JP7005013B2 - Buckling restraint brace - Google Patents
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Description
本発明は、座屈拘束ブレースに関する。 The present invention relates to a buckling restraint brace.
従来、架構に組み込まれ、架構に生じる振動エネルギーを吸収するために、たとえば特許文献1に開示された座屈拘束ブレースが用いられている。特許文献1の座屈拘束ブレースは、鋼管と、鋼管の内部に配置された低降伏点鋼材とを備え、鋼管と低降伏点鋼材との間にコンクリートが充填されて、コンクリートにより低降伏点鋼材の座屈が抑制される。
Conventionally, for example, a buckling restraint brace disclosed in
しかし、特許文献1の座屈拘束ブレースは、鋼管とコンクリートにより構成されているために、非常に重く、施工現場への搬入や施工現場での取り扱いが困難であるという問題がある。また、特許文献1の座屈拘束ブレースは、鋼製であるために、木造構造物などに組み込まれる場合には、デザイン上、不釣り合いが生じるという問題がある。
However, since the buckling restraint brace of
本発明は、かかる問題に鑑みなされたもので、軽量化することができ、木造構造物への適用にも適する座屈拘束ブレースを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a buckling restraint brace that can be reduced in weight and is also suitable for application to a wooden structure.
本発明の座屈拘束ブレースは、一方向に延びるブレース本体と、前記ブレース本体の延びる方向に沿って延び、前記ブレース本体の座屈を抑制するように、前記ブレース本体の延びる方向に対して略垂直方向の両側に設けられる木製のブレース補剛部材とを備える座屈拘束ブレースであって、強化繊維を含む繊維強化部材が、前記ブレース本体の座屈を抑制するように前記ブレース補剛部材の表面に固定されることを特徴とする。 The buckling restraint brace of the present invention extends along a unidirectionally extending brace body and the extending direction of the brace body, and is substantially relative to the extending direction of the brace body so as to suppress buckling of the brace body. A buckling restraint brace provided with wooden brace stiffening members provided on both sides in the vertical direction, wherein the fiber reinforcing member containing reinforcing fibers suppresses buckling of the brace body. It is characterized by being fixed to the surface.
また、前記繊維強化部材が、少なくとも一方向に延びる強化繊維を含む繊維強化シートであり、前記繊維強化シートは、前記繊維強化シートの強化繊維の延びる方向が前記ブレース本体の延びる方向に対して交差するように、前記ブレース補剛部材の周囲に巻きつけられて固定されることが好ましい。 Further, the fiber-reinforced member is a fiber-reinforced sheet containing reinforcing fibers extending in at least one direction, and the fiber-reinforced sheet is such that the extending direction of the reinforcing fibers of the fiber-reinforced sheet intersects with the extending direction of the brace body. As such, it is preferable that the brace stiffening member is wound around and fixed around the brace stiffening member.
また、前記繊維強化部材が、少なくとも一方向に延びる強化繊維を含む繊維強化プレートであり、前記繊維強化プレートは、前記繊維強化プレートの強化繊維の延びる方向が前記ブレース本体の延びる方向に対して略平行になるように、前記ブレース補剛部材の表面に固定されることが好ましい。 Further, the fiber reinforced member is a fiber reinforced plate containing reinforcing fibers extending in at least one direction, and the fiber reinforced plate has a direction in which the reinforcing fibers of the fiber reinforced plate extend with respect to a direction in which the brace body extends. It is preferable that the brace stiffening member is fixed to the surface so as to be parallel to each other.
また、前記座屈拘束ブレースがさらに、前記ブレース本体の延びる方向における前記ブレース本体の端部に接続され、前記ブレース本体の延びる方向に沿って延びる木製の延長部材を備えることが好ましい。 Further, it is preferable that the buckling restraint brace is further connected to the end portion of the brace body in the extending direction of the brace body, and includes a wooden extension member extending along the extending direction of the brace body.
また、前記延長部材が、前記ブレース本体の端部に固定されたブレース本体側接続部材によって前記ブレース本体に接続され、前記ブレース本体側接続部材が、前記ブレース本体の延びる方向に対して略平行に延び、前記延長部材に固定される接続部と、前記ブレース本体の延びる方向に対して略垂直に拡張し、前記延長部材の端部に当接するフランジ部とを備えることが好ましい。 Further, the extension member is connected to the brace body by a brace body side connecting member fixed to the end of the brace body, and the brace body side connecting member is substantially parallel to the extending direction of the brace body. It is preferable to include a connecting portion that extends and is fixed to the extension member, and a flange portion that extends substantially perpendicular to the extending direction of the brace body and abuts on the end portion of the extension member.
また、前記ブレース本体の延びる方向において、前記ブレース補剛部材と前記ブレース本体側接続部材の前記フランジ部との間に間隔が設けられ、前記間隔には、前記ブレース本体の延びる方向における前記間隔の伸縮に伴って伸縮可能な緩衝材が設けられることが好ましい。 Further, in the extending direction of the brace main body, a gap is provided between the brace stiffening member and the flange portion of the brace body side connecting member, and the gap is the distance in the extending direction of the brace main body. It is preferable to provide a cushioning material that can be expanded and contracted as it expands and contracts.
また、前記ブレース補剛部材の端部に、前記ブレース本体側接続部材の前記フランジ部を収容可能なフランジ部収容部が設けられることが好ましい。 Further, it is preferable that the end portion of the brace stiffening member is provided with a flange portion accommodating portion capable of accommodating the flange portion of the brace body side connecting member.
本発明によれば、軽量化することができ、木造構造物への適用にも適する座屈拘束ブレースを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a buckling restraint brace that can be reduced in weight and is also suitable for application to wooden structures.
以下、添付図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態に係る座屈拘束ブレースを説明する。ただし、以下に示す実施形態のそれぞれはあくまで一例にすぎず、本発明の座屈拘束ブレースは以下の例に限定されることはない。 Hereinafter, buckling restraint braces according to some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, each of the embodiments shown below is merely an example, and the buckling restraint brace of the present invention is not limited to the following examples.
<第1実施形態>
図1(a)~(c)は、第1実施形態の座屈拘束ブレース1を示す。座屈拘束ブレース1は、図示されるように、一方向Xに延びるブレース本体2と、ブレース本体2の延びる方向Xに沿って延びる木製のブレース補剛部材3とを備えている。座屈拘束ブレース1は、たとえば、図示しない架構に接続されて、地震動や風などの外乱を受けることにより架構に生じる振動エネルギーを吸収するためや、架構から受ける外力に抵抗して架構の強度を向上し、または架構の変形を抑制するために用いられる。座屈拘束ブレース1は、用いられる用語に限定されることはなく、ブレースや方杖などとして架構に対して斜め方向に接続されるだけでなく、鉛直や水平方向に接続されて使用することもできる。
<First Embodiment>
1 (a) to 1 (c) show the
ブレース本体2は、架構に生じる振動エネルギーの少なくとも一部を吸収する、および/または架構から受ける外力に抵抗する部材である。ブレース本体2は、たとえば、ブレース本体2の延びる方向Xに所定以上の引張応力または圧縮応力を受けたときに降伏(塑性変形)することにより、架構に生じる振動エネルギーの少なくとも一部を吸収する。ブレース本体2は、後述するようにブレース補剛部材3によって座屈が抑制されているので、安定的に塑性変形を繰り返して、比較的大きな振動エネルギーを吸収することができる。また、ブレース本体2は、たとえば、ブレース本体2の延びる方向Xに所定以下の引張応力または圧縮応力を受けたときに、弾性変形範囲内で形状を維持することにより、架構から受ける外力に抵抗する。ブレース本体2は、ブレース補剛部材3によって座屈が抑制されているので、ブレース本体2の延びる方向Xの強度を維持して、比較的大きな外力に抵抗することができる。
The
ブレース本体2は、本実施形態では、図1(a)~(c)に示されるように、ブレース補剛部材3に対して、少なくともブレース本体2の延びる方向Xに沿って相対移動が許容されるように取り付けられる。ブレース本体2は、本実施形態では、図1(c)においてよく見られるように、ブレース補剛部材3を構成する一対のブレース補剛部材3a、3bに挟持されて、ブレース補剛部材3に取り付けられる。ブレース本体2とブレース補剛部材3との間にフェノール系樹脂やテフロン(登録商標)などの公知のアンボンド材4が設けられてもよい。アンボンド材4が設けられることで、ブレース本体2がブレース補剛部材3に対して相対移動し易くなる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1A to 1C, the brace
ブレース本体2の延びる方向Xにおけるブレース本体2の両端は、図示しない架構に離間して設けられた2つの構成部材(たとえば、柱や梁)のそれぞれに直接または間接的に接続される。本実施形態では、ブレース本体2の両端は、後述するブレース本体側接続部材7、延長部材6、延長部材側接続部材8を介して間接的に架構の構成部材に接続される。ただし、ブレース本体2の両端は、本実施形態に限定されることはなく、直接、架構の構成部材に接続されてもよい。
Both ends of the
ブレース本体2は、本実施形態では、図1(a)~(c)に示されるように、略矩形の板状で、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略垂直方向に板表面が面するように形成されている。ブレース本体2は、板状に形成されることで、板表面が面する方向の曲げ剛性が他の方向の曲げ剛性に比べて相対的に小さく、板表面が面する方向に優先的に座屈し易くなっている。また、ブレース本体2は、ブレース本体2の延びる方向Xではブレース補剛部材3よりも長くブレース補剛部材3の端部から突出し、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略垂直方向ではブレース補剛部材3より短くブレース補剛部材3内に収まる大きさに形成されている。ただし、ブレース本体2は、一方向Xに延びるように形成されていれば、特に限定されることはなく、たとえば角柱状や円柱状に形成されるなど、他の形状や大きさに形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
ブレース本体2は、たとえば、ブレース本体2の延びる方向Xに所定以上の引張応力または圧縮応力を受けたときに、同じ応力を受けた他の部材よりも優先的に降伏するように構成することができる。その目的のために、ブレース本体2は、たとえば、低降伏点鋼により形成することができる。低降伏点鋼とは、普通鋼と比べて、炭素含有量が少なく、降伏点が低い鋼材のことであり、たとえば、降伏点225N/mm2以下の強度で、延性が極めて高い鋼材のことを指している。ただし、ブレース本体2は、上記目的のために、座屈拘束ブレース1の他の構成部材や接続される架構の構成部材よりも優先的に降伏する材料により形成されていれば、特に限定されることはなく、たとえばアルミニウムや鉛などによって形成されてもよい。
The
また、ブレース本体2は、たとえば、ブレース本体2の延びる方向Xに所定以下の引張応力または圧縮応力を受けたときに、弾性変形範囲内で形状を維持することができるように構成することができる。その目的のために、ブレース本体2は、たとえば、普通鋼により形成することができる。ただし、ブレース本体2は、上記目的のために、要求される強度に応じて適宜構成材料を選択することができ、たとえば高張力鋼などのより高強度の材料により形成されてもよい。
Further, the
ブレース補剛部材3は、ブレース本体2の座屈を抑制する部材である。ブレース補剛部材3は、図1(a)~(c)に示されるように、ブレース本体2の座屈を抑制するように、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略垂直方向の両側に設けられる。本実施形態では、ブレース補剛部材3は、ブレース本体2の相対的に曲げ剛性の小さい弱軸方向の両側(すなわち、板状に形成されたブレース本体2の板表面の両側)に配置される一対のブレース補剛部材3a、3bを備え、一対のブレース補剛部材3a、3bがブレース本体2を弱軸方向の両側から挟持することにより、ブレース本体2の弱軸方向の座屈を抑制する。ブレース補剛部材3は、少なくともブレース本体2の弱軸方向の両側に設けられていればよく、ブレース本体2の形状に応じて適宜構成および配置を変更することができる。
The
本実施形態では、ブレース補剛部材3を構成する一対のブレース補剛部材3a、3bはそれぞれ、ブレース本体2の延びる方向Xに沿って延びる略矩形断面の柱状に形成されている。一対のブレース補剛部材3a、3bは、それぞれの表面がブレース本体2の板表面に直接または間接的に面接触するように配置されている。ただし、ブレース補剛部材3は、ブレース本体2の座屈を抑制するように構成されていれば、その形状や配置は特に限定されることはなく、たとえば一対のブレース補剛部材3a、3bのそれぞれが半円柱状に形成されていてもよいし、別体として構成される一対のブレース補剛部材3a、3bが一体として形成されてもよい。
In the present embodiment, each of the pair of
ブレース補剛部材3は、ブレース本体2の座屈を抑制することができる強度を有する木製材料により形成されている。ブレース補剛部材3は、木製材料により形成されていれば、特に限定されることはなく、たとえば複数の板を接着剤で積層した集成材や、単一の無垢材により形成することができる。座屈拘束ブレース1は、ブレース本体2の座屈を抑制する部材として木製のブレース補剛部材3を用いているので、軽量化することができ、取り扱いが容易であるとともに、木造構造物への適用にも適している。
The
座屈拘束ブレース1はさらに、図1(a)~(c)に示されるように、強化繊維5aを含む繊維強化部材5を備えている。強化繊維5aを含む繊維強化部材5は、ブレース本体2の座屈を抑制するようにブレース補剛部材3の表面に固定されている。繊維強化部材5は、ブレース補剛部材3の表面に固定されることで、ブレース補剛部材3によるブレース本体2の座屈に対する抑制力を強化する。本実施形態では、繊維強化部材5は、少なくとも一方向に延びる強化繊維5aを含む繊維強化シート5である。繊維強化シート5は、繊維強化シート5の強化繊維5aの延びる方向がブレース本体2の延びる方向Xに対して交差(図示された例では略直交)するように、ブレース補剛部材3の周囲に巻きつけられて固定される。繊維強化シート5は、強化繊維5aの延びる方向に非常に大きな引張強度を有しているために、強化繊維5aの延びる方向がブレース本体2の延びる方向Xに対して交差すようにブレース補剛部材3に巻き付けられて固定されることで、ブレース本体2を挟持する一対のブレース補剛部材3a、3bを互いに対してより強固に固定することができるとともに、ブレース本体2が座屈しようとしたときに一対のブレース補剛部材3a、3bの変形を抑制することができるので、ブレース補剛部材3によるブレース本体2の座屈に対する抑制力を強化することができる。したがって、一対のブレース補剛部材3a、3bにブレース本体2の座屈抑制のための強度を持たせるために一対のブレース補剛部材3a、3bを大型化する必要がないだけでなく、一対のブレース補剛部材3a、3bを互いに対して固定するためのボルトおよびナットなどの固定手段を省略でき、固定手段を設けるために一対のブレース補剛部材3a、3bを大型化する必要がないので、ブレース補剛部材3を小型化でき、それによって座屈拘束ブレース1をより小型化・軽量化することができる。ただし、繊維強化部材は、ブレース本体2の座屈を抑制するようにブレース補剛部材3の表面に固定されていれば、本実施形態に限定されることはない。繊維強化部材は、たとえば、以下で説明する第3実施形態の座屈拘束ブレース200でも示されるような構成を有していてもよいし、本実施形態における構成と第3実施形態における構成とを組み合わせた構成を有していてもよい。
The buckling
繊維強化シート5は、強化が必要な少なくとも一方向に延びる強化繊維5aを含んでいればよく、他の方向に延びる強化繊維を含んでいなくてもよいし、含んでいてもよい。また、繊維強化シート5は、シート状に形成され、後述のようにプレート状に形成される場合と比べて、相対的に薄くて柔軟性が高く、ブレース補剛部材3の周囲に巻き付けることができるような柔軟性を有している。
The
繊維強化シート5に含まれる強化繊維5aとしては、たとえば炭素繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ボロン繊維、アゾール繊維、アルミナ繊維などを用いることができるが、比強度と比弾性に優れる炭素繊維またはアラミド繊維を用いることが好ましく、炭素繊維を用いることがさらに好ましい。
As the reinforcing
繊維強化シート5は、たとえば接着剤によりブレース補剛部材3に固定することができる。接着剤としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、メタクリル(MMA)樹脂などの公知の接着剤を用いることができ、その中でもエポキシ樹脂が好適に用いられる。ただし、繊維強化シート5は、一対のブレース補剛部材3a、3bに対して互いに離間する方向に力が加わったときに、一対のブレース補剛部材3a、3bに対する固定状態を維持することができれば、特に限定されることはなく、他の固定手段により固定されてもよい。
The fiber reinforced
繊維強化シート5は、本実施形態では、図1(a)、(b)に示されるように、ブレース本体2の延びる方向Xにおける一対のブレース補剛部材3a、3bの両端側に2つ設けられている。しかし、繊維強化シート5は、一対のブレース補剛部材3a、3bを互いに対して固定し、ブレース本体2の座屈を抑制することができれば、特に限定されることはなく、ブレース本体2の延びる方向Xにおける一対のブレース補剛部材3a、3bの全体を1つで巻き付けられるようなサイズであってもよいし、3つ以上で巻き付けられるようなサイズであってもよい。また、繊維強化シート5は、本実施形態では、図1(c)に示されるように、一対のブレース補剛部材3a、3bの全周に巻き付けられるが、一対のブレース補剛部材3a、3bを互いに対して固定し、ブレース本体2の座屈を抑制することができれば、一対のブレース補剛部材3a、3bの一部に巻き付けられてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, two fiber-reinforced
本実施形態では、座屈拘束ブレース1はさらに、図1(a)、(b)に示されるように、ブレース本体2の延びる方向Xにおけるブレース本体2の端部に接続され、ブレース本体2の延びる方向Xに沿って延びる木製の延長部材6を備えている。延長部材6は、ブレース本体2を延長することなく、座屈拘束ブレース1の長さを延長するための部材である。延長部材6は、一方の端部がブレース本体2の端部に接続され、他方の端部が架構の構成部材に接続されて、ブレース本体2と架構の構成部材とを接続する。座屈拘束ブレース1は、木製の延長部材6によってその全体長さを長くすることができるので、接続される架構の2つの構成部材間の距離が大きい場合であっても、ブレース本体2を長くする必要がなく、全体として軽量化することができる。ブレース本体2を長くすると、より大きな補剛性能が要求されてブレース補剛部材3を大断面化する必要があるので、座屈拘束ブレース1全体の重量が増加してしまう。しかし、本実施形態では、木製の延長部材6によって、ブレース本体2を長くすることなく、座屈拘束ブレース1の全体長さを長くすることができるので、ブレース本体2を長くする場合と比べて、ブレース補剛部材3を大断面化する必要がないので、座屈拘束ブレース1全体を軽量化することができる。さらに、延長部材6は、本実施形態では、後述するように、ブレース本体2とは別体として取り扱うことができ、施工現場でもブレース本体2に接続できるように構成されているので、座屈拘束ブレース1の施工現場への搬入や取り扱いが容易である。なお、延長部材6は、本実施形態ではブレース本体2の両方の端部に接続されているが、ブレース本体2の一方の端部だけに接続されていてもよい。
In the present embodiment, the buckling
延長部材6は、本実施形態では、ブレース本体2の延びる方向Xに沿って延びる略矩形断面の柱状に形成され、ブレース補剛部材3と略同一の大きさの断面に形成されている。ただし、延長部材6は、ブレース本体2の延びる方向Xに沿って延びるように形成されていれば、その形状は特に限定されることはなく、座屈拘束ブレース1が設置される架構の形状に応じて適宜変更が可能である。延長部材6は、木製であり、加工が容易であるので、本実施形態の座屈拘束ブレース1は、さまざまな形状の架構に容易に適合させることができる。
In the present embodiment, the
延長部材6は、座屈拘束ブレース1が外力を受けたときに、ブレース本体2と架構の構成部材との接続状態を維持する強度を有していればよく、構成する材料は特に限定されることはない。延長部材6は、たとえば、ブレース補剛部材3と同じ木製材料により形成されていてもよいし、異なる木製材料により形成されていてもよい。
The
延長部材6のブレース本体2への接続方法は、座屈拘束ブレース1が外力を受けたときに、延長部材6とブレース本体2との接続状態を維持することができればよく、特に限定されることはない。本実施形態では、延長部材6は、図1(a)、(b)に示されるように、ブレース本体2の端部に固定されたブレース本体側接続部材7によってブレース本体2に接続される。また、延長部材6の架構の構成部材への接続方法も、座屈拘束ブレース1が外力を受けたときに、延長部材6と架構の構成部材との接続状態を維持することができればよく、特に限定されることはない。本実施形態では、図1(a)、(b)に示されるように、延長部材6の端部を架構の構成部材に接続するために、延長部材6の端部に延長部材側接続部材8が設けられている。
The method of connecting the
ブレース本体側接続部材7は、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略平行に延び、延長部材6に固定される接続部7aと、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略垂直に拡張し、延長部材6の端部に当接するフランジ部7bとを備えている。ブレース本体側接続部材7は、接続部7a側が延長部材6の端部に固定され、フランジ部7b側がブレース本体2の端部に固定される。ブレース本体側接続部材7のブレース本体2への固定は、溶接などの公知の固定手段により、ブレース本体側接続部材7のフランジ部7bとブレース本体2の端部とを固定することにより行なわれる。ブレース本体側接続部材7の延長部材6への固定は、ブレース本体側接続部材7のフランジ部7bが延長部材6の端部に当接するまで、ブレース本体側接続部材7の接続部7aが延長部材6の内部に挿入され、接続部7aが公知のボルト9aおよびナット9bなどの固定手段9によって延長部材6に固定されることにより行なわれる。ブレース本体側接続部材7のフランジ部7bが延長部材6の端部に当接した状態で接続部7aが延長部材6に固定されることで、ブレース本体2の延びる方向Xに対して垂直方向へブレース本体側接続部材7が湾曲するのが抑制されるので、ブレース本体側接続部材7を延長部材6に対してより強固に固定することができる。また、延長部材6が、ボルト9aおよびナット9bなどの固定手段9を用いてブレース本体側接続部材7を介してブレース本体2に接続できるので、施工現場において容易に座屈拘束ブレース1を組み立てることができる。さらに、延長部材6を、ブレース本体2やブレース補剛部材3とは別体として施工現場に搬入できるので、座屈拘束ブレース1の施工現場への搬入作業も容易である。なお、ブレース本体側接続部材7の接続部7aは、本実施形態では略矩形の板状に形成されているが、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略平行に延びるように形成されていればよく、たとえば略円柱状や略角柱状であってもよい。また、ブレース本体側接続部材7のフランジ部7bは、本実施形態では、略矩形の板状で、ブレース補剛部材3および延長部材6の断面と略同一の大きさに形成されているが、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略垂直に拡張するように形成されていればよく、たとえばブレース補剛部材3および延長部材6の断面よりも大きいか、または小さく形成されていてもよい。
The brace body
ブレース本体側接続部材7は、座屈拘束ブレース1が外力を受けたときに、ブレース本体2と延長部材6との接続状態を維持できる強度を有していればよく、構成される材料は特に限定されない。ブレース本体側接続部材7は、たとえば、座屈拘束ブレース1が外力を受けたときに、ブレース本体2が塑性変形する前に塑性変形しないような材料、より具体的には、ブレース本体2よりも降伏点の高い材料により形成することができる。ブレース本体側接続部材7は、たとえば、ブレース本体2が低降伏点鋼により形成されている場合には、低降伏点鋼より降伏点の高い普通鋼により形成することができる。また、ブレース本体側接続部材7は、たとえば、ブレース本体2の延びる方向Xに所定以下の引張応力または圧縮応力を受けたときに、弾性変形内で形状を維持する強度を有する材料により形成することができる。ブレース本体側接続部材7は、たとえば、ブレース本体2が普通鋼により形成されている場合には、同程度の強度を有する普通鋼や、それ以上の強度を有する高張力鋼などにより形成することができる。
The brace body
延長部材側接続部材8は、図1(a)、(b)に示されるように、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略平行に延びる接続部8aと、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略垂直に拡張するフランジ部8bと、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略平行に延びる接続端部8cとを備えている。延長部材側接続部材8は、接続部8a側が延長部材6の端部に固定され、接続端部8c側が架構の構成部材に固定される。延長部材側接続部材8の延長部材6への固定は、上述したブレース本体側接続部材7の延長部材6への固定と同様の方法で行なわれ、延長部材側接続部材8の架構の構成部材への固定は、ボルトおよびナットなどの公知の固定手段により接続端部8cを架構の構成部材に固定することにより行なわれる。延長部材側接続部材8は、接続端部8cを除いて、上述したブレース本体側接続部材7と同様の構成とすることができる。延長部材側接続部材8の接続端部8cは、本実施形態では略板状に形成されているが、ブレース本体2の延びる方向Xに対して略平行に延びるように構成されていればよく、たとえば略円柱状や略角柱状であってもよい。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the extension member
延長部材側接続部材8は、座屈拘束ブレース1が外力を受けたときに、延長部材6と架構の構成部材との接続状態を維持できる強度を有していればよく、構成される材料は特に限定されない。延長部材側接続部材8は、ブレース本体側接続部材7と同じ材料により形成されてもよいし、ブレース本体側接続部材7とは異なる材料により形成されてもよい。
The extension member
本実施形態では、図1(a)、(b)に示されるように、ブレース本体2の延びる方向Xにおいて、ブレース補剛部材3とブレース本体側接続部材7のフランジ部7bとの間に間隔Sが設けられている。したがって、座屈拘束ブレース1が、ブレース本体2の延びる方向Xに振動する外力を受けたときに、ブレース本体側接続部材7のフランジ部7bがブレース補剛部材3に対して相対移動可能であるので、フランジ部7bに固定されたブレース本体2が、ブレース補剛部材3に対して相対移動可能で、塑性変形を繰り返して振動エネルギーを吸収することができる。間隔Sは、ブレース本体2の延びる方向Xに沿ってブレース本体2が所定以上の圧縮応力を受けたときにブレース補剛部材3内で塑性変形するように、ブレース本体側接続部材7のフランジ部7bがブレース補剛部材3に対して相対移動できる大きさであれば、特に限定されることはないが、間隔S内においてブレース本体2の座屈が生じるのが抑制される大きさであることが好ましい。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, a distance between the
間隔Sには、本実施形態では、図1(a)、(b)に示されるように、ブレース本体2の延びる方向Xにおける間隔Sの伸縮に伴って伸縮可能な緩衝材10が設けられている。緩衝材10は、座屈拘束ブレース1が外力を受けておらず、間隔Sが元の状態を維持している場合には、ブレース補剛部材3とブレース本体側接続部材7のフランジ部7bとの間の元の間隔Sの大きさで維持され、座屈拘束ブレース1が外力を受けて、間隔Sが伸縮する場合には、間隔Sの伸縮に伴って伸縮するように構成されている。緩衝材10は、たとえば公知のシーリング材などを用いて形成することができる。間隔Sに緩衝材10が設けられることにより、座屈拘束ブレース1に想定以上の外力が加わっても、緩衝材10の両側にある部材同士が衝突して損傷することを抑制することができる。ただし、間隔Sは、緩衝材10が設けられることなく、後述する第2実施形態の座屈拘束ブレース100のように、空間として形成されていてもよい。
In the present embodiment, the space S is provided with a
<第2実施形態>
図2(a)~(c)は、第2実施形態の座屈拘束ブレース100を示す。図2(a)~(c)では、第1実施形態の座屈拘束ブレース1の構成要素と同じ、または対応する構成要素には同じ符号が付されている。以下では、第1実施形態の座屈拘束ブレース1と異なる構成についてのみ説明する。
<Second Embodiment>
2 (a) to 2 (c) show the buckling
第2実施形態の座屈拘束ブレース100は、基本的には第1実施形態の座屈拘束ブレース1の構成と類似の構成を有しているが、図2(c)においてよく見られるように、間隔S周辺の構成が第1実施形態の座屈拘束ブレース1の構成と異なっている。本実施形態では、ブレース本体側接続部材7のフランジ部7bが、ブレース補剛部材3および延長部材6の断面よりも小さい大きさの断面に形成されており、ブレース補剛部材3の端部に、ブレース本体側接続部材7のフランジ部7bを収容可能なフランジ部収容部3cが設けられている。フランジ部収容部3cは、ブレース本体2の延びる方向Xにおけるブレース補剛部材3の端部から内部側に凹んだ凹部として形成されている。フランジ部収容部3cは、フランジ部7bに対応する大きさ、またはフランジ部7bよりもわずかに大きい大きさに形成される。本実施形態では、間隔Sは、ブレース本体側接続部材7のフランジ部7bと、ブレース補剛部材3のフランジ部収容部3cの底面との間の空間として構成される。ブレース補剛部材3がフランジ部収容部3cを備えることにより、延長部材6およびブレース本体側延長部材7がブレース本体2およびブレース補剛部材3の側に移動したときに、フランジ部7bがブランジ部収容部3cに収容されるので、ブレース本体2の延びる方向Xに対して垂直方向へフランジ部7bが移動するのが抑制されて、ブレース本体2が座屈されるのをより抑制することができる。なお、間隔Sは、本実施形態では空間として構成されているが、第1実施形態の座屈拘束ブレース1のように、緩衝材が設けられてもよい。
The buckling
<第3実施形態>
図3(a)~(c)は、第3実施形態の座屈拘束ブレース200を示す。図3(a)~(c)では、第1実施形態の座屈拘束ブレース1の構成要素と同じ、または対応する構成要素には同じ符号が付されている。以下では、第1実施形態の座屈拘束ブレース1とは異なる構成についてのみ説明する。
<Third Embodiment>
3 (a) to 3 (c) show the buckling
第3実施形態の座屈拘束ブレース200は、基本的には第1実施形態の座屈拘束ブレース1の構成と類似の構成を有しているが、図3(a)~(c)においてよく見られるように、主に、繊維強化部材として繊維強化プレート11が用いられている点で、第1実施形態の座屈拘束ブレース1の構成と異なっている。
The buckling
本実施形態では、一対のブレース補剛部材3a、3bが、ボルト12aおよびナット12bなどの固定手段12により互いに対して固定されるとともに、一対のブレース補剛部材3a、3bの表面に繊維強化部材11が固定されることにより、ブレース本体2の座屈が抑制されている。本実施形態では、繊維強化部材11は、少なくとも一方向に延びる強化繊維11aを含む繊維強化プレート11である。繊維強化プレート11は、繊維強化プレート11の強化繊維11aの延びる方向がブレース本体2の延びる方向Xに対して略平行になるように、ブレース補剛部材3(一対のブレース補剛部材3a、3b)の表面に固定されている。繊維強化プレート11は、ブレース補剛部材3の曲げ剛性を強化し、ブレース補剛部材3が有するブレース本体2の座屈に対する抑制力を強化する。繊維強化プレート11は、強化繊維11aの延びる方向に非常に大きな引張強度を有しているために、強化繊維11aの延びる方向がブレース本体2の延びる方向Xに対して略平行になるように一対のブレース補剛部材3a、3bの表面に固定されることで、一対のブレース補剛部材3a、3bがブレース本体2の延びる方向Xに対して垂直方向に(図3(b)中、上下方向に)湾曲しようとしたときに、湾曲しようとする部分の外側の表面に固定された繊維強化プレート11がその湾曲を抑制するので、ブレース本体2の延びる方向Xに対して垂直方向における一対のブレース補剛部材3a、3bの曲げ剛性を強化することができる。一対のブレース補剛部材3a、3bに繊維強化プレート11を固定して一体化することで、一対のブレース補剛部材3a、3bの曲げ剛性を強化することができるので、曲げ剛性を上げるために一対のブレース補剛部材3a、3bを大断面化する必要がなく、むしろ一対のブレース補剛部材3a、3bを小型化することができ、座屈拘束ブレース1をより小型化・軽量化することができる。なお、繊維強化プレート11は、本実施形態ではブレース本体2の板表面が面する方向におけるブレース補剛部材3の両側に固定されているが、ブレース本体2の座屈を抑制するようにブレース補剛部材3の表面に固定されていれば、特に限定されることはなく、ブレース本体2の形状に応じて適宜構成および配置を変更することができる。
In the present embodiment, the pair of
繊維強化プレート11は、強化が必要な少なくとも一方向に延びる強化繊維11aを含んでいればよく、他の方向に延びる強化繊維を含んでいなくてもよいし、含んでいてもよい。また、繊維強化プレート11は、たとえば熱硬化性樹脂を含んでプレート状に形成され、上述したようなシート状に形成される場合と比べて、相対的に厚くて剛性が高い。繊維強化プレート11は、製造工場などで予め高い密度の強化繊維を熱硬化性樹脂で硬化させることによりプレート状に成形されることで、高い剛性と、高密度の強化繊維による高い引張強度とを実現することができる。
The
繊維強化プレート11に含まれる強化繊維11aとしては、たとえば炭素繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ボロン繊維、アゾール繊維、アルミナ繊維などを用いることができるが、比強度と比弾性に優れる炭素繊維またはアラミド繊維を用いることが好ましく、炭素繊維を用いることがさらに好ましい。
As the reinforcing
繊維強化プレート11に含まれる熱硬化性樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、メタクリル(MMA)樹脂などを用いることができるが、その中でもエポキシ樹脂が好適に用いられる。
As the thermosetting resin contained in the fiber reinforced
繊維強化プレート11は、たとえば接着剤によりブレース補剛部材3に固定することができる。接着剤としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、メタクリル(MMA)樹脂などの公知の接着剤を用いることができ、その中でもエポキシ樹脂が好適に用いられる。ただし、繊維強化プレート11は、ブレース補剛部材3に曲げ応力が加わったときに、ブレース補剛部材3への固定状態を維持することができれば、特に限定されることはなく、他の固定手段により固定されてもよい。
The fiber reinforced
繊維強化プレート11は、本実施形態では、図3(a)~(c)に示されるように、一対のブレース補剛部材3a、3bの外側の表面に固定されている。しかし、繊維強化プレート11は、一対のブレース補剛部材3a、3bの曲げ剛性を強化し、ブレース本体2の座屈に対する抑制力を強化することができれば、本実施形態に限定されることはなく、たとえば、一対のブレース補剛部材3a、3bの内側(ブレース本体2側)の表面に固定されてもよい。また、繊維強化プレート11の、ブレース本体2の延びる方向Xにおける長さは特に限定されないが、長い定着長を確保して、ブレース本体2の座屈をより抑制するために、図示されるように、一対のブレース補剛部材3a、3bの全長に亘る長さであることが好ましい。
In this embodiment, the fiber reinforced
1、100、200 座屈拘束ブレース
2 ブレース本体
3 ブレース補剛部材
3a、3b 一対のブレース補剛部材
3c フランジ部収容部
4 アンボンド材
5 繊維強化部材(繊維強化シート)
5a 強化繊維
6 延長部材
7 ブレース本体側接続部材
7a 接続部
7b フランジ部
8 延長部材側接続部材
8a 接続部
8b フランジ部
8c 接続端部
9 固定手段
9a ボルト
9b ナット
10 緩衝材
11 繊維強化部材(繊維強化プレート)
11a 強化繊維
12 固定手段
12a ボルト
12b ナット
S 間隔
X ブレース本体の延びる方向
1,100,200 Buckling
Claims (8)
前記ブレース本体の延びる方向に沿って延び、前記ブレース本体の座屈を抑制するように、前記ブレース本体の延びる方向に対して略垂直方向の両側に設けられる木製のブレース補剛部材と
を備える座屈拘束ブレースであって、
強化繊維を含む繊維強化部材が、前記ブレース本体の座屈を抑制するように前記ブレース補剛部材の表面に固定され、
前記繊維強化部材が、少なくとも一方向に延びる強化繊維を含む繊維強化プレートであり、
前記繊維強化プレートは、前記繊維強化プレートの強化繊維の延びる方向が前記ブレース本体の延びる方向に対して略平行になるように、前記ブレース補剛部材の表面に固定されることを特徴とする座屈拘束ブレース。 The brace body that extends in one direction and
A seat that extends along the extending direction of the brace body and is provided with wooden brace stiffening members provided on both sides in a direction substantially perpendicular to the extending direction of the brace body so as to suppress buckling of the brace body. It ’s a buckling restraint brace,
A fiber reinforcing member containing reinforcing fibers is fixed to the surface of the brace stiffening member so as to suppress buckling of the brace body.
The fiber reinforced member is a fiber reinforced plate containing reinforcing fibers extending in at least one direction.
The fiber-reinforced plate is fixed to the surface of the brace stiffening member so that the extending direction of the reinforcing fibers of the fiber-reinforced plate is substantially parallel to the extending direction of the brace body. Buckling restraint brace.
前記ブレース本体の延びる方向に沿って延び、前記ブレース本体の座屈を抑制するように、前記ブレース本体の延びる方向に対して略垂直方向の両側に設けられる木製のブレース補剛部材とWith wooden brace stiffening members provided on both sides in a direction substantially perpendicular to the extending direction of the brace body so as to extend along the extending direction of the brace body and suppress buckling of the brace body.
を備える座屈拘束ブレースであって、A buckling restraint brace with
強化繊維を含む繊維強化部材が、前記ブレース本体の座屈を抑制するように前記ブレース補剛部材の表面に固定され、A fiber reinforcing member containing reinforcing fibers is fixed to the surface of the brace stiffening member so as to suppress buckling of the brace body.
前記座屈拘束ブレースがさらに、前記ブレース本体の延びる方向における前記ブレース本体の端部に接続され、前記ブレース本体の延びる方向に沿って延びる木製の延長部材を備えることを特徴とする座屈拘束ブレース。The buckling restraint brace is further connected to the end of the brace body in the extending direction of the brace body and comprises a wooden extension member extending along the extending direction of the brace body. ..
前記繊維強化シートは、前記繊維強化シートの強化繊維の延びる方向が前記ブレース本体の延びる方向に対して交差するように、前記ブレース補剛部材の周囲に巻きつけられて固定されることを特徴とする請求項2記載の座屈拘束ブレース。 The fiber reinforced member is a fiber reinforced sheet containing reinforcing fibers extending in at least one direction.
The fiber-reinforced sheet is characterized in that it is wound and fixed around the brace stiffening member so that the extending direction of the reinforcing fiber of the fiber-reinforced sheet intersects with the extending direction of the brace body. The buckling restraint brace according to claim 2 .
前記繊維強化プレートは、前記繊維強化プレートの強化繊維の延びる方向が前記ブレース本体の延びる方向に対して略平行になるように、前記ブレース補剛部材の表面に固定されることを特徴とする請求項2記載の座屈拘束ブレース。 The fiber reinforcing member is a fiber reinforcing plate containing reinforcing fibers extending in at least one direction.
The fiber-reinforced plate is characterized in that it is fixed to the surface of the brace stiffening member so that the extending direction of the reinforcing fibers of the fiber-reinforced plate is substantially parallel to the extending direction of the brace body. The buckling restraint brace according to Item 2 .
前記ブレース本体側接続部材が、前記ブレース本体の延びる方向に対して略平行に延び、前記延長部材に固定される接続部と、前記ブレース本体の延びる方向に対して略垂直に拡張し、前記延長部材の端部に当接するフランジ部とを備えることを特徴とする請求項2~5のいずれか1項に記載の座屈拘束ブレース。 The extension member is connected to the brace body by a brace body side connecting member fixed to the end of the brace body.
The brace body-side connecting member extends substantially parallel to the extending direction of the brace body and expands substantially perpendicular to the connecting portion fixed to the extension member and the extending direction of the brace body. The buckling restraint brace according to any one of claims 2 to 5, further comprising a flange portion that abuts on an end portion of the member.
前記間隔には、前記ブレース本体の延びる方向における前記間隔の伸縮に伴って伸縮可能な緩衝材が設けられることを特徴とする請求項6記載の座屈拘束ブレース。 In the extending direction of the brace body, a gap is provided between the brace stiffening member and the flange portion of the brace body side connecting member.
The buckling restraint brace according to claim 6 , wherein a cushioning material that can be expanded and contracted as the interval expands and contracts in the extending direction of the brace body is provided at the interval.
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