引張り筋違材

【課題】構造が単純で製作も簡便であり低価格で高い水平耐力、剛性、優れた復元力特性をもつ引張り筋違材を提供すること。
【解決手段】ブレースを少なくとも２分割し、一方のブレースの軸方向の一端にチャックバックルを固設し該チャックバックルに、前記一方のブレースと軸心を共有する如くボスを固設するとともにチャックバックルおよびボスの軸心に関し対称となる位置に、ボスの中空部に軸方向に変位自在に遊嵌される他方のブレースを挟持する偏心輪対を回動自在に軸支しさらに、偏心輪対が他方のブレースを把持すべく機能する引張りばねを偏心輪対間に張設し、ブレースに軸方向の圧縮力が作用したときに偏心輪対間が離隔・弛緩して他方のブレースを軸方向に変位自在とし、ブレースに軸方向の引張り力が作用したときは偏心輪対間が縮閉・緊締して直ちにブレースが引張り力に抗するよう構成してなる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築躯体の地震、強風等に対する水平耐力を増強するための筋違架構等に用いられる引張り筋違材（ブレース）の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物において、梁および柱から構成される躯体に、地震、強風等に対する水平耐力を増強する目的で、たとえば図１０に示すようなターンバックルで結合されたブレースＡおよびブレースＢからなるＸ字形の筋違架構（bracing）が配設される。処で、地震、強風による揺れが建築物に作用するとき、上下の梁に相互に逆向きの水平力Ｐが作用する。而して、Ｘ字形の筋違架構における一方のブレースＡには引張り力が作用し、他方のブレースＢには圧縮力が作用する。そして、地震等による揺れにおいては、梁および柱から構成される躯体は梁に作用する水平力Ｐの方向が反転する交番荷重を受けることとなる。
【０００３】
このような状態において、Ｘ字形筋違架構のブレースの一方において、引張り力と変形の関係は、初め、フックの法則に従って弾性変形し、降伏点を超えると塑性変形域に入り変形が増大する。一定変形量の時点で引張り力を解除すればブレースの伸びは僅かに戻り、次いで圧縮力が作用すると座屈を生じて圧縮力に抗し得ずに変形のみが増大する。
【０００４】
次いで、このブレースに引張り力が作用すると、たとえば図１１に示すように、−４５ｍｍから＋６ｍｍまで引張りに対する抵抗力を発揮することなく伸長し、前述の引張り力が解除されブレースの伸びが僅かに戻った点まで変形が進行した後弾性変形を生じ、前回のサイクルにおいて張力が減少してきたときに辿った線上を、今回のサイクルにおいて張力が増加するときに辿ることとなる。その結果、ブレースＡは変形（変位）が相当に進んだ後に引張り荷重に抗することとなるから、図１２に示すように、ブレースにおける荷重と変形の履歴面積は非常に小さくなり、梁と柱からなる躯体の耐震性を劣化せしめる。
【０００５】
上記筋違架構等におけるブレースにあって、引張りと圧縮の交番荷重を受ける場合、圧縮力が作用すると座屈を生じて変形が増大し、次いで、引張り力作用したときに直ちに抵抗することなく変形して一定量の変形の後に抵抗力を生じる。その結果、図１２に示すように、ブレースにおける荷重と変形の履歴面積を小ならしめ、躯体の耐震性を損なっていた。このような問題を解決すべく、圧縮力には抵抗せずに短縮し、引張り力が作用したときには即座に抵抗を開始するよう構成したブレースが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０５−１４１１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記先行技術は、ブレースを分割し、一方のブレースに外枠体を固設し、他方のブレースの先端をこの外枠体の中へ挿入し、他方のブレースに装着されたリンク機構によってこのリンク機構に配設されている摩擦板を外枠体内壁面に押圧して双方のブレースを緊締するよう構成したものである。しかしながら、この先行技術によるときは、拡開・縮閉自在なアーム（リンク）を他方のブレースに枢着してリンク機構とするなど構造が複雑であってコスト的にもきわめて不利である。本発明は、構造が単純で製作も簡便であり低価格で高い水平耐力、剛性、優れた履歴減衰特性即ち、広い荷重・変形履歴面積をもつ引張り筋違材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】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、建築躯体を補強するための筋違架構等に用いられるブレースであって、ブレースを少なくとも２分割し、一方のブレースの軸方向の一端にチャックバックルを固設し該チャックバックルに、前記一方のブレースと軸心を共有する如くボスを固設するとともに前記チャックバックルおよびボスの軸心に関し対称となる位置に、前記ボスの中空部に軸方向に変位自在に遊嵌される他方のブレースを挟持する、偏心輪対を回動自在に軸支しさらに、該偏心輪対が所定の押圧力で他方のブレースを把持すべく機能する引張りばねを偏心輪対間に張設し、ブレースに軸方向の圧縮力が作用したときに偏心輪対間が離隔・弛緩して他方のブレースを軸方向に変位自在とし、ブレースに軸方向の引張り力が作用したときは偏心輪対間が縮閉・緊締して直ちにブレースが引張り力に抗するよう構成してなる引張り筋違材である。
【発明の効果】
【０００８】
架構としての復元力特性が紡錘型やバイリニア型となるため、大きな履歴減衰を期待できる耐震部材が実現する。また、ブレース（鋼棒等）が降伏する以前の段階から復元力特性がバイリニア型を示すので小変位域においても大きな履歴減衰が期待できる。さらに、圧縮荷重による座屈を生じないため、ブレースにはらみを生起することがない。また、機構が単純で製作も簡便なため、低価格で高い保有耐力、剛性、大きな履歴減衰をもつ耐震部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明をその好ましい実施形態に則して説明する。本発明は、図６に示すように、ブレースＡおよびブレースＢ各々を少なくとも２分割し、一方のブレースの軸方向端部にチャックバックルを固設し、このチャックバックルに前記一方のブレースの軸心に関して対称となる位置に偏心輪対を回動自在に軸支し、この偏心輪対によって他方のブレースの外周面を挟持し、ブレースに圧縮力が作用すると他方のブレースが偏心輪対を相互が離隔（拡開）する方向に回動させて他方のブレースが軸方向に変位自在となり、圧縮力に起因する座屈（buckling）を生ぜしめない。一方、ブレースに引張り力が作用すると、引張りばねによって偏心輪対は他方のブレースを一定の力で把持しているから、他方のブレースが偏心輪対を相互が近接（縮閉）する方向に回動させて他方のブレースを一方のブレースの軸方向端部に固設されているチャックバックルに緊締し、分割された双方のブレースが引張り力に抗するように構成されている。図６において、Ｐは水平力、Ｘは梁の変位量である。
【実施例１】
【００１０】
図１乃至図５に、本発明の一実施例に係る引張り筋違材の構成を示す。図１は平面図、図２は側面図、図３は図１におけるＡ−Ａ断面図、図４は正面図、図５は図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００１１】
図１乃至図５において、１は少なくとも２分割された一方のブレースであって、管状を呈しており、その軸方向の一端は建築物の柱、梁および／または交叉部に固設され、他端に、図１に示すように、チャックバックル３がたとえば溶接によって固着されている。チャックバックル３の他端部には、図１乃至図３に示すように、ボス６が、一方のブレース１とその軸心を共有する如く固設されている。また、チャックバックル３には、図１乃至図５に示すように、一方のブレース１およびボス６の軸心に関して対称となる位置に、偏心輪４、４対が軸５によって回動自在に支承されている。
【００１２】
偏心輪４には、図１および図４、図５に示すように、充腹部４ａおよび空腹部４ｂが形成され、充腹部４ａ対において他方のブレース２を挟持している。他方のブレース２は、この実施例においては中実であり、ボス６の中空部に軸方向に変位自在に遊嵌されている。偏心輪４、４は、図１に示すように、外周面を形成する円の中心点と軸５の軸心とが偏心量ｅだけ偏心してチャックバックル３に軸支されている。
【００１３】
偏心輪４、４対間には、図１および図４、図５に示すように、偏心輪４、４対の上下面において引張りばね７が張設され、偏心輪４、４対が所定の押圧力をもって他方のブレース２を常時挟持している。また、この引張りばね７によって、偏心輪４、４対は、ブレース１およびボス６の軸心に関し対称的にその周方向位置を保持される。この実施例においては、図４、図５に示すように、偏心輪４の充腹部４ａの外周面は直線（図４、図５でみて鉛直面）となっているけれども、これを弧状凹面として摩擦面を拡大することもできる。また、偏心輪４の充腹部４ａの外周面にミリング（ぎざぎざ）加工を施してもよい。
【００１４】
而して、ブレース１、２に軸方向圧縮力が作用すると、偏心輪４、４対に挟持されている他方のブレース２がブレース１、２の軸方向圧縮力によって軸方向に変位しようとする。そうすると、他方のブレース２が偏心輪４、４対を回動させ、偏心量ｅに対応して偏心輪４の充腹部４ａ外周面間を離隔（拡開）せしめて弛緩し、他方のブレース２を軸方向に変位自在とし、ブレース１、２の全体長さを縮小せしめる。こうして、ブレース１、２に作用する軸方向圧縮力に起因する座屈を回避できる。
【００１５】
次いで、ブレース１、２に軸方向引張り力が作用すると、偏心輪４、４対に挟持されている他方のブレース２がブレース１、２の軸方向引張り力によって圧縮の場合とは逆方向に変位しようとする。そうすると、他方のブレース２が偏心輪４、４対を逆向きに回動させ、偏心量ｅに対応して偏心輪４の充腹部４ａ外周面間を近接（縮閉）せしめて偏心輪４、４対が他方のブレース２を緊締し、ブレース１、２が引張り力に抗する。
【００１６】
本発明の引張り筋違材におけるブレースＡおよびブレースＢの張力・伸び（変形）関係線図を図７および図９に示す。図７および図９から明らかなように、ブレースＡまたはブレースＢに軸方向の圧縮力が作用すると、図１に示す他方のブレース２が軸方向に変位して座屈を生ぜしめることがないから、ブレースＡは図７に示すように、−４０ｍｍの位置まで収縮した後、軸方向の引張り力が作用すると、一方のブレース１と他方のブレース２が緊締されブレースＡが即座に引張り荷重に抗するため、図７における第二象限においてブレースＡに作用する引張り力が立ち上がっており、３０トンの荷重レベルで塑性変形域に入っている。図９に示すブレースＢの張力・伸び（変形）関係線図も同様である。
【００１７】
而して、ブレースＡおよびブレースＢからなる筋違架構の復元力特性は、図８に示すように、第一象限から第四象限全域に亘る広い荷重・変形履歴関係域をもつものとなる。従って、復元力特性が正領域から負領域へと連続するバイリニア型となって荷重・変形履歴曲線の面積を拡大でき、履歴減衰の期待できる耐震部材を実現することができる。
【００１８】
これを、図１１に示す従来のブレースの荷重・伸び関係線図および図１２に示す引張り筋違材による筋違架構の復元力特性と対比してみると、本発明の引張り筋違材を用いる筋違架構（図８）は、従来の引張り筋違材による筋違架構（図１２）に比し、剛性が約２倍となっている。また、本発明の引張り筋違材を用いる筋違架構（図８）が荷重・伸び関係線図の第一象限から第四象限全域に亘って広い荷重・変形履歴関係域をもつものとなっており大きな履歴減衰を可能ならしめているのに比し、従来の引張り筋違材による筋違架構（図１２）では、荷重・変形履歴関係域が荷重・伸び関係線図における第一象限および第三象限に限られて狭いものとなっており、耐震性に劣るものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係る引張り筋違材の平面図
【図２】本発明の一実施例に係る引張り筋違材の側面図
【図３】本発明の一実施例に係る引張り筋違材の図１におけるＡ−Ａ断面図
【図４】本発明の一実施例に係る引張り筋違材の正面図
【図５】本発明の一実施例に係る引張り筋違材の図１におけるＢ−Ｂ断面図
【図６】本発明の引張り筋違材からなる筋違架構を示す模式図
【図７】本発明の引張り筋違材からなる筋違架構における一方のブレースＡにおける張力・伸び関係を示すグラフ
【図８】本発明の引張り筋違材からなる筋違架構の復元力特性を示すグラフ
【図９】本発明の引張り筋違材からなる筋違架構における他方のブレースＢにおける張力・伸び関係を示すグラフ
【図１０】従来の引張り筋違材からなる筋違架構を示す模式図
【図１１】従来の引張り筋違材からなる筋違架構における一方のブレースＡにおける張力・伸び関係を示すグラフ
【図１２】従来の引張り筋違材からなる筋違架構の復元力特性を示すグラフ
【符号の説明】
【００２０】
１一方のブレース
２他方のブレース
３チャックバックル
４偏心輪
４ａ偏心輪充腹部
４ｂ偏心輪空腹部
５軸
６ボス
７引張りばね

【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築躯体を補強するための筋違架構等に用いられるブレースであって、ブレースを少なくとも２分割し、一方のブレース（１）の軸方向の一端にチャックバックル（３）を固設し該チャックバックル（３）に、前記一方のブレース（１）と軸心を共有する如くボス（６）を固設するとともに前記チャックバックル（３）およびボス（６）の軸心に関し対称となる位置に、前記ボス（６）の中空部に軸方向に変位自在に遊嵌される他方のブレース（２）を挟持する、偏心輪（４）、（４）を回動自在に軸支しさらに、該偏心輪（４）、（４）が所定の押圧力で他方のブレース（２）を把持すべく機能する引張りばね（７）を偏心輪（４）、（４）対間に張設し、ブレース（１）、（２）に軸方向の圧縮力が作用したときに偏心輪（４）、（４）対間が離隔・弛緩して他方のブレース（２）を軸方向に変位自在とし、ブレース（１）、（２）に軸方向の引張り力が作用したときは偏心輪（４）、（４）対間が縮閉・緊締して直ちにブレース（１）、（２）が引張り力に抗するよう構成してなる引張り筋違材。

【図１】