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JP7683982B2 - 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 to form building frames (column-beam frames, roof frames, 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.

ここで、特許文献1には、芯材が一対の角形鋼管により形成される拘束材にて拘束された座屈拘束ブレースに関し、芯材から押圧力を受けた拘束材に局部破壊を生じさせない座屈拘束ブレースが提案されている。具体的には、板状部の両端に他部材との接合のための接合部を有した芯材と、板状部の弱軸方向に直交する各面に対向して配置された拘束材とを備える座屈拘束ブレースである。 Patent Document 1 proposes a buckling-restrained brace in which a core member is restrained by restraining members formed of a pair of square steel pipes, and which does not cause localized damage to the restraining members that receive pressure from the core member. Specifically, the buckling-restrained brace includes a core member that has joints at both ends of the plate-shaped portion for joining to other members, and restraining members that are arranged opposite each face that is perpendicular to the weak axis direction of the plate-shaped portion.

この座屈拘束ブレースにおいて、板状部と拘束材との間には拘束材に接触する鋼板が設けられ、角形鋼管からなる拘束材はその各面部の交差箇所に曲面領域を有する角部を備えている。鋼板における拘束材と接触する側の面と拘束材の角部との間には、拘束材と鋼板を固定する溶接部が設けられている。 In this buckling restraint brace, a steel plate that comes into contact with the restraint material is provided between the plate-shaped portion and the restraint material, and the restraint material, which is made of a square steel tube, has corners with curved areas at the intersections of each of its surface portions. A weld is provided between the surface of the steel plate that comes into contact with the restraint material and the corner of the restraint material to secure the restraint material to the steel plate.

特許第6445862号公報Patent No. 6445862

特許文献1に記載の座屈拘束ブレースによれば、既製の角形鋼管などの部材を拘束材として用いることが容易になり、高コスト化を招来することなく、芯材から押圧力を受けた拘束材の局部破壊を抑制することが可能になる。 The buckling restraint brace described in Patent Document 1 makes it easy to use components such as prefabricated square steel pipes as restraint materials, making it possible to suppress localized damage to restraint materials subjected to compressive force from the core material without incurring high costs.

ところで、座屈拘束ブレースは、その両端部が建物架構の隅角部等に設けられているブラケットやガセットプレート等の接続治具に対してボルト接合等されることにより、建物架構に組み込まれることになる。そして、建物架構が地震時に変形した際には、地震時の水平力等の外力がブラケット等を介して座屈拘束ブレースの端部に入り、芯材の端部からその全域に外力が圧縮力等として伝達されることにより、芯材の全域が塑性変形することで地震時のエネルギー吸収性能が発揮されることになる。より具体的には、芯材に圧縮力が作用した際にその全域でその弱軸方向に高次モードの座屈(波状の変形)が生じることにより、芯材の全体を可及的均等に座屈させることで座屈拘束ブレースの全体の塑性変形性能を発揮することができる。 The buckling restrained brace is incorporated into the building frame by bolting its both ends to connecting fixtures such as brackets and gusset plates that are installed at the corners of the building frame. When the building frame is deformed during an earthquake, external forces such as horizontal forces during the earthquake enter the ends of the buckling restrained brace via brackets, etc., and the external forces are transmitted from the ends of the core material to the entire area as compressive forces, etc., causing plastic deformation throughout the entire core material, thereby demonstrating the energy absorption performance during an earthquake. More specifically, when a compressive force acts on the core material, higher-order mode buckling (wavy deformation) occurs throughout the entire area in the weak axis direction, and the entire core material is buckled as evenly as possible, allowing the entire buckling restrained brace to demonstrate its overall plastic deformation performance.

特許文献1に記載の座屈拘束ブレースでは、上記する高次モードの座屈を生じさせるべく、ブチルゴム等の変形性能を有するアンボンド材を芯材の広幅面と拘束材の間に介在させ、アンボンド材の厚みをクリアランスとして、芯材が圧縮力を受けた際にこのクリアランス内で高次モードの座屈を生じさせるようにしている。 In the buckling restraint brace described in Patent Document 1, in order to cause the above-mentioned higher-order mode buckling, an unbonded material with deformable properties, such as butyl rubber, is interposed between the wide surface of the core material and the restraining material, and the thickness of the unbonded material is used as a clearance, within which higher-order mode buckling occurs when the core material is subjected to a compressive force.

上記するブチルゴムをアンボンド材に適用する場合、市販品である定形のブチルゴムでは、座屈拘束ブレースに対してそのまま適用できる寸法の製品が一般に存在せず、座屈拘束ブレースへの適用に際しては切断加工して寸法合わせをしているのが現状であることから、座屈拘束ブレースへの断面適応性が良いとは言い難く、例えば様々な形状及び寸法の角形鋼管(拘束材)に対応し難いといった課題がある。 When applying the above-mentioned butyl rubber to unbonded materials, there are generally no commercially available standard butyl rubber products with dimensions that can be directly applied to buckling restraint braces, and the current situation is that when applying to buckling restraint braces, the material must be cut to fit the dimensions, so it is difficult to say that the cross-sectional adaptability to buckling restraint braces is good, and there are issues such as it being difficult to use square steel pipes (restraint materials) of various shapes and dimensions.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、定形のブチルゴムによるアンボンド材に代わり、拘束材が芯材から受ける押圧力に起因する局部破壊を防止する機構とアンボンド材としての機能を備えた部材を有する、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 has a mechanism for preventing localized damage caused by the pressure applied to the restraint material from the core material, and a component that functions as an unbonded material, instead of an unbonded material made of standard butyl rubber.

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、
鋼製でプレート状の芯材と、
前記芯材の有する二つの広幅面に対向するように配設されている、角形鋼管からなる一対の拘束材と、
前記芯材と前記拘束材の間に介在する内挿板とを有し、
前記内挿板の強度と硬度が、前記芯材と前記拘束材に比べて相対的に高いことを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the buckling restraint brace according to the present invention is as follows:
A steel plate-shaped core material,
A pair of restraining members made of square steel pipes arranged to face the two wide surfaces of the core material;
An insert plate is interposed between the core material and the restraint material,
The strength and hardness of the insert plate are relatively high compared to the core material and the restraining material.

本態様によれば、芯材と拘束材の間に、芯材と拘束材に比べて強度と硬度が相対的に高い内挿板を介在させたことにより、内挿板が、拘束材が芯材から受ける押圧力に起因する局部破壊を防止するとともに、アンボンド材としての機能、すなわち、座屈拘束ブレースが組み込まれた建物架構が地震時に変形して芯材と拘束材が摺動した際の摩擦を防止することができる。 According to this embodiment, by interposing an insert plate between the core material and the restraining material, which has a relatively higher strength and hardness than the core material and the restraining material, the insert plate prevents localized damage caused by the pressing force that the restraining material receives from the core material, and also functions as an unbonded material, that is, prevents friction when the building frame incorporating the buckling restraint brace deforms during an earthquake and the core material and the restraining material slide against each other.

ここで、「内挿板の強度と硬度が、芯材と拘束材に比べて相対的に高い」とは、それぞれの強度と硬度の関係が、内挿板>芯材=拘束材の関係や、内挿板>芯材>拘束材、内挿板>拘束材>芯材の関係を含んでいる。 Here, "the strength and hardness of the insert plate are relatively high compared to the core material and the restraining material" means that the relationship between their respective strengths and hardnesses includes the relationship of insert plate > core material = restraining material, insert plate > core material > restraining material, and insert plate > restraining material > core material.

また、芯材において、その弱軸方向に高次モードの座屈を有効に生じさせるべく、芯材の広幅面にスリットを設けてもよい。そして、このように広幅面にスリットを設けたことにより、芯材の強軸方向の強度が弱くなることから、必要に応じて、広幅面のスリットにスペーサーを挿入してもよい。 In addition, in order to effectively induce higher-order mode buckling in the weak axis direction of the core material, slits may be provided on the wide surface of the core material. Since providing slits on the wide surface in this manner weakens the strength of the core material in the strong axis direction, spacers may be inserted into the slits on the wide surface as necessary.

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記芯材及び前記拘束材と、前記内挿板がいずれもSS材、SN材、SM材のいずれか一種により形成され、該内挿板が相対的に高強度かつ高硬度の材料により形成されていることを特徴とする。
Another aspect of the buckling restraint brace according to the present invention is
The core material, the restraint material, and the inner plate are all formed from one of SS material, SN material, and SM material, and the inner plate is formed from a material having relatively high strength and high hardness.

本態様によれば、芯材及び拘束材と内挿板がいずれも、一般に市販されて可及的に安価なSS(Steel Structure)材(一般構造用圧延鋼材)や、SN(Steel New)材(建築構造用圧延鋼材)、SM(Steel Marine)材(溶接構造用圧延鋼材)により形成され、芯材及び拘束材と内挿板の鋼種を変化させることで、それらの強度と硬度を異ならせながら製作コストを低減することができる。ここで、芯材等の材料としてはその他、国土交通大臣の認定を取得した製品の全般が適用されてよい。 According to this embodiment, the core material, restraint material, and insert plate are all made of SS (Steel Structure) material (rolled steel for general structure), SN (Steel New) material (rolled steel for architectural structure), and SM (Steel Marine) material (rolled steel for welded structure), which are generally available on the market and are as inexpensive as possible. By changing the steel type of the core material, restraint material, and insert plate, it is possible to reduce manufacturing costs while varying their strength and hardness. Here, other materials such as the core material may be any product certified by the Minister of Land, Infrastructure, Transport and Tourism.

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記芯材及び前記拘束材がSS材、SN材、SM材のいずれか一種により形成され、該内挿板がSC材により形成されていることを特徴とする。
Another aspect of the buckling restraint brace according to the present invention is
The core material and the restraining material are formed from any one of SS material, SN material, and SM material, and the inner plate is formed from SC material.

本態様によれば、芯材及び拘束材が一般に市販されて可及的に安価なSS材、SN材、SM材のいずれか一種により形成され、内挿板が同様に一般に市販されて可及的に安価なSC(Steel Carbon)材(機械構造用炭素鋼鋼材)により形成され、SC材はSS材等よりも一般に強度と硬度が高いことから、それらの強度と硬度を異ならせながら製作コストを低減することができる。 According to this embodiment, the core material and the restraining material are made of one of SS, SN, and SM materials, which are generally available on the market and as inexpensive as possible, and the insert plate is made of SC (Steel Carbon) material (carbon steel for mechanical structures), which is also generally available on the market and as inexpensive as possible. Since SC material generally has higher strength and hardness than SS material and the like, it is possible to reduce manufacturing costs while varying the strength and hardness.

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、
前記内挿板における、前記芯材もしくは前記拘束材への取り付け面と反対側には、前記芯材の座屈変形用の隙間が設けられていることを特徴とする。
In another aspect of the buckling restrained brace according to the present invention,
The inner plate is characterized in that a gap is provided on the side opposite to the attachment surface to the core material or the restraint material to allow for buckling deformation of the core material.

本態様によれば、芯材と拘束材の対向面の少なくとも一方に内挿板が取り付けられ、内挿板と他方の部材との間に座屈変形用の隙間(クリアランス)が設けられることにより、芯材の高次モードの座屈を生じさせることが可能になる。本態様において、内挿板を、その一方面が芯材と拘束材のいずれか一方に対して、点溶接や接着剤等により接続することができる。 According to this aspect, an insert plate is attached to at least one of the opposing surfaces of the core material and the restraint material, and a gap (clearance) for buckling deformation is provided between the insert plate and the other member, making it possible to cause higher-order mode buckling of the core material. In this aspect, one side of the insert plate can be connected to either the core material or the restraint material by spot welding, adhesive, etc.

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、
前記芯材の両端には、前記広幅面に直交して他部材に接合される、一対の接合板が固定されており、
前記一対の接合板に対して補強板が固定され、前記広幅面と該一対の接合板と該補強板により形成される空間に前記拘束材の端部が収容されていることを特徴とする。
In another aspect of the buckling restrained brace according to the present invention,
A pair of joining plates are fixed to both ends of the core material, and are joined to other members perpendicular to the wide surface,
A reinforcing plate is fixed to the pair of joining plates, and an end of the restraining material is accommodated in a space formed by the wide surface, the pair of joining plates, and the reinforcing plate.

本態様によれば、芯材の両端において広幅面に直交する一対の接合板が固定され、一対の接合板に対して補強板が固定され、広幅面と一対の接合板と補強板により形成される空間に拘束材の端部が収容されていることにより、高強度な端部構造を備えた座屈拘束ブレースとなる。ここで、接合板が接合される他部材とは、建物架構の隅角部等から構面内に張り出すブラケットやガセットプレート等の接続治具が一例として挙げられる。また、芯材の端部をウェブとした場合は、このウェブに直交する一対の接合板は一対のフランジとなる。 According to this aspect, a pair of connecting plates perpendicular to the wide surface are fixed to both ends of the core material, a reinforcing plate is fixed to the pair of connecting plates, and the end of the restraining material is housed in the space formed by the wide surface and the pair of connecting plates and the reinforcing plate, resulting in a buckling restrained brace with a high-strength end structure. Here, examples of other members to which the connecting plates are joined include connecting jigs such as brackets and gusset plates that protrude into the structural surface from corners of the building frame. Furthermore, if the ends of the core material are webs, the pair of connecting plates perpendicular to this web become a pair of flanges.

また、本発明による座屈拘束ブレースの他の態様は、
前記芯材の側方において、前記一対の拘束材の両側を一対の補剛材が繋いでおり、
前記芯材が、前記一対の拘束材と前記一対の補剛材とにより包囲されていることを特徴とする。
Another aspect of the buckling restraint brace according to the present invention is
A pair of stiffening members connects both sides of the pair of restraining members on the sides of the core member,
The core material is surrounded by the pair of restraining materials and the pair of stiffening materials.

本態様によれば、芯材の側方において一対の拘束材の両側を一対の補剛材が繋いでいることにより、芯材の幅方向(強軸方向)の変形を補剛材により拘束することができる。 According to this embodiment, a pair of stiffening materials connects both sides of a pair of restraining materials on the sides of the core material, so that deformation of the core material in the width direction (strong axis direction) can be restrained by the stiffening materials.

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、定形のブチルゴムによるアンボンド材に代わり、拘束材が芯材から受ける押圧力に起因する局部破壊を防止する機構とアンボンド材としての機能を備えた部材を有する、座屈拘束ブレースを提供することができる。 As can be understood from the above explanation, the buckling restraint brace of the present invention can provide a buckling restraint brace that has a mechanism for preventing localized damage caused by the pressure applied to the restraint material from the core material, and a component that functions as an unbonded material, instead of a standard unbonded material made of butyl rubber.

実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of an example buckling restrained brace according to embodiments. 実施形態に係る座屈拘束ブレースの組立前状態の軸直交方向の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a buckling restraint brace according to an embodiment in a pre-assembly state taken in a direction perpendicular to the axis. 実施形態に係る座屈拘束ブレースの一例の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an example of a buckling restrained brace according to embodiments. 実施形態に係る座屈拘束ブレースの組立状態の軸直交方向の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the buckling restraint brace according to the embodiment in an assembled state taken in a direction perpendicular to the axis. 芯材から拘束材に対して、高次モードの座屈の際の押圧力が作用している状態を説明する、座屈拘束ブレースの軸直交方向の縦断面模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram of a vertical cross section of a buckling restraint brace in a direction perpendicular to the axis, illustrating the state in which a pressing force acts from the core material to the restraint material during higher-order mode buckling. 芯材から拘束材に対して、高次モードの座屈の際の押圧力が作用している状態を説明する、座屈拘束ブレースの軸方向の縦断面模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram of a vertical cross section in the axial direction of a buckling restraint brace, illustrating the state in which a pressing force acts from the core material to the restraint material during higher-order mode buckling.

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]
図1乃至図5を参照して、実施形態に係る座屈拘束ブレースとその製作方法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の一例の分解斜視図であり、図2は、実施形態に係る座屈拘束ブレースの組立前状態の軸直交方向の縦断面図である。また、図3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4は、実施形態に係る座屈拘束ブレースの組立状態の軸直交方向の縦断面図である。
[Buckling Restrained Brace According to the Embodiment]
An example of a buckling restrained brace according to an embodiment and a method for manufacturing the same will be described with reference to Figures 1 to 5. Here, Figure 1 is an exploded perspective view of an example of a buckling restrained brace according to an embodiment, and Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view in a direction perpendicular to the axis of the buckling restrained brace according to an embodiment in a pre-assembled state. Also, Figure 3 is a perspective view of an example of a buckling restrained brace according to an embodiment, and Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view in a direction perpendicular to the axis of the buckling restrained brace according to an embodiment in an assembled state.

座屈拘束ブレース100は、芯材10と、芯材10の有する二つの広幅面10aに対向するように配設されている一対の拘束材30と、芯材10と拘束材30の間に介在する内挿板20とを有する。すなわち、従来の座屈拘束ブレースのように、定形のブチルゴムによるアンボンド材を備えていない。 The buckling restraint brace 100 has a core material 10, a pair of restraint members 30 arranged to face the two wide surfaces 10a of the core material 10, and an insert plate 20 interposed between the core material 10 and the restraint members 30. In other words, unlike conventional buckling restraint braces, it does not have a fixed-shaped unbonded material made of butyl rubber.

芯材10は、細長の鋼板により形成され、その長手方向の中央側において広幅面10aの幅が相対的に狭い狭幅部11を有し、その長手方向の端部側において広幅面10aの幅が相対的に広い広幅部12を有している。 The core material 10 is formed from an elongated steel plate, and has a narrow width portion 11 at the center of its length where the width of the wide surface 10a is relatively narrow, and a wide width portion 12 at the end of its length where the width of the wide surface 10a is relatively wide.

芯材10がその長手方向の中央側に狭幅部11を有し、長手方向の端部側に広幅部12を有することにより、中央側の狭幅部11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11に限定させることができる。 The core material 10 has a narrow width portion 11 at the center of its length and a wide width portion 12 at the end of its length, so that the narrow width portion 11 at the center can be made into a region that is easily plasticized, and further, the plasticized region can be limited to the narrow width portion 11 at the center.

芯材10の狭幅部11の中央位置において、狭幅部11の二つの広幅面10aには、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11の広幅面10aに対して溶接等により接合されている。 At the center of the narrow portion 11 of the core material 10, a cylindrical steel protrusion 15 protrudes from the two wide surfaces 10a of the narrow portion 11. The protrusion 15 is joined to the wide surfaces 10a of the narrow portion 11 by welding or the like.

また、芯材10の狭幅部11の突起15の両側には、細長のスリット14が設けられており、スリット14には、鋼製のスペーサー17がX1方向に挿通されるようになっている。 In addition, a long and narrow slit 14 is provided on both sides of the protrusion 15 of the narrow portion 11 of the core material 10, and a steel spacer 17 is inserted into the slit 14 in the X1 direction.

スリット14は、芯材10の耐力調整用の細孔であり、スペーサー17は、芯材10がスリット14を設けたことにより内部へ変形すること(強軸方向への変形)を防止する内部変形防止材として機能する。スリット14に挿通されたスペーサー17は、一対の拘束材30により位置規制される。 The slits 14 are small holes for adjusting the strength of the core material 10, and the spacers 17 function as internal deformation prevention materials that prevent the core material 10 from deforming inward (deformation in the strong axis direction) due to the provision of the slits 14. The spacers 17 inserted into the slits 14 are restricted in position by a pair of restraining members 30.

芯材の両端にある広幅部12には、その広幅面10aに直交して他部材に接合される、一対の鋼板からなる接合板13が溶接等により接合されている。 The wide sections 12 at both ends of the core material are joined by welding or the like to joining plates 13, which are made of a pair of steel plates and are joined to other members perpendicular to the wide surface 10a.

広幅部12と接合板13にはそれぞれボルト孔12a,13aが設けられており、不図示の建物架構の隅角部等から構面内に張り出すブラケットやガセットプレート等の接続治具(他部材)のボルト孔と位置合わせされ、ボルト接合されるようになっている。 Bolt holes 12a, 13a are provided in the wide section 12 and the connecting plate 13, respectively, and are aligned with bolt holes of connecting fixtures (other members) such as brackets and gusset plates that protrude into the structural surface from corners of the building frame (not shown), and are bolted together.

一対の接合板13に対して鋼板からなる補強板18が溶接等により接合され、芯材10の広幅部12と一対の接合板13と補強板18とにより形成される空間に、拘束材30の端部が収容されるようになっている。 A reinforcing plate 18 made of a steel plate is joined to the pair of joining plates 13 by welding or the like, and the end of the restraining material 30 is accommodated in the space formed by the wide portion 12 of the core material 10, the pair of joining plates 13, and the reinforcing plate 18.

芯材10と拘束材30の間に内挿板20が介在することにより、座屈拘束ブレース100が組み込まれた建物架構が地震時に変形した際に、拘束材30が芯材10から押圧力を直接受けることに起因する局部破壊を防止できる。 By placing the insert plate 20 between the core material 10 and the restraint material 30, when a building frame incorporating the buckling restraint brace 100 is deformed during an earthquake, localized damage caused by the restraint material 30 receiving direct pressure from the core material 10 can be prevented.

ここで、内挿板20と芯材10及び拘束材30の形成材料に関し、内挿板20の強度と硬度が芯材10及び拘束材30に比べて相対的に高くなるように、それらの形成材料が設定されている。 Here, the materials from which the inner plate 20, the core material 10, and the restraining material 30 are made are set so that the strength and hardness of the inner plate 20 are relatively higher than those of the core material 10 and the restraining material 30.

例えば、内挿板20の強度と硬度が相対的に高くなるように、金属種を変化させる形態や、鋼種を変化させる形態などが挙げられる。金属種としては、鋼、アルミニウム、ステンレス、銅、チタン、鉛などが挙げられる。 For example, the type of metal or the type of steel may be changed so that the strength and hardness of the insert plate 20 is relatively high. Examples of metal types include steel, aluminum, stainless steel, copper, titanium, and lead.

鋼種を変化させる場合は、芯材10及び拘束材30と、内挿板20がいずれも、SS材やSN材、SM材のいずれか一種により形成され、内挿板20が相対的に高強度かつ高硬度のSS材等により形成される形態と、芯材10及び拘束材30がSS材やSN材、SM材のいずれか一種により形成され、内挿板20がSC材により形成される形態がある。 When changing the steel type, there are two configurations: the core material 10, the restraining material 30, and the inner plate 20 are all made of one of SS, SN, or SM materials, with the inner plate 20 made of a relatively high-strength and high-hardness SS material, etc.; and the core material 10 and the restraining material 30 are made of one of SS, SN, or SM materials, with the inner plate 20 made of SC material.

SS材を取り上げると、SS材には、SS330,SS400,SS490,SS540等があり、SS400とSS490は広く普及されている。 Looking at SS materials, there are SS330, SS400, SS490, SS540, etc., with SS400 and SS490 being the most widely used.

そこで、芯材10及び拘束材30と、内挿板20がいずれもSS材により形成される形態では、芯材10及び拘束材30にSS400を適用し、内挿板20にSS490を適用することにより、製作コストが低減されることから好ましい。 Therefore, in a configuration in which the core material 10, restraint material 30, and inner plate 20 are all made of SS material, it is preferable to use SS400 for the core material 10 and restraint material 30 and SS490 for the inner plate 20, as this reduces manufacturing costs.

一方、SC材には、S45C,S50C,S55C.S60C等があり、S45Cは広く普及されている。 On the other hand, SC materials include S45C, S50C, S55C, S60C, etc., with S45C being the most widely used.

そこで、芯材10及び拘束材30に例えばSS400やSS490を適用し、内挿板20にS45Cを適用することにより、製作コストが低減されることから好ましい。 Therefore, it is preferable to use, for example, SS400 or SS490 for the core material 10 and the restraining material 30, and S45C for the insert plate 20, as this reduces manufacturing costs.

同種の金属により形成される金属部材同士を当接させて摺動面を形成する場合、双方の金属部材の摺動面が互いに噛み合うように塑性変形し、かじりや焼き付けが生じ得る。同種の金属による金属部材の摺動面においては、摺動面の酸化膜が剥がされて金属が露出し、拡散接合して溶着し易く、溶着した際には金属の表面に凹凸が生じ得る。そして、双方の金属の硬度が同じ場合は、互いの凹凸が噛み合うことから、双方の金属の硬度を異ならせることにより、例えば相対的に硬い金属は柔らかい金属を削って変形させ、繰り返しの削りによって滑らかになる。 When metal members made of the same metal are brought into contact with each other to form a sliding surface, the sliding surfaces of both metal members undergo plastic deformation as they mesh with each other, which can result in galling or seizing. On the sliding surfaces of metal members made of the same metal, the oxide film on the sliding surface is peeled off, exposing the metal, which is prone to diffusion bonding and welding, and when welded, unevenness can occur on the metal surface. If the hardness of both metals is the same, the unevenness of each metal will mesh with each other, so by making the hardness of both metals different, for example, the relatively harder metal will cut and deform the softer metal, and the repeated cutting will make it smooth.

そこで、座屈拘束ブレース100においては、芯材10と拘束材30との間に、これらと金属種や鋼種が異なり、これらよりも強度と硬度の高い内挿板20を介在させたことにより、座屈拘束ブレース100が組み込まれた建物架構が地震時に変形した際の、芯材10と内挿板20のかじりや、内挿板20と拘束材30のかじりを防止することができる。 Therefore, in the buckling restraint brace 100, an insert plate 20 made of a different metal or steel type and having higher strength and hardness than the core material 10 and restraint material 30 is placed between the core material 10 and restraint material 30. This prevents the core material 10 from clashing with the insert plate 20, and the insert plate 20 from clashing with the restraint material 30, when a building frame incorporating the buckling restraint brace 100 is deformed during an earthquake.

また、定形のブチルゴムによるアンボンド材を廃したことにより、座屈拘束ブレース100を組み付けた後に、その全体を水溶性溶液に浸漬し、直流電流を流して塗膜を形成する、電着塗装を行うことができる。 In addition, by eliminating the need for a standard butyl rubber unbonding material, after the buckling restraint brace 100 is assembled, the entire brace can be immersed in a water-soluble solution and electrocoated by passing a direct current through it to form a coating.

ブチルゴムによるアンボンド材を備えている従来の座屈拘束ブレースでは、ブチルゴムが電着塗装にて劣化することから、部品ごとにスプレー塗装を施し、スプレー塗装後の各部品を組み付けて座屈拘束ブレースを製作することにより、製作手間を要している。さらに、スプレー塗装後の組み付けを溶接にて行う場合、溶接後のタッチアップ錆止め塗装が行われるが、このタッチアップ錆止め塗装にも製作手間を要している。 In conventional buckling restraint braces that use butyl rubber unbonded material, the butyl rubber deteriorates when electrocoated, so each part is spray-painted and then assembled to produce the buckling restraint brace, which requires a lot of production work. Furthermore, if the assembly after spray painting is done by welding, a touch-up rust-preventive paint is applied after welding, but this touch-up rust-preventive paint also requires production work.

座屈拘束ブレース100によれば、組み付けられた座屈拘束ブレースの全体に対して電着塗装することができるため、タッチアップ錆止め塗装を不要にでき、製作効率が格段に向上する。 The buckling restraint brace 100 allows the entire assembled buckling restraint brace to be electrocoated, eliminating the need for touch-up rust-preventive paint and dramatically improving manufacturing efficiency.

以上のことから、内挿板20は、拘束材30が芯材10から受ける押圧力に起因する局部破壊を防止する機能と、アンボンド材としての機能の双方を備えることから、アンボンド材兼用内挿板と称することもできる。 For the above reasons, the insert plate 20 has both the function of preventing localized damage caused by the pressing force that the restraining material 30 receives from the core material 10 and the function of acting as an unbonded material, and therefore can also be called an insert plate that doubles as an unbonded material.

図1に示すように、内挿板20は拘束材30に対してX2方向に取り付けられ、点溶接や接着剤等により固定される。ここで、内挿板20は芯材10に固定されてもよい。 As shown in FIG. 1, the inner plate 20 is attached to the restraining member 30 in the X2 direction and fixed by spot welding, adhesive, etc. Here, the inner plate 20 may be fixed to the core material 10.

図4に示すように、拘束材30の対向面に形成された内挿板20と芯材10との間(内挿板20の取り付け面と反対側)には、例えば1mm前後の隙間25が形成される。この隙間25の内部には、座屈拘束ブレース100が組み込まれた建物架構の変形の際に芯材10に圧縮力が作用し、狭幅部11に面外方向(弱軸方向)の高次モードの座屈(波状の変形)が生じるようになっている。 As shown in FIG. 4, a gap 25 of, for example, about 1 mm is formed between the inner plate 20 formed on the opposing surface of the restraint member 30 and the core material 10 (opposite the mounting surface of the inner plate 20). Inside this gap 25, a compressive force acts on the core material 10 when the building frame incorporating the buckling restraint brace 100 is deformed, causing high-order mode buckling (wavy deformation) in the out-of-plane direction (weak axis direction) in the narrow width portion 11.

座屈拘束ブレース100においては、芯材10等に対して内挿板20が相対的に高強度かつ高硬度であることから、内挿板20の厚みを可及的に薄くすることができる。そのため、隙間25を備えた状態で形成される座屈拘束ブレース100は、その全体の厚みが可及的に薄厚となる。 In the buckling restraint brace 100, the insert plate 20 has a relatively high strength and hardness compared to the core material 10, etc., so the thickness of the insert plate 20 can be made as thin as possible. Therefore, the buckling restraint brace 100 formed with the gap 25 has an overall thickness that is as thin as possible.

拘束材30は、断面視矩形の角形鋼管により形成されている。拘束材30のうち、内挿板20が取り付けられている側面にも、芯材10の突起15が嵌まり込む突起孔30aが設けられている。 The restraint member 30 is made of a square steel pipe that is rectangular in cross section. The side of the restraint member 30 to which the inner plate 20 is attached also has a projection hole 30a into which the projection 15 of the core member 10 fits.

芯材10の側方において、一対の拘束材30の両側(矩形の短辺に対応する側面)を一対の鋼板からなる補剛材50が溶接等によって繋いでおり、芯材10は、一対の拘束材30と一対の補剛材50とにより包囲されている。 On the sides of the core material 10, both sides (sides corresponding to the short sides of the rectangle) of the pair of restraining members 30 are connected by welding or the like to a pair of stiffening members 50 made of steel plates, and the core material 10 is surrounded by the pair of restraining members 30 and the pair of stiffening members 50.

次に、図5を参照して、芯材10の弱軸方向に生じる高次モードの座屈について説明する。 Next, with reference to Figure 5, we will explain the higher-order mode buckling that occurs in the weak axis direction of the core material 10.

座屈拘束ブレース100は、その両端部が建物架構の隅角部等に設けられている接続治具に対してボルト接合等されることにより、建物架構に組み込まれる。そして、建物架構が地震時に変形した際には、地震時の水平力等の外力が接続治具を介して座屈拘束ブレース100の端部に入り、芯材10の端部からその全域に外力が圧縮力Nとして伝達されることにより、芯材10の全域が塑性変形することで地震時のエネルギー吸収性能が発揮されることになる。言い換えると、芯材10に圧縮力Nが作用した際に芯材10の全域でその弱軸方向に高次モードの座屈(波状の変形)が生じることにより、芯材10の全体を可及的均等に座屈させることで座屈拘束ブレース100の全体の塑性変形性能を発揮することができる。 The buckling restraint brace 100 is incorporated into the building frame by bolting both ends to connecting jigs provided at the corners of the building frame. When the building frame is deformed during an earthquake, external forces such as horizontal forces during the earthquake enter the ends of the buckling restraint brace 100 through the connecting jigs, and the external force is transmitted as compressive force N from the ends of the core material 10 to the entire area, causing the entire core material 10 to plastically deform, thereby demonstrating its energy absorption performance during an earthquake. In other words, when compressive force N is applied to the core material 10, higher-order mode buckling (wavy deformation) occurs throughout the entire core material 10 in the weak axis direction, and the entire core material 10 is buckled as evenly as possible, allowing the entire buckling restraint brace 100 to demonstrate its overall plastic deformation performance.

図5Bに示すように、芯材10に作用する圧縮力Nによって高次モードの座屈が生じ、座屈による波状の変形の山が内挿板20に対して押圧力Qを付与することになる。 As shown in FIG. 5B, a compressive force N acting on the core material 10 causes higher-order mode buckling, and the peaks of the wavy deformation caused by buckling apply a pressing force Q to the inner plate 20.

押圧力Qは、内挿板20に作用した後、内挿板20の内部を広がって拘束材30に作用することとなり、押圧力Qによる拘束材30の局部破壊が防止される。 After the pressing force Q acts on the inner plate 20, it spreads inside the inner plate 20 and acts on the restraining material 30, preventing localized damage to the restraining material 30 due to the pressing force Q.

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
10a:広幅面
11:狭幅部
12:広幅部
12a:ボルト孔
13:接合板
13a:ボルト孔
14:スリット
15:突起
17:スペーサー
18:補強板
20:内挿板(アンボンド材兼用内挿板)
20a:突起孔
25:隙間
30:拘束材(角形鋼管)
30a:突起孔
50:補剛材
100:座屈拘束ブレース
N:軸力(圧縮力)
Q:押圧力
10: Core material 10a: Wide surface 11: Narrow portion 12: Wide portion 12a: Bolt hole 13: Joint plate 13a: Bolt hole 14: Slit 15: Protrusion 17: Spacer 18: Reinforcing plate 20: Insertion plate (Insertion plate also used as unbonded material)
20a: Projection hole 25: Gap 30: Restraint material (square steel pipe)
30a: Projection hole 50: Stiffener 100: Buckling restraint brace N: Axial force (compressive force)
Q: Pressing force

Claims (6)

鋼製でプレート状の芯材と、
前記芯材の有する二つの広幅面に対向するように配設されている、角形鋼管からなる一対の拘束材と、
前記芯材と前記拘束材の間に介在する内挿板とを有し、
前記内挿板の強度と硬度が、前記芯材と前記拘束材に比べて相対的に高いことを特徴とする、座屈拘束ブレース。
A steel plate-shaped core material,
A pair of restraining members made of square steel pipes arranged to face the two wide surfaces of the core material;
An insert plate is interposed between the core material and the restraint material,
A buckling restrained brace, characterized in that the strength and hardness of the insert plate are relatively high compared to the core material and the restraint material.
前記芯材及び前記拘束材と、前記内挿板がいずれもSS材、SN材、SM材のいずれか一種により形成され、該内挿板が相対的に高強度かつ高硬度の材料により形成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 buckling restraint brace of claim 1, characterized in that the core material, the restraint material, and the insert plate are all made of one of SS material, SN material, and SM material, and the insert plate is made of a material with relatively high strength and hardness. 前記芯材及び前記拘束材がSS材、SN材、SM材のいずれか一種により形成され、該内挿板がSC材により形成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 buckling restraint brace of claim 1, characterized in that the core material and the restraint material are made of one of SS material, SN material, and SM material, and the insert plate is made of SC material. 前記内挿板における、前記芯材もしくは前記拘束材への取り付け面と反対側には、前記芯材の座屈変形用の隙間が設けられ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 buckling restraint brace according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a gap is provided on the side of the insert plate opposite the attachment surface to the core material or the restraint material for buckling deformation of the core material. 前記芯材の両端には、前記広幅面に直交して他部材に接合される、一対の接合板が固定されており、
前記一対の接合板に対して補強板が固定され、前記広幅面と該一対の接合板と該補強板により形成される空間に前記拘束材の端部が収容さ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。
A pair of joining plates are fixed to both ends of the core material, and are joined to other members perpendicular to the wide surface,
5. A buckling restraint brace as described in any one of claims 1 to 4, characterized in that a reinforcing plate is fixed to the pair of connecting plates, and an end of the restraint material is accommodated in a space formed by the wide surface, the pair of connecting plates, and the reinforcing plate.
前記芯材の側方において、前記一対の拘束材の両側を一対の補剛材が繋いでおり、
前記芯材が、前記一対の拘束材と前記一対の補剛材とにより包囲されていることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。
A pair of stiffening members connects both sides of the pair of restraining members on the sides of the core member,
The buckling restraint brace according to claim 1 , wherein the core material is surrounded by the pair of restraining materials and the pair of stiffening materials.
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