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【発明の名称】 座屈拘束ブレース
【発明者】 【氏名】齋藤 啓一
【課題】既存建物への適用が容易でかつ比較的安価に製造することができる座屈拘束ブレースを提供する。

【構成】芯材２と、この芯材２の両面に沿って配置された２枚の拘束プレート３と、これら芯材２および２枚の拘束プレート３を挟み込んで互いに対向して配置され各々両フランジ５ａの先端が拘束プレート３の表面の側縁に当接する山形鋼材からなる一対の拘束アングル５とを備える。両拘束アングル５を相互に接合し、または両拘束アングル５を拘束プレート３に接合する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材と、この芯材の両面に沿って配置された２枚の拘束プレートと、これら芯材および２枚の拘束プレートを挟み込んで互いに対向して配置され各々両フランジの先端が拘束プレートの表面の側縁に当接する山形鋼材からなる一対の拘束アングルとを備え、両拘束アングルを相互に接合し、または両拘束アングルを拘束プレートに接合した座屈拘束ブレース。
【請求項２】
請求項１において、前記拘束プレートは平鋼板からなる座屈拘束ブレース。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、座屈拘束ブレースの長手方向の複数箇所に、アングル材形の綴り合せ部材を、両拘束アングルの両フランジにおける対向するフランジ間にそれぞれ渡ってこれらフランジの外面に重ね、前記各綴り合せ部材を前記拘束アングルにボルト接合することで、両拘束アングルを相互に接合した座屈拘束ブレース。
【請求項４】
請求項３において、両面の拘束プレートの両側縁が芯材よりも張り出し、前記各綴り合せ部材は、拘束プレートの張り出し部分間に介在するスペーサを内角部に有するものである座屈拘束ブレース。
【請求項５】
請求項２において、前記拘束アングルは、両側縁を拘束プレートの側縁に溶接で接合した座屈拘束ブレース。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
この発明は、座屈拘束ブレースに関し、更に詳しくは、鉄骨構造物等に地震等の大きな振動が加わった際に、そのエネルギーを吸収して振動を減衰させるために、構造物の骨格間に組み込まれる座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のような座屈拘束ブレースとしては、鋼板のみで補剛したもの、ＲＣで補剛したもの、鋼材とモルタルで被覆するものなど、様々な補剛形式が提案され、実用化されている。特許文献１には、鋼管とその内部に配置された鋼材との間にコンクリートを充填した座屈拘束ブレースが開示されている。また、特許文献２には、鉄筋コンクリート製の座屈拘束材でブレース芯材を取囲んだ座屈拘束ブレースが開示されている。
【特許文献１】特開平６−５７８２０号公報
【特許文献２】特開平１０−３０６４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
座屈拘束ブレースは、ブレース芯材を座屈拘束することで、エネルギー吸収能力の高い制振部材とすることができるものであるが、一方で、座屈拘束にモルタル，コンクリートや金属を多用しており、その重量が大となる傾向がある。エネルギー吸収能力が高いので既存建物の耐震改修工事においても効果を発揮できるが、重量が大であるために建物各部への搬入が困難となることもある。また、モルタル，コンクリートや金属を多用することによりコスト高となることは避けられなかった。
【０００４】
この発明の目的は、既存建物への適用が容易でかつ比較的安価に製造することができる座屈拘束ブレースを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の座屈拘束ブレースは、芯材と、この芯材の両面に沿って配置された２枚の拘束プレートと、これら芯材および２枚の拘束プレートを挟み込んで互いに対向して配置され各々両フランジの先端が拘束プレートの表面の側縁に当接する山形鋼材からなる一対の拘束アングルとを備え、両拘束アングルを相互に接合し、または両拘束アングルを拘束プレートに接合したことを特徴とする。
この構成の座屈拘束ブレースによると、建築構造物の筋かいや方杖等に用いた場合、地震等の振動エネルギーが芯材によって吸収される。芯材は、拘束プレートと山形鋼材からなる一対の拘束アングルとによって座屈拘束されるから、圧縮耐力が付与され、構造物に対する良好な耐震補強機能を奏する。また、拘束材が拘束プレートおよび一対の拘束アングルからなるから、軽量化でき、建物各部への搬入も行い易くなり、既存建物への適用が容易となると共に、拘束アングルとして市販の山形鋼材を用いることができ、低コスト化も可能となる。
【０００６】
この発明において、前記拘束プレートは平鋼板からなるものとしても良い。この構成によると、芯材が平鋼板からなる２枚の拘束プレートで挟み込まれ、この２枚の平鋼板からなる拘束プレートと拘束アングルとによって座屈拘束されるから、簡易な構成でありながら芯材のエネルギー吸収機能を維持しながら優れた座屈拘束機能が得られる。
【０００７】
この発明において、座屈拘束ブレースの長手方向の複数箇所に、アングル材形の綴り合せ部材を、両拘束アングルの両フランジにおける対向するフランジ間にそれぞれ渡ってこれらフランジの外面に重ね、前記各綴り合せ部材を前記拘束アングルにボルト接合することで、両拘束アングルを相互に接合したものとしても良い。
この構成によると、綴り合せ部材を両拘束アングルの対向するフランジ間にそれぞれ渡ってこれらフランジの外面に重ね、ボルト接合によって、両拘束アングルを相互に接合しているから、両拘束アングルが強固に接合され、その座屈拘束機能が安定的に発揮される。そして、綴り合せ部材を拘束アングルと同形のアングル材とした場合は、接合性が良い上にその入手も簡易に行える。さらに、ボルト接合によって両拘束アングルを相互に接合しているから、芯材と座屈拘束材とを分離して輸送し、現場施工によって組立てることができ、既存建築物への適用性が高められる。
【０００８】
上記綴り合せ部材を用いる場合において、両面の拘束プレートの両側縁が芯材よりも張り出し、前記各綴り合せ部材は、拘束プレートの張り出し部分間に介在するスペーサを内角部に有するものとする。
この構成によると、スペーサの存在により、芯材が座屈拘束材によって過度に拘束されることを防ぎ、そのエネルギー吸収機能が維持される。また、スペーサを綴り合せ部材の内角部に設けているから、拘束アングルとこの綴り合せ部材のアングル形であることとの形状的特性が相俟って、スペーサの適正取付位置の設定が簡易になし得る。
【０００９】
また、前記拘束アングルは、両側縁を拘束プレートの側縁に溶接で接合したものとしても良い。
この構成によれば、拘束アングルは、両側縁を平鋼板からなる拘束プレートの側縁に溶接で接合されるから、拘束アングルと拘束プレートとの一体化が確実になされ、両者の座屈拘束機能が的確に発揮される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の座屈拘束ブレースは、芯材と、この芯材の両面に沿って配置された２枚の拘束プレートと、これら芯材および２枚の拘束プレートを挟み込んで互いに対向して配置され各々両フランジの先端が拘束プレートの表面の側縁に当接する山形鋼材からなる一対の拘束アングルとを備え、両拘束アングルを相互に接合し、または両拘束アングルを拘束プレートに接合したものであるため、軽量化が図られ、建築物の各部への搬入が容易になし得、既存建築物への適用性が増大する。すなわち、既存建築物に耐震改修工事を行うことが容易である。また、拘束アングルとして、市販の山形鋼材を用いることができ、低コスト化も図ることができる。特に、芯材と拘束プレートや拘束アングル等に分解して搬送し、現場でボルト等で組み立てることができるため、搬送が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。図１はこの実施形態の座屈拘束ブレースの部分切欠正面図であり、図２は図１におけるII−II線矢視断面図、図３は図１におけるIII −III 線矢視断面図、図４は同座屈拘束ブレースの分解組立図である。図に示す座屈拘束ブレース１は、芯材２と、この芯材２の両面を挟む平鋼板からなる２枚の拘束プレート３と、これら芯材２および拘束プレート３を挟み込んで互いに対向して配置され各々両フランジ５ａの先端が拘束プレート３の表面の側縁に当接する山形鋼材からなる一対の拘束アングル５とを備える。両拘束アングル５は、座屈拘束ブレース１の長手方向の複数箇所において、アングル材形の綴り合せ部材６を拘束アングルにボルト・ナット７，８で締結することによって、相互に接合されている。綴り合せ部材６は、両拘束アングル５の両フランジ５ａにおける対向するフランジ５ａ間にそれぞれ渡ってこれらフランジ５ａの外面に重ねる。拘束アングル５および綴り合せ部材６のそれぞれの対応位置にはボルト挿通孔５ｂ，６ａが形成され、また拘束アングル５の内面にはボルト挿通孔５ｂと同心的に上記ナット８が、溶接等により取付けられている。
【００１２】
綴り合せ部材６の内角部には、スペーサ９が固定されている。このスペーサ９は、座屈拘束ブレース１を組立てた際に、拘束プレート３の芯材２よりも張り出した両側縁３ａ間に介在し、かつ芯材２と拘束プレート３とに１ｍｍ程度の隙間ｄが確保されるよう形成される。この隙間ｄは、空間のままとしても良いが、グリース等のアンボンド材を介在させることが好ましい。図４に示すように、拘束アングル５の両フランジ５ａの先端を拘束プレート３の表面の側縁に当接させた状態で、綴り合せ部材６を、両拘束アングル５の両フランジ５ａにおける対向するフランジ５ａ間に渡ってこれらフランジ５ａの外面に重ね、スペーサ９を拘束プレート３の両側縁３ａ間に介在させる。この状態で、ボルト７をボルト挿通孔６ａ，５ｂに挿通し、ナット８に締結することによって、両拘束アングル５が接合され、図１ないし図３に示すような座屈拘束ブレース１が組立てられる。
【００１３】
図５ないし図７（Ａ）（Ｂ）は、上記座屈拘束ブレース１の端部の構造を示している。図５はその部分切欠正面図、図６は同端部における芯材２および拘束プレート３の部分切欠平面図、図７（Ａ）は図５におけるVII （A ）−VII （A ）線矢視断面図、図７（Ｂ）は図５におけるVII （B ）−VII （B ）線矢視断面図をそれぞれ示している。
図６に示すように、芯材２の端部には、拘束プレート３より長手方向に突出する突片２ａを備え、この突片２ａの幅方向中央部には、断面が突片２ａと共に十字状となるリブプレート２ｂが、溶接によって固定されている。リブプレート２ｂは、拘束プレート３の長手方向に沿って形成されたスリット３ｂに一部が嵌合する。
【００１４】
上記芯材２の突片２ａおよびリブプレート２ｂは、座屈拘束ブレース１を後記するように建築構造物の筋かいあるいは方杖として使用する場合に、建築構造物の所定位置に取付けられた取付ブラケットに連結するための連結部片２Ａを構成するものである。すなわち図５において、断面形状が上記芯材２の連結部片２Ａと略同形状の十字状とされた取付ブラケット９が図示しない建築構造物の所定位置に固定され、この取付ブラケット９に芯材２の連結部片２Ａを略突合せ状態として座屈拘束ブレース１を配置する。そして、取付ブラケット９の十字状をなすブラケット片９ａ，９ｂと、上記突片２ａおよびリブプレート２ｂとにそれぞれ跨架するよう添え板１０を各両面から当てがい、リベットもしくはボルト・ナット等の締結部材１１によってこれらを重合状態で締結一体とすることにより、座屈拘束ブレース１が取付ブラケット９に連結される。
【００１５】
上記構成の座屈拘束ブレース１は、連結部片２Ａと取付ブラケット９との連結をして、建築構造物における筋かいあるいは方杖として構造物の骨格の一部を構成する。したがって、この建築構造物に地震等の大きな振動が加わったとき、座屈拘束ブレース１の芯材２がその振動エネルギーを吸収し、芯材２自体は拘束プレート３および拘束アングル５によって拘束され、補剛されて座屈が防止され、構造物の耐震性が強化される。そして、芯材２を挟み込む２枚の拘束プレート３は、スペーサ９によって所定の間隔に維持され、これによって芯材２は過度に拘束されず、座屈することなくエネルギー吸収機能が有効に発揮される。特に、芯材２と拘束プレート３との隙間が１ｍｍ程度とされている場合、座屈拘束性、過度の拘束抑制およびエネルギー吸収機能が好適にバランスされる。
【００１６】
エネルギー吸収材としての芯材２は、ＳＮ材（建築構造用圧延鋼材）やＬＹＤ材（極低降伏点鋼材）が好ましく用いられ、その他の部位にはＳＳ材（炭素鋼材）が用いられる。また、綴り合せ部材６は、片側拘束材（拘束プレート３と拘束アングル）の細長比が５０以下となるよう座屈拘束ブレース１の長手方向に沿った取付ピッチが設定される。さらに、綴り合せ部材６による拘束アングル５の接合は、上記のようなボルト接合による場合の他、綴り合せ部材６を拘束アングル５に溶接することによって行うことも可能である。拘束アングル５および綴り合せ部材６は、同サイズおよび同材質の山形鋼材を用いることができる。したがって、市販の１種類の山形鋼材を準備し、これを適宜寸法に切断することによって、その調製をすることができ、製造コストの低廉化および製造の合理化を図ることができる。
【００１７】
図８は他の実施形態の座屈拘束ブレース１を示す。この座屈拘束ブレース１は、拘束アングル５を、その両側縁（フランジ５ａの先端）を拘束プレート３の側縁３ａに溶接で接合したものである。さらに、対向する拘束アングル５と拘束プレート３との溶接接合部３５間には、スペーサ９Ａが溶接によって一体に介在され、対向する拘束アングル５がこのスペーサ９Ａを介して相互に接合される。このスペーサ９Ａによって、上記同様２枚の拘束プレート３が所定の間隔に維持され、かつ、この２枚の拘束プレート３に１ｍｍ程度の隙間を以って芯材２が挟み込まれている。この座屈拘束ブレース１の芯材２も、その端部に図５および図６と同様の連結部片２Ａ（図８では図示せず）が形成される。また、この実施形態の座屈拘束ブレース１も、この連結部片２Ａおよび前記取付ブラケット９（図８では図示せず）の連結をして建築構造物の所定部位に組み込まれ、筋かいあるいは方杖として当該構造物に耐震性を付与する。その他の構成は上記の実施形態と同様であるから、共通部分に同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
図９（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、鋼材柱１２ａおよび鋼材梁１２ｂによって枠組み構築された鉄骨構造物１２に、前記連結部片２Ａおよび取付ブラケット９（図９ではいずれも図示せず）の連結をして、上記座屈拘束ブレース１を筋かい１Ａとして組み込んだ例を示す。図９（Ｃ）は、鉄骨構造物１２に上記座屈拘束ブレース１を方杖１Ｂとして組み込んだ例を示す。
このように、鉄骨構造物１２に上記座屈拘束ブレース１を筋かい１Ａあるいは方杖１Ｂとして組み込むことによって、鉄骨構造物１２の耐震性が強化される。座屈拘束ブレース１は、方杖形式に用いるような比較的コンパクトなものや、スパン１０ｍを超えるような大断面のものまで適用可能である。
【００１９】
なお、この発明の座屈拘束ブレース１の建築構造物に対する組み込みは、前記のような連結部片２Ａと取付ブラケット９との連結によるものに限らず、他の連結方式によって行うことも可能である。特に、方杖形式のようにコンパクトなものの場合は、簡易な構造の連結方式が採用される。また、対向する拘束アングル５の接合は、例示のような綴り合せ部材６や溶接によるものの他、例えば、締付けバンド、鋼板クリップ、その他の治具によって行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施形態の座屈拘束ブレースの部分切欠正面図である。
【図２】図１におけるII−II線矢視断面図である。
【図３】図１におけるIII −III 線矢視断面図である。
【図４】同座屈拘束ブレースの分解組立図である。
【図５】同座屈拘束ブレース１の端部の構造を示し、その部分切欠正面図である。
【図６】同端部における芯材および拘束プレート部分切欠平面図である。
【図７】（Ａ）は図５におけるVII （A ）−VII （A ）線矢視断面図、（Ｂ）は図５におけるVII （B ）−VII （B ）線矢視断面図をそれぞれ示す。
【図８】この発明の他の実施形態の座屈拘束ブレースを示す断面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれこの発明の座屈拘束ブレースを筋かいまたは方杖として組み込んだ鉄骨構造物を概念的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…座屈拘束ブレース
２…芯材
３…拘束プレート
３ａ…側縁
５…拘束アングル
５ａ…フランジ
６…綴り合せ部材
７…ボルト
８…ナット
９…スペーサ
９Ａ…スペーサ

特許の図
【出願人】 【識別番号】３９００３７１５４
【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社
【出願日】 平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【代理人】 【識別番号】１０００８６７９３
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅士

【識別番号】１０００８７９４１
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 修司
【公開番号】 特開２００８−２１３３（Ｐ２００８−２１３３Ａ）
【公開日】 平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願番号】 特願２００６−１７２１６１（Ｐ２００６−１７２１６１）