(57)【要約】【課題】  軽量フレーム構造物のための座屈抑制ブレース付きのフレームを提供する。【解決手段】  本発明は、座屈抑制ブレース付きのフレーム及びそれに用いられる座屈抑制ブレースに関する。本発明による座屈抑制ブレースは、コア(110)と、このコア(110)の少なくとも一部を取り囲むケーシング(112a，112b)を有する。ケーシング(112a，112b)刃、コア(110)に対する圧縮荷重下でのコア(110)の座屈に抵抗する。ケーシング(112a，112b)は、木材等で形成される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座屈抑制ブレース付きのフレームにおいて用いられる座屈抑制ブレースであって、
コアと、
前記コアの少なくとも一部を取り囲んで、前記コアに対する圧縮荷重下での前記コアの座屈に抵抗するケーシングと、を有し、
前記ケーシングが木材で形成されることを特徴とする座屈抑制ブレース。
【請求項２】
前記ケーシングが、互いに固定される２つの別個の半部から形成される請求項１に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項３】
前記別個の半部が、接着剤、エポキシ、ねじ、釘又は鋲、ボルト、及び半部の間の交差部分に配置されるメンディングプレートの少なくとも１つによって互いに固定される請求項２に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項４】
前記別個の半部が、この半部の周りに付けられるロープ、ストラップ、及びバンドによって互いに固定される請求項２に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項５】
前記別個の半部は、それらを互いに接合したときに前記ケーシングの外面の周りに付けられるラップによって互いに固定される請求項２に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項６】
前記半部は、それらの間の滑りを防ぐための手段によって互いに固定される請求項２に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項７】
前記ケーシングの各半部に、それらが互いに固定されたときに前記コアを受入れるためのチャンネルが形成され、前記半部が互いに固定されたとき、前記コアが前記チャンネルの少なくとも１つを構成する少なくとも１つの表面と接触する状態で配置される請求項２に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項８】
前記コアが延性を有する請求項１に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項９】
前記コアが、その中心軸線に対して直角な平面において円形の直径を有する請求項１に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項１０】
前記コアが、その中心軸線に対して直角な平面において正方形、矩形、長円形、楕円形又はクロス形状のうちの１つの形状の直径を有する請求項１に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項１１】
前記ケーシングが、正方形、矩形、円形、長円形、及び楕円形のうちの１つの形状の外面を有する請求項１に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項１２】
前記ケーシングが、丸みが付けられた縁部を含む外面を有する請求項１に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項１３】
前記ケーシングがその中央を通る開口部を含み、前記開口部が実質的に正方形である請求項１に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項１４】
前記ケーシングがその中央を通る開口部を含み、前記開口部が実質的に前記コアの形状と合致する請求項１に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項１５】
前記ケーシングが、互いに固定される４つの別個の部分で形成され、前記コアを少なくとも部分的に囲むことができる開口部を構成する請求項１に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項１６】
前記コアの第１の端部及び第２の端部に取付けられた一対の管状延長部を更に含み、前記一対の管状延長部により、前記コアが、前記座屈抑制ブレース付きフレームのフレームに取付けられる請求項１に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項１７】
前記一対の管状延長部の管状延長部がねじ山付きの孔を有し、前記コアの第１の端部及び第２の端部のねじ山と螺合する請求項１６に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項１８】
前記一対の管状延長部の一方の管状延長部が、前記コアの前記第１の端部又は第２の端部に溶接される請求項１６に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項１９】
座屈抑制ブレース付きのフレームにおいて用いられる座屈抑制ブレースであって、
コアと、
前記コアの少なくとも一部を取り囲んで、前記コアに対する圧縮荷重下での前記コアの座屈に抵抗するケーシングと、を有し、
前記ケーシングは、木材、アルミニウム、銅、真鍮、青銅及びこれらの合金を含む金属、剛性プラスチックを含むポリマー、及び、繊維ガラスからなる材料群から選択される材料で形成されることを特徴とする座屈抑制ブレース。
【請求項２０】
前記ケーシングが、互いに固定される２つの別個の半部から形成される請求項１９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項２１】
前記ケーシングは、一体的な部材から形成され、少なくとも部分的に前記コアを囲むことができる開口部を有する請求項１９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項２２】
前記半部は、それらの間の滑りを防ぐための手段によって互いに固定される請求項２０に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項２３】
前記コアが、その中心軸線に対して直角な平面において正方形、矩形、長円形、楕円形、又はクロス形状のうちの１つの形状の直径を有する請求項１９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項２４】
前記ケーシングが、正方形、矩形、円形、長円形、及び楕円形のうちの１つの形状の外面を有する請求項１９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項２５】
前記ケーシングが、丸みが付けられた縁部を含む外面を有する請求項１９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項２６】
前記ケーシングが、その中央を通る開口部を含み、前記開口部が実質的に前記コアの形状と合致する請求項１９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項２７】
前記コアの第１の端部及び第２の端部に取付けられる一対の管状延長部を更に含み、
前記一対の管状延長部が、前記コアが、前記座屈抑制ブレース付きのフレームのフレームに取付けられる請求項１９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項２８】
座屈抑制ブレース付きのフレームにおいて用いられる座屈抑制ブレースであって、
コアと、
前記コアに対する圧縮荷重下での前記コアの座屈に対抗するための手段と、を有することを特徴とする座屈抑制ブレース。
【請求項２９】
軽量フレーム構造物におけるヒステリシスの減衰のための座屈抑制ブレース付きのフレームであって、
フレームと、座屈抑制ブレースと、を有し、
前記座屈抑制ブレースが、コアと、前記コアの少なくとも一部を取り囲んで、前記コアに対する圧縮荷重下での前記コアの座屈に抵抗するケーシングと、を有し、
前記ケーシングが、木材、アルミニウム、銅、真鍮、青銅及びこれらの合金を含む金属、剛性プラスチックを含むポリマー、及び、繊維ガラスからなる材料群から選択される材料で形成されることを特徴とする座屈抑制ブレース付きのフレーム。
【請求項３０】
前記ケーシングが、互いに固定される２つの別個の半部から形成される請求項２９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項３１】
前記ケーシングが、一体的な部材から形成され、少なくとも部分的に前記コアを囲むことができる開口部を有する請求項２９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項３２】
前記半部が、それらの間の滑りを防ぐための手段によって互いに固定される請求項３０に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項３３】
前記ケーシングが、正方形、矩形、円形、長円形、及び楕円形のうちの１つの形状の外面を有する請求項２９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項３４】
前記ケーシングが、丸みが付けられた縁部を含む外面を有する請求項２９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項３５】
前記ケーシングが、その中央を通る開口部を含み、前記開口部が実質的に前記コアの形状と合致する請求項２９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項３６】
前記コアの第１の端部及び第２の端部に取付けられた一対の管状延長部を更に含み、
前記一対の管状延長部により、前記コアが、前記座屈抑制ブレース付きのフレームのフレームに取付けられる請求項２９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項３７】
剪断力のヒステリシスの減衰をすることができる座屈抑制ブレース付きのフレームにおいて用いられる座屈抑制ブレースであって、
コアと、前記コアの少なくとも一部を取り囲んで、前記コアに対する圧縮荷重下での前記コアの座屈に抵抗するケーシングと、を有し、
前記ケーシングが、木材、アルミニウム、銅、真鍮、青銅及びこれらの合金を含む金属、剛性プラスチックを含むポリマー、及び、繊維ガラスからなる材料群から選択される材料で形成され、
前記コアに対して作用する引張り荷重及び圧縮荷重が、前記コアと前記ケーシングとの間にスリップ層を採用することなしに、前記ケーシングに伝達されないことを特徴とする座屈抑制ブレース。
【請求項３８】
座屈抑制ブレース付きのフレームにおいて用いられる座屈抑制ブレースであって、
一定長さを有するコアと、
前記コアの周辺の第１の導管と、
前記コアの周辺の第２の導管と、を有し、
前記第１の導管及び前記第２の導管が、前記コアの前記一定長さよりも短い組合わせ長さを有し、前記第１の導管と前記第２の導管との間に間隙を形成し、
ばねが、前記第１の導管と前記第２の導管との間の間隙内において前記コアの周りに巻かれ、前記第１の導管及び前記第２の導管を、それらが互いに離れるように付勢することを特徴とする座屈抑制ブレース。
【請求項３９】
更に、前記ばねの周り、及び、前記間隙に隣接した前記第１の導管及び前記第２の導管の少なくとも端部分の周辺に配置された第３の導管を有する請求項３８に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項４０】
更に、前記第３の導管、前記第１の導管、前記第２の導管、及び前記コアの少なくとも一部を取り囲むケーシングを有し、
前記コアに対する圧縮荷重下での前記コアの座屈に抵抗し、
前記ケーシングが木材で形成される請求項３９に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項４１】
前記第１及び第２の導管が鋼で形成された請求項３８に記載の座屈抑制ブレース。
【請求項４２】
座屈抑制ブレース付きのフレームにおいて用いられる座屈抑制ブレースであって、
一定長さを有するコアと、
前記コアの周辺の第１の導管と、
前記コアの周辺の第２の導管と、を有し、
前記第１の導管及び前記第２の導管が、前記コアの前記一定長さよりも短い組合わせ長さを有し、前記第１の導管と前記第２の導管との間に間隙を形成し、
ばねが、前記第１の導管と前記第２の導管との間の間隙内において前記コアの周りに巻かれ、
更に、前記ばねの周り、及び、前記間隙に隣接した前記第１の導管及び前記第２の導管の少なくとも端部分の周辺に配置された第３の導管を有することを特徴とする座屈抑制ブレース。
【請求項４３】
更に、前記第３の導管、前記第１の導管、前記第２の導管、及び前記コアの少なくとも一部を取り囲むケーシングを有し、
前記コアに対する圧縮荷重下での前記コアの座屈に抵抗し、
前記ケーシングが木材で形成される請求項４２に記載の座屈抑制ブレース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量フレーム構造物において用いられるヒステリシス減衰要素、特に、圧縮荷重下でのコアの座屈に抵抗する軽量ケーシングにより取り囲まれた延性荷重支持コアを含む、軽量フレーム構造物において用いられる座屈抑制ブレース付きのフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震活動及び強風といった自然現象による剪断応力は、軽量フレーム構造物の構造的一体性に対して破壊的な影響をもつことがある。こうした自然現象により発生する横方向の力は、壁の上部分を壁の底部分に対して横方向に移動させ、この移動が壁の構造上の欠陥、幾つかの場合においては、建築物の崩壊をもたらすことがある。剪断応力による損傷を防ぐ１つの方法は、座屈抑制ブレース（brace）又は突張り付きのフレームを使用することである。元は日本で開発され、採用されたものであり、現在は米国でも広く用いられている座屈抑制ブレース付きのフレームは、大きい鋼及びコンクリートのフレームの建築物及び超高層ビルに設置され、地震活動及び強風により発生した剪断応力の受動的なヒステリシスの減衰を与える。
【０００３】
このような大規模構造物において用いられる座屈抑制ブレース付きのフレームは、構造用鋼フレームに対角線上に取付けられた中央鋼コアを備える。鋼コアは、高い引張り荷重に耐えることができる。圧縮荷重下での剛性を付与するために、中央鋼コアは、通常、その長さにわたってコンクリート又はモルタルで充填された鋼管の中に入れられる。コンクリートで充填された鋼管は、圧縮力下での鋼コアの座屈を防ぐ。座屈抑制ブレース付きのフレームは、地震その他の剪断応力事象により発生したエネルギーを、張力及び圧縮の両方において損傷なしに反復的に撓むことによって吸収し、それにより、基本的な構造フレームに対する損傷を防ぐ。
【０００４】
引張り荷重及び圧縮荷重の下でブレース付きのフレームが適当に撓むためには、これらの荷重がケーシングではなく鋼コアによって支持されることが重要である。したがって、スリップ界面又は「非接着」層が、鋼コアと周囲コンクリートとの間に設けられ、鋼コアをコンクリートから分離させて、圧縮荷重及び引張り荷重が鋼コアによってのみ支持されることを確実にする。通常のブレース付きのフレームにおいては、スリップ層の材料及び幾何学的形状は、剪断及びポワッソン効果による鋼コアとコンクリートとの間の相対的な移動を可能にするのと同時に、コアが圧縮により撓むときにコアの局部的な座屈を抑制するように、注意深く設計及び構築されねばならなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの構成のために、通常の座屈抑制ブレース付きのフレームは、軽量フレーム構造物において用いるのには適していない。大規模な高層建築物及び超高層ビルにおいては効率的に用いられるが、通常のブレースにおける費用及びオフサイト製造要求は、その重量と併せて、軽量フレーム構造物に対する使用を妨げてきた。更に、地震事象の際には、ブレース付きのフレーム自体を破壊することなく、通常のブレース付きのフレームの鋼コアを検査することは不可能であった。
【０００６】
したがって、本発明の利点は、特に、軽量フレーム構造物における使用に適した座屈抑制ブレース付きのフレームを提供することにある。
本発明の更に別の利点は、安定して予測可能なヒステリシス反応を与える座屈抑制ブレース付きのフレームを提供することである。
本発明の別の利点は、製造が容易であり、既存の軽量フレーム構造物の中に容易に後付けすることができる座屈抑制ブレース付きのフレームを提供することにある。
本発明の更に別の利点は、ブレース付きのフレーム全体を交換することなく、コアの一体性を検査することを可能にする座屈抑制ブレース付きのフレームを提供することにある。
本発明の別の利点は、コアとケーシングとの間に別個の材料層で構成されたスリップ層を用いることなく、効率的な座屈抑制ブレース付きのフレームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらその他の利点は、実施形態においては、軽量フレーム構造物において用いられる座屈抑制ブレース付きのフレームに関する本発明により実現される。座屈抑制ブレース付きのフレームは、フレームと、フレームの対向するコーナーに対角線状に取付けられた座屈抑制ブレースと、を有する。座屈抑制ブレースは、軽量ケーシングにより取り囲まれた延性荷重支持コアを含み、ケーシングは、圧縮荷重下でのコアの座屈に抵抗する。本発明の実施形態においては、コアは、円形の断面を有する鋼ロッドで形成され、ケーシングは、木材その他の軽量な材料で形成され、コアを受入れるために、縦方向に中央を貫通する開口部が形成される。ケーシングは、２つの別個の半部から形成され、これらは種々の固定方法により互いに固定され、互いに対して滑らないようにされる。変形例として、ケーシングは、単一の一体的な構造体であってもよい。ケーシング及びコアの両方は、様々な断面形状であってもよく、変形実施形態において、コアが配置されるケーシングの開口部は、コアの形状と合致してもよいし、そうでなくてもよい。
【０００８】
管状延長部をコアの各端部に連結して、ケーシングをコアの周りの所定位置に維持することができ、フレームのコーナーにおけるブレースの取付けを可能にする。延長部は、ケーシングの端部に形成された凹部分の中に部分的に嵌まり、コアの端部に、ねじ込み、溶接、ボルト留め、糊付け、及び／又は、別の方法により取付けられる。
【０００９】
このような構成により、壁の中で剪断応力によりもたらされる座屈抑制ブレースの引張り荷重及び圧縮荷重は、張力及び圧縮の両方において、座屈抑制ブレースの反復可能な撓みによって効率的に減衰される。コアに固有の延性特性により、座屈抑制ブレースが引張り荷重下で撓むことを可能にし、コアに対するケーシングの抑制は、座屈抑制ブレースが圧縮荷重下で撓むことを可能にする。更に、コアとケーシングとの間には低摩擦があるため、引張り荷重及び圧縮荷重は、コアにより支持され、ケーシングに伝達されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図面を参照して、本発明を説明する。
図１〜図１９を参照して述べる本発明の実施形態は、軽量フレーム構造物において用いられる座屈抑制ブレース付きのフレームに関し、フレームは延性荷重支持コアを含み、このコアは、圧縮荷重下でのコアの座屈に抵抗する軽量ケーシングにより取り囲まれている。本発明は、多数の異なる形態により具体化することができ、ここに述べる実施形態に制限されるものとして解釈されないことを理解すべきである。むしろ、これらの実施形態は、本開示を十分で完全なものにして、本発明を当業者に完全に伝えるために与えられる。実際、本発明は、特許請求の範囲により定義される本発明の範囲及び精神内に含まれるこれらの実施形態の変形的手法、修正、及び均等技術をカバーすることを意図している。更に、以下の本発明の詳細な説明においては、本発明の十分な理解を与えるために、幾多の特定の詳細が述べる。しかし、当業者であれば、本発明は、このような特定の詳細なしに実施できることが明らかであろう。
【００１１】
ここで図１を参照すると、軽量フレーム構造物において用いられる座屈抑制ブレース付きのフレーム（「ＢＲＢＦ」）１００が示される。ここで用いられる軽量フレーム構造物とは、垂直方向構造要素及び水平方向構造要素が、主として、繰り返し的な木フレーム部材及び／又は軽量ゲージ鋼フレーム部材システムによってフレームにされた任意の種類の構造物である。ＢＲＢＦ１００は、鋼フレーム１０２と、座屈抑制ブレース１０４とを有している。ブレース１０４は、フレーム１０２の対角コーナー１０８、１１０に溶接されるか、ボルト留めされるか、糊付けされるか及び／又は別の方法により取付けられたガセットプレート１０６のところでフレーム１０２に取付けられている。図１においては、フレーム１０２の正面又は前面におけるガセットプレート１０６のみが視認可能であるが、付加的な２つのこのようなガセットプレートが、更に、図１に示すガセットプレート１０６の後側でフレーム１０２の後側に溶接されるか、ボルト留めされるか、糊付けされるか及び／又は別の方法により取付けられている。フレーム１０２は、鋼で形成され、この鋼の強度は、ブレース１０４が作動可能な最大の力に対する降伏応力レベルよりも十分小さく維持され、したがって、撓みが、フレーム１０２ではなく、ブレース１０４に確実に限定されることが好ましい。
【００１２】
図２〜図４を参照すると、座屈抑制ブレース１０４は、外側ケーシング１１２内に囲まれた延性内側コア１１０を有している。本発明の実施形態においては、コア１１０は、およそ１／２インチ（１．２７センチメートル）の円形断面直径を有する鋼ロッドで形成されるのがよい。変形実施形態においては、コアは、他の延性材料、及び他の直径で形成されてもよい。例えば、コア１１０は、銅又は熱可塑性ポリウレタン等のポリマーで形成されてもよい。同様に、変形実施形態においては、コア１１０の直径は、１／４〜２インチ（０．６３５〜５．０８センチメートル）であってもよい。
【００１３】
本発明によれば、ケーシング１１２は、例えば、木材で形成され、その縦方向の中心を通るチャンネル１１４ａ、１１４ｂによって形成された、コア１１０を収容するための開口部１１４（図４及び図７）を有する。スプルースマツモミ（spruce-pine-fir）、ダグラスモミ（Douglas）・カラマツ（fir-larch）、ヘムモミ（hem-fir）及び南部マツ（southern pine）を含む材木群から鋸で切られた材木を含む様々な種類の木材をケーシング１１２に用いることができる。変形例として、ケーシング１１２は、集成材及び木材複合物等の加工木材で形成されてもよい。他の種類の木材も想定される。更に、変形例として、ケーシング１１２は、例えば、アルミニウム、銅、真鍮、青銅、及びこれらの合金を含む軽金属といったその他の材料で形成してもよいことを理解すべきである。ケーシングは、更に、繊維ガラス又は例えば種々のプラスチックを含む剛性ポリマー等の他の軽量材料で形成されてもよい。様々な他の軽金属及び軽量材料は、上述の金属及び材料に対して許容される均等物であり、本発明における使用のために想定されることを理解すべきである。本発明の目的のためには、通常の鋼とセメント又はモルタルの組み合わせは、上述の軽量材料に対する均等物とは考慮されず、これがケーシング１１２のために用いられることはない。
【００１４】
本発明の実施形態においては、ケーシング１１２は、図２〜図４に示すように、２つの別個の半部１１２ａ、１１２ｂから形成されるのがよい。各半部１１２ａ、１１２ｂは、例えば、その長さ方向に対して垂直で、２インチ（５．０８センチメートル）×４インチ（１０．１６センチメートル）の断面寸法を有し、それらが一体に組立てられたとき、ケーシング１１２の断面寸法は、４インチ（１０．１６センチメートル）×４インチ（１０．１６センチメートル）になる。変形実施形態においては、各半部及びケーシング全体の寸法が変更されてもよいことを理解すべきである。
【００１５】
半部１１２ａ、１１２ｂは、互いに対して滑らないように、互いに固定される。半部１１２ａ、１１２ｂ間の滑りを防ぐために、接着剤、エポキシ、ねじ、釘又は鋲、ボルト又はこれらの組み合わせを含む種々の固定方法を適用することができる。固定方法は、追加的に、半部１１２ａ、１１２ｂ間の界面において、１つ又はそれ以上のメンディングプレートを含んでもよい。例えば、カリフォルニア州Ｄｕｂｌｉｎ所在のＳｉｍｐｓｏｎ  Ｓｔｒｏｎｇ−Ｔｉｅ，  Ｃｏ．，  Ｉｎｃ．，から入手可能なメンディングプレートは、その表面及び裏面から突出する鋭い突出部を含み、それにより、半部１１２ａ、１１２ｂがそれらの間の滑りを防ぐように互いに固定されるとき、メンディングプレートは、半部１１２ａ、１１２ｂの対向する面に打ち込まれる。
【００１６】
半部は、付加的に又は代替的に、半部１１２ａ、１１２ｂの周りに緊密に付けられた１つ又はそれ以上のロープ、ストラップ、又はバンドによって、互いに固定されてもよい。半部１１２ａ、１１２ｂの間の滑りを防ぐために、上述の方法に加えて又はその代わりに用いることができる更に別の方法は、半部が互いに接合されたときに、ケーシングの外面の周りに付けられるラップである。このラップは、液体形態で塗布されて、乾燥すると硬くなるものが好ましく、例えば、繊維性樹脂である。
【００１７】
図２及び図３に例示するように、ケーシング１１２は、半部１１２ａ、１１２ｂで形成され、開口部１１４が、それぞれの半部に形成された一対のチャンネル１１６ａ、１１６ｂによって形成される（図２及び図３の図では、チャンネル１１６ａは視認できないが、図５及び図６に示す）。チャンネル１１６ａ及び１１６ｂは、溝彫り具及びその他の木材にチャンネルを形成するための既知の装置により形成することができる。上述し且つ以下に述べるように、チャンネル１１６ａ、１１６ｂは、半部１１２ａ、１１２ｂが連結されたときにコアが開口部１１４内に嵌まるように、コア１１０の直径に応じて寸法決めされる。一体的な木材片を貫通する開口部１１４を形成することは困難であるが、ケーシング１１２が、例えば、孔あけ加工によって貫通するように形成された開口部１１４を有する単一の一体的な木材片で形成されてもよいことが想定される。
【００１８】
上述したように、変形例として、ケーシング１１２は、その他の軽量金属で形成されてもよいし、単一の一体的な構造の材料で形成されてもよく、例えば、アルミニウム、銅、真鍮、プラスチック又は繊維ガラスで形成される。この実施形態においては、開口部１１４は、押出成形、鋳造その他の一体的なケーシングを製造するための工程中に形成されるのがよい。変形例として、上記軽量金属及び材料で形成されたケーシング１１２は、上述したように、別個の半部により形成されてもよく、その場合、半部は、チャンネル１１６ａ、１１６ｂを有し、上述した固定方法の少なくとも幾つかを用いて互いに固定される。
【００１９】
軽量フレーム構造物において軽量材料を用いる利点に加えて、ケーシング１１２の材料と、コア１１０が開口部１１４内に嵌まることとにより、座屈抑制ブレースが、ケーシングとコアとの間に通常要求されるスリップ層を用いることなく、ＢＲＢＦ１００に作用する剪断力のヒステリシスを減衰させることを可能にする。特に、コアが軸線方向荷重（すなわち、コアの中心軸線に沿った荷重）を受ける間、ケーシングとコアとの間の比較的低い摩擦により、コアが軸方向荷重をケーシングに伝達することを大幅に防止する。
【００２０】
座屈抑制ブレース１０４は、更に、コア１１０の各端部に連結された管状延長部１２０を有している。この延長部１２０は、コア１１０と同じ材料で形成されてもよいし、延長部が異なる温度及び条件においてコアの端部にしっかりと固定されたままになるように、同様の熱膨張係数を有する別な材料で形成されてもよい。本発明の実施形態においては、各管状延長部１２０は、それを貫通しないように形成されたねじ山付き孔１２２（図２）を含み、この孔の中に、コア１００のねじ山付き端部１２４が受入れられる。端部１２４のねじ山は、その外径がコア１１０の外径と等しくなるようにコアに切削加工された切削ねじ山であるのがよい。変形例として、端部１２４のねじ山は、ねじ山間の材料を押しやるロール加工法で形成された転造ねじ山であってもよい。かかる実施形態においては、ねじ山は、コアの外径よりもわずかに大きい外径を有する。管状延長部１２０は、コア１１０の端部にねじ込まれることに加えて、又は、その代わりに、コア１１０の端部に溶接、ボルト留め、糊付け及び／又は他の手段により固定されてもよい。
【００２１】
延長部１２０は、ケーシング１１２をコア１１０の周りの所定位置に維持するために設けられ、図示のように、ケーシング１１２の端部の外に突出して、フレーム１０２に対するブレース１０４の取付けを可能にする。１つの実施形態においては、ボルト１２６が、フレーム１０２の対向するコーナーにおいて、前側及び後側のガセットプレート１０６に形成された孔に嵌められ、各管状延長部１２０を貫通する孔１２８が形成され、それにより、ブレース１０４がフレーム１０２にボルト留めされることを可能にする。ボルト１２６が孔１２８を貫通することにより、フレーム１０２とブレース１０４との間の幾らかの相対的な移動を可能にするが、このような相対的な移動の結果として、管延長部１２０又はガセットプレート１０６内に応力を発生させることはない。
【００２２】
延長部１２０は、ケーシングの半部の各端部においてケーシングの半部１１２ａ、１１２ｂのそれぞれに形成された凹部分１３０ａ、１３０ｂ（図２及び図３）の中に嵌められる。管状延長部１２０は、コアが１／２インチ（１．２７センチメートル）の直径を有する実施形態においては、コア１１０より大きい、例えば１インチ（２．５４センチメートル）の直径を有することが好ましい。したがって、凹部分１３０ａ、１３０ｂは、チャンネル１１６ａ、１１６ｂよりもわずかに大きい程度だけ、半部１１２ａ、１１２ｂの中に凹みが付けられ、それにより、延長部１２０を受入れる。組立てられたとき、延長部１２０が凹部分１３０ａ、１３０ｂに嵌められることにより、ケーシング１１２がコア１１０の周りの所定位置に維持される。ケーシング１１２が単一の一体的な部材からなる実施形態においては、凹部分は、孔あけ加工によって形成されてもよいし（ケーシングが木材で形成されている場合）、又は、押出成形法又は鋳造法によって形成されてもよい（ケーシングが他の軽量金属及び材料で形成されている場合）。
【００２３】
図５及び図６は、ケーシングの半部１１２ａにおけるチャンネル１１６ａ及び凹部分１３０ａの図である。図５に示すように、チャンネル１１６ａと凹部分１３０ａとの間の境界部は、ケーシングの半部１１２ａに形成された急な直角部であってもよい。変形例として、図６に示すように、チャンネル１１６ａと凹部分１３０ａとの間の境界部は、凹部分１３０ａの直径とチャンネル１１６ａの直径との間の部分１３４である緩やかな結合部であってもよい。上記部分１３４である緩やかな結合部は、コア１１０の圧縮変形の際にケーシング１１２内の応力集中を減少させることができる。図５及び図６に示す構成は、更に、ケーシングの半部１１２ｂにも形成されるのがよい。
【００２４】
図７は、図４における線７−７における、すなわち、コア１１０の中心軸線に対して直角な平面を通る断面図である。ここに示すように、ケーシング１１２は、半部１１２ａ及び１１２ｂで構成されて開口部１１４を形成し、開口部１１４の中にコア１１０が配置されており、コア１１０は、４つの接触線に沿ってケーシング１１２と接触して配置されている。変形実施形態においては、コアの直径を開口部１１４の直径よりもわずかに小さくして、コアとケーシング１１２との間に小さい空間があるようにしてもよい。
【００２５】
変形実施形態においては、コア１１０の形状が円形と異なるものであってもよい。例えば、図８は、図７と同様の断面図を示すが、図８の実施形態においては、コア１１０は四角形又は矩形の断面を有している。コアが矩形の断面を有する実施形態においては、開口部１１４を形成するチャンネルの寸法は、開口部１１４が実質的にコア１１０の形状と合致するような大きさにして、すべての側面において、コアとケーシングとの間に空間がほとんどないか又はまったくないようにするのがよい。図示されていない変形実施形態においては、開口部１１４を形成するチャンネルの寸法は、矩形のコア１１０とケーシング１１２の１つ又は２つ以上の表面との間に幾らかの空間が存在するような大きさにしてもよい。
【００２６】
図８に示す実施形態においては、半部１１２ａ及び１１２ｂが互いに一緒になるように構成された平面は、実質的には、コア１１０の互いに反対側にある２つの主要表面の平面と平行である（すなわち、図８に示す実施形態では、平面はすべて水平である）。しかし、コアは、図８に示す位置から、ケーシングに対して回転されてもよいことを理解すべきである。例えば、コアは、図８に示されるものから４５度だけ回転され、コアが開口部１１４内で対角線状に配置されてもよい。変形例として、コアは、図８に示すものから９０度だけ回転され、半部１１２ａ、１１２ｂの間の平面が、コア１１０の主要表面の平面に対して直角に配置されてもよい。半部１１２ａ、１１２ｂの交差平面に対する他のすべての角度方向が想定される。
【００２７】
図９は、クロス形状、即ち、「Ｘ」字形状を構成するように直角に交差した平面により成形されたコア１１０の更に別の断面形状を示す。長円形又は楕円形等の他の形状も想定され、半部１１２ａ、１１２ｂの交差平面に対するコアの他の配向が想定される。更に、開口部１１４は、図９に示すように、正方形であってもよいし、図９に示すコア１１０の形状と合致するように切削されてもよい。
【００２８】
更に、変形実施形態においては、ケーシング１１２の外面形状及び／又は開口部１１４の形状は、異なっていてよいことを理解すべきである。例えば、ケーシングは、図１０に示すように円形断面を有していてもよいし、又は、図１１に示すように、楕円形又は長円形の断面を有していてもよい。図１１に示す楕円の主軸は、半部１１２ａ、１１２ｂの交差平面に対して平行であるが、半部１１２ａ、１１２ｂの交差平面に対する楕円の主軸の他のすべての配向が想定される。変形実施形態においては、ケーシング１１２の外側コーナーは、図１２に示すように丸みを付けてもよい。図示されていないが、更に、変形実施形態においては、ケーシング１１２の外面は、三角形の断面形状により形成してもよい。
【００２９】
更に別の変形実施形態においては、半部自体の各々は、図１３に示すように互いに嵌まる実質的に三角形の断面で形成されてもよい。更に別の実施形態においては、半部１１２ａ及び１１２ｂの交差平面とケーシング１１２の外面との間の他の角度方向が想定される。図１４は、図７と同じ観点からの断面図を示すが、図１４の実施形態においては、開口部１１４及びコア１１０の両方が、実質的に合致する断面の円形、楕円形又は長円形の形状を有する。
【００３０】
以上、ケーシング１１２が一体的なものであるか又は２つの別個の半部で形成されたものであるとして述べた。しかし、更に別の変形実施形態においては、ケーシング１１２は、２つより多い半部で形成されてもよい。例えば、図１５に示すように、ケーシングは、２つの大きい部分１１２ａ、１１２ｂが２つの小さい部分１１２ｂ、１１２ｄと連結された４つの別個の部分で形成されてもよい。各部分は、上述の固定方法のいずれかによって互いに固定されるのがよい。更に別の例として（図示せず）、４つの別個の部分の各々は、同じ大きさの菱形の断面形状を有し、それぞれの部分が互いに嵌まって開口部１１４を構成してもよい。
【００３１】
図８〜図１５までにわたる変形形態に示し又は述べた上述の種々の実施形態を互いに組み合わせて、広範囲にわたるコア及びケーシングの構成を有する座屈抑制ブレース１０４を提供できることを理解すべきである。
【００３２】
本発明の更に別の実施形態を図１６〜図１８に示す。本実施形態によれば、コア１１０は、一対の円筒形導管１５０、１５２の中に入れられる。導管１５０、１５２は互いに同一のものとすることができ、コア１１０の外径よりわずかに大きい内径を有するのがよい。例えば、コアの直径が１インチ（２．５４センチメートル）である場合、導管１５０、１５２の内径は、２インチ（５．０８センチメートル）であるる。導管は、約１／４インチ（０．６３５センチメートル）の肉厚を有するのがよい。変形実施形態においては、コアと導管の内径との間の隙間、並びに、導管の肉厚は、上述した寸法よりも大きく又は小さくなるように変化してもよいことを理解すべきである。導管は、鋼出形成されてもよいし、銅又は青銅等の異なる金属で形成されてもよいし、熱可塑性ポリウレタン等のリマーで形成されてもよい。
【００３３】
図１７の断面図において最もよく見られるように、導管１５０は、組立てられたときに管状延長部１２０に当接する第１端部１５４と、第２端部１５６とを有する。同様に、導管１５２は、管状延長部１２０に当接する第１端部１５８と、第２端部１６０とを有する。導管１５０及び１５２の長さは、それらが組立てられたときに導管１５０の第２端部１５６と導管１５２の第２端部１６０との間に間隙が存在するように定められる。この間隙は、好ましくは、およそ１〜４インチ（２．５４〜１０．１６センチメートル）であり、更に好ましくは、およそ２インチ（５．０８センチメートル）であり、圧縮荷重下におけるブレース１０４の座屈を導管１５０及び１５２が妨げないように定められる。変形実施形態においては、導管１５０の第２端部１５６と導管１５２の第２端部１６０との間の間隙は、１インチ（２．５４センチメートル）よりも小さくてもよいし、４インチ（１０．１６センチメートル）よりも大きくてもよいことを理解すべきである。好ましい実施形態においては、間隙は、ブレース１０４の長さ方向に沿う中間に配置される。しかし、変形実施形態においては、導管１５０、１５２の長さは互いに異なってもよく、間隙の位置が、ブレースの長さ方向に沿う中間になくてもよいことを理解すべきである。
【００３４】
ばね１６２が、導管１５０と導管１５２との間の間隙内に且つコア１１０の周りに設けられる。組立てられたとき、ばね１６２は、導管１５０の第２端部１５６と導管１５２の第２端部１６０との間で圧縮される。ばね１２０は、導管１５０の第１端部１５４及び導管１５２の第１端部１５８をそれぞれの管状延長部１２０と接触した状態に維持することに加えて、コアの座屈に対する幾らかの抵抗を与える。
【００３５】
導管と導管の間の間隙において、コアの座屈に対するより大きな抵抗を与えるために、更にわずかに大きい直径の導管１６４をばね１６２の上に配置するのがよく、この導管１６４の端部は、導管１５０の第２端部１５６及び導管１５２の第２端部１６０の上に数インチだけ重なっている。実施形態においては、コイルばね１６２のワイヤ直径は、導管１５０、１５２の肉厚と同じになるように定められる。したがって、組立てられたとき、コア１１０とばね１６２との間の間隔は、コア１１０と導管１５０、１５２との間の間隔と同じになる。それと同時に、導管１６４を、導管１５０、１５２及びばね１６２の両方の上を所定の位置まで滑らせることが可能である。導管１６４は、およそ４〜６インチ（１０．１６〜１５．２４センチメートル）の長さであるのがよいが、変形実施形態においては、これよりも短くてもよいし、長くてもよいことを理解すべきである。導管１６４は、溶接、ねじ留め、ボルト留め、糊付け及び／又はその他の取付け方法によって所定の位置に保持されるのがよい。
【００３６】
図１６に示すように、チャンネル１１４ａ、１１４ｂの寸法は、導管１５０、１５２の周りに比較的ぴったりと嵌まるように定められるのがよい。拡径導管部分１６４を収容するために、ケーシングのそれぞれの半部１１２ａ、１１２ｂは、拡大部分１７０（一方の部分を半部１１２ｂに示す）を構成するように局部的に除去される。変形実施形態においては、導管１５０、１５２、１６４の内径及び／又は外径の断面は、円形以外のものであってもよいことを理解すべきである。
【００３７】
ここまで述べた本発明の実施形態では、ＢＲＢＦ１００は、フレーム１０２と、このフレーム１０２に対角線状に取付けられた単一の座屈抑制ブレースとを有している。図１９は、フレーム１０２内で「Ｖ」字を形成する１つより多い座屈抑制ブレース１０４を有する更に別の変形実施形態を示す。この実施形態においては、一対の付加的な中央ガセットプレート１４０が設けられる（見ることができない第２のプレート１４０は、図示のプレート１４０の後側でフレーム１０２に取付けられている）。各座屈抑制ブレース１０４は、上述のブレース１０４と同一の構造であり、図１９に示す各ブレース１０４は、第１端部がフレーム１０２の上コーナーに連結され、第２端部が中央ガセットプレート１４０に連結される。図１９に示すＢＲＢＦ１００は、変形例として、上下逆の「Ｖ」字を形成するように、逆に配置されてもよい。中央ガセットプレート１４０における各ブレース１０４の連結箇所は、ブレース１０４によって中央ガセットプレート１４０に発生するモーメント力を最小にするために、互いに近くにあることが好ましい。
【００３８】
ＢＲＢＦ１００は、異なる大きさに拡大縮小可能であり、異なるアスペクト比を有していてもよい。１つの実施形態においては、フレーム１０２は、幅４フィート（１２１．９２センチメートル）で高さ８フィート（２４３．８４センチメートル）である。本発明の例示に過ぎず且つ本発明を制限するものではないが、この実施形態においては、図１に示す座屈抑制ブレース１０４は、およそ８．５フィート（２５９．０８センチメートル）の長さであり、ケーシング１１２はおよそ８フィート（２４３．８４センチメートル）の長さであり、管状延長部１２０はケーシング１１２の両端部からそれぞれおよそ３インチ（７．６２センチメートル）だけ延びるのがよい。この実施形態におけるコア１１０は、およそ７フィート８インチ（２３３．６８センチメートル）の長さであり、コアの両端部がそれぞれ、管状延長部内に１インチ（２．５４センチメートル）受入れられるのがよい。管状延長部は、凹部分１３０ａ、１３０ｂの中におよそ３インチ（７．６２センチメートル）だけ延び、管状延長部の全長はおよそ６インチ（１５．２４センチメートル）であるのがよい。幅４フィート（１２１．９２センチメートル）で高さ８フィート（２４３．８４センチメートル）のフレームにおける変形実施形態においては、ケーシングの長さ、コアの長さ、コア上のねじ山の長さ、管状延長部の長さ、及び管状延長部がケーシングから延びる長さはすべて、上述した値とは異なっていてもよいことを理解すべきである。同様に、上述した値は、ＢＲＢＦ１００の異なる大きさ及びアスペクト比に対して異なっていてもよい。
【００３９】
ＢＲＢＦ１００は、軽量フレーム構造物の壁の中に取付けられ、構造に剛性を加え、剪断に対する抵抗を加えることができる。ＢＲＢＦ１００は、コンクリート建築物の土台、建築物の土台上の床部ダイアフラム、又は階下の上部プレート上の床部ダイアフラムである下に位置する支持面に取付けられるのがよい。これは、フレーム１０２の下方の棒に形成された貫通孔に通されるアンカーによって、下にある支持表面に取付けることができる。変形実施形態においては、例えば、ストラップアンカー、敷土台アンカー、後付けボルト、土台プレートの留め具、ストラップ、タイ、釘又は鋲、ねじ、継手金物、タイ、プレート、ストラップ、又はこれらの組み合わせといった他のアンカー機構を用いてもよい。ＢＲＢＦ１００は、同様に、上述のボルトその他のアンカー機構によってのように、壁の上部プレートに対する取付けのために、フレーム１０２の上部の棒に孔を含むことができる。
【００４０】
例えば、地震活動又は強風において、壁に作用する剪断力による座屈抑制ブレース１０４の引張り荷重及び圧縮荷重の両方によって、ブレース１０４は、引張り及び圧縮の両方において反復的に撓んで、剪断力のヒステリシスの減衰を与える。コアに固有の延性特性は、座屈抑制ブレースが引張り荷重下で撓むのを可能にし、コア１１０に対するケーシング１１２の抑制は、座屈抑制ブレースが圧縮荷重下で撓むのを可能にし、このようにして、他の場合においてはフレーム１０２が受ける剪断応力を減衰する。更に、前に示したように、コア及びケーシングに用いられる材料の性質は、引張り荷重及び圧縮荷重が、ケーシングではなくコアによって支持されることを可能にする。
【００４１】
本発明によるＢＲＢＦ１００の更に別の利点は、これらが建設中に現場で建設できることである。更に、地震事象の後、ケーシング１１２を容易に除去してコアを検査することができる。したがって、コアの一体性が元の状態のままである場合には、新しいケーシングをコアの周りに組み立てることができ、ＢＲＢＦ１００を置き換える必要がない。
【００４２】
本発明は、ここに詳細に述べられたが、本発明は、ここに開示された実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に述べられ、定義される本発明の精神及び範囲から離れることなく、種々の変更、置き換え及び修正をここに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による座屈抑制ブレース付きのフレームの正面図である。
【図２】本発明によるフレームに用いられる座屈抑制ブレースの分解斜視図である。
【図３】中央コア上に取付けられた管状延長部を示す、本発明による座屈抑制ブレースの部分分解斜視図である。
【図４】本発明による座屈抑制ブレースの斜視図である。
【図５】本発明による座屈抑制ブレースの端部分の部分底面図である。
【図６】本発明による座屈抑制ブレースの端部分の変形実施形態の部分底面図である。
【図７】図４に示す座屈抑制ブレースの線７−７における断面図である。
【図８】本発明による座屈抑制ブレースのコアの変形形態を示す、図７と同様の断面図である。
【図９】本発明による座屈抑制ブレースのコアの変形形態を示すす、図７と同様の断面図である。
【図１０】本発明による座屈抑制ブレースのケーシングの外面の変形形態を示す、図７と同様の断面図である。
【図１１】本発明による座屈抑制ブレースのケーシングの外面の変形形態を示す、図７と同様の断面図である。
【図１２】本発明による座屈抑制ブレースのケーシングの外面の変形形態を示す、図７と同様の断面図である。
【図１３】本発明による座屈抑制ブレースのケーシングの変形形態を示す、図７と同様の断面図である。
【図１４】本発明による座屈抑制ブレースのケーシングの内面の変形形態を示す、図７と同様の断面図である。
【図１５】本発明による座屈抑制ブレースのケーシングの更に別の変形形態を示す、図７と同様の断面図である。
【図１６】本発明の変形実施形態による座屈抑制ブレース付きフレームの分解斜視図である。
【図１７】図１６に示す座屈抑制ブレース付きフレームの実施形態の拡大断面図である。
【図１８】図１６に示す座屈抑制ブレース付きのフレームの実施形態の拡大断面図である。
【図１９】本発明による変形の座屈抑制ブレース付きのフレームの正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  座屈抑制ブレース付きのフレーム
１０２  フレーム
１０４  座屈抑制ブレース
１０６  ガセットプレート
１１０  コア
１１２  ケーシング
１１２ａ、１１２ｂ  半部
１１２ｃ、１１２ｄ  半部
１１４  開口部
１１４ａ、１１４ｂ  チャンネル
１２０  管状延長部
１２４  端部
１５０、１５２  導管
１６２  ばね
１６４  導管
【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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【図１３】
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【図１４】
2005330802.tif 000016
【図１５】
2005330802.tif 000017
【図１６】
2005330802.tif 000018
【図１７】
2005330802.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【外国語明細書】
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