JP7429315B2 - 座屈拘束ブレース - Google Patents

Description

本発明は、座屈拘束ブレースに関する。

座屈拘束ブレースは、それ自体が耐震用ブレースとして機能して建築構造物の耐震性を高めると共に、非常に大きな地震が発生して建築構造物の骨組みに大変形が生じたときには、その振動エネルギーを吸収する制振用ダンパとしても機能する。座屈拘束ブレースは、長手方向の引張荷重と圧縮荷重を受けて塑性化する塑性化部を有するブレース芯材と、ブレース芯材が圧縮荷重により座屈することを防止する補剛材とを備えている。座屈拘束ブレースは、座屈を防止することによって引張及び圧縮ともに同性状の安定した履歴特性を持つことができる。

特開２００８－１９６３１号公報

地震時に座屈拘束ブレースの端部や接合部が先に破壊されると、荷重が塑性化部まで伝わらず座屈拘束ブレースが振動エネルギーを吸収することができなくなってしまうため、塑性化部の耐力に対し、端部や接合部の耐力を高める必要がある。端部や接合部の強度が不十分な場合、荷重の大きさによっては端部が破壊されて、座屈拘束ブレースの振動エネルギーの吸収性能が低下する虞がある。

本発明は、振動エネルギーの吸収性能が確保された座屈拘束ブレースを提供することを目的の一つとする。

本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースは、材軸方向に圧縮又は引張の荷重を受けたとき塑性変形する領域を含む第１部分と前記第１部分の両端に設けられた第２部分とを有する芯材と、少なくとも前記第１部分の周囲を囲繞する補剛材と、を備え、前記第２部分は、前記塑性変形する領域よりも耐力が高い。

前記芯材は、前記第１部分と前記第２部分とが異なる部材で形成されてもよく、前記第２部分を形成する部材は、前記第１分部を形成する部材より耐力が高くてもよい。

前記第１部分と前記第２部分とは、溶接によって接合されていてもよい。

前記芯材は、前記第１部分と前記第２部分とは、異なる鋼種の部材で形成されていてもよい。

前記第２部分の長手方向と直交する平面で切断したときの断面積は、前記第１部分の前記長手方向と直交する平面で切断したときの断面積よりも大きくてもよい。

前記芯材は、前記第１部分と前記第２部分とは、同一の鋼種の部材で形成されていてもよい。

前記芯材は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｔ形鋼、Ｚ形鋼、十字形鋼、山形鋼、及び溝形鋼から選択される形鋼であってもよい。

前記補剛材は、少なくとも前記塑性変形する領域の周囲を囲繞する外套管と、前記芯材にアンボンド材を介して接し、前記長手方向に沿って延在し、前記芯材との間に第１空間を形成し、前記外套管との間に第２空間を形成する内挿板と、前記第２空間に充填された充填材と、を備えてもよい。

前記内挿板は、前記第１部分の少なくとも一部に沿って延在する第１内挿板と、前記第２部分に沿って延在する第２内挿板とを含んでもよく、前記第１内挿板と前記第２内挿板との段差部は、シール材によって封止されてもよい。

前記内挿板と前記第２部分との間の前記第１空間において、前記第２部分に接して、前記第２部分の長手方向に沿って延在する第１補強板をさらに備えてもよい。

前記第２部分の外面に配置され、前記第２部分と接して第２部分の長手方向に沿って延在する第２補強板をさらに備えてもよい。

本発明によると、振動エネルギーの吸収性能が確保された座屈拘束ブレースを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの長手方向に沿った側面の模式断面図である。 図１に示した座屈拘束ブレースの上面の模式断面図である。 図２に示したＡ－Ａ線に沿った座屈拘束ブレースの断面図である。 図２に示したＢ－Ｂ線に沿った座屈拘束ブレースの断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの長手方向に沿った側面の模式断面図である。 図４に示した座屈拘束ブレースの上面の模式断面図である。 図５に示したＣ－Ｃ線に沿った座屈拘束ブレースの断面図である。 図５に示したＤ－Ｄ線に沿った座屈拘束ブレースの断面図である。 図４に示した領域Ｅの概略的な透視図である。 図４に示した座屈拘束ブレースの別の一例の長手方向に沿った側面の模式断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの一変形例の断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの一変形例の断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの一変形例の断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの一変形例の断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの一変形例の断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの一変形例の断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの一変形例の断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの一変形例の断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの一変形例の断面図である。 本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの一変形例の断面図である。

以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

本明細書および図面において、同一、あるいは類似する複数の構成を総じて表記する際には同一の符号を用い、これら複数の構成のそれぞれを区別して表記する際には、さらに小文字のアルファベットを添えて表記する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る座屈拘束ブレースについて、図１、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。図１は、本実施形態の座屈拘束ブレース１００の長手方向に沿った側面の模式断面図である。図２は、図１に示した座屈拘束ブレース１００の上面の模式断面図である。図３Ａは、図２に示したＡ－Ａ線に沿った座屈拘束ブレース１００の断面図である。図３Ｂは、図２に示したＢ－Ｂ線に沿った座屈拘束ブレース１００の断面図である。

本実施形態の座屈拘束ブレース１００は、芯材１０１と補剛材１０３とを備えている。

芯材１０１は、長手方向に引張荷重及び圧縮荷重が作用したときに塑性変形可能な鋼材から構成される。芯材１０１が塑性変形することにより、座屈拘束ブレース１００に与えられる振動エネルギーが吸収される。芯材１０１を構成する鋼材としては、低降伏点鋼などの鋼材を用いることができ、例えば長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面が一定の形状を有する形鋼を用いてもよい。本実施形態では、一例として、芯材１０１をＨ形鋼から構成している場合を説明する。

芯材１０１は、材軸方向に圧縮又は引張の荷重を受けたとき塑性変形する塑性化部ＥＡを含む第１鋼材（第１部分）１０１Ａと、塑性化部の両端に設けられた非塑性化部である端部ＮＥＡに設けられた第２鋼材（第２部分）１０１Ｂとが溶接されることにより形成されている。第２鋼材１０１Ｂは、第１鋼材１０１Ａよりも耐力が高い。本実施形態において、第１鋼材１０１Ａと第２鋼材１０１Ｂとは互いに異なる鋼種から形成され、第２鋼材１０１Ｂは、第１鋼材１０１Ａよりも相対的に耐力が高い。第２鋼材１０１Ｂと第１鋼材１０１Ａとは、溶接位置１２１で互いに溶接されて接合される。芯材１０１の長手方向における溶接位置１２１は、後述する第１補強板１１３が設けられる範囲内であればよい。

第１鋼材１０１Ａと、第２鋼材１０１Ｂは、第２鋼材１０１Ｂが第１鋼材１０１Ａよりも高い降伏耐力を有していれば特に限定されない。一例として、第１鋼材１０１Ａとして低降伏点鋼ＬＹ２２５を使用し、第２鋼材１０１Ｂとして圧延鋼材ＳＮ４９０Ｂを使用してもよい。尚、第１鋼材１０１Ａと、第２鋼材１０１Ｂとの降伏耐力の比率は、使用する鋼材によって適宜設定することができる。

図３Ａに示すように、第１鋼材１０１Ａは、フランジ１０１ａ、１０１ｂ及びウェブ１０１ｃからなる。図３Ｂに示すように、第２鋼材１０１Ｂは、フランジ１０２ａ、１０２ｂ及びウェブ１０２ｃからなる。図１及び図２に示すように、第２鋼材１０１Ｂにおいて、フランジ１０２ａ、１０２ｂ及びウェブ１０２ｃには、ボルト留めに利用される接合部１１７、１１９が設けられている。

補剛材１０３は、芯材１０１の少なくとも塑性化部ＥＡの周囲を囲繞し、芯材１０１の長手方向に圧縮荷重がかかった際に芯材１０１が座屈することを防止する。尚、補剛材１０３は、接合部１１７、１１９を除く端部ＮＥＡの一部の周囲も囲繞してもよい。補剛材１０３は外套管１０５と、アンボンド材１０９と、内挿板１１１と、充填材１０７とを含む。補剛材１０３の長手方向の長さは、塑性化部ＥＡの長手方向の長さに、図２における芯材１０１Ａのフランジ１０１ａのｙ方向の長さと、図３Ａにおけるウェブ１０１ｃのｚ方向の長さにフランジ１０１ａ、１０１ｂの厚さを加えた値とのいずれか大きい方に１．５～３を乗じた値を、塑性化部ＥＡの長手方向の両端にそれぞれ加えた長さであることが好ましい。

外套管１０５は、芯材１０１の塑性化部ＥＡの周囲を囲繞する。外套管１０５は、鋼管から構成される。外套管１０５の形状は、特に限定されず、円形鋼管であってもよく、角形鋼管であってもよい。本実施形態では、外套管１０５が角型鋼管である場合を説明する。

アンボンド材１０９は、芯材１０１と補剛材１０３の後述する充填材１０７との間に設けられた緩衝材である。図３Ａに示すように、アンボンド材１０９は、第１鋼材１０１Ａのフランジ１０１ａ、１０１ｂの外面、エッジ部１０１ｄ、及びエッジ部１０１ｄ近傍の内面を被覆する。また、図３Ｂに示すように、アンボンド材１０９は、第２鋼材１０１Ｂのフランジ１０２ａ、１０２ｂの外面の少なくとも一部、エッジ部１０２ｄの少なくとも一部、及びエッジ部１０２ｄ近傍の内面の少なくとも一部を被覆する。ここで、フランジ１０１ａ、１０１ｂの内面は、ウェブ１０１ｃに面している面である。フランジ１０２ａ、１０２ｂの内面は、ウェブ１０２ｃに面している面である。フランジ１０１ａ、１０１ｂの外面は、内面とは反対側の面である。フランジ１０２ａ、１０２ｂの外面は、内面とは反対側の面である。フランジ１０１ａ、１０１ｂのエッジ部１０１ｄは、外面と内面とを繋ぐフランジ１０１ａ、１０１ｂの側面である。フランジ１０２ａ、１０２ｂのエッジ部１０２ｄは、外面と内面とを繋ぐフランジ１０２ａ、１０２ｂの側面である。アンボンド材１０９としては、例えば、ブチルゴムなどを用いることができる。

内挿板１１１は、芯材１０１の長手方向に沿って延在する。内挿板１１１は、アンボンド材１０９を介してフランジ１０１ａ及びフランジ１０１ｂのエッジ部１０１ｄに接し、フランジ１０１ａ、フランジ１０１ｂ及びウェブ１０１ｃの間の空間を閉塞する。また、内挿板１１１は、フランジ１０２ａ及びフランジ１０２ｂのエッジ部１０２ｄの少なくとも一部に接し、フランジ１０２ａ、フランジ１０２ｂ及びウェブ１０２ｃの間の空間を閉塞する。第１鋼材１０１Ａに設けられる内挿板１１１は、フランジ１０１ａの内面、フランジ１０１ｂの内面、ウェブ１０１ｃとともに第１空間Ｓ１を形成する。第２鋼材１０１Ｂに設けられる内挿板１１１は、フランジ１０２ａの内面、フランジ１０２ｂの内面、及びウェブ１０２ｃとともに第１空間Ｓ１を形成する。また、第１鋼材１０１Ａに設けられる内挿板１１１は、外套管１０５、アンボンド材１０９によって被覆されたフランジ１０１ａの外面、フランジ１０１ｂの外面とともに第２空間Ｓ２を形成する。第２鋼材１０１Ｂに設けられる内挿板１１１は、外套管１０５、アンボンド材１０９によって被覆されたフランジ１０２ａの外面及びフランジ１０２ｂの外面とともに第２空間Ｓ２を形成する。尚、本実施形態において、内挿板１１１は、エッジ部１０１ｄ及びエッジ部１０２ｄの一部にのみ接しているが、これに限定されるわけではない。内挿板１１１は、アンボンド材１０９を介して、フランジ１０１ａの外面、フランジ１０１ｂの外面、フランジ１０２ａの外面、及びフランジ１０２ｂの外面に接してもよい。

第１空間Ｓ１は、充填材１０７が充填されないため、非充填空間である。しかしながら、これに限定されず。第１空間Ｓ１には、バッカー材が配置されてもよい。バッカー材としては、剛性が低く、軽量で加工が容易な発砲プラスチック材料などが使用されてもよい。非充填空間を設けることにより、充填材１０７の量を軽減できコストを削減できるとともに、座屈拘束ブレース１００の軽量化を図ることができる。

充填材１０７は、第２空間Ｓ２に充填される。充填材１０７としては、モルタルが使用される。但し、充填材１０７はモルタルに限られず、コンクリートや樹脂材料などが用いられてもよい。充填材１０７は、アンボンド材１０９及び内挿板１１１によって芯材１０１に付着しない。アンボンド材１０９があることにより、外套管１０５と充填材１０７に芯材１０１からの軸力が伝わらない。そのため、外套管１０５と充填材１０７は破壊することなく芯材１０１の座屈を防止することができる。

図１及び図２に示すように、座屈拘束ブレース１００は、芯材１０１に接合された鋼製の第１補強板１１３を備えてもよい。第１補強板１１３は、補剛材１０３によって囲繞された位置から囲繞されていない位置まで突出して芯材１０１の長手方向に沿って設けられる。言い換えると、第１補強板１１３は、第１鋼材１０１Ａと第２鋼材１０１Ｂとに跨って設けられる。図３Ｂに示すように、第２鋼材１０１Ｂに設けられる第１補強板１１３は、第１空間Ｓ１において、芯材１０１であるＨ形鋼のウェブ１０２ｃの両側にウェブ１０２ｃから所定距離だけ離隔させてウェブ１０２ｃとｘ方向に平行に配置し、フランジ１０２ａとフランジ１０２ｂとが連結されるように接合されてもよい。同様に、第１鋼材１０１Ａに設けられる第１補強板１１３は、第１空間Ｓ１において、芯材１０１であるＨ形鋼のウェブ１０１ｃの両側にウェブ１０１ｃから所定距離だけ離隔させてウェブ１０１ｃとｘ方向に平行に配置し、フランジ１０１ａとフランジ１０１ｂとが連結されるように接合されてもよい。第１補強板１１３が設けられた部分は非塑性化部である端部ＮＥＡに含まれる。第１補強板１１３は、端部ＮＥＡが塑性変形することを防止することができる。また、第１補強板１１３は、長手方向（ｘ方向）において溶接位置１２１を含むように設けられるため、溶接位置１２１における芯材１０１及び第１補強板１１３全体のyz平面の断面積が第１補強板１１３を設けない場合よりも大きくなり、第１鋼材１０１Ａ及び第２鋼材１０１Ｂの溶接部を補強することができる。第１補強板１１３は、ウェブ１０１ｃ、ウェブ１０２ｃに接合するように設けてもよい。第１補強板１１３の長さは、適宜調節される。

座屈拘束ブレース１００は、第２鋼材１０１Ｂのフランジ１０２ａ、１０２ｂの外面に接合された鋼製の第２補強板１１５を備えてもよい。第２補強板１１５は、芯材１０１の長手方向に沿って設けられる。第２補強板１１５には、フランジ１０２ａ、１０２ｂに設けられた接合部１１９に対応する孔が設けられる。第２補強板１１５は、端部ＮＥＡが塑性変形することを防止することができる。第２補強板１１５の長さは、適宜調節される。

以上に説明したように、本実施形態に係る座屈拘束ブレース１００は、芯材１０１の塑性化部ＥＡを含む第１鋼材１０１Ａと端部ＮＥＡに設けられた第２鋼材１０１Ｂとが互いに異なる鋼種から形成され、端部ＮＥＡは、塑性化部ＥＡよりも耐力が相対的に高い。そのため、端部ＮＥＡに十分な強度が保証され、端部ＮＥＡが破壊されることを防止することができる。

また、端部ＮＥＡは塑性化部ＥＡよりも耐力が大きく、十分な強度を有することから、端部ＮＥＡの耐力を補強する必要がなく、端部ＮＥＡにおいて芯材１０１のフランジ１０１ａ、１０１ｂの外面に第２補強板１１５を接合することを省略することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る座屈拘束ブレースについて、図４～図７を参照して説明する。第１実施形態では第１鋼材と第２鋼材とが異なる鋼種で形成されており、かつ第１鋼材の長手方向（ｘ方向））と直交する平面で切断したときの断面積と第２鋼材の長手方向（ｘ方向））と直交する平面で切断したときの断面積とが同じ場合を説明したが、本実施形態では第１鋼材と第２鋼材とが同一の鋼種で形成されており、かつ第１鋼材の長手方向（ｘ方向））と直交する平面で切断したときの断面積と第２鋼材の長手方向（ｘ方向））と直交する平面で切断したときの断面積とが異なる場合を説明する。尚、図４～図７において、図１～図３Ｂを参照して説明した第１実施形態に係る座屈拘束ブレース１００と同一又は類似の構成については、図１～図３Ｂで示した参照番号と同一の参照番号を付与し、重複する説明は省略する。

図４は、本実施形態の座屈拘束ブレース４００の長手方向に沿った側面の模式断面図である。図５は、図４に示した座屈拘束ブレース４００の上面の模式断面図である。図６Ａは、図５に示したＣ－Ｃ線に沿った座屈拘束ブレース４００の断面図である。図６Ｂは、図５に示したＤ－Ｄ線に沿った座屈拘束ブレース４００の断面図である。

座屈拘束ブレース４００は、第１実施形態に係る座屈拘束ブレース１００と同様に、芯材４０１と補剛材４０３とを備えている。

芯材４０１は、第１実施形態に係る座屈拘束ブレース１００の芯材１０１と同様に、長手方向に引張荷重及び圧縮荷重が作用したときに伸縮する塑性変形可能な鋼材から構成される。芯材４０１を構成する鋼材としては、芯材１０１と同様に、低降伏点鋼などの鋼材を用いることができ、長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面が一定の形状を有する形鋼を用いてもよい。本実施形態では、一例として、芯材４０１をＨ形鋼から構成している場合を説明する。

芯材４０１は、材軸方向に圧縮又は引張荷重を受けて塑性変形する塑性化部ＥＡを含む第１鋼材（第１芯材）４０１Ａと、非塑性化部である端部ＮＥＡに設けられた第２鋼材（第２芯材）４０１Ｂとが溶接することにより形成されている。第２鋼材（第２芯材）４０１Ｂは、第１鋼材（第１芯材）４０１Ａの両端に設けられている。端部ＮＥＡは、塑性化部ＥＡよりも耐力が高い。第１実施形態に係る座屈拘束ブレース１００の芯材１０１とは異なり、本実施形態において、芯材４０１の第２鋼材４０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積は、第１鋼材４０１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積よりも大きい。第１鋼材４０１Ａと、第２鋼材４０１Ｂとは、芯材４０１の長手方向における第１補強板１１３の範囲内において溶接される。ここでは、第１鋼材４０１Ａと第２鋼材４０１Ｂとの溶接位置４２１は、端部ＮＥＡの補剛材１０３によって囲繞された部分に位置する場合を説明する。しかしながら、溶接位置４２１はこれに限定されず、第１補強板１１３が設けられる部分に位置していればよい。

図６Ａは、芯材４０１の塑性化部ＥＡの第１鋼材４０１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面（図５に示すＣ－Ｃ線に沿った断面）を示し、図６Ｂは、芯材４０１の非塑性化部である端部ＮＥＡの第２鋼材４０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面（図５に示すＤ－Ｄ線に沿った断面）を示している。図６Ａに示すように、第１鋼材４０１Ａは、フランジ４０１ａ、４０１ｂ及びウェブ４０１ｃからなる。図６Ｂに示すように、第２鋼材４０１Ｂは、フランジ４０２ａ、４０２ｂ及びウェブ４０２ｃからなる。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、芯材４０１の端部ＮＥＡの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積、即ち第２鋼材４０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積は、塑性化部ＥＡの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積、即ち第１鋼材４０１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積よりも大きい。具体的には、図６Ｂに示す第２鋼材４０１Ｂのフランジ４０２ａ、４０２ｂの厚さＷ２は、図６Ａに示す第１鋼材４０１Ａのフランジ４０１ａ、４０１ｂの厚さＷ１よりも厚い（Ｗ２＞Ｗ１）。

補剛材４０３は、芯材４０１の少なくとも塑性化部ＥＡの周囲を囲繞し、芯材４０１の長手方向に圧縮荷重がかかった際に芯材４０１が座屈することを防止する。尚、補剛材４０３は、接合部１１７、１１９を除く端部ＮＥＡの一部の周囲も囲繞してもよい。補剛材４０３は外套管１０５と、アンボンド材１０９と、内挿板４１１と、充填材１０７とを含む。本実施形態において、内挿板４１１を除く構成は、第１実施形態において説明した補剛材１０３の構成と略同一である。そのため、以下では、内挿板４１１についてのみ詳細に説明し、内挿板４１１以外の構成については説明を省略する。

内挿板４１１は、芯材４０１の長手方向に沿って延在する。内挿板４１１は、アンボンド材１０９を介してフランジ４０１ａ及びフランジ４０１ｂのエッジ部４０１ｄに接し、フランジ４０１ａ、フランジ４０１ｂ及びウェブ４０１ｃの間の空間を閉塞する。また、内挿板４１１は、アンボンド材１０９を介してフランジ４０２ａ及びフランジ４０２ｂのエッジ部４０２ｄに接し、フランジ４０２ａ、フランジ４０２ｂ及びウェブ４０２ｃの間の空間を閉塞する。第１鋼材４０１Ａに設けられる内挿板４１１は、フランジ４０１ａの内面、フランジ４０１ｂの内面、ウェブ４０１ｃとともに第１空間Ｓ１を形成する。第２鋼材４０１Ｂに設けられる内挿板４１１は、フランジ４０２ａの内面、フランジ４０２ｂの内面、及びウェブ４０２ｃとともに第１空間Ｓ１を形成する。また、第１鋼材４０１Ａに設けられる内挿板４１１は、外套管１０５、アンボンド材１０９によって被覆されたフランジ４０１ａの外面、フランジ４０１ｂの外面とともに第２空間Ｓ２を形成する。第２鋼材４０１Ｂに設けられる内挿板４１１は、外套管１０５、アンボンド材１０９によって被覆されたフランジ４０２ａの外面、及びフランジ４０２ｂの外面とともに第２空間Ｓ２を形成する。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、内挿板４１１は、アンボンド材１０９を介して、フランジ４０１ａの外面、フランジ４０１ｂ、フランジ４０２ａの外面、及びフランジ４０２ｂの外面に接してもよい。

上述したように、本実施形態において、芯材４０１は、第２鋼材４０１Ｂのフランジ４０２ａ、４０２ｂの厚さＷ２が、第１鋼材４０１Ａのフランジ４０１ａ、４０１ｂの厚さＷ１よりも厚い。内挿板４１１は、塑性化部ＥＡの少なくとも一部に沿って延在し、厚さＷ１を有する第１鋼材４０１Ａのフランジ４０１ａ、４０１ｂのエッジ部にアンボンド材１０９を介して接する第１内挿板４１１ａと、端部ＮＥＡに沿って延在し、厚さＷ２を有する第２鋼材４０１Ｂのフランジ４０２ａ、４０２ｂのエッジ部にアンボンド材１０９を介して接する第２内挿板４１１ｂとを含む。

図７は、図４に示した領域Ｅの概略的な透視図である。領域Ｅは、端部ＮＥＡの一部であり、塑性化部ＥＡと端部ＮＥＡとの境の近傍である。領域Ｅには、第１鋼材４０１Ａ及び第２鋼材４０１Ｂの溶接位置４２１並びに第１内挿板４１１ａ及び第２内挿板４１１ｂの継ぎ位置４３３が含まれる。

図７に示すように、第１内挿板４１１ａは、第１鋼材４０１Ａのフランジ４０１ａ、４０１ｂのエッジ部４０１ｄにアンボンド材１０９を介して接し、フランジ４０１ａ、４０１ｂを挟持する支持部４１２ａと支持部４１２ａを連結する連結部４１２ｂとを有する。第２内挿板４１１ｂは、第２鋼材４０１Ｂのフランジ４０２ａ、４０２ｂのエッジ部４０２ｄにアンボンド材１０９を介して接しフランジ４０２ａ、４０２ｂを挟持する支持部４１４ａと支持部４１４ａを連結する連結部４１４ｂとを有する

領域Ｅには、第１鋼材４０１Ａ及び第２鋼材４０１Ｂの溶接位置４２１が設けられている。第２鋼材４０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積は、第１鋼材４０１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積よりも大きい。そのため、第１内挿板４１１ａの支持部４１２ａと第２内挿板４１１ｂの支持部４１４ａとの境に隙間である段差部４２７が生じる。具体的には、段差部４２７は、第２内挿板４１１ｂと第１鋼材４０１Ａのフランジ４０１ａの内面と第２鋼材４０１Ｂのフランジ４０２ａとで形成される。また、段差部４２７は、第２内挿板４１１ｂと第１鋼材４０１Ａのフランジ４０１ｂの内面と第２鋼材４０１Ｂのフランジ４０２ｂとで形成される。段差部４２７は、第２内挿板４１１ｂと芯材４０１（ここでは、第２鋼材４０１Ｂ）との間に形成される第１空間Ｓ１と繋がっているため、第１空間Ｓ１に第２空間Ｓ２から充填材１０７が入り込む虞がある。第１空間Ｓ１に充填材１０７が入り込むと、第２鋼材４０１Ｂと充填剤１０７が直接接触し、充填剤１０７及び外套管１０５に芯材４０１からの軸力が加わることにより、座屈拘束ブレース４００が座屈する虞がある。

そこで、段差部４２７は、シール材４３１によって封止されることが好ましい。シール材４３１によって段差部４２７が封止されるため、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２が切り離されることから、第２内挿板４１１ｂと第２鋼材４０１Ｂとの間に形成される第１空間Ｓ１に充填材１０７が入り込むことを防止することができる。そのため、外套管１０５と充填材１０７に軸力が伝わらないことから、外套管１０５と充填材１０７は破壊することなく芯材１０１の座屈を防止することができ、本実施形態に係る座屈拘束ブレース４００の信頼性を向上させることができる。なお、シール材４３１は、段差部４２７の一部に設けてもよく、段差部４２７全体に設けられなくともよい。

第１内挿板４１１ａ及び第２内挿板４１１ｂの継ぎ位置４３３は、第１鋼材４０１Ａ及び第２鋼材４０１Ｂの溶接位置４２１とは、長手方向（ｘ方向）における位置が異なる。具体的には、第１内挿板４１１ａ及び第２内挿板４１１ｂの継ぎ位置４３３が溶接位置４２１よりも塑性化部ＥＡ側にある。そのため、長手方向（ｘ方向）に圧縮荷重が作用し塑性化部ＥＡが縮んだ場合、段差部４２７があることから、第２鋼材４０１Ｂが長手方向（ｘ方向）に充填剤１０７に軸力を伝えることなく動くことができる。そのため、補剛材４０３が破壊されるのを防ぐことができる。

以上に説明したように、本実施形態に係る座屈拘束ブレース４００は、芯材４０１の端部ＮＥＡに含まれる第２鋼材４０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積が、塑性化部ＥＡを含む第１鋼材４０１Ａの長手方向（ｘ方向））と直交する平面で切断したときの断面積よりも大きい。そのため、端部ＮＥＡは塑性化部ＥＡよりも耐力が大きく、十分な強度を有することから、端部ＮＥＡが破壊されることを防止することができる。また、端部ＮＥＡは塑性化部ＥＡよりも耐力が大きく、十分な強度を有することから、端部ＮＥＡの耐力を補強する必要がなく、端部ＮＥＡにおいて芯材４０１のフランジ４０１ａ、４０１ｂの外面に第２補強板を接合することを省略することができる。

本実施形態においては、芯材４０１の端部ＮＥＡを構成する第２鋼材４０２Ｂのフランジ４０２ａ、４０２ｂの厚さＷ２が、塑性化部ＥＡを構成する第１鋼材４０１Ａのフランジ４０１ａ、４０１ｂの厚さＷ１よりも厚い場合を例に挙げて説明した。本実施形態はこれに限定されず、フランジ４０２ａ、４０２ｂの厚さに加え、第２鋼材４０１Ｂのウェブ４０２ｃの幅を第１鋼材４０１Ａのウェブ４０１ｃの幅よりも広くしてもよい。言い換え
ると、芯材４０１の端部ＮＥＡの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積、即ち第２鋼材４０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積は、塑性化部ＥＡの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積、即ち第１鋼材４０１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積よりも大きければよい。

尚、本実施形態において、第１鋼材４０１Ａと第２鋼材４０１Ｂとの溶接位置４２１は、端部ＮＥＡの補剛材１０３によって囲繞された部分に位置している。しかしながら、第１鋼材４０１Ａと第２鋼材４０１Ｂとの溶接位置は、補剛材によって囲繞されていない部分に位置してもよい。

図８は、本実施形態の別の一例である座屈拘束ブレース４００Ａの長手方向に沿った側面図である。座屈拘束ブレース４００Ａにおいて、芯材４０１を構成する第１鋼材４０１Ａと第２鋼材４０１Ｂとの溶接位置４２１ａは、端部ＮＥＡの補剛材１０３によって囲繞されていない部分に位置している。このように、第１鋼材４０１Ａと第２鋼材４０１Ｂとの溶接位置４２１ａは、第１補強板１１３が設けられる部分に位置していればよい。

本実施形態においては、第１鋼材４０１Ａと、第２鋼材４０１Ｂとは、同一の鋼種であり、第１鋼材４０１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交する平面（ｙｚ平面）で切断したときの断面積と第２鋼材４０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交する平面（ｙｚ平面）で切断したときの断面積とが異なる場合を説明したが、第１鋼材４０１Ａと、第２鋼材４０１Ｂとは互いに異なる鋼種であり、かつ第１鋼材４０１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交する平面（ｙｚ平面）で切断したときの断面積と第２鋼材４０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交する平面（ｙｚ平面）で切断したときの断面積とが異なってもよい。この場合、第２鋼材４０１Ｂが第１鋼材４０１Ａよりも高い耐力を有していることが好ましい。

（変形例）
以上に説明した第１実施形態及び第２実施形態に係る座屈拘束ブレース１００、４００には、様々な変更を加えることが可能である。以下、本発明に係る座屈拘束ブレースの変形例について、図９Ａ～図１３Ｂを参照して説明する。以下に説明する各変形例は、上述した第２実施形態の座屈拘束ブレース４００の変形例として示す。しかしながら、以下に説明する各変形例は、第１実施形態の座屈拘束ブレース１００に適用されてもよい。

（変形例１）
図９Ａ及び図９Ｂは、図４～図７に示した座屈拘束ブレース４００の一変形例の断面図である。図９Ａは、図５に示したＣ－Ｃ線に沿った断面図に対応している。図９Ｂは、図５に示したＤ－Ｄ線に沿った断面図に対応している。

図９Ａ及び図９Ｂに示した座屈拘束ブレースは、第２実施形態に係る座屈拘束ブレース４００の外套管１０５とは異なり、補剛材８０３の外套管８０５が円形鋼管である。外套管８０５が円形鋼管であることを除いたその他の構成は、第２実施形態の座屈拘束ブレース４００と同様である。本変形例においても、上述した第２実施形態と同様の効果が期待される。

（変形例２）
図１０Ａ及び図１０Ｂは、図４～図７に示した座屈拘束ブレース４００の一変形例の断面図である。図１０Ａは、図５に示したＣ－Ｃ線に沿った断面図に対応している。図１０Ｂは、図５に示したＤ－Ｄ線に沿った断面図に対応している。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示した座屈拘束ブレースは、図９Ａ、図９Ｂに示した座屈拘束ブレースとは異なり、芯材９０１として溝形鋼を用いている。芯材９０１は、第１鋼材９０１Ａ及び第２鋼材９０１Ｂからなる。ここでは、第１鋼材９０１Ａと第２鋼材９０１Ｂとが同一の鋼種で形成され、かつ第１鋼材９０１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交する平面で切断したときの断面積と第２鋼材９０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交する平面で切断したときの断面積とが異なる場合を説明する。第１鋼材９０１Ａは、フランジ９０１ａ、９０１ｂ及びウェブ９０１ｃからなる。第２鋼材９０１Ｂは、フランジ９０２ａ、９０２ｂ及びウェブ９０２ｃからなる。内挿板４１１ａは、フランジ９０１ａ、９０１ｂのエッジ部９０１ｄに接する。また、内挿板４１１ｂは、フランジ９０２ａ、９０２ｂのエッジ部９０２ｄに接する。芯材９０１の外面のうち、内挿板４１１によって覆われていない部分は、アンボンド材１０９で被覆されている。

第２実施形態に係る座屈拘束ブレース４００と同様に、芯材９０１の端部ＮＥＡの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積、即ち第２鋼材９０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積は、塑性化部ＥＡの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積、即ち第１鋼材９０１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積よりも大きい。具体的には、第２鋼材９０１Ｂのフランジ９０２ａ、９０２ｂの厚さＷ２は、第１鋼材９０１Ａのフランジ９０１ａ、９０１ｂの厚さＷ１よりも厚い。（Ｗ２＞Ｗ１）。芯材９０１が溝形鋼であることを除いたその他の構成は、上記変形例１の座屈拘束ブレースと同様である。本変形例においても、上述した第２実施形態と同様の効果が期待される。

（変形例３）
図１１Ａ及び図１１Ｂは、図４～図７に示した座屈拘束ブレース４００の一変形例の断面図である。図１１Ａは、図５に示したＣ－Ｃ線に沿った断面図に対応している。図１１Ｂは、図５に示したＤ－Ｄ線に沿った断面図に対応している。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示した座屈拘束ブレースは、図９Ａ、図９Ｂに示した座屈拘束ブレースとは異なり、芯材１００１として山形鋼を用いている。芯材１００１は、第１鋼材１００１Ａ及び第２鋼材１００１Ｂからなる。ここでは、第１鋼材１００１Ａと第２鋼材１００１Ｂとが同一の鋼種である場合を説明する。第１鋼材１００１Ａは、互いに連結されたエッジ部１００１ａ、１００１ｂからなる。第２鋼材１００１Ｂは、互いに連結されたエッジ部１００２ａ、１００２ｂからなる。内挿板４１１は、第１鋼材１００１Ａのエッジ部１００１ａ、１００１ｂに接する。また、内挿板４１１は、第２鋼材１００１Ｂのエッジ部１００２ａ、１００２ｂに接する。芯材１００１の外面のうち、内挿板４１１によって覆われていない部分は、アンボンド材１０９で被覆されている。

第２実施形態に係る座屈拘束ブレース４００と同様に、芯材１００１の端部ＮＥＡの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積、即ち第２鋼材１００１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積は、塑性化部ＥＡの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積、即ち第１鋼材１００１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積よりも大きい。具体的には、第２鋼材１００１Ｂのエッジ部１００２ａ、１００２ｂの厚さＷ２は、第１鋼材１００１Ａのエッジ部１００１ａ、１００１ｂの厚さＷ１よりも厚い。（Ｗ２＞Ｗ１）。芯材１００１が山形鋼であることを除いたその他の構成は、上記変形例１の座屈拘束ブレースと同様である。本変形例においても、上述した第２実施形態と同様の効果が期待される。

（変形例４）
図１２Ａ及び図１２Ｂは、図４～図７に示した座屈拘束ブレース４００の一変形例の断面図である。図１２Ａは、図５に示したＣ－Ｃ線に沿った断面図に対応している。図１２Ｂは、図５に示したＤ－Ｄ線に沿った断面図に対応している。

図１２Ａに示した座屈拘束ブレースは、図１１Ａに示した山形鋼と内挿板との組み合わせを２つ含む。図１２Ｂに示した座屈拘束ブレースは、図１１Ｂに示した山形鋼と内挿板との組み合わせを２つ含む。本変形例においても、上述した第２実施形態と同様の効果が期待される。

（変形例５）
図１３Ａ及び図１３Ｂは、図４～図７に示した座屈拘束ブレース４００の一変形例の断面図である。図１３Ａは、図５に示したＣ－Ｃ線に沿った断面図に対応している。図１３Ｂは、図５に示したＤ－Ｄ線に沿った断面図に対応している。

図１３Ａ及び図１３Ｂに示した座屈拘束ブレースは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示した変形例３に係る座屈拘束ブレースのさらなる変形例である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示した変形例３に係る座屈拘束ブレースの芯材１００１は、第２実施形態に係る座屈拘束ブレース４００と同様に、第１鋼材１００１Ａのエッジ部１００１ａ、１００１ｂの厚さと第２鋼材１００１Ｂのエッジ部１００２ａ、１００２ｂの厚さとが異なっている。一方、本変形例に示すように、第１鋼材１２０１Ａと第２鋼材１２０１Ｂとで芯材１００１の寸法が異なるようにしてもよい。

本変形例では、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、第１鋼材１２０１Ａのエッジ部１２０１ａ、１２０１ｂの厚さと、第２鋼材１２０１Ｂのエッジ部１２０２ａ、１２０２ｂの厚さとが同一（Ｗ１）である。一方、第１鋼材１２０１Ａと第２鋼材１２０１Ｂとでは、端部ＮＥＡを構成する第２鋼材１２０１Ｂの全体的寸法が塑性化部ＥＡを構成する第１鋼材１２０１Ａの寸法よりも大きい。具体的には、第２鋼材１２０１Ｂのエッジ部１２０２ａのｚ方向の長さ及びエッジ部１２０２ｂのｙ方向の長さは、第１鋼材１２０１Ａのエッジ部１２０１ａのｚ方向の長さ及びエッジ部１２０１ｂのｙ方向の長さよりも長い。これにより、芯材１２０１の端部ＮＥＡの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積、即ち第２鋼材１２０１Ｂの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積は、塑性化部ＥＡの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積、即ち第１鋼材１２０１Ａの長手方向（ｘ方向）と直交するｙｚ平面で切断したときの断面積よりも大きくなる。

芯材１２０１の寸法が第１鋼材１２０１Ａと第２鋼材１２０１Ｂとで異なっていることを除いて、本変形例は上記変形例３の座屈拘束ブレースと同様である。本変形例においても、上述した第２実施形態と同様の効果が期待される。尚、本変形例において、変形例３と同様に、第１鋼材１２０１Ａのエッジ部１２０１ａ、１２０１ｂの厚さを、第２鋼材１２０１Ｂのエッジ部１２０２ａ、１２０２ｂの厚さより厚くしてもよい。

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

１００，４００：座屈拘束ブレース、１０１，４０１，９０１，１００１，１２０１：
芯材、１０３，４０３，８０３：補剛材、１０５，８０５：外套管、１０７：充填材、１０９：アンボンド材、１１１，４１１：内挿板、１１３：第１補強板、１１５：第２補強板

Claims (9)

1. 材軸方向に圧縮又は引張の荷重を受けたとき塑性変形する領域を含む第１部分と前記第１部分の両端に設けられた第２部分とを有する芯材と、
   少なくとも前記第１部分の周囲を囲繞する補剛材と、
   を備え、
   前記材軸方向に直交する第１方向から前記芯材の上面を見て、前記芯材の幅は、前記材軸方向に沿って一定であり、
   前記第２部分は、前記塑性変形する領域よりも耐力が高く、
   前記補剛材は、
   少なくとも前記塑性変形する領域の周囲を囲繞する外套管と、
   前記芯材にアンボンド材を介して接し、前記芯材の長手方向に沿って延在し、前記芯材との間に第１空間を形成し、前記外套管との間に第２空間を形成する内挿板と、
   前記第２空間に充填された充填材と、
   を備え、
   前記内挿板は、前記第１部分の少なくとも一部に沿って延在する第１内挿板と、前記第２部分に沿って延在する第２内挿板とを含み、
   前記第１内挿板と前記第２内挿板との段差部は、シール材によって封止される、座屈拘束ブレース。
2. 前記芯材は、前記第１部分と前記第２部分とが異なる部材で形成され、
   前記第２部分を形成する部材は、前記第１部分を形成する部材より耐力が高い、請求項１に記載の座屈拘束ブレース。
3. 前記第１部分と前記第２部分とは、溶接によって接合されている、請求項２に記載の座屈拘束ブレース。
4. 前記芯材は、前記第１部分と前記第２部分とは、異なる鋼種の部材で形成されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の座屈拘束ブレース。
5. 前記第２部分の長手方向と直交する平面で切断したときの断面積は、前記第１部分の前記長手方向と直交する平面で切断したときの断面積よりも大きい、請求項１乃至３の何れか一項に記載の座屈拘束ブレース。
6. 前記芯材は、前記第１部分と前記第２部分とは、同一の鋼種の部材で形成されている、請求項５に記載の座屈拘束ブレース。
7. 前記芯材は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｔ形鋼、Ｚ形鋼、十字形鋼、山形鋼、及び溝形鋼から選択される形鋼である、請求項１乃至５の何れか一項に記載の座屈拘束ブレース。
8. 前記内挿板と前記第２部分との間の前記第１空間において、前記第２部分に接して、前記第２部分の長手方向に沿って延在する第１補強板をさらに備える、請求項１に記載の座屈拘束ブレース。
9. 前記第２部分の外面に配置され、前記第２部分と接して第２部分の長手方向に沿って延在する第２補強板をさらに備える、請求項１乃至８の何れか一項に記載の座屈拘束ブレース。

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