特開 2024-168136 ブレース構造

(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】P2024168136

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】ブレース構造

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20241128BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20241128BHJP

   E04C 3/292 20060101ALI20241128BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20241128BHJP

   F16F 7/12 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 311

E04B1/58 F

E04B1/58 E

E04C3/292

F16F15/02 Z

F16F7/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023084569

(22)【出願日】2023-05-23

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久米 建一

(72)【発明者】

【氏名】酒井 恒幸

(72)【発明者】

【氏名】田中 初太郎

(72)【発明者】

【氏名】安藤 佳奈

【テーマコード（参考）】

2E125

2E139

2E163

3J048

3J066

【Ｆターム（参考）】

2E125AA33

2E125AB01

2E125AB12

2E125AC15

2E125AC23

2E125AG03

2E125AG43

2E139AA01

2E139AC19

2E139AC22

2E139AC33

2E139BA06

2E139BD16

2E139BD22

2E163FF02

3J048AA06

3J048AC01

3J048AC06

3J048BE12

3J048EA38

3J066AA30

3J066BA03

3J066BB04

3J066BC03

3J066BF01

3J066CA06

(57)【要約】

【課題】木鋼ハイブリッド部材と鋼材ダンパーを組み合わせたブレース構造を提供する。
【解決手段】梁１２と、前記梁１２の上に配置される鉄骨部材２２と、この鉄骨部材２２を被覆する木質被覆材２４とを有する木鋼ハイブリッド部材１４からなるブレースとを備えるブレース構造１０であって、前記梁１２と前記ブレースとの間に、鋼材ダンパー１６が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

梁と、前記梁の上に配置される鉄骨部材と、この鉄骨部材を被覆する木質被覆材とを有する木鋼ハイブリッド部材からなるブレースとを備えるブレース構造であって、
前記梁と前記ブレースとの間に、鋼材ダンパーが設けられていることを特徴とするブレース構造。

【請求項2】

前記梁と前記ブレースとの間に設けられ、鉛直方向の荷重を伝達する一方、水平方向の荷重を逃がす方向に変形または移動させる機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のブレース構造。

【請求項3】

前記ブレースは、頂部を下側にしたＶ字形状に配置され、前記鋼材ダンパーは前記頂部に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のブレース構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、木質被覆材と鉄骨部材からなる木鋼ハイブリッド部材を用いたブレース構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

昨今の建築分野では、CO₂排出削減などを目的として木質部材の活用が推進されている。木質部材に地震力を積極的に負担させる場合、現行法規の構造計算では破壊形式により構造特性係数を割り増しして評価する必要があり、合理的な設計とならない場合が多い。このため、木質部材は、小梁や間柱のような地震力を受けない部材以外では採用しづらいという問題があった。

【0003】

一方、木質被覆材と鉄骨部材からなる木鋼ハイブリッド部材が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の木鋼ハイブリッド部材は、鉄骨部材と、この鉄骨部材の両外側に設けられた木質被覆材と、鉄骨部材と木質被覆材を固定するために一方の木質被覆材を貫通する貫通孔から鉄骨部材を貫通して他方の木質被覆材にねじ込まれる棒状の固定部材を備えるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２３－２５８１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記の木鋼ハイブリッド部材を架構の耐震補強ブレースに適用する場合、木鋼ハイブリッド部材内部の鉄骨部材の座屈を防ぐために構造計算時の構造特性係数を割り増しして評価する必要がある。このようにすると、効率的な架構設計ができなくなってしまう。そこで、本発明者は、効率的な架構設計を実現するために、木鋼ハイブリッド部材内部の鉄骨部材が座屈しない構造を鋭意検討した。その結果、木鋼ハイブリッド部材と制振要素を組み合わせた以下の本発明に至った。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、木鋼ハイブリッド部材と制振要素を組み合わせたブレース構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るブレース構造は、梁と、前記梁の上に配置される鉄骨部材と、この鉄骨部材を被覆する木質被覆材とを有する木鋼ハイブリッド部材からなるブレースとを備えるブレース構造であって、前記梁と前記ブレースとの間に、鋼材ダンパーが設けられていることを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る他のブレース構造は、上述した発明において、前記梁と前記ブレースとの間に設けられ、鉛直方向の荷重を伝達する一方、水平方向の荷重を逃がす方向に変形または移動させる機構を備えることを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係る他のブレース構造は、上述した発明において、前記ブレースは、頂部を下側にしたＶ字形状に配置され、前記鋼材ダンパーは前記頂部に設けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係るブレース構造によれば、梁と、前記梁の上に配置される鉄骨部材と、この鉄骨部材を被覆する木質被覆材とを有する木鋼ハイブリッド部材からなるブレースとを備えるブレース構造であって、前記梁と前記ブレースとの間に、鋼材ダンパーが設けられているので、木鋼ハイブリッド部材内部の鉄骨部材が座屈しない構造を実現することができるという効果を奏する。

【0011】

また、本発明に係る他のブレース構造によれば、前記梁と前記ブレースとの間に設けられ、鉛直方向の荷重を伝達する一方、水平方向の荷重を逃がす方向に変形または移動させる機構を備えるので、木鋼ハイブリッド部材内部の鉄骨部材に過度な軸力が生じるのを防ぐことができるという効果を奏する。

【0012】

また、本発明に係る他のブレース構造によれば、前記ブレースは、頂部を下側にしたＶ字形状に配置され、前記鋼材ダンパーは前記頂部に設けられるので、架構面にＶ字形状の木質調の外観デザインを実現することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明に係るブレース構造の実施の形態を示す概略正面図である。

【図2】図２は、図１の要部拡大図である。

【図3】図３は、図２のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【図4】図４は、図２のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明に係るブレース構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0015】

図１に示すように、本発明の実施の形態に係るブレース構造１０は、コンクリート製の梁１２と、図示しない左右の柱および上方の梁と、梁１２の上に配置される木鋼ハイブリッド部材１４からなるブレース（斜材）と、鋼材ダンパー１６と、すべり板１８とを備えたＶ字型木質制振架構である。本実施の形態では、梁１２と、図示しない上方の梁との間に、Ｈ形鋼からなる中間梁２０を設けた場合を示しているが、中間梁２０は省略することもできる。

【0016】

木鋼ハイブリッド部材１４は、Ｈ形鋼からなる鉄骨部材２２と、この鉄骨部材２２を被覆する木質被覆材２４とを有する矩形断面の部材である。それぞれの鉄骨部材２２は、長手方向の端部２６を突き合わせた複数の鉄骨部材２２からなり、各端部２６は、ウェブ２８およびフランジ３０のそれぞれに跨って配置された継手プレート３２と、各継手プレート３２、ウェブ２８、フランジ３０を貫通するボルト３４を介して互いに連結される。木鋼ハイブリッド部材１４は、例えば、特許文献１に記載のものを使用することができる。鉄骨部材２２は、Ｈ形鋼に限るものではなく、他の形鋼で構成してもよい。木質被覆材２４は、所定の耐火性能（例えば１時間の耐火性能）を有する木質材料で構成され、例えば、ヒバやカラマツなどの集成材を用いて構成することができる。鉄骨部材２２と木質被覆材２４は、鉄骨部材２２の延在方向に所定の間隔で複数配置したラグスクリューなどの固定部材によって互いに固定してもよい。木鋼ハイブリッド部材１４は、矩形断面の部材に限るものではなく、他の断面形状でもよい。

【0017】

木鋼ハイブリッド部材１４は、頂部（部材中心線の交点Ｐ）を下側にした左右対称のＶ字形状に２本配置される。左右の木鋼ハイブリッド部材１４の鉄骨部材２２の上端は、図示しない上方の梁に固定される。木鋼ハイブリッド部材１４の鉄骨部材２２の下端３６は、左右の水平プレート３８にそれぞれ固定される。具体的には、図２および図３に示すように、左右の鉄骨部材２２の下端３６のウェブ２８は、鉛直プレート４０を介して左右方向に連続的に接続している。鉛直プレート４０の上端には、左右のフランジ３０同士を接続する態様で接続プレート４２が溶接される。鉛直プレート４０の前後面の上側には、リブプレート４４が溶接される。鉛直プレート４０、接続プレート４２、リブプレート４４の周囲は、木質被覆材２４で覆われる。図の左側の水平プレート３８の上面には、左側の鉄骨部材２２のフランジ３０とウェブ２８の下端部が溶接され、図の右側の水平プレート３８の上面には、右側の鉄骨部材２２のフランジ３０とウェブ２８の下端部が溶接される。

【0018】

鋼材ダンパー１６は、図２～図４に示すように、梁１２と木鋼ハイブリッド部材１４の下端との間に設けられる板状の鋼板ダンパーであり、過大入力が生じた際に降伏する。この鋼材ダンパー１６は、鉛直プレート４０の下側に複数のボルト４８で固定される上側鋼板部５０と、固定プレート５２に複数のボルト４８で固定される下側鋼板部５４と、これらを連結する縦帯状の連結鋼板部５６とを有する。上側鋼板部５０、下側鋼板部５４、連結鋼板部５６は、同じ材質で連続的に構成されており、鉛直プレート４０または固定プレート５２の前後面にフィラープレート４６を挟んで配置される。鋼材ダンパー１６は、図に示した形状に限るものではなく、独自の形状でもよい。例えば、イクステンダム（登録商標）などの既製品を利用してもよい。

【0019】

すべり板１８は、図２～図４に示すように、左右の水平プレート３８の下面側にそれぞれ当接配置される。具体的には、梁１２の上にモルタル等からなる台座５８が設けられており、台座５８の上には基部プレート６０が配置される。基部プレート６０は、アンカーボルト６２で梁１２に固定される。この基部プレート６０の上面に対して左右方向に延びる固定プレート５２が溶接される。この固定プレート５２と基部プレート６０に対して複数のリブレート６４が間隔をあけて溶接される。すべり板１８は、固定プレート５２の上端の左側と右側とにそれぞれ溶接される。すべり板１８の上面の略中央には、丸鋼６６が設けられている。この丸鋼６６は上方に延びて、その上端は、水平プレート３８に設けた左右方向に長い長孔６８を通って水平プレート３８の上に突き出ている。水平プレート３８はすべり板１８上に沿って左右方向にスライド移動可能であるが、長孔６８に挿入された丸鋼６６によって過度な移動が規制される。水平プレート３８の下面には、摩擦抵抗を減らすための研磨加工が施されている。すべり板１８は、例えば、フロロゴールド（登録商標）などの既製品を利用することができる。

【0020】

上記構成の動作および作用について説明する。
木鋼ハイブリッド部材１４の鉄骨部材２２に荷重が作用すると、鉛直方向の荷重は水平プレート３８、すべり板１８、固定プレート５２、基部プレート６０、台座５８を介して梁１２に伝達される。一方、水平方向の荷重の一部は、水平プレート３８がすべり板１８上を左右方向に摺動することによって逃がされる。このように、すべり板１８は、鉄骨部材２２からの鉛直方向の荷重を梁１２側に伝達する一方、水平方向の荷重を逃がす方向に水平プレート３８をスライド移動させる機構として機能する。また、鋼材ダンパー１６の部分でエネルギー吸収が可能である。過大入力が生じた際には、鋼材ダンパー１６が降伏し、鉄骨部材２２に生じる水平荷重を頭打ちにすることができる。

【0021】

本実施の形態によれば、すべり板１８や鋼材ダンパー１６の働きにより、木鋼ハイブリッド部材１４内部の鉄骨部材２２に過度な軸力が生じるのを防ぐことができるので、鉄骨部材２２が座屈しない構造を実現することができる。構造計算時の構造特性係数を割り増しして評価する必要がないので、合理的な架構設計が可能となる。したがって、木鋼ハイブリッド部材１４を、地震力を負担するブレース材として使用することができ、構造体の積極的な木質化が可能である。また、構造材の耐火被覆材として木質材料を使用することができる。また、架構面にＶ字形状の木質調の外観デザインを実現することができる。

【0022】

以上説明したように、本発明に係るブレース構造によれば、梁と、前記梁の上に配置される鉄骨部材と、この鉄骨部材を被覆する木質被覆材とを有する木鋼ハイブリッド部材からなるブレースとを備えるブレース構造であって、前記梁と前記ブレースとの間に、鋼材ダンパーが設けられているので、木鋼ハイブリッド部材内部の鉄骨部材が座屈しない構造を実現することができる。

【0023】

また、本発明に係る他のブレース構造によれば、前記梁と前記ブレースとの間に設けられ、鉛直方向の荷重を伝達する一方、水平方向の荷重を逃がす方向に変形または移動させる機構を備えるので、木鋼ハイブリッド部材内部の鉄骨部材に過度な軸力が生じるのを防ぐことができる。

【0024】

また、本発明に係る他のブレース構造によれば、前記ブレースは、頂部を下側にしたＶ字形状に配置され、前記鋼材ダンパーは前記頂部に設けられるので、架構面にＶ字形状の木質調の外観デザインを実現することができる。

【0025】

なお、２０１５年９月の国連サミットにおいて採択された１７の国際目標として「持続可能な開発目標（Sustainable Development Goals：ＳＤＧｓ）」がある。本実施の形態に係るブレース構造は、このＳＤＧｓの１７の目標のうち、例えば「１３．気候変動に具体的な対策を」の目標などの達成に貢献し得る。

【産業上の利用可能性】

【0026】

以上のように、本発明に係るブレース構造は、建物の柱梁架構に設けられるブレースに有用であり、特に、ブレースとして木鋼ハイブリッド部材を用いるのに適している。

【符号の説明】

【0027】

１０ ブレース構造
１２ 梁
１４ 木鋼ハイブリッド部材（ブレース）
１６ 鋼材ダンパー
１８ すべり板
２０ 中間梁
２２ 鉄骨部材
２４ 木質被覆材
２８ ウェブ
３０ フランジ
３６ 下端
３８ 水平プレート
４０ 鉛直プレート
４６ フィラープレート
４８ ボルト
５０ 上側鋼板部
５２ 固定プレート
５４ 下側鋼板部
５６ 連結鋼板部
５８ 台座
６０ 基部プレート
６２ アンカーボルト
６４ リブレート
６６ 丸鋼
６８ 長孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】