JP2008111332A - 接合金物 - Google Patents

Abstract

【課題】地震等に対する振動抑制効果を十分に発揮でき、かつ取付性やメンテナンス性が良好な接合金物を提供すること。
【解決手段】接合金物２０において、ダンパー用鋼板２６が曲げ−せん断降伏するような形状とされていることで、ダンパー用鋼板２６がせん断降伏した後に繰り返し荷重を受けても、そのせん断耐力の上昇が抑制でき、設計用のせん断耐力を超えた応力が発生することがない。従って、接合金物２０が設置される周辺の構造材に作用する応力が設計値を超えることがなく、構造体各部の破損が防止できる。さらに、ダンパー用鋼板２６の降伏後の剛性の上昇を抑制することもできることから、地震等の入力エネルギーが増大することなく、ダンパー用鋼板２６の減衰効果（エネルギー吸収）によって設計上期待した振動抑制効果が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、接合金物に関し、詳しくは、対象物間の相対変位に伴って減衰効果を発揮する接合金物に関する。

従来、建物等の振動低減を図る制震構造として、柱の柱脚部において、基礎（ベースプレート）と柱脚との間に曲げパネルやせん断パネルを設置した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された制震構造では、曲げパネルやせん断パネルの一方側が溶接等によって柱脚部に接合され、他方側が取付プレート（支持プレート）を介してベースプレートに接合されている。そして、地震等により柱が浮き上がる方向の引張り力が作用した際に、曲げパネルが曲げ降伏したりせん断パネルがせん断降伏したりすることで、引張り力を吸収するように構成されている。

特開２００４−９２０９６号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載された従来の制震構造において、せん断パネルを用いて柱とベースプレートとを連結した構造の場合には、せん断降伏するせん断パネルが繰り返し荷重を受けると、そのせん断耐力が徐々に上昇（加工硬化）することで、その溶接部や周辺の部材に作用する反力が大きくなってしまう。すなわち、図１３(Ａ)に示すように、引張り（曲げ）降伏の場合には、真応力は上昇するものの、断面が縮小（体積一定）する（くびれが生じる）ことにより公称応力の耐力上昇が抑制されるのに対し、図１３(Ｂ)に示すように、純せん断の場合には、断面変化が生じないことから、真応力の上昇に伴う加工硬化が全断面に起き、塑性化後のせん断耐力が上昇する。このため、設計用のせん断耐力を超えた応力が発生することになり、せん断パネルの溶接部や柱、ベースプレート等が破断する可能性があるとともに、せん断パネルの塑性化後の剛性が高くなることから、上部の建物へのエネルギー入力が設計値を上回る可能性もあり、十分な振動抑制効果が期待できないという問題がある。
また、従来の制震構造では、せん断パネルを介して柱とベースプレートとが連結されているため、柱を立設する際の施工精度が確保しにくく、施工手間も増大してしまう。さらに、曲げパネルやせん断パネルを柱脚部に直接接合しているため、これらのパネルを地震後に取り換えたり、より高性能のものに交換したりなどができず、メンテナンス性が劣るという問題もある。

本発明の目的は、地震等に対する振動抑制効果を十分に発揮でき、かつ取付性やメンテナンス性が良好な接合金物を提供することにある。

本発明の請求項１に記載の接合金物は、一組の対象物に渡って取り付けられ、当該対象物間の相対変位に伴って減衰効果を発揮する接合金物であって、前記一組の対象物のうちの一方に連結される第１連結部と、前記一組の対象物のうちの他方に連結される第２連結部と、前記第１連結部と前記第２連結部とに渡って接合される減衰部材とを備え、前記減衰部材は、前記一組の対象物間に生じる相対変位に伴って減衰効果を発揮するものであって、当該減衰部材には、降伏後の耐力上昇を抑制する耐力抑制手段が設けられていることを特徴とする。

以上の接合金物によれば、減衰部材に耐力抑制手段が設けられている、つまり減衰部材が降伏した後に繰り返し荷重を受けても、その耐力の上昇が抑制でき、設計用耐力を超えた応力が発生することがない。従って、当該接合金物を構成する第１、第２連結部などに作用する応力や、接合金物を取り付ける対象物に作用する応力が設計値を超えることがなく、それら各部の破損が防止できる。さらに、減衰部材の剛性の上昇を抑制することもできることから、地震等の入力エネルギーが増大することなく、減衰部材の減衰効果（エネルギー吸収効果）によって設計上期待した振動抑制効果が得られる。

また、接合金物において、第１および第２の連結部に渡って減衰部材が接合され、一組の対象物の各々に第１および第２の連結部が連結されるので、減衰部材自体を対象物に直接接合する必要がないため、減衰部材を直接に対象物に接合する構造と比較して接合金物の取り付けが容易にでき、取付精度や取付作業性が向上できる。さらに、第１および第２の連結部を一組の対象物から取り外せば、接合金物を取り外すこともでき、地震後の点検や交換などのメンテナンス性を向上させることができる。

この際、本発明の接合金物では、前記第１連結部と前記第２連結部とは、前記一対の対象物間に生じる相対変位の方向と略直交して互いに対向配置され、前記減衰部材は、前記相対変位の方向である第１方向と、前記第１連結部と第２連結部とが対向する方向である第２方向と、の二方向に略平行に設けられるダンパー用鋼板で構成されていることを特徴とする。
さらに、前記ダンパー用鋼板における前記第１方向に沿った幅寸法は、前記第２方向両端部よりも中央部が小さく設定され、かつ当該中央部の幅寸法で決定されるせん断耐力が上昇した際に前記両端部が曲げ降伏するように当該両端部の幅寸法が設定され、このダンパー用鋼板の形状によって前記耐力抑制手段が構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、一組の対象物の相対変位に対し、減衰部材であるダンパー用鋼板が面内方向にせん断変形するように配置した接合金物において、ダンパー用鋼板の中央部の幅寸法を小さくしてせん断耐力を決定し、この中央部のせん断耐力の上昇に応じて両端部が曲げ降伏するようにダンパー用鋼板の形状を設定したことで、ダンパー用鋼板の負担する応力が安定化できる。すなわち、前述のように、曲げ（引張り）降伏の場合には、真応力は上昇するものの耐力上昇が抑制されることから、ダンパー用鋼板の両端部が曲げ降伏した後において、加工硬化によってせん断耐力が上昇したとしても曲げ耐力は上昇せず、この曲げ耐力で両端ヒンジとなった応力状態（所定の負担せん断力）で安定することとなる。

また、本発明の接合金物では、前記ダンパー用鋼板の板厚寸法は、前記第２方向端縁部よりも中央部が薄く設定され、かつ当該中央部の板厚寸法で決定されるせん断耐力が上昇した際に前記両端部が曲げ降伏するように当該両端部の板厚寸法が設定され、このダンパー用鋼板の形状によって前記耐力抑制手段が構成されていてもよい。
さらに、本発明の接合金物では、前記ダンパー用鋼板は、前記第１方向に沿った幅寸法が前記第２方向両端部よりも中央部が小さく設定され、かつ板厚寸法が前記第２方向端縁部よりも中央部が薄く設定され、当該中央部の幅寸法および板厚寸法で決定されるせん断耐力が上昇した際に前記両端部が曲げ降伏するように当該両端部の幅寸法と板厚寸法とが設定され、このダンパー用鋼板の形状によって前記耐力抑制手段が構成されていてもよい。
このような構成によっても、ダンパー用鋼板中央部のせん断耐力の上昇に応じて両端部が曲げ降伏するようにでき、ダンパー用鋼板の負担する応力が安定化できる。

以上において、本発明の接合金物では、前記ダンパー用鋼板における前記第２方向に沿った両端縁には、前記両端部から前記中央部に向かって傾斜した傾斜部が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、傾斜部によって両端部から中央部に向かってダンパー用鋼板の幅寸法を徐々に小さくしていくことで、ダンパー用鋼板内部の応力の流れがスムーズにでき、降伏後の塑性化領域を広くしてエネルギー吸収性能および変形性能を向上させることができる。

さらに、本発明の接合金物では、前記ダンパー用鋼板には、前記第１方向に一方の対角線が平行で、かつ前記第２方向に他方の対角線が平行となる略菱形状の切欠き孔が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、略菱形状の切欠き孔を挟んでダンパー用鋼板を分割することができる、すなわち、第１方向に沿ったダンパー用鋼板の全体幅寸法に対し、切欠き孔で分割されて幅寸法が小さく形成された各部ごとに、前述のような応力状態が形成されることになる。従って、１つの接合金物の中に複数の各部鋼板が並列配置されることで、各部の曲げ−せん断に関する応力−変形関係を維持したままで、その数を適宜に変更することにより接合金物としての減衰効果を調節することができる。さらに、各部の曲げモーメントを小さくすることにより、第１および第２の連結部ならびにその周辺の構造材の変形を抑制することができる。

一方、本発明の接合金物では、前記ダンパー用鋼板には、前記第２方向に平行に延びて当該ダンパー用鋼板を貫通する少なくとも１つのスリット孔が形成され、このスリット孔で分割されて隣接する当該ダンパー用鋼板の各分割鋼板部の幅寸法は、各々のせん断耐力が上昇した際に前記第２方向両端部が曲げ降伏するように設定され、このダンパー用鋼板の形状によって前記耐力抑制手段が構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、一組の対象物の相対変位に対し、減衰部材であるダンパー用鋼板が面内方向にせん断変形するように配置した接合金物において、スリット孔で分割した各分割鋼板部の幅寸法を、そのせん断耐力が上昇した際に両端部が曲げ降伏するように設定したことで、ダンパー用鋼板の負担する応力が安定化できる。すなわち、各分割鋼板部の両端部が曲げ降伏して両端ヒンジとなった応力状態（所定の負担せん断力）で負担せん断力が安定することとなる。また、１つの接合金物の中に複数の各分割鋼板部が並列配置されることで、各部の曲げ−せん断に関する応力−変形関係を維持したままで、その数を適宜に変更することにより接合金物としての減衰効果が調節できる。さらに、各部の曲げモーメントを小さくすることにより、第１および第２の連結部ならびにその周辺の構造材の変形を抑制することができる。

また、本発明の接合金物では、前記ダンパー用鋼板は、降伏耐力が最大耐力に対して２／３以上の降伏耐力比を有する鋼材、および降伏耐力が設計用降伏耐力に対して±２０％以内の降伏耐力幅を有する鋼材の、少なくとも一方から形成され、このダンパー用鋼板の力学特性によって前記耐力抑制手段が構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、減衰部材であるダンパー用鋼板の力学特性として、降伏耐力比を２／３以上に設定したり、降伏耐力幅を±２０％以内に設定したりすることで、ダンパー用鋼板の負担する応力が安定化できる。

また、本発明の接合金物では、前記ダンパー用鋼板は、予め初期位置から前記第１方向に沿って所定の変形量だけ変形させ、降伏した状態から初期位置に戻す塑性化加工が施された鋼板から形成され、この塑性化加工によって当該ダンパー用鋼板の降伏耐力比および降伏耐力幅の少なくとも一方が所定値に設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、析出硬化加工を施すことで、降伏耐力比や降伏耐力幅を所定値に設定することができ、このような鋼材をダンパー用鋼板として用いることで、せん断降伏後の耐力上昇を抑制することができる。
そして、接合金物周辺に用いられる一般的な構造材の設計耐力が最大耐力の２／３以下であることから、接合金物の降伏耐力を最大耐力の２／３以上に設定することで、周辺の構造が最大耐力に達する前に接合金物を降伏させることが可能になり、また同様に、降伏耐力幅を±２０％以内の範囲とすることで、周辺の構造が最大耐力に達する前に接合金物を降伏させることができる。

さらに、本発明の接合金物では、前記ダンパー用鋼板は、析出硬化加工が施された鋼板から形成され、この析出硬化加工によって当該ダンパー用鋼板の降伏耐力比および降伏耐力幅の少なくとも一方が所定値に設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、塑性化加工を施すことで、降伏耐力比や降伏耐力幅を所定値に設定することができ、このような鋼材をダンパー用鋼板として用いることで、せん断降伏後の耐力上昇を抑制することができる。

以上において、本発明の接合金物では、前記第２連結部は、一組の連結用部材で構成され、当該一組の連結用部材が前記第１連結部を挟んで対称位置に設けられ、前記ダンパー用鋼板は、前記第１連結部を挟んで略線対称に配置される一組で構成されていることが好ましい。
また、本発明の接合金物では、前記第２連結部は、一組の連結用部材で構成され、当該一組の連結用部材が前記第１連結部を挟んで略点対称位置に設けられ、前記ダンパー用鋼板は、前記第１連結部を挟んで略点対称に配置される一組で構成されていてもよい。
このような構成によれば、第２連結部としての連結用鋼板が第１連結部を挟んで一組で対称配置され、ダンパー用鋼板も第１連結部を挟んで一組で略線対称または略点対称に配置されることで、ダンパー用鋼板が変形した際の応力が偏心せずに左右対称に作用し、偏心による応力が発生しないか、偏心による応力を極めて小さくできる。従って、一組の対象物に偏心曲げモーメント等の付加応力が作用しにくくでき、付加応力に対する補強等が不要または削減できる。さらに、付加応力が生じないことで、接合金物を介した一組の対象物間の力の伝達がスムーズになり、ダンパー用鋼板における力学的メカニズムが明確になって、減衰効果が確実かつ適切に発揮され、地震等による振動エネルギーを効果的に吸収することができる。

以上のような本発明の接合金物によれば、地震等のエネルギーを効果的に吸収でき、耐震性に優れるとともに経済的な建築物が実現できるとともに、接合金物の取付性やメンテナンス性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態の接合金物］
図１は、接合金物２０を示す斜視図である。図２は、接合金物２０の取付状態を示す側面図である。図３は、接合金物２０の変形状態を示す側面図である。
図１および図２において、接合金物２０は、周辺の構造材１０に連結される一対の第２連結部としての連結用鋼板２１と、これら一対の連結用鋼板２１の上部同士に渡って接合される上部補強用鋼材２２と、一対の連結用鋼板２１の下部同士に渡って接合される下部補強用鋼材２３を有し、これらの連結用鋼板２１、上部および下部補強用鋼材２２，２３で形成された四周枠状のフレーム２４を備えて構成されている。また、上部補強用鋼材２２および下部補強用鋼材２３の略中央には、アンカーボルト６を挿通させるための挿通孔２２Ａ，２３Ａが形成されている。

接合金物２０のフレーム２４内部には、一対の連結用鋼板２１間の中央位置に設けられる筒状鋼材２５と、一対の連結用鋼板２１間に渡って筒状鋼材２５を挟むように設けられる前後一対のダンパー用鋼板２６とが設けられている。筒状鋼材２５は、アンカーボルト６に連結される第１連結部であって、その中空内部にアンカーボルト６を挿通した状態で、上下からナット２７を締め付けることで、アンカーボルト６が連結されるようになっている。また、ダンパー用鋼板２６は、断面略コ字形に形成され、その両端部が連結用鋼板２１に溶接接合（フレア溶接）されるとともに、その中央のスリット２６Ａを介して筒状鋼材２５に溶接接合（スロット溶接）されている。すなわち、ダンパー用鋼板２６は、筒状鋼材２５の周面に沿って接線方向に延びて接合され、一対の連結用鋼板２１の各々と筒状鋼材２５との間に２枚ずつ計４枚がアンカーボルト６の軸線に対して略線対称に配置されていることとなる。

この接合金物２０において、一対の連結用鋼板２１と筒状鋼材２５とは、アンカーボルト６の軸線方向（つまり上下方向であるとともに、一対の対象物間に生じる相対変位の方向である第１方向）と略直交して互いに対向配置されている。そして、連結用鋼板２１と筒状鋼材２５との間において、ダンパー用鋼板２６の上下端縁（第２方向に沿った両端縁）には、連結用鋼板２１側および筒状鋼材２５側の両端部から中央部に向かって傾斜した傾斜部２６Ｂが形成されている。すなわち、ダンパー用鋼板２６における上下方向の幅寸法は、連結用鋼板２１側および筒状鋼材２５側の両端部よりも中央部が小さく設定されている。

このような接合金物２０は、図３に示すように、周辺の構造材１０とともにフレーム２４が上方に移動し、アンカーボルト６によって筒状鋼材２５が下方に引っ張られることで、一対のダンパー用鋼板２６がせん断変形し、せん断変形したダンパー用鋼板２６が所定のせん断耐力でせん断降伏するようになっている。この際、ダンパー用鋼板２６のせん断耐力は、連結用鋼板２１および筒状鋼材２５の中央部の幅寸法で決定され、このせん断耐力が上昇した際には、連結用鋼板２１側および筒状鋼材２５側の両端部が曲げ降伏するように、両端部の幅寸法が設定されている。従って、地震のような繰り返し荷重を受けた場合には、ダンパー用鋼板２６の中央部のせん断耐力が上昇し始めると両端部が曲げ降伏して両端ヒンジ状態となり、この両端ヒンジ状態における負担せん断力を略上限耐力とした履歴ループを描いて変形することになる。このような履歴ループを描くことで、ダンパー用鋼板２６は、履歴吸収エネルギーに応じた減衰効果（履歴減衰）を発揮することができるようになっている。

なお、第１実施形態の接合金物としては、前述の構成に限らず、以下の図４に示す接合金物３０のような構成であってもよい。
図４は、第１実施形態の変形例に係る接合金物３０を示す側面図である。
接合金物３０は、接合金物２０と略同様の連結用鋼板３１、上部補強用鋼材３２、下部補強用鋼材３３からなるフレーム３４と、筒状鋼材３５およびダンパー用鋼板３６とを備えて構成されている。そして、接合金物３０は、連結用鋼板３１が枠組材１１にボルトで固定されるとともに、筒状鋼材３５の上下からナット３７を締め付けることでアンカーボルト６に連結されるようになっている。

この接合金物３０では、ダンパー用鋼板３６の上下端縁に、連結用鋼板３１側および筒状鋼材３５側の両端部から中央部に向かって傾斜した傾斜部３６Ｂが形成されるとともに、その上下方向中間位置に、略菱形状の切欠き孔３６Ｃが形成されている。この切欠き孔３６Ｃは、その一方の対角線が上下方向（第１方向）に平行で他方の対角線が左右方向（第２方向）に平行に設けられるとともに、各辺の傾斜角度が傾斜部３６Ｂと略同一角度となるように形成されている。すなわち、接合金物３０のダンパー用鋼板３６は、切欠き孔３６Ｃによって上下に分割されており、これらの分割された各部が前述のダンパー用鋼板２６と同様に、曲げ−せん断降伏することで減衰効果を発揮することができるようになっている。なお、接合金物３０は、切欠き孔３６Ｃが上下方向に１つだけ設けられたものに限らず、２つ以上の切欠き孔３６Ｃが上下方向に並べて設けられていてもよい。

以上の本実施形態によれば、次に示すような各種作用効果が得られる。
すなわち、接合金物２０，３０において、ダンパー用鋼板２６，３６が曲げ−せん断降伏するような形状とされていることで、ダンパー用鋼板２６，３６がせん断降伏した後に繰り返し荷重を受けても、そのせん断耐力の上昇が抑制でき、設計用のせん断耐力を超えた応力が発生することがない。従って、接合金物２０，３０の連結用鋼板２１，３１や周辺の構造材１０に作用する応力が設計値を超えることがなく、それら各部の破損が防止できる。さらに、ダンパー用鋼板２６，３６の剛性の上昇を抑制することもできることから、地震等の入力エネルギーが増大することなく、ダンパー用鋼板２６，３６の減衰効果（エネルギー吸収）によって設計上期待した振動抑制効果が得られる。

また、接合金物２０，３０において、連結用鋼板２１，３１が左右一対で配置され、減衰部材（ダンパー用鋼板２６，３６）がアンカーボルト６の軸線に対して略線対称に配置されることで、減衰効果を発揮する際の偏心による付加応力の発生が防止できる。さらに、付加応力が生じないことで、ダンパー用鋼板２６，３６における力学的メカニズムが明確になって、減衰効果が確実かつ適切に発揮され、地震等による振動エネルギーを効果的に吸収することができる。

また、接合金物２０，３０内にダンパー用鋼板２６，３６が配置されているので、ダンパー用鋼板２６，３６自体を直接に周辺の構造材１０に溶接する必要がないため、接合金物２０，３０の設置作業が容易にできて、施工性を向上させることができる。さらに、接合金物２０，３０を周辺の構造材１０から取り外すことも容易にでき、地震後の点検や交換などのメンテナンス性を向上させることができる。

また、接合金物２０，３０において、一対の連結用鋼板２１，３１を上部補強用鋼材２２，３２および下部補強用鋼材２３，３３で連結してフレーム２４，３４を形成し、その内部にダンパー用鋼板２６，３６および筒状鋼材２５，３５を配置したことで、ダンパー用鋼板２６，３６からの曲げモーメントが連結用鋼板２１，３１に作用した際に、連結用鋼板２１，３１の変形等を防止することができる。さらに、上部補強用鋼材２２，３２および下部補強用鋼材２３，３３に形成した挿通孔２２Ａ，２３Ａにアンカーボルト６を挿通することで、アンカーボルト６とフレーム２４，３４との偏心をなくすことができ、偏心による付加応力の発生を防止することができ、ダンパー用鋼板２６，３６の減衰効果を発揮することができる。

［第２実施形態の接合金物］
次に、第２実施形態の接合金物４０，４０Ａについて、図５および図６に基づいて説明する。
図５および図６は、それぞれ第２実施形態の接合金物４０，４０Ａを示す側面図である。
接合金物４０，４０Ａは、前記接合金物２０と略同様の連結用鋼板４１、上部補強用鋼材４２、下部補強用鋼材４３からなるフレーム４４と、筒状鋼材４５およびダンパー用鋼板４６とを備えて構成されている。そして、接合金物４０，４０Ａは、連結用鋼板４１が周辺の構造材１０にボルトで固定されるとともに、筒状鋼材４５の上下からナット４７を締め付けることでアンカーボルト６に連結されるようになっている。

この接合金物４０，４０Ａにおいて、ダンパー用鋼板４６は、全体矩形板状に形成され、一対の連結用鋼板４１に溶接接合（フレア溶接）されるとともに、その中央のスリット４６Ａを介して筒状鋼材４５に溶接接合（スロット溶接）されている。このダンパー用鋼板４６には、連結用鋼板３１と筒状鋼材３５との間において、左右方向（第２方向）に延びて当該ダンパー用鋼板４６を貫通する複数のスリット孔４６Ｂが形成され、これらのスリット孔４６Ｂで分割された当該ダンパー用鋼板４６の各分割鋼板部４６Ｃが上下に隣接して設けられている。これらの分割鋼板部４６Ｃの上下方向の幅寸法は、互いに同一に設定されており、各々の分割鋼板部４６Ｃがせん断降伏して繰り返し荷重によりせん断耐力が上昇した際に、分割鋼板部４６Ｃにおける連結用鋼板４１側および筒状鋼材４５側の両端部が曲げ降伏するように設定されている。

このような接合金物４０，４０Ａでは、各分割鋼板部４６Ｃが曲げ−せん断降伏することで減衰効果を発揮することができるようになっている。その際、各分割鋼板部４６Ｃは、両端部が曲げ降伏して両端ヒンジ状態となり、この両端ヒンジ状態における負担せん断力を略上限耐力とした履歴ループを描いて変形することになる。なお、接合金物４０と接合金物４０Ａとでは、ダンパー用鋼板４６の高さ寸法が相違し、分割鋼板部４６Ｃの数が異なるものの、各分割鋼板部４６Ｃの形態（長さ寸法と幅寸法との関係）は同一になっている。すなわち接合金物４０Ａの方がダンパー用鋼板４６全体の負担せん断力（減衰効果）が大きく設定されたものであるが、両接合金物４０，４０Ａにおいて、各分割鋼板部４６Ｃの曲げ−せん断の降伏特性は共通とされている。従って、接合金物４０，４０Ａによれば、前記第１実施形態と略同様の効果を得ることができる。

［第３実施形態の接合金物］
次に、第３実施形態の接合金物５０について、図７に基づいて説明する。
図７は、第３実施形態の接合金物５０を示す側面図である。
接合金物５０は、前記接合金物２０と略同様の連結用鋼板５１、上部補強用鋼材５２、下部補強用鋼材５３からなるフレーム５４と、筒状鋼材５５およびダンパー用鋼板５６とを備えて構成されている。そして、接合金物５０は、連結用鋼板５１が周辺の構造材１０にボルトで固定されるとともに、筒状鋼材５５の上下からナット５７を締め付けることでアンカーボルト６に連結されるようになっている。

この接合金物５０において、ダンパー用鋼板５６は、全体矩形板状に形成され、一対の連結用鋼板５１に溶接接合（フレア溶接）されるとともに、その中央のスリット５６Ａを介して筒状鋼材５５に溶接接合（スロット溶接）されている。そして、ダンパー用鋼板５６は、予め図７に示す初期位置から上下方向（第１方向）に所定の変形量だけせん断変形させ、せん断降伏した状態から初期位置に戻す塑性化加工が施された後に耐力壁１０に設置されるか、または析出硬化加工が施された鋼材（析出強化鋼）から形成されている。すなわち、ダンパー用鋼板５６に塑性化加工を施すか析出強化鋼を用いることで、ダンパー用鋼板５６の降伏耐力比が２／３以上に設定されるか、または降伏耐力幅が±２０％以内に設定されている。従って、ダンパー用鋼板５６におけるせん断降伏後の耐力上昇が抑制され、所定のせん断耐力上限値を超えないような履歴ループを描いて変形するようになっている。従って、接合金物５０によれば、前記第１実施形態と略同様の効果を得ることができる。

［第４実施形態の接合金物］
次に、第４実施形態の接合金物６０について、図８〜図１１に基づいて説明する。
図８は、第４実施形態の接合金物６０を示す側面図である。図９および図１０は、接合金物６０の製造手順および取付手順を示す斜視図である。図１１は、接合金物６０の詳細構造を示す側面図である。
接合金物６０は、アンカーボルト６に連結される第１連結部としての一対のコ字形鋼材６５と、このコ字形鋼材６５に溶接接合される一対のダンパー用鋼板６６とを備えて構成されている。そして、接合金物６０は、ダンパー用鋼板６６の側端縁に形成された第１連結部である固定片部６６Ｃが周辺の構造材１０にドリルネジ１５Ａで固定され、コ字形鋼材６５の上下からのナット６７でアンカーボルト６に連結されている。また、ダンパー用鋼板６６には、上下端部の第１スリット６６Ａと、これらの第１スリット６６Ａ間に並んだ複数の第２スリット６６Ｂとが形成され、これらの第１および第２のスリット６６Ａ，６６Ｂからなる列が左右対称に２列で設けられている。

この接合金物６０において、ダンパー用鋼板６６は、図９(Ａ)に示すように、板状鋼板にレーザー孔開け加工によって第１スリット６６Ａおよび第２スリット６６Ｂを形成してから、図９(Ｂ)に示すように、側端縁を折り曲げて固定片部６６Ｃ形成し、上下端縁の突出部を折り曲げて折曲片部６６Ｄを形成する手順で成形される。また、コ字形鋼材６５は、図９(Ｃ)に示すように、断面略コ字形で長尺状の鋼材であり、このコ字形鋼材６５の側面長手方向に沿ってスリット孔６５Ａを形成しておき、このスリット孔６５Ａを介してダンパー用鋼板６６にコ字形鋼材６５をスロット溶接する。そして、図１０(Ａ)に示すように、溶接接合したコ字形鋼材６５およびダンパー用鋼板６６を一組用意し、これらを周辺の構造材１０に設置するとともに、一対のコ字形鋼材６５間にアンカーボルト６を挿通させる。このように設置してから、周辺の構造材１０の外側からドリルネジ１５Ａをダンパー用鋼板６６の固定片部６６Ｃに螺合する。さらに、アンカーボルト６に設けたナット６７を締め付け、アンカーボルト６にコ字形鋼材６５を連結することで、接合金物６０の製造および取付が完了する。

次に、ダンパー用鋼板６６の詳細構造について、図１１に基づいて説明する。
第１スリット６６Ａおよび第２スリット６６Ｂは、それぞれ左右方向の幅寸法（つまり、分割鋼板部６６Ｅの長さ寸法ｌ）が同一に設定され、第１スリット６６Ａは、両端部から中央部に向かって第２スリット６６Ｂに向かって高さ寸法が大きくなる傾斜を有して形成され、第２スリット６６Ｂは、両端部から中央部に向かって上下対称に高さ寸法が大きくなる傾斜を有して形成されている。すなわち、第１および第２のスリット６６Ａ，６６Ｂ間に位置するダンパー用鋼板６６の分割鋼板部６６Ｅは、両端部の幅寸法ｂよりも中央部の幅寸法ｂc が小さく形成された略菱形状とされている。このような分割鋼板部６６Ｅの形状は、以下の式（１）、（２）で規定される寸法に設定されている。また、ダンパー用鋼板６６における第１スリット６６Ａよりも上端側または下端側のスチフナ部６６Fの幅寸法ｂs は、以下の式（３）で規定される寸法に設定されている。

Ｍ／Ｚ＜σy …（１）
ここで、Ｍは、分割鋼板部６６Ｅの両端部に作用する曲げモーメントであり、Ｚは、分割鋼板部６６Ｅの両端部における断面係数であり、Ｚ＝ｔ・ｂ²／６である（ｔは、ダンパー用鋼板６６の板厚寸法）。また、σyは、ダンパー用鋼板６６の降伏引張応力度である。
1.5Ｑ／Ａ＜τy …（２）
ここで、Ｑは、分割鋼板部６６Ｅに作用するせん断力であり、Ａは、分割鋼板部６６Ｅの中央部における断面積であり、Ａ＝ｔ・ｂc である。また、τy は、ダンパー用鋼板６６の降伏せん断応力度である。
Ｐ／（ｔ・ｂs ）＜σy …（３）
ここで、Pは、スチフナ部６６Fに作用する引張り力または圧縮力であり、Ｍ／ｂである。
以上の式（１）、（２）によれば、図１１に示すように、分割鋼板部６６Ｅに曲げモーメントＭおよびせん断力Ｑが作用した状態で、分割鋼板部６６Ｅの中央部がせん断降伏して両端部が曲げ降伏することとなり、このような関係となる分割鋼板部６６Ｅにおける両端部の幅寸法ｂと中央部の幅寸法ｂcとの寸法比が算出される。また、式（３）によれば、図１１に示すように、スチフナ部６６Fに作用する引張り力または圧縮力Pに対して引張り降伏または圧縮降伏しないようなスチフナ部６６Fの幅寸法ｂsが算出される。

また、分割鋼板部６６Ｅにおいて、曲げ降伏後の変形性能を確保するとともに、耐力上昇を抑制する条件としては、以下の式（４）、（５）を満足していることが好ましい。
ｂ／ｔ＜１０ …（４）
ｌ／ｂ＞３ …（５）
以上の式（４）を満足するように分割鋼板部６６Ｅにおける両端部の幅寸法ｂと板厚寸法ｔとの比（幅圧比）を設定しておくことで、分割鋼板部６６Ｅの不安定挙動が抑制でき、曲げ降伏後の変形性能を向上させることができる。また、式（５）を満足するように分割鋼板部６６Ｅにおける長さ寸法ｌと両端部の幅寸法ｂとの比を設定しておくことで、端部のせん断降伏が抑制でき、耐力上昇を抑制することができる。
このような接合金物６０では、各分割鋼板部６６Ｅが曲げ降伏することで両端ヒンジ状態となり、この両端ヒンジ状態における負担せん断力を略上限耐力とした履歴ループを描いて変形することになる。従って、耐力上昇が抑制された安定した減衰効果を発揮することができるようになっている。

具体的に、前記各実施形態の接合金物２０，３０，４０，４０Ａ，５０，６０を用いた場合の繰り返し載荷試験結果を図１２に示す。
図１２(Ａ)は、本発明の接合金物による試験結果を示すグラフであり、図１２(Ｂ)は、比較例の接合金物による試験結果を示すグラフである。
ここで、本発明の接合金物では、ダンパー用鋼板が曲げ降伏するように設定されており、これによって耐力の上昇が抑制されるようになっている。これに対して比較例の接合金物では、ダンパー用鋼板の上下端縁にリブを設けて曲げ降伏しないように設定されている。

図１２(Ａ)の本発明の接合金物では、耐力上昇が抑えられ、安定しかつ面積の大きな履歴ループが描かれており、大きな履歴減衰が得られることが確認できた。一方、図１２(Ｂ)の比較例の接合金物では、耐力が徐々に上昇している。さらに、単調載荷の場合よりも繰り返し載荷を行った方が耐力上昇がより大きくなることが分かる。
以上のことから、本発明の接合金物によれば、耐力の上昇を抑制し、さらにエネルギー吸収性能に優れた接合金物が実現でき、建物の振動を効果的に抑制できる接合金物が実現できる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

接合金物２０，３０，４０，４０Ａ，５０，６０の各部材を構成する鋼材としては、任意の各種鋼材（建築構造用鋼材や機械構造用鋼材）が利用可能であるが、降伏後の履歴減衰を発揮させるダンパー用鋼板２６，３６，４６，５６に用いる鋼材としては、変形性能に優れた鋼材が好ましい。そして、ダンパー用鋼板の変形性能としては、第１連結部と第２連結部との相対変位として１０mmを超えるまで耐力低下しない性能を有することが好ましい。
また、前記第１および第４実施形態では、ダンパー用鋼板の端部よりも中央部の幅寸法を小さく形成した略菱形状としたが、これに限らず、ダンパー用鋼板の端部よりも中央部の板厚寸法を小さく形成してもよく、さらに幅寸法および板厚寸法の両方に関し、ダンパー用鋼板の端部よりも中央部で小さくなるように形成してもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係る接合金物を示す斜視図である。 前記接合金物を示す側面図である。 前記接合金物の変形状態を示す側面図である。 第１実施形態の変形例に係る接合金物を示す側面図である。 第２実施形態に係る接合金物を示す側面図である。 第２実施形態の変形例に係る接合金物を示す側面図である。 第３実施形態に係る接合金物を示す側面図である。 第４実施形態に係る接合金物を示す側面図である。 前記接合金物の製造手順を示す斜視図である。 前記接合金物の取付手順を示す斜視図である。 前記接合金物の詳細構造を示す側面図である。 本発明の接合金物および比較例の接合金物の載荷試験結果を示すグラフである。 鋼材の曲げとせん断における応力−ひずみ関係を示すグラフである。

符号の説明

６…アンカーボルト（アンカー部材）、１０…周辺の構造材、２０，３０，４０，４０Ａ，５０，６０…接合金物、２１，３１，４１，５１…連結用鋼板（第２連結部）、２５，３５，４５，５５…筒状鋼材（第１連結部）、２６，３６，４６，５６，６６…ダンパー用鋼板（減衰部材）、２６Ｂ，３６Ｂ…傾斜部、３６Ｃ…切欠き孔、４６Ｂ…スリット孔、６５…コ字形鋼材（第１連結部）、６６Ｃ…固定片部（第２連結部）。

Claims (13)

1. 一組の対象物に渡って取り付けられ、当該対象物間の相対変位に伴って減衰効果を発揮する接合金物であって、
   前記一組の対象物のうちの一方に連結される第１連結部と、
   前記一組の対象物のうちの他方に連結される第２連結部と、
   前記第１連結部と前記第２連結部とに渡って接合される減衰部材とを備え、
   前記減衰部材は、前記一組の対象物間に生じる相対変位に伴って減衰効果を発揮するものであって、当該減衰部材には、降伏後の耐力上昇を抑制する耐力抑制手段が設けられていることを特徴とする接合金物。
2. 請求項１に記載の接合金物において、
   前記第１連結部と前記第２連結部とは、前記一組の対象物間に生じる相対変位の方向と略直交して互いに対向配置され、
   前記減衰部材は、前記相対変位の方向である第１方向と、前記第１連結部と第２連結部とが対向する方向である第２方向と、の二方向に略平行に設けられるダンパー用鋼板で構成されていることを特徴とする接合金物。
3. 請求項２に記載の接合金物において、
   前記ダンパー用鋼板における前記第１方向に沿った幅寸法は、前記第２方向両端部よりも中央部が小さく設定され、かつ当該中央部の幅寸法で決定されるせん断耐力が上昇した際に前記両端部が曲げ降伏するように当該両端部の幅寸法が設定され、このダンパー用鋼板の形状によって前記耐力抑制手段が構成されていることを特徴とする接合金物。
4. 請求項２に記載の接合金物において、
   前記ダンパー用鋼板の板厚寸法は、前記第２方向端縁部よりも中央部が薄く設定され、かつ当該中央部の板厚寸法で決定されるせん断耐力が上昇した際に前記両端部が曲げ降伏するように当該両端部の板厚寸法が設定され、このダンパー用鋼板の形状によって前記耐力抑制手段が構成されていることを特徴とする接合金物。
5. 請求項２に記載の接合金物において、
   前記ダンパー用鋼板は、前記第１方向に沿った幅寸法が前記第２方向両端部よりも中央部が小さく設定され、かつ板厚寸法が前記第２方向端縁部よりも中央部が薄く設定され、当該中央部の幅寸法および板厚寸法で決定されるせん断耐力が上昇した際に前記両端部が曲げ降伏するように当該両端部の幅寸法と板厚寸法とが設定され、このダンパー用鋼板の形状によって前記耐力抑制手段が構成されていることを特徴とする接合金物。
6. 請求項２から請求項５のいずれかに記載の接合金物において、
   前記ダンパー用鋼板における前記第２方向に沿った両端縁には、前記両端部から前記中央部に向かって傾斜した傾斜部が形成されていることを特徴とする接合金物。
7. 請求項２から請求項６のいずれかに記載の接合金物において、
   前記ダンパー用鋼板には、前記第１方向に一方の対角線が平行で、かつ前記第２方向に他方の対角線が平行となる略菱形状の切欠き孔が形成されていることを特徴とする接合金物。
8. 請求項２に記載の接合金物において、
   前記ダンパー用鋼板には、前記第２方向に平行に延びて当該ダンパー用鋼板を貫通する少なくとも１つのスリット孔が形成され、このスリット孔で分割されて隣接する当該ダンパー用鋼板の各分割鋼板部の幅寸法は、各々のせん断耐力が上昇した際に前記第２方向両端部が曲げ降伏するように設定され、このダンパー用鋼板の形状によって前記耐力抑制手段が構成されていることを特徴とする接合金物。
9. 請求項２から請求項８のいずれかに記載の接合金物において、
   前記ダンパー用鋼板は、降伏耐力が最大耐力に対して２／３以上の降伏耐力比を有する鋼材、および降伏耐力が設計用降伏耐力に対して±２０％以内の降伏耐力幅を有する鋼材の、少なくとも一方から形成され、このダンパー用鋼板の力学特性によって前記耐力抑制手段が構成されていることを特徴とする接合金物。
10. 請求項２から請求項９のいずれかに記載の接合金物において、
    前記ダンパー用鋼板は、析出硬化加工が施された鋼板から形成され、この析出硬化加工によって当該ダンパー用鋼板の降伏耐力比および降伏耐力幅の少なくとも一方が所定値に設定されていることを特徴とする接合金物。
11. 請求項２から請求項９のいずれかに記載の接合金物において、
    前記ダンパー用鋼板は、予め初期位置から前記第１方向に沿って所定の変形量だけ変形させ、降伏した状態から初期位置に戻す塑性化加工が施された鋼板から形成され、この塑性化加工によって当該ダンパー用鋼板の降伏耐力比および降伏耐力幅の少なくとも一方が所定値に設定されていることを特徴とする接合金物。
12. 請求項２から請求項１１のいずれかに記載の接合金物において、
    前記第２連結部は、一組の連結用部材で構成され、当該一組の連結用部材が前記第１連結部を挟んで対称位置に設けられ、
    前記ダンパー用鋼板は、前記第１連結部を挟んで略線対称に配置される一組で構成されていることを特徴とする接合金物。
13. 請求項２から請求項１１のいずれかに記載の接合金物において、
    前記第２連結部は、一組の連結用部材で構成され、当該一組の連結用部材が前記第１連結部を挟んで略点対称位置に設けられ、
    前記ダンパー用鋼板は、前記第１連結部を挟んで略点対称に配置される一組で構成されていることを特徴とする接合金物。

Images