JP6169486B2 - Buckling restraint brace - Google Patents
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Description
この発明は、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。 The present invention relates to a buckling-restrained brace that is incorporated in a framework of a structure and absorbs vibration energy and attenuates vibration in the event of an earthquake or the like.
従来の座屈拘束ブレースは、いずれも、一対の拘束材で芯材を両側から挟み付けるなど、芯材を内側、拘束材を外側に配置して、芯材の座屈を補剛する構成とされている。図7,図8にその一例を示す。
同図の例の座屈拘束ブレース21は、細長い板状の芯材22と、この芯材22の両面に沿って対向配置した一対の拘束材23,23とを有する。芯材22の両端は、建物の躯体と接合する継手部22Bとされ、拘束材23は、芯材22の継手部22Bの先端側を除く芯材22の略全体を覆うように配置される。
Each of the conventional buckling-restraining braces is configured to stiffen the buckling of the core material by arranging the core material on the inside and the restraining material on the outside, such as sandwiching the core material from both sides with a pair of restraining materials. Has been. An example is shown in FIGS.
The buckling-restraining
前記一対の拘束材23,23は、図9に断面図で示すように、それぞれ前記芯材22との対向方向に開口した溝形鋼24と、この溝形鋼24内に充填されたコンクリート系材25とでなる。拘束材23の芯材22と対向する表面には、アンボンド材26が貼り付けられる。この例では、芯材22は、長手方向の中央部に他よりも幅の狭い絞り部22Aを有し、絞り部22Aの両側には、スペーサ27が配置されている。
As shown in a sectional view in FIG. 9, the pair of
従来の座屈拘束ブレースは、いずれも一対の拘束材で芯材を両側から挟み付けるなど、芯材を内側、拘束材を外側に配置して構成されているため、以下のような課題がある。
(1) 芯材22が拘束材23で覆われているため、地震後に芯材22の損傷具合を確認できない。
(2) 損傷した芯材22だけを取り替えることができないため、取り替えには大掛かりな工事が必要になり、コストも高くなる。
(3) 一般的な従来の座屈拘束ブレースでは芯材22が1枚であるため、図10のように芯材22の継手部22Bを、建物躯体の接合板31にスプライスプレート28で挟み付けて連結する必要があり、継手部22Bが長くなってしまう。また継手部22Bが長いと、局部座屈を抑えるためのリブ29などによる補強も大きくなる。
(4) 地震時に建物の極端な変形を抑えるフェイルセーフ機構も有しない。
Conventional buckling-restraining braces are configured by arranging the core material on the inside and the constraint material on the outside, such as sandwiching the core material from both sides with a pair of constraint materials, and thus have the following problems. .
(1) Since the
(2) Since only the damaged
(3) Since a common conventional buckling-restrained brace has one
(4) There is no fail-safe mechanism that suppresses extreme deformation of buildings during an earthquake.
この発明の目的は、地震による芯材の破損状況を確認し易く、かつ芯材のみの交換も容易に行うことができる座屈拘束ブレースを提供することである。 An object of the present invention is to provide a buckling-restrained brace that can easily confirm the state of damage to a core material due to an earthquake and can easily replace only the core material.
この発明の座屈拘束ブレースは、片面が対向し合うように互いに平行に配置され両端が建物の躯体に接続される一対の板状の芯材と、これら芯材に挟まれて両芯材の座屈を拘束する拘束材とを備え、前記一対の芯材を前記拘束材と共に、長手方向に間隔を開けて配置した複数のボルトにより相互に接合したことを特徴とする。 The buckling-restraining brace of the present invention includes a pair of plate-like core members that are arranged in parallel to each other so that one side faces each other and both ends are connected to a building frame, and sandwiched between these core members. A restraining material that restrains buckling, and the pair of core members are joined together with the restraining material by a plurality of bolts arranged at intervals in the longitudinal direction.
この構成によると、拘束材を一対の芯材で挟み付けており、芯材が外側にあるため、地震による芯材の破損状況を確認し易く、また芯材のみの交換も容易に行うことができる。また、芯材が2枚であるため、芯材を建物躯体の接合板に接合するにつき、2対の芯材の端部で前記接合板を挟み付けることができ、スプライスプレートが不要となる。そのため、芯材端部の継手部を短くでき、局部座屈防止のためのリブ等による補強も不要化または小さくできる。 According to this configuration, the restraint material is sandwiched between the pair of core materials, and since the core material is on the outside, it is easy to check the damage status of the core material due to the earthquake, and it is also easy to replace only the core material. it can. Moreover, since there are two core members, when the core member is joined to the joint plate of the building frame, the joint plate can be sandwiched between the ends of the two pairs of core members, and a splice plate is not necessary. Therefore, the joint portion at the end of the core material can be shortened, and reinforcement with ribs or the like for preventing local buckling can be eliminated or reduced.
この発明において、前記芯材を、外部から目視可能に露出させても良い。
芯材が外部から目視可能に露出していると、部材の分解等を行うことなく芯材の破損状況を確認することができて、より一層確認し易く、また芯材の取り替えもさらに容易となる。
In the present invention, the core material may be exposed so as to be visible from the outside.
If the core material is exposed from the outside, it is possible to check the damage status of the core material without disassembling the members, making it easier to check and replacing the core material more easily. Become.
この発明において、前記ボルトのピッチを一定ピッチとし、このピッチを前記芯材の座屈長さに合わせても良い。
芯材の座屈長さにボルトのピッチが合わせてあると、ボルトのピッチにより芯材の圧縮耐力(座屈耐力)を決定することができる。
In the present invention, the pitch of the bolts may be a constant pitch, and this pitch may be matched to the buckling length of the core material.
When the bolt pitch matches the buckling length of the core material, the compression strength (buckling strength) of the core material can be determined by the bolt pitch.
この発明において、前記拘束材に設けられるボルト挿通孔を、前記芯材の長手方向に長い長孔としても良い。
ボルト挿通孔が長孔であると、このボルト挿通孔の長さを調整することにより、芯材の変形性能に上限を設定することができ、拘束材が芯材の変形抑制装置としても働くことになり、建物の大変形を抑えるフェイルセーフ機構を付加することができる。
In this invention, it is good also considering the bolt insertion hole provided in the said restraint material as a long hole long in the longitudinal direction of the said core material.
If the bolt insertion hole is a long hole, by adjusting the length of the bolt insertion hole, an upper limit can be set for the deformation performance of the core material, and the restraint material also functions as a deformation suppression device for the core material. Therefore, a fail-safe mechanism that suppresses large deformation of the building can be added.
この発明の座屈拘束ブレースは、片面が対向し合うように互いに平行に配置され両端が建物の躯体に接続される一対の板状の芯材と、これら芯材に挟まれて両芯材の座屈を拘束する拘束材とを備え、前記一対の芯材を前記拘束材と共に、長手方向に間隔を開けて配置した複数のボルトにより相互に接合したため、地震による芯材の破損状況を確認し易く、かつ芯材のみの交換も容易に行うことができる。 The buckling-restraining brace of the present invention includes a pair of plate-like core members that are arranged in parallel to each other so that one side faces each other and both ends are connected to a building frame, and sandwiched between these core members. A restraining material that restrains buckling, and the pair of core materials are joined together with a plurality of bolts arranged at intervals in the longitudinal direction together with the restraining material. It is easy to replace only the core material.
この発明の一実施形態を図1ないし図4と共に説明する。図1(A),(B)はこの実施形態の座屈拘束ブレースの正面図および断面図を示す。この座屈拘束ブレース1は、それぞれの片面が対向し合うように互いに平行に配置される一対の板状の芯材2,2と、これら芯材2,2に挟まれて芯材2の座屈を拘束する1本の拘束材3とを有する。前記一対の芯材2,2は、拘束材3と共に、長手方向に間隔を開けて配置した複数のボルト4により相互に接合する。芯材2の両端は建物の躯体に接続される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B show a front view and a cross-sectional view of a buckling restrained brace of this embodiment. The buckling-restraining
芯材2は、図3に示すように細長い平鋼板からなり、その長さ方向の中間部が、両側に長さ方向に沿う切欠部2aを有する狭幅部2Aとされている。この狭幅部2Aは、地震時等の層間変位の早期の段階から降伏し、大きなエネルギー吸収が行える部分となる。芯材2の拘束材3よりも突出した両端部は、建物の躯体となる柱や梁等の鉄骨材10に連結される継手部2Bとされる。
As shown in FIG. 3, the
一対の芯材2,2を拘束材3と共に接合するボルト4は、芯材2の長さ方向における拘束材3と重なる区間において、図2(A)のように一定ピッチPで配置される。このピッチPで、芯材2には、図3のように複数のボルト挿通孔7が設けられる。図2(A),(B)は、この座屈拘束ブレース1の平面図と芯材2の座屈イメージ図とを示す。芯材2は、同図に示すように一定の座屈長さpで波打つように表裏両面へ座屈変形する。この座屈長さpに、ボルト4のピッチPが合わせてある。芯材2の両端部は継手部2Bとなり、この継手部2Bには図3のように建物の躯体へボルト接合するためのボルト挿通孔8が設けられる。建物の躯体へ接合するボルトには、高力ボルトが用いられる。
The
拘束材3は、図4のように芯材2よりも剛性の高いH形鋼からなり、そのウェブ部3aに前記ボルト4のピッチPに合わせて複数のボルト挿通孔9が設けられる。ここでは、このボルト挿通孔9を、芯材2の長手方向に長い長孔とし、芯材2の変形から拘束材3が独立するようにしている。そのため、芯材2で拘束材3を挟み込むボルト4には、高力ボルトではなく、中ボルトを使用する。ただし、拘束材3の長手方向の中央のボルト挿通孔9は長孔ではなく円形孔とされ、拘束材3の端部に近いボルト挿通孔9ほど、次第に長く形成されている。この長孔からなるボルト挿通孔9は、例えばこの孔内の長手方向の拘束材中央側端が前記芯材2のボルト挿通孔7に整合する位置とされる。前記各ボルト4は、一対の芯材2,2のボルト挿通孔7と、拘束材3のボルト挿通孔9に渡って挿通され、ナット4aにより芯材2,2と拘束材3とを締めつける。
拘束材3を挟み付ける一対の芯材2,2の外面側には、これを覆う部材がなく、芯材2は外部から目視可能に露出させられている。
As shown in FIG. 4, the
There are no members covering the outer surfaces of the pair of
この構成の座屈拘束ブレース1によると、一対の芯材2,2で拘束材3を挟み込み、これらを長手方向に並ぶ複数のボルト4により接合している。このため、地震等によりこの座屈拘束ブレース1に圧縮力が作用したときに、拘束材3によって芯材2の座屈が拘束され、震動エネルギーを吸収する座屈拘束ブレースとして機能する。
従来の座屈拘束ブレースとは異なり、芯材2を2枚として外面側に配置しているが、そのため、地震による芯材2の破損状況を確認し易く、かつ芯材2のみの交換も容易に行うことができる。また、芯材2を2枚としているので、建物の躯体に設けられた接合板13を2枚の芯材2の端部の継手部2Bで挟み付けて芯材2を建物の躯体に接合できる。そのため、従来で必要であった芯材端部の継手部と建物側の接合板とに渡って挟み付ける連結用プレート(図10のスプライスプレート28)が不要となる。さらに、連結用プレートが不要であるため、芯材2の継手部2Bの長さを短くでき、また継手部2Bのリブなどによる補強を小さくでき、あるいは省略でき、継手部2Bの構造を簡素化できる。
According to the buckling constraining
Unlike the conventional buckling-restrained brace, two
また、この実施形態では、芯材2を、外部から目視可能に露出させているので、部分的に部材の分解等を行うことなく芯材2の破損状況を確認できて、より一層簡単に確認することができ、芯材2の取り替えもさらに容易となる。具体的には、地震時に損傷した場合の取り替えは芯材2だけで良く、取り替え部の重量も軽くて済むため、地震後に座屈拘束ブレース1を交換するための補修費用を少なくすることができる。このため、この座屈拘束ブレース1は、大地震の発生後に一部を交換して復旧させるタイプの座屈拘束ブレースとして用いる場合に、より効果的となる。
Further, in this embodiment, since the
また、この実施形態では、拘束材3を芯材2に接合するボルト4の配列ピッチを一定ピッチPとし、このピッチPを図2のように芯材2の座屈長さpに合わせているので、ボルト4のピッチPにより芯材2の圧縮耐力(座屈耐力)を決定することができる。
Further, in this embodiment, the arrangement pitch of the
この実施形態では、拘束材3に設けられるボルト挿通孔9は、図4のように芯材2の長手方向に長い長孔としているので、そのボルト挿通孔9の長さを調整することにより、芯材2の変形性能に上限を設定することができる。すなわち、引っ張り力の作用時に芯材2に延びが生じる範囲が、ボルト挿通孔9内でボルト4が移動できる範囲に拘束材3で規制される。このように、拘束材3が芯材2の変形抑制装置として働くことになり、建物の大変形を抑えるフェイルセーフ機構を付加することができる。このとき、芯材2は長手方向の中央から離れるに従って前記中央からの変形量が大きくなるが、各ボルト挿通孔9は端部側に近いものほど長くしてあるため、各ボルト挿通孔9で前記変形の抑制機能を作用させることができる。
In this embodiment, since the
図5(A)〜(D)には、上記座屈拘束ブレース1における芯材2の各変形例を示す。上記実施形態では、芯材2として、図5(B)のように細長い平鋼板の長さ方向中間部の両側に長さ方向に沿う切欠部2aを形成して狭幅部2Aとしたものを用いたが、狭幅部2Aを形成しない図5(A)のような芯材2であっても良い。また、狭幅部2Aを持たない細長い平鋼板において、拘束材3をボルト接合するためのボルト挿通孔8を、2列に配列した図5(C)のような芯材2であっても良い。さらに、図5(C)の芯材2において、拘束材3と接面する側とは反対側の片面における幅方向の中間位置に、図5(D)のように長さ方向に延びる補強リブ2bを設けて断面T字状としたものでも良い。図5(E)は、図5(D)のE−E矢視断面図を示す。
5A to 5D show modifications of the
図6には、上記実施形態の座屈拘束ブレース1と、他の各実施形態の座屈拘束ブレース1A〜1Cの側面図を示す。上記実施形態では、図6(A)のようにH形鋼からなる拘束材3のウェブ部3aを一対の芯材2,2で挟み付けた構造としたが、図6(B)のように、拘束材3が、H形鋼と、このH形鋼の両フランジ部の両端間に接合した2枚のプレート3b,3bとでなる構造の座屈拘束ブレース1Aとしても良い。この場合、芯材2が外部から目視可能に露出するように、前記プレート3bは長手方向に分散して複数配置するのが望ましい。また、他の実施形態として、図6(C)のように、拘束材3として一対の溝形鋼を互いに背面合わせに接合したものを用いて座屈拘束ブレース1Bとしても良い。さらに、図6(D)のように、前記拘束材3が、互いに背面合わせに接合した一対の溝形鋼と、これら両溝形鋼の両フランジ部間に接合した2枚のプレート3c,3cとでなる構造の座屈拘束ブレース1Cとしても良い。この場合も、芯材2が外部から目視可能に露出するように、前記プレート3cは長手方向に分散して複数配置するのが望ましい。
In FIG. 6, the side view of the buckling
1,1A〜1C…座屈拘束ブレース
2…芯材
3…拘束材
4…ボルト
9…ボルト挿通孔
1, 1A-1C ... Buckling
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