(57)【要約】【課題】地震によって軸力管が全体座屈及び局部的な座屈により、耐力の低下することのない、エネルギー吸収能力に優れた三重管制震ブレースを提供すること。【解決手段】軸力管１２の三重管構造部に、軸方向に延びる複数の長孔３２を形成して軸力管１２の断面を意図的に小さくする形状とし、かつ、上記軸力管１２の内側と外側とにそれぞれ補剛管（１４、１６）を同心状に配設した三重管制震ブレース１０とする。また、この三重管制震ブレース１０は、長さ調整機構を有するものであっても良い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸力管の内側と外側とにそれぞれ該軸力管の座屈を阻止する補剛管が同心状に配設されてなる三重管構造の制震ブレースにおいて、前記軸力管の三重管構造部に軸方向に延びる複数の長孔又は凹状窪み溝を形成して軸力管の断面を意図的に小さくする形状としたことを特徴とする三重管構造の制震ブレース。
【請求項２】
前記凹状窪み溝は、前記軸力管の内側補剛管との対向面と外側補剛管との対向面のいずれか片方又は両方に形成されていることを特徴とする請求項１記載に係る三重管構造の制震ブレース。
【請求項３】
前記軸力管は、長さ調整機構を有することを特徴とする請求項１記載に係る三重管構造の制震ブレース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制震ブレースに関し、更に詳しくは、地震により建物に作用する圧縮や引張りなどの応力をその軸力管が吸収する際、全体及び局部的な座屈により、耐力が低下することのない三重管制震ブレースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震による軸力管の降伏負荷に対する対策品としては、例えば、特開平１１−１９３５７０号公報に示されるような二重管構造のものがある。これを図５に示して説明すると、一般的な構造用又は建築用の鋼材からなる厚肉管８２とこれよりも降伏点の低い低降伏点鋼材からなる薄肉管８４とが同軸に接合された軸力管８０の両端に口金８８ａ，８８ｂを介してクレビス継手８６ａ，８６ｂが取付けられ、軸力管８０の外側にはその軸力管の座屈を抑止するため全長に亘って同心状に外筒管８１が配設され、一方の口金８８ｂに溶接止め８３されている。
【０００３】
しかしながら、この公報に示されるものは、地震により軸力管８０に応力が作用した時に、軸力管８０の薄肉管８４が外方へ膨らむ座屈に対しては外筒管８１によりその座屈が抑止されるが、内方へ凹む座屈に対しては抑止しようがないという問題がある。しかもその薄肉管８４と外筒管８１との間には全長に亘って隙間が形成されているため薄肉管８４に局部的な座屈が生じたときにこれを回避できないという問題がある。特開平８−６８１１０号公報に示される二重管構造のものも同様である。
【０００４】
また、二重管構造の耐震構造材として、例えば特開２００３−３４９８３号公報に示されるように、軸力管の内側に内筒管を設けたものもある。この公報のものでは、軸力管の内方への座屈に対しては内筒管によりその座屈が抑止されるが、今度は逆に外側への座屈に対しては抑止しようがないという問題がある。しかもこの場合にも軸力管と内筒管との間にはやはり全長に亘って隙間が生じているために軸力管の局部的な座屈をその内筒管によっては回避できないことがあるという問題もある。
【０００５】
一方、本願出願人は、先に三重管構造の制震ブレースについて出願している。これは一般的な構造用又は建築用の鋼材の鋼管とその構造用又は建築用の鋼管よりも降伏点の低い低降伏点鋼材の鋼管とが同軸に接合される軸力管の低降伏点鋼管の内側と外側の両方に補剛管が軸力管との間に少しの間隔を置いて同心状になるように配設されたものである。
【０００６】
これによれば、地震により軸力管に圧縮及び引張の繰返し軸力による応力が作用した場合にその軸力管の低降伏点鋼管が内側に座屈しようとすれば、内側の補剛管により座屈が抑止され、外側に座屈しようとすれば、外側の補剛管により座屈が抑止される。しかしながら、このような三重管構造のものであっても、軸力管の低降伏点鋼管と内側、外側の両補剛管の間に全長に亘って隙間が生じているため軸力管の局部的な座屈による耐力の低下を回避することができないという問題がある。
【０００７】
そのため、本出願人は、上記三重管構造の制震ブレースにおいて、軸力管の低降伏点鋼管と、内側及び外側の両補剛管の間に全長に亘って生じていた隙間を埋めるべく、軸力管と補剛管との隙間に軸方向にピッチ間隔をもって螺旋状に形成されたコイル形状の隙間調整部材を介設させた三重管構造の制震ブレースについても出願している。
【０００８】
これによれば、軸力管の低降伏点鋼管と内側、外側の両補剛管の間に全長に亘って生じていた隙間による軸力管の局部的な座屈による耐力の低下が抑止されることとなる。
【０００９】
しかしながら、前記隙間を埋めるためには、別途、隙間調整部材を製作することが必要となるため、その分の材料コストがかかり、また製作工程が増えるといった問題がある。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−１９３５７０号公報
【特許文献２】特開平８−６８１１０号公報
【特許文献３】特開２００３−３４９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、地震によって軸力管に圧縮及び引張の繰り返し軸力による応力が作用しても軸力管が全体座屈することのない三重管制震ブレースであって、更には、その三重管構造部において軸力管が局部座屈することのない、エネルギー吸収能力に優れた三重管制震ブレースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の三重管制震ブレースは、請求項１に記載のように、軸力管の内側と外側とにそれぞれ上記軸力管の座屈を阻止する補剛管が同心状に配設されてなる三重管構造の制震ブレースであって、上記軸力管の三重管構造部に軸方向に延びる複数の長孔又は凹状窪み溝を形成して軸力管の断面を意図的に小さくする形状としたことを要旨とする。
【００１３】
この場合、上記凹状窪み溝は、請求項２に記載のように、上記軸力管の内側補剛管との対向面と外側補剛管との対向面のいずれか片方又は両方に形成されていることが望ましい。
【００１４】
そして、上記軸力管は、請求項３に記載のように、長さ調整機構を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の三重管制震ブレースによれば、この制震ブレースは、軸力管とその内側及び外側に配設される補剛管とからなる三重管構造を有することから、上記軸力管に地震による圧縮や引張りの応力が作用しても軸力管の内側と外側の両側から軸力管の局部座屈を拘束するため、上記圧縮や引張りに対する軸力管の耐力低下を防ぎ、地震時のエネルギーを効率よく吸収することができる。これによって、従来の二重管構造において問題であった片側拘束のみによる非拘束側の座屈から生じる耐力低下は解決される。
【００１６】
そして、上記軸力管の三重管構造部の断面を意図的に小さくする形状として、断面積の変化を設けることにより、この軸力管の三重管構造部に低降伏点鋼管を用いなくても圧縮や引張りなどの応力を集中させることができるため、従来のように、構造用鋼管と低降伏点鋼管とを溶接したものからなる軸力管とする必要はなくなり、一般的な構造用鋼管のみで軸力管を構成することができるようになる。
【００１７】
これによって、従来の軸力管において圧縮や引張りの繰返し軸力に対して弱点となる可能性のあった溶接継目における破壊の心配もなくなる。
【００１８】
また、上述のように構造用鋼管のみで軸力管を構成することができるため、軸力管に用いる鋼管の選択範囲が広がり、バリエーションに富んだ部材構成が可能となる。
【００１９】
さらに、上記軸力管は構造用鋼管のみから構成され溶接継目がないことから、内側補剛管及び外側補剛管は軸力管との間隔をあけることなく配設することができるため、特に隙間調整部材などを用いることなく最小限の隙間に調整されることとなる。これによって、従来、軸力管と補剛管との間に隙間があることにより生じるおそれのあった軸力管の局部座屈を防止し、軸力管の断面を小さくした部分全域にわたって完全に降伏させることができるようになる。
【００２０】
そして、上記軸力管の断面を意図的に小さくする形状が凹状窪み溝からなり、請求項２に記載のように構成される場合には、軸力管に穴を空ける場合に比べて鋼管形状を維持しやすく、さらに、削りカスの廃出量が抑えられるものとすることができる。
【００２１】
一方、請求項３に記載のように、請求項１記載に係る三重管制震ブレースに長さ調整機構を取り付ける場合には、この制震ブレースを伸縮させることができるため、建築構造物にこの制震ブレースを取り付ける際の施行誤差によって生ずる長さ調整の問題は解決し、作業工程が容易となる。さらに、長さ調整機構の継手部材のみを回動させることによって制震ブレース全体を伸縮できるため、制震ブレースと建築構造物とを接合する際の接合部材を選ばなくても良くなり、クレビス継手やボルト接合等、種々の接合部材に対応できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施形態について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る三重管制震ブレースの断面構造を示したものである。この制震ブレース１０は、主に、軸力管１２とその内側及び外側の補剛管（１４、１６）とを含むものからなる。
【００２４】
上記軸力管１２は、その両方の管端が口金（１８ａ、１８ｂ）に溶接止め（２２ａ、２２ｂ）され、その口金（１８ａ、１８ｂ）の両端にはそれぞれボルト接合部材（２０ａ、２０ｂ）が取付けられている。そして軸力管１２の外側には軸力管１２よりもやや大径の外側補剛管１６が軸力管１２との間に最小限の隙間で同心的に配設され、その一端が口金１８ｂに溶接止め２４されており、さらに軸力管１２の内側には軸力管１２よりもやや小径の内側補剛管１４が同じく軸力管１２との間に最小限の隙間で同心的に配設され、その一端が同じくその口金１８ｂに溶接止め２６されている。
【００２５】
次に、この軸力管１２の三重管構造部を図２に拡大して示す。図示のように、この軸力管１２の外側補剛管１６及び内側補剛管１４と重なる三重管構造部における軸方向には長孔３２が複数空いており、その長孔と長孔との間には鋼管の骨部３４がある。この場合、この骨部３４の軸方向両端が骨部３４より幅広になっているため、この領域がドッグボーン形状となっている。
【００２６】
従来、制震ブレースにおけるエネルギー吸収部位には、地震が起こった場合に建物よりも早く降伏するように低降伏点鋼管が用いられているが、この低降伏点鋼管は耐力が低いため、制震ブレース全域にわたって低降伏点鋼管を用いることは難しい。そのため、一般に、制震ブレースにおける軸力管は、低降伏点鋼管と低降伏点鋼管より降伏点の高い構造用鋼管との接合によって組み合わされたものとなっている。
【００２７】
本実施形態に係る軸力管１２はこの点も改善したものであり、軸力管１２には低降伏点鋼管を用いず、一般的な構造用鋼管のみを用いている。そして、地震による震動エネルギーを吸収するためのエネルギー吸収部位を設けるために、この軸力管の補剛管に覆われる部分（三重管構造部）に長孔３２を空け、上記のような意図的に断面を小さくする形状を設けている。
【００２８】
この長孔３２を軸力管１２に空けたことによって、軸力管の補剛管に覆われた部分（三重管構造部）を支える鋼材は骨部３４のみとなったため、その他の部分と比べてより降伏しやすくなり、地震による震動エネルギーを建物より早く吸収することができる。
【００２９】
上記長孔３２の数は特に限定はされないが、例えば、図示のように、その数が周方向に等間隔で４箇所平行に形成されたものや６箇所周方向に等間隔に形成するものなどが好例として挙げられる。ただし、あまり長孔３２の数を多くすると骨部３４の断面が小さくなり、面内に局部座屈する可能性がある。そのため、その長孔３２の数や長さや幅は適宜定めることができる。
【００３０】
この三重管制震ブレース１０が、ブレース材として必要な耐力を有するとともに、地震によって、この軸力管１２の三重管構造部が、軸力管の他の領域より塑性変形し、降伏しやすくなるものであれば、その軸力管１２の三重管構造部における長孔の数、形状、大きさ等は特に限定されないものである。
【００３１】
この長孔部分は、通常の削りだし等の方法によって形成できるものである。また長孔の形状は、完全な穴でなく管の表面を削って肉厚を薄くした溝とすることもできる。この場合には、凹状の溝が形成されるが、この溝は、軸力管の内側及び外側のいずれか一方でも良く、両方でも良い。
【００３２】
そして、本実施形態に係る制震ブレース１０によれば、軸力管１２とその内側及び外側に配設される補剛管（１４、１６）とからなる三重管構造を有することから、軸力管１２に地震による圧縮や引張りの応力が作用しても、軸力管１２の内側と外側の両側から軸力管１２の局部座屈を拘束することができるため、圧縮や引張りに対する軸力管１２の耐力低下を防ぎ、地震時のエネルギーを効率よく吸収することができるものである。よって、従来の二重管構造において問題であった、片側拘束のみによる非拘束側の座屈から生じる耐力低下は起こらないものである。
【００３３】
また、本実施形態に係る制震ブレース１０は、図示のように、軸力管１２と内側及び外側の補剛管（１４、１６）とが最小限の隙間で配設されており、特に隙間調整部材などは必要としない。これによって、圧縮や引張りの繰返し軸力による軸力管１２の局部座屈は防止されるものとなる。そして、この制震ブレース１０においては、別途製作などした隙間調整部材等を用いて隙間を調整することは要しないため、その施工費及び製作工程は必要ないものである。
【００３４】
そしてこの実施形態のように、この軸力管１２と内外の補剛管（１４、１６）との重なり合う三重管構造部において軸力管１２の周面に断面を意図的に小さくする形状の加工を施すことにより、この軸力管１２の三重管構造部に低降伏点鋼管を用いなくても意図的に降伏させることができ、圧縮や引張りなどの応力を吸収することができるため、従来のように、構造用鋼管と低降伏点鋼管とを溶接したものからなる軸力管とする必要はなくなり、構造用鋼管のみで軸力管１２を構成することができるようになる。
【００３５】
これによって、従来の軸力管において圧縮や引張りの繰返し軸力に対して弱点となる可能性のあった溶接継目における破壊の心配もなくなる。
【００３６】
また、上述のように構造用鋼管のみで軸力管１２を構成することができるため、軸力管１２に用いる鋼管の選択範囲が広がり、バリエーションに富んだ部材構成が可能となる。
【００３７】
なお、上記軸力管１２としては、例えば、一般的な構造用鋼管「ＳＴＫ４００」や「ＳＴＫ４９０」、建築構造用鋼管「ＳＴＫＮ４００Ｂ」や「ＳＴＫＮ４９０Ｂ］などを好適に用いることができる。
【００３８】
一方、補剛管（１４、１６）については、上記軸力管１２と同じような一般的な構造用鋼材の鋼管を選ぶことができる。
【００３９】
図３は、本発明に係る三重管制震ブレースに、長さ調整機構を備えた一例を示したものである。図３に示される三重管制震ブレース５０は、軸力管部Ａと長さ調整部Ｂとからなり、軸力管部Ａは、図１及び図２に示す構造の三重管制震ブレース１０からなり、その三重管制震ブレース１０の一端が、長さ調整部Ｂと接合されている。
【００４０】
長さ調整部Ｂは継手部材５２の両端に左右逆ねじ構造をなす雄ねじ軸（５４ａ、５４ｂ）が突設されたものになっている。そして、軸力管部Ａの一端及び口金２２ａには、その内周面に、それぞれ左右逆ねじ構造をなす雌ねじ（５６ａ、５６ｂ）が螺刻され、継手部材５２の雄ねじ軸（５４ａ、５４ｂ）とねじを構成し、継手部材５２の回動により両側の軸力管部Ａ及びボルト接合部材２０ａが取り付けられた口金２２ａが、互いに離隔接近する機構により三重管制震ブレース５０全体が伸縮自在に構成されている。そのため建築構造物の枠組みに取付ける際の施工誤差の問題を解決でき、ブレース全体を伸縮させる作業工程が容易となる。
【００４１】
図４は、本発明に係る三重管制震ブレースを建築構造物に適用した一例を示したものである。図示のように、柱６２と梁６４とからなる架構体（建築構造物）６０の一方の片隅とその対角位置の片隅とにそれぞれガセット（６６ａ、６６ｂ）が設けられ、三重管制震ブレース１０の両端部がボルト接合部材（２０ａ、２０ｂ）に形成されるボルト穴を介してボルト接合（６８ａ、６８ｂ）によりそれぞれガセット（６６ａ、６６ｂ）に取り付けられている。
【００４２】
そして、このような建築構造物の枠組みに組み込まれている状態において、地震により軸力管１２に圧縮及び引張の繰返し軸力が作用した時に、その軸力管１２が外方へ座屈しようとした場合には外側の補鋼管１６によりその座屈が抑止され、軸力管１２が内方へ座屈しようとした場合には内側の補剛管１４によりその座屈が抑止される。
【００４３】
したがって軸力管１２が外方と内方のいずれの方向へ座屈しようとする場合もその座屈が抑止され、優れたエネルギー吸収効率を示し、建築構造物の柱や梁に破壊が生じることなく、その骨組の安全性が維持されることになる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態において、軸力管１２の三重管構造部は、長孔が空いているものについて主に示しているが、完全な穴でなく凹状の溝が形成されたものであっても良く、その領域が降伏しやすいようにされていることが重要であり、それによって本来の機能を発揮できるものとなる。
【００４６】
また、長さ調整機構を備えた制震ブレース５０は、継手部材５２の回動のみによって制震ブレース５０全体を伸縮させることができるため、この制震ブレース５０と建築構造物６０とを接合するための接合部材は、ボルト接合部材（２０ａ、２０ｂ）のみでなくクレビス継手等、種々のものに対応できるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る三重管制震ブレースは、鉄骨鉄筋コンクリート建築、鉄筋コンクリート建築、鉄骨建築等の各種の建築構造物や、必要によっては土木構造物等にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る三重管制震ブレースの断面構造を示した図である。
【図２】図１に示した三重管制震ブレースにおける軸力管の三重管構造部を示した図である。
【図３】図１に示した三重管制震ブレースに、長さ調整部材を備えたものの断面構造を示した図である。
【図４】図１に示した三重管制震ブレースが適用される建築構造物の一例を示した図である。
【図５】従来知られている二重管構造の制震ブレースの一例を示した図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  三重管制震ブレース
１２  軸力管
１４  （内側）補剛管
１６  （外側）補剛管
３２  長孔
３４  骨部
５２  長さ調整部材
【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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