JP6629923B2 - ブレース機構 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、建築物、工作物等の耐震、制振構造または、耐震補強等に適用されるブレース機構に関する。

従来の一般的なブレース機構は、斜め部材（筋交い）の引張力、圧縮力の両者またはどちらかの応力によりその構面を維持する機構であり、ブレースには、耐震ブレース、既存の建築物のブレース補強など、地震、台風等の横方向の力に対応するために数々の知見と技術が構築されている。ブレースには、形鋼、丸鋼、木桟などの棒状の部材が用いられる。

特殊な例としては、上下に離れた２本の梁の間にガセットを回動可能に設け、このガセットにブレース部材を固定することが提案されている。前記ガセットにプーリーを用い、一対のブレース部材間に連結した巻回部材を前記プーリーに掛装することについても提案されている（特許文献１）。

特開２０１７−００２４７６号公報

前記従来の数々の知見と技術によるブレース構造は、引張力と圧縮力とが作用して、構造的解析が煩雑で、かつ施工に至っては相当な労力を必要としている。引張力のみを作用させる構造もあるが、その構造の場合、Ｘ形に配置されるブレース２本のブレースのうち、現在の外力負荷状態で圧縮力が作用している方のブレースは耐震機能に貢献せず、効率が悪い。
また、従来の鋼材、木材、コンクリート等のブレースを構成する材料も決して安価とは言えず、また架構も複雑になり、費用対効果から見て望ましいものではないものが多い。

この発明の目的は、構成が簡単で、施工性、工期面および管理面等における優位性があり、またブレース材を構成する材料の費用低減を図ることができるブレース機構を提供することである。

この発明における第１の発明のブレース機構は、一対の縦枠材と一対の横枠材とで矩形枠状に構成された枠体に加わる水平力に対して補強を行うブレース機構であって、
紐または帯状で可撓性の第１および第２のブレース材と、これらブレース材が掛装位置の移動が自在なように掛装される回転支点部材とを備え、
前記第１のブレース材は、両端が枠体の同じ辺または同じ辺の両側の角部に結合されて中間が前記回転支点部材に掛装され、
前記第２のブレース材は、両端が前記枠体の前記辺に対向する辺またはこの対向する辺の両側の角部に結合されて中間が前記回転支点部材に前記第１のブレース材と反対側から掛装され、
前記第１および第２のブレース材は、それぞれ２本が平行に設けられ、前記２本の第１のブレース材が前記回転支点部材における軸方向の両端側に掛装され、前記２本の第２のブレース材が前記回転支点部材における前記２本の第１のブレース材の掛装位置の間となる軸方向の中央側に掛装され、
前記枠体の前記同じ辺および前記枠体の前記辺に対向する辺は、いずれも前記横枠材で構成される辺であり、
前記第１および第２のブレース材は、前記枠体から引っ張り力が負荷され前記回転支点部材を介して前記第１のブレース材と第２のブレース材の間で前記引っ張り力を伝達し合うものであり、前記回転支点部材は、軸方向が、前記矩形枠状の枠体が成す壁面に垂直でる。

この構成によると、第１および第２のブレース材は、それぞれ枠体の同じ辺側に両端が結合されるが、これら第１および第２のブレース材は中間の回転支点部材に互いに反対側から掛装されているため、第１および第２のブレース材の互いに直線状に位置する部分と回転支点部材とを介して、枠体の対角線方向に引張力を伝達することができる。
前記枠体が菱形に変形したとき、例えば建築物の壁部に適用されて建築物に層間変位が生じたときは、互いにＸ形を成す両対角線の長さが変わる。このとき、第１および第２のブレース材は紐または帯状で可撓性の部材であるため、回転支点部材に掛装された箇所がずれ、このずれによって回転支点部材の両側の部分に作用する張力が均等化する。そのため、圧縮力を負担できないブレース材を用いながら、第１および第２のブレース材の両方が、常に変形防止のために機能するため、枠体における各辺の端部の固定箇所の強度、およびブレース材の強度が軽減できる。
また、第１および第２のブレース材は紐または帯状で可撓性の部材であるため、圧縮力を負担する機能を持つブレースに比べて、材料の費用が低減される。
引張力だけを負担する紐または帯状で可撓性のブレース材を用いるため、構成が簡単で、施工性、工期面および管理面等における優位性がある。したがって、既存の建築物等に簡単に施工することができる。
また棒状のブレース部材と巻回部材とプーリーとを用いた特許文献１に比べて、構成を簡単化することができ、コスト低減を図れるうえ施工性、工期面および管理面等における優位性がある。
さらに、複数本の第１のブレース材および第２のブレース材で、共通の回転支点部材を安定して支持することができる。

第１および第２のブレース材は、紐または帯状で可撓性のある素材であれば適用可能であるため、鋼材等の棒材を用いる従来のブレース構造よりも、ブレース材の費用低減を図れる。ブレース機構の施工位置を施工後に微調整することも容易である。このブレース機構によれば、従来のブレース構造に対し、施工性、工期面および管理面等における優位性がある。

前記第２のブレース材は、１本であってもよい。すなわち、この発明の第２のブレース機構は、一対の縦枠材と一対の横枠材とで矩形枠状に構成された枠体に加わる水平力に対して補強を行うブレース機構であって、
紐または帯状で可撓性の第１および第２のブレース材と、これらブレース材が掛装位置の移動が自在なように掛装される回転支点部材とを備え、
前記第１のブレース材は、両端が前記枠体の同じ辺または同じ辺の両側の角部に結合されて中間が前記回転支点部材に掛装され、
前記第２のブレース材は、両端が前記枠体の前記辺に対向する辺またはこの対向する辺の両側の角部に結合されて中間が前記回転支点部材に前記第１のブレース材と反対側から掛装され、
前記第１のブレース材は２本が平行に設けられ、前記第２のブレース材は１本であり、前記２本の第１のブレース材が前記回転支点部材における軸方向の両端側に掛装され、前記１本の第２のブレース材が前記回転支点部材における前記２本の第１のブレース材の掛装位置の間となる中央に掛装され、
前記枠体の前記同じ辺および前記枠体の前記辺に対向する辺は、いずれも前記横枠材で構成される辺であり、
前記第１および第２のブレース材は、前記枠体から引っ張り力が負荷され前記回転支点部材を介して前記第１のブレース材と第２のブレース材の間で前記引っ張り力を伝達し合い、前記回転支点部材は、軸方向が、前記矩形枠状の枠体が成す壁面に垂直である。

前記枠体は、建築物における柱および横架材で構成される部位であってもよい。建築物における柱および横架材で構成される部位に、このブレース機構を適用した場合、建築物の耐震性および制振性を簡易に高めることができる。制振性は、繰り返し正逆方向に生じる回転支点部材とブレース材との掛装位置の変化時に生じる摩擦やブレース材の弾性変形で生じる。
また、この構成によれば、水平力の作用方向（左右）、特に地震または風力による繰り返し力に対し、力の方向（プラス、マイナス）に拘わらず対応することができる。

この発明のブレース機構は、枠体に加わる水平力に対して補強を行うブレース機構であって、紐または帯状で可撓性の第１および第２のブレース材と、これらブレース材が掛装位置の移動が自在なように掛装される回転支点部材とを備え、前記第１のブレース材は、両端が前記枠体の同じ辺または同じ辺の両側の角部に結合されて中間が前記回転支点部材に掛装され、前記第２のブレース材は、両端が前記枠体の前記辺に対向する辺またはこの対向する辺の両側の角部に結合されて中間が前記回転支点部材に前記第１のブレース材と反対側から掛装され、前記第１および第２のブレース材は、前記枠体から引っ張り力が負荷され前記回転支点部材を介して前記第１のブレース材と第２のブレース材の間で前記引っ張り力を伝達し合う。このため、構成が簡単で、施工性、工期面お
よび管理面等における優位性があり、またブレース材を構成する材料の費用低減を図ることができる。

この発明の実施形態に係るＸ形のブレース機構の斜視図である。 （Ａ）は、同ブレース機構の回転支点部材に第１および第２のブレース材が掛装された状態を示す部分的に示す図、（Ｂ）は同回転支点部材の断面図である。 同回転支点部材の変更形態を示す正面図である。 （Ａ）は、同ブレース機構に作用する力を模式的に示す図、（Ｂ）は従来例のブレース機構に作用する力を模式的に示す図である。 枠体に水平力が作用した例を示す図である。 この発明の他の実施形態に係るブレース機構の正面図である。 （Ａ）は、図６のブレース機構の回転支点部材の斜視図、（Ｂ）は、同回転支点部材の正面図である。 （Ａ）は、参考提案例に係るブレース機構の回転支点部材の斜視図、（Ｂ）は同回転支点部材の正面図である。 Ｘ形のブレース機構を木造住宅に適用した例を示す図である。 Ｘ形のブレース機構をＳ造、ＲＣ造の耐震補強に適用した例を示す図である。 Ｘ形のブレース機構をビニールハウス等に適用した例を示す図である。 いずれかのブレース機構を小屋面ブレースに適用した例を示す図である。

［Ｘ形のブレース機構］
この発明の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。
図１に示すように、このブレース機構１は、枠体２に加わる水平力に対して補強を行うブレース機構であり、第１および第２のブレース材３，４と、回転支点部材５と、取付部材６とを備える。ブレース機構１は、架構に加わる横方向の力に対して、従来のブレースと同様にトラス構面によりその力を各部材に伝達し、その外力に対して枠体２の変位、変形を防ぐ。ブレース機構１は、後述する力の流れ（図４（Ａ））によって通常のトラスとは異なり、上下（梁材）と左右（柱材）の拘束に斜材が介する回転支点部材５の作用により、引張力のみで力を分散することが可能である。

枠体２は、一対の縦枠材７，７と、一対の横枠材８，８とで矩形枠状に構成される。一対の縦枠材７，７は、例えば、上下方向にそれぞれ平行に延び所定間隔を隔てて設置される。一対の横枠材８，８は、縦枠材７，７の上端間、下端間にわたってそれぞれ架設され水平方向に平行に延びる。枠体２は、例えば、後述する建築物、工作物、テント屋根、ビニールハウス等の一部である。

＜第１および第２のブレース材３，４について＞
第１および第２のブレース材３，４は、紐または帯状で可撓性のある素材である。
第１のブレース材３は、図１の上側のブレース材である。第１のブレース材３は、両端が枠体２における上側の横枠材８の両側の角部に、取付部材６，６を介して結合されている。この第１のブレース材３における長手方向の中間が、回転支点部材５に掛装されている。第１のブレース材３は複数本（この例では二本）が平行に設けられている。

第２のブレース材４は、図１の下側のブレース材である。第２のブレース材４は、両端が枠体２における下側の横枠材８の両側の角部に、取付部材６，６を介して結合されている。第２のブレース材４における長手方向の中間が、回転支点部材５に第１のブレース材３と反対側から掛装されている。第２のブレース材４は複数本（この例では二本）が平行に設けられている。これら複数本の第１のブレース材３，３および第２のブレース材４，４は、互いに共通の回転支点部材５に掛装される。

各取付部材６として、例えば、ホールダウン金物、アイボルト等が用いられるが、これらに限定されるものではない。
各ブレース材３，４の材質としては、例えば、麻、ナイロン、ポリプロピレン等のロープまたはベルト、被覆鋼線、ステンレス鋼線、メッキワイヤロープ等の各種、市中品の使用が可能である。

＜回転支点部材５について＞
回転支点部材５には、第１および第２のブレース材３，４が掛装位置の移動が自在なように掛装されている。回転支点部材５は、環状溝付きの円柱または円筒状部材である回転軸金物から成る。回転支点部材５は、第１のブレース材３により吊り下げた状態に第２のブレース材４が掛装されることにより安定支持され、枠体２の例えば中央付近に位置し、回転軸が枠体２の壁面に直交する。

図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、回転支点部材５の外周面には、第１および第２のブレース材３，４を掛装するための四つの環状溝５ａが所定間隔おきに形成されている。この回転支点部材５の軸方向両端側の環状溝５ａ，５ａに、上側の二本の第１のブレース材３，３が掛装され、回転支点部材５の軸方向中央付近の環状溝５ａ，５ａに、下側の二本の第２のブレース材４，４が掛装されている。

すなわち図１に示すように、回転支点部材５を上側の横枠材８より一対の第１のブレース材３，３で吊るす。これと共に、回転支点部材５を下側の横枠材８より一対の第２のブレース材４，４で引張り固定する。よって、第１および第２のブレース材３，４は、枠体２から引っ張り力が負荷され回転支点部材５を介して第１のブレース材３と第２のブレース材４の間で伝達し合う。

回転支点部材５は、図２（Ｂ）に示す環状溝付きの回転軸金物に限定されるものではない。例えば、図３に示すように、回転支点部材５Ａは、ボルト５ｂと、このボルト５ｂに螺合された複数（この例では４個）のナット５ｃと、ボルト５ｂの外周で且つ隣り合うナット間に設けられた複数（この例では四個）のスリーブ５ｄとを有する構成であってもよい。この場合、各スリーブ５ｄの外周とナット５ｃ間で囲まれた環状溝５ａに、第１および第２のブレース材３，４（図２（Ａ））が掛装される。

この回転支点部材５Ａの軸方向両端の環状溝５ａ，５ａに、上側の二本の第１のブレース材３，３（図１）が掛装され、回転支点部材５の軸方向中央付近の環状溝５ａ，５ａに、下側の二本の第２のブレース材４，４（図１）が掛装される。各スリーブ５ｄは、環状溝５ａに掛装された各ブレース材の摩擦を低減する。この場合、市販品のボルト、ナット等を用いて回転支点部材５Ａを構成することができ、図２（Ｂ）に示す環状溝付きの回転軸金物よりもコスト低減を図ることが可能となる。

＜作用効果について＞
この構成によると、図４（Ａ）に示すように、第１および第２のブレース材３，４は、それぞれ枠体２の同じ辺側に両端が結合されるが、これら第１および第２のブレース材３，４は中間の回転支点部材５に互いに反対側から掛装されているため、第１および第２のブレース材３，４の互いに直線状に位置する部分と回転支点部材５とを介して、枠体２の対角線方向に引張力を伝達することができる。

図５に示すように、枠体２が菱形に変形したとき、例えば建築物の壁部に適用されて建築物に層間変位が生じたときは、互いにＸ形を成す両対角線の長さが変わる。このとき、第１および第２のブレース材３，４は紐または帯状で可撓性の部材であるため、回転支点部材５に掛装された箇所が図５右側の図に示すようにずれ、このずれによって図４右側の図に示すように回転支点部材５の両側の部分に作用する張力が均等化する。そのため、圧縮力を負担できないブレース材を用いながら、第１および第２のブレース材３，４の両方が、常に変形防止のために機能するため、引張力だけに対抗する部材で足りる。

また、図４（Ａ）に示す第１および第２のブレース材３，４は紐または帯状で可撓性の部材であるため、圧縮力を負担する機能を持つブレース５０（図４（Ｂ））に比べて、材料の費用が低減される。
引張力だけを負担する紐または帯状で可撓性のブレース材３，４を用いるため、構成が簡単で、施工性、工期面および管理面等における優位性がある。
また特許文献１に比べて、構成を簡単化することができ、コスト低減を図れるうえ施工性、工期面および管理面等における優位性がある。

第１および第２のブレース材３，４は、紐または帯状で可撓性のある素材であれば適用可能であるため、鋼材等を用いる従来のブレース構造よりも、ブレース材の費用低減を図れる。

第１および第２のブレース材３，４は、それぞれ複数本が平行に設けられ、これら複数本の第１のブレース材３および第２のブレース材４は、互いに共通の回転支点部材５に掛装されるため、複数本の第１のブレース材３および第２のブレース材４で、共通の回転支点部材５を安定して支持することができる。

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図６および図７に示すように、上側の二本の第１のブレース材３，３および下側の一本の第２のブレース材４が共通の回転支点部材５Ｂに掛装される構成であってもよい。この回転支点部材５Ｂの軸方向両端側の環状溝５ａ，５ａに、上側の二本の第１のブレース材３，３が掛装され、回転支点部材５Ｂの軸方向中央の環状溝５ａに、下側の一本の第２のブレース材４が掛装されている。

この構成によると、前述の実施形態よりも第２のブレース材４の本数を低減できるため、ブレース材の費用低減をさらに図ることができる。なお前記回転支点部材５Ｂの代わりに、ボルト、複数のナットおよび複数のスリーブを有する回転支点部材５Ａ（図３参照）であってもよい。

図８は参考提案例を示す。この例に示すように、上側の一本の第１のブレース材３および下側の一本の第２のブレース材４が共通の回転支点部材５Ｃに掛装される構成であってもよい。この回転支点部材５Ｃには、第１，第２のブレース材３，４が掛装される螺旋状の溝５Ｃａ，５Ｃａが形成されている。第１，第２のブレース材３，４は、各溝５Ｃａに掛装されてこの回転支点部材５Ｃを支点として交差する。

この構成によると、前述の各実施形態よりもブレース材の本数を低減できるため、ブレース材の費用低減をさらに図れる。また回転支点部材５Ｃには、第１，第２のブレース材３，４が掛装される螺旋状の溝５Ｃａ，５Ｃａが形成されているため、これらブレース材３，４で回転支点部材５Ｃを螺旋状に巻き付け安定して支持することができる。

図９に示すように、Ｘ形のブレース機構１を木造住宅に適用してもよい。
この場合、建築物である木造住宅の柱７Ａおよび横枠材（横架材）８で矩形枠状に形成される枠体２に対して、このブレース機構１が設置される。このような建築物における柱７Ａおよび横枠材８で構成される部位に、このブレース機構１を簡易に施工することができる。したがって、建築物の耐震性および制振性を簡易に高めることができる。

図１０に示すように、鉄骨造（Ｓ造）、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）に、Ｘ形のブレース機構１を適用してもよい。この構成において、各ブレース材３，４がワイヤロープ等から成る場合、各ブレース材３，４に防錆用のメッキ、コーティング等を施してもよく、各ブレース材３，４を例えばポリ塩化ビニール製のカバー等で覆ってもよい。その他ブレース機構１の見栄えをよくするため、回転支点部材５をカバー１１等で覆ってもよい。

図１１および図１２に示すように、Ｘ形のブレース機構１を、ビニールハウス、応急仮設テント等に複数配置してもよい。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…ブレース機構
２…枠体
３，４…第１，第２のブレース材
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…回転支点部材
７Ａ…柱
８…横枠材（横架材）

Claims (3)

1. 一対の縦枠材と一対の横枠材とで矩形枠状に構成された枠体に加わる水平力に対して補強を行うブレース機構であって、
   紐または帯状で可撓性の第１および第２のブレース材と、これらブレース材が掛装位置の移動が自在なように掛装される回転支点部材とを備え、
   前記第１のブレース材は、両端が前記枠体の同じ辺または同じ辺の両側の角部に結合されて中間が前記回転支点部材に掛装され、
   前記第２のブレース材は、両端が前記枠体の前記辺に対向する辺またはこの対向する辺の両側の角部に結合されて中間が前記回転支点部材に前記第１のブレース材と反対側から掛装され、
   前記第１および第２のブレース材は、それぞれ２本が平行に設けられ、前記２本の第１のブレース材が前記回転支点部材における軸方向の両端側に掛装され、前記２本の第２のブレース材が前記回転支点部材における前記２本の第１のブレース材の掛装位置の間となる軸方向の中央側に掛装され、
   前記枠体の前記同じ辺および前記枠体の前記辺に対向する辺は、いずれも前記横枠材で構成される辺であり、
   前記第１および第２のブレース材は、前記枠体から引っ張り力が負荷され前記回転支点部材を介して前記第１のブレース材と第２のブレース材の間で前記引っ張り力を伝達し合い、前記回転支点部材は、軸方向が、前記矩形枠状の枠体が成す壁面に垂直である。
   ブレース機構。
2. 一対の縦枠材と一対の横枠材とで矩形枠状に構成された枠体に加わる水平力に対して補強を行うブレース機構であって、
   紐または帯状で可撓性の第１および第２のブレース材と、これらブレース材が掛装位置の移動が自在なように掛装される回転支点部材とを備え、
   前記第１のブレース材は、両端が前記枠体の同じ辺または同じ辺の両側の角部に結合されて中間が前記回転支点部材に掛装され、
   前記第２のブレース材は、両端が前記枠体の前記辺に対向する辺またはこの対向する辺の両側の角部に結合されて中間が前記回転支点部材に前記第１のブレース材と反対側から掛装され、
   前記第１のブレース材は２本が平行に設けられ、前記第２のブレース材は１本であり、前記２本の第１のブレース材が前記回転支点部材における軸方向の両端側に掛装され、前記１本の第２のブレース材が前記回転支点部材における前記２本の第１のブレース材の掛装位置の間となる中央に掛装され、
   前記枠体の前記同じ辺および前記枠体の前記辺に対向する辺は、いずれも前記横枠材で構成される辺であり、
   前記第１および第２のブレース材は、前記枠体から引っ張り力が負荷され前記回転支点部材を介して前記第１のブレース材と第２のブレース材の間で前記引っ張り力を伝達し合い、前記回転支点部材は、軸方向が、前記矩形枠状の枠体が成す壁面に垂直である、
   ブレース機構。
3. 請求項１または請求項２に記載のブレース機構において、前記枠体は、建築物における柱および横架材で構成される部位であるブレース機構。

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