JP2024035656A - 座屈拘束ブレース - Google Patents

Abstract

【課題】鋼製の芯材の周囲に木製の拘束板が配設されている座屈拘束ブレースに関し、座屈拘束ブレースの全体座屈と芯材の高次座屈の双方に対する耐力を有する、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、鋼製で板状の芯材１０と、少なくとも芯材１０の有する二つの広幅面１０ａに対向するように配設されている木製で一対の拘束板４０と、芯材１０の有する２つの広幅面１０ａと、それぞれの広幅面１０ａに対応する拘束板４０の広幅面との間に介在する一対の鋼製の内装板２０と、芯材１０の２つの狭幅面１０ｂに対向して、一対の内装板２０を繋ぐ一対の鋼製の連結材３０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

特許文献１に記載される座屈拘束ブレースによれば、木材にて形成された一対の拘束材により、座屈拘束ブレースの全体座屈に対する耐力向上を図ることができる。ところで、座屈拘束ブレースには、このような全体座屈の他に、芯材の高次の座屈変形（高次座屈モードの変形）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といった課題もあるが、特許文献１に記載の座屈拘束ブレースには、このような芯材の高次座屈に対する解決手段の開示はない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、鋼製の芯材の周囲に木製の拘束板が配設されている座屈拘束ブレースに関し、座屈拘束ブレースの全体座屈と芯材の高次座屈の双方に対する耐力を有する、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、
鋼製で板状の芯材と、
少なくとも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２つの前記広幅面と、それぞれの該広幅面に対応する前記拘束板の広幅面との間に介在する一対の鋼製の内装板と、
前記芯材の２つの狭幅面に対向して、一対の前記内装板を繋ぐ一対の鋼製の連結材とを有することを特徴とする。

本態様によれば、芯材の有する２つの広幅面と、それぞれの広幅面に対応する木製の拘束板の広幅面との間に鋼製の内装板が介在することにより、芯材の高次の座屈変形の凸部から作用する力は内装板にまず伝達され、伝達された力は内装板の内部に広がり、内装板の内部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、芯材を一対の木製の拘束板が拘束することにより、座屈拘束ブレースの全体座屈を抑制できることから、座屈拘束ブレースの全体座屈と芯材の高次座屈の双方に対する耐力を備えた座屈拘束ブレースを形成できる。

また、芯材と拘束板の間に鋼製の内装板が介在することにより、木製の拘束板に対して乾燥収縮等によるひび割れが生じた場合でも、拘束板の補修を省略することが可能になる。

さらに、芯材の２つの狭幅面に対向する一対の鋼製の連結材にて、一対の内装板が繋がれていることにより、地震時に生じる補剛力を、連結材にて一体化された一対の内装板が受け持つことができる。このことにより、連結材の外側に木製の側板等が存在する場合に、補剛力が側板等に作用して側板等にひび割れや破損が生じることを抑制もしくは抑止できる。ここで、ともに鋼製の連結材と内装板の接続は、溶接により行われる。尚、連結材は、一対の内装板同士を繋ぐバックアップ材と称することもできる。

本態様においては、木製の一対の拘束板により鋼製の芯材が包囲されている。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、拘束板は、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、例えば板状の一対の拘束板により形成されることから、木製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型の二つの木製拘束材を製作し、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、例えば板状の一対の拘束板の間に芯材と一対の内装板を介在させた状態で拘束板同士を接続することにより、同時に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、
１つの前記内装板の一端と１つの前記連結材が一体成形されて、該内装板の長手方向に直交する断面がＬ形を呈したＬ形鋼板を有し、
２つの前記Ｌ形鋼板の端部同士が繋がれていることを特徴とする。

本態様によれば、１つの内装板の一端と１つの連結材が一体成形されて、内装板の長手方向に直交する断面がＬ形を呈したＬ形鋼板を有することにより、部品点数を低減でき、連結材と内装板の溶接接合箇所数を低減できることから、製作性がより一層良好になり、製作コストの削減に繋がる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
一対の拘束板の対応する端部同士を繋ぐ木製で一対の側板をさらに有し、
一対の前記拘束板と一対の前記側板とにより、木製拘束材が形成されていることを特徴とする。

本態様によれば、芯材の周囲が木製拘束材にて完全に包囲されていることにより、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。ここで、拘束板と側板は、接着剤や釘、ビス、ボルトやそれらの複数種により接続することができる。また、上記するように、地震時に生じる補剛力を、連結材にて一体化された一対の内装板が受け持つことができるため、補剛力が側板に作用して側板にひび割れや破損が生じることを抑制もしくは抑止できる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記連結材が、一対の前記内装板の端面と面一で溶接接合されていることを特徴とする。

本態様によれば、例えば、一対の拘束板と一対の内装板の端面と連結材が全て面一に配設され、連結材と内装板が溶接接合されていることにより、面一の全面に対して側板の広幅面の全域を当接させ、安定した状態で固定することができる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記連結材が、一対の前記内装板の端面よりも側方に張り出した状態で該端面に溶接接合されている、もしくは、一対の前記内装板の端面よりも内側に入り込んだ状態で該端面に溶接接合されていることを特徴とする。

本態様によれば、連結材が、一対の内装板の端面よりも側方に張り出した状態、もしくは内装板の端面よりも内側に入り込んだ状態で内装板の端面に溶接接合されていることにより、連結材と内装板の間に生じた段差を利用して双方を溶接接合することができるため、連結材と内装板の接合性が良好になる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記内装板が、平鋼、溝形鋼、山形鋼のいずれか一種により形成されていることを特徴とする。

本態様によれば、内装板が、平鋼、溝形鋼、山形鋼のいずれか一種により形成されていることにより、比較的安価な材料の内装板にて、芯材の高次座屈に対する耐力を備えた座屈拘束ブレースを形成できる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
相互に対向する前記芯材の広幅面と前記内装板の広幅面の少なくとも一部に、アンボンド材が介在していることを特徴とする。

本態様によれば、相互に対向する芯材の広幅面と内装板の広幅面の少なくとも一部にアンボンド材が介在していることにより、ともに鋼製の芯材と内装板の間の摩擦力により、地震時における芯材の変形が抑制され、芯材による地震エネルギー吸収性が阻害されることを抑制もしくは抑止できる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
一対の前記拘束板が、その長手方向に直交する断面形状がＬ形を呈し、
一対の前記拘束板の内部に、前記芯材と前記内装板と前記連結材が収容されていることを特徴とする。

本態様によれば、一対の拘束板がその長手方向に直交する断面形状がＬ形を呈し、一対の拘束板によって芯材や内装板が完全に包囲されることにより、拘束板が側板を兼用することから、部品点数を削減しながら、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、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木製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、
一対の前記拘束板のうち、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いることを特徴とする。

本態様によれば、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ことから、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ことから、架構と座屈拘束ブレースが構面外に変形した際に、拘束板のスリットの周囲に生じ得る破損や割れを抑制することが可能になる。

例えば、平面視において、スリットと補強リブとの間に一定幅の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することを解消できる。ここで、この隙間の設定は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、鋼製の芯材の周囲に木製の拘束板が配設されている座屈拘束ブレースに関し、座屈拘束ブレースの全体座屈と芯材の高次座屈の双方に対する耐力を有する、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。 芯材の周囲に、一対の内装板と、一対の内装板の端部を繋ぐ一対の連結材が配設されている状態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の一例の斜視図である。 図３のIV－IV矢視図であって、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースの端部の縦断面図である。 図３のV－V矢視図であって、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースの中央部の縦断面図である。 第２実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の端部の縦断面図である。 第２実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の中央部の縦断面図である。 第３実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の端部の縦断面図である。 第３実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の中央部の縦断面図である。 第４実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の端部の縦断面図である。 第４実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の中央部の縦断面図である。 第５実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の端部の縦断面図である。 第５実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の中央部の縦断面図である。 第６実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の端部の縦断面図である。 第６実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の中央部の縦断面図である。 第７実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の端部の縦断面図である。 第７実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の中央部の縦断面図である。 第８実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の端部の縦断面図である。 第８実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の中央部の縦断面図である。 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５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２は、芯材の周囲に、一対の内装板と、一対の内装板の端部を繋ぐ一対の連結材が配設されている状態を示す斜視図であり、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。また、図４は、図３のIV－IV矢視図であって、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースの端部の縦断面図であり、図５は、図３のV－V矢視図であって、第１実施形態に係る座屈拘束ブレースの中央部の縦断面図である。尚、図示する芯材１０は、第１実施形態乃至第８実施形態に係る座屈拘束ブレース１００～１００Ｇの全てに共通に適用される。

また、以下、構成部材同士の溶接接合は、主として隅肉溶接による接合方法であるが、必要に応じて、開先溶接（完全溶け込み溶接、部分溶け込み溶接）が適用されてもよい。

図１に示すように、芯材１０は、細長で板状の平鋼により形成されており、その長手方向の中央側において広幅面１０ａの幅ｔ１が相対的に狭い狭幅部１１を有し、その長手方向の端部側において広幅面１０ａの幅ｔ２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１０ａには、広幅面１０ａに直交する補強リブ１３が溶接にて接合されて断面十字状を呈している。ここで、図示例の広幅部１２は狭幅部１１からテーパー状に幅が１段に広がる形態であるが、幅が２段以上に広がる多段状の形態であってもよい。

芯材１０がその長手方向の中央側に狭幅部１１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１１を塑性化し易い領域（塑性化領域Ａ）とすることができ、さらに、塑性化領域Ａを中央側の狭幅部１１に限定させることができる。

すなわち、図示例の芯材１０では、広幅部１２と狭幅部１１の境界領域のうち、狭幅部１１側の領域において、芯材１０の平面積及び断面積が変化してともに小さくなる変化領域となっていることから、塑性化領域Ａが形成され易くなる。

また、図示例では、特に広幅部１２に補強リブ１３が取り付けられ、広幅部１２の剛性がより一層高くなっていることによっても、この狭幅部１１側の境界領域において塑性化領域Ａが形成され易くなる。芯材１０に作用する付加曲げモーメントは、この塑性化領域Ａにおいて効果的に吸収される。

また、広幅部１２と補強リブ１３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１３参照）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、１３ａが開設されている。

芯材１０の広幅面１０ａ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が構面に平行な広幅面１０ａに直交する補強リブ１３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。

図２に示すように、芯材１０の狭幅部１１の２つの広幅面１０ａを挟むようにして、一対の鋼製の内装板２０が配設される。内装板２０も平鋼により形成され、その広幅面２１が芯材１０の広幅面１０ａに当接するようにして配設され、一対の内装板２０の端部同士が、芯材１０の狭幅面１０ｂに対向する鋼製の連結材３０と溶接接合されることにより、一対の内装板２０と一対の連結材３０とにより芯材１０の狭幅部１１が包囲される。

図２に示すように、連結材３０は、一対の内装板２０の狭幅面２２（端面の一例）と面一で溶接接合されている。

内装板２０のうち、長手方向の端部には、スリット２３が設けられており、スリット２３に芯材１０の端部に接合されている補強リブ１３の一部が隙間を備えた状態で遊嵌され、内装板２０と補強リブ１３との干渉防止が図られている。

図３に示すように、一対の内装板２０を挟むようにして木製で一対の拘束板４０が配設され、木製で一対の拘束板４０の端部に一対の側板５０が接続されることにより、木製拘束材６０が形成され、木製拘束材６０にて芯材１０と一対の内装板２０が包囲され、座屈拘束ブレース１００が形成される。すなわち、内装板２０は、芯材１０と拘束板４０のそれぞれの広幅面の間に介在する。

ここで、拘束板４０と側板５０の接続は、接着剤や釘、ビス、ボルトのいずれか一種、もしくは複数種により行われる。

一対の拘束板４０と一対の内装板２０の端面２２と連結材３０が全て面一に配設され、連結材３０と内装板２０が溶接接合されていることにより、面一の全面に対して側板５０の広幅面の全域を当接させ、安定した状態で側板５０を固定することができる。

拘束板４０の長手方向の端部には、凹部４５が設けられており、凹部４５に芯材１０の端部に接合されている補強リブ１３の一部が遊嵌され、拘束板４０と補強リブ１３との干渉防止が図られている。

拘束板４０は、複数のラミナが積層され、相互に接着されることにより形成されている集成材である。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６０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、ヒノキやアカマツ、カラマツ、モミ、エゾマツ等が挙げられる。

木製拘束材６０が、鋼製の芯材１０の長尺な狭幅部１１や鋼製の内装板２０を包囲することにより、外観意匠性に優れた座屈拘束ブレース１００を形成できる。ここで、図示を省略するが、芯材１０の狭幅部１１の両広幅面１０ａに突起があり、内装板２０の広幅面２１における突起に対応する位置に溝があり、双方の溝に対してそれぞれ突起が嵌まり込むことにより、内装板２０に対する芯材１０のずれが防止されるように構成されてもよい。

図４に示すように、拘束板４０の凹部４５と補強リブ１３との間には所定幅の隙間Ｇ１が設けられている。この隙間Ｇ１により、座屈拘束ブレース１００が取り付けられている構面が強軸方向や弱軸方向に大きく変形した場合に、この隙間Ｇ１にて芯材１０（及び補強リブ１３）の変形を吸収し、補強リブ１３が拘束板４０に作用して木製拘束材６０が破損することを抑制できる。

また、一対の内装板２０の端部同士を繋ぐ連結材３０は、図４に示すように座屈拘束ブレース１００の長手方向の端部においては相対的に狭い幅ｔ５を有し、図５に示すように座屈拘束ブレース１００の長手方向の中央部（芯材１０の狭幅部１１に対応する領域）においては相対的に広い幅ｔ６を有している。

このように、端部における連結材３０の幅ｔ５が狭いことにより、芯材１０との間に隙間Ｇ２が形成される。この隙間Ｇ２により、座屈拘束ブレース１００が取り付けられている構面が強軸方向や弱軸方向に大きく変形した場合に、この隙間Ｇ２にて芯材１０の変形を吸収し、芯材１０が連結材３０を介して側板５０に作用して木製拘束材６０が破損することを抑制できる。

また、図４と図５に示すように、芯材１０の広幅面１０ａと内装板２０の広幅面２１との間には、アンボンド材７０が介在している。ここで、アンボンド材７０は、所定厚み（例えば０．５ｍｍ程度）のブチルゴム等が適用できるが、厚み管理を前提として、アンボンド材に代わり空隙が設けられてもよい。

ここで、図示例は、芯材１０の広幅面１０ａの全域にアンボンド材７０が設けられているが、広幅面１０ａの一部にのみアンボンド材が設けられてもよい。

このように、相互に対向する芯材１０の広幅面１０ａと内装板２０の広幅面２１の少なくとも一部にアンボンド材７０が介在していることにより、ともに鋼製の芯材１０と内装板２０の間の摩擦力により、地震時における芯材１０の変形が抑制され、芯材１０による地震エネルギー吸収性が阻害されることを抑制もしくは抑止できる。

座屈拘束ブレース１００によれば、芯材１０の有する２つの広幅面１０ａと、それぞれの広幅面１０ａに対応する木製の拘束板４０の広幅面との間に鋼製の内装板２０が介在することにより、芯材１０の高次の座屈変形の凸部から作用する力は内装板２０にまず伝達され、伝達された力は内装板２０の内部に広がり、内装板２０の内部に拡散された力が木製の拘束板４０に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による木製の拘束板４０の破損が効果的に抑制される。また、芯材１０を一対の木製の拘束板４０を含む木製拘束材６０が拘束することにより、座屈拘束ブレース１００の全体座屈を抑制できることから、座屈拘束ブレース１００の全体座屈と芯材１０の高次座屈の双方に対する耐力を備えた座屈拘束ブレースとなる。

また、芯材１０と拘束板４０の間に鋼製の内装板２０が介在することにより、木製の拘束板４０に対して乾燥収縮等によるひび割れが生じた場合でも、拘束板４０の補修を省略できる。

また、芯材１０の２つの狭幅面１０ｂに対向する一対の鋼製の連結材３０にて、一対の内装板２０が繋がれていることにより、地震時に生じる補剛力を、連結材３０にて一体化された一対の内装板２０が受け持つことができる。このことにより、連結材３０の外側に存在する木製の側板５０に補剛力が作用して、側板５０にひび割れや破損が生じることを抑制もしくは抑止できる。

さらに、連結材３０にて一体化された一対の内装板２０が補剛力を受け持つことにより、例えば側板５０と拘束板４０をボルト接合する際のボルトの本数を低減することができる。すなわち、図示例の構成でない場合は、このボルトが側板に作用する補剛力に抵抗して側板が開こうとするのを防ぐ役割を担うことになるが、図示例の形態ではこのようなボルトへの負荷が低減されるため、ボルトの本数低減や解消を図ることが可能になる。

［第２実施形態乃至第８実施形態に係る座屈拘束ブレース］
次に、図６乃至図１２を参照して、第２実施形態乃至第８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、各実施形態は、座屈拘束ブレース１００と同様の芯材１０を備えており、内装板や連結材が相互に異なっており、このこととの関連で座屈拘束ブレース１００と木製拘束材の構成が相違する形態もある。また、各図では、Ａ図が図４に対応し、Ｂ図が図５に対応しており、座屈拘束ブレースの端部と中央部の縦断面図により各実施形態を説明するものとする。さらに、各実施形態では、図面の視認のし易さから図４及び図５に示すアンボンド材７０の図示を省略しているが、各実施形態は座屈拘束ブレース１００と同様にアンボンド材７０を備えている。

図６Ａと図６Ｂに示す第２実施形態に係る座屈拘束ブレース１００Ａは、連結材３０が、一対の内装板２０の狭幅面２２（端面の一例）と面一で溶接接合されることに代わり、連結材３０が内装板２０の狭幅面２２よりも側方に張り出した状態で狭幅面２２に溶接接合されている点において、座屈拘束ブレース１００と相違する。

連結材３０が、一対の内装板２０の端面２２よりも側方に張り出した状態で内装板２０の端面２２に溶接接合されていることにより、連結材３０と内装板２０の間に生じた段差２５を利用して双方を溶接接合することができるため、連結材３０と内装板２０の接合性が良好になる。

一方、図７Ａと図７Ｂに示す第３実施形態に係る座屈拘束ブレース１００Ｂは、連結材３０が内装板２０の狭幅面２２よりも側方に張り出した状態となることに代わり、連結材３０が内装板の端面２２よりも内側に入り込んだ状態で端面２２に溶接接合されている点において、座屈拘束ブレース１００Ａと相違する。

連結材３０が、一対の内装板２０の端面２２よりも内側に入り込んだ状態状態で内装板２０の端面２２に溶接接合されていることにより、連結材３０と内装板２０の間に生じた段差２５を利用して双方を溶接接合することができるため、連結材３０と内装板２０の接合性が良好になる。

図８Ａと図８Ｂに示す第４実施形態に係る座屈拘束ブレース１００Ｃは、鋼板からなる内装板２０に代わり、溝形鋼により形成される内装板２０Ａを適用する点において、座屈拘束ブレース１００と相違する。

溝形鋼からなる内装板２０Ａの左右のフランジ２７との干渉を防止するべく、拘束板４０の端部にはフランジ２７が収容される凹部４６が設けられている。

また、内装板２０Ａにおいても、その端部には、芯材１０の補強リブ１３との干渉を防止するためのスリット２３Ａが設けられている。

図示例の一対の内装板２０Ａのフランジ２７の側面と連結材３０は、面一に配設された状態で溶接接合されている。ここで、図６や図７に示すように、双方の間に段差２５を生じさせ、段差２５を利用して双方を溶接接合する形態であってもよい。

また、図示を省略するが、図８Ａと図８Ｂに示す連結材３０の位置にスペーサを介在させ、一対のフランジ２７の外側面同士を繋ぐように平鋼からなる連結材を配設し、連結材と一対のフランジ２７を溶接接合してもよい。

図９Ａと図９Ｂに示す第５実施形態に係る座屈拘束ブレース１００Ｄは、溝形鋼からなる内装板２０Ａに代わり、山形鋼からなる内装板２０Ｂを適用する点において、座屈拘束ブレース１００Ｃと相違する。

図９Ａに示すように、座屈拘束ブレース１００Ｄの長手方向の端部においては、山形鋼からなる４つの内装板２０Ｂが、芯材１０と上下の補強リブ１３により形成される４つの隅角部に配設される。各山形鋼の一方のフランジ２８は、凹部４５の内部に収容される。そして、対向するフランジ２８同士が、連結材３０，３０Ａと溶接接合されることにより繋がれる。

一方、座屈拘束ブレース１００Ａの長手方向の中央部においては、各内装板２０Ｂのフランジ２８が収容される凹部４７が設けられている。ここで、図示例は、上下にある左右一対の凹部４７の間に拘束板４０の木材が介在しているが、この木材が介在せず、従って横幅の広い１つの凹部の中に左右一対のフランジ２８が収容される形態であってもよい。

図１０Ａと図１０Ｂに示す第６実施形態に係る座屈拘束ブレース１００Ｅは、内装板２０Ｃが鋼板の端部が折り曲げ加工されることにより凸部２９を有したＬ形鋼板からなり、凸部２９が座屈拘束ブレース１００を形成する連結材３０に相当する点において、座屈拘束ブレース１００と相違する。ここで、鋼板の折り曲げ加工の他にも、内装板２０Ｃの全体が一体成形されたＬ形鋼板からなる形態であってもよい。

凸部２９の端部と他方の内装板２０Ｃの端部が溶接接合されることにより、矩形枠状の閉合構造を形成し、その内部に芯材が収容される。

座屈拘束ブレース１００Ｅによれば、他の形態において必須の構成である連結材３０を不要にでき、部品点数の低減に繋がる。また、図４等において明らかなように、一対の連結材３０と一対の内装板２０の溶接接合箇所は４箇所となるのに対して、図１０Ａ，１０Ｂに示す２つの内装板２０Ｃの溶接接合箇所は２箇所となることから、製作性がより一層良好になり、部品点数の低減と合わせて製作コストの削減に繋がる。

図１１Ａと図１１Ｂに示す第７実施形態に係る座屈拘束ブレース１００Ｆは、一対の拘束板４０の外側面に側板５０が配設された木製拘束材６０に代わり、一対の拘束板４０の対向する端部の間に小断面の側板５０Ａが介在した木製拘束材６０Ａ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。

座屈拘束ブレース１００Ｆによれば、木製拘束材６０Ａの全体幅を可及的に小さくできることから、座屈拘束ブレース１００Ｆの全体寸法の狭小化を図ることができ、重量低減を図ることができる。

図１２Ａと図１２Ｂに示す第８実施形態に係る座屈拘束ブレース１００Ｇは、側板５０を廃し、長手方向に直交する断面形状がＬ形を呈した一対の拘束板４０Ａにより形成される木製拘束材６０Ｂ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。

座屈拘束ブレース１００Ｇによれば、側板を省略できることから部品点数の低減を図ることができ、木製拘束材６０Ｂの全体幅を可及的に小さくできることから、座屈拘束ブレース１００Ｇの全体寸法の狭小化を図ることができ、重量低減を図ることができる。

［座屈拘束ブレースが組み込まれた架構］
次に、図１３と図１４を参照して、座屈拘束ブレース１００が組み込まれた建物の架構の一例について説明する。ここで、図１３は、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１４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、架構に組み込まれる座屈拘束ブレースは、その他の実施形態に係る座屈拘束ブレース１００Ａ～１００Ｇであってもよい。

図１３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１３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１４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の広幅面１０ａと拘束板４０の間に鋼製の内装板２０が介在することにより、芯材１０の高次の座屈変形の凸部から作用する力を内装板２０にて吸収し、芯材１０から木製の拘束板４０に対して複数の局所的な力が作用することを低減（緩和）することによって拘束板４０の破損が抑制される。また、芯材１０を一対の木製の拘束板４０を含む木製拘束材６０が拘束することにより、座屈拘束ブレース１００の全体座屈を抑制でき、従って、全体座屈と芯材１０の高次座屈の双方に対する耐力を備えた座屈拘束ブレース１００となる。そのため、耐震性に優れた架構Ｓを形成することが可能になる。

［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１５に示す。図１５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、図１５に示す座屈拘束ブレースの全体座屈曲線は、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。座屈拘束ブレース１００等は、芯材と拘束板の間に内装板が介在することから、芯材が拘束板に直接めり込む恐れはないが、仮に内装板が存在しないとした場合に、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。

ここで、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）。

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
１０ａ：広幅面
１０ｂ：狭幅面
１１：狭幅部
１２：広幅部
１２ａ：ボルト孔
１３：補強リブ
１３ａ：ボルト孔
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ：内装板
２１：広幅面
２２：狭幅面（端面）
２３，２３Ａ：スリット
２５，２６：段差
２７，２８：フランジ
２９：凸部
３０，３０Ａ，３０Ｂ：連結材
４０，４０Ａ：拘束板
４５，４６，４７：凹部
４８：凸部
５０，５０Ａ：側板
６０，６０Ａ，６０Ｂ：木製拘束材
７０：アンボンド材
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ：座屈拘束ブレース
Ａ：塑性化領域
Ｇ１，Ｇ２：隙間
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. 鋼製で板状の芯材と、
   少なくとも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２つの前記広幅面と、それぞれの該広幅面に対応する前記拘束板の広幅面との間に介在する一対の鋼製の内装板と、
   前記芯材の２つの狭幅面に対向して、一対の前記内装板を繋ぐ一対の鋼製の連結材とを有することを特徴とする、座屈拘束ブレース。
2. １つの前記内装板の一端と１つの前記連結材が一体成形されて、該内装板の長手方向に直交する断面がＬ形を呈したＬ形鋼板を有し、
   ２つの前記Ｌ形鋼板の端部同士が繋が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。
3. 一対の拘束板の対応する端部同士を繋ぐ木製で一対の側板をさらに有し、
   一対の前記拘束板と一対の前記側板とにより、木製拘束材が形成さ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。
4. 前記連結材が、一対の前記内装板の端面と面一で溶接接合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。
5. 前記連結材が、一対の前記内装板の端面よりも側方に張り出した状態で該端面に溶接接合されている、もしくは、一対の前記内装板の端面よりも内側に入り込んだ状態で該端面に溶接接合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。
6. 前記内装板が、平鋼、溝形鋼、山形鋼のいずれか一種により形成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. 相互に対向する前記芯材の広幅面と前記内装板の広幅面の少なくとも一部に、アンボンド材が介在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。
8. 一対の前記拘束板が、その長手方向に直交する断面形状がＬ形を呈し、
   一対の前記拘束板の内部に、前記芯材と前記内装板と前記連結材が収容さ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。
9. 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、
    一対の前記拘束板のうち、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いることを特徴とする、請求項７に記載の座屈拘束ブレース。

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