(57)【要約】【課題】  重量の増加を抑え、かつ拘束材を耐力低下させることなくエネルギーの吸収性を向上させることができる座屈拘束ブレースを提供する。【解決手段】  この座屈拘束ブレース１は、帯板状の鋼材からなる芯材２と、この芯材２の両面に沿って配置された一対の拘束材３，３とを備える。芯材２は、拘束材３，３で挟まれた長さ範囲の間に、他の部分よりも幅を狭めたエネルギー吸収部２Ａを有する。拘束材３は芯材２側に開口する溝形鋼材４とこの溝形鋼材４内に充填されたコンクリートまたはモルタル５からなる。拘束材３の、芯材２にエネルギー吸収部２Ａが設けられた長さ範囲を含む幅方向の両側縁に補強鋼材６を設けて溝形鋼材４に接合する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯板状の鋼材からなる芯材と、この芯材の両面に沿って配置された一対の拘束材とを備え、前記芯材は、前記拘束材で挟まれた長さ範囲の間に、他の部分よりも幅を狭めたエネルギー吸収部を有し、前記拘束材が前記芯材側に開口する溝形鋼材とこの溝形鋼材内に充填されたコンクリートまたはモルタルからなる座屈拘束ブレースにおいて、
前記拘束材の、前記芯材に前記エネルギー吸収部が設けられた長さ範囲を含む幅方向の両側縁に補強鋼材を設けて前記溝形鋼材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に記載の座屈拘束ブレースにおいて、前記補強鋼材が角パイプ形であって、前記溝形鋼材のフランジおよびウェブに溶接されている座屈拘束ブレース。
【請求項３】
請求項１に記載の座屈拘束ブレースにおいて、前記補強鋼材がアングル形であって、前記溝形鋼材のフランジおよびウェブに溶接されてい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一例を図８に断面図で示す。この座屈拘束ブレースは、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。拘束材２３にはコンクリート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。芯材２２の長手方向の中間部は、両側に切欠部２２ａを形成した狭幅部２２Ａとし、この狭幅部２２Ａ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、効果的にエネルギー吸収できるようにしている。特許文献１は、上記の切欠部２２ａを形成した提案例の一つである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許０４６６５２３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６５６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例では、芯材２２に狭幅部２２Ａが設けられているため、効果的にエネルギー吸収できると言う利点がある。しかし、図８のように、拘束材２３の厚みを薄くした座屈拘束ブレースの場合、前記狭幅部２２Ａ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のパンチング破壊によって溝形鋼材２４のウェブ２４ａ（図中のＡ部）が面外方向に押し抜かれることがある。これにより、拘束材２３が破壊する。
また，このような形状の座屈拘束ブレースでは，一時的な耐力低下を呈することがある。これは、芯材２２に前記狭幅部２２Ａ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（図８中に矢印Ｆで示す）がコンクリート２５を介して溝形鋼材２４のフランジ２４ｂに伝達できず、ウェブ２４ａに直接伝達され、そのため、ウェブ２４ａに局部的な力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としての性能が損なわれる。拘束材２３の厚み寸法を大きくするとパンチング破壊を防止できるが、それでは拘束材２３の重量増と、材料使用量の増大によるコスト増を回避できない。
【０００５】
上記課題を解決する対策として、本発明者等は、拘束材２３のコンクリート２５内にある程度の量（断面積）の異形鉄筋を配置して補強した座屈拘束ブレースを提案した（特願２０１２−１６２５６８）。しかし、その効果についてはいま一つ理論構築に懸念がある。
【０００６】
この発明の目的は、重量の増加を抑え、かつ拘束材の一時的な耐力低下を生じさせることなくエネルギーの吸収性を向上させることができる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】
【０００７】
この発明の座屈拘束ブレースは、帯板状の鋼材からなる芯材と、この芯材の両面に沿って配置された一対の拘束材とを備え、前記芯材は、前記拘束材で挟まれた長さ範囲の間に、他の部分よりも幅を狭めたエネルギー吸収部を有し、前記拘束材が前記芯材側に開口する溝形鋼材とこの溝形鋼材内に充填されたコンクリートまたはモルタルからなる座屈拘束ブレースにおいて、
前記拘束材の、前記芯材に前記エネルギー吸収部が設けられた長さ範囲を含む幅方向の両側縁に補強鋼材を設けて前記溝形鋼材に接合したことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、芯材の長さ範囲の間に、他の部分よりも幅を狭めたエネルギー吸収部を有するため、このエネルギー吸収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、効果的なエネルギー吸収が行える。幅を狭めたエネルギー吸収部を有するが、拘束材の溝形鋼材における幅方向の両側縁に、芯材のエネルギー吸収部が設けられた長さ範囲を含んで長さ方向に延びる補強鋼材を接合したので、拘束材における破壊開始箇所が補強され、溝形鋼材ウェブ面の幅方向破壊長さを短小化することが出来る。このため、重量増を抑える目的で拘束材の断面を薄く設定しても、拘束材が座屈に十分抵抗し、パンチング耐力の増加および拘束力の増加が見込める。すなわち、重量の増加を抑え、かつ拘束材の一時的な耐力低下をより確実に解決でき、エネルギーの吸収性を向上させることができる。
【０００９】
この発明において、前記補強鋼材が角パイプ形であって、前記溝形鋼材のフランジおよびウェブに溶接されていても良い。補強鋼材が角パイプ形であると、補強効果に優れ、また溝形鋼材のフランジおよびウェブの両方にこの角パイプ形の補強鋼材がが溶接されることで、より一層強固に補強される。
また、この発明の座屈拘束ブレースは、前記補強鋼材がアングル形であって、前記溝形鋼材のフランジおよびウェブに溶接されていてもよい。この構成の場合、補強のための鋼材使用量が少なくてすむ。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の座屈拘束ブレースは、帯板状の鋼材からなる芯材と、この芯材の両面に沿って配置された一対の拘束材とを備え、前記芯材は、前記拘束材で挟まれた長さ範囲の間に、他の部分よりも幅を狭めたエネルギー吸収部を有し、前記拘束材が前記芯材側に開口する溝形鋼材とこの溝形鋼材内に充填されたコンクリートまたはモルタルからなる座屈拘束ブレースにおいて、前記拘束材の、前記芯材に前記エネルギー吸収部が設けられた長さ範囲を含む幅方向の両側縁に補強鋼材を設けて前記溝形鋼材に接合したため、重量の増加を抑え、かつ拘束材の一時的な耐力低下をより確実に回避して、エネルギーの吸収性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の第１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 矢視断面図である。
【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の断面図である。
【図５】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の断面図である。
【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の断面図である。
【図７】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の断面図である。
【図８】従来例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明の第１の実施形態を図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、長さ方向に沿う切欠部２ａを両側に有する狭幅部となったエネルギー吸収部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、前記エネルギー吸収部２Ａと、その両側に拘束材３と略同一幅で長さ方向に延びる幅広部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ぞ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の先端部分を除く略全体を覆うように配置されている。
【００１３】
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。芯材２と拘束材３との間には粘弾性体からなるアンボンド材７が介在させてある。一対の拘束材３，３には、芯材２の前記エネルギー吸収部２Ａが設けられた長さ範囲における幅方向の両側縁に、それぞれ補強鋼材６が設けられ、これらの補強鋼材６が溝形鋼材４に接合されている。この例では、補強鋼材６は角パイプ形、すなわち１本の断面正方形の角パイプからなり、溝形鋼材４のフランジ４ｂおよびウェブ４ａに溶接されている。この角パイプからなる補強鋼材６は、その断面の１辺の長さが拘束材３のコンクリートまたはモルタル５の厚み寸法に等しく、かつ芯材２における切欠部２ａの幅寸法内に略収まる寸法に設定されている。コンクリートまたはモルタル５の厚み寸法をｈｃ、芯材２における前記エネルギー吸収部２Ａの長さをＬとすると、この例での補強鋼材６の長さは、Ｌ＋２ｈｃに設定され、補強鋼材６の長さ方向両端部が、それぞれ芯材３の切欠部２ａから長さ方向にｈｃだけそれぞれはみ出すように配置されている。なお、図２ではコンクリートまたはモルタル５を省略して図示している。
【００１４】
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を有して狭幅部となったエネルギー吸収部２Ａとされているため、このエネルギー吸収部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、効果的なエネルギー吸収が行える。切欠部２ａの形成により狭幅部となったエネルギー吸収部２Ａを有するが、拘束材３の溝形鋼材４における幅方向の両側縁には、芯材２のエネルギー吸収部２Ａが設けられた長さ範囲に渡って長さ方向に延びる補強鋼材６を接合しているので、拘束材３における破壊開始箇所が補強され、コンクリートまたはモルタル５と溝形鋼材４の剥離が防止される。このため、重量増大を抑える目的で、図１のように拘束材３の断面を薄く設定しても、拘束材３が座屈に十分抵抗し、パンチング耐力の増加および拘束力の増加が見込める。
【００１５】
このように、上記構成の座屈拘束ブレース１によると、重量の増加を抑え、かつ拘束材３を耐力低下させることなくエネルギーの吸収性を向上させることができる。また、断面正方形の角パイプ形とされた補強鋼材６は、溝形鋼材４内にコンクリートまたはモルタル５を充填するときに、溝形鋼材４に溶接された補強鋼材６の高さを目安として、コンクリートまたはモルタル５を適正に充填できる。
【００１６】
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、前記補強鋼材６として断面正方形の角パイプ形のものに代えて、断面長方形の角パイプからなるものを、その長方形断面の長辺側が溝形鋼材４のウェブ４ａに接するように配置している。補強鋼材６の長方形断面の短辺寸法は、溝形鋼材４内のコンクリートまたはモルタル５の厚み寸法よりも短く、長方形断面の長辺寸法は芯材２における切欠部２ａの幅寸法内に略収まる寸法に設定されている。その他の構成および作用効果は先の実施形態の場合と同様である。
【００１７】
図４は、この発明の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、前記補強鋼材６として断面正方形の角パイプ形のものに代えて断面長方形の角パイプからなるものを２本、それらの断面長辺側が重なった状態で、各断面短辺側が溝形鋼材４のフランジ４ｂに、断面長辺側が溝形鋼材４のウェブ４ａにそれぞれ接するように配置している。重ねられた２本の補強鋼材６の長方形断面の短辺寸法の合計は、拘束材３のコンクリートまたはモルタル５の厚み寸法に等しく、かつ長方形断面の長辺寸法は芯材２における切欠部２ａの幅寸法内に略収まる寸法に設定されている。この例の場合、補強鋼材６が２本重ねて設けられているため、補強効果がより高く得られる。その他の構成および作用効果は図１および図２に示す実施形態の場合と同様である。
【００１８】
図５は、この発明の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、補強鋼材６として断面正方形の角パイプ形のものに代えて断面長方形の角パイプからなるものを２本、それらの断面長辺側が重なった状態で、各断面短辺側が溝形鋼材４のウェブ４ａに、断面長辺側が溝形鋼４のフランジ４ｂにそれぞれ接するように配置している。重ねられた２本の補強鋼材６の長方形断面の長辺寸法は、拘束材３のコンクリートまたはモルタル５の厚み寸法に等しく、かつ長方形断面の短辺寸法の合計は芯材２における切欠部２ａの幅寸法内に略収まる寸法に設定されている。この例の場合も、補強鋼材６が２本重ねて設けられているため、補強効果がより高く得られる。その他の構成および作用効果は図１および図２に示す実施形態の場合と同様である。
【００１９】
図６は、この発明の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、補強鋼材６として断面正方形の角パイプ形のものを１本用いるのに代えて、それよりも小さい断面正方形の角パイプからなるものを３本、断面概形がＬ字状となるように配列し、そのＬ字状の角部が溝形鋼材４の角部に重なるように配置している。重ねられた補強鋼材６の２辺分の長さ寸法は、拘束材３のコンクリートまたはモルタル５の厚み寸法に等しく、かつ芯材２における切欠部２ａの幅寸法内に略収まる寸法に設定されている。この例の場合は、補強鋼材６が３本重ねて設けられているため、補強効果がより高く得られる。その他の構成および作用効果は図１および図２に示す実施形態の場合と同様である。
【００２０】
図７は、この発明の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、補強鋼材６として角パイプ形のものに代えて１本のアングル材を、その角部が内側に向き一辺が溝形鋼材４のフランジ４ｂと平行で他の一辺が溝形鋼材４のウェブ４ａと平行となるように溝形鋼材４の角部に配置している。前記アングル材の１辺の長さ寸法は、拘束材３のコンクリートまたはモルタル５の厚み寸法に等しく、かつ芯材２における切欠部２ａの幅寸法内に略収まる寸法に設定されている。この例の場合、アングル材を用いたため、角パイプを用いる場合に比べて鋼材使用量が少なくて済む。その他の構成および作用効果は図１および図２に示す実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００２１】
１…座屈拘束ブレース
２…芯材
２Ａ…エネルギー吸収部
２ａ…切欠部
３…拘束材
４…溝形鋼材
４ａ…ウェブ
４ｂ…フランジ
５…コンクリートまたはモルタル
６…補強鋼材
【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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