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(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】P2024090805
(43)【公開日】2024-07-04
(54)【発明の名称】座屈拘束ブレース
(51)【国際特許分類】
   E04B 1/58 20060101AFI20240627BHJP
【FI】
E04B1/58 D
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022206930
(22)【出願日】2022-12-23
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-04-06
(71)【出願人】
【識別番号】306022513
【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100217249
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 耕一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100221279
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 健吾
(74)【代理人】
【識別番号】100207686
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 恭宏
(74)【代理人】
【識別番号】100224812
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 翔太
(72)【発明者】
【氏名】脇田 直弥
(72)【発明者】
【氏名】中村 泰教
(72)【発明者】
【氏名】岸原 洋也
(72)【発明者】
【氏名】川村 典久
(72)【発明者】
【氏名】中村 博志
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 厚
【テーマコード(参考)】
2E125
【Fターム(参考)】
2E125AA33
2E125AE13
(57)【要約】
【課題】芯材に長手方向の圧縮力が加わったときに、芯材と硬化剤との干渉を防止することができる座屈拘束ブレースを提供すること。
【解決手段】本開示に係る座屈拘束ブレースは、芯材10と、芯材10の外周を覆う拘束部材30と、芯材10と拘束部材30との間に充填される硬化剤31と、芯材側緩衝部材40と、を備え、芯材10は、幅が、芯材10の端部から芯材10の中央部に向かうに連れ、狭くなる幅変化部13を含み、芯材側緩衝部材40は、硬化剤31と幅変化部13との間に配置され、芯材側緩衝部材40の厚さは、芯材10の板厚より厚い、ことを特徴とする。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
芯材と、
前記芯材の外周を覆う拘束部材と、
前記芯材と前記拘束部材との間に充填される硬化剤と、
芯材側緩衝部材と、
を備え、構造物に取り付けられる座屈拘束ブレースであって、
前記芯材は、幅が、前記芯材の端部から前記芯材の中央部に向かうに連れ、狭くなる幅変化部を含み、
前記芯材側緩衝部材は、前記硬化剤と前記幅変化部との間に配置され、
前記芯材側緩衝部材の厚さであって前記芯材の板厚方向の厚さは、前記芯材の板厚より厚い
ことを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項2】
前記芯材側緩衝部材の外形は、前記板厚方向に沿って見て、平行四辺形状であり、且つ、前記芯材の長手方向と平行な辺と前記長手方向に対して傾斜する辺とを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項3】
前記芯材側緩衝部材の前記幅変化部に接触する辺を接触辺とし、前記接触辺と対向する前記芯材側緩衝部材の辺を対向辺とし、
前記接触辺と前記対向辺とは、平行である、
ことを特徴とする請求項2に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項4】
前記芯材の中央部には、突起部が設けられており、
前記幅変化部は、
幅が、前記芯材の一端部であって前記芯材の長手方向の一端部から前記芯材の中央部に向かうに連れ、狭くなる第1幅変化部と、
幅が、前記芯材の他端部であって前記長手方向の他端部から前記芯材の中央部に向かうにつれ、狭くなる第2幅変化部と、
を含み、
前記芯材側緩衝部材は、
前記硬化剤と前記第1幅変化部との間に配置される第1緩衝部材と、
前記硬化剤と前記第2幅変化部との間に配置される第2緩衝部材と、
を含み、
前記第1緩衝部材の形状と前記第2緩衝部材の形状とは、対称である、
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5】
前記芯材側緩衝部材は、前記硬化剤の充填時にはその形状が保持できる剛性を持ち、且つ、前記芯材側緩衝部材の体積は、レベル1地震より大きい地震時には前記芯材の縮みに対して0.1倍以下になる、
ことを特徴とする請求項1に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項6】
前記芯材側緩衝部材の材質は、発泡体である、
ことを特徴とする請求項5に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項7】
前記芯材側緩衝部材及び前記芯材を覆うアンボンド材、
を更に備えることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項8】
前記芯材側緩衝部材と前記幅変化部との間に設けられ、且つ、前記芯材を覆うアンボンド材、
を更に備えることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項9】
前記芯材側緩衝部材の厚さは、前記芯材の板厚の1.02倍以上かつ1.1倍以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項10】
前記幅変化部は、
幅が、前記芯材の一端部であって前記芯材の長手方向の一端部から前記芯材の中央部に向かうに連れ、狭くなる第1幅変化部と、
幅が、前記芯材の他端部であって前記長手方向の他端部から前記芯材の中央部に向かうにつれ、狭くなる第2幅変化部と、
を含み、
前記芯材側緩衝部材の長さであって前記長手方向に沿う長さは、前記第1幅変化部と前記第2幅変化部との間の長さであって前記長手方向に沿う長さの0.005倍以上かつ0.015倍以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項11】
前記芯材側緩衝部材の大きさであってレベル1地震より大きい地震の際の収縮時の大きさは、前記芯材側緩衝部材の大きさであって収縮前の大きさの0.2倍以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項12】
前記芯材の端部に接合される補剛部材と、
前記硬化剤と前記補剛部材との間に配置される補剛部材側緩衝部材と、
をさらに備え、
前記補剛部材側緩衝部材の厚さであって前記補剛部材の板厚方向の厚さは、前記補剛部材の板厚より厚い
ことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項13】
前記芯材と前記補剛部材とは溶接により接合されており、
前記座屈拘束ブレースは、前記硬化剤と、前記芯材と前記補剛部材との溶接部と、の間に配置される溶接部側緩衝部材、をさらに備える
ことを特徴とする、請求項12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、座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、構造物の補強材として、座屈拘束ブレースが用いられることがある。座屈拘束ブレースにおいては、軸力を受ける芯材が外周側から拘束部材等によって拘束されることで、芯材の長手方向以外の変形や座屈を防止されながら塑性変形する。座屈拘束ブレースを用いることにより、構造物の耐震・制振性能が向上する。
【0003】
芯材に長手方向の圧縮力が加わると、芯材が長手方向に変位することで、芯材と、芯材と拘束部材との間に充填される硬化剤と、が干渉する可能性がある。特許文献1の座屈拘束ブレースにおいては、芯材と硬化剤との間に、芯材と硬化剤との干渉を防止するための緩衝部材が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2016-075037号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
芯材に長手方向の圧縮力が加わると、ポアソン比により芯材が板厚方向と板幅方向に膨らむ。特許文献1の構造では、芯材の板厚方向への膨張により、芯材と硬化剤とが干渉してしまう可能性がある。
【0006】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、芯材に長手方向の圧縮力が加わったときに、芯材と硬化剤との干渉を防止することができる座屈拘束ブレース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】
<1>本発明の一態様に係る座屈拘束ブレースは、芯材と、前記芯材の外周を覆う拘束部材と、前記芯材と前記拘束部材との間に充填される硬化剤と、芯材側緩衝部材と、を備え、構造物に取り付けられる座屈拘束ブレースであって、前記芯材は、幅が、前記芯材の端部から前記芯材の中央部に向かうに連れ、狭くなる幅変化部を含み、前記芯材側緩衝部材は、前記硬化剤と前記幅変化部との間に配置され、前記芯材側緩衝部材の厚さであって前記芯材の板厚方向の厚さは、前記芯材の板厚より厚い、ことを特徴とする。
【0008】
芯材側緩衝部材により、地震等で芯材に長手方向の圧縮力が加わったときの、芯材(幅変化部)の長手方向の変位による芯材と硬化剤との干渉を防止できる。また、芯材に長手方向の圧縮力が加わると、ポアソン比により芯材が板厚方向と板幅方向に膨らむ。芯材側緩衝部材の厚さを芯材の板厚よりも厚くすることで、芯材が板厚方向に膨らんだとしても芯材の膨張を芯材側緩衝部材によって吸収することができる。したがって、芯材の板厚方向への膨張による芯材と硬化剤との干渉も防止できる。すなわち、芯材側緩衝部材により、芯材に長手方向の圧縮力が加わったときの、芯材と硬化剤との干渉を防止することができる。この結果、芯材が損傷すること、および芯材の軸力が硬化剤に伝達されることを防止できる。
【0009】
<2>上記<1>に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材側緩衝部材の外形は、前記板厚方向に沿って見て、平行四辺形状であり、且つ、前記芯材の長手方向と平行な辺と前記長手方向に対して傾斜する辺とを含む、構成を採用してもよい。
<3>上記<2>に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材側緩衝部材の前記幅変化部に接触する辺を接触辺とし、前記接触辺と対向する前記芯材側緩衝部材の辺を対向辺とし、前記接触辺と前記対向辺とは、平行である、構成を採用してもよい。
【0010】
芯材側緩衝部材の体積が大きいと、硬化剤を充填するときの芯材側緩衝部材の浮力が大きくなる。この結果、硬化剤を充填するときに、芯材側緩衝部材が硬化剤に浮いてしまい、芯材側緩衝部材の位置がずれやすくなる。また、芯材側緩衝部材の表面積が大きいと、硬化剤を充填するときに芯材側緩衝部材が硬化剤から受ける圧力が大きくなり、芯材側緩衝部材の形状が保持できず、硬化剤の圧力により芯材側緩衝部材が圧縮される可能性がある。
芯材側緩衝部材の外形を平行四辺形状とすることで、硬化剤と芯材との干渉防止との効果を確保しつつ、芯材側緩衝部材の体積および表面積の増加を防止することができる。したがって、硬化剤を充填するときに、芯材側緩衝部材の位置がずれることを抑制できるとともに、芯材側緩衝部材の形状を保持することができ、施工性が向上する。
【0011】
<4>上記<1>乃至<3>のいずれか1項に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材の中央部には、突起部が設けられており、前記幅変化部は、幅が、前記芯材の一端部であって前記芯材の長手方向の一端部から前記芯材の中央部に向かうに連れ、狭くなる第1幅変化部と、幅が、前記芯材の他端部であって前記長手方向の他端部から前記芯材の中央部に向かうにつれ、狭くなる第2幅変化部と、を含み、前記芯材側緩衝部材は、前記硬化剤と前記第1幅変化部との間に配置される第1緩衝部材と、前記硬化剤と前記第2幅変化部との間に配置される第2緩衝部材と、を含み、前記第1緩衝部材の形状と前記第2緩衝部材の形状とは、対称である、構成を採用してもよい。
【0012】
突起部を設けることにより、芯材の中央部において、芯材が硬化剤に対して相対移動することが規制される。この結果、芯材に長手方向の圧縮力が加わったときに、芯材は、芯材の中央部(突起部)に向けて縮むことになり、芯材の長手方向の変位が、第1幅変化部側と第2幅変化部側とで対称となる。第1緩衝部材の形状と第2緩衝部材の形状とを対称とすることで、芯材に長手方向の圧縮力が加わったときの、芯材と硬化剤との干渉をより効果的に防止できる。
【0013】
<5>上記<1>乃至<4>のいずれか1項に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材側緩衝部材は、前記硬化剤の充填時にはその形状が保持できる剛性を持ち、且つ、前記芯材側緩衝部材の体積は、レベル1地震より大きい地震時には前記芯材の縮みに対して0.1倍以下になる、構成を採用してもよい。
<6>上記<5>に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材側緩衝部材の材質は、発泡体である、構成を採用してもよい。
【0014】
これにより、硬化剤の充填時には芯材側緩衝部材の形状を保持することができ、地震時には、芯材側緩衝部材を収縮させることで芯材と硬化剤との干渉をより効果的に防止できる。
【0015】
<7>上記<1>乃至<6>のいずれか1項に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材側緩衝部材及び前記芯材を覆うアンボンド材、を更に備える構成を採用してもよい。
【0016】
施工時には、芯材側緩衝部材を芯材に配置した後に、アンボンド材により芯材側緩衝部材と芯材とをまとめて覆う。これにより、アンボンド材の形成が容易となる。また、芯材側緩衝部材がアンボンド材に覆われているため、硬化剤の充填時に、硬化剤の圧力により芯材側緩衝部材が圧縮されることや移動を防ぐことができる。したがって、施工性が向上する。
【0017】
<8>上記<1>乃至<6>のいずれか1項に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材側緩衝部材と前記幅変化部との間に設けられ、且つ、前記芯材を覆うアンボンド材、を更に備える構成を採用してもよい。
【0018】
施工時には、アンボンド材により芯材を覆った後に、芯材側緩衝部材を、アンボンド材により覆われた芯材に配置する。芯材側緩衝部材はアンボンド材に覆われていないため、アンボンド材によって芯材側緩衝部材が圧縮されることが防止できる。
【0019】
<9>上記<1>乃至<8>のいずれか1項に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材側緩衝部材の厚さは、前記芯材の板厚の1.02倍以上かつ1.1倍以下である、構成を採用してもよい。
【0020】
これにより、芯材が板厚方向に膨らんだとしても芯材の膨張を芯材側緩衝部材によってより確実に吸収することができ、芯材と硬化剤との干渉をより確実に防止できる。
【0021】
<10>上記<1>乃至<9>のいずれか1項に係る座屈拘束ブレースでは、前記幅変化部は、幅が、前記芯材の一端部であって前記芯材の長手方向の一端部から前記芯材の中央部に向かうに連れ、狭くなる第1幅変化部と、幅が、前記芯材の他端部であって前記長手方向の他端部から前記芯材の中央部に向かうにつれ、狭くなる第2幅変化部と、を含み、前記芯材側緩衝部材の長さであって前記長手方向に沿う長さは、前記第1幅変化部と前記第2幅変化部との間の長さであって前記長手方向に沿う長さの0.005倍以上かつ0.015倍以下である、構成を採用してもよい。
【0022】
これにより、地震等で芯材に長手方向の圧縮力が加わったときの、芯材と硬化剤との干渉をより確実に防止できる。また、芯材側緩衝部材の長さを上記範囲とすることにより、硬化剤と芯材との干渉防止との効果を確保しつつ、芯材側緩衝部材の体積および表面積の増加を防止することができる。したがって、硬化剤を充填するときに、芯材側緩衝部材の位置がずれることを抑制できるとともに、芯材側緩衝部材の形状を保持することができ、施工性が向上する。
【0023】
<11>上記<1>乃至<10>のいずれか1項に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材側緩衝部材の大きさであってレベル1地震より大きい地震の際の収縮時の大きさは、前記芯材側緩衝部材の大きさであって収縮前の大きさの0.2倍以下である、構成を採用してもよい。
【0024】
これにより、地震時には、芯材側緩衝部材を収縮させることで芯材と硬化剤との干渉をより効果的に防止できる。
【0025】
<12>上記<1>乃至<11>のいずれか1項に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材の端部に接合される補剛部材と、前記硬化剤と前記補剛部材との間に配置される補剛部材側緩衝部材と、をさらに備え、前記補剛部材側緩衝部材の厚さであって前記補剛部材の板厚方向の厚さは、前記補剛部材の板厚より厚い、構成を採用してもよい。
【0026】
補剛部材側緩衝部材により、地震等で芯材および補剛部材に長手方向の圧縮力が加わったときの、補剛部材の長手方向の変位による補剛部材と硬化剤との干渉を防止できる。また、芯材および補剛部材に長手方向の圧縮力が加わると、ポアソン比により補剛部材が板厚方向と板幅方向に膨らむ。補剛部材側緩衝部材の厚さを補剛部材の板厚よりも厚くすることで、補剛部材が板厚方向に膨らんだとしても補剛部材の膨張を補剛部材側緩衝部材によって吸収することができ、補剛部材の板厚方向への膨張による補剛部材と硬化剤との干渉を防止できる。
【0027】
<13>上記<12>に係る座屈拘束ブレースでは、前記芯材と前記補剛部材とは溶接により接合されており、前記座屈拘束ブレースは、前記硬化剤と、前記芯材と前記補剛部材との溶接部と、の間に配置される溶接部側緩衝部材、をさらに備える構成を採用してもよい。
【0028】
溶接部側緩衝部材により、地震等で芯材および補剛部材に長手方向の圧縮力が加わったときの、溶接部の長手方向の変位による溶接部と硬化剤との干渉を防止できる。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、芯材に長手方向の圧縮力が加わったときに、芯材と硬化剤との干渉を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
図1】第1実施形態に係る座屈拘束ブレースを、芯材の板厚方向に沿って見た図である。
図2】第1実施形態に係る座屈拘束ブレースを、芯材の板幅方向に沿って見た図である。
図3図1の部分Aの拡大図である。
図4図2の部分Bの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
(第1実施形態)
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースを説明する。
図1図2に示す座屈拘束ブレース1は、構造物に取り付けられる。座屈拘束ブレース1は、例えば、建物における柱と梁とからなる構造物を補強するために用いられる。
【0032】
座屈拘束ブレース1は、芯材10と、補剛部材20と、拘束部材30と、硬化剤31(充填剤)と、アンボンド材32と、芯材側緩衝部材40と、補剛部材側緩衝部材50と、溶接部側緩衝部材60と、を備える。
【0033】
芯材10は、鋼板により構成された平板である。芯材10は、両端部が建物の構造に取り付けられることで、建物を補強する。図1に示すように、芯材10は、狭幅部11と、広幅部12と、幅変化部13と、突起部14と、を備えている。
【0034】
狭幅部11は、芯材10における長手方向の中央に位置している。広幅部12は、芯材10における長手方向の両端に位置している。広幅部12の幅であって芯材10の板幅方向の幅は、狭幅部11の幅であって芯材10の板幅方向の幅よりも広い。広幅部12の長さであって芯材10の長手方向に沿う長さは、狭幅部11の長さであって芯材10の長手方向に沿う長さよりも短い。
芯材10における長手方向の中央が狭幅部11であり、長手方向の端部が広幅部12であることで、芯材10における長手方向の中央(狭幅部11)が塑性化し易い領域となり、塑性化領域が前記中央に限定される。
【0035】
図1に示すように、幅変化部13は、広幅部12と狭幅部11との境界領域である。幅変化部13の幅であって芯材10の板幅方向に沿う幅は、長手方向に沿って変化する。幅変化部13の幅は、芯材10における長手方向の端部(すなわち、広幅部12側)から芯材10における長手方向の中央部(すなわち、狭幅部11側)に向かうに連れ、狭くなる。板厚方向に沿って見て、幅変化部13における板幅方向の側面13c(図3を参照)は、長手方向に対して傾斜する直線状である。幅変化部13は、例えば、芯材10に作用する付加曲げモーメントを吸収する。
【0036】
広幅部12は、芯材10における長手方向の一端に位置する第1広幅部12aと、芯材10における長手方向の他端に位置する第2広幅部12bと、を含む。幅変化部13は、第1広幅部12aと狭幅部11との間に位置する第1幅変化部13aと、第2広幅部12bと狭幅部11との間に位置する第2幅変化部13bと、を含む。第1幅変化部13aの幅は、芯材10における長手方向の一端部から芯材10における長手方向の中央部に向かうに連れ、狭くなる。第2幅変化部13bの幅は、芯材10における長手方向の他端部から芯材10における長手方向の中央部に向かうに連れ、狭くなる。
【0037】
突起部14は、芯材10における長手方向の中央部に設けられる。突起部14は、芯材10における板幅方向の側面から突出する。突起部14は、芯材10における板幅方向の両側面にそれぞれ設けられる。
【0038】
補剛部材20は、鋼板により構成された板状の部材である。補剛部材20は、芯材10の両端部を補強し、芯材10が板厚方向に折れ曲がることを防ぐ。補剛部材20は、芯材10に、溶接により接合される。芯材10と補剛部材20との接合部分には、溶接部Wが形成される。
【0039】
補剛部材20は、第1補剛部材21と、第2補剛部材22とを含む。
第1補剛部材21は、第1広幅部12aに取り付けられる。第1補剛部材21は、第1広幅部12aにおける表裏面(すなわち、芯材10の板厚方向を向く面)に設けられている。芯材10および第1補剛部材21は、断面十字状を呈している。
第2補剛部材22は、第2広幅部12bに取り付けられる。第2補剛部材22は、第2広幅部12bにおける表裏面(すなわち、芯材10の板厚方向を向く面)に設けられている。芯材10および第2補剛部材22は、断面十字状を呈している。
【0040】
第1補剛部材21、第2補剛部材22、第1広幅部12a、および第2広幅部12bにはそれぞれ、図示しないボルト孔が開設されている。座屈拘束ブレース1は、ボルト孔に差し込まれる図示しないボルトによって、構造物に取り付けられる。
【0041】
拘束部材30は筒状である。例えば、拘束部材30は、角筒形の鋼管である。なお、拘束部材30は、円筒形の鋼管であってもよい。
【0042】
拘束部材30は、芯材10の外周を覆う。拘束部材30の長さであって芯材10の長手方向に沿う長さは、芯材10全体の長手方向に沿う長さよりも短い。拘束部材30の長さは、狭幅部11の長さよりも長い。これにより、芯材10の広幅部12は、拘束部材30から外側に突出している。
【0043】
硬化剤31は、芯材10と拘束部材30との間に充填される。例えば、硬化剤31の材質は、コンクリートやモルタルである。拘束部材30の端部から硬化剤31が漏れ出ることを防止するために、拘束部材30の両端開口は不図示の蓋により塞がれている。
【0044】
アンボンド材32は、芯材10および補剛部材20と硬化剤31との間に設けられる。アンボンド材32は、芯材10および補剛部材20と硬化剤31とが互いに付着することを防止する。アンボンド材32により、芯材10は、硬化剤31に対して相対移動可能となっている。
【0045】
本実施形態では、アンボンド材32は、芯材10、補剛部材20、芯材側緩衝部材40、補剛部材側緩衝部材50、および溶接部側緩衝部材60を覆う。アンボンド材32は、例えば、シート状の材料を芯材10、補剛部材20、芯材側緩衝部材40、補剛部材側緩衝部材50、および溶接部側緩衝部材60の外面に接着することにより形成される。アンボンド材32は、塗料状の材料を芯材10、補剛部材20、芯材側緩衝部材40、補剛部材側緩衝部材50、および溶接部側緩衝部材60の外面に塗布することにより形成されていてもよい。
【0046】
アンボンド材32が設けられることにより、硬化剤31は、芯材10の軸力が拘束部材30に伝達しないように、芯材10を拘束部材30に対して長手方向に相対移動可能に保持する。拘束部材30および硬化剤31により、芯材10の長手方向を除く方向への変形が規制される。
【0047】
図1および図3に示されるように、芯材側緩衝部材40は、硬化剤31と幅変化部13との間に配置される。芯材側緩衝部材40は、幅変化部13と長手方向に隣接するよう配置される。
地震等で芯材10に長手方向の圧縮力が加わると、幅変化部13は芯材10の長手方向の中央側に変位する。このとき、芯材側緩衝部材40は、幅変化部13に押されて収縮し、幅変化部13の変位を吸収する。これにより、幅変化部13と硬化剤31との干渉を防止でき、芯材10が損傷すること、および芯材10の軸力が硬化剤31に伝達されることを防止できる。
【0048】
芯材側緩衝部材40は、第1緩衝部材41と、第2緩衝部材42と、を含む。第1緩衝部材41は、硬化剤31と第1幅変化部13aとの間に配置される。第2緩衝部材42は、硬化剤31と第2幅変化部13bとの間に配置される。図1に示されるように、第1緩衝部材41の形状と第2緩衝部材42の形状とは、芯材10の板厚方向に沿って見て、芯材10の長手方向の中央を通る第1中心線C1に対して対称である。
【0049】
図3に示されるように、芯材側緩衝部材40の外形は、芯材10の板厚方向に沿って見て、第1辺40a(接触辺)と、第2辺40bと、第3辺40c(対向辺)と、第4辺40dと、を有する平行四辺形状である。第1辺40aは、幅変化部13の側面13cに接触する。第3辺40cは、第1辺40aと対向する。第1辺40aおよび第3辺40cは、芯材10の長手方向に対して傾斜する。第2辺40bは、狭幅部11における板幅方向の側面に接触する。第4辺40dは、第2辺40bと対向する。第2辺40bおよび第4辺40dは、芯材10の長手方向と平行である。
【0050】
芯材側緩衝部材40の材質は、以下の(1)~(3)を満たす材質から適宜選択される。すなわち、(1)芯材側緩衝部材40は、硬化剤31の充填時にはその形状が保持できる剛性を持つ。(2)レベル1地震より大きい地震時に、芯材側緩衝部材40の体積は、芯材10の縮みに対して0.1倍以下になる。(3)芯材側緩衝部材40の大きさであってレベル1地震より大きい地震の際の収縮時の大きさは、芯材側緩衝部材40の大きさであって収縮前の大きさの0.2倍以下である。例えば、芯材側緩衝部材40の材質は、発泡体である。発泡体は、発泡ポリスチレン等の発泡プラスチックを含む。発泡ポリスチレンとしては、押出し発泡ポリスチレン、発泡スチロール等が挙げられる。
なお、地震のレベルについて、「2020年版 建築物の構造関係技術基準解説書」(編集 一般財団法人 建築行政情報センター、一般財団法人 日本建築防災協会;71頁)の記載に基づき、以下のように規定する。すなわち、稀に起きる(50年に一度程度)震度をレベル1とする。レベル1地震は、例えば、建物の耐用年数中に一度以上は発生する可能性が高い。極めて稀に起きる(500年に一度程度)震度をレベル2とする。また、レベル2地震動よりも規模の大きな極大地震動をレベル3とする。
【0051】
図3に示されるように、芯材側緩衝部材40の長さであって芯材10の長手方向に沿う長さをL1とする。図1に示されるように、狭幅部11の長さであって芯材10の長手方向に沿う長さ(すなわち、第1幅変化部13aと第2幅変化部13bとの間の長さ)をL2とする。芯材側緩衝部材40の長さL1は、以下のように設定される。すなわち、本開示における耐震基準として、レベル1地震時での建物の最大層間変形角を1/200以下に設定し、レベル2地震時での建物の最大層間変形角を1/100以下に設定する。この場合、芯材10に長手方向の圧縮力が加わることにより、狭幅部11の長さL2は、レベル1地震時には0.25%(すなわち、1/400)縮み、レベル2地震時には0.50%(すなわち、1/200)縮むこととなる。この収縮に2倍の安全率を考慮して、芯材側緩衝部材40の長さL1を設定する。例えば、芯材側緩衝部材40の長さL1は、狭幅部11の長さL2の0.005倍以上かつ0.015倍以下である。
【0052】
図4に示されるように、芯材側緩衝部材40の厚さであって芯材10の板厚方向の厚さをT1とし、芯材10の板厚をT2とする。芯材側緩衝部材40の厚さT1は、芯材10の板厚T2より厚い。例えば、芯材側緩衝部材40の厚さT1は、芯材10の板厚T2の1.02倍以上かつ1.1倍以下である。
芯材10に長手方向の圧縮力が加わると、ポアソン比により芯材10が板厚方向と板幅方向に膨らむ。芯材側緩衝部材40の厚さT1を芯材10の板厚T2よりも厚くすることで、芯材10が板厚方向に膨らんだとしても芯材10の膨張を芯材側緩衝部材40によって吸収することができ、芯材10が硬化剤31と干渉することを防止できる。
【0053】
図2および図4に示されるように、補剛部材側緩衝部材50は、硬化剤31と補剛部材20との間に配置される。補剛部材側緩衝部材50は、補剛部材20と長手方向に隣接するよう配置される。
補剛部材20は芯材10に接合されているため、地震等で芯材10に長手方向の圧縮力が加わると、補剛部材20もまた芯材10の長手方向の中央側に変位する。このとき、補剛部材側緩衝部材50は、補剛部材20に押されて収縮し、補剛部材20の変位を吸収する。これにより、補剛部材20と硬化剤31との干渉を防止でき、補剛部材20が損傷することを防止できる。
【0054】
補剛部材側緩衝部材50は、第3緩衝部材51と、第4緩衝部材52と、を含む。第3緩衝部材51は、硬化剤31と第1補剛部材21との間に配置される。第4緩衝部材52は、硬化剤31と第2補剛部材22との間に配置される。図2に示されるように、第3緩衝部材51の形状と第4緩衝部材52の形状とは、芯材10の板幅方向(すなわち、補剛部材20の板厚方向)に沿って見て、芯材10の長手方向の中央を通る第2中心線C2に対して対称である。
【0055】
図4に示されるように、補剛部材側緩衝部材50の外形は、芯材10の板幅方向(すなわち、補剛部材20の板厚方向)に沿って見て、第1辺50aと、第2辺50bと、第3辺50cと、第4辺50dと、を有する平行四辺形状である。第1辺50aは、補剛部材20の側面20aに接触する。第3辺50cは、第1辺50aと対向する。第1辺50aおよび第3辺50cは、芯材10の長手方向に対して傾斜する。第4辺50dは、第2辺50bと対向する。第2辺50bおよび第4辺50dは、芯材10の長手方向と平行である。
【0056】
補剛部材側緩衝部材50の材質は、芯材側緩衝部材40の材質と同様に選択される。例えば、補剛部材側緩衝部材50の材質は、発泡体である。
補剛部材側緩衝部材50の長さであって芯材10の長手方向に沿う長さをL3とする。補剛部材側緩衝部材50の長さL3は、芯材側緩衝部材40の長さL1と同様に設定される。例えば、補剛部材側緩衝部材50の長さL3は、狭幅部11の長さL2の0.005倍以上かつ0.015倍以下である。
【0057】
図3に示されるように、補剛部材側緩衝部材50の厚さであって芯材10の板幅方向(すなわち、補剛部材20の板厚方向)の厚さをT3とし、補剛部材20の板厚をT4とする。補剛部材側緩衝部材50の厚さT3は、補剛部材20の板厚T4より厚い。例えば、補剛部材側緩衝部材50の厚さT3は、補剛部材20の板厚T4の1.02倍以上かつ1.1倍以下である。
補剛部材20は芯材10に接合されているため、芯材10に長手方向の圧縮力が加わると、補剛部材20にも長手方向の圧縮力が加わり、ポアソン比により補剛部材20が板厚方向と板幅方向に膨らむ。補剛部材側緩衝部材50の厚さT3を補剛部材20の板厚T4よりも厚くすることで、補剛部材20が板厚方向に膨らんだとしても補剛部材20の膨張を補剛部材側緩衝部材50によって吸収することができ、補剛部材20が硬化剤31と干渉することを防止できる。
【0058】
溶接部側緩衝部材60は、硬化剤31と溶接部Wとの間に配置される。溶接部側緩衝部材60は、溶接部Wと長手方向に隣接するよう配置される。溶接部側緩衝部材60の幅は、溶接部Wの溶接線の幅より、厚い。
地震等で芯材10に長手方向の圧縮力が加わると、溶接部Wもまた芯材10の長手方向の中央側に変位する。このとき、溶接部側緩衝部材60は、溶接部Wに押されて収縮し、溶接部Wの変位を吸収する。これにより、溶接部Wと硬化剤31との干渉を防止でき、溶接部Wが損傷することを防止できる。
【0059】
以上説明したように、本実施形態に係る座屈拘束ブレース1は、芯材10と、芯材10の外周を覆う拘束部材30と、芯材10と拘束部材30との間に充填される硬化剤31と、芯材側緩衝部材40と、を備える。芯材10は、幅が、芯材10の端部から芯材10の中央部に向かうに連れ、狭くなる幅変化部13を含む。芯材側緩衝部材40は、硬化剤31と幅変化部13との間に配置される。芯材側緩衝部材40の厚さT1は、芯材10の板厚T2より厚い。
芯材側緩衝部材40により、地震等で芯材10に長手方向の圧縮力が加わったときの、芯材10(幅変化部13)の長手方向の変位による芯材10と硬化剤31との干渉を防止できる。また、芯材10に長手方向の圧縮力が加わると、ポアソン比により芯材10が板厚方向と板幅方向に膨らむ。芯材側緩衝部材40の厚さT1を芯材10の板厚T2よりも厚くすることで、芯材10が板厚方向に膨らんだとしても芯材10の膨張を芯材側緩衝部材40によって吸収することができる。したがって、芯材10の板厚方向への膨張による芯材10と硬化剤31との干渉も防止できる。すなわち、芯材側緩衝部材40により、芯材10に長手方向の圧縮力が加わったときの、芯材10と硬化剤31との干渉を防止することができる。この結果、芯材10が損傷すること、および芯材10の軸力が硬化剤31に伝達されることを防止できる。
【0060】
また、芯材側緩衝部材40の外形は、芯材10の板厚方向に沿って見て、平行四辺形状であり、且つ、芯材10の長手方向と平行な第1辺40aおよび第3辺40cと、芯材10の長手方向に対して傾斜する第2辺40bおよび第4辺40dとを含む。
また、芯材側緩衝部材40の幅変化部13に接触する第1辺40aと、第1辺40aと対向する芯材側緩衝部材40の第3辺40cとは、平行である。
芯材側緩衝部材40の体積が大きいと、硬化剤31を充填するときの芯材側緩衝部材40の浮力が大きくなる。この結果、硬化剤31を充填するときに、芯材側緩衝部材40が硬化剤31に浮いてしまい、芯材側緩衝部材40の位置がずれやすくなる。また、芯材側緩衝部材40の表面積が大きいと、硬化剤31を充填するときに芯材側緩衝部材40が硬化剤31から受ける圧力が大きくなり、芯材側緩衝部材40の形状が保持できず、硬化剤31の圧力により芯材側緩衝部材40が圧縮される可能性がある。
芯材側緩衝部材40の外形を平行四辺形状とすることで、硬化剤31と芯材10との干渉防止との効果を確保しつつ、芯材側緩衝部材40の体積および表面積の増加を防止することができる。したがって、硬化剤31を充填するときに、芯材側緩衝部材40の位置がずれることを抑制できるとともに、芯材側緩衝部材40の形状を保持することができ、施工性が向上する。
【0061】
また、芯材10の中央部には、突起部14が設けられている。幅変化部13は、幅が、芯材10の一端部から芯材10の中央部に向かうに連れ、狭くなる第1幅変化部13aと、幅が、芯材の他端部から芯材10の中央部に向かうにつれ、狭くなる第2幅変化部13bと、を含む。芯材側緩衝部材40は、硬化剤31と第1幅変化部13aとの間に配置される第1緩衝部材41と、硬化剤31と第2幅変化部13bとの間に配置される第2緩衝部材42と、を含む。第1緩衝部材41の形状と第2緩衝部材42の形状とは、対称である。
座屈拘束ブレース1の製造誤差等により、芯材10に長手方向の圧縮力が加わったときの芯材10の長手方向の変位が、第1幅変化部13a側と第2幅変化部13b側とで非対称となる可能性がある。
突起部14を設けることにより、芯材10の中央部において、芯材10が硬化剤31に対して相対移動することが規制される。この結果、芯材10に長手方向の圧縮力が加わったときに、芯材10は、芯材10の中央部(突起部14)に向けて縮むことになり、芯材10の長手方向の変位が、第1幅変化部13a側と第2幅変化部13b側とで対称となる。第1緩衝部材41の形状と第2緩衝部材42の形状とを対称とすることで、芯材10に長手方向の圧縮が加わったときの、芯材10と硬化剤31との干渉をより効果的に防止できる。
【0062】
また、芯材側緩衝部材40は、硬化剤31の充填時にはその形状が保持できる剛性を持ち、且つ、芯材側緩衝部材40の体積は、レベル1地震より大きい地震時には芯材10の縮みに対して0.1倍以下になる。
芯材側緩衝部材40の材質は、発泡体である。
これにより、硬化剤31の充填時には芯材側緩衝部材40の形状を保持することができ、地震時には、芯材側緩衝部材40を収縮させることで芯材10と硬化剤31との干渉をより効果的に防止できる。
【0063】
また、座屈拘束ブレース1は、芯材側緩衝部材40及び芯材10を覆うアンボンド材32を更に備える。
施工時に、芯材側緩衝部材40を芯材10に配置した後に、アンボンド材32により芯材側緩衝部材40と芯材10とをまとめて覆う。これにより、アンボンド材32の形成が容易となる。また、芯材側緩衝部材40がアンボンド材32に覆われているため、硬化剤31の充填時に、硬化剤31の圧力により芯材側緩衝部材40が圧縮されることや移動を防ぐことができる。したがって、施工性が向上する。
【0064】
また、芯材側緩衝部材40の厚さT1は、芯材10の板厚T2の1.02倍以上かつ1.1倍以下である。
これにより、芯材10が板厚方向に膨らんだとしても芯材10の膨張を芯材側緩衝部材40によってより確実に吸収することができ、芯材10と硬化剤31との干渉をより確実に防止できる。
【0065】
また、幅変化部13は、幅が、芯材10の一端部から芯材10の中央部に向かうに連れ、狭くなる第1幅変化部13aと、幅が、芯材10の他端部から芯材10の中央部に向かうにつれ、狭くなる第2幅変化部13bと、を含む。芯材側緩衝部材40の長さL1は、第1幅変化部13aと第2幅変化部13bとの間の長さL2の0.005倍以上かつ0.015倍以下である。
これにより、地震等で芯材10に長手方向の圧縮力が加わったときの、芯材10と硬化剤31との干渉をより確実に防止できる。また、芯材側緩衝部材40の長さL1を上記範囲とすることにより、硬化剤31と芯材10との干渉防止との効果を確保しつつ、芯材側緩衝部材40の体積および表面積の増加を防止することができる。したがって、硬化剤31を充填するときに、芯材側緩衝部材40の位置がずれることを抑制できるとともに、芯材側緩衝部材40の形状を保持することができ、施工性が向上する。
【0066】
芯材側緩衝部材40の大きさであってレベル1地震より大きい地震の際の収縮時の大きさは、芯材側緩衝部材40の大きさであって収縮前の大きさの0.2倍以下である。
これにより、地震時には、芯材側緩衝部材40を収縮させることで芯材10と硬化剤31との干渉をより効果的に防止できる。
【0067】
また、座屈拘束ブレース1は、芯材10の端部に接合される補剛部材20と、硬化剤31と補剛部材20との間に配置される補剛部材側緩衝部材50と、をさらに備える。補剛部材側緩衝部材50の厚さT3は、補剛部材20の板厚T4より厚い。
補剛部材側緩衝部材50により、地震等で芯材10および補剛部材20に長手方向の圧縮力が加わったときの、補剛部材20の長手方向の変位による補剛部材20と硬化剤31との干渉を防止できる。また、芯材10および補剛部材20に長手方向の圧縮力が加わると、ポアソン比により補剛部材20が板厚方向と板幅方向に膨らむ。補剛部材側緩衝部材50の厚さT3を補剛部材20の板厚T4よりも厚くすることで、補剛部材20が板厚方向に膨らんだとしても補剛部材20の膨張を補剛部材側緩衝部材50によって吸収することができ、補剛部材20の板厚方向への膨張による補剛部材20と硬化剤31との干渉を防止できる。
【0068】
また、芯材10と補剛部材20とは溶接により接合されている。座屈拘束ブレース1は、硬化剤31と、芯材10と補剛部材20との溶接部Wと、の間に配置される溶接部側緩衝部材60をさらに備える。
溶接部側緩衝部材60により、地震等で芯材10および補剛部材20に長手方向の圧縮力が加わったときの、溶接部Wの長手方向の変位による溶接部Wと硬化剤31との干渉を防止できる。
【0069】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
【0070】
例えば、上記実施形態においては、アンボンド材32は、芯材10、補剛部材20、芯材側緩衝部材40、補剛部材側緩衝部材50、および溶接部側緩衝部材60を覆う。しかしながら、本発明はこれに限られない。アンボンド材32は、芯材側緩衝部材40、補剛部材側緩衝部材50、および溶接部側緩衝部材60を覆わずに、芯材10および補剛部材20のみを覆ってもよい。この場合、アンボンド材32は、芯材側緩衝部材40と芯材10(幅変化部13)との間、補剛部材側緩衝部材50と補剛部材20との間、および溶接部側緩衝部材60と溶接部Wとの間に設けられることとなる。
【0071】
すなわち、座屈拘束ブレース1は、芯材側緩衝部材40と幅変化部13との間に設けられ、且つ、芯材10を覆うアンボンド材32を更に備えていてもよい。
施工時には、アンボンド材32により芯材10を覆った後に、芯材側緩衝部材40を、アンボンド材32により覆われた芯材10に配置する。芯材側緩衝部材40はアンボンド材32に覆われないため、アンボンド材32によって芯材側緩衝部材40が圧縮されることが防止できる。
【0072】
芯材10に、突起部14が設けられていなくてもよい。補剛部材20および補剛部材側緩衝部材50は、省略されていてもよい。溶接部側緩衝部材60は、省略されていてもよい。
【0073】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0074】
1 座屈拘束ブレース
10 芯材
11 狭幅部
12 広幅部
13 幅変化部
13a 第1幅変化部
13b 第2幅変化部
14 突起部
20 補剛部材
30 拘束部材
31 硬化剤
32 アンボンド材
40 芯材側緩衝部材
40a 第1辺(接触辺)
40c 第3辺(対向辺)
41 第1緩衝部材
42 第2緩衝部材
50 補剛部材側緩衝部材
60 溶接部側緩衝部材
W 溶接部
図1
図2
図3
図4