座屈拘束ブレース
【課題】芯材端部が構造材との接合部周辺で塑性化したり、塑性ヒンジ状態になることを防ぐことが可能であると共に、簡単な構造で芯材端部を補強し得、芯材と構造材の接合部の必要剛性を低減し、接合部構造を簡素化することが可能な座屈拘束ブレースを提供する。
【解決手段】木造建物や中低層鉄骨造建物の構造材に両端部が接合されて圧縮力や引張力を受ける芯材を有する座屈拘束ブレース１であって、分割芯材２を、これを補剛するための外管７内部に、その内面から空隙を隔てて遊挿し、外管の端部内方に、分割芯材よりも高剛性であって、分割芯材の端部と接合されかつ外管の内面に案内されて管軸方向へ移動自在な端部カプラー５を設け、端部カプラーを介して分割芯材の端部を構造材に接合した。端部カプラーと分割芯材の端部とは、螺合長さ調節可能にネジ結合される。
【解決手段】木造建物や中低層鉄骨造建物の構造材に両端部が接合されて圧縮力や引張力を受ける芯材を有する座屈拘束ブレース１であって、分割芯材２を、これを補剛するための外管７内部に、その内面から空隙を隔てて遊挿し、外管の端部内方に、分割芯材よりも高剛性であって、分割芯材の端部と接合されかつ外管の内面に案内されて管軸方向へ移動自在な端部カプラー５を設け、端部カプラーを介して分割芯材の端部を構造材に接合した。端部カプラーと分割芯材の端部とは、螺合長さ調節可能にネジ結合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯材端部が構造材との接合部周辺で塑性化したり、塑性ヒンジ状態になることを防ぐことが可能であると共に、簡単な構造で芯材端部を補強し得、芯材と構造材の接合部の必要剛性を低減し、接合部構造を簡素化することが可能な座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
木造建物や中低層鉄骨造建物では、地震等に対する負担荷重が比較的小さいことから、丸鋼などの比較的軸径の細い芯材を鋼製の管材で補剛するようにした座屈拘束ブレースが採用されている。この座屈拘束ブレースは、塑性化する芯材に丸鋼を用いることを特長としていて、軽量であってかつ施工性及び生産性に優れている。この種の座屈拘束ブレースとしては、特許文献１〜３が知られている。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２では、芯材に丸鋼、座屈補剛材に鋼管、スペーサーに複数の金属製の押し出し成形体を用いて、芯材の局部的な座屈を防止している。５個のスペーサーの挿通孔に芯材を串刺し状態で挿通させて、各スペーサーのビス孔にビスをねじ込んで、ビスの先端部を芯材に押し付けることで、スペーサーを芯材に固定する。すなわち、各スペーサーの軸方向中央部を、芯材に固定する。なお、この固定は、ビス止めに限らず、接着やカシメ等によって行うようにしても良い。そして、このスペーサーを取り付けた芯材を補剛材内に挿入して、中央に位置するスペーサーのビス孔と補剛材のビス孔を互いに一致させて、これらビス孔にビスをねじ込んで、補剛材をスペーサーに固定する。すなわち、補剛材の軸方向中央部を、中央に位置するスペーサーの軸方向中央部に固定する。なお、この固定においても、ビス止めに限らず、接着やカシメ等によって行うようにしても良い。このようにして組み立てた座屈拘束ブレースでは、芯材の両端部が、両端に位置するスペーサーから突出しており、また各スペーサーが、軸方向にほぼ均等な隙間をあけて配置されている。そして、柱等の構造材のプレートに貫通させたボルトと、芯材の両端部のネジ部とを、ナットを介して連結することで、架構体の構造材間に架設される。架構体に組み込んだ座屈拘束ブレースにおいては、各スペーサー間の隙間も芯材の縮み代となることから、芯材の縮み代が分散された状態となっている。すなわち、芯材の縮み代は、芯材の両端部及び各スペーサー間の合計６箇所に分散される。
【０００４】
特許文献３も同様な座屈拘束ブレースを開示している。特許文献３では、座屈拘束ブレースの取付に関し、第１の固定材は、左側縦材の中央部に溶接された一対の垂直プレートと、これら垂直プレートの斜めに切りかかれた上端部間及び下端部間に跨って溶接された取付けプレートとから構成されている。そして、上側の取付けプレートには、その中央部から斜め下方に向かって延びて、下側の端部中央において開放するＵ字型の芯材挿通溝が形成され、下側の取付けプレートには、その中央部から斜め上方に向かって延びて、上側の端部中央において開放するＵ字型の芯材挿通溝が形成されている。これら取付けプレートの芯材挿通溝は、その開放部分すなわちプレート側方からの座屈拘束ブレースの芯材の差し入れを許容している。第２，第３の固定材は、右側縦材と上側、下側横材に跨って溶接された一対の垂直プレートと、第１の固定材の取付けプレートに対向するようにして、垂直プレートの斜めに切りかかれた上端部間或いは下端部間に跨って溶接された取付けプレートとから構成されている。そして、第２の固定材の取付けプレートには、その中央部から斜め下方に向かって延びて、下側の端部中央において開放するＵ字型の芯材挿通溝が形成されている。また、第３の固定材の取付けプレートにも、その中央部から斜め上方に向かって延びて、上側の端部中央において開放するＵ字型の芯材挿通溝が形成されている。これら取付けプレートの芯材挿通溝は、その開放部分すなわちプレート側方からの座屈拘束ブレースの芯材の差し入れを許容している。この取付けプレートへの芯材の取り付けに際しては、芯材の両端部に、予め固定具としてのダブルナット、単ナット、ワッシャを螺合しておく。そして、この芯材の一端部を、芯材に対してほぼ直交する取付けプレートの芯材挿通溝へ、プレート側方から差し入れて挿通させる。この状態で、プレート表面側に位置するダブルナットを締め付けて、このダブルナットとプレート裏面側に位置する単ナットとで取付けプレートを挟み込むことで、芯材の一端部が取付けプレートに取り付けられる。また、芯材の他端部も、一端部と同様にして取付けプレートの芯材挿通溝に挿通した状態で、プレート表面側においてダブルナットを締め付けることで、取付けプレートに取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７８１９６５号公報
【特許文献２】特許第３７８１９６６号公報
【特許文献３】特許第３８８３８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、これら特許文献の座屈拘束ブレースでは、ブレースの端部位置（両端に位置するスペーサー）から突出している芯材の両端部のネジ部を、直接構造材の取付けプレートに接合している。地震力等が入力されることにより、丸鋼である芯材が構造材との接合部近傍で塑性化しその後塑性ヒンジ状態になると、大きな変形時には、引張力や圧縮力の伝達に悪影響を与えたり、芯材の曲げ破壊が懸念されるという課題があった。
【０００７】
また、芯材そのものは軸状部材であるので、構造材にそのままピン接合するわけにはいかず、このため構造材との接合部は、芯材端部を補強し得るように高い剛性で構成する必要がある。このように芯材端部を直接構造材の取付けプレートに接合する場合には、接合部構造を、ブレースの負担荷重に見合わない過剰な剛性に設定しなければならないという課題もあった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、芯材端部が構造材との接合部周辺で塑性化したり、塑性ヒンジ状態になることを防ぐことが可能であると共に、簡単な構造で芯材端部を補強し得、芯材と構造材の接合部の必要剛性を低減し、接合部構造を簡素化することが可能な座屈拘束ブレースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる座屈拘束ブレースは、木造建物や中低層鉄骨造建物の構造材に両端部が接合されて圧縮力や引張力を受ける芯材を有する座屈拘束ブレースであって、上記芯材を、これを補剛するための管材内部に、その内面から空隙を隔てて遊挿し、上記管材の端部内方に、上記芯材よりも高剛性であって、該芯材の端部と接合されかつ該管材の内面に案内されて管軸方向へ移動自在な端部カプラーを設け、該端部カプラーを介して上記芯材の端部を上記構造材に接合したことを特徴とする。
【００１０】
前記端部カプラーと前記芯材の端部とが、螺合長さ調節可能にネジ結合されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる座屈拘束ブレースにあっては、芯材端部が構造材との接合部周辺で塑性化したり、塑性ヒンジ状態になることを防ぐことができると共に、簡単な構造で芯材端部を補強し得、芯材と構造材の接合部の必要剛性を低減し、接合部構造を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る座屈拘束ブレースの好適な一実施形態の構造を説明するための斜視図である。
【図２】図１に示した座屈拘束ブレースの概略側面図である。
【図３】図１中、Ａ部拡大破断斜視図である。
【図４】図１に示した座屈拘束ブレースの作用を説明するための説明図である。
【図５】図１に示した座屈拘束ブレースにおける圧縮軸力の伝達作用を説明するための概略側断面図である。
【図６】図１に示した座屈拘束ブレースの接合ネジ部の拡大側断面図である。
【図７】圧縮軸力の伝達における問題を説明するための側断面図である。
【図８】縮み代の確保における問題を説明するための説明図である。
【図９】接合ネジ部における問題を説明するための拡大側断面図である。
【図１０】本発明に係る座屈拘束ブレースの変形例を示す側断面図である。
【図１１】本発明に係る座屈拘束ブレースの他の変形例を示す要部拡大側断面図である。
【図１２】本発明に係る座屈拘束ブレースの他の変形例を示す外観の斜視図である。
【図１３】本発明に係る座屈拘束ブレースの他の変形例を示す、図４（ｂ）に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる座屈拘束ブレースの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１は、地震等の外力に対する負担荷重が比較的小さな木造建物や中低層鉄骨造建物に適用される。図１〜図６に示すように、本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１は、主として、丸鋼で形成され、軸長方向に圧縮力や引張力を受ける棒状の分割芯材２と、中実筒体状の鋼製中間連結部材３と、接合用ブラケット４が設けられた中実筒体状の鋼製端部カプラー５と、チューブ状の鋼製内管６と、これら分割芯材２、中間連結部材３、端部カプラー５、並びに内管６が挿入されてこれらを収容するスリーブ状の鋼製外管７とを備えて構成される。図１（ａ）は内管６及び外管７を外した状態の斜視図、図１（ｂ）は外管７を外した状態の斜視図、図１（ｃ）は組み立てられた座屈拘束ブレース１の外観を示す斜視図である。
【００１４】
ブレースは、縦材と横材で組んだ建物の架構内に上下方向斜めに差し渡されるもので、本来の芯材の軸長は、ほぼ差し渡し寸法とされる。分割芯材２は、本来の芯材を軸長方向に適宜長さ寸法で、例えば等長で分割して形成される。本実施形態にあっては、分割芯材２は、芯材を軸長方向に等しい長さで２分割して形成されている。しかしながら、分割芯材２は、不等長に分割してもよいし、また３分割以上としてもよい。その際、強度バランスを考慮して、分割芯材２の断面（径）を、それぞれ異なるように設定することもできる。これら分割芯材２には、本来の芯材と同様に引張力や圧縮力が作用し、引張によって、断面が小さくなる伸び変形が生じたり、圧縮により、座屈形態の縮み変形が生じる。
【００１５】
各分割芯材２そのものについては、複数の短尺な丸鋼をカプラーで連結して一本ものに形成するようにしてもよい。
【００１６】
中間連結部材３は図４及び図５に示すように、これら分割芯材２同士をそれらの軸長方向に連結して繋ぎ、一本の芯材に構成するためのものである。中間連結部材３は、分割芯材２よりも変形しにくい高剛性で形成される。中間連結部材３の軸長方向両端部には、それぞれネジ孔３ａが形成され、各分割芯材２の一端に形成したネジ部２ａをこれらネジ孔３ａにそれぞれ螺合しナット８で締め付けることで、中間連結部材３の両側に各分割芯材２が接合される。分割芯材２は、中間連結部材３に溶接接合しても良い。中間連結部材３の軸長方向中央部には、外方へ向かって拡張して、固定用リング部９が一体的に設けられる。固定用リング部９は、外管７内に僅かな隙間をもって挿入し得るように、外管７の内径寸法よりも僅かに小さな外径寸法で形成される。
【００１７】
中間連結部材３に接合した各分割芯材２にはそれぞれ、それらの他端から中間連結部材３側へ向かって、内管６が挿通される。これにより、各内管６は、その内部に分割芯材２が挿入された状態で、中間連結部材３の両側にそれぞれ配設される。内管６は、分割芯材２の軸長よりも短く形成され、従って、内管６の両端部からは、分割芯材２の両端が突出される。
【００１８】
内管６は分割芯材２の挿通が可能であって、従って、内管６内周面と分割芯材２外周面の間には、互いに軸長方向に沿って移動自在なクリアランスＣ１（以下、「内管部クリアランス」という）が存在する。この内管部クリアランスＣ１は図５に示すように、圧縮力の作用でその軸長方向に波打つように縮み変形し得る分割芯材２を内管６で補剛するために、分割芯材２外周面が内管６内周面に当接して互いに摩擦接触することが可能な寸法に設定される。この摩擦接触Ｆ１によって、分割芯材２に作用する圧縮力の一部が内管６へ伝達され、内管６がこれを負担するようになっている。
【００１９】
また、内管６の肉厚に関して、塑性化しない程度に薄くすることにより、分割芯材２が局部的に大きく外側へ押し出される力が生じた場合、内管６の弾性変形により、摩擦力が上昇することを抑えることができる。
【００２０】
内管６の外側には図４及び図５に示すように、その軸長方向に沿って適宜間隔を隔てて、例えば等間隔で、適宜厚さｔの複数のリング状スペーサー１０が一体的に設けられる。スペーサー１０は外管７内部へ挿入可能であって、従って、外管７内周面とスペーサー１０外周面の間には、互いに軸長方向に沿って移動自在なクリアランスＣ２（以下、「外管部クリアランス」という）が存在する。この外管部クリアランスＣ２は図５に示すように、適宜厚さｔのスペーサー１０外周面が外管７内周面に当接して互いに摩擦接触可能な寸法に設定される。この摩擦接触Ｆ２によって、外管７は、スペーサー１０を介して、内管６に作用する軸力の一部を負担する。すなわち、外管部クリアランスＣ２によるスペーサー１０と外管７との摩擦接触Ｆ２により、内管６に伝達された分割芯材２に作用する圧縮力の一部が外管７へ伝達され、この結果、外管７は内管６を介して、当該圧縮力の一部を負担して、分割芯材２を補剛するようになっている。
【００２１】
図４に示すように、内管６から突出される各分割芯材２の他端にはそれぞれ、端部カプラー５が連結される。端部カプラー５は、その軸長方向全長にわたって、スペーサー１０や固定用リング部９相当の外径寸法で中実筒体状に形成される。これにより、端部カプラー５は外管７内に、当該外管７内周面に案内されて移動自在に挿入される。端部カプラー５は、分割芯材２よりも高剛性であって、外管７内周面に案内される形状であれば、その形態は問われず、中空筒体状であっても、フレーム形態であっても良い。
【００２２】
各端部カプラー５の軸長方向一端部にはネジ孔５ａが形成され、各分割芯材２の他端に形成した接合ネジ部２ｂをネジ孔５ａに螺合しナット１１で締め付けることで、各分割芯材２の他端に各端部カプラー５が接合される。互いにネジ結合される端部カプラー５のネジ孔５ａ及び分割芯材２他端の接合ネジ部２ｂは、座屈拘束ブレース１の全長を調整することができるように、螺合長さ調節可能に長く形成される。端部カプラー５に接合された分割芯材２は、端部カプラー５の外径寸法に比して極めて細径であって、外管７の両端部位置において、外管７内部にその内周面から空隙を隔てて遊挿された状態とされる。
【００２３】
各端部カプラー５にはそれぞれ、分割芯材２の接合側とは反対側に、建物の構造材と接合するための接合用ブラケット４が接合される。各端部カプラー５の軸長方向他端部にはネジ孔５ｂが形成され、各接合用ブラケット４に形成したネジ部４ａをネジ孔５ｂに螺合しナット１２で締め付けることで、各端部カプラー５の他端部に接合用ブラケット４が接合される。図示例にあっては、接合用ブラケット４は、長さ方向に一連に複数のボルト孔４ｂが形成された剛接合用のものが示されている。従って、各分割芯材２の他端は、接合用ブラケット４付きの、分割芯材２よりも剛性の高い端部カプラー５を介して構造材に接合される。
【００２４】
後付けされる接合用ブラケット４を除き、外管７内部には、固定用リング部９を有する中間連結部材３、中間連結部材３に接合された分割芯材２に挿通したスペーサー１０付きの内管６、並びに端部カプラー５が挿入される。外管７内部に挿入された中間連結部材３は、プラグ溶接１３などの各種接合方法により、外管７に対し接合固定される。中間連結部材３の外管７への固定はこの他、図示しないが、固定用リング部９の外周に窪み部などを形成し、外管７外側から窪み部へ向かってネジをねじ込むような、機械式接合を採用しても良い。これにより、分割芯材２が外管７に対して固定されることになるが、前述したように、外管７に直接、接合固定される中間連結部材３は、その両端部にそれぞれ連結される分割芯材２よりも高剛性としていることから、分割芯材２に大きな引張力が作用した際に、各分割芯材２がそれぞれ伸張してその分断面が小さくなるものの、それに比して、中間連結部材３の変形はかなり小さいので、外管７との固定に悪影響を及ぼすようなことはなく、外管７が中間連結部材３に対してズレ落ちることもない。また、各端部カプラー５は、それぞれ外管７両端部内方に軸長方向へ移動自在に配置され、部分的に当該外管７端部から突出される。端部カプラー５に対する分割芯材２他端のねじ込み量を調節することで、座屈拘束ブレース１の全長が調整される。
【００２５】
なお、端部カプラー５と各接合用ブラケット４に形成したネジ孔５ｂとネジ部４ａを逆ネジにしても良い。このようにすれば、外管７を回転させるだけで、座屈拘束ブレース１の全長を微調整することができ、分割芯材２に初期張力を導入することもできる。
【００２６】
中間連結部材３位置を境として座屈拘束ブレース１の片側に関し、内管６の軸長は、分割芯材２の軸長、具体的には、端部カプラー５の締め付けナット１１及び中間連結部材３の締め付けナット８間距離よりも短く設定され、内管６から露出する分割芯材２の長さ分が、当該分割芯材２が圧縮力を受けたときに軸長方向に座屈形態で縮むのを許容する、分割芯材２の総縮み代（座屈拘束ブレース１の片側で）に設定される。内管６は内管部クリアランスＣ１によって分割芯材２に対し挿入可能、すなわち移動自在であって、従って、内管６位置は不定である。座屈拘束ブレース１は、上下方向斜めに取り付けられるため、そしてまた外管７のいずれの端部が上方取付部もしくは下方取付部となるか不明であるため、位置不定の内管６はいずれも、中間連結部材３よりも下方であれば端部カプラー５側に位置し得、中間連結部材３よりも上方であれば中間連結部材３側に位置し得ることになる。本実施形態にあっては、上記総縮み代を、内管移動制限手段１４によって、中間連結部材３側および端部カプラー５側の２箇所に２分割して設定するようになっている。また、内管６の自重の作用を考慮し、建物への取り付けにあたり中間連結部材３よりも上方に位置することとなる内管６を弾性支持するため、弾性体１６も備えるようにしている。
【００２７】
以下詳述すると、内管移動制限手段１４は、圧縮力による分割芯材２の縮み代Ｑ１を中間連結部材３と内管６との間に設定すると共に、引張時に分割芯材２の変形に伴って生じる内管６の移動を制限するために備えられる。本実施形態にあっては、内管移動制限手段１４によって、中間連結部材３と内管６との間の縮み代Ｑ１を設定することにより、同時に、端部カプラー５と内管６との間の縮み代Ｑ２も設定される。
【００２８】
内管移動制限手段１４は図４に示すように、外管７に設けられたストッパー１５で構成される。併せて、建物に取り付けたときに中間連結部材３よりも上方に位置することとなる内管６に対し、中間連結部材３の締め付けナット８と内管６端部との間に、内管６がその自重で中間連結部材３に近づく方向へ移動して分割芯材２の縮み代が小さくならないように、内管６を弾性支持する弾性体１６が設けられる。従って、弾性体１６は、建物に取り付けたときに中間連結部材３よりも下方に位置することとなる内管６に対しては、機能しない。
【００２９】
ストッパー１５は、中間連結部材３と共に、いずれかのスペーサー１０を軸長方向から挟み込む配置で設けられる。図示例にあっては、中間連結部材３に隣接するスペーサー１０を挟み込む場合が示されているが、その他のスペーサー１０であってもよい。ストッパー１５は、内管６が中間連結部材３から離れる方向へ移動するのを制限するために、スペーサー１０を係脱自在に係止する。図示例にあっては、ストッパー１５は、外管７の周方向に適宜間隔で、外管７を貫通するピンを配設することで構成されている。ストッパー１５は、外管７内方へ外管部クリアランスＣ２以上に突出する凸部であって、スペーサー１０を係止し得るものであれば、どのような構造であってもよい。
【００３０】
弾性体１６は、中間連結部材３に向かい合う内管６端部と中間連結部材３の締め付けナット８との間で、内管６がその自重で中間連結部材３に近づく方向へ移動するのを制限するために、内管６を弾性作用で受け止めるようになっている。図示例にあっては、弾性体１６として、分割芯材２に挿通されるコイルバネが示されているが、リング状ゴムなど、その他の弾発部材であってもよい。
【００３１】
中間連結部材３よりも上方では、弾性体１６により内管６の自重を支持し、これに伴って、外管７に固定した中間連結部材３に反力をとって、弾性体１６により、内管６を外管７端部方向へ押圧し、スペーサー１０をストッパー１５に係止させることによって、外管７内部における常時の内管６位置が設定され、内管６端部と中間連結部材３との間に、縮み代Ｑ１が設定される。同時に、外管７端部において、端部カプラー５と内管６端部との間にも、縮み代Ｑ２が設定される。
【００３２】
中間連結部材３よりも下方では、スペーサー１０をストッパー１５に係止させることによって、外管７内部における常時の内管６位置が設定され、内管６端部と中間連結部材３との間に、縮み代Ｑ１が設定される。同時に、外管７端部において、端部カプラー５と内管６端部との間にも、縮み代Ｑ２が設定される。
【００３３】
従って、本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１にあっては、中間連結部材３を挟んでその両側に、４箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２が設定される。
【００３４】
図４（ａ）は本実施形態にかかる座屈拘束ブレースの圧縮状態、図４（ｂ）は復原状態、図４（ｃ）は引張状態をそれぞれ示している。圧縮時は、内管６は、内管部クリアランスＣ１によって摩擦接触可能な分割芯材２から伝達される圧縮力の一部を負担しつつ、分割芯材２に引きずられて、中間連結部材３へ向かって移動し得る。あるいは、圧縮力の作用による分割芯材２の変形によって端部カプラー５側で縮み代Ｑ２が無くなり、これにより端部カプラー５が内管６端部を押し出して、内管６が中間連結部材３側へ移動し得る場合もある。
【００３５】
他方、引張時は、内管移動制限手段１４は、以下のように作用する。座屈拘束ブレース１は、上下方向斜めに取り付けられるため、スペーサー１０付きの内管６は分割芯材２に対し、自重でズレ落ちる習性がある。特に、分割芯材２が伸張作用を受けてその分断面が減少すると、内管部クリアランスＣ１により、容易に内管６が移動し、中間連結部材３側と端部カプラー５側とに分けた縮み代Ｑ１，Ｑ２がまとまってしまうおそれがある。本実施形態にあっては、図４中、下側が下方取付部、上側が上方取付部と見た場合に、中間連結部材３よりも下方では、ストッパー１５により、このような内管６のズレ落ちが阻止される。また中間連結部材３よりも上方では、弾性体１６により、同様にして内管６のズレ落ちが阻止される。従って、軸長方向に設定した４箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２が確実に維持される。
【００３６】
また、圧縮後の引張時、内管部クリアランスＣ１での摩擦接触Ｆ１により、分割芯材２に引きずられて、内管６が中間連結部材３から離れる方向へ移動し得る。この際、中間連結部材３の上方であっても下方であっても、この内管６の移動は、内管移動制限手段１４によって制限され、これにより４箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２が確実に維持される。
【００３７】
さらに、端部カプラー５と接合される分割芯材２の接合ネジ部２ｂは図６に示すように、分割芯材２の端部剛性を高めるために、転造によって分割芯材２の外径よりも太径に形成される。そして、当該接合ネジ部２ｂの長さが、接合用ブラケット４を介して構造材に接合される端部カプラー５との螺合長さ寸法αに、圧縮力によって分割芯材２が縮み得ると想定して設定された総縮み代βと引張力によって分割芯材２が伸び得ると想定して設定された総伸び代δとを加えた長さ（α＋β＋δ）を超える長い寸法を加え、内管６内部から外方へ亘る長さに設定される。
【００３８】
次に、本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１の作用について説明する。まず、座屈拘束ブレース１の組み立てについて説明すると、中間連結部材３の両端部に、各分割芯材２を連結する。次に、連結した各分割芯材２それぞれに、弾性体１６及びスペーサー１０付きの内管６を順次挿通する。次に、各分割芯材２の他端に、端部カプラー５を接合する。その後、中間連結部材３、分割芯材２、並びに端部カプラー５の組立体を、外管７内部に挿入する。
【００３９】
次いで、固定用リング部９を外管７に接合固定して、組立体を外管７に対し固定する。最後に、ストッパー１５を外管７に取り付けると共に、端部カプラー５に接合用ブラケット４を取り付ける。固定用リング部９の外管７への取り付け位置は予め設定しておくので、接合用ブラケット４付きの端部カプラー５を外管７から突出させる量、すなわちブレース長は、接合ネジ部２ｂのねじ込み量で調節することができる。更に、接合用ブラケット４の端部カプラー５へのねじ込み量でも調整することができる。また、中間連結部材３の片側での２箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２は、ストッパー１５位置で設定することができる。
【００４０】
このようにして組み立てた座屈拘束ブレース１を、両端部の接合用ブラケット４を介して建物の構造材に接合し、当該建物の架構内に斜めに差し渡して取り付ける。
【００４１】
建物に地震等の外力が加わると、座屈拘束ブレース１には、圧縮力と引張力が交互に繰り返し作用する。圧縮力は、接合用ブラケット４及び端部カプラー５を介して、分割芯材２に入力される。分割芯材２は、圧縮力の作用を受けて、座屈形態の縮み変形を生じる。分割芯材２は、内管６内では当該内管６の拘束作用で、僅かながら波打つように変形しつつ、内管部クリアランスＣ１により、圧縮力の一部が内管６へ伝達され、内管６がこれを負担する。また、外管部クリアランスＣ２により、内管６が負担する軸力の一部が外管７へ伝達され、外管７がこれを負担する。外管部クリアランスＣ２での軸力伝達に寄与するスペーサー１０は間隔を隔てて配設されかつ適宜厚さｔであることから、図７に示す場合のように内管６に伝達された軸力を当該内管６の外周面全面で外管７へ軸力伝達する場合に比べて、外管７への軸力伝達を小さくすることができ、外管７に過度の負担がかかることを防止することができる。
【００４２】
また、分割芯材２は、端部カプラー５の移動を伴いつつ、内管移動制限手段１４によって中間連結部材３付近及び端部カプラー５付近に確保された４箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２で確実に縮み変形することができる。上述したように、内管６の自重のために、引張変形によって断面が減少した分割芯材２に対して、内管６が移動して縮み代Ｑが端部カプラー５側もしくは中間連結部材３側に偏ってまとまってしまうと、図８（ａ）又は図８（ｂ）に示すように、局部座屈が生じてしまう。これに対し、本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１では、内管移動制限手段１４によって内管６位置を保持することができ、これにより全体で４箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２を確保することができて、分割芯材２の局部座屈を確実に防止することができる。
【００４３】
他方、引張力については、端部カプラー５の移動を伴いつつ、分割芯材２が負担する。上述したように、内管移動制限手段１４により、分割芯材２の伸び変形で内管６がズレ落ちることや、分割芯材２によって内管６が中間連結部材３から離れる方向へ引きずられることを防止することができ、縮み代Ｑ１，Ｑ２を確実に維持することができる。
【００４４】
また、引張力を受けたとき分割芯材２が伸び変形し、図９に示すように、接合ネジ部２ｂが内管６端部から外方へ抜け出してしまうと、接合ネジ部２ｂ周辺で比較的大きく曲げが生じ得（図中、θ１で示す）、このために圧縮時には内管６へ入り込もうとする接合ネジ部２ｂが内管６端部で引っ掛かってしまったり、この位置で分割芯材２の局部座屈が生じるおそれがあるが、本実施形態にあっては、図６に示すように、接合ネジ部２ｂ自体が転造によって高剛性かつ太径に形成されていると共に、この接合ネジ部２ｂが内管６端部から抜け出すことのない長さ寸法（α＋β＋δ）で設定していて、曲げを抑制することができ（図中、θ２で示す）、接合ネジ部２ｂの引っ掛かりや局部座屈が生じることを確実に防止することができる。
【００４５】
以上説明したように本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１にあっては、分割芯材２を、これを補剛するための外管７内部に、その内周面から空隙を隔てて遊挿し、外管７端部内方に、分割芯材２よりも高剛性であって、分割芯材２の他端と接合されかつ外管７の内周面に案内されて軸長方向、すなわち外管７の管軸方向へ移動自在な端部カプラー５を設け、端部カプラー５を介して分割芯材２の他端を構造材に接合するようにしたので、分割芯材２を構造材に直接接合する場合とは異なり、分割芯材２よりも高剛性の端部カプラー５によって、接合部周辺で分割芯材２端部が塑性化したり、塑性ヒンジ状態になることを防ぐことができる。また、端部カプラー５により、分割芯材２の端部側で簡単かつ合理的な補強を確保することができ、接合部構造側に求められる必要剛性を低減でき、その構成を簡素化することができる。
【００４６】
端部カプラー５と分割芯材２の端部とを、螺合長さ調節可能にネジ結合したので、ブレース長を簡単に調節することができる。
【００４７】
芯材を長さ方向に分割して形成した分割芯材２と、これら分割芯材２同士を連結して繋ぐための中間連結部材３と、長さ方向に間隔を隔てて配設された複数のスペーサー１０を外側に有し、内部に分割芯材２が挿通されて中間連結部材３の両側それぞれに配設される内管６と、スペーサー１０を含む内管６及び中間連結部材３が内部に挿入され、かつ中間連結部材３が固定される外管７と、圧縮力による分割芯材２の縮み代Ｑ１を中間連結部材３と内管６との間に設定すると共に、引張時に分割芯材２の変形に伴って生じる内管６の移動を制限する内管移動制限手段１４とを備えたので、内管移動制限手段１４により、分割芯材２、スペーサー１０付き内管６及び外管７の相互位置関係を適切に維持して、縮み代Ｑ１を確実に保持することができ、これにより分割芯材２の局部的な座屈を防止できると共に、分割芯材２からスペーサー１０付き内管６経由で、軸力伝達を抑制しつつ圧縮力を外管７側へ伝達して、分割芯材２を適切に補剛することができ、高いブレース性能を発揮させることができる。
【００４８】
内管移動制限手段１４を、外管７に設けられ、内管６が中間連結部材３から離れる方向へ移動するのを制限するために、スペーサー１０を係脱自在に係止するストッパー１５で構成したので、内管６のズレ落ちや分割芯材２による引きずりなど、内管６の移動を簡単な構造で防止することができる。
【００４９】
中間連結部材３と内管６との間に、内管６がその自重で中間連結部材３に近づく方向へ移動して分割芯材２の縮み代Ｑ１が小さくならないように、当該内管６を弾性支持する弾性体１６を設けたので、上下いずれに向けて取り付けられるか不明の座屈拘束ブレース１において、上側に位置する内管６を支持して、適切に縮み代Ｑ１を確保することができる。
【００５０】
内管６と分割芯材２との間に、分割芯材２を補剛するために、互いに摩擦接触可能な内管部クリアランスＣ１を設定したので、圧縮力の作用で波打つように変形する分割芯材２から内管６へ軸力を伝達させて、内管６により適切に分割芯材２を補剛することができる。
【００５１】
外管７とスペーサー１０との間に、内管６を介して分割芯材２を補剛するために、互いに摩擦接触可能な外管部クリアランスＣ２を設定したので、内管６から外管７へ軸力の一部を伝達することができ、内管６を介して外管７により分割芯材２を適切に補剛することができる。
【００５２】
中間連結部材３に連結された分割芯材２の他端に連結され、外管７の端部に挿入される端部カプラー５を備え、端部カプラー５と内管６との間に、圧縮力による分割芯材２の縮み代Ｑ２を設定するようにしたので、縮み代Ｑ２を外管７端部にも備えることができて、ブレース性能を向上することができる。
【００５３】
分割芯材２を、これを補剛するための内管６内部に、内管６端部から当該分割芯材２端部が突出するように挿通すると共に、分割芯材２端部に、転造によって分割芯材２自体の外径よりも太径な接合ネジ部２ｂを形成し、接合ネジ部２ｂの長さを、構造材に接合される端部カプラー５との螺合長さ寸法に、圧縮力による分割芯材２の想定縮み代と引張力による分割芯材２の想定伸び代とを加えた長さ（α＋β＋δ）を超える長い寸法を加え、内管６の内部から外方に亘る長さに設定したので、座屈拘束ブレース１の端部位置で、接合ネジ部２ｂの引っ掛かりや局部座屈が生じることを防ぐことができ、これにより分割芯材２に適切に圧縮力や引張力を作用させて、高いブレース性能を発揮させることができる。
【００５４】
図１０には、上記実施形態の変形例が示されている。この変形例は、縮み代Ｑ３を増設するために、スペーサー１０を有する内管６を軸長方向に２分割して分割内管６Ａ，６Ｂを形成し、これを組み込むようにしたものである。縮み代Ｑ３を適切に維持するために、この変形例にあっては、上記実施形態における内管移動制限手段１４と同様な、分割内管移動制限手段１７が増設される。
【００５５】
中間連結部材３位置を境として座屈拘束ブレース１の片側に関し、２つの第１及び第２分割内管６Ａ，６Ｂの総軸長は、上記内管６の軸長から、増設する縮み代Ｑ３の長さ分を差し引いた長さであって、この総軸長を２分割した軸長で、各分割内管６Ａ，６Ｂの長さが設定される。中間連結部材３側の第１分割内管６Ａは、図４に示した内管移動制限手段１４により位置が保持されるが、端部カプラー５側の第２分割内管６Ｂは、位置不定となる。当該変形例にあっては、増設する分割内管移動制限手段１７によって、第１及び第２分割内管６Ａ，６Ｂ相互間（増設分）と端部カプラー５側の縮み代Ｑ２，Ｑ３を確保するようになっている。また、建物への取り付けにあたり中間連結部材３よりも上方に位置する側の分割内管６Ａ，６Ｂの自重を考慮し、外管７端部側に位置する内管６Ｂを弾性支持するため、弾性体１６の他に、副弾性体１９も備えるようにしている。
【００５６】
分割内管移動制限手段１７は、圧縮力による分割芯材２の縮み代を分割内管６Ａ，６Ｂ同士の間に設定すると共に、引張時に分割芯材２の変形に伴って生じる第２分割内管６Ｂの移動を制限するために備えられる。本実施形態にあっては、分割内管移動制限手段１７によって、分割内管６Ａ，６Ｂ同士の間の増設分の縮み代Ｑ３を設定することにより、同時に、端部カプラー５と第２分割内管６Ｂとの間の縮み代Ｑ２も設定される。
【００５７】
分割内管移動制限手段１７は図１０に示すように、外管７に設けられた副ストッパー１８で構成される。併せて、建物に取り付けたときに中間連結部材３よりも上方に位置することとなる側に対し、第１分割内管６Ａ端部と第２分割内管６Ｂ端部との間に、分割内管６Ｂがその自重で中間連結部材３側の分割内管６Ａに近づく方向へ移動して分割芯材２の縮み代Ｑ３が小さくならないように、分割内管６Ｂを弾性支持する副弾性体１９が設けられる。従って、副弾性体１９は、建物に取り付けたときに中間連結部材３よりも下方に位置することとなる側では、機能しない。
【００５８】
副ストッパー１８は、第１分割内管６Ａと共に、第２分割内管６Ｂのいずれかのスペーサー１０を軸長方向から挟み込む配置で設けられる。図示例にあっては、副弾性体１９に隣接するスペーサー１０を挟み込む場合が示されているが、その他のスペーサー１０であってもよい。副ストッパー１８は、第２分割内管６Ｂが第１分割内管６Ａから離れる方向へ移動するのを制限するために、第２分割内管６Ｂのスペーサー１０を係脱自在に係止する。図示例にあっては、副ストッパー１８は、外管７の周方向に適宜間隔で、外管７を貫通するピンを配設することで構成されている。副ストッパー１８は、外管７内方へ外管部クリアランスＣ２以上に突出する凸部であって、スペーサー１０を係止し得るものであれば、どのような構造であってもよい。
【００５９】
副弾性体１９は、第１および第２分割内管６Ａ，６Ｂの端部間で、第２分割内管６Ｂがその自重で第１分割内管６Ａに近づく方向へ移動するのを制限するために、第２分割内管６Ｂを弾性作用で受け止めるようになっている。図示例にあっては、副弾性体１９として、分割芯材２に挿通されるコイルバネが示されているが、リング状ゴムなど、その他の弾発部材であってもよい。
【００６０】
中間連結部材３よりも上方では、副弾性体１９により第２分割内管６Ｂの自重を支持し、これに伴って、第１分割内管６Ａに反力をとって、副弾性体１９により、第２分割内管６Ｂを外管７端部方向へ押圧し、スペーサー１０を副ストッパー１８に係止させることによって、外管７内部における常時の第２分割内管６Ｂ位置が設定され、第２分割内管６Ｂと第１分割内管６Ａとの間に、増設した縮み代Ｑ３が設定される。同時に、外管７端部において、端部カプラー５と第２分割内管６Ｂ端部との間にも、縮み代Ｑ２が設定される。
【００６１】
中間連結部材３よりも下方では、スペーサー１０を副ストッパー１８に係止させることによって、外管７内部における常時の第２分割内管６Ｂ位置が設定され、第２分割内管６Ｂ端部と第１分割内管６Ａとの間に、縮み代Ｑ３が設定される。同時に、外管７端部において、端部カプラー５と第２分割内管６Ｂ端部との間にも、縮み代Ｑ２が設定される。
【００６２】
従って、本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１にあっては、中間連結部材３を挟んでその両側に、６箇所の縮み代Ｑ１〜Ｑ３が設定される。
【００６３】
増設した縮み代Ｑ３部分における分割芯材２の強度を増強する必要がある場合には、その断面を大きく設定すれば良く、当該縮み代Ｑ３部分で分割芯材２同士をさらに分割して接続カプラーで接続するようにしたり、薄いアルミ板材などを分割芯材２に巻き付けたりすればよい。
【００６４】
圧縮時は、第２分割内管６Ｂは、内管部クリアランスＣ１によって摩擦接触可能な分割芯材２から伝達される圧縮力の一部を負担しつつ、分割芯材２に引きずられて、第１分割内管６Ａへ向かって移動し得る。あるいは、圧縮力の作用による分割芯材２の変形によって端部カプラー５側で縮み代Ｑ２が無くなり、これにより端部カプラー５が第２分割内管６Ｂ端部を押し出して、第２分割内管６Ｂが第１分割内管６Ａ側へ移動し得る場合もある。
【００６５】
他方、引張時は、分割内管移動制限手段１７は、以下のように作用する。座屈拘束ブレース１は、上下方向斜めに取り付けられるため、スペーサー１０付きの各分割内管６Ａ，６Ｂは分割芯材２に対し、自重でズレ落ちる習性がある。特に、分割芯材２が伸張作用を受けてその分断面が減少すると、内管部クリアランスＣ１により、容易に各分割内管６Ａ，６Ｂが移動し、中間連結部材３側、端部カプラー５側及び分割内管６Ａ，６Ｂ間に分けた縮み代Ｑ１〜Ｑ３が幾つかにまとまってしまうおそれがある。
【００６６】
これに対し、本変形例にあっては、中間連結部材３よりも下方では、ストッパー１５及び副ストッパー１８により、このような分割内管６Ａ，６Ｂのズレ落ちが阻止される。また中間連結部材３よりも上方では、弾性体１６及び副弾性体１９により、同様にして分割内管６Ａ，６Ｂのズレ落ちが阻止される。従って、内管移動制限手段１４及び分割内管移動制限手段１７により、軸長方向に設定した６箇所の縮み代Ｑ１〜Ｑ３を適切に維持することができる。
【００６７】
また、圧縮後の引張時、内管部クリアランスＣ１での摩擦接触Ｆ１により、分割芯材２に引きずられて、各分割内管６Ａ，６Ｂが中間連結部材３及び第１分割内管６Ａから離れる方向へ移動し得る。この際、中間連結部材３の上方であっても下方であっても、この分割内管６Ａ，６Ｂの移動は、内管移動制限手段１４及び分割内管移動制限手段１７によって制限され、これにより６箇所の縮み代Ｑ１〜Ｑ３を確実に維持することができる。
【００６８】
このような変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。特に、縮み代Ｑ３を増設することができ、座屈拘束ブレース１の性能をさらに向上することができる。また、本変形例では、内管６を軸長方向に２分割したものを例示したが、内管６を３分割以上に分割し、それぞれを分割内管として、縮み代をさらに増設しても良いことはもちろんである。
【００６９】
図１１には、別の変形例が示されている。分割芯材２に端部カプラー５を結合する構成を採用することにより、上記実施形態では、建物の構造材に対し、剛接合可能な接合用ブラケット４を取り付ける場合を例示して説明したが、図示するようなピン孔２０を有する接合用ブラケット４を取り付けることもでき、このように端部カプラー５を備えることにより、分割芯材２端部をピン結合可能として、構造材との接合部構造の堅牢性を軽減することができ、複雑かつ剛強、高コストの接合部にすることなく、簡易かつ軽量で、低コストの接合部にて、適切かつ健全に座屈拘束ブレース１を建物に装着することができる。本変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００７０】
図１２には、さらに他の変形例が示されている。この変形例は、上記実施形態において、外管７内部に中間連結部材３を挿入して固定するようにしていたことに代えて、当該外管７を長さ方向に分割して分割外管７Ａ，７Ｂを形成し、分割芯材２を連結した中間連結部材３の長さ方向両端にこれら分割外管７Ａ，７Ｂの接合端部をそれぞれ固定するようにしている。中間連結部材３の両端に直接分割外管７Ａ，７Ｂを固定するので、固定用リング部９を設ける必要はない。固定方法としては、溶接であっても、接着であっても良い。各分割外管７Ａ，７Ｂ内部それぞれには、上記実施形態と同様に、スペーサ１０を含む内管６及び端部カプラー５が挿入される。
【００７１】
変形例における組立について説明すると、中間連結部材３の両端に、各分割芯材２を連結する。次に、連結した各分割芯材２それぞれに、弾性体１６及びスペーサー１０付きの内管６を順次挿通する。次に、各分割芯材２の他端に、端部カプラー５を接合する。その後、中間連結部材３、分割芯材２、並びに端部カプラー５の組立体に、各分割外管７Ａ，７Ｂを外側から装着する。次いで、中間連結部材３と各分割外管７Ａ，７Ｂとを接合固定して、組立体に対し分割外管７Ａ，７Ｂを固定する。最後に、ストッパー１５を各分割外管７Ａ，７Ｂに取り付けると共に、端部カプラー５に接合用ブラケット４を取り付ける。
【００７２】
このような変形例にあっては、中間連結部材３を外管７内部に挿入して固定するのに比べて、簡単に製造することができ、生産性を向上することができる。本変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００７３】
図１３には、さらに他の変形例が示されている。この変形例は、内管移動制限手段１４として、上記実施形態のストッパー１５に代えて、内管６と端部カプラー５との間に設定される縮み代Ｑ２部分に、弾発部材２１を設けて構成したものである。この構成によると、分割芯材２の弾性域に関し、ストッパー１５で内管６の移動に制限を加えることに比べて、弾性体１６（中間連結部材３よりも下方部位）および弾発部材２１（中間連結部材３よりも上方部位）を設けた箇所における縮み代Ｑ１，Ｑ２を増加させることができ、より安定したブレース性能を確保することができる。本変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００７４】
以上に述べた座屈拘束ブレースは、本発明の好ましい例であって、これ以外の実施形態例も、各種の方法で実施または遂行できる。つまり、芯材と、その芯材を補剛すると共に、その芯材から空隙を隔てて遊挿されて芯材の縮み代を設定する管材とで構成された座屈拘束ブレースであれば、本発明の作用効果を奏することができる。例えば、本発明の実施形態では、２本の分割芯材を中間連結部材によって連結した芯材を例示したが、これに代えて、単に１本の芯材からなる座屈拘束ブレースに採用しても良い。また、管材についても、外周面に複数のスペーサーを有する内管と、その内管が内部に挿入される外管で構成されたものを例示したが、芯材と、その芯材に固定されたスペーサーと、そのスペーサーを介して芯材を補剛する管材のみで構成されるような座屈拘束ブレースに採用しても、本発明の作用効果を得ることができる。本発明は、特に、本願明細書中に限定される主旨の記載がない限り、添付図面に示した詳細な部品の形状、大きさおよび構成配置等に制約されるものではない。また、本願明細書中に用いられた表現および用語は、説明を目的としたもので、特に限定される主旨の記載がない限り、それに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７５】
１ 座屈拘束ブレース
２ 分割芯材
２ｂ 接合ネジ部
５ 端部カプラー
５ａ ネジ孔
７ 外管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯材端部が構造材との接合部周辺で塑性化したり、塑性ヒンジ状態になることを防ぐことが可能であると共に、簡単な構造で芯材端部を補強し得、芯材と構造材の接合部の必要剛性を低減し、接合部構造を簡素化することが可能な座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
木造建物や中低層鉄骨造建物では、地震等に対する負担荷重が比較的小さいことから、丸鋼などの比較的軸径の細い芯材を鋼製の管材で補剛するようにした座屈拘束ブレースが採用されている。この座屈拘束ブレースは、塑性化する芯材に丸鋼を用いることを特長としていて、軽量であってかつ施工性及び生産性に優れている。この種の座屈拘束ブレースとしては、特許文献１〜３が知られている。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２では、芯材に丸鋼、座屈補剛材に鋼管、スペーサーに複数の金属製の押し出し成形体を用いて、芯材の局部的な座屈を防止している。５個のスペーサーの挿通孔に芯材を串刺し状態で挿通させて、各スペーサーのビス孔にビスをねじ込んで、ビスの先端部を芯材に押し付けることで、スペーサーを芯材に固定する。すなわち、各スペーサーの軸方向中央部を、芯材に固定する。なお、この固定は、ビス止めに限らず、接着やカシメ等によって行うようにしても良い。そして、このスペーサーを取り付けた芯材を補剛材内に挿入して、中央に位置するスペーサーのビス孔と補剛材のビス孔を互いに一致させて、これらビス孔にビスをねじ込んで、補剛材をスペーサーに固定する。すなわち、補剛材の軸方向中央部を、中央に位置するスペーサーの軸方向中央部に固定する。なお、この固定においても、ビス止めに限らず、接着やカシメ等によって行うようにしても良い。このようにして組み立てた座屈拘束ブレースでは、芯材の両端部が、両端に位置するスペーサーから突出しており、また各スペーサーが、軸方向にほぼ均等な隙間をあけて配置されている。そして、柱等の構造材のプレートに貫通させたボルトと、芯材の両端部のネジ部とを、ナットを介して連結することで、架構体の構造材間に架設される。架構体に組み込んだ座屈拘束ブレースにおいては、各スペーサー間の隙間も芯材の縮み代となることから、芯材の縮み代が分散された状態となっている。すなわち、芯材の縮み代は、芯材の両端部及び各スペーサー間の合計６箇所に分散される。
【０００４】
特許文献３も同様な座屈拘束ブレースを開示している。特許文献３では、座屈拘束ブレースの取付に関し、第１の固定材は、左側縦材の中央部に溶接された一対の垂直プレートと、これら垂直プレートの斜めに切りかかれた上端部間及び下端部間に跨って溶接された取付けプレートとから構成されている。そして、上側の取付けプレートには、その中央部から斜め下方に向かって延びて、下側の端部中央において開放するＵ字型の芯材挿通溝が形成され、下側の取付けプレートには、その中央部から斜め上方に向かって延びて、上側の端部中央において開放するＵ字型の芯材挿通溝が形成されている。これら取付けプレートの芯材挿通溝は、その開放部分すなわちプレート側方からの座屈拘束ブレースの芯材の差し入れを許容している。第２，第３の固定材は、右側縦材と上側、下側横材に跨って溶接された一対の垂直プレートと、第１の固定材の取付けプレートに対向するようにして、垂直プレートの斜めに切りかかれた上端部間或いは下端部間に跨って溶接された取付けプレートとから構成されている。そして、第２の固定材の取付けプレートには、その中央部から斜め下方に向かって延びて、下側の端部中央において開放するＵ字型の芯材挿通溝が形成されている。また、第３の固定材の取付けプレートにも、その中央部から斜め上方に向かって延びて、上側の端部中央において開放するＵ字型の芯材挿通溝が形成されている。これら取付けプレートの芯材挿通溝は、その開放部分すなわちプレート側方からの座屈拘束ブレースの芯材の差し入れを許容している。この取付けプレートへの芯材の取り付けに際しては、芯材の両端部に、予め固定具としてのダブルナット、単ナット、ワッシャを螺合しておく。そして、この芯材の一端部を、芯材に対してほぼ直交する取付けプレートの芯材挿通溝へ、プレート側方から差し入れて挿通させる。この状態で、プレート表面側に位置するダブルナットを締め付けて、このダブルナットとプレート裏面側に位置する単ナットとで取付けプレートを挟み込むことで、芯材の一端部が取付けプレートに取り付けられる。また、芯材の他端部も、一端部と同様にして取付けプレートの芯材挿通溝に挿通した状態で、プレート表面側においてダブルナットを締め付けることで、取付けプレートに取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７８１９６５号公報
【特許文献２】特許第３７８１９６６号公報
【特許文献３】特許第３８８３８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、これら特許文献の座屈拘束ブレースでは、ブレースの端部位置（両端に位置するスペーサー）から突出している芯材の両端部のネジ部を、直接構造材の取付けプレートに接合している。地震力等が入力されることにより、丸鋼である芯材が構造材との接合部近傍で塑性化しその後塑性ヒンジ状態になると、大きな変形時には、引張力や圧縮力の伝達に悪影響を与えたり、芯材の曲げ破壊が懸念されるという課題があった。
【０００７】
また、芯材そのものは軸状部材であるので、構造材にそのままピン接合するわけにはいかず、このため構造材との接合部は、芯材端部を補強し得るように高い剛性で構成する必要がある。このように芯材端部を直接構造材の取付けプレートに接合する場合には、接合部構造を、ブレースの負担荷重に見合わない過剰な剛性に設定しなければならないという課題もあった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、芯材端部が構造材との接合部周辺で塑性化したり、塑性ヒンジ状態になることを防ぐことが可能であると共に、簡単な構造で芯材端部を補強し得、芯材と構造材の接合部の必要剛性を低減し、接合部構造を簡素化することが可能な座屈拘束ブレースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる座屈拘束ブレースは、木造建物や中低層鉄骨造建物の構造材に両端部が接合されて圧縮力や引張力を受ける芯材を有する座屈拘束ブレースであって、上記芯材を、これを補剛するための管材内部に、その内面から空隙を隔てて遊挿し、上記管材の端部内方に、上記芯材よりも高剛性であって、該芯材の端部と接合されかつ該管材の内面に案内されて管軸方向へ移動自在な端部カプラーを設け、該端部カプラーを介して上記芯材の端部を上記構造材に接合したことを特徴とする。
【００１０】
前記端部カプラーと前記芯材の端部とが、螺合長さ調節可能にネジ結合されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる座屈拘束ブレースにあっては、芯材端部が構造材との接合部周辺で塑性化したり、塑性ヒンジ状態になることを防ぐことができると共に、簡単な構造で芯材端部を補強し得、芯材と構造材の接合部の必要剛性を低減し、接合部構造を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る座屈拘束ブレースの好適な一実施形態の構造を説明するための斜視図である。
【図２】図１に示した座屈拘束ブレースの概略側面図である。
【図３】図１中、Ａ部拡大破断斜視図である。
【図４】図１に示した座屈拘束ブレースの作用を説明するための説明図である。
【図５】図１に示した座屈拘束ブレースにおける圧縮軸力の伝達作用を説明するための概略側断面図である。
【図６】図１に示した座屈拘束ブレースの接合ネジ部の拡大側断面図である。
【図７】圧縮軸力の伝達における問題を説明するための側断面図である。
【図８】縮み代の確保における問題を説明するための説明図である。
【図９】接合ネジ部における問題を説明するための拡大側断面図である。
【図１０】本発明に係る座屈拘束ブレースの変形例を示す側断面図である。
【図１１】本発明に係る座屈拘束ブレースの他の変形例を示す要部拡大側断面図である。
【図１２】本発明に係る座屈拘束ブレースの他の変形例を示す外観の斜視図である。
【図１３】本発明に係る座屈拘束ブレースの他の変形例を示す、図４（ｂ）に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる座屈拘束ブレースの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１は、地震等の外力に対する負担荷重が比較的小さな木造建物や中低層鉄骨造建物に適用される。図１〜図６に示すように、本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１は、主として、丸鋼で形成され、軸長方向に圧縮力や引張力を受ける棒状の分割芯材２と、中実筒体状の鋼製中間連結部材３と、接合用ブラケット４が設けられた中実筒体状の鋼製端部カプラー５と、チューブ状の鋼製内管６と、これら分割芯材２、中間連結部材３、端部カプラー５、並びに内管６が挿入されてこれらを収容するスリーブ状の鋼製外管７とを備えて構成される。図１（ａ）は内管６及び外管７を外した状態の斜視図、図１（ｂ）は外管７を外した状態の斜視図、図１（ｃ）は組み立てられた座屈拘束ブレース１の外観を示す斜視図である。
【００１４】
ブレースは、縦材と横材で組んだ建物の架構内に上下方向斜めに差し渡されるもので、本来の芯材の軸長は、ほぼ差し渡し寸法とされる。分割芯材２は、本来の芯材を軸長方向に適宜長さ寸法で、例えば等長で分割して形成される。本実施形態にあっては、分割芯材２は、芯材を軸長方向に等しい長さで２分割して形成されている。しかしながら、分割芯材２は、不等長に分割してもよいし、また３分割以上としてもよい。その際、強度バランスを考慮して、分割芯材２の断面（径）を、それぞれ異なるように設定することもできる。これら分割芯材２には、本来の芯材と同様に引張力や圧縮力が作用し、引張によって、断面が小さくなる伸び変形が生じたり、圧縮により、座屈形態の縮み変形が生じる。
【００１５】
各分割芯材２そのものについては、複数の短尺な丸鋼をカプラーで連結して一本ものに形成するようにしてもよい。
【００１６】
中間連結部材３は図４及び図５に示すように、これら分割芯材２同士をそれらの軸長方向に連結して繋ぎ、一本の芯材に構成するためのものである。中間連結部材３は、分割芯材２よりも変形しにくい高剛性で形成される。中間連結部材３の軸長方向両端部には、それぞれネジ孔３ａが形成され、各分割芯材２の一端に形成したネジ部２ａをこれらネジ孔３ａにそれぞれ螺合しナット８で締め付けることで、中間連結部材３の両側に各分割芯材２が接合される。分割芯材２は、中間連結部材３に溶接接合しても良い。中間連結部材３の軸長方向中央部には、外方へ向かって拡張して、固定用リング部９が一体的に設けられる。固定用リング部９は、外管７内に僅かな隙間をもって挿入し得るように、外管７の内径寸法よりも僅かに小さな外径寸法で形成される。
【００１７】
中間連結部材３に接合した各分割芯材２にはそれぞれ、それらの他端から中間連結部材３側へ向かって、内管６が挿通される。これにより、各内管６は、その内部に分割芯材２が挿入された状態で、中間連結部材３の両側にそれぞれ配設される。内管６は、分割芯材２の軸長よりも短く形成され、従って、内管６の両端部からは、分割芯材２の両端が突出される。
【００１８】
内管６は分割芯材２の挿通が可能であって、従って、内管６内周面と分割芯材２外周面の間には、互いに軸長方向に沿って移動自在なクリアランスＣ１（以下、「内管部クリアランス」という）が存在する。この内管部クリアランスＣ１は図５に示すように、圧縮力の作用でその軸長方向に波打つように縮み変形し得る分割芯材２を内管６で補剛するために、分割芯材２外周面が内管６内周面に当接して互いに摩擦接触することが可能な寸法に設定される。この摩擦接触Ｆ１によって、分割芯材２に作用する圧縮力の一部が内管６へ伝達され、内管６がこれを負担するようになっている。
【００１９】
また、内管６の肉厚に関して、塑性化しない程度に薄くすることにより、分割芯材２が局部的に大きく外側へ押し出される力が生じた場合、内管６の弾性変形により、摩擦力が上昇することを抑えることができる。
【００２０】
内管６の外側には図４及び図５に示すように、その軸長方向に沿って適宜間隔を隔てて、例えば等間隔で、適宜厚さｔの複数のリング状スペーサー１０が一体的に設けられる。スペーサー１０は外管７内部へ挿入可能であって、従って、外管７内周面とスペーサー１０外周面の間には、互いに軸長方向に沿って移動自在なクリアランスＣ２（以下、「外管部クリアランス」という）が存在する。この外管部クリアランスＣ２は図５に示すように、適宜厚さｔのスペーサー１０外周面が外管７内周面に当接して互いに摩擦接触可能な寸法に設定される。この摩擦接触Ｆ２によって、外管７は、スペーサー１０を介して、内管６に作用する軸力の一部を負担する。すなわち、外管部クリアランスＣ２によるスペーサー１０と外管７との摩擦接触Ｆ２により、内管６に伝達された分割芯材２に作用する圧縮力の一部が外管７へ伝達され、この結果、外管７は内管６を介して、当該圧縮力の一部を負担して、分割芯材２を補剛するようになっている。
【００２１】
図４に示すように、内管６から突出される各分割芯材２の他端にはそれぞれ、端部カプラー５が連結される。端部カプラー５は、その軸長方向全長にわたって、スペーサー１０や固定用リング部９相当の外径寸法で中実筒体状に形成される。これにより、端部カプラー５は外管７内に、当該外管７内周面に案内されて移動自在に挿入される。端部カプラー５は、分割芯材２よりも高剛性であって、外管７内周面に案内される形状であれば、その形態は問われず、中空筒体状であっても、フレーム形態であっても良い。
【００２２】
各端部カプラー５の軸長方向一端部にはネジ孔５ａが形成され、各分割芯材２の他端に形成した接合ネジ部２ｂをネジ孔５ａに螺合しナット１１で締め付けることで、各分割芯材２の他端に各端部カプラー５が接合される。互いにネジ結合される端部カプラー５のネジ孔５ａ及び分割芯材２他端の接合ネジ部２ｂは、座屈拘束ブレース１の全長を調整することができるように、螺合長さ調節可能に長く形成される。端部カプラー５に接合された分割芯材２は、端部カプラー５の外径寸法に比して極めて細径であって、外管７の両端部位置において、外管７内部にその内周面から空隙を隔てて遊挿された状態とされる。
【００２３】
各端部カプラー５にはそれぞれ、分割芯材２の接合側とは反対側に、建物の構造材と接合するための接合用ブラケット４が接合される。各端部カプラー５の軸長方向他端部にはネジ孔５ｂが形成され、各接合用ブラケット４に形成したネジ部４ａをネジ孔５ｂに螺合しナット１２で締め付けることで、各端部カプラー５の他端部に接合用ブラケット４が接合される。図示例にあっては、接合用ブラケット４は、長さ方向に一連に複数のボルト孔４ｂが形成された剛接合用のものが示されている。従って、各分割芯材２の他端は、接合用ブラケット４付きの、分割芯材２よりも剛性の高い端部カプラー５を介して構造材に接合される。
【００２４】
後付けされる接合用ブラケット４を除き、外管７内部には、固定用リング部９を有する中間連結部材３、中間連結部材３に接合された分割芯材２に挿通したスペーサー１０付きの内管６、並びに端部カプラー５が挿入される。外管７内部に挿入された中間連結部材３は、プラグ溶接１３などの各種接合方法により、外管７に対し接合固定される。中間連結部材３の外管７への固定はこの他、図示しないが、固定用リング部９の外周に窪み部などを形成し、外管７外側から窪み部へ向かってネジをねじ込むような、機械式接合を採用しても良い。これにより、分割芯材２が外管７に対して固定されることになるが、前述したように、外管７に直接、接合固定される中間連結部材３は、その両端部にそれぞれ連結される分割芯材２よりも高剛性としていることから、分割芯材２に大きな引張力が作用した際に、各分割芯材２がそれぞれ伸張してその分断面が小さくなるものの、それに比して、中間連結部材３の変形はかなり小さいので、外管７との固定に悪影響を及ぼすようなことはなく、外管７が中間連結部材３に対してズレ落ちることもない。また、各端部カプラー５は、それぞれ外管７両端部内方に軸長方向へ移動自在に配置され、部分的に当該外管７端部から突出される。端部カプラー５に対する分割芯材２他端のねじ込み量を調節することで、座屈拘束ブレース１の全長が調整される。
【００２５】
なお、端部カプラー５と各接合用ブラケット４に形成したネジ孔５ｂとネジ部４ａを逆ネジにしても良い。このようにすれば、外管７を回転させるだけで、座屈拘束ブレース１の全長を微調整することができ、分割芯材２に初期張力を導入することもできる。
【００２６】
中間連結部材３位置を境として座屈拘束ブレース１の片側に関し、内管６の軸長は、分割芯材２の軸長、具体的には、端部カプラー５の締め付けナット１１及び中間連結部材３の締め付けナット８間距離よりも短く設定され、内管６から露出する分割芯材２の長さ分が、当該分割芯材２が圧縮力を受けたときに軸長方向に座屈形態で縮むのを許容する、分割芯材２の総縮み代（座屈拘束ブレース１の片側で）に設定される。内管６は内管部クリアランスＣ１によって分割芯材２に対し挿入可能、すなわち移動自在であって、従って、内管６位置は不定である。座屈拘束ブレース１は、上下方向斜めに取り付けられるため、そしてまた外管７のいずれの端部が上方取付部もしくは下方取付部となるか不明であるため、位置不定の内管６はいずれも、中間連結部材３よりも下方であれば端部カプラー５側に位置し得、中間連結部材３よりも上方であれば中間連結部材３側に位置し得ることになる。本実施形態にあっては、上記総縮み代を、内管移動制限手段１４によって、中間連結部材３側および端部カプラー５側の２箇所に２分割して設定するようになっている。また、内管６の自重の作用を考慮し、建物への取り付けにあたり中間連結部材３よりも上方に位置することとなる内管６を弾性支持するため、弾性体１６も備えるようにしている。
【００２７】
以下詳述すると、内管移動制限手段１４は、圧縮力による分割芯材２の縮み代Ｑ１を中間連結部材３と内管６との間に設定すると共に、引張時に分割芯材２の変形に伴って生じる内管６の移動を制限するために備えられる。本実施形態にあっては、内管移動制限手段１４によって、中間連結部材３と内管６との間の縮み代Ｑ１を設定することにより、同時に、端部カプラー５と内管６との間の縮み代Ｑ２も設定される。
【００２８】
内管移動制限手段１４は図４に示すように、外管７に設けられたストッパー１５で構成される。併せて、建物に取り付けたときに中間連結部材３よりも上方に位置することとなる内管６に対し、中間連結部材３の締め付けナット８と内管６端部との間に、内管６がその自重で中間連結部材３に近づく方向へ移動して分割芯材２の縮み代が小さくならないように、内管６を弾性支持する弾性体１６が設けられる。従って、弾性体１６は、建物に取り付けたときに中間連結部材３よりも下方に位置することとなる内管６に対しては、機能しない。
【００２９】
ストッパー１５は、中間連結部材３と共に、いずれかのスペーサー１０を軸長方向から挟み込む配置で設けられる。図示例にあっては、中間連結部材３に隣接するスペーサー１０を挟み込む場合が示されているが、その他のスペーサー１０であってもよい。ストッパー１５は、内管６が中間連結部材３から離れる方向へ移動するのを制限するために、スペーサー１０を係脱自在に係止する。図示例にあっては、ストッパー１５は、外管７の周方向に適宜間隔で、外管７を貫通するピンを配設することで構成されている。ストッパー１５は、外管７内方へ外管部クリアランスＣ２以上に突出する凸部であって、スペーサー１０を係止し得るものであれば、どのような構造であってもよい。
【００３０】
弾性体１６は、中間連結部材３に向かい合う内管６端部と中間連結部材３の締め付けナット８との間で、内管６がその自重で中間連結部材３に近づく方向へ移動するのを制限するために、内管６を弾性作用で受け止めるようになっている。図示例にあっては、弾性体１６として、分割芯材２に挿通されるコイルバネが示されているが、リング状ゴムなど、その他の弾発部材であってもよい。
【００３１】
中間連結部材３よりも上方では、弾性体１６により内管６の自重を支持し、これに伴って、外管７に固定した中間連結部材３に反力をとって、弾性体１６により、内管６を外管７端部方向へ押圧し、スペーサー１０をストッパー１５に係止させることによって、外管７内部における常時の内管６位置が設定され、内管６端部と中間連結部材３との間に、縮み代Ｑ１が設定される。同時に、外管７端部において、端部カプラー５と内管６端部との間にも、縮み代Ｑ２が設定される。
【００３２】
中間連結部材３よりも下方では、スペーサー１０をストッパー１５に係止させることによって、外管７内部における常時の内管６位置が設定され、内管６端部と中間連結部材３との間に、縮み代Ｑ１が設定される。同時に、外管７端部において、端部カプラー５と内管６端部との間にも、縮み代Ｑ２が設定される。
【００３３】
従って、本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１にあっては、中間連結部材３を挟んでその両側に、４箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２が設定される。
【００３４】
図４（ａ）は本実施形態にかかる座屈拘束ブレースの圧縮状態、図４（ｂ）は復原状態、図４（ｃ）は引張状態をそれぞれ示している。圧縮時は、内管６は、内管部クリアランスＣ１によって摩擦接触可能な分割芯材２から伝達される圧縮力の一部を負担しつつ、分割芯材２に引きずられて、中間連結部材３へ向かって移動し得る。あるいは、圧縮力の作用による分割芯材２の変形によって端部カプラー５側で縮み代Ｑ２が無くなり、これにより端部カプラー５が内管６端部を押し出して、内管６が中間連結部材３側へ移動し得る場合もある。
【００３５】
他方、引張時は、内管移動制限手段１４は、以下のように作用する。座屈拘束ブレース１は、上下方向斜めに取り付けられるため、スペーサー１０付きの内管６は分割芯材２に対し、自重でズレ落ちる習性がある。特に、分割芯材２が伸張作用を受けてその分断面が減少すると、内管部クリアランスＣ１により、容易に内管６が移動し、中間連結部材３側と端部カプラー５側とに分けた縮み代Ｑ１，Ｑ２がまとまってしまうおそれがある。本実施形態にあっては、図４中、下側が下方取付部、上側が上方取付部と見た場合に、中間連結部材３よりも下方では、ストッパー１５により、このような内管６のズレ落ちが阻止される。また中間連結部材３よりも上方では、弾性体１６により、同様にして内管６のズレ落ちが阻止される。従って、軸長方向に設定した４箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２が確実に維持される。
【００３６】
また、圧縮後の引張時、内管部クリアランスＣ１での摩擦接触Ｆ１により、分割芯材２に引きずられて、内管６が中間連結部材３から離れる方向へ移動し得る。この際、中間連結部材３の上方であっても下方であっても、この内管６の移動は、内管移動制限手段１４によって制限され、これにより４箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２が確実に維持される。
【００３７】
さらに、端部カプラー５と接合される分割芯材２の接合ネジ部２ｂは図６に示すように、分割芯材２の端部剛性を高めるために、転造によって分割芯材２の外径よりも太径に形成される。そして、当該接合ネジ部２ｂの長さが、接合用ブラケット４を介して構造材に接合される端部カプラー５との螺合長さ寸法αに、圧縮力によって分割芯材２が縮み得ると想定して設定された総縮み代βと引張力によって分割芯材２が伸び得ると想定して設定された総伸び代δとを加えた長さ（α＋β＋δ）を超える長い寸法を加え、内管６内部から外方へ亘る長さに設定される。
【００３８】
次に、本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１の作用について説明する。まず、座屈拘束ブレース１の組み立てについて説明すると、中間連結部材３の両端部に、各分割芯材２を連結する。次に、連結した各分割芯材２それぞれに、弾性体１６及びスペーサー１０付きの内管６を順次挿通する。次に、各分割芯材２の他端に、端部カプラー５を接合する。その後、中間連結部材３、分割芯材２、並びに端部カプラー５の組立体を、外管７内部に挿入する。
【００３９】
次いで、固定用リング部９を外管７に接合固定して、組立体を外管７に対し固定する。最後に、ストッパー１５を外管７に取り付けると共に、端部カプラー５に接合用ブラケット４を取り付ける。固定用リング部９の外管７への取り付け位置は予め設定しておくので、接合用ブラケット４付きの端部カプラー５を外管７から突出させる量、すなわちブレース長は、接合ネジ部２ｂのねじ込み量で調節することができる。更に、接合用ブラケット４の端部カプラー５へのねじ込み量でも調整することができる。また、中間連結部材３の片側での２箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２は、ストッパー１５位置で設定することができる。
【００４０】
このようにして組み立てた座屈拘束ブレース１を、両端部の接合用ブラケット４を介して建物の構造材に接合し、当該建物の架構内に斜めに差し渡して取り付ける。
【００４１】
建物に地震等の外力が加わると、座屈拘束ブレース１には、圧縮力と引張力が交互に繰り返し作用する。圧縮力は、接合用ブラケット４及び端部カプラー５を介して、分割芯材２に入力される。分割芯材２は、圧縮力の作用を受けて、座屈形態の縮み変形を生じる。分割芯材２は、内管６内では当該内管６の拘束作用で、僅かながら波打つように変形しつつ、内管部クリアランスＣ１により、圧縮力の一部が内管６へ伝達され、内管６がこれを負担する。また、外管部クリアランスＣ２により、内管６が負担する軸力の一部が外管７へ伝達され、外管７がこれを負担する。外管部クリアランスＣ２での軸力伝達に寄与するスペーサー１０は間隔を隔てて配設されかつ適宜厚さｔであることから、図７に示す場合のように内管６に伝達された軸力を当該内管６の外周面全面で外管７へ軸力伝達する場合に比べて、外管７への軸力伝達を小さくすることができ、外管７に過度の負担がかかることを防止することができる。
【００４２】
また、分割芯材２は、端部カプラー５の移動を伴いつつ、内管移動制限手段１４によって中間連結部材３付近及び端部カプラー５付近に確保された４箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２で確実に縮み変形することができる。上述したように、内管６の自重のために、引張変形によって断面が減少した分割芯材２に対して、内管６が移動して縮み代Ｑが端部カプラー５側もしくは中間連結部材３側に偏ってまとまってしまうと、図８（ａ）又は図８（ｂ）に示すように、局部座屈が生じてしまう。これに対し、本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１では、内管移動制限手段１４によって内管６位置を保持することができ、これにより全体で４箇所の縮み代Ｑ１，Ｑ２を確保することができて、分割芯材２の局部座屈を確実に防止することができる。
【００４３】
他方、引張力については、端部カプラー５の移動を伴いつつ、分割芯材２が負担する。上述したように、内管移動制限手段１４により、分割芯材２の伸び変形で内管６がズレ落ちることや、分割芯材２によって内管６が中間連結部材３から離れる方向へ引きずられることを防止することができ、縮み代Ｑ１，Ｑ２を確実に維持することができる。
【００４４】
また、引張力を受けたとき分割芯材２が伸び変形し、図９に示すように、接合ネジ部２ｂが内管６端部から外方へ抜け出してしまうと、接合ネジ部２ｂ周辺で比較的大きく曲げが生じ得（図中、θ１で示す）、このために圧縮時には内管６へ入り込もうとする接合ネジ部２ｂが内管６端部で引っ掛かってしまったり、この位置で分割芯材２の局部座屈が生じるおそれがあるが、本実施形態にあっては、図６に示すように、接合ネジ部２ｂ自体が転造によって高剛性かつ太径に形成されていると共に、この接合ネジ部２ｂが内管６端部から抜け出すことのない長さ寸法（α＋β＋δ）で設定していて、曲げを抑制することができ（図中、θ２で示す）、接合ネジ部２ｂの引っ掛かりや局部座屈が生じることを確実に防止することができる。
【００４５】
以上説明したように本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１にあっては、分割芯材２を、これを補剛するための外管７内部に、その内周面から空隙を隔てて遊挿し、外管７端部内方に、分割芯材２よりも高剛性であって、分割芯材２の他端と接合されかつ外管７の内周面に案内されて軸長方向、すなわち外管７の管軸方向へ移動自在な端部カプラー５を設け、端部カプラー５を介して分割芯材２の他端を構造材に接合するようにしたので、分割芯材２を構造材に直接接合する場合とは異なり、分割芯材２よりも高剛性の端部カプラー５によって、接合部周辺で分割芯材２端部が塑性化したり、塑性ヒンジ状態になることを防ぐことができる。また、端部カプラー５により、分割芯材２の端部側で簡単かつ合理的な補強を確保することができ、接合部構造側に求められる必要剛性を低減でき、その構成を簡素化することができる。
【００４６】
端部カプラー５と分割芯材２の端部とを、螺合長さ調節可能にネジ結合したので、ブレース長を簡単に調節することができる。
【００４７】
芯材を長さ方向に分割して形成した分割芯材２と、これら分割芯材２同士を連結して繋ぐための中間連結部材３と、長さ方向に間隔を隔てて配設された複数のスペーサー１０を外側に有し、内部に分割芯材２が挿通されて中間連結部材３の両側それぞれに配設される内管６と、スペーサー１０を含む内管６及び中間連結部材３が内部に挿入され、かつ中間連結部材３が固定される外管７と、圧縮力による分割芯材２の縮み代Ｑ１を中間連結部材３と内管６との間に設定すると共に、引張時に分割芯材２の変形に伴って生じる内管６の移動を制限する内管移動制限手段１４とを備えたので、内管移動制限手段１４により、分割芯材２、スペーサー１０付き内管６及び外管７の相互位置関係を適切に維持して、縮み代Ｑ１を確実に保持することができ、これにより分割芯材２の局部的な座屈を防止できると共に、分割芯材２からスペーサー１０付き内管６経由で、軸力伝達を抑制しつつ圧縮力を外管７側へ伝達して、分割芯材２を適切に補剛することができ、高いブレース性能を発揮させることができる。
【００４８】
内管移動制限手段１４を、外管７に設けられ、内管６が中間連結部材３から離れる方向へ移動するのを制限するために、スペーサー１０を係脱自在に係止するストッパー１５で構成したので、内管６のズレ落ちや分割芯材２による引きずりなど、内管６の移動を簡単な構造で防止することができる。
【００４９】
中間連結部材３と内管６との間に、内管６がその自重で中間連結部材３に近づく方向へ移動して分割芯材２の縮み代Ｑ１が小さくならないように、当該内管６を弾性支持する弾性体１６を設けたので、上下いずれに向けて取り付けられるか不明の座屈拘束ブレース１において、上側に位置する内管６を支持して、適切に縮み代Ｑ１を確保することができる。
【００５０】
内管６と分割芯材２との間に、分割芯材２を補剛するために、互いに摩擦接触可能な内管部クリアランスＣ１を設定したので、圧縮力の作用で波打つように変形する分割芯材２から内管６へ軸力を伝達させて、内管６により適切に分割芯材２を補剛することができる。
【００５１】
外管７とスペーサー１０との間に、内管６を介して分割芯材２を補剛するために、互いに摩擦接触可能な外管部クリアランスＣ２を設定したので、内管６から外管７へ軸力の一部を伝達することができ、内管６を介して外管７により分割芯材２を適切に補剛することができる。
【００５２】
中間連結部材３に連結された分割芯材２の他端に連結され、外管７の端部に挿入される端部カプラー５を備え、端部カプラー５と内管６との間に、圧縮力による分割芯材２の縮み代Ｑ２を設定するようにしたので、縮み代Ｑ２を外管７端部にも備えることができて、ブレース性能を向上することができる。
【００５３】
分割芯材２を、これを補剛するための内管６内部に、内管６端部から当該分割芯材２端部が突出するように挿通すると共に、分割芯材２端部に、転造によって分割芯材２自体の外径よりも太径な接合ネジ部２ｂを形成し、接合ネジ部２ｂの長さを、構造材に接合される端部カプラー５との螺合長さ寸法に、圧縮力による分割芯材２の想定縮み代と引張力による分割芯材２の想定伸び代とを加えた長さ（α＋β＋δ）を超える長い寸法を加え、内管６の内部から外方に亘る長さに設定したので、座屈拘束ブレース１の端部位置で、接合ネジ部２ｂの引っ掛かりや局部座屈が生じることを防ぐことができ、これにより分割芯材２に適切に圧縮力や引張力を作用させて、高いブレース性能を発揮させることができる。
【００５４】
図１０には、上記実施形態の変形例が示されている。この変形例は、縮み代Ｑ３を増設するために、スペーサー１０を有する内管６を軸長方向に２分割して分割内管６Ａ，６Ｂを形成し、これを組み込むようにしたものである。縮み代Ｑ３を適切に維持するために、この変形例にあっては、上記実施形態における内管移動制限手段１４と同様な、分割内管移動制限手段１７が増設される。
【００５５】
中間連結部材３位置を境として座屈拘束ブレース１の片側に関し、２つの第１及び第２分割内管６Ａ，６Ｂの総軸長は、上記内管６の軸長から、増設する縮み代Ｑ３の長さ分を差し引いた長さであって、この総軸長を２分割した軸長で、各分割内管６Ａ，６Ｂの長さが設定される。中間連結部材３側の第１分割内管６Ａは、図４に示した内管移動制限手段１４により位置が保持されるが、端部カプラー５側の第２分割内管６Ｂは、位置不定となる。当該変形例にあっては、増設する分割内管移動制限手段１７によって、第１及び第２分割内管６Ａ，６Ｂ相互間（増設分）と端部カプラー５側の縮み代Ｑ２，Ｑ３を確保するようになっている。また、建物への取り付けにあたり中間連結部材３よりも上方に位置する側の分割内管６Ａ，６Ｂの自重を考慮し、外管７端部側に位置する内管６Ｂを弾性支持するため、弾性体１６の他に、副弾性体１９も備えるようにしている。
【００５６】
分割内管移動制限手段１７は、圧縮力による分割芯材２の縮み代を分割内管６Ａ，６Ｂ同士の間に設定すると共に、引張時に分割芯材２の変形に伴って生じる第２分割内管６Ｂの移動を制限するために備えられる。本実施形態にあっては、分割内管移動制限手段１７によって、分割内管６Ａ，６Ｂ同士の間の増設分の縮み代Ｑ３を設定することにより、同時に、端部カプラー５と第２分割内管６Ｂとの間の縮み代Ｑ２も設定される。
【００５７】
分割内管移動制限手段１７は図１０に示すように、外管７に設けられた副ストッパー１８で構成される。併せて、建物に取り付けたときに中間連結部材３よりも上方に位置することとなる側に対し、第１分割内管６Ａ端部と第２分割内管６Ｂ端部との間に、分割内管６Ｂがその自重で中間連結部材３側の分割内管６Ａに近づく方向へ移動して分割芯材２の縮み代Ｑ３が小さくならないように、分割内管６Ｂを弾性支持する副弾性体１９が設けられる。従って、副弾性体１９は、建物に取り付けたときに中間連結部材３よりも下方に位置することとなる側では、機能しない。
【００５８】
副ストッパー１８は、第１分割内管６Ａと共に、第２分割内管６Ｂのいずれかのスペーサー１０を軸長方向から挟み込む配置で設けられる。図示例にあっては、副弾性体１９に隣接するスペーサー１０を挟み込む場合が示されているが、その他のスペーサー１０であってもよい。副ストッパー１８は、第２分割内管６Ｂが第１分割内管６Ａから離れる方向へ移動するのを制限するために、第２分割内管６Ｂのスペーサー１０を係脱自在に係止する。図示例にあっては、副ストッパー１８は、外管７の周方向に適宜間隔で、外管７を貫通するピンを配設することで構成されている。副ストッパー１８は、外管７内方へ外管部クリアランスＣ２以上に突出する凸部であって、スペーサー１０を係止し得るものであれば、どのような構造であってもよい。
【００５９】
副弾性体１９は、第１および第２分割内管６Ａ，６Ｂの端部間で、第２分割内管６Ｂがその自重で第１分割内管６Ａに近づく方向へ移動するのを制限するために、第２分割内管６Ｂを弾性作用で受け止めるようになっている。図示例にあっては、副弾性体１９として、分割芯材２に挿通されるコイルバネが示されているが、リング状ゴムなど、その他の弾発部材であってもよい。
【００６０】
中間連結部材３よりも上方では、副弾性体１９により第２分割内管６Ｂの自重を支持し、これに伴って、第１分割内管６Ａに反力をとって、副弾性体１９により、第２分割内管６Ｂを外管７端部方向へ押圧し、スペーサー１０を副ストッパー１８に係止させることによって、外管７内部における常時の第２分割内管６Ｂ位置が設定され、第２分割内管６Ｂと第１分割内管６Ａとの間に、増設した縮み代Ｑ３が設定される。同時に、外管７端部において、端部カプラー５と第２分割内管６Ｂ端部との間にも、縮み代Ｑ２が設定される。
【００６１】
中間連結部材３よりも下方では、スペーサー１０を副ストッパー１８に係止させることによって、外管７内部における常時の第２分割内管６Ｂ位置が設定され、第２分割内管６Ｂ端部と第１分割内管６Ａとの間に、縮み代Ｑ３が設定される。同時に、外管７端部において、端部カプラー５と第２分割内管６Ｂ端部との間にも、縮み代Ｑ２が設定される。
【００６２】
従って、本実施形態にかかる座屈拘束ブレース１にあっては、中間連結部材３を挟んでその両側に、６箇所の縮み代Ｑ１〜Ｑ３が設定される。
【００６３】
増設した縮み代Ｑ３部分における分割芯材２の強度を増強する必要がある場合には、その断面を大きく設定すれば良く、当該縮み代Ｑ３部分で分割芯材２同士をさらに分割して接続カプラーで接続するようにしたり、薄いアルミ板材などを分割芯材２に巻き付けたりすればよい。
【００６４】
圧縮時は、第２分割内管６Ｂは、内管部クリアランスＣ１によって摩擦接触可能な分割芯材２から伝達される圧縮力の一部を負担しつつ、分割芯材２に引きずられて、第１分割内管６Ａへ向かって移動し得る。あるいは、圧縮力の作用による分割芯材２の変形によって端部カプラー５側で縮み代Ｑ２が無くなり、これにより端部カプラー５が第２分割内管６Ｂ端部を押し出して、第２分割内管６Ｂが第１分割内管６Ａ側へ移動し得る場合もある。
【００６５】
他方、引張時は、分割内管移動制限手段１７は、以下のように作用する。座屈拘束ブレース１は、上下方向斜めに取り付けられるため、スペーサー１０付きの各分割内管６Ａ，６Ｂは分割芯材２に対し、自重でズレ落ちる習性がある。特に、分割芯材２が伸張作用を受けてその分断面が減少すると、内管部クリアランスＣ１により、容易に各分割内管６Ａ，６Ｂが移動し、中間連結部材３側、端部カプラー５側及び分割内管６Ａ，６Ｂ間に分けた縮み代Ｑ１〜Ｑ３が幾つかにまとまってしまうおそれがある。
【００６６】
これに対し、本変形例にあっては、中間連結部材３よりも下方では、ストッパー１５及び副ストッパー１８により、このような分割内管６Ａ，６Ｂのズレ落ちが阻止される。また中間連結部材３よりも上方では、弾性体１６及び副弾性体１９により、同様にして分割内管６Ａ，６Ｂのズレ落ちが阻止される。従って、内管移動制限手段１４及び分割内管移動制限手段１７により、軸長方向に設定した６箇所の縮み代Ｑ１〜Ｑ３を適切に維持することができる。
【００６７】
また、圧縮後の引張時、内管部クリアランスＣ１での摩擦接触Ｆ１により、分割芯材２に引きずられて、各分割内管６Ａ，６Ｂが中間連結部材３及び第１分割内管６Ａから離れる方向へ移動し得る。この際、中間連結部材３の上方であっても下方であっても、この分割内管６Ａ，６Ｂの移動は、内管移動制限手段１４及び分割内管移動制限手段１７によって制限され、これにより６箇所の縮み代Ｑ１〜Ｑ３を確実に維持することができる。
【００６８】
このような変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。特に、縮み代Ｑ３を増設することができ、座屈拘束ブレース１の性能をさらに向上することができる。また、本変形例では、内管６を軸長方向に２分割したものを例示したが、内管６を３分割以上に分割し、それぞれを分割内管として、縮み代をさらに増設しても良いことはもちろんである。
【００６９】
図１１には、別の変形例が示されている。分割芯材２に端部カプラー５を結合する構成を採用することにより、上記実施形態では、建物の構造材に対し、剛接合可能な接合用ブラケット４を取り付ける場合を例示して説明したが、図示するようなピン孔２０を有する接合用ブラケット４を取り付けることもでき、このように端部カプラー５を備えることにより、分割芯材２端部をピン結合可能として、構造材との接合部構造の堅牢性を軽減することができ、複雑かつ剛強、高コストの接合部にすることなく、簡易かつ軽量で、低コストの接合部にて、適切かつ健全に座屈拘束ブレース１を建物に装着することができる。本変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００７０】
図１２には、さらに他の変形例が示されている。この変形例は、上記実施形態において、外管７内部に中間連結部材３を挿入して固定するようにしていたことに代えて、当該外管７を長さ方向に分割して分割外管７Ａ，７Ｂを形成し、分割芯材２を連結した中間連結部材３の長さ方向両端にこれら分割外管７Ａ，７Ｂの接合端部をそれぞれ固定するようにしている。中間連結部材３の両端に直接分割外管７Ａ，７Ｂを固定するので、固定用リング部９を設ける必要はない。固定方法としては、溶接であっても、接着であっても良い。各分割外管７Ａ，７Ｂ内部それぞれには、上記実施形態と同様に、スペーサ１０を含む内管６及び端部カプラー５が挿入される。
【００７１】
変形例における組立について説明すると、中間連結部材３の両端に、各分割芯材２を連結する。次に、連結した各分割芯材２それぞれに、弾性体１６及びスペーサー１０付きの内管６を順次挿通する。次に、各分割芯材２の他端に、端部カプラー５を接合する。その後、中間連結部材３、分割芯材２、並びに端部カプラー５の組立体に、各分割外管７Ａ，７Ｂを外側から装着する。次いで、中間連結部材３と各分割外管７Ａ，７Ｂとを接合固定して、組立体に対し分割外管７Ａ，７Ｂを固定する。最後に、ストッパー１５を各分割外管７Ａ，７Ｂに取り付けると共に、端部カプラー５に接合用ブラケット４を取り付ける。
【００７２】
このような変形例にあっては、中間連結部材３を外管７内部に挿入して固定するのに比べて、簡単に製造することができ、生産性を向上することができる。本変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００７３】
図１３には、さらに他の変形例が示されている。この変形例は、内管移動制限手段１４として、上記実施形態のストッパー１５に代えて、内管６と端部カプラー５との間に設定される縮み代Ｑ２部分に、弾発部材２１を設けて構成したものである。この構成によると、分割芯材２の弾性域に関し、ストッパー１５で内管６の移動に制限を加えることに比べて、弾性体１６（中間連結部材３よりも下方部位）および弾発部材２１（中間連結部材３よりも上方部位）を設けた箇所における縮み代Ｑ１，Ｑ２を増加させることができ、より安定したブレース性能を確保することができる。本変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００７４】
以上に述べた座屈拘束ブレースは、本発明の好ましい例であって、これ以外の実施形態例も、各種の方法で実施または遂行できる。つまり、芯材と、その芯材を補剛すると共に、その芯材から空隙を隔てて遊挿されて芯材の縮み代を設定する管材とで構成された座屈拘束ブレースであれば、本発明の作用効果を奏することができる。例えば、本発明の実施形態では、２本の分割芯材を中間連結部材によって連結した芯材を例示したが、これに代えて、単に１本の芯材からなる座屈拘束ブレースに採用しても良い。また、管材についても、外周面に複数のスペーサーを有する内管と、その内管が内部に挿入される外管で構成されたものを例示したが、芯材と、その芯材に固定されたスペーサーと、そのスペーサーを介して芯材を補剛する管材のみで構成されるような座屈拘束ブレースに採用しても、本発明の作用効果を得ることができる。本発明は、特に、本願明細書中に限定される主旨の記載がない限り、添付図面に示した詳細な部品の形状、大きさおよび構成配置等に制約されるものではない。また、本願明細書中に用いられた表現および用語は、説明を目的としたもので、特に限定される主旨の記載がない限り、それに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７５】
１ 座屈拘束ブレース
２ 分割芯材
２ｂ 接合ネジ部
５ 端部カプラー
５ａ ネジ孔
７ 外管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木造建物や中低層鉄骨造建物の構造材に両端部が接合されて圧縮力や引張力を受ける芯材を有する座屈拘束ブレースであって、
上記芯材を、これを補剛するための管材内部に、その内面から空隙を隔てて遊挿し、
上記管材の端部内方に、上記芯材よりも高剛性であって、該芯材の端部と接合されかつ該管材の内面に案内されて管軸方向へ移動自在な端部カプラーを設け、
該端部カプラーを介して上記芯材の端部を上記構造材に接合したことを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項２】
前記端部カプラーと前記芯材の端部とが、螺合長さ調節可能にネジ結合されることを特徴とする請求項１に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項１】
木造建物や中低層鉄骨造建物の構造材に両端部が接合されて圧縮力や引張力を受ける芯材を有する座屈拘束ブレースであって、
上記芯材を、これを補剛するための管材内部に、その内面から空隙を隔てて遊挿し、
上記管材の端部内方に、上記芯材よりも高剛性であって、該芯材の端部と接合されかつ該管材の内面に案内されて管軸方向へ移動自在な端部カプラーを設け、
該端部カプラーを介して上記芯材の端部を上記構造材に接合したことを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項２】
前記端部カプラーと前記芯材の端部とが、螺合長さ調節可能にネジ結合され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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２４２４６０（Ｐ２０１０−２４２４６０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９５４９８（Ｐ２００９−９５４９８）
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（００００００４４６）岡部株式会社 (277)
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（００００００４４６）岡部株式会社 (277)
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【Ｆターム（参考）】
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