JP2024070868A - 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、鋼製でプレート状の芯材１０と、芯材１０の有する２つの広幅面１１ａ，１２ａにそれぞれ、芯材１０の長手方向に延設する２つの木軸材２１が隣接するように配設されている４つの木軸材２１、隣接する木軸材２１を相互に繋ぐ繋ぎ手段２３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、
鋼製でプレート状の芯材と、
前記芯材の有する２つの広幅面にそれぞれ、該芯材の長手方向に延設する２つの木軸材が隣接するように配設されている４つの該木軸材、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、芯材を拘束する拘束材が、芯材の広幅面を挟んで配設される４つの木軸材と、隣接する木軸材同士を相互に繋ぐ繋ぎ手段とによって形成されることにより、木軸材には、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、プレート状の芯材の周囲に４本の木軸材を配置し、木軸材同士を繋ぎ手段にて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。

本態様において、繋ぎ手段には、釘やボルト、ビスといった軸状の形態の他に、２つの突き刺し部を備え、コの字状を呈する鎹等が含まれる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記木軸材が角材であることを特徴とする。

本態様によれば、木軸材が角材であることにより、製作コストが抑制された座屈拘束ブレースとなる。

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、横方向に並ぶ木軸材同士をこの並んだ方向に延設するコの字状の鎹にて繋ぐことによって、例えば軸状のビスやボルト等を適用する場合と比べて繋ぎ手段を長尺にする必要がなく可及的に短尺な繋ぎ手段にて木軸材同士を繋ぐことが可能になる。また、４本の木軸材を相互に繋ぐ繋ぎ手段が複雑に錯綜する恐れもないことから、製作性が良好なり、外観意匠性に優れた座屈拘束ブレースの形成に寄与する。

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、拘束材の断面剛性を高めることができる。

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、
４つの前記木軸材の周囲には、前記繋ぎ手段を目隠しする表面板が取り付けられていることを特徴とする。

本態様によれば、木軸材の周囲において繋ぎ手段を目隠しする表面板が取り付けられていることにより、外観意匠性に優れた座屈拘束ブレースを形成することができる。ここで、表面板に、木板（化粧板）等を適用することにより、材料コストを抑制しながら、外観意匠性に優れた座屈拘束ブレースを製作することができる。

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、
前記表面板が、合板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、表面板が、合板によって形成されていることにより、外観意匠性を高めることができ、さらに、合板は、繊維方向が異なる単板（丸太を桂剥きしベニヤ等）を積層して貼り合わせたものであることから、拘束材の剛性も高めることができて好ましい。

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端面と前記表面板との間に第１隙間を有し、前記芯材の前記狭幅部の端面と前記表面板との間に第２隙間を有しており、
前記第２隙間にスペーサーが介在しており、
前記スペーサーと前記狭幅部との間に、双方の間の摩擦力を低減する摩擦低減手段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、芯材の広幅部の端面と表面板との間に第１隙間を有していることにより、座屈拘束ブレースが組み込まれる架構と当該座屈拘束ブレースが構面内において変形した際に、芯材の広幅部の端面と表面板との接触が解消もしくは緩和され、この接触によって表面板に生じ得る割れを抑制することが可能になる。尚、芯材の広幅面を挟むようにして木軸材が配設されることから、構面内の変形の際に芯材の広幅部の端面と木軸材が干渉する恐れはない。

また、芯材の狭幅部の端面と表面板との間に第２隙間が設けられ、第２隙間にスペーサーが介在していることによって、芯材の強軸方向（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、芯材の狭幅部の端面と表面板の間にスペーサーが介在することにより、芯材の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、硬質の樹脂製部材、木製部材のいずれを適用してもよい。また、スペーサーは、芯材の狭幅部の全域に亘る長さを有する形態の他に、狭幅部の長さの半分の長さのスペーサーを２本適用する形態や、狭幅部の長さの１／３の長さのスペーサーを３本適用する形態等であってもよい。

さらに、スペーサーと芯材の狭幅部との間に、双方の間の摩擦力を低減する摩擦低減手段が設けられていることにより、芯材が強軸方向に高次座屈モードにて座屈変形する際に、座屈変形の際の芯材の狭幅部の端面とスペーサーとの間の摩擦力が摩擦低減手段にて低減されることにより、この摩擦力がスペーサーを介して表面板に伝達され、摩擦力が設計上考慮していない軸力となって表面板に作用し、表面板が破損に至ることを防止できる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、
前記摩擦低減手段が、前記スペーサーもしくは前記狭幅部の少なくとも一方における、他方側へ凸の湾曲形状の端面であることを特徴とする。

本態様によれば、摩擦低減手段が、スペーサーもしくは狭幅部の少なくとも一方における、他方側へ凸の湾曲形状の端面であることにより、他方側へ凸の湾曲形状の端面が他方側の側面（端面）と線接触することになる。この状態で、芯材が強軸方向に高次座屈モードにて座屈変形した際には、狭幅部の端部の座屈変形の山とスペーサーの端面が点接触することになり、相互に面接触する場合と比べてスペーサーと芯材の狭幅部の端面との間の摩擦力を大幅に低減することが可能になる。

ここで、「スペーサーもしくは狭幅部の少なくとも一方における、他方側へ凸の湾曲形状の端面」には、スペーサーの端面が狭幅部側へ凸の湾曲形状の端面である形態、狭幅部の端面がスペーサー側へ凸の湾曲形状の端面である形態、双方の端面が他方側へ凸の湾曲形状の端面である形態が含まれている。尚、上記するように、スペーサーは、狭幅部の全長の１／２や１／３程度に設定できることから、加工性の観点では、相対的に短尺のスペーサーの端面を湾曲形状の端面とするのが好ましい。

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、
前記摩擦低減手段が、前記スペーサーの端面と前記狭幅部の端面の間に介在する丸鋼であることを特徴とする。

本態様によれば、摩擦低減手段がスペーサーの端面と狭幅部の端面の間に介在する丸鋼であることにより、芯材が強軸方向に高次座屈モードにて座屈変形した際に、狭幅部の端部の座屈変形の山と丸鋼が点接触することになり、狭幅部からスペーサーへ伝達され得る摩擦力を大幅に低減することが可能になる。この結果、スペーサーから表面板へ伝達され得る摩擦力が低減され、表面板に予期せぬ軸力が作用することを抑制できる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記芯材を挟んで対向する一対の前記木軸材同士を、前記第２隙間を貫通する組立用ボルトがさらに繋いでいることを特徴とする。

本態様によれば、芯材を挟んで対向する一対の木軸材同士を、第２隙間を貫通する組立用ボルトがさらに繋いでいることにより、木軸材同士の組み付け性（拘束材の製作性）が良好になるとともに、組立用ボルトが繋ぎ手段のフェイルセーフ（地震時の変形の際に、繋ぎ手段の破損や繋ぎ手段による繋ぎが解除された際の予備繋ぎ手段）として機能することができて好ましい。

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、
前記木軸材のうち、前記補強リブに対応する位置には、該補強リブと干渉しない切り欠きが設けられており、
隣接する前記木軸材の前記切り欠きにより形成される凹部に、前記補強リブが隙間を有した状態で収容さ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、芯材の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いることにより、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から、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。

また、木軸材のうち、補強リブに対応する位置において補強リブと干渉しない切り欠きが設けられ、隣接する木軸材の切り欠きによって形成される凹部に補強リブが隙間を有した状態で収容されていることにより、架構及び座屈拘束ブレースの変形の際に補強リブが拘束材と接触して押圧され、拘束材が破損す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において、
前記芯材の前記広幅面と、前記木軸材における該芯材に当接する当接面の少なくとも一方に、双方の間の摩擦力を低減するための塗料層が形成されていることを特徴とする。

本態様によれば、芯材の広幅面と、木軸材における芯材に当接する当接面の少なくとも一方に塗料層が形成されていることにより、架構と座屈拘束ブレースが構面の面外方向に変形した際の芯材の広幅面と木軸材の当接面との摩擦力を効果的に低減することができ、摩擦力に起因して芯材の変形が拘束され、地震時のエネルギー吸収性が不十分になるといった恐れを解消することができる。

ここで、「芯材の広幅面と木軸材の当接面の少なくとも一方に塗料層が形成されている」には、芯材の広幅部にのみ塗料層が形成されている形態、木軸材の当接面にのみ塗料層が形成されている形態、双方に塗料層が形成されている形態が含まれている。

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、摩擦低減手段及びスペーサーとともに示す斜視図である。 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。 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矢視図である。 図３のV－V矢視図である。 図３のVI－VI矢視図である。 芯材が強軸方向に高次モードで座屈変形した際の芯材と丸鋼との当接状態を説明する図である。 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、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。

［実施形態に係る座屈拘束ブレース］
はじめに、図１乃至図７を参照して、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、摩擦低減手段及びスペーサーとともに示す斜視図であり、図２は、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。また、図３は、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－IV矢視図、V－V矢視図、及びVI－VI矢視図である。

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おり、その長手方向の中央側において広幅面１１ａ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１２ａ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１２ａには、広幅面１２ａ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、広幅部１２は、狭幅部１１から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。

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、中央側に位置する狭幅部１１のうち、広幅部側の領域Ａ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Ａを狭幅部１１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、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８参照）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１２ｃ、１３ａが開設されている。

芯材１０の広幅面１１ａ，１２ａ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１１ａ，１２ａ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。

狭幅部１１の広幅面１１ａには、塗料層１５が形成されている。広幅面１１ａには、図２、図５及び図６に示すように、木軸材２１の当接面２１ｂが当接するが、広幅面１１ａに塗料層１５が形成されていることにより、座屈拘束ブレースが組み込まれた架構が構面の面外方向に変形した際の狭幅部１１の広幅面１１ａと木軸材２１の当接面２１ｂとの摩擦力を効果的に低減することができる。このことにより、双方の間の摩擦力に起因して芯材１０の変形が拘束され、地震時のエネルギー吸収性が不十分になるといった恐れを解消することができる。

尚、図示例のように芯材１０の広幅面１１ａにのみ塗料層１５が形成されることに代わり、木軸材２１の当接面２１ｂに塗料層が形成されてもよいし、広幅面１１ａと当接面２１ｂの双方に塗料層が形成されてもよい。

狭幅部１１の側方には、広幅部１２との間の幅の相違に起因して、第２隙間１６が形成される。この第２隙間１６には、まず、狭幅部１１の端面１１ｂに当接するようにして丸鋼１７がＸ１方向に配設され、丸鋼１７には、複数（図示例は２本）のスペーサー１８がＸ２方向に配設され、丸鋼１７とスペーサー１８とにより第２隙間１６が閉塞されるようになっている。

ここで、スペーサー１８は、鋼製部材、硬質の樹脂製部材、木製部材等により形成される。

２本のスペーサー１８の間の隙間１９ａには、図２に示す組立用ボルト２５が挿通されるようになっており、各スペーサー１８における隙間１９ａと反対側にも、別途の組立用ボルト２５が配設されるようになっている。ここで、図示例は狭幅部１１の長手方向に沿って２本のスペーサー１８が配設される形態であるが、１本で相対的に長尺のスペーサーが配設されてもよいし、３本以上の相対的に短尺のスペーサーが配設されてもよい。

図２に示すように、芯材１０の周囲に配設されて当該芯材１０を拘束する拘束材２０は、芯材１０の有する一対の広幅面１１ａ、１２ａにそれぞれ、芯材１０の長手方向に延設する２つの木軸材２１が隣接するように配設されている、計４つの木軸材２１と、隣接する木軸材２１同士を相互に繋ぐ複数の繋ぎ手段２３とを有する。

繋ぎ手段２３は、コの字状の鎹により形成される。複数の鎹２３が芯材１０の長手方向に直交する方向で隣接する木軸材２１同士を繋ぎ、複数の鎹２３が当該長手方向に亘って間隔をおいて配設されている。

繋ぎ手段２３が鎹により形成されていることによって、横方向に並ぶ木軸材２１同士がこの並んだ方向に延設する繋ぎ手段にて繋がれる。そのため、ビスやボルト等の軸状の繋ぎ手段を適用する場合と比べて、繋ぎ手段２３を長尺にする必要がなく、可及的に短尺な繋ぎ手段にて木軸材２１同士を繋ぐことが可能になる。また、４本の木軸材２１を相互に繋ぐ繋ぎ手段２３が複雑に錯綜する恐れもないことから、製作性が良好になる。

ここで、複数の鎹２３の配設形態は、図示例の他にも、芯材１０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２１同士をより一層強固に接続することができ、拘束材の断面剛性を高めることができる。

木軸材２１は、一般に流通されている角材により形成される。この角材としては、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。このように木軸材２１が角材にて形成されることにより、座屈拘束ブレースの製作コストを低減できて好ましい。

木軸材２１は、芯材１０の広幅面１１ａ，１２ａに当接する当接面２１ｂと、隣接する他方の木軸材２１と当接する端面２１ａを有し、木軸材２１の長手方向の両端部には、切り欠き２１ｃが設けられている。図３と図４に示すように、隣接する木軸材２１の双方の切り欠き２１ｃによって凹部２１ｇが形成され、凹部２１ｇには、補強リブ１３が凹部２１ｇの壁面との間に隙間を有した状態で収容されるようになっている。

木軸材２１には、組立用ボルト２５が挿通されるボルト孔２１ｅと、ボルト孔２１ｅの端部にある座ぐり溝２１ｄが設けられている。組立用ボルト２５は、第２隙間１６を貫通しながら、芯材１０を挟む一対の木軸材２１の対応するボルト孔２１ｅに挿通され、その頭部２５ａが一方の木軸材２１の座ぐり溝２１ｄに収容される。さらに、その他端のネジ溝に対して留め付けナット２６が螺合され、留め付けナット２６が他方の木軸材２１の座ぐり溝２１ｄに収容される。

４本の木軸材２１の外周には、４枚の表面板２８が配設され、木軸材２１に対して接着剤により接続される。ここで、図示例の表面板２８は、合板により形成されている。

拘束材２０の外周に表面板２８が配設されることにより、木軸材２１の外周面において露出する多数の鎹２３を目隠しすることができ、外観意匠性に優れた座屈拘束ブレースの形成に繋がる。

さらに、表面板２８が繊維方向が異なる単板の積層体である合板にて形成されていることから、拘束材２０の剛性を高めることができる。ここで、表面板に剛性を期待しない場合は、木板（化粧板）等が適用されてよい。

拘束材２０において、隣接する木軸材２１同士が複数の鎹２３により接続されることに加えて、芯材１０を挟んで対向する一対の木軸材２１同士を複数の組立用ボルト２５がさらに繋ぐことにより、木軸材２１同士の組み付け性（拘束材２０の製作性）が良好になるとともに、組立用ボルト２５が鎹２３のフェイルセーフ（地震時の変形の際に、鎹２３の破損や鎹２３による繋ぎが解除された際の予備繋ぎ手段）として機能することができて好ましい。

ここで、摩擦低減手段としては、図示例の丸鋼に代わり、スペーサーの端面もしくは狭幅部の端面の少なくとも一方が、他方側へ凸の湾曲形状の端面であってもよい。このように、他方側へ凸の湾曲形状の端面が他方の端面に当接する形態であっても、常時は線接触し、地震時には高次の座屈変形の際の山が点接触することとなり、摩擦力の低減に繋がる。

図３に示すように、芯材１０を拘束材２０が拘束することにより、座屈拘束ブレース１００が形成される。

図４に示すように、芯材１０の長手方向の端部においては、広幅部１２の端面１２ｂと表面板２８との間に、第１隙間２１ｆが形成される。

このように、芯材１０の広幅部１２の端面１２ｂと表面板２８との間に第１隙間２１ｆが設けられていることにより、座屈拘束ブレース１００（図３参照）が組み込まれる架構と当該座屈拘束ブレース１００が構面内において変形した際に、芯材１０の広幅部１２の端面１２ｂと表面板２８との接触が解消もしくは緩和され、この接触によって表面板２８に生じ得る割れを抑制することが可能になる。

また、芯材１０の狭幅部１１の端面１１ｂと表面板２８との間に第２隙間１６が設けられ、第２隙間１６にスペーサー１８が介在していることにより、芯材１０の強軸方向の座屈を防止することができる。上記するように、芯材１０の中央側の狭幅部１１は塑性化領域Ａを有するが、芯材１０の狭幅部１１の端面１１ｂと表面板２８の間にスペーサー１８が介在することにより、芯材１０の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１０の狭幅部１１の塑性化によって効果的に吸収することができる。

地震時に架構と座屈拘束ブレース１００が変形した際に、図７に示すように、芯材１０には圧縮力Ｎが作用し、芯材１０はその強軸方向に高次の座屈モードにて座屈変形し得る。仮に、芯材１０の端面１１ｂとスペーサー１８の端面が面接触している場合は、双方の間に生じる摩擦力がスペーサーから表面板へ伝達され、この摩擦力に起因して表面板には予期せぬ軸力が作用することになる。

図７に示すように、狭幅部１１の端面１１ｂとスペーサー１８との間に、摩擦低減手段である丸鋼１７が介在することにより、芯材１０が高次の座屈モードにて座屈変形した際に、狭幅部１１の端面１１ｂの座屈変形の山１１'と丸鋼１７が点接触することになり、狭幅部１１からスペーサー１８へ伝達され得る摩擦力を大幅に低減することができる。このことにより、スペーサー１８から表面板２８へ伝達され得る摩擦力が低減され、表面板２８に予期せぬ軸力が作用することを抑制できる。

ここで、座屈拘束ブレース１００の製作方法を概説する。まず、隣接する２つの木軸材２１同士を複数の鎹２３にて接続した後、各木軸材２１の当接面２１ｂの上に、芯材１０の下方の広幅面１１ａ，１２ａが当接するようにして芯材１０を載置する。

次いで、別途の２つの木軸材２１同士を複数の鎹２３にて接続し、芯材１０の上方の広幅面１１ａ，１２ａに対して、当該別途の２つの木軸材２１の各当接面２１ｂが当接するようにして載置し、対応するボルト孔２１ｅに対して組立用ボルト２５を挿通し、留め付けナット２６にて留め付ける。

次いで、芯材１０を挟む一対の木軸材２１同士を複数の鎹２３にて接続することにより、４本の木軸材２１が、複数の鎹２３と複数の組立用ボルト２５にて接続された中間体を製作する。

最後に、中間体の外周面に４枚の表面板２８を接着することにより、図３乃至図６に示す座屈拘束ブレース１００が製作される。

[架構への座屈拘束ブレースの適用例]
次に、図８乃至図１０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８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９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８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９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１０に示す。図１０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１０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：狭幅部
１１ａ：広幅面
１１ｂ：端面
１２：広幅部
１２ａ：広幅面
１２ｂ：端面
１２ｃ：ボルト孔
１３：補強リブ
１３ａ：ボルト孔
１５：塗料層
１６：第２隙間
１７：摩擦低減手段（丸鋼）
１８：スペーサー
２０：拘束材
２１：木軸材
２１ａ：端面
２１ｂ：当接面
２１ｃ：切り欠き
２１ｄ：座ぐり溝
２１ｅ：ボルト孔
２１ｆ：第１隙間
２１ｇ：凹部
２３：繋ぎ手段（鎹）
２５：組立用ボルト
２６：留め付けナット
２８：表面板（合板）
１００：座屈拘束ブレース
Ａ：塑性化し易い領域（付加曲げ吸収領域）
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 (11)

1. 鋼製でプレート状の芯材と、
   前記芯材の有する２つの広幅面にそれぞれ、該芯材の長手方向に延設する２つの木軸材が隣接するように配設されている４つの該木軸材、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. 前記木軸材が角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。
3. 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。
4. ４つの前記木軸材の周囲には、前記繋ぎ手段を目隠しする表面板が取り付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。
5. 前記表面板が、合板により形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の座屈拘束ブレース。
6. 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端面と前記表面板との間に第１隙間を有し、前記芯材の前記狭幅部の端面と前記表面板との間に第２隙間を有しており、
   前記第２隙間にスペーサーが介在しており、
   前記スペーサーと前記狭幅部との間に、双方の間の摩擦力を低減する摩擦低減手段が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の座屈拘束ブレース。
7. 前記摩擦低減手段が、前記スペーサーもしくは前記狭幅部の少なくとも一方における、他方側へ凸の湾曲形状の端面であることを特徴とする、請求項６に記載の座屈拘束ブレース。
8. 前記摩擦低減手段が、前記スペーサーの端面と前記狭幅部の端面の間に介在する丸鋼であることを特徴とする、請求項６に記載の座屈拘束ブレース。
9. 前記芯材を挟んで対向する一対の前記木軸材同士を、前記第２隙間を貫通する組立用ボルトがさらに繋いでいることを特徴とする、請求項６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、
    前記木軸材のうち、前記補強リブに対応する位置には、該補強リブと干渉しない切り欠きが設けられており、
    隣接する前記木軸材の前記切り欠きにより形成される凹部に、前記補強リブが隙間を有した状態で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。
11. 前記芯材の前記広幅面と、前記木軸材における該芯材に当接する当接面の少なくとも一方に、双方の間の摩擦力を低減するための塗料層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。

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