(57)【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鋼板からなるブレース本体と、ブレース本体の周囲に装着されることによりブレース本体の軸方向変形を許容しつつ面外座屈を防止する拘束部材からなり、
ブレース本体には幅寸法を両端部よりも小さくすることで所定軸力を受けた際に降伏する降伏部を形成するとともに、拘束部材にはその降伏部の幅方向への変形を拘束して面内座屈を防止する補剛材を設け、
前記拘束部材は、ブレース本体を両側から挟み込む対のチャンネル鋼材と、それらチャンネル鋼材どうしを締結する帯鋼からなる対のカバープレートにより構成され、
前記補剛材は鋼材からなるものであって、前記拘束部材を構成している一方のチャンネル鋼材に溶接されて固定され、
拘束部材を構成している双方のチャンネル鋼材には、それらチャンネル鋼材の面外方向の変形を防止する補剛部材を少なくともブレース本体の降伏部を挟み込む位置に設け、
該補剛部材は、鋼板からなる縦リブおよび横リブが格子状に組まれてチャンネル鋼材に溶接されて形成されてなる
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鋼板からなるブレース本体と、ブレース本体の周囲に装着されることによりブレース本体の軸方向変形を許容しつつ面外座屈を防止する拘束部材からなり、ブレース本体には幅寸法を両端部よりも小さくすることで所定軸力を受けた際に降伏する降伏部を形成するとともに、拘束部材にはその降伏部の幅方向への変形を拘束して面内座屈を防止する補剛材を設け、前記拘束部材は、ブレース本体を両側から挟み込む対のチャンネル鋼材と、それらチャンネル鋼材どうしを締結する帯鋼からなる対のカバープレートにより構成され、前記補剛材は鋼材からなるものであって、前記拘束部材を構成している一方のチャンネル鋼材に溶接されて固定され、拘束部材を構成している双方のチャンネル鋼材には、それらチャンネル鋼材の面外方向の変形を防止する補剛部材を少なくともブレース本体の降伏部を挟み込む位置に設け、該補剛部材は、鋼板からなる縦リブおよび横リブが格子状に組まれてチャンネル鋼材に溶接されて形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の実施形態であるブレースダンパーを示すものである。図１（ａ）は全体の外観を示す側面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は内部のブレース本体を示す側面図、図２は横断面図、図３は要部の分解斜視図である。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。
【００１０】
ブレース本体１は帯板状の鋼板（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は極軟鋼（低降伏点鋼）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いる。降伏部１ａは、ブレース本体１の素材である帯板状の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、図１（ｃ）に示すように、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。
【００１１】
拘束部材２は対のチャンネル鋼材４と帯鋼板からなる対のカバープレート５からなり、チャンネル鋼材４を背中合わせにした状態でそれらのウェブ部によりブレース本体１を両側から挟み込み、その状態でそれらのフランジ部にカバープレート５をボルト締結することで全体としてＨ型断面となるように組み立てられ、チャンネル鋼材４のウェブ部とブレース本体１とに２本の綴りボルト６を貫通させて締結することでブレース本体１の外側に装着されている。
【００１２】
そのように組み立てられた拘束部材２はブレース本体１の面外方向への変形を拘束してその座屈を防止するものであるが、チャンネル鋼材４にはこのチャンネル鋼材４自体が面外方向に変形することを防止するための補剛部材７が取り付けられている。補剛部材７はチャンネル鋼材４に溶接された鋼板からなる縦リブ７ａと、それら縦リブ７ａ間に溶接された同じく鋼板からなる横リブ７ｂからなり、本実施形態においては４枚と縦リブ７ａと３枚の横リブ７ｂとがブレース本体１の降伏部１ａを挟み込む位置に設けられることで、ブレース本体１に対する面外方向の拘束が十分に確保されるようになっている。
【００１３】
さらに、拘束部材２には、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ための補剛材８が双方のチャンネル鋼材４の間に設けられている。本実施形態における補剛材８はブレース本体１と同等程度の厚さの細長い鋼板が用いられ、降伏部１ａの両側の位置においていずれか一方のチャンネル鋼材４のウエブ部の内面に対しその両端部が溶接されて固定されている。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補剛材８として利用することが可能である。
【００１４】
上記のように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、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、補剛材８によりブレース本体１の幅方向の変形も拘束して面内座屈を防止するものであるが、ブレース本体１をダンパーとして機能させるためにはブレース本体１の軸方向の変形は拘束しないものとする必要があり、そのため、図１（ｃ）に示すようにブレース本体１とカバープレート５および補剛材８との間にはたとえば２ｍｍ程度の若干のクリアランスが確保され、かつ図２に示すように各チャンネル鋼材４のウェブ部とブレース本体１の表面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緩衝材９が介装されている。緩衝材９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る。また、図１（ａ）に示すように、チャンネル鋼材４とブレース本体１を締結する綴りボルト６を通すための貫通孔の一方は軸方向に長い長穴（ルーズホール）１０として形成されてそれらの軸方向の相対変形を許容するものとしており、チャンネル鋼材４の端部には上記のリブプレート３との干渉を避けるためのスリット１１が形成されている。
【００１５】
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。
【００１６】
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、特に拘束部材２がブレース本体１の面外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として極軟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が降伏して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。
【００１７】
ただし、本実施形態のブレースダンパーにあっては、ブレース本体１の中央部に降伏部１ａを設定してそこでの断面積を絞っていることから、降伏部１ａでの座屈強度は他の部分よりも低下することが避けられない。そのため、仮に拘束部材２による拘束力が十分でない場合には、ブレース本体１が過大な圧縮軸力を受けた際にはたとえば図６（ａ）に誇張して示しているように降伏部１ａにおいて面外座屈を生じて破断に到ることが想定される。また、ブレース本体１の降伏部１ａが拘束部材２の内部において幅方向に変形する余地があると、図６（ｂ）に示すように降伏部１ａが面内座屈を生じて破断してしまうことも想定される。
【００１８】
そこで、本実施形態のブレースダンパーは、そのような事態を確実に防止するべく、上述のように拘束部材２を構成しているチャンネル鋼材４に対し降伏部１ａを挟み込む位置に縦リブ７ａおよび横リブ７ｂからなる補剛部材７を設け、これによりチャンネル鋼材４による降伏部１ａに対する拘束を他の部分よりも増強することで降伏部１ａの面外座屈を確実に防止できるものとなっている。また、降伏部１ａの両側には補剛材８を設けることで降伏部１ａの幅方向への過大な変形を確実に防止し、それによってブレースダンパーの全長が長いような場合であっても降伏部１ａでの面内座屈を抑制して大型のブレースダンパーとしても支障なく適用できるものとなっている。
【００１９】
そして、上記のブレースダンパーは、リブプレート３や補剛部材７を有しているもののその外観は実質的にＨ形鋼と変わるものではないから、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。勿論、このブレースダンパーは、ブレース本体１の材質（極軟鋼に限るものではない）やその断面積、降伏部１ａでの降伏強度、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ことは言うまでもない。
【００２０】
しかも、上記のブレースダンパーは、帯板状のブレース本体１に対してチャンネル鋼材４とカバープレート５からなる拘束部材２を装着した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安価に組み立てることができるものである。
【００２１】
図４は上記のブレースダンパーの製作手順の一例を示すものである。この場合、予め所望の形状、寸法に加工したチャンネル鋼材４の一方を（ａ）に示すように横置きした状態で、その上面に補剛材８を溶接して固定する。チャンネル鋼材４に対する補剛材８の溶接はさしたる強度を必要とせず、補剛材８の両端部に対して仮付け用の断続隅肉溶接程度の軽微な溶接を行うことで充分である。そのような軽微な溶接により補剛材８を固定することとすれば、溶接作業を簡易に行い得るのみならず、溶接箇所数が少なく隅肉で溶接量も小さいため溶接残留変形も問題にならないし、溶接箇所を補剛材８の両端部のみに限定することで溶接ビードがブレース本体１に接触してブレース本体１の軸方向変形に支障を来すこともない。なお、補剛材８を予めチャンネル鋼材４に溶接しておいても勿論良い。
【００２２】
上記のようにして補剛材８を取り付けた後、予め加工しておいたブレース本体１を（ｂ）および（ｄ）に示すようにチャンネル鋼材４上に緩衝材９を介して配置するとともに、その上面に緩衝材９を設置し、（ｃ）に示すように他方のチャンネル鋼材４を重ねてカバープレート５を締結すれば良い。なお、緩衝材９は各チャンネル鋼材４のウエブ部の表面もしくはブレース本体１の両面に予め接着等により取り付けておいても勿論良い。
【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、拘束部材２の構成は、チャンネル鋼材４とカバープレート５により組み立てるものとして、チャンネル鋼材４の内側にブレース本体１の面内座屈を防止するための補剛材８を溶接して固定し、かつチャンネル鋼材４の外側には面外座屈を防止するための縦リブ７ａと横リブ７ｂからなる格子状の補剛部材７を溶接して形成する限りにおいて任意である。
【００２４】
また、チャンネル鋼材４に溶接されて固定されてブレース本体１の幅方向の変形を拘束して面内座屈を防止するための補剛材８としては、ブレース本体１の面内座屈を確実に防止し得る強度を有する鋼材を座屈を防止するうえで適正な位置に溶接して設ければ良く、その限りにおいて補剛材８の形状、寸法、取付位置は任意であり、たとえば図５（ａ）に示すように補剛材８を複数の小片に分散して取り付けることでも良い。
【００２５】
また、上記実施形態では補剛材８の両端部のみをチャンネル鋼材４に対して溶接して固定するようにしたが、その固定のための溶接の構造や形態は任意であり、たとえば、図５（ｂ），（ｃ）に示すように補剛材８に設けた凹部や穴部の内側をチャンネル鋼材４に対して溶接することも考えられる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明のブレースダンパーは、帯板状の鋼板からなるブレース本体にその軸方向変形を許容しつつ面外変形を拘束して座屈を防止する拘束部材を装着し、ブレース本体には幅寸法を両端部よりも小さくすることで所定軸力を受けた際に降伏する降伏部を形成するとともに、拘束部材にはその降伏部の幅方向への変形を拘束して面内座屈を防止する補剛材を設けたので、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降伏部が面内座屈を生じることが補剛材により確実に防止でき、したがって全長の長いブレースダンパーに適用しても座屈することなく安定した性能を発揮することができる。
【００２８】
また、拘束部材をチャンネル鋼材とカバープレートにより構成し、その拘束部材としてのチャンネル鋼材に補剛材を溶接して固定したので、汎用の鋼材を用いて安価かつ簡便に組み立て可能であるし、Ｈ形鋼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。
【００２９】
さらに、チャンネル鋼材とカバープレートからなる拘束部材の面外方向変形を防止する補剛部材を少なくともブレース本体の降伏部を挟み込む位置に設け、その補剛部材は鋼板からなる縦リブおよび横リブを格子状に組んでチャンネル鋼材に溶接することで形成したので、ブレース本体の面外座屈をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態であるブレースダンパーの概略構成を示す図である。
【図２】  同、断面図である。
【図３】  同、要部分解斜視図である。
【図４】  同、組立手順の一例を示す図である。
【図５】  同、他の実施形態を示す図である。
【図６】  ブレース本体に生じることが想定される面外座屈および面内座屈の状況を示す図である。
【符号の説明】
１  ブレース本体
１ａ  降伏部
２  拘束部材
４  チャンネル鋼材
５  カバープレート
７  補剛部材
７ａ  縦リブ
７ｂ  横リブ
８  補剛材
９  緩衝材
【図１】
0003820520.tif 000002
【図２】
0003820520.tif 000003
【図３】
0003820520.tif 000004
【図４】
0003820520.tif 000005
【図５】
0003820520.tif 000006
【図６】
0003820520.tif 000007