JP3590961B2 - 補強部材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補強部材に関し、特に例えば鉄骨構造物において使用されるすじかい補強部材等の補強部材に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物、橋梁などの鉄骨構造物においては、例えば図２０に鉄骨枠構造物１について示すように、互いに平行な一対のはり鋼材２Ａ及び２Ｂ間に、所定の間隔で複数のわたり鋼材３が渡され、わたり鋼材３の両端がはり鋼材２Ａ及び２Ｂに固定されていることにより、複数の枠構造部４が順次はり鋼材２Ａ及び２Ｂの延長方向に配列されるように形成され、各枠構造部４の互いに対向する隅部間に、すじかい補強部材５が取り付けられ、このすじかい補強部材５が各枠構造部４の変形に対する補強手段として作用するような構成のものが用いられている。
【０００３】
すじかい補強部材５は、両端を枠構造部４の対向する隅部に固定されるブレース部材６と、互いに斜めに対向するブレース部材６間に連結された引張り部材７とによって構成され、引張り部材７は枠構造部４の四隅部分を内側に引っ張ることにより、例えば地震発生時に、枠構造部４のはり鋼材２Ａ及び２Ｂ、並びにわたり鋼材３が互いにずれる方向に振動しようとしたとき、これを引張り部材７の引張力によって防止することにより枠構造部４の耐振力を高めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでかかる構造の鉄骨枠構造物１が大規模になると、地震発生時にすじかい補強部材５にかかる荷重が大きくなるので、各部の強度を大きくする必要があり、特に、引張り部材７を枠構造部４の四隅に固定するブレース部材６が十分な強度をもつ必要がある。
【０００５】
ブレース部材６は、図２１に示すように、外側縁８Ａ及び８Ｂを枠構造部４のはり鋼材２Ａ又は２Ｂ及びわたり鋼材３に、溶接固定される板状鋼材（これをブレスシートと呼ぶ）８と、例えば棒状鋼材でなる引張り部材７の両端に溶接された板状の接続鋼材（これをブレース板と呼ぶ）９とを有し、ブレスシート８及びブレース板９に穿設された２つのボルト孔１０Ａ及び１０Ｂをボルトによって締め付けることによりブレース板９をブレスシート８に支圧接合する。ここで支圧接合は、ボルトがボルト穴１０Ａ及び１０Ｂの内面に対接することにより、ブレース板９及びブレスシート８間のすべりを止める接合の仕方をいう。
【０００６】
かくして、地震発生時に、引張り部材７にかかる荷重は、ブレース板９からボルト孔１０Ａ及び１０Ｂを挿通するボルトを通してブレスシート８に伝えられる。
【０００７】
そこで実際上、荷重が大きな場合には、ブレース板９をブレスシート８に固定するために用いるボルトの本数を少なくとも２本以上にして、当該２本以上のボルトの締付力ないし耐せん断力によってブレース板９及びブレスシート８を強力に一体化する方法が採用されている。
【０００８】
しかしながら、このようにすると、図２２に示すように、ボルト孔１０Ａ及び１０Ｂの配列方向Ｄ１と引張り部材７の引張り方向Ｄ２とが一致せずに、引張り部材７がボルト孔の配列方向Ｄ１とは違う方向に引っ張られると、ブレース板９が前側のボルト孔１０Ａを挿通するボルトを中心として、引張り方向Ｄ２に合う方向に旋回することにより、後側のボルト孔１０Ｂが図２３に示すように、建設時にブレース板９をブレスシート８に取り付けたときの取付け位置１０Ｂ１から、ブレース板９の旋回によるずれた位置１０Ｂ２にずれるような現象が起こる。
【０００９】
このとき後側のボルト孔１０Ｂを挿通するボルトには、ブレース板９がブレスシート８からずれる方向に動くために、ブレース板９のボルト孔１０Ｂの縁によりボルトにせん断力が作用し、これによりボルトのせん断又はボルト孔１０Ｂの縁の型崩れが生ずることにより、ブレース板９及びブレスシート８間の結合力が低下する結果が起こる。
【００１０】
かくして、図２１のブレース部材６によれば、地震発生時に、ブレース板９及びブレスシート８間の結合力が低下することにより、枠構造部４に対するすじかい補強部材５の機能が低下し、これにより枠構造部４の耐振性が弱まるおそれがある。
【００１１】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、補強部材としての機能の低下を簡易な構成によって防止できるようにした補強部材を提案しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、引張り部材２２の両端に、当該引張り部材２２を鉄骨構造物１に接合する接合部材２３を有し、鉄骨構造物１からの引張り荷重を引張り部材２２によって支持する補強部材２１において、接合部材２３は鉄骨構造物１側に固定される板状の第１の接合鋼材２４と、引張り部材２２側に固定される板状の第２の接合鋼材２５と、第１及び第２の接合鋼材２４及び２５の厚みを貫通するようにそれぞれ穿設された第１及び第２の挿通孔２４Ａ及び２５Ｂを挿通した状態で、第１及び第２の接合鋼材２４及び２５を締め付ける締付け部材３１、３２とを具え、第１の接合鋼材２４の第２の接合鋼材２５と対向する第１の接合面において、第１の挿通孔２４Ａの周囲に同心円状に１組又は複数組の山３７Ｂ及び溝３７Ａを転造加工してなる第１の同心円状凹凸をもつ第１のすべり抑制加工面２４Ｂを有すると共に、第２の接合鋼材２５の第１の接合鋼材２４と対向する第２の接合面において、第２の挿通孔２５Ｂの周囲に同心円状に、第１の同心円状凹凸の山３７Ｂ及び溝３７Ａの位置を入れ換えたと同様の、１組又は複数組の山３７ＢＸ及び溝３７ＡＸを転造加工してなる第２の同心円状凹凸をもつ第２のすべり抑制加工面２５Ｃを有し、第１のすべり抑制加工面２４Ｂの同心円状凹凸の山３７Ｂを第２のすべり抑制加工面２５Ｃの同心円状凹凸の溝３７ＡＸに嵌め合う状態にかみ合わせ、かつ第１のすべり抑制加工面２４Ｂの同心円状凹凸の溝３７Ａを第２のすべり抑制加工面２５Ｃの同心円状凹凸の山３７ＢＸに嵌め合う状態にかみ合わせるように、第１及び第２のすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを互いに重ね合わせて第１及び第２の接合鋼材２４及び２５を接合し、第１の同心円状凹凸の山３７Ｂ及び溝３７Ａ、並びに第２の同心円状凹凸の山３７ＢＸ及び溝３７ＡＸは転造加工により強度が大きくなることにより、嵌め合う状態にかみ合った第１及び第２のすべり抑制加工面２４Ｒ及び２５Ｌ間のすべりに対する接合耐力を大きくした。
【００１３】
接合部材２３として、第１及び第２の接合鋼材２４及び２５が対接する面に、同心円状凹凸を有するすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを転造加工により形成すると共に、一方の同心円状凹凸の山３７Ｂを他方の同心円状凹凸の溝３７ＡＸにかみ合わせ、かつ当該一方の同心円状凹凸の溝３７Ａを他方の同心円状凹凸の山３７ＢＸにかみ合わせた状態で接合するようにしたことにより、第１及び第２の接合鋼材２４及び２５を十分大きな接合耐力をもつ状態で接合できるような補強部材２１を実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１５】
図２０との対応部分に同一符号を付して示す図１において、鉄骨枠構造物１の各枠構造部４において、対向する隅部間に２本のすじかい補強部材２１が取り付けられている。
【００１６】
すじかい補強部材２１は、棒状鋼材でなる引張り部材２２の両端をブレース部材２３を介して枠構造部４の対向する隅部に結合される。
【００１７】
ブレース部材２３は、図２及び図３に示すように、ブレース板２５の先端部に形成された円板状接合部２５Ａをブレスシート２４に重ね合わせた状態で、ボルト３１及びナット３２によって締め付けることにより、一体に接合した構成を有する。
【００１８】
ブレスシート２４のブレース板２５と接触する面には、図４に示すように、ボルト孔２４Ａの周りに、同心円状凹凸を有するすべり抑制加工面２４Ｂが形成されている。
【００１９】
これに対して、ブレース板２５の円板状接合部２５Ａのブレスシート２４と接触する面には、図５に示すように、ボルト孔２５Ｂの周囲に、同心円状凹凸を有するすべり抑制加工面２５Ｃが形成され、円板状接合部２５Ａがブレスシート２４に重ね合わされたとき、図６に示すように、ブレスシート２４のすべり抑制加工面２４Ｂの凹凸面と、円板状接合部２５Ａのすべり抑制加工面２５Ｃの凹凸面とが、丁度嵌め合うように噛み合った状態で接合できるようになされている（この接合方法をインロー（Ｉｎ ａ ｒａｗ）方式の接合方法と呼ぶ）。
【００２０】
この実施の形態の場合、ブレスシート２４のすべり抑制加工面２４Ｂ及びブレース板２５のすべり抑制加工面２５Ｃは、それぞれ図７（Ａ）及び図８（Ａ）に示すような転造工具ＴＯ１及びＴＯ２による転造加工によって形成される。
【００２１】
転造工具ＴＯ１は、図７（Ａ）に示すように、ブレスシート２４のボルト孔２４Ａの中心点を回転中心軸ＰＯ１が通るようにブレスシート２４に位置合せされた状態で、回転中心軸ＰＯ１を中心として一対の転造ダイス３３Ｌ及び３３Ｒをブレスシート２４に対して大きい荷重で押しつけながら転造させる。
【００２２】
転造ダイス３３Ｌ及び３３Ｒは、図９（Ａ）に示すように、先端部において、円錐傾斜面３４に、１つのリング状山部３５Ａと、これを挟む２つのリング状溝部３５Ｂとをもつ転造刃３６を有し、その回転中心軸ＰＯ２Ｒ及びＰＯ２Ｌを回転中心軸ＰＯ１に対して所定の角度で対称に位置決めするように、転造ダイス３３Ｌ及び３３Ｒをダイスホルダ（図示せず）に保持することにより、円錐傾斜面３４が丁度ブレスシート２４の表面に沿うように延長した状態で、山部３５Ａ及び溝部３５Ｂを押し付けることができるようになされている。
【００２３】
かくして、転造工具ＴＯ１が回転中心軸ＰＯ１を中心に回転すると、転造ダイス３３Ｌ及び３３Ｒの転造刃３６がブレスシート２４のボルト孔２４Ａの周囲に喰い込むように転造することにより、ボルト孔２４Ａの周囲に、その山部３５Ａ及び溝部３５Ｂの表面形状とほぼ同じ形状の凹凸が転造加工される。
【００２４】
この結果、ボルト孔２４Ａの周囲には、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、転造刃３６の山部３５Ａに対応する溝３７Ａと、転造刃３６の溝部３５Ｂに対応する山３７Ｂを同心円状に形成してなるすべり抑制加工面２４Ｂが形成される。
【００２５】
ブレース板２５は、図７（Ａ）〜（Ｃ）及び図９（Ａ）に対応させて示す図８（Ａ）〜（Ｃ）及び図９（Ｂ）において、対応する部分の符号に添え字Ｘを付して示すように、転造ダイス３３ＬＸ及び３３ＲＸの転造刃３６Ｘの形状が異なることを除いて他は、ブレスシート２４を加工する場合と同様にして、ブレース板２５を転造工具ＴＯ２によって転造加工する。
【００２６】
転造ダイス３３ＬＸ及び３３ＲＸの転造刃３６Ｘは、図９（Ｂ）に示すように、ブレスシート２４を加工するための転造ダイス３３Ｌ及び３３Ｒの転造刃３６との対応関係において、転造刃３６の１つの山部３５Ａと対応する形状をもつ１つの谷部３５ＢＸを有すると共に、その両側に２つの谷部３５Ｂに対応する形状をもつ２つの山部３５ＡＸを有する。
【００２７】
かくして、図８（Ａ）において、転造ダイス３３ＬＸ及び３３ＲＸによってブレース板２５を転造加工したとき、ブレース板２５のボルト孔２５Ａの周囲には、図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、ボルト孔２５Ａを中心として、ブレスシート２４の山３７Ｂと同じ同心位置に溝３７ＡＸを有すると共に、ブレスシート２４の溝３７Ａと同じ同心位置に山３７ＢＸを有する、同心円状凹凸でなるすべり抑制加工面２５Ｃが形成される。
【００２８】
このようにしてブレスシート２４及びブレース板２５のボルト孔２４Ａ及び２５Ａの周囲に形成された凹凸は、互いに山が溝に嵌まり合う同心位置及び形状を有することにより、ブレスシート２４をブレース板２５に重ね合せた状態において、ボルト孔２４Ａ及び２５Ａを挿通するボルト３１にナット３２を締め付けたとき、ブレスシート２４及びブレース板２５のすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃが互いにインロー方式で接合される。
【００２９】
締付け部材として用いられるボルト３１及びナット３２の内側面には、図１０に示すように、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃに対応する内側部分に中空部３１Ａ及び３２Ａが形成されている。
【００３０】
すなわち、ボルト３１の頭部３１Ｂは、締付け対象となるブレスシート２４又はブレース板２５との対接部分が、外側に拡がると共に、外周縁の形状が円形の鍔部３１Ｃを有する。
【００３１】
同様にナット３２は締付け対象となるブレスシート２４又はブレース板２５に接触する内側面に、外側に拡がりかつ外周縁の形状が円形の鍔部３２Ｂを有し、これによりブレスシート２４及びブレース板２５をボルト３１の頭部３１Ｂ及びナット３２によって締め付けたとき、鍔部３１Ｃ及び３２Ｂが締付け対象となるブレスシート２４及びブレース板２５に対接した状態において、頭部３１Ｂ及びナット３２の中空部３１Ａ及び３２Ａが締付け対象に当接していないことにより、さらにボルト３１に対してナット３２を締め込むことができる。
【００３２】
このようにボルト３１に対してナット３２を締め込むと、鍔部３１Ｃ及び３２Ｂが外側位置においてブレスシート２４及びブレース板２５を抑え込むことにより、当該ボルト３１及びナット３２によるブレスシート２４及びブレース板２５を変形させることなく締付けることができる。
【００３３】
因にボルト３１及びナット３２として、図１１に示すように、中空部３２Ａ及び３１Ａをもたないものを適用したときには、ブレスシート２４及びブレース板２５のうち、ボルト３１及びナット３２によって締め付けられた部分の外周部分が、外側に変形してブレスシート２４及びブレース板２５間に隙間４５ができ、その間に水滴が入って錆が出るようなおそれがあるが、図１０のように構成すれば、かかるおそれを防止し得る。
【００３４】
以上の構成において、鉄骨枠構造物１にすじかい補強部材２１を取り付ける際には（図１）、鉄骨枠構造物１の各枠構造部４において、その四隅にブレスシート２４の外側の取付け側面２３Ａ及び２３Ｂ（図２、図４）を溶接した後、引張り部材２２の両端に溶接されたブレース板２５（図２、図５）を、そのボルト孔２５Ｂをブレスシート２４のボルト孔２４Ａに位置合わせした状態で、ボルト３１を挿通させてナット３２を締め付ける。
【００３５】
このとき、ブレース板２５のすべり抑制加工面２５Ｃがブレスシート２４のすべり抑制加工面２４Ｂに同心状態に重ね合せられて締め付けられることにより、すべり抑制加工面２５Ｃがすべり抑制加工面２４Ｂにインロー方式で互いに嵌め合うように噛み合った状態で固定される（図３）。
【００３６】
実際上、このようにしてすじかい補強部材２１を枠構造部４に取り付ける際には、引張り部材２２に挿入された長さ調整部材４０（例えば割枠型又はパイプ型ターンバックルを用いる）（図１）を回転することによって、その両端にねじ込まれた引張り部材２２の長さを調整し、これにより、引張り部材２２がその長手方向に枠構造部４の四隅の部分を内側に引っ張った緊張状態を保持するようにし、その結果すじかい補強部材２１を補強動作させる。
【００３７】
以上の構成によれば、枠構造部４にすじかい補強部材２１を取り付けた状態において、地震が発生してはり鋼材２Ａ及び２Ｂ、並びにわたり鋼材３が歪むような振動動作をしようとすると、引張り部材２１が図３において矢印ａで示すように引張り部材２２の延長方向に引っ張られる。
【００３８】
このときブレース板２５は、ボルト３１及びボルト孔の周囲に形成されたすべり抑制加工面２５Ｃ及び２４Ｂによってブレスシート２４に接合されていることにより、引張り方向ａがずれてもその方向の力に適合するように、すべり抑制加工面の同心円状凹凸に沿う方向に、回動すると共に、ブレスシート２４のすべり抑制加工面２４Ｂとブレース板２５のすべり抑制加工面２５Ｃとの噛み合いによって引張力に対してブレースシート２４及びブレース板２５を、互いにすべらせないように、保持する。
【００３９】
ここで、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃの凹凸が、インロー方式によって互いに嵌め合うように噛み合っていることにより、引張り部材２２から印加される瞬時的な引張力がかなり大きくなっても、これに耐え得るような保持力をブレース部材２３が発揮する。
【００４０】
因に、ブレスシート２４及びブレース板２５のすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃは、転造ダイス３３Ｌ、３３Ｒ及び３３ＬＸ、３３ＲＸによって転造されてボルト孔の周囲に同心円状に続く山３７Ｂ、３７ＢＸ及び溝３７Ａ、３７ＡＸをもつように構成されていることにより（図７、図８）、当該山３７Ｂ、３７ＢＸ及び溝３７Ａ、３７ＡＸが塑性加工により得られる大きな強度をもつことになるので、当該山３７Ｂ、３７ＢＸ及び溝３７Ａ、３７ＡＸの強度に応じてブレスシート２４及びブレース板２５間にすべりを生じさせないようにする大きな保持力が得られる。
【００４１】
このように大きな保持力を得るにつき、ブレース板２５の接合部分の形状を、図２及び図５に示すように、ボルト孔２５Ｂを中心として周囲に比較的長く円形に広がる円板状接合部２５Ａを設けるようにしたことにより、引張り部材２２から荷重が大きくなってもブレース板２５に亀裂が入るおそれを有効に防止できる。
【００４２】
因に、図２１ないし図２３について上述したように、長方形状のブレース板９を用いた場合には、引張り部材７に過大な荷重が付与されれば、ボルト孔１０Ａ、１０Ｂからブレース板９の縁までの距離が短いために、ボルト孔１０Ａ、１０Ｂを中心に亀裂が入るおそれがある。
【００４３】
また、締付け部材として、鍔部３１Ｃ及び３２Ｂの内側に中空部３１Ａ及び３２Ａを有する構成のボルト３１及びナット３２を用いて、ブレスシート２４及びブレース板２５を締め付けるようにしたことにより、ブレスシート２４及びブレース板２５を変形させることなく接合することができる。
【００４４】
図１２及び図１３に、接合耐力試験結果を示す。
【００４５】
この接合耐力試験は、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、板状の試料鋼材Ｔ１及びＴ２の先端部を互いに接触させた状態において、当該先端部に穿設したボルト穴Ｈ１及びＨ２にボルトＢ１を挿通してナットＢ２によって締め付けた後、試料鋼材Ｔ１及びＴ２に矢印ａ１及びａ２で示す方向に荷重を付与して、ボルトＢ１及びナットＢ２を締め付けることにより得た試料鋼材Ｔ１及びＴ２間の接合耐力を測定した。
【００４６】
図１２において、試料番号３及び４の試料は、ボルト径がＭ２２（直径２２〔ｍｍ〕）の一本の高力ボルト（熱処理された特殊鋼を用いているボルト）を、締付トルク５６００で締め付けることにより試料鋼材Ｔ１及びＴ２を接合した。
【００４７】
このとき試料鋼材Ｔ１及びＴ２の接合面には、それぞれ図７及び図８について上述した同心円状のすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃが転造されており、当該すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃをインロー方式で嵌め合せた状態で接合した。
【００４８】
このときすべりが生ずる限界の荷重、すなわち接合耐力は、 １７２．０〔ＫＮ〕及び ２０７．５〔ＫＮ〕であった。
【００４９】
試料番号１及び２は、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成しない試料鋼材Ｔ１及びＴ２について、すべり試験をしたもので、このときの接合耐力は３５．５〔ＫＮ〕及び３９．０〔ＫＮ〕であった。
【００５０】
このように、試料番号３及び４のようにすべり抑制加工面２４Ｂ、２５Ｃを転造加工した場合には、試料番号１及び２の場合のようにすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成しない場合と比較して、平均値で、５．０９倍もの格段的に大きなすべり耐力が得られることを確認できた。
【００５１】
次に、試料番号５及び６は、締付部材として中ボルト（熱処理をしていない鋼を用いたボルト）を用いて締付トルク４８００で締め付けた場合には、 １６８．０〔ＫＮ〕及び ２０８．０〔ＫＮ〕の接合耐力が得られた。
【００５２】
このように、ボルトとして特殊鋼を用いていない中ボルトを用いた場合であっても、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成しない場合と比較して、平均値で５．０４倍の接合耐力を得ることができることを確認できた。
【００５３】
さらに、図１２の試料番号９及び１０の試料について、ボルト径がＭ２２より細いＭ１６（直径１６〔ｍｍ〕）の高力ボルトを用いると共に、試料鋼材Ｔ１及びＴ２のすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを締付トルク３０００で締め付けた場合の接合耐力は、 １８０．０〔ＫＮ〕及び １７７．１〔ＫＮ〕であった。
【００５４】
さらに、試料番号１１及び１２の試料について、中ボルトを用いて締付トルク１５５０で締め付けた場合の接合耐力は、 １５７．０〔ＫＮ〕及び １３４．２〔ＫＮ〕であった。
【００５５】
このように、ボルト径を２２〔ｍｍ〕から１６〔ｍｍ〕に細くしても、試料番号１及び２の場合と比較して、平均で、４．７９倍の接合耐力が得られた。
【００５６】
これに対して、試料番号７及び８の試料について、試料鋼材Ｔ１及びＴ２の接合面にすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成せずに、２本の高力ボルトで、締付トルク５６００で締め付けて接合耐力試験をしたところ、接合耐力は６５．２〔ＫＮ〕及び７９．４〔ＫＮ〕であった。
【００５７】
このように、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃをもたない場合に、ボルトを２本用いて接合した場合には、ボルトが１本の場合（試料番号１及び２）と比較して接合耐力が約２倍になるが、このボルトが２本の場合（試料番号７及び８）と比較しても、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃをもっている場合（試料暗号３及び４、５及び６、９及び１０、並びに１１及び１２）の方が、接合耐力が２．０１〜２．６２倍だけ大きいことを確認できた。
【００５８】
なお、上述の実施の形態においては、締付け手段として、図１０に示すように、ボルト３１及びナット３２の鍔部３１Ｃ及び３２Ｂの内側に中空部３１Ａ及び３２Ａを設けるようにした場合について述べたが、締付け手段としてはこれに限らず、中空部３１Ａ及び３２Ａをもたないボルト及びナットや、リベットなどの他の手段を用いるようにしても良い。
【００５９】
このようにしても、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃがインロー方式で噛み合うことにより得られる接合効果を得ることができる。
【００６０】
また、上述の実施の形態においては、図５に示すように、ブレース板２５として先端に円板状接合部２５Ａを有するものを適用したが、その形状は円板状以外の種々の形状を用いることができる。
【００６１】
さらに、上述の実施の形態においては、図７及び図８について上述したように、一対の転造ダイス３３Ｌ、３３Ｒ及び３３ＬＸ、３３ＲＸによってブレスシート２４及びブレース板２５を転造加工するようにした場合について述べたが、転造工具としてはこれに限らず、種々の構成のものを用いることができ、要するに、同心円状凹凸を有するすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成できるものであれば良い。
【００６２】
さらに、上述の実施の形態において、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを有するブレスシート２４及びブレース板２５の表面を錆取り処理や、メッキ加工処理を施したものを用いるようにしても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
さらに、図４及び図５の場合は、ブレスシート２４及びブレース板２５として、１つのボルト孔２４Ａ及び２５Ｂの周囲にすべり抑制加工面２５Ｂ及び２５Ｃを形成するようにした場合について述べたが、これに代え、図１５及び図１６に示すように、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃ内に２つのボルト孔２４Ｄ及び２４Ｆ、並びに２５Ｄ及び２５Ｆを設け、図１４に示すように、これらの２つのボルト孔をそれぞれ挿通する２本のボルトによってブレスシート２４及びブレース板２５を接合するようにしても良い。
【００６４】
このようにすれば、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃがインロー方式によって互いに嵌め合うように噛み合っていることにより、大きな接合耐力を得ることができると共に、締め付けるために用いるボルトとして、図４及び図５の場合と比較して細い直径のもの（従って安価に入手できるもの）を用いることができる。
【００６５】
さらに、図１５及び図１６の実施の形態に代え、図１７及び図１８に示すように、ブレースシート２４又はブレース板２５のうちの一方、例えばブレース板２５のボルト孔２５Ｄ及び２５Ｆとして、同心円状凹凸の円周に沿う方向に、円弧状に延長する形状のものを適用しても良く、このようにして、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃの接合耐力によってブレスシート２４及びブレース板２５を接合することができる。因に、２本のボルトは、ブレスシート２４のすべり抑制加工面２４Ｂとブレース板２５のすべり抑制加工面２５Ｃとを、インロー方式で嵌め合うようにかみ合わせて接合した状態を保持する作用をするもので、ボルト穴に対接して支圧接合する必要はない。
【００６６】
そこで、図１８に示すように、ブレスシート２４又はブレース板２５の一方、例えばブレース板２５のボルト孔２５Ｄ及び２５Ｆを円弧状にすれば、図２２及び図２３について上述したように、引張り部材７に対する引張り方向Ｄ２がブレスシート２４のボルト孔の配列方向Ｄ１からずれた場合にも、ブレース板２５の円板状接合部２５Ａがすべり抑制加工面２５Ｃの凹凸に沿って円周方向に回動できることにより、インロー方式で噛み合った接合状態を、異常を生じさせることなく、安定に維持できる。この分、枠構造部４に対するすじかい補強部材２１の取付け作業を一段と楽にできる。
【００６７】
図１９は、さらに他の実施の形態を示すもので、この場合のブレスシート２４は、両面のボルト穴２４Ａの周辺部にすべり抑制加工面２４Ｂを有する。
【００６８】
ブレースシート２４の、ブレース板２５側のすべり抑制加工面２４Ｂは、ブレース板２５に形成されたすべり抑制加工面２５Ｃにインロー方式で嵌め合っているのに対して、ブレスシート２４のブレース板２５側とは反対側のすべり抑制加工面２４Ｂは、ワッシャ４０のブレスシート２４側の表面に形成されているすべり抑制加工面４１にインロー方式で嵌め合っている。
【００６９】
かくして、ブレスシート２４及びブレース板２５は、ボルト３１に対してナット３２を締め付けることにより、ワッシャ４０を介して、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃがインロー方式で噛み合った状態で、接合することができる。
【００７０】
図１９の実施の形態によれば、ブレスシート２４の両面にすべり抑制加工面２４Ｂを形成するようにしたことにより、ブレース板２５をブレスシート２４のいずれの表面にも接合することができ、これによりすじかい補強部材２１を鉄骨枠構造物１（図１）の枠構造部４に取り付ける際に、当該取付け作業を一段と容易にできる。
【００７１】
因に、ブレース部材２３を枠構造部４の四隅に溶接固定する際に、図１９のブレスシートを用いれば、ブレスシート２４の裏表を気づかうことなく四隅の各位置に溶接すれば良く、その結果ブレスシート２４のいずれの面がブレース板２５側に来ても、当該ブレース板２５側に来た面に形成されたすべり抑制加工面２４Ｂにブレース板２５のすべり抑制加工面２５Ｃを嵌め合わせることができ、かくして取付け作業を一段を容易にできる。
【００７２】
このように、ボルト径を２２〔ｍｍ〕から１６〔ｍｍ〕に細くし、かつボルトを高力ボルトから中ボルトに換えても、試料番号１及び２の場合と比較して、平均で、３．９０倍の接合耐力が得られた。
【００７３】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、接合部材として、第１及び第２の接合鋼材が対接する面に、同心円状凹凸を有するすべり抑制加工面を転造加工により形成することによってその山及び溝の強度を大きくすると共に、一方の接合鋼材の同心円状同凸の山を他方の接合鋼材の同心円状凹凸の溝にかみ合わせ、かつ当該一方の同心円状凹凸の溝を他方の同心円状凹凸の山にかみ合わせた状態で接合するようにしたことにより、第１及び第２の接合鋼材を十分大きな接合耐力をもつ状態で接合できるような補強部材を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による補強部材を用いた鉄骨枠構造物を示す正面図である。
【図２】図１のブレース部材２３を示す平面図である。
【図３】図２の側断面図である。
【図４】図２のブレスシート２４を示す平面図である。
【図５】図２のブレース板２５を示す平面図である。
【図６】インロー方式の嵌め合いの説明に供する断面図である。
【図７】図７（Ａ）〜（Ｃ）は、転造ダイス３３Ｌ（３３Ｒ）を用いてすべり抑制加工面２４Ｂをブレスシート２４上に加工する際の加工処理動作の説明に供する略線図である。
【図８】図８（Ａ）〜（Ｃ）は、転造ダイス３３ＬＸ（３３ＲＸ）を用いてすべり抑制加工面２５Ｃを加工する際の加工処理動作の説明に供する略線図である。
【図９】図９（Ａ）及び（Ｂ）は転造ダイス３３Ｌ（３３Ｒ）及び３３ＬＸ（３３ＲＸ）を示す側面図である。
【図１０】締付け部材であるボルト３１及びナット３２を示す断面図である。
【図１１】中空部をもたない締付け部材の説明に供する断面図である。
【図１２】すべり試験結果を示す図表である。
【図１３】荷重試験体の構造を示す側面図である。
【図１４】他の実施の形態のブレース部材２３を示す平面図である。
【図１５】図１４のブレスシート２４を示す平面図である。
【図１６】図１４のブレース板２５を示す平面図である。
【図１７】さらに他の実施の形態のブレスシートを示す平面図である。
【図１８】図１７のブレスシートと共に用いられるブレース板を示す平面図である。
【図１９】さらに他の実施の形態のブレース部材２３を示す側断面図である。
【図２０】従来の鉄骨枠構造物を示す正面図である。
【図２１】図２０のブレース部材３を示す正面図である。
【図２２】図２１のブレース部材の問題点の説明に供する正面図である。
【図２３】図２２と共に問題点の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
１……鉄骨枠構造物、２Ａ、２Ｂ……はり鋼材、３……わたり鋼材、４……枠構造部、５、２１……すじかい補強部材、６、２３……ブレース部材、７、２２……引張り部材、８、２４……ブレスシート、９、２５……ブレース板、１０Ａ、１０Ｂ、２４Ａ、２５Ｂ……ボルト孔、２４Ｂ、２５Ｃ……すべり抑制加工面、３３Ｌ（３３Ｒ）、３３ＬＸ（３３ＲＸ）……転造ダイス、３１、３２……転造工具、３６……転造刃。
【発明の属する技術分野】
本発明は、補強部材に関し、特に例えば鉄骨構造物において使用されるすじかい補強部材等の補強部材に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物、橋梁などの鉄骨構造物においては、例えば図２０に鉄骨枠構造物１について示すように、互いに平行な一対のはり鋼材２Ａ及び２Ｂ間に、所定の間隔で複数のわたり鋼材３が渡され、わたり鋼材３の両端がはり鋼材２Ａ及び２Ｂに固定されていることにより、複数の枠構造部４が順次はり鋼材２Ａ及び２Ｂの延長方向に配列されるように形成され、各枠構造部４の互いに対向する隅部間に、すじかい補強部材５が取り付けられ、このすじかい補強部材５が各枠構造部４の変形に対する補強手段として作用するような構成のものが用いられている。
【０００３】
すじかい補強部材５は、両端を枠構造部４の対向する隅部に固定されるブレース部材６と、互いに斜めに対向するブレース部材６間に連結された引張り部材７とによって構成され、引張り部材７は枠構造部４の四隅部分を内側に引っ張ることにより、例えば地震発生時に、枠構造部４のはり鋼材２Ａ及び２Ｂ、並びにわたり鋼材３が互いにずれる方向に振動しようとしたとき、これを引張り部材７の引張力によって防止することにより枠構造部４の耐振力を高めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでかかる構造の鉄骨枠構造物１が大規模になると、地震発生時にすじかい補強部材５にかかる荷重が大きくなるので、各部の強度を大きくする必要があり、特に、引張り部材７を枠構造部４の四隅に固定するブレース部材６が十分な強度をもつ必要がある。
【０００５】
ブレース部材６は、図２１に示すように、外側縁８Ａ及び８Ｂを枠構造部４のはり鋼材２Ａ又は２Ｂ及びわたり鋼材３に、溶接固定される板状鋼材（これをブレスシートと呼ぶ）８と、例えば棒状鋼材でなる引張り部材７の両端に溶接された板状の接続鋼材（これをブレース板と呼ぶ）９とを有し、ブレスシート８及びブレース板９に穿設された２つのボルト孔１０Ａ及び１０Ｂをボルトによって締め付けることによりブレース板９をブレスシート８に支圧接合する。ここで支圧接合は、ボルトがボルト穴１０Ａ及び１０Ｂの内面に対接することにより、ブレース板９及びブレスシート８間のすべりを止める接合の仕方をいう。
【０００６】
かくして、地震発生時に、引張り部材７にかかる荷重は、ブレース板９からボルト孔１０Ａ及び１０Ｂを挿通するボルトを通してブレスシート８に伝えられる。
【０００７】
そこで実際上、荷重が大きな場合には、ブレース板９をブレスシート８に固定するために用いるボルトの本数を少なくとも２本以上にして、当該２本以上のボルトの締付力ないし耐せん断力によってブレース板９及びブレスシート８を強力に一体化する方法が採用されている。
【０００８】
しかしながら、このようにすると、図２２に示すように、ボルト孔１０Ａ及び１０Ｂの配列方向Ｄ１と引張り部材７の引張り方向Ｄ２とが一致せずに、引張り部材７がボルト孔の配列方向Ｄ１とは違う方向に引っ張られると、ブレース板９が前側のボルト孔１０Ａを挿通するボルトを中心として、引張り方向Ｄ２に合う方向に旋回することにより、後側のボルト孔１０Ｂが図２３に示すように、建設時にブレース板９をブレスシート８に取り付けたときの取付け位置１０Ｂ１から、ブレース板９の旋回によるずれた位置１０Ｂ２にずれるような現象が起こる。
【０００９】
このとき後側のボルト孔１０Ｂを挿通するボルトには、ブレース板９がブレスシート８からずれる方向に動くために、ブレース板９のボルト孔１０Ｂの縁によりボルトにせん断力が作用し、これによりボルトのせん断又はボルト孔１０Ｂの縁の型崩れが生ずることにより、ブレース板９及びブレスシート８間の結合力が低下する結果が起こる。
【００１０】
かくして、図２１のブレース部材６によれば、地震発生時に、ブレース板９及びブレスシート８間の結合力が低下することにより、枠構造部４に対するすじかい補強部材５の機能が低下し、これにより枠構造部４の耐振性が弱まるおそれがある。
【００１１】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、補強部材としての機能の低下を簡易な構成によって防止できるようにした補強部材を提案しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、引張り部材２２の両端に、当該引張り部材２２を鉄骨構造物１に接合する接合部材２３を有し、鉄骨構造物１からの引張り荷重を引張り部材２２によって支持する補強部材２１において、接合部材２３は鉄骨構造物１側に固定される板状の第１の接合鋼材２４と、引張り部材２２側に固定される板状の第２の接合鋼材２５と、第１及び第２の接合鋼材２４及び２５の厚みを貫通するようにそれぞれ穿設された第１及び第２の挿通孔２４Ａ及び２５Ｂを挿通した状態で、第１及び第２の接合鋼材２４及び２５を締め付ける締付け部材３１、３２とを具え、第１の接合鋼材２４の第２の接合鋼材２５と対向する第１の接合面において、第１の挿通孔２４Ａの周囲に同心円状に１組又は複数組の山３７Ｂ及び溝３７Ａを転造加工してなる第１の同心円状凹凸をもつ第１のすべり抑制加工面２４Ｂを有すると共に、第２の接合鋼材２５の第１の接合鋼材２４と対向する第２の接合面において、第２の挿通孔２５Ｂの周囲に同心円状に、第１の同心円状凹凸の山３７Ｂ及び溝３７Ａの位置を入れ換えたと同様の、１組又は複数組の山３７ＢＸ及び溝３７ＡＸを転造加工してなる第２の同心円状凹凸をもつ第２のすべり抑制加工面２５Ｃを有し、第１のすべり抑制加工面２４Ｂの同心円状凹凸の山３７Ｂを第２のすべり抑制加工面２５Ｃの同心円状凹凸の溝３７ＡＸに嵌め合う状態にかみ合わせ、かつ第１のすべり抑制加工面２４Ｂの同心円状凹凸の溝３７Ａを第２のすべり抑制加工面２５Ｃの同心円状凹凸の山３７ＢＸに嵌め合う状態にかみ合わせるように、第１及び第２のすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを互いに重ね合わせて第１及び第２の接合鋼材２４及び２５を接合し、第１の同心円状凹凸の山３７Ｂ及び溝３７Ａ、並びに第２の同心円状凹凸の山３７ＢＸ及び溝３７ＡＸは転造加工により強度が大きくなることにより、嵌め合う状態にかみ合った第１及び第２のすべり抑制加工面２４Ｒ及び２５Ｌ間のすべりに対する接合耐力を大きくした。
【００１３】
接合部材２３として、第１及び第２の接合鋼材２４及び２５が対接する面に、同心円状凹凸を有するすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを転造加工により形成すると共に、一方の同心円状凹凸の山３７Ｂを他方の同心円状凹凸の溝３７ＡＸにかみ合わせ、かつ当該一方の同心円状凹凸の溝３７Ａを他方の同心円状凹凸の山３７ＢＸにかみ合わせた状態で接合するようにしたことにより、第１及び第２の接合鋼材２４及び２５を十分大きな接合耐力をもつ状態で接合できるような補強部材２１を実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１５】
図２０との対応部分に同一符号を付して示す図１において、鉄骨枠構造物１の各枠構造部４において、対向する隅部間に２本のすじかい補強部材２１が取り付けられている。
【００１６】
すじかい補強部材２１は、棒状鋼材でなる引張り部材２２の両端をブレース部材２３を介して枠構造部４の対向する隅部に結合される。
【００１７】
ブレース部材２３は、図２及び図３に示すように、ブレース板２５の先端部に形成された円板状接合部２５Ａをブレスシート２４に重ね合わせた状態で、ボルト３１及びナット３２によって締め付けることにより、一体に接合した構成を有する。
【００１８】
ブレスシート２４のブレース板２５と接触する面には、図４に示すように、ボルト孔２４Ａの周りに、同心円状凹凸を有するすべり抑制加工面２４Ｂが形成されている。
【００１９】
これに対して、ブレース板２５の円板状接合部２５Ａのブレスシート２４と接触する面には、図５に示すように、ボルト孔２５Ｂの周囲に、同心円状凹凸を有するすべり抑制加工面２５Ｃが形成され、円板状接合部２５Ａがブレスシート２４に重ね合わされたとき、図６に示すように、ブレスシート２４のすべり抑制加工面２４Ｂの凹凸面と、円板状接合部２５Ａのすべり抑制加工面２５Ｃの凹凸面とが、丁度嵌め合うように噛み合った状態で接合できるようになされている（この接合方法をインロー（Ｉｎ ａ ｒａｗ）方式の接合方法と呼ぶ）。
【００２０】
この実施の形態の場合、ブレスシート２４のすべり抑制加工面２４Ｂ及びブレース板２５のすべり抑制加工面２５Ｃは、それぞれ図７（Ａ）及び図８（Ａ）に示すような転造工具ＴＯ１及びＴＯ２による転造加工によって形成される。
【００２１】
転造工具ＴＯ１は、図７（Ａ）に示すように、ブレスシート２４のボルト孔２４Ａの中心点を回転中心軸ＰＯ１が通るようにブレスシート２４に位置合せされた状態で、回転中心軸ＰＯ１を中心として一対の転造ダイス３３Ｌ及び３３Ｒをブレスシート２４に対して大きい荷重で押しつけながら転造させる。
【００２２】
転造ダイス３３Ｌ及び３３Ｒは、図９（Ａ）に示すように、先端部において、円錐傾斜面３４に、１つのリング状山部３５Ａと、これを挟む２つのリング状溝部３５Ｂとをもつ転造刃３６を有し、その回転中心軸ＰＯ２Ｒ及びＰＯ２Ｌを回転中心軸ＰＯ１に対して所定の角度で対称に位置決めするように、転造ダイス３３Ｌ及び３３Ｒをダイスホルダ（図示せず）に保持することにより、円錐傾斜面３４が丁度ブレスシート２４の表面に沿うように延長した状態で、山部３５Ａ及び溝部３５Ｂを押し付けることができるようになされている。
【００２３】
かくして、転造工具ＴＯ１が回転中心軸ＰＯ１を中心に回転すると、転造ダイス３３Ｌ及び３３Ｒの転造刃３６がブレスシート２４のボルト孔２４Ａの周囲に喰い込むように転造することにより、ボルト孔２４Ａの周囲に、その山部３５Ａ及び溝部３５Ｂの表面形状とほぼ同じ形状の凹凸が転造加工される。
【００２４】
この結果、ボルト孔２４Ａの周囲には、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、転造刃３６の山部３５Ａに対応する溝３７Ａと、転造刃３６の溝部３５Ｂに対応する山３７Ｂを同心円状に形成してなるすべり抑制加工面２４Ｂが形成される。
【００２５】
ブレース板２５は、図７（Ａ）〜（Ｃ）及び図９（Ａ）に対応させて示す図８（Ａ）〜（Ｃ）及び図９（Ｂ）において、対応する部分の符号に添え字Ｘを付して示すように、転造ダイス３３ＬＸ及び３３ＲＸの転造刃３６Ｘの形状が異なることを除いて他は、ブレスシート２４を加工する場合と同様にして、ブレース板２５を転造工具ＴＯ２によって転造加工する。
【００２６】
転造ダイス３３ＬＸ及び３３ＲＸの転造刃３６Ｘは、図９（Ｂ）に示すように、ブレスシート２４を加工するための転造ダイス３３Ｌ及び３３Ｒの転造刃３６との対応関係において、転造刃３６の１つの山部３５Ａと対応する形状をもつ１つの谷部３５ＢＸを有すると共に、その両側に２つの谷部３５Ｂに対応する形状をもつ２つの山部３５ＡＸを有する。
【００２７】
かくして、図８（Ａ）において、転造ダイス３３ＬＸ及び３３ＲＸによってブレース板２５を転造加工したとき、ブレース板２５のボルト孔２５Ａの周囲には、図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、ボルト孔２５Ａを中心として、ブレスシート２４の山３７Ｂと同じ同心位置に溝３７ＡＸを有すると共に、ブレスシート２４の溝３７Ａと同じ同心位置に山３７ＢＸを有する、同心円状凹凸でなるすべり抑制加工面２５Ｃが形成される。
【００２８】
このようにしてブレスシート２４及びブレース板２５のボルト孔２４Ａ及び２５Ａの周囲に形成された凹凸は、互いに山が溝に嵌まり合う同心位置及び形状を有することにより、ブレスシート２４をブレース板２５に重ね合せた状態において、ボルト孔２４Ａ及び２５Ａを挿通するボルト３１にナット３２を締め付けたとき、ブレスシート２４及びブレース板２５のすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃが互いにインロー方式で接合される。
【００２９】
締付け部材として用いられるボルト３１及びナット３２の内側面には、図１０に示すように、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃに対応する内側部分に中空部３１Ａ及び３２Ａが形成されている。
【００３０】
すなわち、ボルト３１の頭部３１Ｂは、締付け対象となるブレスシート２４又はブレース板２５との対接部分が、外側に拡がると共に、外周縁の形状が円形の鍔部３１Ｃを有する。
【００３１】
同様にナット３２は締付け対象となるブレスシート２４又はブレース板２５に接触する内側面に、外側に拡がりかつ外周縁の形状が円形の鍔部３２Ｂを有し、これによりブレスシート２４及びブレース板２５をボルト３１の頭部３１Ｂ及びナット３２によって締め付けたとき、鍔部３１Ｃ及び３２Ｂが締付け対象となるブレスシート２４及びブレース板２５に対接した状態において、頭部３１Ｂ及びナット３２の中空部３１Ａ及び３２Ａが締付け対象に当接していないことにより、さらにボルト３１に対してナット３２を締め込むことができる。
【００３２】
このようにボルト３１に対してナット３２を締め込むと、鍔部３１Ｃ及び３２Ｂが外側位置においてブレスシート２４及びブレース板２５を抑え込むことにより、当該ボルト３１及びナット３２によるブレスシート２４及びブレース板２５を変形させることなく締付けることができる。
【００３３】
因にボルト３１及びナット３２として、図１１に示すように、中空部３２Ａ及び３１Ａをもたないものを適用したときには、ブレスシート２４及びブレース板２５のうち、ボルト３１及びナット３２によって締め付けられた部分の外周部分が、外側に変形してブレスシート２４及びブレース板２５間に隙間４５ができ、その間に水滴が入って錆が出るようなおそれがあるが、図１０のように構成すれば、かかるおそれを防止し得る。
【００３４】
以上の構成において、鉄骨枠構造物１にすじかい補強部材２１を取り付ける際には（図１）、鉄骨枠構造物１の各枠構造部４において、その四隅にブレスシート２４の外側の取付け側面２３Ａ及び２３Ｂ（図２、図４）を溶接した後、引張り部材２２の両端に溶接されたブレース板２５（図２、図５）を、そのボルト孔２５Ｂをブレスシート２４のボルト孔２４Ａに位置合わせした状態で、ボルト３１を挿通させてナット３２を締め付ける。
【００３５】
このとき、ブレース板２５のすべり抑制加工面２５Ｃがブレスシート２４のすべり抑制加工面２４Ｂに同心状態に重ね合せられて締め付けられることにより、すべり抑制加工面２５Ｃがすべり抑制加工面２４Ｂにインロー方式で互いに嵌め合うように噛み合った状態で固定される（図３）。
【００３６】
実際上、このようにしてすじかい補強部材２１を枠構造部４に取り付ける際には、引張り部材２２に挿入された長さ調整部材４０（例えば割枠型又はパイプ型ターンバックルを用いる）（図１）を回転することによって、その両端にねじ込まれた引張り部材２２の長さを調整し、これにより、引張り部材２２がその長手方向に枠構造部４の四隅の部分を内側に引っ張った緊張状態を保持するようにし、その結果すじかい補強部材２１を補強動作させる。
【００３７】
以上の構成によれば、枠構造部４にすじかい補強部材２１を取り付けた状態において、地震が発生してはり鋼材２Ａ及び２Ｂ、並びにわたり鋼材３が歪むような振動動作をしようとすると、引張り部材２１が図３において矢印ａで示すように引張り部材２２の延長方向に引っ張られる。
【００３８】
このときブレース板２５は、ボルト３１及びボルト孔の周囲に形成されたすべり抑制加工面２５Ｃ及び２４Ｂによってブレスシート２４に接合されていることにより、引張り方向ａがずれてもその方向の力に適合するように、すべり抑制加工面の同心円状凹凸に沿う方向に、回動すると共に、ブレスシート２４のすべり抑制加工面２４Ｂとブレース板２５のすべり抑制加工面２５Ｃとの噛み合いによって引張力に対してブレースシート２４及びブレース板２５を、互いにすべらせないように、保持する。
【００３９】
ここで、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃの凹凸が、インロー方式によって互いに嵌め合うように噛み合っていることにより、引張り部材２２から印加される瞬時的な引張力がかなり大きくなっても、これに耐え得るような保持力をブレース部材２３が発揮する。
【００４０】
因に、ブレスシート２４及びブレース板２５のすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃは、転造ダイス３３Ｌ、３３Ｒ及び３３ＬＸ、３３ＲＸによって転造されてボルト孔の周囲に同心円状に続く山３７Ｂ、３７ＢＸ及び溝３７Ａ、３７ＡＸをもつように構成されていることにより（図７、図８）、当該山３７Ｂ、３７ＢＸ及び溝３７Ａ、３７ＡＸが塑性加工により得られる大きな強度をもつことになるので、当該山３７Ｂ、３７ＢＸ及び溝３７Ａ、３７ＡＸの強度に応じてブレスシート２４及びブレース板２５間にすべりを生じさせないようにする大きな保持力が得られる。
【００４１】
このように大きな保持力を得るにつき、ブレース板２５の接合部分の形状を、図２及び図５に示すように、ボルト孔２５Ｂを中心として周囲に比較的長く円形に広がる円板状接合部２５Ａを設けるようにしたことにより、引張り部材２２から荷重が大きくなってもブレース板２５に亀裂が入るおそれを有効に防止できる。
【００４２】
因に、図２１ないし図２３について上述したように、長方形状のブレース板９を用いた場合には、引張り部材７に過大な荷重が付与されれば、ボルト孔１０Ａ、１０Ｂからブレース板９の縁までの距離が短いために、ボルト孔１０Ａ、１０Ｂを中心に亀裂が入るおそれがある。
【００４３】
また、締付け部材として、鍔部３１Ｃ及び３２Ｂの内側に中空部３１Ａ及び３２Ａを有する構成のボルト３１及びナット３２を用いて、ブレスシート２４及びブレース板２５を締め付けるようにしたことにより、ブレスシート２４及びブレース板２５を変形させることなく接合することができる。
【００４４】
図１２及び図１３に、接合耐力試験結果を示す。
【００４５】
この接合耐力試験は、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、板状の試料鋼材Ｔ１及びＴ２の先端部を互いに接触させた状態において、当該先端部に穿設したボルト穴Ｈ１及びＨ２にボルトＢ１を挿通してナットＢ２によって締め付けた後、試料鋼材Ｔ１及びＴ２に矢印ａ１及びａ２で示す方向に荷重を付与して、ボルトＢ１及びナットＢ２を締め付けることにより得た試料鋼材Ｔ１及びＴ２間の接合耐力を測定した。
【００４６】
図１２において、試料番号３及び４の試料は、ボルト径がＭ２２（直径２２〔ｍｍ〕）の一本の高力ボルト（熱処理された特殊鋼を用いているボルト）を、締付トルク５６００で締め付けることにより試料鋼材Ｔ１及びＴ２を接合した。
【００４７】
このとき試料鋼材Ｔ１及びＴ２の接合面には、それぞれ図７及び図８について上述した同心円状のすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃが転造されており、当該すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃをインロー方式で嵌め合せた状態で接合した。
【００４８】
このときすべりが生ずる限界の荷重、すなわち接合耐力は、 １７２．０〔ＫＮ〕及び ２０７．５〔ＫＮ〕であった。
【００４９】
試料番号１及び２は、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成しない試料鋼材Ｔ１及びＴ２について、すべり試験をしたもので、このときの接合耐力は３５．５〔ＫＮ〕及び３９．０〔ＫＮ〕であった。
【００５０】
このように、試料番号３及び４のようにすべり抑制加工面２４Ｂ、２５Ｃを転造加工した場合には、試料番号１及び２の場合のようにすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成しない場合と比較して、平均値で、５．０９倍もの格段的に大きなすべり耐力が得られることを確認できた。
【００５１】
次に、試料番号５及び６は、締付部材として中ボルト（熱処理をしていない鋼を用いたボルト）を用いて締付トルク４８００で締め付けた場合には、 １６８．０〔ＫＮ〕及び ２０８．０〔ＫＮ〕の接合耐力が得られた。
【００５２】
このように、ボルトとして特殊鋼を用いていない中ボルトを用いた場合であっても、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成しない場合と比較して、平均値で５．０４倍の接合耐力を得ることができることを確認できた。
【００５３】
さらに、図１２の試料番号９及び１０の試料について、ボルト径がＭ２２より細いＭ１６（直径１６〔ｍｍ〕）の高力ボルトを用いると共に、試料鋼材Ｔ１及びＴ２のすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを締付トルク３０００で締め付けた場合の接合耐力は、 １８０．０〔ＫＮ〕及び １７７．１〔ＫＮ〕であった。
【００５４】
さらに、試料番号１１及び１２の試料について、中ボルトを用いて締付トルク１５５０で締め付けた場合の接合耐力は、 １５７．０〔ＫＮ〕及び １３４．２〔ＫＮ〕であった。
【００５５】
このように、ボルト径を２２〔ｍｍ〕から１６〔ｍｍ〕に細くしても、試料番号１及び２の場合と比較して、平均で、４．７９倍の接合耐力が得られた。
【００５６】
これに対して、試料番号７及び８の試料について、試料鋼材Ｔ１及びＴ２の接合面にすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成せずに、２本の高力ボルトで、締付トルク５６００で締め付けて接合耐力試験をしたところ、接合耐力は６５．２〔ＫＮ〕及び７９．４〔ＫＮ〕であった。
【００５７】
このように、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃをもたない場合に、ボルトを２本用いて接合した場合には、ボルトが１本の場合（試料番号１及び２）と比較して接合耐力が約２倍になるが、このボルトが２本の場合（試料番号７及び８）と比較しても、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃをもっている場合（試料暗号３及び４、５及び６、９及び１０、並びに１１及び１２）の方が、接合耐力が２．０１〜２．６２倍だけ大きいことを確認できた。
【００５８】
なお、上述の実施の形態においては、締付け手段として、図１０に示すように、ボルト３１及びナット３２の鍔部３１Ｃ及び３２Ｂの内側に中空部３１Ａ及び３２Ａを設けるようにした場合について述べたが、締付け手段としてはこれに限らず、中空部３１Ａ及び３２Ａをもたないボルト及びナットや、リベットなどの他の手段を用いるようにしても良い。
【００５９】
このようにしても、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃがインロー方式で噛み合うことにより得られる接合効果を得ることができる。
【００６０】
また、上述の実施の形態においては、図５に示すように、ブレース板２５として先端に円板状接合部２５Ａを有するものを適用したが、その形状は円板状以外の種々の形状を用いることができる。
【００６１】
さらに、上述の実施の形態においては、図７及び図８について上述したように、一対の転造ダイス３３Ｌ、３３Ｒ及び３３ＬＸ、３３ＲＸによってブレスシート２４及びブレース板２５を転造加工するようにした場合について述べたが、転造工具としてはこれに限らず、種々の構成のものを用いることができ、要するに、同心円状凹凸を有するすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成できるものであれば良い。
【００６２】
さらに、上述の実施の形態において、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを有するブレスシート２４及びブレース板２５の表面を錆取り処理や、メッキ加工処理を施したものを用いるようにしても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
さらに、図４及び図５の場合は、ブレスシート２４及びブレース板２５として、１つのボルト孔２４Ａ及び２５Ｂの周囲にすべり抑制加工面２５Ｂ及び２５Ｃを形成するようにした場合について述べたが、これに代え、図１５及び図１６に示すように、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃ内に２つのボルト孔２４Ｄ及び２４Ｆ、並びに２５Ｄ及び２５Ｆを設け、図１４に示すように、これらの２つのボルト孔をそれぞれ挿通する２本のボルトによってブレスシート２４及びブレース板２５を接合するようにしても良い。
【００６４】
このようにすれば、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃがインロー方式によって互いに嵌め合うように噛み合っていることにより、大きな接合耐力を得ることができると共に、締め付けるために用いるボルトとして、図４及び図５の場合と比較して細い直径のもの（従って安価に入手できるもの）を用いることができる。
【００６５】
さらに、図１５及び図１６の実施の形態に代え、図１７及び図１８に示すように、ブレースシート２４又はブレース板２５のうちの一方、例えばブレース板２５のボルト孔２５Ｄ及び２５Ｆとして、同心円状凹凸の円周に沿う方向に、円弧状に延長する形状のものを適用しても良く、このようにして、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃの接合耐力によってブレスシート２４及びブレース板２５を接合することができる。因に、２本のボルトは、ブレスシート２４のすべり抑制加工面２４Ｂとブレース板２５のすべり抑制加工面２５Ｃとを、インロー方式で嵌め合うようにかみ合わせて接合した状態を保持する作用をするもので、ボルト穴に対接して支圧接合する必要はない。
【００６６】
そこで、図１８に示すように、ブレスシート２４又はブレース板２５の一方、例えばブレース板２５のボルト孔２５Ｄ及び２５Ｆを円弧状にすれば、図２２及び図２３について上述したように、引張り部材７に対する引張り方向Ｄ２がブレスシート２４のボルト孔の配列方向Ｄ１からずれた場合にも、ブレース板２５の円板状接合部２５Ａがすべり抑制加工面２５Ｃの凹凸に沿って円周方向に回動できることにより、インロー方式で噛み合った接合状態を、異常を生じさせることなく、安定に維持できる。この分、枠構造部４に対するすじかい補強部材２１の取付け作業を一段と楽にできる。
【００６７】
図１９は、さらに他の実施の形態を示すもので、この場合のブレスシート２４は、両面のボルト穴２４Ａの周辺部にすべり抑制加工面２４Ｂを有する。
【００６８】
ブレースシート２４の、ブレース板２５側のすべり抑制加工面２４Ｂは、ブレース板２５に形成されたすべり抑制加工面２５Ｃにインロー方式で嵌め合っているのに対して、ブレスシート２４のブレース板２５側とは反対側のすべり抑制加工面２４Ｂは、ワッシャ４０のブレスシート２４側の表面に形成されているすべり抑制加工面４１にインロー方式で嵌め合っている。
【００６９】
かくして、ブレスシート２４及びブレース板２５は、ボルト３１に対してナット３２を締め付けることにより、ワッシャ４０を介して、すべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃがインロー方式で噛み合った状態で、接合することができる。
【００７０】
図１９の実施の形態によれば、ブレスシート２４の両面にすべり抑制加工面２４Ｂを形成するようにしたことにより、ブレース板２５をブレスシート２４のいずれの表面にも接合することができ、これによりすじかい補強部材２１を鉄骨枠構造物１（図１）の枠構造部４に取り付ける際に、当該取付け作業を一段と容易にできる。
【００７１】
因に、ブレース部材２３を枠構造部４の四隅に溶接固定する際に、図１９のブレスシートを用いれば、ブレスシート２４の裏表を気づかうことなく四隅の各位置に溶接すれば良く、その結果ブレスシート２４のいずれの面がブレース板２５側に来ても、当該ブレース板２５側に来た面に形成されたすべり抑制加工面２４Ｂにブレース板２５のすべり抑制加工面２５Ｃを嵌め合わせることができ、かくして取付け作業を一段を容易にできる。
【００７２】
このように、ボルト径を２２〔ｍｍ〕から１６〔ｍｍ〕に細くし、かつボルトを高力ボルトから中ボルトに換えても、試料番号１及び２の場合と比較して、平均で、３．９０倍の接合耐力が得られた。
【００７３】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、接合部材として、第１及び第２の接合鋼材が対接する面に、同心円状凹凸を有するすべり抑制加工面を転造加工により形成することによってその山及び溝の強度を大きくすると共に、一方の接合鋼材の同心円状同凸の山を他方の接合鋼材の同心円状凹凸の溝にかみ合わせ、かつ当該一方の同心円状凹凸の溝を他方の同心円状凹凸の山にかみ合わせた状態で接合するようにしたことにより、第１及び第２の接合鋼材を十分大きな接合耐力をもつ状態で接合できるような補強部材を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による補強部材を用いた鉄骨枠構造物を示す正面図である。
【図２】図１のブレース部材２３を示す平面図である。
【図３】図２の側断面図である。
【図４】図２のブレスシート２４を示す平面図である。
【図５】図２のブレース板２５を示す平面図である。
【図６】インロー方式の嵌め合いの説明に供する断面図である。
【図７】図７（Ａ）〜（Ｃ）は、転造ダイス３３Ｌ（３３Ｒ）を用いてすべり抑制加工面２４Ｂをブレスシート２４上に加工する際の加工処理動作の説明に供する略線図である。
【図８】図８（Ａ）〜（Ｃ）は、転造ダイス３３ＬＸ（３３ＲＸ）を用いてすべり抑制加工面２５Ｃを加工する際の加工処理動作の説明に供する略線図である。
【図９】図９（Ａ）及び（Ｂ）は転造ダイス３３Ｌ（３３Ｒ）及び３３ＬＸ（３３ＲＸ）を示す側面図である。
【図１０】締付け部材であるボルト３１及びナット３２を示す断面図である。
【図１１】中空部をもたない締付け部材の説明に供する断面図である。
【図１２】すべり試験結果を示す図表である。
【図１３】荷重試験体の構造を示す側面図である。
【図１４】他の実施の形態のブレース部材２３を示す平面図である。
【図１５】図１４のブレスシート２４を示す平面図である。
【図１６】図１４のブレース板２５を示す平面図である。
【図１７】さらに他の実施の形態のブレスシートを示す平面図である。
【図１８】図１７のブレスシートと共に用いられるブレース板を示す平面図である。
【図１９】さらに他の実施の形態のブレース部材２３を示す側断面図である。
【図２０】従来の鉄骨枠構造物を示す正面図である。
【図２１】図２０のブレース部材３を示す正面図である。
【図２２】図２１のブレース部材の問題点の説明に供する正面図である。
【図２３】図２２と共に問題点の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
１……鉄骨枠構造物、２Ａ、２Ｂ……はり鋼材、３……わたり鋼材、４……枠構造部、５、２１……すじかい補強部材、６、２３……ブレース部材、７、２２……引張り部材、８、２４……ブレスシート、９、２５……ブレース板、１０Ａ、１０Ｂ、２４Ａ、２５Ｂ……ボルト孔、２４Ｂ、２５Ｃ……すべり抑制加工面、３３Ｌ（３３Ｒ）、３３ＬＸ（３３ＲＸ）……転造ダイス、３１、３２……転造工具、３６……転造刃。
Claims (5)
- 引張り部材の両端に、当該引張り部材を鉄骨構造物に接合する接合部材を有し、上記鉄骨構造物からの引張り荷重を上記引張り部材によって支持する補強部材において、
上記接合部材は、
上記鉄骨構造物側に固定される板状の第１の接合鋼材と、上記引張り部材側に固定される板状の第２の接合鋼材と、
上記第１及び第２の接合鋼材の厚みを貫通するようにそれぞれ穿設された第１及び第２の挿通孔を挿通した状態で、上記第１及び第２の接合鋼材を締め付ける締付け部材と
を具え、
上記第１の接合鋼材の上記第２の接合鋼材と対向する第１の接合面において、上記第１の挿通孔の周囲に同心円状に１組又は複数組の山及び溝を転造加工してなる第１の同心円状凹凸をもつ第１のすべり抑制加工面を有すると共に、
上記第２の接合鋼材の上記第１の接合鋼材と対向する第２の接合面において、上記第２の挿通孔の周囲に同心円状に、上記第１の同心円状凹凸の山及び溝の位置を入れ換えたと同様の、１組又は複数組の山及び溝を転造加工してなる第２の同心円状凹凸をもつ第２のすべり抑制加工面を有し、
上記第１のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の山を上記第２のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の溝に嵌め合う状態にかみ合わせ、かつ上記第１のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の溝を上記第２のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の山に嵌め合う状態にかみ合わせるように、上記第１及び第２のすべり抑制加工面を互いに重ね合わせて上記第１及び第２の接合鋼材を接合し、
上記第１の同心円状凹凸の山及び溝、並びに上記第２の同心円状凹凸の山及び溝は上記転造加工により強度が大きくなることにより、嵌め合う状態にかみ合った上記第１及び第２のすべり抑制加工面間のすべりに対する接合耐力を大きくした
ことを特徴とする補強部材。 - 引張り部材の両端に、当該引張り部材を鉄骨構造物に接合する接合部材を有し、上記鉄骨構造物からの引張り荷重を上記引張り部材によって支持する補強部材において、
上記接合部材は、
上記鉄骨構造物側に固定される板状の第１の接合鋼材と、上記引張り部材側に固定される板状の第２の接合鋼材と、
上記第１及び第２の接合鋼材の厚みを貫通するようにそれぞれ穿設された第１及び第２の挿通孔を挿通した状態で、上記第１及び第２の接合鋼材を締め付ける締付け部材と
を具え、
上記第１の接合鋼材の両面でなる第１の接合面において、それぞれ上記第１の挿通孔の周囲に同心円状に１組又は複数組の山及び溝を転造加工してなる第１の同心円状凹凸をもつ第１のすべり抑制加工面を、それぞれ有すると共に、
上記第２の接合鋼材の上記第１の接合鋼材と対向する第２の接合面において、上記第２の挿通孔の周囲に同心円状に上記第１の同心円状凹凸の山及び溝の位置を入れ換えたと同様の、１組又は複数組の山及び溝を転造加工してなる第２の同心円状凹凸をもつ第２のすべり抑制加工面を有し、
上記第１の接合鋼材の両面にある上記第１の接合面のいずれか一方の上記第１のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の山を上記第２の接合鋼材の上記第２の接合面の上記第２のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の溝に嵌め合う状態にかみ合わせ、かつ上記第１のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の溝を上記第２のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の山に嵌め合う状態にかみ合わせるように、上記第１及び第２のすべり抑制加工面を互いに重ね合わせて上記第１及び第２の接合鋼材を接合し、
上記第１の同心円状凹凸の山及び溝、並びに上記第２の同心円状凹凸の山及び溝は上記転造加工により強度が大きくなることにより、嵌め合う状態にかみ合った上記第１及び第 ２のすべり抑制加工面間のすべりに対する接合耐力を大きくした
ことを特徴とする補強部材。 - 引張り部材の両端に、当該引張り部材を鉄骨構造物に接合する接合部材を有し、上記鉄骨構造物からの引張り荷重を上記引張り部材によって支持する補強部材において、
上記接合部材は、
上記鉄骨構造物側に固定される板状の第１の接合鋼材と、上記引張り部材側に固定される板状の第２の接合鋼材と、
所定の間隔だけ離れた位置において、上記第１及び第２の接合部材の厚みを挿通するようにそれぞれ穿設されたそれぞれ２つの挿通孔でなる第１及び第２の挿通孔を挿通した状態で、上記第１及び第２の接合鋼材を締め付ける締付け部材と
を具え、
上記第１の接合鋼材の上記第２の接合鋼材と対向する第１の接合面において、上記第１の挿通孔を構成する上記２つの挿通孔間の中点の周囲に同心円状に１組又は複数組の山及び溝を転造加工してなる第１の同心円状凹凸をもつ第１のすべり抑制加工面をそれぞれ有すると共に、
上記第２の接合鋼材の上記第１の接合鋼材と対向する第２の接合面において、上記第２の挿通孔を構成する上記２つの挿通孔間の中点の周囲に同心円状に上記第１の同心円状凹凸の山及び溝の位置を入れ換えたと同様の、１組又は複数組の山及び溝を転造加工してなる第２の同心円状凹凸をもつ第２のすべり抑制加工面を有し、
上記第１のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の山を上記第２のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の溝に嵌め合う状態にかみ合わせ、かつ上記第１のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の溝を上記第２のすべり抑制加工面の上記同心円状凹凸の山に嵌め合う状態にかみ合わせるように上記第１及び第２のすべり抑制加工面を互いに重ね合わせて上記第１及び第２の接合鋼材を接合し、
上記第１の同心円状凹凸の山及び溝、並びに上記第２の同心円状凹凸の山及び溝は上記転造加工により強度が大きくなることにより、嵌め合う状態にかみ合った上記第１及び第２のすべり抑制加工面間のすべりに対する接合耐力を大きくした
ことを特徴とする補強部材。 - 上記第２の接合鋼材の上記第２の挿通孔を構成する上記２つの挿通孔は、上記２つの挿通孔の中点を中心として円弧状に形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の補強部材。 - 上記締付け部材は、重ね合わせた上記第１及び第２の接合鋼材と対接する面において、上記挿通孔に対向する内側位置に中空部を形成するように、外側周縁部に鍔部を有するボルト及びナツトでなる
ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の補強部材。
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