JP5992263B2

JP5992263B2 - Ｘ形配置圧縮ブレース

Info

Publication number: JP5992263B2
Application number: JP2012190174A
Authority: JP
Inventors: 温子長濱
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: JP2014047504A

Description

この発明は、耐震改修用等として用いられ圧縮力のみを負担する圧縮ブレースにおいて、ブレース材をＸ形に配置したＸ形配置圧縮ブレースに関する。

一般に座屈拘束ブレースは圧縮力および引張力の両方を負担するが、座屈拘束ブレースが引張力を負担する構成であると、後施工アンカーを打設するときに、次の理由により騒音、振動、粉塵が発生するという問題がある。すなわち、ブレースに引張力を負担させる場合、ＲＣ構造の躯体であると、引張力でコンクリート表面が剥がれないようにして、建物の躯体との応力伝達を確実に行うために、後施工アンカーを多数用いたり、深く埋め込んだりする必要がある。そのため、後施工アンカーを打設するとき、騒音、振動、粉塵が大きくなる。

上記問題を解決するために、引張力は負担せず圧縮力のみを負担する圧縮ブレースが提案されている（例えば特許文献１）。この圧縮ブレースは、引張力を負担しないため、傾きを互いに逆とした２本の圧縮ブレースを１組で建物の躯体に設置するのが望ましい。その場合、図１２のように、柱３１と梁３２とで囲まれた２つの補強構面に２本の圧縮ブレース４１をそれぞれ片流れの配置で設置する工法と、図１３のように、１つの補強構面に２本の圧縮ブレース４１を、梁３２に沿って設けた枠材４２と組み合わせてＫ形の配置で設置する工法とがある。

また、圧縮ブレースではない一般の座屈拘束ブレースにおいて、ブレース材をＸ形に配置する提案がなされている（例えば特許文献２，３）。特許文献２の「十字型に形成された座屈拘束筋かい部材」は、図１５および図１６に示すように、１本の長いブレース材５１と中間部で分断された２本の短いブレース材５２，５２とをＸ形に配置し、長いブレース材５１に対して短いブレース材５２，５２を、鋼製連結部材５３を介して接合してある。特許文献３の「十字型座屈拘束筋かい部材」は、図１７ないし図１９に示すように、Ｘ形に配置した２本のブレース材６１Ａ，６１Ｂを互いの交差部で一体化したものであり、一方のブレース材６１Ａは複数本の芯材６２Ａ，６２Ａ（代表図では２本）を有し、他方のブレース材６１Ｂは前記一方のブレース材６１Ａの複数本の芯材６２Ａ，６２Ａの間に挿通された芯材６２Ｂ（代表図では１本）を有する。

特開２０１２−１２７１０５号公報特開２０００−４５５６２号公報特許第３４７４７４３号

図１２の片流れ配置は、１組の圧縮ブレース４１につき２つの補強構面を要するが、建物の構造上、２本１組で圧縮ブレース４１を設置するのが困難な場合がある。また、すべての補強構面の総面積当たりの圧縮ブレース４１の本数が限られるので、要求される耐力と剛性を確保できない場合もある。

図１３のＫ形配置は、既存の梁３２に補強用の枠材４２を別途設けなければならず、施工に手間とコストがかかる。また、補強構面の大きさによっては、各圧縮ブレース４１の長さを短くしなければならない場合がある。圧縮ブレース４１が短いと、小さい層間変形で圧縮ブレース４１が降伏する。圧縮ブレース４１は、降伏後にスリップ型の履歴となるため、弾性範囲内で用いることが望ましく、できるだけブレース長を長くする必要がある。

図１４のように、圧縮ブレース４１をＸ形配置とすれば、上記片流れ配置およびＫ形配置の問題が生じない。しかし、単に２本の圧縮ブレース４１を交差させて配置すると、２本の圧縮ブレース４１，４１の設置位置を互いに補強構面の厚み方向にずらさなければならないので、補強構面の厚さ、建物躯体への接続等で配慮すべき点が多くなる。

特許文献２または特許文献３の構成を圧縮ブレースに適用すれば、Ｘ形配置の各ブレースを補強構面の厚み方向にずらさなくてよい。しかし、上記各特許文献の構成はいずれも、互いに交差する２つのブレースの構造が異なるため、各ブレースで圧縮力および引張力を同じように負担できない可能性がある。各特許文献の構成において各ブレースを圧縮ブレースとした場合は、各圧縮ブレースで圧縮力を同じように負担できない可能性がある。

また、特許文献２の構成は、２本のブレースのうち少なくとも１本のブレースは長いブレース材５１からなるため、既存建物への耐震改修の場合、長いブレース材を搬入するのが困難であると考えられる。特許文献３の構成は、２本のブレース材６１Ａ，６１ＢをＸ形に組んだ状態に製作され、そのまま運搬されるため、製作性、運搬性に難がある。

この発明の目的は、互いに交差する二つのブレースで同じように圧縮力を負担することができ、上記二つのブレースが同じ平面上に位置し、かつ運搬が容易なＸ形配置圧縮ブレースを提供することである。

この発明のＸ形配置圧縮ブレースは、それぞれ一端が建物の躯体に接続される接続端とされた芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する一対の拘束材とを有する４本のブレース材を、前記接続端と反対側の端部である交差部側端を互いに近づけてＸ形に配置し、これら４本のブレース材の前記各交差部側端を、前記Ｘ形配置の交差部に位置する共通の接合部材に前記一対の拘束材のみで互いに接合し、前記各ブレース材の前記芯材を前記接合部材に突き合わせたことを特徴とする。

この構成によると、接合部材を介して２本のブレース材が直線状に対向したブレース材・接合部材組合せ体が２組構成される。これら２組のブレース材・接合部材組合せ体は、各ブレース材の拘束材同士が接合部材を介して接合され、かつ各ブレース材の芯材は互いに非接合であるため、全体として、圧縮力は負担するが引張力は負担しない圧縮ブレースとして機能する。そのため、１つのＸ形配置圧縮ブレースで直線状の圧縮ブレースを２本１組で使用する場合と同等の耐震補強をすることができる。よって、直線状の圧縮ブレースを片流れ配置で設置する場合と比較して、補強構面の数を半分にできる。また、２組のブレース材・接合部材組合せ体は一体に組み立てられているため、既存の梁に圧縮ブレースからの鉛直方向の力が作用しない。そのため、梁の補強が不要である。

各ブレース材・接合部材組合せ体で接合部材を共通としたことにより、２組のブレース材・接合部材組合せ体は同じ構造である。そのため、２組のブレース材・接合部材組合せ体は、同じように圧縮力を負担する。また、２組のブレース材・接合部材組合せ体の各ブレース材は同じ平面上に位置する。２組のブレース材・接合部材組合せ体が同じ平面上に位置すれば、Ｘ形配置圧縮ブレースを補強構面に設置する場合に、補強構面の厚さに対する制約が少なく、建物躯体への接続が容易である。また、各ブレース材と接合部材とを分離することにより、１個１個の運搬物の寸法、重量が抑えられ、運搬が容易となる。

この発明のＸ形配置圧縮ブレースにおいて、前記接合部材は、芯材とこの芯材の両面に配置された一対の拘束材とを有し、前記各ブレース材の前記一対の拘束材を前記接合部材の前記一対の拘束材にそれぞれ接合し、前記ブレース材の前記芯材を前記接合部材の前記芯材に突き合わせてもよい。
この場合、前記ブレース材・接合部材組合せ体は、各ブレース材の拘束材が接合部材の拘束材を介して接合され、かつ各ブレース材の芯材が接合部材の芯材と突き合わされるため、圧縮ブレースとしての機能をより一層発揮できる。

また、この発明のＸ形配置圧縮ブレースにおいて、前記接合部材の前記芯材における前記ブレース材の前記芯材を突き合わせる面が、前記接合部材の前記一対の拘束材の外周面よりも引っ込んで位置し、前記ブレース材の前記芯材の交差部側端が、前記接合部材の前記一対の拘束材の間における前記芯材が引っ込んだ箇所に進入した構成としてもよい。
この場合、ブレース材の芯材の交差部側端を接合部材の芯材の引っ込んだ箇所に差し込むことにより、ブレース材と接合部材が位置決めされるので、施工性が良い。また、ブレース材の芯材と接合部材の芯材との突き合わせ位置と、ブレース材の拘束材と接合部材の拘束材との接合位置とが互いにずれているので、ブレース材の芯材の交差部側端が接合部材の芯材および拘束材により取り囲まれた状態となり、より高い拘束効果が期待できる。

さらに、この発明のＸ形配置圧縮ブレースにおいて、前記接合部材は正面形状が八角形であり、この八角形の各辺のうちの互いに１つ飛びの四辺に前記４本のブレース材がそれぞれ接合し、これらブレース材の前記芯材が突き合わされる前記接合部材の面を、前記ブレース材の長手方向に対して垂直な面としてもよい。
この場合、前記ブレース材・接合部材組合せ体に圧縮力が作用して、ブレース材が接合部材に押し付けられたとき、ブレース材の芯材と接合部材とが互いにブレース材・接合部材組合せ体の長さ方向と交差する方向にずれることを防げる。

この発明のＸ形配置圧縮ブレースは、それぞれ一端が建物の躯体に接続される接続端とされた芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する一対の拘束材とを有する４本のブレース材を、前記接続端と反対側の端部である交差部側端を互いに近づけてＸ形に配置し、これら４本のブレース材の前記各交差部側端を、前記Ｘ形配置の交差部に位置する共通の接合部材に前記一対の拘束材のみで互いに接合し、前記各ブレース材の前記芯材を前記接合部材に突き合わせたため、互いに交差する二つのブレースで同じように圧縮力を負担することができ、上記二つのブレースが同じ平面上に位置し、かつ運搬が容易である。

（Ａ）この発明の一実施形態にかかるＸ形配置圧縮ブレースを用いた建物躯体の正面図、（Ｂ）はそのＩＢ部拡大図である。同Ｘ形配置圧縮ブレースのブレース材の外観斜視図である。図２のIII−III断面図である。同Ｘ形配置圧縮ブレースの接合部材の外観斜視図である。同接合部材の断面図である。同Ｘ形配置圧縮ブレースの主要部の分解正面図である。図１（Ｂ）のVII−VII断面図であり、（Ａ）は圧縮力が作用しているときの状態を示し、（Ｂ）は引張力が作用しているときの状態を示す。図１のVIII部拡大図である。この発明の異なる実施形態にかかるＸ形配置圧縮ブレースの分解正面図および組立正面図を示す図である。同Ｘ形配置圧縮ブレースに用いられる接合管の斜視図である。この発明のさらに異なる実施形態にかかるＸ形配置圧縮ブレースの分解正面図および組立正面図を示す図である。従来の圧縮ブレースの建物躯体への第１の設置例を示す正面図である。従来の圧縮ブレースの建物躯体への第２の設置例を示す正面図である。（Ａ）は従来の圧縮ブレースの建物躯体への第３の設置例を示す正面図、（Ｂ）はそのXIV−XIV断面図である。特許文献２に開示された十字型に形成された座屈拘束筋かい部材の正面図である。図１５のXVI−XVI断面図である。特許文献３に開示された十字型座屈拘束筋かい部材の正面図である。図１７のXVIII−XVIII断面図である。図１７のXIX−XIX断面図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図８と共に説明する。図１は、この実施形態のＸ形配置圧縮ブレースを設置した建物躯体を示す部分正面図である。このＸ形配置圧縮ブレース１は、Ｘ形に配置された４本のブレース材２と、これら４本のブレース材２の交差部に位置して各ブレース材２と接合される接合部材１２とを有する。

図２、図３はブレース材の外観斜視図と断面図である。このブレース材２は、芯材３と、この芯材３の両面に沿って配置されて前記芯材３の座屈を拘束する一対の拘束材４，４とを有する。芯材３は、帯状の平鋼板であり、ＳＮ材（建築構造用圧延鋼材）、ＬＹＰ材（極低降伏点鋼材）等の鉄鋼材料からなる。図３に示すように、拘束材４は、例えば芯材３に向けて開口する溝形鋼材５内にモルタルまたはコンクリート６を充填して構成される。芯材３と拘束材４，４との間には、粘性弾性体からなるアンボンド材７が介在させてある。また、芯材３の両側面には、対向する一対の拘束材４，４の間の隙間を確保するスペーサ８が介在させてある。

図２に示すように、ブレース材２の交差部とは反対側端は、建物の躯体に接続される接続端２ａとされている。この接続端２ａは、芯材３の長方形をした端部３ａが拘束材４から露出し、前記芯材３の端部３ａの先端に正面形状Ｌ形のエンドプレート９を固定してなる。芯材３の両面には、エンドプレート９を補強する補強リブ１０が芯材３の長手方向に沿って設けられている。この補強リブ１０は、拘束材４の溝形鋼材５の端部付近に設けられたスリット部から突出している。ブレース材２の交差部側端は、ブレース材２の長手方向に対して垂直に切断された形状となっている。

図４、図５は接合部材の外観斜視図と断面図である。図４に示すように、接合部材１２は正面形状が八角形であり、この八角形の各辺のうちの互いに１つ飛びの四辺の面が、前記４本のブレース材２の交差部側端がそれぞれ接合される接続面１２ａとされている。この接続面１２ａは、この面に接合されるブレース材２の長手方向に対して垂直な面である。

図５に示すように、接合部材１２は、芯材１３と、この芯材１３の両面に沿って配置されて前記芯材１３の座屈を拘束する一対の拘束材１４，１４とを有する。接合部材１２の芯材１３も、ブレース材２の芯材２と同様に、ＳＮ材（建築構造用圧延鋼材）、ＬＹＰ材（極低降伏点鋼材）等の鉄鋼材料からなる。拘束材１４は、前記接続面１２ａの部分が開口する鋼製の容器１５内にモルタルまたはコンクリート１６を充填して構成される。

Ｘ形配置圧縮ブレース１は次のように組み立てられる。すなわち、図６のように、接合部材１２の各接合面１２ａに４本のブレース材２の交差部側端を接触させ、その両面に接合用プレート２０を接合部材１２からブレース材２に渡って当て、図７のように、接合用プレート２０と接合部材１２、および接合用プレート２０とブレース材２をそれぞれボルト２１により連結することで、Ｘ形に配置された４本のブレース材２を交差部で接合部材１２を介して互いに接合する。

このように組み立てられたＸ形配置圧縮ブレース１は、各ブレース材２の拘束材４と接合部材１２の拘束材１４が互いに接合され、各ブレース材２の芯材３は接合部材１２の芯材１３に単に突き合わされただけとなっている。そのため、接合部材１２を介して２本のブレース材２が直線状に対向してなる２組のブレース材・接合部材組合せ体Ａ，Ｂに圧縮力が作用したときは、図７（Ａ）のように、ブレース材２と接合部材１２の芯材３，１３同士および拘束材４，１４同士が互いに接触して圧縮力が伝達されるが、引張力が作用したときは、図７（Ｂ）のように、ブレース材２の芯材３が接合部材１２の芯材１３に対し離れて引張力が伝達されなくなる。つまり、２組のブレース材・接合部材組合せ体Ａ，Ｂは、圧縮力は負担するが引張力は負担しない圧縮ブレースとして機能する。２組のブレース材・接合部材組合せ体Ａ，Ｂは同じ構造であるため、２組のブレース材・接合部材組合せ体Ａ，Ｂは同じように圧縮力を負担する。また、２組のブレース材・接合部材組合せ体Ａ，Ｂは同じ平面上に位置する。

上記Ｘ形配置圧縮ブレース１は、例えば図１のように、既設の鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）または鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）の耐震補強として、建物の躯体３０に設置される。図の例の場合、躯体３０は、平行な複数本の柱３１間に梁３２が横架されていて、２本の柱３１と２本の梁３２で囲まれた面がＸ形配置圧縮ブレース１の設置される補強構面とされる。Ｘ形配置圧縮ブレース１の設置に際しては、Ｘ形配置圧縮ブレース１の各ブレース材２の接続端２ａを、それぞれ柱３１と梁３２の交差部に接続する。詳しくは、図８に示すように、柱３１および梁３２と、ブレース材２のエンドプレート９との間にモルタル３２を充填し、ホールインアンカー等のボルト３３とナット（図示せず）でエンドプレート９を柱３１および梁３２に接合する。

このＸ形配置圧縮ブレース１を用いた耐震補強構造は、２組のブレース材・接合部材組合せ体Ａ，Ｂが圧縮ブレースとして機能するため、建物の躯体３０との接続を簡素化できる。すなわち、引張力をブレースが負担する場合、ＲＣ造、ＳＲＣ造等の既存躯体の場合、接続部における応力伝達を確実に行うために、多数のアンカーを用いたり、深くアンカーを設けたりすることが必要となる。しかし、圧縮力のみを負担する圧縮ブレースであると、支圧により応力伝達が行えるため、コンクリートを剥がす力が作用せず、少ないアンカー本数で圧縮ブレースを躯体に接続することができる。そのため、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、コストも低く済み、施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題も生じない。

このＸ形配置圧縮ブレース１は、Ｘ形に配置された２組のブレース材・接合部材組合せ体Ａ，Ｂを有するため、１つのＸ形配置圧縮ブレース１で直線状の圧縮ブレースを２本１組で使用する場合と同等の耐震補強をすることができる。そのため、直線状の圧縮ブレースを片流れ配置で設置する場合と比較して、補強構面の数を半分にできる。また、２組のブレース材・接合部材組合せ体Ａ，Ｂは一体に組み立てられており、既存の梁３２にＸ形配置圧縮ブレース１からの鉛直方向の力が作用しないので、梁３２の補強が不要である。さらに、２組のブレース材・接合部材組合せ体Ａ，Ｂが同じ平面上に位置するので、Ｘ形配置圧縮ブレース１を補強構面に設置する場合に、補強構面の厚さに対する制約が少なく、建物躯体３０への接続が容易である。

加えて、各ブレース材２と接合部材１２とを分離した状態で運搬し、現場で組み立てることが可能なので、運搬する個々の部材を短くて軽くすることができ運搬が容易である。さらに、各ブレース材２を分割可能な構成とすれば、より一層運搬性を高めることができる。

図９（Ａ）は、異なる実施形態の分解正面図および組立正面図を示す図である。このＸ形配置圧縮ブレース１は、接合部材１２の芯材１３および拘束材１４を共に正面形状で十字形（Ｘ形）としたものである。この場合、例えば、ブレース材２の交差部側端と接合部材１２の放射状部１２ｂを、図９（Ｂ）に示すような筒状の接合管２３に両側から挿入することにより、ブレース材２と接合部材１２を接合する。ブレース材２の交差部側端と接合部材１２の放射状部１２ｂの両面に、図６に示すような接合用プレート２０を接合部材１２からブレース材２に渡って当てて、ブレース材２と接合部材１２を接合してもよい。

このように、接合部材１２を十字形とすると、八角形である場合と比べて、接合部材１２の芯材１３の鋼材量が少なくて済む。ただし、ブレース材・接合部材組合せ体Ａ，Ｂの角度に合わせて、接合部材１２の放射状部１２ｂを精度良く加工することが求められる。

図１１は、さらに異なる実施形態の分解正面図および組立正面図を示す図である。このＸ形配置圧縮ブレース１は、同図（Ａ）のように、接合部材１２の芯材１３におけるブレース材２の芯材３を突き合わせる面１３ａが、接合部材１２の一対の拘束材１４の外周面よりも引っ込んで位置し、ブレース材２の芯材３の交差部側端部３ｂが、ブレース材２の拘束材４よりも突出している。つまり、接合部材１２の拘束材１４は八角形であるが、芯材１３は４箇所の引っ込み部１３ｂを有する手裏剣形である。同図（Ｂ）のように、ブレース材２の芯材３の交差部側端部３ｂを前記引っ込み部１３ｂに差し込むことで、ブレース材２が接合部材１２に接合される。

この構成であると、ブレース材２の芯材３の交差部側端部３ｂを接合部材１２の芯材１３の引っ込み部１３ｂに差し込むだけで、ブレース材２と接合部材１２を接合できるので、施工性が良い。また、ブレース材２および接合部材１２間における、芯材３，１３同士の突き合わせ位置と拘束材４，１４同士の接合位置とが互いにずれているので、ブレース材２の芯材３の交差部側端部３ｂが接合部材１２の芯材１３および拘束材１４により取り囲まれた状態となり、より高い拘束効果が期待できる。ただし、接合部材１２の芯材１３が八角形である場合と比べて、芯材１３の加工精度が求められる。

１…Ｘ形配置圧縮ブレース
２…ブレース材
２ａ…接合端
３…芯材
４…拘束材
１２…接合部材
１３…芯材
１４…拘束材
Ａ，Ｂ…ブレース材・接合部材組合せ体

Claims

それぞれ一端が建物の躯体に接続される接続端とされた芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する一対の拘束材とを有する４本のブレース材を、前記接続端と反対側の端部である交差部側端を互いに近づけてＸ形に配置し、これら４本のブレース材の前記各交差部側端を、前記Ｘ形配置の交差部に位置する共通の接合部材に前記一対の拘束材のみで互いに接合し、前記各ブレース材の前記芯材を前記接合部材に突き合わせたことを特徴とするＸ形配置圧縮ブレース。
請求項１に記載のＸ形配置圧縮ブレースにおいて、前記接合部材は、芯材とこの芯材の両面に配置された一対の拘束材とを有し、前記各ブレース材の前記一対の拘束材を前記接合部材の前記一対の拘束材にそれぞれ接合し、前記ブレース材の前記芯材を前記接合部材の前記芯材に突き合わせたＸ形配置圧縮ブレース。
請求項２に記載のＸ形配置圧縮ブレースにおいて、前記接合部材の前記芯材における前記ブレース材の前記芯材を突き合わせる面が、前記接合部材の前記一対の拘束材の外周面よりも引っ込んで位置し、前記ブレース材の前記芯材の交差部側端が、前記接合部材の前記一対の拘束材の間における前記芯材が引っ込んだ箇所に進入したＸ形配置圧縮ブレース。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＸ形配置圧縮ブレースにおいて、前記接合部材は正面形状が八角形であり、この八角形の各辺のうちの互いに１つ飛びの四辺に前記４本のブレース材がそれぞれ接合し、これらブレース材の前記芯材が突き合わされる前記接合部材の面を、前記ブレース材の長手方向に対して垂直な面としたＸ形配置圧縮ブレース。