(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側鋼管と、
該外側鋼管の長手方向に沿った一部の区間にて該外側鋼管の内部に配置されてなる内側鋼材と、
該内側鋼材に接触して該内側鋼材からの押圧力を受けるように、前記外側鋼管の長手方向に沿った一部の区間であって前記内側鋼材が配置されていない区間にて該外側鋼管の内部に充填されてなる流体又はセメント硬化体からなる充填体と、
前記外側鋼管の両端にそれぞれ取り付けられると共に建物の躯体に取り付けられる取付部と、を備え、
地震発生時にブレースに作用する圧縮力が、前記取付部を介して前記内側鋼材、前記充填体及び前記外側鋼管に作用するように構成したことを特徴とするブレース。
【請求項２】
前記充填体は、セメント硬化体であって、前記外側鋼管の内周面が接触し得る位置に配置されて該外側鋼管の内周面に接触することに基づき該外側鋼管が座屈するのを阻止するように構成された、
ことを特徴とする請求項１に記載のブレース。
【請求項３】
請求項１記載のブレースを製造するにあたり、
外側鋼管の内部であって該外側鋼管の長手方向に沿った一部の区間に内側鋼材を配置する工程と、
建物の躯体に取り付けられる取付部を前記外側鋼管の両端にそれぞれ取り付けて該外側鋼管の両端の鋼管開口部を閉塞して該外側鋼管の内部を略密閉空間とする工程と、
該外側鋼管又は該取付部に形成された流体充填用貫通孔から該外側鋼管の内部であって前記内側鋼材が配置されていない区間に流体を充填する工程と、
前記流体充填用貫通孔を閉塞して前記流体が前記外側鋼管の外部に漏れないようにし、及び／又は該流体をセメント硬化体に硬化させることに基づき、該流体又は該セメント硬化体が前記内側鋼材に接触して該内側鋼材からの押圧力を受けるようにする工程と、
を備えたことを特徴とするブレースの製造方法。
【請求項４】
前記流体充填用貫通孔から充填した前記流体が前記内側鋼材の外周面と前記外側鋼管の内周面との間の隙間に侵入しないように、該隙間及び／又は該隙間の近傍に封止部材を配置する工程、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載のブレースの製造方法。
【請求項５】
前記流体が、セメント硬化体に硬化する前のペースト状のものである場合に、
前記流体充填用貫通孔、前記鋼管開口部又は他の貫通孔を介して前記外側鋼管の内周面であって前記流体が接触する面に潤滑剤を塗布する工程を、該流体を該外側鋼管の内部に充填する前に行う、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のブレースの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管等により構成されて建物の躯体に取り付けられるブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の躯体に取り付けられるブレースについては種々の構造のものが提案されていた（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
図４（ａ）は、建物の躯体にブレースが取り付けられている様子の一例を示す側面図であり、同図（ｂ）は、該ブレースの拡大図であり、同図（ｃ）は、そのＰ−Ｐ断面図である。図中の符号Ａは、建物の躯体を示し、符号２１は、該躯体Ａに取り付けられているブレースを示し、符号２３は、軸力が作用する鋼製芯材（Ｈ形鋼）を示し、符号２４は、該鋼製芯材２３を覆うように取り付けられたコンクリート部材を示し、符号２２は、該コンクリート部材２４の外周を覆って補強する鋼管を示している。今、地震が起こって図示のブレース２１に圧縮力や引張力が作用すると、それらの力は前記鋼製芯材２３にて受け止められ、建物が補強されることとなる。なお、該鋼製芯材２３を覆うように前記コンクリート部材２４や鋼管２２が取り付けられているため、該鋼製芯材２３に圧縮力が作用したとしても該コンクリート部材２４等によって該鋼製芯材２３の座屈は阻止されることとなる。
【０００４】
また、図５は、ブレースの従来構造の他の例を示す部分断面図であり、図中の符号３２は、引張力や圧縮力を受けるための外側鋼管（軸力管）を示し、符号３３は、該外側鋼管３２の全長に亘って配置されて該外側鋼管３２を補剛する内側鋼管（補剛管）を示し、符号３５は、建物に取り付けるための取付部を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−３１６５４号公報
【特許文献２】特許５０３４５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図４（ａ）（ｂ）に例示するブレース２１においては複数の鋼製部品２２，２３が全長に亘って配置されており、図５に例示するブレース３１においても複数の鋼製部品３２，３３が全長に亘って配置されているが、これらの鋼製部品は価格が高いものであり、その分、ブレース２１，３１は高価なものとなっていた。
【０００７】
本発明は、上述の問題を解消することのできるブレースを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、図１及び図２（ｃ）に例示するものであって、外側鋼管（２，１２）と、
該外側鋼管（２，１２）の長手方向（ｘ）に沿った一部の区間（ｄｘ１）にて該外側鋼管（２，１２）の内部に配置されてなる内側鋼材（３，１３）と、
該内側鋼材（３，１３）に接触して該内側鋼材（３，１３）からの押圧力を受けるように、前記外側鋼管（２，１２）の長手方向（ｘ）に沿った一部の区間（ｄｘ２）であって前記内側鋼材（３，１３）が配置されていない区間（ｄｘ２）にて該外側鋼管（２，１２）の内部に充填されてなる流体又はセメント硬化体からなる充填体（４，１４）と、
前記外側鋼管（２，１２）の両端にそれぞれ取り付けられると共に建物の躯体（不図示）に取り付けられる取付部（５，１５）と、を備えたことを特徴とするブレース（１，１１）に関する。
【０００９】
本発明の第２の観点は、前記充填体（４，１４）が、セメント硬化体であって、前記外側鋼管（２，１２）の内周面が接触し得る位置に配置されて該外側鋼管（２，１２）の内周面に接触することに基づき該外側鋼管（２，１２）が座屈するのを阻止するように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の観点は、図３（ｂ）に例示するように、外側鋼管（１２）の内部であって該外側鋼管（１２）の長手方向（ｘ）に沿った一部の区間（ｄｘ１）に内側鋼材（１３）を配置する工程と、
建物の躯体に取り付けられる取付部（１５）を前記外側鋼管（１２）の両端にそれぞれ取り付けて該外側鋼管（１２）の両端の鋼管開口部を閉塞して該外側鋼管（１２）の内部を略密閉空間とする工程と、
該外側鋼管（１２）又は該取付部（１５）に形成された流体充填用貫通孔（１６）から該外側鋼管（１２）の内部であって前記内側鋼材（１３）が配置されていない区間（ｄｘ２）に流体を充填する工程（矢印Ｂ参照）と、
前記流体充填用貫通孔（１６）を閉塞して前記流体が前記外側鋼管（１２）の外部に漏れないようにし、及び／又は該流体をセメント硬化体に硬化させることに基づき、該流体又は該セメント硬化体が前記内側鋼材（１３）に接触して該内側鋼材（１３）からの押圧力を受けるようにする工程（図３（ｃ）参照）と、を備えたことを特徴とするブレース（１１）の製造方法に関する。
【００１１】
本発明の第４の観点は、前記流体充填用貫通孔（１６）から充填した前記流体が前記内側鋼材（１３）の外周面と前記外側鋼管（１２）の内周面との間の隙間に侵入しないように、該隙間及び／又は該隙間の近傍に封止部材（図３（ｂ）（ｃ）の符号１７参照）を配置する工程、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第５の観点は、前記流体が、セメント硬化体に硬化する前のペースト状のものである場合に、
前記流体充填用貫通孔（１６）、前記鋼管開口部又は他の貫通孔を介して前記外側鋼管（１２）の内周面であって前記流体が接触する面に潤滑剤（図３（ａ）の符号１８参照）を塗布する工程を、該流体を該外側鋼管（１２）の内部に充填する前に行うことを特徴とする。
【００１３】
なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【発明の効果】
【００１４】
上記した第１，３及び４の観点によれば、前記内側鋼材は前記外側鋼管の長手方向に沿った一部の区間だけに配置されていて該外側鋼管の全長に亘っては配置されていないため、該内側鋼材を該外側鋼管の全長に亘って配置した場合に比べてコストを削減することができる。
【００１５】
上記した第２の観点によれば、前記外側鋼管の内周面が前記充填体に接触することに基づき該外側鋼管の座屈が阻止される。
【００１６】
上記した第５の観点によれば、前記外側鋼管の内周面に前記セメント硬化体が付着することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明に係るブレースの構成の一例を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るブレースの製造方法の一例を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るブレースの製造方法の他の例を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）は、建物の躯体にブレースが取り付けられている様子の一例を示す側面図であり、同図（ｂ）は、該ブレースの拡大図であり、同図（ｃ）は、そのＰ−Ｐ断面図である。
【図５】図５は、ブレースの従来構造の他の例を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１乃至図３に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
本発明に係るブレースは、図１及び図２（ｃ）に符号１及び１１で例示されるものであって、
・  外側鋼管２，１２と、
・  該外側鋼管２，１２の内部に配置されてなる内側鋼材３，１３と、
・  該内側鋼材３，１３に接触して該内側鋼材３，１３からの押圧力を受けるように前記外側鋼管２，１２の内部に充填（配置）されてなる充填体４，１４と、
・  建物の躯体（不図示）に取り付けられる取付部５，１５と、
を備えている。
【００２０】
なお、これらの外側鋼管２，１２は円筒状であっても角筒状（例えば、四角筒状や、五角筒状や、その他の角筒状）であっても良い。
【００２１】
また、前記内側鋼材３，１３は、前記外側鋼管２，１２の長手方向ｘに沿った一部の区間ｄｘ１に配置されている。図１及び図２（ｃ）に示す例では、該内側鋼材３，１３は前記外側鋼管２，１２の一端部の１箇所に配置されているが、もちろんこれに限られるものではない。例えば、前記外側鋼管２，１２の両端部の２箇所に配置されていても良く、該端部以外の１箇所又は複数箇所に配置されていても良く、該外側鋼管２，１２の端部を含む複数の箇所に配置されていても良い。これらの内側鋼材３，１３は、地震等によって圧縮力を受けた場合に降伏する材料であれば良い。該内側鋼材３，１３の形状はどのような形状であっても良く、円筒状や角筒状の鋼管であっても、断面がＨ形やＩ形や十字形等の形鋼であっても良い。
【００２２】
上述した充填体４，１４は、前記外側鋼管２，１２の長手方向ｘに沿った一部の区間ｄｘ２であって前記内側鋼材３，１３が配置されていない区間ｄｘ２のほぼ全区間に配置されている。つまり、前記外側鋼管２，１２の長手方向ｘに沿った方向には、前記内側鋼材３，１３か前記充填体４，１４のいずれか一方が配置されていることになる。該充填体４，１４は流体（好ましくは、グラウトなどの流動性の液体）又はセメント硬化体で構成されている。ここで、本明細書におけるセメント硬化体とは、セメントペースト、セメントモルタル、およびセメントコンクリートの硬化体を総称するものである。また、このセメント硬化体は、鉄筋や鋼材を有していても良く、例えば、プレストレストコンクリート杭（いわゆるＰＨＣ杭）などのプレキャスト部材であっても良い。さらに、本明細書における流体は、粘土などの粘性体や、前記セメント硬化体に硬化する前のペースト状のものも含む概念である。前記充填体４，１４としてセメント硬化体を使用する場合、該充填体４，１４と前記内側鋼材３，１３とは連結されていなくて単に接触しているだけでも良い。該充填体４，１４と該内側鋼材３，１３とが連結されていない場合には、前記ブレース１，１１に作用した引張力は前記外側鋼管２，１２のみで受けることとなり、該充填体４，１４と該内側鋼材３，１３とが連結されている場合には、前記ブレース１，１１に作用した引張力は該外側鋼管２，１２だけでなく該充填体４，１４や該内側鋼材３，１３でも受けることとなる。
【００２３】
また、前記取付部５，１５は、前記外側鋼管２，１２の両端にそれぞれ取り付けておくと良い。該取付部５，１５の形状はどのような形状であっても良い。この取付部５，１５は、前記外側鋼管２，１２の両端にそれぞれ溶接されていると良い。また、一方の取付部５，１５と前記内側鋼材３，１３とは溶接等によって接続されていても良いが、接続されていなくても良い。
【００２４】
本発明によれば、地震発生時に前記ブレース１，１１に作用する引張力は前記取付部５，１５を介して前記外側鋼管２，１２に作用し、該ブレース１，１１に作用する圧縮力は前記取付部５，１５を介して前記内側鋼材３，１３や前記充填体４，１４や前記外側鋼管２，１２に作用するようになっているので、該ブレース１，１１によって建物の補強をすることができる。なお、該ブレース１，１１に作用する引張力が一定以上になると前記外側鋼管２，１２が降伏して地震のエネルギーを吸収し、該ブレース１，１１に作用する圧縮力が一定以上になると前記内側鋼材３，１３が降伏して地震のエネルギーを吸収することとなる。この場合、該内側鋼材３，１３の長さや横断面積（具体的には、該内側鋼材３，１３の横断面積と前記外側鋼管２，１２の横断面積との相対比）は適切な値に設定しておくと良い。例えば、前記内側鋼材３，１３は、圧縮力を受けた場合に座屈しないように短くしておくと良いが、近接配置した前記外側鋼管２，１２によって座屈を阻止できる場合には該内側鋼材３，１３をある程度までは長くできる。また、該内側鋼材３，１３の横断面積の方を該外側鋼管２，１２の横断面積よりも大きくして、該内側鋼材３，１３の軸剛性が該外側鋼管２，１２の軸剛性よりも高くなるようにすると良い。
【００２５】
前記内側鋼材３，１３は、鉄鋼を機械加工等したものであるので、流体又はセメント硬化体からなる前記充填体４，１４に比べて高価である。しかし、本発明においては、前記内側鋼材３，１３は前記外側鋼管２，１２の長手方向ｘに沿った一部の区間ｄｘ１だけに配置されていて該外側鋼管２，１２の全長に亘っては配置されていないため、該内側鋼材３，１３を該外側鋼管２，１２の全長に亘って配置した場合に比べてコストを削減することができる。
【００２６】
なお、前記充填体４，１４としてセメント硬化体（ペースト状のものではなく硬化した状態のセメント硬化体）を配置する場合、該セメント硬化体の外周面と該外側鋼管２，１２の内周面とを接触させても、或いはそれらの間に多少の隙間を設けていてもどちらでも良いが、該外側鋼管２，１２に所定以上の圧縮力が作用した場合に該外側鋼管２，１２の内周面が接触し得る位置に該充填体４，１４を配置しておいて、該充填体４，１４が該外側鋼管２，１２の内周面に接触することに基づき該外側鋼管２，１２の座屈が阻止されるようにしておくと良い。
【００２７】
一方、本発明に係るブレースの製造方法は、
・  図３（ｂ）に例示するように、上述した内側鋼材１３を前記外側鋼管１２の内部に配置する工程と、
・  前記外側鋼管１２の両端の鋼管開口部を閉塞して該外側鋼管１２の内部を略密閉空間とするように、上述した取付部１５を該両端にそれぞれ取り付ける工程と、
・  該外側鋼管１２に形成された流体充填用貫通孔１６から該外側鋼管１２の内部であって前記内側鋼材１３が配置されていない区間ｄｘ２に流体を充填する工程（図３（ｂ）の矢印Ｂ参照）と、
を備えている。この場合、前記内側鋼材１３は、前記外側鋼管１２の内部であって、該外側鋼管１２の長手方向ｘに沿った一部の区間ｄｘ１に配置すると良い。また、前記取付部１５は、建物の躯体（不図示）に取り付ける構造のものであれば良い。さらに、上述のように充填した流体を流体のままで充填体１４として使用する場合には、前記流体充填用貫通孔１６を閉塞して前記流体が前記外側鋼管１２の外部に漏れ出ないようにすると良い。また、該充填した流体が、セメント硬化体に硬化する前のペースト状のものであって、該流体をセメント硬化体に硬化させて充填体１４として使用する場合には、前記流体充填用貫通孔１６を閉塞してもしなくても良い。そして、前記充填体１４（つまり、該流体又は該セメント硬化体）が前記内側鋼材１３に接触するようにして、該内側鋼材１３からの押圧力を該充填体１４が受けるようにすると良い。なお、図３（ｂ）（ｃ）に例示する流体充填用貫通孔１６は前記外側鋼管１２に形成されているが、もちろんこれに限られるものではなく、前記取付部１５に形成されていても良い。
【００２８】
本発明によれば、上述と同様の効果を得ることができる。すなわち、前記内側鋼材１３は前記外側鋼管１２の長手方向ｘに沿った一部の区間ｄｘ１だけに配置されていて該外側鋼管１２の全長に亘って配置されていないため、該内側鋼材１３を該外側鋼管１２の全長に亘って配置した場合に比べてコストを削減することができる。
【００２９】
ところで、図３（ｂ）（ｃ）に例示するように、前記内側鋼材１３の外周面と前記外側鋼管１２の内周面との間の隙間の近傍に円板状の封止部材１７を配置して、前記流体充填用貫通孔１６から充填した前記流体が前記隙間に侵入しないようにすると良い。また、前記内側鋼材１３の外周面と前記外側鋼管１２の内周面との間の隙間に円筒状の封止部材を配置するようにしても良い。該封止部材は、前記隙間への流体の侵入を阻止できる材料であれば何でも良く、例えば、発泡スチロールでも良い。
【００３０】
一方、セメント硬化体に硬化する前のペースト状のものを前記流体として前記流体充填用貫通孔１６から充填する場合には、前記流体充填用貫通孔１６、前記鋼管開口部又は他の貫通孔（不図示）を介して前記外側鋼管１２の内周面であって前記流体が接触する面に潤滑剤（図３（ａ）の符号１８参照）を塗布する工程を実施するようにすると良い。この工程は、前記流体を前記外側鋼管１２の内部に充填する前に行うと良い。そのようにした場合には、該外側鋼管１２の内周面に前記セメント硬化体が付着することを防止できる。
【符号の説明】
【００３１】
１                        ブレース
２                        外側鋼管
３                        内側鋼材
４                        充填体
５                        取付部
１１                      ブレース
１２                      外側鋼管
１３                      内側鋼材
１４                      充填体
１５                      取付部
１６                      流体充填用貫通孔
１７                      封止部材
１８                      潤滑剤
ｄｘ１                    内側鋼材が配置されている区間
ｄｘ２                    充填体が配置されている区間
ｘ                        外側鋼管の長手方向
【図１】
0006644613.tif 000002
【図２】
0006644613.tif 000003
【図３】
0006644613.tif 000004
【図４】
0006644613.tif 000005
【図５】
0006644613.tif 000006