耐力フレームの構造
【課題】簡単な構造で斜材の端部を補強しうる鉄骨軸組構造の建築物の耐力壁として用いられる耐力フレームの構造を提供する。
【解決手段】耐力フレーム１の斜材６は、面外座屈方向が垂直構面Ｓ１と平行に配置された板材からなるブレース芯材１６と、このブレース芯材１６の面外座屈方向Ｘの両側に添設されるとともに溝部をブレース芯材側に向けて配された一対の溝型鋼１７Ａ、１７Ｂからなる内補剛材１７と、前記ブレース芯材１６及び内補剛材１７に外挿される筒状の外補剛材１８とを含む。ブレース芯材１６の両端は、内補剛材１７及び外補剛材１８からはみ出すはみ出し部２０を有する。はみ出し部２０には、ブレース芯材１６の面外座屈方向の両側面に固着されかつ該はみ出し部の少なくとも一部を断面略十字状とする一対の補強リブ２１が設けられ、補強リブ２１の一部は、ブレース芯材１６と内補剛材１７とが囲む空所ｉ内にのびている。
【解決手段】耐力フレーム１の斜材６は、面外座屈方向が垂直構面Ｓ１と平行に配置された板材からなるブレース芯材１６と、このブレース芯材１６の面外座屈方向Ｘの両側に添設されるとともに溝部をブレース芯材側に向けて配された一対の溝型鋼１７Ａ、１７Ｂからなる内補剛材１７と、前記ブレース芯材１６及び内補剛材１７に外挿される筒状の外補剛材１８とを含む。ブレース芯材１６の両端は、内補剛材１７及び外補剛材１８からはみ出すはみ出し部２０を有する。はみ出し部２０には、ブレース芯材１６の面外座屈方向の両側面に固着されかつ該はみ出し部の少なくとも一部を断面略十字状とする一対の補強リブ２１が設けられ、補強リブ２１の一部は、ブレース芯材１６と内補剛材１７とが囲む空所ｉ内にのびている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨軸組構造の建築物の耐力壁として用いられる耐力フレームの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鉄骨軸組構造の建築物、とりわけ規格化住宅等の低層建築物において、種々の耐力フレームが提案されている（例えば下記特許文献１ないし２参照）。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、耐力フレームに用いられる斜材として、軸力を負担する長尺板状のブレース芯材と、このブレース芯材と略同長の筒状をなすとともに前記ブレース芯材に外挿される外補剛材とを具えた座屈拘束ブレースが記載されている。また、前記外補剛材は、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ブレース芯材の座屈が抑制されている。
【０００４】
また、下記特許文献２では、耐力フレームに用いられる斜材として、軸力を負担する長尺板状のブレース芯材と、このブレース芯材と略同じ長さを有し、前記ブレース芯材に外挿される補剛材とを含むものが記載されている。前記補剛材は、ブレース芯材に向き合う受板部を有する主補剛材と、断面コ字状をなしかつ主補剛材の受板部を覆って主補剛材と固着される副補剛材とからなる。そして、ブレース芯材は、主補剛材の受板部と副補剛材のウエブとで挟着されることで、面外座屈が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７５２８１号公報
【特許文献２】特開２００８−７５２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記斜材は、ブレース芯材にのみ実質的な軸力を負担させるため、このブレース芯材を柱等に固定する必要がある。このため、ブレース芯材の両端部は、補剛材からはみ出すはみ出し部を設ける必要がある。しかしながら、前記特許文献１乃至２の構成では、ブレース芯材のはみ出し部の強度が低く、改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、低コストかつシンプルな構造でブレース芯材のはみ出し部の補強を効果的に行いうる耐力フレームの構造を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のうち請求項１記載の発明は、基礎とその上をのびる梁との間の垂直構面、又は上下の梁間の垂直構面に架設される耐力フレームの構造であって、前記垂直構面を互いに平行に上下にのびる第１の柱材及び第２の柱材と、前記第１の柱材と第２の柱材との間を斜めにのびて継ぐ斜材とを有し、前記斜材は、面外座屈方向が前記垂直構面と平行に配置された板材からなるブレース芯材と、このブレース芯材の前記面外座屈方向の両側に添設されることにより該ブレース芯材の面外座屈を防止するとともに溝部をブレース芯材側に向けて配された一対の溝型鋼からなる内補剛材と、前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿されて少なくとも両者を前記面外座屈方向で拘束する筒状の外補剛材とを含み、前記ブレース芯材の両端は、前記内補剛材及び外補剛材からはみ出すはみ出し部を有し、前記ブレース芯材の前記はみ出し部には、ブレース芯材の前記面外座屈方向の両側面に固着されることにより該はみ出し部の少なくとも一部を断面略十字状とする一対の補強リブが設けられ、この補強リブの一部は、前記ブレース芯材と前記内補剛材とが囲む空所内にのびていることを特徴とする。
【０００９】
また請求項２記載の発明は、前記ブレース芯材のはみ出し部は、取付プレートを介して第１の柱材又は第２の柱材に固着され、前記取付プレートは、前記はみ出し部の幅方向両側に固着されかつ前記垂直構面と平行にのびる一対の板材からなる請求項１記載の耐力フレームの構造である。
【００１０】
また請求項３記載の発明は、前記はみ出し部は、前記第１の柱材及び第２の柱材と離間して設けられる請求項２記載の耐力フレームの構造である。
【００１１】
また請求項４記載の発明は、前記端部プレートは、前記ブレース芯材の大圧縮変形時、前記外補剛材の端面と接触しうる対向面を有する請求項２乃至４のいずれかに記載の耐力フレームの構造である。
【００１２】
また請求項５記載の発明は、前記斜材は、前記第１の柱材の長さ方向の略中間部から前記第２の柱材の上端側にのびる上斜材を含み、該上斜材は、前記第２の柱材の上端側の構造心よりも下部側に固着される請求項１乃至４のいずれかに記載の耐力フレームの構造である。
【００１３】
また請求項６記載の発明は、前記斜材は、前記第１の柱材の長さ方向の略中間部から前記第２の柱材の下端側にのびる下斜材を含み、該下斜材は、前記第２の柱材の下端側の構造心よりも上部側に固着される請求項１乃至５のいずれかに記載の耐力フレームの構造である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の耐力フレームでは、斜材は、面外座屈方向が梁間等の垂直構面と平行に配置された板材からなるブレース芯材と、このブレース芯材の前記面外座屈方向の両側に添設されることにより該ブレース芯材の面外座屈を防止するとともに溝部をブレース芯材側に向けて配された一対の溝型鋼からなる内補剛材と、前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿されて少なくとも両者を前記面外座屈方向で拘束する筒状の外補剛材とを含む。そして、ブレース芯材の補剛材からはみ出すはみ出し部には、ブレース芯材の前記面外座屈方向の両側面に固着されることにより該はみ出し部の少なくとも一部を断面略十字状とする一対の補強リブが設けられる。
【００１５】
このような補強リブは、ブレース芯材のはみ出し部の断面を略十字状とすることにより、該はみ出し部の面外座屈に対する剛性を高めうる。しかも、補強リブの一部は、前記ブレース芯材と前記溝型鋼からなる内補剛材とが囲む空所内にのびて終端している。このように、補強リブをブレース芯材のはみ出し部と非はみ出し部との両方に跨らせて配置することにより、前記補強効果がより一層向上する。さらに、補強リブは、前記内補剛材と干渉することなく設けることができる。従って、溝型鋼からなる内補剛材に切り欠き等の加工を施すことなく、補強リブをブレース芯材に固着できる。従って、本発明の耐力フレームの構造によれば、低コストかつ簡単な構造でブレース芯材の端部補強が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の耐力フレームを用いた軸組構造体の正面図である。
【図２】その斜視図である。
【図３】図２の分解図である。
【図４】図２の要部拡大図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】斜材の分解斜視図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】上部側の取付プレートの実施形態を示す部分正面図である。
【図１１】下部側の取付プレートの実施形態を示す部分正面図である。
【図１２】斜材の大変形時の状態を示す下斜材の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１〜４に示されるように、本実施形態の耐力フレーム１は、基礎２と、該基礎２に沿ってその上を水平にのびる梁３との間の垂直構面Ｓ１に架設されることにより、例えば鉄骨軸組構造住宅の１階の軸組構造体Ｆ１の一部を構成している。なお、耐力フレーム１は、２階の軸組構造体Ｆ２の梁３、３間の垂直構面Ｓ２に配置される場合もあるのは言うまでもない。
【００１８】
前記耐力フレーム１は、前記垂直構面Ｓ１を互いに平行に上下にのびる第１の柱材４及び第２の柱材５と、前記第１の柱材４と第２の柱材５との間を斜めにのびて継ぐ斜材６とを有する。
【００１９】
前記第１の柱材４及び第２の柱材５は、断面角パイプ状の鉄骨柱からなり、その下端は略箱状をなす取付金物Ｂ１に固着される。この取付金物Ｂ１は、基礎２から突出するアンカーボルト２ａに固定される。なお、基礎２と取付金物Ｂ１との間に土台等が介在しても良い。
【００２０】
また、第１の柱材４及び第２の柱材５の上端には、略水平な板材からなる取付プレートＢ２が固着される。この取付プレートＢ２は、コーナ金物Ｃ又は梁３にボルトにて固定される。なお、コーナ金物Ｃは、梁３と剛接合されるので梁３の一部とみなすことができる。
【００２１】
また、図３乃至図５に示されるように、第１の柱材４には、その長さ方向の略中央部に、第２の柱材５側に突出する上の受け金物７と、下の受け金物８とが上下に距離を隔てて設けられる。
【００２２】
前記上の受け金物７は、第２の柱材５側を向く柱面４ａに溶接にて固着された一対の側板部７ａ、７ａと、該側板部７ａの下面に溶接にて固着された略水平な板状の受け部７ｂとから構成される。この受け部７ｂには、略中央部に透孔７ｃが形成されるとともに、受け部７ｂの下面は、実質的に水平な第１取付面１０が形成される。
【００２３】
同様に、下の受け金物８も、第１の柱材４の前記柱面４ａに溶接にて固着された一対の側板部８ａ、８ａと、該側板部８ａの上面に溶接にて固着された略水平な板状の受け部８ｂとから構成される。受け部８ｂにも、略中央部に透孔８ｃが形成されるとともに、受け部８ｂの上面は、実質的に水平をなす第２取付面１１が形成される。この第２取付面１１は、上の受け金物７の前記第１取付面１０と平行に向き合いかつその下方に位置する。
【００２４】
前記斜材６は、第１の柱材４の長さ方向の略中間部から第２の柱材５の上端側にのびる上斜材６Ａと、第１の柱材４の長さ方向の略中間部から第２の柱材５の下端側にのびる下斜材６Ｂとを含む。本実施形態の上斜材６Ａは、第２の柱材５から第１の柱材４に向かって下降する傾斜を有する。逆に、本実施形態の下斜材６Ｂは、第２の柱材５から第１の柱材４に向かって上昇する傾斜を有する。そして、これらの各斜材６Ａ、６Ｂには、引張力のみならず圧縮力が作用した場合でも大きく座屈することなく十分な耐変形抵抗性を示すいわゆる座屈拘束ブレースが採用される。
【００２５】
さらに、本実施形態では、図３に示されるように、上斜材６Ａ及び下斜材６Ｂの一端側は、それぞれ予め工場等で第２の柱材５に固着されるとともに、上斜材６Ａ及び下斜材６Ｂの他端側は、継ぎ部材１５に固着される。これにより、本実施形態の耐力フレーム１は、第１の柱材４と、壁と対向した正面視において第１の柱材４に向かって凸となる横向きの略二等辺三角形状の三角フレーム体９とを、前記上下の受け金物７、８にボルト等で結合することにより形成される。このように、耐力フレーム１を２分割で構成することにより、現場への運搬性を向上できるとともに、現場での施工性が大幅に向上する。
【００２６】
図６には、斜材６の代表例として上斜材６Ａの斜視図を示す（なお、下斜材６Ｂも同様の構成を有する）。また、図７〜９には、図６のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃの各断面図が示される。
【００２７】
図６〜９に示されるように、前記斜材６は、ブレース芯材１６と、その面外座屈を抑制するための内補剛材１７及び外補剛材１８とを含んで構成される。
【００２８】
詳細は後述するが、ブレース芯材１６の端部は、それぞれ第１の柱材４及び第２の柱材５に固着される。これにより、ブレース芯材１６が、軸組構造体Ｆ１の軸力を負担しうる。また、ブレース芯材１６は、面外座屈方向Ｘ（図６、図７に示す）が前記垂直構面Ｓ１（垂直面）と平行に配置された長尺な板材から形成される。つまり、ブレース芯材１６の厚さｔ１の方向及び長さＬ１の方向が垂直構面Ｓ１と平行であり、ブレース芯材１６の幅Ｗ１の方向が、前記垂直構面Ｓ１と直交している。このような向きにブレース芯材１６を配置することにより、仮に軸組構造体Ｆ１に大変形が生じブレース芯材１６に大きな面外座屈が生じた場合でも、軸組構造体の壁材等に変形した斜材６が接触し壁材などを損傷させるのを防止できる。
【００２９】
ブレース芯材１６には、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼又は合金鋼など各種の鉄鋼材料が採用される。特に限定されるものではないが、ブレース芯材１６には、極低降伏点鋼等が好適である。極低降伏点鋼は、一般鋼（例えばＳＭ４９０やＳＳ４００）に比べると約１／４〜１／３の降伏点しか持たないが、伸びに関しては５０％以上と非常に優れた性能を発揮できる。
【００３０】
ブレース芯材１６には、内補剛材１７ないし外補剛材１８との摩擦を軽減するために、表面がめっき仕上げされても良い。本実施形態のブレース芯材１６は、例えば断面矩形状の長尺板状をなし、一例として幅Ｗ１が２０〜１００mm程度、厚さｔ１が例えば３〜１５mm程度で構成される。
【００３１】
図７によく表されているように、前記内補剛材１７は、ブレース芯材１６の面外座屈方向Ｘの両側面１６ａにブレース芯材１６を挟むように配置された一対の溝型鋼１７Ａ、１７Ｂからなる。各溝型鋼１７Ａ、１７Ｂは、それぞれウエブ１７ａと、その両側から張り出す一対のフランジ１７ｂとを有し、かつ、各々の溝部をブレース芯材１６側に向けて固着されている。内補剛材１７は、フランジ１７ｂ、１７ｂ間の幅がブレース芯材１６の幅Ｗ１よりも小さく設定され、それらのフランジ１７ｂの端面１７ｂ１でブレース芯材１６を両側から挟むように配置される。
【００３２】
なお、図７に溶接部ｊで示されるように、内補剛材１７は、例えばその長さ方向の中間部等において、小長さで部分的にブレース芯材１６と溶接されている。これにより、内補剛材１７とブレース芯材１６との位置ずれが防止され、内補剛材１７によるブレース芯材１６の面外座屈防止効果が発揮される。また、前記溶接は小長さに限定されるため、ブレース芯材１６は、内補剛材１７に拘束されることなくその長さ方向については自由に伸びることができ、軸力を確実に負担できる。
【００３３】
図６及び図７に示されるように、本実施形態の外補剛材１８は、ブレース芯材１６及び内補剛材１７に外挿される例えば角筒状の鋼材からなる。そして、外補剛材１８は、少なくともブレース芯材１６と内補剛材１７とを前記面外座屈方向Ｘで拘束して座屈を抑制しうる。本実施形態では、外補剛材１８の内周面の寸法は、面外座屈方向Ｘで内補剛材１７との隙間を小としその変位を抑制する。さらに好ましい態様として、外補剛材１８は、面外座屈方向Ｘと直交する方向においても、ブレース芯材１６の幅Ｗ１の方向の両側面との隙間を小として該幅方向の変位をも小さく抑制するものが望ましい。
【００３４】
斜材６を組み立てる際、外補剛材１８は、内補剛材１７とブレース芯材１６とを予め溶接した組立体に嵌め込まれるのが望ましい。また、嵌め込まれた後、外補剛材１８は、内補剛材１７と例えばかしめ又は溶接等の固着手段により一体化されるのが望ましい。なお、本実施形態では、内補剛材１７は、外補剛材１８よりも長尺に形成されており、その両端部が外補剛材１８の両端部からそれぞれ小長さではみ出している。
【００３５】
ブレース芯材１６の両端は、前記軸組構造体Ｆ１の軸力を負担するために、第１の柱材４及び第２の柱材５に固着される必要がある一方、内補剛材１７及び外補剛材１８は、第１の柱材４及び第２の柱材５とは固着されてはならない。従って、斜材６のブレース芯材１６は、内補剛材１７及び外補剛材１８よりも長尺に形成され、その両端は、内補剛材１７及び外補剛材１８からはみ出すはみ出し部２０として形成される。そして、本実施形態では、はみ出し部２０の一端側は、第２の柱材５に取付プレート２２を介して固着されている。勿論、内補剛材１７及び外補剛材１８は、取付プレート２２とは接触することなく離間している。このように構成された斜材６は、軸力が作用したときには、内補剛材１７及び外補剛材１８に対してブレース芯材１６に対して、相対的に伸び、又は座屈することなく圧縮され得る。
【００３６】
図６、図８及び図９に示されるように、ブレース芯材１６の両側のはみ出し部２０には、それぞれ一対の補強リブ２１が設けられる。
【００３７】
前記補強リブ２１は、ブレース芯材１６の前記面外座屈方向Ｘの両側面１６ａかつ幅Ｗ１の中間部に内側の端面２１ｂを当接させ、例えばすみ肉溶接により一体に固着されている。符号ｊは、溶接部を示している。本実施形態の補強リブ２１は、その幅方向をブレース芯材１６の面外座屈方向Ｘに沿わせた金属製の板材からなる。補強リブ２１の厚さｔ２は、ブレース芯材１６の厚さｔ１と実質的に同一に形成されているが、このような態様に限定されるものではない。
【００３８】
このような補強リブ２１は、図８に示されるように、ブレース芯材１６の前記両側面１６ａから面外座屈方向Ｘの両側にそれぞれ突出してブレース芯材１６と一体化することにより、はみ出し部２０を断面略十字状とする。すなわち、はみ出し部２０の面外座屈方向の曲げに対する断面二次モーメントを増大させ、面外座屈に対する剛性を高め得る。従って、軸組構造体Ｆ１に水平変位が生じた場合でも、補剛材１７及び１８で拘束されていないはみ出し部２０の面外座屈を簡単な構造で補強でき、該はみ出し部２０の局部的な座屈変形を効果的に防止できる。
【００３９】
また、図５、図６、図１０及び図１１に示されるように、補強リブ２１の一部は、ブレース芯材１６と内補剛材１７とが囲む空所ｉ内に内補剛材１７と干渉することなくのびて終端している。これにより、補強リブ２１は、ブレース芯材１６のはみ出し部２０と、ブレース芯材１６の内補剛材１７面外座屈が拘束された非はみ出し部２３との両方に跨って配置されている。しかも、本実施形態の補強リブ２１の外端２１ａは、非はみ出し部２３において、内補剛材１７のウエブ１７ａの内面とは干渉することなく小隙間を隔てて設けられる。
【００４０】
このような補強リブ２１は、例えば内補剛材１７側に補強リブ２１との干渉を防ぐための切り欠き等の加工を施すことなく設けることができる。従って、本発明の耐力フレーム１の構造によれば、低コストかつ簡単な構造でブレース芯材１６の端部（はみ出し部２０）の補強が確実に行える。また、補強リブ２１の長さ、厚さ及び／又は高さ（板材の幅に相当）を調節することにより、耐力性能を任意に調整できる。しかも、補強リブ２１の一部は、内補剛材１７で拘束されることにより高い耐面外座屈性を示す非はみ出し部２３にも跨って配置される。このため、補強リブ２１は、はみ出し部２０に作用する座屈荷重の一部を非はみ出し部２３にも負担させることができる。従って、本実施形態では、はみ出し部２０の耐面外座屈性能をさらに向上させることができる。
【００４１】
なお、補強リブ２１の外端２１ａは、ブレース芯材１６の前記両側面１６ａから突出しているため、仮にはみ出し部２０に面外座屈が生じた場合でも、内補剛材１７の前記空所ｉ内をのびる補強リブ２１の外端２１ａが内補剛材１７の内周面と当接し、その座屈量が一定範囲に抑えることが可能である。このような観点より、補強リブ２１の前記面外座屈方向Ｘの外端２１ａとウエブ１７ａとは、例えば５〜２０mm程度の隙間ｈが形成されるのが望ましい。
【００４２】
図６、図９に示されるように、前記取付プレート２２は、本実施形態では、垂直構面Ｓ１と正対した正面図において略三角形状をなし、第２の柱材５に添着される縦面２２ａと、該縦面２２ａから斜め上にのびる下斜面２２ｂと、縦面２２ａから斜め下にのびる上斜面２２ｃとを含み、かつ、垂直構面Ｓ１と平行にのびる金属製の一対の板材からなる。この取付プレート２２は、はみ出し部２０の幅方向の両側縁に、それぞれすみ肉溶接により固着される。また、取付プレート２２の前記縦面２２ａは、第２の柱材５の第１の柱材４側を向く外面５ａかつ両コーナ側に寄った位置でそれぞれ溶接されている。従って、本実施形態によれば、垂直にのびる第２の柱材５に対して傾斜してのびるブレース芯材１６を、第２の柱材５に容易に固着できる。
【００４３】
また、取付プレート２２が固着されたはみ出し部２０は、図９に示されるように、ブレース芯材１６をウエブとし取付プレート２２をフランジとする断面略Ｈ字状をなす。このようなはみ出し部２０は、面外座屈方向の曲げに対する断面二次モーメントがさらに大きくなるため、ブレース芯材１６のはみ出し部２０の耐面外座屈性能がさらに向上する。しかも、本実施形態では、はみ出し部２０に固着された補強リブ２１は、図１０乃至１１に示されるように、ブレース芯材１６の長手方向で取付プレート２２とオーバーラップして設けられている。このため、はみ出し部２０の耐面外座屈性能がさらに向上し、より一層、安定した耐荷重特性を得ることができる。
【００４４】
さらに、本実施形態のはみ出し部２０は、第２の柱材５とは接触することなくその手前で終端している。つまり、斜材６と第２の柱材５とは、ブレース芯材１６の両側に固着された取付プレート２２だけで接合され、ブレース芯材１６自体は、第２の柱材５とは離間している。もし、ブレース芯材１６の端部が第２の柱材５に直接溶接固着されると、斜材６に例えば引張力が作用した場合、第２の柱材５の外面５ａの変形が大きくなり、耐久性に難がある。これに対して、本実施形態のように、はみ出し部２０を第２の柱材５から離すとともに、はみ出し部２０を、第２の柱材５の外面５ａのコーナ側に寄せて固着された取付プレート２２を介して固着することにより、第２の柱材５の外面５ａの変形を抑え耐久性を高めることができる。
【００４５】
さらに、好ましい実施形態では、取付プレート２２は、ブレース芯材１６の大圧縮変形時、外補剛材１８の端面１８ａと接触しうる対向面２４を有するのが望ましい。本実施形態において、図１０に示されるように、上斜材６Ａを固着される取付プレート２２については、前記下斜面２２ｂが対向面２４をなす。他方、図１１に示されるように、下斜材６Ｂを固着される取付プレート２２については、前記上斜面２２ｃが対向面２４をなす。
【００４６】
取付プレート２２の対向面２４は、耐力フレーム１の静的な安定時において、角筒状をなす外補剛材１８の端面１８ａと少なくとも一部で向き合い、かつ、実質的に平行な面で形成されている。そして、図１２に下斜材６Ｂ側が代表して示されるように、ブレース芯材１６に急激な圧縮変形が生じたとき、外補剛材１８の前記端面１８ａが、取付プレート２２の上斜面２２ｃがなす対向面２４と実質的に面接触しうる。従って、このような耐力フレーム１では、建物に想定外の外力が加えられ、ブレース芯材１６が圧縮力を負担できなくなった場合でも、外補剛材１８の端面１８ａが取付プレート２２の対向面２４と面接触し、想定外の荷重に対しては、外補剛材１８が角筒状の圧縮ブレース材として機能することで建物の倒壊等を防止することができる。なお、本実施形態の内補剛材１７は、前記圧縮変形時、取付プレート２２、２２間に進入可能な寸法に形成されている。
【００４７】
また、本実施形態では、図１０及び図１１に示されるように、垂直構面Ｓ１の正面視において、上斜材６Ａは、第２の柱材５の上端側の構造心Ｐ１よりも下部側（即ち、上斜材６Ａの延長線と柱材５の中心線との交点ＰｓがＰ１よりも下側)に固着されるのが望ましい。同様に、下斜材６Ｂは、第２の柱材５の下端側の構造心Ｐ２よりも上部側（即ち、下斜材６Ｂの延長線と柱材５の中心線との交点ＰｓがＰ２よりも上側)に固着されているのが望ましい。ここで、第２の柱材５の上端側の構造心Ｐ１とは、第２の柱材５の構造芯（中心線）ＣＬ１と、上部側の梁３の構造芯（中心線）ＣＬ２との交点とする。また、第２の柱材５の下端側の構造心Ｐ２は、基礎上面と第２の柱材５の構造芯（中心線）ＣＬ１との交点とする。
【００４８】
以上のような構成では、斜材６と梁３、又は斜材６と基礎２との間に十分なスペースを形成することができる。従って、耐力フレーム１を配置しつつも、天井材３０や床材３１等を容易にかつ能率的に設置することができ、施工性及び生産性が向上する。とりわけ、前記取付プレート２２を正面視三角形状とすることにより、前記スペースを拡大させるのに役立つ。
【００４９】
前記各斜材６Ａ、６Ｂの他端側は、図１〜５に示したように、前記継ぎ部材１５を介して第１の柱材４に固着される。
【００５０】
図４及び図５に良く表されるように、本実施形態の継ぎ部材１５は、溝部を第２の柱材５側に向けた溝型の枠材１５ａと、この枠材１５ａの上端に溶着されることにより継ぎ部材１５の上端面Ｕをなす上板１５ｂと、枠材１５ａの下端に溶着されることにより継ぎ部材１５の下端面Ｄをなす下板１５ｃとで構成される。また、前記上板１５ｂ及び下板１５ｃには、上下の受け金物７、８にそれぞれ設けられた透孔７ｃ、８ｃと同心に揃えられる透孔１５ｄが形成される。
【００５１】
前記継ぎ部材１５の上板１５ｂの上端面Ｕ及び下板１５ｃの下端面Ｄは、実質的に平坦な水平面として形成される。そして、継ぎ部材１５の前記上端面Ｕから下端面Ｄまでの垂直長さは、前記上、下の受け金物７、８の第１取付面１０と第２取付面１１との間の垂直方向の間隙の高さよりもわずかに小さく形成されている。
【００５２】
前記継ぎ部材１５は、ボルト２５によって、第１の柱材４基礎２と梁３との間に予め固定された第１の柱材４に固定される。前記ボルト２５は、上側ボルト２５Ａ及び下側ボルト２５Ｂからなる。上側ボルト２５Ａは、継ぎ部材１５の上板１５ｂと上の受け金物７とを締結する。また、下側ボルト２５Ｂは、継ぎ部材１５の下板１５ｃと下の受け金物８とを締結する。各ボルト２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ受け金物側から透孔１５ｄに挿入され、継ぎ部材１５の内側に溶着されたナット２６に螺着される。
【００５３】
前記三角フレーム体９の継ぎ部材１５の上端面Ｕ及び下端面Ｄは、それぞれ水平な第１、第２取付面１０、１１と面接触し、上側ボルト２５Ａ及び下側ボルト２５Ｂで固定される。この際、必要に応じてシム等を介在させることにより、継ぎ部材１５と受け金物７，８との隙間が適宜調整される。
【００５４】
軸組構造体Ｆ１に水平荷重が作用した場合、三角フレーム体９は第１の柱材４に対して相対的に上下に変位する。しかし、第１の柱材４と、三角フレーム体９とは、軸組構造体Ｆ１に作用する水平荷重を水平な前記第１、第２の取付面１０、１１の面圧方向で受けることができる。これは、垂直面で軸組構造体の水平荷重を受ける場合に比べて、接合面に作用するせん断力を大幅に減じことができ、両部材４、９の位置固定をより確実とし接合面での滑りによる位置ずれを確実に防止できる。また、上記面圧方向で水平荷重を受ける結果、ボルト２５Ａ、２５Ｂに、標準的な中ボルトなどを用いた場合でも、その折損等を効果的に防止でき低コストで軸組構造体Ｆ１の耐久性をも向上しうる。
【００５５】
以上本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の耐力フレーム１は、種々の態様に変更して実施することができるのは言うまでもない。例えば、本実施形態の補強リブ２１は、高さ及び幅を一定としているが、これらを部分的に変化させることもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 耐力フレーム
２ 基礎
３ 梁
４ 第１の柱材
５ 第２の柱材
６ 斜材
６Ａ 上斜材
６Ｂ 下斜材
１５ 継ぎ部材
１６ ブレース芯材
１７ 内補剛材
１７Ａ、１７Ｂ 溝型鋼
１８ 外補剛材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨軸組構造の建築物の耐力壁として用いられる耐力フレームの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鉄骨軸組構造の建築物、とりわけ規格化住宅等の低層建築物において、種々の耐力フレームが提案されている（例えば下記特許文献１ないし２参照）。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、耐力フレームに用いられる斜材として、軸力を負担する長尺板状のブレース芯材と、このブレース芯材と略同長の筒状をなすとともに前記ブレース芯材に外挿される外補剛材とを具えた座屈拘束ブレースが記載されている。また、前記外補剛材は、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ブレース芯材の座屈が抑制されている。
【０００４】
また、下記特許文献２では、耐力フレームに用いられる斜材として、軸力を負担する長尺板状のブレース芯材と、このブレース芯材と略同じ長さを有し、前記ブレース芯材に外挿される補剛材とを含むものが記載されている。前記補剛材は、ブレース芯材に向き合う受板部を有する主補剛材と、断面コ字状をなしかつ主補剛材の受板部を覆って主補剛材と固着される副補剛材とからなる。そして、ブレース芯材は、主補剛材の受板部と副補剛材のウエブとで挟着されることで、面外座屈が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７５２８１号公報
【特許文献２】特開２００８−７５２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記斜材は、ブレース芯材にのみ実質的な軸力を負担させるため、このブレース芯材を柱等に固定する必要がある。このため、ブレース芯材の両端部は、補剛材からはみ出すはみ出し部を設ける必要がある。しかしながら、前記特許文献１乃至２の構成では、ブレース芯材のはみ出し部の強度が低く、改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、低コストかつシンプルな構造でブレース芯材のはみ出し部の補強を効果的に行いうる耐力フレームの構造を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のうち請求項１記載の発明は、基礎とその上をのびる梁との間の垂直構面、又は上下の梁間の垂直構面に架設される耐力フレームの構造であって、前記垂直構面を互いに平行に上下にのびる第１の柱材及び第２の柱材と、前記第１の柱材と第２の柱材との間を斜めにのびて継ぐ斜材とを有し、前記斜材は、面外座屈方向が前記垂直構面と平行に配置された板材からなるブレース芯材と、このブレース芯材の前記面外座屈方向の両側に添設されることにより該ブレース芯材の面外座屈を防止するとともに溝部をブレース芯材側に向けて配された一対の溝型鋼からなる内補剛材と、前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿されて少なくとも両者を前記面外座屈方向で拘束する筒状の外補剛材とを含み、前記ブレース芯材の両端は、前記内補剛材及び外補剛材からはみ出すはみ出し部を有し、前記ブレース芯材の前記はみ出し部には、ブレース芯材の前記面外座屈方向の両側面に固着されることにより該はみ出し部の少なくとも一部を断面略十字状とする一対の補強リブが設けられ、この補強リブの一部は、前記ブレース芯材と前記内補剛材とが囲む空所内にのびていることを特徴とする。
【０００９】
また請求項２記載の発明は、前記ブレース芯材のはみ出し部は、取付プレートを介して第１の柱材又は第２の柱材に固着され、前記取付プレートは、前記はみ出し部の幅方向両側に固着されかつ前記垂直構面と平行にのびる一対の板材からなる請求項１記載の耐力フレームの構造である。
【００１０】
また請求項３記載の発明は、前記はみ出し部は、前記第１の柱材及び第２の柱材と離間して設けられる請求項２記載の耐力フレームの構造である。
【００１１】
また請求項４記載の発明は、前記端部プレートは、前記ブレース芯材の大圧縮変形時、前記外補剛材の端面と接触しうる対向面を有する請求項２乃至４のいずれかに記載の耐力フレームの構造である。
【００１２】
また請求項５記載の発明は、前記斜材は、前記第１の柱材の長さ方向の略中間部から前記第２の柱材の上端側にのびる上斜材を含み、該上斜材は、前記第２の柱材の上端側の構造心よりも下部側に固着される請求項１乃至４のいずれかに記載の耐力フレームの構造である。
【００１３】
また請求項６記載の発明は、前記斜材は、前記第１の柱材の長さ方向の略中間部から前記第２の柱材の下端側にのびる下斜材を含み、該下斜材は、前記第２の柱材の下端側の構造心よりも上部側に固着される請求項１乃至５のいずれかに記載の耐力フレームの構造である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の耐力フレームでは、斜材は、面外座屈方向が梁間等の垂直構面と平行に配置された板材からなるブレース芯材と、このブレース芯材の前記面外座屈方向の両側に添設されることにより該ブレース芯材の面外座屈を防止するとともに溝部をブレース芯材側に向けて配された一対の溝型鋼からなる内補剛材と、前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿されて少なくとも両者を前記面外座屈方向で拘束する筒状の外補剛材とを含む。そして、ブレース芯材の補剛材からはみ出すはみ出し部には、ブレース芯材の前記面外座屈方向の両側面に固着されることにより該はみ出し部の少なくとも一部を断面略十字状とする一対の補強リブが設けられる。
【００１５】
このような補強リブは、ブレース芯材のはみ出し部の断面を略十字状とすることにより、該はみ出し部の面外座屈に対する剛性を高めうる。しかも、補強リブの一部は、前記ブレース芯材と前記溝型鋼からなる内補剛材とが囲む空所内にのびて終端している。このように、補強リブをブレース芯材のはみ出し部と非はみ出し部との両方に跨らせて配置することにより、前記補強効果がより一層向上する。さらに、補強リブは、前記内補剛材と干渉することなく設けることができる。従って、溝型鋼からなる内補剛材に切り欠き等の加工を施すことなく、補強リブをブレース芯材に固着できる。従って、本発明の耐力フレームの構造によれば、低コストかつ簡単な構造でブレース芯材の端部補強が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の耐力フレームを用いた軸組構造体の正面図である。
【図２】その斜視図である。
【図３】図２の分解図である。
【図４】図２の要部拡大図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】斜材の分解斜視図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】上部側の取付プレートの実施形態を示す部分正面図である。
【図１１】下部側の取付プレートの実施形態を示す部分正面図である。
【図１２】斜材の大変形時の状態を示す下斜材の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１〜４に示されるように、本実施形態の耐力フレーム１は、基礎２と、該基礎２に沿ってその上を水平にのびる梁３との間の垂直構面Ｓ１に架設されることにより、例えば鉄骨軸組構造住宅の１階の軸組構造体Ｆ１の一部を構成している。なお、耐力フレーム１は、２階の軸組構造体Ｆ２の梁３、３間の垂直構面Ｓ２に配置される場合もあるのは言うまでもない。
【００１８】
前記耐力フレーム１は、前記垂直構面Ｓ１を互いに平行に上下にのびる第１の柱材４及び第２の柱材５と、前記第１の柱材４と第２の柱材５との間を斜めにのびて継ぐ斜材６とを有する。
【００１９】
前記第１の柱材４及び第２の柱材５は、断面角パイプ状の鉄骨柱からなり、その下端は略箱状をなす取付金物Ｂ１に固着される。この取付金物Ｂ１は、基礎２から突出するアンカーボルト２ａに固定される。なお、基礎２と取付金物Ｂ１との間に土台等が介在しても良い。
【００２０】
また、第１の柱材４及び第２の柱材５の上端には、略水平な板材からなる取付プレートＢ２が固着される。この取付プレートＢ２は、コーナ金物Ｃ又は梁３にボルトにて固定される。なお、コーナ金物Ｃは、梁３と剛接合されるので梁３の一部とみなすことができる。
【００２１】
また、図３乃至図５に示されるように、第１の柱材４には、その長さ方向の略中央部に、第２の柱材５側に突出する上の受け金物７と、下の受け金物８とが上下に距離を隔てて設けられる。
【００２２】
前記上の受け金物７は、第２の柱材５側を向く柱面４ａに溶接にて固着された一対の側板部７ａ、７ａと、該側板部７ａの下面に溶接にて固着された略水平な板状の受け部７ｂとから構成される。この受け部７ｂには、略中央部に透孔７ｃが形成されるとともに、受け部７ｂの下面は、実質的に水平な第１取付面１０が形成される。
【００２３】
同様に、下の受け金物８も、第１の柱材４の前記柱面４ａに溶接にて固着された一対の側板部８ａ、８ａと、該側板部８ａの上面に溶接にて固着された略水平な板状の受け部８ｂとから構成される。受け部８ｂにも、略中央部に透孔８ｃが形成されるとともに、受け部８ｂの上面は、実質的に水平をなす第２取付面１１が形成される。この第２取付面１１は、上の受け金物７の前記第１取付面１０と平行に向き合いかつその下方に位置する。
【００２４】
前記斜材６は、第１の柱材４の長さ方向の略中間部から第２の柱材５の上端側にのびる上斜材６Ａと、第１の柱材４の長さ方向の略中間部から第２の柱材５の下端側にのびる下斜材６Ｂとを含む。本実施形態の上斜材６Ａは、第２の柱材５から第１の柱材４に向かって下降する傾斜を有する。逆に、本実施形態の下斜材６Ｂは、第２の柱材５から第１の柱材４に向かって上昇する傾斜を有する。そして、これらの各斜材６Ａ、６Ｂには、引張力のみならず圧縮力が作用した場合でも大きく座屈することなく十分な耐変形抵抗性を示すいわゆる座屈拘束ブレースが採用される。
【００２５】
さらに、本実施形態では、図３に示されるように、上斜材６Ａ及び下斜材６Ｂの一端側は、それぞれ予め工場等で第２の柱材５に固着されるとともに、上斜材６Ａ及び下斜材６Ｂの他端側は、継ぎ部材１５に固着される。これにより、本実施形態の耐力フレーム１は、第１の柱材４と、壁と対向した正面視において第１の柱材４に向かって凸となる横向きの略二等辺三角形状の三角フレーム体９とを、前記上下の受け金物７、８にボルト等で結合することにより形成される。このように、耐力フレーム１を２分割で構成することにより、現場への運搬性を向上できるとともに、現場での施工性が大幅に向上する。
【００２６】
図６には、斜材６の代表例として上斜材６Ａの斜視図を示す（なお、下斜材６Ｂも同様の構成を有する）。また、図７〜９には、図６のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃの各断面図が示される。
【００２７】
図６〜９に示されるように、前記斜材６は、ブレース芯材１６と、その面外座屈を抑制するための内補剛材１７及び外補剛材１８とを含んで構成される。
【００２８】
詳細は後述するが、ブレース芯材１６の端部は、それぞれ第１の柱材４及び第２の柱材５に固着される。これにより、ブレース芯材１６が、軸組構造体Ｆ１の軸力を負担しうる。また、ブレース芯材１６は、面外座屈方向Ｘ（図６、図７に示す）が前記垂直構面Ｓ１（垂直面）と平行に配置された長尺な板材から形成される。つまり、ブレース芯材１６の厚さｔ１の方向及び長さＬ１の方向が垂直構面Ｓ１と平行であり、ブレース芯材１６の幅Ｗ１の方向が、前記垂直構面Ｓ１と直交している。このような向きにブレース芯材１６を配置することにより、仮に軸組構造体Ｆ１に大変形が生じブレース芯材１６に大きな面外座屈が生じた場合でも、軸組構造体の壁材等に変形した斜材６が接触し壁材などを損傷させるのを防止できる。
【００２９】
ブレース芯材１６には、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼又は合金鋼など各種の鉄鋼材料が採用される。特に限定されるものではないが、ブレース芯材１６には、極低降伏点鋼等が好適である。極低降伏点鋼は、一般鋼（例えばＳＭ４９０やＳＳ４００）に比べると約１／４〜１／３の降伏点しか持たないが、伸びに関しては５０％以上と非常に優れた性能を発揮できる。
【００３０】
ブレース芯材１６には、内補剛材１７ないし外補剛材１８との摩擦を軽減するために、表面がめっき仕上げされても良い。本実施形態のブレース芯材１６は、例えば断面矩形状の長尺板状をなし、一例として幅Ｗ１が２０〜１００mm程度、厚さｔ１が例えば３〜１５mm程度で構成される。
【００３１】
図７によく表されているように、前記内補剛材１７は、ブレース芯材１６の面外座屈方向Ｘの両側面１６ａにブレース芯材１６を挟むように配置された一対の溝型鋼１７Ａ、１７Ｂからなる。各溝型鋼１７Ａ、１７Ｂは、それぞれウエブ１７ａと、その両側から張り出す一対のフランジ１７ｂとを有し、かつ、各々の溝部をブレース芯材１６側に向けて固着されている。内補剛材１７は、フランジ１７ｂ、１７ｂ間の幅がブレース芯材１６の幅Ｗ１よりも小さく設定され、それらのフランジ１７ｂの端面１７ｂ１でブレース芯材１６を両側から挟むように配置される。
【００３２】
なお、図７に溶接部ｊで示されるように、内補剛材１７は、例えばその長さ方向の中間部等において、小長さで部分的にブレース芯材１６と溶接されている。これにより、内補剛材１７とブレース芯材１６との位置ずれが防止され、内補剛材１７によるブレース芯材１６の面外座屈防止効果が発揮される。また、前記溶接は小長さに限定されるため、ブレース芯材１６は、内補剛材１７に拘束されることなくその長さ方向については自由に伸びることができ、軸力を確実に負担できる。
【００３３】
図６及び図７に示されるように、本実施形態の外補剛材１８は、ブレース芯材１６及び内補剛材１７に外挿される例えば角筒状の鋼材からなる。そして、外補剛材１８は、少なくともブレース芯材１６と内補剛材１７とを前記面外座屈方向Ｘで拘束して座屈を抑制しうる。本実施形態では、外補剛材１８の内周面の寸法は、面外座屈方向Ｘで内補剛材１７との隙間を小としその変位を抑制する。さらに好ましい態様として、外補剛材１８は、面外座屈方向Ｘと直交する方向においても、ブレース芯材１６の幅Ｗ１の方向の両側面との隙間を小として該幅方向の変位をも小さく抑制するものが望ましい。
【００３４】
斜材６を組み立てる際、外補剛材１８は、内補剛材１７とブレース芯材１６とを予め溶接した組立体に嵌め込まれるのが望ましい。また、嵌め込まれた後、外補剛材１８は、内補剛材１７と例えばかしめ又は溶接等の固着手段により一体化されるのが望ましい。なお、本実施形態では、内補剛材１７は、外補剛材１８よりも長尺に形成されており、その両端部が外補剛材１８の両端部からそれぞれ小長さではみ出している。
【００３５】
ブレース芯材１６の両端は、前記軸組構造体Ｆ１の軸力を負担するために、第１の柱材４及び第２の柱材５に固着される必要がある一方、内補剛材１７及び外補剛材１８は、第１の柱材４及び第２の柱材５とは固着されてはならない。従って、斜材６のブレース芯材１６は、内補剛材１７及び外補剛材１８よりも長尺に形成され、その両端は、内補剛材１７及び外補剛材１８からはみ出すはみ出し部２０として形成される。そして、本実施形態では、はみ出し部２０の一端側は、第２の柱材５に取付プレート２２を介して固着されている。勿論、内補剛材１７及び外補剛材１８は、取付プレート２２とは接触することなく離間している。このように構成された斜材６は、軸力が作用したときには、内補剛材１７及び外補剛材１８に対してブレース芯材１６に対して、相対的に伸び、又は座屈することなく圧縮され得る。
【００３６】
図６、図８及び図９に示されるように、ブレース芯材１６の両側のはみ出し部２０には、それぞれ一対の補強リブ２１が設けられる。
【００３７】
前記補強リブ２１は、ブレース芯材１６の前記面外座屈方向Ｘの両側面１６ａかつ幅Ｗ１の中間部に内側の端面２１ｂを当接させ、例えばすみ肉溶接により一体に固着されている。符号ｊは、溶接部を示している。本実施形態の補強リブ２１は、その幅方向をブレース芯材１６の面外座屈方向Ｘに沿わせた金属製の板材からなる。補強リブ２１の厚さｔ２は、ブレース芯材１６の厚さｔ１と実質的に同一に形成されているが、このような態様に限定されるものではない。
【００３８】
このような補強リブ２１は、図８に示されるように、ブレース芯材１６の前記両側面１６ａから面外座屈方向Ｘの両側にそれぞれ突出してブレース芯材１６と一体化することにより、はみ出し部２０を断面略十字状とする。すなわち、はみ出し部２０の面外座屈方向の曲げに対する断面二次モーメントを増大させ、面外座屈に対する剛性を高め得る。従って、軸組構造体Ｆ１に水平変位が生じた場合でも、補剛材１７及び１８で拘束されていないはみ出し部２０の面外座屈を簡単な構造で補強でき、該はみ出し部２０の局部的な座屈変形を効果的に防止できる。
【００３９】
また、図５、図６、図１０及び図１１に示されるように、補強リブ２１の一部は、ブレース芯材１６と内補剛材１７とが囲む空所ｉ内に内補剛材１７と干渉することなくのびて終端している。これにより、補強リブ２１は、ブレース芯材１６のはみ出し部２０と、ブレース芯材１６の内補剛材１７面外座屈が拘束された非はみ出し部２３との両方に跨って配置されている。しかも、本実施形態の補強リブ２１の外端２１ａは、非はみ出し部２３において、内補剛材１７のウエブ１７ａの内面とは干渉することなく小隙間を隔てて設けられる。
【００４０】
このような補強リブ２１は、例えば内補剛材１７側に補強リブ２１との干渉を防ぐための切り欠き等の加工を施すことなく設けることができる。従って、本発明の耐力フレーム１の構造によれば、低コストかつ簡単な構造でブレース芯材１６の端部（はみ出し部２０）の補強が確実に行える。また、補強リブ２１の長さ、厚さ及び／又は高さ（板材の幅に相当）を調節することにより、耐力性能を任意に調整できる。しかも、補強リブ２１の一部は、内補剛材１７で拘束されることにより高い耐面外座屈性を示す非はみ出し部２３にも跨って配置される。このため、補強リブ２１は、はみ出し部２０に作用する座屈荷重の一部を非はみ出し部２３にも負担させることができる。従って、本実施形態では、はみ出し部２０の耐面外座屈性能をさらに向上させることができる。
【００４１】
なお、補強リブ２１の外端２１ａは、ブレース芯材１６の前記両側面１６ａから突出しているため、仮にはみ出し部２０に面外座屈が生じた場合でも、内補剛材１７の前記空所ｉ内をのびる補強リブ２１の外端２１ａが内補剛材１７の内周面と当接し、その座屈量が一定範囲に抑えることが可能である。このような観点より、補強リブ２１の前記面外座屈方向Ｘの外端２１ａとウエブ１７ａとは、例えば５〜２０mm程度の隙間ｈが形成されるのが望ましい。
【００４２】
図６、図９に示されるように、前記取付プレート２２は、本実施形態では、垂直構面Ｓ１と正対した正面図において略三角形状をなし、第２の柱材５に添着される縦面２２ａと、該縦面２２ａから斜め上にのびる下斜面２２ｂと、縦面２２ａから斜め下にのびる上斜面２２ｃとを含み、かつ、垂直構面Ｓ１と平行にのびる金属製の一対の板材からなる。この取付プレート２２は、はみ出し部２０の幅方向の両側縁に、それぞれすみ肉溶接により固着される。また、取付プレート２２の前記縦面２２ａは、第２の柱材５の第１の柱材４側を向く外面５ａかつ両コーナ側に寄った位置でそれぞれ溶接されている。従って、本実施形態によれば、垂直にのびる第２の柱材５に対して傾斜してのびるブレース芯材１６を、第２の柱材５に容易に固着できる。
【００４３】
また、取付プレート２２が固着されたはみ出し部２０は、図９に示されるように、ブレース芯材１６をウエブとし取付プレート２２をフランジとする断面略Ｈ字状をなす。このようなはみ出し部２０は、面外座屈方向の曲げに対する断面二次モーメントがさらに大きくなるため、ブレース芯材１６のはみ出し部２０の耐面外座屈性能がさらに向上する。しかも、本実施形態では、はみ出し部２０に固着された補強リブ２１は、図１０乃至１１に示されるように、ブレース芯材１６の長手方向で取付プレート２２とオーバーラップして設けられている。このため、はみ出し部２０の耐面外座屈性能がさらに向上し、より一層、安定した耐荷重特性を得ることができる。
【００４４】
さらに、本実施形態のはみ出し部２０は、第２の柱材５とは接触することなくその手前で終端している。つまり、斜材６と第２の柱材５とは、ブレース芯材１６の両側に固着された取付プレート２２だけで接合され、ブレース芯材１６自体は、第２の柱材５とは離間している。もし、ブレース芯材１６の端部が第２の柱材５に直接溶接固着されると、斜材６に例えば引張力が作用した場合、第２の柱材５の外面５ａの変形が大きくなり、耐久性に難がある。これに対して、本実施形態のように、はみ出し部２０を第２の柱材５から離すとともに、はみ出し部２０を、第２の柱材５の外面５ａのコーナ側に寄せて固着された取付プレート２２を介して固着することにより、第２の柱材５の外面５ａの変形を抑え耐久性を高めることができる。
【００４５】
さらに、好ましい実施形態では、取付プレート２２は、ブレース芯材１６の大圧縮変形時、外補剛材１８の端面１８ａと接触しうる対向面２４を有するのが望ましい。本実施形態において、図１０に示されるように、上斜材６Ａを固着される取付プレート２２については、前記下斜面２２ｂが対向面２４をなす。他方、図１１に示されるように、下斜材６Ｂを固着される取付プレート２２については、前記上斜面２２ｃが対向面２４をなす。
【００４６】
取付プレート２２の対向面２４は、耐力フレーム１の静的な安定時において、角筒状をなす外補剛材１８の端面１８ａと少なくとも一部で向き合い、かつ、実質的に平行な面で形成されている。そして、図１２に下斜材６Ｂ側が代表して示されるように、ブレース芯材１６に急激な圧縮変形が生じたとき、外補剛材１８の前記端面１８ａが、取付プレート２２の上斜面２２ｃがなす対向面２４と実質的に面接触しうる。従って、このような耐力フレーム１では、建物に想定外の外力が加えられ、ブレース芯材１６が圧縮力を負担できなくなった場合でも、外補剛材１８の端面１８ａが取付プレート２２の対向面２４と面接触し、想定外の荷重に対しては、外補剛材１８が角筒状の圧縮ブレース材として機能することで建物の倒壊等を防止することができる。なお、本実施形態の内補剛材１７は、前記圧縮変形時、取付プレート２２、２２間に進入可能な寸法に形成されている。
【００４７】
また、本実施形態では、図１０及び図１１に示されるように、垂直構面Ｓ１の正面視において、上斜材６Ａは、第２の柱材５の上端側の構造心Ｐ１よりも下部側（即ち、上斜材６Ａの延長線と柱材５の中心線との交点ＰｓがＰ１よりも下側)に固着されるのが望ましい。同様に、下斜材６Ｂは、第２の柱材５の下端側の構造心Ｐ２よりも上部側（即ち、下斜材６Ｂの延長線と柱材５の中心線との交点ＰｓがＰ２よりも上側)に固着されているのが望ましい。ここで、第２の柱材５の上端側の構造心Ｐ１とは、第２の柱材５の構造芯（中心線）ＣＬ１と、上部側の梁３の構造芯（中心線）ＣＬ２との交点とする。また、第２の柱材５の下端側の構造心Ｐ２は、基礎上面と第２の柱材５の構造芯（中心線）ＣＬ１との交点とする。
【００４８】
以上のような構成では、斜材６と梁３、又は斜材６と基礎２との間に十分なスペースを形成することができる。従って、耐力フレーム１を配置しつつも、天井材３０や床材３１等を容易にかつ能率的に設置することができ、施工性及び生産性が向上する。とりわけ、前記取付プレート２２を正面視三角形状とすることにより、前記スペースを拡大させるのに役立つ。
【００４９】
前記各斜材６Ａ、６Ｂの他端側は、図１〜５に示したように、前記継ぎ部材１５を介して第１の柱材４に固着される。
【００５０】
図４及び図５に良く表されるように、本実施形態の継ぎ部材１５は、溝部を第２の柱材５側に向けた溝型の枠材１５ａと、この枠材１５ａの上端に溶着されることにより継ぎ部材１５の上端面Ｕをなす上板１５ｂと、枠材１５ａの下端に溶着されることにより継ぎ部材１５の下端面Ｄをなす下板１５ｃとで構成される。また、前記上板１５ｂ及び下板１５ｃには、上下の受け金物７、８にそれぞれ設けられた透孔７ｃ、８ｃと同心に揃えられる透孔１５ｄが形成される。
【００５１】
前記継ぎ部材１５の上板１５ｂの上端面Ｕ及び下板１５ｃの下端面Ｄは、実質的に平坦な水平面として形成される。そして、継ぎ部材１５の前記上端面Ｕから下端面Ｄまでの垂直長さは、前記上、下の受け金物７、８の第１取付面１０と第２取付面１１との間の垂直方向の間隙の高さよりもわずかに小さく形成されている。
【００５２】
前記継ぎ部材１５は、ボルト２５によって、第１の柱材４基礎２と梁３との間に予め固定された第１の柱材４に固定される。前記ボルト２５は、上側ボルト２５Ａ及び下側ボルト２５Ｂからなる。上側ボルト２５Ａは、継ぎ部材１５の上板１５ｂと上の受け金物７とを締結する。また、下側ボルト２５Ｂは、継ぎ部材１５の下板１５ｃと下の受け金物８とを締結する。各ボルト２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ受け金物側から透孔１５ｄに挿入され、継ぎ部材１５の内側に溶着されたナット２６に螺着される。
【００５３】
前記三角フレーム体９の継ぎ部材１５の上端面Ｕ及び下端面Ｄは、それぞれ水平な第１、第２取付面１０、１１と面接触し、上側ボルト２５Ａ及び下側ボルト２５Ｂで固定される。この際、必要に応じてシム等を介在させることにより、継ぎ部材１５と受け金物７，８との隙間が適宜調整される。
【００５４】
軸組構造体Ｆ１に水平荷重が作用した場合、三角フレーム体９は第１の柱材４に対して相対的に上下に変位する。しかし、第１の柱材４と、三角フレーム体９とは、軸組構造体Ｆ１に作用する水平荷重を水平な前記第１、第２の取付面１０、１１の面圧方向で受けることができる。これは、垂直面で軸組構造体の水平荷重を受ける場合に比べて、接合面に作用するせん断力を大幅に減じことができ、両部材４、９の位置固定をより確実とし接合面での滑りによる位置ずれを確実に防止できる。また、上記面圧方向で水平荷重を受ける結果、ボルト２５Ａ、２５Ｂに、標準的な中ボルトなどを用いた場合でも、その折損等を効果的に防止でき低コストで軸組構造体Ｆ１の耐久性をも向上しうる。
【００５５】
以上本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の耐力フレーム１は、種々の態様に変更して実施することができるのは言うまでもない。例えば、本実施形態の補強リブ２１は、高さ及び幅を一定としているが、これらを部分的に変化させることもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 耐力フレーム
２ 基礎
３ 梁
４ 第１の柱材
５ 第２の柱材
６ 斜材
６Ａ 上斜材
６Ｂ 下斜材
１５ 継ぎ部材
１６ ブレース芯材
１７ 内補剛材
１７Ａ、１７Ｂ 溝型鋼
１８ 外補剛材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎とその上をのびる梁との間の垂直構面、又は上下の梁間の垂直構面に架設される耐力フレームの構造であって、
前記垂直構面を互いに平行に上下にのびる第１の柱材及び第２の柱材と、前記第１の柱材と第２の柱材との間を斜めにのびて継ぐ斜材とを有し、
前記斜材は、面外座屈方向が前記垂直構面と平行に配置された板材からなるブレース芯材と、
このブレース芯材の前記面外座屈方向の両側に添設されることにより該ブレース芯材の面外座屈を防止するとともに溝部をブレース芯材側に向けて配された一対の溝型鋼からなる内補剛材と、
前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿されて少なくとも両者を前記面外座屈方向で拘束する筒状の外補剛材とを含み、
前記ブレース芯材の両端は、前記内補剛材及び外補剛材からはみ出すはみ出し部を有し、
前記ブレース芯材の前記はみ出し部には、ブレース芯材の前記面外座屈方向の両側面に固着されることにより該はみ出し部の少なくとも一部を断面略十字状とする一対の補強リブが設けられ、
この補強リブの一部は、前記ブレース芯材と前記内補剛材とが囲む空所内にのびていることを特徴とする耐力フレームの構造。
【請求項２】
前記ブレース芯材のはみ出し部は、取付プレートを介して第１の柱材又は第２の柱材に固着され、
前記取付プレートは、前記はみ出し部の幅方向両側に固着されかつ前記垂直構面と平行にのびる一対の板材からなる請求項１記載の耐力フレームの構造。
【請求項３】
前記はみ出し部は、前記第１の柱材及び第２の柱材と離間して設けられる請求項２記載の耐力フレームの構造。
【請求項４】
前記端部プレートは、前記ブレース芯材の大圧縮変形時、前記外補剛材の端面と接触しうる対向面を有する請求項２乃至４のいずれかに記載の耐力フレームの構造。
【請求項５】
前記斜材は、前記第１の柱材の長さ方向の略中間部から前記第２の柱材の上端側にのびる上斜材を含み、該上斜材は、前記第２の柱材の上端側の構造心よりも下部側に固着される請求項１乃至４のいずれかに記載の耐力フレームの構造。
【請求項６】
前記斜材は、前記第１の柱材の長さ方向の略中間部から前記第２の柱材の下端側にのびる下斜材を含み、該下斜材は、前記第２の柱材の下端側の構造心よりも上部側に固着される請求項１乃至５のいずれかに記載の耐力フレームの構造。
【請求項１】
基礎とその上をのびる梁との間の垂直構面、又は上下の梁間の垂直構面に架設される耐力フレームの構造であって、
前記垂直構面を互いに平行に上下にのびる第１の柱材及び第２の柱材と、前記第１の柱材と第２の柱材との間を斜めにのびて継ぐ斜材とを有し、
前記斜材は、面外座屈方向が前記垂直構面と平行に配置された板材からなるブレース芯材と、
このブレース芯材の前記面外座屈方向の両側に添設されることにより該ブレース芯材の面外座屈を防止するとともに溝部をブレース芯材側に向けて配された一対の溝型鋼からなる内補剛材と、
前記ブレース芯材及び内補剛材に外挿されて少なくとも両者を前記面外座屈方向で拘束する筒状の外補剛材とを含み、
前記ブレース芯材の両端は、前記内補剛材及び外補剛材からはみ出すはみ出し部を有し、
前記ブレース芯材の前記はみ出し部には、ブレース芯材の前記面外座屈方向の両側面に固着されることにより該はみ出し部の少なくとも一部を断面略十字状とする一対の補強リブが設けられ、
この補強リブの一部は、前記ブレース芯材と前記内補剛材とが囲む空所内にのびていることを特徴とする耐力フレームの構造。
【請求項２】
前記ブレース芯材のはみ出し部は、取付プレートを介して第１の柱材又は第２の柱材に固着され、
前記取付プレートは、前記はみ出し部の幅方向両側に固着されかつ前記垂直構面と平行にのびる一対の板材からなる請求項１記載の耐力フレームの構造。
【請求項３】
前記はみ出し部は、前記第１の柱材及び第２の柱材と離間して設けられる請求項２記載の耐力フレームの構造。
【請求項４】
前記端部プレートは、前記ブレース芯材の大圧縮変形時、前記外補剛材の端面と接触しうる対向面を有する請求項２乃至４のいずれかに記載の耐力フレームの構造。
【請求項５】
前記斜材は、前記第１の柱材の長さ方向の略中間部から前記第２の柱材の上端側にのびる上斜材を含み、該上斜材は、前記第２の柱材の上端側の構造心よりも下部側に固着される請求項１乃至４のいずれかに記載の耐力フレームの構造。
【請求項６】
前記斜材は、前記第１の柱材の長さ方向の略中間部から前記第２の柱材の下端側にのびる下斜材を含み、該下斜材は、前記第２の柱材の下端側の構造心よりも上部側に固着される請求項１乃至５のいずれかに記載の耐力フレームの構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２６１２３（Ｐ２０１２−２６１２３Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６４２３２（Ｐ２０１０−１６４２３２）
【出願日】平成２２年７月２１日（２０１０．７．２１）
【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２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２１日（２０１０．７．２１）
【出願人】（０００００４６７３）パナホーム株式会社 (319)
【Ｆターム（参考）】
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