JP7794397B2 - 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。

従来より、建物架構（柱・梁架構、屋根架構等）を形成するブレースとして、座屈防止措置が講じられた座屈拘束ブレースが適用されている。座屈拘束ブレースとしては、鋼製の芯材の周囲を鋼板のみで補剛した形態、鋼製の芯材の周囲をＲＣ（Reinforced Concrete：鉄筋コンクリート）で補剛した形態、鋼製の芯材の周囲を鋼材とモルタルで被覆した形態など、多様な補剛形態が存在する。

ここで、特許文献１には、芯材が一対の角形鋼管により形成される拘束材にて拘束された座屈拘束ブレースに関し、芯材から押圧力を受けた拘束材に局部破壊を生じさせない座屈拘束ブレースが提案されている。具体的には、板状部の両端に他部材との接合のための接合部を有した芯材と、板状部の弱軸方向に直交する各面に対向して配置された拘束材とを備える座屈拘束ブレースである。

この座屈拘束ブレースにおいて、芯材の広幅面にはスリットが設けられ、このスリットにより芯材に作用する軸力調整（もしくは耐力調整）がなされるようになっている。このスリットにより、芯材が軸力（圧縮力）を受けた際に、芯材の弱軸方向に高次モードの座屈が有効に生じることになるが、広幅面にスリットを設けたことにより、芯材の強軸方向の強度が低下し、強軸方向に高次モードの座屈が生じるといったトレードオフの関係があり、この強軸方向の強度低下を抑制するべく、スリットに対してスリットよりも長さの短いスペーサーが内挿されている。

特許第６４４５８６２号公報

特許文献１に記載の座屈拘束ブレースによれば、芯材の広幅面にスリットを設けつつ、スリットにスペーサーを内挿することにより、芯材の軸力調整を図りながら、強軸方向への強度低下を抑制することができる。

ところで、芯材の広幅面にスリットを設け、ここに別途製作された相対的に長さの短いスペーサーを内挿する形態では、スペーサーよりもスリットの長手方向の長さを長くしておくことで、地震時に作用する軸力（圧縮力）による芯材の長手方向への所定の圧縮ひずみがスペーサーにより阻害されることを防止している。しかしながら、このようにスリットが長手方向に圧縮されつつ高次モードの座屈が生じた際には、スペーサーが自重でスリットから抜け落ちる恐れがある。また、芯材の強軸方向への高次モードの座屈の際に、スペーサーがスリットの一方端側に偏ってしまい、スリットの他方側の隙間が大きくなって、スペーサーにより補剛されない領域が生じるといった課題もある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、芯材に設けられているスリットにスペーサーが内挿される従来構造による、芯材の軸力調整と強軸方向の強度低下抑制といった同様の効果を享受しながら、芯材の変形の際の部材の抜け落ちや補剛不能領域の発生を防止できる、座屈拘束ブレースを提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による座屈拘束ブレースの一態様は、
鋼製でプレート状の芯材と、該芯材の有する２つの広幅面に対向するように配設されている、角形鋼管からなる一対の拘束材とを有する、座屈拘束ブレースであって、
前記芯材の広幅面には、芯材の軸力調整手段を形成している、第１ユニットと第２ユニットが該芯材の長手方向に隙間を置いて設けられており、
前記第１ユニットは、１つの貫通孔と、該貫通孔に連通して該貫通孔の一方側において前記芯材の長手方向に延びている２つの切り込みを備え、
前記第２ユニットは、１つの貫通孔と、該貫通孔に連通して該貫通孔の左右の両側においてそれぞれ前記芯材の長手方向に延びている２つの切り込みを備えていることを特徴とする。

本態様によれば、鋼製でプレート状の芯材の２つの広幅面が角形鋼管からなる一対の拘束材により拘束されている座屈拘束ブレースにおいて、芯材の広幅面に、芯材の軸力調整手段を形成している、第１ユニットと第２ユニットが相互に隙間を置いて設けられ、第１ユニットは、１つの貫通孔と、貫通孔に連通して貫通孔の一方側において芯材の長手方向に延びている２つの切り込みと備え、第２ユニットは、１つの貫通孔と、貫通孔に連通して貫通孔の左右の両側においてそれぞれ芯材の長手方向に延びている２つの切り込みを備えていることにより、２つの切り込みの内部にある領域がスペーサーとなり、このスペーサーは芯材そのものであってスリットに挿通されているものでないことから、貫通孔と複数の切り込みによって、芯材の軸力調整と芯材の強軸方向の強度低下抑制の双方を図りながら、スペーサーの脱落やスペーサーの移動による補剛不能領域の発生といった課題を解消することができる。

このように、芯材には、一対の切り込みによって仮想のスリットが形成され、この仮想のスリット内には、従来のように別途製作されるスペーサーでなく、芯材自身により形成される仮想のスペーサーが配設されることになる。

また、芯材の広幅面にスリットを加工し、スペーサーを別途製作し、スリットに対してスペーサーを内挿する一連の製作方法と比べて、芯材の広幅面に例えばレーザー加工等によって貫通孔を開設し（刳り抜き）、貫通孔に連通する２本の切り込みを加工するのみでよいことから、製作効率は格段に向上する。

芯材と拘束材の間には、アンボンド材が介在する形態と、アンボンド材が介在しない、アンボンド材レスの形態がある。アンボンド材が介在する形態において、アンボンド材は、ブチルゴム等の変形性能を有する弾性材により形成される。このアンボンド材が芯材の広幅面と拘束材の間に介在することで、アンボンド材の厚みをクリアランスとして、芯材が圧縮力を受けた際にこのクリアランス内で高次モードの座屈を生じさせることが可能になる。一方、アンボンド材レスの形態では、芯材と拘束材の間に空隙を設け、空隙にて芯材の高次モードの座屈を吸収することが可能になる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記第１ユニットと前記第２ユニットの少なくとも一方が、複数設けられていることを特徴とする。

本態様によれば、第１ユニットと第２ユニットの少なくとも一方が複数設けられていることにより、芯材の強軸方向への高次モードの座屈の際の複数の山を効果的に拘束でき、設計ひずみを例えば１つの貫通孔により吸収する際に当該貫通孔の長手方向の長さが大きくなり、補剛不能領域の発生に繋がるといった課題を解消することができる。ここで、「第１ユニットと第２ユニットの少なくとも一方が複数設けられている」とは、１つの第１ユニットと複数の第２ユニットを有する形態、複数の第１ユニットと１つの第２ユニットを有する形態、第１ユニットと第２ユニットをともに複数有する形態を含んでいる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
隣接する左右の前記第１ユニット、もしくは、隣接する左右の前記第２ユニット、もしくは、隣接する左右の前記第１ユニットと前記第２ユニットから延びるそれぞれ２つの切り込みのうち、対応する１組の該切り込みの間に前記隙間があり、対応する他の１組の該切り込みが前記隙間を設けずに連続していることを特徴とする。

本態様によれば、例えば、隣接する第１ユニットと第２ユニットの間や、隣接する第１ユニット同士の間等において、左右から延びるそれぞれ２つの切り込みのうち、対応する１組の切り込みの間に隙間があり、対応する他の１組の切り込みが隙間を設けずに連続していることにより、１箇所の隙間のみによって２つのユニットと芯材との接続を図ることができる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記第１ユニットの前記貫通孔の平面視形状において、前記切り込みがない他方側の輪郭が第１曲率を有しており、該切り込みがある一方側の輪郭が、該第１曲率側に凸の第２曲率を有していることを特徴とする。

本態様によれば、第１ユニットの貫通孔の平面視形状において、切り込みがない他方側の輪郭が曲率（第１曲率）を有していることにより、貫通孔の他方側の輪郭周辺に応力集中領域が発生することを抑制できる。例えば、切り込みがない他方側の輪郭が矩形の２つの隅角部を有する形状である場合、これらの隅角部周辺が応力集中領域となり、局所的な破損が危惧される。

さらに、第１ユニットの貫通孔の平面視形状において、切り込みがない他方側の輪郭が第１曲率を有し、切り込みがある一方側の輪郭が第１曲率側に凸の第２曲率を有していること、すなわち、貫通孔の左右の端面（長手方向の両端面）の輪郭がともに同じ方向に凸の曲率を有していることにより、芯材が長手方向に圧縮された際に、貫通孔の他方側の輪郭（第１曲率）に一方側の輪郭（第２曲率）が嵌まり込むことで双方の相互干渉が抑制され、芯材の自由な（設計）圧縮ひずみを保障することができる。ここで、第１曲率と第２曲率は、曲率半径が同じ曲率で加工されるのが製作効率の観点から好ましい。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記第１ユニットの前記貫通孔の平面視形状において、前記切り込みがない他方側の輪郭が第１曲率を有しており、該切り込みがある一方側の輪郭が、前記長手方向に直交した直線状を呈していることを特徴とする。

本態様によれば、第１ユニットの貫通孔の平面視形状において、切り込みがない他方側の輪郭が第１曲率を有していることにより、上記するように、貫通孔の他方側の輪郭周辺に応力集中領域が発生することを抑制できる。また、切り込みがある一方側の輪郭が、長手方向に直交した直線状を呈していることにより、この形態でも、芯材が長手方向に圧縮された際に、貫通孔の他方側の輪郭（第１曲率）と一方側の輪郭（長手方向に直交する直線）の相互干渉が抑制され、芯材の自由な（設計）圧縮ひずみを保障することができることに加えて、一方側の輪郭が直線であることから、一方側と他方側の輪郭がともに曲率を有する形態に比べて、製作効率を向上させることができる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記第２ユニットにおける前記貫通孔の平面視形状は矩形であり、前記長手方向に直交している該矩形の左右の直線からそれぞれ、２本の前記切り込みが延びていることを特徴とする。

本態様によれば、第２ユニットにおける貫通孔の平面視形状が矩形であって、矩形の左右の輪郭が長手方向に直交する直線状を呈していることにより、芯材が長手方向に圧縮された際に、貫通孔の左右の輪郭線の相互干渉が抑制され、芯材の自由な（設計）圧縮ひずみを保障することができることに加えて、左右の輪郭を含む貫通孔の全輪郭がいずれも直線によって形成されていることから、貫通孔の製作効率が良好になる。

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、
前記芯材の両端には、前記広幅面に直交して他部材に接合される、一対の接合板が固定され、
前記一対の接合板に対して補強板が固定され、前記広幅面と該一対の接合板と該補強板により形成される空間に前記拘束材の端部が収容されており、
前記芯材の側方において、前記一対の拘束材の両側を一対の補剛材が繋いでおり、
前記芯材が、前記一対の拘束材と前記一対の補剛材とにより包囲されていることを特徴とする。

本態様によれば、芯材の両端において広幅面に直交する一対の接合板が固定され、一対の接合板に対して補強板が固定され、広幅面と一対の接合板と補強板により形成される空間に拘束材の端部が収容されていることにより、高強度な端部構造を備えた座屈拘束ブレースとなる。ここで、接合板が接合される他部材とは、建物架構の隅角部等から構面内に張り出すブラケットやガセットプレート等の接続治具が一例として挙げられる。また、芯材の端部をウェブとした場合は、このウェブに直交する一対の接合板は一対のフランジとなる。

また、芯材の側方において一対の拘束材の両側を一対の補剛材が繋いでいることにより、芯材の幅方向（強軸方向）の変形を補剛材により拘束することができる。

また、本発明による座屈拘束ブレースは、アンボンド材を有する場合に、アンボンド材と拘束材の間に、内挿板が介在している形態であってもよい。この形態によれば、アンボンド材と拘束材の間に例えば鋼製の内挿板が介在していることにより、芯材の弱軸方向への高次モードの座屈による押圧力が拘束材に直接作用して、拘束材が局部破壊することを効果的に抑制することができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の座屈拘束ブレースによれば、芯材に設けられているスリットにスペーサーが内挿される従来構造による、芯材の軸力調整と強軸方向の強度低下抑制といった同様の効果を享受しながら、芯材の変形の際の部材の抜け落ちや補剛不能領域の発生を防止できる。

実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の分解斜視図である。 実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の斜視図である。 実施形態に係る座屈拘束ブレースの軸直交方向の縦断面図である。 芯材の一例の平面図である。 芯材における第１ユニットの貫通孔と２つの切り込みの一部を拡大した図であって、芯材の圧縮前後の状態を示した平面図である。 芯材における第１ユニットの貫通孔の他の例と２つの切り込みの一部を拡大した図であって、芯材の圧縮前後の状態を示した平面図である。 芯材における第２ユニットの貫通孔と左右それぞれの２つの切り込みの一部を拡大した図であって、芯材の圧縮前後の状態を示した平面図である。 芯材の他の例の平面図である。 芯材のさらに他の例の平面図である。 芯材のさらに他の例の平面図である。 芯材から拘束材に対して、高次モードの座屈の際の押圧力が作用している状態を説明する、座屈拘束ブレースの軸直交方向の縦断面模式図である。 芯材から拘束材に対して、高次モードの座屈の際の押圧力が作用している状態を説明する、座屈拘束ブレースの軸方向の縦断面模式図である。

以下、実施形態に係る座屈拘束ブレースについて添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［実施形態に係る座屈拘束ブレース］
図１乃至図９を参照して、実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の分解斜視図であり、図２は、実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の斜視図であり、図３は、実施形態に係る座屈拘束ブレースの軸直交方向の縦断面図である。また、図４は、芯材の一例の平面図であり、図５Ａは、芯材における第１ユニットの貫通孔と２つの切り込みの一部を拡大した図であって、芯材の圧縮前後の状態を示した平面図であり、図５Ｃは、芯材における第２ユニットの貫通孔と左右それぞれの２つの切り込みの一部を拡大した図であって、芯材の圧縮前後の状態を示した平面図である。

座屈拘束ブレース１００は、芯材１０と、芯材１０の有する２つの広幅面１０ａに対向するように配設されている一対の拘束材３０と、芯材１０と拘束材３０の間に介在するアンボンド材２０とを有する。ここで、図示例の他に、アンボンド材２０と拘束材３０の間に、鋼板により形成される内挿板が介在する形態であってもよい。また、アンボンド材２０を備えていないアンボンド材レスの形態であってもよく、この形態では、芯材１０と拘束材３０の間に、アンボンド材２０の厚みと同程度の空隙が設けられている。

芯材１０は、ＳＮ材（建築構造用圧延鋼材）や、ＬＹＰ材（極低降伏点鋼材）等の降伏点の低い鋼材にて形成されているのが好ましく、これらの材料からなる芯材１０を適用することにより、芯材１０の降伏による地震エネルギー吸収性が良好になる。

芯材１０は、細長の鋼板により形成され、その長手方向の中央側において広幅面１０ａの幅が相対的に狭い狭幅部１１を有し、その長手方向の端部側において広幅面１０ａの幅が相対的に広い広幅部１２を有している。

芯材１０がその長手方向の中央側に狭幅部１１を有し、長手方向の端部側に広幅部１２を有することにより、中央側の狭幅部１１を塑性化し易い領域とすることができ、さらに、塑性化領域を中央側の狭幅部１１に限定させることができる。ここで、芯材１０の狭幅部１１と広幅部１２の境界領域は、狭幅部１１から広幅部１２にかけて幅が徐々に湾曲状に広がるような形状を有しており、幅が急激に変化することによる局所的な応力集中域の発生を防止している。

芯材１０の狭幅部１１の中央位置において、狭幅部１１の２つの広幅面１０ａには、鋼製で円柱状の突起１４が張り出している。突起１４は、狭幅部１１の広幅面１０ａに対して溶接等により接合されている。

また、芯材１０の狭幅部１１には、第１ユニット１５Ａと第２ユニット１５Ｂが芯材１０の長手方向に隙間を置いて設けられている。第１ユニット１５Ａは、１つの貫通孔１６Ａと、貫通孔１６Ａに連通して貫通孔１６Ａの一方側（図示例は右側）において芯材１０の長手方向に延びている２つの切り込み１７を備えている。一方、第２ユニット１５Ｂは、１つの貫通孔１６Ｂと、貫通孔１６Ｂに連通して貫通孔１６Ｂの左右の両側においてそれぞれ芯材１０の長手方向に延びている２つの切り込み１７を備えている。これらユニット１５Ａ，１５Ｂに関しては、以下で詳説する。

芯材の両端にある広幅部１２には、その広幅面１０ａに直交して他部材に接合される、一対の鋼板からなる接合板１３が溶接等により接合されている。

広幅部１２と接合板１３にはそれぞれボルト孔１２ａ，１３ａが設けられており、不図示の建物架構の隅角部等から構面内に張り出すブラケットやガセットプレート等の接続治具（他部材）のボルト孔と位置合わせされ、ボルト接合されるようになっている。

一対の接合板１３に対して鋼板からなる補強板１８が溶接等により接合され、芯材１０の広幅部１２と一対の接合板１３と補強板１８とにより形成される空間に、拘束材３０の端部が収容されるようになっている。補強板１８により、拘束材３０の芯材１０の端部の弱軸方向への開きが抑制され、座屈拘束ブレース１００の端部の強度低下や損傷が抑制される。

アンボンド材２０は、芯材１０の狭幅部１１と拘束材３０の間に介挿され、アンボンド材２０の厚みをクリアランスとして、建物架構の変形の際に芯材１０に圧縮力が作用して狭幅部１１に面外方向（弱軸方向）の高次モードの座屈（波状の変形）が生じるようになっている。

アンボンド材２０としては、例えばブチルゴム等の弾性材が適用される。また、アンボンド材２０の長手方向の中央位置には、芯材１０の突起１４が嵌まり込む突起孔２０ａが設けられている。

拘束材３０は、断面視矩形の角形鋼管により形成されており、矩形の長辺に対応する側面がアンボンド材２０に当接している。拘束材３０のうち、アンボンド材２０に当接する側面にも、芯材１０の突起１４が嵌まり込む突起孔３０ａが設けられている。尚、図示例の角形鋼管３０の各隅角部は、直角でなく、曲面（Ｒ部）を成しているが、各隅角部が直角であってもよい。

芯材１０の側方において、一対の拘束材３０の両側（矩形の短辺に対応する側面）を一対の鋼板からなる補剛材５０が溶接等によって繋いでおり、芯材１０は、一対の拘束材３０と一対の補剛材５０とにより包囲されている。

次に、図４乃至図８を参照して、芯材に設けられる軸力調整手段について説明する。

図４に示す例は、芯材１０の狭幅部１１の左右にそれぞれ、２つの第１ユニット１５Ａと、これら２つの第１ユニット１５Ａの間に隙間Ｇを介して配設されている１つの第２ユニット１５Ｂが設けられている形態である。

第１ユニット１５Ａは、１つの貫通孔１６Ａと、貫通孔１６Ａに連通する２つの切り込み１７を貫通孔１６Ａの右側に備えている。一方、第２ユニット１５Ｂは、１つの貫通孔１６Ｂと、貫通孔１６Ｂの左右にそれぞれ連通する２つの切り込み１７を備えている。

図示例は、芯材１０の狭幅部１１において、中心の左右に、２つの第１ユニット１５Ａと１つの第２ユニット１５Ｂが設けられ、計４つの第１ユニット１５Ａと計２つの第２ユニット１５Ｂが、芯材１０の軸力調整手段を形成している。

相互に隣接する第１ユニット１５Ａと第２ユニット１５Ｂ、もしくは、２つの第１ユニット１５Ａの間には、いずれも隙間Ｇが設けられていて、各第１ユニット１５Ａと第２ユニット１５Ｂは相互に連続していない。

芯材１０の狭幅部１１の左右のそれぞれにおいて、２つの第１ユニット１５Ａはともに、２つの切り込み１７に対する貫通孔１６Ａの左右位置が統一されている（図示例は貫通孔１６Ａが左側に配置されている）形態である。ここで、芯材１０の左右それぞれの２つの第１ユニット１５Ａがいずれも、貫通孔１６Ａに連通する２つの切り込み１７を貫通孔１６Ａの左側に備えていてもよい（貫通孔１６Ａが右側に配置されていてもよい）。

貫通孔１６Ａ，１６Ｂはいずれも、例えばレーザー加工により、芯材１０の長手方向に所定の幅ｔ１，ｔ２で刳り抜き加工されている。

貫通孔１６Ａ，１６Ｂの幅ｔ１，ｔ２は、例えば、設計ひずみに相当する長さを下限値とし、芯材１０に強軸方向への高次モードの座屈が生じた際の座屈長（山と山の間の長さ）を上限値とし、これらの間の長さに設定される。このようにして貫通孔１６Ａ，１６Ｂの幅ｔ１，ｔ２が設定されることにより、設計ひずみを貫通孔１６Ａ，１６Ｂにて吸収することができ、芯材１０の強軸方向への高次モードの座屈の際の補剛効果を確保することができる。

図４と図５Ａの実線で示すように、第１ユニット１５Ａの貫通孔１６Ａの平面視形状に関しては、２つの切り込み１７がない他方側（図示例は左側）の輪郭は第１曲率１６ａを有し、２つの切り込み１７がある一方側（図示例は右側）の輪郭は、第１曲率１６ａ側に凸の第２曲率１６ｂを有している。ここで、第１曲率１６ａと第２曲率１６ｂの双方の曲率半径は同じであるのが製作効率の観点から好ましいが、双方の曲率半径が異なっていてもよい。

芯材１０の狭幅部１１において、芯材１０の設計ひずみを吸収する第１ユニット１５Ａの貫通孔１６Ａが設けられ、この貫通孔１６Ａに連通する２つの切り込み１７が芯材１０の長手方向に延びた状態で設けられていることにより、２つの切り込み１７によって芯材１０に軸力調整用の仮想のスリットが形成され、２つの切り込み１７により挟まれた領域は、芯材１０そのものでありながらも、仮想のスリットに挿入された仮想のスペーサーＳを形成する。そして、２つの切り込み１７における貫通孔１６Ａと反対側の端部（図示例では右側の端部）は、他の芯材１０に連続していることから、２つの切り込み１７により挟まれているスペーサーＳは、芯材１０の他の領域から脱落することはない。

従って、貫通孔１６Ａと２つの切り込み１７により、芯材１０の軸力調整と芯材１０の強軸方向の強度低下抑制の双方を図りながら、スペーサーＳの脱落やスペーサーＳの移動による補剛不能領域の発生といった課題を解消することができる。

また、従来のように、芯材の狭幅部にスリットを加工し、スペーサーを別途製作し、スリットに対してスペーサーを内挿する一連の製作方法と比べて、図示例では、芯材１０の狭幅部１１に例えばレーザー加工によって貫通孔１６Ａを開設し、貫通孔１６Ａに連通する２本の切り込み１７をレーザー加工するのみでよいことから、製作効率は格段に向上する。

また、図５Ａに示すように、貫通孔１６Ａの平面視形状において、切り込み１７がない他方側（図示例は左側）の輪郭が第１曲率１６ａを有していることにより、貫通孔１６の他方側の輪郭周辺に応力集中領域が発生することを抑制できる。例えば、切り込み１７がない他方側の輪郭が矩形の２つの隅角部を有する形状である場合、これらの隅角部周辺が応力集中領域となり、局所的な破損が危惧される。

さらに、貫通孔１６Ａの平面視形状において、切り込み１７がない他方側の輪郭が第１曲率１６ａを有し、切り込み１７がある一方側（図示例は右側）の輪郭が第１曲率１６ａ側に凸の第２曲率１６ｂを有していることにより、芯材１０が長手方向へＸ１方向に圧縮された際に、貫通孔１６の他方側の第１曲率１６ａに一方側の第２曲率１６ｂが嵌まり込むことで双方の相互干渉が抑制され、芯材１０の自由な圧縮ひずみを保障することができる。

ここで、図５Ｂに示すように、ユニット１５Ａ'を形成する貫通孔１６Ａ'の平面視形状において、切り込み１７がない他方側の輪郭が第１曲率１６ａを有し、切り込み１７がある一方側の輪郭が、芯材１０の長手方向に直交した直線１６ｃを有している形態であってもよい。

この形態では、切り込み１７がある一方側の輪郭が、芯材１０の長手方向に直交した直線状を呈していることにより、この形態でも、芯材１０が長手方向へＸ１方向に圧縮された際に、貫通孔１６Ａ'の第１曲率１６ａと一方側の直線１６ｃの相互干渉が抑制され、芯材１０の自由な圧縮ひずみを保障することができる。また、このことに加えて、一方側の輪郭が直線１６ｃであることから、一方側と他方側の輪郭がともに曲率を有する形態に比べて、製作効率を向上させることができる。

一方、図４と図５Ｃの実線で示すように、第２ユニット１５Ｂの貫通孔１６Ｂの平面視形状は矩形であり、貫通孔１６Ｂの左右の輪郭はともに、長手方向に直交する直線１６ｄである。

芯材１０の狭幅部１１において、芯材１０の設計ひずみを吸収する第２ユニット１５Ｂの貫通孔１６Ｂが設けられ、この貫通孔１６Ｂに連通する左右の２つの切り込み１７が芯材１０の長手方向に延びた状態で設けられていることにより、左右の２つの切り込み１７によって芯材１０に軸力調整用の仮想のスリットが形成され、左右の２つの切り込み１７により挟まれた領域は、芯材１０そのものでありながらも、仮想のスリットに挿入された仮想のスペーサーＳを形成する。そして、左右の２つの切り込み１７における貫通孔１６Ｂと反対側の端部は、他の芯材１０に連続していることから、左右の２つの切り込み１７により挟まれている２つのスペーサーＳは、芯材１０の他の領域から脱落することはない。

また、第２ユニット１５Ｂにおいても、芯材１０の狭幅部１１に例えばレーザー加工によって貫通孔１６Ｂを開設し、貫通孔１６Ｂに連通する左右の２本の切り込み１７をレーザー加工するのみでよいことから、製作効率は格段に向上する。

また、貫通孔１６Ｂの平面視形状が矩形であって、左右の輪郭がともに直線１６ｄであることにより、芯材１０が長手方向へＸ２方向に圧縮された際に、貫通孔１６Ｂの左右の直線１６ｄの相互干渉が抑制され、芯材１０の自由な圧縮ひずみを保障することができる。

図６に示す例は、芯材１０Ａの左右のそれぞれにある２つの第１ユニット１５Ａにおいて、２つの切り込み１７に対する貫通孔１６Ａの左右位置が左右逆転されている（図示例は、左側の第１ユニット１５Ａの貫通孔１６Ａが左側に配置され、右側の第１ユニット１５Ａの貫通孔１６Ａが右側に配置されている）形態である。芯材１０Ａにおいても、各第１ユニット１５Ａと第２ユニット１５Ｂのそれぞれの一対の切り込み１７によって仮想のスリットが形成され、仮想のスリット内には芯材１０Ａ自身により形成される仮想のスペーサーＳが設けられている。

図７に示す例は、芯材１０Ｂの左右のそれぞれにおいて、中央の第２ユニット１５Ｂの左右それぞれの切り込み１７と、その側方にある第１ユニット１５Ａの２つの切り込み１７の間の計４つの隙間Ｇのうち、２つの隙間Ｇが解消されて、３つの第１ユニット１５Ａ及び第２ユニット体１５Ｂの対応する切り込み１７同士が連続している形態である。図示例では、３つの第１ユニット１５Ａ及び第２ユニット体１５Ｂの上方の２つの隙間Ｇのみが存在する。ここで、上方の２つの隙間Ｇのさらに一方が解消されて切り込み１７同士が連続し、３つの第１ユニット１５Ａ及び第２ユニット体１５Ｂが１つの隙間Ｇのみによって周囲の芯材１０Ｂと連続している形態であってもよい。

この形態でも、第１ユニット１５Ａと第２ユニット１５Ｂの対応する切り込み１７の間に計２つの隙間Ｇが存在することにより、各一対の切り込み１７の間に仮想のスペーサーＳが形成されながら、これらが芯材１０Ｂにおける切り込み１７の外側の領域と隙間Ｇを介して一体となっていることにより、仮想のスペーサーＳの芯材１０Ｃからの抜け落ちが防止される。

図８に示す芯材１０Ｃは、図６に示す、１つの第１ユニット１５Ａと、その左右にある第２ユニット１５Ｂを１組備えている形態である。

この形態では、第１ユニット１５Ａと第２ユニット１５Ｂの数が可及的に少ないことから、芯材１０，１０Ａ，１０Ｂに比べて１０Ｃの製作効率がより一層向上する。

この形態でも、第１ユニット１５Ａや第２ユニット１５Ｂの切り込み１７の端部が芯材１０Ｃの他の領域と繋がっていることにより、一対の切り込み１７により挟まれている仮想のスペーサーＳの芯材１０Ｃからの抜け落ちが防止される。

以上で説明するように、座屈拘束ブレース１００によれば、芯材１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを備えていることにより、芯材に設けられているスリットにスペーサーが内挿される従来構造による、芯材の軸力調整と強軸方向の強度低下抑制といった同様の効果を享受しながら、芯材１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの変形の際に、スペーサーが抜け落ちるといった不具合や、スリットに補剛不能領域が発生するといった不具合の発生を防止できる。

次に、図９を参照して、芯材１０の弱軸方向に生じる高次モードの座屈について説明する。

座屈拘束ブレース１００は、その両端部が建物架構の隅角部等に設けられている接続治具に対してボルト接合等されることにより、建物架構に組み込まれる。そして、建物架構が地震時に変形した際には、地震時の水平力等の外力が接続治具を介して座屈拘束ブレース１００の端部に入り、芯材１０の端部からその全域に外力が圧縮力Ｎとして伝達されることにより、芯材１０の全域が塑性変形することで地震時のエネルギー吸収性能が発揮されることになる。言い換えると、芯材１０に圧縮力Ｎが作用した際に芯材１０の全域でその弱軸方向に高次モードの座屈（波状の変形）が生じることにより、芯材１０の全体を可及的均等に座屈させることで座屈拘束ブレース１００の全体の塑性変形性能を発揮することができる。

図９Ｂに示すように、芯材１０に作用する圧縮力Ｎによって高次モードの座屈が生じ、座屈による波状の変形の山が拘束材３０に当接し、拘束材３０に対して押圧力Ｑを付与することになる。そのため、拘束材３０は、局所的に作用する押圧力Ｑに対して局部破壊を生じないように、その局部降伏耐力が設定される。

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

例えば、芯材の軸力調整手段を形成している、第１ユニットと第２ユニットのうち、第１ユニットのみを有する形態であってもよい。

具体的には、鋼製でプレート状の芯材と、該芯材の有する２つの広幅面に対向するように配設されている、角形鋼管からなる一対の拘束材とを有する、座屈拘束ブレースであり、芯材の広幅面には、１つの貫通孔と、該貫通孔に連通して該貫通孔の一方側において該芯材の長手方向に延びている２つの切り込みと、が設けられており、該貫通孔と該切り込みが芯材の軸力調整手段を形成している、第１ユニットのみを有する座屈拘束ブレースが挙げられる。

この第１ユニットのみを有する形態では、１つの貫通孔と、２つの切り込みとからなる第１ユニットが、長手方向に隙間を置いて複数設けられている形態もある。

また、第１ユニットのみを有する形態では、複数の第１ユニットが、切り込みに対する貫通孔の左右位置を統一した姿勢で備えている形態もある。

また、第１ユニットのみを有する形態では、複数の第１ユニットが、切り込みに対する貫通孔の左右位置を左右逆転させた姿勢で備えている形態もある。

また、第１ユニットのみを有する形態では、左右から延びるそれぞれ２つの切り込みのうち、対応する１組の該切り込みの間に隙間があり、対応する他の１組の該切り込みが隙間を設けずに連続している形態もある。

また、第１ユニットのみを有する形態では、貫通孔の平面視形状において、切り込みがない他方側の輪郭が第１曲率を有しており、該切り込みがある一方側の輪郭が、該第１曲率側に凸の第２曲率を有している形態もある。

さらに、第１ユニットのみを有する形態では、貫通孔の平面視形状において、切り込みがない他方側の輪郭が第１曲率を有しており、該切り込みがある一方側の輪郭が、長手方向に直交した直線状を呈している形態もある。

一方、芯材の軸力調整手段を形成している、第１ユニットと第２ユニットのうち、第２ユニットのみを有する形態であってもよい。

具体的には、鋼製でプレート状の芯材と、該芯材の有する２つの広幅面に対向するように配設されている、角形鋼管からなる一対の拘束材とを有する、座屈拘束ブレースであり、芯材の広幅面には、１つの貫通孔と、該貫通孔に連通して該貫通孔の左右の両側においてそれぞれ該芯材の長手方向に延びている２つの切り込みと、が設けられており、該貫通孔と該切り込みが芯材の軸力調整手段を形成している、第２ユニットのみを有する座屈拘束ブレースが挙げられる。

この第２ユニットのみを有する形態では、１つの貫通孔と、左右のそれぞれに２つある切り込みとからなる第２ユニットが、長手方向に隙間を置いて複数設けられている形態もある。

また、第２ユニットのみを有する形態では、隣接する左右の第２ユニットから延びるそれぞれ２つの切り込みのうち、対応する１組の該切り込みの間に隙間があり、対応する他の１組の該切り込みが隙間を設けずに連続している形態もある。

さらに、第２ユニットのみを有する形態において、貫通孔の平面視形状は矩形であり、長手方向に直交している該矩形の左右の直線からそれぞれ、２本の切り込みが延びている形態もある。

１０：芯材
１０ａ：広幅面
１１：狭幅部
１２：広幅部
１２ａ：ボルト孔
１３：接合板
１３ａ：ボルト孔
１４：突起
１５Ａ，１５Ａ'：第１ユニット
１５Ｂ：第２ユニット
１６Ａ，１６Ｂ：貫通孔
１６ａ：第１曲率
１６ｂ：第２曲率
１６ｃ，１６ｄ：直線
１７：切り込み
１８：補強板
２０：アンボンド材
２０ａ：突起孔
３０：拘束材（角形鋼管）
３０ａ：突起孔
５０：補剛材
１００：座屈拘束ブレース
Ｓ：スペーサー（仮想スペーサー）
Ｇ：隙間
Ｎ：軸力（圧縮力）
Ｑ：押圧力

Claims (7)

1. 鋼製でプレート状の芯材と、該芯材の有する２つの広幅面に対向するように配設されている、角形鋼管からなる一対の拘束材とを有する、座屈拘束ブレースであって、
   前記芯材の広幅面には、芯材の軸力調整手段を形成している、第１ユニットと第２ユニットが該芯材の長手方向に隙間を置いて設けられており、
   前記第１ユニットは、１つの貫通孔と、該貫通孔に連通して該貫通孔の一方側において前記芯材の長手方向に延びている２つの切り込みを備え、
   前記第２ユニットは、１つの貫通孔と、該貫通孔に連通して該貫通孔の左右の両側においてそれぞれ前記芯材の長手方向に延びている２つの切り込みを備えていることを特徴とする、座屈拘束ブレース。
2. 前記第１ユニットと前記第２ユニットの少なくとも一方が、複数設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の座屈拘束ブレース。
3. 隣接する左右の前記第１ユニット、もしくは、隣接する左右の前記第２ユニット、もしくは、隣接する左右の前記第１ユニットと前記第２ユニットから延びるそれぞれ２つの切り込みのうち、対応する１組の該切り込みの間に前記隙間があり、対応する他の１組の該切り込みが前記隙間を設けずに連続していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の座屈拘束ブレース。
4. 前記第１ユニットの前記貫通孔の平面視形状において、前記切り込みがない他方側の輪郭が第１曲率を有しており、該切り込みがある一方側の輪郭が、該第１曲率側に凸の第２曲率を有していることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。
5. 前記第１ユニットの前記貫通孔の平面視形状において、前記切り込みがない他方側の輪郭が第１曲率を有しており、該切り込みがある一方側の輪郭が、前記長手方向に直交した直線状を呈していることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。
6. 前記第２ユニットにおける前記貫通孔の平面視形状は矩形であり、前記長手方向に直交している該矩形の左右の直線からそれぞれ、２本の前記切り込みが延びていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。
7. 前記芯材の両端には、前記広幅面に直交して他部材に接合される、一対の接合板が固定され、
   前記一対の接合板に対して補強板が固定され、前記広幅面と該一対の接合板と該補強板により形成される空間に前記拘束材の端部が収容されており、
   前記芯材の側方において、前記一対の拘束材の両側を一対の補剛材が繋いでおり、
   前記芯材が、前記一対の拘束材と前記一対の補剛材とにより包囲されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。