JP2024018609A - 座屈拘束ブレース - Google Patents

Abstract

【課題】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、製作コストを抑制できる座屈拘束ブレースを提供すること。【解決手段】座屈拘束ブレース１００は、１枚の第１鋼板１１と、第１鋼板１１の広幅面に対して直交するように接合されている、２枚の第２鋼板１２とにより形成され、断面形状が十字状である芯材１０と、第１鋼板１１と第２鋼板１２とにより形成されている４つの配置領域Ａ３にそれぞれ配置され、芯材１０の長手方向に延設する木軸材２１と、隣接する木軸材２１を相互に繋ぐ繋ぎ手段２２とを備えている、拘束材２０とを有する。【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。

ここで、特許文献１には、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。

特許第４９０１４９１号公報

従来の座屈拘束ブレースを形成する鋼製の芯材を包囲する拘束材は、芯材の二つの広幅面に対向する一対の拘束板と、一対の拘束板の端部同士を繋ぐ一対の側板とにより構成されるが、これらの拘束板や側板はそれぞれに固有の断面形状及び断面寸法を有し、例えば一般に流通している角材等をそのまま適用できないことから、拘束材の単位面積当たりの単価が高くならざるを得ず、座屈拘束ブレース全体の製作コストが往々にして高くなるといった課題がある。

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、製作コストを抑制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、
１枚の第１鋼板と、該第１鋼板の広幅面に対して直交するように接合されている、２枚の第２鋼板とにより形成され、断面形状が十字状である、芯材と、
前記第１鋼板と前記第２鋼板とにより形成されている４つの配置領域にそれぞれ配置され、前記芯材の長手方向に延設する木軸材と、隣接する該木軸材を相互に繋ぐ繋ぎ手段を備えている、拘束材と、を有することを特徴とする。

本態様によれば、第１鋼板と第２鋼板とにより形成される断面形状が十字状の芯材における４つの配置領域にそれぞれ、芯材の長手方向に延設する木軸材が配置され、隣接する木軸材が繋ぎ手段にて相互に繋がれて拘束材を形成していることにより、木軸材には、芯材の十字状の１つの配置領域に収容できる例えば一般に流通されている角材を適用することができるため、製作コストが抑制された座屈拘束ブレースとなる。ここで、木軸材には、一般に流通する角材以外の木製部材が適用されてもよい。

また、拘束材が、４本の木軸材により形成されることから、拘束材の加工が容易になる。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型の二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、断面が十字状の芯材の周囲に４本の木軸材を配置し、木軸材同士を相互に繋いで拘束材を製作した際に、同時に座屈拘束ブレースが製作されることから、座屈拘束ブレースの製作がより一層容易になり、上記する一般に流通されている角材を適用できることと相俟って、座屈拘束ブレースの製作コストの抑制を図ることができる。また、仮に木軸材が一般に流通されている角材により形成されていない場合であっても、この製作容易性により製作コストの抑制を図ることが可能になる。

さらに、芯材が４つの木軸材にて包囲されることにより、外観意匠性に優れた座屈拘束ブレースとなることから、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。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
隣接する前記木軸材と、前記第１鋼板の端部もしくは前記第２鋼板の端部とにより形成される隙間に、スペーサーが介在していないことを特徴とする。

本態様によれば、隣接する木軸材と、第１鋼板の端部もしくは第２鋼板の端部とにより隙間が形成される形態、すなわち、断面が十字状の芯材の１つの辺の長さよりも木軸材の一辺の長さが長い形態においても、十字状の芯材の４つの配置領域にそれぞれ木軸材の位置が規定された状態で木軸材同士が繋ぎ手段にて繋がれることから、形成される隙間に対して、木軸材の位置ずれを防止するためのスペーサーを設置する必要がなくなる。このように、従来の座屈拘束ブレースにおいて必須の構成であるスペーサーを不要にできることも、座屈拘束ブレースの製作コストの抑制に繋がる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、
前記木軸材は、断面矩形の角材により形成され、
前記第１鋼板に対して、前記第２鋼板が溶接接合されており、
前記木軸材のうち、前記第１鋼板と前記第２鋼板の溶接接合側の隅角部が面取りされて、溶接余盛りとの干渉防止手段を形成していることを特徴とする。

本態様によれば、第１鋼板に対して第２鋼板が溶接接合され、従って双方の鋼板の隅角部に溶接余盛りが存在する形態において、断面矩形（例えば正方形）の角材により形成される木軸材の溶接余盛り側の隅角部が面取りされ、この面取りが溶接余盛りとの干渉防止手段を形成していることにより、角材からなる木軸材を第１鋼板と第２鋼板の双方にがたつきなく面接触させることができ、４本の木軸材が相互に高強度に接続された拘束材によって芯材が拘束されている座屈拘束ブレースを形成できる。ここで、角材には、上記する一般に流通している角材が適用されるのが好ましい。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、
前記繋ぎ手段が、隣接する前記木軸材に跨がる１枚の第１面材と、該第１面材を隣接する該木軸材のそれぞれに固定する軸状固定部材であることを特徴とする。

本態様によれば、繋ぎ手段が、隣接する木軸材に跨がる１枚の第１面材と、第１面材を隣接する木軸材のそれぞれに固定する軸状固定部材であることにより、例えば長尺の１枚の第１面材により隣接する木軸材の一体化を図ることで、良好な製作性を享受でき、隣接する木軸材の高い一体性を得ることができる。

ここで、第１面材には、鋼板や無機系ボード材、繊維強化プラスチック面材、木質面材等が挙げられる。また、軸状固定部材には、釘やビス等が挙げられる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、
前記繋ぎ手段が、隣接する前記木軸材に跨がる複数の第２面材と、該第２面材を隣接する該木軸材のそれぞれに固定する軸状固定部材であることを特徴とする。

本態様によれば、繋ぎ手段が、隣接する木軸材に跨がる複数の第２面材と、第２面材を隣接する木軸材のそれぞれに固定する軸状固定部材であることにより、例えばピース状の複数の第２面材を使用して隣接する木軸材同士を接続することができるため、第２面材の製作過程で生じ得る廃材の発生を可及的に抑制することができる。第２面材の平面視形状としては、矩形や三角形等が挙げられる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、
前記第１面材もしくは前記第２面材が木質面材であり、前記拘束材が木製拘束材であることを特徴とする。

本態様によれば、第１面材もしくは第２面材が木質面材であり、拘束材が木製拘束材であることにより、外観意匠性に優れた座屈拘束ブレースを形成できる。また、軸状固定部材に木ねじを適用することにより、外部には木材のみしか露出しないことから、より一層外観意匠性に優れた座屈拘束ブレースとなる。尚、仮に軸状固定部材にビスやボルト等を適用した場合でも、ビス等の頭部を面材の内部に埋没させ、表面に埋木を埋め込むことにより、ビス等を外部から視認不可にすることができる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、
前記第１面材もしくは前記第２面材が鋼板であり、前記拘束材が、前記木軸材と該鋼板によるハイブリッド拘束材であることを特徴とする。

本態様によれば、第１面材もしくは第２面材が鋼板であり、拘束材が木軸材と鋼板によるハイブリッド拘束材であることにより、芯材の拘束性が極めて高い座屈拘束ブレースを形成できる。本態様において、軸状固定部材には、ビスや釘、ボルト等が適用される。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、
前記繋ぎ手段が、鎹であることを特徴とする。

本態様によれば、繋ぎ手段が鎹であることにより、面材を必要とせず、鎹のみで隣接する木軸材同士を接続できることから、座屈拘束ブレースの製作コストをより一層抑制することができる。ここで、鎹が芯材の長手方向に直交する方向で隣接する木軸材同士を繋ぎ、複数の鎹が当該長手方向に亘って間隔をおいて配設されている形態であってもよいし、例えば、複数の鎹が、芯材の長手方向に亘ってハの字状もしくは逆ハの字状に配設されて鎹トラスを形成する形態であってもよい。このように鎹トラスを形成することにより、隣接する木軸材同士をより一層強固に接続することができ、拘束材における断面十字状の芯材の２方向の断面剛性を高めることができる。尚、例えば、第１鋼板と第２鋼板の厚みが同じであり、かつ、双方の張り出し長が同じ場合は、断面十字状の芯材の２方向（第１鋼板に沿う方向と第２鋼板に沿う方向）に強軸方向と弱軸方向は生じないが、例えば、第１鋼板に対して第２鋼板の厚みが相対的に薄い形態や、第２鋼板の張り出し長が相対的に短い形態では、第１鋼板に沿う方向が強軸方向となり、第２鋼板に沿う方向が弱軸方向となる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、
前記第１鋼板と前記第２鋼板はいずれも、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、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ることを特徴とする。

本態様によれば、第１鋼板と第２鋼板がいずれも、それら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。また、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。付加曲げモーメント（あるいは、単に、付加曲げ）とは、例えば大地震時に架構と座屈拘束ブレースが大きく変形した際に、この変形に起因して芯材に作用するとともに、拘束材に作用し得る曲げモーメントのことである。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を、芯材の広幅部と狭幅部の境界領域にて効果的に吸収することが可能になる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、
前記木軸材の両端部には、少なくとも前記第２鋼板との間に隙間を形成するための凹部が設けられていることを特徴とする。

本態様によれば、木軸材の両端部においてそれぞれ、少なくとも第２鋼板との間に隙間を形成するための凹部が設けられていることにより、芯材の変形を隙間で吸収することができ、当該芯材の変形に起因して拘束材を構成する木軸材の端部に付加曲げモーメントが作用することを効果的に抑制することができる。ここで、「少なくとも第２鋼板との間に隙間を形成するための凹部が設けられている」とは、第１鋼板が構面の面内方向に配置され、これに接続される第２鋼板が構面の面外方向に張り出す場合に、付加曲げモーメントが作用し得る第２鋼板との間に隙間を形成するための凹部が設けられていることを意味しているが、その他、木軸材の両端部においてそれぞれ、第２鋼板と第１鋼板の双方との間に隙間を形成するための２つの凹部が設けられてもよいことを含んでいる。

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、製作コストを抑制できる座屈拘束ブレースを提供することができる。

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拘束材の一例の斜視図である。 木軸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。 第２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。 第３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。 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。 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］
はじめに、図１乃至図３を参照して、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１は、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示す斜視図であり、図２Ａは、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する拘束材の一例の斜視図であり、図２Ｂは、木軸材の一例の斜視図である。また、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る。尚、図示する芯材１０は、第１実施形態乃至第３実施形態に係る座屈拘束ブレース１００、１００Ａ，１００Ｂの全てに共通に適用される。

図１に示すように、芯材１０は、細長でプレート状の平鋼により形成されている第１鋼板１１に対して、同様に平鋼により形成されている２枚の第２鋼板１２が溶接接合され、その長手方向に直交する断面が十字状を呈している。第１鋼板１１に対して第２鋼板１２を隅肉溶接することにより、双方の鋼板の隅角部（取り合い部）には溶接余盛り１５が形成される。

第１鋼板１１は、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１１Ａを有し、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１１Ｂを有している。

同様に、第２鋼板１２も、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１２Ａを有し、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１２Ｂを有している。

図示する芯材１０では、第１鋼板１１の狭幅部１１Ａの幅ｔ１と、２枚の第２鋼板１２の狭幅部１２Ａと第１鋼板１１の厚みの総計の幅ｔ１が同じとなるように設定されている。また、第１鋼板１１の広幅部１１Ｂの幅ｔ２と、２枚の第２鋼板１２の広幅部１２Ｂと第１鋼板１１の厚みの総計の幅ｔ２が同じとなるように設定されている。さらに、第１鋼板１１と第２鋼板１２の双方の厚みは同じに設定されている。

この構成により、断面十字状の芯材１０のＸ方向とＹ方向の剛性は同じとなり、直交２方向の剛性が同じ芯材が形成される。また、断面十字状の芯材１０のうち、第１鋼板１１と２枚の第２鋼板１２により形成される４つの配置領域Ａ３には、以下で説明する拘束材２０を構成する４本の木軸材２１（図２，３参照）がそれぞれ配置されることになる。

ここで、例えば第２鋼板１２の厚みが相対的に薄い形態や、２枚の第２鋼板１２と第１鋼板１１の厚みの総計の幅が第１鋼板１１の幅よりも相対的に狭い形態であってもよく、これらの形態では、Ｘ方向が強軸方向となり、Ｙ方向が弱軸方向となる。また、図示例では、第１鋼板１１と第２鋼板１２がいずれも、狭幅部１１Ａ，１２Ａから広幅部１１Ｂ，１２Ｂに向かってテーパー状に幅が広がる段状（１段）の形態であるが、２段以上の多段状に幅が広がる形態であってもよい。

第１鋼板１１と第２鋼板１２がいずれも、その長手方向の中央側に狭幅部１１Ａ，１２Ａを有し、長手方向の端部側に広幅部１１Ｂ，１２Ｂを有することにより、中央側の狭幅部１１Ａ，１２Ａのうち、広幅部側の領域Ａ１，Ａ２を塑性化し易い領域とすることができ、さらに、これらの塑性化し易い領域Ａ１，Ａ２を狭幅部１１Ａ，１２Ａのうちの広幅部側の領域に限定させることができる。

また、第１鋼板１１と第２鋼板１２の双方の広幅部１１Ｂ，１２Ｂ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６参照）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１１ａ、１２ａが開設されている。芯材１０の第１鋼板１１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１００がガセットプレートに取り付けられる場合、芯材１０が構面に平行な第１鋼板１１に直交する第２鋼板１２を有することにより、芯材１０の構面内方向の剛性に加えて構面外方向の剛性を高めることができる。

芯材１０を形成する第１鋼板１１と第２鋼板１２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。

図２Ａに示すように、拘束材２０は、断面が正方形（矩形の一例）の４本の木軸材２１と、図１に示す芯材１０を構成する第１鋼板１１と第２鋼板１２が配置される隙間Ｇ１，Ｇ２を挟んで隣接する木軸材２１同士を繋ぐ４組の繋ぎ手段２２とにより形成される。

ここで、木軸材２１は、一般に流通している角材により形成され、杉や松等の無垢材の他、ラミナが積層された集成材等からなる、１０５角（１０５ｍｍ角）や１２０角（１２０ｍｍ角）の断面正方形の角材が一例として挙げられる。また、角材２１の長さは、芯材１０の長さに応じて、例えば３ｍ程度に設定できる。

角材２１のうち、第１鋼板１１と第２鋼板１２の溶接接合側の隅角部は面取りされており、この面取り２１ａが溶接余盛り１５との干渉防止手段を形成している。

さらに、図２Ｂに示すように、角材２１の両端部には、長手方向に一定長さｔ５の凹部２１ｂが設けられている。芯材１０と拘束材２０が組み付けられた座屈拘束ブレース１００（図３参照）において、芯材１０を構成する第２鋼板１２と、各角材２１の端部との間にそれぞれ、凹部２１ｂによって隙間Ｇ４が形成されることになる。座屈拘束ブレース１１００が構面に設置された際に、芯材１０の第１鋼板１１が構面の面内方向に配置され、第２鋼板１２が構面の面外方向に張り出すように配置される場合に、各角材２１の両端部において、構面の面外方向に張り出す第２鋼板１２との間に隙間Ｇ４が設けられていることにより、芯材１０の地震時の変形を隙間Ｇ４で吸収することができ、芯材１０の変形に起因して角材２１の端部に付加曲げモーメントが作用することを抑制することが可能になる。このことから、凹部２１ｂの長さは、付加曲げモーメントが作用し得る長さにより設定される。尚、角材２１の両端部において、第２鋼板１２側に凹部２１ｂが設けられていることに加えて、第１鋼板１１側にも別途の凹部が設けられてもよい。

繋ぎ手段２２は、隣接する２本の木軸材２１の各側面のほぼ全域を包囲する長尺の第１面材２３と、第１面材２３を各木軸材２１に固定する複数の軸状固定部材２４とにより形成される。

ここで、第１面材２３は、鋼板や無機系ボード材（セメント板、石膏ボード、ケイ酸カルシウム板等）、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics 炭素繊維強化プラスチック）やＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastic ガラス繊維強化プラスチック）等の繊維強化プラスチック面材、合板やＣＬＴ（Cross Laminated Timber）パネル、単板積層材（ＬＶＬ：Laminated Veneer Lumber）等の木質面材が挙げられる。木質面材が適用されることにより、外観意匠性に優れた座屈拘束ブレースを形成できる。また、鋼板が適用されることにより、芯材１０の拘束性が極めて高い座屈拘束ブレースを形成できる。

第１面材２３に木質面材が適用される場合に、拘束材２０は木製拘束材となる。一方、第１面材２３に鋼板が適用される場合に、拘束材２０は、木軸材と鋼板により形成されるハイブリッド拘束材となる。

軸状固定部材２４には、釘やビス、ねじ（木ねじを含む）、ボルト（ラグスクリューボルトを含む）等が適用できるが、第１面材２３に木質面材が適用される場合、軸状固定部材２４に木ねじが適用されることにより、外部には木材のみしか露出しないこととなり、より一層外観意匠性に優れた座屈拘束ブレースを形成できる。一方、第１面材２３に鋼板が適用される場合、軸状固定部材２４には、釘やビス、ねじ、ボルトが適用される。

実際には、図１に示す芯材１０の４つの配置領域Ａ３にそれぞれ木軸材２１を配置し、隣接する木軸材２１に跨がるようにして第１面材２３を配置し、複数の軸状固定部材２４にて双方の木軸材２１に対して第１面材２３を固定することにより、４本の木軸材２１が４枚の第１面材２３にて相互に繋がれた拘束材２０が形成される。そして、芯材１０の周囲に拘束材２０が形成されると同時に、図３に示す座屈拘束ブレース１００が形成される。

繋ぎ手段２２が、隣接する木軸材２１に跨がる１枚の第１面材２３と、第１面材２３を隣接する木軸材２１のそれぞれに固定する軸状固定部材２４であることにより、長尺の１枚の第１面材２３により隣接する木軸材２１の一体化を図ることで、良好な製作性を享受でき、隣接する木軸材２１同士の一体性の高い拘束材２０を形成できる。

座屈拘束ブレース１００では、芯材１０の第１鋼板１１と第２鋼板１２の狭幅部１１Ａ，１２Ａにおいて、拘束材２０の木軸材２１が狭幅部１１Ａ，１２Ａの端面よりも側方に張り出しており、従って隣接する木軸材２１と、狭幅部１１Ａ，１２Ａの端面と、第１面材２３との間には隙間Ｇ３が形成される。しかしながら、十字状の芯材１０の４つの配置領域Ａ３にそれぞれ木軸材２１の位置が規定された状態で木軸材２１同士が第１面材２３にて繋がれることから、形成される隙間Ｇ３に対して、木軸材２１の位置ずれを防止するためのスペーサーを設置する必要がなくなる。このように、従来の座屈拘束ブレースにおいて必須の構成であるスペーサーを不要にできることから、座屈拘束ブレースの製作コストを抑制することができる。

また、座屈拘束ブレースを構成する拘束材２０を形成する木軸材２１として、芯材１０の十字状の４つの配置領域Ａ３のそれぞれに収容できる、一般に流通されている角材２１が適用されることにより、拘束材２０の材料コストを抑制でき、このことも座屈拘束ブレース１００の製作コストの抑制に繋がる。

また、拘束材２０が、４本の木軸材２１と、これらを繋ぐ繋ぎ手段２２とにより形成される、簡易な構成であることから、拘束材２０の製作が容易になり、このことも座屈拘束ブレース１００の製作コストの抑制に繋がる。

さらに、第１面材２３が鋼板により形成され、軸状固定部材２４にビスや釘、ねじ、ボルト等が適用される形態では、芯材１０の拘束性が極めて高い座屈拘束ブレース１００が形成される。一方、第１面材２３が木質面材により形成され、軸状固定部材２４に木ねじが適用される形態では、拘束材２０が全て木材により形成される木製拘束材となることから、外観意匠性に優れた座屈拘束ブレース１００が形成される。

［第２実施形態に係る座屈拘束ブレース］
次に、図４を参照して、第２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４は、第２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。

座屈拘束ブレース１００Ａは、拘束材２０Ａを備えている点において座屈拘束ブレース１００と相違する。

拘束材２０Ａを形成する繋ぎ手段２５は、隣接する木軸材２１に跨がる複数の第２面材２６と、第２面材２６を隣接する木軸材２１のそれぞれに固定する軸状固定部材２７とを有する。第２面材２６にも、鋼板や無機系ボード材、繊維強化プラスチック面材、木質面材等が適用できるが、第２面材２６に木質面材が適用されることにより、外観意匠性に優れた座屈拘束ブレースを形成できる。また、第２面材２６に木質面材が適用される形態では、拘束材２０Ａが全て木材により形成される木製拘束材となる。一方、第２面材２６に鋼板が適用される形態では、芯材１０の拘束性が極めて高い座屈拘束ブレースを形成できる。

第２面材２６は、両端にある平面視台形状の面材ピースと、中央にある平面視三角形状の面材ピースとを有し、隣接する面材ピース２６の頂辺や頂点が相互に上下の位置関係となるように各面材ピースが配設されている。このような配置構成により、隣接する木軸材２１の側面のほぼ全域に対して、複数の第２面材２６が配設され、各第２面材２６が双方の木軸材２１に対して軸状固定部材２７にて固定されることから、隣接する木軸材２１同士の一体性の高い拘束材２０Ａを形成できる。

また、ピース状の複数の第２面材２６を使用して隣接する木軸材２１同士を接続することにより、第２面材２６の製作過程で生じ得る廃材の発生を可及的に抑制することができる。

［第３実施形態に係る座屈拘束ブレース］
次に、図５を参照して、第３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５は、第３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。

座屈拘束ブレース１００Ｂは、拘束材２０Ｂを備えている点において座屈拘束ブレース１００，１００Ａと相違する。

拘束材２０Ｂを形成する繋ぎ手段２８は、複数の鎹である。図示例は、複数の鎹２８が、木軸材２１の長手方向に間隔を置いて配設されている形態であるが、例えば、複数の鎹が木軸材２１の長手方向に亘ってハの字状もしくは逆ハの字状に配設されて、鎹トラスを形成する形態であってもよい。

拘束材２０Ｂを形成する繋ぎ手段２８が鎹であることにより、繋ぎ手段の構成部材として面材を必要としないことから、座屈拘束ブレースの製作コストをより一層抑制することができる。

[架構への座屈拘束ブレースの適用例]
次に、図６乃至図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６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７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。また、架構に対して、第２実施形態に係る座屈拘束ブレース１００Ａや第３実施形態に係る座屈拘束ブレース１００Ｂが適用されてもよい。

図６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により形成されている。対角線位置にある二つの隅角部には、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の第１鋼板１１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と芯材１０の第２鋼板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る。

図７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、断面十字状の芯材１０の周囲が、４本の木軸材２１を備えた拘束材２０にて包囲されていることにより、架構Ｓの構面内方向と構面外方向の双方の剛性が高められ、変形抑制効果の高い架構Ｓを形成することができる。

＜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、木軸材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。

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８に示す。図８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、及び拘束材の降伏曲げ耐力が設定される。尚、図８に示す座屈拘束ブレースの全体座屈曲線は、芯材が強軸方向と弱軸方向を有する形態において、芯材の弱軸方向の全体座屈、強軸方向の全体座屈の双方に妥当する。

上記する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）。

＜木軸材のめり込み破壊の検討＞
次に、木軸材のめり込み破壊の検討方法について説明する。芯材が木軸材に対してめり込むことにより、木軸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、上記する木軸材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、短期の木軸材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）。

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
１１：第１鋼板
１１Ａ：狭幅部
１１Ｂ：広幅部
１１ａ：ボルト孔
１２：第２鋼板
１２Ａ：狭幅部
１２Ｂ：広幅部
１２ａ：ボルト孔
１５：溶接余盛り
２０，２０Ａ，２０Ｂ：拘束材
２１：木軸材（角材）
２１ａ：面取り（干渉防止手段）
２１ｂ：凹部
２２：繋ぎ手段
２３：第１面材
２４：木ねじ（軸状固定部材）
２５：繋ぎ手段
２６：第２面材（面材ピース）
２７：木ねじ（軸状固定部材）
２８：鎹（繋ぎ手段）
１００，１００Ａ，１００Ｂ：座屈拘束ブレース
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４：隙間
Ａ１，Ａ２：塑性化し易い領域（付加曲げ吸収領域）
Ａ３：配置領域
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 (10)

1. １枚の第１鋼板と、該第１鋼板の広幅面に対して直交するように接合されている、２枚の第２鋼板とにより形成され、断面形状が十字状である、芯材と、
   前記第１鋼板と前記第２鋼板とにより形成されている４つの配置領域にそれぞれ配置され、前記芯材の長手方向に延設する木軸材と、隣接する該木軸材を相互に繋ぐ繋ぎ手段を備えている、拘束材と、を有することを特徴とする、座屈拘束ブレース。
2. 隣接する前記木軸材と、前記第１鋼板の端部もしくは前記第２鋼板の端部とにより形成される隙間に、スペーサーが介在していないことを特徴とする、請求項１に記載の座屈拘束ブレース。
3. 前記木軸材は、断面矩形の角材により形成され、
   前記第１鋼板に対して、前記第２鋼板が溶接接合されており、
   前記木軸材のうち、前記第１鋼板と前記第２鋼板の溶接接合側の隅角部が面取りされて、溶接余盛りとの干渉防止手段を形成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. 前記繋ぎ手段が、隣接する前記木軸材に跨がる１枚の第１面材と、該第１面材を隣接する該木軸材のそれぞれに固定する軸状固定部材であ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。
5. 前記繋ぎ手段が、隣接する前記木軸材に跨がる複数の第２面材と、該第２面材を隣接する該木軸材のそれぞれに固定する軸状固定部材であ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。
6. 前記第１面材もしくは前記第２面材が木質面材であり、前記拘束材が木製拘束材であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の座屈拘束ブレース。
7. 前記第１面材もしくは前記第２面材が鋼板であり、前記拘束材が、前記木軸材と該鋼板によるハイブリッド拘束材であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の座屈拘束ブレース。
8. 前記繋ぎ手段が、鎹であ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。
9. 前記第１鋼板と前記第２鋼板はいずれも、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、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。
10. 前記木軸材の両端部には、少なくとも前記第２鋼板との間に隙間を形成するための凹部が設けられ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。

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