JP2008150842A - Buckling restricting brace - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、鉄骨造建物等に制振構造等として使用される座屈拘束ブレースに関する。 The present invention relates to a buckling restrained brace used as a vibration damping structure or the like in a steel structure building or the like.
座屈拘束ブレースは、塑性化させる芯材を拘束材で座屈補強し、かつ芯材と拘束材を軸力方向には絶縁することによって、芯材の圧縮降伏を引っ張り降伏と同等の性状とする部材であり、座屈しないブレースとして、鉄骨造建物等において、柱や梁等の主構造材の間に接合される。従来の座屈拘束ブレースは、芯材に平鋼やH形鋼などを用いている(例えば、特許文献1)。なお、制振壁としては、波形鋼板を用いたものがある(例えば、特許文献2)。
従来の芯材に平鋼を用いた座屈拘束ブレースは、平鋼に高次の座屈モードを起こす場合に、その座屈モードの次数や波長などを予測することが難しいため、芯材全体を一様に拘束することが多く、経済性・合理性に欠ける。 Conventional buckling-restrained braces that use flat steel as the core material are difficult to predict the order and wavelength of the buckling mode when a higher-order buckling mode occurs in the flat steel. Are often restrained uniformly and lack economic efficiency and rationality.
この発明の目的は、芯材の拘束材による拘束必要箇所が特定できて、経済的・合理的な座屈拘束が可能となる座屈拘束ブレースを提供することである。
この発明の他の目的は、補剛調整が容易で、座屈モードを適正化できるものとすることである。
この発明のさらに他の目的は、粘弾性体のエネルギー吸収による制振機能を与える場合に、粘弾性体の接着性能に依存しない優れた制振機能が得られるものとすることである。
An object of the present invention is to provide a buckling-restrained brace that can specify a portion of the core member that needs to be restrained by a restraining material, and enables economical and rational buckling restraint.
Another object of the present invention is to enable easy stiffening adjustment and to optimize the buckling mode.
Still another object of the present invention is to provide an excellent vibration damping function that does not depend on the adhesion performance of the viscoelastic body when a vibration damping function by absorbing energy of the viscoelastic body is provided.
この発明の座屈拘束ブレースは、芯材と、この芯材の両面に沿って配置した一対の拘束材とを有する座屈拘束ブレースにおいて、前記芯材を、ブレース長さ方向に沿って波山が並ぶ波形鋼板としたことを特徴とする。
この構成によると、芯材を波形鋼板としたので、芯材に圧縮と引張の軸力が繰り返し入力されても、芯材から拘束材に入力される力の入力部位は、芯材の各波山部分と対応する箇所のみに特定される。したがって、拘束材は、波形鋼板からなる芯材の各波山部分に必要な拘束力を与えるものであれば良く、拘束材は全体に強い拘束力が得られるものとする必要がない。そのため、拘束材による経済的・合理的な座屈拘束が可能となる。
The buckling restraint brace of the present invention is a buckling restraint brace having a core material and a pair of restraint materials arranged along both surfaces of the core material. It is characterized by being a lined corrugated steel sheet.
According to this configuration, since the core material is a corrugated steel plate, even if the axial force of compression and tension is repeatedly input to the core material, the input portion of the force input from the core material to the restraint material is each wave peak of the core material. Only the part corresponding to the part is specified. Therefore, the constraining material only needs to give a necessary constraining force to each wave crest portion of the core made of corrugated steel, and the constraining material does not need to obtain a strong constraining force as a whole. Therefore, economical and rational buckling restraint by restraint material is possible.
この発明において、前記芯材となる波形鋼板に他の波形鋼板を重ねて互いに接合しても良い。例えば、前記芯材となる波形鋼板の端部に、他の波形鋼板を重ねても良い。芯材が波形鋼板であるため、部分的に他の波形鋼板を重ねて端部のみを補剛することができる。そのため、芯材の端部での局部座屈を防ぎ、理想的な座屈モードに近づけることができる。 In the present invention, another corrugated steel sheet may be stacked on the corrugated steel sheet serving as the core material and joined together. For example, another corrugated steel sheet may be stacked on the end of the corrugated steel sheet serving as the core material. Since the core material is a corrugated steel plate, other corrugated steel plates can be partially overlapped to stiffen only the end portion. Therefore, local buckling at the end of the core material can be prevented, and an ideal buckling mode can be achieved.
この発明において、前記芯材と拘束材との間に、粘弾性材を充填しても良い。粘弾性材を充填した場合、粘弾性材の変形によるエネルギー吸収作用が得られ、これにより制振効果が得られる。一般的な粘弾性材による制振機能では、粘弾性材のせん断抵抗によるエネルギー吸収に期待するものであるため、粘弾性材と拘束材等の母材との接着性能が悪いと、剥離が生じて十分なエネルギー吸収機能が得難いことがある。しかし、この発明は、芯材を波形鋼板としたため、芯材に圧縮と引張の軸力が繰り返し入力された場合、芯材の各波山の高さが変わるように芯材が変形し、粘弾性材は、芯材の各波部の箇所で波山高さが変化するように変形を生じる。この変形の抵抗でエネルギー吸収が得られる。そのため、粘弾性体の接着性能に依存しない優れた制振機能を得ることができる。 In the present invention, a viscoelastic material may be filled between the core material and the restraining material. When the viscoelastic material is filled, an energy absorbing action due to deformation of the viscoelastic material is obtained, thereby obtaining a vibration damping effect. The vibration damping function of a general viscoelastic material is expected to absorb energy due to the shear resistance of the viscoelastic material, so peeling occurs when the adhesion performance between the viscoelastic material and the base material such as a restraint material is poor. Therefore, it may be difficult to obtain a sufficient energy absorption function. However, in the present invention, since the core material is a corrugated steel plate, when the axial force of compression and tension is repeatedly input to the core material, the core material is deformed so that the height of each wave peak of the core material changes, and the viscoelasticity The material is deformed so that the wave height changes at each wave portion of the core material. Energy absorption is obtained by the resistance of this deformation. Therefore, an excellent vibration damping function that does not depend on the adhesion performance of the viscoelastic body can be obtained.
この発明の座屈拘束ブレースは、芯材と、この芯材の両面に沿って配置した一対の拘束材とを有する座屈拘束ブレースにおいて、前記芯材を、ブレース長さ方向に沿って波山が並ぶ波形鋼板としたため、芯材の拘束材による拘束必要箇所が特定できて、経済的・合理的な座屈拘束が可能となる。
前記芯材となる波形鋼板の端部に、他の波形鋼板を重ねて互いに接合した場合は、補剛調整が可能で、座屈モードを容易に適正化することができる。
前記芯材と拘束材との間に、粘弾性材を充填した場合は、粘弾性体のエネルギー吸収による制振機能が得れ、その場合に、芯材が波形鋼板であることから、粘弾性体の接着性能に依存しない優れた制振機能を得ることができる。
The buckling restraint brace of the present invention is a buckling restraint brace having a core material and a pair of restraint materials arranged along both surfaces of the core material. Since the corrugated steel sheets are arranged side by side, it is possible to specify the location where the core material is constrained by the constraining material, so that economical and rational buckling restraint is possible.
When another corrugated steel sheet is overlapped and joined to the end of the corrugated steel sheet as the core material, stiffening adjustment is possible and the buckling mode can be easily optimized.
When a viscoelastic material is filled between the core material and the constraining material, a vibration damping function by absorbing the energy of the viscoelastic body can be obtained, and in this case, the core material is a corrugated steel plate. An excellent vibration control function that does not depend on the bonding performance of the body can be obtained.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図4と共に説明する。この座屈拘束ブレース1は、芯材2と、この芯材2の両面に沿って配置した一対の拘束材3,3と、これら芯材2と各拘束材3との間に充填した粘弾性体4とを有し、芯材2を、ブレース長さ方向に沿って波山2aが並ぶ波形鋼板としたものである。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
芯材2は、拘束材3よりも幅狭であり、ブレース長さ方向に両端が突出している。芯材2の両側で、両拘束材3,3の間には、図2のようにスペーサ5が介在させてある。スペーサ4は、拘束材3の長さ方向に沿って全長にわたって連続して延びるものであっても、また拘束材3の長さ方向に並んで複数設けられてものであっても良い。スペーサ5の厚さは、例えば、両側の拘束材3の間に、芯材2が僅かな隙間を介して介在可能な程度の間隔を与える厚さとされる。
The
芯材2となる波形鋼板は、図1(B)に示すように、各波山部分(ここでは波の谷となる部分も波山部分と称す)2aが台形山形のものであるが、例えば図6に示すような円弧状の山形、つまりサイン波状の波形のものであっても良い。
拘束材3は、例えばコンクリート版製の拘束プレートからなる。拘束材3は、コンクリートに代えて、形鋼やその組み合わせ材等からなる鋼材を用いても良い。
粘弾性体4には、アスファルト等が用いられる。粘弾性体4の代わりに、コンクリートやセメント等の硬化性の充填材を充填しても良い。
スペーサ5の材質は、コンクリートまたは鋼材等である。
As shown in FIG. 1 (B), the corrugated steel sheet used as the
The restraining
For the
The material of the
この構成の座屈拘束ブレース1によると、図4(A)に概念図で示すように、芯材2に軸力として圧縮力FAが作用したときは、芯材2の各波山部分2aが高くなるように芯材2が変形し、同図(B)のように引張力FBが作用したときは、芯材2の各波山部分2aが偏平化するように変形する。
同図(A)のように、圧縮力FAが作用したとき、芯材2から拘束材3に入力される力f1の入力部位は、芯材2の各波山部分2aと対応する箇所のみに特定される。したがって、その入力部位のみに拘束力f2が与えられれば、力学的に成立する。このため、拘束材3は、芯材2の各波山部分2aに必要な拘束力f2を与えるものであれば良く、拘束材3は全体に強い拘束力が得られるものとする必要がない。そのため、拘束材3による経済的・合理的な座屈拘束が可能となる。
According to the buckling restrained
As shown in FIG. 6A, when the compressive force FA is applied, the input part of the force f1 input from the
また、芯材2と拘束材3との間に、粘弾性材4を充填したため、粘弾性材4の変形によるエネルギー吸収作用が得られ、しかも粘弾性材4の接着力に依存しない優れた制振機能を得ることができる。これにつき、従来の制振壁と対比して説明する。
In addition, since the
図8は、従来の制振壁を上から見た図であり、波形鋼板21,21間に粘弾性材22を介在させたものである。このような制振壁において、同図(A)に矢印で示すように、両側の波形鋼板21,21を互いにずらせる力Fが作用し、同図(B)のように波形鋼板21,21にずれを生じた場合、粘弾性材22は、これら図8(A),(B)の下部に示すように変形する。この場合、粘弾性材22は、接着面Sで接着を維持し、せん断抵抗が生じることでエネルギー吸収の作用が生じる。このような抵抗機構の場合、粘弾性材22と母材との接着性能が悪いと、その剥離で壊れてしまい、十分な制振能力が発揮できない場合がある。
FIG. 8 is a view of a conventional damping wall as viewed from above, in which a
これに対して、この実施形態のものでは、図3に概念的に示すように、芯材2に軸力として圧縮力FAが作用したときと、引張力FBが作用したときとでは、芯材2の各波山部分2aが高さ変わるように芯材2が変形する。このとき、粘弾性材4は、同図(A),(B)の下部に示すように変形する。
このように、粘弾性材4は接着面Sに対して垂直方向に変形し、この変形の抵抗でエネルギーの吸収作用が得られる。したがって、粘弾性体4の接着性能に依存しない優れた制振機能を得ることができる。
On the other hand, in this embodiment, as shown conceptually in FIG. 3, the core material is divided between when the compressive force FA acts on the
In this way, the
図5は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、芯材2となる波形鋼板の両側の端部に、他の波形鋼板2Aを重ねて互いに接合したものである。この接合は例えば溶接またはボルト等により行う。その他の構成は、図1に示す第1の実施形態と同様である。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, another
この実施形態の場合、端部に波形鋼板2Aを重ねることで、芯材2の端部のみが補剛される。そのため、芯材2の端部での局部座屈が防止され、理想的な座屈モードに近づけることができる。
In the case of this embodiment, only the end portion of the
図7(A),(B)は、それぞれ座屈拘束ブレース1を筋かいとして用いた例であり、鋼製柱12aおよび鋼製梁12bによって組まれた鉄骨構造物12に、第1の実施形態(図1)にかかる座屈拘束ブレース1を接合している。図7(C)は、鉄骨構造物12に上記座屈拘束ブレース1を方杖として接合した例を示す。
このように、鉄骨構造物12に上記実施形態の座屈拘束ブレース1を組み込むことにより、鉄骨構造物12の耐震性が強化される。なお、この座屈拘束ブレース1は、方杖に用いるような短いものから、例えば10mを超えるような長尺のものまで適用することができる。
FIGS. 7A and 7B are examples in which the buckling-restrained
In this way, by incorporating the buckling
1…座屈拘束ブレース
2…芯材
2A…他の波形鋼板
3…拘束材
4…粘弾性材
5…スペーサ
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