JPH11159011A - ブレース - Google Patents

ブレース

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JPH11159011A
JPH11159011A JP33936597A JP33936597A JPH11159011A JP H11159011 A JPH11159011 A JP H11159011A JP 33936597 A JP33936597 A JP 33936597A JP 33936597 A JP33936597 A JP 33936597A JP H11159011 A JPH11159011 A JP H11159011A
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brace
square steel
steel pipes
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Hiroyuki Narihara
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 座屈強度を高めつつ、軽量でかつ製作性の良
好なブレースを提供する。 【解決手段】 平板状鋼材からなるブレース芯材13の
両側部のそれぞれに、角型鋼管14を互いの表面が相対
移動可能な状態で対向配設し、両角型鋼管14を、その
長さ方向に間隔をおいた複数箇所において連結プレート
15を介して相互に連結した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨構造や鉄骨鉄
筋コンクリート構造の構造骨組を構成するブレースに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、鉄骨構造や鉄骨鉄筋コンクリー
ト構造においては、図8(a)に示すように、四辺形に
組まれた軸組1に、型鋼や鋼棒等からなるブレース2を
対角線状に設けておき、風や地震等に起因して、上記軸
組1に、図中に矢印(イ)で示すような外力が作用した
場合に、上記ブレース2に生じる引っ張り力や圧縮力と
いった軸力を上記外力に抵抗させることにより、上記軸
組1が菱形に変形することを防止するようにしている。
【0003】一方、上記ブレース2に作用する圧縮力が
大きくなると、図8(b)や(c)に示すように、圧縮
力を受けるブレース2が座屈してしまい、上記軸組1の
剛性が低下してしまうことから、従来では、図9や図1
0に示すような、座屈強度を高めたブレース3・4が提
案されている。
【0004】図9に示すブレース3は、図9の(a)・
(b)に示すように、平板状の鋼材からなるブレース芯
材5を鋼管6によって取り囲むとともに、これらのブレ
ース芯材5と鋼管6との間にモルタル7を充填し、か
つ、図9の(c)に示すように、上記ブレース芯材5の
表面にアンボンド処理(A)を施して、このブレース芯
材5とモルタル7とを切り離すことにより、上記鋼管6
およびモルタル7と上記ブレース芯材5とを軸方向に相
対移動自在としたものであり、また、図10に示すブレ
ース4は、図10の(c)に示すように、断面形状が十
字状のブレース芯材8の表面にアンボンド処理(A)を
施した後に、図10の(a)・(b)に示すように、こ
のブレース芯材8の回りをファイバーコンクリート9に
よって覆うことにより、このファイバーコンクリート9
によって上記ブレース芯材8を取り囲むとともに、両者
を軸方向へ相対移動自在としたものである。
【0005】そして、これらの各ブレース3・4は、そ
の周囲に配設されたモルタル7やファイバーコンクリー
ト9によって、上記ブレース芯材5・8が面外に変形し
てしまうことを防止してその座屈を防止し、また、ブレ
ース芯材5・8とモルタル7やファイバーコンクリート
9とを切り離した状態とすることにより、上記ブレース
芯材5・8に作用する圧縮力が、モルタル7やファイバ
ーコンクリート9あるいは鋼管6に圧縮力として作用す
ることを回避してその強度を確保し、これらの相乗作用
により、ブレース全体としての座屈強度を高めている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の提案に係るブレース3・4においても、なお、つ
ぎのような改善すべき問題点が残されている。すなわ
ち、ブレース芯材5・8の周囲に配置されるモルタル7
やファイバーコンクリート9の重量が重く、ブレース3
・4自体の重量増加を招くとともに、これらのブレース
3・4が組み込まれる軸組1の他の鋼材における支持荷
重が増加することから、軸組1全体の設計強度を高めな
ければならないといった問題点である。また、上記ブレ
ース芯材5・8へのアンボンド処理作業を必要とし、さ
らに、モルタル7やファイバーコンクリート9の充填作
業を必要とすることから、製作作業が煩雑であるといっ
た問題点も有している。
【0007】本発明は、このような従来のブレースが有
する課題を有効に解決すべくなされたもので、座屈強度
を高めつつ、軽量でかつ製作性の良好なブレースを提供
することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載のブレー
スは、平板状鋼材からなるブレース芯材の両側部のそれ
ぞれに、角型鋼管を互いの表面が相対移動可能な状態で
対向配設し、これらの両角型鋼管を、その長さ方向に間
隔をおいた複数箇所において連結プレートを介して相互
に連結したことを特徴とするものである。
【0009】ここで、請求項2に記載のブレースは、十
字型鋼材からなるブレース芯材の各隅部のそれぞれに、
角型鋼管を互いの表面が相対移動可能な状態で対向配設
し、隣接する上記角型鋼管を、その長さ方向に間隔をお
いた複数箇所において連結プレートを介して相互に連結
したことを特徴とするものである。
【0010】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
または請求項2に記載の各角型鋼管の一端部と上記ブレ
ース芯材との間に、両者の相対移動を拘束する第1の係
止手段を設けたことを特徴とするものである。そして、
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の各角型鋼管
の他端部と上記ブレース芯材との間に、両者の軸方向の
相対移動を許容しつつ両者を連結する第2の係止手段を
設けたことを特徴とするものである。
【0011】さらに、請求項5に記載の発明は、請求項
1〜請求項4の何れかに記載のブレース芯材と各角型鋼
管との間に、両者間の摩擦力を軽減する摩擦軽減材を介
装したことを特徴とするものである。
【0012】請求項1〜請求項5に記載の発明によれ
ば、ブレース芯材の側部に角型鋼管を互いの表面が相対
移動可能な状態で配設し、これらの角型鋼管を連結プレ
ートによって複数箇所において連結したことにより、上
記ブレース芯材に圧縮力が作用した際に、上記ブレース
芯材の面外変形を上記角型鋼管によって拘束して、上記
ブレース芯材の座屈強度を高めることができる。ここ
で、上記ブレース芯材と各角型鋼管とを互いの表面が相
対移動可能な状態に保持することにより、これらの角型
鋼管に圧縮力が作用することを回避し、この結果上記角
型鋼管により上記ブレース芯材に対する面外変形抑制作
用を高めることができる。また、ブレースの構成部材の
殆どを鋼材によって構成して、その重量増加を抑制する
とともにその組立作業を簡便化し、さらに、上記構成部
材に一般的な素材を用いることを可能として製造コスト
を低減することができる。
【0013】そして、請求項3に記載の発明のように、
上記各角型鋼管の一端部とブレース芯材との間に、両者
の相対移動を拘束する第1の係止手段を設けることによ
り、上記ブレース芯材に対する各角型鋼管の軸方向にお
ける相対的な位置関係を一定にして、ブレース芯材に対
する面外変形抑制作用を安定させることができる。あわ
せて、請求項4に記載の発明のように、上記各角型鋼管
の他端部とブレース芯材との間に、両者の軸方向の相対
移動を許容しつつ両者を連結する第2の係止手段を設け
ることにより、上記各角型鋼管へ圧縮力が作用すること
を回避しつつ、これらの角型鋼管を両端支持として、上
記ブレース芯材の幅方向における位置関係をも一定にし
て、より一層上記ブレース芯材に対する面外変形抑制作
用を安定させることができる。
【0014】さらに、請求項5に記載の発明のように、
上記ブレース芯材と各角型鋼管との間に、両者間の摩擦
力を軽減する摩擦軽減材を介装することにより、ブレー
スと各角型鋼管との相対移動を円滑にして、上記圧縮力
がブレース芯材を介して上記各角型鋼管に作用すること
を防止し、これらの角型鋼管による上記ブレース芯材の
面外変形力に対する拘束力を確保することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1〜図6
は、本発明のブレースの一実施形態を示すもので、これ
らの図において符号10で示す本実施形態に係るブレー
スは、図1に示すように、鉄骨構造の軸組を構成する柱
11と梁12とで形成される四辺形の内部に対角線状に
介装されて、これらの柱11と梁12が菱形に変形する
ことを防止するようにしたものである。
【0016】詳述すれば、上記ブレース10は、図2の
(a)・(b)に示すように、平板状の鋼材からなるブ
レース芯材13と、図3の(b)および図4に示すよう
に、上記ブレース芯材13の両側部のそれぞれに平行に
配設された一対の角型鋼管14と、これらの両角型鋼管
14間に、その長さ方向に間隔をおいた複数箇所におい
て掛け渡されるとともに、上記角型鋼管14の側面に溶
接によって固定されることにより、上記角型鋼管14を
相互に連結する連結プレート15と、上記両角型鋼管1
4の一端部を上記ブレース芯材13に軸方向の相対移動
を拘束した状態で連結する第1の係止手段16と、上記
両角型鋼管14の他端部を上記ブレース芯材13に軸方
向の相対移動を許容した状態で連結する第2の係止手段
17とによって概略構成されている。
【0017】上記ブレース芯材13の両端部には、図2
に示すように、ブレース10を上記柱11あるいは梁1
2に取り付けるためのボルトが挿通されるボルト挿通孔
13aが多数形成されているとともに、これらのボルト
挿通孔13aよりも、上記ブレース芯材13の長さ方向
の内側寄りには、上記第1の係止手段16および第2の
係止手段17を構成する後述する係止ボルト18・19
が挿通される係止孔13b・13cが形成されており、
これらの係止孔13b・13cはその内径が、上記係止
ボルト18・19の外径とほぼ同等となされている。
【0018】上記各角型鋼管14は、図4に示すよう
に、その一側面が上記ブレース芯材13の側面に対向さ
せられた状態で配置されているとともに、この対向面と
直交する他の平行な側面が、上記ブレース芯材13の幅
方向の両端部から突出するように形状が設定されてい
る。そして、上記両角型鋼管14の上記ブレース芯材1
3の幅方向の両端部から突出して位置させられた側面間
に、上記連結プレート15が掛け渡され、この連結プレ
ート15が、上記各角型鋼管14の各側面に溶接によっ
て固定されることにより、上記各角型鋼管14が、上記
ブレース芯材13を厚み方向から挟み込むように配置さ
れ、かつ、このように配置された各角型鋼管14と上記
ブレース芯材13の側面との間に隙間gが形成され、さ
らに、上記各連結プレート15と上記ブレース芯材13
の幅方向の端面との間にも同様に隙間sが形成されてい
る。
【0019】また、上記各角型鋼管14の一端部には、
上記ブレース芯材13の一方の係止孔13bと同軸状に
位置させられ、上記係止ボルト18の外径とほぼ同等の
内径を有する貫通孔14aが、図5に示すように形成さ
れ、また、他端部には、上記ブレース芯材13の他方の
係止孔13cへ重畳させられ、上記係止ボルト19の外
径とほぼ同等の幅を有する軸方向に沿った長穴14b
が、図6に示すように形成されている。これらの貫通孔
14aおよび長穴14bのそれぞれには、上記各係止ボ
ルト18・19が挿通され、これらの係止ボルト18・
19にナット20・21が螺着されることにより、上記
ブレース芯材13と各角型鋼管14とが連結されてお
り、上記一方の係止孔13b、貫通孔14a、係止ボル
ト18、および、ナット20とによって上記第1の係止
手段16が構成され、また、上記他方の係止孔13c、
長穴14b、係止ボルト19、および、ナット21とに
よって上記第2の係止手段17が構成されている。
【0020】そして、上記第1の係止手段16は、上記
係止ボルト18が、その外径と略同一内径を有する上記
係止孔13bと貫通孔14aに挿通されることによっ
て、上記各角型鋼管14とブレース芯材13とをその一
端部においてピン結合して、両者の軸方向への相対移動
を拘束するようになっており、上記第2の係止手段17
は、上記係止ボルト19が、その外径と略同一内径を有
する上記他方の係止孔13cに挿通されて上記ブレース
芯材13との相対位置が規制され、また、この係止ボル
ト19に、上記各角型鋼管14の軸方向の長穴14bが
嵌合させられることによって、上記ブレース芯材13と
各角型鋼管14との、上記第1の係止手段16を中心と
した回動を拘束しつつ、上記長穴14bの長さ分、上記
角型鋼管14に対する上記ブレース芯材13の相対移動
(伸縮)を許容するようになっている。
【0021】一方、上記ブレース芯材13と各角型鋼管
14との間に形成される隙間gは、以下の点を考慮して
設定される。すなわち、上記ブレース芯材13に圧縮力
が作用すると、このブレース芯材13の厚みが僅かに増
加するが、この厚みが増加した状態において、このブレ
ース芯材13と上記各角型鋼管14との間に摩擦力を生
じさせない程度に設定される。また、上記連結プレート
15による両角型鋼管14の連結間隔、あるいは、上記
角型鋼14の断面形状等は、上記ブレース芯材13の圧
縮降伏荷重に応じて設定される。
【0022】以上の構成からなる本実施形態に係るブレ
ース10は、たとえば、ブレース芯材13の両側部に角
型鋼管14をそれぞれ対向させ、これらの角型鋼管14
とブレース芯材13を第1の係止手段16および第2の
係止手段17によって仮止めし、ついで、上記両角型鋼
管14の側面間に、長さ方向に所定の間隔をおいて連結
プレート15を掛け渡し、これらの連結プレート15を
上記各角型鋼管14の側面に溶接することによって上記
両角型鋼管14を相互に連結した後に、上記各係止手段
16・17の締結力を調整することにより組み上げられ
る。
【0023】ここで、ブレース10の組立を、鋼材のボ
ルトとナットによる締結、また、連結プレート15の溶
接といった簡便な作業で行なえるとともに、従来必要と
されていたアンボンド処理や、モルタルあるいはファイ
バーコンクリートの充填作業等のように流動物を取り扱
う作業を不用にすることができるので、この点からも作
業を簡素化することができ、また、工事現場を汚染する
こともなく、さらに、上記鋼材に一般的な素材を使用す
ることができるので、安価に製造することができる。ま
た、組み上げられた上記ブレース10は、その構成部位
の全てが鋼材によって構成されていることから、モルタ
ルやファイバーコンクリートを用いる従来のブレースに
比して軽量であり、この結果、上記軸組への取り付け作
業が容易となり、さらに、軸組を構成する柱11や梁1
2の支持荷重の増加を抑制して、これらの柱11や梁1
2への要求強度を軽減することができる。
【0024】そして、前述のように組み上げられたブレ
ース10は、図1に示すように、一対の柱11と一対の
梁12とによって構成されている軸組の内側にV字状に
配設されるとともに、各ブレース10の各端部を、上記
両柱11と上方の梁12との連結部に設けられたガセッ
トプレート22と、下方の梁12の長さ方向の中間部に
設けられたガセットプレート23のそれぞれに、多数の
ボルト24を用いて接続することにより、上記軸組に組
み込まれる。
【0025】このように軸組中に組み込まれたブレース
10は、上記軸組に、この軸組を菱形に変形させるよう
な外力が作用した際に、引っ張り力や圧縮力を受けて上
記軸組の変形を防止する。そして、圧縮力を受けるブレ
ース10においては、その圧縮力がブレース芯材13に
作用するが、このブレース芯材13の両側のそれぞれに
角型鋼管14を対向配置するとともに、これらの角型鋼
管14を相互に剛に連結してあるから、これらの角型鋼
管14によって上記ブレース芯材13の面外変形を拘束
することができ、これによって、ブレース10の座屈を
防止することができる。また、上記角型鋼管14を上記
ブレース芯材13に対して互いの表面が相対移動可能な
状態に保持したことにより、上記ブレース芯材13に作
用する圧縮力が上記各角型鋼管14に伝播することを防
止することができ、上記各角型鋼管14に座屈荷重が作
用することを回避して上記ブレース芯材13に対する面
外変形抑制作用を高めることができる。
【0026】そして、本実施形態においては、第1の係
止手段16および第2の係止手段17とによって上記角
型鋼管14とブレース芯材13との相対位置を一定に保
持するようにしたから、各角型鋼管14の上記ブレース
芯材13に対する面外変形抑制作用を安定して得ること
ができる。しかも、上記第2の係止手段17は、ブレー
ス芯材13と角型鋼管14との軸方向の相対移動を許容
する構成としたから、上記角型鋼管14へ座屈荷重が作
用することを回避する機能が損なわれることはない。
【0027】(第2の実施形態)図7は、本発明の第2
の実施形態を示すもので、この図において符号30で示
す本実施形態に係るブレースは、図7の(b)に示すよ
うに、十字型鋼からなるブレース芯材31の各隅部に、
断面が正方形状の角型鋼管32を互いの表面が相対移動
可能な状態で対向配設し、図7の(a)に示すように、
隣接する上記角型鋼管32を、その長さ方向に間隔をお
いた複数箇所において連結プレート33を介して相互に
連結した構成となっている。ここで、上記連結プレート
33は、各角型鋼管14に溶接によって固定されてお
り、これらの各角型鋼管14が相互に連結された状態に
おいて、上述した第1の実施形態と同様に、上記ブレー
ス芯材31と各角型鋼管32との間、および、ブレース
芯材31と各連結プレート33との間に隙間gおよび隙
間sが形成されるように各構成部材の寸法や相対位置関
係が設定されている。さらに、図示を省略したが、上記
各角型鋼管32の一端部とブレース芯材31との間、お
よび、各角型鋼管32の他端部とブレース芯材31との
間には、上述した第1の実施形態と同様に、第1の係止
手段および第2の係止手段が設けられて、両者間の軸方
向の相対移動を許容した状態で、これらを相互に連結す
るようになっている。
【0028】そして、本実施形態においては、上記第1
の実施形態において得られる作用効果に加えて、各角型
鋼管32をブレース芯材31の周囲に固定した状態にお
いて、ブレース30の断面形状が、ブレース芯材31の
中心を中心として点対称となることにより、ブレース3
0の径方向全方向において安定した面外変形抑制機能を
得ることができる。
【0029】なお、上記各実施形態においてはブレース
芯材13と各角型鋼管14・32との間に隙間gを設け
て、これらを直に対向させた例について示したが、上記
ブレース芯材13と各角型鋼管14・32との間に摩擦
軽減材(たとえば、紙、プラスチック、テープ等)を介
装することも可能である。このような構成とすることに
より、ブレース芯材13と角型鋼管14・32との相対
移動を円滑にして、上記ブレース材13に作用する圧縮
力が角型鋼管14・32へ伝播されることを有効に回避
することができる。また、上記角型鋼管14・32の断
面寸法や連結プレート15・33による連結間隔等を調
整することにより、上記ブレース芯材13として、超低
降伏点鋼を用いることも可能である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜請求項
5の何れかに記載の発明によれば、ブレース芯材の面外
変形を、その両側部に配設された角型鋼管によって拘束
することができるので、上記ブレース芯材の座屈を防止
して座屈強度の高いブレースを得ることができ、また、
一般的な素材を用いた構成とすることができることによ
り、安価でかつ軽量であるとともに、組立作業が簡便な
ブレースを得ることができる。また、角型鋼管を上記ブ
レース芯材に対して互いの表面が相対移動可能な状態に
保持することにより、上記ブレース芯材に作用する圧縮
力が上記各溝型鋼に伝播することを防止することがで
き、これによって、上記各角型鋼管に圧縮力すなわち座
屈荷重が作用することを回避して上記ブレース芯材に対
する面外変形抑制作用を高めることができる。
【0031】そして、請求項3に記載の発明のように、
ブレース芯材の一端部と角型鋼管との間に第1の係止手
段を設けて、上記ブレース芯材と角型鋼管との軸方向の
相対移動を拘束することにより、ブレース芯材に対する
角型鋼管の位置関係を一定に保持して、この角型鋼管に
よるブレース芯材に対する面外変形抑制作用を安定化す
ることができ、また、請求項4に記載の発明のように、
請求項3に加えて、ブレース芯材の他端部と角型鋼管と
の間に第2の係止手段を設けて、ブレース芯材と角型鋼
管との連結位置を2点とすることにより、これらの位置
ずれをさらに確実に防止して、前述したブレース芯材に
対する面外変形抑制作用を一層安定化させることができ
る。しかも、上記第2の係止手段において、ブレース芯
材と角型鋼管との軸方向に沿う相対移動を許容するよう
にしたから、角型鋼管に座屈荷重が作用することを回避
する機能を確保することができる。
【0032】さらに、請求項5に記載の発明のように、
ブレース芯材と角型鋼管との間に摩擦軽減材を介装する
ことにより、ブレース芯材と角型鋼管との滑りを円滑に
して、角型鋼管へ座屈荷重が作用することを、より一層
確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のブレースの第1の実施形態が適用され
た鉄骨構造を示す正面図である。
【図2】本発明のブレースの第1の実施形態を示すもの
で、(a)はブレース芯材の正面図、(b)はブレース
芯材の側面図である。
【図3】本発明のブレースの第1の実施形態を示すもの
で、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図4】本発明のブレースの第1の実施形態を示す拡大
縦断面図である。
【図5】図3(a)のV−V線矢視図である。
【図6】図3(a)のVI−VI線矢視図である。
【図7】本発明のブレースの第2の実施形態を示すもの
で、(a)は正面図、(b)は、拡大縦断面図である。
【図8】一般的な鉄骨構造示す概略図であり、(a)は
通常時の状態を示し、(b)は横荷重を受けた場合にお
ける軸組の変形状態を示し、(c)は、梁が弱い場合に
おける軸組の変形状態を示す。
【図9】従来のブレースの一例を示すもので、(a)は
縦断面図、(b)は横断面図、(c)はブレース芯材の
正面図である。
【図10】従来のブレースの他の例を示すもので、
(a)は縦断面図、(b)は横断面図、(c)はブレー
ス芯材の正面図である。
【符号の説明】
10・30 ブレース 13・31 ブレース芯材 14・32 角型鋼管 15・33 連結プレート 16 第1の係止手段 17 第2の係止手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI E04B 2/56 651 E04B 2/56 651A 651D 651S 651L 652 652J E04C 3/04 E04C 3/04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平板状鋼材からなるブレース芯材の両側
    部のそれぞれに、角型鋼管を互いの表面が相対移動可能
    な状態で対向配設し、これらの両角型鋼管を、その長さ
    方向に間隔をおいた複数箇所において連結プレートを介
    して相互に連結したことを特徴とするブレース。
  2. 【請求項2】 十字型鋼材からなるブレース芯材の各隅
    部のそれぞれに、角型鋼管を互いの表面が相対移動可能
    な状態で対向配設し、隣接する上記角型鋼管を、その長
    さ方向に間隔をおいた複数箇所において連結プレートを
    介して相互に連結したことを特徴とするブレース。
  3. 【請求項3】 上記各角形鋼管の一端部と上記ブレース
    芯材との間に、両者の相対移動を拘束する第1の係止手
    段を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に
    記載のブレース。
  4. 【請求項4】 上記各角型鋼管の他端部と上記ブレース
    芯材との間に、両者の軸方向の相対移動を許容しつつ両
    者を連結する第2の係止手段を設けたことを特徴とする
    請求項3に記載のブレース。
  5. 【請求項5】 上記ブレース芯材と各角型鋼管との間
    に、両者間の摩擦力を軽減する摩擦軽減材を介装したこ
    とを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載
    のブレース。
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