JP6910701B2 - Buckling restraint brace split unit and buckling restraint brace - Google Patents
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Description
本発明は、構造物の主要軸組に組み込まれる座屈拘束ブレースの分割ユニットおよび座屈拘束ブレースに関し、特に輸送の際、分割してコンパクトに輸送することができ、また設置する際は長さ調節機能により現地で必要とされる設計長に容易に組み立てできるようにしたものである。 The present invention relates to a buckling restraint brace split unit and a buckling restraint brace to be incorporated into the main framework of a structure, which can be split and compactly transported, especially during transport, and length when installed. The adjustment function makes it easy to assemble to the design length required in the field.
構造物の主要骨組にブレース材として組み込まれる座屈拘束ブレースは、耐力ブレースと制振ブレースに大別されるが、いずれも圧縮荷重による全体座屈を防止するため、芯材は接合部となる両端部を除いては、鋼材やコンクリート等からなる座屈拘束材によって力が伝わらないように縁切りされた状態で拘束されている。これは耐力ブレースの場合、設計引張り軸力が作用しても芯材を軸降伏させることなく、また、設計圧縮軸力が作用しても、全体座屈を起こすことなく軸力部材として機能させるためである。 Buckling restraint brace, which is incorporated as a brace material into the main frame of the structure, is roughly divided into load-bearing brace and vibration-damping brace. In both cases, the core material is a joint to prevent overall buckling due to compressive load. Except for both ends, it is restrained in a state of being trimmed so that force is not transmitted by a buckling restraining material made of steel, concrete, or the like. In the case of a load-bearing brace, the core material does not yield axially even if the design tensile axial force acts, and even if the design compressive axial force acts, it functions as an axial force member without causing overall buckling. Because.
他方、制振ブレースの場合は、地震時の過大な揺れで引張荷重を受けた際は、芯材が伸び降伏変形することで構造物に入力する地震エネルギーを吸収して構造物の揺れを減衰させ、圧縮荷重を受けた際は、芯材が縮み降伏変形することで構造物に入力する地震エネルギーを吸収して構造物の揺れを減衰させるためである。その際、芯材は鋼材やコンクリート等からなる座屈拘束材によって拘束されており、局部座屈は許容しても全体座屈を起こさないように設計がなされている。 On the other hand, in the case of a vibration damping brace, when a tensile load is applied due to excessive shaking during an earthquake, the core material expands and yields and deforms, absorbing the seismic energy input to the structure and dampening the shaking of the structure. This is because when a compressive load is applied, the core material shrinks and yields and deforms to absorb the seismic energy input to the structure and dampen the shaking of the structure. At that time, the core material is restrained by a buckling restraining material made of steel, concrete, or the like, and is designed so as not to cause overall buckling even if local buckling is allowed.
この種の座屈拘束ブレースは、従来から種々の形式のものが開発されており、例えば、芯材の周囲に鋼管を配し、鋼管内にコンクリートを充填したもの、或いは小径化や軽量化を図るべく座屈拘束材として各種形鋼を用い、鋼製の芯材を鋼材のみで座屈拘束したもの等が知られている。 Various types of buckling restraint braces have been conventionally developed. For example, steel pipes are arranged around the core material and concrete is filled in the steel pipes, or the diameter and weight can be reduced. It is known that various shaped steels are used as the buckling restraint material in order to achieve this, and the steel core material is buckled and restrained only by the steel material.
後者の形式のものは、鋼製の芯材を断面十字形とし、山形形状の鋼材(以下、単に山形鋼という)を芯材の四方から組み付け、山形鋼同士をボルトで接合する構造の座屈拘束ブレースが製品化されている。 In the latter type, the steel core material has a cruciform cross section, angle-shaped steel materials (hereinafter referred to simply as angle steel) are assembled from all sides of the core material, and the angle steels are joined together with bolts. Restraint braces have been commercialized.
本発明に関連する先行技術文献としては、例えば特許文献1、2がある。特許文献1の発明は、制震ブレース等に用いられる座屈補剛部材であり、角形鋼管の補剛管内に軸力材である極軟鋼の平鋼を角形鋼管の対角線に沿って挿入し、この平鋼の両端に継手板と2枚のスチフナを断面十字形となるように接続したものである。
Prior art documents related to the present invention include, for example,
また、特許文献2の発明は、座屈拘束ブレースであり、平鋼板からなる芯材の軸方向両端に補強鋼板を重ね合せて増厚部を形成し、平鋼板を用いて隅肉溶接で組み立てた断面長方形状の座屈拘束材で芯材を覆い、この座屈拘束材と芯材との間にシート状の緩衝材を配置したものである。
Further, the invention of
しかし、これらの座屈拘束ブレースは、いずれも長尺な単一材として製作され、12mを越えるブレース材も製作されている。これらの座屈拘束材をトラックなどの車輛で陸上輸送する場合、トラックの馬積みで長さ方向12mまでは、特に許可申請無しで輸送可能とされているが、12mを越えるものの輸送には許可申請が必要になるため、実施までに時間がかかる等の課題があった。 However, all of these buckling restraint braces are manufactured as a long single material, and brace materials exceeding 12 m are also manufactured. When these buckling restraints are transported by land in vehicles such as trucks, it is said that they can be transported by truck up to 12 m in the length direction without any special permission application, but transportation over 12 m is permitted. Since an application is required, there are problems such as it takes time to implement.
また、トラックポールやトラクタポール等の特殊車輛によって輸送する必要があるため、その手配が煩わしいだけでなくコストが嵩む等の課題があった。 In addition, since it is necessary to transport by a special vehicle such as a truck pole or a tractor pole, there are problems that the arrangement is troublesome and the cost increases.
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に輸送の際は分割してコンパクトな長さで輸送することができ、設置する際は現地で必要とされる長さに容易に組み立てできるようにした座屈拘束ブレースの分割ユニットおよび座屈拘束ブレースを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, it can be divided and transported in a compact length during transportation, and it is easy to install it in the length required locally. It is an object of the present invention to provide a split unit of a buckling restraint brace and a buckling restraint brace that can be assembled in a manner.
本発明は、構造物の軸組にブレース材として組み込まれる座屈拘束ブレースおよび当該座屈拘束ブレースを構成するための座屈拘束ブレースの分割ユニット(以下、「分割ユニット」)の発明であり、特に耐震補強部材として設置されることが多い。輸送の際は分割してコンパクトな長さで輸送することができ、かつ設置する際は現地で必要な長さに容易に組み立て構造物の軸組に組み込むことができる。 The present invention is an invention of a buckling restraint brace incorporated as a brace material in a framework of a structure and a split unit of the buckling restraint brace for forming the buckling restraint brace (hereinafter, "split unit"). In particular, it is often installed as a seismic reinforcement member. When it is transported, it can be divided and transported in a compact length, and when it is installed, it can be easily incorporated into the framework of the assembled structure to the length required on site.
本発明の分割ユニットは、軸力を負担する芯材本体と当該芯材本体の材軸直角方向側の周囲に配置され、前記芯材本体の座屈を拘束する複数の座屈拘束材とを備え、かつ前記芯材本体の材軸方向側の少なくとも一端部に、隣接する分割ユニットの芯材本体の材軸方向側の一端部に設けられた継手部と接合される継手部が設けられていることを特徴とするものである。 The split unit of the present invention comprises a core material main body that bears the axial force and a plurality of buckling restraining materials that are arranged around the core material main body on the side perpendicular to the material axis and restrain the buckling of the core material main body. At least one end of the core material main body on the material axial direction is provided with a joint portion to be joined to the joint portion provided at one end of the core material main body of the adjacent split unit on the material axial direction. It is characterized by being present.
また、本発明の座屈拘束ブレースは、上記した複数の分割ユニットからなり、当該分割ユニットの継手部どうしを複数の接合部材と接合ボルトによって接合することにより構成されていることを特徴とするものである。 Further, the buckling restraint brace of the present invention is composed of the above-mentioned plurality of split units, and is characterized in that the joint portions of the split units are joined to each other by a plurality of joining members and joining bolts. Is.
分割ユニットの芯材本体の材軸方向側の他端部に構造物の軸組に接合される取付け部を設けることにより、構造物の軸組に容易に組み込むことができる。 By providing a mounting portion to be joined to the frame of the structure at the other end of the core material body of the split unit on the lumber direction side, it can be easily incorporated into the frame of the structure.
また、芯材本体の材軸方向側の両端部に継手部を有する複数の分割ユニットを互いに連結することにより必要な長さの座屈拘束ブレースを容易に製作することができる。 Further, a buckling restraint brace having a required length can be easily manufactured by connecting a plurality of split units having joint portions at both ends on the material axis direction side of the core material body to each other.
さらに、隣接する分割ユニットを双方の継手部間に所定の間隔を設けて配置すると共に、継手部どうしを複数の接合部材と接合ボルトによって連結することにより座屈拘束ブレースの長さを容易に延長することができる(図7(a),(b))。 Further, the length of the buckling restraint brace can be easily extended by arranging adjacent split units at a predetermined interval between both joints and connecting the joints with a plurality of joint members by joint bolts. Can be done (Fig. 7 (a), (b)).
この場合、継手部間に設けられた間隔Lの分、各接合部材の長さL1は長くなり(各接合部材の両端部は座屈拘束材の端部に突き合わされている。)、また接合部材の両端部に設けられたボルト孔の間隔L2も大きくなる。 In this case, the length L 1 of each joint member becomes longer by the distance L provided between the joint portions (both ends of each joint member are abutted against the ends of the buckling restraining material). The distance L 2 between the bolt holes provided at both ends of the joint member also increases.
また、隣接する分割ユニットの継手部が互いに突き合わされていなくても、各接合部材の両端部を座屈拘束材の端部に突き合わせ、かつ接合部材の板厚を厚くすることにより圧縮荷重を伝達することができる。 Further, even if the joint portions of the adjacent split units are not abutted against each other, the compressive load is transmitted by abutting both ends of each joint member against the end portions of the buckling restraining material and increasing the plate thickness of the joint member. can do.
また、継手部と接合部材に設けられたボルト孔の一方または両方を分割ユニットの材軸方向に長軸を有する長孔とすることにより、分割ユニットや接合部材を製作する際の寸法誤差および座屈拘束ブレースを構造物に組み込む際の施工誤差の微調整を容易に行うことができる(図6(a),(b)参照)。 Further, by making one or both of the bolt holes provided in the joint portion and the joint member a long hole having a long axis in the material axis direction of the split unit, dimensional error and buckling when manufacturing the split unit and the joint member It is possible to easily fine-tune the construction error when incorporating the bending restraint brace into the structure (see FIGS. 6 (a) and 6 (b)).
また、ブレース芯材の取付け部を有する側の端部を座屈拘束材の端部にブレース芯材の材軸方向にスライド可能に接合することにより、ブレース芯材は座屈拘束材によって拘束されることなく、材軸方向にスムーズに伸び縮み(塑性変形)することができる。その方法としては、例えば、ブレース芯材の端部を座屈拘束材の端部にボルト止めすると共に、ブレース芯材側のボルト孔をねじ孔とし、座屈拘束材側のボルト孔をルーズ孔とすればよい(図2参照)。 Further, the brace core material is restrained by the buckling restraining material by joining the end portion of the brace core material having the attachment portion to the end portion of the buckling restraining material so as to be slidable in the material axial direction of the brace core material. It can be smoothly expanded and contracted (plastic deformation) in the material axis direction without any need. As a method, for example, the end of the brace core material is bolted to the end of the buckling restraint material, the bolt hole on the brace core material side is used as a screw hole, and the bolt hole on the buckling restraint material side is a loose hole. (See Fig. 2).
その他、既設構造物の補強をする際、部材搬入路が限定されたり、パイプ配管等の既設部材との干渉を回避できない設置環境において、本発明の分割ユニットにより部材搬入が容易となり設置工事が容易となることが期待される。 In addition, when reinforcing an existing structure, in an installation environment where the member carry-in path is limited or interference with existing members such as pipes and pipes cannot be avoided, the split unit of the present invention facilitates member carry-in and facilitates installation work. Is expected to be.
本発明の座屈拘束ブレースは、複数の分割ユニットから構成され、分割ユニットは軸力を負担する芯材本体と当該芯材本体の材軸直角方向側の周囲に配置され、前記芯材本体の座屈を拘束する複数の座屈拘束材とを備え、かつ前記芯材本体の材軸方向側の少なくとも一端部に、材軸方向に隣接する分割ユニットの芯材本体の材軸方向側の一端部に設けられた継手部と接合される継手部が設けられているため、輸送する際は分割ユニットをトラック等の車輛できわめてコンパクトに輸送することができる。 The buckling restraint brace of the present invention is composed of a plurality of split units, and the split units are arranged around the core material main body that bears the axial force and the core material main body on the side perpendicular to the material axis, and the core material main body. A plurality of buckling restraining materials for restraining buckling are provided, and at least one end on the material axial side of the core material main body is at least one end on the material axial side of the core material main body of the split unit adjacent to the material axial direction. Since the joint portion to be joined to the joint portion provided in the portion is provided, the split unit can be transported extremely compactly by a vehicle such as a truck when transporting.
また、構造物に設置する際は、上記した複数の分割ユニットを材軸方向に接合することにより必要な長さに容易に組み立て構造物に組み込むことができる。 Further, when it is installed in the structure, it can be easily incorporated into the assembled structure to a required length by joining the plurality of divided units described above in the lumber axial direction.
図1〜図7は、本発明の分割ユニットおよび当該分割ユニットからなる座屈拘束ブレースの一実施形態を図示したものである。図において、本発明の分割ユニット1は、軸力を負担しかつ軸力によって降伏変形する鋼製で断面十字形のブレース芯材2と、当該ブレース芯材2をその周囲から拘束して圧縮時の座屈を防止する複数の鋼製で断面山形の座屈拘束材3、さらに各座屈拘束材3,3間に介在された複数のスペーサー4とブレース芯材2と各座屈拘束材3との間に介在された緩衝材5を備えている。
1 to 7 show an embodiment of a buckling restraint brace including a split unit of the present invention and the split unit. In the figure, the
ブレース芯材2は所定長さの鋼板より形成され、一枚の鋼板の両面中央に鋼板をそれぞれ垂直に溶接などによって固着することにより断面十字形に形成されている。また、その材軸方向の両端部より内側部分が材軸方向の所定長にわたって小径に形成されていることで、軸力によって降伏変形(伸び・縮み)可能な芯材本体2Aになっている。
The
芯材本体2Aの材軸方向側の一端部に継手部2Bが形成され、他端部に取付け部2Cが形成されている。継手部2Bと取付け部2Cは芯材本体2Aと同じ断面十字形状に形成され、外径のみが芯材本体2Aより大径に形成されている。さらに、継手部2Bの各連結部6の先端部に補強フランジ6aが形成されている。なお、芯材本体2Aは板状に形成され(図3(b)参照)、両端の継手部2Bと取付け部2Cのみが断面十字形状形成されていてもよい。
A
継手部2Bは、分割ユニット1どうしを連結するための接合部であり、取付け部2Cは、座屈拘束ブレース1を構造物の軸組に組み込む際に、座屈拘束ブレース1の両端部を軸組に接合するための接合部になっている。
The
座屈拘束材3には山形鋼(アングル材)などが用いられている。当該座屈拘束材3は、ブレース芯材2の芯材本体2Aの全長と継手部2Bおよび取付け部2Cの一部を覆う長さに形成され、かつブレース芯材2の4つの各隅部にブレース芯材2の各連結部6をそれぞれ挟み込むように断面十字形に組み付けられている。
Angle steel (angle material) or the like is used for the buckling restraining
また、座屈拘束材3,3間の各連結部6の材軸直角方向側の外側にフラットバー等からなるスペーサー4が介在され、さらに各連結部6と座屈拘束材3との間に緩衝材5が介在されている。
Further, a
緩衝材5は、容易に変形することを利用してブレース芯材2から座屈拘束材3への荷重の伝達を軽減するものであり、ゴム製のシート等から形成され、かつ芯材本体2Aと座屈拘束材3が直接接触しないように芯材本体2Aと各座屈拘束材3との間に介在されている。
The cushioning material 5 reduces the transmission of the load from the
また、緩衝材5はゴム製のシートに限らず、摩擦係数の小さい材質のスライディング板などを用いて摩擦を低減することによりスライドが容易となるようにしてもよいし、また高分子系などの粘弾性体を用い、この粘弾性体の変形により振動エネルギーを吸収するようにしてもよい。 Further, the cushioning material 5 is not limited to a rubber sheet, and a sliding plate made of a material having a small friction coefficient may be used to reduce friction so that sliding can be facilitated. A viscoelastic body may be used, and vibration energy may be absorbed by deformation of the viscoelastic body.
また、隣り合う各座屈拘束材3,3の材軸直角方向側の縁端部どうしが、芯材本体2Aと各連結部6の外側においてスペーサー4共に複数の接合ボルト7によって接合されている。接合ボルト7は座屈拘束材3,3の材軸方向に所定のピッチで配置されている。また、各座屈拘束材3,3の材軸方向側の両端部は継手部2Bと取付け部2Cに接合ボルト7によってそれぞれ接合されている。
Further, the edge portions of the adjacent buckling
このような構成において、座屈拘束材3,3はブレース芯材2の各隅部にあって、特に圧縮荷重時に降伏変形する芯材本体2Aを座屈しないように拘束する。
In such a configuration, the buckling
また、座屈拘束材3、スペーサー4およびブレース芯材2の継手部2Bと取付け部2Cに接合ボルト7と9を締結するためのボルト孔11が形成され、特に座屈拘束材3の取付け部2C側の端部に設けられたボルト孔11は、ブレース芯材2の材軸方向に長い長孔に形成されている(図1(a),(b)、図2(a)、図4(a)参照)。これによりブレース芯材2の芯材本体2Aが塑性変形(伸縮変形)した際に、取付け部2Cが材軸方向にスムーズにスライド可能なことで、ブレース芯材2に余計な応力が発生することはない。
Further, bolt holes 11 for fastening the joining
また、座屈拘束ブレース10を輸送する際は、分割ユニット1ごとにトラック等の車両に馬積みすることによりきわめてコンパクトに輸送することができる。
Further, when the buckling
このように構成された分割ユニット1,1は、継手部2B,2Bどうしを互いに突き合せて同一材軸線上に配置されている。そして、4本の接合部材8と複数の接合ボルト9によって継手部2B,2Bどうしを接合することにより座屈拘束ブレース10が構成されている。
The
そして、両端の取付け部2C,2Cを構造物の軸組に接合することにより構造物の軸組に組み込むことができる。
Then, by joining the mounting
なお、図1(a)は、2本の分割ユニット1,1を同一材軸線上で連結することにより構成された座屈拘束ブレースを図示したものであり、また、図1(b)は、3本の分割ユニット1,1を同一材軸線上で連結することにより構成された座屈拘束ブレースを図示したものである。特に、図1(b)に図示する座屈拘束ブレースの場合、真中に連結された分割ユニット1は両端部に継手部2Bが設けられている。
Note that FIG. 1 (a) illustrates a buckling restraint brace configured by connecting two
また、隣接する分割ユニット1,1を双方の継手部2B,2B間に所定の間隔Lを設けて配置すると共に、継手部2B,2Bどうしを複数の接合部材8と接合ボルト9によって連結することにより座屈拘束ブレース10の長さを容易に延長することができる(図7(a),(b))。接合部材8は山形鋼などで形成することができ、また接合ボルト9には高力ボルトを用いることができる。
Further,
この場合、継手部間に設けられた間隔Lの分、各接合部材8の長さL1は長くなり(各接合部材8の両端部は座屈拘束材3の端部に突き合わされている。)、また接合部材8の両端部に設けられたボルト孔11,11の間隔L2も大きくなる。
In this case, the length L 1 of each
また、隣接する分割ユニット1,1の継手部2B,2Bが互いに突き合わされていなくても、各接合部材8の両端部と座屈拘束材3の端部が互いに突き合わされ、かつ接合部材8の板厚が厚めに形成されていることにより圧縮荷重を伝達することができるため、圧縮荷重による座屈の問題もない。
Further, even if the
継手部2Bに設けられているボルト孔11を座屈拘束ブレース10の材軸方向に長軸を有する長孔にして、分割ユニット1,1を材軸方向にスライド可能とすることにより(図6(a),(b)参照)、分割ユニット1を製作する際の寸法誤差および座屈拘束ブレースを構造物に組み込む際の調整を容易に行えるようになっている。
By making the
また、分割ユニット1,1間に、芯材本体2Aの両端部に継手部2B,2Bを有する分割ユニット1を接続することにより座屈拘束ブレース10を必要な長さに延長することができる(図1(b)参照)。接合ボルト9には高力ボルトが用いられている。
Further, the buckling
本発明の座屈拘束ブレースは、輸送の際は複数の分割ユニットに分割してトラック等の車輛で馬積みしてコンパクトに輸送することができ、また、構造物の設計位置に組み込む際は複数の分割ユニットを連結することにより所定の長さに容易に組み立てることができる。 The buckling restraint brace of the present invention can be divided into a plurality of divided units for transportation and can be mounted on a vehicle such as a truck for compact transportation, and a plurality of buckling restraint braces can be incorporated into a design position of a structure. By connecting the split units of the above, it can be easily assembled to a predetermined length.
1 分割ユニット(座屈拘束ブレースの分割ユニット)
2 ブレース芯材
2A 芯材本体
2B 継手部
2C 取付け部
3 座屈拘束材
4 スペーサー
5 緩衝材
6 連結部
6a 補強フランジ
7 接合ボルト
8 接合部材
9 接合ボルト
10 座屈拘束ブレース
11 ボルト孔
1 split unit (buckling restraint brace split unit)
2 Brace core material
2A core material body
2B fitting
10 Buckling restraint brace
11 Bolt holes
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