(57)【要約】【課題】  エネルギーの吸収性の向上と拘束材の座屈拘束力の増大を図りながら、重量の増加を抑えた座屈拘束ブレースを提供する。【解決手段】  座屈拘束ブレース１は、芯材２と、この芯材２の両面に沿って配置した一対の拘束材３，３とを有する。芯材２の長さ方向中間部はその両側に長さ方向に沿う切欠部２ａを有する狭幅部とされる。一対の拘束材３，３は、それぞれ芯材２側が開口した溝形鋼材４と、この溝形鋼材４内に充填したコンクリートまたはモルタル５と、溝形鋼材４の芯材２に対向するウェブ部４ａ内面に接合された定着用鋼材６とを有する。定着用鋼材６は、少なくとも前記狭幅部の全長に渡って設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材と、この芯材の両面に沿って配置した一対の拘束材とを有し、前記芯材は、長さ方向中間部が両側に長さ方向に沿う切欠部を有する狭幅部とされ、前記一対の拘束材は、それぞれ前記芯材側が開口した溝形鋼材と、この溝形鋼材内に充填したコンクリートまたはモルタルとで構成される座屈拘束ブレースにおいて、
前記拘束材における前記溝形鋼材のウェブ部内面に、少なくとも前記狭幅部の全長に渡って定着用鋼材を配置し、この定着用鋼材を前記ウェブ部内面に接合したことを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項２】
請求項１において、前記定着用鋼材が孔あき鋼板ジベルである座屈拘束ブレース。
【請求項３】
請求項２において、前記孔あき鋼板ジベルは前記芯材に達す高さを有する座屈拘束ブレース。
【請求項４】
請求項１において、前記定着用鋼材が鉄筋である座屈拘束ブレース。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記定着用鋼材は、前記芯材の前記狭幅部の幅よりも長く幅方向に延びる座屈拘束ブレース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、構造物の骨組みに組み込まれ、地震等の際に振動エネルギーを吸収して振動を減衰させる座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の座屈拘束ブレースの各例を、図９および図１０にそれぞれ断面図で示す。各座屈拘束ブレースは、いずれも、芯材２２と、この芯材２２の両面に沿って配置した拘束材２３とで構成される。これらの例では、拘束材２３としてコンクリート２５を使用し、その外側に溝形鋼材２４を設けることで、拘束力を高めている。
図９の例は、芯材２２が拘束材２３の全長にわたって同一幅とされている。図１０の例では、芯材２２の長手方向の中間部を、両側に切欠部を形成した狭幅部し、この幅狭部に歪みが集中することで、地震時等の層間変位の早期の段階から降伏し、大きくエネルギー吸収できるようにしている。芯材２２の狭幅部とした両側の切欠部分には、スペーサ２６を介在させ、芯材２２の狭幅部が幅方向に位置ずれしないように規制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６８９８４号公報
【特許文献２】特許０４６６５２３２号公報
【特許文献３】特許０３６６３４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１０の従来例では、芯材２２に狭幅部が設けられているため、エネルギーの吸収性が高いと言う利点がある。しかし、前記狭幅部となる長手方向中間部において、拘束材２３のコンクリート２５がパンチング破壊によって溝形鋼材２４のウェブ部２４ａの面外方向に押し抜かれることがある。すなわち、溝形鋼材２４が仮想線で示すように局部的に膨らんで最終的に芯材２２が座屈する現象が見られる。
これは、芯材２２に前記狭幅部があるために、座屈拘束ブレースの軸方向と直交する断面において、面外方向に作用する力が矢印で示すようにコンクリート２５を介して溝形鋼材２４のフランジ部２４ｂに伝達できず、ウェブ部２４ａに直接伝達され、そのため、ウェブ部２４ａに局部的に曲げを受けることに起因すると考えられる。拘束材２３のコンクリート２５がパンチング破壊した場合、コンクリート２５は拘束材２３としての性能（材軸方向の断面二次モーメント寄与）が損なわれる。拘束材２３の断面寸法を大きくするとパンチング破壊が防止できるが、拘束材２３の重量増と、材料使用量の増大によるコスト増を伴う。
図９の従来例では、芯材２２の長手方向中間部に狭幅部がないので、拘束材２３のコンクリート２５がパンチング破壊され難い。すなわち、パンチングラインＰＬがコンクリート２５から外れ、パンチング破壊され難い。しかし、地震等におけるエネルギーの吸収性が低い。
【０００５】
この発明の目的は、エネルギーの吸収性の向上と拘束材の座屈拘束力の増大を図りながら、重量の増加を抑えた座屈拘束ブレースを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の座屈拘束ブレースは、芯材と、この芯材の両面に沿って配置した一対の拘束材とを有し、前記芯材は、長さ方向中間部が両側に長さ方向に沿う切欠部を有する狭幅部とされ、前記一対の拘束材は、それぞれ前記芯材側が開口した溝形鋼材と、この溝形鋼材内に充填したコンクリートまたはモルタルとで構成される座屈拘束ブレースにおいて、前記拘束材における前記溝形鋼材のウェブ部内面に、少なくとも前記狭幅部の全長に渡って定着用鋼材を配置し、この定着用鋼材を前記ウェブ部内面に接合したことを特徴とする。上記の「前記狭幅部の全長に渡って」とは、狭幅部の全体の長さ範囲に分布していることを言い、狭幅部の長さ方向に連続してしていても、また狭幅部の全体の長さ範囲に規則的にまたは不規則に分散して設けられていても良い。
【０００７】
この構成によると、芯材の長さ方向中間部を、その両側に長さ方向に沿う切欠部を有する狭幅部としているので、この幅狭部に歪みが集中することで、地震時等の層間変位の早期の段階から降伏し、大きなエネルギー吸収が行える。拘束材の溝形鋼材における芯材に対向するウェブ部内面に、少なくとも前記狭幅部の全体に渡って定着用鋼材を配置し、この定着用鋼材を前記ウェブ部内面に接合したので、硬化充填材であるコンクリートまたはモルタルが定着用鋼材と一体となって鉄筋コンクリート的な挙動を示す。これにより、拘束材が座屈に抵抗するため、パンチング耐力の増大および座屈拘束力の増大が見込める。そのため、パンチング耐力等の増大のために拘束材のコンクリートまたはモルタル等の断面寸法を大きくする必要がなくて、重量の増加が抑えられる。定着用鋼材を設けたことによる重量増は生じるが、コンクリートまたはモルタルを増やす場合に比べて僅かな重量増で済む。このように、エネルギーの吸収性の向上と拘束材の座屈拘束力の増大を図りながら、重量の増加を抑えることができる。
【０００８】
この発明において、前記定着用鋼材が孔あき鋼板ジベルであっても良い。この場合に、前記孔あき鋼板ジベルは前記芯材に達す高さを有するものとしても良い。
定着用鋼材が孔あき鋼板ジベルからなる場合、その孔あき形状によってコンクリートまたはモルタルとの一体性が高められる。また、溝形鋼材が受ける面外方向の力に対して、定着用鋼材が支点となって溝形鋼材が連梁的な挙動となり、溝形鋼材に作用する曲げ応力が低減されて、溝形鋼材のウェブ部での曲げ変形を低減でき、この曲げ変形に起因する芯材の座屈を防止できる。これにより、拘束材の座屈拘束力がさらに増加する。
前記孔あき鋼板ジベルを前記芯材に達する高さとした場合は、拘束材の製作において、溝形鋼材内にコンクリートまたはモルタルを充填する場合に、溝形鋼材に接合された定着用鋼材の高さを目安として、コンクリートまたはモルタルを適正に充填できる。
【０００９】
この発明において、前記定着用鋼材が鉄筋であっても良い。前記鉄筋は異形鉄筋が好ましい。この場合にも、コンクリートまたはモルタルが定着用鋼材である鉄筋と一体となって鉄筋コンクリート的な挙動を示すため、拘束材が座屈に抵抗して、パンチング耐力の増加および拘束力の増加が見込める。また、前記定着用鋼材が鉄筋であると、安価に座屈拘束ブレースの強化が図れる。
【００１０】
この発明において、前記定着用鋼材は、前記芯材の前記狭幅部の幅よりも長く幅方向に延びるものであっても良い。
前記拘束材のコンクリートまたはモルタルには、拘束材の長さ方向に沿って延びるようにひび割れが生じることがある。このような長さ方向に沿ってひび割れが生じた場合に、前記定着用鋼材が芯材の前記狭幅部の幅よりも長く幅方向に延びていると、ひび割れ部分に跨がるように定着用鋼材が位置してコンクリートまたはモルタルと定着されている状態となるため、ひび割れ対して効果的に拘束材が補強される。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の座屈拘束ブレースは、芯材と、この芯材の両面に沿って配置した一対の拘束材とを有し、前記芯材は、長さ方向中間部が両側に長さ方向に沿う切欠部を有する狭幅部とされ、前記一対の拘束材は、それぞれ前記芯材側が開口した溝形鋼材と、この溝形鋼材内に充填したコンクリートまたはモルタルとで構成される座屈拘束ブレースにおいて、前記拘束材における前記溝形鋼材のウェブ部内面に、少なくとも前記狭幅部の全長に渡って定着用鋼材を配置し、この定着用鋼材を前記ウェブ部内面に接合したため、エネルギーの吸収性の向上と拘束材の座屈拘束力の増大を図りながら、重量の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施形態にかかる座屈拘束ブレースの断面図である。
【図２】（Ａ）は図１におけるIIａ−IIａ矢視断面図、（Ｂ）は図１におけるIIｂ−IIｂ矢視断面図を示す。
【図３】この発明の他の実施形態にかかる座屈拘束ブレースの断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態にかかる座屈拘束ブレースを示し、（Ａ）は立面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は同図（Ａ）のIVC-IVC 線拡大断面図である。
【図５】同座屈拘束ブレースの拘束材を示し、（Ａ）は立面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のVB−VB線断面図、（Ｃ）は同図（Ａ）のVC−VC線拡大断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態にかかる座屈拘束ブレースを示し、（Ａ）は立面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は同図（Ａ）のVIC-VIC 線拡大断面図である。
【図７】同座屈拘束ブレースの拘束材を示し、（Ａ）は立面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のVIIB-VIIB 線顔面図、（Ｃ）は同図（Ａ）のVIIC−VIIC線拡大断面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれこの発明のさらに他の実施形態にかかる座屈拘束ブレースにおける拘束材の鉄筋の配置を示す立面図である。
【図９】従来例の断面図である。
【図１０】他の従来例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。図１はこの座屈拘束ブレースの断面図を、図２（Ａ），（Ｂ）はその部分破断平面図および部分破断側面図をそれぞれ示す。この座屈拘束ブレース１は、芯材２と、この芯材２の両面に沿って配置した一対の拘束材３，３とを有する。芯材２は、図２のように細長い平鋼板からなり、その長さ方向中間部は、両側に長さ方向に沿う切欠部２ａを有する狭幅部２Ａとされている。芯材２の拘束材３，３間に介在した部分は、前記狭幅部２Ａと、その両側に拘束材３と略同一幅の幅広部２Ｃとでなる。芯材２の拘束材３よりも突出した両端部２Ｂは、柱や梁等の鉄骨材との継手となる部分であり、その両面の幅方向中央位置からそれそれ垂直に突出するリブ２ｂを有する断面十字状とされている。芯材２の両端部２Ｂには図示しない複数のボルト孔が穿設されている。拘束材３は、芯材２の両端部２Ｂの先端部分を除く芯材２の略全体を覆うように配置されている。
【００１４】
図１のように、前記一対の拘束材３，３は、それぞれ前記芯材２側が開口した溝形鋼材４と、この溝形鋼材４内に充填したコンクリートまたはモルタル５とで構成される。溝形鋼材４は、ウェブ部４ａの両端から垂直に立ち上がる両フランジ部４ｂが不等辺となった溝形断面に鋼板を折り曲げた曲げ加工品である。幅寸法を短くした一方のフランジ部４ｂの内面における芯材２の配置される高さ相当位置には、溝形鋼材４の長さ方向に延びて芯材２の前記切欠部２ａに対向し芯材２を幅方向に位置規制する断面矩形のスペーサ７が溶接等により固定されている。溝形鋼材４の幅寸法を長くした他方のフランジ部４ｂは、図１のように他方の拘束材３の溝形鋼材４における幅寸法の短い方のフランジ部４ｂの外面に被さり、その被さり部分が互いに溶接等で接合されている。
【００１５】
溝形鋼材４のウェブ部４ａの内面には、拘束材３の長さ方向に延びる定着用鋼材６が接合されている。定着用鋼材５は前記コンリートまたはモルタル５を定着する部材である。この例では、定着用鋼材５は孔あき鋼板ジベルからなり、１枚がウェブ部４ａの幅方向中央に溶接により接合されている。定着用鋼材６の長さは、芯材２の狭幅部２Ａの全長に渡る長さとされ、高さは芯材２に達する寸法とされている。定着用鋼材６は、全体が連続しているが、複数に分断されていても良い。拘束材３のコンリートまたはモルタル５は、溝形鋼材４のウェブ部４ａ内面に定着用鋼材６を溶接した後で、溝形鋼材４内に充填して硬化される。なお、図２ではコンリートまたはモルタル５を省略して図示している。
【００１６】
上記構成の座屈拘束ブレース１によると、芯材２の長さ方向中間部が、両側に長さ方向に沿う切欠部２ａを有する狭幅部２Ａとされているため、この幅狭部２Ａに歪みが集中することで、地震時等の層間変位の早期の段階から降伏し、大きなエネルギー吸収が行える。拘束材３の溝形鋼材４における芯材２に対向するウェブ部４ａ内面には長さ方向に延びる定着用鋼材６を溶接しているので、コンリートまたはモルタル５が定着用鋼材６と一体となって鉄筋コンクリート的な挙動を示す。このため、拘束材３が座屈に抵抗し、パンチング耐力の増加および拘束力の増加が見込める。なお、図１において、破線はコンリートまたはモルタル５のパンチングラインＰＬを示す。
【００１７】
この実施形態では、定着用鋼材６が孔あき鋼板ジベルからなるので、その孔あき形状によってコンクリートまたはモルタルとの一体性がより高められる。図１において、一点鎖線で囲んだ部分は、コンリートまたはモルタル５が定着用鋼材６へ定着して一体に挙動を示す領域を示す。定着用鋼材６が孔あき鋼板ジベルからなるので、図１に矢印で示すように溝形鋼材４が受ける面外方向の力Ｐに対して、前記定着用鋼材６が支点となって溝形鋼材４が連梁的な挙動となる。これにより、溝形鋼材４に作用する曲げ応力が低減され、仮想線で示すようにウェブ部４ａでの曲げ変形を低減でき、この曲げ変形に起因する芯材２２の座屈を防止できる。このように、定着用鋼材６を接合したことで、拘束材３の座屈拘束力増加が可能となる。そのため、拘束力増加の目的で拘束材３のコンリートまたはモルタル５の断面寸法を大きくする必要がなく、重量増大が抑えられる。要定着用鋼材６を設けたことによる重量増は生じるが、コンクリートまたはモルタル５を増やす場合に比べて僅かな重量増で済む。
【００１８】
このように、上記構成の座屈拘束ブレース１によると、エネルギーの吸収性の向上と拘束材の座屈拘束力の増大を図りながら、重量の増加を抑えることができる。また、孔あき鋼板ジベルからなる定着用鋼材６は、定着性が優れるうえ、芯材２に達する高さを有するので、拘束材３の製作において、溝形鋼材４内にコンリートまたはモルタル５を充填するときに、溝形鋼材４に溶接された定着用鋼材６の高さを目安として、コンリートまたはモルタル５を適正に充填できる。
【００１９】
図３は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の座屈拘束ブレース１は、図１および図２に示した実施形態において、定着用鋼材６として孔あき鋼板ジベルに代えて鉄筋を用いている。この鉄筋には、外周面に、円周方向複数箇所に突出した節部や長手方向に沿うリブ（いずれも図示せず）を有する異形鉄筋を用いる。この鉄筋として、丸鋼を用いてても良い。この鉄筋からなる定着用鋼材６は、溝形鋼材４に溶接に接合される。その他の構成は先の実施形態の場合と同様である。
この実施形態の場合にも、コンリートまたはモルタル５が定着用鋼材６である鉄筋と一体となって鉄筋コンクリート的な挙動を示すので、拘束材３の座屈拘束力増加が可能となる。鉄筋からなる定着用鋼材６が丸鋼である場合は、拘束材３の溝形鋼材４の局部耐力を向上させる効果が主となるが、異形鉄筋の場合は、上記局部耐力の向上に加え、付着による上記一体化の効果がより効果的となる。
【００２０】
なお、前記各実施形態では、いずれも定着用鋼材６を１本としたが、定着用鋼材６を溝形鋼材４のウェブ部４ａの幅方向複数箇所に設けても良い。
【００２１】
図４，図５は、さらに他の実施形態を示す。この実施形態の座屈拘束ブレース１は、図１および図２に示した実施形態において、図３に示す実施形態と同様の鉄筋を定着用鋼材６として用いている。この鉄筋からなる定着用鋼材６は、拘束材３の幅方向に延び、拘束材３の長さ方向に一定の間隔を開けて並べられている。定着用鋼材６を並べるピッチは、例えば１００〜１５０mmの範囲とされる。この鉄筋からなる定着用鋼材６を並べる範囲は、芯材２の幅狭部２Ａの全長以上で、拘束材３の全長以下であり、この例では拘束材３における継手となる両端部２Ｂを除く範囲の全体またはそれ以下とされている。各定着用鋼材６の長さは、芯材２の狭幅部２Ａの幅よりも長くされている。定着用鋼材６は、溝形鋼材４に溶接に接合される。その他の構成は図１〜図２に示す第１の実施形態と同様である。
【００２２】
この構成の場合にも、コンリートまたはモルタル５が定着用鋼材６である鉄筋と一体となって鉄筋コンクリート的な挙動を示すので、拘束材３の座屈拘束力増加が可能となる。また、拘束材３のコンリートまたはモルタル５は、経年により、また過大な荷重の作用によって、長さ方向に沿うひび割れが、狭幅部２Ａの側縁を起点として、例えば前記パンチングラインＰＬ（図１）に沿って生じることがあるが、上記のように定着用鋼材６が芯材２の狭幅部２Ａの幅よりも長く幅方向に延びていると、ひび割れ部分に跨がるように定着用鋼材６が位置してコンクリートまたはモルタルと定着されている状態となる。そのため、長さ方向に沿うひび割れ対して効果的に拘束材３が補強される。なお、この実施形態においても、鉄筋からなる定着用鋼材６が丸鋼である場合は、拘束材３の溝形鋼材４の局部耐力を向上させる効果が主となるが、異形鉄筋の場合は、上記局部耐力の向上に加え、付着による上記一体化の効果がより効果的となる。
【００２３】
図６，図７は、さらに他の実施形態を示す。この実施形態の座屈拘束ブレース１は、図１および図２に示した実施形態において、図３や図４，５に示す実施形態と同様に鉄筋を定着用鋼材６として鉄筋を用いている。この実施形態では、鉄筋からなる定着用鋼材６は、拘束材３の長さ方向に延びる鉄筋６Ａと、幅方向に延びる鉄筋６Ｂとが網状に、つまりワイヤーメッシュ状に組まれたものを用いている。この定着用鋼材６を配置する拘束材３の長さ方向の範囲は、芯材２の幅狭部２Ａの全長以上で、拘束材３の全長以下であり、この例では拘束材３における継手となる両端部２Ｂを除く範囲の全体またはそれ以下とされている。定着用鋼材６の幅方向の範囲は、芯材２の狭幅部２Ａの幅よりも長い範囲とされている。幅方向に延びる鉄筋６Ｂを並べるピッチは、例えば１００〜１５０mmの範囲とされる。長さ方向に延びる鉄筋６Ａは、複数本、例えば２〜４本程度であり、この例では３本とされている。長さ方向に延びる鉄筋６Ａの配列ピッチは、例えば１００〜１５０mmの範囲とされる。定着用鋼材６は、溝形鋼材４に溶接に接合される。長さ方向に延びる鉄筋６Ａと幅方向に延びる鉄筋６Ｂとの相互間は、この例では溶接等で接合しているが、必ずしも互いに接合しなくても良い。
【００２４】
この構成の場合にも、コンリートまたはモルタル５が定着用鋼材６である鉄筋と一体となって鉄筋コンクリート的な挙動を示すので、拘束材３の座屈拘束力増加が可能となる。また、この例も、コンリートまたはモルタル５が芯材２の狭幅部２Ａの側縁に沿う長さ方向のひび割れが生じても、ひび割れ部分に跨がるように鉄筋６Ｂが存在するため、ひび割れ対して効果的に拘束材３が補強される。この実施形態においても、鉄筋からなる定着用鋼材６が丸鋼である場合は、拘束材３の溝形鋼材４の局部耐力を向上させる効果が主となるが、異形鉄筋の場合は、上記局部耐力の向上に加え、付着による上記一体化の効果がより効果的となる。
【００２５】
図８（Ａ）〜（Ｂ）は、それぞれ、この発明のさらに他の実施形態にかかる座屈拘束ブレースにおける拘束材３の、鉄筋からなる定着用鋼材６の各例を示す。鉄筋には、上記各実施形態と同様に、異形鉄筋または丸鋼が用いられる。特に説明した事項の他は、図３〜図７の各実施形態と同様である。
同図（Ａ）の例は、鉄筋からなる定着用鋼材６として、台形の波形の鉄筋６Ｃを用いている。この波形の鉄筋６Ｃの長さ方向の範囲は、芯材２の幅狭部２Ａの全長以上で、拘束材３の全長以下であり、この例では拘束材３のほぼ全長に渡る範囲とされている。波形の鉄筋６Ｃの幅方向の範囲は、芯材２の狭幅部２Ａの幅よりも長い範囲であり、この例では拘束材３の略全幅に渡る範囲とされている。
【００２６】
同図（Ｂ）の例は、定着用鋼材６として、同図（Ａ）に示した台形の波形の鉄筋６Ｃに加えて、直線状の鉄筋６Ｄを、拘束材３の幅方向の中央に設けている。
同図（Ｃ）の例は、定着用鋼材６として、同図（Ａ）に示した台形の波形の鉄筋６Ｃを互いに波山が反対側となるように２本設け、かつ直線状の鉄筋６Ｄを、拘束材３の幅方向の中央に設けている。
【００２７】
これら図８（Ａ）〜（Ｃ）の例において、定着用鋼材６となる各鉄筋６Ｃ，６Ｄは、いずれも拘束材３の溝形鋼材４のウェブ部内面に溶接等で接合される。鉄筋６Ｃ，６Ｄが互いに交わる部分おいて、鉄筋６Ｃ〜６Ｄは相互に溶接しても、また互いの接合は行わなくても良い。
【００２８】
この構成の場合にも、コンリートまたはモルタル５が定着用鋼材６である鉄筋と一体となって鉄筋コンクリート的な挙動を示すので、拘束材３の座屈拘束力増加が可能となる。また、この例も、コンリートまたはモルタル５が芯材２の狭幅部２Ａの側縁に沿う長さ方向のひび割れが生じても、ひび割れ部分に跨がるように鉄筋６Ｂが存在するため、ひび割れ対して効果的に拘束材３が補強される。
【符号の説明】
【００２９】
１…座屈拘束ブレース
２…芯材
２Ａ…幅狭部
２ａ…切欠部
３…拘束材
４…溝形鋼材
４ａ…ウェブ部
５…コンリートまたはモルタル
６…定着用鋼材
６Ａ〜６Ｄ…鉄筋
【図１】
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【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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