JP5498103B2

JP5498103B2 - 座屈拘束ブレース

Info

Publication number: JP5498103B2
Application number: JP2009209448A
Authority: JP
Inventors: 圭司増田; 大輔桂; 健一田原; 聡佐々木; 次夫鳥居; 康人佐々木; 泉鈴木
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2029-09-10
Also published as: JP2011058264A

Description

本発明は座屈拘束ブレースに関する。

座屈拘束ブレースは制振ダンパの一種であり、建築構造物の骨組にブレースとして組込まれ、地震等によってその骨組に大きな変形が生じたときに、振動エネルギを吸収するように機能するダンパである。座屈拘束ブレースは１９８０年代後半から開発され、現在では数多くの製品が市販されている。座屈拘束ブレースは、長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する鋼材から成るブレース芯材と、長手方向の圧縮荷重を受けたブレース芯材が座屈するのを防止するべくブレース芯材を補剛する座屈拘束用の補剛材とを備えている。補剛材としては、ブレース芯材の側面ないし側縁に相対滑り可能に当接する鋼管等の鋼材で構成した補剛材や、ブレース芯材を囲繞する鋼管または鋼板製の収容体とこの収容体の中に充填するコンクリートやモルタルなどの硬化性の充填材とで構成し、硬化した充填材の表面がブレース芯材の表面にアンボンド状態で当接するようにした補剛材が用いられている。また更に、ブレース芯材を囲繞する補剛材を鉄筋コンクリートで構成し、そのコンクリートの表面がブレース芯材の表面にアンボンド状態で当接するようにすることも提案されている。座屈拘束ブレースを開示した先行技術文献としては、例えば以下に示す特許文献１、特許文献２などがある。

特開２００７−２９１７０４特開２００８−００２１３３

上に挙げたような様々な構造の補剛材のうち、鉄筋コンクリート製の補剛材には、製作コストが低廉であるという利点がある一方で、コンクリートにひび割れが生じないだけの十分な強度を持たせようとすると、その他の構造の補剛材と比べて太さ及び重量がかなり大きくなってしまうという短所が付随していた。座屈拘束ブレースは、その補剛材の太さ及び重量が大きいと全体が大型化及び重量化するために建築構造物に組込みにくくなり、従って利用しにくくなる。そのため、鉄筋コンクリート製の補剛材を用いた座屈拘束ブレースはこれまで、その他の構造の補剛材を用いた座屈拘束ブレースほど広くは用いられていなかった。

本発明は上記課題を解決するべくなされたものであり、本発明の目的は、従来の鉄筋コンクリート製の補剛材と比べて、より細身で軽量の鉄筋コンクリート製の補剛材を備え、それによって、より広く用いることができるようにした座屈拘束ブレースを提供することにある。

本発明に係る座屈拘束ブレースは、長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する鋼材から成るブレース芯材と、長手方向の圧縮荷重を受けた前記ブレース芯材が座屈するのを防止するべく前記ブレース芯材を補剛する座屈拘束用の補剛材とを備え、前記補剛材は、前記ブレース芯材に対してアンボンド状態で前記ブレース芯材の周囲を囲繞して前記ブレース芯材と平行に延在する鉄筋コンクリート製ビーム部材から成り、該鉄筋コンクリート製ビーム部材は、該鉄筋コンクリート製ビーム部材の長手方向に延在する複数本の主筋とそれら主筋の周囲を囲繞する帯筋とを備えており、前記ブレース芯材の周囲に薄い鋼板が巻付けられており、該鋼板と前記ブレース芯材とが相対的に摺動することで前記ブレース芯材と前記鉄筋コンクリート製ビーム部材とがアンボンド状態とされており、前記主筋の鉄筋量は引張鉄筋比ｐｔが０．００５〜０．０３０の範囲内となる鉄筋量であり、前記鉄筋コンクリート製ビーム部材はその外周面を被覆する化粧層を備えていることを特徴とする。

前記化粧層は、前記鉄筋コンクリート製ビーム部材の外周面に塗装により形成され、前記鉄筋コンクリート製ビーム部材の外周面にひび割れが発生したときに弾性伸展し得る弾性塗膜から成るものとするとよい。

また、前記弾性塗膜を防水性塗膜とするのもよい。

前記鉄筋コンクリート製ビーム部材は、その外周面に前記帯筋と平行に延在する目地が形成されたものとするのもよい。

或いはまた、前記化粧層を、前記鉄筋コンクリート製ビーム部材の外周面に巻かれた化粧薄板から成るものとするのもよい。

前記ビーム芯材は横断面形状が十字形の鋼材から成るものとするのもよい。

別法として、前記ビーム芯材を一定の厚さ及び幅を有する平鋼板の形状の鋼材から成るものとするのもよく、その場合に、前記帯筋のピッチは前記平鋼板の厚さの１０倍以下のピッチとし、前記帯筋の鉄筋量は、該帯筋が前記ブレース芯材の降伏軸力×０．０２以上の引張力を負担し得る鉄筋量とするのもよい。

前記ブレース芯材の周囲に薄い鋼板が巻付けられており、該鋼板と前記ブレース芯材とが相対的に摺動することで前記ブレース芯材と前記鉄筋コンクリート製ビーム部材とがアンボンド状態とされているようにするのもよい。

また、前記鉄筋コンクリート製ビーム部材が、該鉄筋コンクリート製ビーム部材の長手方向に圧縮荷重を導入するプレストレスト・コンクリート鋼線を備えているようにするのもよい。

本発明に係る座屈拘束ブレースによれば、比較的低コストで製作することのできる鉄筋コンクリート製の補剛材を、従来のものと比べてより細身で軽量にすることができ、そのため本発明に係る座屈拘束ブレースはより広範に利用することが可能である。

（Ａ）及び（Ｂ）は夫々、本発明の第１の実施の形態に係る座屈拘束ブレースの側面図及び横断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る座屈拘束ブレースの横断面図である。本発明の第３の実施の形態に係る座屈拘束ブレースの横断面図である。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示したのは本発明の第１の実施の形態に係る座屈拘束ブレース１０である。座屈拘束ブレース１０は制振ダンパの一種であり、建築構造物の骨組にブレースとして組込まれ、地震等によってその骨組に大きな変形が生じたときに振動エネルギを吸収するように機能する。

座屈拘束ブレース１０は、長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する細長い鋼材から成るブレース芯材１２を備えており、このブレース芯材１２は例えば低降伏点鋼などをはじめとする様々な種類の鋼材で製作される。また、図示例のブレース芯材１２は、帯板状の平鋼板を組合せて溶接して、横断面形状が十字形の鋼材としたものである。

座屈拘束ブレース１０は更に、長手方向の圧縮荷重を受けたブレース芯材１２が座屈するのを防止するべくこのブレース芯材１２を補剛する座屈拘束用の補剛材を備えており、この補剛材は鉄筋コンクリート製ビーム部材１４から成る。鉄筋コンクリート製ビーム部材１４は、ブレース芯材１２に対してアンボンド状態でブレース芯材１２の周囲を囲繞しており、ブレース芯材１２と平行に延在している。ブレース芯材１２の両端は鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の両端から外部へ突出しており、この座屈拘束ブレース１０を建築構造物に装備する際には、ブレース芯材１２のそれら両端を例えばガセットプレート（不図示）などを介して建築構造物の骨組の柱と梁とに夫々連結するなどして取付けが行われる。

鉄筋コンクリート製ビーム部材１４は、この鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の長手方向に延在する複数本の主筋１８と、それら主筋１８の周囲を囲繞する帯筋２０とを備えている。この鉄筋コンクリート製ビーム部材１４を製作する際には、例えば、型枠内に主筋１８及び帯筋２０を配筋し、また、表面にグリースなどの適当なアンボンド剤を塗布したブレース芯材１２を型枠内に適切に位置付けた上で、その型枠内にコンクリートを打設して充填するようにすればよい。尚、その他の適宜の製作工程とすることも可能である。

鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の主筋１８の鉄筋量は引張鉄筋比ｐｔが０．００５〜０．０３０の範囲内となる鉄筋量としている。この鉄筋量は、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４にひび割れが発生しても、その剛性が大きく低下することがなく、なお補剛材として充分な機能を果たすことを保証し得る鉄筋量であり、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４にひび割れが発生するのを防止することを保証するものではない。本発明においては補剛材にひび割れが発生するのを防止することよりも、補剛材の太さ及び重量をできるだけ小さくすることの方を重視している。そして、補剛材である鉄筋コンクリート製ビーム部材１４に、また特にその外周面に、ひび割れが発生した後の外観上及び耐久性上の問題に対応するために、本発明においては、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の外周面を化粧層２２で被覆している。

化粧層２２は、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の外周面に塗装により形成され、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の外周面にひび割れが発生したときに弾性伸展し得る弾性塗膜から成るものとするとよい。このような弾性被膜は、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の外周面に発生したひび割れを良好に隠蔽することができ、しかもこのような化粧層２２は低コストで形成することができる。また、その弾性塗膜は防水性被膜とすれば更に好ましく、そうすることで、座屈拘束ブレース１０の耐久性を更に向上させることができる。

また、化粧層２２を上述したような弾性被膜から成るものとする場合には、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の外周面に、帯筋２０と平行に延在する目地２４を形成するとよい。このような目地２４を形成することによって、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の外周面に発生するひび割れをその目地２４の内部に集めることができるため、ひび割れを隠蔽する効果が更に高まる。

別法として、化粧層２２を、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の外周面に巻付けられた、例えば薄い鉄板や繊維強化プラスチック板などの化粧薄板から成るものとするのもよい。このような化粧薄板は見映えがするため、それによって座屈拘束ブレース１０の外観性を更に高めることができる。

また、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４にプレストレスト・コンクリート鋼線（ＰＣ鋼線）を装備するのもよい。その場合には、複数のＰＣ鋼線を鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の長手方向に延在させ、それらＰＣ鋼線によって、鉄筋コンクリート製ビーム部材１４の長手方向に圧縮荷重を導入することで、補剛材である鉄筋コンクリート製ビーム部材１４を更に細身で軽量のものとすることができる。これによって本発明の効果が更に強化される。

図２は本発明の第２の実施の形態に係る座屈拘束ブレース３０の横断面図であり、図３は本発明の第３の実施の形態に係る座屈拘束ブレース５０の横断面図である。これら座屈拘束ブレース３０、５０は、図１に示した座屈拘束ブレース１０のブレース芯材１２とは横断面形状の異なるブレース芯材３２、５２を備えている。その他の点については、これら座屈拘束ブレース３０、５０は図１の座屈拘束ブレース１０と同じ構造を有しており、夫々が鉄筋コンクリート製ビーム部材３４、５４から成る補剛材を備え、それら鉄筋コンクリート製ビーム部材３４、５４は、複数本の主筋３８、５８とそれら主筋３８、５８の周囲を囲繞する帯筋４０、６０とを備えている。

図２及び図３の座屈拘束ブレース３０、５０のブレース芯材３２、５２は、一定の厚さ及び幅を有する平鋼板の形状の鋼材から成り、図２の実施の形態ではそのような１本の鋼材でブレース芯材３２を構成している。図３の実施の形態ではそのような鋼材を２本並設してそれら鋼材の両端においてそれら鋼材を結合してブレース芯材５２を構成している。ブレース芯材３２、５２は、横断面形状が扁平であるため、厚さ方向に局部座屈を生じようとする傾向を有している。そこで、それらブレース芯材３２、５２の局部座屈を防止するために、帯筋４０、６０のピッチをブレース芯材の厚さの１０倍以下のピッチとし、また、帯筋４０、６０の鉄筋量を、それら帯筋４０、６０がブレース芯材３２、４２の降伏軸力×０．０２以上の引張力を負担し得る鉄筋量としており、それら帯筋４０、６０によって局部座屈を防止するようにしている。また更に、帯筋４０、６０によってブレース芯材３２、４２の局部座屈を防止するためには鉄筋コンクリート製ビーム部材３４、５４が少なくとも２組の帯筋群を備えているようにすることが好ましい。

また、図２及び図３の座屈拘束ブレース３０、５０では、ブレース芯材３２、５２の横断面形状が比較的単純であることから、ブレース芯材３２、５２と鉄筋コンクリート製ビーム部材３４、５４とをアンボンド状態とする手段として、ブレース芯材３４、４４の表面にアンボンド剤を塗布する替わりに、ブレース芯材３４、５４の周囲に薄い鋼板を巻付け、その鋼板とブレース芯材３４、５４とが相対的に摺動することでブレース芯材３２、５２と鉄筋コンクリート製ビーム部材３４、５４とがアンボンド状態となるようにするのもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る座屈拘束ブレースによれば、比較的低コストで製作することのできる鉄筋コンクリート製の補剛材を、従来のものと比べてより細身で軽量にすることができ、そのため本発明に係る座屈拘束ブレースはより広範に利用することが可能である。

１０座屈拘束ブレース
１２ブレース芯材
１４鉄筋コンクリート製ビーム部材（補剛材）
１８主筋
２０帯筋
２２化粧層
２４目地
３０座屈拘束ブレース
３２ブレース芯材
３４鉄筋コンクリート製ビーム部材（補剛材）
３８主筋
４０帯筋
５０座屈拘束ブレース
５２ブレース芯材
５４鉄筋コンクリート製ビーム部材（補剛材）
５８主筋
６０帯筋

Claims

座屈拘束ブレースにおいて、
長手方向の圧縮荷重及び引張荷重を受けて伸縮するように塑性変形する鋼材から成るブレース芯材と、長手方向の圧縮荷重を受けた前記ブレース芯材が座屈するのを防止するべく前記ブレース芯材を補剛する座屈拘束用の補剛材とを備え、
前記補剛材は、前記ブレース芯材に対してアンボンド状態で前記ブレース芯材の周囲を囲繞して前記ブレース芯材と平行に延在する鉄筋コンクリート製ビーム部材から成り、該鉄筋コンクリート製ビーム部材は、該鉄筋コンクリート製ビーム部材の長手方向に延在する複数本の主筋とそれら主筋の周囲を囲繞する帯筋とを備えており、
前記ブレース芯材の周囲に薄い鋼板が巻付けられており、該鋼板と前記ブレース芯材とが相対的に摺動することで前記ブレース芯材と前記鉄筋コンクリート製ビーム部材とがアンボンド状態とされており、
前記主筋の鉄筋量は引張鉄筋比ｐｔが０．００５〜０．０３０の範囲内となる鉄筋量であり、
前記鉄筋コンクリート製ビーム部材の外周面は化粧層で被覆されている、
ことを特徴とする座屈拘束ブレース。
前記化粧層は、前記鉄筋コンクリート製ビーム部材の外周面に塗装により形成され、前記鉄筋コンクリート製ビーム部材の外周面にひび割れが発生したときに弾性伸展し得る弾性塗膜から成ることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
前記弾性塗膜は防水性塗膜であることを特徴とする請求項２記載の座屈拘束ブレース。
前記鉄筋コンクリート製ビーム部材は、その外周面に前記帯筋と平行に延在する目地が形成されていることを特徴とする請求項２記載の座屈拘束ブレース。
前記化粧層は、前記鉄筋コンクリート製ビーム部材の外周面に巻かれた化粧薄板から成ることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
前記ビーム芯材は横断面形状が十字形の鋼材から成ることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
前記ビーム芯材は一定の厚さ及び幅を有する平鋼板の形状の鋼材から成り、前記帯筋のピッチは前記平鋼板の厚さの１０倍以下のピッチであり、前記帯筋の鉄筋量は、該帯筋が前記ブレース芯材の降伏軸力×０．０２以上の引張力を負担し得る鉄筋量であることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
前記鉄筋コンクリート製ビーム部材は、該鉄筋コンクリート製ビーム部材の長手方向に圧縮荷重を導入するプレストレスト・コンクリート鋼線を備えていることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。