ホーム > 特許ランキング > ＪＦＥスチール株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024101085
(43)【公開日】2024-07-29
(54)【発明の名称】座屈拘束ブレース
(51)【国際特許分類】
E04B 1/58 20060101AFI20240722BHJP
【ＦＩ】
E04B1/58 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023004806
(22)【出願日】2023-01-17
(71)【出願人】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100127845
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 壽彦
(72)【発明者】
【氏名】梅田 敏弘
(72)【発明者】
【氏名】木下 智裕
【テーマコード（参考）】
2E125
【Ｆターム（参考）】
2E125AA04
2E125AA14
2E125AA33
2E125AB08
2E125AC14
2E125AC24
2E125AG12
2E125CA05
(57)【要約】
【課題】芯材の座屈時においてもボルト接合部で破壊することのない座屈拘束ブレースを得る。
【解決手段】本発明に係る座屈拘束ブレース１は、鋼製の芯材３と、芯材３の周囲に配された木製の拘束材５からなる座屈拘束ブレース１であって、芯材３は、長手方向中央部分の塑性化部７と、塑性化部７よりもブレース軸方向耐力が高い長手方向端部の弾性部９とを備えてなり、拘束材５は芯材３を挟むように配された２以上の木製材をボルト接合することで形成されており、ボルト接合部１４は、少なくともボルト１８、ナット１９、座金２１で構成され、芯材３の両側面位置でブレース材軸方向全長にわたってボルト１８が２列以上配されてなり、
拘束材５におけるボルト接合部１４の位置には、前記ボルト挿通孔と座繰り１７が設けられており、ボルト接合部１４のボルト軸方向の剛性と、ボルト軸方向の耐力が所定の値に調整されていることを特徴とするものである。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明に係る座屈拘束ブレース１は、鋼製の芯材３と、芯材３の周囲に配された木製の拘束材５からなる座屈拘束ブレース１であって、芯材３は、長手方向中央部分の塑性化部７と、塑性化部７よりもブレース軸方向耐力が高い長手方向端部の弾性部９とを備えてなり、拘束材５は芯材３を挟むように配された２以上の木製材をボルト接合することで形成されており、ボルト接合部１４は、少なくともボルト１８、ナット１９、座金２１で構成され、芯材３の両側面位置でブレース材軸方向全長にわたってボルト１８が２列以上配されてなり、
拘束材５におけるボルト接合部１４の位置には、前記ボルト挿通孔と座繰り１７が設けられており、ボルト接合部１４のボルト軸方向の剛性と、ボルト軸方向の耐力が所定の値に調整されていることを特徴とするものである。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼製の芯材と、前記芯材の周囲に配された木製の拘束材と、を備える座屈拘束ブレースであって、
前記芯材は、長手方向中央部分の塑性化部と、該塑性化部よりもブレース軸方向耐力が高い長手方向端部の弾性部とを備えてなり、
前記拘束材は前記芯材を挟むように配された２以上の木製材をボルト接合することで形成されており、
ボルト接合部は、少なくともボルト、ナット、座金で構成され、前記芯材の両側面位置でブレース材軸方向全長にわたって前記ボルトが２列以上配されてなり、
前記拘束材における前記ボルト接合部の位置には、前記ボルト挿通孔と座繰りが設けられており、
前記ボルト接合部のボルト軸方向の剛性と、ボルト軸方向の耐力が下記式を満足することを特徴とする座屈拘束ブレース。
前記芯材は、長手方向中央部分の塑性化部と、該塑性化部よりもブレース軸方向耐力が高い長手方向端部の弾性部とを備えてなり、
前記拘束材は前記芯材を挟むように配された２以上の木製材をボルト接合することで形成されており、
ボルト接合部は、少なくともボルト、ナット、座金で構成され、前記芯材の両側面位置でブレース材軸方向全長にわたって前記ボルトが２列以上配されてなり、
前記拘束材における前記ボルト接合部の位置には、前記ボルト挿通孔と座繰りが設けられており、
前記ボルト接合部のボルト軸方向の剛性と、ボルト軸方向の耐力が下記式を満足することを特徴とする座屈拘束ブレース。
【数1】
【請求項2】
前記拘束材の曲げ耐力が下記式を満足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。
【数2】
【請求項3】
前記芯材は、断面が矩形の板状であり、前記芯材の長手方向端部の板両表面に補強リブが溶接されてなり、
前記拘束材は、少なくとも２本の集成材により構成され、該集成材はひき板の幅方向が前記芯材の幅方向に直交する向きに配され、前記拘束材における前記芯材の塑性化部に対応する部分には前記芯材の形状に合わせた溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の座屈拘束ブレース。
前記拘束材は、少なくとも２本の集成材により構成され、該集成材はひき板の幅方向が前記芯材の幅方向に直交する向きに配され、前記拘束材における前記芯材の塑性化部に対応する部分には前記芯材の形状に合わせた溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項4】
前記拘束材を構成する集成材のうち前記溝が設けられた２本の部材は、ブレース材軸方向のずれを防止するように接合されていることを特徴とする請求項３記載の座屈拘束ブレース。
【請求項5】
前記拘束材が２本の集成材からなり、前記溝は、段差形状部がそれぞれ形成され２本の集成材の段差形状部を対向配置することで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項6】
前記拘束材が２本の集成材からなり、前記溝は、段差形状部がそれぞれ形成され２本の集成材の段差形状部を対向配置することで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の座屈拘束ブレース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼製の芯材と、芯材の周囲に配された木製の拘束材からなる座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【0002】
建築物では地震時のせん断力に抵抗する部材として、ブレースを設けることがある。ブレースは柱と梁の架構面内に斜め方向に設けられ、主に地震荷重により生じる層のせん断変形に抵抗する部材である。
地震時において軸方向の引張、圧縮荷重が繰り返し作用するため、ブレースには両荷重に対して十分な耐力やエネルギー吸収能力を有することが要求される。
地震時において軸方向の引張、圧縮荷重が繰り返し作用するため、ブレースには両荷重に対して十分な耐力やエネルギー吸収能力を有することが要求される。
【0003】
一般に、軸方向の圧縮荷重が作用する場合、部材には座屈が生じる恐れがあり、座屈が生ずることで部材の耐力・変形能力が低下する。
ブレースにおいても座屈による耐力やエネルギー吸収能力の低下が生じうるため、地震荷重に対して抵抗する芯材と、芯材の座屈変形を抑えるために芯材の周囲を覆うように配される拘束材からなる座屈拘束ブレースが存在する。
図１０、図１１はこのような座屈拘束ブレース３１を柱３３と梁３５で構成された架構面内に配設したものを示している。
ブレースにおいても座屈による耐力やエネルギー吸収能力の低下が生じうるため、地震荷重に対して抵抗する芯材と、芯材の座屈変形を抑えるために芯材の周囲を覆うように配される拘束材からなる座屈拘束ブレースが存在する。
図１０、図１１はこのような座屈拘束ブレース３１を柱３３と梁３５で構成された架構面内に配設したものを示している。
【0004】
拘束材は芯材の座屈による曲げ変形に対して十分な耐力を有することが要求され、また芯材の座屈変形による局所圧縮力に対して拘束材または拘束材の接合部が十分な耐力を有することが要求される。
図１２は、芯材３７と拘束材３９からなる座屈拘束ブレース３１の断面図であり、従来の芯材３７の断面形状としては、プレート（図１２（ａ）参照）、円形（図１２（ｂ）参照）、十字（図１２（ｃ）参照）、Ｈ形（図１２（ｄ）参照）等があり、また芯材３７を覆う拘束材３９は箱形（図１２（ａ）、（ｃ）（ｄ）参照）や円形（図１２（ｂ）参照）が多い。
図１２は、芯材３７と拘束材３９からなる座屈拘束ブレース３１の断面図であり、従来の芯材３７の断面形状としては、プレート（図１２（ａ）参照）、円形（図１２（ｂ）参照）、十字（図１２（ｃ）参照）、Ｈ形（図１２（ｄ）参照）等があり、また芯材３７を覆う拘束材３９は箱形（図１２（ａ）、（ｃ）（ｄ）参照）や円形（図１２（ｂ）参照）が多い。
【0005】
芯材３７の座屈変形による局所圧縮力は、芯材に作用する圧縮荷重と芯材３７の座屈変形量に比例するため、拘束材３９と芯材３７の隙間が大きいほど拘束材３９に要求される耐力が高くなる。そのため拘束材３９と芯材３７の隙間にモルタルなどの充填材４１を設けるものもある（図１２（ａ）参照）。
また拘束材３９に芯材３７の軸力が流れないよう、アンボンド材４３を塗布、または貼り付けたりするものもある（図１２（ａ）参照）。
また拘束材３９に芯材３７の軸力が流れないよう、アンボンド材４３を塗布、または貼り付けたりするものもある（図１２（ａ）参照）。
【0006】
座屈拘束ブレース３１の両端部と架構との接合部に関しては、図１０に示すボルトによって接合するボルト接合部４５とするタイプと、図１１に示すピンによって接合するピン接合部４７とするタイプがある。
いずれも接合部近辺の芯材３７の幅を大きくする、強度の高い鋼材を用いる、補強リブを設けるなどして、芯材の耐力を高くして塑性化を防ぎ、接合部は先行して破壊しない仕様となっている。また、拘束材３９が鋼製のため芯材３７との接触による局所破壊は生じにくい仕様となっている。
さらに、拘束材３９が鋼製で1本の部材からなるため、接合部での破壊の心配はない。
いずれも接合部近辺の芯材３７の幅を大きくする、強度の高い鋼材を用いる、補強リブを設けるなどして、芯材の耐力を高くして塑性化を防ぎ、接合部は先行して破壊しない仕様となっている。また、拘束材３９が鋼製のため芯材３７との接触による局所破壊は生じにくい仕様となっている。
さらに、拘束材３９が鋼製で1本の部材からなるため、接合部での破壊の心配はない。
【0007】
一方、昨今CO2排出問題から木材の利用が推進されている。木材は火災時に焼失してしまうため、不燃処理等により耐火性を付与して建物の柱や梁に使用されることがある。加えて鋼構造においても床スラブなど一部で木材を利用するケースがあり、昨今ではブレースの拘束材としての木材使用が検討されている。
【0008】
特許文献１において、鋼製でプレート状の芯材と、芯材の広幅面の両面に配された一対の木製の拘束材からなり、両者が軸方向の両端においてボルト接合されている座屈拘束ブレースが提案されている。
また、特許文献１には、Ｈ形断面の芯材のウェブの両面を挟むような一対の木製の拘束材を配した座屈拘束ブレースも提案されている。
また、特許文献１には、Ｈ形断面の芯材のウェブの両面を挟むような一対の木製の拘束材を配した座屈拘束ブレースも提案されている。
【0009】
特許文献２では、鋼製でプレート状の芯材と、芯材の広幅面の両面に配された一対の木製の拘束材と、芯材の狭幅面の両面に配されて前記拘束板と接合されている一対の木製の側板からなる座屈拘束ブレースが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開２０１９－２１４８８１号公報
【特許文献2】特開２０２０－５１１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
特許文献１、２に開示された座屈拘束ブレースは、いずれも木製の拘束材をボルトで接合している。
芯材が座屈する際、拘束材が芯材に押されることでボルト接合部には引張力が作用する。その際、ボルト接合部（ボルト接合部周辺の木材もしくはボルト）が破壊することで所定の座屈拘束効果が得られない恐れがある。特に、木材は弾性係数が低いためボルト接合部の木材が局所的に変形し、その結果芯材の座屈変形が増大して局所圧縮力も大きくなる恐れがある。
芯材が座屈する際、拘束材が芯材に押されることでボルト接合部には引張力が作用する。その際、ボルト接合部（ボルト接合部周辺の木材もしくはボルト）が破壊することで所定の座屈拘束効果が得られない恐れがある。特に、木材は弾性係数が低いためボルト接合部の木材が局所的に変形し、その結果芯材の座屈変形が増大して局所圧縮力も大きくなる恐れがある。
【0012】
したがって、拘束材をボルト接合する場合には、ボルト接合部に所定の性能が要求されるが、引用文献１、２においては必要な性能については言及されておらず、芯材座屈時にボルト接合部で破壊する恐れがある。
【0013】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、芯材の座屈時においてもボルト接合部で破壊することのない座屈拘束ブレースを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0014】
（１）本発明に係る座屈拘束ブレースは、鋼製の芯材と、前記芯材の周囲に配された木製の拘束材と、を備えるものであって、
前記芯材は、長手方向中央部分の塑性化部と、該塑性化部よりもブレース軸方向耐力が高い長手方向端部の弾性部とを備えてなり、
前記拘束材は前記芯材を挟むように配された２以上の木製材をボルト接合することで形成されており、
ボルト接合部は、少なくともボルト、ナット、座金で構成され、前記芯材の両側面位置でブレース材軸方向全長にわたって前記ボルトが２列以上配されてなり、
前記拘束材における前記ボルト接合部の位置には、前記ボルト挿通孔と座繰りが設けられており、
前記ボルト接合部のボルト軸方向の剛性と、ボルト軸方向の耐力が下記式を満足することを特徴とするものである。
前記芯材は、長手方向中央部分の塑性化部と、該塑性化部よりもブレース軸方向耐力が高い長手方向端部の弾性部とを備えてなり、
前記拘束材は前記芯材を挟むように配された２以上の木製材をボルト接合することで形成されており、
ボルト接合部は、少なくともボルト、ナット、座金で構成され、前記芯材の両側面位置でブレース材軸方向全長にわたって前記ボルトが２列以上配されてなり、
前記拘束材における前記ボルト接合部の位置には、前記ボルト挿通孔と座繰りが設けられており、
前記ボルト接合部のボルト軸方向の剛性と、ボルト軸方向の耐力が下記式を満足することを特徴とするものである。
【数1】
【0015】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記拘束材の曲げ耐力が下記式を満足することを特徴とするものである。
【数2】
【0016】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記芯材は、断面が矩形の板状であり、前記芯材の長手方向端部の板両表面に補強リブが溶接されてなり、
前記拘束材は、少なくとも２本の集成材により構成され、該集成材はひき板の幅方向が前記芯材の幅方向に直交する向きに配され、前記拘束材における前記芯材の塑性化部に対応する部分には前記芯材の形状に合わせた溝が設けられていることを特徴とするものである。
前記拘束材は、少なくとも２本の集成材により構成され、該集成材はひき板の幅方向が前記芯材の幅方向に直交する向きに配され、前記拘束材における前記芯材の塑性化部に対応する部分には前記芯材の形状に合わせた溝が設けられていることを特徴とするものである。
【0017】
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記拘束材を構成する集成材のうち前記溝が設けられた２本の部材は、ブレース材軸方向のずれを防止するように接合されていることを特徴とするものである。
【0018】
（５）また、上記（３）又は（４）に記載のものにおいて、前記拘束材が２本の集成材からなり、前記溝は、段差形状部がそれぞれ形成され２本の集成材の段差形状部を対向配置することで形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0019】
本発明においては、ボルト接合部のボルト材軸方向の剛性と耐力がボルト接合部の変形を考慮したうえで所定の値を満足するよう調整しているので、芯材圧縮時にボルト接合部からの破壊を防止でき、高い座屈拘束力を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図5】拘束部材の他の態様の組み立て前の状態を示す図である。
【図6】拘束材の他の態様の説明図である（その１）。
【図7】拘束材の他の態様の説明図である（その２）。
【図8】拘束材の他の態様の説明図である（その３）。
【図9】実施の形態の座屈拘束ブレースをモデル化して示した図である。
【図10】架構面内に設置される一般的な座屈拘束ブレースの説明図である（その１）。
【図11】架構面内に設置される一般的な座屈拘束ブレースの説明図である（その２）。
【図12】一般的な座屈拘束ブレースの芯材と拘束材の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本実施の形態に係る座屈拘束ブレース１について、図１～図３に基づいて説明する。
図１（ａ）は座屈拘束ブレース１の内部構造を説明する説明図であり、図２の矢視Ａ－Ａ方向から見た状態を透視して内部を記載したものである。
また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢視Ｂ－Ｂ方向から見た状態を示す図である。
さらに、図２は、図１（ａ）の矢視Ｃ－Ｃ断面に相当する図である。また、図３は、図１（ａ）の矢視Ｄ－Ｄ断面に相当する図である。
図１（ａ）は座屈拘束ブレース１の内部構造を説明する説明図であり、図２の矢視Ａ－Ａ方向から見た状態を透視して内部を記載したものである。
また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢視Ｂ－Ｂ方向から見た状態を示す図である。
さらに、図２は、図１（ａ）の矢視Ｃ－Ｃ断面に相当する図である。また、図３は、図１（ａ）の矢視Ｄ－Ｄ断面に相当する図である。
【0022】
【0023】
＜芯材＞
芯材３は、鋼製の長断面が矩形の板状体からなり、長手方向中央部分の塑性化部７と、塑性化部７よりもブレース軸方向耐力が高い長手方向端部の弾性部９とを備えてなる。
弾性部９は塑性化しないようにするため、塑性化部７よりもブレース軸方向耐力が高くなっている。このため、弾性部９の部材強度は塑性化部７のサイズおよび強度によって決まる。本実施の形態では、弾性部９の板両表面に補強リブ１０が溶接されることで、ブレース軸方向耐力を高くしている。
補強リブ１０は芯材３の広幅面に直交するようにすみ肉溶接または部分溶け込み溶接で接合される。そのため、補強リブ１０接合範囲では芯材３と補強リブ１０により十字断面が形成される。
芯材３は、鋼製の長断面が矩形の板状体からなり、長手方向中央部分の塑性化部７と、塑性化部７よりもブレース軸方向耐力が高い長手方向端部の弾性部９とを備えてなる。
弾性部９は塑性化しないようにするため、塑性化部７よりもブレース軸方向耐力が高くなっている。このため、弾性部９の部材強度は塑性化部７のサイズおよび強度によって決まる。本実施の形態では、弾性部９の板両表面に補強リブ１０が溶接されることで、ブレース軸方向耐力を高くしている。
補強リブ１０は芯材３の広幅面に直交するようにすみ肉溶接または部分溶け込み溶接で接合される。そのため、補強リブ１０接合範囲では芯材３と補強リブ１０により十字断面が形成される。
【0024】
本実施の形態では、芯材３の両端部を架構部に高力ボルトでボルト接合するタイプであるため、弾性部９の端部にボルト穴１１が設けられた接合部１３となっている。もっとも、ピン接合形式の場合はクレビスが弾性部９の端部に設けられる。
【0025】
＜拘束材＞
拘束材５は芯材３を挟むように配された２つの木製材をボルト接合することで形成されている。
拘束材５は芯材３を両面から挟みこむものであり、そのため拘束材５における芯材３の塑性化部７に対応する部分には芯材３の形状に合わせた断面矩形状の溝１５が設けられている。
この溝１５は、図４に示すように、拘束材５を構成する木製部材の両方に設けてもよいし、あるいは片側の木製材に設けてもよい。
溝形状は、芯材３との隙間がなるべく小さくなるよう、形状を調整するのが好ましい。
拘束材５には、ボルト１８を挿通するためのボルト下穴１６、座繰り１７が設けられている（図４、図５参照）。
拘束材５は芯材３を挟むように配された２つの木製材をボルト接合することで形成されている。
拘束材５は芯材３を両面から挟みこむものであり、そのため拘束材５における芯材３の塑性化部７に対応する部分には芯材３の形状に合わせた断面矩形状の溝１５が設けられている。
この溝１５は、図４に示すように、拘束材５を構成する木製部材の両方に設けてもよいし、あるいは片側の木製材に設けてもよい。
溝形状は、芯材３との隙間がなるべく小さくなるよう、形状を調整するのが好ましい。
拘束材５には、ボルト１８を挿通するためのボルト下穴１６、座繰り１７が設けられている（図４、図５参照）。
【0026】
また、溝加工を不要とする方法として、図５に示すように、溝壁に相当する部分、すなわち芯材３の狭幅面に対向する部分に溝長さに相当する長さを有する拘束材５を一対設けるようにしてもよい。
また、拘束材５には補強リブ１０に干渉しないよう、補強リブ１０の形状より大きいサイズの溝１５を設ける必要がある。補強リブ１０と芯材３の溶接部に拘束材５が干渉しうる場合は、溶接形状に合わせて拘束材５を切り欠いてもよい。
また、拘束材５には補強リブ１０に干渉しないよう、補強リブ１０の形状より大きいサイズの溝１５を設ける必要がある。補強リブ１０と芯材３の溶接部に拘束材５が干渉しうる場合は、溶接形状に合わせて拘束材５を切り欠いてもよい。
【0027】
拘束材５に使用する木材は集成材、LVL、CLTなどの木質材料でもよい。なお、芯材３の形状初期不正を考慮して、溝１５のサイズは芯材３の断面形状よりも少し大きくしておくのが好ましい。
【0028】
＜ボルト接合部＞
ボルト接合部１４は、少なくともボルト下穴１６に挿通されたボルト１８、ナット１９、座金２１からなるが、必要に応じてワッシャー、皿ばね、緩み留め機構を設けてもよい。
ボルト１８は芯材３に干渉しないよう、芯材３の両側面位置で各１列以上、計２列以上設けられる。芯材３の座屈は長さ全長にわたって生じうるため、ボルト接合部１４のブレース材軸方向全長にわたって設けられる。
なお、図１に示す例は、ボルト１８が２列の例であるが、本発明はこれに限定されず、３列以上であってもよい。
ボルト接合部１４は、少なくともボルト下穴１６に挿通されたボルト１８、ナット１９、座金２１からなるが、必要に応じてワッシャー、皿ばね、緩み留め機構を設けてもよい。
ボルト１８は芯材３に干渉しないよう、芯材３の両側面位置で各１列以上、計２列以上設けられる。芯材３の座屈は長さ全長にわたって生じうるため、ボルト接合部１４のブレース材軸方向全長にわたって設けられる。
なお、図１に示す例は、ボルト１８が２列の例であるが、本発明はこれに限定されず、３列以上であってもよい。
【0029】
拘束材５にはボルト１８を通すための下孔と、ナット１９、座金２１を配置する締付け部分に座繰り１７が設けられている。一般にボルト下穴１６の径はボルト径より1、2mm程度大きい。ボルト接合部１４が所定の剛性、耐力を満足するよう、ボルト本数、ボルトサイズ、座金サイズ、木材の樹種と強度などを調整する必要がある。また拘束材５の曲げ耐力がボルト接合部１４の伸びを考慮した必要耐力を満足するよう、木材の樹種、強度、拘束材５のサイズを調整する必要がある。
【0030】
本実施の形態では、芯材３を挟むように配置された拘束材５は木製材によって形成されているため、芯材３の座屈時にはボルト接合部１４において木製材がめり込むことが考えられる。そのため、このようなめり込みを考慮すると、ボルト接合部１４のボルト軸方向の剛性と、ボルト軸方向の耐力が下記式を満足することが必要である。
【数3】
【0031】
以下、上記の式の導出について説明する。
既往構造のような一本の平断面の拘束材５を用いた場合には、芯材３と拘束材５の隙間sは一定とみなすことができる。
しかしながら、本実施の形態の拘束材５は、一対の木製部材をボルト接合することで形成されているため、芯材３の圧縮時に拘束材５が押されて、ボルトの伸びと木製材のめり込み変形の分だけ芯材３と拘束材５の隙間sは大きくなる。
したがって、隙間sを一定とする既往の設計方法では隙間sを過小評価し危険側の設計となる恐れがある。
既往構造のような一本の平断面の拘束材５を用いた場合には、芯材３と拘束材５の隙間sは一定とみなすことができる。
しかしながら、本実施の形態の拘束材５は、一対の木製部材をボルト接合することで形成されているため、芯材３の圧縮時に拘束材５が押されて、ボルトの伸びと木製材のめり込み変形の分だけ芯材３と拘束材５の隙間sは大きくなる。
したがって、隙間sを一定とする既往の設計方法では隙間sを過小評価し危険側の設計となる恐れがある。
【0032】
図９に示す座屈を想定した場合、1箇所あたりの局所荷重は点線で囲んだ1つの座屈波長内でのモーメントの釣り合いから4・dNmax・s/lnで示され、この局所荷重がL/ln箇所で生じていることになる。よって、芯材３の座屈により拘束材５が押される局所荷重の合計値PBは以下のように求められる。
【数4】
【0033】
上記PBは芯材３と拘束材５の隙間寸法が座屈前の初期寸法sの時の局所荷重合計値を示している。この座屈前の初期寸法sによる局所荷重合計値をPB1とした場合、PB1が作用した時の拘束材５のボルト接合部１４の伸びδB1は以下のように示される。
【数5】
【0034】
ボルト接合部１４がδB1だけ伸びたことで、芯材３と拘束材５の隙間寸法はsからs＋δB1に増大する。この時の局所荷重合計値PB2およびPB2が作用した時の拘束材５のボルト接合部１４の伸びδB2は以下のように示される。
【数6】
【0035】
同様にボルト接合部１４が伸びた分だけ計算を繰り返して、局所荷重合計値PBを更新していくと以下のように示され、下式がボルト接合部１４に必要な耐力、すなわち式（２）の右辺となる。
【数7】
【0036】
ここで、xは任意の整数を示す。上式からわかるように、局所荷重合計値PBはKBが十分大きくないと発散し無限大に大きくなっていく。すなわち、KBが十分大きくないとボルト接合部１４で破壊してしまう。PBが発散しないための条件は下記式の通りである。
【数8】
【0037】
上式をKBについて整理することで、上述したボルト接合部１４に必要な剛性を示す式（１）が導かれる。
以上のように、式（１）、式（２）で示されるボルト接合部１４の伸び剛性および耐力を満足することで、芯材３の座屈によって拘束材５に作用する荷重でボルト接合部１４が破壊することを防ぐことができ、十分な座屈拘束効果が期待できる。
以上のように、式（１）、式（２）で示されるボルト接合部１４の伸び剛性および耐力を満足することで、芯材３の座屈によって拘束材５に作用する荷重でボルト接合部１４が破壊することを防ぐことができ、十分な座屈拘束効果が期待できる。
【0038】
なお、ボルト接合部１４の伸び剛性と耐力は、構造上中央のボルト１８と両端の木材（座金めり込み部分）の3本の直列バネとして、以下のように算出することができる。
【数9】
【0039】
次に曲げ座屈拘束条件について説明する。
非特許文献（日本建築学会 鋼構造制振設計指針，2014年11月）によると、座屈拘束ブレースには芯材３の座屈による曲げ変形を拘束するための曲げ座屈拘束条件が要求される。
非特許文献に示された曲げ座屈拘束条件を拘束材５の曲げ耐力MyBについて整理すると以下のようになる。
非特許文献（日本建築学会 鋼構造制振設計指針，2014年11月）によると、座屈拘束ブレースには芯材３の座屈による曲げ変形を拘束するための曲げ座屈拘束条件が要求される。
非特許文献に示された曲げ座屈拘束条件を拘束材５の曲げ耐力MyBについて整理すると以下のようになる。
【数10】
【0040】
しかし、上記の式は拘束材５が、木製材のようにめり込み等をしない鋼製部材を前提としたものである。他方、本発明のように拘束材５として木製材を用いた場合、前述の通り芯材３と拘束材５の隙間寸法が増えるため、上記の式では十分な耐力が得られない可能性がある。
そこで、ボルト接合部１４の伸びδBを考慮する必要があり、その場合の式が下式となる。
そこで、ボルト接合部１４の伸びδBを考慮する必要があり、その場合の式が下式となる。
【数11】
【0041】
以上のように、本実施の形態によれば、隙間sが大きくなることを考慮した構造となっているので、隙間sが座屈により大きくなる場合であっても、芯材３の座屈時においてもボルト接合部１４で破壊することのない座屈拘束ブレース１を得ることができる。
【0042】
なお、拘束材５には、図６に示すように、複数のひき板２３から構成される集成材を用いることができる。
集成材を用いることで、木材の繊維方向に依存したたわみを防止することができる。
集成材を用いることで、木材の繊維方向に依存したたわみを防止することができる。
【0043】
また、拘束材５に２本の集成材を用いているため、２本の集成材のブレース材軸方向のずれを防止するずれ止め機構を設けるのが好ましい。
ずれ止め機構としては、図７に示すように、２本の集成材の側面に両方の集成材に亘るように木製側板２５を設け、これを集成板に木ダボ２７でダボ継ぎするようにしてもよい。他のずれ止め機構としては、集成材同士の接着接合、ダボ継ぎと接着接合の併用が挙げられる。
いずれの接合方法でも２本の集成材間のずれに抵抗できるだけのせん断耐力が要求される。
ずれ止め機構としては、図７に示すように、２本の集成材の側面に両方の集成材に亘るように木製側板２５を設け、これを集成板に木ダボ２７でダボ継ぎするようにしてもよい。他のずれ止め機構としては、集成材同士の接着接合、ダボ継ぎと接着接合の併用が挙げられる。
いずれの接合方法でも２本の集成材間のずれに抵抗できるだけのせん断耐力が要求される。
【0044】
２本の集成材のブレース材軸方向のずれを防止することで、曲げ変形時に２本の集成材が一体となって曲げに抵抗するようになり高い剛性と強度を発揮するようになる。それにより、より小さい断面サイズで高い座屈拘束効果が得られるようになる。
【0045】
図４に示す例では、拘束材５に溝加工をしたものであったが、加工を容易にするために、例えば図８に示すように、一対の拘束材５の対向する面に段差形状部２９を形成し、この段差形状部２９を形成した面を対向して接合したときに溝１５が形成されるようにしてもよい。
この場合、プレート状の芯材３の２つの狭厚面に対向する位置に別々の拘束材５が位置するようになる。
この場合、プレート状の芯材３の２つの狭厚面に対向する位置に別々の拘束材５が位置するようになる。
【0046】
拘束材５における段差形状部２９は木材が突き出した形となるが、それぞれの拘束材５の段差形状部２９を同一形状とすることで、２本の拘束材５が同形状となる。これにより製造上の作り分けが不要となる。また段差形状部２９の突き出し寸法を、芯材３の狭厚面幅と同等にすることで芯材３と拘束材５の隙間が最小になるよう調整することができる。
【実施例0047】
非特許文献（日本建築学会 鋼構造制振設計指針，2014年11月）によると、座屈拘束ブレース３１には芯材３７の座屈による曲げ変形を拘束するための曲げ座屈拘束条件が要求され、この曲げ座屈拘束条件は以下の通りである。
【0048】
【数12】
【0049】
検討対象の構造は図１、図２に示したものであり、芯材３は490N/mm2級鋼による幅120mm、板厚25mm、軸部長さ4000mmのプレート状断面部材とする。
座屈拘束材は図９に示す通り芯材３の形状に合わせて溝１５が設けられた一対の木製部材で、それぞれ幅300mm，せい150mm、全断面で幅300mm、せい300mm、長さ4600mmである。
木材は曲げヤング係数8000N/mm2、曲げ強度31.5N/mm2、めり込み強度8.1N/mm2とする。
また、芯材３の接線係数Etはヤング係数の0.05倍とする。
座屈拘束材は図９に示す通り芯材３の形状に合わせて溝１５が設けられた一対の木製部材で、それぞれ幅300mm，せい150mm、全断面で幅300mm、せい300mm、長さ4600mmである。
木材は曲げヤング係数8000N/mm2、曲げ強度31.5N/mm2、めり込み強度8.1N/mm2とする。
また、芯材３の接線係数Etはヤング係数の0.05倍とする。
【0050】
曲げ座屈拘束条件の検討結果を表1に示す。
【表1】
【0051】
既存の座屈拘束ブレースの設計方法をそのまま用いた場合、表１に示すように、本構造は設計条件を満足しており、座屈拘束材として十分な曲げ性能を有するものと考えられる。
しかしながら、上記は隙間ｓが一定であること前提としたものである。
そこで、本発明のように木製材を用いた場合について、上記の構造について、本発明の要件を満たすかどうかについて、隙間ｓが1mmの場合（ケースａ）と、0.2mmにした場合（ケースｂ）について検討した。
しかしながら、上記は隙間ｓが一定であること前提としたものである。
そこで、本発明のように木製材を用いた場合について、上記の構造について、本発明の要件を満たすかどうかについて、隙間ｓが1mmの場合（ケースａ）と、0.2mmにした場合（ケースｂ）について検討した。
【0052】
KB=594(kN/mm)、TB=636(kN)、n=40となるようボルト接合部１４や木製部材の仕様を調整した場合、表２に示す通りである。
【表2】
【0053】
ケースａに示すように、隙間ｓが1mmの場合には、式（２）を満たさない結果となっている。これは、従来の設計方法では要件を満たすとなっているが、実際には危険な設計であったことを示している。
他方、隙間ｓを0.2mmとしたケースｂでは、式（１）、式（２）ともに満たしており、本発明の条件であっても安全に設計することができることを示している。
他方、隙間ｓを0.2mmとしたケースｂでは、式（１）、式（２）ともに満たしており、本発明の条件であっても安全に設計することができることを示している。
【符号の説明】
【0054】
１ 座屈拘束ブレース
３ 芯材
５ 拘束材
７ 塑性化部
９ 弾性部
１０ 補強リブ
１１ ボルト穴
１３ 接合部
１４ ボルト接合部
１５ 溝
１６ ボルト下穴
１７ 座繰り
１８ ボルト
１９ ナット
２１ 座金
２３ ひき板
２５ 木製側板
２７ 木ダボ
２９ 段差形状部
３１ 座屈拘束ブレース（従来）
３３ 柱
３５ 梁
３７ 芯材
３９ 拘束材
４１ 充填材
４３ アンボンド材
４５ ボルト接合部
４７ ピン接合部
３ 芯材
５ 拘束材
７ 塑性化部
９ 弾性部
１０ 補強リブ
１１ ボルト穴
１３ 接合部
１４ ボルト接合部
１５ 溝
１６ ボルト下穴
１７ 座繰り
１８ ボルト
１９ ナット
２１ 座金
２３ ひき板
２５ 木製側板
２７ 木ダボ
２９ 段差形状部
３１ 座屈拘束ブレース（従来）
３３ 柱
３５ 梁
３７ 芯材
３９ 拘束材
４１ 充填材
４３ アンボンド材
４５ ボルト接合部
４７ ピン接合部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
