座屈拘束ブレース
【課題】安価に製造できるとともに、高い耐力を有する座屈拘束ブレースを提供する。
【解決手段】座屈拘束ブレース１が、断面欠損部３ａを有する平鋼である芯材３と、芯材３の周囲に設けられ、芯材３との間でアンボンド処理がなされる座屈拘束材としての鉄筋コンクリート（コンクリート５、主筋７、帯筋９）と、を具備し、鉄筋コンクリートには、帯筋９が、断面欠損部３ａに対応する位置において、それ以外の部分よりも密に配置される。芯材はＨ型鋼であってもよい。
【解決手段】座屈拘束ブレース１が、断面欠損部３ａを有する平鋼である芯材３と、芯材３の周囲に設けられ、芯材３との間でアンボンド処理がなされる座屈拘束材としての鉄筋コンクリート（コンクリート５、主筋７、帯筋９）と、を具備し、鉄筋コンクリートには、帯筋９が、断面欠損部３ａに対応する位置において、それ以外の部分よりも密に配置される。芯材はＨ型鋼であってもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄骨構造等では、耐震性能向上のためにブレースが使用される。その一つに座屈拘束ブレースがある。座屈拘束ブレースは、軸力を負担する中心鋼材（芯材）を鋼管とモルタルで拘束し、座屈せずに安定的に塑性化するブレースである。中心鋼材とモルタルの間にはアンボンド材（緩衝材）があるため、鋼管とモルタル（座屈拘束材）には軸力が作用しない。
【０００３】
このため、座屈拘束ブレースでは、地震時には芯材のみが変形し、これにより地震の揺れを吸収する。また、この芯材を外側より拘束しているため、圧縮力が作用しても芯材が座屈することなく、安定した部材性能を示す。特許文献１、２には、このような座屈拘束ブレースの例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５６７２８号公報
【特許文献２】特開平７−３８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の座屈拘束ブレースは、軸力を負担する中心鋼材を鋼管とモルタル（又はコンクリート）で拘束し、中心鋼材を座屈させずに、安定的に塑性化させるブレースであるが、外周に鋼材を用いているため、使用する鋼材量が増え、コストアップの要因になっている。
【０００６】
しかし、外周の鋼管は座屈拘束を行うのみであり、軸力を負担するものでなく、座屈拘束ブレースの高い耐力を保つため鋼管である必要があるとは限らない。
【０００７】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、安価に製造できるとともに、高い耐力を有する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】
【０００８】
前述した目的を達するために第１の発明は、断面欠損部を有する平鋼またはＨ型鋼による芯材と、前記芯材の周囲に設けられ、前記芯材との間でアンボンド処理がなされる座屈拘束材としての鉄筋コンクリートと、を具備し、前記鉄筋コンクリートには、帯筋が、前記断面欠損部に対応する位置において、それ以外の部分よりも密に配置されることを特徴とする座屈拘束ブレースである。
【０００９】
前記断面欠損部において、前記芯材と前記鉄筋コンクリートの間に、前記芯材の変形時に前記芯材と前記コンクリートとの接触を緩衝するための接触緩衝材が設けられることが望ましい。前記接触緩衝材は例えば鋼材で形成される。
【００１０】
また、前記鉄筋コンクリートの内部で、前記芯材の変形する面の片側または両側の部分には、前記芯材と接続されるアンカー材が設けられることも望ましい。
【００１１】
例えば、前記芯材は平鋼であり、前記断面欠損部において、前記平鋼の幅が狭まる。
【００１２】
または、前記芯材はＨ型鋼であり、前記断面欠損部において、前記Ｈ型鋼のウェブ部分が切欠かれる。
【００１３】
この際、前記断面欠損部において、前記ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、角の欠けた矩形状としてもよい。または、前記断面欠損部において、前記ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、矩形状であり、前記フランジ部分の外側に、前記断面欠損部とそれ以外の部分をまたぐように補強材が設けられるようにしてもよい。加えて、前記断面欠損部において、前記Ｈ型鋼の対向するフランジ部分を接続するように補強材が設けられるようにしてもよい。
【００１４】
上記構成により、芯材の周囲に鉄筋コンクリートを設け、これにより芯材の変形（座屈）を拘束するので、鋼材の使用量を抑えることができ、コストダウンにつながる。
【００１５】
また、芯材に断面欠損部を設け、ブレース全体ではなく、この一部のみを塑性化させる。断面欠損部の芯材はある軸力（圧縮力）により、長手方向と直交する方向に変形（座屈）しようとして、コンクリートに接触する。この際、コンクリートには芯材にかかる軸力に応じた荷重（せん断力）が働き、亀裂発生等、座屈拘束ブレースの耐力低下の要因となるが、本発明の座屈拘束ブレースでは、周囲の鉄筋コンクリートについて、帯筋によりこの断面欠損部に対応する位置を重点的にせん断補強する。これにより効果的にせん断補強を行い、鉄筋コンクリートのせん断強度を高め、芯材の拘束を維持し、座屈拘束ブレースの耐力を向上させることができる。なお、芯材は断面欠損部で必要な強度を確保できるように設計を行う。そして、それ以外の部分では拡幅等するため、ブレースとしての剛性が高まる。また、塑性化を考えている部分（断面欠損部）にひずみが集中し増大するため、地震時等の層間変形の早期の段階から降伏し、多くのエネルギーを吸収することが期待できる。
【００１６】
また、芯材と鉄筋コンクリートとの間に、上記の変形時にコンクリートとの接触を緩衝するための接触緩衝材を設けることにより、地震時等の繰り返し荷重により芯材が繰り返しコンクリートに接触することによるコンクリートの劣化を抑制することができる。接触緩衝材は例えば鋼材で形成され、これにより局所的な接触を防いでコンクリートに広く荷重を分散させ、コンクリートのせん断応力を小さくすることができる。
【００１７】
さらに、鉄筋コンクリートの内部で、芯材の変形する面の片側または両側の部分に、芯材と接続されるアンカー材を設けることにより、前述の変形時に、変形する面に対して変形方向と逆の方向にある部分のコンクリートでも荷重を負担させることができ、荷重を分散させ座屈拘束ブレースの耐力を上昇させることができる。
【００１８】
芯材については様々な条件に応じてこれを定めることができる。例えば、芯材は平鋼とし、断面欠損部において、平鋼の幅が狭まるようにしてもよいし、芯材をＨ型鋼とし、断面欠損部において、Ｈ型鋼のウェブ部分が切欠かれるようにしてもよい。これらの条件に応じて適切な設計、補強等を行うことが可能になる。
【００１９】
また、芯材をＨ型鋼とする場合、断面欠損部において、ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、角の欠けた矩形状としてもよい。または、断面欠損部において、ウェブ部分を切欠いた切欠き部を、矩形状とし、フランジ部分の外側に、断面欠損部とそれ以外の部分をまたぐように補強材が設けられるようにしてもよい。前述の変形時、前者の場合、断面欠損部のフランジ部分は外側へ変形しやすくなり、後者の場合、断面欠損部のフランジ部分は内側へ変形しやすくなる。従って、変形方向を限定でき、例えばアンカーの配置など、より効果的な補強が可能になる。また、前者の場合では、断面欠損部の周囲のウェブ部分でも芯材の変形に係る力が一部負担され、この変形を抑えることができる。さらに、後者の場合、フランジ部分の変形に応じて、Ｈ型鋼の対向するフランジ部分の間のコンクリートには圧縮力がかかるが、コンクリートは圧縮により強いことから、コンクリートの亀裂等を防ぎ、座屈拘束ブレースの耐力を高めることができる。
【００２０】
また、断面欠損部において、Ｈ型鋼の対向するフランジ部分を接続するように補強材を設け、芯材の変形を抑えることもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、安価に製造できるとともに、高い耐力を有する座屈拘束ブレースを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態の座屈拘束ブレースを示す図
【図２】第２の実施形態の座屈拘束ブレースを示す図
【図３】第３の実施形態の座屈拘束ブレースを示す図
【図４】第４の実施形態の座屈拘束ブレースを示す図
【図５】断面欠損部の補強の例を示す図
【図６】芯材の一例を示す図
【図７】第５の実施形態の座屈拘束ブレースを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下図面を参照しながら、本発明の座屈拘束ブレースの実施形態について説明する。まず、第１の実施形態の座屈拘束ブレースについて、図１を参照しながら説明する。
【００２４】
図１（ａ）は第１の実施形態の座屈拘束ブレースの内部の様子を上面から示す図、図１（ｂ）は座屈拘束ブレースの芯材を示す図、図１（ｃ）は図１（ａ）の線Ａ−Ａ’に沿った断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図、図１（ｅ）は図１（ａ）の線Ｃ−Ｃ’に沿った断面図である。
【００２５】
図１（ａ）等に示すように、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、芯材３の周囲に鉄筋コンクリートが設けられる。即ち、芯材３の周囲にコンクリート５が設けられ、コンクリート５が主筋７と帯筋９で補強される。芯材３としては、平鋼が用いられる。
【００２６】
図１（ｂ）等に示すように、芯材３では、平鋼の長手方向の途中の断面欠損部３ａで断面が欠損され、その幅が狭められている。設計の際は、この断面欠損部３ａで必要な強度が得られるようにその形状、断面積、材質等を定めておく。芯材３の長手方向の両端部は、鉄筋構造等の構造体にベースプレートを介して接続される。
【００２７】
芯材３の長手方向の両端部を除く部分の周囲には、コンクリート５が打設される。コンクリート５の内部では、座屈拘束ブレース１の長手方向に主筋７が設けられる。また、主筋７を長手方向と直交する断面において囲むように、座屈拘束ブレース１の長手方向に間隔をあけて帯筋９が設けられる。帯筋９は、コンクリート５のせん断補強を目的として設けられる。
【００２８】
帯筋９を設ける間隔は、芯材３の断面欠損部３ａに対応する部分で、他の部分よりも短くする。即ち、断面欠損部３ａに対応する部分で帯筋９を密に設け、せん断力に対してこの断面欠損部３ａに対応する位置のコンクリート５を重点的に補強する。
【００２９】
また、芯材３は、周囲のコンクリート５に対するアンボンド処理がなされている。例えば芯材３とコンクリート５の間に微小な間隔が設けられ、コンクリート５の芯材３側の表面に油が塗布される等する。これにより、座屈拘束ブレース１に加わる軸力を芯材３のみで負担させる。
【００３０】
この座屈拘束ブレース１では、芯材３がある軸力（圧縮力）を受けると、断面欠損部３ａで、芯材３の長手方向と直交する、芯材３（平鋼）の面の法線方向に変形（座屈）しようとする。
【００３１】
この際、芯材３はコンクリート５に接触しその変形が拘束される。コンクリート５は、芯材３に作用している軸力に応じて荷重（せん断力）を受ける。
【００３２】
上記したように、座屈拘束ブレース１では、この断面欠損部３ａに対応するコンクリート５が帯筋９により重点的に補強されており、このせん断補強によりコンクリート５の亀裂発生が抑えられている。
【００３３】
このように、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、芯材３の周囲に鉄筋コンクリートを設け、これにより芯材３の上記の変形（座屈）を拘束するので、鋼材の使用量を抑えることができ、コストダウンにつながる。
【００３４】
また、芯材３に断面欠損部３ａを設け、ブレース全体ではなく、この一部のみを塑性化させる。断面欠損部３ａの芯材３はある軸力（圧縮力）により上記の方向に変形しようとして、コンクリート５に接触する。この際、コンクリート５には芯材３にかかる軸力に応じた荷重（せん断力）が働き、亀裂発生等、座屈拘束ブレースの耐力低下の要因となるが、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、周囲の鉄筋コンクリートについて、帯筋９によりこの断面欠損部３ａに対応する位置を重点的にせん断補強する。これにより効果的にせん断補強を行い、鉄筋コンクリートのせん断強度を高め、芯材３の拘束を維持し、座屈拘束ブレース１の耐力を向上させることができる。なお、芯材３は断面欠損部３ａで必要な強度を確保できるように設計を行う。そして、芯材３は端部に向かってさらに拡幅するため、ブレースとしての剛性が高まる。また、塑性化を考えている部分（断面欠損部３ａ）にひずみが集中し増大するため、地震時等の層間変形の早期の段階から降伏し、多くのエネルギーを吸収することが期待できる。
【００３５】
次に、図２を参照しながら、第２の実施形態の座屈拘束ブレースについて説明する。図２（ａ）は第２の実施形態の座屈拘束ブレースの内部の様子を上面から示す図、図２（ｂ）は座屈拘束ブレースの芯材を示す図、図２（ｃ）は図２（ａ）の線Ｄ−Ｄ’に沿った断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）の線Ｅ−Ｅ’に沿った断面図、図２（ｅ）は図２（ａ）の線Ｆ−Ｆ’に沿った断面図である。第１の実施形態において説明したものと同様の要素には、同じ番号を付し、説明を一部省略する。
【００３６】
第２の実施形態の座屈拘束ブレース１１は、第１の実施形態の座屈拘束ブレース１と同様の構成を有するが、図２（ｃ）等に示すように、断面欠損部３ａにおいて、芯材３と鉄筋コンクリートとの間に、前述の変形時に芯材３とコンクリート５の接触を緩衝するため、接触緩衝材１３が設けられる点で異なる。接触緩衝材１３は例えば鋼材により形成される鋼板であり、芯材３を挟むようにその両側に設けられる。接触緩衝材１３は、前述の変形時、直接芯材３とコンクリート５が接触して局所的にコンクリート５に荷重（せん断力）が加わることを防ぎ、荷重をコンクリート５に広く分散させる。なお、接触緩衝材１３は芯材３にかかる軸力を負担しないように、芯材３との間でアンボンド処理が施される。
【００３７】
即ち、芯材３が直接コンクリート５に触れる場合、地震時等の繰り返し荷重により芯材３がコンクリート５に繰り返し（局所的に）接触し、コンクリート５の劣化が促進される可能性がある。接触緩衝材１３は、芯材３とコンクリート５が直接接触することを抑え、コンクリート５の劣化を抑制する。
【００３８】
従って、第２の実施形態の座屈拘束ブレース１１によれば、第１の実施形態の座屈拘束ブレース１についての上記した効果が得られるとともに、上記のように芯材３が繰り返しコンクリート５に接触することによるコンクリート５の劣化を抑制する。
【００３９】
なお、接触緩衝材１３は鋼板に限らず、上記の目的を満たす範囲であればその強度は低くてもよく、ある程度柔らかい部材でも構わない。また、板状のものに限られることもない。さらに、接触緩衝材１３を、前述の変形時の芯材３の変形量を吸収したり、変形速度を抑えてコンクリート５との接触を緩衝するために設けてもよく、この意味では上記の強度に限られることもない。
【００４０】
次に、図３を参照しながら、第３の実施形態の座屈拘束ブレースについて説明する。図３（ａ）は第３の実施形態の座屈拘束ブレースの内部の様子を上面から示す図、図３（ｂ）は座屈拘束ブレースの芯材を示す図、図３（ｃ）は図３（ａ）の線Ｇ−Ｇ’に沿った断面図、図３（ｄ）は図３（ａ）の線Ｈ−Ｈ’に沿った断面図、図３（ｅ）は図３（ａ）の線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図である。第１、第２の実施形態において説明したものと同様の要素には、同じ番号を付し、説明を一部省略する。
【００４１】
第３の実施形態の座屈拘束ブレース１５は、第２の実施形態の座屈拘束ブレース１１と同様の構成を有するが、図３（ｃ）等に示すように、鉄筋コンクリートの内部で、断面欠損部３ａの芯材３と接続するようにアンカー材１７が埋設され、これにより断面欠損部３ａに対応する位置のコンクリート５の補強が行われる点で異なる。
【００４２】
アンカー材１７は、頭部を有する全ネジのボルト１９とナット２０により構成される。芯材３の断面欠損部３ａには、ボルト１９のネジ２１の外周面の凸部と対応する凹部を内周面に有する孔部２２が設けられる。孔部２２にネジ２１を螺合させることにより、芯材３とアンカー材１７とが接続される。接触緩衝材１３である鋼板にも、孔部２２に対応する位置に同様の孔部が設けられる。ボルト１９はネジ２１で芯材３の孔部２２と接触緩衝材１３の孔部に螺合しつつ芯材３と接触緩衝材１３を貫通するように設けられ、ボルト１９のネジ側の端部と、接触緩衝材１３（芯材３）の両外側部分とに、ネジ２１の外周面の凸部と対応する凹部を内周面に有するナット２０が螺合される。ボルト１９とボルト１９のネジ側の端部のナット２０は、アンカーとしての役割を果たす。即ち、前述の変形時に変形する芯材３（断面欠損部３ａ）の面を挟むようにその両側にアンカー材１７が設けられる。
【００４３】
第１、第２の実施形態の座屈拘束ブレース１、１１では、前述の変形時の芯材３の変形を鉄筋コンクリートにより拘束するが、この際、芯材３に接触した側のコンクリート５のみが荷重（せん断力）を負担する。
【００４４】
これに対し、第３の実施形態の座屈拘束ブレース１５では、前述の変形時に、変形する芯材３の面に対して当該面の変形方向と逆方向の部分のコンクリート５に埋設されたアンカー材１７により、芯材３に接触しない側のコンクリート５にも荷重を負担させることができる。
【００４５】
従って、第３の実施形態の座屈拘束ブレース１５によれば、第１、第２の実施形態の座屈拘束ブレース１、１１についての上記した効果を得られるとともに、コンクリート５に加わる荷重（せん断力）を、芯材３と接触しない側のコンクリート５でも負担させることにより、荷重を分散させ、コンクリート５の亀裂を防ぎ、座屈拘束ブレース１５の耐力を上昇させることができる。
【００４６】
また、例えばボルト１９の頭部とボルト１９のネジ側の端部のナット２０の内側にプレート等を更に設け、コンクリート５にかかる荷重をさらに広く分散させ、座屈拘束ブレース１５の耐力をさらに上昇させることもできる。また、アンカーの役割を持たせるために用いる部材はボルト１９とナット２０とに限ることはなく、例えば芯材３に接続される棒材の端部に板材を設けたようなものであってもよい。
【００４７】
次に、図４、５、６を参照しながら、第４の実施形態の座屈拘束ブレースについて説明する。図４（ａ）は第４の実施形態の座屈拘束ブレースの内部の様子を上面から示す図、図４（ｂ）は座屈拘束ブレースの芯材を示す図、図４（ｃ）は図４（ａ）の線Ｊ−Ｊ’に沿った断面図、図４（ｄ）は図４（ａ）の線Ｋ−Ｋ’に沿った断面図、図４（ｅ）は図４（ａ）の線Ｌ−Ｌ’に沿った断面図である。また、図５は断面欠損部の補強の例を示す図、図６は芯材の例を示す図である。第１〜第３の実施形態において説明したものと同様の要素には、同じ番号を付し、説明を一部省略する。
【００４８】
第４の実施形態の座屈拘束ブレース２３は、第１の実施形態の座屈拘束ブレース１と同様の構成を有するが、図４（ａ）等で示すように、芯材２５としてＨ型鋼が用いられ、断面欠損部２５ａではＨ型鋼のウェブ部分が切欠かれる点で異なる。
【００４９】
第４の実施形態の座屈拘束ブレース２３では、Ｈ型鋼である芯材２５の周囲に鉄筋コンクリートが設けられる。即ち、芯材２５の周囲にコンクリート５が設けられ、コンクリート５が主筋７と帯筋９で補強される。
【００５０】
図４（ｂ）等に示すように、芯材２５では、Ｈ型鋼の長手方向の途中の断面欠損部２５ａで断面が欠損されている。断面欠損部２５ａでは、切欠き部分が角の欠けた矩形状となるように、Ｈ型鋼のウェブ部分を切欠く。例えば、図４（ｂ）に示すように切欠き部分が八角形になるようにウェブ部分が切欠かれる。なお、設計の際は、この断面欠損部２５ａで必要な強度が得られるようにその形状、断面積、材質等を定めておく。芯材２５の長手方向の両端部は、鉄筋構造等の構造体にベースプレートを介して接続される。
【００５１】
芯材２５の長手方向の両端部を除く部分には、コンクリート５が打設される。コンクリート５の内部では、座屈拘束ブレース２３の長手方向に主筋７が設けられる。また、主筋７を長手方向と直交する断面において囲むように、座屈拘束ブレース２３の長手方向に間隔をあけて帯筋９が設けられる。帯筋９は、コンクリート５のせん断補強を目的として設けられる。
【００５２】
帯筋９を設ける間隔は、芯材２５の断面欠損部２５ａに対応する部分で、他の部分よりも短くする。即ち、断面欠損部２５ａに対応する部分で帯筋９を密に設け、せん断力に対してこの断面欠損部２５ａに対応する位置のコンクリート５を重点的に補強する。
【００５３】
芯材２５とその周囲のコンクリート５との間には、第１の実施形態と同様のアンボンド処理が施されている。
【００５４】
この座屈拘束ブレース２３では、芯材２５がある軸力（圧縮力）を受けると、芯材２５の断面欠損部２５ａのフランジ部分が、芯材２５の長手方向と直交する、フランジ部分の面の法線方向に変形（座屈）しようとする。本実施形態では、当該面に対して法線方向の外側に変形しやすくなっている。これは、上記のように、断面欠損部２５ａで切欠き部分が角の欠けた矩形状となるようにウェブ部分を切欠いているためである。
【００５５】
芯材２５（断面欠損部２５ａのフランジ部分）はコンクリート５に接触しその変形が拘束される。コンクリート５は、芯材２５に作用している軸力に応じて荷重（せん断力）を受ける。
【００５６】
上記したように、本実施形態の座屈拘束ブレース２３でも、この断面欠損部２５ａに対応するコンクリート５が帯筋９により重点的に補強されており、このせん断補強によりコンクリート５の亀裂発生が抑えられている。
【００５７】
従って、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。即ち、芯材２５の周囲に鉄筋コンクリートを設け、これにより芯材２５の上記の変形（座屈）を拘束するので、鋼材の使用量を抑えることができ、コストダウンにつながる。
【００５８】
また、芯材２５に断面欠損部２５ａを設け、ブレース全体ではなく、この一部のみを塑性化させる。断面欠損部２５ａの芯材２５はある軸力（圧縮力）により上記の方向に変形しようとして、コンクリート５に接触する。この際、コンクリート５には芯材２５にかかる軸力に応じた荷重（せん断力）が働き、亀裂発生等、座屈拘束ブレースの耐力低下の要因となるが、本実施形態の座屈拘束ブレース２３でも、周囲の鉄筋コンクリートについて、帯筋９によりこの断面欠損部２５ａに対応する位置が重点的にせん断補強されている。これにより効果的にせん断補強を行い、鉄筋コンクリートのせん断強度を高め、芯材２５の拘束を維持し、座屈拘束ブレース２３の耐力を向上させることができる。なお、芯材２５は断面欠損部２５ａのフランジ部分で必要な強度を確保できるように設計を行う。そして、芯材２５は断面欠損部２５ａ以外では対向するフランジ部分を接続するウェブ部分が設けられているので、ブレースとしての剛性が高まる。また、塑性化を考えている部分（断面欠損部２５ａ）にひずみが集中し増大するため、地震時等の層間変形の早期の段階から降伏し、多くのエネルギーを吸収することが期待できる。
【００５９】
また、切欠き部分が角の欠けた矩形状になるようウェブ部分を切欠いているため、芯材２５（断面欠損部２５ａのフランジ部分）の前述の変形に係る力は、断面欠損部２５ａの周囲の（切欠き部分の隅部に対応する）ウェブ部分でも一部負担され、この変形を抑えることができる。
【００６０】
さらに、断面欠損部２５ａのフランジ部分とコンクリート５との間に、第２の実施形態と同様の接触緩衝材を設けてもよく、この場合も前述した効果が得られる。なお、断面欠損部２５ａのフランジ部分は外側に変形しやすくなっているので、当該フランジ部分の外側のみに接触緩衝材を設けることができる。
【００６１】
加えて、図５（ａ）に示すように、第３の実施形態と同様、芯材２５と接続するアンカー材１７を、芯材２５の変形する面（断面欠損部２５ａのフランジ部分）の片側または両側に埋設することにより、前述の変形時、芯材２５に接触しない側のコンクリート５にも荷重を負担させることができる。この場合も、前述した効果が得られる。特に、断面欠損部２５ａのフランジ部分は外側に変形しやすくなっているので、図５（ａ）に示すように、当該フランジ部分の内側の部分のコンクリート５のみ、即ち、片側のみにアンカー材１７を設けることができる。
【００６２】
さらに、図５（ｂ）に示すように、芯材２５では、断面欠損部２５ａにおいて対向するフランジ部分を接続するように鋼板等の補強材２４を設けてもよく、これによりフランジ部分の変形を抑えることができる。
【００６３】
なお、断面欠損部では、その隅部を残すように、切欠き部分が角の欠けた矩形状になるよう切欠けばよく、図６の芯材２６に示すように、断面欠損部２６ａで切欠き部分が角の丸い矩形状になるようウェブ部分を切欠いてもよい。
【００６４】
次に、図７を参照しながら、第５の実施形態の座屈拘束ブレースについて説明する。図７（ａ）は第５の実施形態の座屈拘束ブレースの内部の様子を上面から示す図、図７（ｂ）は座屈拘束ブレースの芯材を示す図、図７（ｃ）は図７（ａ）の線Ｍ−Ｍ’に沿った断面図、図７（ｄ）は図７（ａ）の線Ｎ−Ｎ’に沿った断面図、図７（ｅ）は図７（ａ）の線Ｐ−Ｐ’に沿った断面図、図７（ｆ）は図７（ａ）の線Ｑ−Ｑ’に沿った断面図である。第１〜第４の実施形態において説明したものと同様の要素には、同じ番号を付し、説明を一部省略する。
【００６５】
第５の実施形態の座屈拘束ブレース２７は、第４の実施形態の座屈拘束ブレース２３と同様の構成を有するが、図７（ｂ）等で示すように、Ｈ型鋼である芯材２９の断面欠損部２９ａで矩形状にウェブ部分が切欠かれ、断面欠損部２９ａとそれ以外の部分との境界をまたぐ位置で、フランジ部分の外側に鋼材等の補強材３１が溶接等により固定して設置される点で異なる。
【００６６】
これにより、前述の変形時に、芯材２９の断面欠損部２９ａのフランジ部分が、フランジ部分の面に対して法線方向の内側に変形しやすくなっている。このとき、当該フランジ部分がコンクリート５と接触することにより、対向するフランジ部分の間のコンクリート５は両側から圧縮力を受けるが、コンクリートは一般的に引張よりも圧縮に対して強いため、コンクリート５の亀裂を防ぎ、座屈拘束ブレース２７の耐力を高めることができる。
【００６７】
従って、第５の実施形態の座屈拘束ブレース２７によれば、第４の実施形態の座屈拘束ブレース２３についての前述した効果を得られるとともに、上記のようにコンクリート５の亀裂を防ぎ、座屈拘束ブレース２７の耐力を上昇させることができる。
【００６８】
また、断面欠損部２９ａのフランジ部分とコンクリート５との間に、第２の実施形態と同様の接触緩衝材を設けてもよく、この場合も前述した効果が得られる。なお、断面欠損部２９ａのフランジ部分は内側に変形しやすくなっているので、当該フランジ部分の内側のみに接触緩衝材を設けることができる。
【００６９】
加えて、第４の実施形態と同様に、アンカー材を埋設することにより、前述の変形時、芯材２９に接触しない側のコンクリート５にも荷重を負担させることができる。この場合も、前述した効果が得られる。特に、断面欠損部２９ａのフランジ部分は内側に変形しやすくなっているので、当該フランジ部分の外側の部分のコンクリート５のみにアンカー材を設けることができる。
【００７０】
さらに、芯材２９でも、断面欠損部２９ａにおいて対向するフランジ部分を接続するように図５（ｂ）に示すような鋼板等の補強材を設けてよく、これによりフランジ部分の変形を抑えることができる。
【００７１】
以上説明したように、本発明の座屈拘束ブレースの実施形態によれば、芯材の周囲に鉄筋コンクリートを設け、これにより芯材の変形（座屈）を拘束するので、鋼材の使用量を抑えることができ、コストダウンにつながる。
【００７２】
また、芯材に断面欠損部を設け、ブレース全体ではなく、この一部のみを塑性化させる。断面欠損部の芯材はある軸力（圧縮力）により、長手方向と直交する方向に変形（座屈）しようとして、コンクリートに接触する。この際、コンクリートには芯材にかかる軸力に応じた荷重（せん断力）が働き、亀裂発生等、座屈拘束ブレースの耐力低下の要因となるが、本発明の座屈拘束ブレースでは、周囲の鉄筋コンクリートについて、帯筋によりこの断面欠損部に対応する位置を重点的にせん断補強する。これにより効果的にせん断補強を行い、鉄筋コンクリートのせん断強度を高め、芯材の拘束を維持し、座屈拘束ブレースの耐力を向上させることができる。なお、芯材は断面欠損部で必要な強度を確保できるように設計を行う。そして、芯材は端部に向かってさらに拡幅する、または断面欠損部以外でウェブ部分が設けられるため、ブレースとしての剛性が高まる。また、塑性化を考えている部分（断面欠損部）にひずみが集中し増大するため、地震時等の層間変形の早期の段階から降伏し、多くのエネルギーを吸収することが期待できる。
【００７３】
また、芯材と鉄筋コンクリートとの間に、上記の変形時にコンクリートとの接触を緩衝するための接触緩衝材を設けることにより、地震時等の繰り返し荷重により芯材がコンクリートに繰り返し接触することによるコンクリートの劣化を抑制することができる。接触緩衝材は例えば鋼材で形成され、これにより局所的な接触を防いでコンクリートに広く荷重を分散させ、コンクリートのせん断応力を小さくすることができる。
【００７４】
さらに、鉄筋コンクリートの内部で、芯材の変形する面の片側または両側の部分に、芯材と接続されるアンカー材を設けることにより、前述の変形時に、変形する面に対して変形方向と逆の方向にある部分のコンクリートでも荷重を負担させることができ、荷重を分散させ、座屈拘束ブレースの耐力を上昇させることができる。
【００７５】
芯材については様々な条件に応じてこれを定めることができる。例えば、芯材は平鋼とし、断面欠損部において、平鋼の幅が狭まるようにしてもよいし、芯材をＨ型鋼とし、断面欠損部において、Ｈ型鋼のウェブ部分が切欠かれるようにしてもよい。これらの条件に応じて適切な設計、補強等を行うことが可能になる。
【００７６】
また、芯材をＨ型鋼とする場合、断面欠損部において、ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、角の欠けた矩形状としてもよい。または、断面欠損部において、ウェブ部分を切欠いた切欠き部を、矩形状とし、フランジ部分の外側に、断面欠損部とそれ以外の部分をまたぐように補強材が設けられるようにしてもよい。前述の変形時、前者の場合、断面欠損部のフランジ部分は外側へ変形しやすくなり、後者の場合、断面欠損部のフランジ部分は内側へ変形しやすくなる。従って、変形方向を限定でき、例えばアンカーの配置など、より効果的な補強が可能になる。また、前者の場合では、断面欠損部の周囲のウェブ部分でも芯材の変形に係る力が一部負担され、この変形を抑えることができる。さらに、後者の場合、フランジ部分の変形に応じて、Ｈ型鋼の対向するフランジ部分の間のコンクリートには圧縮力がかかるが、コンクリートは圧縮により強いことから、コンクリートの亀裂を防ぎ、座屈拘束ブレースの耐力を高めることができる。
【００７７】
また、断面欠損部において、Ｈ型鋼の対向するフランジ部分を接続するように補強材を設け、芯材の変形を抑えることもできる。
【００７８】
以上より、安価に製造できるとともに、高い耐力を有する座屈拘束ブレースが得られる。
【００７９】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る座屈拘束ブレースの好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８０】
１、１１、１５、２３、２７………座屈拘束ブレース
３、２５、２６、２９………芯材
３ａ、２５ａ、２６ａ、２９ａ………断面欠損部
５………コンクリート
７………主筋
９………帯筋
１３………接触緩衝材
１７………アンカー材
２４、３１………補強材
【技術分野】
【０００１】
本発明は座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄骨構造等では、耐震性能向上のためにブレースが使用される。その一つに座屈拘束ブレースがある。座屈拘束ブレースは、軸力を負担する中心鋼材（芯材）を鋼管とモルタルで拘束し、座屈せずに安定的に塑性化するブレースである。中心鋼材とモルタルの間にはアンボンド材（緩衝材）があるため、鋼管とモルタル（座屈拘束材）には軸力が作用しない。
【０００３】
このため、座屈拘束ブレースでは、地震時には芯材のみが変形し、これにより地震の揺れを吸収する。また、この芯材を外側より拘束しているため、圧縮力が作用しても芯材が座屈することなく、安定した部材性能を示す。特許文献１、２には、このような座屈拘束ブレースの例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５６７２８号公報
【特許文献２】特開平７−３８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の座屈拘束ブレースは、軸力を負担する中心鋼材を鋼管とモルタル（又はコンクリート）で拘束し、中心鋼材を座屈させずに、安定的に塑性化させるブレースであるが、外周に鋼材を用いているため、使用する鋼材量が増え、コストアップの要因になっている。
【０００６】
しかし、外周の鋼管は座屈拘束を行うのみであり、軸力を負担するものでなく、座屈拘束ブレースの高い耐力を保つため鋼管である必要があるとは限らない。
【０００７】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、安価に製造できるとともに、高い耐力を有する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】
【０００８】
前述した目的を達するために第１の発明は、断面欠損部を有する平鋼またはＨ型鋼による芯材と、前記芯材の周囲に設けられ、前記芯材との間でアンボンド処理がなされる座屈拘束材としての鉄筋コンクリートと、を具備し、前記鉄筋コンクリートには、帯筋が、前記断面欠損部に対応する位置において、それ以外の部分よりも密に配置されることを特徴とする座屈拘束ブレースである。
【０００９】
前記断面欠損部において、前記芯材と前記鉄筋コンクリートの間に、前記芯材の変形時に前記芯材と前記コンクリートとの接触を緩衝するための接触緩衝材が設けられることが望ましい。前記接触緩衝材は例えば鋼材で形成される。
【００１０】
また、前記鉄筋コンクリートの内部で、前記芯材の変形する面の片側または両側の部分には、前記芯材と接続されるアンカー材が設けられることも望ましい。
【００１１】
例えば、前記芯材は平鋼であり、前記断面欠損部において、前記平鋼の幅が狭まる。
【００１２】
または、前記芯材はＨ型鋼であり、前記断面欠損部において、前記Ｈ型鋼のウェブ部分が切欠かれる。
【００１３】
この際、前記断面欠損部において、前記ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、角の欠けた矩形状としてもよい。または、前記断面欠損部において、前記ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、矩形状であり、前記フランジ部分の外側に、前記断面欠損部とそれ以外の部分をまたぐように補強材が設けられるようにしてもよい。加えて、前記断面欠損部において、前記Ｈ型鋼の対向するフランジ部分を接続するように補強材が設けられるようにしてもよい。
【００１４】
上記構成により、芯材の周囲に鉄筋コンクリートを設け、これにより芯材の変形（座屈）を拘束するので、鋼材の使用量を抑えることができ、コストダウンにつながる。
【００１５】
また、芯材に断面欠損部を設け、ブレース全体ではなく、この一部のみを塑性化させる。断面欠損部の芯材はある軸力（圧縮力）により、長手方向と直交する方向に変形（座屈）しようとして、コンクリートに接触する。この際、コンクリートには芯材にかかる軸力に応じた荷重（せん断力）が働き、亀裂発生等、座屈拘束ブレースの耐力低下の要因となるが、本発明の座屈拘束ブレースでは、周囲の鉄筋コンクリートについて、帯筋によりこの断面欠損部に対応する位置を重点的にせん断補強する。これにより効果的にせん断補強を行い、鉄筋コンクリートのせん断強度を高め、芯材の拘束を維持し、座屈拘束ブレースの耐力を向上させることができる。なお、芯材は断面欠損部で必要な強度を確保できるように設計を行う。そして、それ以外の部分では拡幅等するため、ブレースとしての剛性が高まる。また、塑性化を考えている部分（断面欠損部）にひずみが集中し増大するため、地震時等の層間変形の早期の段階から降伏し、多くのエネルギーを吸収することが期待できる。
【００１６】
また、芯材と鉄筋コンクリートとの間に、上記の変形時にコンクリートとの接触を緩衝するための接触緩衝材を設けることにより、地震時等の繰り返し荷重により芯材が繰り返しコンクリートに接触することによるコンクリートの劣化を抑制することができる。接触緩衝材は例えば鋼材で形成され、これにより局所的な接触を防いでコンクリートに広く荷重を分散させ、コンクリートのせん断応力を小さくすることができる。
【００１７】
さらに、鉄筋コンクリートの内部で、芯材の変形する面の片側または両側の部分に、芯材と接続されるアンカー材を設けることにより、前述の変形時に、変形する面に対して変形方向と逆の方向にある部分のコンクリートでも荷重を負担させることができ、荷重を分散させ座屈拘束ブレースの耐力を上昇させることができる。
【００１８】
芯材については様々な条件に応じてこれを定めることができる。例えば、芯材は平鋼とし、断面欠損部において、平鋼の幅が狭まるようにしてもよいし、芯材をＨ型鋼とし、断面欠損部において、Ｈ型鋼のウェブ部分が切欠かれるようにしてもよい。これらの条件に応じて適切な設計、補強等を行うことが可能になる。
【００１９】
また、芯材をＨ型鋼とする場合、断面欠損部において、ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、角の欠けた矩形状としてもよい。または、断面欠損部において、ウェブ部分を切欠いた切欠き部を、矩形状とし、フランジ部分の外側に、断面欠損部とそれ以外の部分をまたぐように補強材が設けられるようにしてもよい。前述の変形時、前者の場合、断面欠損部のフランジ部分は外側へ変形しやすくなり、後者の場合、断面欠損部のフランジ部分は内側へ変形しやすくなる。従って、変形方向を限定でき、例えばアンカーの配置など、より効果的な補強が可能になる。また、前者の場合では、断面欠損部の周囲のウェブ部分でも芯材の変形に係る力が一部負担され、この変形を抑えることができる。さらに、後者の場合、フランジ部分の変形に応じて、Ｈ型鋼の対向するフランジ部分の間のコンクリートには圧縮力がかかるが、コンクリートは圧縮により強いことから、コンクリートの亀裂等を防ぎ、座屈拘束ブレースの耐力を高めることができる。
【００２０】
また、断面欠損部において、Ｈ型鋼の対向するフランジ部分を接続するように補強材を設け、芯材の変形を抑えることもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、安価に製造できるとともに、高い耐力を有する座屈拘束ブレースを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態の座屈拘束ブレースを示す図
【図２】第２の実施形態の座屈拘束ブレースを示す図
【図３】第３の実施形態の座屈拘束ブレースを示す図
【図４】第４の実施形態の座屈拘束ブレースを示す図
【図５】断面欠損部の補強の例を示す図
【図６】芯材の一例を示す図
【図７】第５の実施形態の座屈拘束ブレースを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下図面を参照しながら、本発明の座屈拘束ブレースの実施形態について説明する。まず、第１の実施形態の座屈拘束ブレースについて、図１を参照しながら説明する。
【００２４】
図１（ａ）は第１の実施形態の座屈拘束ブレースの内部の様子を上面から示す図、図１（ｂ）は座屈拘束ブレースの芯材を示す図、図１（ｃ）は図１（ａ）の線Ａ−Ａ’に沿った断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図、図１（ｅ）は図１（ａ）の線Ｃ−Ｃ’に沿った断面図である。
【００２５】
図１（ａ）等に示すように、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、芯材３の周囲に鉄筋コンクリートが設けられる。即ち、芯材３の周囲にコンクリート５が設けられ、コンクリート５が主筋７と帯筋９で補強される。芯材３としては、平鋼が用いられる。
【００２６】
図１（ｂ）等に示すように、芯材３では、平鋼の長手方向の途中の断面欠損部３ａで断面が欠損され、その幅が狭められている。設計の際は、この断面欠損部３ａで必要な強度が得られるようにその形状、断面積、材質等を定めておく。芯材３の長手方向の両端部は、鉄筋構造等の構造体にベースプレートを介して接続される。
【００２７】
芯材３の長手方向の両端部を除く部分の周囲には、コンクリート５が打設される。コンクリート５の内部では、座屈拘束ブレース１の長手方向に主筋７が設けられる。また、主筋７を長手方向と直交する断面において囲むように、座屈拘束ブレース１の長手方向に間隔をあけて帯筋９が設けられる。帯筋９は、コンクリート５のせん断補強を目的として設けられる。
【００２８】
帯筋９を設ける間隔は、芯材３の断面欠損部３ａに対応する部分で、他の部分よりも短くする。即ち、断面欠損部３ａに対応する部分で帯筋９を密に設け、せん断力に対してこの断面欠損部３ａに対応する位置のコンクリート５を重点的に補強する。
【００２９】
また、芯材３は、周囲のコンクリート５に対するアンボンド処理がなされている。例えば芯材３とコンクリート５の間に微小な間隔が設けられ、コンクリート５の芯材３側の表面に油が塗布される等する。これにより、座屈拘束ブレース１に加わる軸力を芯材３のみで負担させる。
【００３０】
この座屈拘束ブレース１では、芯材３がある軸力（圧縮力）を受けると、断面欠損部３ａで、芯材３の長手方向と直交する、芯材３（平鋼）の面の法線方向に変形（座屈）しようとする。
【００３１】
この際、芯材３はコンクリート５に接触しその変形が拘束される。コンクリート５は、芯材３に作用している軸力に応じて荷重（せん断力）を受ける。
【００３２】
上記したように、座屈拘束ブレース１では、この断面欠損部３ａに対応するコンクリート５が帯筋９により重点的に補強されており、このせん断補強によりコンクリート５の亀裂発生が抑えられている。
【００３３】
このように、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、芯材３の周囲に鉄筋コンクリートを設け、これにより芯材３の上記の変形（座屈）を拘束するので、鋼材の使用量を抑えることができ、コストダウンにつながる。
【００３４】
また、芯材３に断面欠損部３ａを設け、ブレース全体ではなく、この一部のみを塑性化させる。断面欠損部３ａの芯材３はある軸力（圧縮力）により上記の方向に変形しようとして、コンクリート５に接触する。この際、コンクリート５には芯材３にかかる軸力に応じた荷重（せん断力）が働き、亀裂発生等、座屈拘束ブレースの耐力低下の要因となるが、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、周囲の鉄筋コンクリートについて、帯筋９によりこの断面欠損部３ａに対応する位置を重点的にせん断補強する。これにより効果的にせん断補強を行い、鉄筋コンクリートのせん断強度を高め、芯材３の拘束を維持し、座屈拘束ブレース１の耐力を向上させることができる。なお、芯材３は断面欠損部３ａで必要な強度を確保できるように設計を行う。そして、芯材３は端部に向かってさらに拡幅するため、ブレースとしての剛性が高まる。また、塑性化を考えている部分（断面欠損部３ａ）にひずみが集中し増大するため、地震時等の層間変形の早期の段階から降伏し、多くのエネルギーを吸収することが期待できる。
【００３５】
次に、図２を参照しながら、第２の実施形態の座屈拘束ブレースについて説明する。図２（ａ）は第２の実施形態の座屈拘束ブレースの内部の様子を上面から示す図、図２（ｂ）は座屈拘束ブレースの芯材を示す図、図２（ｃ）は図２（ａ）の線Ｄ−Ｄ’に沿った断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）の線Ｅ−Ｅ’に沿った断面図、図２（ｅ）は図２（ａ）の線Ｆ−Ｆ’に沿った断面図である。第１の実施形態において説明したものと同様の要素には、同じ番号を付し、説明を一部省略する。
【００３６】
第２の実施形態の座屈拘束ブレース１１は、第１の実施形態の座屈拘束ブレース１と同様の構成を有するが、図２（ｃ）等に示すように、断面欠損部３ａにおいて、芯材３と鉄筋コンクリートとの間に、前述の変形時に芯材３とコンクリート５の接触を緩衝するため、接触緩衝材１３が設けられる点で異なる。接触緩衝材１３は例えば鋼材により形成される鋼板であり、芯材３を挟むようにその両側に設けられる。接触緩衝材１３は、前述の変形時、直接芯材３とコンクリート５が接触して局所的にコンクリート５に荷重（せん断力）が加わることを防ぎ、荷重をコンクリート５に広く分散させる。なお、接触緩衝材１３は芯材３にかかる軸力を負担しないように、芯材３との間でアンボンド処理が施される。
【００３７】
即ち、芯材３が直接コンクリート５に触れる場合、地震時等の繰り返し荷重により芯材３がコンクリート５に繰り返し（局所的に）接触し、コンクリート５の劣化が促進される可能性がある。接触緩衝材１３は、芯材３とコンクリート５が直接接触することを抑え、コンクリート５の劣化を抑制する。
【００３８】
従って、第２の実施形態の座屈拘束ブレース１１によれば、第１の実施形態の座屈拘束ブレース１についての上記した効果が得られるとともに、上記のように芯材３が繰り返しコンクリート５に接触することによるコンクリート５の劣化を抑制する。
【００３９】
なお、接触緩衝材１３は鋼板に限らず、上記の目的を満たす範囲であればその強度は低くてもよく、ある程度柔らかい部材でも構わない。また、板状のものに限られることもない。さらに、接触緩衝材１３を、前述の変形時の芯材３の変形量を吸収したり、変形速度を抑えてコンクリート５との接触を緩衝するために設けてもよく、この意味では上記の強度に限られることもない。
【００４０】
次に、図３を参照しながら、第３の実施形態の座屈拘束ブレースについて説明する。図３（ａ）は第３の実施形態の座屈拘束ブレースの内部の様子を上面から示す図、図３（ｂ）は座屈拘束ブレースの芯材を示す図、図３（ｃ）は図３（ａ）の線Ｇ−Ｇ’に沿った断面図、図３（ｄ）は図３（ａ）の線Ｈ−Ｈ’に沿った断面図、図３（ｅ）は図３（ａ）の線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図である。第１、第２の実施形態において説明したものと同様の要素には、同じ番号を付し、説明を一部省略する。
【００４１】
第３の実施形態の座屈拘束ブレース１５は、第２の実施形態の座屈拘束ブレース１１と同様の構成を有するが、図３（ｃ）等に示すように、鉄筋コンクリートの内部で、断面欠損部３ａの芯材３と接続するようにアンカー材１７が埋設され、これにより断面欠損部３ａに対応する位置のコンクリート５の補強が行われる点で異なる。
【００４２】
アンカー材１７は、頭部を有する全ネジのボルト１９とナット２０により構成される。芯材３の断面欠損部３ａには、ボルト１９のネジ２１の外周面の凸部と対応する凹部を内周面に有する孔部２２が設けられる。孔部２２にネジ２１を螺合させることにより、芯材３とアンカー材１７とが接続される。接触緩衝材１３である鋼板にも、孔部２２に対応する位置に同様の孔部が設けられる。ボルト１９はネジ２１で芯材３の孔部２２と接触緩衝材１３の孔部に螺合しつつ芯材３と接触緩衝材１３を貫通するように設けられ、ボルト１９のネジ側の端部と、接触緩衝材１３（芯材３）の両外側部分とに、ネジ２１の外周面の凸部と対応する凹部を内周面に有するナット２０が螺合される。ボルト１９とボルト１９のネジ側の端部のナット２０は、アンカーとしての役割を果たす。即ち、前述の変形時に変形する芯材３（断面欠損部３ａ）の面を挟むようにその両側にアンカー材１７が設けられる。
【００４３】
第１、第２の実施形態の座屈拘束ブレース１、１１では、前述の変形時の芯材３の変形を鉄筋コンクリートにより拘束するが、この際、芯材３に接触した側のコンクリート５のみが荷重（せん断力）を負担する。
【００４４】
これに対し、第３の実施形態の座屈拘束ブレース１５では、前述の変形時に、変形する芯材３の面に対して当該面の変形方向と逆方向の部分のコンクリート５に埋設されたアンカー材１７により、芯材３に接触しない側のコンクリート５にも荷重を負担させることができる。
【００４５】
従って、第３の実施形態の座屈拘束ブレース１５によれば、第１、第２の実施形態の座屈拘束ブレース１、１１についての上記した効果を得られるとともに、コンクリート５に加わる荷重（せん断力）を、芯材３と接触しない側のコンクリート５でも負担させることにより、荷重を分散させ、コンクリート５の亀裂を防ぎ、座屈拘束ブレース１５の耐力を上昇させることができる。
【００４６】
また、例えばボルト１９の頭部とボルト１９のネジ側の端部のナット２０の内側にプレート等を更に設け、コンクリート５にかかる荷重をさらに広く分散させ、座屈拘束ブレース１５の耐力をさらに上昇させることもできる。また、アンカーの役割を持たせるために用いる部材はボルト１９とナット２０とに限ることはなく、例えば芯材３に接続される棒材の端部に板材を設けたようなものであってもよい。
【００４７】
次に、図４、５、６を参照しながら、第４の実施形態の座屈拘束ブレースについて説明する。図４（ａ）は第４の実施形態の座屈拘束ブレースの内部の様子を上面から示す図、図４（ｂ）は座屈拘束ブレースの芯材を示す図、図４（ｃ）は図４（ａ）の線Ｊ−Ｊ’に沿った断面図、図４（ｄ）は図４（ａ）の線Ｋ−Ｋ’に沿った断面図、図４（ｅ）は図４（ａ）の線Ｌ−Ｌ’に沿った断面図である。また、図５は断面欠損部の補強の例を示す図、図６は芯材の例を示す図である。第１〜第３の実施形態において説明したものと同様の要素には、同じ番号を付し、説明を一部省略する。
【００４８】
第４の実施形態の座屈拘束ブレース２３は、第１の実施形態の座屈拘束ブレース１と同様の構成を有するが、図４（ａ）等で示すように、芯材２５としてＨ型鋼が用いられ、断面欠損部２５ａではＨ型鋼のウェブ部分が切欠かれる点で異なる。
【００４９】
第４の実施形態の座屈拘束ブレース２３では、Ｈ型鋼である芯材２５の周囲に鉄筋コンクリートが設けられる。即ち、芯材２５の周囲にコンクリート５が設けられ、コンクリート５が主筋７と帯筋９で補強される。
【００５０】
図４（ｂ）等に示すように、芯材２５では、Ｈ型鋼の長手方向の途中の断面欠損部２５ａで断面が欠損されている。断面欠損部２５ａでは、切欠き部分が角の欠けた矩形状となるように、Ｈ型鋼のウェブ部分を切欠く。例えば、図４（ｂ）に示すように切欠き部分が八角形になるようにウェブ部分が切欠かれる。なお、設計の際は、この断面欠損部２５ａで必要な強度が得られるようにその形状、断面積、材質等を定めておく。芯材２５の長手方向の両端部は、鉄筋構造等の構造体にベースプレートを介して接続される。
【００５１】
芯材２５の長手方向の両端部を除く部分には、コンクリート５が打設される。コンクリート５の内部では、座屈拘束ブレース２３の長手方向に主筋７が設けられる。また、主筋７を長手方向と直交する断面において囲むように、座屈拘束ブレース２３の長手方向に間隔をあけて帯筋９が設けられる。帯筋９は、コンクリート５のせん断補強を目的として設けられる。
【００５２】
帯筋９を設ける間隔は、芯材２５の断面欠損部２５ａに対応する部分で、他の部分よりも短くする。即ち、断面欠損部２５ａに対応する部分で帯筋９を密に設け、せん断力に対してこの断面欠損部２５ａに対応する位置のコンクリート５を重点的に補強する。
【００５３】
芯材２５とその周囲のコンクリート５との間には、第１の実施形態と同様のアンボンド処理が施されている。
【００５４】
この座屈拘束ブレース２３では、芯材２５がある軸力（圧縮力）を受けると、芯材２５の断面欠損部２５ａのフランジ部分が、芯材２５の長手方向と直交する、フランジ部分の面の法線方向に変形（座屈）しようとする。本実施形態では、当該面に対して法線方向の外側に変形しやすくなっている。これは、上記のように、断面欠損部２５ａで切欠き部分が角の欠けた矩形状となるようにウェブ部分を切欠いているためである。
【００５５】
芯材２５（断面欠損部２５ａのフランジ部分）はコンクリート５に接触しその変形が拘束される。コンクリート５は、芯材２５に作用している軸力に応じて荷重（せん断力）を受ける。
【００５６】
上記したように、本実施形態の座屈拘束ブレース２３でも、この断面欠損部２５ａに対応するコンクリート５が帯筋９により重点的に補強されており、このせん断補強によりコンクリート５の亀裂発生が抑えられている。
【００５７】
従って、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。即ち、芯材２５の周囲に鉄筋コンクリートを設け、これにより芯材２５の上記の変形（座屈）を拘束するので、鋼材の使用量を抑えることができ、コストダウンにつながる。
【００５８】
また、芯材２５に断面欠損部２５ａを設け、ブレース全体ではなく、この一部のみを塑性化させる。断面欠損部２５ａの芯材２５はある軸力（圧縮力）により上記の方向に変形しようとして、コンクリート５に接触する。この際、コンクリート５には芯材２５にかかる軸力に応じた荷重（せん断力）が働き、亀裂発生等、座屈拘束ブレースの耐力低下の要因となるが、本実施形態の座屈拘束ブレース２３でも、周囲の鉄筋コンクリートについて、帯筋９によりこの断面欠損部２５ａに対応する位置が重点的にせん断補強されている。これにより効果的にせん断補強を行い、鉄筋コンクリートのせん断強度を高め、芯材２５の拘束を維持し、座屈拘束ブレース２３の耐力を向上させることができる。なお、芯材２５は断面欠損部２５ａのフランジ部分で必要な強度を確保できるように設計を行う。そして、芯材２５は断面欠損部２５ａ以外では対向するフランジ部分を接続するウェブ部分が設けられているので、ブレースとしての剛性が高まる。また、塑性化を考えている部分（断面欠損部２５ａ）にひずみが集中し増大するため、地震時等の層間変形の早期の段階から降伏し、多くのエネルギーを吸収することが期待できる。
【００５９】
また、切欠き部分が角の欠けた矩形状になるようウェブ部分を切欠いているため、芯材２５（断面欠損部２５ａのフランジ部分）の前述の変形に係る力は、断面欠損部２５ａの周囲の（切欠き部分の隅部に対応する）ウェブ部分でも一部負担され、この変形を抑えることができる。
【００６０】
さらに、断面欠損部２５ａのフランジ部分とコンクリート５との間に、第２の実施形態と同様の接触緩衝材を設けてもよく、この場合も前述した効果が得られる。なお、断面欠損部２５ａのフランジ部分は外側に変形しやすくなっているので、当該フランジ部分の外側のみに接触緩衝材を設けることができる。
【００６１】
加えて、図５（ａ）に示すように、第３の実施形態と同様、芯材２５と接続するアンカー材１７を、芯材２５の変形する面（断面欠損部２５ａのフランジ部分）の片側または両側に埋設することにより、前述の変形時、芯材２５に接触しない側のコンクリート５にも荷重を負担させることができる。この場合も、前述した効果が得られる。特に、断面欠損部２５ａのフランジ部分は外側に変形しやすくなっているので、図５（ａ）に示すように、当該フランジ部分の内側の部分のコンクリート５のみ、即ち、片側のみにアンカー材１７を設けることができる。
【００６２】
さらに、図５（ｂ）に示すように、芯材２５では、断面欠損部２５ａにおいて対向するフランジ部分を接続するように鋼板等の補強材２４を設けてもよく、これによりフランジ部分の変形を抑えることができる。
【００６３】
なお、断面欠損部では、その隅部を残すように、切欠き部分が角の欠けた矩形状になるよう切欠けばよく、図６の芯材２６に示すように、断面欠損部２６ａで切欠き部分が角の丸い矩形状になるようウェブ部分を切欠いてもよい。
【００６４】
次に、図７を参照しながら、第５の実施形態の座屈拘束ブレースについて説明する。図７（ａ）は第５の実施形態の座屈拘束ブレースの内部の様子を上面から示す図、図７（ｂ）は座屈拘束ブレースの芯材を示す図、図７（ｃ）は図７（ａ）の線Ｍ−Ｍ’に沿った断面図、図７（ｄ）は図７（ａ）の線Ｎ−Ｎ’に沿った断面図、図７（ｅ）は図７（ａ）の線Ｐ−Ｐ’に沿った断面図、図７（ｆ）は図７（ａ）の線Ｑ−Ｑ’に沿った断面図である。第１〜第４の実施形態において説明したものと同様の要素には、同じ番号を付し、説明を一部省略する。
【００６５】
第５の実施形態の座屈拘束ブレース２７は、第４の実施形態の座屈拘束ブレース２３と同様の構成を有するが、図７（ｂ）等で示すように、Ｈ型鋼である芯材２９の断面欠損部２９ａで矩形状にウェブ部分が切欠かれ、断面欠損部２９ａとそれ以外の部分との境界をまたぐ位置で、フランジ部分の外側に鋼材等の補強材３１が溶接等により固定して設置される点で異なる。
【００６６】
これにより、前述の変形時に、芯材２９の断面欠損部２９ａのフランジ部分が、フランジ部分の面に対して法線方向の内側に変形しやすくなっている。このとき、当該フランジ部分がコンクリート５と接触することにより、対向するフランジ部分の間のコンクリート５は両側から圧縮力を受けるが、コンクリートは一般的に引張よりも圧縮に対して強いため、コンクリート５の亀裂を防ぎ、座屈拘束ブレース２７の耐力を高めることができる。
【００６７】
従って、第５の実施形態の座屈拘束ブレース２７によれば、第４の実施形態の座屈拘束ブレース２３についての前述した効果を得られるとともに、上記のようにコンクリート５の亀裂を防ぎ、座屈拘束ブレース２７の耐力を上昇させることができる。
【００６８】
また、断面欠損部２９ａのフランジ部分とコンクリート５との間に、第２の実施形態と同様の接触緩衝材を設けてもよく、この場合も前述した効果が得られる。なお、断面欠損部２９ａのフランジ部分は内側に変形しやすくなっているので、当該フランジ部分の内側のみに接触緩衝材を設けることができる。
【００６９】
加えて、第４の実施形態と同様に、アンカー材を埋設することにより、前述の変形時、芯材２９に接触しない側のコンクリート５にも荷重を負担させることができる。この場合も、前述した効果が得られる。特に、断面欠損部２９ａのフランジ部分は内側に変形しやすくなっているので、当該フランジ部分の外側の部分のコンクリート５のみにアンカー材を設けることができる。
【００７０】
さらに、芯材２９でも、断面欠損部２９ａにおいて対向するフランジ部分を接続するように図５（ｂ）に示すような鋼板等の補強材を設けてよく、これによりフランジ部分の変形を抑えることができる。
【００７１】
以上説明したように、本発明の座屈拘束ブレースの実施形態によれば、芯材の周囲に鉄筋コンクリートを設け、これにより芯材の変形（座屈）を拘束するので、鋼材の使用量を抑えることができ、コストダウンにつながる。
【００７２】
また、芯材に断面欠損部を設け、ブレース全体ではなく、この一部のみを塑性化させる。断面欠損部の芯材はある軸力（圧縮力）により、長手方向と直交する方向に変形（座屈）しようとして、コンクリートに接触する。この際、コンクリートには芯材にかかる軸力に応じた荷重（せん断力）が働き、亀裂発生等、座屈拘束ブレースの耐力低下の要因となるが、本発明の座屈拘束ブレースでは、周囲の鉄筋コンクリートについて、帯筋によりこの断面欠損部に対応する位置を重点的にせん断補強する。これにより効果的にせん断補強を行い、鉄筋コンクリートのせん断強度を高め、芯材の拘束を維持し、座屈拘束ブレースの耐力を向上させることができる。なお、芯材は断面欠損部で必要な強度を確保できるように設計を行う。そして、芯材は端部に向かってさらに拡幅する、または断面欠損部以外でウェブ部分が設けられるため、ブレースとしての剛性が高まる。また、塑性化を考えている部分（断面欠損部）にひずみが集中し増大するため、地震時等の層間変形の早期の段階から降伏し、多くのエネルギーを吸収することが期待できる。
【００７３】
また、芯材と鉄筋コンクリートとの間に、上記の変形時にコンクリートとの接触を緩衝するための接触緩衝材を設けることにより、地震時等の繰り返し荷重により芯材がコンクリートに繰り返し接触することによるコンクリートの劣化を抑制することができる。接触緩衝材は例えば鋼材で形成され、これにより局所的な接触を防いでコンクリートに広く荷重を分散させ、コンクリートのせん断応力を小さくすることができる。
【００７４】
さらに、鉄筋コンクリートの内部で、芯材の変形する面の片側または両側の部分に、芯材と接続されるアンカー材を設けることにより、前述の変形時に、変形する面に対して変形方向と逆の方向にある部分のコンクリートでも荷重を負担させることができ、荷重を分散させ、座屈拘束ブレースの耐力を上昇させることができる。
【００７５】
芯材については様々な条件に応じてこれを定めることができる。例えば、芯材は平鋼とし、断面欠損部において、平鋼の幅が狭まるようにしてもよいし、芯材をＨ型鋼とし、断面欠損部において、Ｈ型鋼のウェブ部分が切欠かれるようにしてもよい。これらの条件に応じて適切な設計、補強等を行うことが可能になる。
【００７６】
また、芯材をＨ型鋼とする場合、断面欠損部において、ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、角の欠けた矩形状としてもよい。または、断面欠損部において、ウェブ部分を切欠いた切欠き部を、矩形状とし、フランジ部分の外側に、断面欠損部とそれ以外の部分をまたぐように補強材が設けられるようにしてもよい。前述の変形時、前者の場合、断面欠損部のフランジ部分は外側へ変形しやすくなり、後者の場合、断面欠損部のフランジ部分は内側へ変形しやすくなる。従って、変形方向を限定でき、例えばアンカーの配置など、より効果的な補強が可能になる。また、前者の場合では、断面欠損部の周囲のウェブ部分でも芯材の変形に係る力が一部負担され、この変形を抑えることができる。さらに、後者の場合、フランジ部分の変形に応じて、Ｈ型鋼の対向するフランジ部分の間のコンクリートには圧縮力がかかるが、コンクリートは圧縮により強いことから、コンクリートの亀裂を防ぎ、座屈拘束ブレースの耐力を高めることができる。
【００７７】
また、断面欠損部において、Ｈ型鋼の対向するフランジ部分を接続するように補強材を設け、芯材の変形を抑えることもできる。
【００７８】
以上より、安価に製造できるとともに、高い耐力を有する座屈拘束ブレースが得られる。
【００７９】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る座屈拘束ブレースの好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８０】
１、１１、１５、２３、２７………座屈拘束ブレース
３、２５、２６、２９………芯材
３ａ、２５ａ、２６ａ、２９ａ………断面欠損部
５………コンクリート
７………主筋
９………帯筋
１３………接触緩衝材
１７………アンカー材
２４、３１………補強材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面欠損部を有する平鋼またはＨ型鋼による芯材と、
前記芯材の周囲に設けられ、前記芯材との間でアンボンド処理がなされる座屈拘束材としての鉄筋コンクリートと、
を具備し、
前記鉄筋コンクリートには、帯筋が、前記断面欠損部に対応する位置において、それ以外の部分よりも密に配置されることを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項２】
前記断面欠損部において、前記芯材と前記鉄筋コンクリートの間に、前記芯材の変形時に前記芯材と前記コンクリートとの接触を緩衝するための接触緩衝材が設けられることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項３】
前記接触緩衝材は、鋼材で形成されることを特徴とする請求項２記載の座屈拘束ブレース。
【請求項４】
前記鉄筋コンクリートの内部で、前記芯材の変形する面の片側または両側の部分には、前記芯材と接続されるアンカー材が設けられることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項５】
前記芯材は平鋼であり、前記断面欠損部において、前記平鋼の幅が狭まることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項６】
前記芯材はＨ型鋼であり、前記断面欠損部において、前記Ｈ型鋼のウェブ部分が切欠かれることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項７】
前記断面欠損部において、前記ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、角の欠けた矩形状であることを特徴とする請求項６記載の座屈拘束ブレース。
【請求項８】
前記断面欠損部において、前記ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、矩形状であり、
前記フランジ部分の外側に、前記断面欠損部とそれ以外の部分をまたぐように補強材が設けられることを特徴とする請求項６記載の座屈拘束ブレース。
【請求項９】
前記断面欠損部において、前記Ｈ型鋼の対向するフランジ部分を接続するように補強材が設けられることを特徴とする請求項６記載の座屈拘束ブレース。
【請求項１】
断面欠損部を有する平鋼またはＨ型鋼による芯材と、
前記芯材の周囲に設けられ、前記芯材との間でアンボンド処理がなされる座屈拘束材としての鉄筋コンクリートと、
を具備し、
前記鉄筋コンクリートには、帯筋が、前記断面欠損部に対応する位置において、それ以外の部分よりも密に配置されることを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項２】
前記断面欠損部において、前記芯材と前記鉄筋コンクリートの間に、前記芯材の変形時に前記芯材と前記コンクリートとの接触を緩衝するための接触緩衝材が設けられることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項３】
前記接触緩衝材は、鋼材で形成されることを特徴とする請求項２記載の座屈拘束ブレース。
【請求項４】
前記鉄筋コンクリートの内部で、前記芯材の変形する面の片側または両側の部分には、前記芯材と接続されるアンカー材が設けられることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項５】
前記芯材は平鋼であり、前記断面欠損部において、前記平鋼の幅が狭まることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項６】
前記芯材はＨ型鋼であり、前記断面欠損部において、前記Ｈ型鋼のウェブ部分が切欠かれることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項７】
前記断面欠損部において、前記ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、角の欠けた矩形状であることを特徴とする請求項６記載の座屈拘束ブレース。
【請求項８】
前記断面欠損部において、前記ウェブ部分を切欠いた切欠き部は、矩形状であり、
前記フランジ部分の外側に、前記断面欠損部とそれ以外の部分をまたぐように補強材が設けられることを特徴とする請求項６記載の座屈拘束ブレース。
【請求項９】
前記断面欠損部において、前記Ｈ型鋼の対向するフランジ部分を接続するように補強材が設けられることを特徴とする請求項６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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１６８９８４（Ｐ２０１１−１６８９８４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１９８７（Ｐ２０１０−３１９８７）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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