(57)【要約】【課題】補剛筋違構造として、閉鎖型断面である金属製管体の内部に軸力を負担する部材を貫通し、圧縮軸力を負担する際の部材降伏耐力を確保し且つ降伏後の耐力の安定的な維持を図った制振を主な目的とする筋違を意図している。【解決手段】本発明の補剛筋違構造は、閉鎖型断面である金属製管体２の内部に軸力を負担する部材１を貫通し且つ外側の管体２と内部に挿入した部材１との間隙部に各種発泡体３を充填して一体とし、圧縮軸力に対して波形の細かな局部座屈の発生を許容し且つ座屈変形の成長を緩慢にして降伏後の軸圧縮力の低下を防ぎ、正負交番に作用する軸力に対し安定した繰り返し履歴性状となるようにしている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖型断面である金属製管体の内部に軸力を負担する部材を貫通し且つ外側の管体と内部に挿入した部材との間隙部に各種の発泡体を充填し一体となし、前記軸力負担部材が圧縮軸力を受ける際に波形の細かな局部座屈を許容し且つ周辺部の発泡体により急激な座屈変形の成長を緩慢にし、降伏後も圧縮軸力の低下を防ぎ正負交番に作用する軸力に対し安定した繰り返し履歴性状となるようにした補剛筋違構造。
【請求項２】
金属製管体に内包される軸力を負担する部材は、圧縮軸力によって断面を構成する板要素の局部座屈が先行して発生することを意図して帯状平板複数枚で構成される開断面部材乃至は閉鎖型断面である管体とし、金属材料に比し強度，剛性の極めて小さな発泡体を介し外側の管体に付加される全体座屈の補剛に伴う負担を小さくした補剛筋違構造。
【請求項３】
金属製管体の内部にあって軸力を負担する部材を取り囲む間隙部の略全域にわたり充填される発泡体の材料として、前記材料の弾性ヤング係数がＥ＝０．５ｋＮ／ｃｍ2からＥ＝５．０ｋＮ／ｃｍ2の範囲にある、請求項１乃至請求項２の何れかに記載の補剛筋違構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本補剛筋違構造は、閉鎖型断面である金属製管体の内部に軸力を負担する部材を貫通し且つ前記軸力負担部材を外側の管体により間接的に座屈補剛するもので、局部座屈の発生を許容しつつ座屈波形の成長を緩慢にして耐力維持を図り、降伏荷重以降の軸方向歪の増加にも耐力を維持して正負交番に作用する軸力に対して安定した繰り返し履歴性状となるように意図したものである。
【背景技術】
【０００２】
普通、筋違は正負交番に加わる軸力に対し降伏耐力を確保し且つその後も耐力を落とさず維持するために、軸力負担部材を外側の管体に内蔵して座屈補剛するのが一般的であり、前記管体と部材との間に設けた様々な補剛構造により軸力負担部材の座屈を抑え良好な筋違機能を発揮するように考えた補剛筋違構造が多い。
【０００３】
又、筋違に加わる正負交番に増減する軸方向歪への対処として、外側の管体に内包される軸力負担部材がその間隙部を埋める座屈補剛材により拘束されることのないよう付着を除去し、更に前記軸方向部材表面に薄い粘弾性体材料を塗付し振動減衰性を付加するものや、筋違の材端部の建物への止め付け部位を工夫したもの等多く提案されている。
【０００４】
その他、補剛筋違構造としての多くは座屈補剛のための外側の管体も角形管だけではなく円形管とするものもあり、内蔵される軸力負担部材の断面形状も矩形断面，十字形断面さらには外側円形管に合わせた円形断面とするものなどあり、また座屈補剛の方法も様々である。
【特許文献１】特開２０００−２２０２１１  公開特許広報公報
【特許文献２】特開２０００−３２８６６９  公開特許広報公報
【特許文献３】特開２００２−１８０５３５  公開特許広報公報
【特許文献４】特開２００３−１９３６９９  公開特許広報公報
【特許文献５】特開２００３−２８２３５    公開特許広報公報
【特許文献６】特開２００３−２３９３９３  公開特許広報公報
【特許文献７】特開２００３−３４３１１６  公開特許広報公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする課題は、補剛筋違構造として閉鎖型断面である金属製管体の内部に軸力を負担する部材を貫通し且つ外側の管体と内部に挿入した部材との間隙部に各種の発泡体を充填し一体となるよう構成し、降伏荷重以降の軸方向耐力を下げることなく安定的に維持して、正負交番に作用する軸力に対し良好な繰り返し履歴性状となるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
閉鎖型断面である外側の金属製管体と内部を貫通する軸力を負担する部材との間隙部に充填する材料として金属材料と比較して強度と剛性が極めて小さな発泡体等を選択し、前記軸力負担部材の圧縮軸力を受ける際に生じる細かな波形の局部座屈を許容し且つ周辺部の発泡体により座屈変形の成長を緩慢にし、降伏荷重以降に軸方向耐力が低下することなく維持し得るようにする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の補剛筋違構造は、外側管体の内部に挿入する軸力を負担する部材についてその断面を構成する板要素の局部座屈が先行して発生するようにし、それにより軸力負担部材の外側管体への座屈補剛の依存度が小さくなるため、外側管体と軸力負担部材との間を強度，剛性の極めて低い発泡体等の材料で埋めても座屈補剛効果が発揮でき、更に軸力負担部材と発泡体との接触面を特別に処理する必要もない。
【０００８】
本発明の補剛筋違構造は、内部に挿入する軸力負担部材が局部座屈を生じ易い断面形とし、周辺部に充填する発泡体により局部座屈にともない生ずる細かな座屈波形の急激な成長を緩慢にして耐力の低下を抑えようとするもので、充填する材料は一般的に多用されている発泡体等が利用出来て製作は容易且つ安価となり、又本筋違は軽量であるため建物工事等に於ける取り扱いも簡便なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の補剛筋違構造は、閉鎖型断面である金属製管体の内部に軸力を負担する部材を貫通し且つ外側の管体と内部に挿入する前記部材との間隙部に各種発泡体を充填して一体とするもので、軸力負担部材の局部座屈を許容することが前提であるために充填する材料は強度，剛性の極めて低い一般的に多用されている発泡体等でよい。
【００１０】
本発明の補剛筋違構造は、貫通する軸力を負担する部材を帯状平板複数枚で構成される開断面部材乃至は閉鎖型断面である管体であって、断面を構成する板要素の局部座屈の発生を許容しつつ周辺部の発泡体により座屈波形の成長を緩慢にし、降伏以降圧縮軸力を下げることなく維持して正負交番に作用する軸力に対し安定した繰り返し履歴性状となるようにしたものである。
【実施例１】
【００１１】
図１は、角形鋼管２内に十字形断面の軸力負担部材１を挿入した筋違構造であり、貫通する軸力負担部材に対し圧縮軸力を受けたとき如何に座屈に対処して降伏以降その耐力を落とすことなく維持するかが最大の問題であるが、本発明の補剛筋違構造は内部に挿入する軸力負担部材の局部座屈の発生を許容するため、強度，剛性の極めて低い発泡体等の材料で座屈補剛効果が得られる。
【００１２】
図２は、前記補剛筋違構造の断面図であり従来型の付着除去型筋違構造と本発明の筋違構造の違いを示したもので、（ａ）図の従来型のものは外側の管体と内部の軸力負担部材との間をコンクリート３で固め且つ前記コンクリートと軸力負担部材１の表面４の付着を断ち切って部材の伸縮を自由にするものであり、（ｂ）図に示す本発明の補強筋違構造は外側の管体２と内部の軸力負担部材１との間を金属材料に比し強度，剛性の極めて小さな各種発泡体３で埋め前記部材の金属表面の処理はしていない。
【００１３】
図３は、材長L＝６ｍの図中に示す断面部材の補剛筋違の力学特性を解析的に示した図で、●印のヤング係数が鋼材の略１／１０のコンクリートで埋め且つ付着面を処理した筋違構造と比較して、○印の強度・剛性の極端に小さな発泡体等でも十分に耐力維持が可能であり、ヤング係数Ｅ＝３．０ｋＮ／ｃｍ2の発泡体を充填する筋違でほぼ互角に機能し、更にＥ＝１．０ｋＮ／ｃｍ2の発泡体の場合でも座屈補剛機能を発揮することが判る。本例及び以降の例題は、鋼材はＳＳ４００相当の軟鋼で降伏点応力度σｙ＝２７ｋＮ／ｃｍ2，ヤング係数Ｅ＝２０５００ｋＮ／ｃｍ2としている。
【実施例２】
【００１４】
図４は、３００ｍｍｘ３００ｍｍの断面で長さ１２００ｍｍの短柱圧縮試験による軸力負担部材１の座屈と周辺部の発泡体３とだけの座屈補剛効果を見るためのもので、（ａ）図は板が上下の加力位置以外は止められていない所謂曲げ座屈の場合，（ｂ）図は材軸方向に断面中心位置で止められた所謂捩り座屈の場合，（ｃ）図は材軸方向に断面両側位置で止められた所謂局部座屈の場合である。
【００１５】
図５はこれら三種類の解析結果であるが、（ａ）の曲げ座屈の場合は●印で示すように板厚を相当に上げても降伏耐力の確保が難しい上に降伏後の耐力低下は激しく、それに対し○印で示す（ｂ）の捩り座屈と（ｃ）の局部座屈は降伏後の耐力維持が可能な最小板厚は（ａ）の曲げ座屈と比べ相当に薄くてもよく、両者に若干の違いはあっても安定した力学的性状となっている。
【実施例３】
【００１６】
図６は、角形鋼管２の内側に並列する２本のＣ形断面部材１を挿入した筋違構造であり、貫通する前記軸力負担部材と外側の管体との間隙部に発泡体３を充填して構成し、前記部材の断面を構成する板要素の局部座屈が先行して起こるようにし、間隙部の発泡体がその後の座屈波形の進行を緩慢にして降伏以降その耐力を落とすことなく維持するように考えたものである。
【００１７】
図７は、材長Ｌ＝５ｍの図中に示す断面部材の補剛筋違に対し圧縮軸力が作用する場合の解析結果を示したもので、降伏以降その耐力を落とすことなく維持出来るかを軸力負担部材を取り囲む発泡体の剛性との関係で調べているが、●印のヤング係数Ｅ＝１．０ｋＮ／ｃｍ2の発泡体で座屈補剛の機能を発揮して耐力維持されており、又○印で示す二例の結果から前記の剛性を下回ると降伏直後に若干耐力低下し又それを上回ると耐力上昇が急となっているが、これらは材料及び部材形状により変化するために場合に応じた適切な設計が必要になる。
【実施例４】
【００１８】
図８は、実施例３の例題と略同一の断面積である三種類の異なる断面形の軸力負担部材１とする筋違構造であり、正方形断面部材の（ａ）図，Ｈ形断面部材の（ｂ）図，十字断面部材の（ｃ）図であり、図中細線で描いたものは断面を構成する板要素の特徴的な局部座屈変形を示したものである。
【００１９】
図９は、材長Ｌ＝５ｍの実施例３とは異なる断面形で且つ断面積が略同じとする筋違の解析結果の図で、異なる断面形についての固有の局部座屈に応じて構成板要素の幅厚比を変えているが、●印の閉断面形部材，○印の開断面形部材の各結果に降伏後の非線形性に若干の差異はあっても降伏以降の耐力維持の様子はあまり差異はなく、何れの断面であっても断面を構成する板要素の局部座屈が先行して発生すれば全体座屈に伴う急激な耐力低下を避けることが出来る。
【実施例５】
【００２０】
図１０は、実施例３と同形小型の補剛筋違構造として材長Ｌ＝３ｍの２ｘＣ形断面部材で断面板厚を三段階にｔ＝３．２ｍｍ，２．３ｍｍ，１．６ｍｍと変化させた解析結果で、中間板厚の例については圧縮側の性状を●印，引張り側の性状を＋印で示している。なお、薄くなるとある程度変形が進行した後急激に耐力低下しているが、これは外管の板厚も内部軸部材の板厚にあわせたため外管が全体座屈したものであって外管の板厚を上げることで防ぐことが出来る。
【実施例６】
【００２１】
図１１は、小規模建物に対する筋違構造で、軸方向部材を単一のＣ形断面部材としたものである。この場合軸力の作用位置は断面の重心に合わせる必要があるが、その他任意の断面形で差し支えなく断面を構成する板要素が局部座屈するようなものであればよい。その場合Ｚ形断面形のように捩り座屈の発生が生じ易いものでは、それに対する配慮は必要になる。
【００２２】
図１２は、ＳＳ４００相当の軟鋼の補剛筋違構造に加えて、降伏点応力度σｙ＝１４ｋＮ／ｃｍ2，ヤング係数Ｅ＝７２００ｋＮ／ｃｍ2の５０８３−Ｏ非調質アルミニウム合金材料の筋違に対しても解析したが、図中●印，○印で示す圧縮側と＋印で示す引張り側の非線形挙動は変形が大きく進行するまでは各金属材料ともよく一致しており、相当に変形が進行して後板厚の薄さゆえに圧縮部材の局部座屈による耐力上昇が頭打ちになり多少の差異が生じてくる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の補剛筋違構造は、閉鎖型断面である金属製管体の内部に軸力を負担する部材を貫通し且つ外側の管体と内部に挿入した部材との間隙部に各種発泡体を充填し一体となるよう構成するもので、それら充填する発泡体材料は一般的に多用されているものでよく、又間隙部を埋める発泡体と外側の管体乃至内部の軸力負担部材の金属表面の特別な処理も不要で、単に管体の内部に液状の発泡体を注入し乃至は固形の発泡体を挿入し製作できるため安価が見込め、更に本筋違は軽量であって建物工事等に於ける取り扱いも簡便なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の補剛筋違構造の全景を示す斜視図である。（実施例１）
【図２】前記筋違構造の断面図で従来型との対比を示す説明図ある。
【図３】本補剛筋違構造に関する解析結果の説明図である。
【図４】発泡体の補剛効果を検証するための短柱試験体図である。（実施例２）
【図５】短柱試験体に関する解析結果についての説明図である。
【図６】本発明の補剛筋違構造の代表的形態を示す説明図である。（実施例３）
【図７】本補剛筋違構造に関する解析結果の説明図である。
【図８】本補剛筋違構造の各種部材形状を示す断面図である。（実施例４）
【図９】前記補剛筋違構造に関する解析結果の説明図である。
【図１０】実施例３と同形小型筋違の解析結果の説明図である。（実施例５）
【図１１】小規模建物に対する本補剛筋違構造の解析対象図である。（実施例６）
【図１２】前記本補剛筋違構造に関する解析結果の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    軸力を負担する部材
２    閉鎖型断面である金属製管体
３    内部に充填された発泡体等
４    軸力負担部材の付着処理面
【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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【図１１】
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【図１２】
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