JP7495249B2 - Buckling Restrained Brace - Google Patents
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Description
本発明は、座屈拘束ブレースに関する。 The present invention relates to a buckling restraint brace.
従来より、建物の架構(柱・梁架構、屋根架構等)を形成するブレースとして、座屈防止措置が講じられた座屈拘束ブレースが適用されている。座屈拘束ブレースとしては、鋼製の芯材の周囲を鋼板のみで補剛した形態、鋼製の芯材の周囲をRC(Reinforced Concrete:鉄筋コンクリート)で補剛した形態、鋼製の芯材の周囲を鋼材とモルタルで被覆した形態など、多様な補剛形態が存在する。 Buckling-restrained braces with buckling prevention measures have been used as braces that form the framework of buildings (column-beam frameworks, roof frameworks, etc.). Buckling-restrained braces come in a variety of stiffening configurations, including a steel core stiffened only with steel plates, a steel core stiffened with RC (Reinforced Concrete), and a steel core covered with steel and mortar.
ところで、昨今、木造建築物(木造住宅、木造の倉庫、木造の競技場など)の耐火性能や耐震性能の向上が図られている。木造住宅は本来的に、間取りやデザインの自由度の高さ、自然物の木材による癒し効果、木材の有する調湿効果、住宅などの建物用途によっては鉄骨造やRC造に比べて建設費用が一般に安価であるといった利点を備えているが、上記する耐火性や耐震性の向上が木造住宅をはじめとする木造建築物の注目度を高めている一つの要因である。このような木造住宅の架構内に上記する従来の座屈拘束ブレースを組み込む場合、木製の柱や梁と、金属製もしくはコンクリート製の補剛材を有する座屈拘束ブレースとが混在することになり、不釣合いな外観となることが否めない。 Recently, efforts have been made to improve the fire resistance and earthquake resistance of wooden buildings (wooden houses, wooden warehouses, wooden stadiums, etc.). Wooden houses inherently have advantages such as a high degree of freedom in layout and design, the soothing effect of natural wood, the moisture-regulating effect of wood, and generally lower construction costs compared to steel-framed or reinforced concrete structures depending on the building's use, such as housing. However, the above-mentioned improvements in fire resistance and earthquake resistance are one of the factors that have increased the attention of wooden buildings, including wooden houses. When the above-mentioned conventional buckling restraint brace is incorporated into the structure of such a wooden house, wooden columns and beams are mixed with buckling restraint braces with metal or concrete stiffeners, which inevitably results in an unbalanced appearance.
そこで、座屈拘束ブレースの全体を木製もしくは紙製のパネル等で覆うことにより、金属製もしくはコンクリート製の補剛材を外部から視認できないようにする方策が考えられるが、この方策には多大な作業手間を要することから建設費の増加が懸念される。また、従来の座屈拘束ブレースは、金属やコンクリート、モルタル等が多用されていることから、重量が重くなる傾向にあり、木造住宅を構成する軽量な木製の梁や柱の中に重量のある座屈拘束ブレースを取り付けることは構造的にも不釣合いである。 One possible solution to this problem would be to cover the entire buckling restraint brace with a wooden or paper panel, making the metal or concrete stiffener invisible from the outside. However, this would require a great deal of work and labor, raising concerns about increased construction costs. Furthermore, conventional buckling restraint braces tend to be heavy because they use a lot of metal, concrete, mortar, etc., and it would be structurally unbalanced to attach a heavy buckling restraint brace to the lightweight wooden beams and columns that make up a wooden house.
そこで、木造住宅をはじめとする木造建築物の架構内に組み込んで使用するのに適した座屈拘束ブレースが提案されている。具体的には、芯材と、芯材の両面に沿って配置した一対の拘束材とを有する座屈拘束ブレースであり、芯材を鋼材にて形成し、一対の拘束材を木材にて形成し、この拘束材に集成材を適用し、集成材は芯材と平行にラミナが積層されたものとした座屈拘束ブレースである(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, a buckling restraint brace has been proposed that is suitable for use within the framework of wooden buildings, including wooden houses. Specifically, this is a buckling restraint brace that has a core material and a pair of restraint materials arranged along both sides of the core material, where the core material is made of steel and the pair of restraint materials are made of wood, and laminated lumber is used for the restraint materials, with the laminated lumber having lamina stacked parallel to the core material (see, for example, Patent Document 1).
鋼製の芯材が木製の拘束材にて包囲された座屈拘束ブレースに対して、例えば大地震時に架構が大きく変形した際に、この変形に起因する、所謂、付加曲げモーメント(あるいは、単に、付加曲げ)が拘束材に作用し得る。この付加曲げモーメントが木製の拘束材に作用することにより、拘束材が破損に至る可能性が生じる。そして、拘束材が破損することにより、拘束材による芯材の座屈拘束機能が低下し、芯材が座屈に至り得る。特許文献1には、このような所謂付加曲げモーメントが拘束材に作用することを防止する措置についての言及がない。
In a buckling restraint brace in which a steel core material is surrounded by wooden restraint materials, when the frame is significantly deformed, for example during a major earthquake, a so-called additional bending moment (or simply, additional bending) caused by this deformation may act on the restraint materials. When this additional bending moment acts on the wooden restraint materials, there is a possibility that the restraint materials will be damaged. When the restraint materials are damaged, the buckling restraint function of the core material by the restraint materials is reduced, and the core material may buckle.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、木造建築物等の架構内に組み込んで使用するのに好適であり、例えば大地震時に架構が大きく変形し、所謂付加曲げモーメントが木製拘束体に作用して破損することを解消できる座屈拘束ブレースを提供することを目的としている。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a buckling restraint brace that is suitable for use in the framework of a wooden building or the like, and can prevent the framework from deforming significantly during a major earthquake, for example, and the so-called additional bending moment acting on the wooden restraint body, causing damage.
前記目的を達成すべく、本発明による座屈拘束ブレースの一態様は、
鋼製で、相互に直交する第一プレートと第二プレートとを備え、その長手方向に直交する断面が十字状の芯材と、
前記第一プレートの二つの広幅面に当接するように配設されている木製で一対の拘束材と、前記第一プレートの二つの狭幅面に対向するように配設され、前記一対の拘束材に接続されている木製で一対の側材と、により形成される木製拘束体と、を有し、
前記一対の拘束材の対応する位置には第一ボルト孔が開設され、対応する該第一ボルト孔により第一ボルト孔ユニットが形成され、複数の該第一ボルト孔ユニットにそれぞれ第一長ボルトが挿通されてナット締めされており、
前記一対の側材と前記拘束材の対応する位置には第二ボルト孔が開設され、対応する該第二ボルト孔により第二ボルト孔ユニットが形成され、複数の該第二ボルト孔ユニットにそれぞれ第二長ボルトが挿通されてナット締めされていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the buckling restraint brace according to the present invention is to
A core member made of steel, comprising a first plate and a second plate perpendicular to each other, and having a cross-shaped cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core member;
a pair of wooden restraining members arranged to abut on the two wide surfaces of the first plate, and a pair of wooden side members arranged to face the two narrow surfaces of the first plate and connected to the pair of restraining members;
First bolt holes are opened at corresponding positions of the pair of restraining members, a first bolt hole unit is formed by the corresponding first bolt holes, a first long bolt is inserted into each of the first bolt hole units and fastened with a nut,
Second bolt holes are opened at corresponding positions of the pair of side members and the restraining member, a second bolt hole unit is formed by the corresponding second bolt holes, and a second long bolt is inserted into each of the multiple second bolt hole units and tightened with a nut.
本態様によれば、第一プレートと第二プレートとを備えている断面が十字状の芯材の周囲において、一対の拘束材が複数の第一長ボルトをナット締めすることにより接合され、一対の側材がその間にある拘束材とともに複数の第二長ボルトをナット締めすることにより接合されていることから、一対の拘束材と一対の側材による拘束性の高い木製拘束体を形成することができる。このことにより、作用し得る付加曲げモーメントに対して破損の生じ難い、高剛性の木製拘束体を有する座屈拘束ブレースを形成することができる。また、相互に直交する第一長ボルトと第二長ボルトの双方がナット締めされて木製拘束体が形成されることにより、木製拘束体に補剛力が作用した際に、この補剛力に起因して拘束材や側材がその繊維直交方向に割裂破壊されることを効果的に防止できる。 According to this aspect, a pair of restraining members are joined by tightening nuts on multiple first long bolts around a core member having a cross-shaped cross section and including a first plate and a second plate, and a pair of side members are joined by tightening nuts on multiple second long bolts together with the restraining member between them, so that a wooden restraint body with high restraint properties can be formed by a pair of restraining members and a pair of side members. This makes it possible to form a buckling restrained brace having a highly rigid wooden restraint body that is less likely to break under additional bending moments that may act. In addition, by tightening nuts on both the first long bolts and the second long bolts that are perpendicular to each other to form a wooden restraint body, when a stiffening force acts on the wooden restraint body, it is possible to effectively prevent the restraint material and the side materials from splitting and breaking in the direction perpendicular to their grain due to the stiffening force.
また、芯材がその長手方向に直交する断面が十字状を呈していることにより、芯材の高次座屈モードの波長が長くなり、それに伴って木製拘束体に作用する補剛力を小さくすることができ、このことに起因して木製拘束体の局部破壊を生じ難くすることができる。 In addition, because the core material has a cross-shaped cross section perpendicular to its longitudinal direction, the wavelength of the higher buckling mode of the core material becomes longer, and as a result, the stiffening force acting on the wooden restraint body can be reduced, making it less likely that localized damage will occur to the wooden restraint body.
ここで、木製で一対の拘束材が「第一プレートの二つの広幅面に当接する」とは、拘束材と第一プレートとの間に隙間が無い状態を意味している。双方の間に隙間があると、芯材が圧縮力を受けた際に芯材がその長手方向に亘り波を打った態様で変形し得る。そして、この波の頂部が拘束材を内側から押圧することにより、作用する押圧力により拘束材が破損に至り得る。隙間(の高さ)が大きくなるに従い、芯材の変形量が大きくなり、拘束材に作用する押圧力が大きくなる。例えば従来の座屈拘束ブレースのように、鋼製の芯材の周囲に鋼製の拘束材が配設されている形態においては、芯材と拘束材の間に隙間が無い場合に、圧縮力を受けた芯材はそのポアソン比に応じて側方に膨らむように変形し、膨らんだ芯材が拘束材を内側から押圧して双方の界面に大きな摩擦力が生じたり、芯材で押圧された拘束材が破損に至り得るといった課題があった。 Here, a pair of wooden restraining members "contact the two wide surfaces of the first plate" means that there is no gap between the restraining members and the first plate. If there is a gap between the two, the core material may deform in a wavy manner along its length when it receives a compressive force. The crests of these waves press the restraining members from the inside, and the restraining members may be damaged by the pressing force. As the gap (height) increases, the deformation of the core material increases, and the pressing force acting on the restraining members increases. For example, in a conventional buckling restrained brace in which steel restraining members are arranged around a steel core material, if there is no gap between the core material and the restraining members, the core material that receives a compressive force will deform so as to bulge laterally according to its Poisson's ratio, and the bulging core material will press the restraining members from the inside, generating a large frictional force at the interface between the two, or the restraining members pressed by the core material may be damaged.
それに対して、本態様の座屈拘束ブレースのように、芯材の周囲に木製拘束体が配設されていることにより、芯材(第一プレート)と拘束材の間に隙間がない場合に、芯材(第一プレート)が側方に膨らんで木製拘束体をその内側から押圧した際に、芯材(第一プレート)に対してヤング率の小さな木製拘束体は適度に変形して、押し込んできた芯材(第一プレート)を吸収することができる。すなわち、木製拘束体を適用する本態様においては、木製で一対の拘束材は、第一プレートの二つの広幅面に対して隙間無く当接することにより、拘束材の破損が抑止されながら、木製拘束体による高い拘束効果を期待することができる。 In contrast, by arranging wooden restraints around the core material, as in the buckling restraint brace of this embodiment, if there is no gap between the core material (first plate) and the restraint material, when the core material (first plate) bulges laterally and presses the wooden restraint material from the inside, the wooden restraint material, which has a smaller Young's modulus than the core material (first plate), deforms appropriately and can absorb the core material (first plate) that is being pressed in. In other words, in this embodiment, in which wooden restraints are used, a pair of wooden restraint materials abut against the two wide faces of the first plate without any gaps, preventing damage to the restraint material while providing a high restraining effect from the wooden restraint material.
また、一対の拘束材が複数の第一長ボルトをナット締めすることにより接合され、一対の側材がその間にある拘束材とともに複数の第二長ボルトをナット締めすることにより接合されていることにより、一対の拘束材と一対の側材の拘束性の高い木製拘束体を形成することができる。このことにより、作用し得る付加曲げモーメントに対して破損の生じ難い、高剛性の木製拘束体を有する座屈拘束ブレースを形成することができる。尚、拘束材と側材の当接面が接着剤により接合された上で、第二長ボルトにより締付けられていてもよい。このように拘束材と側材の当接面が接着剤により接合され、さらに第二長ボルトにより締付けられていることにより、拘束材と側材の当接面である接着面が第二長ボルトにて圧着され、拘束材と側材の接続強度がより一層高い木製拘束体を有する座屈拘束ブレースを形成することができる。 In addition, a pair of restraining members are joined by tightening nuts on multiple first long bolts, and a pair of side members are joined by tightening nuts on multiple second long bolts together with the restraining member between them, thereby forming a wooden restraining body with high restraint of the pair of restraining members and the pair of side members. This makes it possible to form a buckling restrained brace having a highly rigid wooden restraining body that is less likely to break under additional bending moments that may act. The contact surfaces of the restraining members and the side members may be joined with an adhesive and then fastened with the second long bolt. In this way, the contact surfaces of the restraining members and the side members are joined with an adhesive and further fastened with the second long bolt, so that the adhesive surfaces that are the contact surfaces of the restraining members and the side members are crimped with the second long bolt, making it possible to form a buckling restrained brace having a wooden restraining body with even higher connection strength between the restraining members and the side members.
また、本態様においては、一対の拘束材同士は一対の側材にて接続されて、四つの面材による閉合構造を有する木製拘束体が形成され、鋼製の芯材が木製拘束体にて包囲されている。この構成により、本態様の座屈拘束ブレースを木造建築物の架構に適用した場合でも、架構構成部材と不釣合いな外観を与える恐れはない。ここで、拘束材と側材は、無垢材により形成されてもよいし、ラミナが積層された集成材により形成されてもよい。 In this embodiment, the pair of restraining members are connected to each other by a pair of side members to form a wooden restraining body with a closed structure made of four face members, and the steel core member is surrounded by the wooden restraining body. With this configuration, even if the buckling restraint brace of this embodiment is applied to the frame of a wooden building, there is no risk of it giving an out-of-match appearance to the frame components. Here, the restraining members and side members may be made of solid wood, or may be made of laminated wood with laminated lamina.
さらに、本態様においては、木製拘束体が、一対の拘束材に対して一対の側材が接続される構成を有していることから、木製拘束体の加工が容易になる。例えば、特許文献1に記載の座屈拘束ブレースは、集成材を加工して断面L型の二つの拘束材を製作し、これらを相互に逆さまにして、芯材を挟んだ状態で接続する加工を要する。これに対して、本態様の座屈拘束ブレースは、一対の拘束材に対して一対の側材を接続して木製拘束体を製作し、例えばこの木製拘束体の有する中空に芯材を挿通することにより座屈拘束ブレースを製作することができる。そのため、座屈拘束ブレースの製作がより一層容易になる。
Furthermore, in this embodiment, the wooden restraint body has a configuration in which a pair of side members are connected to a pair of restraining materials, making it easier to process the wooden restraint body. For example, the buckling restrained brace described in
また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、前記拘束材のうち、前記第二プレートに対応する位置には溝条が設けられており、
前記溝条に前記第二プレートが収容されていることを特徴とする。
In another aspect of the buckling restraint brace according to the present invention, a groove is provided in the restraint material at a position corresponding to the second plate,
The second plate is accommodated in the groove.
本態様によれば、拘束材のうち、第二プレートに対応する位置に溝条が設けられ、この溝条に第二プレートが収容されていることにより、断面が十字状の芯材が木製拘束体の内部に収容された座屈拘束ブレースを形成できる。ここで、芯材の長手方向に直交する断面において、第二プレートと溝条の間には、第二プレートの幅方向と高さ方向の双方に隙間が形成されるように、第二プレートと溝条の断面寸法が設定されるのがよい。 According to this aspect, a groove is provided in the restraint material at a position corresponding to the second plate, and the second plate is accommodated in this groove, thereby forming a buckling restraint brace in which a core material with a cross-shaped cross section is accommodated inside a wooden restraint body. Here, it is preferable that the cross-sectional dimensions of the second plate and the groove are set so that a gap is formed between the second plate and the groove in both the width direction and height direction of the second plate in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core material.
例えば、第一プレートに対して第二プレートが隅肉溶接等にて接合される場合に、第二プレートと溝条の幅方向に隙間があることにより、第一プレートと第二プレートの接合隅角部から外側にはみ出す溶接部をこの隙間に収容しながら、第一プレートと木製拘束体(の拘束材)の当接姿勢を保持することができる。 For example, when a second plate is joined to a first plate by fillet welding or the like, a gap exists between the second plate and the groove in the width direction, allowing the welded portion that protrudes outward from the joint corner of the first plate and second plate to be accommodated in this gap while maintaining the abutting position of the first plate and the wooden restraint body (restraint material).
また、第二プレートの上下の端面と溝条の間において、高さ方向に隙間があることにより、第一プレートの広幅面に対して木製拘束体(の拘束材)を確実に当接させることができる。仮にこの高さ方向の隙間が無い場合、第二プレートの上下の端面に木製拘束体の溝条が引っ掛かり、第一プレートの広幅面に木製拘束体(の拘束材)が当接しない場合が生じ得る。 In addition, by having a gap in the height direction between the upper and lower end faces of the second plate and the grooves, the wooden restraint body (its restraining material) can be reliably abutted against the wide surface of the first plate. If there was no gap in the height direction, the grooves of the wooden restraint body would get caught on the upper and lower end faces of the second plate, and the wooden restraint body (its restraining material) would not abut against the wide surface of the first plate.
また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、前記第一プレートの二つの広幅面にそれぞれ、前記第二プレートが接合されていることを特徴とする。 Another aspect of the buckling restraint brace of the present invention is characterized in that the second plate is joined to each of the two wide faces of the first plate.
本態様によれば、第一プレートの二つの広幅面に対してそれぞれ第二プレートが溶接等にて接合されることにより、加工性に優れ、接合強度の高い断面十字状の芯材を有する座屈拘束ブレースが得られる。例えば、鋼製の第一プレートの両広幅面に対して、当該第一プレートの広幅面の半分程度の幅の鋼製の第二プレートを隅肉溶接等にて接合することにより、芯材を加工することができる。 According to this embodiment, a second plate is joined to each of the two wide surfaces of a first plate by welding or the like, thereby obtaining a buckling restraint brace having a core material with a cross-shaped cross section that is easy to work with and has high joint strength. For example, the core material can be processed by joining a second steel plate, which is about half the width of the wide surfaces of the first plate, to both wide surfaces of the first steel plate by fillet welding or the like.
また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、前記第一プレートは、その長手方向の中央側において前記広幅面の幅が相対的に狭い狭幅部を有し、その長手方向の端部側において前記広幅面の幅が相対的に広い広幅部を有し、
前記第一プレートの前記広幅部の側面と前記側材の間に隙間を有していることを特徴とする。
In another aspect of the buckling restraint brace according to the present invention, the first plate has a narrow portion at the center of the longitudinal direction where the width of the wide surface is relatively narrow, and a wide portion at the end of the longitudinal direction where the width of the wide surface is relatively wide,
The present invention is characterized in that a gap is provided between the side surface of the wide portion of the first plate and the side material.
本態様によれば、芯材を構成する第一プレートがその長手方向の中央側において広幅面の幅が相対的に狭い狭幅部を有し、その長手方向の端部側において広幅面の幅が相対的に広い広幅部を有していて、広幅部の側面と木製拘束体を構成する側材の間に隙間を有していることにより、構面が大きく変形した場合においてもこの隙間にて芯材の変形を吸収し、所謂付加曲げモーメントが木製拘束体に作用することを解消できる。例えば大地震時における構面の変形量は設計者の裁量に委ねられ、例えば層間変形角1/100の際の構面の変形量や層間変形角1/75の際の構面の変形量などに基づいて、座屈拘束ブレースの芯材の端部の変形量が算定される。そして、例えばこの算定された変形量よりも大きな隙間が設定されることにより、付加曲げモーメントが木製拘束体に作用することを解消できる。 According to this aspect, the first plate constituting the core material has a narrow portion at the center in the longitudinal direction where the wide surface is relatively narrow, and a wide portion at the end in the longitudinal direction where the wide surface is relatively wide. Since there is a gap between the side of the wide portion and the side material constituting the wooden restraint body, even if the structural member is significantly deformed, this gap absorbs the deformation of the core material, and the so-called additional bending moment is prevented from acting on the wooden restraint body. For example, the amount of deformation of the structural member during a major earthquake is left to the discretion of the designer, and the deformation amount of the end of the core material of the buckling restraint brace is calculated based on, for example, the amount of deformation of the structural member when the inter-story deformation angle is 1/100 or the amount of deformation of the structural member when the inter-story deformation angle is 1/75. Then, for example, by setting a gap larger than this calculated amount of deformation, the additional bending moment can be prevented from acting on the wooden restraint body.
また、芯材が、その長手方向の中央側に狭幅部を有し、長手方向の端部側に広幅部を有することにより、中央側の狭幅部を塑性化し易い領域とすることができ、さらに、塑性化領域を中央側の狭幅部に限定させることができる。さらに、広幅部と狭幅部の境界領域は芯材の平面積及び断面積が変化する変化領域であることから、芯材に作用する付加曲げモーメントをこの変化領域にて吸収することができる。このように、本態様においては、芯材に作用する付加曲げモーメントは芯材の広幅部と狭幅部の境界領域にて効果的に吸収し、芯材と木製拘束体の側材の間に設けられた隙間により、芯材に作用する付加曲げモーメントを木製拘束体の側材に作用させないようにすることができる。 In addition, by having a narrow portion at the center of the core material in the longitudinal direction and a wide portion at the end of the core material in the longitudinal direction, the narrow portion at the center can be made into a region that is easily plasticized, and the plasticization region can be limited to the narrow portion at the center. Furthermore, since the boundary region between the wide portion and the narrow portion is a change region where the planar area and cross-sectional area of the core material change, the additional bending moment acting on the core material can be absorbed in this change region. Thus, in this embodiment, the additional bending moment acting on the core material is effectively absorbed in the boundary region between the wide portion and the narrow portion of the core material, and the gap provided between the core material and the side material of the wooden restraint body prevents the additional bending moment acting on the core material from acting on the side material of the wooden restraint body.
また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、前記第二プレートは前記第一プレートの端部まで延設しており、
前記第二プレートは、その長手方向の中央側において前記広幅面の幅が相対的に狭い狭幅部を有し、その長手方向の端部側において前記広幅面の幅が相対的に広い広幅部を有し、
前記木製拘束体のうち、前記第二プレートの前記広幅部に対応する位置には該広幅部に干渉しないスリットが設けられていることを特徴とする。
In another aspect of the buckling restraint brace according to the present invention, the second plate extends to an end of the first plate,
The second plate has a narrow portion where the width of the wide surface is relatively narrow at a center side in a longitudinal direction thereof, and has a wide portion where the width of the wide surface is relatively wide at an end side in a longitudinal direction thereof,
The wooden restraint body is characterized in that a slit is provided at a position corresponding to the wide portion of the second plate so as not to interfere with the wide portion.
本態様によれば、第二プレートが第一プレートの端部まで延設して芯材の端部においても断面十字状を呈していることから、芯材の第一プレートの広幅面が建物の構面に平行に配設されるようにして座屈拘束ブレースがガセットプレートに取り付けられる場合に、芯材が構面に平行な第一プレートの広幅面に直交する第二プレートを有することにより、芯材の端部において構面外方向の剛性を高めることができる。このように断面十字状の芯材が取り付けられる構面のガセットプレートにおいては、ガセットプレートに対してフィンスチフナが取り付けられ、座屈拘束ブレースの芯材の第一プレートとガセットプレート、第二プレートとフィンスチフナがそれぞれスプライスプレートを介してハイテンションボルト等により接合される。本態様においては、第一プレートと同様に、第二プレートも中央側に狭幅部を有し、長手方向の端部側に広幅部を有することから、中央の狭幅部は木製拘束体の溝条に収容される。一方、端部側の広幅部は木製拘束体と干渉し得るが、木製拘束体において第二プレートの広幅面に対応する位置にスリットが設けられていることにより、木製拘束体と、芯材の第二プレートの端部側の広幅面との干渉が防止される。 According to this embodiment, since the second plate extends to the end of the first plate and has a cross-shaped cross section even at the end of the core material, when the buckling restraint brace is attached to the gusset plate so that the wide surface of the first plate of the core material is arranged parallel to the structural surface of the building, the core material has a second plate perpendicular to the wide surface of the first plate parallel to the structural surface, so that the rigidity in the direction outside the structural surface can be increased at the end of the core material. In this way, in the gusset plate of the structural surface to which the core material with a cross-shaped cross section is attached, a fin stiffener is attached to the gusset plate, and the first plate and gusset plate of the core material of the buckling restraint brace, and the second plate and fin stiffener are each joined by a high tension bolt or the like via a splice plate. In this embodiment, like the first plate, the second plate also has a narrow portion on the center side and a wide portion on the end side in the longitudinal direction, so that the central narrow portion is accommodated in the groove of the wooden restraint body. On the other hand, the wide portion on the end side may interfere with the wooden restraint, but by providing a slit in the wooden restraint at a position corresponding to the wide surface of the second plate, interference between the wooden restraint and the wide surface on the end side of the second plate of the core material is prevented.
また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、前記第一プレートの前記狭幅部の側面と前記側材の壁面の間にスペーサーが介在しており、
前記スペーサーには、前記第一ボルト孔ユニットを構成するボルト孔が開設され、該ボルト孔に前記第一長ボルトが挿通されていることを特徴とする。
In another aspect of the buckling restraint brace according to the present invention, a spacer is interposed between a side surface of the narrow portion of the first plate and a wall surface of the side member,
The spacer is characterized in that a bolt hole constituting the first bolt hole unit is opened, and the first long bolt is inserted into the bolt hole.
本態様によれば、芯材の第一プレートの中央側に狭幅部を設けたことにより狭幅部と側材の間に存在する比較的大きな隙間(芯材の端部側の広幅部と側材の間の隙間よりも大きな隙間)に対して、この隙間にスペーサーを介在させて隙間を閉塞することにより、芯材の第一プレートの強軸方向(第一プレートの広幅面に平行な方向)の座屈を防止することができる。既述するように、芯材の第一プレート及び第二プレートの中央側の狭幅部は塑性化領域であるが、芯材の第一プレートと側材の間にスペーサーを介在させることにより、芯材の第一プレートの強軸方向の座屈を抑制しながら、地震時等における振動エネルギーを芯材の狭幅部の塑性化によって効果的に吸収することができる。尚、スペーサーは、鋼製部材、木製部材のいずれを適用してもよい。 According to this embodiment, by providing a narrow portion at the center of the first plate of the core material, a relatively large gap (larger than the gap between the wide portion at the end of the core material and the side material) exists between the narrow portion and the side material, and by interposing a spacer in this gap to close the gap, it is possible to prevent buckling of the first plate of the core material in the strong axis direction (direction parallel to the wide surface of the first plate). As described above, the narrow portions at the center of the first and second plates of the core material are plasticized regions, but by interposing a spacer between the first plate of the core material and the side material, it is possible to effectively absorb vibration energy during earthquakes, etc., by plasticizing the narrow portions of the core material while suppressing buckling of the first plate of the core material in the strong axis direction. The spacer may be made of either steel or wood.
また、スペーサーが第一ボルト孔ユニットを構成するボルト孔を有し、このボルト孔にも第一長ボルトが挿通されていることにより、スペーサーが芯材の長手方向に移動することが抑止される。一般に、座屈拘束ブレースは構面に斜め方向に配設されるため、スペーサーは斜め下方に移動し易く、このスペーサーの移動によって斜め上方にはスペーサーの端部と第一プレートの広幅部の間に大きな隙間が生じ易くなる。そのため、座屈拘束ブレースのうち、スペーサーの存在しない斜め上方の領域が強度上の弱部となり易いが、本態様によれば、このようなスペーサーの移動が解消され、スペーサーの移動に起因する強度上の弱部は生じない。 In addition, the spacer has bolt holes that form the first bolt hole unit, and the first long bolt is inserted into this bolt hole, which prevents the spacer from moving in the longitudinal direction of the core material. Generally, because the buckling restraint brace is arranged diagonally on the structural surface, the spacer is likely to move diagonally downward, and this spacer movement can easily cause a large gap diagonally upward between the end of the spacer and the wide portion of the first plate. Therefore, the diagonally upward area of the buckling restraint brace where the spacer is not present can easily become a weak spot in terms of strength, but according to this embodiment, such spacer movement is eliminated, and no weak spots in strength due to spacer movement are created.
また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、平面視において、前記スリットと前記第二プレートの前記広幅部との間に隙間を有していることを特徴とする。 Another aspect of the buckling restraint brace of the present invention is characterized in that, in plan view, there is a gap between the slit and the wide portion of the second plate.
本態様によれば、スリットと第二プレートとの間に隙間が存在することにより、構面の変形に応じて芯材が伸縮した際に、この芯材の伸縮を隙間が吸収することができ、伸縮する芯材の第二プレートがスリットの壁面に接触して木製拘束体が破損に至るといった課題を解消することができる。ここで、この隙間の設定も設計者の裁量に委ねられ、設定された層間変形角に基づいて芯材の伸縮量が算定され、例えば隙間が芯材の伸縮量以上に設定される。尚、ここでの「隙間」は、スリットの長手方向の端部と第二プレートの間の隙間の他、スリットの側面と第二プレートの広幅面の間の隙間が含まれ、スリットの側面と第二プレートの広幅面の間の隙間としては、上記する芯材の第一プレートの広幅部の側面と側材の間の隙間と同じ隙間が設定できる。 According to this embodiment, the gap between the slit and the second plate allows the gap to absorb the expansion and contraction of the core material when it expands and contracts in response to deformation of the structural surface, eliminating the problem of the wooden restraint being damaged when the expanding and contracting second plate of the core material comes into contact with the wall surface of the slit. Here, the setting of this gap is also left to the discretion of the designer, and the amount of expansion and contraction of the core material is calculated based on the set inter-story deformation angle, and for example, the gap is set to be equal to or greater than the amount of expansion and contraction of the core material. Note that the "gap" here includes the gap between the longitudinal end of the slit and the second plate, as well as the gap between the side of the slit and the wide surface of the second plate, and the gap between the side of the slit and the wide surface of the second plate can be set to the same gap as the gap between the side of the wide part of the first plate of the core material and the side material described above.
また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様において、前記第一プレートの前記狭幅部の周面から突起が張り出しており、該突起が前記木製拘束体に開設されている係合孔に係合していることを特徴とする。 In another aspect of the buckling restraint brace of the present invention, a protrusion protrudes from the peripheral surface of the narrow portion of the first plate, and the protrusion engages with an engagement hole provided in the wooden restraint body.
本態様によれば、芯材の第一プレートの狭幅部の周面から張り出す突起が木製拘束体に開設されている係合孔に係合していることにより、木製拘束体の内部に差し込まれている芯材が木製拘束体の一方の端部に偏ることを防止できる。そのため、このように芯材が木製拘束体の一方の端部に偏った際に、芯材が存在しない木製拘束体の他方の端部が強度上の弱部になるといった課題を解消することができる。ここで、芯材の第一プレートの狭幅部の周面が左右の側面と、左右の側面に直交する上下の平面とを有する場合に、左右の側面からそれぞれ突起が張り出し、木製拘束体を構成する側材に開設されている係合孔に突起が係合する形態が適用できる。 According to this embodiment, the protrusions extending from the periphery of the narrow portion of the first plate of the core material engage with the engagement holes provided in the wooden restraint, thereby preventing the core material inserted inside the wooden restraint from being biased toward one end of the wooden restraint. This eliminates the problem that when the core material is biased toward one end of the wooden restraint, the other end of the wooden restraint where there is no core material becomes a weak part in terms of strength. Here, when the periphery of the narrow portion of the first plate of the core material has left and right side surfaces and upper and lower planes perpendicular to the left and right side surfaces, a form can be applied in which protrusions extend from the left and right side surfaces, respectively, and the protrusions engage with engagement holes provided in the side materials that make up the wooden restraint.
以上の説明から理解できるように、本発明の座屈拘束ブレースによれば、木造建築物等の架構内に組み込んで使用するのに好適であり、例えば大地震時に架構が大きく変形し、所謂付加曲げモーメントが木製拘束体に作用して破損することを解消できる。 As can be seen from the above explanation, the buckling restraint brace of the present invention is suitable for use in the framework of a wooden building or the like, and can prevent damage caused by the so-called additional bending moment acting on the wooden restraint body when the framework is significantly deformed during a major earthquake, for example.
以下、実施形態に係る座屈拘束ブレースについて、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 The buckling restraint brace according to the embodiment will be described below with reference to the attached drawings. Note that in this specification and the drawings, substantially identical components may be designated by the same reference numerals to avoid redundant description.
[実施形態に係る座屈拘束ブレース]
<芯材>
はじめに、図1を参照して、実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する芯材の一例について説明する。ここで、図1は、実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する芯材の一例をスペーサーとともに示す斜視図である。
[Buckling Restrained Brace According to the Embodiment]
<Core material>
First, an example of a core material forming a buckling restrained brace according to an embodiment will be described with reference to Fig. 1. Here, Fig. 1 is a perspective view showing an example of a core material forming a buckling restrained brace according to an embodiment together with a spacer.
芯材10は、細長でプレート状の平鋼により形成されている第一プレート11と、第一プレート11の二つの広幅面11cにおいて隅肉溶接等により溶接接合されている第二プレート12とにより形成され、その長手方向に直交する断面が十字状を呈している。
The
第一プレート11の長手方向の中央側には、広幅面11cの幅が相対的に狭い狭幅部11bが設けられ、その長手方向の端部側には、広幅面11cの幅が相対的に広い広幅部11aが設けられている。尚、第一プレート11において、広幅面11cに直交する面は狭幅面11dである。
At the center of the
一方、第二プレート12は第一プレート11の端部まで延設しており、第二プレートの長手方向の中央側には、広幅面12cの幅が相対的に狭い狭幅部12bが設けられ、その長手方向の端部側には、広幅面12cの幅が相対的に広い広幅部12aが設けられている。従って、芯材10は、中央側と端部側で十字断面の寸法が相違するものの、その全域に亘り断面が十字状を呈している。尚、第二プレート12の広幅面12cに直交する面が狭幅面12dとなっている。
On the other hand, the
断面十字状の芯材10が、第一プレート11と第二プレート12のいずれにおいても、その長手方向の中央側に狭幅部11b、12bを有し、長手方向の端部側に広幅部11a、12aを有することにより、中央側の狭幅部11b、12bを塑性化し易い領域とすることができ、さらに、塑性化領域を中央側の狭幅部11b、12bに限定させることができる。
The
また、広幅部11a,12aにはそれぞれ、以下で説明するように、構面に設けられているガセットプレートやガセットプレートに取り付けられているフィンスチフナ(図9参照)にスプライスプレートを介してボルト接合されるためのボルト孔11e、12eが開設されている。芯材10を構成する第一プレート11の広幅面11cが建物の構面に平行に配設されるようにして、座屈拘束ブレース100がガセットプレートに取り付けられる場合、芯材10が構面に平行な第一プレート11の広幅面11cに直交する第二プレート12を有することにより、芯材10の端部において構面外方向の剛性を高めることができる。
In addition, the
芯材10は、SN材(建築構造用圧延鋼材)や、LYP材(極低降伏点鋼材)等の降伏点の低い鋼材にて形成されているのが好ましく、芯材10の降伏による地震エネルギー吸収性が良好になる。
The
第一プレート11の狭幅部11bの中央位置において、狭幅部11bの左右の側面(狭幅部11bの周面の一例)から鋼製で円柱状の突起15が張り出している。突起15は、狭幅部11bの側面に対して溶接等により接合されている。この突起15は、以下で説明する木製拘束体(図2参照)に開設されている係合孔に係合する。尚、突起15が狭幅部11bの上下の広幅面11cから張り出している形態であってもよく、この場合は、木製拘束体(図2参照)において拘束材21の対応する位置に係合孔が開設され、ここに突起15が係合する。
At the center of the
第一プレート11の狭幅部11bの左右の側方に対して、細長の四角柱状のスペーサー16がX1方向に配設され、狭幅部11bの左右の側方にスペーサー16が配設された状態で芯材10が以下に示す木製拘束体の内部に収容される。スペーサー16は、鋼製部材と木製部材のいずれであってもよい。また、スペーサー16は、円柱状等、図示例以外の形態であってもよい。尚、スペーサー16には、以下に示す第一長ボルトが挿通される複数(図示例は三つ)のボルト孔16aが、その長手方向に間隔を置いて開設されている。
Elongated rectangular column-shaped
<木製拘束体>
次に、図2及び図3を参照して、実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する木製拘束体の一例について説明する。ここで、図2は、実施形態に係る座屈拘束ブレースを形成する木製拘束体の一例の斜視図であり、図3は、図2のIII-III矢視図である。
<Wooden Restraints>
Next, an example of a wooden restraint body that forms a buckling restrained brace according to an embodiment will be described with reference to Figures 2 and 3. Here, Figure 2 is a perspective view of an example of a wooden restraint body that forms a buckling restrained brace according to an embodiment, and Figure 3 is a view taken along the line III-III in Figure 2.
木製拘束体20は、一対の拘束材21と、一対の拘束材21を繋ぐ一対の側材22とを有し、一対の拘束材21の間の隙間25に芯材10の第一プレート11が配設されるようになっている。木製で一対の拘束材21は、第一プレート11の有する二つの広幅面11c(図1参照)に対向するように配設されており、一対の拘束材21に接続されている木製で一対の側材22は、芯材10の第一プレート11の狭幅面11d(図1参照)に対向するように配設されている。
The
拘束材21と側材22はそれぞれ、ラミナ21'、22'が積層された集成材により形成されているが、その他、無垢材により形成されてもよく、座屈拘束ブレースの全体座屈を防止できるように、木製拘束体20の断面積や断面剛性、ヤング率等が設定される。そして、このヤング率は木材の材質により決定される。木材の材質としては、ヒノキやアカマツ、カラマツ、モミ、エゾマツ等が挙げられる。
The restraining
図3に明りょうに示すように、一対の拘束材21の対応する位置にはそれぞれ座ぐり溝21"を有する第一ボルト孔21aが開設されており、対応する二つの第一ボルト孔21aにより第一ボルト孔ユニット21bが形成されている。図2及び図3に示すように、図示例では、第一ボルト孔ユニット21bは、拘束材21の幅方向に二つ設けられ、拘束材21の長手方向に六つ設けられて、総計十二の第一ボルト孔ユニット21bがある。
As clearly shown in FIG. 3,
そして、一対の拘束材21の間の隙間25に芯材10の第一プレート11が配設された際に、スペーサー16に開設されている各ボルト孔16aが各第一ボルト孔ユニット21bに対応する位置に位置決めされており、このボルト孔16aも第一ボルト孔ユニット21bを形成する。第一ボルト孔ユニット21bに対して第一長ボルト31が挿通され、ナット33にて締付けられるようになっている。より具体的には、第一ボルト孔ユニット21bを形成する一方の第一ボルト孔21aの座ぐり溝21"に座金32が配設され、座金32を介して第一長ボルト31が第一ボルト孔ユニット21bに挿通され、他方の第一ボルト孔21aの座ぐり溝21"に座金34が配設され、座金34から外側に張り出した第一長ボルト31の先端の螺子溝にナット33が締付けられるようになっている。
When the
一方、一対の側材22と拘束材21の対応する位置には、それぞれ第二ボルト孔22a、21cが開設されており、対応する第二ボルト孔22a、21cにより第二ボルト孔ユニット22bが形成されている。第二ボルト孔ユニット22bは、第一ボルト孔ユニット21bと干渉しない位置に設けられており、図示例では、側材22の幅方向に二つ設けられ、側材22の長手方向に七つ設けられて、総計十四の第二ボルト孔ユニット22bがある。
On the other hand,
そして、各第二ボルト孔ユニット22bに第二長ボルト41が挿通され、ナット43にて締付けられるようになっている。より具体的には、第二ボルト孔ユニット22bを形成する一方の第二ボルト孔22aの座ぐり溝22"に座金42が配設され、座金42を介して第二長ボルト41が第二ボルト孔ユニット22bに挿通され、他方の第二ボルト孔22aの座ぐり溝22"に座金44が配設され、座金44から外側に張り出した第二長ボルト41の先端の螺子溝にナット43が締付けられる。
The second
また、第二長ボルト41をナット43にて締め付けるに当たり、拘束材21と側材22の当接面には、接着剤が塗布され、接着剤が硬化する前に第二長ボルト41をナット43にて締め付ける加工が行われる。
When tightening the second
ここで、接着剤には、ウレタン系接着剤とエポキシ系接着剤等があるが、拘束材21と側材22の当接面に接着剤を塗布した後、接着剤が硬化する前に第二長ボルト41をナット43にて締め付ける加工を行うことを可能とするべく、硬化までにある程度の時間を要する(例えば24時間程度)ウレタン系接着剤を適用するのが好ましい。接着剤が硬化することにより形成される接着面は、第二長ボルト41がナット43にて締め付けられる締付け力により強固に圧着される。
Here, the adhesive may be a urethane adhesive or an epoxy adhesive, but it is preferable to use a urethane adhesive that takes a certain amount of time to harden (e.g., about 24 hours) so that after the adhesive is applied to the contact surface between the restraining
このように、一対の拘束材21同士が、複数の第一長ボルト31をナット33にて締付けることにより拘束され、一対の側材22と拘束材21が、接着面を介して第二長ボルト41をナット43にて締付けることにより拘束されることで、拘束材21と側材22が強固に接合された閉合構造の木製拘束体20が形成される。
In this way, a pair of restraining
図3に明りょうに示すように、拘束材21には、隙間25に連通する溝条26が設けられており、水平に延設する隙間25と、その中心位置において上下に延設する二つの溝条26とにより、断面十字状の開口が形成される。既述するように、隙間25には芯材10の第一プレート11が収容され、上下の溝条26にはそれぞれ上下の第二プレート12が収容される。
As clearly shown in FIG. 3, the
左右の側材22には、その長手方向の中央位置において、芯材10の有する突起15が係合する係合孔22cが開設されている。芯材10の有する突起15が木製拘束体20に開設されている係合孔22cに係合することにより、木製拘束体20の内部に差し込まれている芯材10が木製拘束体20の一方の端部に偏ることを防止できる。そのため、このように芯材10が木製拘束体20の一方の端部に偏った際に、芯材10が存在しない木製拘束体20の他方の端部が強度上の弱部になるといった課題は生じない。
The left and
さらに、スペーサー16が第一ボルト孔ユニット21bを構成するボルト孔16aを有し、このボルト孔16aにも第一長ボルト31が挿通されることにより、スペーサー16が芯材10の長手方向に移動することが抑止される。以下、図9を参照して説明するように、一般に、座屈拘束ブレースは構面に斜め方向に配設されるため、スペーサー16は斜め下方に移動し易く、このスペーサー16の移動によって斜め上方にはスペーサー16の端部と芯材10の第一プレート11の広幅部11aの間に大きな隙間が生じ易くなる。そのため、座屈拘束ブレースのうち、スペーサー16の存在しない斜め上方の領域が強度上の弱部となり易いが、図示するようにスペーサー16のボルト孔16aに第一長ボルト31が挿通されることにより、このようなスペーサー16の移動が解消され、スペーサー16の移動に起因した強度上の弱部は生じない。
Furthermore, the
拘束材21の端部のうち、隙間25に芯材10の第一プレート11が収容され、溝条26に芯材10の第二プレート12が収容された際に、第二プレート12の端部側の広幅部12aに対応する位置には、第二プレート12の広幅部12aに干渉しないスリット24が設けられている。
When the
<座屈拘束ブレース>
次に、図4乃至図8を参照して、これまでに説明した芯材10と木製拘束体20にて形成される、実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例について説明する。ここで、図4は、実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の斜視図であり、図5乃至図8はそれぞれ、図4のV-V矢視図、図4のVI-VI矢視図、図4のVII方向矢視図、及び図4のVIII方向矢視図である。
<Buckling restraint brace>
Next, an example of a buckling restrained brace according to an embodiment, formed of the
座屈拘束ブレース100において、一対の拘束材21の間の隙間25に芯材10の第一プレート11が収容され、それぞれの拘束材21に設けられている溝条26に芯材10の第二プレート12が収容されることにより、断面十字状の芯材10が木製拘束体20の内部に配設される。そして、第二プレート12の端部側にある広幅部12aが木製拘束体20の端部から張出すようにしてその全体が構成されており、外側に張り出している第一プレート11の広幅部11aと第二プレート12の広幅部12aの有するボルト孔11e、12eが外部に臨んでいる。
In the buckling
図5に示すように、芯材10は、第一プレート11に対してその幅方向の中央位置において第二プレート12が隅肉溶接にて溶接されており、第一プレート11と第二プレート12の接合隅角部から溶接部Yが外側にはみ出している。
As shown in FIG. 5, the
まず、芯材10がその長手方向に直交する断面が十字状を呈していることにより、芯材10の高次座屈モードの波長が長くなり、それに伴って木製拘束体20に作用する補剛力を小さくすることができ、このことに起因して木製拘束体20の局部破壊を生じ難くすることができる。
First, because the cross section of the
一対の拘束材21はそれぞれ、第一プレート11の二つの広幅面に当接しており、第二プレート12と溝条26の間には、左右の幅方向に隙間G2が設けられ、上下の高さ方向に隙間G1が設けられている。芯材10の第一プレート11と拘束材21が隙間無く当接していることにより、芯材10が長手方向に圧縮力を受けて側方に膨らみ、木製拘束体20をその内側から押圧した際に、芯材10に対してヤング率の小さな木製拘束体20(の拘束材21)は適度に変形し、押し込んできた芯材10を吸収することができる。そのため、拘束材21の破損が抑止されながら、木製拘束体20による高い拘束効果を期待することができる。
The pair of restraining
また、第二プレート12と溝条26の幅方向に隙間G2があることにより、第一プレート11と第二プレート12の接合隅角部から外側にはみ出す溶接部Yをこの隙間G2に収容しながら、第一プレート11と木製拘束体20(の拘束材21)の当接姿勢を保持することができる。
In addition, because there is a gap G2 between the
さらに、第二プレート12の上下の端面と溝条26の間において、高さ方向に隙間G1があることにより、第一プレート11の広幅面11cに対して木製拘束体20(の拘束材21)を確実に当接させることができる。仮にこの高さ方向の隙間G1が無い場合、第二プレート12の上下の端面に木製拘束体20の溝条26が引っ掛かり、第一プレート11の広幅面11cに拘束材21が当接しない場合が生じ得る。
Furthermore, because there is a gap G1 in the height direction between the upper and lower end faces of the
一対の拘束材21の間の隙間25に芯材10の第一プレート11が配設され、上下の溝条26に第二プレート12が配設され、一対の拘束材21とスペーサー16に対して複数の第一長ボルト31が挿通されてナット33にて締付けられ、一対の側材22と拘束材21に対して第二長ボルト41が挿通されてナット43にて締付けられることにより、座屈拘束ブレース100が形成される。
The
座屈拘束ブレース100によれば、一対の拘束材21と一対の側材22が複数の第一長ボルト31と第二長ボルト41をナット締めすることによって強固に閉合されてなる木製拘束体20により、断面十字状の芯材10が包囲されている構成を有することから、座屈強度の高い座屈拘束ブレースとなる。さらに、鋼製の芯材10が木製拘束体20にて包囲されていることにより、座屈拘束ブレース100を木造建築物の架構に適用した場合でも、架構構成部材と不釣合いな外観を与えない。
The buckling
例えば図6に示すように、図示する座屈拘束ブレース100において、木製拘束体20の隙間25内には、第一プレート11の左右の側方にスペーサー16が配設された状態で芯材10が収容され、第一プレート11の側面から側方に張り出す突起15が係合孔22aに係合されている。
For example, as shown in FIG. 6, in the illustrated buckling
図4、図6及び図7に示すように、芯材10の第一プレート11の広幅部11aの側面(狭幅面11d)と木製拘束体20の側材22の間には、幅t1の隙間G3が設けられている。また、図4及び図8に示すように、第二プレート12の広幅部12aと木製拘束体20の拘束材21の有するスリット24の間には、第二プレート12の長手方向に幅t2であり、第二プレート12の側方に幅t1の隙間G4が設けられている。このように、第一プレート11の広幅部11aの側面と木製拘束体20の側材22の間に隙間G3を有していることにより、座屈拘束ブレース100が取り付けられている構面が大きく変形した場合に、この隙間G3にて芯材10の変形を吸収し、所謂付加曲げモーメントが木製拘束体20に作用することを解消できる。一方、スリット24と第二プレート12との間に隙間G4が存在することにより、構面の変形に応じて芯材10が伸縮した際に、この芯材10の伸縮を隙間G4が吸収することができ、伸縮する芯材10(の第二プレート12の広幅部12a)がスリット24の壁面に接触して木製拘束体20が破損に至るといった課題を解消できる。
4, 6 and 7, a gap G3 of width t1 is provided between the side (
また、図6に示すように、第一プレート11の広幅部11aと狭幅部11bの境界領域Aは、芯材10の平面積及び断面積が変化する変化領域であることから、芯材10に作用する付加曲げモーメントをこの変化領域にて吸収することができる付加曲げ吸収エリアとなっている。このように、芯材10に作用する付加曲げモーメントを、芯材10の第一プレート11の広幅部11aと狭幅部11bの境界領域Aにて効果的に吸収し、芯材10と木製拘束体20の側材22の間に設けられた隙間G3により、芯材10に作用する付加曲げモーメントを木製拘束体20の側材22に作用させないようにすることができる。
As shown in FIG. 6, the boundary area A between the
さらに、芯材10の第一プレート11の中央側に狭幅部11bを設けたことにより、狭幅部11bと側材22の間に存在する比較的大きな隙間G5(芯材10の第一プレート11の端部側の広幅部11aと側材22の間の隙間G3よりも大きな隙間)に対して、スペーサー16を介在させて隙間G5を閉塞することにより、芯材10の第一プレート11の強軸方向(第一プレート11の広幅面11cに平行な方向)の座屈を防止することができる。そのため、座屈拘束ブレース100の全体座屈が抑制され、座屈拘束ブレース100の圧縮耐力が向上することにより、座屈拘束ブレース100が組み込まれた架構とこの架構を含む建築物に対して優れた耐震補強効果を付与できる。
Furthermore, by providing a
<架構への座屈拘束ブレースの適用例>
次に、図9及び図10を参照して、架構への座屈拘束ブレースの適用例について説明する。ここで、図9は、実施形態に係る座屈拘束ブレースが木造建物等の架構に組み込まれた状態を示す図である。また、図10は、大地震時における架構の変形態様と、架構の変形に起因する座屈拘束ブレース接合部における付加曲げモーメントを説明する図である。尚、図示例の座屈拘束ブレースは、木造建物の架構以外にも、S造(S:Steel)建物の架構、RC造建物の架構、SRC造(SRC:Steel Reinforced Concrete)建物の架構に組み込まれてもよい。
<Example of application of buckling restraint braces to a structure>
Next, an example of application of the buckling restrained brace to a frame will be described with reference to Fig. 9 and Fig. 10. Fig. 9 is a diagram showing a state in which a buckling restrained brace according to an embodiment is incorporated into a frame such as a wooden building. Fig. 10 is a diagram explaining deformation of the frame during a major earthquake and additional bending moment at a buckling restrained brace joint caused by deformation of the frame. The buckling restrained brace of the illustrated example may be incorporated into a frame of a steel (S) building, a frame of a reinforced concrete (RC) building, or a frame of a steel reinforced concrete (SRC) building, in addition to a frame of a wooden building.
図9に示す架構Sは、木造建築物等を構成する木製の柱Cと梁Bにより形成されている。対角線位置にある二つの隅角部には、平鋼により形成されるガセットプレートGPが取付けられている。ガセットプレートGPの表面には、該表面に直交するようにフィンスチフナFSが溶接にて接合されている。柱Cの柱芯L1と梁Bの梁芯L2の交点Oに対して、フィンスチフナFSの芯L3が交差するようにしてフィンスチフナFSがガセットプレートGPに接合される。そして、座屈拘束ブレース100も、対角位置にある双方の交点Oを通る線状に配設される。
The frame S shown in Figure 9 is formed of wooden columns C and beams B that constitute a wooden building or the like. Gusset plates GP made of flat steel are attached to the two diagonal corners. Fin stiffeners FS are welded to the surface of the gusset plates GP so that they are perpendicular to the surface. The fin stiffeners FS are joined to the gusset plates GP so that their cores L3 intersect with the intersection O between the column center L1 of the column C and the beam center L2 of the beam B. The buckling
ガセットプレートGPと芯材10の第一プレート11の広幅部11aは、スプライスプレートSPを介してハイテンションボルトにより接合され、フィンスチフナFSと第二プレート12は、スプライスプレートSPを介してハイテンションボルトにより接合される。
The gusset plate GP and the
図10に示すように、大地震時において構面が変形することにより、座屈拘束ブレース接合部においては、接合部を剛と見なした場合に、以下の式(1)に示す付加曲げモーメントが作用し得る。 As shown in Figure 10, when a large earthquake occurs, the structural members are deformed, and an additional bending moment shown in the following formula (1) can act on the buckling-restrained brace joints if the joints are considered to be rigid.
座屈拘束ブレース100によれば、芯材10の第一プレート11の広幅部11aの側面と木製拘束体20の側材22の間に幅t1の隙間G3が設けられていることにより、座屈拘束ブレース100が取り付けられている構面が大きく変形した場合に、この隙間G3にて芯材10の変形を吸収し、付加曲げモーメントが木製拘束体20に作用することを解消できる。また、芯材10の第二プレート12と木製拘束体20の拘束材21の有するスリット24の間において、第二プレート12の長手方向に幅t2であり、第二プレート12の側方に幅t1の隙間G4が設けられていることにより、構面の変形に応じて芯材10が伸縮した際に、この芯材10の伸縮を隙間G4が吸収することができ、伸縮する芯材10の第二プレート12の広幅部12aがスリット24の壁面に接触して、木製拘束体20が破損に至るといった課題を解消できる。
According to the buckling
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Note that the configurations described in the above embodiments may be combined with other components, and the present invention is not limited to the configurations shown here. In this regard, changes can be made without departing from the spirit of the present invention, and can be determined appropriately according to the application form.
10:芯材
11:第一プレート
11a:広幅部
11b:狭幅部
11c:広幅面
11d:狭幅面
11e:ボルト孔
12:第二プレート
12a:広幅部
12b:狭幅部
12c:広幅面
12d:狭幅面
12e:ボルト孔
15:突起
16:スペーサー
16a:ボルト孔
20:木製拘束体
21:拘束材(集成材)
21':ラミナ
21":座ぐり溝
21a:第一ボルト孔
21b:第一ボルト孔ユニット
21c:第二ボルト孔
22:側材(集成材)
22':ラミナ
22":座ぐり溝
22a:第二ボルト孔
22b:第二ボルト孔ユニット
22c:係合孔
24:スリット
25:隙間
26:溝条
31:第一長ボルト
32:座金
33:ナット
34:座金
41:第二長ボルト
42:座金
43:ナット
44:座金
100:座屈拘束ブレース
G1,G2、G3:隙間
A:付加曲げ吸収エリア(境界領域)
Y:溶接部
S:架構(構面)
C:柱
B:梁
GP:ガセットプレート
FS:フィンスチフナ
SP:スプライスプレート
10: Core material 11:
21':
22':
Y: Welded section S: Frame (structural surface)
C: Pillar B: Beam GP: Gusset plate FS: Fin stiffener SP: Splice plate
Claims (8)
前記第一プレートの二つの広幅面に当接するように配設されている木製で一対の拘束材と、前記第一プレートの二つの狭幅面に対向するように配設され、前記一対の拘束材に接続されている木製で一対の側材と、により形成される木製拘束体と、を有し、
前記一対の拘束材の対応する位置には第一ボルト孔が開設され、対応する該第一ボルト孔により第一ボルト孔ユニットが形成され、複数の該第一ボルト孔ユニットにそれぞれ第一長ボルトが挿通されてナット締めされており、
前記一対の側材と前記拘束材の対応する位置には第二ボルト孔が開設され、対応する該第二ボルト孔により第二ボルト孔ユニットが形成され、複数の該第二ボルト孔ユニットにそれぞれ第二長ボルトが挿通されてナット締めされていることを特徴とする、座屈拘束ブレース。 A core member made of steel, comprising a first plate and a second plate that are mutually perpendicular and have the same length in the longitudinal direction , the first plate and the second plate being mutually perpendicular over the entire area in the longitudinal direction and having a cross-shaped cross section;
a pair of wooden restraining members arranged to abut on the two wide surfaces of the first plate, and a pair of wooden side members arranged to face the two narrow surfaces of the first plate and connected to the pair of restraining members;
First bolt holes are formed at corresponding positions of the pair of restraining members, a first bolt hole unit is formed by the corresponding first bolt holes, a first long bolt is inserted into each of the first bolt hole units and fastened with a nut,
A buckling restraint brace, characterized in that second bolt holes are opened at corresponding positions of the pair of side members and the restraint member, a second bolt hole unit is formed by the corresponding second bolt holes, and a second long bolt is inserted into each of the multiple second bolt hole units and tightened with a nut.
前記溝条に前記第二プレートが収容されてい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。 The restraint member has a groove at a position corresponding to the second plate,
2. The buckling restrained brace of claim 1, wherein the second plate is received in the groove.
前記第一プレートの前記広幅部の側面と前記側材の間に隙間を有していることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。 The first plate has a narrow portion where the width of the wide surface is relatively narrow at a center side in a longitudinal direction thereof, and has a wide portion where the width of the wide surface is relatively wide at an end side in the longitudinal direction thereof,
The buckling restraint brace according to claim 1 , wherein a gap is provided between a side surface of the wide portion of the first plate and the side member.
前記第二プレートは、その長手方向の中央側において広幅面の幅が相対的に狭い狭幅部を有し、その長手方向の端部側において広幅面の幅が相対的に広い広幅部を有し、
前記木製拘束体のうち、前記第二プレートの前記広幅部に対応する位置には該広幅部に干渉しないスリットが設けられていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。 The second plate extends to an end of the first plate,
The second plate has a narrow portion where the width of the wide surface is relatively narrow at a center side in a longitudinal direction thereof, and has a wide portion where the width of the wide surface is relatively wide at an end side in the longitudinal direction thereof,
5. A buckling restraint brace as described in claim 1, wherein the wooden restraint body has a slit at a position corresponding to the wide portion of the second plate so as not to interfere with the wide portion.
前記スペーサーには、前記第一ボルト孔ユニットを構成するボルト孔が開設され、該ボルト孔に前記第一長ボルトが挿通されていることを特徴とする、請求項4又は請求項4に従属する請求項5に記載の座屈拘束ブレース。 a spacer is interposed between a side surface of the narrow portion of the first plate and a wall surface of the side member,
A buckling restraint brace as described in claim 4 or claim 5 dependent on claim 4, characterized in that the spacer has a bolt hole that constitutes the first bolt hole unit, and the first long bolt is inserted into the bolt hole.
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