(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼構造物を形成する鉄骨構造の枠組に介在され、軸方向に引張と圧縮とが繰り返して作用するブレース等のための耐震性構造材において、
細長比２０以下の鉄製パイプが長手方向の中央部位で切断されて構造材の左右の端部材を形成し、その先端に一体化したエンド部材を介して鋼構造物との接続を可能にする接合装置が取りつけられ、
上記左右の端部材の間に、同一の外径を有して該端部材よりも圧縮耐力の大きい鋼製パイプが中間部材として接続され、
前記接合装置の基部には、前記中間部材に一端部を嵌着させた芯金の他端部が固定されていることを特徴とする連結式耐震構造材。
【請求項２】
前記芯金の中間部材に対する嵌着量は、中間部材の内径分以上であることを特徴とする請求項１に記載された連結式耐震構造材。
【請求項３】
前記芯金は、端部に形成されたねじを接合装置の基部に螺着することによって固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された連結式耐震構造材。
【請求項４】
上記の端部材は降伏点の低い鉄製パイプであり、前記中間部材は普通鋼製パイプであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載された連結式耐震構造材。
【請求項５】
前記降伏点の低い鉄製パイプは、低降伏点鋼製もしくは純鉄製であることを特徴とする請求項４に記載された連結式耐震構造材。
【請求項６】
前記中間部材は、前記端部材に比べて大きい肉厚を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載された連結式耐震構造材。
【請求項７】
前記接合装置は鋼構造物側に取りつけられたガセットプレートに接合されるクレビスアイであり、そのクレビスアイが前記エンド部材に螺着されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載された連結式耐震構造材。
【請求項８】
一方のエンド部材に螺着されるクレビスアイの基部外面に設けられたねじが、他方のエンド部材に螺着されるクレビスアイの基部外面に設けたねじとは逆方向螺旋のねじとなっていることを特徴とする請求項７に記載された連結式耐震構造材。
【請求項９】
前記接合装置は、鋼構造物側に取りつけられたノード部材のねじ孔に螺着され軸部中間部位で半径方向に突出する係合用ボス部を備えて前記エンド部材に取りつけられる接合ボルトと、前記係合用ボス部に嵌着して該接合ボルトを回転させつつ接合ボルトに相対的に摺接変位することができるスリーブとを備え、該スリーブを回転させることによって前記接合ボルトをノード部材のねじ孔に進出させることができるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載された連結式耐震構造材。
【請求項１０】
前記接合装置は、鋼構造物側に設けたガセットプレートに取りつけられる剛的固定構造継手であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載された連結式耐震構造材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は連結式耐震構造材に係り、詳しくは、鋼構造物を形成するための鉄骨構造の枠組に介在されるブレース用等の構造材であって、圧縮耐力の異なるパイプを長手方向に連結し、軸方向に引張と圧縮とが繰り返して作用しても弾塑性座屈を起こすことのないようにした耐震性の高い構造材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼構造物を耐震補強する場合、図１２に示す構造物４１にはブレース４２が用いられることが多い。ところが、一般に使用されるブレースでは、図１３に示すように圧縮側ブレース４２Ａが座屈を起こすと、取付部位４３が下方に引っ張られる。もし、梁４４が崩壊すれば、構造物に所要の水平耐力を与えておくことはできなくなる。
【０００３】
このような梁の崩壊を防止するためには、梁自体を剛強なものとしておくか、細長比が非常に小さく断面径を大きくした太くて短いブレース部材を用いて座屈を避けるといったことを行わざるを得なくなる。しかし、いずれの手段による場合も、梁あるいはブレースの断面を非常に大きくしておく必要があり、建築デザイン上の観点からは好ましくない。
【０００４】
もちろん、ブレースの断面積を大きくするとブレース自体の剛性が高くなりすぎ、結果としてこのブレースに応力が集中することになる。したがって、最終的にはブレースの取りつけられる基礎部分に過大な強度を与えておかなければならなくなる。
【０００５】
このような問題を回避する手段として、本発明者等は特開平４−１４９３４５号公報においてトラス用二重鋼管型構造部材を提案した。これは外筒管と内筒管とからなり、外部から作用した軸力によって外筒管が座屈を起こして曲がろうとするのを、自由状態にあって軸力の伝達されない真直な状態を維持した内筒管の曲げ抵抗力により抑えるようにしたものである。
【０００６】
このような二重鋼管型構造部材の外筒管は軸力を受ける主構造材であり、内筒管は外筒管の軸方向変形を許容できるように外筒管よりは予め決められた長さだけ短くされている。その内筒管は、外筒管に挿入された後外筒管内で位置ずれしないように軸方向のいずれかの一箇所で点溶接等によって止められる。そして、内筒管の外径は外筒管との間で僅かな隙間が残る程度に選定され、外筒管に発生する曲げが可及的早期に阻止されるようになっている。
【０００７】
二重鋼管型構造部材は、極めて大きい軸圧縮力が作用したとき、外筒管を座屈させることなく内筒管に沿って軸対称塑性変形させることを期待している。しかし、軸方向に同一の肉厚を有する外筒管は簡単には内筒管の長さまで塑性変形しなく、結局は外筒管が内筒管と共に曲げられ、座屈を誘発しやすくなる難点がある。
【０００８】
本発明者等はこのような二重管式の構造部材を改良したものを、特開平６−３４６５１０号公報において提案した。これは、両端部に厚肉管部を設けて残余の長い中央部に薄肉管部を形成した外筒管を備える二重管としたものである。これによれば、外筒管に極めて大きい軸力が作用したとき薄肉管部が内筒管の外面に沿って外方へ波打つように案内され、それによって外筒管が軸方向に縮む軸対称塑性変形を促しやすくなる。したがって、内筒管の両端が外筒管の端部に設けたエンド部材に当接するまで外筒管の圧縮が実現され、座屈の発生を回避することができる。
【０００９】
その後は、外筒管の耐力と内筒管の耐力との総和によって軸力に対抗することになり、大きい力を受け続けても鋼構造物は直ちに倒壊することがない。すなわち、外筒管のみが圧縮力を受けて軸方向に塑性変形するときは鋼構造物が緩やかであるが比較的大きく変形し、地震などによる外部エネルギを吸収する。
【００１０】
一方、外筒管の縮みにより内筒管にも軸力が作用するようになった時点で外筒管の軸方向変形の進行が抑えられ、その総和の耐力でもって鋼構造物の倒壊を防止したり倒壊するまでの時間を長く確保する。外筒管の塑性変形による構造物の初期の変形に気づけば、内部にいる人は外筒管と内筒管とによる総和の耐力に基づき確保された倒壊までの時間帯に、屋外へ退避することができるという安全性の向上が図られる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、二重管ブレースは細長くても座屈しないために建物に適度な水平剛性を付与して最適な補強効果を可能にしているので、多くの構造物の耐震補強材として用いられてきている。しかしながら、二重管は単管に比べて構造的に複雑となり、製作工程も多くなることは避けられない。また重量軽減を図るにも制約がつきまとう。
【００１２】
一方、構造部材を単管で実現するべく、本発明者等は特願平１０−２１４２９１号において、以下の構成の連結式単管型構造部材を提案した。これは、言うまでもなく、座屈を起こさない構造とするために太くて短い部材を用いなければならなかったり、鋼構造物側の接続部位の崩壊を防止するために剛強にしておかなければならないという難点を克服できるようにしたものである。
【００１３】
その構造部材は、図８の（ａ）に示す鉄製パイプ２が長手方向中央部位で切断された端部材２Ａ，２Ａと、図８の（ｂ）のごとくその端部材と同一の外径を有するものの肉厚を大きくするなどして軸方向の圧縮耐力が大きい中間部材３Ａとからなり、その中間部材３Ａが左右の端部材２Ａ，２Ａの間に接続された恰好となっている。なお、鉄製パイプ２の細長比は３０以下に選定されており、連続した軸圧縮力を受けて塑性化しても、座屈に対してはその後も耐力を大きく減ずることなく変形できる範囲のものにとどめられている。
【００１４】
このような構造部材５１においては、鋼管ブレースで通常使用される５０ないし８０の細長比になっているとしても、中間部材３Ａの圧縮耐力は大きいので、真直な状態で軸方向圧縮力Ｐを受けて左右の端部材が降伏した場合には、図９のように変形する。このとき、中間部材３Ａは十分な耐力を持っているのでほとんど変形することなく略直線状のままであり、座屈に対して図８の（ｂ）は同図の（ａ）と力学的に略等価となる。したがって、図８の（ｂ）の構造部材５１は連続的に作用する軸圧縮力に対して座屈することなく大きく塑性変形し、地震等によるエネルギを効率よく吸収する耐震補強材となる。
【００１５】
すなわち、例えば普通鋼製パイプの細長比λが６０である場合、図１０中の破線Ｍのように大きい軸力Ｐに耐えることができても、降伏すると急激にその耐力を落とす。しかし、上記した連結式単管であれば実線Ｎのように降伏耐力は低くなるが、すなわち小さな軸力で変形を始めることになるが、縮み変形量δが増大しても耐力を急激に低下させることはない。
【００１６】
ところが、地震の際には揺れが発生するのでブレースには圧縮力のみならず引張力も作用し、しかもそれらが繰り返される。本発明者等は、連結式単管型構造部材に軸圧縮力を連続的に作用させた場合、端部材に大きな軸方向塑性変形を発生させることはできるが、圧縮と引張の繰り返し荷重に対してはある程度の変形が進んだ時点で、端部材２Ａは図１１のごとく折れ曲がったように変形し、以後不安定な挙動を呈することを見いだした。その結果、連結式単管型構造部材は地震等の際の繰り返し荷重に対して安定した構造部材とはなり難く、耐震設計の実務上要求される大きさの塑性変形量を達成できなくなる。
【００１７】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたもので、その目的は、細長比が５０ないし８０に相当するブレース等としては標準的な寸法の構造部材に対しても、軸方向繰り返し荷重に対して安定した変形ができるように、すなわち座屈することなく降伏後も十分に塑性変形できるようにした連結式耐震構造材を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鋼構造物を形成する鉄骨構造の枠組に介在され、軸方向に引張と圧縮とが繰り返して作用するブレース等のための耐震性構造材に適用される。その特徴とするところは、図１を参照して、細長比２０以下の鉄製パイプ２が長手方向の中央部位で切断されて構造材１の左右の端部材２Ａ，２Ａを形成し、その先端に一体化したエンド部材１１を介して鋼構造物との接続を可能にする接合装置１０が取りつけられる。左右の端部材２Ａ，２Ａの間には、同一の外径を有してその端部材よりも圧縮耐力の大きい鋼製パイプ３が中間部材３Ａとして接続される。そして、接合装置１０の基部１０ａには、中間部材３Ａに一端部を嵌着させた芯金５の他端部が固定されていることである。
【００１９】
芯金５の中間部材３Ａに対する嵌着量Ｌは、中間部材３Ａの内径Ｄ1 分以上としておくことが好ましい。
【００２０】
芯金５は、端部に形成されたねじ５ａ（図２を参照）を接合装置１０の基部１０ａに螺着することによって固定される。
【００２１】
端部材２Ａは降伏点の低い鉄製パイプであり、中間部材３Ａは普通鋼製パイプとしておけばよい。そして、降伏点の低いパイプとしては低降伏点鋼製もしくは純鉄製が好適である。
【００２２】
中間部材３Ａは、端部材２Ａに比べて大きい肉厚を有するものとしておけばよい。
【００２３】
接合装置は、図２および図３に示すように、鋼構造物側に取りつけられたガセットプレート１３に接合されるクレビスアイ１２であり、そのクレビスアイをエンド部材１１に螺着しておけばよい。
【００２４】
一方のエンド部材に螺着されるクレビスアイの基部外面に設けられたねじ１２ｍA が、他方のエンド部材に螺着されるクレビスアイの基部外面に設けたねじ１２ｍB とは逆方向螺旋のねじとしておくと都合がよい。
【００２５】
接合装置１０Ａは、図６を参照して、鋼構造物側に取りつけられたノード部材２３のねじ孔２３ａに螺着され軸部中間部位で半径方向に突出する係合用ボス部２１ｍを備えてエンド部材１１Ｍに取りつけられる接合ボルト２１と、係合用ボス部に嵌着して接合ボルトを回転させつつ接合ボルトに相対的に摺接変位することができるスリーブ２２とを備え、スリーブを回転させることによって接合ボルト２１をノード部材２３のねじ孔２３ａに進出させることができるようにした構造としておくこともできる。
【００２６】
図７に示すように、接合装置は鋼構造物側に取りつけられたガセットプレート３３に対して剛的固定構造継手となっているようにしておいてもよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る連結式耐震構造材を、その実施の形態を表した図面に基づいて詳細に説明する。図１は鋼構造物を形成する鉄骨構造の枠組に介在されるブレース等の構造材１の一例であり、これは端部材２Ａ，２Ａと中間部材３Ａからなる連結管４とその内部の左右に配置される芯金５，５とからなっている。
【００２８】
連結管４は、細長比２０以下の鉄製パイプ２が長手方向中央部位で切断されて左右に配置した二つの端部材２Ａ，２Ａの間に、同一の外径を有して端部材２Ａよりも圧縮耐力の大きい鋼製パイプ３が中間部材３Ａとして溶接等により接続され、一本の単管となっているものである。
【００２９】
上記した端部材２Ａは降伏点の低い鉄製パイプであり、中間部材３Ａを普通鋼製パイプとしておけば圧縮耐力に差をつけておくことができるが、その場合、前者に低降伏点鋼（σy ＝０．８〜２．０トン／ｃｍ2 ）もしくは純鉄を採用すれば、大地震の際には比較的初期の段階からエネルギの吸収が図られることになって、極めて都合がよい。もちろん、中間部材３Ａの肉厚ｔ3Aを端部材２Ａの肉厚ｔ2Aに比べて大きくしておけば尚更である。
【００３０】
ちなみに、一般的には溶接のため後述する図２に示すごとく中間部材３Ａの開口部外周を切除して端部材２Ａを差し込む関係上、必然的に端部材２Ａは中間部材３Ａよりも薄肉のパイプが用いられることになる。いずれにしても外径が等しいのは、ブレース材等としての外観美をシンプルにすると共に機能美も発揮させるための配慮によるものである。
【００３１】
上記した端部材２Ａを構成する鉄製パイプ２（図１を参照）には、その切断前における細長比λとして上記したごとく２０以下が採用される。これは、圧縮と引張の繰り返し荷重を受ける場合に細長比を略２０以下にしておかなければ、塑性化後も座屈に対して耐力を減ずることなく変形させることができなくなることを、本発明者等が見い出したことに基づく。
【００３２】
構造材１の左右端に位置する端部材２Ａ，２Ａの先端にはエンド部材１１が溶接等によって一体化されているが、これには鋼構造物との接続を可能にする接合装置１０が取りつけられる。接合装置は例えば図示したようなクレビスアイ１２であって、その基部１０ａには中間部材３Ａに一端部を嵌着させた芯金５の他端部が固定される。この芯金は後述するごとく端部材２Ａの塑性変形の安定を図るものであり、この芯金５の存在によって本発明の目的である図１１に示した変形を回避することができるようになる。
【００３３】
そのために、芯金５の中間部材３Ａに対する嵌着量Ｌは中間部材の内径Ｄ1 分もしくはそれ以上に確保される。その嵌着量は端部材２Ａが中間部材３Ａに対して同心状に支えられるに十分な長さを意味しており、したがって嵌着隙間も芯金５を簡単に差し込むことができかつガタつかない程度とされる。これによって接合装置１０は常に中間部材３Ａの軸線上に配置されることになり、したがって端部材２Ａに図１１のような曲がりが発生するのを阻止しておくことができる。
【００３４】
そのためにはクレビスアイ１２と芯金５とが一体化されて剛となっている必要もあるので、図２に示すように、クレビスアイの基部中心にねじ孔１２ｂが設けられ、これに芯金５を螺着させるようにしておけばよい。芯金５が中実棒であればその先端を削ってねじ５ａを刻設すればよいし、中空パイプであればねじを伴った蓋材を溶接するなどしておけばよい（例えば図７を参照）。
【００３５】
上記した接合装置としてのクレビスアイ１２は、図３に示すように、鋼構造物側に取りつけられたガセットプレート１３にピン接合されるものであり、これがエンド部材１１に螺着される構造となっている。なお、各クレビスアイをエンド部材に固着させるようにしてもよい（図示せず）が、図２のように左右のエンド部材１１Ａ，１１Ｂに設けた軸方向へ延びる短いねじ孔１４にクレビスアイ１２Ａ，１２Ｂを螺着するようにしておくことが好ましい。このようなクレビスアイによるピン１５（図３を参照）の支持方式を採用すれば、鋼構造物から構造材１に導入されるのは理想的に軸力のみとなり、無用の曲げが発生するのを回避しておくことができる。
【００３６】
ちなみに、いずれのクレビスアイにも設けられるねじ１２ｍA ，１２ｍB を同じ方向の螺旋としておく場合には、一方のクレビスアイを半回転させれば構造材１の全長をねじピッチの１／２ずつ変えることができる。
【００３７】
しかし、一方のエンド部材１１Ａに螺着されるクレビスアイ１２Ａの基部に設けられたねじ１２ｍA を例えば右ねじとし、他方のエンド部材１１Ｂに螺着されるクレビスアイ１２Ｂに設けたねじ１２ｍB を左ねじとしておけば、クレビスアイ１２Ａ，１２Ｂを連結支持するピンの孔間距離調節が構造材１を回転させるだけ無段階に操作でき、組立作業の円滑化が図られる。また、そのねじ込み量によっては、構造材に予張力を与えておくこともできるようになる。
【００３８】
このような構成の連結式耐震構造材１においては、次のように作用することにより、大きな軸方向繰り返し荷重に対して座屈することなく降伏後も十分に塑性変形させることができる。
【００３９】
まず、端部材２Ａを製作するために、長さが例えば９６８ｍｍ、外径ｄ2 が１９０．７ｍｍ、内径ｄ1 が１６６．７ｍｍ（肉厚１２ｍｍ）の低降伏点鋼のパイプを準備する。その断面二次半径ｋは√（ｄ22＋ｄ12）／４＝２５３．３／４＝６３．３であり、細長比λ（＝ｌ／ｋ）は９６８／６３．３≒１５であって、圧縮と引張の繰り返し荷重を受ける場合、その塑性化後も座屈に対して耐力を減ずることなく変形させることができる細長比２０以下を満たしたものである。
【００４０】
一方、９６８ｍｍを半分に切断して得られた端部材２Ａ，２Ａに接続される中間部材３Ａとして、長さが２，５００ｍｍ、外径Ｄ2 が１９０．７ｍｍ、内径Ｄ1 が１５４．７ｍｍ（肉厚１８ｍｍ）の普通鋼のパイプを準備する。連結管４としては４８４＋２，５００＋４８４＝３，４６８ｍｍの長さとなり、この断面二次半径が６３．３であればλ＝３４６８／６３．３≒５５であって、鋼管ブレースで通常使用される５０ないし８０の細長比となっている。
【００４１】
このような連結管４の両端に地震の揺れによって発生する荷重のような圧縮と引張とを交互に作用させると、図５のごとく左右の端部材２Ａ，２Ａでもって±９ｍｍ程度の軸方向繰り返し変形に対して安定した荷重・変形関係が得られ、このとき略１００トンの耐力を維持してエネルギを吸収していることが分かる。しかし、±１０ｍｍを超えると不安定となり、圧縮側で耐力が減少していることが把握される。このように耐力が減じ始めると、端部材２Ａは図１１に示したごとく折れ曲がったように変形する。
【００４２】
一方、図１のように芯金５を連結管４内に配置して本発明に係る構造材１とした場合は、以下のようになる。なお、芯金５はねじ５ａを介して予めクレビスアイ１２に一体化した状態で端部材２Ａに挿入され、一端部を中間部材３Ａに差し込んだ後に、クレビスアイ１２をエンド部材１１に螺着固定する。このような取付操作によって、芯金５は圧縮耐力の大きい中間部材３Ａに支持された恰好となる。
【００４３】
芯金５はクレビスアイ１２の姿勢を中間部材３Ａの軸線と一致するように保持するので、圧縮および引張による端部材２Ａの変形の際に、ピン１５（図３を参照）は中間部材３Ａの軸線の延長線上を移動するにとどまる。その結果、端部材２Ａの曲げ変形を伴うことなく安定した軸方向変形が生じる。この場合の計測結果を示した図４において、±１４ｍｍ程度の大きな変形に対しても安定していることが分かる。このとき、２００トン近くの耐力を維持している。
【００４４】
左右の端部材２Ａ，２Ａを合わせると合計±１４ｍｍ程度の変形が達成されるわけであり、耐震設計の実務上要求される大きな塑性変形が実現される。このような塑性変形があると鋼構造物は緩やかであるが比較的大きく変形し、地震などによる外部エネルギを吸収する。その間に建物内にいる人々は避難することができる。ちなみに、端部材２Ａと芯金５との間に隙間α（図１を参照）がほとんど存在しない場合でも、上記した範囲までは端部材２Ａにほとんど波打たすことなく塑性変形を繰り返させることができる。
【００４５】
なお、作用する荷重に対して、中間部材３Ａや芯金５は十分に弾性域にあることが必要である。中間部材３Ａは元来端部材２Ａよりも十分大きな耐力を有したもので弾性域にある。芯金５は端部材２Ａが曲がるきっかけを与えない程度に機能すればよいことから、弾性域にあるものを適宜選定しておくことができる。
【００４６】
ところで、上記の接合装置に代えて、以下の構成としておくこともできる。図６は接合ボルト２１とスリーブ２２とを備えるねじ式の接合装置１０Ａであり、特開昭６２−５５３４７号公報、特開昭６３−５１５３９号公報や実開平２−１８００３号公報等に記載された幾つかの公知の接合装置のいずれかである。略述すれば、接合ボルト２１は、鋼構造物側に取りつけられたノード部材２３のねじ孔２３ａに螺着されるもので、軸部中間部位には半径方向へ突出する係合用ボス部２１ｍを備えており、その反対側はエンド部材１１Ｍに取りつけられる。
【００４７】
スリーブ２２は係合用ボス部２１ｍに被さるように嵌着され、外面がスパナ等で回転することができるように多角形断面となっている。そして、接合ボルト２１を回転させかつそれと相対的に摺接変位することができるような係合用の六角状貫通孔２２ａを有している。このスリーブ２２を回転させれば、接合ボルト２１はノード部材２３のねじ孔２３ａに向けて進出され、スリーブ２２がエンド部材１１Ｍとノード部材２３とに密着した時点で接合操作が完了する。このねじ式接合装置１０Ａの場合でも、芯金５は端部に形成したねじ５ｂをエンド部材１１Ｍの背後凹み部に螺着するなどしておけばよい。
【００４８】
図７は、十字形継手を接合装置１０Ｂとして構造材１の端部に備えた例の縦断面図である。構造材は前述したようにパイプであり、十字形継手１０Ｂの一部を構成して端部材２Ａに突き合わせ溶接などで接続材３１が一体化される。なお、この接続材は、円筒部３１Ａとその端面で十字形をなす接合辺３１Ｂとを有する例えば鍛造品である。
【００４９】
十字形継手はよく知られたものであるが、ガセットプレート３３と十字板３２のうちガセットプレートに同一面をなす継手板３２ａとが、表裏各一枚の添板としての高力ボルト摩擦接合板３４，３４によって挟みつけられ、幾つかの高力ボルト３５によって締結される。加えて、ガセットプレート３３に垂直となるように溶接された接合板３６とこれに同一面をなす継手板３２ｂとも、高力ボルト摩擦接合板３４，３４によって接合される。
【００５０】
このような８枚の高力ボルト摩擦接合板３４による非ピンジョイント的な剛的固定構造継手の形態においても、芯金５のねじ５ｃを接続材３１の背後部に螺着させるなどして、端部材２Ａの塑性変形の安定を図りかつ大きな変形を得ることができる。なお、以上述べた構造材はブレースとして特に好適であるが、梁材等にも使用できることは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から分かるように、構造材の実際の細長比がブレースとして中間的もしくは標準的なものであっても、座屈に対しては実質的に２０以下の細長比を有した部材と力学的に等価としておくことができる。それゆえ、連結式の構造材においては、細長比が５０ないし８０に及ぶ場合でも、圧縮と引張の繰り返し荷重に対して端部材に降伏後も耐力を減ずることなく塑性変形を続けさせることによって、座屈を起こすことなく大きな塑性変形が実現される。その結果、地震によるエネルギは効率よく吸収されて耐震補強材として優れたものとなると共に、細長比が比較的大きくスマートな形態でありながら建物には適度な水平剛性を付与しておくことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る連結式耐震構造材の全体縦断面図。
【図２】  端部材に取りつけられる接合装置としてクレビスアイを採用した場合の連結式耐震構造材の先端部分を拡大した縦断面図。
【図３】  図２における III部矢視図。
【図４】  本発明に係る構造材に軸方向繰り返し荷重を作用させた場合の軸方向変形量に対する軸荷重の関係を示した計測データ。
【図５】  芯金を備えない連結管に軸方向繰り返し荷重を作用させた場合の軸方向変形量に対する軸荷重の関係を示した計測データ。
【図６】  接合ボルトとスリーブとを備える接合装置を採用した連結式耐震構造材の端部断面図。
【図７】  剛的固定構造継手を接合装置として採用した場合の連結式耐震構造材の一部破断された端部外観図。
【図８】  先行技術である連結式単管型構造部材を示し、（ａ）は座屈の面から（ｂ）と略等価である小さな細長比を有する構造部材の縦断面図、（ｂ）は連結式単管型構造部材の縦断面図。
【図９】  連結式単管型構造部材が真直な状態で軸方向圧縮力を受けて両端部材が降伏した状態を示す縦断面図。
【図１０】  単一の管体と連結式単管型構造部材についての軸力に対する縮み変形量の変化を表したグラフ。
【図１１】  軸方向繰り返し荷重を受けた連結式単管型構造部材が折れ曲がった不安定な変形を呈した状態の全体図。
【図１２】  鋼構造物にブレースを介装させた状態の正面図。
【図１３】  一対のブレースに対する鋼構造物の一つのグリッドにおける変形の説明図。
【符号の説明】
１…構造材、２…鉄製パイプ、２Ａ…端部材、３…鋼製パイプ、３Ａ…中間部材、５…芯金、５ａ，５ｂ，５ｃ…ねじ、１０…接合装置、１０Ａ…ねじ式の接合装置、１０Ｂ…接合装置（剛的固定構造継手）、１０ａ…基部、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｍ…エンド部材、１２，１２Ａ，１２Ｂ…クレビスアイ、１２ｂ…ねじ孔、１２ｍA ，１２ｍB …ねじ、１３…ガセットプレート、２１…接合ボルト、２１ｍ…係合用ボス部、２２…スリーブ、２３…ノード部材、２３ａ…ねじ孔、３３…ガセットプレート、ｔ2A…端部材の肉厚、ｔ3A…中間部材の肉厚、Ｌ…嵌着量、Ｄ1 …中間部材の内径。
【図１】
0003702363.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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