JP3178733U - 変位計測装置、及びブレース装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端部で局所的な曲げ変形が発生したとしても、確実に芯材の変位量を計測可能な変位計測装置、及びブレース装置を提供する。
【解決手段】板状をなす芯材２と、芯材２の外周側に配されて芯材本体３の端部３ａを突出させた状態で芯材２を軸Ｐ方向に相対移動可能に保持する拘束部材５とを有する座屈拘束ブレース１に設けられる。芯材本体３の端部３ａに芯材本体３と一体に移動可能に設けられたスクラッチプレート１１と、拘束部材５の端部蓋５ｃに固定された保持部材２２と、保持部材２２に保持されてスクラッチプレート１１に向かって進退可能に設けられた罫書き用部材１２と、保持部材２２に保持されて罫書き用部材１２の先端１２ａをスクラッチプレート１１に付勢する付勢部材１３とを備える。
【選択図】図２

Description

本考案は、建築、橋梁構造物等に用いられるブレース装置の変位計測装置に関するものである。

従来より建築、橋梁構造物においては、筋交いに用いられる軸部材に例えば座屈拘束ブレースを適用している。この座屈拘束ブレースは軸力を受ける芯材が、外周側から鋼管とコンクリートやモルタルによって拘束されることで、面外変形や座屈を防止されながら塑性変形して建築、橋梁構造物の耐震・制震性能を向上するものである。

このような座屈拘束ブレースは、地震等による震動発生時において上記芯材が軸方向に伸縮を繰り返すこととなるが、座屈拘束ブレースの健全性確保のため、この伸縮量（最大伸縮量や累積伸縮量）が所定値となった時点で交換を行っている。

そして震動発生後の座屈拘束ブレースの健全性を定量的に評価するため、上記芯材の伸縮量を計測する手段として一例が非特許文献１に示されている。この非特許文献１では、座屈拘束ブレースにおいて変位が想定される芯材と、外周側の鋼管の端部蓋とのそれぞれにアルミ板とステンレス丸鋼棒を取り付け、これらの間の相対変位が生じた際にはアルミ板にステンレス丸鋼棒によって罫書き線を描き、これによって変位量を計測している。

「橋梁と基礎２０１０年７月号」、建設図書刊、２０１０年７月、ｖｏｌ．４０、ｐ．３２

しかしながら、例えば大規模地震の発生時においては、座屈拘束ブレースの端部で軸方向以外の方向への局所的な曲げ変形が発生するおそれがあり、このような曲げ変形によってスクラッチプレート（アルミ板）と罫書き部材（ステンレス丸鋼棒）の先端とが離間してしまうことが想定される。非特許文献１の計測手法では、このような曲げ変形による離間は考慮しておらず、即ち、スクラッチプレートと罫書き部材との離間によって、芯材の伸縮量を確実に計測できないという問題があった。

本考案はこのような事情を考慮してなされたものであり、端部で局所的な曲げ変形が発生したとしても、確実に芯材の変位量を計測可能な変位計測装置、及びブレース装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本考案は以下の手段を採用している。
即ち、本考案に係る変位計測装置は、板状をなす芯材と、前記芯材の外周側に配されて該芯材の軸方向の端部を突出させた状態で該芯材を前記軸方向に相対移動可能に保持する拘束部材とを有するブレース装置に設置される変位計測装置であって、前記芯材の前記端部に該芯材と一体に移動可能に設けられたスクラッチプレートと、前記拘束部材の前記軸方向の端部に固定された保持部材と、前記保持部材に保持されて前記スクラッチプレートに向かって進退可能に設けられた罫書き用部材と、前記保持部材に保持されて前記罫書き用部材の先端を前記スクラッチプレートに付勢する付勢部材とを備えることを特徴とする。

このような変位計測装置によると、例えば地震等による震動によって、芯材が軸方向に伸縮して拘束部材との間で相対的に変位した際には、スクラッチプレートは芯材の伸縮にともなって芯材とともに変位する。一方で、罫書き用部材は拘束部材に取り付き、芯材に対して不動点となるため、罫書き用部材とスクラッチプレートとの間に相対変位が発生する。そのため、罫書き用部材がスクラッチプレート上に罫書き線を描くこととなる。ここで、例えば大規模地震が発生し、ブレース装置が端部において軸方向とは異なる方向へ曲げ変形等した場合には、拘束部材と芯材との相対位置関係が変化することとなる。この際、罫書き用部材の先端はスクラッチプレートへ付勢されているため、拘束部材と芯材との相対位置関係が変化したとしても、罫書き用部材の先端がスクラッチプレートから離間してしまうことがない。

また、本考案に係る変位計測装置は、前記付勢部材を押圧する押圧部材をさらに備え、前記保持部材は、前記スクラッチプレートに向かって延びる管状をなし、該保持部材の内周面によって形成された孔部に、前記スクラッチプレートと近接する側から該スクラッチプレートと離間する側に向かって、前記罫書き用部材、前記付勢部材、前記押圧部材の順でこれらが挿入されて設けられていてもよい。

このような変位計測装置によると、罫書き用部材の先端を確実にスクラッチプレートへ付勢でき、拘束部材と芯材との相対位置関係が変化したとしても、罫書き用部材の先端がスクラッチプレートから離間することがない。

また本考案に係るブレース装置は、上記の変位計測装置を備えることを特徴とする。

このようなブレース装置によると、端部で軸方向とは異なる方向へ曲げ変形等した場合であっても、罫書き用部材の先端がスクラッチプレートから離間することがない。

請求項１の変位計測装置によると、罫書き用部材の先端をスクラッチプレートに付勢することによって、端部で軸方向以外の方向への局所的な曲げ変形が発生したとしても、確実に芯材の変位量を計測可能となる。

また、請求項２の変位計測装置によると、確実に罫書き用部材の先端をスクラッチプレートに付勢でき、より確実に芯材の変位量を計測可能となる。

さらに、請求項３の軸部材によると、端部で軸方向以外の方向への局所的な曲げ変形が発生したとしても、確実に芯材の変位量を計測可能となる。

本考案の実施形態に係る座屈拘束ブレースを示す全体斜視図である。 本考案の実施形態に係る座屈拘束ブレースの要部を示す側面図である。

以下、本考案の第一実施形態に係る座屈拘束ブレース（ブレース装置）１について説明する。
座屈拘束ブレース１は、例えば建築、橋梁構造物において筋交いに用いられ、これらの耐震・制震性能を向上するものである。

図１及び図２に示すように、この座屈拘束ブレース１は、板状をなす芯材２と、芯材２の軸Ｐ方向の端部を突出させた状態で芯材２を軸Ｐ方向に相対移動可能に保持する拘束部材５と、軸Ｐ方向の端部に配されて芯材２と拘束部材５との間の相対変位を計測する変位計測装置１０とを備えている。

芯材２は、軸Ｐを中心とした鋼材よりなる板状部材であり、軸Ｐ方向に延在する平板状をなす芯材本体３と、軸Ｐ方向の端部３ａにおいて芯材２の軸Ｐ方向に直交する断面形状が十字形状となるように芯材本体３の表面及び裏面から突出するように設けられたリブプレート４とを有している。
なお、芯材２は板状をなす場合に限定されず、例えば断面Ｈ状、断面Ｉ状、断面十字状をなしていてもよく、この場合にはリブプレート４の設置の有無、形状等は適宜変更され得る。

芯材本体３は、建築、橋梁構造物からの軸力を受けて軸Ｐ方向に弾性変形及び塑性変形可能とされたものであり、またリブプレート４は、芯材本体３の軸Ｐ方向の端部３ａにおける曲げ剛性を向上する部材である。

拘束部材５は、鋼管及びコンクリート（又はモルタル）よりなり、芯材２を外周から覆う部材である。より具体的には、鋼管にコンクリートが充填されており、コンクリートと芯材２との間にはアンボンド材が設けられている。このようにして芯材２を外周側から拘束して芯材２の軸Ｐ方向以外の方向への変形を防止しながら、芯材２の軸力が拘束部材５へは伝達しないようにして、芯材２を拘束部材５に対して軸Ｐ方向へ相対移動可能に保持している。

また、芯材２は芯材本体３の軸Ｐ方向の端部３ａ及びリブプレート４が拘束部材５から軸Ｐ方向に突出するように拘束部材５に保持されており、さらに拘束部材５は、軸Ｐ方向の端部に設けられた端部蓋５ｃを有している。

次に、変位計測装置１０について説明する。

変位計測装置１０は、芯材２に設けられたスクラッチプレート１１と、取付部材１４を介して端部蓋５ｃの端面５ａに固定された保持部材２２とを備えている。さらに、この変位計測装置１０は保持部材２２に保持されてスクラッチプレート１１に向かって進退可能に設けられた罫書き用部材１２と、罫書き用部材１２の先端１２ａをスクラッチプレート１１に付勢する付勢部材１３とを備えている。さらに、付勢部材１３をスクラッチプレート１１に向かって押圧する押圧部材２３を備えている。

スクラッチプレート１１は、拘束部材５より突出した芯材本体３の端部３ａにおいて芯材本体３の上面３ｂに設置され、軸Ｐ方向への芯材２の伸縮移動にともなって一体に移動可能となっているアルミ等よりなる板状部材である。

保持部材２２は、軸Ｐ方向に直交する直交方向にスクラッチプレート１１に向かって延びる管状部材であり、スクラッチプレート１１に接触しない位置まで形成されている。そして、この保持部材２２の内周面によって形成された孔部Ｓには罫書き用部材１２が挿入されて設置されている。そして、スクラッチプレート１１とは反対側の直交方向の端部において、その孔部Ｓを形成する内周面には雌ネジ部２２ａが設けられ、この雌ネジ部２２ａに押圧部材２３であるボルトが螺合可能となっている。

またこの保持部材２２は取付部材１４に固定されており、この取付部材１４は、端部蓋５ｃの端面５ａに固定された台座プレート２０と、台座プレート２０に固定されて軸Ｐ方向に端部蓋５ｃの端面５ａから離間する方向に延びて保持部材２２を固定する接続部２１とを有している。

罫書き用部材１２は、スクラッチプレート１１に対向するように孔部Ｓに設置され、その先端１２ａがスクラッチプレート１１に向かうとともに先端１２ａが針状をなす部材である。より具体的には、孔部Ｓに挿入されて設けられ、保持部材２２に対して軸Ｐ方向に直交する方向に相対移動可能とされている。このようにして罫書き用部材１２は、保持部材２２に保持されてスクラッチプレート１１に向かって進退可能に設けられていることとなる。

付勢部材１３は、弾性部材である例えばコイルバネとなっており、スクラッチプレート１１とは直交方向の反対側に位置する罫書き用部材１２の端面１２ｂに接触するようにまたその弾性変形方向が直交方向となるように、保持部材２２の孔部Ｓに設置されている。

押圧部材２３は、ボルトであって、保持部材２２の雌ネジ部２２ａに螺合されて先端が付勢部材１３を圧縮するようにし、この付勢部材１３の反力によって罫書き用部材１２の先端１２ａをスクラッチプレート１１に付勢した状態を保っている。

従って、保持部材２２における孔部Ｓには、スクラッチプレート１１に近接する側から離間する側に向かって直交方向に、罫書き用部材１２、付勢部材１３、押圧部材２３の順でこれらが設けられている。

このような座屈拘束ブレース１によると、例えば地震動によって、芯材２が軸Ｐ方向に伸縮して拘束部材５との間で相対的に変位した際には、スクラッチプレート１１は芯材２の伸縮にともなって芯材２とともに軸Ｐ方向に変位する。

一方で、罫書き用部材１２は拘束部材５に固定された保持部材２２に設けられており、芯材２が軸Ｐ方向に変位したとしても罫書き用部材１２は軸Ｐ方向に変位することがない。即ち、罫書き用部材１２は芯材２に対して不動点となって、罫書き用部材１２とスクラッチプレート１１との間に相対変位が発生する。

罫書き用部材１２の先端１２ａはスクラッチプレート１１に接触しており、芯材２の変位に応じて罫書き用部材１２がスクラッチプレート１１上に罫書き線を描くこととなる。従って、この罫書き線を元に拘束部材５に対する芯材２の変位量を計測することが可能となる。

さらに、例えば大規模地震が発生し、拘束部材５の端部蓋５ｃ等に軸Ｐ方向以外の方向への局所的な曲げ変形が発生した場合には、拘束部材５と芯材２との相対位置関係が変化することとなる。この点、付勢部材１３を設けることで罫書き用部材１２の先端１２ａがスクラッチプレート１１へ付勢されているため、拘束部材５と芯材２との相対位置関係が変化したとしても、付勢部材１３が弾性変形して直交方向に伸張し、罫書き用部材１２の先端１２ａは常時スクラッチプレート１１の表面に押し付けられた状態を維持することができる。即ち、上記のように曲げ変形が発生したとしても、罫書き用部材１２の先端１２ａとスクラッチプレート１１とが離間してしまうことがない。

従って、このように大規模地震等によって局所的な曲げ変形が生じた場合であっても、軸Ｐ方向への芯材２の変位量の計測が可能となる。

また、罫書き線を描くことで、罫書き用部材１２の先端１２ａが材料磨耗した場合も、付勢部材１３が罫書き用部材１２を常に押圧するため、罫書き用部材１２とスクラッチプレート１１との間に離間が発生しない。

従って、罫書き用部材１２の先端１２ａが材料磨耗した場合であっても、軸Ｐ方向への芯材２の変位量の計測が可能となる。

本実施形態の座屈拘束ブレース１によると、付勢部材１３を設けたことで、罫書き用部材１２の先端１２ａをスクラッチプレート１１に接触した状態を維持することが可能となるため、確実に芯材２の変位量を計測可能である。そしてこれにより、地震発生後の健全性の評価を確実に行い、建築や橋梁構造物の安全性、信頼性の向上を図ることができる。

以上、本考案の実施形態について詳細を説明したが、本考案の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、スクラッチプレート１１は、軸Ｐを含む平面上に延在するように設けられていなくともよく、即ち軸Ｐ方向に対して直交方向に傾斜して設けられていてもよい。

また、罫書き用部材１２については、その先端１２ａがスクラッチプレート１１に接触可能となっていればよく、例えば取付部材１４における保持部材２２が直交方向から傾斜して設けられ、即ち罫書き用部材１２が直交方向から傾斜していてもよい。

さらに、取付部材１４は拘束部材５の端部蓋５ｃの端面５ａに取り付けられているが、拘束部材５に固定されていればよく、例えば拘束部材５の外周面５ｂに取り付けることも可能である。

また、付勢部材１３はコイルバネに限定されず、罫書き用部材１２に付勢力を付与可能な部材であればよく、例えば板バネ等を採用してもよい。

また、押圧部材２３はボルトに限定されず、例えば孔部Ｓに嵌入される樹脂性のキャップ等であってもよく、直交方向のスクラッチプレート１１側に向かって付勢部材１３を付勢可能であればよい。この場合、孔部Ｓに雌ネジ部２２ａを設けなくともよいためコスト低減につながる。

さらに、上述の実施形態では軸部材として座屈拘束ブレース１を例示して説明を行ったが、軸力を受けて軸Ｐ方向に変位する強度部材等、様々なものに適用可能である。

１…座屈拘束ブレース（ブレース装置） ２…芯材 ３…芯材本体 ４…リブプレート ５…拘束部材 ５ａ…端面 ５ｃ…端部蓋 １０…変位計測装置 １１…スクラッチプレート １２…罫書き用部材 １２ａ…先端 １３…付勢部材 １４…取付部材 ２０…台座プレート ２１…接続部 ２２…保持部材 ２２ａ…雌ネジ部 ２３…押圧部材 Ｐ…軸 Ｓ…孔部

Claims (3)

1. 板状をなす芯材と、前記芯材の外周側に配されて該芯材の軸方向の端部を突出させた状態で該芯材を前記軸方向に相対移動可能に保持する拘束部材とを有するブレース装置に設置される変位計測装置であって、
   前記芯材の前記端部に該芯材と一体に移動可能に設けられたスクラッチプレートと、
   前記拘束部材の前記軸方向の端部に固定された保持部材と、
   前記保持部材に保持されて前記スクラッチプレートに向かって進退可能に設けられた罫書き用部材と、
   前記保持部材に保持されて前記罫書き用部材の先端を前記スクラッチプレートに付勢する付勢部材とを備えることを特徴とする変位計測装置。
2. 前記付勢部材を押圧する押圧部材をさらに備え、
   前記保持部材は、前記スクラッチプレートに向かって延びる管状をなし、
   該保持部材の内周面によって形成された孔部に、前記スクラッチプレートと近接する側から該スクラッチプレートと離間する側に向かって、前記罫書き用部材、前記付勢部材、前記押圧部材の順でこれらが挿入されて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の変位計測装置。
3. 請求項１又は２に記載の変位計測装置を備えることを特徴とするブレース装置。

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