JP2015045132A

JP2015045132A - 座屈拘束ブレースおよびその製造方法

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Publication number: JP2015045132A
Application number: JP2013175425A
Authority: JP
Inventors: 勇紀岡本; Yuki Okamoto; 貴久森; Takahisa Mori
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2015-03-12
Anticipated expiration: 2033-08-27
Also published as: JP6284722B2

Abstract

【課題】溶接工の技量に左右されることなく、芯材と拘束材との間の隙間が大きくならないように滑り止め機構を構成できる座屈拘束ブレースを提供する。
【解決手段】両端に建物の躯体と接合する接合部を有する板状の芯材２と、この芯材２の両面に沿って対向配置した一対の拘束材３とを有する。拘束材３は、芯材２との対向方向に開口した溝形鋼材４と、この溝形鋼材４内に充填されたコンクリート系材５とでなる。芯材２の長手方向の中間部に拘束材３側へ突出する滑り止め突起１１を基端で溶接して設ける。拘束材３のコンクリート系材５に、滑り止め突起１１が嵌まり込んで係合する筒状の突起受け金物１２を埋め込む。コンクリート系材５には、滑り止め突起１１の基端の溶接ビード１３が入る逃がし凹部１４を設ける。突起受け金物１２は、溶接ビード１３に当たらず滑り止め突起１１に当たる範囲に設ける。
【選択図】図４

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、およびその製造方法に関する。

座屈拘束ブレースとしては、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、鋼材とモルタルやコンクリートで被覆したもの等、様々な補鋼形式が提案され、実用化されている。例えばその一例として、溝形鋼材内にモルタルまたはコンクリートを充填してなる一対の拘束材で、芯材を挟み付けた構成のものが知られている。

特開２００３−２９３４６１号公報

本件出願人は、上記構成の座屈拘束ブレースにおいて、図６に示すように、芯材２２の長手方向の中間部に拘束材２３側へ突出する滑り止め突起３１を基端で溶接して設け、拘束材２３内のモルタル２５またはコンクリートに前記滑り止め突起３１が嵌まり込んで係合する筒状の突起受け金物３２を設けることで、芯材２２と拘束材２３がその接触面に沿う方向に相互に滑ることを防止する滑り止め機構を構成したものを案出した。

この場合、滑りを効果的に抑止するために、図６のように突起受け金物３２の内径を滑り止め突起３１の外径にできるだけ近い値に設定すると、滑り止め突起３１の基端を芯材２２に溶接する溶接ビード３３の上に突起受け金物３２が載ってしまう。その結果、芯材２２と拘束材２３との間の隙間が大きくなり、これが座屈拘束ブレースの一時的な耐力低下の主因となる。

そこで、上記課題を解決するために、図７のように、突起受け金物３２の内径を、前記溶接ビード３３の外周寸法より僅かに大きく設定することを試みた。この場合、一定の効果が確認されたものの、効果にバラツキが見られた。この効果のバラツキは、前記溶接ビード３３がきれいな形状に仕上がるかどうかが溶接工の技量に左右されることに起因すると考えられる。そこで、溶接工の技量に左右されることなく、芯材２２と拘束材２３との間の隙間が大きくならないように滑り止め機構を構成することが望まれる。

この発明の目的は、溶接工の技量に左右されることなく、芯材と拘束材との間の隙間が大きくならないように滑り止め機構を構成できる座屈拘束ブレース、およびその製造方法を提供することである。

この発明の座屈拘束ブレースは、両端に建物の躯体と接合する接合部を有する板状の芯材と、この芯材の両面に沿って対向配置した一対の拘束材とを有し、これら一対の拘束材が、前記芯材との対向方向に開口した溝形鋼材と、この溝形鋼材内に充填されたコンクリート、モルタル、またはセメントミルクからなるコンクリート系材とでなる座屈拘束ブレースにおいて、前記芯材に前記拘束材側へ突出する滑り止め突起を基端で溶接して設け、前記拘束材の前記コンクリート系材に前記滑り止め突起が嵌まり込んで係合する突起受け金物を埋め込み、前記コンクリート系材に前記滑り止め突起の基端の溶接ビードが入る逃がし凹部を設け、前記突起受け金物は前記溶接ビードに当たらず前記滑り止め突起に当たる範囲に設けたことを特徴とする。

この構成の座屈拘束ブレースでは、上記のように、前記コンクリート系材に滑り止め突起の基端の溶接ビードが入る逃がし凹部を設け、突起受け金物は溶接ビードに当たらず滑り止め突起に当たる範囲に設けている。前記逃がし凹部は拘束材の厚さ方向の一部だけに設けるため、その径を十分に大きく形成できる。その結果、滑り止め突起の基端の溶接ビードの外周への張出し寸法に多少のバラツキがあっても、突起受け金物の先端が滑り止め突起の基端の溶接ビードに乗ってしまうことがない。したがって、溶接工の技量に左右されることなく、芯材と拘束材との間の隙間が大きくならないように滑り止め機構を構成でき、前記隙間が大きい場合に座屈拘束ブレースに生じる一時的な耐力低下を確実に防止できる。

この発明の座屈拘束ブレースの製造方法は、前記発明の座屈拘束ブレースを製造する方法であって、前記拘束材に前記コンクリート系材を充填する前に、上向きに配置した前記溝形鋼材内に前記突起受け金物を、埋め込み完了時の位置および姿勢となるように配置し、この突起受け金物上に、前記逃がし凹部を成形する成形型本体と、この成形型本体の片面から突出して前記突起受け金物に嵌まる金物嵌まり込み突部、および前記成形型本体の他の片面から突出するつまみ部を有する逃がし凹部成形型を配置し、前記コンクリート系材を充填するものである。
この構成によると、芯材と拘束材との間の隙間が大きくならない滑り止め機構を有する座屈拘束ブレースを容易に製造できる。

この発明の座屈拘束ブレースは、両端に建物の躯体と接合する接合部を有する板状の芯材と、この芯材の両面に沿って対向配置した一対の拘束材とを有し、これら一対の拘束材が、前記芯材との対向方向に開口した溝形鋼材と、この溝形鋼材内に充填されたコンクリート、モルタル、またはセメントミルクからなるコンクリート系材とでなる座屈拘束ブレースにおいて、前記芯材に前記拘束材側へ突出する滑り止め突起を基端で溶接して設け、前記拘束材の前記コンクリート系材に前記滑り止め突起が嵌まり込んで係合する突起受け金物を埋め込み、前記コンクリート系材に前記滑り止め突起の基端の溶接ビードが入る逃がし凹部を設け、前記突起受け金物は前記溶接ビードに当たらず前記滑り止め突起に当たる範囲に設けたため、溶接工の技量に左右されることなく、芯材と拘束材との間の隙間が大きくならないように滑り止め機構を構成できる。

この発明の座屈拘束ブレースの製造方法は、前記発明の座屈拘束ブレースを製造する方法であって、前記拘束材に前記コンクリート系材を充填する前に、上向きに配置した前記溝形鋼材内に前記突起受け金物を、埋め込み完了時の位置および姿勢となるように配置し、この突起受け金物上に、前記逃がし凹部を成形する成形型本体と、この成形型本体の片面から突出して前記突起受け金物に嵌まる金物嵌まり込み突部、および前記成形型本体の他の片面から突出するつまみ部を有する逃がし凹部成形型を配置し、前記コンクリート系材を充填するものとしたため、芯材と拘束材との間の隙間が大きくならない滑り止め機構を有する座屈拘束ブレースを容易に製造できる。

この発明の一実施形態にかかる座屈拘束ブレースの分解斜視図である。同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変形例を示す分解斜視図である。同座屈拘束ブレースにおける滑り止め機構を示す部分拡大断面図である。同座屈拘束ブレースにおける滑り止め機構の製作手順の説明図である。座屈拘束ブレースにおける滑り止め機構の提案例を示す説明図である。座屈拘束ブレースにおける滑り止め機構の他の提案例を示す説明図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１はこの実施形態の座屈拘束ブレースの分解斜視図を、図２はその断面図をそれぞれ示す。この座屈拘束ブレース１は、芯材２と、この芯材２の両面に沿って対向配置した一対の拘束材３とを有する。芯材２は、図１のように細長い板状の部材であって、ＳＮ材（建築構造用圧延鋼材）やＬＹ材（低降伏点鋼材）等の平鋼板からなる。芯材２の両端は、建物の躯体となる柱や梁等の鉄骨材と接合する接合部２Ａ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の接合部２Ａには複数のボルト孔（図示せず）が穿設されている。拘束材３は、芯材２の接合部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る。

前記一対の拘束材３は、図２のように、それぞれ前記芯材２との対向方向に開口した溝形鋼材４と、この溝形鋼材４内に充填されたコンクリート、モルタル、またはセメントミルクからなるコンクリート系材５とでなる。溝形鋼材４は、ウエブ４ａの両端から垂直に立ち上がる両フランジ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。拘束材３の芯材２と対向する表面には、アンボンド材９が貼り付けられる。アンボンド材９は、例えば板状ないしシート状のブチルゴム等からなる。また、溝形鋼材４における前記両フランジ４ｂのうち、幅寸法を長くした一方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が溶接等により固定されている。上記幅寸法を長くしたフランジ４ｂは、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がそれぞれ設けられ、これら両蓋片４ｃと、前記ウエブ４ａおよび両フランジ４ｂにより、溝形鋼材４内が方形箱状に囲まれている。

前記一対の拘束材３と芯材２とは、芯材２側に設けられた滑り止め突起１１と各拘束材３側に設けられた突起受け金物１２とを有する滑り止め機構１０により、互いに接面方向へ滑る動きが規制されている。前記滑り止め突起１１は、芯材２の長手方向の中間部で、かつ幅方向の中間部に芯材２の両面から各拘束材３側へそれぞれ突出するように、それらの基端が溶接して芯材２に設けられる。前記突起受け金物１２は、前記滑り止め突起１１が嵌まり込んで係合する筒状の部材であって、各拘束材３のコンクリート系材５に埋め込んで配置される。

図４は、前記滑り止め機構１０の具体例を拡大断面図で示す。滑り止め突起１１は角柱状鋼材からなり、その基端がすみ肉溶接の溶接ビード１３により芯材２の片面に固定されている。拘束材３における前記突起受け金物１２が埋め込まれるコンクリート系材５の芯材２と対向する表面側には、前記滑り止め突起１１の基端の溶接ビード１３が入る逃がし凹部１４が設けられる。コンクリート系材３に埋め込まれる突起受け金物１２は、芯材２側の滑り止め突起１１と同心となる位置で前記溶接ビード１３に当たらず滑り止め突起１１に当たる高さ範囲に配置される。ここでは、突起受け金物１２は、前記逃がし凹部１４の底面から溝形鋼材４のウエブ４ａまでの高さ範囲にわたって埋め込まれる。

上記鋼製の座屈拘束ブレース１によると、滑り止め機構１０として、芯材２の長手方向の中間部に拘束材３側へ突出する滑り止め突起１１を基端で溶接して設け、拘束材３のコンクリート系材５に前記滑り止め突起１１が嵌まり込んで係合する筒状の突起受け金物１２を埋め込んでいる。この構成において、前記コンクリート系材５に滑り止め突起１１の基端の溶接ビード１３が入る逃がし凹部１４を設け、前記突起受け金物１２は前記溶接ビード１３に当たらず滑り止め突起１１に当たる範囲に設けている。これにより、滑り止め突起１１の基端の溶接ビード１３の張出し寸法（のど厚）に多少のバラツキがあっても、突起受け金物１２の先端が滑り止め突起１１の基端の溶接ビード１３に乗ってしまうことがない。そのため、溶接工の技量に左右されることなく、芯材２と拘束材３との間の隙間が大きくならないように滑り止め機構１０を構成でき、前記隙間が大きい場合に座屈拘束ブレース１に生じる一時的な耐力低下を確実に防止できる。

図５は、前記滑り止め機構１０におけるコンクリート系材５側の逃がし凹部１４の成形手順を示している。この成形手順では、拘束材３の溝形鋼材４内にコンクリート系材５を充填する前に、図５（Ａ）のように上向きに配置した溝形鋼材４内に突起受け金物１２を埋め込み完了時の位置および姿勢となるように配置する。突起受け金物１２は、点溶接、接着等の適宜の手法で溝形鋼材４に対して仮に固定しておく。この突起受け金物１２の上に凹部成形型１５を配置する。凹部成形型１５は、前記逃がし凹部１４を成形する成形型本体１５ａと、この成形型本体１５ａの片面から突出して突起受け金物１２に嵌まる金物嵌まり込み突部１５ｂと、成形型本体１５ａの他の片面から突出するつまみ部１５ｃとを有する。凹部成形型１５は、鋼材、樹脂材、木材等のいずれの材質であっても良い。凹部成形型１５の金物嵌まり込み突部１５ｂは、コンクリート系材５を充填する時に凹部成形型１５が移動するのを防止するのに有効である。このように、凹部成形型１５を配置した後に、溝形鋼材４内にコンクリート系材５を充填する。
コンクリート系材５が固化した後に、図５（Ｂ）のように凹部成形型１５を脱型することで、前記逃がし凹部１４を成形することができる。凹部成形型１５のつまみ部１５ｃは脱型操作に有効である。

このように、上記構成の凹部成形型１５を用いて拘束材３のコンクリート系材５に逃がし凹部１４を成形すると、その成形を精度良く容易に行うことができ、座屈拘束ブレース１全体の製作が容易になる。

図３には、この座屈拘束ブレース１の変形例の分解斜視図を示す。この例では、芯材２は、長手方向の中央部に他よりも幅の狭い絞り部７を有する。絞り部７は、他よりも断面二次モーメントが小さいエネルギー吸収部とされる。絞り部７の両側には、スペーサ８が配置される。その他の構成および作用効果は、先の構成例の場合と略同様である。

１…座屈拘束ブレース
２…芯材
２Ａ…接合部
３…拘束材
４…溝型鋼材
５…コンクリート系材
１０…滑り止め機構
１１…滑り止め突起
１２…突起受け金物
１３…溶接ビード
１４…逃がし凹部
１５…凹部成形型
１５ａ…成形型本体
１５ｂ…金物嵌まり込み突部
１５ｃ…つまみ部

Claims

両端に建物の躯体と接合する接合部を有する板状の芯材と、この芯材の両面に沿って対向配置した一対の拘束材とを有し、これら一対の拘束材が、前記芯材との対向方向に開口した溝形鋼材と、この溝形鋼材内に充填されたコンクリート、モルタル、またはセメントミルクからなるコンクリート系材とでなる座屈拘束ブレースにおいて、
前記芯材に前記拘束材側へ突出する滑り止め突起を基端で溶接して設け、前記拘束材の前記コンクリート系材に前記滑り止め突起が嵌まり込んで係合する突起受け金物を埋め込み、前記コンクリート系材に前記滑り止め突起の基端の溶接ビードが入る逃がし凹部を設け、前記突起受け金物は前記溶接ビードに当たらず前記滑り止め突起に当たる範囲に設けたことを特徴とする座屈拘束ブレース。
請求項１に記載の座屈拘束ブレースを製造する方法であって、前記拘束材に前記コンクリート系材を充填する前に、上向きに配置した前記溝形鋼材内に前記突起受け金物を、埋め込み完了時の位置および姿勢となるように配置し、この突起受け金物上に、前記逃がし凹部を成形する成形型本体と、この成形型本体の片面から突出して前記突起受け金物に嵌まる金物嵌まり込み突部、および前記成形型本体の他の片面から突出するつまみ部を有する逃がし凹部成形型を配置し、前記コンクリート系材を充填する座屈拘束ブレースの製造方法。