JP7055976B2 - ブレース構造 - Google Patents

Description

本発明は、ブレース構造に関する。

架構に設けられるＸ字形状のブレースが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１４－０４７５０４号公報 特開２０００－０４５５６２号公報

ところで、製作性や運搬性等の観点から、１本のブレースを一対のブレースに分割し、分割された一対のブレース同士を、中央連結体を介して連結することが考えられる。

しかしながら、この場合、地震時に一対のブレースに圧縮力が作用すると、中央連結体にも圧縮力が作用し、当該中央連結体が座屈する可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、中央連結体の座屈を抑制することを目的とする。

第１態様に係るブレース構造は、架構に設けられ、各々の材軸方向に並んで配置される一対の第一ブレースと、前記架構に設けられ、各々の材軸方向に並んで配置されるとともに、前記一対の第一ブレースと交差する方向に沿って配置される一対の第二ブレースと、前記一対の第一ブレース同士を各々の材軸方向に相対変位不能に連結するとともに、前記一対の第二ブレース同士を各々の材軸方向に相対変位不能に連結する鋼製の中央連結体とを備える。

第１態様に係るブレース構造によれば、架構には、一対の第一ブレース及び一対の第二ブレースが設けられる。一対の第一ブレースは、各々の材軸方向に並んで配置される。この一対の第一ブレース同士は、中央連結体によって連結される。一方、一対の第二ブレースは、各々の材軸方向に並んで配置されるとともに、一対の第一ブレースと交差する方向に沿って配置される。この一対の第二ブレース同士は、中央連結体によって連結される。

ここで、例えば、地震時の架構のせん断変形に伴って、一対の第一ブレースに圧縮力が作用すると、一対の第一ブレース同士を連結する中央連結体にも圧縮力が作用し、当該中央連結体が座屈する可能性がある。

これに対して本発明の中央連結体は、一対の第一ブレース同士を各々の材軸方向に相対変位不能に連結する。これと同様に、中央連結体は、一対の第二ブレース同士を各々の材軸方向に相対変位不能に連結する。

これにより、架構のせん断変形に伴って一対の第一ブレースに圧縮力が作用した場合に、一対の第二ブレースには引張力が作用する。そして、一対の第二ブレースに引張力が作用すると、一対の第二ブレースを連結する中央連結体にも引張力が作用する。この引張力によって、一対の第一ブレースから中央連結体に作用する圧縮力が相殺される。

この結果、中央連結体の座屈が抑制される。したがって、架構の耐震性能を高めることができる。また、架構に一対の第一ブレース及び一対の第二ブレースを設けることにより、架構の耐震性能がさらに高めることができる。

また、本発明では、一対の第一ブレースを別々に製作した後、一対の第一ブレース同士を中央連結体によって連結することができる。これと同様に、一対の第二ブレースを別々に製作した後、一対の第二ブレース同士を中央連結体によって連結することができる。

したがって、一対の第一ブレース及び一対の第二ブレースの製作性が向上する。さらに、一対の第一ブレース及び一対の第二ブレースの運搬性も向上する。特に、本発明は、架構の階高が高く、一対の第一ブレース及び一対の第二ブレースが長くなる場合に有効である。

第２態様に係るブレース構造は、第１態様に係るブレース構造において、前記中央連結体は、前記一対の第一ブレース及び前記一対の第二ブレースが接合される連結プレートを有する。

第２態様に係るブレース構造によれば、中央連結体は、連結プレートを有する。この連結プレートには、一対の第一ブレース及び一対の第二ブレースが接合される。

ここで、本発明では、例えば、地震時に一対の第一ブレースから連結プレートに圧縮力が作用すると、一対の第二ブレースから連結プレートに引張力が作用する。この引張力によって、一対の第一ブレースから中央連結体に作用する圧縮力が相殺される。これにより、連結プレートの座屈が抑制される。

したがって、本発明では、連結プレートに対する座屈補剛を低減することができる。この結果、中央連結体の製作性がさらに向上する。

第３態様に係るブレース構造は、第１態様又は第２態様に係るブレース構造において、前記一対の第一ブレースは、第一補剛管と、前記第一補剛管内に挿入され、一端部が前記中央連結体に連結されるとともに他端部が前記架構に連結される第一ブレース芯材と、をそれぞれ有し、前記一対の第二ブレースは、第二補剛管と、前記第二補剛管内に挿入され、一端部が前記中央連結体に連結されるとともに他端部が前記架構に連結される第二ブレース芯材と、をそれぞれ有する。

第３態様に係るブレース構造によれば、一対の第一ブレースは、第一補剛管と、第一ブレース芯材とをそれぞれ有する。第一ブレース芯材は、その一端部が中央連結体に連結されるとともに、その他端部が架構に連結される。この第一ブレース芯材は、第一補剛管内に挿入される。これにより、第一ブレース芯材の座屈が抑制される。

また、一対の第二ブレースは、第二補剛管と、第二ブレース芯材とをそれぞれ有する。第二ブレース芯材は、その一端部が中央連結体に連結されるとともに、その他端部が架構に連結される。この第二ブレース芯材は、第二補剛管内に挿入される。これにより、第二ブレース芯材の座屈が抑制される。

このように本発明では、簡単な構成で、第一ブレース芯材及び第二ブレース芯材の座屈を抑制することができる。

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、中央連結体の座屈を抑制することができる。

一実施形態に係るブレース構造が適用された架構を示す立面図である。 図１の２－２線断面図である。 一実施形態に係るブレース構造が適用された架構を示す立面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係るブレース構造について説明する。

（架構）
図１には、本実施形態に係るブレース構造２０が適用された架構１０が示されている。架構１０は、ラーメン架構とされており、左右に配置された一対の柱１２と、左右一対の柱１２に架設された上下の梁１４とを有している。

左右一対の柱１２は、角形鋼管によって形成されている。各柱１２の上下の柱梁仕口部１２Ｓには、上下の梁１４の端部がそれぞれ接合されている。上下の梁１４は、Ｈ形鋼によって形成されている。この上下の梁１４は、上下方向の間隔を空けて配置されている。

なお、柱１２は、角形鋼管に限らず、例えば、丸形鋼管やＨ形鋼、Ｉ型鋼等によって形成されても良い。これと同様に、上下の梁１４は、Ｈ形鋼に限らず、Ｉ型鋼、Ｃ形鋼等によって形成されても良い。さらに、柱１２及び梁１４は、鉄骨造に限らず、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造等であっても良い。

（ブレース構造）
ブレース構造２０は、一対の第一ブレース３０と、一対の第二ブレース４０と、中央連結体５０とを備えている。これらの一対の第一ブレース３０、一対の第二ブレース４０、及び中央連結体５０は、架構１０の構面内に設けられている。

（第一ブレース、第二ブレース）
一対の第一ブレース３０は、各々の材軸方向（対角線Ｌ１方向）に並んで配置されている。この一対の第一ブレース３０は、架構１０の一方の対角線Ｌ１上に配置されている。これと同様に、一対の第二ブレース４０は、各々の材軸方向（対角線Ｌ２方向）に並んで配置されている。他方の一対の第二ブレース４０は、一対の第一ブレース３０と交差する方向（交差方向）に沿って配置されている。また、一対の第二ブレース４０は、架構１０の対角線Ｌ２上に配置されている。なお、ここでいう「材軸方向に並んで配置」とは、材軸方向に沿って、立面視で上下方向又は斜め方向に直列に配置した状態を云う。

一対の第一ブレース３０は、座屈補剛ブレースとされている。各第一ブレース３０は、第一補剛管３２と、第一ブレース芯材３４とを有している。これと同様に、一対の第二ブレース４０は、座屈補剛ブレースとされている。各第二ブレース４０は、第二補剛管４２と、第二ブレース芯材４４とを有している。

なお、一対の第一ブレース３０と一対の第二ブレース４０とは、同様の構成とされている。したがって、以下では、一対の第一ブレース３０の構成について説明し、一対の第二ブレース４０の構成の説明は適宜省略する。

図２に示されるように、第一補剛管３２は、角形鋼管によって形成されている。この第一補剛管３２内には、第一ブレース芯材３４が挿入されている。第一ブレース芯材３４は、Ｈ形鋼によって形成されている。この第一ブレース芯材３４は、一対のフランジ部３４Ｆと、一対のフランジ部３４Ｆを接続するウェブ部３４Ｗとを有している。

第一ブレース芯材３４は、第一補剛管３２よりも長くされている。これにより、第一ブレース芯材３４を第一補剛管３２内に挿入した状態において、第一ブレース芯材３４の長手方向両側の端部３４Ａ，３４Ｂが、第一補剛管３２の長手方向両側の端部から突出している。

（中央連結体）
一対の第一ブレース芯材３４の長手方向の一端部３４Ａ同士は、鋼製の中央連結体５０を介して、各々の材軸方向に相対変位不能に連結されている。中央連結体５０は、架構１０の中央部に配置されている。より具体的には、中央連結体５０は、立面視にて、一方の対角線Ｌ１と他方の対角線Ｌ２との交差部に重なるように配置されている。この中央連結体５０は、例えば、鋼板等の金属板をリブによって適宜補強することにより形成されている。

中央連結体５０は、連結プレート５２及び複数の補強リブ５４を有している。連結プレート５２は、例えば、鋼板等の金属板によって形成されている。この連結プレート５２は、複数の補強リブ５４によって適宜補強されている。なお、補強リブ５４は、省略可能である。

連結プレート５２は、立面視にて、全体として十字形状に形成されている。この連結プレート５２は、本体部５２Ａと、一対の第一連結部５２Ｒ１と、一対の第二連結部５２Ｒ２を有している。なお、十字形状とは、対角線Ｌ１と、対角線Ｌ２との交差部において、鋭角、鈍角も含む概念である。

本体部（平板状部）５２Ａは、連結プレート５２の中央部に配置されている。また、本体部５２Ａは、立面視にて矩形状に形成されている。この本体部５２Ａの外周部には、一対の第一連結部５２Ｒ１及び一対の第二連結部５２Ｒ２が設けられている。

一対の第一連結部５２Ｒ１は、本体部５２Ａの上下方向の両側で、かつ、架構１０の対角線Ｌ１上に配置されている。この一対の第一連結部５２Ｒ１は、本体部５２Ａの外周部から、架構１０の対角線Ｌ１上にある柱梁仕口部１２Ｓへ向けてそれぞれ突出している。

各第一連結部５２Ｒ１の頂部には、一対の第一ブレース芯材３４の一端部３４Ａが、溶接やボルト等によって一体に接合（剛接合）されている。これにより、一対の第一ブレース芯材３４が、連結プレート５２を介して各々の材軸方向に相対変位不能に連結されている。

一対の第二連結部５２Ｒ２は、本体部５２Ａの上下方向の両側で、かつ、架構１０の対角線Ｌ２上に配置されている。この一対の第二連結部５２Ｒ２は、本体部５２Ａの外周部から、架構１０の対角線Ｌ２上にある柱梁仕口部１２Ｓへ向けてそれぞれ突出している。

各第二連結部５２Ｒ２の頂部には、一対の第二ブレース芯材４４の長手方向の一端部４４Ａが、溶接やボルト等によって一体に接合（剛接合）されている。これにより、一対の第二ブレース芯材４４が、連結プレート５２を介して各々の材軸方向に相対変位不能に連結されている。

一対の第一ブレース芯材３４の長手方向の他端部３４Ｂは、ブラケット（ガセットプレート）３６を介して、対角線Ｌ１上にある柱梁仕口部１２Ｓにそれぞれ連結（固定）されている。

これと同様に、一対の第二ブレース芯材４４の長手方向の他端部４４Ｂは、ブラケット（ガセットプレート）４６を介して、対角線Ｌ２上にある柱梁仕口部１２Ｓにそれぞれ連結（固定）されている。これにより、地震時には、各ブラケット３６、４６から、一対の第一ブレース芯材３４及び一対の第二ブレース芯材４４に地震力（圧縮力Ｃ及び引張力Ｐ）が伝達される。

なお、対角線Ｌ１と対角線Ｌ２は、架構１０の架構面内において同一平面内に配置され、かつ、交差している。ここで、前述の第一ブレース芯材３４、第二ブレース芯材４４、連結プレート５２、及びブラケット３６、４６等に作用する前記地震力の作用線は、対角線Ｌ１、Ｌ２が配置される上記平面内を通る（換言すると、平面視で対角線Ｌ１と対角線Ｌ２は重なり合い、この重なり合った線上に前記作用線が通る状態。）ことが、好適である。前記地震力の作用線が、対角線Ｌ１、Ｌ２が配置される上記平面内を通らない場合は、第一ブレース芯材３４等に偏心荷重が作用し、第一ブレース芯材３４等が座屈し易くなるためである。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態に係るブレース構造２０によれば、架構１０には、一対の第一ブレース３０及び一対の第二ブレース４０が設けられている。一対の第一ブレース３０は、各々の材軸方向に並んで配置されている。各第一ブレース３０は、座屈補剛ブレースとされており、第一補剛管３２及び第一ブレース芯材３４を有している。この一対の第一ブレース芯材３４の一端部３４Ａ同士は、中央連結体５０の連結プレート５２によって連結されている。

また、一対の第二ブレース４０は、各々の材軸方向に並んで配置されるとともに、一対の第一ブレース３０と交差する方向に沿って配置されている。各第二ブレース４０は座屈補剛ブレースとされており、第二補剛管４２及び第二ブレース芯材４４を有している。この一対の第二ブレース芯材４４の一端部４４Ａ同士は、中央連結体５０の連結プレート５２によって連結されている。

ここで、例えば、図１に示されるように、地震時における矢印Ｋ１方向の架構１０のせん断変形に伴って、一対の第一ブレース芯材３４に圧縮力Ｃが作用すると、一対の第一ブレース芯材３４の一端部３４Ａ同士を連結する連結プレート５２にも圧縮力Ｃが作用し、当該連結プレート５２が座屈する可能性がある。

この対策として本実施形態では、連結プレート５２によって、一対の第一ブレース芯材３４の一端部３４Ａ同士が、各々の材軸方向に相対変位不能に連結されている。これと同様に、連結プレート５２によって、一対の第二ブレース芯材４４の一端部４４Ａ同士が、各々の材軸方向に相対変位不能に連結されている。

これにより、地震時における矢印Ｋ１方向の架構１０のせん断変形に伴って、一対の第一ブレース芯材３４に圧縮力Ｃが作用すると、一対の第二ブレース芯材４４には引張力Ｐが作用する。そして、一対の第二ブレース芯材４４に引張力Ｐが作用すると、一対の第二ブレース芯材４４を連結する連結プレート５２にも引張力Ｐが作用する。この引張力Ｐによって、一対の第一ブレース芯材３４から連結プレート５２に作用する圧縮力が相殺される。

また、図３に示されるように、地震時における矢印Ｋ２方向（矢印Ｋ１と反対方向）の架構１０のせん断変形に伴って、一対の第二ブレース芯材４４に圧縮力Ｃが作用すると、一対の第一ブレース芯材３４には引張力Ｐが作用する。そして、一対の第一ブレース芯材３４に引張力Ｐが作用すると、一対の第一ブレース芯材３４を連結する連結プレート５２にも引張力Ｐが作用する。この引張力Ｐによって、一対の第二ブレース芯材４４から連結プレート５２に作用する圧縮力Ｃが相殺される。

この結果、連結プレート５２の座屈が抑制される。また、一対の第一ブレース芯材３４及び一対の第二ブレース芯材４４等の座屈も抑制される。したがって、架構１０の耐震性能を高めることができる。また、連結プレート５２に対する座屈補剛を低減することができる。したがって、中央連結体５０の製作性が向上する。

また、本実施形態では、一対の第一ブレース３０を別々に製作した後、一対の第一ブレース３０同士を中央連結体５０によって連結することができる。これと同様に、一対の第二ブレース４０を別々に製作した後、一対の第二ブレース４０同士を中央連結体５０によって連結することができる。

したがって、一対の第一ブレース３０及び一対の第二ブレース４０の製作性が向上する。さらに、一対の第一ブレース３０及び一対の第二ブレース４０の運搬性も向上する。特に、本実施形態は、架構１０の階高が高く、一対の第一ブレース３０及び一対の第二ブレース４０の全長が長くなる場合に有効である。

さらに、一対の第一ブレース３０は、座屈補剛ブレースとされており、各々の第一ブレース芯材３４が第一補剛管３２内にそれぞれ挿入されている。これにより、各第一ブレース芯材３４の座屈が抑制される。

これと同様に、一対の第二ブレース４０は、座屈補剛ブレースとされており、各々の第二ブレース芯材４４が第二補剛管４２内にそれぞれ挿入されている。これにより、各第二ブレース芯材４４の座屈が抑制される。

このように本実施形態では、簡単な構成で、一対の第一ブレース芯材３４及び一対の第二ブレース芯材４４の座屈を抑制することができる。

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、中央連結体５０の連結プレート５２によって、一対の第一ブレース３０同士が連結されるとともに一対の第二ブレース４０同士が連結されるが、上記実施形態はこれに限らない。中央連結体の形状及び構造は、適宜変更可能である。したがって、中央連結体は、例えば、扁平な箱状に形成されても良い。

また、上記実施形態では、一対の第一ブレース３０及び一対の第二ブレース４０が座屈補剛ブレースとされるが、上記実施形態はこれに限らない。一対の第一ブレース及び一対の第二ブレースは、補剛管によって座屈補剛されてないブレースであっても良い。

また、上記実施形態では、一対の第一ブレース３０が架構１０の対角線Ｌ１上に配置されるとともに、一対の第二ブレース４０が架構１０の対角線Ｌ２上に配置されるが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、一対の第一ブレース及び一対の第二ブレースは、上下の梁１４にのみ連結されても良いし、一対の柱１２にのみ連結されても良い。

また、一対の第一ブレース及び一対の第二ブレースは、構造物の複数階に亘って配置されても良い。この場合、中央連結体には、例えば、複数階の間の梁が接合されても良い。

また、上記実施形態では、架構１０が柱１２及び梁１４によって構成されているが、上記実施形態はこれに限らない。架構は、一対の柱と、一対の柱に架設される水平部材とによって構成されていれば良い。なお、水平部材は、梁（大梁）、小梁、及びスラブ等を含む概念である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 架構
２０ ブレース構造
３０ 第一ブレース
３２ 第一補剛管
３４ 第一ブレース芯材
３４Ａ 一端部（第一ブレース芯材の一端部）
３４Ｂ 他端部（第一ブレース芯材の他端部）
４０ 第二ブレース
４２ 第二補剛管
４４ 第二ブレース芯材
４４Ａ 一端部（第二ブレース芯材の一端部）
４４Ｂ 他端部（第二ブレース芯材の他端部）
５０ 中央連結体
５２ 連結プレート

Claims (2)

1. 架構に設けられ、各々の材軸方向に並んで配置される一対の第一ブレースと、
   前記架構に設けられ、各々の材軸方向に並んで配置されるとともに、前記一対の第一ブレースと交差する方向に沿って配置される一対の第二ブレースと、
   前記一対の第一ブレース同士を各々の材軸方向に相対変位不能に連結するとともに、前記一対の第二ブレース同士を各々の材軸方向に相対変位不能に連結する鋼製の中央連結体（ただし、制振装置を除く）と、
   を備え、
   前記一対の第一ブレースは、
   第一補剛管と、
   前記第一補剛管内に挿入され、一端部が前記中央連結体に連結されるとともに他端部が前記架構に連結される第一ブレース芯材と、
   をそれぞれ有し、
   前記一対の第二ブレースは、
   第二補剛管と、
   前記第二補剛管内に挿入され、一端部が前記中央連結体に連結されるとともに他端部が前記架構に連結される第二ブレース芯材と、
   をそれぞれ有する、
   ブレース構造。
2. 前記中央連結体は、前記一対の第一ブレース及び前記一対の第二ブレースが接合される連結プレートを有する、
   請求項１に記載のブレース構造。

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