(57)【要約】【課題】地震等の荷重エネルギーを吸収可能なうえ、現場での施工点数が増えず、施工品質の安定性の確保が容易であり、製造コストが低い鋼材を提供する。【解決手段】軸方向両端側の部分がそれぞれ取付プレート９に固定される鋼管１１と、鋼管１１に挿入され、両端部がそれぞれ鋼管１１の端部に固定される棒鋼１２と、鋼管１１の両端部にそれぞれ設けられ棒鋼１２を鋼管１１に固定するとともに、鋼管１１が圧縮された際に棒鋼１２を軸方向外側から軸方向内側に向かって押さえる第１袋ナット３０および第２袋ナット４０と、鋼管１１は、棒鋼１２の強度よりも高強度であり、棒鋼１２は、鋼管１１の降伏点よりも低降伏点である低降伏点領域Ａと鋼管１１の降伏点と同じあるいは鋼管１１の降伏点より高い高降伏点領域Ｂとが軸方向に並んで配置され、低降伏点領域Ａは、棒鋼１２の両端部にそれぞれ設けられ、高降伏点領域Ｂは、棒鋼１２の中央部に設けられる。【選択図】図５
2018168694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向両端側の部分がそれぞれ構造躯体に固定される鋼管と、
前記鋼管に挿入され、両端部にそれぞれ雄ねじ部が形成される棒鋼と、
前記鋼管の両端部の雄ねじ部にそれぞれ螺合されるナットを有し前記棒鋼を前記鋼管に固定するとともに、前記鋼管が圧縮された際に前記棒鋼を軸方向外側から軸方向内側に向かって押さえる固定部材と、を備え、
前記棒鋼は、前記鋼管の降伏点または０．２％耐力よりも低い低降伏点領域と前記鋼管の降伏点または０．２％耐力と同じあるいは前記鋼管の降伏点または０．２％耐力より高い高降伏点領域とが軸方向に並んで配置され、
前記低降伏点領域は、前記棒鋼の両端部にそれぞれ設けられ、前記高降伏点領域は、前記棒鋼の中央部に設けられる
ことを特徴とする鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材が組み立てられて形成される鋼材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震時や暴風時などの非常時の荷重エネルギーを吸収可能な各種構造が研究、開発されている。エネルギー吸収能力を有するＲＣ（鉄筋コンクリート）またはＰＣ（プレキャスト）架構の場合、非常時の荷重に対して弾性範囲内で変形し、降伏しない高強度の曲げ引張鋼材と、非常時の荷重のエネルギーを熱に変換して吸収するダンパーとがそれぞれ、別個の部材として設けられていた。しかし、従来のＲＣまたはＰＣ架構のようにダンパーと曲げ引張鋼材とが別個に設けられる構成では、ダンパーが構造躯体外部に配置され当該ダンパーを隠すための壁が必要となったり、人間の動線の邪魔になったりという設計上の制約が生じてしまう。
【０００３】
そこで、プレストレストコンクリート部材に関し、プレストレス導入のための鋼材を形成するほかに、プレストレス導入の際に降伏時ひずみを超えてまたは応力度が降伏点応力度近傍となるように引張力が導入される鋼材を形成する従来例がある。しかし、この従来例では、２種類の鋼材を必要とするから、現場施工点数の増加によって作業効率が低下するとともに施工品質の安定性の確保が困難となる。
また、焼入れした棒鋼を表面のみ焼き戻すことにより、表面から所定の深さまでが低強度部とされ、低強度部の内側は高強度部とされた鋼材の従来例があるが、この従来例では、低強度部および高強度部のそれぞれの強度やこれらの強度差、低強度部の深さなどを均一に管理することが難しく、施工品質の安定性の確保が課題となる。
【０００４】
以上に鑑みて、地震等の荷重エネルギーを吸収可能なうえ、現場での施工点数が増えず、施工品質の安定性の確保が容易な曲げ引張鋼材を提供するために、軸方向両端側の部分がそれぞれ構造躯体に固定される鋼管と、鋼管に挿入され、両端部がそれぞれ鋼管の端部に固定される棒鋼と、鋼管の両端部にそれぞれ設けられ棒鋼を鋼管に固定するとともに、鋼管が圧縮された際に棒鋼を軸方向外側から軸方向内側に向かって押さえる固定部材と、を備え、鋼管は、棒鋼の強度よりも高強度であり、棒鋼は、鋼管の降伏点よりも低降伏点である鋼材の従来例がある（特許文献１）。
特許文献１の従来例では、降伏点とエネルギー消費量とを両方大きく確保できる上、
棒鋼ではなく鋼管が高強度鋼材とされているため、棒鋼の強度が鋼管の強度よりも高強度とされた場合と比較して、圧縮力作用時に高強度鋼材が降伏せずに棒鋼を拘束する弾性範囲を大きく確保できる。そのため、降伏点とエネルギー消費量との両方をより大きく確保できるので、地震時や暴風時などの非常時の荷重エネルギーを十分に吸収できる。また、鋼管および棒鋼が予め組み立てられて鋼材が形成されるため現場での施工点数が増えず、施工品質の安定性の確保が容易となるという利点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５０１７７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、エネルギー消費性能、つまり、ダンパー効果を期待できるような低降伏点の材料は高価である。
特許文献１の従来例では、ダンパー効果を得るための棒鋼は、その全ての範囲において鋼管の降伏点よりも低降伏点の領域とされている。
すなわち、特許文献１の従来例では、１本の棒鋼が同じ低降伏点の領域とされているため、鋼材の製造コストが高いものとなる。
【０００７】
本発明は、地震等の荷重エネルギーを吸収可能なうえ、現場での施工点数が増えず、施工品質の安定性の確保が容易であり、しかも、製造コストが低い鋼材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の鋼材は、軸方向両端側の部分がそれぞれ構造躯体に固定される鋼管と、前記鋼管に挿入され、両端部にそれぞれ雄ねじ部が形成される棒鋼と、前記鋼管の両端部の雄ねじ部にそれぞれ螺合されるナットを有し前記棒鋼を前記鋼管に固定するとともに、前記鋼管が圧縮された際に前記棒鋼を軸方向外側から軸方向内側に向かって押さえる固定部材と、を備え、前記棒鋼は、前記鋼管の降伏点または０．２％耐力よりも低い低降伏点領域と前記鋼管の降伏点または０．２％耐力と同じあるいは前記鋼管の降伏点または０．２％耐力より高い高降伏点領域とが軸方向に並んで配置され、前記低降伏点領域は、前記棒鋼の両端部にそれぞれ設けられ、前記高降伏点領域は、前記棒鋼の中央部に設けられることを特徴とする。
【０００９】
この構成の発明では、荷重のエネルギーが構造躯体に作用することにより鋼管に引張力が作用したり、圧縮力が作用したりすると、固定部材によって棒鋼と鋼管とが一体になっているため、棒鋼の低降伏点領域の降伏点を超える荷重が加わる。棒鋼の低降伏点領域が降伏した後も、棒鋼の高降伏点領域と鋼管とは弾性範囲内で変形するため、鋼管の低降伏点領域の降伏点に棒鋼による負担分を加えた鋼材全体としての大きな降伏点が得られる。
また、降伏後の棒鋼の低降伏点領域は、荷重による応力が増加することなく鋼管により拘束された状態でひずみだけが増加するため、荷重の載荷および除荷によるヒステリシスを大きく確保できる。この棒鋼の履歴性状に対応する荷重エネルギーが消費されることから、エネルギー消費量を大きくできる。
以上のように、本発明では鋼管が棒鋼よりも高強度とされ、かつ棒鋼の低降伏点領域が高降伏点領域や鋼管よりも低降伏点とされていることによって、前述のように鋼材全体としてのエネルギー消費量を大きくできる。
【００１０】
しかも、鋼管および棒鋼のそれぞれの端部同士を適宜な固定手段によって固定することにより、現場施工前にこれらの鋼管および棒鋼を一体化することが可能となるので、現場での施工点数が増えない。また、鋼管および棒鋼のそれぞれの強度を管理すればよいため、一部材の内部に高強度部と低降伏点部とが形成される場合よりも部品の品質を保証しやすい。これらの点で、施工品質の安定性の確保が容易となる。
その上、本発明では、棒鋼の低降伏点領域が一部のみの形成されているため、棒鋼の全てを低降伏点領域とする場合に比べて、製造コストを低いものにできる。
【００１１】
ここで、本発明に関連する鋼材では、前記高降伏点領域は、前記棒鋼の両端部にそれぞれ設けられ、前記低降伏点領域は前記棒鋼の中央部に設けられる構成が好ましい。
この構成では、棒鋼の両端部を高降伏点領域としたので、固定部材を用いて鋼管に一体にすることを容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、地震等の荷重エネルギーを吸収可能なうえ、現場での施工点数が増えず、施工品質の安定性の確保が容易であり、しかも、製造コストが低いものにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る鋼材の一部破断側面図。
【図２】前記鋼材の要部の側面図。
【図３】前記鋼材を構成する鋼管の側面図。
【図４】前記鋼材を構成する棒鋼の側面図。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は図４とは異なる棒鋼の側面図。
【図６】前記実施形態の棒鋼に外力ＰＡがかかった状態を示す概略図。
【図７】（Ａ）は、低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとが配置された本実施形態の棒鋼の荷重と伸びとの関係を示すグラフ、（Ｂ）は、低降伏点領域部分の荷重と伸びとの関係を示すグラフ、（Ｃ）は、高降伏点領域部分の荷重と伸びとの関係を示すグラフ。
【図８】（Ａ）は、低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとが配置された本実施形態の棒鋼の荷重と歪みとの関係を示すグラフ、（Ｂ）は、低降伏点領域部分の荷重と歪みとの関係を示すグラフ、（Ｃ）は、高降伏点領域部分の荷重と歪みとの関係を示すグラフ。
【図９】従来例の棒鋼に外力ＰＡがかかった状態を示す概略図。
【図１０】従来例の棒鋼の荷重と伸びとの関係を示すものであって図７に対応したグラフ。
【図１１】従来例の棒鋼の荷重と歪みとの関係を示すものであって図８に対応したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における鋼材を示す一部破断側面図である。この鋼材は、曲げ引張鋼材体１０と、曲げ引張鋼材体１０における軸方向一端側の部分を構造躯体の取付プレート９に取付固定する取付ナット２０と、曲げ引張鋼材体１０における軸方向一端部に設けられる固定部材としての第１袋ナット３０と、曲げ引張鋼材体１０の軸方向他端部に設けられて曲げ引張鋼材体１０を構造躯体の取付プレート９に取付固定する固定部材としての第２袋ナット４０とを備えている。
なお、取付ナット２０と取付プレート９との間にはワッシャー２１が介装され、第２袋ナット４０と取付プレート９との間にはワッシャー４１が介装されている。
【００１５】
図２は、曲げ引張鋼材体１０の側面図である。曲げ引張鋼材体１０は、鋼管１１（図３）と、鋼管１１に挿入される棒鋼１２（図４）と、これらの鋼管１１と棒鋼１２とを固定する棒鋼固定ナットとしての丸ナット１３（図２）とを有している。
鋼管１１は、高強度鋼材により形成され、図１および図３のように鋼管１１の両端部の端縁から取付プレート９に固定される位置までを含む部分にはそれぞれ、鋼管雄ねじ部１１１が形成されている。
【００１６】
ここで、鋼管１１は、棒鋼１２の強度よりも高強度であり、鋼管１１の強度は、降伏点または０．２％耐力が３９０Ｎ／ｍｍ２を超えるか、もしくは引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ２を超えるように設定されている。本実施形態において、「高強度」とは、降伏点または０．２％耐力が３９０Ｎ／ｍｍ２を超えるか、もしくは引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ２を超えることを言う。
本実施形態では、建築学会の鉄筋コンクリート造設計基準書において規定された降伏点と０．２％耐力の材料を用いている。つまり、降伏点または０．２％耐力が３９０Ｎ／ｍｍ２に相当する鋼材は、例えば、鉄筋コンクリート造用の異形鉄筋ＳＤ３９０である。建築学会の鉄筋コンクリート造の設計基準書において、ＳＤ３９０までは許容応力度が決められている。引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ２に相当する鋼材は、例えば、鉄骨造用の鋼材ＳＮ４９０（ＳＭ４９０）である。建築学会の鉄骨造の設計基準書において、このＳＮ４９０（ＳＭ４９０）までは許容応力度が決められている。
以上から、降伏点または０．２％耐力が３９０Ｎ／ｍｍ２を超えるほど高降伏点領域が高強度の場合、または引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ２を超えるほど高降伏点領域が高強度である場合に、鋼材全体としての降伏点をより高くできる。
【００１７】
図２および図４に示される通り、棒鋼１２は、鋼管１１の端部から突出する棒鋼雄ねじ部１２１が形成されている。
図４のように、棒鋼１２は、鋼管１１の降伏点よりも低降伏点である低降伏点領域Ａと鋼管１１の降伏点と同じ高降伏点領域Ｂとが軸方向に並んで配置されている。これらの低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとは同じ断面積である。
低降伏点領域Ａは、その降伏点または０．２％耐力が高降伏点領域Ｂの降伏点または０．２％耐力より小さい。
低降伏点領域Ａは、棒鋼１２の一端からの長さがＬＡであり、高降伏点領域Ｂは、棒鋼１２の他端からの長さがＬＢである。ＬＡ＋ＬＢは棒鋼１２の全体の長さＬとなる。
【００１８】
本実施形態では、棒鋼１２における低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとの配置は図４に示される構造に限定されるものではない。
例えば、図５（Ａ）のように、高降伏点領域Ｂを、棒鋼１２の両端部にそれぞれ設け、低降伏点領域Ａを棒鋼１２の中央部に設ける構成でもよい。
２カ所の高降伏点領域Ｂのうち一方の高降伏点領域Ｂは、棒鋼１２の一端からの長さがＬＢ１であり、他方の高降伏点領域Ｂは、棒鋼１２の他端からの長さがＬＢ２である。高降伏点領域Ｂの合計の長さＬＢはＬＢ１＋ＬＢ２であり、この合計の長さＬＢと低降伏点領域Ａの長さＬＡとを合計すると、棒鋼１２の全体の長さＬとなる。高降伏点領域Ｂの長さＬＢ１と長さＬＢ２とは同じであっても異なっていてもよい。
さらに、図５（Ｂ）のように、低降伏点領域Ａを、棒鋼１２の両端部にそれぞれ設け、高降伏点領域Ｂを棒鋼１２の中央部に設ける構成でもよい。
２カ所の低降伏点領域Ａのうち一方の低降伏点領域Ａの一端からの長さがＬＡ１であり、他方の低降伏点領域Ａの他端からの長さがＬＡ２である。低降伏点領域Ａの合計の長さＬＡはＬＡ１＋ＬＡ２であり、この合計の長さＬＡと高降伏点領域Ｂの長さＬＢとは図４の例と同じ関係となる。
【００１９】
ここで、低降伏点領域Ａの長さＬＡと高降伏点領域Ｂの長さＬＢとの比率は、低降伏点領域Ａの塑性変形能力の大小により決定される。つまり、低降伏点領域Ａの一様伸びが大きいほど低降伏点領域Ａの必要長さは小さくなる。本実施形態では、一様伸びが４０％以上５０％以下（破断伸びで６０％以上８０％以下）確保できる低降伏点領域Ａの鋼材を用意する。
また、エネルギーの消費能力は、低降伏点領域Ａの降伏点または０．２％耐力と高降伏点領域Ｂの降伏点または０．２％耐力の差に大きく影響を受ける。つまり、低降伏点領域Ａの降伏点または０．２％耐力が小さいほど、または、高降伏点領域Ｂの降伏点または０．２％耐力が大きいほどエネルギーの消費能力は大きくなる。ここで、低降伏点領域Ａの降伏点または０．２％耐力と高降伏点領域Ｂの降伏点または０．２％耐力との比は、低降伏点領域Ａを基準にして降伏の比が１：２以上１：１６以下、好ましくは、１：３以上１：１５以下、より好ましくは１：１３である。例えば、低降伏点領域Ａを基準にした降伏の比が１：３以上１：１５以下の場合は、低降伏点領域Ａの降伏点または０．２％耐力が１００Ｎ／ｍｍ２程度のものから２４０Ｎ／ｍｍ２程度のものの鋼材と、高降伏点領域Ｂの降伏点または０．２％耐力が７８５Ｎ／ｍｍ２程度のものから１３００Ｎ／ｍｍ２程度のものの鋼材との組み合わせからなる。降伏の比が１：１３の場合は、低降伏点領域Ａの降伏点または０．２％耐力が１００Ｎ／ｍｍ２程度の鋼材と高降伏点領域Ｂの降伏点または０．２％耐力が１３００Ｎ／ｍｍ２程度の鋼材の組み合わせからなる。
なお、低降伏点領域Ａの棒鋼全長に対する比は、低降伏点領域Ａを基準にした高降伏点領域Ｂの降伏の比、その他の条件で変わるが、概ね、１／１０以上１／２以下である。
【００２０】
本実施形態のように、低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとが併存する棒鋼１２が従来例の棒鋼に比べて効果を有することを図６から図１１に基づいて説明する。
図６から図８に基づき本実施形態について説明する。
図６は本実施形態の棒鋼１２のモデルを示す。棒鋼１２は、ヤング率Ｅが２．０６×１０５Ｎ／ｍｍ２のＰＣ鋼棒である。
図６において、ＬＡは低降伏点領域Ａの引張前の長さであり、ＬＢは高降伏点領域Ｂの引張前の長さである。ここで、低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとの断面形状が同じ円形である。
【００２１】
図６において、棒鋼１２の軸方向に外力ＰＡを付加すると、低降伏点領域Ａの伸びた長さはΔＬＡであり、高降伏点領域Ｂの伸びた長さはΔＬＢであるので、棒鋼１２の全体の伸びた長さはΔＬ（＝ΔＬＡ＋ΔＬＢ）となる。そのため、外力ＰＡが付加されると、低降伏点領域Ａは、長さＬＡからＬＡ’（＝ＬＡ＋ΔＬＡ）となり、高降伏点領域Ｂは長さＬＢからＬＢ’（＝ＬＢ＋ΔＬＢ）となり、棒鋼１２の全体の長さはＬからＬ’（＝Ｌ＋ΔＬ）となる。
棒鋼１２の全体の歪みは、ε（＝ΔＬ／Ｌ）であり、低降伏点領域Ａの歪みは、εＡ（＝ΔＬＡ／ＬＡ）であり、高降伏点領域Ｂの歪みは、εＢ（＝ΔＬＢ／ＬＢ）である。
【００２２】
図７（Ａ）には、低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとが配置された本実施形態の棒鋼１２の荷重と伸びとの関係を示すグラフが示され、図７（Ｂ）には、低降伏点領域Ａにおける荷重と伸びとの関係を示すグラフが示され、図７（Ｃ）には、高降伏点領域Ｂにおける荷重と伸びとの関係を示すグラフが示されている。
図７（Ｂ）に示される通り、低降伏点領域Ａでは、弾性限界を示す位置ΔＬＡｙにおいて外力ＰＡがＰＡｙとなり、外力ＰＡは、弾性限界を示す位置ΔＬＡｙを過ぎると、荷重ＰＡｙのままΔＬＡＰの位置まで塑性変形する。塑性変形量はＤ（＝ΔＬＡＰ−ΔＬＡｙ）である。
【００２３】
図７（Ｃ）に示される通り、高降伏点領域Ｂでは、荷重ＰＡｙとなる位置まで弾性変形することになり、この際の伸びはΔＬＢｙである。
本実施形態は、低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとが棒鋼１２に並んで配置されるものであるため、荷重と伸びとの関係は、図７（Ｂ）と図７（Ｃ）とが合わさったものとなる。つまり、図７（Ａ）で示される通り、低降伏点領域と高降伏点領域とを有する棒鋼１２では、弾性限界を示す位置ΔＬｙは、図７（Ｂ）の弾性限界を示す位置ΔＬＡｙと図７（Ｃ）の弾性限界を示す位置ΔＬＢｙとを合算した値（ΔＬｙ＝ΔＬＡｙ＋ΔＬＢｙ）であり、この位置ΔＬｙを超えると、荷重ＰＡｙの値のままΔＬＰ（＝ΔＬＡＰ＋ΔＬＢｙ）の位置まで塑性変形する。
【００２４】
図８（Ａ）には、低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとが配置された本実施形態の棒鋼１２の荷重と歪みとの関係を示すグラフが示され、図８（Ｂ）には、低降伏点領域Ａにおける荷重と歪みとの関係を示すグラフが示され、図８（Ｃ）には、高降伏点領域Ｂにおける荷重と歪みとの関係を示すグラフが示されている。
図８（Ｂ）に示される通り、低降伏点領域Ａでは、弾性限界時における外力ＰＡがＰＡｙとなり、その際の歪みがεＡｙとなる（εＡｙ＝ΔＬＡｙ／Ｌ）。さらに、伸びがΔＬＡＰの時の歪みはεＡＰとなる（εＡＰ＝ΔＬＡＰ／ＬＡ）。図８（Ｃ）に示される通り、高降伏点領域Ｂでは、弾性限界時における外力がＰＡｙとなる時の歪みがεＢ（εＡｙ時）である（εＢ（εＡｙ時）＝ΔＬＢ（ΔＬＡｙ時）／ＬＢ）。
本実施形態は、低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとが棒鋼１２に並んで配置されるものであるため、荷重と歪みとの関係は、図８（Ａ）となる。
図８（Ａ）で示される通り、低降伏点領域Ａの弾性限界時の外力ＰＡがＰＡｙとなる歪みがεｙとなり（εｙ＝ΔＬｙ／Ｌ）、全体の歪みがεＰとなる（εＰ＝ΔＬＰ／Ｌ）。
【００２５】
これに対して、特許文献１で示される従来例の棒鋼を、図９から図１１に基づき説明する。
図９は従来例の棒鋼のモデルを示す。棒鋼は、ヤング率Ｅが２．０６×１０５Ｎ／ｍｍ２のＰＣ鋼棒である。
図９において、ＬＡは低降伏点領域Ａの引張前の長さであり、これは、棒鋼の引張前の全体の長さである。
図９において、棒鋼の軸方向に外力ＰＡを付加すると、棒鋼の伸びた長さはΔＬＡとなる。外力ＰＡが付加されると、棒鋼は、長さＬＡからＬＡ’（＝ＬＡ＋ΔＬＡ）となる。
棒鋼の全体の歪みは、ε（＝ΔＬ／Ｌ）である。
【００２６】
図１０は図７に対応したグラフである。図１０（Ａ）には、従来例の棒鋼の荷重と伸びとの関係を示すグラフが示され、図１０（Ｂ）には、低降伏点領域における荷重と伸びとの関係を示すグラフが示され、図１０（Ｃ）には、高降伏点領域における荷重と伸びとの関係を示すグラフが示されている。従来例は、低降伏点領域のみの棒鋼であるため、図１０（Ａ）と図１０（Ｃ）とは同じであり、図１０（Ｃ）で示される高降伏点領域は、従来例にはないので、図１０（Ｃ）には実質的なグラフ（線）が示されていない。
図１０（Ａ）（Ｂ）に示される通り、従来例の棒鋼では、弾性限界を示す位置ΔＬｙを超えると、荷重ＰＡｙの値のままΔＬＰの位置まで塑性変形する。塑性変形量はＤである。
【００２７】
図１１は図８に対応したグラフである。図１１（Ａ）には、従来例の棒鋼の荷重と歪みとの関係を示すグラフが示され、図１１（Ｂ）には、低降伏点領域における荷重と歪みとの関係を示すグラフが示され、図１１（Ｃ）には、高降伏点領域における荷重と歪みとの関係を示すグラフが示されている。従来例は、低降伏点領域のみの棒鋼であるため、図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）とは同じであり、図１１（Ｃ）に示される高降伏点領域は、従来例にはないので、図１１（Ｃ）には実質的なグラフ（線）が示されていない。
図１１（Ａ）（Ｂ）に示される通り、低降伏点領域のみからなる従来例の棒鋼では、弾性限界時の歪みがεＡｙであり、低降伏点領域の歪みがεＡＰの時の全体の歪みがεＰ（＝εＡｙ）となる。
【００２８】
図８（Ａ）に示される通り、低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとの双方を有する本実施形態の棒鋼１２では、図１０（Ａ）で示される低降伏点領域のみからなる従来例の棒鋼と同様に、低降伏点領域の弾性限界時から荷重ＰＡｙが一体の値に維持されて塑性変形が続くことになる。さらに、図８（Ａ）で示される通り、本実施形態の棒鋼１２では、図１１（Ａ）で示される従来例の棒鋼と同様に、低降伏点領域の弾性限界時から歪みが一定となる。
即ち、本実施形態の棒鋼１２は従来例の棒鋼と同じ変形量ΔＬで、外力ＰＡも荷重ＰＡｙであるので、エネルギー消費量は同じである。これは、鋼棒の一部に高降伏点領域があっても、全てが低降伏点領域の場合に比べて大きな効果の差がないことを示す。
図４で示される棒鋼１２を製造するには、低降伏点領域Ａからなる鋼材と、高降伏点領域Ｂからなる鋼材とを、圧接、摩擦圧接、溶接、接着剤、ねじ止め等によって接合する。
【００２９】
本実施形態の鋼材を組み立てるには、まず、鋼管１１内に棒鋼１２を挿入し、各棒鋼雄ねじ部１２１にそれぞれ丸ナット１３を螺合する。この際、丸ナット１３の座面と鋼管１１の端面とが密着するまで丸ナット１３をきつくねじ込む。このように鋼管１１と棒鋼１２とが一体化されることにより、曲げ引張鋼材体１０が組み立てられる。
次に、曲げ引張鋼材体１０をＲＣ、ＰＣ架構、ブレース架構などの各種の構造躯体の取付プレート９，９に配置し、曲げ引張鋼材体１０の一端側からワッシャー４１を介して第２袋ナット４０を鋼管雄ねじ部１１１に螺合する。この際、第２袋ナット４０の底面４０Ａと丸ナット１３とを密着させる。
このように一方の取付プレート９に曲げ引張鋼材体１０が固定されたら、曲げ引張鋼材体１０の他端側からワッシャー２１を介して取付ナット２０を鋼管雄ねじ部１１１に螺合し、所定のトルクで締め付ける。このように取付プレート９，９に曲げ引張鋼材体１０の両端側が固定されたら、第１袋ナット３０を鋼管雄ねじ部１１１に螺合する。この際、第１袋ナット３０の底面３０Ａと丸ナット１３とを密着させる。以上により、本実施形態の鋼材が図１のように組み立てられる。
【００３０】
本実施形態において、地震時や暴風時などの非常時の荷重エネルギーが取付プレート９に作用することによって曲げ引張鋼材体１０自体に引張力が作用すると、取付プレート９に固定された鋼管１１と、鋼管１１に丸ナット１３で固定された棒鋼１２とが伸びる。
一方、鋼管１１に圧縮力が作用した際には、鋼管１１が弾性範囲内で圧縮変形するとともに、鋼管１１に作用した圧縮力が第１袋ナット３０および丸ナット１３を介して棒鋼１２に伝達される。すなわち、第１袋ナット３０が棒鋼１２を軸方向外側から軸方向内側に向かって押さえるため、棒鋼１２は鋼管１１の端部から飛び出したり撓むことなく、鋼管１１内に拘束された状態で圧縮される。
【００３１】
以上の本実施形態によれば、主に、次のような効果が得られる。
（１）曲げ引張鋼材体１０が高強度の鋼管１１と低降伏点領域Ａを一部に含む棒鋼１２によるハイブリッド鋼材であって、鋼管１１における歪みと棒鋼１２における歪みとが合成される結果、降伏点とエネルギー消費量とを両方大きく確保できる。その上、棒鋼１２に高降伏点領域Ｂが含まれるとともに、鋼管１１が高強度とされているため、棒鋼１２の強度が鋼管１１の強度よりも高強度とされた場合と比較して、圧縮力作用時に高強度鋼材が降伏せずに棒鋼１２を拘束する弾性範囲を大きく確保できる。
以上の理由から降伏点とエネルギー消費量との両方をより大きく確保できるので、地震時や暴風時などの非常時の荷重エネルギーを十分に吸収できる。
【００３２】
（２）鋼管１１および棒鋼１２が予め組み立てられて曲げ引張鋼材体１０が形成されるため現場での施工点数が増えず、施工品質の安定性の確保が容易となる。
（３）棒鋼１２の低降伏点領域Ａが一部のみ形成されているため、棒鋼１２の全てを低降伏点領域とする特許文献１の従来例の場合に比べて、製造コストを低いものにできる。
【００３３】
（４）高降伏点領域Ｂを棒鋼１２の両端部にそれぞれ設け、低降伏点領域Ａを棒鋼１２の中央部に設けるとともに、低降伏点領域Ａの間に配置しているので、固定部材である第１袋ナット３０および第２袋ナット４０を用いて鋼管１１に一体にすることを容易に行うことができる。
【００３４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、高降伏点領域Ｂの降伏点を鋼管１１の降伏点と同じとしたが、本発明では、高降伏点領域Ｂと鋼管１１との降伏点が相違するものでもよい。
さらに、低降伏点領域Ａと高降伏点領域Ｂとの断面積（太さ）を相違させるものでもよい。例えば、低降伏点領域Ａは、その断面形状を変更することが容易であるため、太さを変えることで、エネルギー消費能力をコントロールすることができる。
また、本発明では、棒鋼１２を製造するために、全体が低降伏点領域Ａと同じ降伏点の鉄筋用棒状体を用意し、この鉄筋用棒状体の一端部側を熱処理して高降伏点領域Ｂを形成するものでもよい。
【００３５】
前記実施形態において、鋼管１１の端部と棒鋼１２の端部とは丸ナット１３により固定されていたが、鋼管の端部と棒鋼の端部との固定手段はこのようなねじによる固定手段には限定されない。
前記実施形態では曲げ引張鋼材体１０の一端側において、曲げ引張鋼材体１０を取付プレート９に取付固定するための取付ナット２０と、棒鋼１２の飛び出しを押さえる第１袋ナット３０とが別々に設けられていたが、鋼管１１の端縁から取付プレート９への取付位置までの長さが一定の場合には、これら取付ナット２０と第１袋ナット３０とが一体に形成されていてもよい。
前記実施形態では第２袋ナット４０が取付プレート９への固定手段と、鋼管１１から飛び出さないように棒鋼１２を押さえる手段とを兼ねていたが、これに限らず、第２袋ナット４０の代わりに、取付ナット２０および第１袋ナット３０が設けられていても良い。
なお、構造躯体に曲げ引張鋼材を固定する手段は、前記実施形態の取付ナット２０や第２袋ナット４０に限らず、適宜な手段であってよい。
【００３６】
そして、本発明の高強度鋼管および低降伏点棒鋼を備える鋼材は、ＲＣにおける主筋やＰＣ架構、ブレース架構などに適用できる。ここで、ブレース架構は従来エネルギー吸収機構を備えていなかったため、ブレース部材の断面に余裕を持たせる設計が必要であったが、本発明の鋼材をブレース部材として使用することによってエネルギー吸収能力を備えたブレース架構が実現するので、ブレース断面が過大とならない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、プレストレストコンクリート部材を用いた建築構造物、その他の建築構造物に利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
９…取付プレート（構造躯体）、１０…曲げ引張鋼材体、１１…鋼管、１２…棒鋼、１３…丸ナット（棒鋼固定ナット）、２０…取付ナット、３０…第１袋ナット（固定部材）、４０…第２袋ナット（固定部材）、１１１…雄ねじ部（鋼管雄ねじ部）、１２１…雄ねじ部（棒鋼雄ねじ部）、Ａ…低降伏点領域、Ｂ…高降伏点領域
【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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