JP5283374B2

JP5283374B2 - 座屈拘束ブレース

Info

Publication number: JP5283374B2
Application number: JP2007315741A
Authority: JP
Inventors: 啓一齋藤
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: JP2009138411A

Description

この発明は、鉄骨造建物等の構造物の骨組みに組み込まれ、地震等の際に振動エネルギーを吸収して振動を減衰させる座屈拘束ブレースに関する。

座屈拘束ブレースとしては、従来より、芯材の周囲を鋼板のみで補剛したもの、ＲＣで補剛したもの、鋼材とモルタルで被覆したもの等、様々な補鋼形式が提案され、実用化されている。例えばその一例として、アンボンドブレース、二重鋼管などがある。
特開２００２−８８９１０号公報

しかし、これら従来の座屈拘束ブレースの場合、一般的に、芯材に全長に渡って同じ断面寸法のものが用いられていて、振動エネルギーの吸収効果が今一つ満足できない。芯材に局部的な断面寸法の小さい部位を設けることで、エネルギー吸収部位を明確にすると同時に、エネルギーの吸収効果が高まる。しかし、複数の部材を接合して芯材の断面寸法を異ならせるのでは、芯材を作成するとき、溶接による熱影響で、芯材を傷める可能性もある。芯材に切削加工等を施すのでは、生産性が悪くなるうえ、加工部位を起点とする亀裂発生等の強度低下の恐れがあり、実用化に不向きである。また、鋼材のみではなく、コンクリートやモルタルなどの複数材料での製作では、製作管理が容易でない。

この発明の目的は、エネルギー吸収部位と他の部位とを明確に分けることができて、振動エネルギーの吸収性に優れ、また加工による性状劣化を解消した座屈拘束ブレースを提供することである。

この発明の座屈拘束ブレースは、棒状の鋼材からなる芯材と、この芯材の外周に沿って設けられて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とからなる座屈拘束ブレースにおいて、前記芯材が、棒状の鋼材の長さ方向の中間に、熱間加工により断面寸法を小さくした減厚加工部を設け、前記芯材の前記減厚加工部と前記拘束材とで囲まれる空洞部に開口する注入孔および排出孔を前記拘束材に設け、前記空洞部内に粘弾性体を前記注入孔から充填して封入したものであることを特徴とする。

この構成によれば、棒状の鋼材からなる芯材の長さ方向の中間に、断面寸法を小さくした減厚加工部を設けているので、この減厚加工部で振動エネルギーが吸収できて、エネルギー吸収部位とその他の部位を明確に分けることができ、振動エネルギーの吸収効果が高められる。また、減厚加工部は、熱間加工した部位であるため、溶接などの作業工程を経て芯材を作成する場合と異なり、熱影響で芯材に性状劣化が生じるといった不具合はなく、加工による性状劣化を回避できる。また、前記芯材と拘束材との間に粘弾性体を封入したため、減厚加工部でのエネルギー吸収性能を高めることができる。

この発明において、前記芯材となる棒状の鋼材が丸鋼であり、前記減厚加工部は外径を他の部分よりも細くした部分であり、前記拘束材が前記芯材の外周に嵌合する鋼管であっても良い。この構成の場合、芯材と拘束材の結合が容易であり、より一層簡単に製造することができる。

この発明において、前記減厚加工部は、前記棒状の鋼材を高周波誘導加熱しながら、前記鋼材に引っ張り力を与えることで局部的に外径を細くしたものであっても良い。この構成の場合、熱間加工による減厚加工部の形成をより一層容易に行うことができる。

この発明の座屈拘束ブレースは、棒状の鋼材からなる芯材と、この芯材の外周に沿って設けられて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とからなる座屈拘束ブレースにおいて、前記芯材が、棒状の鋼材の長さ方向の中間に、熱間加工により断面寸法を小さくした減厚加工部を設け、前記芯材の前記減厚加工部と前記拘束材とで囲まれる空洞部に開口する注入孔および排出孔を前記拘束材に設け、前記空洞部内に粘弾性体を前記注入孔から充填して封入したものであるため、エネルギー吸収部位と他の部位とを明確に分けることができて、振動エネルギーの吸収性に優れ、また加工による性状劣化を回避することができる。

この発明の基礎となる提案例を図１ないし図３と共に説明する。図１（Ａ）はこの座屈拘束ブレースの平面図を、図１（Ｂ）は同縦断面図を示す。図１（Ｃ）は図１（Ａ）におけるＩＣ−ＩＣ矢視断面図を、図１（Ｄ）は図１（Ａ）におけるＩＤ−ＩＤ矢視断面図を示す。この座屈拘束ブレース１は、棒状の鋼材からなる芯材２と、この芯材２の外周に沿って設けられて芯材２の座屈を拘束する拘束材３とからなる。前記芯材２の長さ方向の中間には、熱間加工により断面寸法を小さくした減厚加工部２ａが設けられる。減厚加工部２ａの長さは、例えば拘束材３の長さの半分程度、あるいは１／３〜２／３倍程度の長さとされる。なお、減厚加工部２ａの減厚の程度は、図では強調して示しているが、例えば、２〜３mm程度の減厚とする。

前記芯材２となる棒状の鋼材は丸鋼とされ、その長さ方向の中間の減厚加工部２ａは、外径を他の部分よりも細くした部分とされている。また、前記拘束材３は、丸鋼からなる前記芯材２の外周に嵌合する鋼管とされている。なお、図示は省略するが、芯材２の拘束材３から突出した両端部には、他の部材との接合を行う加工部、例えば羽子板状等の平板状加工部を熱間加工等で設けても良い。

図２は、前記芯材２の長さ方向の中間に減厚加工部２ａを形成するための熱間加工の一方法を示す。この熱間加工では、芯材２となる棒状の鋼材として丸鋼を採用する。この丸鋼の長さ方向の中間位置で、丸鋼と同芯に配置した高周波誘導加熱用コイル４を、図２（Ａ）に矢印で示すように丸鋼の外周に沿ってその長さ方向に移動させ、丸鋼を誘導加熱する。これと並行して、芯材２である丸鋼に引っ張り力を与えることで、丸鋼の中間の外径を局部的に細くして減厚加工部２ａとする。これにより、芯材２となる１つの丸鋼を、エネルギー吸収部分となる前記減厚加工部２ａとその他の部位とに明確に分けることができる。この場合の減厚加工部２ａの熱処理管理は、誘導加熱により増厚鋼管を製作する場合と同様に行うことにより、減厚加工部２ａの鋼材性能を確保でき、加工による性状劣化は生じない。

この座屈拘束ブレース１は、例えば図３に示すような形態で、柱７と梁８で構成された骨組み６に組み込まれる。具体的には、座屈拘束ブレース１の両端が、骨組み６に配置されたガセットプレート９に固定される。

この座屈拘束ブレース１によると、棒状の鋼材からなる芯材２の長さ方向の中間に、断面寸法を小さくした減厚加工部２ａを設けているので、この減厚加工部２ａで振動エネルギーが吸収できて、エネルギー吸収部位とその他の部位を明確に分けることができ、振動エネルギーの吸収効果が高められる。また、減厚加工部２ａは、熱間加工した部位であるため、溶接などの作業工程を経て芯材を作成する場合のように、熱影響で芯材２に性状劣化が生じるといった不具合はない。すなわち、加工による性状劣化を解消できる。

また、この提案例では、芯材２となる棒状の鋼材を丸鋼とし、その減厚加工部２ａは
外径を他の部分よりも細くした部分とし、拘束材３を芯材２の外周に嵌合する鋼管としているので、芯材２と拘束材３の結合が容易であり、簡単に製造することができる。

また、この提案例では、芯材２となる棒状の鋼材を誘導加熱しながら、その鋼材に引っ張り力を与えることで局部的に外径を細くして減厚加工部２ａを形成するようにしているので、熱間加工による減厚加工部２ａの形成を容易に行うことができる。

図４は、この発明の一実施形態を示す。図４（Ａ）はこの座屈拘束ブレース１の縦断面図を、図４（Ｂ）は図４（Ａ）におけるIVＢ−IVＢ矢視断面図を、図４（Ｃ）は図４（Ａ）におけるIVＣ−IVＣ矢視断面図をそれぞれ示す。この実施形態は、図１の提案例の座屈拘束ブレース１において、鋼管からなる拘束材３の長さ方向の中間に注入孔３ａおよび排出孔３ｂを設け、外径を細くした芯材２の減厚加工部２ａと前記拘束材３とで囲まれる空洞部内に、図４（Ａ）に矢印で示すように前記注入孔３ａから粘弾性体５を充填して封入したものである。粘弾性体５にはアルファルト等が使用される。その他の構成は、図１の提案例の場合と同様である。

この座屈拘束ブレース１では、エネルギー吸収部分である芯材２の減厚加工部２ａと拘束材３との間に生じる空洞部分に粘弾性体５を封入しているので、減厚加工部２ａでのエネルギー吸収性能をより一層高めることができる。

なお、上記実施形態および提案例では、減厚加工部２ａを円形断面の小径部としたが、減厚加工部２ａは、円形断面に限らず、平坦化等により断面寸法を小さくした部位であっても良い。また、上記実施形態および提案例では、芯材２を丸鋼としたが、芯材２は丸形鋼管等の中空材であっても良く、また、例えば平角状の形鋼やその他の種々の断面形状の形鋼等の棒状の鋼材としても良い。

（Ａ）は提案例にかかる座屈拘束ブレースの平面図、（Ｂ）は同座屈拘束ブレースの縦断面図、（Ｃ）は図１（Ａ）におけるＩＣ−ＩＣ矢視断面図、（Ｄ）は図１（Ａ）におけるＩＤ−ＩＤ矢視断面図である。（Ａ）は同座屈拘束ブレースにおける芯材の減速加工部の加工方法の説明図、（Ｂ）は図２（Ａ）におけるIIＢ−IIＢ矢視断面図である。同座屈拘束ブレースを組み込んだ骨組みの一例を示す正面である。（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる座屈拘束ブレースの縦断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）におけるIVＢ−IVＢ矢視断面図、（Ｃ）は図４（Ａ）におけるIVＣ−IVＣ矢視断面図である。

符号の説明

１…座屈拘束ブレース
２…芯材
２ａ…減厚加工部
３…拘束材
４…高周波加熱用コイル
５…粘弾性体

Claims

棒状の鋼材からなる芯材と、この芯材の外周に沿って設けられて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とからなる座屈拘束ブレースにおいて、前記芯材が、棒状の鋼材の長さ方向の中間に、熱間加工により断面寸法を小さくした減厚加工部を設けたものであり、前記芯材の前記減厚加工部と前記拘束材とで囲まれる空洞部に開口する注入孔および排出孔を前記拘束材に設け、前記空洞部内に粘弾性体を前記注入孔から充填して封入したことを特徴とする座屈拘束ブレース。
請求項１において、前記芯材となる棒状の鋼材が丸鋼であり、前記減厚加工部は外径を他の部分よりも細くした部分であり、前記拘束材が前記芯材の外周に嵌合する鋼管である座屈拘束ブレース。
請求項１または請求項２において、前記減厚加工部は、前記棒状の鋼材を誘導加熱しながら、前記鋼材に引っ張り力を与えることで局部的に外径を細くしたものである座屈拘束ブレース。