JPH09221871A - ブレース材、ブレース材の構造系への取付け構造および ブレース材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレース材の外部材と軸力材との隙間を微小
にするか、または接触させることにより、外部材による
軸力材の補剛効果を高め座屈耐力を高める。また、ブレ
ース材の壁内の収まり状態を改善する。 【解決手段】 両端がそれぞれ柱または梁に接合される
軸力材２と、側面の一部が開口した筒状であって、前記
軸力材が内部に装備される外部材１とから構成され、軸
力材２を内部に装備した後、外部材１を縮径して、軸力
材２の外周面と外部材１の内周面との隙間を狭め、また
は、軸力材２の外周部と外部材１の内周部とを接触させ
た構造からなり、また、ブレース材の端部には断面十字
型の継手部材６が取付けられ、柱９、梁１０との接合状
態で、ブレース材の面が壁面と平行となり、壁内の収ま
りが良好となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築構造物等に構
造系の一部として使用されるブレース材に関し、特に、
座屈耐力の高いブレース材、ブレース材の構造系への取
付け構造およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブレース材は建築物等の鋼構造物の構造
要素の一つとして、従来より数多く使用されており、座
屈の防止については以下の先行技術が開示されている。

【０００３】図１５（ａ）（ｂ）は、特開平４ー１４９
３４５号公報に開示された「トラス用二重鋼管型構造部
材」の側断面図である。

【０００４】図１５（ａ）において、外管１１の内部に
内管１２を隙間を設けて挿入し、外管１１を軸力材、内
管７を軸力を受けない補剛材とする。

【０００５】図１５（ｂ）において、圧縮軸力Ｐを受け
ると、外管１１が座屈しようとするのを内管１２の曲げ
抵抗（矢印）により補剛する（先行技術１）。

【０００６】これにより外管１１が塑性変形を始めても
軸方向へのみ変形させ、その変形量を大きく、かつ、安
定したものにさせてエネルギー吸収能力を大きくしたも
のである。

【０００７】また、図１６は、実開昭６３ー１０１６０
３号公報に開示された「座屈拘束筋かい部材」の横断面
図で、角形鋼管１３で補強された座屈拘束用コンクリー
ト部材１４に鋼製の中心軸力部材１５が挿通され、当該
中心軸力部材１５の表面とコンクリート部材１４との間
に付着防止皮膜１６が設けられている（先行技術２）。

【０００８】圧縮力を受けるとき、中心軸力部材１５が
座屈するのをコンクリート部材１４が拘束し、中心軸力
部材１５は軸方向にだけ変形することによりエネルギー
吸収能力を大きくしたものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来、軸力材のみでブ
レース材を構成した場合は、圧縮力が加わると座屈が発
生し、図４の実線に示すように耐力が急激に低下し、そ
の変形量も極めて小さくなる。前述の先行技術１または
先行技術２は、座屈を拘束し、図４の破線で示すように
軸方向変形量を大きくするために提案されたものであ
る。

【００１０】しかしながら、先行技術１では、以下の問
題がある。 １）外管に内管を挿入するため、外管と内管との隙間を
小さくするのが難しく、コストが高くなるなどの限界が
ある。 ２）ブレース材などに用いた場合、鋼管は形鋼に比べて
接合方法が困難であり、端部の加工に手間がかかる。 ３）内管と外管との間にフリクションが生ずるため、内
管に軸方向力が生じ、補剛効果が減少する。

【００１１】また、先行技術２では、以下の問題があ
る。 ４）コンクリートを充填するために重量が大きくなり、
またコストも高くなる問題がある。 ５）付着防止皮膜の品質保証および被覆工数の増加のた
めのコストが高くなる。

【００１２】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、外部材と軸力材との隙間を微小に
するか、または、接触させることにより、外部材による
軸力材の補剛効果を高め、かつ、外部材への軸力の作用
を減少させ、座屈耐力を高め、さらにコストの上昇を抑
えたブレース材を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、両端がそれぞれ柱もしくは梁に接合さ
れる軸力材と、側面の一部が開口した筒状であって、前
記軸力材が内部に装備される外部材とから構成され、軸
力材を内部に装備した後、外部材を縮径して、軸力材の
外周面と外部材の内周面との隙間を狭めるか、もしくは
接触させたことを特徴とするブレース材である。

【００１４】第２の手段は、外部材が側面の全長に渡り
スリット状の開口部を有し、この開口部に添って外側に
一対のリップ部を設け、前記リップ部に設けた貫通孔に
挿入されるか、もしくは前記リップ部に固定される、締
結材で外部材を縮径したことを特徴とする第一の手段に
記載のブレース材である。

【００１５】第３の手段は、外部材の外周に巻き付いた
帯鋼を有し、この帯鋼を締め付けることにより外部材を
縮径し、さらに、帯鋼同志、外部材同志もしくは帯鋼と
外部材とを接合したことを特徴とする第一の手段に記載
のブレース材である。

【００１６】第４の手段は、軸力材の外周部または外部
材の内周部の、一方もしくは両方が、平滑仕上げされて
いるか、または、低い摩擦係数の表面処理材もしくは弾
性体でコーティングされていることを特徴とする第一の
手段に記載のブレース材である。

【００１７】第５の手段は、スリットを有する角形断面
の外部材と該外部材内に設けられた軸力材からなるブレ
ース材であって、前記軸力材の端部に、該軸力材の面に
対し４５°の角度で断面十字型の継手部材が取付けられ
ていることを特徴とするブレース材である。

【００１８】第６の手段は、スリットを有する角形断面
の外部材と該外部材内に設けられた軸力材からなるブレ
ース材であって、軸力材の端部に、一部材が該軸力材の
面と同一面で延長され、他部材が前記一部材と直交して
取付けられた断面十字型の継手部材が、固着されている
ことを特徴とするブレース材である。

【００１９】第７の手段は、柱および梁に取付けられた
ガセットプレートの二部材が、該柱と梁との溶接線に対
し、４５°変位させて取付けられており、該ガセットプ
レートの端部に、前記第六の手段のブレース材が固着さ
れていることを特徴とするブレース材の構造系への取付
け構造である。

【００２０】第８の手段は、両端がそれぞれ柱または梁
に接合される軸力材の外周に、側面の一部が開口した筒
状である外部材を配置する工程と、前記軸力材を内部に
配置した後、外部材を縮径する工程と、軸力材の外周面
と外部材の内周面との隙間を狭めるか、もしくは接触さ
せる工程、とから構成されることを特徴するブレース材
の製造方法である。

【００２１】以上の手段により、軸力材と外部材との隙
間の調整が自由なものとなり、隙間をより小さくするこ
とが可能となる。

【００２２】そのため、軸力材と外部材との隙間の調整
は、ボルト等の手段により容易である。

【００２３】また、軸力材と外部材の一方もしくは両方
を平滑仕上げ、または、低い摩擦係数の表面処理材、も
しくは、弾性体でコーティングすることにより、軸力材
が変形し、外部材に接触しても外部材には軸方向の力が
ほとんどかからなくすることができる。

【００２４】さらに、繰り返し力が働く場合で、外部材
が無い場合には、図５の例のように軸力材は不規則なヒ
ステリシスカーブを描く。しかし、外部材の内部に軸力
材を装備すると、外部材が軸力材の座屈を拘束し、過大
な塑性変形を防止するので、外部材が無い場合よりも大
きなエネルギー吸収が期待できる。すなわち、図６に示
すように、復元力特性を改善することができる。

【００２５】そのため、地震、風等による繰り返し荷重
下においても、復元力特性を改善できる。

【００２６】また、ブレース材における軸力材の端部
に、軸力材の面と４５°の角度で断面十字型の継手部材
を設けたことにより、ブレース材における外部材の一面
が壁面と平行となり壁面の収まりが良好となる。

【００２７】さらに、ブレース材における軸力材の端部
に、一部材が該軸力材の面と同一面の延長上に形成さ
れ、他部材が前記一部材と直交して取付けられた断面十
字型の継手部材を設け、さらに、柱、梁の溶接線と４５
°変位して取付けられたガセットプレートと前記ブレー
ス材の継手部材を接合することにより、ブレース材にお
ける外部材の一面が壁面と平行となり壁面の収まりが良
好となる他、ガセットプレートの柱、梁との溶接線がラ
ップすることなく、溶接欠陥の発生を防止することがで
きる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。

【００２９】図１ないし図３は、両端がそれぞれ柱また
は梁に接合される軸力材２と、側面の一部が開口した筒
状で、前記軸力材２が内部に装備された外部材１とから
構成され、前記軸力材２を内部に装備した後、外部材１
を縮径して、軸力材２の外周面と外部材１の内周面との
隙間３を狭め、または、軸力材２の外周部と外部材１の
内周部とを接触させたブレース材およびその製造方法を
示している。

【００３０】図１、図２および図３の（ａ），（ｂ）
は、本発明のブレース材にかかる断面図であり、図１お
よび図２の（ｃ）および図３の（ｂ）は該ブレース材の
側断面図である。

【００３１】図１の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、内部の
軸力材２をＨ形鋼で形成し、全長にわたりスリット状の
開口部１′を有する外部材１を円形（図１（ａ）または
角形（図１（ｂ））で形成して構成したものである。

【００３２】図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、内部の
軸力材２を平鋼で形成し、全長にわたりスリット状の開
口部１′を有する外部材１を菱型（図２（ａ））または
甲羅型（図２（ｂ））で形成して構成したものである。

【００３３】前記外部材１に軸力材２を挿入し、リップ
部４の開口部１′をボルト等の締結材で締めて縮径す
る。ボルト締めのかわりに、帯鋼等のバンド状鋼材等で
締めて縮径してもよい。また、治具等で締めて縮径して
もよい。その後に、帯鋼同志または外部材同志または帯
鋼と外部材とを溶接する。

【００３４】なお、帯鋼等のバンド状鋼材等で締める方
法は、リップ部４がない場合も有効である。締め付けの
際に、外部材１と軸力材２の隙間を微小にするか極くわ
ずか接触するように調節する。

【００３５】図３（ａ），（ｂ）は、図１の（ａ）に示
した軸力材２のＨ形鋼を横倒し配置にし該Ｈ形鋼のフラ
ンジ角部を削って円形状の外部材１の内部に装備した例
である。この場合は、外部材１の径をより小さくするこ
とができる。

【００３６】なお、以上の軸力材２は十字形鋼でもよ
い。図１から図３で説明した外部材１は、各々の側断面
図（ｃ）で示す如く、軸力材２の両端部において点付け
溶接５等で固着する。

【００３７】さらに、図１ないし図３において、外部材
１と軸力材２との微小隙間部または接触部３において、
軸力材角部と外部材の内面の一方もしくは両方に平滑仕
上げをするか、テフロン系、ウレタン系等の低い摩擦係
数の表面処理材でコーティングするか、またはウレタン
系、ゴム系の弾性体でコーティングすると効果的であ
る。

【００３８】次に、図７は、本発明のブレース材の側断
面図で、前述の図２（ａ）に示すブレース材の軸力材２
の端部に、柱および梁への取付けのための継手部材６を
溶接等により固着したものである。

【００３９】図８は、前記図７のＡ−Ａ断面図であり、
図９は図７のＢ−Ｂ断面図である。図示のとおり、軸力
材２は、リップ部４で形成する外部材１の開口部１′方
向に傾斜状に設けられており、また、継手部材６は、部
材６ａと６ｂとで十字型に形成されており、かつ、軸力
材２に対して４５°角度を異ならせて外部材１の内部に
挿入され、軸力材２の両端に固着されている。

【００４０】図１０は、前記軸力材２と継手部材６との
取り合いを示す斜視図で、軸力材２の端部にスリット
２′を設け、該スリット２′に４５°角度を変えた継手
部材６が挿入され、溶接される。

【００４１】図１１は、本発明にかかるブレース材の構
造系（柱・梁）への取付け構造を示す斜視図である。

【００４２】図７で説明したブレース材は、柱９と梁１
０に溶接されたガセットプレート７に突合せ溶接または
テンプレート（図示せず）および高力ボルトで取付けら
れる。尚、９ａ，９ｂはダイヤフラムまたはスティフナ
である。

【００４３】前記ガセットプレート７は、部材７ａと７
ｂとから構成され、前記継手部材６と同じ断面の十字型
を形成している。

【００４４】従って、継手部材６の十字型をガセットプ
レート７の十字型に一致させることにより、外部材１の
一面１ａが壁面と平行になり、壁材の収まりが良好とな
る。

【００４５】図１２は、本発明にかかるブレース材の構
造系への他の取付け構造を示す斜視図である。

【００４６】ブレース材の継手部材６の一部材６ｃは、
軸力材２と同一面の延長上にあり、該部材６ｃと直交し
て他の部材６ｄが取付けられて断面十字型が形成されて
いる。また、柱９、梁１０には、前記継手部材６の断面
十字型と一致し、部材８ａと８ｂで構成されたガセット
プレート８が取付けられている。該ガセットプレート８
の柱９、１０への取付け構造は、図１３（側面図）およ
び図１４（図１３のＣ−Ｃ断面図）に示すとおりであ
る。即ち、ガセットプレート８は、図１１のガセットプ
レート７に比べ、４５°角度を変えて柱９および梁１０
に溶接されている。このような取付け構造とすることに
より、ガセットプレート８の部材８ｂの柱９への溶接線
が、柱９と梁１０との溶接線９ｃとラップすることがな
く、溶接欠陥の発生を防止することができる。

【００４７】前記ブレース材の継手部材６とガセットプ
レート８とは、前述と同様に、突合せ溶接または高力ボ
ルトにより接合される。

【００４８】このような継手部材６とガセットプレート
８の取付け構造を形成することにより、前記の溶接欠陥
の防止の他、外部材１の一面１ｂは、壁面と平行な面が
形成されるので、壁材の収まりが良好となる効果が発生
する。ある。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。 １）軸力材に平鋼、Ｈ形鋼あるいは十字形鋼を用いるの
で、二重鋼管型の場合より軸力材端部の加工が簡単で、
構造物との取り合いが平面となり、ボルト接合または溶
接の接合が容易にできる。 ２）軸力材の端部が大きな場合でも、外部材で補剛する
ことが可能となる。 ３）軸力材を外部材の内部に装備することにより、外部
材が軸力材の座屈を拘束することになり、軸力材は、軸
方向のみに変形し、外部材が無い場合よりも、大きなエ
ネルギー吸収が期待でき、地震、風等による繰り返し荷
重下においても、復元力特性を改善することができる。 ４）軸力材角部と外部材の内面の一方もしくは両方に平
滑仕上げまたは低い摩擦係数の表面処理材でコーティン
グをするか、または、弾性体でコーティングをすること
により、さらに効果は向上し、同等の効果を出すために
要する締め付け力を低減することができる。 ５）二重鋼管型のブレースと比較して、初期剛性が向上
する。 ６）角形鋼管状のブレース材においては、軸力材端部
に、該軸力材面と４５°の変位で断面十字型の継手部材
を取付けることにより、ブレース材の外部材の面が壁面
と平行となり、壁材の収まりが良好となる。 ７）角形鋼管状のブレース材においては、軸力材の面と
同一面の部材と、それに直交する部材とからなる断面十
字型の継手部材を軸力材の端部に設け、柱、梁側の断面
十字型のガセットプレートを該柱、梁の接合線に対し４
５°変位して取付け、前記軸力材と前記ガセットプレー
トを接合することにより、ブレース材の外部材の面が壁
面と平行になり、壁材の収まりが良好となる他、ガセッ
トプレートの柱、梁への溶接線が、柱と梁との溶接線と
ラップすることがなく、溶接欠陥が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明にかかかるブレース材の断面図
で、軸力材をＨ形鋼にして外部材を円形状とした実施の
形態である。 （ｂ）本発明にかかかるブレース材の断面図で、軸力材
をＨ形鋼にして外部材を角型とした実施の形態である。 （ｃ）本発明にかかかるブレース材（ａ），（ｂ）の側
断面図である。

【図２】（ａ）本発明にかかかるブレース材の断面図
で、軸力材を平鋼にして外部材を菱型状とした実施の形
態である。 （ｂ）本発明にかかかるブレース材の断面図で、軸力材
を平鋼にして外部材を甲羅型断面形状とした実施の形態
である。 （ｃ）本発明にかかかるブレース材（ａ），（ｂ）の側
断面図である。

【図３】（ａ）本発明にかかかるブレース材の断面図
で、軸力材をＨ形鋼にし、フランジ角部を削り、外部材
を円形状とした実施の形態である。 （ｂ）本発明にかかかるブレース材（ａ）の側断面図で
ある。

【図４】軸力材のみでブレース材とした場合における圧
縮荷重と変位量の関係を示すグラフである。

【図５】外部材が無い場合の繰り返し荷重下におにおけ
る軸力材の復元特性を示したグラフである。

【図６】本発明の繰り返し荷重下における軸力材の復元
特性を示したグラフである。

【図７】本発明にかかかるブレース材の側断面図であ
る。

【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。

【図９】図７のＢ−Ｂ断面図である。

【図１０】本発明にかかかるブレース材の軸力材と継手
部材との取り合いを示す斜視図である。

【図１１】本発明にかかかるブレース材の構造系（柱、
梁）への取付け構造を示す斜視図である。

【図１２】本発明にかかかるブレース材の構造系（柱、
梁）への他の取付け構造を示す斜視図である。

【図１３】本発明にかかかるブレース材の構造系（柱、
梁）への他の取付け構造を示す側面図である。

【図１４】図１３のＣ−Ｃ断面図である。

【図１５】従来のトラス用二重鋼管型構造部材の側断面
図である。

【図１６】従来の座屈拘束筋かい部材の断面図である。

【符号の説明】

１ 外部材 １ ′開口部 ２ 軸力材 ３ 微小隙間部または接触部 ４ リップ部 ５ 点付け溶接 ６ 継手部材 ７ ガセットプレート ８ 他のガセットプレート ９ 柱 １０ 梁 １１ 外管 １２ 内管 １３ 角形鋼管 １４ 座屈拘束用コンクリート部材 １５ 中心軸力部材 １６ 付着防止皮膜

フロントページの続き (72)発明者 加村 久哉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 岡本 晴仁 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端がそれぞれ柱もしくは梁に接合され
   る軸力材と、側面の一部が開口した筒状であって、前記
   軸力材が内部に装備される外部材とから構成され、軸力
   材を内部に装備した後、外部材を縮径して、軸力材の外
   周面と外部材の内周面との隙間を狭めるか、もしくは接
   触させたことを特徴とするブレース材。
2. 【請求項２】 外部材が側面の全長に渡りスリット状の
   開口部を有し、この開口部に添って外側に一対のリップ
   部を設け、前記リップ部に設けた貫通孔に挿入される
   か、もしくは前記リップ部に固定される、締結材で外部
   材を縮径したことを特徴とする請求項１記載のブレース
   材。
3. 【請求項３】 外部材の外周に巻き付いた帯鋼を有し、
   この帯鋼を締め付けることにより外部材を縮径し、さら
   に、帯鋼同志、外部材同志もしくは帯鋼と外部材とを接
   合したことを特徴とする請求項１記載のブレース材。
4. 【請求項４】 軸力材の外周部または外部材の内周部
   の、一方もしくは両方が、平滑仕上げされているか、ま
   たは、低い摩擦係数の表面処理材もしくは弾性体でコー
   ティングされていることを特徴とする請求項１記載のブ
   レース材。
5. 【請求項５】 スリットを有する角形断面の外部材と該
   外部材内に設けられた軸力材からなるブレース材であっ
   て、前記軸力材の端部に、該軸力材の面に対し４５°の
   角度で断面十字型の継手部材が固着されていることを特
   徴とするブレース材。
6. 【請求項６】 スリットを有する角形断面の外部材と該
   外部材内に設けられた軸力材からなるブレース材であっ
   て、軸力材の端部に、一部材が該軸力材の面と同一面で
   延長され、他部材が前記一部材と直交して取付けれた断
   面十字型の継手部材が固着されていることを特徴とする
   ブレース材。
7. 【請求項７】 柱および梁に取付けられたガセットプレ
   ートの二部材が、該柱と梁との溶接線に対し、４５°変
   位させて取付けられており、該ガセットプレートの端部
   に請求項６のブレース材が固着されていることを特徴と
   するブレース材の構造系への取付け構造。
8. 【請求項８】 両端がそれぞれ柱または梁に接合される
   軸力材の外周に、側面の一部が開口した筒状である外部
   材を配置する工程と、前記軸力材を内部に配置した後、
   外部材を縮径する工程と、軸力材の外周面と外部材の内
   周面との隙間を狭めるか、もしくは接触させる工程、と
   から構成されることを特徴するブレース材の製造方法。