座屈拘束ブレース、および座屈拘束ブレースを用いた耐力フレーム
【課題】繰り返し荷重に対し弾性領域での変形が維持できるとともに、端部領域の剛性が向上して安定した耐地震強度が得られる座屈拘束ブレース、及びこれを用いた耐力フレームを提供する。
【解決手段】構造用部材として軸力を負担する長尺板状のブレース芯材と、このブレース芯材に添設してブレース芯材を補強する内補剛材と、前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿して両者を密に束ねるとともにブレース芯材を補強する筒状の外補剛材とを具え、前記内補剛材は、その端部が外補剛材から延出する長さを有し、負荷を受けてひずみ変形する際、外補剛材から延出した内補剛材の延出部がブレース芯材から遊離することを阻止して、内補剛材がブレース芯材と密着した状態を維持する端部拘束手段を設けたことを特徴とする。
【解決手段】構造用部材として軸力を負担する長尺板状のブレース芯材と、このブレース芯材に添設してブレース芯材を補強する内補剛材と、前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿して両者を密に束ねるとともにブレース芯材を補強する筒状の外補剛材とを具え、前記内補剛材は、その端部が外補剛材から延出する長さを有し、負荷を受けてひずみ変形する際、外補剛材から延出した内補剛材の延出部がブレース芯材から遊離することを阻止して、内補剛材がブレース芯材と密着した状態を維持する端部拘束手段を設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の壁などの垂直構面、及び床などの水平構面の内側に架け渡されて、水平力に対する建築物の変形を有効に防止できる座屈拘束ブレースと、この座屈拘束ブレースを用いた耐力フレーム、及び座屈拘束ブレースの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の座屈拘束ブレースは、鋼板等を用いたブレース本体としてのブレース芯材を、鋼管等を用いた補剛材の内側に挿入し、これらブレース芯材と補剛材との隙間に、モルタル、合成樹脂等硬化性の材料を充填した構造が多く採用されている。
【０００３】
このように構成された座屈拘束ブレースでは、圧縮荷重を受ける際に発生するブレース芯材の座屈が、補剛材の曲げ剛性によって拘束されることから、比較的小さな断面のブレース芯材で、引張力及び圧縮力の両方に充分抵抗して、ブレースとして必要な補強効果を得ることができる。その結果、地震発生時など建築物に大きな水平力が発生すると、小断面のブレース芯材はこれらの外力に応じて柔軟に弾性伸縮できることから、エネルギー吸収効果の高い紡錘型の復元力特性を生じて、建築物の接合部、周辺の構造材の強度を高めることなく、優れた耐震性を発揮できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２０６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ブレース芯材が座屈しようとする力を補剛材に確実に伝達するためには、モルタル等を隙間を生じることなく充填することが要求される。更にはブレース芯材が自由に伸縮できるようにするため、ブレース芯材に絶縁材を被覆して、ブレース芯材と充填材とを縁切りする処置が必要となるなど、高いレベルの品質管理が必要となる。その結果、工程が煩雑となって充填作業自体に手間がかかる。しかもブレース芯材に、充填剤の重さが加わることから、部材の全体重量が大きく増加する。その結果、部材製造・物流の作業性が低下するとともにスペースの狭い施工現場での荷扱いが特にやり難く、更には上階への部材搬入の際、荷役機械の設置が必要となるため能率が低下し、他方作業者の負荷が大きく労働障害を発生する恐れもある。
【０００６】
そこで本出願人は図１０に示すように、軸力を負担する長尺板状のブレース芯材ａと、このブレース芯材ａに添設してブレース芯材ａを補強する内補剛材ｂと、前記ブレース芯材ａ及び内補剛材ｂに外挿して両者を密に束ねるとともにブレース芯材ａを補強する筒状の外補剛材ｄとを具える座屈拘束ブレースを提案した（特願２００６−２５３１３０）。
【０００７】
しかしながら、内補剛材ｂの端部が外補剛材ｄから延出してフリーとなるため、地震時に継続した繰り返し荷重が軸方向に作用すると、内補剛材ｂの端部がブレース芯材ａに沿う状態から分離して変形し易く、その結果ブレース芯材ａの端部が座屈しがちである。従って前記座屈拘束ブレースを取り付けた耐力フレームに、水平荷重を繰り返し負荷して、変形履歴を測定すると、図１１に示すように、耐力フレームが塑性変形を生じて構造強度が低下する結果を招き、更なる改善が望まれていた。
【０００８】
本発明は、外補剛材から延出した内補剛材の延出部に、ブレース芯材と密着した状態を維持させる端部拘束手段を設けることを基本とし、繰り返し荷重に対し弾性領域での変形が維持できるとともに、端部領域の剛性が向上して安定した耐地震強度が得られる座屈拘束ブレース、及びこれを用いた耐力フレームの提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、構造用部材として軸力を負担する長尺板状のブレース芯材と、このブレース芯材に添設してブレース芯材を補強する内補剛材と、前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿して両者を密に束ねるとともにブレース芯材を補強する筒状の外補剛材とを具え、前記内補剛材は、その端部が外補剛材から延出する長さを有し、負荷を受けてひずみ変形する際、外補剛材から延出した内補剛材の延出部がブレース芯材から遊離することを阻止して、内補剛材がブレース芯材と密着した状態を維持する端部拘束手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明における端部拘束手段は、前記内補剛材の延出部を覆う略溝形状の止め具をブレース芯材に固着することによって構成され、止め具とブレース芯材とで、延出部をスライド可能に嵌合した状態で拘束することを特徴とし、請求項３に係る発明における端部拘束手段は、ブレース芯材の端部側から中央方向に向けてのび、前記延出部に係合する鍵状の係止片によって構成され、前記延出部を係止片とブレース芯材とで挟着した状態で拘束することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明において、前記外補剛材は、金属を用いて形成されるとともにブレース芯材に向けた外側からの加圧力によって内側へ向けて変形した変形部を有し、この変形部によって、外補剛材及び内補剛材がブレース芯材に圧着してブレース芯材の座屈を抑制することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明において、前記外補剛材は角筒状をなすとともに、前記ブレース芯材は、外補剛材の内部空間を同大の矩形分割空間に二分割する位置に配置され、前記内補剛材は、一対の断面コ字状の溝形材によって構成され、この各々の溝形材は、各矩形分割空間内において、前記ブレース芯材に向けてウェブを当接して配置され、前記変形部が、溝形材のフランジ先端に当接することにより、外補剛材及び内補剛材がブレース芯材に圧着し、請求項６に係る発明において、前記ブレース芯材は、メッキ仕上げされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の耐力フレームは、前記請求項１〜６のいずれかに記載の座屈拘束ブレースを構成部材として用いた耐力フレームであって、矩形状の外周枠と、この外周枠の内側に張り出した取付プレートとを有し、座屈拘束ブレースを外周枠の内側に配するとともに、ブレース芯材の両端部を、各々取付プレートに固着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明においては、外力が作用した際、座屈拘束ブレースの端部に大きな応力が働いて大きな変形が生じるが、端部拘束手段によって、内補剛材の延出部がブレース芯材に密に添着した状態を維持できることから、双方が一体となって応力を負担する。従って座屈拘束ブレースを組込んだ構造体は、繰り返し荷重に対して弾性領域での変形が維持されることから高い剛性が得られる。特に地震荷重のように繰り返し荷重が作用しても、端部拘束手段によってブレース芯材と内補剛材とが束ねられて一体に挙動することにより、弱点箇所となり易い座屈拘束ブレース端部領域の剛性が向上するため、安定した耐地震強度が得られる。
【００１５】
請求項２に係る発明のように、ブレース芯材に固着した略溝形状の止め具によって内補剛材の延出部を覆う端部拘束手段を構成すると、前記延出部が安定的に支持されてブレース芯材と一体に挙動するため、安定した耐震性能が得られる。しかも、略溝形状の止め具をブレース芯材に固着することにより、外補剛材が途切れる端部領域においても、ブレース芯材に対する補強効果が低減することがなく、全長に亘って均一な剛性が得られる。更には、内補剛材の延出部が略溝形状の止め具によって覆われることから、止め具がブレース芯材を構造矩体の溶接する際に飛び散る溶接スパッタに対するカバーの役割をするため、ブレース芯材と内補剛材とが固着して、座屈拘束ブレースが狙いとする補強性能の変化を防止できる。
【００１６】
請求項３に係る発明のように、ブレース芯材の端部側から中央方向に向けてのび、前記延出部に係合する鍵状の係止片によって内補剛材の延出部を拘束する端部拘束手段を構成すると、構造を簡単でシンプル化でき、しかもブレース芯材と内補剛材の相対移動を確保しつつ、内補剛材が単独で遊離して変形することを防止できる。
【００１７】
請求項４に係る発明のように、ブレース芯材に外挿した外補剛材の内側へ向いた変形部により、外補剛材及び内補剛材をブレース芯材に圧着してブレース芯材の座屈を抑制すると、座屈防止に直接必要なもの以外には何ら部品を用いることがないため、軽量で機能的な座屈拘束ブレースが得られる。金属を用いた外補剛材に対する外側からの加圧力によって変形部を形成することにより、外補剛材をブレース芯材に圧着して座屈拘束ブレースが形成されるため、外補剛材に使用される金属の種類、厚さに応じた加圧力の管理のみで、適正な大きさの変形部を設けることができ、ブレース芯材の座屈変形を確実に抑止しうる外補剛材の適正な圧着が得られる。
【００１８】
請求項５に係る発明のように、角筒状の外補剛材内部空間を二分割する位置に配置したブレース芯材によって二分割された矩形分割空間に、断面コ字状の内補剛材を収容すると、ブレース芯材がウェブに挟着されることから、伸縮にともなう長さ方向のズレを許容しつつ、座屈は安定的に支持できる。また変形部は、溝形材のフランジ先端に当接した状態で形成されることから、外側からの加圧力によって形成された変形部は、溝形材の双方フランジ間に膨出して形成されるため、ブレース芯材を確実に圧着できる。
【００１９】
請求項６に係る発明のように、メッキ仕上げしたブレース芯材を用いると、ブレース芯材の伸縮時に、外補剛材、内補剛材との間に滑らかなズレを生じることから、ブレース芯材による地震エネルギー吸収効果を損なうことがない。
【００２０】
本発明の耐力フレームは、矩形状の外周枠の内側に張り出して設けた取付プレートに、前記座屈拘束ブレースのブレース芯材の両端部を固着していることから、外周枠に負荷する地震時の水平力が、ブレース芯材によって確実に支持されるとともに、ブレース芯材が伸縮することにより、地震エネルギーが熱エネルギーに変換されて有効に減衰する。従って、耐力フレームを取り付けた建築架構体は、耐力フレームによって水平耐力を向上しつつも、同時に優れた制震機能を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１に示すように、座屈拘束ブレース１は、構造用部材として軸力を負担する長尺板状のブレース芯材２と、このブレース芯材２に添設してブレース芯材２を補強する内補剛材５と、前記ブレース芯材２及び内補剛材５に外挿して両者を密に束ねるとともにブレース芯材２を補強する外補剛材３と、内補剛材５のブレース芯材２に対する密着状態を維持する端部拘束手段１０とを具える。
【００２２】
前記ブレース芯材２は、長尺板状をなし、幅寸法が例えば、２０〜１００ｍｍ程度、本形態では４４ｍｍとし、厚さ寸法が例えば、３〜１５ｍｍ程度、本形態では６ｍｍに形成されている。長さ寸法はブレース芯材２を取り付ける構造体のサイズに応じて適宜設定されるが、本形態では１３００ｍｍのものが例示される。
【００２３】
ブレース芯材２は、通常炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼などの鉄鋼材料が好適に用いられる。さらに本形態では、ブレース芯材２には、メッキ仕上げが施されている。メッキ仕上げは、０．１〜５μ程度の金属被膜を設けたもので、金属として亜鉛、錫、鉛など防食メッキの他、硬質クロムメッキが好適に採用される。メッキ手段としては、電気メッキ、化学変化による化学メッキ、溶融メッキ、蒸着メッキなどから基材、目的によって選ぶことができる。このようにブレース芯材２をメッキ仕上げすると、ブレース芯材２が伸縮する際、接触する相手方の外補剛材３、内補剛材５との間で滑らかなズレを生じることから、ブレース芯材２がフリーに伸縮できて地震エネルギーの吸収効果を損なうことがない点で好ましい。
【００２４】
前記内補剛材５は、外補剛材３よりも長い寸法を有し、従って外補剛材３の中に挿入すると、その両端部が外補剛材３から食み出した延出部９を形成する。本形態の内補剛材５は、断面コ字状の軽量溝型鋼からなる溝形材６によって構成される。
【００２５】
前記外補剛材３は、内補剛材５よりも短かく形成された筒状をなし、本形態では互いに直行する４つの面板部に囲まれて断面が正方形をなす角筒体を用いたものが例示される。外補剛材３としては、このほか断面形状が長矩形、三角形、正多角形などの角筒体、或るいは円筒体などを用いることができる。外補剛材３は、塑性加工が容易に行なえる金属を用いて形成され、ブレース芯材２と同様、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼を含む鉄鋼材料が好適に用いられる。
【００２６】
前記外補剛材３は、ブレース芯材２及び、ブレース芯材２の両側面にウェブ６Ｗを当接して添設した状態で配置した一対の内補剛材５に外挿して、これらを密に束ねることにより座屈拘束ブレース１を組み立てている。従って、ブレース芯材２は、外補剛材３の内部空間を同大の矩形分割空間に二分割する位置に配置されるとともに、前記二分割された各矩形分割空間内において、一対の内補剛材５がそのウェブ６Ｗをブレース芯材２に当接した姿勢で配置されている。
【００２７】
また前記外補剛材３は図２に示すように、ブレース芯材２及びその両側に添設した一対の内補剛材５が挿入しうる大きさに形成される。即ち外補剛材３の互いに平行に向き合う面板部相互の間隔は、ブレース芯材２の幅寸法よりも、例えば０．５〜５ｍｍ程度大きなな寸法に形成される。そして内補剛材５は、そのウェブ６Ｗがブレース芯材２に重なる方向に配置され、従って各々のフランジ６Ｆは前記４つの面板部の中で、ブレース芯材２に平行な面板部（以下、平行面板部２１という）の両側部寄りの領域に向き合って配される。
【００２８】
さらに外補剛材３の前記平行面板部２１には、ブレース芯材２に向けて外側から加圧することにより内側へ向けて滑らかに湾曲変形した変形部４が形成される。本形態の変形部４は、外補剛材３の全長に亘って連続しているが、一定長さで独立して形成される変形部４を間隔を隔てて複数個隔設してもよい。このような変形部４によって、外補剛材３及び内補剛材５がブレース芯材２に圧着して一体化され、その結果長尺板状のブレース芯材２に圧縮荷重が掛かった際、ブレース芯材２に発生しがちな座屈を抑制している。しかし変形部４による圧着は、金属の塑性変形により得られた或る範囲の圧力に留まることから、ブレース芯材２は自由な伸縮変形が許容される。なおこの変形部４の凹み深さＤは、例えば、０．０３〜３．０ｍｍ程度、好ましくは０．０７〜１．５ｍｍ、本形態では０．５ｍｍとしている。
【００２９】
本形態では前記の如く、外補剛材３の内部空間で、ブレース芯材２との間に挿入された内補剛材５が、外補剛材３の変形部４とブレース芯材２との間で挟着されることから、外補剛材３と内補剛材５とを組み合わせることで更に高い剛性が得られ、ブレース芯材２の座屈を確実に抑制することができる。しかもブレース芯材２が構造上の必要性などから特殊な断面形状となっても、適宜これに対応して内補剛材５の大きさ、形状を変更選択することにより、変形部４でブレース芯材２を確実に圧着することができる。
【００３０】
本形態の内補剛材５は、前記の如く一対の断面コ字状の溝形材６によって構成され、各々の溝形材６は、各矩形分割空間内において、前記ブレース芯材２に向けてウェブ６Ｗを当接して配置されることから、ブレース芯材２に荷重が働いて伸縮しても、当接面において長さ方向のズレが許容され、しかも座屈を安定的に支持できる。
【００３１】
さらに変形部４は、外側からの加圧力によって形成され、本形態では溝形材６の一対のフランジ６Ｆ、６Ｆ間に膨出して形成された変形部４が溝形材６の一対のフランジ６Ｆ、６Ｆ先端に当接することにより、外補剛材３及び内補剛材５がブレース芯材２に圧着するため、ブレース芯材２を確実に圧着できる点で好ましい。
【００３２】
このように外補剛材３が、その変形部４でブレース芯材２に圧着して座屈を防止することから、座屈防止のため直接補強材となるもの以外は、何ら部品を用いることがないため、軽量で機能的な座屈拘束ブレースが得られる。しかもこの変形部４は、金属製の外補剛材３を外側から加圧して形成するため、外補剛材３に用いる金属の種類、厚さに応じた加圧力を管理して、適正な大きさの変形部４を設けることで、外補剛材３をブレース芯材２に適正に圧着し、ブレース芯材２の座屈変形を確実に抑止することができる。
【００３３】
前記端部拘束手段１０は、内補剛材５が外補剛材３よりも長いことから、外補剛材３から食み出した端部領域で形成される延出部９に対し、ブレース芯材２に密着した状態を維持させるものである。本形態の端部拘束手段１０は図１に示すように、前記延出部９を隙間なく覆うとともに、ブレース芯材２に溶着した略溝形状の止め具１１によって構成される。このように延出部９は、止め具１１とブレース芯材２とで形成される筒状部の内側にスライド可能に嵌合し、そのため内補剛材５の延出部９がブレース芯材２から離れて変形することを防止している。
【００３４】
従って外力が作用した際、座屈拘束ブレースの端部に応力が発生して大きな変形が生じるが、端部拘束手段１０を設けることによって、内補剛材５の延出部９がブレース芯材２に密に添着した状態を維持するため、双方が一体となって応力を負担する。従って座屈拘束ブレース１を組込んだ構造体として図３に例示する耐力フレームは、図８に示すように、繰り返し荷重に対して弾性領域での変形が維持されて塑性変形の発生がなく、高い剛性を発揮することが実証される。なお図８のグラフは、本発明の座屈拘束ブレース１を取り付けた耐力フレームに、水平荷重を繰り返し負荷した時の、荷重と水平変形量の相関を表し、図３に示す耐力フレームの変形履歴を示すものである。
【００３５】
特に地震荷重のような繰り返し荷重に対しても、端部拘束手段１０によってブレース芯材２と内補剛材５とが束ねられて一体に挙動するため、弱点箇所となり易い座屈拘束ブレースの端部領域の剛性が向上し、その結果安定した耐地震強度が得られる。
【００３６】
更に本形態では、ブレース芯材２に固着した略溝形状の止め具によって内補剛材５の延出部を覆う端部拘束手段１０を構成していることから、延出部９が強固に、かつ安定して支持される結果、内補剛材５が全長に亘ってブレース芯材２と一体に挙動することから、優れた耐震性能が得られる。
【００３７】
しかも、略溝形状の止め具をブレース芯材に固着することにより、外補剛材３が途切れる端部領域においても、ブレース芯材２に対する補強効果が低減することがなく、従って全長に亘って均一な剛性が得られる。また内補剛材５の延出部９が略溝形状の止め具１１によって覆われるため、止め具１１がブレース芯材２を構造矩体の溶接する際に飛び散る溶接スパッタに対するカバーとなって、ブレース芯材２と内補剛材５とが誤って固着され、座屈拘束ブレースが狙いとする補強性能が変化することを防止できる。
【００３８】
本発明の座屈拘束ブレース１の製造するに際しては、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、ブレース芯材２及びこれを挟む一対の内補剛材５、５をサンドイッチ状に揃えて、角筒状の外補剛材３の内部へ向けて端部から挿入し、ブレース芯材２及び内補剛材５を外補剛材３内部の所定位置に配置する。このとき図７（Ｃ）に示すように、ブレース芯材２の厚さ寸法、及び２つの内補剛材５のフランジ長さを足した寸法は、外補剛材３の前記平行面板部２１の間隔よりも、例えば０．５〜５ｍｍ程度小さく形成されている。しかも、ブレース芯材２の幅寸法は、外補剛材３の互いに平行に向き合う面板部相互の間隔よりも少し小さな寸法に形成され、また内補剛材５のフランジの間隔は更に小さく形成されている。従ってブレース芯材２及び内補剛材５は、外補剛材３の内部にスムースに挿入することができる。
【００３９】
次いで前記圧着工程では図７（Ｃ）に示すように、プレス装置の上、下のポンチ２２Ｕ、２２Ｄにより、前記外補剛材３の２つの平行面板部２１を外側から内側へ向けて、各々直角に押圧することにより、図１に示すように、前記平行面板部２１に内側へ湾曲して緩やかに凹んだ変形部４を形成する。このように形成された変形部４によって、外補剛材３は内補剛材５を介してブレース芯材２に圧着される。その結果ブレース芯材２が圧縮力を受けても、外補剛材３及び内補剛材５によって座屈発生が阻止されることから、圧縮力を支持することができる。しかもブレース組立工程において、内補剛材５を外補剛材３内に挿入し、圧着工程においては、プレス装置を用いて加圧するだけの操作で座屈拘束ブレース１を形成出来ることから、何ら熟練を要することなく単純作業で座屈拘束ブレース１が製造できる。従って、高い生産性が得られるとともに、座屈拘束ブレース１の品質バラツキを生じることがない。しかも硬化性の充填剤を使用しないことから、座屈拘束ブレース１全体が軽量化できるとともに、製造工場、及び施工現場での作業性、安全性が向上する。
【００４０】
最終工程で、前記の如く外補剛材３よりも長く形成されるため、外補剛材３の両端から延出する内補剛材５の延出部９に被せた略溝形の止め具１１を、ブレース芯材２に溶着することによって、前記延出部９をスライド可能に保持する端部拘束手段１０を形成する。
【００４１】
本発明の耐力フレームは、前記の如く形成され、製造された座屈拘束ブレース１を構成部材として含むものであり、建築架構体に取付けることにより、水平耐力を負担して耐震強度を向上する。また耐力フレームは図３に示すように矩形状の外周枠７と、この外周枠７の内側に張り出して設けられた取付プレート８とを含み構成される。
【００４２】
前記外周枠７は上、下に水平に配される上枠７Ｕ、下枠７Ｄ及び、この上枠７Ｕ、下枠７Ｄの左右両端部間を繋ぐ垂直な竪枠７Ｖ、７Ｖとからなり、各枠材端部相互が固着され、縦長の矩形状をなす。各々の枠材は断面正方形の角筒状をなし、本形態では５０ｍｍ角の鋼管を用いている。
【００４３】
図４に示すように、竪枠７Ｖの上端部と上枠７Ｕの側端部は、双方の枠材端部に形成したスリットに上プレート２３を嵌合するとともに溶接して固着している。同様に図６に示すように、竪枠７Ｖの下端部と下枠７Ｄの側端部は下プレート２４を介して固着している。更に前記上プレート２３の上側端部には、水平な上取付板２５を固着している。また竪枠７Ｖ下部に設けたコ字材２６及び下プレート２４下部は、水平な下取付板２７を固着している。尚上取付板２５にはネジ孔２８が穿設され、梁（図示せず）に挿通された取付ボルト２９をこのネジ孔２８に螺着して、耐力フレームの上部を固着できる。他方下取付板２７には挿通孔３０が穿設され、この挿通孔３０に挿通する取付ボルト（図示せず）を用いて耐力フレームの下部を土台、梁などに固着できる。更に図３、５に示すように、一方の竪枠７Ｖの略中間高さ位置に、内側に向いた縦長の中間プレート３１が溶着される。
【００４４】
耐力フレームに取り付けられる座屈拘束ブレースは、前記の如く外補剛材３の両端部から、ブレース芯材２、及び内補剛材５の両端部が各々２０〜１００ｍｍ程度食み出す程度、外補剛材３よりも長く形成されている。
【００４５】
本形態では、外周枠７の内側に、くの字状に一対の座屈拘束ブレースが配置され、前記上プレート２３と中間プレート３１との間、及び中間プレート３１と下プレート２４との間に各々が架け渡される。そして上、下のプレート２３、２４及び中間プレート３１に斜め方向に線状に形成された切込みに、ブレース芯材２の端部を嵌合するとともに溶接してブレース芯材２の両端を固着している。従って建築架構体に取付けられることにより外周枠７に掛かる地震時の水平力を、ブレース芯材２によって確実に支持することができる。更にはブレース芯材２が外補剛材３及び内補剛材５に支持されることから座屈を生じることなく伸縮するため、地震エネルギーが熱エネルギーに変換されて効果的に減衰する。このように、耐力フレームを取り付けた建築架構体は、耐力フレームによって水平耐力を向上しつつも、同時に優れた制震機能を発揮することができる。なお本形態では、前記上、下のプレート２３、２４の外周枠７の内側の領域、及び中間プレート３１が、ブレース芯材２の端部を固着する取付プレート８を構成している。
【００４６】
図９は座屈拘束ブレース１の他の実施形態を例示している。以下異なる内容について説明し、それ以外は図中に表れた主要構成に同じ符号を付すだけとする。本形態の端部拘束手段１０は、外端部１２Ａがブレース芯材２に固着されるとともに、ブレース芯材２の長手方向に平行に、しかもブレース芯材２との間に内補剛材５のウェブ６Ｗの厚さと略同寸法の間隙を隔てつつ、中央方向にのびる延長部１２Ｂを一体に設けた鍵状の係止片１２によって構成される。この係止片１２の延長部１２Ｂとブレース芯材２とで内補剛材５のウェブ６Ｗの延出部９のウェブ６Ｗを挟着することによって、内補剛材５とブレース芯材２との密着状態を維持している。
【００４７】
本形態のように、鍵状の係止片１２によって内補剛材５の延出部９を拘束する端部拘束手段１０を構成すると、単純な部品構成によって構造をシンプル化でき、しかもブレース芯材２と内補剛材５の相対移動を確保しつつ、内補剛材５が遊離して単独で変形することを有効に防止できる点で好ましい。
【００４８】
尚、叙上の説明は本発明の実施の形態を例示したものである。従って本発明の技術的範囲はこれに何ら限定されるものではなく、前記した実施の形態の他にも、各種の変形例が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態を例示する斜視図である。
【図２】その断面図である。
【図３】本発明の耐力フレームを例示する斜視図である。
【図４】その要部の拡大斜視図である。
【図５】他の要部の拡大斜視図である。
【図６】更に他の要部の拡大斜視図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、座屈拘束ブレースの製造工程を示す略図である。
【図８】耐力フレームの繰返し水平荷重試験の変形履歴を示すグラフである。
【図９】座屈拘束ブレースの他の実施形態を例示する斜視図である。
【図１０】従来例の斜視図である。
【図１１】従来例の繰返し水平荷重試験の変形履歴を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１ 座屈拘束ブレース
２ ブレース芯材
３ 外補剛材
４ 変形部
５ 内補剛材
６ 溝形材
６Ｆ フランジ
６Ｗ 向けてウェブ
７ 外周枠
８ 取付プレート
９ 延出部
１０ 端部拘束手段
１１ 止め具
１２ 係止片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の壁などの垂直構面、及び床などの水平構面の内側に架け渡されて、水平力に対する建築物の変形を有効に防止できる座屈拘束ブレースと、この座屈拘束ブレースを用いた耐力フレーム、及び座屈拘束ブレースの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の座屈拘束ブレースは、鋼板等を用いたブレース本体としてのブレース芯材を、鋼管等を用いた補剛材の内側に挿入し、これらブレース芯材と補剛材との隙間に、モルタル、合成樹脂等硬化性の材料を充填した構造が多く採用されている。
【０００３】
このように構成された座屈拘束ブレースでは、圧縮荷重を受ける際に発生するブレース芯材の座屈が、補剛材の曲げ剛性によって拘束されることから、比較的小さな断面のブレース芯材で、引張力及び圧縮力の両方に充分抵抗して、ブレースとして必要な補強効果を得ることができる。その結果、地震発生時など建築物に大きな水平力が発生すると、小断面のブレース芯材はこれらの外力に応じて柔軟に弾性伸縮できることから、エネルギー吸収効果の高い紡錘型の復元力特性を生じて、建築物の接合部、周辺の構造材の強度を高めることなく、優れた耐震性を発揮できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２０６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ブレース芯材が座屈しようとする力を補剛材に確実に伝達するためには、モルタル等を隙間を生じることなく充填することが要求される。更にはブレース芯材が自由に伸縮できるようにするため、ブレース芯材に絶縁材を被覆して、ブレース芯材と充填材とを縁切りする処置が必要となるなど、高いレベルの品質管理が必要となる。その結果、工程が煩雑となって充填作業自体に手間がかかる。しかもブレース芯材に、充填剤の重さが加わることから、部材の全体重量が大きく増加する。その結果、部材製造・物流の作業性が低下するとともにスペースの狭い施工現場での荷扱いが特にやり難く、更には上階への部材搬入の際、荷役機械の設置が必要となるため能率が低下し、他方作業者の負荷が大きく労働障害を発生する恐れもある。
【０００６】
そこで本出願人は図１０に示すように、軸力を負担する長尺板状のブレース芯材ａと、このブレース芯材ａに添設してブレース芯材ａを補強する内補剛材ｂと、前記ブレース芯材ａ及び内補剛材ｂに外挿して両者を密に束ねるとともにブレース芯材ａを補強する筒状の外補剛材ｄとを具える座屈拘束ブレースを提案した（特願２００６−２５３１３０）。
【０００７】
しかしながら、内補剛材ｂの端部が外補剛材ｄから延出してフリーとなるため、地震時に継続した繰り返し荷重が軸方向に作用すると、内補剛材ｂの端部がブレース芯材ａに沿う状態から分離して変形し易く、その結果ブレース芯材ａの端部が座屈しがちである。従って前記座屈拘束ブレースを取り付けた耐力フレームに、水平荷重を繰り返し負荷して、変形履歴を測定すると、図１１に示すように、耐力フレームが塑性変形を生じて構造強度が低下する結果を招き、更なる改善が望まれていた。
【０００８】
本発明は、外補剛材から延出した内補剛材の延出部に、ブレース芯材と密着した状態を維持させる端部拘束手段を設けることを基本とし、繰り返し荷重に対し弾性領域での変形が維持できるとともに、端部領域の剛性が向上して安定した耐地震強度が得られる座屈拘束ブレース、及びこれを用いた耐力フレームの提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、構造用部材として軸力を負担する長尺板状のブレース芯材と、このブレース芯材に添設してブレース芯材を補強する内補剛材と、前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿して両者を密に束ねるとともにブレース芯材を補強する筒状の外補剛材とを具え、前記内補剛材は、その端部が外補剛材から延出する長さを有し、負荷を受けてひずみ変形する際、外補剛材から延出した内補剛材の延出部がブレース芯材から遊離することを阻止して、内補剛材がブレース芯材と密着した状態を維持する端部拘束手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明における端部拘束手段は、前記内補剛材の延出部を覆う略溝形状の止め具をブレース芯材に固着することによって構成され、止め具とブレース芯材とで、延出部をスライド可能に嵌合した状態で拘束することを特徴とし、請求項３に係る発明における端部拘束手段は、ブレース芯材の端部側から中央方向に向けてのび、前記延出部に係合する鍵状の係止片によって構成され、前記延出部を係止片とブレース芯材とで挟着した状態で拘束することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明において、前記外補剛材は、金属を用いて形成されるとともにブレース芯材に向けた外側からの加圧力によって内側へ向けて変形した変形部を有し、この変形部によって、外補剛材及び内補剛材がブレース芯材に圧着してブレース芯材の座屈を抑制することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明において、前記外補剛材は角筒状をなすとともに、前記ブレース芯材は、外補剛材の内部空間を同大の矩形分割空間に二分割する位置に配置され、前記内補剛材は、一対の断面コ字状の溝形材によって構成され、この各々の溝形材は、各矩形分割空間内において、前記ブレース芯材に向けてウェブを当接して配置され、前記変形部が、溝形材のフランジ先端に当接することにより、外補剛材及び内補剛材がブレース芯材に圧着し、請求項６に係る発明において、前記ブレース芯材は、メッキ仕上げされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の耐力フレームは、前記請求項１〜６のいずれかに記載の座屈拘束ブレースを構成部材として用いた耐力フレームであって、矩形状の外周枠と、この外周枠の内側に張り出した取付プレートとを有し、座屈拘束ブレースを外周枠の内側に配するとともに、ブレース芯材の両端部を、各々取付プレートに固着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明においては、外力が作用した際、座屈拘束ブレースの端部に大きな応力が働いて大きな変形が生じるが、端部拘束手段によって、内補剛材の延出部がブレース芯材に密に添着した状態を維持できることから、双方が一体となって応力を負担する。従って座屈拘束ブレースを組込んだ構造体は、繰り返し荷重に対して弾性領域での変形が維持されることから高い剛性が得られる。特に地震荷重のように繰り返し荷重が作用しても、端部拘束手段によってブレース芯材と内補剛材とが束ねられて一体に挙動することにより、弱点箇所となり易い座屈拘束ブレース端部領域の剛性が向上するため、安定した耐地震強度が得られる。
【００１５】
請求項２に係る発明のように、ブレース芯材に固着した略溝形状の止め具によって内補剛材の延出部を覆う端部拘束手段を構成すると、前記延出部が安定的に支持されてブレース芯材と一体に挙動するため、安定した耐震性能が得られる。しかも、略溝形状の止め具をブレース芯材に固着することにより、外補剛材が途切れる端部領域においても、ブレース芯材に対する補強効果が低減することがなく、全長に亘って均一な剛性が得られる。更には、内補剛材の延出部が略溝形状の止め具によって覆われることから、止め具がブレース芯材を構造矩体の溶接する際に飛び散る溶接スパッタに対するカバーの役割をするため、ブレース芯材と内補剛材とが固着して、座屈拘束ブレースが狙いとする補強性能の変化を防止できる。
【００１６】
請求項３に係る発明のように、ブレース芯材の端部側から中央方向に向けてのび、前記延出部に係合する鍵状の係止片によって内補剛材の延出部を拘束する端部拘束手段を構成すると、構造を簡単でシンプル化でき、しかもブレース芯材と内補剛材の相対移動を確保しつつ、内補剛材が単独で遊離して変形することを防止できる。
【００１７】
請求項４に係る発明のように、ブレース芯材に外挿した外補剛材の内側へ向いた変形部により、外補剛材及び内補剛材をブレース芯材に圧着してブレース芯材の座屈を抑制すると、座屈防止に直接必要なもの以外には何ら部品を用いることがないため、軽量で機能的な座屈拘束ブレースが得られる。金属を用いた外補剛材に対する外側からの加圧力によって変形部を形成することにより、外補剛材をブレース芯材に圧着して座屈拘束ブレースが形成されるため、外補剛材に使用される金属の種類、厚さに応じた加圧力の管理のみで、適正な大きさの変形部を設けることができ、ブレース芯材の座屈変形を確実に抑止しうる外補剛材の適正な圧着が得られる。
【００１８】
請求項５に係る発明のように、角筒状の外補剛材内部空間を二分割する位置に配置したブレース芯材によって二分割された矩形分割空間に、断面コ字状の内補剛材を収容すると、ブレース芯材がウェブに挟着されることから、伸縮にともなう長さ方向のズレを許容しつつ、座屈は安定的に支持できる。また変形部は、溝形材のフランジ先端に当接した状態で形成されることから、外側からの加圧力によって形成された変形部は、溝形材の双方フランジ間に膨出して形成されるため、ブレース芯材を確実に圧着できる。
【００１９】
請求項６に係る発明のように、メッキ仕上げしたブレース芯材を用いると、ブレース芯材の伸縮時に、外補剛材、内補剛材との間に滑らかなズレを生じることから、ブレース芯材による地震エネルギー吸収効果を損なうことがない。
【００２０】
本発明の耐力フレームは、矩形状の外周枠の内側に張り出して設けた取付プレートに、前記座屈拘束ブレースのブレース芯材の両端部を固着していることから、外周枠に負荷する地震時の水平力が、ブレース芯材によって確実に支持されるとともに、ブレース芯材が伸縮することにより、地震エネルギーが熱エネルギーに変換されて有効に減衰する。従って、耐力フレームを取り付けた建築架構体は、耐力フレームによって水平耐力を向上しつつも、同時に優れた制震機能を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１に示すように、座屈拘束ブレース１は、構造用部材として軸力を負担する長尺板状のブレース芯材２と、このブレース芯材２に添設してブレース芯材２を補強する内補剛材５と、前記ブレース芯材２及び内補剛材５に外挿して両者を密に束ねるとともにブレース芯材２を補強する外補剛材３と、内補剛材５のブレース芯材２に対する密着状態を維持する端部拘束手段１０とを具える。
【００２２】
前記ブレース芯材２は、長尺板状をなし、幅寸法が例えば、２０〜１００ｍｍ程度、本形態では４４ｍｍとし、厚さ寸法が例えば、３〜１５ｍｍ程度、本形態では６ｍｍに形成されている。長さ寸法はブレース芯材２を取り付ける構造体のサイズに応じて適宜設定されるが、本形態では１３００ｍｍのものが例示される。
【００２３】
ブレース芯材２は、通常炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼などの鉄鋼材料が好適に用いられる。さらに本形態では、ブレース芯材２には、メッキ仕上げが施されている。メッキ仕上げは、０．１〜５μ程度の金属被膜を設けたもので、金属として亜鉛、錫、鉛など防食メッキの他、硬質クロムメッキが好適に採用される。メッキ手段としては、電気メッキ、化学変化による化学メッキ、溶融メッキ、蒸着メッキなどから基材、目的によって選ぶことができる。このようにブレース芯材２をメッキ仕上げすると、ブレース芯材２が伸縮する際、接触する相手方の外補剛材３、内補剛材５との間で滑らかなズレを生じることから、ブレース芯材２がフリーに伸縮できて地震エネルギーの吸収効果を損なうことがない点で好ましい。
【００２４】
前記内補剛材５は、外補剛材３よりも長い寸法を有し、従って外補剛材３の中に挿入すると、その両端部が外補剛材３から食み出した延出部９を形成する。本形態の内補剛材５は、断面コ字状の軽量溝型鋼からなる溝形材６によって構成される。
【００２５】
前記外補剛材３は、内補剛材５よりも短かく形成された筒状をなし、本形態では互いに直行する４つの面板部に囲まれて断面が正方形をなす角筒体を用いたものが例示される。外補剛材３としては、このほか断面形状が長矩形、三角形、正多角形などの角筒体、或るいは円筒体などを用いることができる。外補剛材３は、塑性加工が容易に行なえる金属を用いて形成され、ブレース芯材２と同様、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼を含む鉄鋼材料が好適に用いられる。
【００２６】
前記外補剛材３は、ブレース芯材２及び、ブレース芯材２の両側面にウェブ６Ｗを当接して添設した状態で配置した一対の内補剛材５に外挿して、これらを密に束ねることにより座屈拘束ブレース１を組み立てている。従って、ブレース芯材２は、外補剛材３の内部空間を同大の矩形分割空間に二分割する位置に配置されるとともに、前記二分割された各矩形分割空間内において、一対の内補剛材５がそのウェブ６Ｗをブレース芯材２に当接した姿勢で配置されている。
【００２７】
また前記外補剛材３は図２に示すように、ブレース芯材２及びその両側に添設した一対の内補剛材５が挿入しうる大きさに形成される。即ち外補剛材３の互いに平行に向き合う面板部相互の間隔は、ブレース芯材２の幅寸法よりも、例えば０．５〜５ｍｍ程度大きなな寸法に形成される。そして内補剛材５は、そのウェブ６Ｗがブレース芯材２に重なる方向に配置され、従って各々のフランジ６Ｆは前記４つの面板部の中で、ブレース芯材２に平行な面板部（以下、平行面板部２１という）の両側部寄りの領域に向き合って配される。
【００２８】
さらに外補剛材３の前記平行面板部２１には、ブレース芯材２に向けて外側から加圧することにより内側へ向けて滑らかに湾曲変形した変形部４が形成される。本形態の変形部４は、外補剛材３の全長に亘って連続しているが、一定長さで独立して形成される変形部４を間隔を隔てて複数個隔設してもよい。このような変形部４によって、外補剛材３及び内補剛材５がブレース芯材２に圧着して一体化され、その結果長尺板状のブレース芯材２に圧縮荷重が掛かった際、ブレース芯材２に発生しがちな座屈を抑制している。しかし変形部４による圧着は、金属の塑性変形により得られた或る範囲の圧力に留まることから、ブレース芯材２は自由な伸縮変形が許容される。なおこの変形部４の凹み深さＤは、例えば、０．０３〜３．０ｍｍ程度、好ましくは０．０７〜１．５ｍｍ、本形態では０．５ｍｍとしている。
【００２９】
本形態では前記の如く、外補剛材３の内部空間で、ブレース芯材２との間に挿入された内補剛材５が、外補剛材３の変形部４とブレース芯材２との間で挟着されることから、外補剛材３と内補剛材５とを組み合わせることで更に高い剛性が得られ、ブレース芯材２の座屈を確実に抑制することができる。しかもブレース芯材２が構造上の必要性などから特殊な断面形状となっても、適宜これに対応して内補剛材５の大きさ、形状を変更選択することにより、変形部４でブレース芯材２を確実に圧着することができる。
【００３０】
本形態の内補剛材５は、前記の如く一対の断面コ字状の溝形材６によって構成され、各々の溝形材６は、各矩形分割空間内において、前記ブレース芯材２に向けてウェブ６Ｗを当接して配置されることから、ブレース芯材２に荷重が働いて伸縮しても、当接面において長さ方向のズレが許容され、しかも座屈を安定的に支持できる。
【００３１】
さらに変形部４は、外側からの加圧力によって形成され、本形態では溝形材６の一対のフランジ６Ｆ、６Ｆ間に膨出して形成された変形部４が溝形材６の一対のフランジ６Ｆ、６Ｆ先端に当接することにより、外補剛材３及び内補剛材５がブレース芯材２に圧着するため、ブレース芯材２を確実に圧着できる点で好ましい。
【００３２】
このように外補剛材３が、その変形部４でブレース芯材２に圧着して座屈を防止することから、座屈防止のため直接補強材となるもの以外は、何ら部品を用いることがないため、軽量で機能的な座屈拘束ブレースが得られる。しかもこの変形部４は、金属製の外補剛材３を外側から加圧して形成するため、外補剛材３に用いる金属の種類、厚さに応じた加圧力を管理して、適正な大きさの変形部４を設けることで、外補剛材３をブレース芯材２に適正に圧着し、ブレース芯材２の座屈変形を確実に抑止することができる。
【００３３】
前記端部拘束手段１０は、内補剛材５が外補剛材３よりも長いことから、外補剛材３から食み出した端部領域で形成される延出部９に対し、ブレース芯材２に密着した状態を維持させるものである。本形態の端部拘束手段１０は図１に示すように、前記延出部９を隙間なく覆うとともに、ブレース芯材２に溶着した略溝形状の止め具１１によって構成される。このように延出部９は、止め具１１とブレース芯材２とで形成される筒状部の内側にスライド可能に嵌合し、そのため内補剛材５の延出部９がブレース芯材２から離れて変形することを防止している。
【００３４】
従って外力が作用した際、座屈拘束ブレースの端部に応力が発生して大きな変形が生じるが、端部拘束手段１０を設けることによって、内補剛材５の延出部９がブレース芯材２に密に添着した状態を維持するため、双方が一体となって応力を負担する。従って座屈拘束ブレース１を組込んだ構造体として図３に例示する耐力フレームは、図８に示すように、繰り返し荷重に対して弾性領域での変形が維持されて塑性変形の発生がなく、高い剛性を発揮することが実証される。なお図８のグラフは、本発明の座屈拘束ブレース１を取り付けた耐力フレームに、水平荷重を繰り返し負荷した時の、荷重と水平変形量の相関を表し、図３に示す耐力フレームの変形履歴を示すものである。
【００３５】
特に地震荷重のような繰り返し荷重に対しても、端部拘束手段１０によってブレース芯材２と内補剛材５とが束ねられて一体に挙動するため、弱点箇所となり易い座屈拘束ブレースの端部領域の剛性が向上し、その結果安定した耐地震強度が得られる。
【００３６】
更に本形態では、ブレース芯材２に固着した略溝形状の止め具によって内補剛材５の延出部を覆う端部拘束手段１０を構成していることから、延出部９が強固に、かつ安定して支持される結果、内補剛材５が全長に亘ってブレース芯材２と一体に挙動することから、優れた耐震性能が得られる。
【００３７】
しかも、略溝形状の止め具をブレース芯材に固着することにより、外補剛材３が途切れる端部領域においても、ブレース芯材２に対する補強効果が低減することがなく、従って全長に亘って均一な剛性が得られる。また内補剛材５の延出部９が略溝形状の止め具１１によって覆われるため、止め具１１がブレース芯材２を構造矩体の溶接する際に飛び散る溶接スパッタに対するカバーとなって、ブレース芯材２と内補剛材５とが誤って固着され、座屈拘束ブレースが狙いとする補強性能が変化することを防止できる。
【００３８】
本発明の座屈拘束ブレース１の製造するに際しては、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、ブレース芯材２及びこれを挟む一対の内補剛材５、５をサンドイッチ状に揃えて、角筒状の外補剛材３の内部へ向けて端部から挿入し、ブレース芯材２及び内補剛材５を外補剛材３内部の所定位置に配置する。このとき図７（Ｃ）に示すように、ブレース芯材２の厚さ寸法、及び２つの内補剛材５のフランジ長さを足した寸法は、外補剛材３の前記平行面板部２１の間隔よりも、例えば０．５〜５ｍｍ程度小さく形成されている。しかも、ブレース芯材２の幅寸法は、外補剛材３の互いに平行に向き合う面板部相互の間隔よりも少し小さな寸法に形成され、また内補剛材５のフランジの間隔は更に小さく形成されている。従ってブレース芯材２及び内補剛材５は、外補剛材３の内部にスムースに挿入することができる。
【００３９】
次いで前記圧着工程では図７（Ｃ）に示すように、プレス装置の上、下のポンチ２２Ｕ、２２Ｄにより、前記外補剛材３の２つの平行面板部２１を外側から内側へ向けて、各々直角に押圧することにより、図１に示すように、前記平行面板部２１に内側へ湾曲して緩やかに凹んだ変形部４を形成する。このように形成された変形部４によって、外補剛材３は内補剛材５を介してブレース芯材２に圧着される。その結果ブレース芯材２が圧縮力を受けても、外補剛材３及び内補剛材５によって座屈発生が阻止されることから、圧縮力を支持することができる。しかもブレース組立工程において、内補剛材５を外補剛材３内に挿入し、圧着工程においては、プレス装置を用いて加圧するだけの操作で座屈拘束ブレース１を形成出来ることから、何ら熟練を要することなく単純作業で座屈拘束ブレース１が製造できる。従って、高い生産性が得られるとともに、座屈拘束ブレース１の品質バラツキを生じることがない。しかも硬化性の充填剤を使用しないことから、座屈拘束ブレース１全体が軽量化できるとともに、製造工場、及び施工現場での作業性、安全性が向上する。
【００４０】
最終工程で、前記の如く外補剛材３よりも長く形成されるため、外補剛材３の両端から延出する内補剛材５の延出部９に被せた略溝形の止め具１１を、ブレース芯材２に溶着することによって、前記延出部９をスライド可能に保持する端部拘束手段１０を形成する。
【００４１】
本発明の耐力フレームは、前記の如く形成され、製造された座屈拘束ブレース１を構成部材として含むものであり、建築架構体に取付けることにより、水平耐力を負担して耐震強度を向上する。また耐力フレームは図３に示すように矩形状の外周枠７と、この外周枠７の内側に張り出して設けられた取付プレート８とを含み構成される。
【００４２】
前記外周枠７は上、下に水平に配される上枠７Ｕ、下枠７Ｄ及び、この上枠７Ｕ、下枠７Ｄの左右両端部間を繋ぐ垂直な竪枠７Ｖ、７Ｖとからなり、各枠材端部相互が固着され、縦長の矩形状をなす。各々の枠材は断面正方形の角筒状をなし、本形態では５０ｍｍ角の鋼管を用いている。
【００４３】
図４に示すように、竪枠７Ｖの上端部と上枠７Ｕの側端部は、双方の枠材端部に形成したスリットに上プレート２３を嵌合するとともに溶接して固着している。同様に図６に示すように、竪枠７Ｖの下端部と下枠７Ｄの側端部は下プレート２４を介して固着している。更に前記上プレート２３の上側端部には、水平な上取付板２５を固着している。また竪枠７Ｖ下部に設けたコ字材２６及び下プレート２４下部は、水平な下取付板２７を固着している。尚上取付板２５にはネジ孔２８が穿設され、梁（図示せず）に挿通された取付ボルト２９をこのネジ孔２８に螺着して、耐力フレームの上部を固着できる。他方下取付板２７には挿通孔３０が穿設され、この挿通孔３０に挿通する取付ボルト（図示せず）を用いて耐力フレームの下部を土台、梁などに固着できる。更に図３、５に示すように、一方の竪枠７Ｖの略中間高さ位置に、内側に向いた縦長の中間プレート３１が溶着される。
【００４４】
耐力フレームに取り付けられる座屈拘束ブレースは、前記の如く外補剛材３の両端部から、ブレース芯材２、及び内補剛材５の両端部が各々２０〜１００ｍｍ程度食み出す程度、外補剛材３よりも長く形成されている。
【００４５】
本形態では、外周枠７の内側に、くの字状に一対の座屈拘束ブレースが配置され、前記上プレート２３と中間プレート３１との間、及び中間プレート３１と下プレート２４との間に各々が架け渡される。そして上、下のプレート２３、２４及び中間プレート３１に斜め方向に線状に形成された切込みに、ブレース芯材２の端部を嵌合するとともに溶接してブレース芯材２の両端を固着している。従って建築架構体に取付けられることにより外周枠７に掛かる地震時の水平力を、ブレース芯材２によって確実に支持することができる。更にはブレース芯材２が外補剛材３及び内補剛材５に支持されることから座屈を生じることなく伸縮するため、地震エネルギーが熱エネルギーに変換されて効果的に減衰する。このように、耐力フレームを取り付けた建築架構体は、耐力フレームによって水平耐力を向上しつつも、同時に優れた制震機能を発揮することができる。なお本形態では、前記上、下のプレート２３、２４の外周枠７の内側の領域、及び中間プレート３１が、ブレース芯材２の端部を固着する取付プレート８を構成している。
【００４６】
図９は座屈拘束ブレース１の他の実施形態を例示している。以下異なる内容について説明し、それ以外は図中に表れた主要構成に同じ符号を付すだけとする。本形態の端部拘束手段１０は、外端部１２Ａがブレース芯材２に固着されるとともに、ブレース芯材２の長手方向に平行に、しかもブレース芯材２との間に内補剛材５のウェブ６Ｗの厚さと略同寸法の間隙を隔てつつ、中央方向にのびる延長部１２Ｂを一体に設けた鍵状の係止片１２によって構成される。この係止片１２の延長部１２Ｂとブレース芯材２とで内補剛材５のウェブ６Ｗの延出部９のウェブ６Ｗを挟着することによって、内補剛材５とブレース芯材２との密着状態を維持している。
【００４７】
本形態のように、鍵状の係止片１２によって内補剛材５の延出部９を拘束する端部拘束手段１０を構成すると、単純な部品構成によって構造をシンプル化でき、しかもブレース芯材２と内補剛材５の相対移動を確保しつつ、内補剛材５が遊離して単独で変形することを有効に防止できる点で好ましい。
【００４８】
尚、叙上の説明は本発明の実施の形態を例示したものである。従って本発明の技術的範囲はこれに何ら限定されるものではなく、前記した実施の形態の他にも、各種の変形例が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態を例示する斜視図である。
【図２】その断面図である。
【図３】本発明の耐力フレームを例示する斜視図である。
【図４】その要部の拡大斜視図である。
【図５】他の要部の拡大斜視図である。
【図６】更に他の要部の拡大斜視図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、座屈拘束ブレースの製造工程を示す略図である。
【図８】耐力フレームの繰返し水平荷重試験の変形履歴を示すグラフである。
【図９】座屈拘束ブレースの他の実施形態を例示する斜視図である。
【図１０】従来例の斜視図である。
【図１１】従来例の繰返し水平荷重試験の変形履歴を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１ 座屈拘束ブレース
２ ブレース芯材
３ 外補剛材
４ 変形部
５ 内補剛材
６ 溝形材
６Ｆ フランジ
６Ｗ 向けてウェブ
７ 外周枠
８ 取付プレート
９ 延出部
１０ 端部拘束手段
１１ 止め具
１２ 係止片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造用部材として軸力を負担する長尺板状のブレース芯材と、このブレース芯材に添設してブレース芯材を補強する内補剛材と、前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿して両者を密に束ねるとともにブレース芯材を補強する筒状の外補剛材とを具え、
前記内補剛材は、その端部が外補剛材から延出する長さを有し、
負荷を受けてひずみ変形する際、外補剛材から延出した内補剛材の延出部がブレース芯材から遊離することを阻止して、内補剛材がブレース芯材と密着した状態を維持する端部拘束手段を設けたことを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項２】
前記端部拘束手段は、前記内補剛材の延出部を覆う略溝形状の止め具をブレース芯材に固着することによって構成され、
止め具とブレース芯材とで、延出部をスライド可能に嵌合した状態で拘束することを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項３】
前記端部拘束手段は、ブレース芯材の端部側から中央方向に向けてのび、前記延出部に係合する鍵状の係止片によって構成され、
前記延出部を係止片とブレース芯材とで挟着した状態で拘束することを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項４】
前記外補剛材は、金属を用いて形成されるとともにブレース芯材に向けた外側からの加圧力によって内側へ向けて変形した変形部を有し、
この変形部によって、外補剛材及び内補剛材がブレース芯材に圧着してブレース芯材の座屈を抑制することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の座屈拘束ブレース。
【請求項５】
前記外補剛材は角筒状をなすとともに、前記ブレース芯材は、外補剛材の内部空間を同大の矩形分割空間に二分割する位置に配置され、
前記内補剛材は、一対の断面コ字状の溝形材によって構成され、この各々の溝形材は、各矩形分割空間内において、前記ブレース芯材に向けてウェブを当接して配置され、
前記変形部が、溝形材のフランジ先端に当接することにより、外補剛材及び内補剛材がブレース芯材に圧着することを特徴とする請求項４記載の座屈拘束ブレース。
【請求項６】
前記ブレース芯材は、メッキ仕上げされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の座屈拘束ブレース。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれかに記載の座屈拘束ブレースを構成部材として用いた耐力フレームであるとともに、矩形状の外周枠と、この外周枠の内側に張り出した取付プレートとを有し、
座屈拘束ブレースを外周枠の内側に配するとともに、ブレース芯材の両端部を、各々取付プレートに固着したことを特徴とする耐力フレーム。
【請求項１】
構造用部材として軸力を負担する長尺板状のブレース芯材と、このブレース芯材に添設してブレース芯材を補強する内補剛材と、前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿して両者を密に束ねるとともにブレース芯材を補強する筒状の外補剛材とを具え、
前記内補剛材は、その端部が外補剛材から延出する長さを有し、
負荷を受けてひずみ変形する際、外補剛材から延出した内補剛材の延出部がブレース芯材から遊離することを阻止して、内補剛材がブレース芯材と密着した状態を維持する端部拘束手段を設けたことを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項２】
前記端部拘束手段は、前記内補剛材の延出部を覆う略溝形状の止め具をブレース芯材に固着することによって構成され、
止め具とブレース芯材とで、延出部をスライド可能に嵌合した状態で拘束することを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項３】
前記端部拘束手段は、ブレース芯材の端部側から中央方向に向けてのび、前記延出部に係合する鍵状の係止片によって構成され、
前記延出部を係止片とブレース芯材とで挟着した状態で拘束することを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項４】
前記外補剛材は、金属を用いて形成されるとともにブレース芯材に向けた外側からの加圧力によって内側へ向けて変形した変形部を有し、
この変形部によって、外補剛材及び内補剛材がブレース芯材に圧着してブレース芯材の座屈を抑制することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の座屈拘束ブレース。
【請求項５】
前記外補剛材は角筒状をなすとともに、前記ブレース芯材は、外補剛材の内部空間を同大の矩形分割空間に二分割する位置に配置され、
前記内補剛材は、一対の断面コ字状の溝形材によって構成され、この各々の溝形材は、各矩形分割空間内において、前記ブレース芯材に向けてウェブを当接して配置され、
前記変形部が、溝形材のフランジ先端に当接することにより、外補剛材及び内補剛材がブレース芯材に圧着することを特徴とする請求項４記載の座屈拘束ブレース。
【請求項６】
前記ブレース芯材は、メッキ仕上げされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の座屈拘束ブレース。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれかに記載の座屈拘束ブレースを構成部材として用いた耐力フレームであるとともに、矩形状の外周枠と、この外周枠の内側に張り出した取付プレートとを有し、
座屈拘束ブレースを外周枠の内側に配するとともに、ブレース芯材の両端部を、各々取付プレートに固着したことを特徴とする耐力フレーム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２５５６５４（Ｐ２００８−２５５６５４Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９８６３４（Ｐ２００７−９８６３４）
【出願日】平成１９年４月４日（２００７．４．４）
【出願人】（０００００４６７３）パナホーム株式会社 (319)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月４日（２００７．４．４）
【出願人】（０００００４６７３）パナホーム株式会社 (319)
【Ｆターム（参考）】
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