈補剛ブレースにおいて、ブレース材と座屈補剛材とのクリアランス管理は主要課題となっており、このクリアランスが大きすぎると、耐力や変形能力が低下することになる。逆に、クリアランスが小さすぎると、ブレース材が圧縮時に断面膨張して座屈補剛材に接触して、圧縮力が座屈補剛材に伝達され、本来の機能を損なう。また、製作時にブレース材を挿入できなくなることになる。

しかしながら、特許文献１の座屈補剛ブレースは、既存のブレース材を用いる場合に、それに合わせて座屈補剛材の内形寸法を精度よく加工しなくてはならず、ブレース材と座屈補剛材とのクリアランス管理が困難であった。

座屈補剛ブレースの第２例として、ブレース材と座屈補剛材とのクリアランスを、座屈補剛材の外側からねじ込んだ複数箇所のボルトで調整する座屈補剛ブレースがある。（例えば、特許文献２参照）
しかしながら、特許文献２の座屈補剛ブレースにおいては、複数箇所のクリアランスを個々のボルトをねじ込むことで微調整しており、多くの施工時間を要していた。また、座屈補剛材からボルトの頭が複数箇所突出しており、構造物の外観を損ねていた。
特開平７−３２４３７７特開２０００−３２８６６９

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、施工及びクリアランス管理が容易となる座屈補剛ブレースを得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明は、構面内へ斜めに配置されるブレース材と、前記ブレース材へ外挿される補剛筒体と、前記補剛筒体の内壁から前記ブレース材に向けて立設され、前記ブレース材とのクリアランスを調整する複数の調整部材と、を有することを特徴としている。

上記構成によれば、ブレース材と補剛筒体とのクリアランスを、補剛筒体の内壁からブレース材に向けて立設された調整部材により調整するので、目で確認しながら施工でき、クリアランス管理が容易となる。

また、補剛筒体側に調整部材を設けるので、ブレース材の座屈状態を変えなくても済む。

請求項２に記載の発明は、前記調整部材を、前記ブレース材の軸方向に複数箇所設けることを特徴としている。

上記構成によれば、調整部材がブレース材の軸方向に複数箇所設けられることにより、ブレース芯材の変形モードを２次以上の変形モードとすることができるため、座屈補剛ブレースとしての耐力や変形能力が向上する。

請求項３に記載の発明は、前記調整部材が、リブプレートであることを特徴としている。

上記構成によれば、リブプレートを溶接等により補剛筒体に固定するだけでよいので、座屈補剛ブレースの施工が容易となる。

本発明は、上記構成としたので、座屈補剛ブレースの施工及びクリアランス管理が容易となる。

本発明の座屈補剛ブレースの実施形態を図面に基づき説明する。

図１に示すように、鋼製の梁部材１２及び柱部材１４により架構１３が形成されており、この架構１３には、座屈補剛ブレース１０が斜めに２箇所取付けられている。

座屈補剛ブレース１０は、ブレース材１６と、ブレース材１６に外挿される鋼管１８とにより構成されている。

図１及び図２に示すように、ブレース材１６は、Ｈ形鋼であり、図示しないボルト及びナット等の固定手段によって、一端部が梁部材１２の中央部１７に固定され、他端部が梁部材１２と柱部材１４とが交差する隅部１５に固定される。

この取付け状態において、ブレース材１６には、架構１３が地震等で変形すると軸力が作用するようになっている。

また、図２及び図３に示すように、内形がブレース材１６の外形よりも大きい穴部２４を有するリブプレート２０が、鋼管１８の断面に対して矢印Ｚ方向に取付けられ、溶接によって固定されている。

リブプレート２０の固定箇所は、ブレース材１６の軸方向における両端部と中央部の３箇所となっている。

リブプレート２０の穴部２４の寸法は、鋼管１８との上下方向のクリアランスＣ１及び左右方向のクリアランスＣ２が所定値となるように、予め加工されている。

ここで、リブプレート２０において、穴部２４より外側で、鋼管１８の内壁２２よりも内側の領域Ｓが、鋼管１８の内壁２２から突出するリブとしての領域となる。

なお、クリアランスＣ１及びＣ２は、使用するブレース材１６及び鋼管１８の大きさや材質で異なるが、本実施形態では数ミリメータの値としている。

一方、鋼管１８は、四角筒状に形成された鋼材であり、ブレース材１６が矢印Ｚ方向に挿入されることにより、座屈補剛ブレース１０が形成される。

ここで、リブプレート２０の外形は、鋼管１８の外形よりも大きく、鋼管１８の両端部において鋼管１８からはみ出た部分のリブプレート２０が、ブレース材１６の端部近傍に取付けられたストッパー１９に当接することによって、鋼管１８がブレース材１６の一端部に片寄らないようになっている。

次に、本発明の実施形態の作用について説明する。

まず、構造物の架構１３の寸法に合わせて、ブレース材１６が製作される。

次に、ブレース材１６の外形寸法よりも大きい内形寸法を有する鋼管１８が製作される。このとき、ブレース材１６と鋼管１８とのクリアランスは考慮しなくてもよい。

次に、鋼管１８の内壁２２とのクリアランスが数ミリメータとなるように、リブプレート２０の穴部２４の寸法が決められ、リブプレート２０が３枚製作される。

次に、鋼管１８の両端部に２枚のリブプレート２０がそれぞれ溶接され、鋼管１８が中央部で鉛直方向に切断される。

次に、残りの１枚のリブプレート２０が、切断された鋼管１８の一方側の断面に溶接によって固定され、鋼管１８の他方側が、溶接によって鋼管１８の一方側に固定される（図２ａ参照）。これにより、鋼管１８の両端部と中央部の計３箇所にリブプレート２０が固定される。

次に、鋼管１８にブレース材１６が挿入され、座屈補剛ブレース１０が形成される。

座屈補剛ブレース１０は、構造物の架構１３に斜め方向に設置され、隅部１５及び中央部１７（図１参照）において、ボルト及びナット等の固定手段により固定される。

ここで、地震によって架構１３が変形し、座屈補剛ブレース１０に対して引張力が働いた場合は、ブレース材１６の引張耐力によって架構１３の変形が抑えられる。

また、座屈補剛ブレース１０に対して圧縮力が働いた場合は、ブレース材１６が座屈変形しようとするが、鋼管１８がブレース材１６の座屈変形を抑制するので、ブレース材１６の座屈が防止され、ブレース材１６の圧縮耐力によって架構１３の変形が抑えられる。

このように、座屈補剛ブレース１０は、引張力、圧縮力、両方に耐力を持っている。

ここで、ブレース材１６の変形モードについて説明する。

図４は、架構１３の隅部１５及び中央部１７（図１参照）に張架されたブレース材１６が、軸方向に圧縮力Ｆを受け、軸中心Ｍから座屈変形した状態を模式的に示したものである。

図４ａに示すように、リブプレート２０を鋼管２６の両端部の位置のみに配置した場合は、ブレース材１６の座屈変形が１次の変形モードとなって、圧縮力に対するブレース材１６の耐力はあまり高くない。

しかし、図３及び図４ｂに示すように、本実施形態では、リブプレート２０が鋼管１８の両端部と中央部の計３箇所設けてあり、圧縮力が働いたときのブレース材１６の変形モードは少なくとも２次以上の変形モードとなるので、オイラーの座屈方程式によれば、圧縮力に対するブレース材１６の耐力は、１次モードのブレース材１６の耐力の４倍以上となる。

以上説明したように、本発明の実施形態においては、ブレース材１６と鋼管１８の内壁２２とのクリアランスを、リブプレート２０により調整するので、座屈補剛ブレース１０の施工及びクリアランス管理が容易となる。

また、鋼管１８側にリブプレート２０を設けるので、ブレース材１６の座屈状態を変えなくても済む。

さらに、リブプレート２０がブレース材１６の軸方向に複数箇所設けられることにより、ブレース材１６の変形モードが２次以上の変形モードとなるので、座屈補剛ブレース１０としての耐力や変形防止能力が向上する。

また、リブプレート２０を溶接等によりブレース材１６に固定するだけでよいので、座屈補剛ブレース１０の施工が容易となる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

ブレース材１６は、Ｈ形鋼以外に、Ｉ形鋼や、多角形の断面を有するものであってもよく、また曲面を有するものであってもよい。

また、鋼管１８は、四角形の筒体以外に、丸形や、多角形の断面を有するものであってもよい。

さらに、リブプレート２０は、断面が円形のものであってもよい。

また、リブプレート２０を設ける位置は、３箇所に限定されるものではなく、３箇所以上の複数箇所を選択することができる。ただし、変形モードの検討が必要となる。

本発明の実施形態に係る座屈補剛ブレースの取付状態を示す正面図である。（ａ）本発明の実施形態に係る座屈補剛ブレースの部分斜視図である。（ｂ）本発明の実施形態に係る座屈補剛ブレースの軸方向断面図である。本発明の実施形態に係る座屈補剛ブレースの軸方向と直交する方向の断面図である。本発明の実施形態に係るブレースの変形状態を示した模式図である。

符号の説明

１０座屈補剛ブレース（座屈補剛ブレース）
１３架構（構面内）
１６ブレース材（ブレース材）
１８鋼管（補剛筒体）
２０リブプレート（調整部材、リブプレート）

Claims

構面内へ斜めに配置されるブレース材と、
前記ブレース材へ外挿される補剛筒体と、
前記補剛筒体の内壁から前記ブレース材に向けて立設され、前記ブレース材とのクリアランスを調整する複数の調整部材と、
を有することを特徴とする座屈補剛ブレース。
前記調整部材を、前記ブレース材の軸方向に複数箇所設けることを特徴とする請求項１に記載の座屈補剛ブレース。
前記調整部材が、リブプレートであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の座屈補剛ブレース。