TWI425136B

TWI425136B - 連接金屬件

Info

Publication number: TWI425136B
Application number: TW099140381A
Authority: TW
Inventors: Fuminobu Ozaki; Yoshimichi Kawai
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2014-02-01
Also published as: JP4819198B2; WO2011086770A1; JPWO2011086770A1; CN102762885B; TW201135037A; CN102762885A; MY167036A

Description

連接金屬件

發明領域

本發明係有關於一種連結複數對象構件間，且發揮依該等對象構件間之相對變位之能量吸收性能的連結金屬件。

本發明係依據2010年1月13日於日本提申之特願2010-005013號而主張優先權，此處並援用該內容。

發明背景

近年來，伴隨著防災意識的提升，採用了藉由制震阻尼器來抑制地震時的搖動之制震構造的住宅及大樓等建築構造物增加。作為用於該種制震構造之制震阻尼器，係例如鋼材在壓縮、拉伸時降伏，且於塑性化的遲滯中吸收振動能量之鋼材阻尼器由於係以低成本而可發揮大的衰減性能，所以在很多的建築構造物中採用。即使在鋼材阻尼器之中，抵抗軸力之斜撐(brace)阻尼器由於機構簡單且設計上也易於處理，所以最為普及。

作為習知構造係例如在專利文獻1中，提出了以連結於第1連結部與第2連結部間之衰減構件彎曲剪力降伏的方式，使該衰減構件之寬度尺寸在中央部較其兩端部小之連結金屬件。依據該連結金屬件，在受到如地震般之反覆荷重時，該衰減構件之中央部的剪力強度開始上升，兩端部彎曲降伏而成為兩端鉸接狀態，且沿著將該兩端鉸接狀態之承擔剪力作為大致上限強度的遲滯迴線(hysteresis loop)而變形。利用描繪如此之遲滯迴線，上述連結金屬件(阻尼器用鋼板)成為可發揮依遲滯吸收能量之衰減效果(遲滯衰減)。

在專利文獻2中，提出了具有可吸收振動能量之阻尼特性之鋼製構造構件。該鋼製構造構件係用於構造物之鋼構之連結者，具有H型鋼構件、與大致直交於該H型鋼構件之腹板而連結之鋼板，且藉由塑性變形部之腹板塑性變形，而將鋼構之舉動限於彈性舉動範圍內。

在專利文獻3揭示有鋼板上形成有狹縫之鋼製彈塑性阻尼器。該鋼製彈塑性阻尼器具有其中央部之寬度尺寸較兩端部之寬度尺寸小的形狀。

【先行技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本國特開2008-111332號公報

【專利文獻2】日本國特開2001-115599號公報

【專利文獻3】日本國特開2003-184926號公報

而，在上述之專利文獻1之第1圖等，揭示了上述阻尼器鋼板安裝於鄰接該兩緣之各連結用鋼板，且架設該等2片連結用鋼板間之2片補強鋼材係設於上述阻尼器用鋼板之上下端雙方之構成。但是，依據該構成，係做成將所謂阻尼器用鋼板或連結用鋼板、補強鋼板之多數構件個別製作，並更於最後將其等組立，所以製作勞力過大，也是招致材料成本上升的原因。

又，在該專利文獻1之第8圖至第10圖等，揭示了將形成狹縫之阻尼器用鋼板之側緣折彎之構成。依據這樣的構成，因為在構成阻尼器之狹縫與該側緣之間可確保某程度之寬度尺寸，所以在阻尼用鋼板之變形量小的範圍中，可抑制安裝有該組尼用鋼板之型鋼的面外變形。再者，因為在阻尼用鋼板之兩側緣具有翼板部，所以也可提高阻尼用鋼板本身的彎曲剛性。但是，在該構成中，安裝有該阻尼器用鋼板之型鋼本身必須直接負擔在阻尼用鋼板之塑性變形持續進行所發生之阻尼器內的拉伸應力。然而，上述型鋼在不具有用以負擔面外方向之拉伸應力之剛性與強度時，上述型鋼會面外變形，而有阻尼器用鋼板之能量吸收量變小之虞。

在專利文獻2所揭示之構造中，由於防止安裝有上述鋼製構造構件之型鋼本身的面外變形是有困難，所以為了確保前述型鋼之面外剛性與確保阻尼器端部之剛性，而有必要增厚該型鋼之板厚。又，在該專利文獻2之揭示技術中，因為作成個別製作多數構件，再於最後將該等組立之構成，所以製造勞力變得過大，且招致材料成本之上升。

再者專利文獻3之揭示技術也同樣地，必須以安裝有前述鋼製彈塑性阻尼器之安裝側構件不會面外變形的方式，進行前述安裝側構件之斷面大徑化及板厚增加，而有所謂招致材料成本上升之問題點。又，也有上述鋼製彈塑性阻尼器與安裝側構件之彎曲剛性小的問題。

亦即，在該專利文獻1～3中，有著所謂無法使面外剛性、彎曲剛性、能量吸收特性、以及製造勞力之全部提升的問題點。

本發明係為了解決於上述問題點而提出者，在作為其目的時是以提供一種就有關面外剛性、彎曲剛性、及能量吸收特性之任一者，皆可以極簡易之構成使其提升之連接金屬件。

本發明為了解決上述課題以達成如此之目的，而採用以下之手段。亦即，

(1)　本發明之一態樣的連結金屬件係連結一對對象構件間，並發揮依該等對象構件間之相對變位的能量吸收性能。而且，該連結金屬件構成具有腹板及一對翼板之槽型鋼，前述腹板係連結於前述各對象構件之其中一者，且前述一對翼板係設於該腹板之與前述相對變位之方向相交差之交差方向的兩端，且連結於前述各對象構件之另一者。再者，前述腹板具有：阻尼部，係藉由複數連結於前述交叉方向而形成之阻尼片依前述相對變位而塑性變形，以發揮前述能量吸收性能者；及夾雜部，係設於該阻尼部與前述各翼板之間者。又，該連結金屬件具有一對框緣部，係包含前述夾雜部及前述翼板而被分配者；及架設部，係分配於前述腹板以架設該等框緣部之前述相對變位方向之各端部間。

(2)　在上述(1)所記載之連結金屬件中，也可是前述各阻尼片之前述交叉方向之中央部的寬度尺寸較前述中央部之兩端的寬度尺寸為小。

(3)　上述(1)所記載之連結金屬，也可是正面看前述腹板部的情況使前述夾雜部之寬尺寸為s，且使前述阻尼片之前述夾雜部側的端部寬部尺寸為d₂ 時，滿足下式(1)：

(4)　上述(1)所記載之連結金屬件中，也可是對前述一側之對象構件的連結位置係分配於前述各阻尼片間之連設部位。

(5)　也可是具有上述(1)所記載之連結金屬件一對，且具有使該等連結金屬件之前述各翼板之緣部間相互面對面連結的形狀，並且在與前述相對變位之方向垂直的斷面看時構成矩形之型鋼。

(6)　上述(1)至(5)中任一項所記載之連結金屬件，也可是具有相變誘發塑性者。

(7)　上述(6)所記載之連結金屬件，也可是於表面形成有熔融鍍鋅處理、電鍍鋅處理、或電沉積塗覆之補強層者。

依據上述態樣之連結金屬件，可使對各對象構件間之相對移動的能量吸收特性提升。又，為了使框緣部對各架設部傳遞應力，必須使其剛性提升，而由於該框緣部係包含翼板之構成，所以可使斷面二次彎矩提升，並可提升框緣部本身之彎曲剛性。

又，藉由設置架設部以抑制腹板部之面外變形，而可獲得因阻尼片所產生之安定的能量吸收特性。

再者，依據上述態樣之連結金屬件，構成其之阻尼部、架設部、框緣部係任一者皆藉由加工一片鋼板而被分配者，非將各構件個別製作而事後予以接合者。因此，不須接合並熔接各構件，而可謀求減輕製造勞力之負擔及抑制材料成本。

圖式簡單說明

第1圖係顯示適用本發明之連結金屬件第1實施形態的立體圖。

第2圖係顯示前述連結金屬件之詳細構造的俯視圖。

第3圖係顯示前述連結金屬件之詳細構造之側面圖。

第4圖係用以說明前述連結金屬件之阻尼部之詳細構成的部分放大圖。

第5圖係顯示藉由前述連結金屬件連結一對對象構件間的例子之立體圖。

第6圖係顯示第5圖所顯示之安裝構造的圖示，且係沿其長度方向以垂直之斷面所見之平斷面圖。

第7圖係顯示上述連結金屬件內之應力向量分布之俯視圖。

第8A圖係顯示相對上述連結金屬件之比較例之其他連結金屬件內的應力向量分布的俯視圖。

第8B圖係前述連結金屬件之側面圖。

第9A圖係用以說明於前述實施態樣之連結金屬件設置框緣部所產生之效果的圖示，且係本實施形態之連結金屬件之部分放大立體圖。

第9B圖係用以說明設置前述框緣部所產生之效果的圖示，且係比較例之部分擴大立體圖。

第10圖係顯示框緣部相對各種特性之離開距離s以及翼板寬長ho之影響的圖表。

第11A圖係用以說明於前述實施形態之連結金屬件設置框緣部所產生之效果的部分放大圖。

第11B圖係用以說明設置前述框緣部所產生之效果的部分放大圖。

第12圖係顯示反覆漸增試驗之結果的圖表。

第13圖係顯示適用本發明之連結金屬件之第2實施形態的立體圖。

第14圖係阻尼部塑性變形之際依據狹縫孔形狀之差異而作用效果差異的部分放大圖，(a)是顯示上述第1實施形態的場合，而(b)是顯示上述第2實施形態的場合。

第15圖係顯示適用本發明之連結金屬件之第3實施形態的圖示，且係顯示翼板之前端折疊後之折疊部的部分放大立體圖。

第16圖係顯示適用本發明之連結金屬件之第4實施形態的圖示，且係使用斷面矩形之型鋼之形態的立體圖。

第17圖係顯示上述第1實施形態之連結金屬件之降伏強度、與降伏強度及伸長之積的關係之圖表。

第18圖係顯示前述連結金屬件之應力與應變之關係的圖表。

第19圖係顯示比較例之連結金屬件之形狀的圖示。

第20圖係顯示對前述比較例之連結金屬件與本實施例之連結金屬件之每一個進行反覆漸增試驗之結果的圖示，且(a)係顯示比較例之試驗結果，(b)係顯示本實施例之試驗結果。

第21圖係顯示對其他比較例之連結金屬件與本實施例之連結金屬件之每一個進行低循環疲勞試驗的結果之圖示，且灰色之歷程顯示本實施例，黑色之歷程顯示比較例。

較佳實施例之詳細說明

【用以實施發明之形態】

以下，就有關連結於構成建築構造物之一對對象構件間，且發揮依該等對象構材間之相對變位的能量吸收性能的連結金屬件作為本發明之各實施形態，一面參照圖面一面予以詳細說明。

[第1實施形態]

第1圖係顯示本發明第1實施形態之連結金屬件1之詳細構造的立體圖，第2圖係其俯視圖，第3圖係顯示從第2圖之紙面左邊所見時之側面圖。連結金屬件1係一片形成為具有長方形狀之腹板2、於該腹板2之兩端之各長邊形成一體且直角之一對翼板3的槽形鋼之鋼板。

複數狹縫孔21以貫通於腹板2之板厚方向的方式形成於腹板2。該等狹縫孔21係構成為朝與腹板2之長度方向A直交之寬度方向B成為縱長。在本實施形態中，係將該等狹縫孔21之形狀作成菱形，然而並不只限於菱形，也可是朝寬度方向B成為縱長之長方形，也可是採用其他多角形狀、不特定形狀。該等狹縫孔21沿著腹板2之寬度方向B看的時候係隔著預定間隔穿設2個，然而朝該寬度方向B之穿設個數並不限2個，也可是形成3個以上。而且，沿該寬度方向B互相鄰接之一對狹縫孔21間係分配作為第2連結部28。各狹縫孔21於沿著腹板2之長度方向A看時，係隔著預定間隔複數個(在本實施形態是4個)成列配置。

又，於腹板2，各狹縫孔22形成於長度方向A之兩端位置。該等狹縫孔22相較各狹縫孔21開口面積變得更大。該等狹縫孔22之寬度方向B的寬度尺寸係與2個配列於寬度方向B之各狹縫孔21之兩端的寬度尺寸一致。又，相對於各狹縫孔21係複數跨於寬度方向B並列，各狹縫孔22係分別於寬度方向B形成作為長形的一個孔。該等狹縫孔22之形狀可以是任何的形狀，然而在本實施形態，寬度方向B之略中央部分係朝長度方向A之端部前端變尖細，且沿長度方向A看時之尺寸係較各狹縫孔21之尺寸為大。藉此，在腹板2上進行振動吸收時，可充分確保第2連結部28之可動域，於因大地震而腹板2之變形量變大時也可對應。又，狹縫孔22之鄰接各狹縫孔21側之緣部22a係形成為與形成略菱形之各狹縫孔21之輪廓形狀大致成線對稱的形狀。

再者，各狹縫孔22之與前述緣部22a1相對向之側的緣部22a2，如上述般，係成朝長度方向A之端部成鈍角且前端變尖細，該等前端變尖細之前端部22a3更具有預定尺寸(例如4mm)且沿著寬度方向B具有平坦的形狀。

而且，凸部22a4形成於緣部22a1之中央位置以與該緣部22a2之前端部22a3相對向。作為該凸部22a1之形狀例如可採用從緣部22a1起算的突出長度為5mm且沿寬度方向B之寬度尺寸為4mm者。

設置該凸部22a4的理由，係將第2連結部28熔接固定至對象構件時，有著難以確實熔接直到第2連結構件28之沿著長度方向A之兩端的情況，由於熔接不充分，因此有著從上述兩端剝離之虞。如本實施形態般，利用設置各凸部22a4以延長各第2連結部28之兩端，而可容易地獲得更確實之熔接固定。

又，將前述前端部22a3作成平坦形狀的理由，係為了配合平坦之前述凸部22a4之前端形狀。藉由採用如此之平坦形狀而可採取架設部31之中央部的斷面長度d₀ (參照第2圖)較無平坦部時為大。其結果，可使架設部31之剛性較大，因而較佳。

而且，沿著各狹縫21、22之寬度方向B的各端部必須是從腹板2與位於其兩端之各翼板3之邊界線朝腹板2內側面只離開間隔s。亦即，各狹縫21、22之各端部係從各翼板3朝腹板2之內側面只離開與前述夾雜部2X的寬度尺寸相等的間隔s。

藉由以如上述之形狀及配置形成各狹縫孔21、22，而在腹板2形成複數阻尼部26。第4圖係顯示各阻尼部26之詳細形狀。

阻尼部26具有以第4圖中之點線所圍起之2個阻尼片25。該等阻尼片25係設於沿長度方向A相鄰接之一對狹縫21間或是沿長度方向A相鄰接之狹縫21、22間。各阻尼片25藉由依朝該長度方向A之相對變位而塑性變形，以發揮能量吸收功能。該等阻尼片25係沿寬度方向B而連續設置2個，該等阻尼片25其寬度方向B之兩端部必須從腹板2與位於其兩端之各翼板3之邊界線朝腹板2內側面只離開間隔s。

由於各狹縫孔21如上述般具有大致菱形形狀，因此阻尼片25沿寬度方向B之中央部的斷面長度d₁ 係較其兩端之斷面長度d₂ 小。又，沿著寬度方向B相互鄰接之一對阻尼片25間係透過第2連結部28而連續設置。且，沿長度方向A連接之各第2連結部28與位於該等兩端之一對前述凸部22a4係成為朝前述對象構件之固定部分，由於在本實施型態中係以熔接之固定為前提，因此不形成螺栓孔。但是，該固定部並不只限定於熔接，所以也可先形成螺栓孔，再藉由螺栓等之固定構件來固定。

前述間隔s相對於阻尼片25之兩端部之斷面長度d₂ 也可滿足下述(1)式。

又，有關阻尼片25之形狀，阻尼片25之中央部之斷面長度d1與兩端部之斷面長度d2的關係也可是滿足下述(2)式。

L：沿阻尼片25之寬度方向B的長度(mm)

d1：阻尼片25之中央部之斷面長度(mm)

d2：阻尼片25之兩端部之斷面長度(mm)

在阻尼片25之形狀滿足上述(2)式的場合，成為阻尼片25之中央部與兩端部大致同時彎曲剪力降伏，塑性變形區域擴大至阻尼片25之全域，且阻尼片25之能量吸收增加。又，利用阻尼片25之塑性變形區域擴大，也可抑制塑性化後之強度上升。

如第2圖所示，本實施形態之連結金屬件1設有一對框緣部32。該等框緣部32係由翼板3、及腹板2之接近翼板3之部位所構成。此處，所謂腹板2之接近翼板3之部位係意味著從腹板2之寬度方向B之端部到狹縫孔21之端部之間隔s所示之區域，即夾雜部2X。亦即，該框緣部32係對從阻尼部26之寬度方向B之端部到包含翼板3的區域分配者。

又，於本實施形態之連結金屬件1，一對架設部31分配至其腹板2。該等架設部31係分配至腹板2上以於長度方向A之各端部架設在前述一對框緣部32間。該等架設部31其略中央部分係沿寬度方向B狹小化，藉此可確保阻尼片25之沿長度方向A之作動區域。且，該架設部31與框緣部32之邊界，如以下之說明，在便利上，係定義為較顯示間隔s之直線位於翼板側3為框緣部32，位於寬度方向B之中央側為架設部31。

而且，構成連結金屬件1之阻尼部26、架設部31及框緣部32任一者皆是利用加工一片鋼板來分配者，而非分別製作獨立之單元事後予以連結者。

如第1圖所示，於各翼板3沿著其長度方向A，等間隔地形成有複數(在本實施形態是4個)母螺穴3a以貫通其板厚方向。該等母螺穴3a螺著有於翼板3將該連結金屬件1固定於對象構件時之固定構件(例如後述之鑽尾螺絲57)。而且，在本實施形態雖利用鑽尾螺絲57進行各翼板3之安裝，然而並不只限該構成，也可藉由熔接固定。

且，本實施形態之翼板3之形狀如第3圖所示，係採用將鋼板之側緣彎折的形狀，然而其他，例如以同圖之視線所見的場合，也可是對腹板2成垂直的T字形狀。

於使用由如上述構成而成之連結金屬件1時，係安裝於用以吸收振動能量之對象構件而使用。具體而言，將各翼板3作為第1連結部，將如上述於寬度方向B相鄰接之狹縫21間作為第2連結部28，而將該等第1連結部及第2連結部28各個安裝於對象構件。

亦即，將前述第1連結部之各翼板3連結於其中之一對象構件，將第2連結部28連結於另一對象構件。

第5、6圖係顯示以連結金屬件1連結一對對象構件間的例子。在該例中，以其中之一對象構件為槽型鋼169，並以另一對象構件為連結至錨定螺栓91之鋼管92。

以下，就有關第5、6圖之連結構造的組裝予以說明。

首先，將鋼管92夾入一對連結金屬件1間，且於各個第2連結部28藉由例如熔接而固定。

接著，將如上述製作而組完之構件通過於槽型鋼169內的狀態，利用複數鑽尾螺絲57固定。

最後，使錨定螺栓91插通於鋼管92內，再從該錨定螺栓91之上下將螺帽105螺合直到抵接於鋼管92之上下端，藉以將上述連結構造組起來。

在具有上述構成之能量吸收構造中，上述之對象構件相當於連結於錨定螺栓91之鋼管92與槽型鋼169。亦即，該槽型鋼169例如在適用於各種建築構造物、或鋼構住宅等之薄型輕量型鋼構造物等之柱構件等時，其中之一對象構件之錨定螺栓91會成朝圖中之構件軸方向C變位。其結果，夾裝該等對象構件(錨定螺栓91、槽型鋼169)間之連結金屬件1之第2連結部28也會沿構件軸方向C負載剪應力，且亦同樣負載彎矩。

可舉第7圖所示之向量分布作為連結金屬件1之應力向量分佈之一例。作為第1連結部之各翼板3由於負載有沿顯示於前述圖中之長度方向A之應力σ_A ，所以該應力σ_A 便成負載於框緣部32。又，對第2連結部28係於圖中之長度方向A負載應力σ_B 。連結金屬件1在負載如此應力σ_A 、σ_B 的結果，對架設部31便成負載應力σ_C 。又，依據應力σ_A 、σ_B ，於阻尼片25因該阻尼片25本身大變形，於彎矩與剪力外應力σ_D 會作用。藉由該應力σ_D 之作用，阻尼片25發生拉應力。

負載應力σ_A 、σ_B 時，首先，各阻尼片25受到彎矩與剪力而降伏。藉由使各狹縫21朝寬度方向B長徑化，阻尼片25可依各對象構件間之相對變位而沿著相對變位方向(與長度方向A相同)彎曲剪力降伏。又，於各對象構件間沿長度方向A之相對變位反覆產生時，各阻尼片25依此而塑性化，其結果實現各阻尼片25所造成之能量吸收。各阻尼片25之塑性變形量變大時，於各阻尼片25除彎矩與剪力外開始發生上述之拉力(與σ_D 反向之應力)。

在本實施形態中，因為設置一對架設部31，所以發生於各阻尼片25之拉應力成為透過各框緣部32而作用於各架設部31。該等架設部31由於具有相當於應力σ_C 之阻力，所以發生於阻尼片25之拉力成為可以架設部31來負擔。亦即，可防止連結金屬件1之長度方向A之兩端(架設部31)的寬度尺寸縮小。

而且，有關架設部31之中央部的斷面長度d₀ (參照第2圖)，也可採用如滿足下述(3)式之d₀ 值。但是，在本實施形態中，並不將架設部31之中央部的斷面尺寸d₀ 只特別限定於下述(3)式之範圍。

d₀ ：架設部31之中央部的斷面長度(mm)

e：從位於長度方向A之兩端位置之阻尼部26的端部到架設部31之中央斷面部之中心的距離(mm)

n：沿長度方向A連續設置之阻尼片25的段數(第7圖時n=5)

t：連結金屬件1之板厚(mm)

Z_P ：框緣部32之塑性斷面係數(mm³ )

利用設定架設部31之中央部之斷面長度d₀ 以滿足上述(3)式，架設部31便不會先框緣部32崩壞，而可安定地負擔發生於阻尼片25之拉應力。又，若將架設部31之中央部的斷面長度d₀ 設定成阻尼片25中央部之斷面長度d₁ 1.5倍以上，則架設部31不會斷裂而可安定地負擔上述應力。而且，從阻尼片25到架設部31之距離e也可設定成假設於阻尼片25之長度方向A之塑性變形量的最大值以上。

假設將不存在架設部31時之連結金屬件1顯示於第8A圖。此時，如同圖所示，若負載上述應力σ_A 、σ_B 時，便無法以架設部31支撐阻尼片25發生之應力σ_D 。其結果，阻尼片25於寬度方向B縮小，如第8B圖所示，構成連結金屬件1之型鋼朝圖中D方向面外變形。

另一方面，在設置架設部31之本實施形態中，可抑制如此之面外變形，且利用阻尼片25安定地吸收能量。

又，依據本實施形態之連結金屬件1，如上述具有各框緣部32。特別是該等框緣部32由於需要對架設部31傳遞應力，因此必須具有充分的剛性與強度。於此點，該框緣部32係構成為包含翼板3者。亦即，第9A圖中具點之領域係該框緣部32，此成應力傳遞路徑，藉由翼板3之存在而可提升斷面二次彎矩，且可提升框緣部32本身之彎曲剛性與塑性斷面係數。

相對於此，在框緣部32未形成翼板3之如第9B圖的形態中，以點所示之應力傳遞路徑係構成為平板，彎曲剛性與彎曲強度並無法充分確保。彎曲剛性與彎曲強度低時，應朝架設部31傳遞之應力便耗費於框緣部32之彎曲變形，而使朝架設部31之應力傳遞顯著地損壞。此時，為了確保用以抑制框緣部32之彎曲變形的前述應力傳遞路徑，產生了必須更補充框緣部32之剛性而使製造勞力變得過大。

第10圖係顯示有關於框緣部32包含翼板32時(第9A圖所示之本實施形態的場合)、與未包含翼板3時(第9B圖所示之比較例的場合)，框緣部32之各剛性(彎曲剛性、扭轉剛性)之理論值、與框緣部32之彈性彎曲變形所產生之能量損失量的理論值之比率者。縱軸係顯示該比率，橫軸係顯示以框緣部32之分離距離s除框緣部32之翼板寬長h₀ 後的值者。於第10圖係使分離距離s一定，而顯示使翼板寬長h₀ 產生各種變化時的結果。第10圖之橫軸的值為0時，顯示於框緣部32無翼板的情況，縱軸係以此為基準值(=1)。

從第10圖，解出了框緣部32之翼板寬長h₀ 越大，則框緣部32之彈性彎曲剛性與彈性扭轉剛性一起越大。藉此，抑制框緣部32之彈性變形，而可安定地傳遞應力。又，利用抑制框緣部32之彈性變形與彈性扭轉變形，而可將塑性變形集中於阻尼部25。其結果，可有效地進行阻尼部25之能量吸收。如第10圖所示，例如利用將框緣部32之翼板寬長h₀ 設成框緣部32之分離距離s的1.5倍，而可將因該框緣部32之彈性彎曲變形所發生之能量吸收的損失量降低40%左右。

框緣部32之翼板寬長h₀ 越大，則框緣部32之彎曲剛性與扭轉剛性變得越大，且也提升連結金屬件1之能量吸收性能。另一方面，為了將框緣部32安裝於槽型鋼169之翼板部102，結果限制了翼板3之寬長h₀ ，也更立於作為阻尼用鋼板之經濟性來看時，翼板寬長h₀ 若是設定成框緣部32之分離距離s之1.5～2.0部則可安定地傳遞應力。

在具有上述框緣部32之本實施形態的連結金屬件1中，利用將具有翼板3之框緣部32設於阻尼用鋼板內，而可以一片鋼板使能量吸收與應力傳遞機構並存。其結果，使該連結金屬件1之製造勞力、成本降低且提升框緣部32之彎曲剛性與扭轉剛性，也更可增大連結金屬件1本身之能量吸收量。

再者，構成本實施形態之連結金屬件1的阻尼部26、架設部31、框緣部32任一者皆係利用加工一片鋼板而分配者，而非將各個獨立之單元於事後接合者。因此，也不需將各構件接合與熔接，可謀求製造勞力之負擔減輕與材料成本之抑制。

又，在本實施形態中，狹縫21、22之寬度方向B的各端部必須是從翼板3只分離間隔s。藉此，可提升作為連結金屬件1的剛性，以下，就有關該剛性提升進行檢證，所以予以說明。

第11A圖及第11B圖係顯示用以檢證有無間隔s(夾雜部2X)所產生之效果的試驗體。第11A圖係顯示無剪力區間之試驗體121，又第11B圖係顯示有剪力區間之試驗體122。對該等試驗體121、122把持其左右兩端，並朝圖中E方向進行負載反覆荷重之試驗。其結果，如第11A圖、第11B圖所示之剪應力與彎曲應力便於各試驗體121、122發生。

其次，就有關負載該反覆荷重之各試驗體121、122分別測量初期剛性。該初期剛性係由試驗體121、122之朝圖中E方向之變形量δ_d 與P/P_y 的關係來求取。該P/P_y 係從實際負載於該等試驗體121、122之荷重P、與該試驗體121、122之降伏荷重P_y 來求取。

第12圖係顯示以具有間隔s之試驗體122的變形量δ_d (mm)為橫軸，又取P/P_y 為縱軸之圖表。可了解P/P_y 係於超過±1.0的範圍變動，又變形量δ_d 的最大係7mm左右。又，從該第12圖了解到，描繪有大面積的遲滯環而獲得大遲滯衰減。從該第12圖之傾向，初期剛性(kN/mm)從遲滯環之最初豎起角度來求取。

依據如此之方法求取初期剛性的結果，係無間隔s之試驗體121的初期剛性為37.5(kN/mm)，另一方面，具間隔s之試驗體122的初期剛性為75.0(kN/mm)。亦即，確認了具間隔s之試驗體122之初期剛性相較於無間隔s之試驗體121也上升2倍。因此，藉由設置間隔s而可更提升連結金屬件1之剛性。

[第2實施形態]

第13圖係顯示本發明第2實施形態之連結金屬件301之詳細構造的立體圖。於以下之說明中，以與上述第1實施形態之相異點為中心進行說明，有關其他相同構成元件則使用相同符號而省略其等說明。

本實施形態之連結金屬件301相對於上述第1實施形態之一對狹縫孔22之形狀，一部分是不同的。亦即，如第13圖所示，在本實施形態之狹縫孔22A中，前述凸部22a4並未形成於前述緣部22a1，而是緣部22a1之中央22A4完全成為前端逐漸尖細的形狀。又，緣部22a2也未形成有平坦之前述前端部22a3，而是緣部22a2之中央22A3完全成為前端逐漸尖細的形狀。

參照第14圖來說明本實施形態之狹縫孔22A與上述第1實施形態之狹縫孔22之相異點。而，第14圖之(a)係顯示上述第1實施形態之狹縫孔22，(b)係顯示本實施形態之狹縫孔22A。

顯示於第14圖之(a)之狹縫孔22的情況，可獲得第2連結部28之確實的熔接固定、與確保寬度寬廣之斷面長度d₀ 所產生之架設部31的剛性強化。

另一方面，第14圖之(b)所示之狹縫孔22A的情況，在無前述凸部22a4及平坦之前述前端部22a3的部分，可更加大大地確保各阻尼部26之變形量。亦即，使上述第1實施形態之連結金屬件1的變形量為St1，且使本實施形態之連結金屬件301之變形量為St2時，便成為St2＞St1，而可使連結金屬件301發揮更高的能量吸收性能。而且，本實施形態的情況，利用螺栓固定而進行第2連結部28之固定以取代具有前述凸部22a4時，便不會產生熔接性的問題。

[第3實施形態]

第15圖係本發明第3實施形態之連結金屬件401之翼板3A部分的擴大立體圖。於以下之說明中，以與上述第1實施形態之相異點為中心進行說明，有關其他相同構成元件使用相同符號而省略其等之說明。

在本實施形態中，形成將其前端朝裏側折疊之摺疊部39作為翼板3A。藉由形成如此之摺疊部39而可使翼板3A之實質板厚增加。其結果，可更提升框緣部32之彎曲剛性。又，藉由形成如此之摺疊部39，也可防止在使鑽尾螺絲40螺固時傾倒，也可使施工性提升。更具體言之，先形成母螺孔3a以貫通翼板3A之外側部分與摺疊部39雙方。然後，在將翼板3A固定於對象構件時，藉由使鑽尾螺絲40螺固於2個母螺孔3a雙方，鑽尾螺絲40於其長度方向被2點支撐，所以可防止鑽尾螺絲40之傾倒。

[第4實施形態]

第16圖係本發明第4實施形態之連結金屬件501的立體圖。於以下之說明中，以與上述第1實施形態之相異點為中心進行說明，有關其他相同構成元件使用相同符號而省略其等之說明。

本實施形態之連結金屬件501係採用如第16圖所示之斷面矩形的型鋼，以取代應用槽型鋼。亦即，本實施形態之連結金屬件501係具有將上述第1實施形態說明之連結金屬件1一對，以該等連結金屬件1之各翼板3的緣部間相互面對面連結的形狀，並在沿相對變位方向之長度方向A以垂直斷面所見時成矩形的型鋼。

依據本實施形態，可獲得與上述第1實施形態相同之作用效果。再者，依據本實施形態，由於可1次安裝一個連結金屬件501以取代將2片連結金屬件1分2次安裝，因此施工性良好。而且，從不須使2片連結金屬件1間的位置一致之點來看，施工性也是良好。

進一步言之，相對於連結於第2連結部28之對象構件的扭曲，可發揮更高之阻力。

於上述說明之第1～第4實施形態中所說明之連結金屬件1、301、401、501的材質係以採用所謂低合金系鋼材(TRIP鋼)者為佳。該TRIP鋼係在常溫時之鋼材中意圖使高碳濃度之沃斯田鐵相殘留，且利用沃斯田鐵相進行麻田散鐵變態，以發揮在高強度顯現大伸長性能之相變誘發塑性效果(TRIP效果)的低合金系鋼材。該TRIP鋼係可例示為例如以熱軋所製造，其化學成分任一者以重量%計，C是10.5×10^-2 ，Si是139.3×10^-2 ，Mn是137×10^-2 ，P是9×10^-3 ，S是1×10^-3 ，Ni是1×10^-3 ，Cr是20×10^-3 ，又結晶組織主相為肥粒鐵，第二相是由變韌鐵與殘留沃斯田鐵所形成者。由於係低合金，熔接性亦優，又高價之Cr、Ni、Mn等元素之重量%也低，所以可以更低價格製作用以作為具有相變誘發塑性之建築阻尼器的連結金屬件1、301、401、501。

如第17圖所示，TRIP鋼其降伏強度係430N/mm² 以上，且降伏強度與伸長之積為130N/mm² 以上。如此之降伏強度及降伏強度與伸長之積的閾值，任一者皆於習知之建築制震阻尼器用鋼板中使用高降伏強度與能量吸收性能最優之高降伏點鋼的資料(樣本數n=51749)，並設定成超過該等資料之95.5%上限信賴界限值之值。由於習知建築制震阻尼器用鋼板(高降伏點鋼、極低降伏點鋼、低降伏點鋼)未同時滿足上述2個閾值，因此可發揮較既存之建築制震阻尼器用鋼板更高強度且大能量吸收量。

亦即，連結金屬件1、301、401、501相較於習知之剪力阻尼器更小型化(鋼板量之削減化)，且也更可使能量吸收量較大。

又，作為免震裝置內之能量吸收構件而被開發、具TRIP效果並較習知沃斯田鐵系不銹鋼棒為高降伏強度且低合金，又，由於亦無與碳鋼產生電蝕之虞，因此可有助於能量吸收部49之小型化與製造成本大幅削減、耐蝕性提升。

且，在拉力強度為590N/mm² 以上之TRIP鋼板(樣本數n=495)中，降伏強度之平均值為478N/mm² ，降伏強度與伸長之積的平均值為175N/mm² 。該TRIP鋼之統計資料之68.3%下限信賴界限值其降伏強度為463N/mm² ，降伏強度與伸長之積為164N/mm² ，又，95.5%下限信賴界限值其降伏強度為448N/mm² ，降伏強度與伸長之積為152N/mm² ，再者，99.7%下限信賴界限值其降伏強度為433N/mm² ，降伏強度與伸長之積為141N/mm² 。因此，有關拉力強度為590 N/mm² 以上且具有相變誘發塑性之TRIP鋼，不需對鋼材進行特別處理、步驟，可滿足較佳要件之降伏強度為430 N/mm² 以上且降伏強度與伸長之積為130 N/mm² 以上。

例如，連結金屬件1如第18圖所示，具有降伏強度(應力)與伸長(應變)較高降伏點鋼大的特性。

如以上說明般，在使用具有相變誘發塑性且降伏強度為430N/mm² 以上700N/mm² 以下，並且該降伏強度與伸長之積為130 N/mm² 以上250 N/mm² 以下之TRIP鋼，作為連結金屬件1、301、401、501時，可使每單位體積之能量吸收量較習知之極低降伏點鋼或高降伏點鋼大，且可提升能量吸收性能。再者，由於使用具有自己損傷抑制功能之TRIP鋼，因此可提升耐裂縫發生特性及耐裂縫發展特性，也可提升熔接性。

而且，上述降伏強度以440 N/mm² 以上650 N/mm² 以下者為更佳，又以450 N/mm² 以上600 N/mm² 以下為最佳。

同樣地，上述之降伏強度與伸長之積以145 N/mm² 以上240 N/mm² 以下者為更加，又以160 N/mm² 以上230 N/mm² 以下者為最佳。

使TRIP鋼之上述降伏強度的上限值為700N/mm² ，且再使有關降伏強度與伸長之積的上限值為250 N/mm² ，其理由係如下所述。亦即，在使用超過該等上限值之TRIP鋼時，特性之不均變大，製造變得困難。再者，要維持連結金屬件與安裝該連結金屬件之對象構件之間的強度平衡變得困難，其結果變成無法進行適切的構造設計。因如此之理由而規定了上述上限值。

再者，於連結金屬件1、301、401、501之表面形成有熔融鍍鋅、或電鍍鋅、或電沉積塗覆所產生之補強層時，可藉由時效硬化而使降伏比變大，且可抑制降伏後之強度上升。再者，由於附屬地也獲得防蝕效果而可獲得更長壽命的情況。又，由於可藉由電鍍處理等而使降伏強度上升，所以一面維持與未做電鍍處理者相同之降伏強度，一面可減少鋼板使用量，而謀求更進一步之小型化及輕量化。

【實施例】

以下，就有關本發明之各實施例予以說明。

[實施例1]

在本實施例1中，調查了連結金屬件之形狀及材質給予能量吸收量的影響。亦即，準備了(a)比較例之連結金屬件500與(b)本實施例之上述連結金屬件1，而前述比較例係如第19圖所示具有無前述夾雜部2X之形狀且以非TRIP鋼(析出強化鋼)作為其素材，且前述本實施例係如第1圖所說明之以應用本發明構造並且以TRIP鋼作為其素材。

為本實施例之連結金屬件1素材的TRIP鋼具有相變誘發塑性且降伏強度為430 N/mm² 以上700 N/mm² 以下，並且該降伏強度與伸長之積為130 N/mm² 以上250 N/mm² 以下。又，比較例之連結金屬件500之拉伸強度(降伏強度)的等級係與上述實施例大致相同，然而降伏強度與伸長之積較實施例1為小。

將有關該等比較例及本實施例之每一個進行反覆漸增試驗的結果顯示於第20圖之(a)及(b)。而且，第20圖之(a)係比較例的試驗結果，(b)是顯示本實施例之試驗結果。

如將第20圖之(a)及(b)對比而了解般，在顯示於(b)之本實施例中，荷重-變形曲線描繪出大面積之遲滯迴線，而提升能量吸收性能。又，將反覆描繪之迴線的總面積算出以作為累積能量吸收量算出時，確認了本實施例之連結金屬件1相較比較例之連結金屬件500剛性增大成2.0倍，而且能量吸收量增大成4.1倍。該大幅之性能提升係以連結金屬件之形狀、與使用TRIP鋼作為素材之組合所產生之相乘效果而得者。

[實施例2]

在本實施例2中，調查了對能量吸收量之前述補強層的影響。亦即，準備了在第1圖中所說明之上述連結金屬件1進行熔融鍍鋅處理而成形前述補強層之本實施例、與在第1圖所說明之上述連結金屬件1未形成前述補強層之比較例。

將有關該等比較例及本實施例之每一個進行低循環疲勞試驗後之結果的荷重-變形曲線顯示於第21圖。於該第21圖中，灰色之遲滯顯示本實施例，黑色之遲滯顯示比較例。

低循環疲勞試驗的結果，確認了即使進行熔融鍍鋅處理、電鍍鋅處理、電沉積塗覆之任一處理，降伏強度、降伏比(YR)、降伏強度×伸長之值相較比較例變大。具體言之，確認了本實施例之連結金屬件1相較比較例，能量吸收量增加為1.4倍。該進一步之性能提升係以連結金屬件1之形狀、使用TRIP鋼作為素材、與設置補強層之3個組合所產生之相乘效果而獲得者。

用以實施本發明之最佳構成、方法等雖已於以上之各實施形態中記載，然而本發明並不只以其等為限者。亦即，本發明在不從技術思想及目的之範圍逸脫，可對以上所述各實施形態，於形狀、材質、數量、其他詳細構成，熟知該項技藝者可加上各式各樣之變形。

【產業上之利用可能性】

依據本發明，可提供一種即使就有關面外剛性、彎曲剛性及能量吸收性之任一者，可以極簡單之構成使其提升之連結金屬件。

1．．．連結金屬件

2．．．腹板

3．．．翼板

3a．．．母螺穴

21．．．狹縫孔

22．．．狹縫孔

22A．．．狹縫孔

22A3．．．中央

22A4．．．中央

22a1．．．緣部

22a2．．．緣部

22a3．．．前端部

22a4．．．凸部

25．．．阻尼片

26．．．阻尼部

28．．．第2連結部

31．．．架設部

32．．．框緣部

39．．．摺疊部

40．．．鑽尾螺絲

57．．．鑽尾螺絲

91．．．錨定螺栓

92．．．鋼管

102．．．翼板部

105．．．螺帽

121．．．試驗體

122．．．試驗體

169．．．槽型鋼

301．．．連結金屬件

401．．．連結金屬件

500．．．連結金屬件

501．．．連結金屬件

2X．．．夾雜部

A．．．長度方向

B．．．寬度方向

C．．．構件軸方向

D．．．方向

E．．．方向

L．．．長度

St1．．．變形量

St2．．．變形量

d₀ ．．．斷面長度

d₁ ．．．斷面長度

d₂ ．．．斷面長度

e．．．距離

h₀ ．．．翼板寬長

s．．．分離距離