JP2020051186A - 座屈拘束ブレース - Google Patents

Abstract

【課題】木造建築物の架構内に組み込んで使用するのに好適であり、大地震時に架構が大きく変形し、付加曲げモーメントが木製拘束材に作用して破損することを解消できる座屈拘束ブレースを提供する。【解決手段】鋼製の芯材１０と、木製で一対の拘束板２１と一対の側板２２とにより形成される木製拘束材２０と、を備えた座屈拘束ブレース１００において、芯材１０の長手方向の端部の広幅面には補強リブ１４が接合されて断面十字状を呈し、木製拘束材２０のうち補強リブ１４に対応する位置には補強リブ１４に干渉しないスリット２４が設けられ、芯材１０はその長手方向の中央側において狭幅部１３を有し、その長手方向の端部側において広幅部１２を有し、芯材１０の広幅部１２の側面と側板２２の間に隙間Ｇ１を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、座屈拘束ブレースに関する。

従来より、建物の架構（柱・梁架構、屋根架構等）を形成するブレースとして、座屈防止措置が講じられた座屈拘束ブレースが適用されている。座屈拘束ブレースとしては、鋼製の芯材の周囲を鋼板のみで補剛した形態、鋼製の芯材の周囲をＲＣ（Reinforced Concrete：鉄筋コンクリート）で補剛した形態、鋼製の芯材の周囲を鋼材とモルタルで被覆した形態など、多様な補剛形態が存在する。

ところで、昨今、木造建築物（木造住宅、木造の倉庫、木造の競技場など）の耐火性能や耐震性能の向上が図られている。木造住宅は本来的に、間取りやデザインの自由度の高さ、自然物の木材による癒し効果、木材の有する調湿効果、住宅などの建物用途によっては鉄骨造やＲＣ造に比べて建設費用が一般に安価であるといった利点を備えているが、上記する耐火性や耐震性の向上が木造住宅をはじめとする木造建築物の注目度を高めている一つの要因である。このような木造住宅の架構内に上記する従来の座屈拘束ブレースを組み込む場合、木製の柱や梁と、金属製もしくはコンクリート製の補剛材を有する座屈拘束ブレースとが混在することになり、不釣合いな外観となることが否めない。

そこで、座屈拘束ブレースの全体を木製もしくは紙製のパネル等で覆うことにより、金属製もしくはコンクリート製の補剛材を外部から視認できないようにする方策が考えられるが、この方策には多大な作業手間を要することから建設費の増加が懸念される。また、従来の座屈拘束ブレースは、金属やコンクリート、モルタル等が多用されていることから、重量が重くなる傾向にあり、木造住宅を構成する軽量な木製の梁や柱の中に重量のある座屈拘束ブレースを取り付けることは構造的にも不釣合いである。

そこで、木造住宅をはじめとする木造建築物の架構内に組み込んで使用するのに適した座屈拘束ブレースが提案されている。具体的には、芯材と、芯材の両面に沿って配置した一対の拘束材とを有する座屈拘束ブレースであり、芯材を鋼材にて形成し、一対の拘束材を木材にて形成し、この拘束材に集成材を適用し、集成材は芯材と平行にラミナが積層されたものとした座屈拘束ブレースである（例えば、特許文献１参照）。

特許第４９０１４９１号公報

鋼製の芯材が木製の拘束材にて包囲された座屈拘束ブレースに対して、例えば大地震時に架構が大きく変形した際に、この変形に起因する、所謂、付加曲げモーメント（あるいは、単に、付加曲げ）が拘束材に作用し得る。この付加曲げモーメントが木製の拘束材に作用することにより、拘束材が破損に至る可能性が生じる。そして、拘束材が破損することにより、拘束材による芯材の座屈拘束機能が低下し、芯材が座屈に至り得る。特許文献１には、このような所謂付加曲げモーメントが拘束材に作用することを防止する措置についての言及がない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、木造建築物等の架構内に組み込んで使用するのに好適であり、例えば大地震時に架構が大きく変形し、所謂付加曲げモーメントが木製拘束材に作用して破損することを解消できる座屈拘束ブレースを提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による座屈拘束ブレースの一態様は、
鋼製でプレート状の芯材と、
前記芯材の有する二つの広幅面に対向するように配設されている木製で一対の拘束板と、前記芯材の有する二つの狭幅面に対向するように配設され、前記一対の拘束板に接続されている木製で一対の側板と、により形成される木製拘束材と、を備え、
前記芯材の長手方向の端部の前記広幅面には、該広幅面に直交する補強リブが接合されて断面十字状を呈しており、
前記木製拘束材のうち、前記補強リブに対応する位置には該補強リブに干渉しないスリットが設けられており、
前記芯材は、その長手方向の中央側において前記広幅面の幅が相対的に狭い狭幅部を有し、その長手方向の端部側において前記広幅面の幅が相対的に広い広幅部を有しており、
前記芯材の前記広幅部の側面と前記側板の間に隙間を有していることを特徴とする。

本態様によれば、芯材がその長手方向の中央側において広幅面の幅が相対的に狭い狭幅部を有し、その長手方向の端部側において広幅面の幅が相対的に広い広幅部を有していて、広幅部の側面と木製拘束材を構成する側板の間に隙間を有していることにより、構面が大きく変形した場合においてもこの隙間にて芯材の変形を吸収し、所謂付加曲げモーメントが木製拘束材に作用することを解消できる。例えば大地震時における構面の変形量は設計者の裁量に委ねられ、例えば層間変形角１／１００の際の構面の変形量や層間変形角１／７５の際の構面の変形量などに基づいて、座屈拘束ブレースの芯材の端部の変形量が算定される。そして、例えばこの算定された変形量よりも大きな隙間が設定されることにより、付加曲げモーメントが木製拘束材に作用することを解消できる。また、芯材が、その長手方向の中央側に狭幅部を有し、長手方向の端部側に広幅部を有することにより、中央側の狭幅部を塑性化し易い領域とすることができ、さらに、塑性化領域を中央側の狭幅部に限定させることができる。さらに、広幅部と狭幅部の境界領域は芯材の平面積及び断面積が変化する変化領域であることから、芯材に作用する付加曲げモーメントをこの変化領域にて吸収することができる。このように、本態様においては、芯材に作用する付加曲げモーメントは芯材の広幅部と狭幅部の境界領域にて効果的に吸収し、芯材と木製拘束板の側板の間に設けられた隙間により、芯材に作用する付加曲げモーメントを木製拘束板の側板に作用させないようにすることができる。

また、芯材の長手方向の端部においては、芯材の広幅面に直交する補強リブが接合されることにより断面十字状を呈している。芯材の広幅面が建物の構面に平行に配設されるようにして座屈拘束ブレースがガセットプレートに取り付けられる場合、芯材が構面に平行な広幅面に直交する補強リブを有することにより、芯材の端部において構面外方向の剛性を高めることができる。このように断面十字状の芯材が取り付けられる構面のガセットプレートにおいては、ガセットプレートに対してフィンスチフナが取り付けられ、座屈拘束ブレースの芯材とガセットプレート、補強リブとフィンスチフナがそれぞれスプライスプレートを介してハイテンションボルト等により接合される。本態様においては、木製拘束材の補強リブに対応する位置においてスリットが設けられ、このスリットにより木製拘束材と補強リブが干渉しないように構成されている。

また、本態様においては、一対の拘束板同士は一対の側板にて接続されて、四つの面材による閉合構造を有する木製拘束材が形成され、鋼製の芯材が木製拘束材にて包囲されている。この構成により、本態様の座屈拘束ブレースを木造建築物の架構に適用した場合でも、架構構成部材と不釣合いな外観を与える恐れはない。ここで、木製の拘束材と側板は、無垢材により形成されてもよいし、ラミナが積層された集成材により形成されてもよい。

さらに、本態様においては、木製拘束材が、一対の拘束板に対して一対の側板が接続される構成を有していることから、木製拘束材の加工が容易となる。例えば、特許文献１に記載の座屈拘束ブレースは、集成材を加工して断面Ｌ型の２つの拘束材を製作し、これらを相互に逆さまにして、芯材を挟んだ状態で接続する加工を要する。これに対して、本態様の座屈拘束ブレースは、一対の拘束板に対して一対の側板を接続して木製拘束材を製作し、例えばこの木製拘束材の有する中空に芯材を挿通することにより座屈拘束ブレースを製作することができる。そのため、座屈拘束ブレースの製作がより一層容易になる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、前記芯材の前記狭幅部の側面と前記側板の壁面の間にスペーサーが介在していることを特徴とする。

本態様によれば、芯材の中央側に狭幅部を設けたことにより狭幅部と側板の間に存在する比較的大きな隙間（芯材の端部側の広幅部と側板の間の隙間よりも大きな隙間）に対して、この隙間にスペーサーを介在させて隙間を閉塞することにより、芯材の強軸方向（芯材の広幅面に平行な方向）の座屈を防止することができる。既述するように、芯材の中央側の狭幅部は塑性化領域であるが、芯材と側板の間にスペーサーを介在させることにより、芯材の座屈（強軸方向の座屈）を抑制しながら、地震時等における振動エネルギーを芯材の狭幅部の塑性化によって効果的に吸収することができる。尚、スペーサーは、鋼製部材、木製部材のいずれを適用してもよい。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、平面視において、前記スリットと前記補強リブとの間に隙間を有していることを特徴とする。

本態様によれば、スリットと補強リブとの間に隙間が存在することにより、構面の変形に応じて芯材が伸縮した際に、この芯材の伸縮を隙間が吸収することができ、伸縮する芯材がスリットの壁面に接触して木製拘束材が破損に至るといった課題を解消することができる。ここで、この隙間の設定も設計者の裁量に委ねられ、設定された層間変形角に基づいて芯材の伸縮量が算定され、例えば隙間が芯材の伸縮量以上に設定される。尚、ここでの「隙間」は、スリットの長手方向の端部と補強リブの間の隙間の他、スリットの側面と補強リブの間の隙間が含まれ、スリットの側面と補強リブの間の隙間としては、上記する芯材の広幅部の側面と側板の間の隙間と同じ隙間が設定できる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、前記芯材の周面から突起が張り出しており、該突起が前記木製拘束材に開設されている係合孔に係合していることを特徴とする。

本態様によれば、芯材の狭幅部の周面から張り出す突起が木製拘束材に開設されている係合孔に係合していることにより、木製拘束材の内部に差し込まれている芯材が木製拘束材の一方の端部に偏ることを防止できる。そのため、このように芯材が木製拘束材の一方の端部に偏った際に、芯材が存在しない木製拘束材の他方の端部が強度上の弱部になるといった課題を解消することができる。ここで、芯材の狭幅部の周面が左右の側面と、左右の側面に直交する上下の平面とを有する場合に、左右の側面からそれぞれ突起が張り出す形態、上下の平面から突起が張り出す形態のいずれかの形態が適用できる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、前記芯材の前記広幅面と前記拘束板の間に内挿板が介在していることを特徴とする。

本態様によれば、芯材の高次の座屈変形により、芯材から拘束板に局所的に圧縮力等が作用し、この局所的な力に起因して拘束板が破損することを抑制することができる。芯材の広幅面と拘束板の間に内挿板を介在させることにより、芯材の高次の座屈変形の凸部から作用する力は内挿板にまず伝達され、伝達された力は内挿板内に広がり、内挿板内に拡散された力が木製の拘束板に作用することになる。このことにより、芯材から作用する複数の局所的な力による木製の拘束板の破損が効果的に抑制される。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、前記側板が、前記拘束板に対して固定金具もしくは接着剤にて固定されていることを特徴とする。

本態様によれば、拘束板に対して側板を固定金具もしくは接着剤にて固定することから、木製拘束材の製作が一層容易になる。ここで、固定金具としては、ビスや釘などが挙げられる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、以下の式（Ａ）を満たすように、前記木製拘束材と前記芯材の仕様が設定されていることを特徴とする。

本態様によれば、木製拘束材に特有のめり込み耐力と補剛力との関係に基づき、木製拘束材と芯材の各仕様を適切に設定することができる。ここで、「仕様」とは、芯材の幅や板厚、芯材の降伏耐力、木製拘束材の設計用軸力（に堪え得る木製拘束材の断面寸法や断面剛性、ヤング係数（材質）等）が挙げられる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、前記側板が前記拘束板に対して複数の固定金具にて固定され、該固定金具のピッチが以下の式（Ｂ）を満たすように設定されることを特徴とする。

本態様によれば、拘束板と側板の接続部に作用するせん断力以上のせん断耐力を有するようにして、固定金具のピッチ（もしくは固定金具の本数）を適切に設定することができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の座屈拘束ブレースによれば、木造建築物等の架構内に組み込んで使用するのに好適であり、例えば大地震時に架構が大きく変形し、所謂付加曲げモーメントが木製拘束材に作用して破損することを解消できる。

第１実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する芯材の一例をスペーサーとともに示す斜視図である。 第１実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する木製拘束材の一例の斜視図である。 第１実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の斜視図である。 図３のIV方向矢視図である。 図３のV方向矢視図である。 図３のVI−VI矢視図である。 第１実施形態に係る座屈拘束ブレースが木造建物等の架構に組み込まれた状態を示す図である。 大地震時における架構の変形態様と、架構の変形に起因する座屈拘束ブレース接合部における付加曲げモーメントを説明する図である。 第２実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する芯材の一例をスペーサーとともに示す斜視図である。 第２実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の縦断面図である。 図１０のXI部の拡大図であって、芯材の表面の凸部から局所的に作用する力が内挿板を介して拡散されて拘束板に伝達されることを説明する図である。 座屈拘束ブレースの全体座屈曲線を示す図である。

以下、各実施形態に係る座屈拘束ブレースについて添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［第１実施形態に係る座屈拘束ブレース］
＜芯材＞
はじめに、図１を参照して、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する芯材の一例について説明する。ここで、図１は、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する芯材の一例をスペーサーとともに示す斜視図である。

芯材１０は、細長の平鋼にて形成されており、その長手方向の中央側において広幅面１１ａの幅が相対的に狭い狭幅部１３を有し、その長手方向の端部側において広幅面１１ａの幅が相対的に広い広幅部１２を有している。また、芯材１０の長手方向の端部の広幅面１１ａには、広幅面１１ａに直交する補強リブ１４が溶接にて接合されて断面十字状を呈している。

芯材１０がその長手方向の中央側に狭幅部１３を有し、長手方向の端部側に広幅部１２を有することにより、中央側の狭幅部１３を塑性化し易い領域とすることができ、さらに、塑性化領域を中央側の狭幅部１３に限定させることができる。

また、広幅部１２と補強リブ１４にはそれぞれ、以下で説明するように、構面に設けられているガセットプレートやガセットプレートに取り付けられているフィンスチフナ（図７参照）にスプライスプレートを介してボルト接合されるためのボルト孔１２ａ、１４ａが開設されている。芯材１０の広幅面１１ａが建物の構面に平行に配設されるようにして座屈拘束ブレース１０がガセットプレートに取り付けられる場合、芯材１０が構面に平行な広幅面１１ａに直交する補強リブ１４を有することにより、芯材１０の端部において構面外方向の剛性を高めることができる。

芯材１０は、ＳＮ材（建築構造用圧延鋼材）や、ＬＹＰ材（極低降伏点鋼材）等の降伏点の低い鋼材にて形成されているのが好ましく、芯材１０の降伏による地震エネルギー吸収性が良好になる。

芯材１０の狭幅部１３の中央位置において、狭幅部１３の左右の側面（狭幅部１３の周面の一例）から鋼製で円柱状の突起１５が張り出している。突起１５は、狭幅部１３の側面に対してスタッド溶接等により接合されている。この突起１５は、以下で説明する木製拘束材（図２参照）に開設されている係合孔に係合する。尚、突起１５が狭幅部１３の上下の平面から張り出している形態であってもよく、この場合は、木製拘束材（図２参照）において拘束板２１の対応する位置に係合孔が開設され、ここに突起１５が係合する。

狭幅部１３の左右の側方に対して、細長の四角柱状のスペーサー１６がＸ１方向に配設され、狭幅部１３の左右の側方にスペーサー１６が配設された状態で芯材１０が以下に示す木製拘束材の内部に収容される。スペーサー１６は、鋼製部材と木製部材のいずれであってもよい。また、スペーサー１６は、円柱状等、図示例以外の形態であってもよい。

＜木製拘束材＞
次に、図２を参照して、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する木製拘束材の一例について説明する。ここで、図２は、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する木製拘束材の一例の斜視図である。

木製拘束材２０は、一対の拘束板２１と、一対の拘束板２１を繋ぐ一対の側板２２とを有し、一対の拘束板２１の間の隙間２５に芯材１０が配設されるようになっている。木製で一対の拘束板２１は、芯材１０の有する二つの広幅面１１ａ（図１参照）に対向するように配設されており、一対の拘束板２１に接続されている木製で一対の側板２２は、芯材１０の有する二つの狭幅面１１ｂ（図１参照）に対向するように配設されている。拘束板２１に対して、側板２２は、所定のピッチｔ３でビスや釘等の固定金具２３にて固定される。尚、このピッチｔ３の設定方法は、以下で詳説する。このように、一対の拘束板２１に一対の側板２２を固定金具２３にて固定することにより、４つの面材による閉合構造を有する木製拘束材２０を容易に製作することができる。

左右の側板２２には、その長手方向の中央位置において、芯材１０の有する突起１５が係合する係合孔２２ａが開設されている。芯材１０の有する突起１５が木製拘束材２０に開設されている係合孔２２ａに係合していることにより、木製拘束材２０の内部に差し込まれている芯材１０が木製拘束材２０の一方の端部に偏ることを防止できる。そのため、このように芯材１０が木製拘束材２０の一方の端部に偏った際に、芯材１０が存在しない木製拘束材２０の他方の端部が強度上の弱部になるといった課題は生じない。

拘束板２１と側板２２は、無垢材、又は、ラミナが積層された集成材を含む木質材料のいずれにより形成されてもよい。以下で詳説するように、座屈拘束ブレースの全体座屈を防止できるように、木製拘束材２０の断面積や断面剛性、ヤング係数等が設定される。そして、このヤング係数は木材の材質により決定される。木材の材質としては、アカマツやカラマツ、モミ、エゾマツ等が挙げられる。尚、図示例の木製拘束材２０は、拘束板２１に対して側板２２をビス等の固定金具２３で固定する形態であるが、拘束板２１と側板２２が接着剤等で固定されてもよい。

拘束板２１の端部のうち、隙間２５に芯材１０が収容された際に補強リブ１４に対応する位置には、補強リブ１４に干渉しないスリット２４が設けられている。

＜座屈拘束ブレース＞
次に、図３乃至図６を参照して、これまでに説明した芯材１０と木製拘束材２０にて形成される、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例について説明する。ここで、図３は、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の斜視図であり、図４、図５、及び図６はそれぞれ、図３のIV方向矢視図、V方向矢視図、及びVI−VI矢視図である。

座屈拘束ブレース１００は、芯材１０の狭幅部１３と広幅部１２の一部を包囲するように木製拘束材２０が配設され、広幅部１２の端部の十字状の部分が木製拘束材２０の端部から張出すようにしてその全体が構成されており、外側に張り出している広幅部１２と補強リブ１４の有するボルト孔１２ａ、１４ａが外部に臨んでいる。座屈拘束ブレース１００によれば、鋼製の芯材１０が木製拘束材２０にて包囲されていることにより、座屈拘束ブレース１００を木造建築物の架構に適用した場合でも、架構構成部材と不釣合いな外観を与えない。

木製拘束材２０の隙間２５内において、狭幅部１３の左右の側方にスペーサー１６が配設された状態で芯材１０が収容され、狭幅部１３の側面から側方に張り出す突起１５が係合孔２２ａに係合されている。

座屈拘束ブレース１００において、芯材１０の広幅部１２の側面と木製拘束材２０の側板２２の間には幅ｔ１の隙間Ｇ１が設けられている。さらに、補強リブ１４と木製拘束材２０の拘束板２１の有するスリット２４の間には、補強リブ１４の長手方向に幅ｔ２であり、補強リブ１４の側方に幅ｔ１の隙間Ｇ２が設けられている。このように、広幅部１２の側面と木製拘束材２０の側板２２の間に隙間Ｇ１を有していることにより、座屈拘束ブレース１０が取り付けられている構面が大きく変形した場合に、この隙間Ｇ１にて芯材１０の変形を吸収し、所謂付加曲げモーメントが木製拘束材２０に作用することを解消できる。一方、スリット２４と補強リブ１４との間に隙間Ｇ２が存在することにより、構面の変形に応じて芯材１０が伸縮した際に、この芯材１０の伸縮を隙間Ｇ２が吸収することができ、伸縮する芯材１０がスリット１４の壁面に接触して木製拘束材２０が破損に至るといった課題を解消できる。

また、図６に示すように、広幅部１２と狭幅部１３の境界領域Ａは芯材１０の平面積及び断面積が変化する変化領域であることから、芯材１０に作用する付加曲げモーメントをこの変化領域にて吸収することができる付加曲げ吸収エリアとなっている。このように、芯材１０に作用する付加曲げモーメントを芯材１０の広幅部１２と狭幅部１３の境界領域Ａにて効果的に吸収し、芯材１０と木製拘束板２０の側板２２の間に設けられた隙間Ｇ１により、芯材１０に作用する付加曲げモーメントを木製拘束板２０の側板２２に作用させないようにすることができる。

さらに、芯材１０の中央側に狭幅部１３を設けたことにより狭幅部１３と側板２２の間に存在する比較的大きな隙間Ｇ３（芯材１０の端部側の広幅部１２と側板２２の間の隙間Ｇ１よりも大きな隙間）に対して、この隙間Ｇ３にスペーサー１６を介在させて隙間Ｇ３を閉塞することにより、芯材１０の強軸方向（芯材１０の広幅面１１ａに平行な方向）の座屈を防止することができる。そのため、座屈拘束ブレース１００の全体座屈が抑制され、座屈拘束ブレース１００の圧縮耐力が向上することにより、座屈拘束ブレース１００が組み込まれた架構とこの架構を含む木造建築物に対して優れた耐震補強効果を付与できる。

＜架構への座屈拘束ブレースの適用例＞
次に、図７及び図８を参照して、架構への座屈拘束ブレースの適用例について説明する。ここで、図７は、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースが木造建物等の架構に組み込まれた状態を示す図である。また、図８は、大地震時における架構の変形態様と、架構の変形に起因する座屈拘束ブレース接合部における付加曲げモーメントを説明する図である。尚、図示例の座屈拘束ブレースは、木造建物の架構以外にも、Ｓ造（S:Steel）建物の架構、ＲＣ造建物の架構、ＳＲＣ造（SRC:Steel Reinforced Concrete）建物の架構に組み込まれてもよい。

図７に示す架構Ｓは、木造建築物等を構成する木製の柱Ｃと梁Ｂにて形成されている。対角線位置にある２つの隅角部には、平鋼により形成されるガセットプレートＧＰが取付けられている。ガセットプレートＧＰの表面には、該表面に直交するようにフィンスチフナＦＳが溶接にて接合されている。柱Ｃの柱芯Ｌ１と梁Ｂの梁芯Ｌ２の交点Ｏに対して、フィンスチフナＦＳの芯Ｌ３が交差するようにしてフィンスチフナＦＳがガセットプレートＧＰに接合される。そして、座屈拘束ブレース１００も、対角位置にある双方の交点Ｏを通る線状に配設される。

ガセットプレートＧＰと芯材１０の広幅部１２は、スプライスプレートＳＰを介してハイテンションボルトにより接合され、フィンスチフナＦＳと補強リブ１４は、スプライスプレートＳＰを介してハイテンションボルトにより接合される。

図８に示すように、大地震時において構面が変形することにより、座屈拘束ブレース接合部においては、接合部を剛と見なした場合に、以下の式（１）に示す付加曲げモーメントが作用し得る。

座屈拘束ブレース１００によれば、芯材１０の広幅部１２の側面と木製拘束材２０の側板２２の間に幅ｔ１の隙間Ｇ１が設けられていることにより、座屈拘束ブレース１０が取り付けられている構面が大きく変形した場合に、この隙間Ｇ１にて芯材１０の変形を吸収し、付加曲げモーメントが木製拘束材２０に作用することを解消できる。また、補強リブ１４と木製拘束材２０の拘束板２１の有するスリット２４の間において、補強リブ１４の長手方向に幅ｔ２であり、補強リブ１４の側方に幅ｔ１の隙間Ｇ２が設けられていることにより、構面の変形に応じて芯材１０が伸縮した際に、この芯材１０の伸縮を隙間Ｇ２が吸収することができ、伸縮する芯材１０がスリット１４の壁面に接触して木製拘束材２０が破損に至るといった課題を解消できる。

［第２実施形態に係る座屈拘束ブレース］
次に、図９乃至図１１を参照して、第２実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する芯材の一例について説明する。ここで、図９は、第２実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する芯材の一例をスペーサーとともに示す斜視図であり、図１０は、第２実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の縦断面図である。また、図１１は、図１０のXI部の拡大図であって、芯材の表面の凸部から局所的に作用する力が内挿板を介して拡散されて拘束板に伝達されることを説明する図である。

座屈拘束ブレース１００Ａは、芯材１０の広幅面１１ａと拘束板２１の間に内挿板１７が介在している点において、座屈拘束ブレース１００と相違している。内挿材１７としては、鋼製プレート、木製プレートのいずれを適用してもよく、木製プレートとしては、例えばＬＶＬ（Laminated Veneer Lumber:単板積層材）が適用できる。尚、本実施形態においても、突起１５が狭幅部１３の上下の平面から張り出している形態であってもよい。

内挿材１７の広幅面において、その長手方向の端部には、芯材１０の有する補強リブ１４と対応する位置において、補強リブ１４と干渉しないようにスリット１８が開設されている。

座屈拘束ブレース１００Ａによれば、芯材１０の高次の座屈変形により、図１１に示すように、芯材１０から拘束板２１に局所的に圧縮力Ｐが作用し、この局所的な力に起因して拘束板２１が破損することが抑制できる。このように局所的な力Ｐが作用することにより、木製の拘束板２１が破損に至り得る。そこで、芯材１０の広幅面１１ａと拘束板２１の間に内挿板１７を介在させることにより、芯材１０の高次の座屈変形の凸部１０ａから作用する力Ｐは内挿板１７にまず伝達され、伝達された力Ｐは内挿板１７内に広がり、内挿板１７内に拡散された力が木製の拘束板２１に分散力ｑとして作用することになる。このことにより、芯材１０から作用する複数の局所的な力Ｐによる木製の拘束板２１の破損が効果的に抑制される。

［全体座屈の検討］
次に、座屈拘束ブレースの全体座屈を防止するための設計方法について説明する。

座屈拘束ブレースの設計においては、以下の式（２）を満足して座屈拘束ブレースの全体座屈が生じないように設計する。

ここで、拘束板の中央に作用する曲げモーメントは、以下の式（３）で示すことができる。

木製拘束材の全体座屈を防止する条件は、以下の式（４）を満足することとなる。

式（４）を座屈拘束ブレースの全体座屈曲線として図１２に示す。図１２において、全体座屈曲線の上側は安全域であり、下側は危険域であり、安全域に入るように木製拘束材の設計用軸力、オイラー荷重、芯材の一般部の長さ、及び木製拘束材の降伏曲げ耐力が設定される。

尚、上記する木製拘束材の降伏曲げ耐力と作用する曲げモーメントとの関係を照査することの他にも、短期の木製拘束材の許容曲げ耐力が芯材降伏時に作用する曲げモーメントよりも大きくなることも合せて照査するのがよい（数式は省略）。

＜木製拘束材のめり込み破壊の検討＞
次に、木製拘束材のめり込み破壊の検討方法について説明する。芯材が木製拘束材に対してめり込むことにより、木製拘束材が破壊することを防止するには、以下の式（５）を満足することを検証する。

尚、上記する拘束板のめり込み耐力と作用する補剛力との関係を照査することの他にも、短期の拘束板の許容めり込み耐力が芯材降伏時に作用する補剛力よりも大きくなることも合せて照査するのがよい（数式は省略）。

＜拘束板に側板を接続する固定金具のピッチの検討＞
次に、拘束板に側板を接続する固定金具のピッチの設定方法について説明する。まず、拘束板と側板の接合部のせん断破壊を防止するには、以下の式（６）を満足することを検証する。

上式（６）を満たすべく、固定金具のピッチを以下の式（７）により設定することができる。

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０：芯材、１１ａ：広幅面、１１ｂ：狭幅面、１２：広幅部、１２ａ：ボルト孔、１３：狭幅部、１４：補強リブ、１４ａ：ボルト孔、１５：突起、１６：スペーサー、１７：内挿板、２０：木製拘束材、２１：拘束板、２２：側板、２２ａ：係合孔、２３：固定金具（ビス）、２４：スリット、２５：隙間、１００，１００Ａ：座屈拘束ブレース、Ｇ１，Ｇ２：隙間、Ａ：付加曲げ吸収エリア（境界領域）、Ｓ：架構（構面）、Ｃ：柱、Ｂ：梁、ＧＰ：ガセットプレート、ＦＳ：フィンスチフナ、ＳＰ：スプライスプレート

Claims (8)

1. 鋼製でプレート状の芯材と、
   前記芯材の有する二つの広幅面に対向するように配設されている木製で一対の拘束板と、前記芯材の有する二つの狭幅面に対向するように配設され、前記一対の拘束板に接続されている木製で一対の側板と、により形成される木製拘束材と、を備え、
   前記芯材の長手方向の端部の前記広幅面には、該広幅面に直交する補強リブが接合されて断面十字状を呈しており、
   前記木製拘束材のうち、前記補強リブに対応する位置には該補強リブに干渉しないスリットが設けられており、
   前記芯材は、その長手方向の中央側において前記広幅面の幅が相対的に狭い狭幅部を有し、その長手方向の端部側において前記広幅面の幅が相対的に広い広幅部を有しており、
   前記芯材の前記広幅部の側面と前記側板の間に隙間を有していることを特徴とする、座屈拘束ブレース。
2. 前記芯材の前記狭幅部の側面と前記側板の壁面の間にスペーサーが介在していることを特徴とする、請求項１に記載の座屈拘束ブレース。
3. 平面視において、前記スリットと前記補強リブとの間に隙間を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の座屈拘束ブレース。
4. 前記芯材の前記狭幅部の周面から突起が張り出しており、該突起が前記木製拘束材に開設されている係合孔に係合していることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。
5. 前記芯材の前記広幅面と前記拘束板の間に内挿板が介在していることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。
6. 前記側板が、前記拘束板に対して固定金具もしくは接着剤にて固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の座屈拘束ブレース。
7. 以下の式（Ａ）を満たすように、前記木製拘束材と前記芯材の仕様が設定されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。
   

   
8. 前記側板が前記拘束板に対して複数の固定金具にて固定され、該固定金具のピッチが以下の式（Ｂ）を満たすように設定されることを特徴とする、請求項６、または請求項６に従属する請求項７に記載の座屈拘束ブレース。
   

   

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