JP5833378B2 - 座屈拘束ブレース - Google Patents

Description

本発明は、座屈拘束ブレースに関するものである。

座屈拘束ブレースとして特許文献１が従来から知られている。

特許文献１に示された座屈拘束ブレースは、長尺板状のブレース芯材に長尺の角形金属筒よりなる第１の座屈拘束部材を外嵌すると共に、ブレース芯材の外面と第１の座屈拘束部材の内面との間に長尺の第２の座屈拘束部材を介装したものである。

この従来例は、長尺の角形金属筒よりなる第１の座屈拘束部材が外周を囲んでいるので、座屈拘束性能は高いが、長尺の角形金属筒よりなる第１の座屈拘束部材内に、長手方向の端部から長尺板状のブレース芯材と第２の座屈拘束部材を組み込まねばならず、組み込み難く、生産性が悪いという問題がある。

座屈拘束ブレースの他の従来例として特許文献２が知られている。

特許文献２に示された座屈拘束ブレース３１は、図１０、図１１に示すようなものである。

座屈拘束ブレース３１は、長尺板状の金属製のブレース芯材３２と、長尺の金属製の第１の座屈拘束部材３３と、長尺の金属製の第２の座屈拘束部材３４とを備えている。

第１の座屈拘束部材３３は、ブレース芯材３２の一方の片面の長手方向のほぼ全長に沿って配置され、第２の座屈拘束部材３４は、ブレース芯材３２の他方の片面の長手方向のほぼ全長に沿って配置される。

第１の座屈拘束部材３３はリップ付溝型材３５により形成され、且つ、このリップ付溝型材３５の両リップ４１がブレース芯材３２の一方の片面に対面して前記ブレース芯材３２の座屈を拘束する第１の座屈拘束面部３６となっている。

第２の座屈拘束部材３４はコ字状金属材３７により形成され、且つ、このコ字状金属材３７のウェブ４３の内面がブレース芯材３２の他方の片面に対面してブレース芯材３２の座屈を拘束する第２の座屈拘束面部３８となっている。このコ字状金属材３７のフランジ４０の巾は短く、長尺板状の金属製のブレース芯材３２の略２倍程度となっている。

第２の座屈拘束部材３４を構成するコ字状金属材３７の開口から、ブレース芯材３２、第１の座屈拘束部材３３を構成するリップ付溝型材３５を嵌め込み、コ字状金属材３７のフランジ４０を長手方向の複数個所でリップ付溝型材３５に溶接することで、座屈拘束ブレース３１が組立構成される。

コ字状金属材３７の両フランジ４０は、その先端がリップ付溝型材３５の４つのコーナ部のうちリップ４１側の２つのコーナ部近傍に溶接１８により固着されている。

この特許文献２の従来例は、上記のようにコ字状金属材３７の開口から、ブレース芯材３２、リップ付溝型材３５を嵌め込み、溶接するものであるから、部材の組み込みが容易で、生産性の向上が可能である。

特開２００８−７５２８１号公報 特開２００８−７５２８０号公報

しかし、特許文献２は、第１の座屈拘束部材３３がリップ付溝型材３５により形成され、両リップ４１が第１の座屈拘束面部３６を形成しているが、ブレース芯材３２が圧縮時に両リップ４１間における隙間４２部分に変形し、リップ４１の断面と摩擦が生じて、ブレース芯材３２が全体として一様に波打つように変形しにくく、面外方向の座屈拘束があまり有効に行えない。

また、両リップ４１間は隙間になっているので、ブレース芯材３２の圧縮時に第１の座屈拘束部材３３が変形しやすく、この点でも座屈拘束性能が低下する。

また、特許文献２の第２の座屈拘束部材３４を構成するコ字状金属材３７はフランジ４０巾が短いので、面外に対する断面２次モーメントが小さい。このため、第２の座屈拘束部材３４の長手方向の非溶接箇所部分においては、ブレース芯材３２の面外方向の変形力により第２の座屈拘束面部３８が第１の座屈拘束面部３６から離れる方向の移動力が作用すると、変形し易いという問題がある。

本発明は、上記の従来の問題点に鑑みて発明したもので、構造が簡単で生産性を向上でき、且つ、座屈拘束性能が向上する座屈拘束ブレースを提供するにある。

本発明の座屈拘束ブレースは、長尺板状の金属製のブレース芯材と、このブレース芯材の一方の片面の長手方向のほぼ全長に沿って配置される金属製の第１の座屈拘束部材と、前記ブレース芯材の他方の片面の長手方向のほぼ全長に沿って配置される金属製の第２の座屈拘束部材とを備え、前記第１の座屈拘束部材が断面四角形の角型金属筒により形成され、且つ、この角型金属筒の一面部が前記ブレース芯材の一方の片面に対面して前記ブレース芯材の座屈を拘束する第１の座屈拘束面部となり、前記第２の座屈拘束部材が溝型金属材により形成され、且つ、この溝型金属材のウェブの内面が前記ブレース芯材の他方の片面に対面して前記ブレース芯材の座屈を拘束する第２の座屈拘束面部となり、前記溝型金属材の両フランジの巾が前記角型金属筒の前記第１の座屈拘束面部と直交する面部の巾と略同じ又は長く設定され、前記角型金属筒が前記溝型金属材の溝内に嵌め込まれ、前記溝型金属材の両フランジが、それぞれ前記角型金属筒の４つのコーナ部のうち前記第１の座屈拘束面部と反対側に位置する２つのコーナ部又はこのコーナ部近傍において前記角型金属筒に固着されている。

さらに、前記角型金属筒と前記溝型金属材が同じ長さ又はほぼ同じ長さに形成され、前記ブレース芯材の長手方向の両端部が、前記角型金属筒の長手方向の両端及び前記溝型金属材の長手方向の両端より突出し、前記第１の座屈拘束面部の長手方向の両端部に、この第１の座屈拘束面部の内外及び長手方向の最端が開口するスリット部が形成され、前記ブレース芯材の長手方向の両端部の一方の片面の幅方向の中間部に長手方向と沿って補強材が突設され、長手方向に沿った前記補強材は、長手方向に沿った一部が前記スリット部を通じて前記角型金属筒内に突出し、且つ、長手方向に沿った残りの部分が前記角型金属筒の長手方向の両端及び前記溝型金属材の長手方向の両端から突出していることを特徴とする。

本発明は、溝型金属材内にブレース芯材と角型金属筒が嵌め込まれ、溝型金属材の両フランジが角型金属筒に固着されるので、部材の組み込みが容易で、生産性の向上が可能となる。しかも、第１の座屈拘束面部、第２の座屈拘束面部によりブレース芯材の両面の全巾の座屈拘束ができる。また、溝型金属材の両フランジの巾が角型金属筒の第１の座屈拘束面部と直交する面部の巾と略同じ又は長く設定されているので、溝型金属材の面外に対する断面２次モーメントを角型金属筒と同等以上とすることが可能で、変形を小さくできる。これらの結果、構造が簡単で生産性の向上が可能で、且つ、座屈拘束性能が向上する座屈拘束ブレースを提供できる。

本願の座屈拘束ブレースの一部破断した斜視図である。 同上のＸ−Ｘ線断面図である。 同上のＹ−Ｙ線断面図である。 同上の分解斜視図である。 同上の座屈拘束ブレースの端部の接続部に接続部材を固着した例を示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は下面図であり、（ｃ）は拡大断面図である。 同上の接続部も端部に補強材が突設した比較例における接続部を接続部材に溶接により固着した部分の断面図である。 （ａ）は同上のブレース芯材の面内方向の変形力が作用した場合の説明図であり、（ｂ）は同上のブレース芯材の面外方向の変形力が作用した場合の説明図である。 同上の座屈拘束ブレースを用いた耐力フレームの正面図である。 同上に用いる接続部材の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は側面図である。 従来例の斜視図である。 従来例の断面図である。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。

図１〜図５、図７には本発明の一実施形態が示してある。

座屈拘束ブレース１は、図１、図４に示すように、長尺板状のブレース芯材２と、長尺の金属製の第１の座屈拘束部材３と、長尺の金属製の第２の座屈拘束部材４とで構成している。

長尺板状のブレース芯材２は、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼などの鉄鋼により形成しているが、必ずしもこれにのみ限定されず、他の種々の材質（例えば、アルミニウム等）により形成してもよい。この長尺のブレース芯材２の両端部は、建物の構造材（柱、梁等）に接続するための接続部１３となっている。

ブレース芯材２の一方の片面の長手方向の両端部の幅方向の中間部には長手方向に沿って補強材１１が固着してある。

第１の座屈拘束部材３は、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼、あるいはアルミニウム等他の材質よりなる角型金属筒５により形成される。

角型金属筒５は、ブレース芯材２の一方の片面（図２、図３においては上面）の長手方向のほぼ全長に沿って配置されるもので、角型金属筒５の一面（図２、図３においては下面）が、ブレース芯材２の一方の片面に対面してブレース芯材２の座屈を拘束する第１の座屈拘束面部６となっている。

第１の座屈拘束面部６の長手方向の両端部には、この第１の座屈拘束面部６の内外及び長手方向の最端が開口するスリット部１０を形成している。

第２の座屈拘束部材４は、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼、あるいはアルミニウム等他の材質よりなる溝型金属材７により形成される。

この溝型金属材７は、ブレース芯材２の他方の片面（図２、図３においては下面）の長手方向のほぼ全長に沿って配置されるもので、溝型金属材７のウェブ１２の内面（図２、図３においては上面）がブレース芯材２の他方の片面に対面してブレース芯材２の座屈を拘束する第２の座屈拘束面部８となっている。

溝型金属材７の両フランジ９の巾は、角型金属筒５の第１の座屈拘束面部６と直交する一面部（図２、図３においては側面部）の巾と略同じ又は長く設定される。

角型金属筒５と溝型金属材７は同じ長さ又は略同じ長さとなっており、ブレース芯材２より少し短い。

前記構成のブレース芯材２、角型金属筒５、溝型金属材７を以下のように組立てて座屈拘束ブレース１が形成される。

すなわち、図４の矢印のように、溝型金属材７の両フランジ９の先端間の開口から、溝型金属材７内に、ブレース芯材２、角型金属筒５の順で嵌め込み、ブレース芯材２の一方の片面を第２の座屈拘束面部８に当接し、ブレース芯材２の他方の片面に第１の座屈拘束面部６を当接する。

そして、両フランジ９の先端部をそれぞれ角型金属筒５の４つのコーナ部のうち第１の座屈拘束面部６と反対側に位置する２つのコーナ部又はこのコーナ部近傍において角型金属筒５に固着する。この固着は図１に示すように長手方向に間隔を隔てて複数個所で固着する。図１の実施形態では溶接１８により固着している例を示しているが、必ずしも溶接１８に限定されず、ボルトなどの他の固着手段で固着してもよい。また、異なる固着手段を併用してもよい。

図４の矢印のように溝型金属材７内にブレース芯材２と角型金属筒５を嵌め込み、溝型金属材７の両フランジ９を角型金属筒５に固着するので、長手方向から嵌め込む必要がなくて部材の組み込みが容易で、座屈拘束ブレース１の生産性の向上が可能となる。

なお、ブレース芯材２は長手方向の任意の箇所において角型金属筒５又は溝型金属材７に固定する。一例を挙げるとブレース芯材２は長手方向の一方の端部において角型金属筒５又は溝型金属材７に溶接１８により固定する。これにより、ブレース芯材２と、角型金属筒５又は溝型金属材７は、長手方向の一箇所の固定箇所を除く他の部分が相対的に移動可能となっている。

形成された座屈拘束ブレース１は、図１のようにブレース芯材２の長手方向の両端部の接続部１３が第１の座屈拘束部材３、第２の座屈拘束部材４の長手方向の両端から突出する。

また、ブレース芯材２の一方の片面の長手方向の両端部に設けた補強材１１の長手方向に沿った一部がスリット部１０内に配置され、且つ、長手方向に沿った残りの部分が角型金属筒５の長手方向の両端及び前記溝型金属材７の長手方向の両端から突出する。

上記のようにブレース芯材２の長手方向の端部の接続部１３から、ブレース芯材２の端部の第１の座屈拘束部材３の長手方向の端部に対面する部分に至る部分を補強材１１で補強するので、ブレース芯材２において最も座屈変形が集中する接続部１３近傍の補強ができる。

また、形成された座屈拘束ブレース１は、ブレース芯材２の両面の長手方向の接続部１３を除く部分の全長及び全巾に、それぞれ角型金属筒５の一面部の第１の座屈拘束面部６と、溝型金属材７のウェブ１２の内面である第２の座屈拘束面部８が対面する。

したがって、図１１の従来例のように、ブレース芯材２の巾方向の中間分が変形することがなく、ブレース芯材２の面外方向の座屈拘束性能が向上することになる。

また、溝型金属材７の両フランジ９の巾が角型金属筒５の第１の座屈拘束面部６と直交する一面部の巾と略同じ又は長く設定されているので、溝型金属材７の面外に対する断面２次モーメントが大きく、このため角型金属筒５と同等以上となる断面を用いることで変形を小さくできる。

これにより、ブレース芯材２に圧縮力が作用した場合、面外方向に波打つように移動する力（図７（ｂ）の矢印方向の力）に対して、第２の座屈拘束部材４の長手方向の非溶接箇所部分における変形を小さくでき、溝型金属材７の肉厚を薄肉にすることが可能となる。

また、溝型金属材７の両フランジ９が、それぞれ角型金属筒５の４つのコーナ部のうち第１の座屈拘束面部６と反対側に位置する２つのコーナ部又はこのコーナ部近傍において角型金属筒５に固着されるので、ブレース芯材２に圧縮力が作用した際の図７（ａ）の矢印のような面内方向に移動する力に対して、溝型金属材７の変形を小さくでき、面内方向の座屈拘束性能が向上する。

前記の構成の座屈拘束ブレース１は、建物の構造材（柱、梁等）に接続部１３で接続する。

接続に当っては、例えば図５、図８のように接続部材１５、１６を介して接続する。

図５には、座屈拘束ブレース１の一端部にあらかじめ接続部材１５を固着している例を示している。そして、図８のように、接続部材１５を固着した２つの座屈拘束ブレース１をそれぞれ支柱１７の側面の上下に溶接１８により固着し、２つの座屈拘束ブレース１の他端部をそれぞれ共通の接続部材１６に溶接１８により固着することで、耐力フレーム２４を形成する。

接続部材１５は対向する一対の固定片１９を有し、座屈拘束ブレース１の端部の接続部１３を一対の固定片１９間に配置して溶接により固着する。

接続部材１６は、図９に示すように一対の固定片２０の上端部同士及び下端部同士をボルト孔２１を有する連結片２２で連結固着して構成しており、２つの座屈拘束ブレース１の長手方向の他端部をそれぞれ接続部材１６は、一対の固定片２０の上部間と下部間に配置して溶接により固着する。

上記の構成の耐力フレーム２４は、建物の土台と梁間、又は上下の梁間に支柱１７を立設して土台や梁にボルト等で連結し、また、接続部材１６を別の柱の側面の略中間部分に突設した上下一対の固定横片間に配置し、上下の連結片２２をボルトにより連結するようになっている。

ここで、座屈拘束ブレース１の長手方向の両端部の接続部１３を接続部材１５、１６に溶接するに当り、図５（ｂ）のように、接続部１３の補強材１１が突設してない方の片面の巾方向の両端部と固定片１９、２０とを溶接１８により固着することで、溶接１８に当たって補強材１１に邪魔されること無く溶接ができる。

つまり、図６の比較例のように接続部１３の両面に補強材１１が突設してあると、溶接１８に当って、補強材１１が邪魔になって、溶接し難いが、本実施形態では、このようなおそれがなく、容易に溶接ができる。

１ 座屈拘束ブレース
２ ブレース芯材
３ 第１の座屈拘束部材
４ 第２の座屈拘束部材
５ 角型金属筒
６ 第１の座屈拘束面部
７ 溝型金属材
８ 第２の座屈拘束面部
９ フランジ
１０ スリット部
１１ 補強材
１２ ウェブ

Claims (1)

1. 長尺板状の金属製のブレース芯材と、このブレース芯材の一方の片面の長手方向のほぼ全長に沿って配置される金属製の第１の座屈拘束部材と、前記ブレース芯材の他方の片面の長手方向のほぼ全長に沿って配置される金属製の第２の座屈拘束部材とを備え、
   前記第１の座屈拘束部材が断面四角形の角型金属筒により形成され、且つ、この角型金属筒の一面部が前記ブレース芯材の一方の片面に対面して前記ブレース芯材の座屈を拘束する第１の座屈拘束面部となり、
   前記第２の座屈拘束部材が溝型金属材により形成され、且つ、この溝型金属材のウェブの内面が前記ブレース芯材の他方の片面に対面して前記ブレース芯材の座屈を拘束する第２の座屈拘束面部となり、
   前記溝型金属材の両フランジの巾が前記角型金属筒の前記第１の座屈拘束面部と直交する面部の巾と略同じ又は長く設定され、
   前記角型金属筒が前記溝型金属材の溝内に嵌め込まれ、前記溝型金属材の両フランジが、それぞれ前記角型金属筒の４つのコーナ部のうち前記第１の座屈拘束面部と反対側に位置する２つのコーナ部又はこのコーナ部近傍において前記角型金属筒に固着され、
   前記角型金属筒と前記溝型金属材が同じ長さ又はほぼ同じ長さに形成され、
   前記ブレース芯材の長手方向の両端部が、前記角型金属筒の長手方向の両端及び前記溝型金属材の長手方向の両端より突出し、
   前記第１の座屈拘束面部の長手方向の両端部に、この第１の座屈拘束面部の内外及び長手方向の最端が開口するスリット部が形成され、
   前記ブレース芯材の長手方向の両端部の一方の片面の幅方向の中間部に長手方向と沿って補強材が突設され、
   長手方向に沿った前記補強材は、長手方向に沿った一部が前記スリット部を通じて前記角型金属筒内に突出し、且つ、長手方向に沿った残りの部分が前記角型金属筒の長手方向の両端及び前記溝型金属材の長手方向の両端から突出している
   ことを特徴とする座屈拘束ブレース。

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