JP2024001603A - 接合部材および耐震工法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ブレースの耐力を有効に発揮する接合部材を提供する。【解決手段】接合部材は、1つのブレースを構成する2本の棒状部材の間に配置される。接合部材は、一対の弾性部材と、2つの接合部と、付勢部材と、固定部材と、を備える。一対の弾性部材は、対向する面を有し、対向する面が互いに近接した近接状態と、互いに離隔した離隔状態と、の間で変形可能に構成されている。接合部は、一対の弾性部材の端部と結合する結合プレートと、棒状部材と接合する接合金具と、を有する。付勢部材は、一対の弾性部材に挟まれるようにして配置され、一対の弾性部材を離隔状態となる方向に付勢する。固定部材は、一対の弾性部材に着脱自在であり、一対の弾性部材に取り付けられたときに、一対の弾性部材を近接状態に維持する。【選択図】図1
Description
本明細書に開示される技術は、接合部材に関する。
柱と梁によって構成される架構フレームを備える建築物において、架構フレームの内側にブレースを備える耐震構造がある。ブレースは、地震時における水平方向の荷重に抵抗し、架構フレームの変形を防止する。一般的なブレースの類型の1つとしてX型ブレースがあり、架構フレーム内の対角を結ぶようにして、1つの架構フレームにつき2本のブレースが設置される(例えば特許文献1参照)。
X型ブレースを備える架構フレームに水平方向の荷重が加わると、架構フレームの変形により、片方のブレースには引張力が作用し、もう一方のブレースには圧縮力が作用する(以下、引張力が働くブレースは引張側と呼び、圧縮力が働くブレースは圧縮側と呼ぶ)。このとき、ブレースを構成する材料によっては、材料固有の圧縮耐力の弱さに起因して、圧縮側が十分に耐力を発揮できず、実質的に引張側のみが荷重を負担する場合がある。この場合、ブレース設置台数を増やす等の対策を講じることによって、建築物の耐力を増強することが可能である。しかしながら、ブレースの設置台数を増やすことは、コスト面や施工性の観点で課題が生じる。
なお、このような課題は、X型ブレースに限らず、K型ブレースやV型ブレース等、他の類型のブレース構造においても共通の課題である。
本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。
本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。
(1)本明細書に開示される接合部材は、1つのブレースを構成する2本の棒状部材の間に配置される接合部材である。前記接合部材は、一対の弾性部材と、2つの接合部と、付勢部材と、固定部材と、を備える。一対の前記弾性部材は、対向する面を有し、前記対向する面が互いに近接した近接状態と、互いに離隔した離隔状態と、の間で変形可能に構成されている。前記接合部は、一対の前記弾性部材の端部と結合する結合プレートと、前記棒状部材と接合する接合金具と、を有する。前記付勢部材は、一対の前記弾性部材に挟まれるようにして配置され、一対の前記弾性部材を前記離隔状態となる方向に付勢する。前記固定部材は、一対の前記弾性部材に着脱自在であり、一対の前記弾性部材に取り付けられたときに、一対の前記弾性部材を前記近接状態に維持する。
本接合部材を備えるブレースを架構フレームに設置した際、常時において、付勢部材の付勢力によって引張力が作用する。さらに、外部から荷重がかかることによって架構フレームに変形が生じた際も、付勢部材が圧縮力を受ける範囲では、引張側のブレースと、圧縮側のブレースとのいずれにも引張力が作用する。すなわち、引張側と圧縮側の両方のブレースで荷重を負担することができる。従って、本接合部材を用いることによってブレースの耐力を簡易な方法で有効に発揮することができ、建築物全体としてブレースの設置台数を削減することで、建築コストを削減できる。
(2)上記接合部材において、前記弾性部材は、曲げばねである構成としてもよい。本接合部材は、弾性部材として低コストである曲げばねを使用することで、建築コストをさらに削減することができる。
(3)上記接合部材において、前記付勢部材は、圧縮コイルばねである構成としてもよい。本接合部材は、付勢部材として低コストである圧縮コイルばねを使用することで、建築コストをさらに削減することができる。
(4)上記接合部材において、前記固定部材は、ボルトと、前記ボルトに嵌合するナットと、を備える構成としてもよい。本接合部材は、固定部材として着脱が容易なボルトおよびナットを使用することで、施工性をさらに向上することができる。
(5)本明細書に開示される耐震工法は、柱と梁によって構成される架構フレームを備える建築物の耐震構造を構築する耐震工法である。前記耐震工法は、ブレースを準備する工程と、前記ブレースを前記架構フレームに設置する設置工程と、前記ブレースにプリテンションを導入するプリテンション導入工程と、を備える。前記ブレースは、2本の棒状部材と、2本の前記棒状部材の間に配置された前記接合部材と、を備える。前記接合部材は、一対の弾性部材と、2つの接合部と、付勢部材と、固定部材と、を有する。一対の前記弾性部材は、対向する面を有し、前記対向する面が互いに近接した近接状態と、互いに離隔した離隔状態との間で変形可能に構成されている。前記接合部は、一対の前記弾性部材の端部と結合する結合プレートと、前記棒状部材と接合する接合金具と、を有する。前記付勢部材は、一対の前記弾性部材に挟まれるようにして配置され、一対の前記弾性部材を前記離隔状態となる方向に付勢する。前記固定部材は、一対の前記弾性部材に着脱自在であり、一対の前記弾性部材に取り付けられ、一対の前記弾性部材を前記近接状態に維持している。前記プリテンション導入工程は、前記弾性部材から前記固定部材を取り外すことによって、前記弾性部材を前記離隔状態に付勢し、前記ブレースにプリテンションを導入する工程である。
本耐震工法によれば、接合部材を用いた簡易な方法でブレースにプリテンションを導入することができる。従って、1本のブレースあたりの耐力を有効に発揮させることができ、建築物全体としてのブレース設置台数を削減することで、建築コストを削減できる。
(6)上記耐震工法において、前記弾性部材は、曲げばねである構成としてもよい。本耐震工法は、弾性部材として低コストである曲げばねを使用することで、建築コストをさらに削減することができる。
(7)上記耐震工法において、前記付勢部材は、圧縮コイルばねである構成としてもよい。本耐震工法は、付勢部材として低コストである圧縮コイルばねを使用することで、建築コストをさらに削減することができる。
(8)上記耐震工法において、前記固定部材は、ボルトと、前記ボルトに嵌合するナットと、を備える構成としてもよい。本耐震工法は、固定部材として着脱が容易なボルトおよびナットを使用することで、施工性をさらに向上することができる。
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、接合部材、耐震工法、耐震構造等の形態で実現することができる。
A.実施形態:
A-1.耐震構造10の構成:
図1は、本実施形態における耐震構造10の全体構成を示す説明図である。耐震構造10は、架構フレーム20と、2本のブレース70とを備える。
A-1.耐震構造10の構成:
図1は、本実施形態における耐震構造10の全体構成を示す説明図である。耐震構造10は、架構フレーム20と、2本のブレース70とを備える。
架構フレーム20は、柱21と梁22によって構成される。架構フレーム20の内側には、コーナー部36を介して、ブレース70が設置されている。1つの架構フレーム20につき、2本のブレース70が設置されており、架構フレーム20の内側で対角を結ぶようにして設置されている。1つのブレース70は、2本の棒状部材72と、2本の棒状部材72を接合する接合部材100とを備える。棒状部材72は、例えば、丸鋼と呼ばれる断面が円形の棒鋼である。
図2は、接合部材100を拡大した説明図である。接合部材100は、一対の弾性部材110と、2つの接合部120と、付勢部材130と、固定部材140とを備える。なお、本明細書では、便宜上、ブレース70の延伸方向を縦方向と呼び、付勢部材130の伸縮方向を横方向と呼び、縦方向および横方向と垂直な方向を奥行方向と呼ぶ。
弾性部材110は、弾性を有する板状の部材であり、例えば、曲げばねである。弾性部材110は、例えば、縦方向の寸法が300mm~400mm程度、奥行方向の寸法が100mm程度、厚みが1.6mm~3.2mm程度の鋼板である。弾性部材110は、中央付近が2段階に屈曲しており、屈曲した箇所に挟まれた平面である屈曲面111を有している。屈曲面111は、孔112を有している。2つの弾性部材110は、屈曲面111が外側方向に張り出すようにして、互いに対向して配置されている。弾性部材110は、一対の屈曲面111が互いに近接した近接状態と、互いに離隔した離隔状態との間で変形可能である。
接合部120は、結合プレート122と、接合金具121とを有する。結合プレート122と接合金具121とは、例えば、溶接するなどして作製される。結合プレート122は、弾性部材110の端部と結合している。接合金具121は棒状部材72と接合している。結合プレート122は、例えば、横方向の寸法が12mm~19mm程度、奥行方向の寸法が100mm程度、厚みが50mm程度の鋼板である。結合プレート122と弾性部材110は、例えば、溶接するなどして結合される。接合金具121は、例えば、金属のような剛性の高い材料によって構成される。接合金具121と棒状部材72とは、例えば、ねじによって接合しており、ねじ部の寸法はM10~M24程度である。
付勢部材130は、ブレース70の延伸方向と交差する方向に伸縮するようにして、2つの弾性部材110の間に挟まれるようにして配置されている。付勢部材130は、例えば、圧縮コイルばねである。付勢部材130は弾性を有しており、圧縮力を受けることによって、屈曲面111が離隔する方向に付勢する。付勢部材130のばね定数は、例えば、5N/mm~15N/mm程度である。
固定部材140は、ボルト141と、ボルト141に嵌合するナット142とを有する。ボルト141は、付勢部材130の内側および孔112を貫通するようにして配置されている。ボルト141の直径は、例えば、M12~M19程度である。ナット142は、ボルト141に取り付けられている。ボルト141およびナット142は、弾性部材110を締め付けることによって、屈曲面111の近接状態を維持する。固定部材140は、弾性部材110から着脱自在であり、必要に応じて取り付けおよび取り外しが可能である。
A-2.耐震構造10の耐震工法:
図3は、本実施形態の建築物の耐震構造10を構築する耐震工法の概要を示すフローチャートである。
図3は、本実施形態の建築物の耐震構造10を構築する耐震工法の概要を示すフローチャートである。
本実施形態の建築物の耐震構造10を構築する耐震工法では、はじめに、架構フレーム20の変形量に関し、圧縮側のブレース70に荷重の負担を期待する範囲として、架構フレーム20の期待変形量δを設定する(S11)。
次に、期待変形量δをもとに付勢部材130のストロークを決定する(S12)。圧縮側のブレース70は、付勢部材130がストロークよりも圧縮されている間は、付勢部材130の付勢力によって引張力が作用する。換言すると、架構フレーム20の変形量が付勢部材130のストローク以内であれば、圧縮側のブレース70には引張力が作用し、圧縮荷重を負担することが可能である。ゆえに、S11工程において設定された期待変形量δをもとに、付勢部材130のストロークを決定する。
次に、弾性部材110と同等の剛性を有する付勢部材130を選定する(S13)。まず、棒状部材72の直径をもとに、弾性部材110の大きさを決定する。例えば、棒状部材72の断面よりも、弾性部材110の断面が大きくなるように選定することが好ましい。次に、弾性部材110に付勢力を十分に伝達するため、付勢部材130および弾性部材110の剛性が同等となるよう、付勢部材130を選定する。
次に、ブレース70を準備する(S14)。S11~S13で選定した材料をもとに接合部材100を作製し、棒状部材72と、接合部材100とを接合する。このとき、固定部材140は、弾性部材110に取り付けた状態とする。具体的には、ボルト141をナット142で締め付けることにより、付勢部材130を圧縮する。付勢部材130を圧縮することにより、弾性部材110を近接状態に維持する。
次に、架構フレーム20内にブレース70を設置する(S15)。S14において準備されたブレース70を、架構フレーム20に取り付ける。S15の工程は、特許請求の範囲における設置工程に相当する。
次に、ボルト141を外すことにより、ブレース70にプリテンションを導入する(S16)。ボルト141からナット142を取り外し、ボルト141を弾性部材110から取り外すことで、付勢部材130は、弾性部材110が離隔する方向に付勢する。弾性部材110が離隔する方向に付勢されることにより、ブレース70には常時においても引張力が作用した状態となる。S16の工程は、特許請求の範囲におけるプリテンション導入工程に相当する。主として以上の工程により、耐震構造10が構築される。
A-3.本実施形態の効果:
以上説明したように、1つのブレース70を構成する2本の棒状部材72の間に配置される接合部材100は、一対の弾性部材110と、2つの接合部120と、付勢部材130と、固定部材140とを有する。一対の弾性部材110は、対向する屈曲面111を有しており、対向する屈曲面111が互いに近接した近接状態と、互いに離隔した離隔状態との間で変形可能に構成されている。接合部120は、一対の弾性部材110の端部と結合する結合プレート122と、棒状部材72と接合する接合金具121とを有する。付勢部材130は、一対の弾性部材110に挟まれるようにして配置され、一対の弾性部材110を離隔状態となる方向に付勢する。固定部材140は、一対の弾性部材110に着脱自在であり、一対の弾性部材110に取り付けられたときに、一対の弾性部材110を近接状態に維持する。
以上説明したように、1つのブレース70を構成する2本の棒状部材72の間に配置される接合部材100は、一対の弾性部材110と、2つの接合部120と、付勢部材130と、固定部材140とを有する。一対の弾性部材110は、対向する屈曲面111を有しており、対向する屈曲面111が互いに近接した近接状態と、互いに離隔した離隔状態との間で変形可能に構成されている。接合部120は、一対の弾性部材110の端部と結合する結合プレート122と、棒状部材72と接合する接合金具121とを有する。付勢部材130は、一対の弾性部材110に挟まれるようにして配置され、一対の弾性部材110を離隔状態となる方向に付勢する。固定部材140は、一対の弾性部材110に着脱自在であり、一対の弾性部材110に取り付けられたときに、一対の弾性部材110を近接状態に維持する。
本実施形態の接合部材100によれば、接合部材100を備えるブレース70を架構フレーム20に設置した際、常時において、付勢部材130の付勢力によってブレース70に引張力を作用させることができる。さらに、架構フレーム20に変形が生じた際も、付勢部材130が圧縮力を受ける範囲では、引張側のブレース70と圧縮側のブレース70のいずれにも引張力が作用し、2本のブレースで荷重を負担することができる。
図4は、ブレース70のエネルギー吸収能力を概念的に示した説明図である。図中のAは従来の接合部材を用いた場合、図中のBは本明細書における接合部材100を用いた場合のエネルギー吸収量を示している。グラフ中の縦軸は、架構フレーム20にかかる荷重を表しており、グラフ中の横軸は、架構フレーム20の変形量を表している。グラフ中のハッチングされた箇所が、エネルギー吸収量を表している。図4に示した通り、接合部材100を用いることによって、ブレース70によるエネルギー吸収能力が向上する。
従来の接合部材を用いた場合、架構フレーム20に荷重がかかっている間、圧縮側のブレース70は圧縮力を受けるため耐力を十分に発揮できず、引張側のブレース70のみで荷重を負担することになる。これに対し、接合部材100を用いた場合においては、圧縮側のブレース70においても引張力が作用するため、架構フレーム20に設置された2本のブレース70の両方で荷重を負担することができる。以上に述べたように、接合部材100を用いることによって、1本のブレース70あたりの耐力を簡易な方法で有効に発揮させることができ、建築物全体としてのブレース70設置台数の削減することで、建築コストを削減できる。
また、接合部材100において、弾性部材110は、曲げばねである構成としてもよい。曲げばねは低コストであるため、建築コストをさらに削減することができる。
また、接合部材100において、付勢部材130は、圧縮コイルばねである構成としてもよい。圧縮コイルばねは低コストであるため、建築コストをさらに削減することができる。
また、接合部材100において、固定部材140は、ボルト141とボルト141に嵌合するナット142とを備える構成としてもよい。ボルト141およびナット142は着脱が容易であることから、施工性をさらに向上することができる。
また、本実施形態において、柱21と梁22によって構成される架構フレーム20を備える建築物の耐震構造10を構築する耐震工法は、ブレース70を準備する工程と、ブレース70を架構フレーム20に設置する設置工程と、ブレース70にプリテンションを導入するプリテンション導入工程とを備える。ブレース70は、2本の棒状部材72と、2本の棒状部材72の間に配置された接合部材100とを備える。接合部材100は、一対の弾性部材110と、2つの接合部120と、付勢部材130と、固定部材140とを有する。一対の弾性部材110は、対向する屈曲面111を有しており、対向する屈曲面111が互いに近接した近接状態と、互いに離隔した離隔状態との間で変形可能に構成されている。接合部120は、一対の弾性部材110の端部と結合する結合プレート122と、棒状部材72と接合する接合金具121とを有する。付勢部材130は、一対の弾性部材110に挟まれるようにして配置され、一対の弾性部材110を離隔状態となる方向に付勢する。固定部材140は、一対の弾性部材110に着脱自在であり、一対の弾性部材110に取り付けられ、一対の弾性部材110を近接状態に維持している。プリテンション導入工程は、弾性部材110から固定部材140を取り外すことによって、弾性部材110を離隔状態に付勢し、ブレース70にプリテンションを導入する工程である。
本耐震工法によれば、接合部材100を用いた簡易な方法でブレース70にプリテンションを導入することができる。そのため、1本のブレース70あたりの耐力を有効に発揮させることができ、建築物全体としてのブレース70設置台数の削減が可能になる。
B.変形例:
本明細書に開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
本明細書に開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
上記実施形態では、棒状部材72は、断面が円形の丸鋼であるとしているが、棒状部材72の材質や形状は限定されるものではない。
上記実施形態では、弾性部材110は曲げばねである構成としているが、近接状態と離隔状態との間で変形可能な部材であれば、弾性部材110の構成は限定されるものではない。
上記実施形態では、付勢部材130は圧縮コイルばねである構成としているが、弾性部材110を離隔状態に付勢することが可能であれば、付勢部材130の構成は限定されるものではない。
上記実施形態では、固定部材140は、ボルト141とナット142によって構成されるものとしているが、着脱自在であって、弾性部材110を近接状態に維持することが可能であれば、固定部材140の構成は限定されるものではない。
10:耐震構造 20:架構フレーム 21:柱 22:梁 36:コーナー部 70:ブレース 72:棒状部材 100:接合部材 110:弾性部材 111:屈曲面 112:孔 120:接合部 121:接合金具 122:結合プレート 130:付勢部材 140:固定部材 141:ボルト 142:ナット
Claims (8)
- 1つのブレースを構成する2本の棒状部材の間に配置される接合部材であって、
対向する面を有する一対の弾性部材であって、前記対向する面が互いに近接した近接状態と、互いに離隔した離隔状態と、の間で変形可能に構成された一対の弾性部材と、
一対の前記弾性部材の端部と結合する結合プレートと、前記棒状部材と接合する接合金具と、を有する2つの接合部と、
一対の前記弾性部材に挟まれるようにして配置され、一対の前記弾性部材を前記離隔状態となる方向に付勢する付勢部材と、
一対の前記弾性部材に着脱自在であり、一対の前記弾性部材に取り付けられたときに、一対の前記弾性部材を前記近接状態に維持する固定部材と、を備える、接合部材。 - 請求項1に記載の接合部材であって、
前記弾性部材は、曲げばねである、接合部材。 - 請求項1または2に記載の接合部材であって、
前記付勢部材は、圧縮コイルばねである、接合部材。 - 請求項3に記載の接合部材であって、
前記固定部材は、ボルトと、前記ボルトに嵌合するナットと、を備える、接合部材。 - 柱と梁によって構成される架構フレームを備える建築物の耐震構造を構築する耐震工法であって、
2本の棒状部材と、2本の前記棒状部材の間に配置された接合部材と、を備えるブレースを準備する工程であって、前記接合部材は、対向する面を有する一対の弾性部材であって、前記対向する面が互いに近接した近接状態と、互いに離隔した離隔状態との間で変形可能に構成された一対の弾性部材と、一対の前記弾性部材の端部と結合する結合プレートと、前記棒状部材と接合する接合金具とを有する2つの接合部と、一対の前記弾性部材に挟まれるようにして配置され、一対の前記弾性部材を前記離隔状態となる方向に付勢する付勢部材と、一対の前記弾性部材に着脱自在であり、一対の前記弾性部材に取り付けられ、一対の前記弾性部材を前記近接状態に維持している固定部材と、を有する、ブレースを準備する工程と、
前記ブレースを前記架構フレームに設置する設置工程と、
前記弾性部材から前記固定部材を取り外すことによって、前記弾性部材を前記離隔状態に付勢し、前記ブレースにプリテンションを導入するプリテンション導入工程と、
を備える、耐震工法。 - 請求項5に記載の耐震工法であって、
前記弾性部材は、曲げばねである、耐震工法。 - 請求項5または6に記載の耐震工法であって、
前記付勢部材は、圧縮コイルばねである、耐震工法。 - 請求項7に記載の耐震工法であって、
前記固定部材は、ボルトと、前記ボルトに嵌合するナットと、を備える、耐震工法。
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JP2022100360A JP2024001603A (ja) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 接合部材および耐震工法 |
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JP2022100360A JP2024001603A (ja) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 接合部材および耐震工法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2024001603A true JP2024001603A (ja) | 2024-01-10 |
Family
ID=89455143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2022100360A Pending JP2024001603A (ja) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 接合部材および耐震工法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2024001603A (ja) |
-
2022
- 2022-06-22 JP JP2022100360A patent/JP2024001603A/ja active Pending
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