JP2008274684A - 座屈拘束ブレースの点検装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 座屈拘束ブレースの特性を活かし、簡単な構成で、地震後の負荷履歴の点検を容易に行うことができる座屈拘束ブレースの点検装置を提供する。
【解決手段】 芯材２と、この芯材２の長さ方向の伸縮を許容しながら座屈を拘束する拘束材４とを有する座屈拘束ブレース１における負荷履歴の点検装置１０である。前記芯材２と拘束材４との間に、所定量の伸縮が生じることで破断する点検用破断材１５を連結する。点検用破断材１５を複数並べて設け、各点検用破断材１５の伸縮で破断が生じる前記所定量をそれぞれ異ならせる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、建物の骨組に組み込まれ、地震時等において建物に負荷されるエネルギーを吸収するために用いられる座屈拘束ブレースの点検装置に関する。

従来、鉄骨構造体等からなる建物において、柱および梁間に架設され、地震時等のエネルギーを吸収するために座屈拘束ブレースが用いられている（例えば、特許文献１参照）。この座屈拘束ブレースは、芯材と、この芯材の長さ方向の伸縮を許容しながら座屈を拘束する拘束材とを有するものであり、拘束材により座屈を防止しながら地震エネルギーを芯材の伸縮により吸収することによって、上記構造体の損傷を回避するものである。

座屈拘束ブレースを地震エネルギーの吸収材として用いた場合に、どの程度のエネルギー量を吸収したかを検証することは、その後の建物の補修等に有利であるが、この検証を容易に行う技術の提案はまだなされていない。現状では、記録された地震波による応答解析等で実際に吸収されたエネルギー量を算出・検討する方法によっており、実物の検証は外観検査程度としている。
特許文献２には、鉄骨軸組と共に建物の構造躯体を構成する耐力パネルに組み込まれるブレースに検知手段（センサ）を設置し、この検知手段によりブレースの所定の変形または所定の応力履歴を検知し、この検知情報を構造躯体の診断情報として用いる技術が開示されている。
特開平６−５７８２０号公報 特開２００６−２５０５８５号公報

しかし、特許文献２に開示されているブレースは一般のブレースであって、座屈拘束ブレースとは、地震エネルギー等が負荷された時の変形態様が異なる。すなわち、前者はブレースが湾曲するよう変形するが、後者は芯材がその長さ方向（軸方向）に沿って伸縮し、全体が湾曲するような変形を生じないものである。したがって、特許文献２の技術によって得られるブレースの所定の変形または所定の応力履歴に関する診断情報は、座屈拘束ブレースに基づくものとは異質であり、この技術を座屈拘束ブレースの変形に基づいて地震がどの程度のエネルギーであったかを検証するために応用することはできない。また、特許文献２はセンサによる検知情報を電気的な変換手段を介して上記診断情報を得ようとするものであり、常時電源を必要とし、そのため停電時の影響を受け、装置構成も複雑になる。

この発明の目的は、座屈拘束ブレースの特性を活かし、簡単な構成で、地震後の負荷履歴の点検を容易に行うことができる座屈拘束ブレースの点検装置を提供することである。

第１の発明にかかる座屈拘束ブレースの点検装置は、芯材と、この芯材の長さ方向の伸縮を許容しながら座屈を拘束する拘束材とを有する座屈拘束ブレースにおける負荷履歴の点検装置であって、前記芯材と拘束材との間に、所定量の伸縮が生じることで破断する点検用破断材を連結したことを特徴とする。
この発明によれば、この座屈拘束ブレースをエネルギー吸収材として組み込み構築された建物に地震エネルギーが負荷されたとき、芯材の長さ方向の伸縮によりエネルギーが吸収され、一方、拘束材は非エネルギー吸収材として不動点となる。そのため、芯材と拘束材とは芯材の伸縮によってその長さ方向に沿った相対的な位置ずれを生じる。このずれ量はエネルギーの大きさによって異なる。この発明では、芯材と拘束材との間に、所定量の伸縮が生じることで破断する点検用破断材を連結しているから、地震後この点検用破断材が破断されたか否かを点検することによって、上記ずれの大きさ、すなわち、座屈拘束ブレースがどの程度の負荷履歴を受けたか、更には地震がどの程度のエネルギーであったかを、目視で容易かつ的確に検証することができる。特に、上記位置ずれは、拘束材で拘束された芯材の長さ方向に沿った伸縮によるものであり、座屈拘束ブレースの特有の性状に基づくもので、位置ずれ量と負荷履歴との対応関係が明確で、上記検証結果の実用価値は高いものとなる。

この発明において、前記点検用破断材を金属製の線材としても良い。金属製の線材は、各種強度のものが簡易に入手できるから、所定量の伸縮が生じることで破断する線材の選定を簡易に行うことができる。

また、この発明において、前記点検用破断材を複数並べて設け、各点検用破断材の伸縮で破断が生じる前記所定量をそれぞれ異ならせたものとしても良い。このように、伸縮で破断が生じる前記所定量を異ならせた点検用破断材を複数並べるようにすれば、どの点検用破断材が破断し、どの点検用破断材が破断していないかを点検することにより、座屈拘束ブレースがどの程度の負荷履歴を受けたかの検証がより精度良くなされる。

第２の発明にかかる座屈拘束ブレースの点検装置は、前記芯材および拘束材の一方に、表面に書き込みが可能な記録面部を設け、他方に、前記記録面部に先端が常に接触して相対移動により前記記録面部に書き込みを行う書き込み針を設けたことを特徴とする。
この発明によれば、上記同様、地震エネルギーが負荷されて芯材と拘束材とにその長さ方向に沿った相対的な位置ずれを生じたとき、記録面部と書き込み針とに相対移動が生じ、この相対移動によって記録面部には上記ずれ量に応じた負荷履歴が記録される。したがって、この記録結果から、座屈拘束ブレースがどの程度の負荷履歴を受けたか、更には地震がどの程度のエネルギーであったかを、目視で容易かつ的確に検証することができる。

第１の発明にかかる座屈拘束ブレースの点検装置は、芯材と、この芯材の長さ方向の伸縮を許容しながら座屈を拘束する拘束材とを有する座屈拘束ブレースにおける負荷履歴の点検装置であって、前記芯材と拘束材との間に、所定量の伸縮が生じることで破断する点検用破断材を連結したため、地震等のエネルギーの負荷に基づく芯材と拘束材との位置ずれにより生じる点検用破断材の破断状況を目視で点検することにより、座屈拘束ブレースの負荷履歴を容易に検証することができる。また、電気的な変換手段等が不要で、停電等の影響を受けないものとなる。加えて、座屈拘束ブレースの単体性能の評価もすることができ、顧客に対する安全性のアピールにも貢献する。
この発明において、点検用破断材を金属製の線材とし、あるいは、伸縮で破断が生じる前記所定量を異ならせた点検用破断材を複数並べるようにすれば、座屈拘束ブレースがどの程度の負荷履歴を受けたかの検証がより精度良くなされる。

第２の発明にかかる座屈拘束ブレースの点検装置は、芯材および拘束材の一方に、表面に書き込みが可能な記録面部を設け、他方に、前記記録面部に先端が常に接触して相対移動により前記記録面部に書き込みを行う書き込み針を設けたため、地震エネルギーよる芯材と拘束材との上記ずれに基づく記録面部上の記録結果から、座屈拘束ブレースの負荷履歴を容易に検証することができる。また、この場合も、電気的な変換手段等が不要で、停電等の影響を受けないものとなる。

この発明の座屈拘束ブレースの点検装置の一実施形態を、図１ないし図３と共に説明する。座屈拘束ブレース１は、芯材２と、この芯材２を挟んで設けられて芯材２の長さ方向の伸縮を許容しながら座屈を拘束する拘束材４とを有する。芯材２は鋼材等からなり、拘束材４はコンクリート材等からなる。座屈拘束ブレース１は、芯材２と拘束材４とを有するものであれば、特にその構成を問わないが、例えば図３のように、芯材２が断面十字状の低降伏点鋼材とされ、その周囲に両端部分を残しアンボンド材３を介してコンクリート製の座屈拘束材４が設けられたものとされる。芯材２は、平鋼や、アングル材等の形鋼等であっても良い。アンボンド材３にはアスファルト等が用いられる。芯材２の両端部分は拘束材４の端部より突出しており、この突出部分が後述する建物構造体の骨組間に座屈拘束ブレース１を架設するための取付片２ａとされている。この取付片２ａには、複数のボルト孔２ｂ…が設けられている。

図１において、この実施形態の点検装置１０は、座屈拘束ブレース１の芯材２と拘束材４との間に、所定量の伸縮が生じることで破断する点検用破断材１５を連結したものである。点検用破断材１５は、芯材側基板１２および拘束材側基板１４を介して芯材２および拘束材４に設置される。すなわち、この点検装置１０は、芯材２に立設された芯材側支持ボルト１１と、この支持ボルト１１にナット１１ａを介して芯材２に平行に支持された芯材側基板１２と、拘束材４に立設された拘束材側支持ボルト１３と、この支持ボルト１３にナット１３ａを介して拘束材４に平行に支持された拘束材側基板１４と、両基板１２，１４間に架設連結された複数本の金属製線材からなる点検用破断材１５とよりなる。金属製線材としては、例えば針金が使用されるが、この他にリボン状材であっても良い。

各点検用破断材１５は、伸縮で破断が生じる前記所定量をそれぞれ異ならせてある。これら複数本の点検用破断材１５として、例えば、芯材２の１％の伸びで破断するもの、同２％の伸びで破断するもの、などのように耐引張強度が段階的に異なる金属製線材が用いられる。これら複数の点検用破断材１５が、図のように平行状態で両基板１２，１４間に架設状態に連結されている。
これら複数の点検用破断材１５は、太さを互い異ならせることで、伸縮で破断が生じる所定量を異ならせるようにしているが、この他に、耐引張特性の異なる材質の線材を組合せても良く、また長さが互いに異なることで破断する伸縮量が互いに異なるものとしても良い。

図６は、上記座屈拘束ブレース１を建物における骨格構造体の骨組間に架設した状態を示している。この骨格構造体の骨組は、鉄骨柱５と、鉄骨梁６とにより構築される。鉄骨柱５と鉄骨梁６とのコーナー部や鉄骨梁６には、断面十字状の取付金具７が溶接等により固設されている。この取付金具７と上記取付片２ａとを、継手板８およびボルト９により連結することにより、鉄骨柱５および鉄骨梁６間に座屈拘束ブレース１が斜めに架設されている。取付片２ａに形成された上記ボルト孔２ｂは、このボルト９による連結の際に用いられる。

上記構成の点検装置１０が設置された座屈拘束ブレース１を用いて図６のように構築された骨格構造体に地震エネルギーが負荷された場合に、図２に示すように、芯材２が２点鎖線位置から実線位置まで（図示の矢印間）拘束材４に対して相対伸張し、位置ずれが生じたとする。これにより、点検装置１０の両基板１２，１４の間が広がり、この広がりの程度に応じて点検用破断材１５の一部もしくは全部が破断する。したがって、点検用破断材１５の破断状況を目視点検することにより、座屈拘束ブレース１がどの程度の負荷履歴を受けたかを簡易に判断することができる。

図４は第１の発明にかかる座屈拘束ブレースの点検装置の別の実施形態を示す。この実施形態の点検装置２０は、表面に複数本の点検用破断材２４が線状パターンとして平行に形成されたプリント基板２３を用いたものである。上記複数本の点検用破断材２４としての線状パターンは、プリント基板２３の表面にエッチング等により形成された金属薄膜からなり、上記と同様に所定量の伸張によって破断するよう耐引張強度が段階的に異なるように、線幅が異なるものが複数本、座屈拘束ブレース１の長さ方向に沿うよう形成されている。プリント基板２３の母材となる基板には、弾性的に伸縮可能で、全ての点検用破断材２４が破断するだけの伸縮が生じても破断しない材質の樹脂材等が用いられる。プリント基板２３は、その両端が、芯材２（図示省略）に立設された芯材側ボルト２１と、拘束材４（図示省略）に立設された拘束材側ボルト２２とに、ナット２１ａ，２２ａによって取付けられる。

この実施形態の点検装置２０が設置された座屈拘束ブレース１を用いて図６のように構築された骨格構造体に地震エネルギーが負荷された場合に、上記と同様に、芯材２が拘束材４に対して相対伸張して位置ずれが生じる（図２参照）。これに伴いプリント基板２３も座屈拘束ブレース１の長さ方向に沿って伸張し、この伸張の程度に応じて点検用破断材２４の一部もしくは全部が破断する。したがって、この場合も点検用破断材２４の破断状況を目視点検することにより、座屈拘束ブレース１がどの程度の負荷履歴を受けたかを簡易に判断することができる。

図５（Ａ），（Ｂ）は第２の発明にかかる座屈拘束ブレースの点検装置の一実施形態を示す。この実施形態の点検装置３０は、座屈拘束ブレース１の拘束材４および芯材２にそれぞれ設けられた書き込み針３３および記録板３４により構成される。記録板３４はその表面が記録面部３４ａとなる。書き込み針３３は、座屈拘束ブレース１の長さ方向に沿うアーム部材３２の先端に取付けられ、アーム部材３２は、拘束材４に立設された支持ボルト３１にナット３１ａによって取付けられる。記録板３４は、芯材２上に書き込み針３３の先端が接触するよう固定される。書き込み針３３と記録板３４との位置関係は、上記とは逆に、書き込み針３３を芯材２に設け、記録板３４を拘束材４に設けても良い。書き込み針３３としては、インクにより、あるいは鉛筆のように刷れることで材料を転写させるものであっても良く、引っかき傷を付けるものであっても良い。

この実施形態の点検装置３０によると、地震エネルギーにより芯材２が拘束材４に対して相対的に伸張して位置ずれが生じると、これに伴い記録板３４も芯材２の伸張方向に移動する。この移動により書き込み針３３が記録板３４の上を接触状態で相対移動し、移動量に応じた移動軌跡が記録板３４上に記録される。したがって、この移動軌跡の長さを目視点検することにより、座屈拘束ブレース１がどの程度の負荷履歴を受けたかを簡易に判断することができる。

第１の発明にかかる点検装置の一実施形態を示し、（Ａ）はこの点検装置を備えた座屈拘束ブレースの要部の側面図、（Ｂ）は平面図である。 同実施形態の動作状態を示す側面図である。 同座屈拘束ブレースの断面図である。 第１の発明にかかる点検装置の別の実施形態を示す斜視図である。 第２の発明にかかる点検装置の一実施形態を示し、（Ａ）はこの点検装置を備えた座屈拘束ブレースの要部の側面図、（Ｂ）は平面図である。 この発明の点検装置を備えた座屈拘束ブレースを用いて構築された建物構造体の一例を示す部分切欠側面図である。

符号の説明

１…座屈拘束ブレース
２…芯材
４…拘束材
１０…点検装置
１５…金属製線材（点検用破断材）
２０…点検装置
２４…線状パターン（点検用破断材）
３０…点検装置
３３…書き込み針
３４…記録板（記録面部）

Claims (4)

1. 芯材と、この芯材の長さ方向の伸縮を許容しながら座屈を拘束する拘束材とを有する座屈拘束ブレースにおける負荷履歴の点検装置であって、
   前記芯材と拘束材との間に、所定量の伸縮が生じることで破断する点検用破断材を連結したことを特徴とする座屈拘束ブレースの点検装置。
2. 請求項１において、前記点検用破断材が金属製の線材である座屈拘束ブレースの点検装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記点検用破断材を複数並べて設け、各点検用破断材の、伸縮で破断が生じる前記所定量をそれぞれ異ならせた座屈拘束ブレースの点検装置。
4. 芯材と、この芯材の長さ方向の伸縮を許容しながら座屈を拘束する拘束材とを有する座屈拘束ブレースにおける負荷履歴の点検装置であって、
   前記芯材および拘束材の一方に、表面に書き込みが可能な記録面部を設け、他方に、前記記録面部に先端が常に接触して相対移動により前記記録面部に書き込みを行う書き込み針を設けたことを特徴とする座屈拘束ブレースの点検装置。

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