(57)【要約】【課題】座屈強度に優れたブレースとしての機能と減衰性能に優れたダンパーとしての機能を併せ持つ有効な構造部材を実現する。【解決手段】両端が建物に対して固定される帯板状の平鋼板からなるブレース本体１と、ブレース本体の変形を拘束して面外座屈および面内座屈を防止する拘束部材２からなる。ブレース本体１の所定位置には幅寸法を両端部よりも小さくした降伏部１ａを形成する。拘束部材２は、ブレース本体を両面側から挟み込んでその面外変形を拘束する対の面外補剛材４と、降伏部の両側に設けられてブレース本体の幅方向への変形を拘束する面内補剛材５とからなる。ブレース本体に使用する鋼材の許容応力度を建物の主要構造部材として使用される鋼材の許容応力度以下に設定する。面外補剛材４としてはカットティー鋼や溝形鋼を用いる。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物にブレースとして設置されるとともに建物の振動エネルギーを吸収するダンパーとしても機能するブレースダンパーであって、
両端が建物に対して固定される帯板状の平鋼板からなるブレース本体と、ブレース本体に装着されてその変形を拘束して面外座屈および面内座屈を防止する拘束部材からなり、
ブレース本体には、その所定位置に幅寸法が他の部分よりも小さくされることで所定軸力を受けた際に降伏する降伏部が形成され、
拘束部材は、ブレース本体の軸方向変形を許容する状態でブレース本体を両面側から挟み込んでブレース本体に対して締結されることによりその面外変形を拘束する対の面外補剛材と、ブレース本体の降伏部の両側において面外補剛材の間に挟み込まれて面外補剛材に対して締結されることによりブレース本体の幅方向への変形を拘束する面内補剛材とから構成されていることを特徴とするブレースダンパー。
【請求項２】
請求項１記載のブレースダンパーであって、ブレース本体として使用する鋼材の許容応力度が、建物の主要構造部材として使用される鋼材の許容応力度以下に設定されていることを特徴とするブレースダンパー。
【請求項３】
請求項１または２記載のブレースダンパーであって、面外補剛材はカットティー鋼からなることを特徴とするブレースダンパー。
【請求項４】
請求項１または２記載のブレースダンパーであって、面外補剛材は溝形鋼からなることを特徴とするブレースダンパー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物にブレースとして設置されるとともに建物の振動エネルギーを吸収するダンパーとしても機能するブレースダンパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地震や強風等に対する建物の応答性を低減する方法として、建物の要所にダンパーを設置する方法が一般によく知られている。ダンパーとしては、摩擦ダンパー、鋼材ダンパー、粘弾性体ダンパー、粘性ダンパー等がよく用いられる。
【０００３】
一方、近年の建物の地震被害では、ブレースの座屈による被害が多く見られ、それが建物全体の被害を大きくすることから、ブレースの座屈を防止するための補強を行うことが検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、上述した建物の応答性低減のためのダンパーの設置と、ブレースの設置およびその座屈防止のための補強は、それぞれの目的を達成するためだけに別々に行われている。そのため、ブレースとダンパーとを併設するために十分な設置スペースが必要であるし、それらを設置するために架構の開口が狭められる等の不都合が生じていた。
【０００５】
上記問題点を解決するため、本発明は、座屈強度に優れたブレースとしての機能と減衰性能に優れたダンパーとしての機能を併せ持つ有効な構造部材であるブレースダンパーを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、建物にブレースとして設置されるとともに建物の振動エネルギーを吸収するダンパーとしても機能するブレースダンパーであって、両端が建物に対して固定される帯板状の平鋼板からなるブレース本体と、ブレース本体に装着されてその変形を拘束して面外座屈および面内座屈を防止する拘束部材からなり、ブレース本体にはその所定位置に幅寸法が他の部分よりも小さくされることで所定軸力を受けた際に降伏する降伏部が形成され、拘束部材は、ブレース本体の軸方向変形を許容する状態でブレース本体を両面側から挟み込んでブレース本体に対して締結されることによりその面外変形を拘束する対の面外補剛材と、ブレース本体の降伏部の両側において面外補剛材の間に挟み込まれて面外補剛材に対して締結されることによりブレース本体の幅方向への変形を拘束する面内補剛材とから構成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明のブレースダンパーにおいて、ブレース本体として使用する鋼材の許容応力度が、建物の主要構造部材として使用される鋼材の許容応力度以下に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明のブレースダンパーにおける面外補剛材がカットティー鋼からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１または２の発明のブレースダンパーにおける面外補剛材が溝形鋼からなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明の一実施形態であるブレースダンパーを示すもので、図１は全体の外観を示す側面図、図２は横断面図、図３は各構成部材を示す図、図４は組立状態を示す図である。
【００１１】
本実施形態のブレースダンパーは、ブレース本体１と、その周囲に装着されてブレース本体１の座屈を防止する拘束部材２からなる。
【００１２】
ブレース本体１は、図３（ａ）および図４に示すように、帯板状の平鋼板（フラットバー）からなり、その両端部が建物に対して固定されることでこれ自体が通常のブレースとして機能するものである。ブレース本体１の端部両面にはリブプレート３が溶接されていて、ブレース本体１の両端部における横断面形状は十字形をなすものとされている。また、本実施形態におけるブレース本体１は低降伏点鋼（極軟鋼）からなり、所定軸力を受けた際にはその中央部に設定されている降伏部１ａが降伏することでダンパーとして機能するものとなっており、その降伏部１ａは、ブレース本体１の素材である帯板状の平鋼板の中央部両側を切除してそこでの幅寸法を小さくすることで形成されている。すなわち本実施形態のブレース本体１は、中央部における断面積が両端部より絞られることで降伏部１ａが形成されたドックボーン形状をなすものとされている。
【００１３】
拘束部材２は、図２（ａ）および図４に示すように、ブレース本体１の面外座屈を防止するための面外補剛材４と、面内座屈を防止するための面内補剛材５から構成されている。
【００１４】
本実施形態における面外補剛材４は対のカットティー鋼からなり、ブレース本体１を両側から挟み込んで降伏部１ａを避けた位置でそれらを貫通する締結ボルト６によってブレース本体１に対して締結されることにより、ブレース本体１の外側に装着されてその面外方向の変形を拘束して面外座屈を防止するようにされている。この面外補剛材４は全長にわたってリブ４ａを有するＴ形断面のカットティー鋼であることから、それ自体が充分な曲げ剛性を有するものであり、他に格別の補強材等を必要とすることなくこれ自体でブレース本体１の面外座屈を確実に防止できるものとなっている。
【００１５】
面内補剛材５は、ブレース本体１と同厚ないしそれよりも若干厚い程度（ブレース本体１の厚さに後述の絶縁材８の２枚分の厚さを加えた程度）の厚さの細長い鋼板が用いられ、降伏部１ａの両側において面外補剛材４の間に挟み込まれて締結ボルト７により面外補剛材４に対して締結されることにより、ブレース本体１の降伏部１ａの幅方向への変形を拘束して面内座屈を防止するようになっている。なお、ブレース本体１を加工する際にはその素材である帯板状の平鋼板の中央部両側を切除して降伏部１ａを形成するので、その切除片を適当な寸法に加工して面内補剛材５として利用することが可能である。
【００１６】
上記のように、面外補剛材４と面内補剛材５とが組み立てられてブレース本体１に装着される拘束部材２は、面外補剛材４によりブレース本体１の面外方向への変形を拘束して面外座屈を防止するとともに、面内補剛材５によりブレース本体１の幅方向の変形を拘束して面内座屈を防止するのであるが、ブレース本体１をダンパーとして機能させるためには拘束部材２がブレース本体１の軸方向の変形を拘束しないようにする必要があり、そのため、面外補剛材４とブレース本体１との間にはそれらをアンボンド（非付着）状態に維持して軸方向の相対変形を許容せしめるための絶縁材８が介装されている。絶縁材８としてはたとえばクロロプレンゴム等の高分子系材料からなるシート材が好適に採用可能であり、組み立てに先立って予め面外補剛材４の内面に接着しておけば良い。
【００１７】
そして、図１に示すように面外補剛材４とブレース本体１とは多数（図示例では１２本）の締結ボルト６により締結されるのであるが、それら締結ボルト６を通すためのボルト孔のうちブレース本体１の一端側のものは図３（ａ）に示すように軸方向に長い長穴９（ルーズホール）としておき、かつ締結ボルト６の締結力は手締め程度としてブレース本体１と面外補剛材４との軸方向の相対変形を許容するものとする。ただし、締結ボルト６の緩みを防止するためにダブルナットやＵナットを用いると良い。
【００１８】
また、図３（ａ）に示すようにブレース本体１の降伏部１ａと面内補剛材５との間には、軸方向にたとえば２０〜５０ｍｍ程度のクリアランスδ１を確保するとともに、幅方向にはたとえば２〜３ｍｍ程度のクリアランスδ２を確保しておき、ブレース本体１が面内補剛材５に接触してその軸方向変形が拘束されないようにしておく。なお、面内補剛材５は面外補剛材４に対して締結されてそれらは相対変形するものではないから、それらを締結する締結ボルト７としては高力ボルトを用いて２面摩擦接合とすれば良い。
【００１９】
以上の構成のもとに、本実施形態のブレースダンパーは、ブレースとしての機能とダンパーとしての機能を併せ持つものであり、したがってこれを建物に設置することで建物に対する優れた補剛効果と振動エネルギー吸収効果とを同時に得ることができるものである。
【００２０】
すなわち、このブレースダンパーはブレース本体１が通常のブレースと同様に機能して軸力を負担し、拘束部材２がブレース本体１の面外座屈および面内座屈を有効に防止して優れた座屈強度を有するものである。また、このブレースダンパーは、ブレース本体１として低降伏点鋼を採用するとともに、その中央部に断面積を絞ることで降伏部１ａを設定していることから、所定軸力を受けた際には降伏部１ａに塑性歪が集中してそこが降伏し、鋼材ダンパーとして優れた減衰効果が得られるものとなっている。
【００２１】
そして、このブレースダンパーは、ブレース本体１の材質（低降伏点鋼に限るものではない）、降伏部１ａの形状、寸法、断面積、降伏強度、拘束部材２による拘束力、その他を適宜設定することで、ブレースおよび鋼材ダンパーとしての性能を自由にかつ幅広く調整できるものである。いずれにしても、ブレース本体１として使用する鋼材の許容応力度は、建物の主要構造部材である柱や梁として使用される鋼材の許容応力度以下に設定すべきである。なお、降伏部１ａは必ずしもブレース本体１の中央部に形成することはなく、中央部からいずれか一方側にずれた位置に設けることでも良い。
【００２２】
また、上記のブレースダンパーは、帯板状のブレース本体１の両側にカットティー鋼からなる面外補剛材４を装着することで実質的に十字形断面の鋼材と同様の外観を呈するものであるから、通常のブレースと同様に取り扱うことができるし、通常のブレースと同様の形態で建物に設置することができるものである。さらに、帯板状のブレース本体１に対して面外補剛材４と面内補剛材５からなる拘束部材２を装着してボルト締結のみで組み立てるだけの極めて簡単な構成のものであるから、特別な技量や機械を必要とせずに容易にかつ充分に安価に製作することができるものである。
【００２３】
以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例であって本発明はこれに限定されるものではなく適宜の設計的変更が可能である。たとえば、上記実施形態では面外補剛材４としてカットティー鋼を採用したが、面外補剛材４はブレース本体１の面外座屈を防止できる強度を有するものであれば他の断面形状の部材を採用することでも良い。たとえば図５〜図８に示すように、面外補剛材４として上記実施形態におけるカットティー鋼に代えて、上下にフランジ４ｂを有する溝形鋼（チャンネル鋼材）を採用することにより全体の外観がＩ形状ないしＨ形状をなすように構成することも考えられる。なお、図５、図７，図８に示すように、本例ではブレース本体１の一端側のリブプレート３が上記実施形態の場合よりも若干長くされてブレース本体１の端部における座屈防止強度が増強され、それに伴い、面外補剛材４としての溝形鋼および絶縁材８にはそのリブプレート３との干渉を防ぐための切り欠き９が形成されている。いずれにしても、面外補剛材４としてはそれ自体でブレース本体１の面外座屈を防止するに充分な強度を有するものを採用することが好ましいが、必要であれば面外補剛材に補強リブを設ける等により補強を施すことも妨げるものではない。
【００２４】
また、面内補剛材５は、ブレース本体１の幅方向の変形を拘束してその面内座屈を確実に防止し得る強度を有するものを採用し、それを面内座屈を有効に防止し得るように面外補剛材４の間に挟み込めば良く、その限りにおいて面内補剛材５の素材や形状、寸法、取付位置は任意であり、たとえば図９に示すようにワッシャ状の面内補剛材５を採用してそれぞれを締結ボルト７に装着することも考えられる。また、面内補剛材５を面外補剛材４の内面に対して溶接したり、それらを一体に成形することも考えられる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明のブレースダンパーは、帯板状の平鋼板からなるブレース本体に降伏部を形成するとともに、その座屈を防止するための拘束部材を装着した構成であるので、座屈強度に優れたブレースとしての機能と減衰性能に優れたダンパーとしての機能を併せ持つものであり、特にブレース本体の面外変形を拘束する面外補剛材によりブレース本体を両面側から挟み込み、かつ、面内変形を拘束する面内補剛材を面外補剛材の間に挟み込む構成の拘束部材を採用したことにより、ブレース本体の面外座屈および面内座屈を確実に防止でき、構成が簡単で充分な小形軽量化と低コスト化を実現できる。
【００２６】
請求項２の発明のブレースダンパーは、ブレース本体として使用する鋼材の許容応力度が、建物の主要構造部材として使用される鋼材の許容応力度以下に設定されているので、ブレース本体をダンパーとして確実に機能させることができる。
【００２７】
請求項３の発明のブレースダンパーは、面外補剛材としてカットティー鋼を採用したので、汎用のカットティー鋼を用いて安価かつ簡便に組み立て可能であるし、十字形断面の鋼材と同様の外観を呈するものであるので取り扱いが容易であり、建物に対する設置の形態も通常のブレースの場合と何等変わることがない。
【００２８】
請求項４の発明のブレースダンパーは、面外補剛材として溝形鋼を採用したので、汎用の溝形鋼を用いて安価かつ簡便に組み立て可能であるし、Ｉ形鋼ないしＨ形鋼と同様の外観を呈するものであるので、請求項２の発明のブレースダンパーと同様に取り扱いが容易であり、建物に対する設置の形態も通常のブレースの場合と何等変わることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるブレースダンパーの外観を示す側面図である。
【図２】同、横断面図であり、（ａ）は図１におけるＩＩａ−ＩＩａ線視図、（ｂ）は同じくＩＩｂ−Ｉｂ線視図、（ｃ）はＩＩｃ−ＩＩｃ線視図である。
【図３】同、構成部品を示す図であって、（ａ）はブレース本体および面内補剛材を示す図、（ｂ）は絶縁材を示す図、（ｃ）は面外補剛材を示す図である。
【図４】同、組立状態を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態であるブレースダンパーの外観を示す側面図である。
【図６】同、横断面図であり、（ａ）は図５におけるＶＩａ−ＶＩａ線視図、（ｂ）は同じくＶＩｂ−Ｖｂ線視図、（ｃ）はＶＩｃ−ＶＩｃ線視図である。
【図７】同、構成部品を示す図であって、（ａ）はブレース本体および面内補剛材を示す図、（ｂ）は絶縁材を示す図、（ｃ）は面外補剛材を示す図である。
【図８】同、組立状態を示す分解斜視図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態であるブレースダンパーの組立状態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１　ブレース本体
１ａ　降伏部
２　拘束部材
４　面外補剛材
４ａ　リブ
４ｂ　フランジ
５　面内補剛材
８　絶縁材
【図１】
2004060234.tif 000003
【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】
2004060234.tif 000008
【図７】
2004060234.tif 000009
【図８】
2004060234.tif 000010
【図９】
2004060234.tif 000011