(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
継手部を有して軸力を負担する芯材を、該継手部を突出させる端部開口部を有するスリーブ状の補剛材で包囲して、当該補剛材により該芯材の座屈を拘束するようにした座屈拘束ブレースであって、
上記補剛材内部に充填され、相互間に空隙を生じつつ互いに当接して、上記芯材に発生する応力を該補剛材に伝達する粒状もしくは粉状の充填材と、
上記継手部を芯材の軸方向に移動自在に貫通させる貫通部を有し、上記補剛材の上記端部開口部に接合されてこれを封鎖する封鎖部材と、
上記貫通部に設けられ、上記充填材の漏出を阻止する弾性シール材とを備えたことを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項２】
前記充填材が砂であることを特徴とする請求項１に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項３】
前記芯材の前記継手部は、ネジ継手であることを特徴とする請求項１または２に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項４】
前記芯材は、異形鉄筋であることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の座屈拘束ブレース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造が簡単で生産性に優れ、製品のコストダウンを達成することが可能な座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
構造部材と接合されてこれに加わる外力を軸力として負担する芯材を補剛材で補強して、芯材に生じる座屈を拘束するようにした座屈拘束ブレースとしては、例えば特許文献１が知られている。
【０００３】
特許文献１の「制振用座屈拘束部材」は、鋼製中心軸力部材の外側に鋼製外管が配置され、鋼製中心軸力部材と鋼製外管との間に充填材が充填され、鋼製中心軸力部材と充填材との間に付着防止膜又は所定の間隙を有する制振用座屈拘束部材において、前記充填材が断熱軽量モルタル又は断熱軽量コンクリートであるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４６７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景技術の座屈拘束ブレースは、モルタルやコンクリートを充填材としているため、確実に密実状態で充填する作業が煩雑であると共に硬化するまでに時間がかかり、生産性が良くなかった。
【０００６】
また、モルタル等を充填材としているため、付着防止膜や間隙設定によるアンボンド処理を施す必要があり、このアンボンド処理は座屈拘束性能の良否を左右するものであることから高い品質管理が求められることとも相まって、この面からも生産性が良くなかった。
【０００７】
さらに、鋼製中心軸力部材の縮み変位代を確保する必要があって、弾性材等を鋼製外管内部に組み込まなければならず、このために複雑な構造となっていた。そして以上のことから、製造コストが嵩んでしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、構造が簡単で生産性に優れ、製品のコストダウンを達成することが可能な座屈拘束ブレース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】
【０００９】
本発明に係る座屈拘束ブレースは、継手部を有して軸力を負担する芯材を、該継手部を突出させる端部開口部を有するスリーブ状の補剛材で包囲して、当該補剛材により該芯材の座屈を拘束するようにした座屈拘束ブレースであって、上記補剛材内部に充填され、相互間に空隙を生じつつ互いに当接して、上記芯材に発生する応力を該補剛材に伝達する粒状もしくは粉状の充填材と、上記継手部を芯材の軸方向に移動自在に貫通させる貫通部を有し、上記補剛材の上記端部開口部に接合されてこれを封鎖する封鎖部材と、上記貫通部に設けられ、上記充填材の漏出を阻止する弾性シール材とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記充填材が砂であることを特徴とする。
【００１１】
前記芯材の前記継手部は、ネジ継手であることを特徴とする。
【００１２】
前記芯材は、異形鉄筋であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る座屈拘束ブレースにあっては、構造が簡単で生産性に優れ、製品のコストダウンを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る座屈拘束ブレースの第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した座屈拘束ブレースの詳細を説明するための説明図である。
【図３】本発明に係る座屈拘束ブレースの第２実施形態を示す斜視図である。
【図４】図３に示した座屈拘束ブレースの詳細を説明するための説明図である。
【図５】本発明に係る座屈拘束ブレースの第３実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５に示した座屈拘束ブレースの詳細を説明するための説明図である。
【図７】本発明に係る座屈拘束ブレースの第３実施形態の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る座屈拘束ブレースの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２には、第１実施形態に係る座屈拘束ブレース１が示されている。図１は第１実施形態に係る座屈拘束ブレース１の斜視図、図２（Ａ）はその側断面図、図２（Ｂ）はその側面図、図２（Ｃ）はその平面図、図２（Ｄ）はその正面図、図２（Ｅ）はその正面断面図である。
【００１６】
第１実施形態に係る座屈拘束ブレース１は主に、構造材に接合され、構造材から入力される軸力を負担する芯材２と、この芯材２を内部に収容するようにその外回りを包囲するスリーブ状の補剛材３と、補剛材３の内部に充填されて当該補剛材３と芯材２との間に介在する充填材４とから構成される。
【００１７】
芯材２は、表裏面が平坦な平鋼で構成され、軸方向（長さ方向）両端部に、構造材と接合する継手部２ａを有する。平鋼の表裏面は、平坦であれば良く、平滑でなくても良い。
【００１８】
スリーブ状の補剛材３は、鋼製等の金属製であって、軸方向（長さ方向）両端部に、芯材２の継手部２ａを突出させる端部開口部３ａを有する。図示例にあっては、端部開口部３ａから突出される芯材２の継手部２ａには、これを補強するために、補剛材３内部位置から継手部２ａ先端位置にわたって、補強部材５が接合されている。補強部材５は、継手部２ａに対し、継手部２ａと共に正面断面十字形状をなすように配設されている。
【００１９】
充填材４は、粒状もしくは粉状であって、例えば砂とされる。粒状もしくは粉状の充填材４は、補剛材３内部への充填によって、芯材２及び補剛材３の内周面３ｂと当接すると共に、これら芯材２から補剛材３の内周面３ｂにわたる間で互いに当接し、圧縮力に対して大きな抵抗性を発揮しつつ芯材２から補剛材３にわたって応力伝達経路を形成して、芯材２に発生する応力のうち、当該芯材２の軸方向以外に作用する応力を補剛材３に伝達する。これにより、芯材２の座屈が充填材４及び補剛材３により拘束される。
【００２０】
また、粒状もしくは粉状の充填材４は、互いに当接すると同時に、相互間に空隙を生じ、この空隙により充填材４は、補剛材３内部で、その軸方向や径方向、そして周方向に、転がりや移動が可能で、これにより芯材２や補剛材３の内周面３ｂに対して付着を生じない縁切り作用が確保される。
【００２１】
補剛材３の端部開口部３ａには、充填材４を補剛材３内部に保持するために、当該端部開口部３ａを封鎖する封鎖部材６が設けられる。封鎖部材６は、補剛材３と同じ材質で形成され、溶接などにより補剛材３に接合される。
【００２２】
封鎖部材６には、端部開口部３ａから突出する継手部２ａを芯材２の軸方向に移動自在に貫通させて、芯材２の伸縮変形を許容する貫通部６ａが形成される。具体的には、貫通部６ａと継手部２ａとの間には、継手部２ａの移動を許容する隙間が設定される。図示例にあっては、貫通部６ａは、継手部２ａ及び継手部２ａに接合した補強部材５を貫通させるために、十字形状の貫通孔で構成されている。
【００２３】
封鎖部材６の貫通部６ａには、継手部２ａの移動を許容しつつ、貫通部６ａからの充填材４の漏出を阻止する弾性シール材７が設けられる。弾性シール材７は、シリコーン樹脂などであって、貫通部６ａと継手部２ａとの間の上記隙間を塞ぐようになっている。
【００２４】
次に、第１実施形態に係る座屈拘束ブレース１の作用について説明する。製造するときには、補剛材３の一方の端部開口部３ａに封鎖部材６を接合し、継手部２ａに補強部材５を接合した芯材２を、他方の端部開口部３ａから補剛材３内部に挿入して、一方の継手部２ａを、貫通部６ａを介して補剛材３から突出させ、その貫通部６ａを弾性シール材７で塞ぐ。次いで、他方の端部開口部３ａから補剛材３内部に充填材４を充填する。その後、他方の継手部２ａに、貫通部６ａを介して、封鎖部材６を挿入し、この封鎖部材６を補剛材３の他方の端部開口部３ａに接合する。最後に、貫通部６ａを弾性シール材７で塞ぐ。
【００２５】
構造材から圧縮方向の軸力が芯材２に作用すると、芯材２は縮み変形する。この縮み変形による継手部２ａ、ひいては芯材２の軸方向移動は、弾性シール材７及び封鎖部材６の貫通部６ａによって許容され、芯材２はこれら部材６，７や補剛材３から拘束を受けることなく、縮み変形することができる。
【００２６】
この縮み変形により発生する応力のうち、芯材２の軸方向以外に作用する応力は、補剛材３内部に充填されて高い圧縮抵抗性を発揮する粒状もしくは粉状の充填材４に伝達され、また充填材４を介して補剛材３に伝達され、これら充填材４及び補剛材３により、高い座屈拘束効果で芯材２の座屈を拘束することができる。
【００２７】
この際、粒状もしくは粉状の充填材４は、相互間の空隙により、補剛材３内部でその軸方向や径方向、周方向へ移動可能であり、芯材２との付着が生じない縁切り状態で応力伝達をすることができ、すなわち従来のような高い品質管理を求められるアンボンド処理を必要とすることなく、充填材４によって芯材２に、摩擦力などの不要な応力が発生することを防止することができる。
【００２８】
また、粒状もしくは粉状の充填材４によって得られる空隙により、芯材２の圧縮変形による縮み変位を吸収することができるので、縮み代を確保するために弾性材等を補剛材３内部に組み込む必要がなく、構造を簡単化することができる。
【００２９】
芯材２に引張方向の軸力が作用した場合には、貫通部６ａ及び弾性シール材７により芯材２の移動が許容されて、当該引張軸力を芯材２に適切に負担させることができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態に係る座屈拘束ブレース１にあっては、充填材４として粒状もしくは粉状のものを採用したので、補剛材３内部に単に充填して封鎖部材６で補剛材３を封鎖するだけで短時間にほぼ製品を完成することができ、生産性を向上することができる。また、粒状もしくは粉状の充填材４であるので、アンボンド処理を不要とすることができ、この面からも性能を保証しつつ、生産性を向上することができる。
【００３１】
充填材４そのものによって縁切り作用を確保することができるので、芯材２を構成する平鋼の表裏面は、平滑である必要はなく、粗面であっても良い。
【００３２】
さらに、粒状もしくは粉状の充填材４が相互間に生じる空隙により、芯材２の縮み変位を吸収することができ、補剛材３内部に別途縮み代を吸収するための弾性材等を組み込む必要がなくて、構造を簡単化することができる。そしてこれらにより、座屈拘束ブレース１を高い生産性で生産でき、また製品のコストダウンを達成することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、充填材４に砂を用いるようにしたので、安価であると共に、モルタルやコンクリートに比べて、座屈拘束ブレース１を軽量化することができる。
【００３４】
本発明に係る座屈拘束ブレースの第２実施形態が図３及び図４に示されている。図３は第２実施形態の座屈拘束ブレース８の斜視図、図４（Ａ）はその側断面図、図４（Ｂ）はその正面断面図である。
【００３５】
第２実施形態では、芯材９として、平鋼に代えて、異形鉄筋の一種であるネジ節鉄筋が採用されている。従来にあっては、芯材に付着が生じないように、芯材として表面が平滑な部材を用い、さらにアンボンド処理を行うようにしていたが、上述したように、粒状もしくは粉状の充填材４であれば、相互間に生じる空隙が付着を生じない縁切り作用を呈するので、これまで使用し得なかった凹凸を有するネジ節鉄筋などの異形鉄筋を芯材９に用いることができる。
【００３６】
封鎖部材６の貫通部６ａから突出する芯材９の端部は、そのまま構造材と接合するためのネジ継手９ａとして利用することができる。ネジ節鉄筋以外の異形鉄筋であっても、封鎖部材６から突出する端部にネジ加工するだけで、ネジ継手９ａとすることができる。もちろん、芯材９としては、異形鉄筋に限らず、丸鋼を採用することができ、丸鋼の場合も、突出端部をネジ加工してネジ継手９ａとすることができる。
【００３７】
第２実施形態のネジ節鉄筋などの芯材９は、第１実施形態の平鋼の芯材２に比して、小さな径で同等の断面積を確保することができるので、当該芯材９を包囲する補剛材３の外径寸法を小径化することができ、座屈拘束ブレース９を小型化することができる。
【００３８】
芯材９として、ネジ節鉄筋などの異形鉄筋や丸鋼を採用し、ネジ節鉄筋であればそのまま、それ以外のものであってもせいぜいネジ加工することにより、容易かつ簡単にネジ継手の継手部９ａを構成することができ、さらに生産性を向上することができる。ネジ節鉄筋とそれ以外の異形鉄筋や丸鋼との比較では、同じ断面と材料強度であれば、ネジ継手におけるネジ節鉄筋の強度は、それ以外のものよりも高いので、ネジ節鉄筋を使用することが好ましい。
【００３９】
本発明に係る座屈拘束ブレースの第３実施形態が図５及び図６に示されている。図５は第３実施形態の座屈拘束ブレース１０の斜視図、図６（Ａ）はその側断面図、図６（Ｂ）はその側面図である。
【００４０】
第３実施形態では、芯材１１は、補剛材３の中央軸心位置を挟んで平行に配置した二枚一組の平鋼１１ａ，１１ａで構成されている。二枚の平鋼１１ａの継手部１１ｂには、これらを一連に貫通してピン穴１２が形成されている。構造材に設けられる継手部材をこれら継手部１１ｂの間に挿入し、ピン孔１２にピンを挿入して結合することにより、構造材との接合を完了することができる。
【００４１】
図７には、第３実施形態の変形例として、構造材に接合したガセットプレートを介して接合する場合が示されている。二枚一組の平鋼１１ａの継手部１１ｂには、複数のボルト孔１３が穿設され、構造材側に接合したガセットプレートをこれら継手部１１ｂの間に挿入し、ボルト孔１３を利用してボルト・ナットで締結することにより、構造材との接合を完了することができる。
【００４２】
これら第１〜３実施形態のいずれにあっても、座屈拘束ブレース１，８，１０をその軸心位置で構造材に接合することができる。そしてこれら第２及び第３実施形態のいずれにあっても、上記第１実施形態と同様の作用を発揮することはもちろんである。
【００４３】
上記実施形態にあっては、粒状もしくは粉状の充填材４として砂を例示して説明したが、プラスチックや鉄など、その他どのような材質であっても良い。また、芯材２についても、平鋼や異形鉄筋に限定されるものではなく、断面が十字形状やＨ形状など、様々な形状からなる鋼材を芯材２として用いることができる。上記実施形態では、充填材４が貫通部６ａから漏出することを防止するために、弾性シール材７を設ける場合を例示して説明したが、補剛材３内部の端部開口部３ａ周辺に水ガラスを充填するようにしても良い。水ガラスと芯材２との間には、縁切り材が施される。水ガラスの充填に伴う拘束効果により、補剛材３の端部開口部３ａにおける耐力を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る座屈拘束ブレースは、ブレースとしてだけでなく、方杖やトラス材としても用いることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１，８，１０  座屈拘束ブレース
２，９，１１  芯材
２ａ，９ａ，１１ｂ  継手部
３  補剛材
３ａ  端部開口部
４  充填材
６  封鎖部材
６ａ  貫通部
７  弾性シール材
【図１】
0005808967.tif 000002
【図２】
0005808967.tif 000003
【図３】
0005808967.tif 000004
【図４】
0005808967.tif 000005
【図５】
0005808967.tif 000006
【図６】
0005808967.tif 000007
【図７】
0005808967.tif 000008