JP5021246B2 - Buckling stiffening brace - Google Patents
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Description
本発明は、構造物の耐震要素として用いられる座屈補剛ブレースに関する。 The present invention relates to a buckling stiffening brace used as a seismic element for a structure.
従来、建築物等の構造物に鉄骨ブレース材を用いて補強する耐震技術が用いられているが、鉄骨ブレース材では軸方向に圧縮力を受けた場合、座屈現象によるたわみが生じ、鉄骨ブレース材の耐力が低下していた。 Conventionally, seismic technology that uses steel brace material to reinforce structures such as buildings has been used. However, when steel brace material is subjected to compressive force in the axial direction, bending due to buckling occurs, resulting in steel brace. The yield strength of the material was reduced.
この鉄骨ブレース材の課題を解決するために、鋼管や補強コンクリートなどの座屈補剛材を用いて、鉄骨ブレース材との摩擦抵抗なしの状態で被覆補強し、鉄骨ブレース材の座屈によるたわみ変形を防止する座屈補剛ブレースがある。(例えば、特許文献1参照)
座屈補剛ブレースにおいて、ブレース材と座屈補剛材とのクリアランス管理は主要課題となっており、このクリアランスが大きすぎると、耐力や変形能力が低下することになる。逆に、クリアランスが小さすぎると、ブレース材が圧縮時に断面膨張して座屈補剛材に接触して、圧縮力が座屈補剛材に伝達され、本来の機能を損なう。また、製作時にブレース材を挿入できなくなることになる。
In order to solve the problems of steel brace materials, buckling stiffeners such as steel pipes and reinforced concrete are used to cover and reinforce the steel brace material without frictional resistance, and bending due to buckling of the steel brace material There are buckling stiffening braces that prevent deformation. (For example, see Patent Document 1)
In the buckling stiffening brace, the clearance management between the brace material and the buckling stiffening material has become a major issue. On the other hand, if the clearance is too small, the brace material expands in cross section during compression and contacts the buckling stiffener, and the compressive force is transmitted to the buckling stiffener and impairs the original function. In addition, the brace material cannot be inserted during production.
しかしながら、特許文献1の座屈補剛ブレースは、既存のブレース材を用いる場合に、それに合わせて座屈補剛材の内形寸法を精度よく加工しなくてはならず、ブレース材と座屈補剛材とのクリアランス管理が困難であった。 However, in the buckling stiffening brace disclosed in Patent Document 1, when an existing brace material is used, the inner dimensions of the buckling stiffening material must be processed with high accuracy accordingly. Clearance management with stiffeners was difficult.
座屈補剛ブレースの第2例として、ブレース材と座屈補剛材とのクリアランスを、座屈補剛材の外側からねじ込んだ複数箇所のボルトで調整する座屈補剛ブレースがある。(例えば、特許文献2参照)
しかしながら、特許文献2の座屈補剛ブレースにおいては、複数箇所のクリアランスを個々のボルトをねじ込むことで微調整しており、多くの施工時間を要していた。また、座屈補剛材からボルトの頭が複数箇所突出しており、構造物の外観を損ねていた。
However, in the buckling stiffening brace of Patent Document 2, the clearances at a plurality of locations are finely adjusted by screwing individual bolts, and a lot of construction time is required. Moreover, the head of the bolt protruded from the buckling stiffener at a plurality of locations, and the appearance of the structure was impaired.
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、施工及びクリアランス管理が容易となる座屈補剛ブレースを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above facts, and an object thereof is to obtain a buckling stiffening brace that facilitates construction and clearance management.
請求項1に記載の発明は、構面内へ斜めに配置されるブレース材と、前記ブレース材へ外挿され前記ブレース材との間にクリアランスが設けられた複数の補剛筒体と、前記ブレース材の軸線に対して直交する方向へ配置され、前記ブレース材が挿入される穴部が形成され、前記補剛筒体の外形よりも大きく、一の前記補剛筒体の軸方向の端部と他の前記補剛筒体の軸方向の端部とに溶接されて一の前記補剛筒体と他の前記補剛筒体とを接合する板状のリブプレートと、を備え、前記リブプレートと前記ブレース材との間にクリアランスが設けられていることを特徴としている。 The invention described in claim 1, and a brace member disposed obliquely into Plane, and a plurality of stiffening tube body clearance is provided between the extrapolated said brace member to the brace member, wherein One end of the stiffening cylinder that is arranged in a direction perpendicular to the axis of the brace material, has a hole into which the brace material is inserted, and is larger than the outer shape of the stiffening cylinder. A plate-like rib plate that is welded to an axial end of the other stiffening cylindrical body and joins the one stiffening cylindrical body to the other stiffening cylindrical body, and A clearance is provided between the rib plate and the brace material.
上記構成によれば、ブレース材と補剛筒体とのクリアランスを、補剛筒体の内壁からブレース材に向けて立設されたリブプレート(調整部材)により調整するので、目で確認しながら施工でき、クリアランス管理が容易となる。 According to the above configuration, the clearance between the brace material and the stiffening cylindrical body is adjusted by the rib plate ( adjusting member ) erected from the inner wall of the stiffening cylindrical body toward the brace material. Construction is possible and clearance management becomes easy.
また、補剛筒体側にリブプレートを設けるので、ブレース材の座屈状態を変えなくても済む。さらに、リブプレートを溶接等により補剛筒体に固定するだけでよいので、座屈補剛ブレースの施工が容易となる。 Further, since the rib plate is provided on the side of the stiffening cylinder, it is not necessary to change the buckled state of the brace material. Furthermore, since it is only necessary to fix the rib plate to the stiffening cylinder by welding or the like, the buckling stiffening brace can be easily constructed.
請求項2に記載の発明は、前記リブプレートを、前記ブレース材の前記軸方向に複数箇所設けることを特徴としている。 The invention according to claim 2, the rib plate is characterized by providing a plurality of locations in the axial direction of the brace.
上記構成によれば、リブプレートがブレース材の軸方向に複数箇所設けられることにより、ブレース芯材の変形モードを2次以上の変形モードとすることができるため、座屈補剛ブレースとしての耐力や変形能力が向上する。 According to the above configuration, since the rib plate is provided at a plurality of positions in the axial direction of the brace material, the deformation mode of the brace core material can be set to the second or higher deformation mode. And deformation ability is improved.
本発明は、上記構成としたので、座屈補剛ブレースの施工及びクリアランス管理が容易となる。 Since the present invention has the above-described configuration, the construction of the buckling stiffening brace and the clearance management are facilitated.
本発明の座屈補剛ブレースの実施形態を図面に基づき説明する。 An embodiment of a buckling stiffening brace of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、鋼製の梁部材12及び柱部材14により架構13が形成されており、この架構13には、座屈補剛ブレース10が斜めに2箇所取付けられている。
As shown in FIG. 1, a
座屈補剛ブレース10は、ブレース材16と、ブレース材16に外挿される鋼管18とにより構成されている。
The buckling
図1及び図2に示すように、ブレース材16は、H形鋼であり、図示しないボルト及びナット等の固定手段によって、一端部が梁部材12の中央部17に固定され、他端部が梁部材12と柱部材14とが交差する隅部15に固定される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
この取付け状態において、ブレース材16には、架構13が地震等で変形すると軸力が作用するようになっている。
In this attached state, an axial force is applied to the
また、図2及び図3に示すように、内形がブレース材16の外形よりも大きい穴部24を有するリブプレート20が、鋼管18の断面に対して矢印Z方向に取付けられ、溶接によって固定されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
リブプレート20の固定箇所は、ブレース材16の軸方向における両端部と中央部の3箇所となっている。
The
リブプレート20の穴部24の寸法は、鋼管18との上下方向のクリアランスC1及び左右方向のクリアランスC2が所定値となるように、予め加工されている。
The dimension of the
ここで、リブプレート20において、穴部24より外側で、鋼管18の内壁22よりも内側の領域Sが、鋼管18の内壁22から突出するリブとしての領域となる。
Here, in the
なお、クリアランスC1及びC2は、使用するブレース材16及び鋼管18の大きさや材質で異なるが、本実施形態では数ミリメータの値としている。
The clearances C1 and C2 differ depending on the size and material of the
一方、鋼管18は、四角筒状に形成された鋼材であり、ブレース材16が矢印Z方向に挿入されることにより、座屈補剛ブレース10が形成される。
On the other hand, the
ここで、リブプレート20の外形は、鋼管18の外形よりも大きく、鋼管18の両端部において鋼管18からはみ出た部分のリブプレート20が、ブレース材16の端部近傍に取付けられたストッパー19に当接することによって、鋼管18がブレース材16の一端部に片寄らないようになっている。
Here, the outer shape of the
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
まず、構造物の架構13の寸法に合わせて、ブレース材16が製作される。
First, the
次に、ブレース材16の外形寸法よりも大きい内形寸法を有する鋼管18が製作される。このとき、ブレース材16と鋼管18とのクリアランスは考慮しなくてもよい。
Next, a
次に、鋼管18の内壁22とのクリアランスが数ミリメータとなるように、リブプレート20の穴部24の寸法が決められ、リブプレート20が3枚製作される。
Next, the dimension of the
次に、鋼管18の両端部に2枚のリブプレート20がそれぞれ溶接され、鋼管18が中央部で鉛直方向に切断される。
Next, two
次に、残りの1枚のリブプレート20が、切断された鋼管18の一方側の断面に溶接によって固定され、鋼管18の他方側が、溶接によって鋼管18の一方側に固定される(図2a参照)。これにより、鋼管18の両端部と中央部の計3箇所にリブプレート20が固定される。
Next, the remaining one
次に、鋼管18にブレース材16が挿入され、座屈補剛ブレース10が形成される。
Next, the
座屈補剛ブレース10は、構造物の架構13に斜め方向に設置され、隅部15及び中央部17(図1参照)において、ボルト及びナット等の固定手段により固定される。
The buckling
ここで、地震によって架構13が変形し、座屈補剛ブレース10に対して引張力が働いた場合は、ブレース材16の引張耐力によって架構13の変形が抑えられる。
Here, when the
また、座屈補剛ブレース10に対して圧縮力が働いた場合は、ブレース材16が座屈変形しようとするが、鋼管18がブレース材16の座屈変形を抑制するので、ブレース材16の座屈が防止され、ブレース材16の圧縮耐力によって架構13の変形が抑えられる。
Further, when a compressive force is applied to the buckling
このように、座屈補剛ブレース10は、引張力、圧縮力、両方に耐力を持っている。
As described above, the buckling
ここで、ブレース材16の変形モードについて説明する。
Here, the deformation mode of the
図4は、架構13の隅部15及び中央部17(図1参照)に張架されたブレース材16が、軸方向に圧縮力Fを受け、軸中心Mから座屈変形した状態を模式的に示したものである。
FIG. 4 schematically shows a state in which the
図4aに示すように、リブプレート20を鋼管26の両端部の位置のみに配置した場合は、ブレース材16の座屈変形が1次の変形モードとなって、圧縮力に対するブレース材16の耐力はあまり高くない。
As shown in FIG. 4a, when the
しかし、図3及び図4bに示すように、本実施形態では、リブプレート20が鋼管18の両端部と中央部の計3箇所設けてあり、圧縮力が働いたときのブレース材16の変形モードは少なくとも2次以上の変形モードとなるので、オイラーの座屈方程式によれば、圧縮力に対するブレース材16の耐力は、1次モードのブレース材16の耐力の4倍以上となる。
However, as shown in FIGS. 3 and 4b, in this embodiment, the
以上説明したように、本発明の実施形態においては、ブレース材16と鋼管18の内壁22とのクリアランスを、リブプレート20により調整するので、座屈補剛ブレース10の施工及びクリアランス管理が容易となる。
As described above, in the embodiment of the present invention, since the clearance between the
また、鋼管18側にリブプレート20を設けるので、ブレース材16の座屈状態を変えなくても済む。
Further, since the
さらに、リブプレート20がブレース材16の軸方向に複数箇所設けられることにより、ブレース材16の変形モードが2次以上の変形モードとなるので、座屈補剛ブレース10としての耐力や変形防止能力が向上する。
Furthermore, since the
また、リブプレート20を溶接等によりブレース材16に固定するだけでよいので、座屈補剛ブレース10の施工が容易となる。
Further, since the
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。 In addition, this invention is not limited to said embodiment.
ブレース材16は、H形鋼以外に、I形鋼や、多角形の断面を有するものであってもよく、また曲面を有するものであってもよい。
The
また、鋼管18は、四角形の筒体以外に、丸形や、多角形の断面を有するものであってもよい。
Moreover, the
さらに、リブプレート20は、断面が円形のものであってもよい。
Furthermore, the
また、リブプレート20を設ける位置は、3箇所に限定されるものではなく、3箇所以上の複数箇所を選択することができる。ただし、変形モードの検討が必要となる。
Moreover, the position where the
10 座屈補剛ブレース(座屈補剛ブレース)
13 架構(構面内)
16 ブレース材(ブレース材)
18 鋼管(補剛筒体)
20 リブプレート(調整部材、リブプレート)
10 Buckling stiffening brace (Buckling stiffening brace)
13 Frame (within the frame)
16 Brace material (Brace material)
18 Steel pipe (stiffened cylinder)
20 Rib plate (adjustment member, rib plate)
Claims (2)
前記ブレース材へ外挿され前記ブレース材との間にクリアランスが設けられた複数の補剛筒体と、
前記ブレース材の軸線に対して直交する方向へ配置され、前記ブレース材が挿入される穴部が形成され、前記補剛筒体の外形よりも大きく、一の前記補剛筒体の軸方向の端部と他の前記補剛筒体の軸方向の端部とに溶接されて一の前記補剛筒体と他の前記補剛筒体とを接合する板状のリブプレートと、
を備え、
前記リブプレートと前記ブレース材との間にクリアランスが設けられていることを特徴とする座屈補剛ブレース。 A brace material arranged diagonally into the construction surface;
A plurality of stiffening cylinders extrapolated to the brace material and provided with clearances between the brace material ;
It is arranged in a direction perpendicular to the axis of the brace material, a hole is formed into which the brace material is inserted, and is larger than the outer shape of the stiffening cylinder, and is in the axial direction of the one stiffening cylinder. A plate-like rib plate that is welded to an end portion and an axial end portion of the other stiffening cylindrical body to join the one stiffening cylindrical body and the other stiffening cylindrical body;
With
A buckling stiffening brace characterized in that a clearance is provided between the rib plate and the brace material.
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