JP2012197591A - 座屈抑制機能付き降伏型ブレース - Google Patents

Abstract

【課題】柱・梁のフレーム内等に架設され、フレームの層間変形時に軸方向力を負担するブレースに、軸方向力を負担したときに降伏しながらも、軸方向圧縮力を負担したときの全体曲げ座屈を防止する機能を持たせる。
【解決手段】フレーム３に接合される、軸方向両側部分の接続部４１、４１と、両接続部４１、４１間の中間区間に位置し、軸方向力を負担する本体部４２とにブレース４を軸方向に区分し、本体部４２を両接続部４１、４１の内の少なくともいずれか一方の接続部４１に接して位置し、軸方向力を負担して塑性化する塑性化部４３と、塑性化部４３に関して前記接続部４１とは反対側に位置し、軸方向力に対する降伏耐力が塑性化部４３より相対的に大きく、軸方向力に対して塑性化しない弾性部４２０とに軸方向に区分し、塑性化部４３と弾性部４２０を軸方向に直列に配列させる。
【選択図】図１

Description

本発明は柱・梁のフレーム内等に架設され、軸方向力を負担したときに降伏しながらも、軸方向圧縮力を負担したときの全体曲げ座屈を防止する機能を持つ座屈抑制機能付き降伏型ブレースに関するものである。

鋼材を用いたブレースは地震時等のフレームの層間変形時に繰り返して作用する軸方向力を受け、軸方向の一部に形成される塑性化区間において、軸方向引張力、あるいは軸方向圧縮力を受けて降伏することによりエネルギ吸収能力を発揮する。但し、軸方向圧縮力の負担により座屈を生じたとき以降は、耐力とエネルギ吸収能力を期待することができなくなるため、終局時にまで塑性化区間に座屈を発生させないこと、あるいは座屈が発生したときにそれを進展させないことがブレースを構成する上での課題になる。

フレームへの接合部分（接合区間）を除くブレース本体部の塑性化区間への座屈の発生は、塑性化区間を含む本体部を構成する鋼材の回りを例えばコンクリートや別の鋼材で包囲し、周囲から断面の中心側へ向かって変形を拘束することにより抑制することが可能である（特許文献１〜３参照）。座屈はブレース本体部の全長の内、相対的に降伏耐力の低下した区間である塑性化区間に生ずる傾向が強いから、座屈拘束材は塑性化区間に配置されることが有効である（特許文献１〜３）。

このように座屈は塑性化が想定される塑性化区間に生じようとするから、座屈の発生が想定される座屈想定区間は塑性化区間の少なくとも一部になる（重複する）ため、座屈拘束材は必ず塑性化区間に配置される。但し、ブレース本体部の周面（表面）と座屈拘束材の内周面との間では、ブレース本体部（塑性化区間）の塑性化を可能にする上で、ブレース本体部が材軸に直交する方向へ変形できる必要があるため、座屈拘束材はブレース本体部を周囲（外周）から包囲しながら、内周面とブレース本体部の周面（表面）との間にクリアランスが確保された状態でブレース本体部と組み合わせられる（特許文献１〜３）。

このブレース本体部と座屈拘束材間の、塑性化区間の変形のためのクリアランスの存在により、その大きさの範囲内でブレース本体部（塑性化区間）の座屈も許容されているから、座屈拘束材はブレース本体部が座屈しようとするときの、許容されている変形量分の放射方向（半径方向）へのはらみ出しを拘束する役目を持つに過ぎない。

特開２００９−１３８４１１号公報（請求項１、段落００１１〜００１５、図１） 特開２００７−１８６８９４号公報（請求項１、請求項２、段落００１２〜００１９、図１） 特開平８−１３５２５０公報（請求項３、段落００１３〜００１６、図１、図６）

例えば座屈拘束材に、座屈の発生自体を抑制、あるいは防止する機能を持たせようとすれば、座屈拘束材はブレース本体部の外周面（表面）に密着した状態で、ブレース本体部を包囲せざるを得ないが、座屈拘束材がブレース本体部に密着した状態になれば、ブレース本体部を塑性化させることができなくなり、塑性化によるエネルギ吸収能力を発揮させることが不可能になる。

従って特許文献１〜３のようにブレース本体部の座屈想定区間が塑性化区間の一部になっている限り、座屈拘束材はブレース本体部の座屈発生後の進展を抑制することができるに過ぎず、座屈の発生自体を抑制することはできないことになる。

本発明は上記背景より、ブレースの座屈の発生を抑制しながら、確実に降伏する塑性化区間を有する座屈抑制機能付き降伏型ブレースを提案するものである。

請求項１に記載の発明の座屈抑制機能付き降伏型ブレースは、柱・梁のフレームに架設され、フレームの層間変形時に軸方向力を負担するブレースであり、前記フレームに接合される、軸方向両側部分の接続部と、両接続部間の中間区間に位置し、前記軸方向力を負担する本体部とに軸方向に区分され、
前記本体部が、前記両接続部の内の少なくともいずれか一方の接続部に接して位置し、前記軸方向力を負担して塑性化する塑性化部と、この塑性化部に関して前記接続部とは反対側に位置し、前記軸方向力に対する降伏耐力が前記塑性化部より相対的に大きく、前記軸方向力に対して塑性化しない弾性部とに軸方向に区分され、前記塑性化部と前記弾性部は軸方向に直列に配列していることを構成要件とする。

「柱・梁のフレームに架設される」とは、ブレース４がフレーム３の構面内（フレーム３内）に配置される場合と、構面の外側（フレーム３外）に配置される（外付けされる）場合を含む趣旨である。ブレース４の両側部分の接続部４１、４１は主に柱１・梁２の接合部（フレーム３の隅角部）に接合されるが、ブレース４は柱１・梁２の接合部（フレーム３隅角部）間の他、図１１に示すように梁２の中間部と柱１・梁２の接合部間等に架設される場合もあるため、ブレース４の接続部４１はそれぞれの架設状態に応じ、フレーム３のいずれかの部分に接合され、必ずしも柱１・梁２接合部に接合されるとは限らない。

ブレース４は軸方向の両端部に位置する「接続部４１、４１」においてフレーム３の柱１、もしくは梁２、あるいは両者間の接合部にボルト接合や溶接等によって接合される。ブレース４の「本体部４２」はこの両「接続部４１、４１」を除いた区間を指し、「本体部４２」と両「接続部４１、４１」はブレース４の軸方向に区分されることで、図５、図６に示すように軸方向に直列に配列する。「本体部４２」の区間は図６〜図１０に示す、後述の請求項３〜請求項７における閉鎖断面材４２ａの区間（全長）でもある。

請求項１に記載の発明の具体的な例を示す図１〜図４を包括するブレース４を概念的に示せば、図５のように表される。図５は図６〜図１０に示す例のブレース４も包含する。図５、図６に示すようにブレース４は軸方向には大きく両端部分の「接続部４１（弾性部）」と、それに挟まれ、直列に配列する「本体部４２」とに区分される。「本体部４２」は図５では軸方向中央部（中間部）に位置する「弾性部４２０」とその少なくとも片側に連続する、「塑性化部４３」である「弾塑性部」を含む。図５ではブレース４の全長を弾性の区間と非弾性（弾塑性）の区間に区分し、軸方向中央部（中間部）の「弾性部４２０」の両側に「塑性化部４３（弾塑性部）」が位置しているが、「塑性化部４３（弾塑性部）」は「弾性部４２０」の片側にのみ位置し、図５における一方の「塑性化部４３（弾塑性部）」は不在であることもある。

「本体部４２」は軸方向には、軸方向の中央部に位置する「弾性部４２０」と、その少なくとも一方の端部側に位置し、「接続部４１（弾性部）」に隣接する「塑性化部４３（弾塑性部）」とに区分され、「塑性化部４３」と「弾性部４２０」は軸方向に直列に配列する。「弾性部４２０」は「塑性化部４３（弾塑性部）」に関して「接続部４１（弾性部）」とは反対側に位置する。

図５ではブレース４の軸方向両端部分の「接続部４１」と中央部の「弾性部４２０」が軸方向力では降伏しない意味で「弾性部」と表示している。「接続部４１」は柱１、梁２等のフレーム３に接合される部分であることで降伏が想定されず、中央部の「弾性部４２０」は同じ「本体部４２」の両「塑性化部４３」より相対的に軸方向力に対する降伏耐力が大きいことで、軸方向力に対して塑性化（降伏）しない「弾性部４２０」になる。

ブレース４の全長の内、両端部の「接続部４１」と中間部の「弾性部４２０」に挟まれた「塑性化部４３（弾塑性部）」は「弾性部４２０」と直列に配列するため、「本体部４２」に着目すれば、純粋な軸方向力に対しては「弾性部４２０」と同じ大きさの荷重を負担する。

但し、「塑性化部４３（弾塑性部）」は軸方向両端部の内の少なくともいずれかの「接続部４１」寄りに位置することで、偏心を伴う圧縮力の作用による曲げモーメントは、偏心距離が最大になる「本体部４２」の軸方向中央部で最大になり、端部に寄る程、小さくなるから、「本体部４２」の全長の内、軸方向端部の「接続部４１」寄りの位置に形成（配置）されている「塑性化部４３」に生ずる偏心による曲げモーメントは小さくなる。すなわち、「塑性化部４３」が「弾性部４２０」と軸方向に直列に配列することには、「塑性化部４３」を「弾性部４２０」の軸方向の中央部から遠い位置の「接続部４１」寄りに位置させ、偏心による曲げモーメントの影響を低下させる意味がある。

この結果、「塑性化部４３（弾塑性部）」での曲げ座屈の発生の可能性が低下し、「塑性化部４３」は純粋に軸方向力によって降伏し易い状態に置かれることになる。すなわち、「塑性化部４３」が軸方向両端部の「接続部４１」と中間部の「弾性部４２０」に挟まれ、「弾性部４２０」とは軸方向に直列に配列しながらも、「本体部４２」の軸方向両端側の「接続部４１」寄りに位置することで、圧縮力の負担による曲げ座屈が発生しにくいため、「塑性化部４３」は純粋な圧縮力と引張力によって降伏することが可能になる。

結局、「塑性化部４３（弾塑性部）」は図５、図６に示すように「本体部４２」中、「弾性部４２０」と軸方向に直列に配列しながらも、曲げ座屈が発生しにくい区間に位置することで、座屈の発生が想定される「座屈想定区間（座屈長さ）」から除外されるため、「塑性化部４３（弾塑性部）」と「座屈想定区間（座屈長さ）」は図５、図６に示すように一部区間で重複し得るものの、完全には重複せず、少なくとも座屈想定区間が塑性化区間の一部区間に該当することはない。

座屈想定区間が塑性化区間の一部区間に該当しないことで、仮に座屈想定区間に対する拘束の必要があるとしても、その拘束手段が塑性化区間にまで跨って配置される必要がない。ここで、「塑性化部４３（弾塑性部）」は「弾性部４２０」と直列に配列しながらも、曲げ座屈しにくい区間に位置するため、「塑性化部４３（弾塑性部）」に対してそもそも座屈を拘束するための拘束手段を重ねて配置する必要がないことになる。

従ってブレース４に対してはいずれの区間にも拘束手段自体を付加する必要が生じないため、従来の拘束手段を不在にすることができる。この結果、「塑性化部４３（弾塑性部）」が変形に対して拘束を受けることがなく、拘束を受けることの結果として塑性化の進行を妨げられる（阻止される）こともないため、「塑性化部４３」に塑性変形能力によるエネルギ吸収能力を有効に発揮させることが可能になる。

「塑性化部４３」は具体的には塑性化４３と弾性部４２０を合わせた「本体部４２」が連続した同一材料で形成されている場合で言えば、例えば塑性化部４３の軸方向に垂直な断面の断面積が「弾性部４２０」の軸方向に垂直な断面の断面積より小さいことで（請求項２）、軸方向力（圧縮力と引張力）によって相対的に「弾性部４２０」に先行して塑性化（降伏）する。「塑性化部４３の断面積が弾性部４２０の断面積より小さいこと」には、塑性化部４３と弾性部４２０の断面形状が相似形である場合、図１、図３、図４に示すように断面形状が相違する場合、または図２に示すように部材断面の肉厚が相違する場合の他、断面の一部に溝や孔が形成されることで断面積が縮小されることも含まれる。

「接続部４１」と「塑性化部４３」及び「弾性部４２０」からなるブレース４は例えば鋼材のような、連続した１本の材料で構成される場合と、図１〜図４に示すように断面積、もしくは断面形状の相違する複数本の材料の組み合わせから構成される場合がある。連続した材料の場合は、「塑性化部４３」の断面を他の部分より絞る等により、断面積が縮小させられることが考えられる。

図６〜図１０は「本体部４２」が図１〜図３に示す鋼管等の閉鎖断面材４２ａの内部にコンクリート等の圧縮材４２ｂを充填して構成されたブレース４（請求項５〜請求項８）の例を示している。「本体部４２」を構成する閉鎖断面材４２ａの内部にコンクリート等の圧縮材４２ｂが充填されたブレース４は請求項５に記載の発明に該当するが、閉鎖断面材４２ａの内部には圧縮材４２ｂが充填されない場合（請求項３、４）もある。以下では図６〜図１０に示す、請求項３〜請求項８に記載のブレース４の説明をする。

請求項３に記載の発明の座屈抑制機能付き降伏型ブレースは、請求項１、もしくは請求項２において、「本体部４２」が鋼管、角形鋼管等の閉鎖断面材４２ａであり、「塑性化部４３」が閉鎖断面材４２ａの「接続部４１」寄りの部分に、軸方向に垂直な断面の断面積が他の部分の軸方向に垂直な断面の断面積より小さい形で形成されていることを構成要件とする。「塑性化部４３」の軸方向に垂直な断面の断面積が、「本体部４２」である閉鎖断面材４２ａの他の部分の軸方向に垂直な断面の断面積より小さい形で形成されていること」は請求項２の要件と同じである。請求項３及びこれを引用する後述の請求項４において、「本体部４２」を構成する閉鎖断面材の内部にコンクリート、モルタル等の圧縮材４２ｂが充填されたブレース４が請求項５に記載の発明に該当する。

請求項３における「本体部４２」は閉鎖断面材４２ａから、あるいは閉鎖断面材４２ａとその内部に充填される圧縮材４２ｂからなるが（請求項５）、いずれの場合も「塑性化部４３」は実質的に圧縮材４２ｂを除いた閉鎖断面材４２ａから構成される。請求項１における「弾性部４２０」は請求項３では閉鎖断面材４２ａから、または閉鎖断面材４２ａと圧縮材４２ｂから構成され、軸方向両端部の「塑性化部４３」を除いた部分に相当する。

請求項３ではブレース「本体部４２」の塑性化（降伏）区間、もしくはその軸方向の一部である「塑性化部４３」の軸方向に垂直な断面の断面積が他の部分（「塑性化部４３」以外の部分）の軸方向に垂直な断面の断面積より小さい形で形成されていることで、「本体部４２」に作用する軸方向引張力と圧縮力に対する強度（耐力）が他の部分より相対的に低下し、引張力、もしくは圧縮力によって他の部分より先行して降伏し易い状態になっている。

「塑性化部４３」が「本体部４２」全長の内の他の部分より先行して降伏し易い状態にありながらも、前記のように「本体部４２」内で相対的に曲げ座屈が生じにくい区間である、軸方向両端側の内の少なくともいずれかの「接続部４１」寄りに位置することで、「塑性化部４３」は曲げ座屈を起こすことなく降伏しようとするため、塑性変形能力によるエネルギ吸収能力を発揮することが可能である。

図６−（ａ）に示すようにブレース「本体部４２」の内、「閉鎖断面材４２ａの接続部４１寄りの部分」は「本体部４２（閉鎖断面材４２ａ）」の全長の内、曲げ座屈が想定される軸方向中間部の区間（座屈想定区間）を除く端部寄りの区間を指し、この端部寄りの区間が塑性化（降伏）を想定する「塑性化部４３」が形成される塑性化区間になる。「塑性化部４３」は塑性化区間の軸方向の一部に形成される場合と塑性化区間の全長に亘って形成される場合がある。「塑性化部４３（塑性化区間）」は「本体部４２」の一部であるが、同じ「本体部４２」の一部である「弾性部４２０（弾性区間）」とは軸方向に直列に配列する。

「本体部４２」の「他の部分」は軸方向の「接続部４１寄りの部分（軸方向の端部）」を除く、曲げ座屈が想定される部分（座屈想定区間）を指す。この「他の部分」の軸方向に垂直な断面の断面積より、「塑性化部４３」の軸方向に垂直な断面の断面積が小さく、「塑性化部４３」は「他の部分」より相対的に塑性化（降伏）し易い。

ブレース４が軸方向圧縮力を受けるときに、偏心による曲げモーメントの影響を受け易い曲げ座屈は「接続部４１」と「本体部４２」を合わせたブレース４の全長の内、両端部の「接続部４１、４１」を除いた、偏心が生じ易い中間部の区間（座屈想定区間）に発生し易く、一旦、発生すれば、進展する傾向がある。

従ってブレース「本体部４２（閉鎖断面材４２ａ）」の全長を塑性化区間と座屈想定区間とに明確に区分する上では、特許文献１〜３のように座屈想定区間を塑性化区間の少なくとも一部に重複させるのではなく、上記のように座屈想定区間と塑性化区間をブレース「本体部４２」の軸方向に直列に配置することが合理的である。

この結果、ブレース「本体部４２」は軸方向には両側の塑性化区間（塑性化部４３、４３）と、両塑性化区間に挟まれた中間部の座屈想定区間に区分される。また「本体部４２」の軸方向両側に位置する塑性化区間は曲げ座屈が生じにくい区間であるから、塑性化区間への座屈拘束手段の付加が解消される。座屈想定区間の「座屈」はブレース４の全体的な曲げ座屈を指し、座屈想定区間の長さは「座屈長さ」に相当する。

ブレース「本体部４２」の全長が軸方向中間部の座屈想定区間とその軸方向両側寄りの塑性化区間とに区分されることで、降伏が生ずる区間と座屈が生じ得る区間とに軸方向に明確に区分される。このため、座屈が生じ得る区間に対しては、座屈の発生を抑制するために「塑性化部４３」より断面積を大きくする、あるいは補強を施す等により、塑性化を想定する区間に対しては、塑性化（降伏）を誘発する部分（塑性化部４３）を形成することで、座屈（曲げ座屈）の発生を抑制しながら、同時に塑性化区間に降伏を生じさせ、エネルギ吸収能力を発揮させることが可能になる。

ここで、前記のように偏心による曲げモーメントは偏心距離が最大になる「本体部４２」の軸方向中央部で最大になり、端部に寄る程、小さくなるから、「塑性化部４３」（塑性化区間）が「本体部４２」の全長の内、軸方向端部の「接続部４１」寄りの位置に形成（配置）されることで、「塑性化部４３」での曲げ座屈の発生の可能性が低いため、「塑性化部４３」は純粋に軸方向力によって降伏することが可能になる。

またブレース４の「接続部４１、４１」を除く「本体部４２」の構成材料として鋼管、角形鋼管等の閉鎖断面材４２ａを使用することで、ブレース４の「本体部４２」自体が軸方向力を受けたときの座屈による変形に対する方向性をなくすことができる。加えて「本体部４２」が閉鎖断面材４２ａであることで、「本体部４２」を構成する閉鎖断面材４２ａの内部にコンクリート、モルタル等の、「本体部４２」の座屈を抑制するための圧縮材４２ｂを充填することが可能であり（請求項５）、圧縮材４２ｂの充填により「本体部４２」の曲げ座屈を抑制、あるいは防止することが可能になる。閉鎖断面材４２ａは多角形状の鋼材、強化繊維プラスチック等を含む。

閉鎖断面材４２ａとして全長に亘って同一材料が使用されている場合に、「塑性化部４３」の軸方向に垂直な断面の断面積が「塑性化部４３」以外の部分（区間）の軸方向に垂直な断面の断面積より小さい形をした塑性化部４３は、例えば閉鎖断面材４２ａの周方向に間隔を置き、複数個の孔４２ｃが配列することにより形成される（請求項４）。この他、周方向に環状の溝が連続して、もしくは断続的に配列することにより、あるいは軸方向を向く溝が周方向に間隔を置いて配列する等によっても塑性化部４３は形成可能である。

いずれにしても、「塑性化部４３」と「本体部４２」が同一材料で構成されている場合には、軸方向に垂直な断面の断面積が「塑性化部４３」以外の部分（区間）の断面積より小さくなっていればよく、断面積が小さいことで、軸方向力に対する応力度が増大するため、他の部分より先行して降伏することになる。「塑性化部４３」と「本体部４２」が連続しながら、異なる材料で構成されている場合には、「塑性化部４３」に「本体部４２」の材料強度より小さい強度の材料を使用することで、「塑性化部４３」の塑性化を促す状態を得ることが可能である。

このように「塑性化部４３」の形成方法は任意であるが、閉鎖断面材４２ａの周方向に間隔を置いて複数個の孔４２ｃを配列させることにより「塑性化部４３」を形成する場合（請求項４）には、閉鎖断面材４２ａへの周方向への孔４２ｃの穿設のみで「塑性化部４３」を形成することができるため、周方向、もしくは軸方向に溝を形成するような場合との対比では「塑性化部４３」の形成作業性がよい利点がある。

本体部４２を構成する閉鎖断面材４２ａの内部に圧縮材４２ｂが充填される場合（請求項５）において、閉鎖断面材４２ａにおける座屈想定区間の座屈の発生を抑制する圧縮材４２ｂは図６に示すように閉鎖断面材４２ａ（本体部４２）の全長に亘って充填されることもあるが、圧縮材４２ｂが軸方向圧縮力を受けることによるブレース４の圧縮耐力への寄与により、圧縮側と引張側の耐力の差が大きくなり、耐力の小さい引張側でブレースを設計せざるを得なくなり、ブレースの合理的な設計ができなくなることもある。

また圧縮材４２ｂが軸方向圧縮力を受けることによる圧壊が起こり得、圧壊が起こったとき以降は閉鎖断面材４２ａ内に充填されている圧縮材４２ｂが圧縮材として機能しなくなることが想定される。このことから、図９に示すように閉鎖断面材４２ａ（本体部４２）の内部において、「接続部４１」寄りの端部と圧縮材４２ｂの端面との間にクリアランス４２ｄを確保すること（請求項６）が適切な場合もある。

請求項６では閉鎖断面材４２ａ（本体部４２）の内部において、「接続部４１」寄りの端部と圧縮材４２ｂの端面との間にクリアランス４２ｄが確保されることで、ブレースの圧縮側と引張側の耐力を同等に設定することができ、圧縮側に余力が生まれるような無駄のない、合理的なブレースの設計が可能になる。また「接続部４１」端部と圧縮材４２ｂの端面との間のクリアランス４２ｄの存在により、「塑性化部４３」には圧縮材４２ｂが存在しない状態になるため、圧縮材４２ｂの圧壊が生じることはない。

更に図９に示す例の場合、「本体部４２」の全体に圧縮力作用時の座屈による曲げモーメントが作用するときに、曲げ座屈が想定される軸方向中間部の圧縮材４２ｂに対し、「接続部４１」と「本体部４２」を仕切るエンドプレート４４と閉鎖断面材４２ａ内を仕切る仕切り板４２ｅからの支圧力と、閉鎖断面材４２ａ内面における付着により圧縮力が伝わることで、圧縮材４２ｂが閉鎖断面材４２ａと共に曲げモーメントを負担し、これに抵抗することができる。

請求項６では閉鎖断面材４２ａの内部に充填される圧縮材４２ｂが「接続部４１」寄りの端部にまで完全に充填されないことで、「本体部４２」の「塑性化部４３」の区間から、あるいは「塑性化部４３」を含む塑性化区間から圧縮材４２ｂが不在になれば、「塑性化部４３」が圧縮力によって降伏し易い状態に置かれる。このため、「塑性化部４３」に降伏を確実に生じさせる上では、図９−（ａ）に示すように圧縮材４２ｂが閉鎖断面材４２ａの内部に充填されない区間が、少なくとも「塑性化部４３」と一致していることが合理的である。

圧縮材４２ｂが閉鎖断面材４２ａの内部に充填されない区間に「塑性化部４３」が位置していれば、「本体部４２」の「塑性化部４３」の範囲内では圧縮力に対する抵抗要素が閉鎖断面材４２ａのみになるため、「塑性化部４３」を圧縮力によって降伏させ易くなる。「塑性化部４３」を引張力によって降伏させることを前提とする場合には、「塑性化部４３」に圧縮材４２ｂが不在である必要はなく、圧縮材４２ｂは閉鎖断面材４２ａ内で「接続部４１」寄りの端部にまで充填されていてもよいことになる。

閉鎖断面材４２ａ内部の「接続部４１」寄りの端部と圧縮材４２ｂの端面との間にクリアランスが確保されている場合（請求項６）に、圧縮材４２ｂの外周面と閉鎖断面材４２ａの内周面とが付着し、両者間で付着力の伝達が行われる状態にある場合、圧縮材４２ｂには閉鎖断面材４２ａとの間の付着力を通じて伝達される圧縮力が作用し、付着力を通じて軸方向引張力も作用する。この付着力の影響によりブレース４（本体部４２）の引張側と圧縮側の耐力に差が生じ得る他、引張力によって圧縮材４２ｂにひび割れが生ずる可能性も想定される。

そこで、図１０に示すように圧縮材４２ｂと閉鎖断面材４２ａとの間の付着を切ること（請求項７）が付着力による閉鎖断面材４２ａから圧縮材４２ｂへの軸方向力の伝達を低減し、ブレース４（本体部４２）の引張耐力と圧縮耐力の差を低減し、また圧縮材４２ｂのひび割れを防止する上では有効になる。図１０−（ａ）では圧縮材４２ｂと閉鎖断面材４２ａとの間の付着を切った区間を太線の破線で示している。

圧縮材４２ｂと閉鎖断面材４２ａとの間の付着が切れることで、圧縮材４２ｂに圧縮力及び引張力が伝わらなくなり、ブレース４（本体部４２）の初期剛性が正側（引張側）と負側（圧縮側）とで同じ値になるため、請求項６の場合と同様にブレースの圧縮側と引張側の耐力を同等に設定することができ、ブレース４の合理的な設計が可能になる。

圧縮材４２ｂの外周面と閉鎖断面材４２ａの内周面とが付着し、両者間で付着力の伝達が行われる状態にある場合にはまた、ブレース４の「本体部４２」が軸方向引張力と圧縮力を受け、全体曲げ座屈による曲げモーメントを受けるときに、圧縮材４２ｂの軸方向に垂直な断面の中立軸に関する片側には圧縮力が作用する。同時に他の片側には引張力が作用するため、圧縮材４２ｂが引張力を受けたときに、圧縮材４２ｂに引張破壊が発生することが想定され得る。この引張破壊の可能性に対し、圧縮材４２ｂと閉鎖断面材４２ａとの付着が切れていることで（請求項７）、圧縮材４２ｂに引張破壊が生じ得る程の引張力を作用させることは回避される。

更に圧縮材４２ｂと閉鎖断面材４２ａとの間の付着が切れ（請求項７）、圧縮材４２ｂに圧縮力及び引張力が伝わらない状態では（図１０）、全体曲げ座屈による曲げモーメントに対しては圧縮材４２ｂの曲げ耐力が期待できず、曲げモーメントに対する抵抗要素が閉鎖断面材４２ａのみになるため、閉鎖断面材４２ａ内に圧縮材４２ｂを充填した（請求項５）意味が失われる可能性がある。圧縮材４２ｂ自身が曲げモーメントによる引張力（引張応力）に対する抵抗力を持たず、付着がないことで、閉鎖断面材４２ａが圧縮材４２ｂに代わって引張力を負担することもないことによる。

そこで、圧縮材４２ｂ中の軸方向に補強筋４２ｆを配筋することで（請求項８）、閉鎖断面材４２ａとの付着が切れ、閉鎖断面材４２ａとは独立して外力に抵抗する圧縮材４２ｂ自体に引張力に対する抵抗力を持たせることができるため、圧縮材４２ｂに全体曲げ座屈による曲げモーメントに抵抗力を与えることができる。結果としてブレース４（「本体部４２」）に、全体曲げ座屈による曲げモーメントに抵抗する能力が与えられる。因みに、圧縮材４２ｂが閉鎖断面材４２ａと付着している場合には（図９）、前記の通り、仕切り板４２ｅからの支圧力と、閉鎖断面材４２ａ内面における付着により圧縮力を負担できることから、圧縮材４２ｂが閉鎖断面材４２ａと共に曲げモーメントを負担し、これに抵抗することができる。

また圧縮材４２ｂ中に引張力に対する抵抗要素である補強筋４２ｆが軸方向に配筋されていれば（請求項８）、付着力により圧縮材４２ｂに曲げモーメントが伝達されたとしても、圧縮材４２ｂ自身が引張力に対する抵抗力を持つため、圧縮材４２ｂに引張破壊を生じさせる事態を回避することが可能になる。補強筋４２ｆは本体部４２、特に座屈想定区間に偏心による曲げモーメントが作用したときに、引張側になるときの引張力に対する抵抗要素になる。

結局のところ、圧縮材４２ｂ中に補強筋４２ｆが軸方向に配筋されることには、閉鎖断面材４２ａとの付着があり、閉鎖断面材４２ａから引張力が伝達される場合の軸方向力に対する耐力増大に寄与し、閉鎖断面材４２ａとの付着が切れ、閉鎖断面材４２ａが引張力を負担しない場合の全体曲げ座屈による曲げモーメント作用時の引張応力に対する耐力増大に寄与する意味がある。

閉鎖断面材４２ａ内部の「接続部４１」寄りの端部と圧縮材４２ｂの端面との間にクリアランスが確保される場合（請求項６〜８）、「塑性化部４３」は必ずしも圧縮材４２ｂの不在区間（クリアランス）の範囲内に位置する必要はない。但し、「本体部４２」における圧縮材４２ｂの不在区間は圧縮力に対する抵抗要素が閉鎖断面材４２ａのみになる区間であるから、圧縮力によって降伏し易い状態になる。このため、図９、図１０に示すようにこの圧縮材４２ｂの不在区間（クリアランス）に「塑性化部４３」が位置すれば、「塑性化部４３」の圧縮力による降伏を生じさせ易くすることができるため、「塑性化部４３」での塑性化（降伏）を誘発することが可能になる。

ブレースの全長を軸方向両側部分の接続部と、両接続部間の、軸方向力の負担により塑性化する塑性化部を有する本体部とに区分し、「本体部」の全長を軸方向中間部の座屈想定区間と、その軸方向の少なくとも片側寄りの塑性化区間である「塑性化部」を軸方向に直列に配置しているため、ブレースの本体部を降伏が生ずる区間と座屈が生じ得る区間とに軸方向に明確に区分することができる。

ブレースの軸方向両端部の「接続部」と中間部の「弾性部」に挟まれた「塑性化部（弾塑性部）」は「弾性部」と直列に配列するものの、「接続部」寄りに位置することで、偏心を伴う圧縮力の作用による曲げモーメントが小さく、「塑性化部（弾塑性部）」での曲げ座屈の発生の可能性が低下するため、拘束手段自体を付加する必要が生じない。

この結果、「塑性化部（弾塑性部）」が変形に対して拘束を受けることがなく、拘束を受けることの結果として塑性化の進行を妨げられる（阻止される）こともないため、「塑性化部」に塑性変形能力によるエネルギ吸収能力を有効に発揮させることが可能である。

（ａ）は接続部と本体部が鋼材（鉄骨部材）からなり、本体部が特に鋼管である場合のブレースの基本的な製作例を示した側面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｙ−ｙ線断面図、（ｄ）は（ａ）のｚ−ｚ線断面図である。 （ａ）は接続部と本体部が鋼材（鉄骨部材）からなり、本体部が特に鋼管である場合の他のブレースの基本的な製作例を示した側面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｙ−ｙ線断面図、（ｄ）は（ａ）のｚ−ｚ線断面図である。 （ａ）は接続部と本体部が鋼材（鉄骨部材）からなり、本体部が特に角形鋼管である場合のブレースの基本的な製作例を示した側面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｙ−ｙ線断面図、（ｄ）は（ａ）のｚ−ｚ線断面図である。 （ａ）は接続部と本体部が鋼材（鉄骨部材）からなり、本体部が特に十字形の組み立て材である場合のブレースの基本的な製作例を示した側面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｙ−ｙ線断面図、（ｄ）は（ａ）のｚ−ｚ線断面図である。 ブレースの各部の配列を示した概念図である。 （ａ）は請求項３、もしくは請求項５に対応するブレースの基本的な製作例としてブレース本体部（閉鎖断面材）の全長に圧縮材を充填した場合の例を示した側面図、（ｂ）は（ａ）の接続部側の端面図、（ｃ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図、（ｄ）は（ａ）のｙ−ｙ線断面図である。 （ａ）は図６の塑性化部の区間における閉鎖断面材の外周に局部座屈を防止するための環状の補剛材を被せた場合の様子を示した側面図、（ｂ）はブレースを軸方向に見たときの（ａ）の断面図である。 図６の塑性化部の区間における閉鎖断面材の外周に局部座屈を防止するためのリブ状の補剛材を突設した場合の様子を示したブレースの軸方向断面図である。 （ａ）はブレース本体部（閉鎖断面材）の塑性化部を含む接続部寄りの一部区間にクリアランスを確保した場合の製作例を示した立面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｙ−ｙ線断面図である。 （ａ）はブレース本体部（閉鎖断面材）の塑性化部を含む接続部寄りの一部区間にクリアランスを確保した上で、圧縮材中に補強筋を配筋し、圧縮材と閉鎖断面材との間の付着を切った場合の製作例を示した立面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｙ−ｙ線断面図である。 図６〜図１０に示すブレースのフレーム内への架設状態を示した立面図である。 接続部の端面が十字形をした図１等に示すブレースのフレームの隅角部への接合状態を示した立面図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１−（ａ）は図１１に示すように柱１と梁２からなるフレーム３に架設され、フレーム３のいずれかの部分に接合される、軸方向両側部分の接続部４１と、両接続部４１、４１間の区間に位置し、フレーム３の層間変形時に軸方向力を負担し、塑性化する塑性化部４３を有する本体部４２とに区分され、フレーム３の層間変形時に軸方向力を負担する座屈抑制機能付き降伏型ブレース（以下、ブレース）４の製作例を示す。

本体部４２は図１−（ａ）、図５に示すように両接続部４１、４１の内の少なくともいずれか一方の接続部４１に接して位置し、軸方向力を負担して塑性化する塑性化部４３と、この塑性化部４３に関して前記接続部４１とは反対側に位置し、軸方向力に対する降伏耐力が塑性化部４３より相対的に大きく、軸方向力に対して塑性化しない弾性部４２０とに軸方向に区分され、塑性化部４３と弾性部４２０は軸方向に直列に配列し、互いに重複しない。

図１、図２はブレース４の本体部４２を、降伏を想定しない弾性部４２０と降伏を予定する塑性化部４３とで不連続にし、それぞれを互いに異なる形状（形態）の材料で構成した場合の例を示している。図１は特に弾性部４２０に（円形）鋼管を使用し、塑性化部４３に十字形に組み立てた鉄骨部材を使用した場合、図２は弾性部４２０に（円形）鋼管を使用し、塑性化部４３に弾性部４２０の鋼管より小さい径の鋼管を使用した場合の例を示している。

塑性化部４３は弾性部４２０との対比で軸方向力に対する降伏耐力が低ければよいため、それぞれの部位に使用される材料と形状は一切、問われない。塑性化部４３の降伏耐力が弾性部４２０の降伏耐力より小さく設定することは、例えば塑性化部４３の軸方向に垂直な断面の断面積を弾性部４２０の軸方向に垂直な断面の断面積より何らかの形で小さくすることにより得られるが、その他、塑性化部４３と弾性部４２０とで材料自体を相違させる（強度の相違する材料を使用する）ことによっても得られる。塑性化部４３と弾性部４２０とで断面積を相違させる場合は、それぞれの断面形状を有する鋼材の組み合わせは任意である。

図１、図２ではブレース４の軸方向に直交する二方向からの外力に対し、同等の接合状態を得るために、ブレース４の軸方向に直交する二方向に接合のための片を有する十字形に接続部４１の断面形状を形成している。この場合、接続部４１は図１−（ａ）、（ｂ）に示すように２枚のプレート４１ａ、４１ｂ直交させた状態で互いに溶接等により接合することにより形成される。

十字形の断面形状に形成された接続部４１はフレーム３の柱・梁の隅角部である接合部には例えば図１２に示すように接合部に突設されている十字形断面のガセットプレート５にブレース４の軸方向に突き合わせられた状態で、ガセットプレート５と接続部４１の各プレート４１ａ、４１ｂとに跨る継手プレート６が渡され、双方を貫通するボルトによって接合される。十字形断面のガセットプレート５は接続部４１と同じく、ブレース４の軸方向に直交する二方向に接合のためのプレート５ａ、５ｂを有し、接続部４１と同一の断面形状を持ち、接続部４１に突き合わせられることで、双方のプレート４１ａ（４１ｂ）、５ａ（５ｂ）が連続する。

図１は塑性化部４３を十字形断面の接続部４１に同一断面形状のまま連続させ、断面積のみを縮小させて（絞って）形成した場合、図２は塑性化部４３を円形断面の弾性部４２０に同一断面形状のまま連続させ、断面積のみを縮小させて（絞って）形成した場合である。

図１では塑性化部４３が直交する二方向のプレート４３ａ、４３ｂからなるのに対し、塑性化部４３に連続する弾性部４２０が円形断面であることから、弾性部４２０に塑性化部４３の断面形状に対応した切り込みを入れ、切り込みにプレート４３ａ、４３ｂを差し込み、溶接等により接合している。

図２では塑性化部４３と弾性部４２０が共に円形断面でありながら、断面積が相違することから、塑性化部４３と弾性部４２０の境界に端部プレート４３ｃを介在させ、端部プレート４３ａに塑性化部４３と弾性部４２０を溶接等により接合している。塑性化部４３と接続部４１とは、図１における塑性化部４３と弾性部４２０との接合と同様に、塑性化部４３の接続部４１側に形成された切り込みに接続部４１のプレート４１ａ、４１ｂｂを差し込み、溶接等により接合している。

図３は接続部４１と塑性化部４３が同一成のＨ形断面（Ｈ形鋼）で、弾性部４２０が同一成の閉鎖断面（角形鋼管）である場合のブレース４の製作例を示す。接続部４１から塑性化部４３への移行部分では同一成のまま、幅を縮小させることにより塑性化部４３が形成される。Ｈ形断面の塑性化部４３と閉鎖断面の弾性部４２０とは、直接、あるいは端部プレート４３ｃを介して溶接されることにより接合される。

図４は弾性部４２０と塑性化部４３を含む本体部４２と接続部４１からなるブレース４の本体として、同一形状で、同一断面積で連続するＨ形鋼を使用した場合のブレース４の製作例を示す。この例では相対的に塑性化部４３の降伏耐力（断面積）を減少させるために、塑性化部４３以外の弾性部４２０と接続部４１の区間の側面にＴ形断面の鋼材（Ｔ形鋼）を溶接することにより弾性部４２０と接続部４１を十字形断面に形成している。

図６〜図１０は図５に示す概念に包含されるブレース４の図１〜図４以外の具体例として、本体部４２が鋼管、もしくは角形鋼管等の閉鎖断面材４２ａと、その内部に充填されるコンクリート、モルタル等の圧縮材４２ｂを備えるブレース４の製作例を示す。この例では塑性化部４３は閉鎖断面材４２ａの接続部４１寄りの部分に、軸方向に垂直な断面の断面積が他の部分の軸方向に垂直な断面の断面積より小さい形で形成される。

閉鎖断面材４２ａには円形や角形以外の断面形状の部材も使用され、圧縮材４２ｂには接着剤等も含まれる。圧縮材４２ｂは閉鎖断面材４２ａの内部へは、例えば閉鎖断面材４２ａの軸方向の一方側の端部に充填孔を、他方側の端部に排出孔を形成しておき、充填孔から注入されることにより図６−（ａ）に示すように閉鎖断面材４２ａの全長に亘って、もしくは図９−（ａ）、図１０−（ａ）に示すように軸方向の両端部を除く区間に充填される。

図６〜図１０ではブレース４を受けるフレーム３側に突設されるガセットプレート５との接合の便宜より、図１等と同様に接続部４１を図６−（ｂ）に示すように直交する二方向のプレート４１ａ、４１ｂから十字形の断面形状に形成している。十字形断面の接続部４１を受けるガセットプレート５も直交する二方向のプレート５ａ、５ｂから接続部４１と同一の断面形状をし、前記のように接続部４１とガセットプレート５は図１２に示すように互いに突き合わせられ、双方のプレート４１ａ（４１ｂ）、５ａ（５ｂ）に継手プレート６が渡されることにより接合される。

接続部４１の断面形状、あるいは形態はこの他、接続部４１が接合される柱１、もしくは梁２、または柱・梁の接合部の形態、あるいは各接合部に突設されるガセットプレート５やブラケットの形状に応じて任意に形成され、平板状、もしくは図３に示すようにＨ形状等に形成されることもある。

例えば接続部４１がフレーム３の内周側に突設された１枚のガセットプレート５を挟み込んだ状態でガセットプレート５にボルトや溶接等により接合されるよう、側面間に互いに間隔を置いて並列する２枚のプレート４１ａ、４１ａから接続部４１を構成することもできる。その場合、接続部４１は並列するプレート４１ａ、４１ａがガセットプレート５を挟み込んだ状態で、両プレート４１ａ、４１ａ間にボルトを挿通させる等によりガセットプレート５に接合される。

図６〜図１０に示す例の場合、ブレース４の本体部４２と接続部４１の形状（断面形状）、あるいは材料が相違することと、本体部４２を構成する閉鎖断面材４２ａの内部に圧縮材４２ｂが充填されることから、図面では本体部４２と接続部４１との境界に、両者を仕切る、あるいは閉鎖断面材４２ａと接続部４１を仕切るエンドプレート４４を配置している。エンドプレート４４は図６に示すように閉鎖断面材４２ａの内部の全長に圧縮材４２ｂが充填される場合には、圧縮材４２ｂの充填区間を区切るせき板の役目を果たす。

図１に示す例のように閉鎖断面材４２ａの内部に圧縮材４２ｂが充填されない場合は、エンドプレート４４を使用する必要はないが、閉鎖断面材４２ａの内部に圧縮材４２ｂが充填される場合にも、圧縮材４２ｂにプレキャストコンクリート等、予め硬化している材料が使用されるような場合には、エンドプレート４４を介在させる必要はない。

本体部４２は軸方向には図６−（ａ）に示すように全体的な曲げ座屈を想定する区間である中心部側の座屈想定区間とその両側の塑性化区間とに区分され、塑性化区間の少なくとも一部の区間に塑性化部４３が形成される。塑性化部４３は塑性化区間の全長であることもある。座屈想定区間と塑性化区間とは明確に区分される場合と、図示するように一部で重複する場合があるが、従来のように座屈想定区間が塑性化区間の一部になることはない。

塑性化部４３は前記のように閉鎖断面材４２ａの軸方向に垂直な断面の断面積が他の部分（座屈想定区間）の軸方向に垂直な断面の断面積より小さい形で形成されるが、図面では閉鎖断面材４２ａへの加工のし易さから、図６−（ａ）、（ｃ）に示すように閉鎖断面材４２ａの塑性化区間の一部に、周方向に間隔を置いて配列する複数個の孔４２ｃを穿設することにより塑性化部４３を形成している。塑性化部４３はこの他、閉鎖断面材４２ａの表面（外周面）に切り込み溝を周方向に連続的、もしくは断続的に、あるいは軸方向に入れること等によっても形成される。

図７は本体部４２（閉鎖断面材４２ａ）が鋼管等である図６に示すブレース４における本体部４２の、塑性化部４３を含む塑性化区間に発生する可能性がある局部座屈に備え、局部座屈を防止するための、筒状（環状）の補剛材４５を本体部４２の回りに装着した（被せた）場合の状況を示している。本体部４２（閉鎖断面材４２ａ）が角形鋼管であれば、補剛材４５もその形状に応じ、本体部４２に外接し得る角形鋼管等の形状に形成される。補剛材４５は図７−（ａ）に示すように少なくとも塑性化部４３、あるいは塑性化区間を含む区間に亘る長さと、（ｂ）に示すように本体部４２の外周に重なって本体部４２を包囲する断面積を持ち、塑性化部４３を本体部４２の外周側から覆うように本体部４２に被せられ、孔４２ｃ等からなる塑性化部４３が外周側から被覆される。

塑性化部４３を含む本体部４２が閉鎖断面材４２ａでない、図１に示す十字形断面形状、あるいは図３、図４に示すＨ形断面形状である場合には、図７に示す鋼管状（円筒状）ではなく、それぞれの本体部４２の断面形状に添う断面形状の補剛材４５、あるいは本体部４２（塑性化部４３）の周方向に間隔を置き、部分的に板状、もしくは棒状等のリブを本体部４２の表面に重ねて接合（溶接）することにより塑性化部４３の局部的な座屈防止が図られる。

図８は図７に示す筒状（環状）の補剛材４５に代え、本体部４２の外周面に、その表面に垂直な板状（リブ状）の補剛材４５を本体部４２（閉鎖断面材４２ａ）の軸方向に向け、直接、溶接等により接合した場合の例を示している。板状（リブ状）の補剛材４５は基本的にブレース４の軸方向には図７に示す筒状の補剛材４５の（軸方向）長さ程度の長さを持ち、筒状の補剛材４５が装着される区間（塑性化区間（塑性化部４３））に亘って突設される。図８の場合に、塑性化部４３が周方向に配列する複数個の孔４２ｃから形成されている場合、孔４２ｃの形成による塑性化部４３の降伏を阻害しないよう、板状の補剛材４５はこの孔４２ｃを外した位置に突設される。

図９−（ａ）は本体部４２を構成する閉鎖断面材４２ａの内部において、接続部４１寄りの端部と圧縮材４２ｂの端面との間に、圧縮材４２ｂが存在しないクリアランス（空隙）４２ｄを確保した場合の例を示している。本体部４２と接続部４１はエンドプレート４４によって区画されているため、クリアランス４２ｄはエンドプレート４４と閉鎖断面材４２ａ内を仕切る仕切り板４２ｅとの間に確保される。この場合、閉鎖断面材４２ａの内部に圧縮材４２ｂを充填するための充填孔と排出孔は両側の仕切り板４２ｅ、４２ｅ間に形成される。図９−（ｂ）、（ｃ）は（ａ）のそれぞれｘ−ｘ線、ｙ−ｙ線の断面を示している。

閉鎖断面材４２ａ内のエンドプレート４４との間にクリアランス４２ｄが確保された場合、クリアランス４２ｄの区間が本体部４２の内、圧縮力に対する耐力が低下した区間になるため、塑性化区間を圧縮力によって降伏させる場合にはクリアランス４２ｄの区間が本体部４２の「塑性化区間」になり、圧縮材４２ｂの充填区間が本体部４２の内の圧縮力負担時の全体曲げに対する抵抗区間になる。この場合、塑性化部４３は「塑性化区間」の軸方向の一部に形成される形になる。

図１０−（ａ）は圧縮材４２ｂと閉鎖断面材４２ａの内周面との間の付着が切れている場合と、圧縮材４２ｂ中の軸方向に、引張力に対する抵抗要素である補強筋４２ｆが配筋されている場合の例を示している。前記の通り、図１０−（ａ）では圧縮材４２ｂと閉鎖断面材４２ａ間の付着が切れている区間を太線の破線で示している。図１０−（ｂ）、（ｃ）は（ａ）のそれぞれｘ−ｘ線、ｙ−ｙ線の断面を示している。

図１０−（ａ）における圧縮材４２ｂと閉鎖断面材４２ａとの付着を切ることと、圧縮材４２ｂ中の軸方向に補強筋４２ｆを配筋することの要件は独立するが、併用されることもある。いずれの要件も、付着力による閉鎖断面材４２ａから圧縮材４２ｂへの軸方向力の伝達を低減し、圧縮材４２ｂの引張破壊を防止するための手段になる。

付着を切る場合は、閉鎖断面材４２ａから圧縮材４２ｂへの付着による圧縮力と引張力の伝達が行われない状態になるため、圧縮材４２ｂが圧縮力と引張力の負担から解放される。圧縮材４２ｂ中の軸方向に補強筋４２ｆを配筋する場合は、仮に付着があり、圧縮材４２ｂが引張力を負担することがあっても引張力に対して補強筋４２ｆが抵抗可能であるため、引張力による圧縮材４２ｂの破壊を回避することが可能になる。

以上の図１〜図４、図６、図９、図１０は本発明のブレース４の基本的な構成例を示しているが、以下の表１にそれぞれの機能的な特徴を比較しながら整理している。表１ではブレース４が鉄骨部材からなる図１〜図４の例と、本体部４２が閉鎖断面材４２ａと圧縮材４２ｂからなる図６、図９、図１０の例の特徴を説明している。

表１中、構成の欄における「中央部」は図５に示す「座屈長さ」、図６に示す「座屈想定区間」を指し、「弾性部４２０」と、「弾性部４２０」寄りの「塑性化部４３（弾塑性部）」の一部までの連続した区間を指す。

図６〜図１０の「ＣＦＴ」はConcrete-filled Steel Tube（コンクリート充填鋼管：鋼管コンクリート）の略であり、鋼管（閉鎖断面材４２ａ）とコンクリート（圧縮材４２ｂ）とが一体となった一体構造としてブレース４に作用する外力に抵抗することを意味する。鋼管（Ｓ）とコンクリート（Ｃ）の付着が切れた図１０では鋼管とコンクリートは独立して外力に抵抗する。「Ｓ」は図１〜図４の例における「弾性部４２０」を構成する鋼管、角形鋼管、Ｈ形鋼、組立十字形鋼等を含む鋼材（鉄骨部材）と、図６〜図１０の例における閉鎖断面材４２ａを指す。

表１に示すように図１〜図４の例ではブレース４の「本体部４２」は「断面低減部」（塑性化部４３（塑性化区間））を含め、全長に亘って「Ｓ」であるため、ブレース４の圧縮時の剛性と耐力、及び引張時の剛性と耐力は「Ｓ」で決まる。

図６のブレース４「本体部４２」は全長に亘って「ＣＦＴ」であり、その内、鋼管（閉鎖断面材４２ａ）の端部に「断面低減部」（塑性化部４３（塑性化区間））が形成されている。このブレース４の圧縮時の剛性と耐力は「ＣＦＴ」で決まり、引張時のひび割れ後の剛性と耐力は鋼管（閉鎖断面材４２ａ）のみで決まる。

図９ではブレース４「本体部４２」の全長の内、軸方向中間部分が「ＣＦＴ」であり、端部寄りの部分が鋼管（閉鎖断面材４２ａ）になっている。このブレース４では「本体部４２」の接続部４１寄りにクリアランス４２ｄが存在していることから、圧縮時の剛性は「ＣＦＴ」で決まるものの、圧縮時の耐力は鋼管（閉鎖断面材４２ａ）で決まる。引張時のひび割れ後の剛性と耐力は図６の例と同様に鋼管（閉鎖断面材４２ａ）のみで決まる。

図１０でも図９の例と同様、ブレース４「本体部４２」の全長の内、軸方向中間部分が「ＣＦＴ」であり、端部寄りの部分が鋼管（閉鎖断面材４２ａ）になっているが、軸方向中間部分の鋼管（閉鎖断面材４２ａ）とコンクリート（圧縮材４２ｂ）の付着は切れているため、圧縮時と引張時の剛性と耐力はいずれも、鋼管（閉鎖断面材４２ａ）のみで決まる。

只、中間部分での鋼管とコンクリートの付着が切れていることで、それのみでは「本体部４２」に作用する曲げモーメントに対し、コンクリート（圧縮材４２ｂ）が抵抗しない構造になることから、図１０ではコンクリート中に曲げモーメント（引張力）に対する抵抗要素としての補強筋４２ｆを配筋し、「本体部４２」の全体曲げ座屈に対する抵抗力を確保している。図６、図９、図１０の対比から分かるように鋼管（閉鎖断面材４２ａ）とコンクリート（圧縮材４２ｂ）が一体であるか（付着しているか）否かの相違は全体座屈に対する抵抗要素の差として表れる。

構成の欄における「塑性化部」が図６では「ＣＦＴ」であるのに対し、図９、図１０では「鋼管」である理由は、図６の例ではコンクリート（圧縮材４２ｂ）が鋼管（閉鎖断面材４２ａ）の全長に亘って充填され、付着もしているのに対し、図９、図１０の例ではコンクリート（圧縮材４２ｂ）が鋼管（閉鎖断面材４２ａ）の全長に亘って充填されていないことに基づく。コンクリート（圧縮材４２ｂ）が鋼管（閉鎖断面材４２ａ）の全長に亘って充填されているか否かの相違は終局耐力時の抵抗要素の差として表れる。

「繰り返しによる耐力低下」はいずれの例においても、ブレース４が引張力を受けるときには生じないのに対し、圧縮力を受けるときに生じ、局部座屈を伴う結果になっている。特に図６の例ではコンクリート（圧縮材４２ｂ）が圧縮力を受けることで、圧壊等により劣化に至ることがあり得ることが分かる。

またいずれの例においても、終局時には塑性化部４３（塑性化区間）に降伏を生じさせながら、「座屈想定区間」に全体曲げ座屈が発生する事態が回避されていることが分かる。

１……柱、２……梁、３……フレーム、
４……座屈抑制機能付き降伏型ブレース、
４１……接続部、４１ａ……プレート、４１ｂ……プレート、
４２……本体部、４２０……弾性部、
４２ａ……閉鎖断面材、４２ｂ……圧縮材、４２ｃ……孔、４２ｄ……クリアランス（空隙）、４２ｅ……仕切り板、４２ｆ……補強筋、
４３……塑性化部、４３ａ、４３ｂ……プレート、４３ｃ……端部プレート、
４４……エンドプレート、４５……補剛材、
５……ガセットプレート、５ａ、５ｂ……プレート、６……継手プレート。

Claims (8)

1. 柱・梁のフレームに架設され、フレームの層間変形時に軸方向力を負担するブレースであり、前記フレームに接合される、軸方向両側部分の接続部と、両接続部間の中間区間に位置し、前記軸方向力を負担する本体部とに軸方向に区分され、
   前記本体部は、前記両接続部の内の少なくともいずれか一方の接続部に接して位置し、前記軸方向力を負担して塑性化する塑性化部と、この塑性化部に関して前記接続部とは反対側に位置し、前記軸方向力に対する降伏耐力が前記塑性化部より相対的に大きく、前記軸方向力に対して塑性化しない弾性部とに軸方向に区分され、前記塑性化部と前記弾性部は軸方向に直列に配列していることを特徴とする座屈抑制機能付き降伏型ブレース。
2. 前記塑性化部の軸方向に垂直な断面の断面積は前記弾性部の軸方向に垂直な断面の断面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の座屈抑制機能付き降伏型ブレース。
3. 前記本体部は閉鎖断面材であり、前記塑性化部は前記閉鎖断面材の前記接続部寄りの部分に、軸方向に垂直な断面の断面積が他の部分の軸方向に垂直な断面の断面積より小さい形で形成されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の座屈抑制機能付き降伏型ブレース。
4. 前記塑性化部は前記閉鎖断面材の周方向に間隔を置き、複数個の孔が配列して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の座屈抑制機能付き降伏型ブレース。
5. 前記本体部を構成する閉鎖断面材の内部に圧縮材が充填されていることを特徴とする請求項３、もしくは請求項４に記載の座屈抑制機能付き降伏型ブレース。
6. 前記閉鎖断面材の内部において、前記接続部寄りの端部と前記圧縮材の端面との間にクリアランスが確保されていることを特徴とする請求項５に記載の座屈抑制機能付き降伏型ブレース。
7. 前記圧縮材と前記閉鎖断面材との間の付着が切れていることを特徴とする請求項５、もしくは請求項６に記載の座屈抑制機能付き降伏型ブレース。
8. 前記圧縮材中の軸方向に補強筋が配筋されていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の座屈抑制機能付き降伏型ブレース。
   

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