JP2010265662A - 座屈拘束ブレース - Google Patents

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Abstract

【課題】 強度および優れた振動減衰作用を保持しながら、軽量化の可能な座屈拘束ブレースを提供する。
【解決手段】 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とを有する。各拘束材3が、それぞれ前記芯材2側が開口した溝形鋼材4と、この溝形鋼材4内に充填したモルタルまたはコンクリートである硬化充填材5とからなる。硬化充填材5は、内部に複数の空洞7を有する中空体である。空洞7は、パイプ8を埋め込んでその内部の空間としても良く、またパイプ無しであっても良い。
【選択図】 図1

Description

この発明は、構造物の骨組みに組み込まれ、地震等の際に振動エネルギーを吸収して振動を減衰させる座屈拘束ブレースに関する。
座屈拘束ブレースとして、従来より、芯材の周囲を鋼板のみで補鋼したもの、RCで補鋼したもの、鋼材とモルタルで被覆したもの等、様々な補鋼形式が提案され、実用化されている。例えば、図16および図17に示すように、両フランジ24bが不均等となった溝形断面に鋼板を曲げ加工した溝形鋼材24内に、モルタルやコンクリートである硬化充填材25を充填してなる一対の拘束材23,23で、芯材22を挟み付けた構成のものがある。
このほか、分割された複数の半筒状分割体からなる外管内に芯材を挿通させた後で、半筒状分割体を接合して外管を構成し、その外管内に硬化充填材を充填させて座屈拘束ブレースとしたものも提案されている(例えば特許文献1)。
特開平2005−23774号公報
図16および図17に示す構成の座屈拘束ブレース21では、溝形鋼材24内の全空間に硬化充填材25を充填して拘束材23としているため、座屈拘束ブレース21が重くなり施工性が悪いという問題がある。特許文献1に開示の座屈拘束ブレースの場合も同様である。
この発明の目的は、強度および優れた振動減衰作用を保持しながら、軽量化が可能な座屈拘束ブレースを提供することである。
この発明に係る第1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し、各拘束材が主にモルタルまたはコンクリートである座屈拘束ブレースにおいて、前記モルタルまたはコンクリートが、内部に複数の空洞を有する中空体であることを特徴とする。
この構成によると、拘束材におけるモルタルまたはコンクリートを、内部に複数の空洞を有する中空体としたので、坐屈拘束ブレースを軽量化することができ、モルタルまたはコンクリートの量も低減できる。軽量化により、座屈拘束ブレースを使用した構造物の組付作業の施工性も向上する。モルタルまたはコンクリートは、内部に空洞を設けたものであり、圧縮力が負荷されたときにアンボンド材を介してまたは直接に接する芯材との接触面は空洞で凹凸等が生じないため、摺動時の引っ掛かり等の支障の発生がなく、芯材と拘束材との間の円滑な滑りによる優れた振動減衰作用を保持される。また、拘束材となるモルタルまたはコンクリートは内部に複数の空洞を有する中空体としたため、薄形化等により軽量化を図るものに比べ、軽量化を図りながら、強度低下への影響が低く、必要な強度が確保することができる。
なお、拘束材は、モルタルまたはコンクリートの単独の部材であっても、また芯材側の開口した溝形鋼材等の型枠兼用の外面構成部材にモルタルまたはコンクリートを充填したものであっても良い。
この発明において、前記モルタルまたはコンクリートに複数本の金属製のパイプを埋め込み、これら各パイプの内部空間を前記空洞としても良い。このように金属製のパイプを埋め込むことで、断面係数等の断面性能を増加させることができ、拘束材の拘束力が向上する。これにより、軽量でかつ高性能な断面性能を持つ拘束材とすることができる。
この発明に係る第2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し、各拘束材が、それぞれ前記芯材側が開口した溝形鋼材と、この溝形鋼材内に充填したモルタルまたはコンクリートである硬化充填材とからなるものにおいて、前記拘束材の前記溝形鋼材のウェブ部に、長手方向に沿って複数の仕切りリブを設け、隣合う各仕切りリブ間、および仕切りリブと前記溝形鋼材のフランジ部との間で形成される各仕切り空間のうち、いずれかの仕切り空間を、前記硬化充填材が充填されていない中抜き部とし、残りの仕切り空間を前記硬化充填材が充填された充填部としたことを特徴とする。
この構成によると、隣合う各仕切りリブ間、または仕切りリブと溝形鋼材のフランジ部との間で形成される各仕切り空間のうち、いずれかの仕切り空間を硬化充填材の充填されていない中抜き部としたため、坐屈拘束ブレースを軽量化することができ、硬化充填材の量も低減できる。軽量化により、座屈拘束ブレースを使用した構造物の組付作業の施工性も向上する。中抜き部は拘束材の長手方向に沿って設けたため、中抜き部の形成による摺動時の引っ掛かり等の問題が生じず、芯材と拘束材との間の円滑な滑りによる優れた振動減衰作用を保持される。また、仕切りリブを設けたため、断面性能が向上して拘束材による拘束力が向上し、軽量かつ高性能な断面性能を持つ拘束材となる。
この発明に係る第1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し、各拘束材が主にモルタルまたはコンクリートであって、前記モルタルまたはコンクリートが、内部に複数の空洞を有する中空体であるため、強度および優れた振動減衰作用を保持しながら、軽量化が可能となり、座屈拘束ブレースを使用した構造物の組付作業の施工性が向上する。
この発明に係る第2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し、各拘束材が、それぞれ前記芯材側が開口した溝形鋼材と、この溝形鋼材内に充填したモルタルまたはコンクリートである硬化充填材とからなるものにおいて、前記拘束材の前記溝形鋼材のウェブ部に、長手方向に沿って複数の仕切りリブを設け、隣合う各仕切りリブ間、および仕切りリブと前記溝形鋼材のフランジ部との間で形成される各仕切り空間のうち、いずれかの仕切り空間を、前記硬化充填材が充填されていない中抜き部とし、残りの仕切り空間を前記硬化充填材が充填された充填部としたため、強度および優れた振動減衰作用を保持しながら、軽量化が可能となり、座屈拘束ブレースを使用した構造物の組付作業の施工性が向上する。
この発明の一実施形態にかかる座屈拘束ブレースの断面図である。 同座屈拘束ブレースの分解斜視図である。 (A)は同座屈拘束ブレースにおける拘束材の平面図、(B)はその断面図である。 同拘束材の拡大断面図である。 同拘束材の他の構成例の拡大断面図である。 (A)はこの発明の他の実施形態にかかる座屈拘束ブレースにおける拘束材の平面図、(B)は同断面図である。 同拘束材の拡大断面図である。 図6(B)の部分拡大断面図である。 同拘束材の他の構成例の拡大断面図である。 (A)はこの発明のさらに他の実施形態にかかる座屈拘束ブレースにおける拘束材の平面図、(B)は同断面図である。 図10(A)におけるXI−XI矢視拡大断面図である。 図10(A)におけるXII −XII 矢視拡大断面図である。 (A)はこの発明のさらに他の実施形態にかかる座屈拘束ブレースにおける拘束材の平面図、(B)は同断面図である。 図13(A)におけるXIV −XIV 矢視拡大断面図である。 同拘束材の他の構成例の拡大断面図である。 従来例の断面図である。 同従来例の分解斜視図である。
この発明の一実施形態を図1ないし図4と共に説明する。図1はこの座屈拘束ブレースの断面図を、図2はその分解斜視図を示す。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とを有する。芯材2は、図2のように細長い平鋼板で、SN材(建築構造用圧延鋼材)やLYP材(極低降伏点鋼材)等の降伏点の低い鉄鋼材料からなる。芯材2の両端部2Aは、柱や梁等の鉄骨材との継手となる部分であり、その両面の幅方向中央位置からそれぞれ垂直に突出するリブ2aを有する断面十字状とされている。芯材2の両端部2Aには図示しない複数のボルト孔が穿設されている。拘束材3は、芯材2の両端部2Aの先端側部分を除く芯材2の略全体を覆うように配置されている。
前記一対の拘束材3,3は、図4のように、それぞれ前記芯材2側が開口した溝形鋼材4と、この溝形鋼材4内に充填したモルタルまたはコンクリートである硬化充填材5とを有する。溝形鋼材4は、ウェブ部4aの両端から垂直に立ち上がる両フランジ部4bが不等辺となった溝形断面に鋼板を折り曲げた曲げ加工品である。前記両フランジ部4bのうち、幅寸法を長くした一方のフランジ部4bの内面における芯材2の配置される高さ相当位置には、溝形鋼材4の長さ方向に延びて芯材2を幅方向に位置規制する棒状のスペーサ6(図1)が溶接等により固定されている。なお、図4ではスペーサ6を省略して図示している。上記幅寸法を長くしたフランジ部4bは、図1のように他方の拘束材3の溝形鋼材4における幅寸法の短い方のフランジ部4bの外面に被さり、その被さり部分が互いに溶接等で接合されている。
溝形鋼材4の両端部には、それらの端部開口を閉塞する蓋片4c(図2)がそれぞれ設けられ、これら両蓋片4cと、前記ウェブ部4aおよび両フランジ部4bにより、溝形鋼材4内が方形箱状に囲まれている。前記両蓋片4cには、溝形鋼材4内側に延びて芯材2の両端部2Aのリブ2aの一部が係合する凹部4ca(図2)が形成されている。また、芯材2と拘束材3の対向面間には、図示しないアンボンド材が介在する。アンボンド材は、例えば、芯材2または拘束材3に塗布されたグリースや、芯材2または拘束材3に貼り付けられた板状ないしシート状のブチルゴム等、あるいはアスファルトからなる。
拘束材3における前記硬化充填材5は、図4のように内部に複数の空洞7を有する中空体とされている。ここでは、 前記硬化充填材5に複数本の角形のパイプ(例えば60mm×60mm×2.3mmの鋼管)8を埋め込むことにより、これら各パイプ8の内部空間を前記空洞7としている。この場合、図3のように各パイプ8は溝形鋼材4の長手方向に沿わせ、溝形鋼材4の幅方向に等間隔に並べて配置されている。パイプ8は角形のものに限らず、丸形のものであってもよい。また、ここでは、溝形鋼材4のウェブ部4aから離してパイプ8を配置しているが、ウェブ部4aに接して配置しても良い。
この構成の坐屈拘束ブレース1によると、拘束材3における溝形鋼材4内の硬化充填材5を、内部に複数の空洞7を有する中空体としているので、坐屈拘束ブレース1を軽量化することができ、硬化充填材5の量も低減できる。軽量化により、座屈拘束ブレース1を使用した構造物の組付作業の施工性も向上する。また、この実施形態では、拘束材3の硬化充填材5に複数本のパイプ8を埋め込んで、各パイプ8の内部空間を前記空洞7としているので、パイプ8の持つ断面性能を拘束材3の拘束力として付与する設計も可能となる。
また、この実施形態では、パイプ8が硬化充填材5で完全に覆われた状態に埋め込まれているので、硬化充填材5の表面全体が芯材2に接することになる。これにより、摺動時の引っ掛かり等の支障の発生がなく、芯材2と拘束材3との間の円滑な滑りによる優れた振動減衰作用を保持される。
なお、上記実施形態において、図5のようにパイプ8を用いないで、硬化充填材5に空洞7を直接に形成しても良い。ただし、この場合は、パイプ8を用いた場合のような断面性能を拘束力として拘束材3に付与することはできない。
図6ないし図8は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、図1〜図4に示す先の実施形態において、拘束材3における硬化充填材5の複数の空洞7が、図6のように溝形鋼材4の幅手方向に沿わせ、溝形鋼材4の長手方向に等間隔に並べて配置されている。これらの空洞7が、硬化充填材5に埋め込んだ複数本のパイプ8の内部空間からなることなど、その他の構成は先の実施形態の場合と同様である。パイプ8を設ける場合、パイプ8の両端を溝形鋼材4のフランジ4bに溶接等で接合しても良い。
なお、この実施形態の場合も、図9のようにパイプ8を用いないで、硬化充填材5に空洞7を直接に形成しても良い。また、上記各実施形態において、拘束材3は、溝形鋼材4を有しないもの、例えば、プレキャスト製のモルタルまたはコンクリーからなるものであっても良い。
図10ないし図12は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図1〜図4に示す実施形態において、拘束材3における溝形鋼材4のウェブ部4aに、長手方向に沿って複数(ここでは2つ)の仕切りリブ9を設けている。仕切りリブ9は、例えば厚み1.6mmの鋼板からなり、溶接により溝形鋼材4のウェブ部4aに接合されている。隣合う仕切りリブ9,9間、および仕切りリブ9と溝形鋼材4のフランジ部4bとの間で形成される各仕切り空間のうち、いずれかの仕切り空間を、前記硬化充填材5が充填されていない中抜き部10とし、残りの仕切り空間を、硬化充填材5が充填された充填部11とする。図示の例では、隣合う仕切りリブ9,9間で形成される1つの仕切り空間を中抜き部10とし、仕切りリブ9と溝形鋼材4のフランジ部4bとの間で形成される2つの仕切り空間を充填部11としている。なお、拘束材3の両端部では、図12に拡大断面図で示すように、芯材2の両端部2Aのリブ2aの一部が係合する凹部4caと、前記中抜き部10とが傾斜姿勢とされた仕切り板12で仕切られている。その他の構成は、図1〜図4に示した先の実施形態の場合と同様である。
この実施形態では、図1〜図4に示す実施形態における硬化充填材5の空洞7に替えて、溝形鋼材4内における隣合う仕切りリブ9,9間で形成される空間を硬化充填材5が充填されていない中抜き部10としている。このように中抜き部10を設けたため、硬化充填材5を複数の空洞7を有する中空体とした先の実施形態の場合と同様に、坐屈拘束ブレース1を軽量化することができ、硬化充填材5の量も低減できる。軽量化により、座屈拘束ブレース1を使用した構造物の組付作業の施工性も向上する。芯材2は、アンボンド材を介してその表面全面が拘束材3の硬化充填材5に接触した状態にあるのが理想的であるが、 前記中抜き部10の芯材2に対向する開口は拘束材3の長手方向に延びているので、振動発生時における芯材2と拘束材3との間の円滑な滑りによる優れた振動減衰作用を保持される。また、この実施形態では、隣合う仕切りリブ9,9間の仕切り空間を中抜き部10としているので、仕切りリブ9の持つ断面性能を拘束材3の拘束力として付与する設計も可能となる。
図13,図14は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図10〜図12に示す先の実施形態において、前記仕切りリブ9を3枚としている。溝形鋼材4のフランジ部4bと仕切りリブ9との間で形成される2つの仕切り空間と、隣合う仕切りリブ9,9間で形成される1つの仕切り空間を、硬化充填材5が充填された充填部11とし、隣合う仕切りリブ9,9間で形成される残る2つの仕切り空間を、硬化充填材5が充填されていない中抜き部10としている。これにより、溝形鋼材4内の幅方向に中抜き部10と充填部11が交互に並ぶようにしている。その他の構成は、図10〜図12に示す実施形態の場合と同様である。
なお、この実施形態において、図14の場合とは逆に、図15のように溝形鋼材4のフランジ部4bと仕切りリブ9との間で形成される2つの仕切り空間と、隣合う仕切りリブ9,9間で形成される1つの仕切り空間を、硬化充填材5が充填されていない中抜き部10とし、隣合う仕切りリブ9,9間で形成される残る2つの仕切り空間を、硬化充填材5が充填された充填部11とすることで、溝形鋼材4内の幅方向に中抜き部10と充填部11が交互に並ぶようにしても良い。具体的には、溝形鋼材4の幅方向両側と幅方向中央位置に3本の中抜き部10が位置し、中央位置の中抜き部10の両側に各1本の充填部11が位置している。
1…座屈拘束ブレース(モルタルまたはコンクリート)
2…芯材
3…拘束材
4…溝形鋼材
4a…ウェブ部
4b…フランジ部
5…硬化充填材
7…空洞
8…パイプ
9…仕切りリブ
10…中抜き部
11…充填部

Claims (3)

  1. 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し、各拘束材が主にモルタルまたはコンクリートである座屈拘束ブレースにおいて、
    前記モルタルまたはコンクリートが、内部に複数の空洞を有する中空体であることを特徴とする座屈拘束ブレース。
  2. 請求項1において、前記モルタルまたはコンクリートに複数本の金属製のパイプを埋め込み、これら各パイプの内部空間を前記空洞とした座屈拘束ブレース。
  3. 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し、各拘束材が、それぞれ前記芯材側が開口した溝形鋼材と、この溝形鋼材内に充填したモルタルまたはコンクリートである硬化充填材とからなる座屈拘束ブレースにおいて、
    前記拘束材の前記溝形鋼材のウェブ部に、長手方向に沿って複数の仕切りリブを設け、隣合う各仕切りリブ間、および仕切りリブと前記溝形鋼材のフランジ部との間で形成される各仕切り空間のうち、いずれかの仕切り空間を、前記硬化充填材が充填されていない中抜き部とし、残りの仕切り空間を前記硬化充填材が充填された充填部としたことを特徴とする座屈拘束ブレース。
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