JP6359288B2 - 座屈拘束ブレースの接合構造 - Google Patents

Description

この発明は、住宅、集合住宅、その他の鉄骨造建物における座屈拘束ブレースの接合構造に関する。

従来、座屈拘束ブレースのように圧縮力と引張力を負担するブレースを構造躯体へ接合する場合、鉄骨製の柱と梁とのピン接合部に座屈拘束ブレースが交差するため、梁端部のボルト接合位置を、柱芯から大きく偏芯させている。また、座屈拘束ブレースは圧縮側にも作用するため、その構造躯体への接合部分は、補強のために複雑な構造となっている。

特許第０４０４４４８３号公報 特開平１０−２６６３３７号公報 特開２０１０−２８１１６５号公報 特開２０１２−１７２４９０号公報

一般的に、構造躯体への影響を考慮すると、できるだけ構造芯から偏芯することなく各部材を接合することが望ましい。
また、座屈拘束ブレースは、引張力だけでなく圧縮力も負担するため、柱・梁への接合部に通常のガセットプレートで座屈拘束ブレースを接合すると、面外方向への座屈が生じる可能性がある。これを防止するためには、リブプレート等の補強プレートが必要になり、柱・梁・ブレース接合部の納まりが複雑になる。特に、両方向ブレース架構の場合、梁端部のボルト接合位置を大きく偏芯させる上記従来の技術では、柱サイズをアップする必要性が生じる場合がある。

この発明の目的は、柱・梁・ブレースの接合部の納まりが複雑になることなく、座屈拘束ブレースのブレース芯を構造躯体の構造芯に一致させることができる座屈拘束ブレースの接合構造を提供することである。

この発明の座屈拘束ブレースの接合構造は、鉄骨製の柱および梁に接合されたブレース接合金物に座屈拘束ブレースが接合された座屈拘束ブレースの接合構造において、
前記座屈拘束ブレースを接合する角部となる鉄骨製の柱と梁との接合部は、前記柱から突出したガセットプレートに前記梁がボルト接合されるピン接合であり、前記座屈拘束ブレースのブレース芯と前記柱の柱芯とが交わる交点が、前記柱芯と前記梁の梁芯とが交わる交点に一致する。

この構成では、座屈拘束ブレースを接合する角部となる柱と梁との接合部をピン接合としているが、柱からガセットプレートを持ち出して梁端部のボルト接合位置をずらせることにより、柱・梁のボルト接合部分に妨げられることなく、座屈拘束ブレースのブレース芯と柱の柱芯とが交わる交点を、柱芯と梁芯とが交わる交点に一致させることを可能としている。これにより、柱・梁・ブレース接合部の納まりが複雑になることなく、座屈拘束ブレースのブレース芯を構造躯体の構造芯に一致させることができる。

上記構成において、前記ガセットプレートに、前記座屈拘束ブレースの傾斜に沿って傾斜した補強プレートが設けられている。この補強プレートの下端は、前記柱の側面に接している。
上記のように柱から突出させたガセットプレートに梁をボルト接合する接合構造では、梁端部のせん断力は柱芯から偏芯して作用することになり、その作用の影響は柱の断面算定において適切に評価する必要がある。しかし、前記ガセットプレートに、前記座屈拘束ブレースの傾斜に沿って傾斜した補強プレートを設けた場合、一般的な構成である垂直に補強プレートを設ける構成に比べて、ガセットプレートの突出量を少なくできる。つまり梁の接合部の柱からの距離をできるだけ小さくできる。そのため、前記偏芯に伴う付加曲げモーメントを極小化することができて、柱のサイズアップを回避することができる。

この発明において、前記ブレース接合金物は、前記座屈拘束ブレースの傾斜方向に沿って延びかつウェブおよびフランジを有する断面形状の傾斜ブレース接合部を有し、前記座屈拘束ブレースは端部に断面がＨ形のＨ形接合部を有し、前記ブレース接合金物の傾斜ブレース接合部と前記座屈拘束ブレースのＨ形接合部との接合を、前記傾斜ブレース接合部のフランジとＨ形接合部のフランジとでは行わず両接合部のウェブのみでの接合とし、その接合に前記両ウェブに跨がって配置されるスプライスプレートを用い、このスプライスプレートが補強リブを有するものとしても良い。
この構成の場合、前記スプライスプレートが補強リブを有することで、座屈拘束ブレースの接合部における面外座屈に対する補強効果を上げることができる。

この発明において、前記梁が前記柱よりも幅広であって、前記ガセットプレートが上下端に補強プレートを有する断面Ｈ形とされ、前記補強プレートの幅が前記梁の幅よりも狭いものとしても良い。
ブレースに圧縮方向および引張方向の両方向の荷重を負担させる両方向ブレース架構の場合、柱サイズよりも梁幅寸法が大きくなる箇所がある。このように梁幅寸法が大きい場合でも、通常ではガセットプレートの補強プレートを梁幅寸法と同幅とするため、ガセットプレートの柱への溶接が難しくなり、手間がかかる。しかし、上記のように梁が柱よりも幅広であって、前記ガセットプレートが上下端に補強プレートを有する断面Ｈ形とされていても、前記補強プレートの幅を前記梁の幅よりも狭く、例えば柱と同寸法とすることにより、ガセットプレートの柱への溶接を容易に行うことができる。

この発明の座屈拘束ブレースの接合構造は、鉄骨製の柱および梁に接合されたブレース接合金物に座屈拘束ブレースが接合された座屈拘束ブレースの接合構造において、前記座屈拘束ブレースを接合する角部となる鉄骨製の柱と梁との接合部は、前記柱から突出したガセットプレートに前記梁がボルト接合されるピン接合であり、前記座屈拘束ブレースのブレース芯と前記柱の柱芯とが交わる交点が、前記柱芯と前記梁の梁芯とが交わる交点に一致し、前記ガセットプレートに、前記座屈拘束ブレースの傾斜に沿って傾斜した補強プレートが設けられ、この補強プレートの下端が、前記柱の側面に接しているため、柱・梁・ブレース接合部の納まりが複雑になることなく、座屈拘束ブレースのブレース芯を構造躯体の構造芯に一致させることができる。

この発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの接合構造の斜視図である。 図１における柱・梁接合部の水平断面図である。 （Ａ）は同接合構造を適用した構造躯体の部分正面図、（Ｂ）は同部分平面図である。 同接合構造を適用した他の構造躯体の一例の部分正面図である。 （Ａ）は同接合構造におけるブレース接合部の正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるａ−ａ’矢視平面図である。 （Ａ）は図５（Ａ）におけるｂ−ｂ’矢視断面図、（Ｂ）はｃ−ｃ’矢視断面図、（Ｃ）はｄ−ｄ’矢視断面図である。 （Ａ）は座屈拘束ブレースにおける芯材の平面図、（Ｂ）は同芯材の側面図、（Ｃ）は同座屈拘束ブレースにおける幅方向補鋼材の平面図、（Ｄ）は同座屈拘束ブレースにおける拘束材の正面図、（Ｅ）は同拘束材の断面図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図７と共に説明する。この座屈拘束ブレースの接合構造は、図１に斜視図で示すように、鉄骨製の柱１および梁２に接合されたブレース接合金物３に、傾斜した姿勢の座屈拘束ブレース２０を接合した接合構造である。

図３（Ａ）は、この接合構造を適用した鉄骨造建物の構造躯体の部分正面図を示し、図３（Ｂ）はその平面図を示す。前記鉄骨造建物は、例えば低層の複数階の集合住宅である。この構造躯体では、一対の座屈拘束ブレース２０，２０がハ字形に配置され、各座屈拘束ブレース２０の下端が前記ブレース接合金物３に接合され、各座屈拘束ブレース２０の上端は梁２の中間部分に接合されている。なお、図４のように一対の座屈拘束ブレース２０，２０が逆ハ字形に配置され、各座屈拘束ブレース２０の上端が前記ブレース接合金物３に接合された構造躯体であっても、図１の実施形態とは上下逆向きの構成とすることで適用できる。

図１において、座屈拘束ブレース２０を接合する角部となる鉄骨製の柱１と梁２との接合部は、柱１から突出させたガセットプレート４に梁２をボルト５で接合するピン接合とされている。ガセットプレート４は、柱１に対してはその側面に溶接で接合されている。前記ブレース接合金物３も、柱１に溶接で接合されている。なお、前記ガセットプレート４と前記ブレース接合金物３とは、製造過程では別部品であるが、互いに溶接された組合せ部品であり、その組合せ部品が前記柱１に溶接により接合される。

座屈拘束ブレース２０のブレース芯と柱１の柱芯とが交わる交点は、前記柱芯と梁２の梁芯とが交わる交点に一致させてある。柱１は角形鋼管からなり、梁２はＨ形鋼を上下にフランジ部が位置するように設置している。また、図２に水平断面図で示すように、梁２は柱１よりも幅広とされている。

前記ガセットプレート４は、上下端に補強プレート４ａ，４ａを有する断面Ｈ形とされ、図２のように補強プレート４ａの幅は前記梁２の幅よりも狭く設定されている。具体的には、補強プレート４ａの幅は前記柱１とほぼ同じ幅に設定されている。ガセットプレート４への梁２のボルト接合は、ガセットプレート４のウェブ４ｂから梁２のウェブ２ｂに跨がり、これら両ウェブ４ｂ，２ｂを両面側から挟み付ける一対のスプライスプレート６を配置し、これら両スプライスプレート６と前記各ウェブ４ｂ，２ｂとを貫通する複数のボルト５で両ウェブ４ｂ，２ｂを接合することでなされている。また、ガセットプレート４のウェブ４ｂの両面には、前記座屈拘束ブレース２０の傾斜に沿って傾斜した補強プレート７が溶接により設けられている。

前記ブレース接合金物３は、前記座屈拘束ブレース２０の傾斜方向に沿って延びる傾斜ブレース接合部８を有する。傾斜ブレース接合部８は、図１ではウェブ８ａとその下側のフランジ８ａとでなる逆Ｔ形断面とされているが、図５（Ａ）のようにウェブ８ｂの上下にフランジ８ａを有するＨ形断面であっても良い。

図５（Ａ）は、前記傾斜ブレース接合部８と前記座屈拘束ブレース２０との接合部の正面図を示し、図５（Ｂ）は図５（Ａ）におけるａ−ａ’矢視平面図を示す。座屈拘束ブレース２０の端部には、断面形状Ｈ形のＨ形接合部２５が形成されている。ブレース接合金物３側の傾斜ブレース接合部８と座屈拘束ブレース２０との接合は、ブレース接合金物３側の傾斜ブレース接合部８のフランジ８ａと、座屈拘束ブレース２０側のＨ形接合部２５のフランジとは接合せず、前記傾斜ブレース接合部８のウェブ８ｂと、前記Ｈ形接合部２５のウェブ２５ｂとの間でのみの接合とされている。

すなわち、傾斜ブレース接合部８のウェブ８ｂからＨ形接合部２５のウェブ２５ｂに跨がり、これら両ウェブ８ｂ，２５ｂを両面側から挟み付ける一対のスプライスプレート９，９を配置し、これら両スプライスプレート９と前記各ウェブ８ｂ，２５ｂとを貫通する複数のボルト１０で両ウェブ８ｂ，２５ｂを接合することで、前記傾斜ブレース接合部８のウェブ８ｂと、前記Ｈ形接合部２５のウェブ２５ｂとが接合されている。前記スプライスプレート９は、座屈拘束ブレース２０の傾斜方向に延びる補強リブ９ａを有し、全体の断面がＴ形とされている。このように、ブレース接合金物３側の傾斜ブレース接合部８と座屈拘束ブレース２０とを接合するスプライスプレート９に、座屈拘束ブレース２０の傾斜方向に延びる補強リブ９ａを設けることで、座屈拘束ブレース２０の座屈に対する補強効果を上げることができる。

図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図５（Ａ）におけるｂ−ｂ’矢視断面図、ｃ−ｃ’矢視断面図、およびｄ−ｄ’矢視断面図を示す。座屈拘束ブレース２０は、図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に示すように、板状の芯材２１と、この芯材２１の両面に沿って対向配置した一対の拘束材２２，２２とを有する。拘束材２２は角形鋼管で構成される。拘束材２２の角形鋼管内にはコンクリート等の硬化性の充填材が充填されていても良い。芯材２１の両端部は前記Ｈ形接合部２５のウェブ２５ｂとなる拡幅部とされ、その拡幅部の両辺に前記Ｈ形接合部２５のフランジとなる補強プレート２６が設けられている。芯材２１の両面の長手方向中間部には拘束材ずれ止め用の突起２４が設けられ、拘束材２２の長手方向中間部には前記突起２４に係合する係合孔２８が設けられる。一対の拘束材２２，２２の上下端間は、図６（Ｃ）のようにブレース長手方向に延びる幅方向補鋼材２３で連結されている。その幅方向補鋼材２３の平面図を図７（Ｃ）に示す。座屈拘束ブレース２０のＨ形接合部２５には、図６（Ｂ）のように、フランジとなる両補強プレート２６間に跨がる別の補強プレート２７が接合されている。

この構成の座屈拘束ブレースの接合構造によると、座屈拘束ブレース２０を接合する角部となる鉄骨製の柱１と梁２とをボルト接合によるピン接合としているが、柱１からガセットプレート４を持ち出し、このガセットプレート４に梁２をボルト接合することで、梁端部のボルト接合位置を柱芯から離している。これにより、柱・梁のボルト接合部分に妨げられることなく、座屈拘束ブレース２０のブレース芯と柱１の柱芯とが交わる交点を、柱芯と梁芯とが交わる交点に一致させている。このため、柱１・梁２・ブレース接合金物３の納まりが複雑になることなく、座屈拘束ブレース２０のブレース芯を構造躯体の構造芯に一致させることができる。

この発明の接合構造では、梁端部のせん断力は柱芯から偏芯して作用することになるが、その作用の影響は柱１の断面に左右される。この実施形態では、ガセットプレート４に、座屈拘束ブレース２０の傾斜に沿って傾斜した補強プレート７を設けているので、ガセットプレート４の突出量を少なくして、つまり梁２の接合部の柱１からの距離をできるだけ小さくして、前記偏芯に伴う付加曲げモーメントを極小化することができ、柱１のサイズアップを回避することができる。

圧縮方向および引張方向の両方向の荷重をブレースに負担させる両方向ブレース架構の場合、柱サイズよりも梁幅寸法が大きくなる箇所があるが、この実施形態では上記したように梁２が柱１よりも幅広であって、ガセットプレート４が上下端に補強プレート４ａを有する断面Ｈ形とされ、補強プレート４ａの幅が梁２の幅よりも狭く、例えば柱１とほぼ同寸法とされているので、ガセットプレート４の柱１への溶接を容易に行うことができる。

１…柱
２…梁
３…ブレース接合金物
４…ガセットプレート
４ａ…補強プレート
４ｂ…ウェブ
５…ボルト
７…傾斜した補強プレート
８…傾斜ブレース接合部
８ｂ…ウェブ
９…スプライスプレート
９ａ…補強リブ
２０…座屈拘束ブレース
２５…Ｈ形接合部
２５ｂ…ウェブ

Claims (3)

1. 鉄骨製の柱および梁に接合されたブレース接合金物に座屈拘束ブレースが接合された座屈拘束ブレースの接合構造において、
   前記座屈拘束ブレースを接合する角部となる鉄骨製の柱と梁との接合部は、前記柱から突出したガセットプレートに前記梁がボルト接合されるピン接合であり、前記座屈拘束ブレースのブレース芯と前記柱の柱芯とが交わる交点が、前記柱芯と前記梁の梁芯とが交わる交点に一致し、
   前記ガセットプレートに、前記座屈拘束ブレースの傾斜に沿って傾斜した補強プレートが設けられ、この補強プレートの下端が、前記柱の側面に接していることを特徴とする座屈拘束ブレースの接合構造。
2. 請求項１に記載の座屈拘束ブレースの接合構造において、前記ブレース接合金物は、前記座屈拘束ブレースの傾斜方向に沿って延びかつウェブおよびフランジを有する断面形状の傾斜ブレース接合部を有し、前記座屈拘束ブレースは端部に断面がＨ形のＨ形接合部を有し、前記ブレース接合金物の傾斜ブレース接合部と前記座屈拘束ブレースのＨ形接合部との接合が、前記傾斜ブレース接合部のフランジとＨ形接合部のフランジとでは行われず両接合部のウェブのみでの接合とされ、その接合に前記両ウェブに跨がって配置されるスプライスプレートが用いられ、このスプライスプレートが補強リブを有するものである座屈拘束ブレースの接合構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の座屈拘束ブレースの接合構造において、前記梁が前記柱よりも幅広であって、前記ガセットプレートが上下端に補強プレートを有する断面Ｈ形とされ、前記補強プレートの幅が前記梁の幅よりも狭い座屈拘束ブレースの接合構造。

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