特許 7591934 座屈拘束ブレースの中間品及び充填材打設方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-21

(45)【発行日】2024-11-29

(54)【発明の名称】座屈拘束ブレースの中間品及び充填材打設方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20241122BHJP

【ＦＩ】

E04B1/58 D

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021015241

(22)【出願日】2021-02-02

(65)【公開番号】P2022118601

(43)【公開日】2022-08-15

【審査請求日】2023-09-08

(73)【特許権者】

【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】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】川村 典久

(72)【発明者】

【氏名】岸原 洋也

(72)【発明者】

【氏名】矢澤 潤一

【審査官】土屋 保光

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１１８０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２５７１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－００２２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１７２７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３６８５３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／３８ － １／６１

Ｅ０４Ｂ １／３０

Ｅ０４Ｃ ３／００ － ３／４６

Ｅ０４Ｈ ９／００ － ９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼管と、
前記鋼管の内部に配置され、両端は前記鋼管の外部に位置する芯材と、
前記鋼管の両端部における開口部の一部を閉塞する本設蓋と、
前記鋼管の一方の前記開口部において、前記本設蓋によって閉塞されていない部位を閉塞し、前記鋼管内へ充填材を注入する注入管を有する入口仮設蓋と、
前記鋼管の他方の前記開口部において、前記本設蓋によって閉塞されていない部位を閉塞し、出口管を有する出口仮設蓋と、
を備え、
前記入口仮設蓋と前記注入管の一方の端部とを接続する入口接続部は、前記鋼管の中心軸に一致しない位置に設けられ、
前記出口仮設蓋と前記出口管の一方の端部とを接続する出口接続部は、前記鋼管を前記入口接続部が前記鋼管の中心軸より下側に位置するように水平としたとき、前記鋼管の中心軸より上側に位置するように設けられ、
前記出口管の他方の端部は、前記鋼管を前記入口接続部が前記鋼管の中心軸より下側に位置するように水平としたとき、前記鋼管の最上部より上側に位置するように設けられている、
座屈拘束ブレースの中間品。

【請求項2】

前記入口仮設蓋及び前記出口仮設蓋は、前記鋼管に離脱可能に固定されている、
請求項１に記載の座屈拘束ブレースの中間品。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の座屈拘束ブレースの中間品への前記充填材の打設方法であって、
前記鋼管を、前記入口接続部が前記鋼管の中心軸より下側に位置するように水平にする工程と、
前記注入管から前記鋼管内へ前記充填材を注入する工程と、
前記出口管から前記充填材の噴出を確認後に前記充填材の注入を終了する工程と、
を備えている、
充填材打設方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、座屈拘束ブレースの中間品及び充填材打設方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建築物の補強材として、座屈拘束ブレースが用いられることがある。座屈拘束ブレースの製造工程において、ブレース芯材まわりに充填材を充填する。その際、ブレース芯材を斜めに配置した状態で充填材を充填する工程が開示されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６５２５７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の工程ではブレース芯材を斜めにすることで、充填中の充填材を偏らせ、充填材の内部に空気が残留することを防ぐ。しかしながら、ブレース芯材を斜めに配置した状態を保つには特殊な治具が必要であることから生産性が低下する、ブレース芯材を斜めに配置したときの最上部まで充填材が満たされない、充填剤の密実性が不確実となった場合にブレース芯材の局部座屈が発生したりする、といった課題がある。
また、ブレース芯材を垂直にして充填材を充填することは、ブレース芯材が長尺の物である場合に垂直にできる箇所までブレース芯材を移動する必要があることから、生産性が低下することがある。

【0005】

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、少ない工程で充填剤を十分に充填することができる座屈拘束ブレースの中間品及び充填材打設方法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】

【0006】

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る座屈拘束ブレースの中間品は、鋼管と、前記鋼管の内部に配置され、両端は前記鋼管の外部に位置する芯材と、前記鋼管の両端部における開口部の一部を閉塞する本設蓋と、前記鋼管の一方の前記開口部において、前記本設蓋によって閉塞されていない部位を閉塞し、前記鋼管内へ充填材を注入する注入管を有する入口仮設蓋と、前記鋼管の他方の前記開口部において、前記本設蓋によって閉塞されていない部位を閉塞し、出口管を有する出口仮設蓋と、を備え、前記入口仮設蓋と前記注入管の一方の端部とを接続する入口接続部は、前記鋼管の中心軸に一致しない位置に設けられ、前記出口仮設蓋と前記出口管の一方の端部とを接続する出口接続部は、前記鋼管を前記入口接続部が前記鋼管の中心軸より下側に位置するように水平としたとき、前記鋼管の中心軸より上側に位置するように設けられ、前記注入管の他方の端部にはバルブが設けられ、前記出口管の他方の端部は、前記鋼管を前記入口接続部が前記鋼管の中心軸より下側に位置するように水平としたとき、前記鋼管の最上部より上側に位置するように設けられている。

【0007】

この発明によれば、出口管の他方の端部は、鋼管を入口接続部が鋼管の中心軸より下側に位置するように水平としたとき、鋼管の最上部より上側に位置するように設けられている。
この状態で注入管から鋼管内に充填材を注入すると、鋼管内が充填材で満たされるまで、出口管から充填材が溢れることはない。つまり、鋼管を水平状態としたままで、充填材を鋼管内部が満たされるまで打設することができる。さらに、鋼管内が充填材で満たされたことを、出口管から充填材があふれ出たことで確認することができる。

【0008】

また、入口接続部が鋼管の中心軸より下側に位置している。このため、注入管から充填剤を注入するとき、鋼管の下方から充填材を注入することができる。よって、鋼管の上方から充填材を注入する場合と比較して、充填材と鋼管内の空気とが混ざり合う可能性を低くすることができる。つまり、打設後の充填材の中に空気が残留する可能性を低くすることができる。
よって、充填材の打設に要する工程を削減し、少ない工程で鋼管内に充填材を十分に打設することができる。

【0009】

また、前記入口仮設蓋及び前記出口仮設蓋は、前記鋼管に離脱可能に固定されていてもよい。

【0010】

この発明によれば、入口仮設蓋及び出口仮設蓋は、鋼管に離脱可能に固定されている。これにより、鋼管内に充填材が打設されて硬化した後、入口仮設蓋及び出口仮設蓋を鋼管から取り外し、それぞれ本設蓋に交換することができる。よって、充填材打設後に、注入管及び出口管を残すことなく座屈拘束ブレースを製造することができる。

【0011】

また、本発明に係る座屈拘束ブレースの中間品への充填材の打設方法は、前記鋼管を、前記入口接続部が前記鋼管の中心軸より下側に位置するように水平にする工程と、前記注入管から前記鋼管内へ前記充填材を注入する工程と、前記出口管から前記充填材の噴出を確認後に前記充填材の注入を終了する工程と、を備えている。

【0012】

この発明によれば、鋼管を水平にした状態で、充填材を注入する。つまり、鋼管を斜めにした状態及び鉛直にした状態で充填材を注入する場合と比較して、鋼管を保持する手間を削減することができる。また、充填材が出口管から噴出したことを確認してから充填材の注入を終了する。これにより、確実に鋼管内を充填材で満たすことができる。
よって、より少ない工程で、充填材を確実に打設することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、少ない工程で充填剤を十分に充填することができる座屈拘束ブレースの中間品及び充填材打設方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの中間品を示す図である。

【図2】図１の平面図である。

【図3】図１に示すＩＩＩ方向の側面図である。

【図4】図１に示すＩＶ方向の側面図である。

【図5】図２に示すＶ－Ｖ直線の断面において、鋼管の内部に充填材を注入する工程を示す図である。

【図6】図５の工程において、鋼管の内部が充填材で満たされた状態を示す図である。

【図7】本発明の一本実施形態に係る本設蓋と仮設蓋との関係を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態における、仮設蓋を本設蓋に交換する工程を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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の中間品１００（以下、中間品１００という）を説明する。
図１に示すように、中間品１００は、鋼管１０と、芯材２０と、本設蓋３０と、入口仮設蓋４０と、出口仮設蓋５０と、を備えている。なお、本実施形態における中間品１００は、座屈拘束ブレースの製造途中の中間品である。中間品１００の内部に充填材６０を打設し、入口仮設蓋４０と出口仮設蓋５０とを、それぞれ本設蓋３０に交換することで、座屈拘束ブレースが完成状態となる。なお、以下において、図１に示す中間品１００の長手方向（紙面左右方向）を第１方向Ｄ１、図１における紙面上下方向を第２方向Ｄ２、図１における紙面前後方向（図２における紙面上下方向）を第３方向Ｄ３とする。これらの第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２および第３方向Ｄ３は、互いに直交する。また、第２方向Ｄ２（図１における紙面上下方向）は、上下方向と一致する。

【0016】

また、図１に示す中間品１００は、以下の（１）～（３）の条件を満たした姿勢である。すなわち、（１）鋼管１０が四角柱状であるところ、鋼管１０の側面の一つを下に向けること、（２）注入管４２（後述する）が鋼管１０の中心軸Ｃよりも下に位置し、かつ、出口管５２（後述する）が中心軸Ｃよりも上に位置すること、（３）第１芯材２１（後述する）の幅方向が、上下方向（第２方向Ｄ２）に沿うように設けられていること、の全ての条件を満たした姿勢とする。以下において、上述の三条件を満たした姿勢を、基準姿勢と呼称することがある。

【0017】

完成状態の座屈拘束ブレースは、例えば、建築物の補強に好適に用いられる。中間品１００は柱状であり、小サイズ品は１．５～３ｍ程度の物から、大サイズ品は９～１０ｍ以上のものがある。それらのサイズの中から、施工条件等に鑑みて適宜サイズを選択する。
鋼管１０は、中間品１００において外側に位置する部材である。本実施形態において、鋼管１０は四角柱状である。鋼管１０の内部には、芯材２０を設けたり、充填材６０を充填したりする（詳細は後述する）。

【0018】

芯材２０は、鋼管１０の内部に配置される。芯材２０は、第１芯材２１と、第２芯材２２と、を備える。第１芯材２１及び第２芯材２２は、いずれも板状の部材で、これらを溶接することで芯材２０を形成する。
図５または図６に示すように、第１芯材２１は、鋼管１０の内部を長手方向に貫通し、両端部は鋼管１０の外側に位置している。第１芯材２１における第２方向Ｄ２の寸法（幅寸法）は、第１方向Ｄ１において、両端付近が比較的大きく、中央部（特に、鋼管１０内に位置している部位）が比較的小さい。

【0019】

第２芯材２２は、第１方向Ｄ１において一方の端部のみ鋼管１０内に位置し、他方の端部は鋼管１０の外側に位置している。第２芯材２２は、第３方向Ｄ３において、第１芯材２１の両側に設けられる。このとき、図２に示すように、複数の第２芯材２２によって中間品１００の両端部に形成される形状は、図１に示す第１芯材２１と同様となる。この状態で第１芯材２１と第２芯材２２を溶接することで、芯材２０を形成する。

【0020】

このように形成された芯材２０は、鋼管１０の内部を長手方向に貫通し、両端は鋼管１０の外部に位置する。図１及び図２に示すように、第１芯材２１の両端部には、ボルト穴２１Ｂが設けられている。第２芯材２２には、それぞれボルト穴２２Ｂが設けられている。これを用いて、座屈拘束ブレースを、建築物にボルト固定する。あるいは、座屈拘束ブレースを搬送する際にクレーンの吊り下げに用いてもよい。

【0021】

図３及び図４に示すように、本設蓋３０は、鋼管１０の両端部における開口部の一部を閉塞する板状の部材である。本実施形態において、本設蓋３０は、図７に示すように、第１芯材２１を境として、鋼管１０の開口部の半分を閉塞する。図７では出口仮設蓋５０（後述する）を例としているが、入口仮設蓋４０（後述する）においても同様である。本設蓋３０と鋼管１０とは、溶接によって固定する方法が好適に用いられる。

【0022】

図３に示すように、入口仮設蓋４０は、鋼管１０の一方の開口部において、本設蓋３０によって閉塞されていない部位を閉塞する部材である。入口仮設蓋４０は、本体部４１と、注入管４２と、を備えている。本体部４１は板状の部材であり、鋼管１０の開口部を閉塞する。本体部４１と鋼管１０とは、溶接等によって離脱可能に仮固定されている。つまり、上述の本設蓋３０と鋼管１０とは断続溶接の他に連続溶接による固定が好適に用いられるのに対し、本体部４１と鋼管１０との溶接は断続溶接のみが好適に用いられる。入口仮設蓋４０は、充填材６０の打設作業（後述する）後に取り外され、本設蓋３０と交換される。

【0023】

注入管４２は、一方の端部が本体部４１に接続された管である。以下において、本体部４１と注入管４２との接続部を、入口接続部４３と呼ぶことがある。注入管４２は、入口接続部４３から第１方向Ｄ１に直線状に延びるように設けられる。本実施形態においては、図２及び図３に示すように、注入管４２は９０°の曲げ形状を有し、第３方向Ｄ３において、第１芯材２１に対して反対の方向に延びている。

【0024】

入口接続部４３は、鋼管１０の中心軸Ｃに一致しない位置に設けられる。例えば、図１に示す基準姿勢としたとき、入口接続部４３は、中心軸Ｃよりも下に位置するように設けられる。中心軸Ｃは、鋼管１０の四角柱状の中心線であり、図１においては、第１方向Ｄ１と平行である。

【0025】

注入管４２の他方の端部には、バルブ４４の一方の端部が接続される。バルブ４４の他方の端部には、注入ホース４５が接続される。
バルブ４４は、注入管４２と注入ホース４５との間に設けられる。注入ホース４５は、一方の端部がバルブ４４に接続され、他方の端部は不図示の充填材供給装置に接続されている。充填材供給装置は、注入ホース４５を介して、充填材６０を圧送する。この状態でバルブ４４を開閉することで、注入ホース４５から供給された充填材６０を、注入管４２へ搬送する。これにより、入口仮設蓋４０は、鋼管１０の開口部を閉塞した状態で、入口接続部４３を介して、注入ホース４５から供給された充填材６０を鋼管１０の内部へ注入する。

【0026】

注入管４２と、バルブ４４と、注入ホース４５との接続には、例えば、ボルト締結によって着脱可能に取付ける方法が好適に用いられる。このため、注入管４２の他方の端部及び注入ホース４５のバルブ４４に接続する端部には、おねじ部が設けられ、バルブ４４の両端にはめねじ部が設けられていることが好ましい。

【0027】

図４に示すように、出口仮設蓋５０は、鋼管１０の他方の開口部において、本設蓋３０によって閉塞されていない部位を閉塞する部材である。出口仮設蓋５０は、本体部５１と、出口管５２と、を備えている。本体部５１は板状の部材であり、鋼管１０の開口部を閉塞する。本体部５１と鋼管１０とは、入口仮設蓋４０の本体部４１と同様に、例えば断続溶接によって離脱可能に仮固定されている。なお、出口仮設蓋５０は、入口仮設蓋４０と同様に、充填材６０の打設作業後に取り外され、本設蓋３０と交換される。

【0028】

出口管５２は、一方の端部が本体部５１に接続された管である。以下において、本体部５１と出口管５２との接続部を、出口接続部５３と呼ぶことがある。出口管５２は、出口接続部５３から第１方向Ｄ１に直線状に延びるように設けられる。本実施形態においては、図１及び図４に示すように、出口管５２は９０°の曲げ形状を有し、第３方向Ｄ３において、第２芯材２２に対して反対の方向に延びている。出口接続部５３は、例えば、図１に示す基準姿勢としたとき、中心軸Ｃより上側に位置するように設けられる。

【0029】

図１に示すように、出口管５２の他方の端部は、鋼管１０を入口接続部４３が鋼管１０の中心軸Ｃより下側に位置するように水平としたとき、鋼管１０の最上部より上側に位置するように設けられる。これにより、鋼管１０の両端の開口部が閉塞された状態で、鋼管１０の内部に入口接続部４３を介して充填材６０を注入するときの空気抜きの役割を担う。あるいは、鋼管１０の内部が充填材６０で満たされたとき、出口管５２から充填材６０があふれ出る。これを目視することで、充填材６０の注入作業を終了する判断を行う（詳細は後述する）。

【0030】

充填材６０は、中間品１００において、鋼管１０の内部に打設される部材である。充填材６０は、鋼管１０と、鋼管１０の内部に配置された芯材２０との間にある隙間を埋めることで、中間品１００の強度を確保する役割を有する。充填材６０には、例えば、モルタルが好適に用いられる。

【0031】

次に、本発明の一実施形態に係る中間品１００への充填材６０の打設方法の工程を説明する。
図５に示すように、上述の構成を備えた中間品１００を、出口管５２の他方の端部を上側に向けて、長手方向に水平にする。この状態で、入口接続部４３に、バルブ４４と、注入ホース４５とを接続する。

【0032】

次に、バルブ４４を開き、注入ホース４５から供給された充填材６０を、注入管４２を介して鋼管１０内へ充填材６０を注入する。ここで、上述のように、鋼管１０の両端の開口部は、本設蓋３０と、入口仮設蓋４０と、出口仮設蓋５０によって閉塞されている。そのため、図５に示すように、鋼管１０内に充填材６０を注入している途中の場合は、鋼管１０の内部の空気は、出口管５２から抜けていく。これにより、鋼管１０の内部で空気が圧縮されて気圧が上昇し、充填材６０の注入を妨げることを防ぐ。

【0033】

図６に示すように、鋼管１０の内部が充填材６０で満たされると、出口管５２から充填材６０が噴き出す。ここで、上述のように、充填材６０を注入中の中間品１００において、出口管５２の他方の端部は、鋼管１０の最上部よりも上側に位置している。これにより、鋼管１０内が充填材６０で満たされるまで、充填材６０は出口管５２から噴き出さない。このため、出口管５２から充填材６０の噴出を目視で確認後にバルブ４４を閉じて充填材６０の注入を終了することで、鋼管１０を充填材６０で満たすことができる。また、充填材供給装置によって充填材６０を圧送する際、鋼管１０は水平状態となっていることから、鋼管内部に大きな高低差が生じない。このため、充填材６０を注入する際の圧力は、鋼管１０を垂直とした状態と比較して小さくすることができる。

【0034】

上述の充填材６０の打設作業が完了し、鋼管１０内の充填材６０が硬化した後、図８に示すように、入口仮設蓋４０及び出口仮設蓋５０を取り外す。そして、充填材６０の表面を整形後、本設蓋３０と交換する。図８では、出口仮設蓋５０を例に挙げているが、入口仮設蓋４０においても同様である。
この作業により、入口仮設蓋４０に設けられた注入管４２及び出口仮設蓋５０に設けられた出口管５２を取り外し、中間品１００を完成状態とする。

【0035】

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の中間品１００によれば、出口管５２の他方の端部は、鋼管１０を入口接続部４３が鋼管１０の中心軸Ｃより下側に位置するように水平としたとき、鋼管１０の最上部より上側に位置するように設けられている。
この状態で注入管４２から鋼管１０内に充填材６０を注入すると、鋼管１０内が充填材６０で満たされるまで、出口管５２から充填材６０が溢れることはない。つまり、鋼管１０を水平状態としたままで、充填材６０を鋼管内部が満たされるまで打設することができる。さらに、鋼管１０内が充填材６０で満たされたことを、出口管５２から充填材６０があふれ出たことで確認することができる。

【0036】

また、入口接続部４３が鋼管１０の中心軸Ｃより下側に位置している。このため、注入管４２から充填材６０を注入するとき、鋼管１０の下方から充填材６０を注入することができる。よって、鋼管１０の上方から充填材６０を注入する場合と比較して、充填材６０と鋼管１０内の空気とが混ざり合う可能性を低くすることができる。つまり、打設後の充填材６０の中に空気が残留する可能性を低くすることができる。
よって、充填材６０の打設に要する工程を削減し、少ない工程で鋼管１０内に充填材６０を十分に打設することができる。

【0037】

また、入口仮設蓋４０及び出口仮設蓋５０は、鋼管１０に離脱可能に固定されている。これにより、鋼管１０内に充填材６０が打設されて硬化した後、入口仮設蓋４０及び出口仮設蓋５０を鋼管１０から取り外し、それぞれ本設蓋３０に交換することができる。よって、充填材６０打設後に、注入管４２及び出口管５２を残すことなく座屈拘束ブレースを製造することができる。

【0038】

また、鋼管１０を水平にした状態で、充填材６０を注入する。つまり、鋼管１０を斜めにした状態及び鉛直にした状態で充填材６０を注入する場合と比較して、鋼管１０を保持する手間を削減することができる。また、充填材６０が出口管５２から噴出したことを確認してから充填材６０の注入を終了する。これにより、確実に鋼管１０内を充填材６０で満たすことができる。
よって、より少ない工程で、充填材６０を確実に打設することができる。

【0039】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、充填材６０の打設時には本設蓋３０を設けず、鋼管１０の開口部全体を入口仮設蓋４０及び出口仮設蓋５０としてもよい。
また、入口接続部４３は、鋼管１０を水平としたとき、中心軸Ｃよりも下に位置していなくてもよい。
また、注入管４２とバルブ４４とは、一体に形成されていてもよい。
また、出口接続部５３は、鋼管１０を水平としたとき、出口管５２の他方の端部が鋼管１０の最上部より上に位置していれば、鋼管１０の中心軸Ｃよりも上に位置していなくてもよい。
また、鋼管１０は四角柱状に限らず、例えば円柱状であってもよい。
また、本実施形態において、本設蓋３０は第１芯材２１を境として鋼管１０の開口部の半分を閉塞すると説明したが、第２芯材２２を境としてもよい。

【0040】

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】

【0041】

１０ 鋼管
２０ 芯材
３０ 本設蓋
４０ 入口仮設蓋
４２ 注入管
４３ 入口接続部
４４ バルブ
５０ 出口仮設蓋
５２ 出口管
５３ 出口接続部
６０ 充填材
１００ 中間品
Ｃ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】