JP2017031784A - ブレース - Google Patents
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Abstract
Description
圧縮ブレースにおいて、その座屈耐力が不十分であると、構造躯体の設計耐力に達する前の段階でブレースに座屈現象が生じ、それまでブレースが負担していた圧縮力が一気にゼロになり、構造躯体そのものの安全性も損なわれる。このようなことから、座屈耐力の検討は、十分に慎重な設計が要求されている。ブレースの圧縮力と座屈耐力の設計検討は、ブレース端部の固定条件、ブレースの長さ、ブレース本体の断面形状(断面半径)など検討条件が多数ある。
座屈耐力を高めるには、ブレース本体の外径と断面積を大きくすることが有効であるが、それに伴ってブレース端部に結合する接合金物(定着金具)やブレース本体(軸材)の鋼材重量が増え、さらにブレースが配設される構造面の開口部が狭くなるなど、非常に不経済な状態になる。
特許文献1に記載のものは、平鋼を用いた引張型ブレースの従来例であって、横向き(平鋼の弱軸面が架構面に対して垂直の方向)にした2枚の平鋼をX形に交差させ、その交差部を溶接した構造である。そして、平鋼の両端部分には、ガセットプレートとの固定による接合形式のための平板状の接合金物が複数本の高力ボルトを介して接合一体化されている。
さらに、圧縮力の負担が続くと平鋼が面内方向に湾曲変形し、さらには座屈状態に至って急激な耐力低下を起こすことになるから、十分な強度を確保するために鋼材重量の増加が避けられないという問題点もある。また、2枚の平鋼がX形状に溶接一体化されているために嵩張り、輸送面でも改善の余地が残されている。
なお、ブレース本体において、長方形状の横断面からなる平鋼の長辺側に相当する幅側の面を本発明では弱軸面と表示し、短辺側に相当する板厚面を強軸面と表示する。
一方、両端のプレート接合ピン間の距離が縮む方向に作用する圧縮力に対しては、矩形状架構面にその弱軸面を垂直に向けた状態で配置される平鋼からなるブレース本体が弱軸面側で湾曲変形しようとする。この際、ブレース本体の両端側に位置するプレート接合ピンの挿通方向が、湾曲変形しようとするブレース本体の弱軸面と平行であるから、これらプレート接合ピンが回転軸となり、ブレース本体の湾曲変形を助長することになる。その結果、ブレース本体に働く圧縮力は、非常に小さな力となり、実質的に圧縮力を回避することができるのである。この場合、ブレース本体におけるD/tの値(D:平鋼の幅寸法、t:平鋼の板厚)が大きくなるほどブレース本体が湾曲変形を起こしやすくなり、引張力のみを負担しながら圧縮力をほとんど負担しないブレースとなる。
上記のようなメカニズムの採用により、ブレース本体に使用する平鋼のサイズを小さくしてコストダウンを図ることができる。さらに、ブレース本体が湾曲変形する場合は、幅方向の面(弱軸面)が矩形状架構面に対し垂直に配置されていることにより、矩形状架構面内での変形となるから、ブレース本体の曲げ変形で建築物の外壁や内壁等を破壊する可能性も低くなる。
また、ブレースが設置される構造躯体面(矩形状架構面)は、平鋼の強軸面(板厚面)が正面となるので、圧縮ブレースや同じ断面をもつ形鋼などと比較して、開口面を広く確保することができる。
ここで、プレート部材が矩形状架構面に対して平行に設置されるから、ブレース本体は、その弱軸面が矩形状架構面に対して垂直状態に保持されることになる。
(1)ブレース体の端部をピン接合にするとともに、平鋼からなるブレース本体の弱軸面を矩形状架構面に対して垂直となるように配置することにより、ブレース本体を低い軸力荷重で湾曲変形させ、圧縮軸力の負担を極端に低減させることができるので、圧縮力を回避したブレースとなり、構造架構の耐震性能が向上する。
(2)ブレースに対する地震時における圧縮力の影響が低減されるので、引張力を主体に考慮すればよく、ブレースの設計が容易になる。
(3)ブレース本体の弱軸面を矩形状架構面に対して垂直となるように配置するから、ブレース本体が地震時に湾曲変形した場合でも矩形状架構面内での変形となり、建築物の外壁や内壁等を破壊する可能性が低くなる。
(4)ブレースが設置される構造躯体面(矩形状架構面)は、平鋼の強軸面(板厚面)が正面となるので、圧縮ブレースや同じ断面をもつ形鋼などと比較して、開口面を広く確保することができ、設計上の自由度が高まる。
また、各ブレースにおける一方の定着金具2は、矩形状架構面4の中央において、略矩形状の連結プレート8(プレート部材)に対して同じようにプレート接合ピン7を介して接合され、全体としてX形のブレース構造となる。
また、ブレース本体1は、弱軸面10aが構造躯体である矩形状架構面4に対し垂直に向いて配置されるから、圧縮力によりブレース本体1が湾曲変形する場合には構造面内での変形となり、ブレース本体1の変形で建築物の外壁や内壁等を破壊する可能性を低減できる。
さらに、ブレースが設置される構造躯体面は、平鋼10の強軸面10b(板厚面)が正面となるので、開口面積を、圧縮ブレースや同じ断面をもつ形鋼などと比較して、開口面を広く確保することができる。
また、鉄骨柱と鉄骨梁ではなく鉄骨柱とその下端に接合されるベースプレートに跨って設けられたガセットプレートに適用するなど、この発明の技術思想内での種々の変更実施はもちろん可能である
Claims (7)
- 平鋼からなるブレース本体の両端側に一対の定着金具が結合され、鉄骨柱と鉄骨梁を骨組みとする鉄骨架構の矩形状架構面内に該矩形状架構面と平行に設けた一対のプレート部材に、それら定着金具を介して連結されるブレースであって、前記ブレース本体が、前記矩形状架構面に対してその弱軸面を垂直に向けた状態で配置されると共に、前記一対の定着金具が、前記一対のプレート部材に対して、個々のプレート部材に形成されたピン孔を垂直方向に挿通するプレート接合ピンを介してそれぞれ接合されることを特徴とするブレース。
- 前記一対の定着金具が、前記ブレース本体の弱軸面を前記矩形状架構面に対して垂直状態に保持可能な一方の定着金具と、前記ブレース本体の張力調節が可能な他方の定着金具からなることを特徴とする請求項1に記載のブレース。
- 前記一方の定着金具が、U字状に屈曲した平鋼からなり、屈曲部に跨って長手方向に延在する切溝に嵌入した前記プレート部材の一方のピン孔に対して屈曲部の内面側で挿通したプレート接合ピンにより該プレート部材に接合されるとともに、自由端部に挟まれた空間に挿入した前記ブレース本体の一端側にあるピン孔と自由端部のそれぞれに形成したピン孔を一致した状態で前記プレート接合ピンと直交する方向に挿通したブレース接合ピンにより該ブレース本体に接合されるものであることを特徴とする請求項2に記載のブレース。
- 前記他方の定着金具が、鍔状の工具掛止部の一端側と他端側に右ネジ部と左ネジ部を形成したボルト本体のそれぞれのネジ部に一方の雌ネジ部材と他方の雌ネジ部材を螺合し、工具掛止部を回転させることにより両方の雌ネジ部材を近接または離反させる張力調節部材と、この張力調節部材の一方の雌ネジ部材に他端側で挟持した状態で接合されるとともに、一端側にそれぞれ形成したピン孔と前記ブレース本体の他端側に形成したピン孔を一致した状態で挿通したブレース接合ピンにより該ブレース本体に接合される一対の平鋼からなる一方の挟持部材と、前記張力調節部材の他方の雌ネジ部材に一端側で挟持した状態で接合されるとともに、他端側にそれぞれ形成したピン孔と前記プレート部材の他方のピン孔を一致した状態で前記ブレース本体接合ピンと直交する方向に挿通したプレート接合ピンにより該プレート部材に接合される一対の平鋼からなる他方の挟持部材からなることを特徴とする請求項2に記載のブレース。
- 前記一対のプレート部材の少なくとも一方のピン孔が、前記ブレース本体の長手方向に向けて延びる長円状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のブレース。
- 前記一対のプレート部材が、前記矩形状架構面の対角位置に設けられる一対のガセットプレートからなることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のブレース。
- 前記一対のプレート部材が、前記矩形状架構面の隅部に設けられるガセットプレートと、他のブレース材との連結に供される連結プレートからなることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のブレース。
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