JP2005248499A - Double steel pipe type brace material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lightweight double steel pipe type brace material capable of arranging clearance required for manufacture, relatively expanding a control width (an allowable range) of the clearance between an axial force pipe 1 and a stiffening pipe 2, and capable of stiffening the axial force pipe 1, even when a bending is applied to the axial force pipe 1 . <P>SOLUTION: A fiber sheet material 5 of forming fiber in a sheet shape in advance, is wound by one layer or a plurality of layers on an outer peripheral surface 11 of the axial force pipe 1. The fiber sheet material 5 is formed of fiber arranged in a plurality of directions, and restrains deformation in the pipe axis direction and the circumferential direction of the axial force pipe 1. A range wound with the fiber sheet material 5 falls within a range of 0.5 to 3 times the diameter of the axial force pipe 1 respectively from both ends of the axial force pipe 1. The fiber is formed of any of Aramid fiber, boron fiber or carbon fiber. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、建築構造物に設置されて地震発生時の地震エネルギを吸収する軸力管と、該軸力管を補剛する補剛管とを有する二重鋼管型ブレース材に関する。   The present invention relates to a double steel pipe brace material having an axial force pipe that is installed in a building structure and absorbs seismic energy when an earthquake occurs, and a stiffening pipe that stiffens the axial force pipe.

従来、建築構造物に設置されて地震発生時の地震エネルギを吸収する軸力管と、該軸力管を補剛する補剛管とを有する二重鋼管型ブレース材は、軸力管が吸収する地震エネルギを増大させるため、軸力管の非軸対称局部座屈（以下、局部座屈と称す）を防止して全長にわたる圧縮塑性変形の発生を促進するための発明がされてきた。
すなわち、 軸力管（外管）の両端を厚肉鋼管によって形成したり、軸力管の両端外周に鋼管材や帯鋼材を設置したりすること（以下、端部補剛と称す）によって局部座屈を防止している（例えば、特許文献１参照）。
また、 軸力管（内管）の両端に固定された継手部材の外周に溶接ビードを肉盛りし、該溶接ビードの外周を切削加工して補剛管（外管）との隙間を可及的に小さくすること（以下、最少隙間と称す）によって局部座屈を防止している（例えば、特許文献２参照）。 Conventionally, a double steel pipe brace material that has an axial force pipe that is installed in a building structure and absorbs seismic energy when an earthquake occurs and a stiffening pipe that stiffens the axial force pipe is absorbed by the axial force pipe. In order to increase the seismic energy, an invention has been devised for preventing the occurrence of non-axisymmetric local buckling (hereinafter referred to as local buckling) of an axial force tube and promoting the occurrence of compression plastic deformation over the entire length.
That is, both ends of the axial force pipe (outer pipe) are formed by thick steel pipes, or steel pipes and strips are installed on the outer circumferences of both ends of the axial force pipe (hereinafter referred to as end stiffening). Buckling is prevented (see, for example, Patent Document 1).
In addition, a weld bead is built up on the outer periphery of the joint member fixed at both ends of the axial force pipe (inner pipe), and the outer periphery of the weld bead is cut to create a gap with the stiffening pipe (outer pipe). The local buckling is prevented by making it small (hereinafter referred to as the minimum gap) (see, for example, Patent Document 2).

特開平６−３４６５１０号公報（４−５頁、図１）JP-A-6-346510 (page 4-5, FIG. 1) 特許第２７１１９９４号公報（４頁、図１）Japanese Patent No. 2711994 (page 4, FIG. 1)

しかしながら、特許文献１に開示された発明は、端部補剛によって軸力管に軸方向の力のみが導入されるものについて、軸力管における圧縮塑性変形が促進されるという効果を奏するものであるため、軸力管に曲げが掛かる場合には、圧縮塑性変形が十分に促進されないという問題があった。このため、軸力管（外管）を建築構造物に剛接合することができなかったり、ピン接合する場合には接合部の摩擦を低減する工夫が必要であったりした。また、端部補剛によって軸力管の重量が増すという問題があった。
さらに、特許文献２に開示された発明は、溶接ビードによって軸力管と補剛管との隙間を最少にするものであるものの、二重鋼管型ブレース材の製作の際、軸力管を補剛管に挿入するためには所定の隙間（たとえば、５〜１０ｍｍ）が必要になるため、最少隙間の保証が困難であるという問題があった。 However, the invention disclosed in Patent Document 1 has the effect that compression plastic deformation in the axial force tube is promoted for the case where only axial force is introduced into the axial force tube by end stiffening. For this reason, there is a problem in that the compression plastic deformation is not sufficiently promoted when the axial force pipe is bent. For this reason, the axial force pipe (outer pipe) could not be rigidly joined to the building structure, or when pin-joining, it was necessary to devise a technique for reducing the friction at the joint. In addition, there is a problem that the weight of the axial force tube increases due to end stiffening.
Furthermore, although the invention disclosed in Patent Document 2 minimizes the gap between the axial force tube and the stiffening tube by means of a weld bead, the axial force tube is supplemented when producing a double steel pipe brace material. Since a predetermined gap (for example, 5 to 10 mm) is required for insertion into the rigid tube, there is a problem that it is difficult to guarantee the minimum gap.

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、軸力管に曲げが掛かる場合であっても、軸力管を補剛することができ、しかも軽量で、且つ、軸力管と補剛管との隙間の管理幅（許容範囲）が比較的広く、製作の際に必要となる隙間を設けることができる二重鋼管型ブレース材を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and even when the axial force tube is bent, the axial force tube can be stiffened, and is lightweight, and the axial force tube and the stiffener are stiffened. An object of the present invention is to provide a double steel pipe type brace material in which a management width (allowable range) of a gap with a pipe is relatively wide and a gap necessary for manufacturing can be provided.

（１）本発明に係る二重鋼管型ブレース材は、建築構造物に設置されて軸方向の力を受ける軸力管と、該軸力管が貫通している補剛管または該軸力管の内部に収容されている補剛管とを有し、
前記軸力管の外周面に繊維が巻回されていることを特徴とする。
（２）また、前記繊維があらかじめシート状に形成された繊維シート材であって、該繊維シート材が１層または複数層に巻回されていることを特徴とする。
（３）また、前記繊維シート材が、複数の方向に配置された繊維によって形成されていることを特徴とする。
（４）また、前記繊維または繊維シート材が巻回されている範囲が、前記軸力管の両端からそれぞれ前記軸力管の直径の０．５〜３．０倍の範囲であること特徴とする
（５）また、前記繊維が、アラミド繊維、ボロン繊維または炭素繊維の何れかであることを特徴とする。 (1) A double steel pipe brace material according to the present invention includes an axial force pipe that is installed in a building structure and receives axial force, a stiffening pipe through which the axial force pipe passes, or the axial force pipe And a stiffening tube housed inside
A fiber is wound around the outer peripheral surface of the axial force tube.
(2) The fiber sheet material is a fiber sheet material in which the fiber is formed in advance, and the fiber sheet material is wound in one or more layers.
(3) Moreover, the said fiber sheet material is formed with the fiber arrange | positioned in the some direction, It is characterized by the above-mentioned.
(4) Moreover, the range in which the said fiber or fiber sheet material is wound is the range of 0.5 to 3.0 times the diameter of the said axial force pipe from the both ends of the said axial force pipe, respectively. (5) Further, the fiber is any one of an aramid fiber, a boron fiber, or a carbon fiber.

（６）さらに、建築構造物に設置されて軸方向の力を受ける軸力管と、該軸力間が貫通している補剛管または該軸力管の内部に収容されている補剛管とを有し、
前記軸力管の外局面に、引っ張り力に対して等方性を有するシート材が、1層または複数層に巻回されていることを特徴とする。
（７）また、前記シート材が巻回されている範囲が、前記軸力管の両端からそれぞれ前記軸力管の直径の０．５倍以上、３倍以下の範囲であることを特徴とする。
（８）また、前記シート材が、ポリテトラフルオロエチレンシートであることを特徴とする。 (6) Further, an axial force tube installed in a building structure and receiving axial force, a stiffening tube penetrating between the axial forces, or a stiffening tube accommodated in the axial force tube And
A sheet material that is isotropic with respect to a tensile force is wound around one or more layers on the outer surface of the axial force tube.
(7) Moreover, the range in which the said sheet | seat material is wound is the range of 0.5 times or more and 3 times or less of the diameter of the said axial force pipe from the both ends of the said axial force pipe, respectively. .
(8) Further, the sheet material is a polytetrafluoroethylene sheet.

したがって、二重鋼管型ブレース材の軸力管の管端部が、等方性の繊維シート材または等方的に巻回された繊維シート材によって補剛されるから、軸力管に曲げが掛かる場合であっても、軸力管を補剛することができ、しかも軽量で、且つ、軸力管と補剛管との隙間の管理幅（許容範囲）を比較的広くすることがことができる。
よって、該二重鋼管型ブレース材を構造部材に剛接合あるいは特別の工夫をすることなくピン接合することができる。同時に、軸力管自体の地震エネルギの吸収量が増大し、また、該二重鋼管型ブレース材が設置される建築構造物の重量増加が防止されるから、制振効果が促進される。
また、製作の際に必要となる隙間を設けることができるから、軸力管を補剛管に挿入する作業が容易になる。 Accordingly, the end of the axial force pipe of the double steel pipe brace material is stiffened by the isotropic fiber sheet material or the isotropically wound fiber sheet material. Even if it is applied, the axial force tube can be stiffened, and it is lightweight, and the management width (allowable range) of the gap between the axial force tube and the stiffening tube can be made relatively wide. it can.
Therefore, the double steel pipe brace material can be pin-bonded to the structural member without being rigidly bonded or specially devised. At the same time, the amount of seismic energy absorbed by the axial force pipe itself is increased, and an increase in the weight of the building structure in which the double steel pipe brace material is installed is prevented, thereby promoting the vibration damping effect.
In addition, since a gap necessary for manufacturing can be provided, the operation of inserting the axial force tube into the stiffening tube is facilitated.

［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１に係る二重鋼管型ブレース材を模式的に示す一部断面の側面である。なお、図中、構造を明瞭にするために各部位の寸法は誇張されているから、それぞれの大小関係は図示するものに限定されるものではない。また、以下の各図において、同じ部分または相当する部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a partially sectional side view schematically showing a double steel pipe brace material according to Embodiment 1 of the present invention. In the drawings, the dimensions of each part are exaggerated for the sake of clarity of structure, and the magnitude relationship is not limited to that illustrated. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.

図１において、二重鋼管型ブレース材１０（以下、ブレース材１０と称す）は、軸方向の力を受ける軸力管１と、軸力管１が挿入されている補剛管２と、軸力管１の両端部にそれぞれ固定されたエンドプレート３と、エンドプレート３に固定された十字ガセットプレート４とを有している。
軸力管１の外周面１１には、両端部から管中央部に向かって所定の範囲にアラミド繊維シート材５が巻回されている。 In FIG. 1, a double steel tube brace material 10 (hereinafter referred to as a brace material 10) includes an axial force tube 1 that receives axial force, a stiffening tube 2 into which the axial force tube 1 is inserted, and a shaft. It has an end plate 3 fixed to both ends of the force tube 1 and a cross gusset plate 4 fixed to the end plate 3.
An aramid fiber sheet material 5 is wound around the outer peripheral surface 11 of the axial force tube 1 in a predetermined range from both ends toward the center of the tube.

アラミド繊維シート材５はアラミド繊維が２方向またはそれ以上の方向に配置されたものであって、外部からの引っ張り力に対して等方性を具備している。したがって、軸力管１の当該範囲はアラミド繊維シート材５によって管軸方向および周方向に拘束され、端部補強が達成されている。すなわち、軸力管１は軸方向の変形が生じ難くなることから、同時に、曲げ変形も生じ難くなっている。また、管軸に垂直な面内の変形（たとえば、円形のままの径拡化や周長が伸びるような楕円化等）も生じ難くなる。   The aramid fiber sheet material 5 has aramid fibers arranged in two or more directions, and is isotropic with respect to a tensile force from the outside. Therefore, the said range of the axial force pipe | tube 1 is restrained by the aramid fiber sheet material 5 in the pipe-axis direction and the circumferential direction, and the edge part reinforcement is achieved. That is, since the axial force tube 1 is less likely to be deformed in the axial direction, at the same time, bending deformation is also less likely to occur. In addition, deformation in the plane perpendicular to the tube axis (for example, enlargement of the diameter in a circular shape or ovalization in which the circumference is extended) is difficult to occur.

よって、地震発生時に建築構造物が変形して、軸力管１に軸方向の圧縮力および曲げが作用した場合でも、軸力管１は当該範囲が、管軸方向および円周方向で補剛されているため、当該範囲において局部座屈が生じ難くなるから、軸力管１の広い範囲（軸方向の長い範囲に同じ）で圧縮塑性変形が生じ、地震エネルギを十分に吸収することができることになる。
また、アラミド繊維シート材５は軽量であるから、ブレース材１０の重量が増すことがなく、また、軸力管の外径または肉厚を小さくしても所定の制振性能を発揮することが可能になる。 Therefore, even if the building structure is deformed when an earthquake occurs and axial compression force and bending are applied to the axial force tube 1, the axial force tube 1 is stiffened in the axial direction and circumferential direction. Therefore, local buckling is unlikely to occur in this range, so that compressive plastic deformation occurs in a wide range of the axial force tube 1 (the same as a long range in the axial direction), and seismic energy can be sufficiently absorbed. become.
Further, since the aramid fiber sheet material 5 is lightweight, the weight of the brace material 10 does not increase, and even if the outer diameter or thickness of the axial force tube is reduced, a predetermined vibration damping performance can be exhibited. It becomes possible.

なお、本発明はアラミド繊維シート材５の厚さおよびアラミド繊維シート材５の巻き数等の巻回態様を限定するものではなく、所定の幅のシート状のものを鉢巻き状に巻回したり、所定幅のテープ状のもの（シート状のものより幅が狭いものであるが、両者を厳密に区別するものではない）を鉢巻き状または螺旋状に巻回してもよい。
このとき、シート状またはテープ状の側縁部同士を重ねたりあるいは側縁部同士を離したりして巻回してもよい。また、巻き数（重ねる層の数に同じ）は限定するものではない。また、テープ状のものを多層に巻回する際、各層における巻き方向は同一でも相違してもよい。また、これらを織り込むように巻回（上下の位置関係が交互に変わるように重ねる）してもよい。
さらに、本発明はアラミド繊維が、あらかじめシート状またはテープ状に形成された状態で軸力管１に巻回されるものに限定するものではなく、アラミド繊維を軸力管に巻回してもよい。このとき、巻回態様は限定するものではなく、上記に準じて実施することができる。 The present invention does not limit the winding mode such as the thickness of the aramid fiber sheet material 5 and the number of windings of the aramid fiber sheet material 5, but a sheet-like thing of a predetermined width is wound in a headband shape, A tape-shaped article having a predetermined width (which is narrower than a sheet-like article, but not strictly distinguishing them) may be wound in a headband shape or a spiral shape.
At this time, the sheet-like or tape-like side edges may be overlapped or the side edges may be separated from each other. Further, the number of windings (same as the number of layers to be stacked) is not limited. Moreover, when winding a tape-shaped thing in a multilayer, the winding direction in each layer may be the same or different. Moreover, you may wind so that these may be woven (it piles up so that a vertical positional relationship may change alternately).
Further, the present invention is not limited to the case where the aramid fiber is wound around the axial force tube 1 in a state in which the aramid fiber is previously formed in a sheet shape or a tape shape, and the aramid fiber may be wound around the axial force tube. . At this time, a winding aspect is not limited and can be implemented according to the above.

図６は従来の二重鋼管型ブレース材における局部座屈の長さを示す度数分布図である。縦軸は度数、横軸は鋼管径に対する座屈長さ（管端部から測定した局部座屈が発生している長さ）の割合である。すなわち、鋼管径の半分（半径に同じ）未満の長さの局部座屈、および、鋼管径の３倍以上の長さの局部座屈は発生していない。そして、鋼管の半径以上で直径以下の長さの局部座屈が全体の略５５％を占め、鋼管の半径以上で直径の１．５倍以下の長さの局部座屈が全体の略８７％を占めている。
したがって、本発明におけるアラミド繊維シート材５が巻回される範囲（鉢巻き状に巻回する場合はアラミド繊維シート材５の幅に略相当する）は、軸力管１の外径の０．５倍以上、３倍以下の範囲とする。
また、軸力管１の外周面１１に連続してエンドプレート３の外周面３１にまでアラミド繊維シート材５を巻回しているから、エンドプレート３との溶接によって補剛管２に材質変動が生じた場合であっても、溶接部における局部座屈の発生が抑えられている（発生タイミングが遅くなる）。このとき、当該部分におけるアラミド繊維シート材５の巻き数を増してもよい。あるいは、中央部に向かって順位巻き数を減少する、いわゆる竹の子巻きにしてもよい。 FIG. 6 is a frequency distribution diagram showing the length of local buckling in a conventional double steel pipe brace material. The vertical axis represents the frequency, and the horizontal axis represents the ratio of the buckling length to the steel pipe diameter (the length at which local buckling is measured from the pipe end). That is, local buckling with a length less than half of the steel pipe diameter (same as the radius) and local buckling with a length of three times or more of the steel pipe diameter did not occur. And, the local buckling of the length not less than the diameter of the steel pipe and less than the diameter occupies about 55% of the whole, and the local buckling of the length not less than 1.5 times the diameter and the radius of the steel pipe is about 87% Accounted for.
Therefore, the range in which the aramid fiber sheet material 5 is wound in the present invention (which corresponds to the width of the aramid fiber sheet material 5 when wound in a bowl shape) is 0.5 of the outer diameter of the axial force tube 1. The range is not less than double and not more than 3 times.
Further, since the aramid fiber sheet material 5 is wound to the outer peripheral surface 31 of the end plate 3 continuously to the outer peripheral surface 11 of the axial force tube 1, the material variation of the stiffening tube 2 is caused by welding with the end plate 3. Even if it occurs, the occurrence of local buckling in the welded portion is suppressed (the generation timing is delayed). At this time, you may increase the winding number of the aramid fiber sheet material 5 in the said part. Or you may make what is called a bamboo shoot winding which decreases a number of rank winding toward a center part.

また、軸力管１と補剛管２との隙間の大きさは、軸力管１を補剛管２に挿入する作業が可能な程度で、軸力管１が波状に塑性変形（軸対称塑性変形に同じ）することが可能な程度にすることができる。
さらに、アラミド繊維シート材に代えて、ボロン繊維シート材または炭素繊維シート材を巻回しても同様の作用・効果が得られるものであり、かかる繊維シート材を混在させて多層に巻回してもよい。なお、アラミド繊維シート材はその他のシート材に比較して安価である。
さらに、繊維シートに代えて、外部からの引っ張り力に対して等方性のシート材を用いてもよい。例えば、ポリテトラフルオロエチレンシート（商品名「テフロン（登録商標）シート」）がその一例である。 Further, the size of the gap between the axial force tube 1 and the stiffening tube 2 is such that the operation of inserting the axial force tube 1 into the stiffening tube 2 is possible, and the axial force tube 1 is plastically deformed in a wave shape (axisymmetric). The same as plastic deformation).
Furthermore, in place of the aramid fiber sheet material, the same action and effect can be obtained by winding a boron fiber sheet material or a carbon fiber sheet material, and even if such fiber sheet material is mixed and wound in multiple layers Good. The aramid fiber sheet material is less expensive than other sheet materials.
Furthermore, instead of the fiber sheet, a sheet material that is isotropic with respect to an external pulling force may be used. For example, a polytetrafluoroethylene sheet (trade name “Teflon (registered trademark) sheet”) is an example.

なお、十字ガセットプレート４は建築構造物に設置された十字ガセットプレートに突き合わされ、スプライスプレートを介して接合されるものである。このとき、十字ガセットプレート４に設けられた貫通孔４１に接続用のボルトが挿入されるものである。また、十字ガセットプレート４の端部にエンドプレート３に平行した「取り付け用プレート」を固定し、該取り付け用プレートを建築構造物に固定して設置用プレートに当接して、両者をボルトによって接合してもよい。
さらに、本発明における建築構造物との接合手段は限定するものではなく、ピン接合してもよい。
また、補剛管２が軸力管１から抜け出さないように、エンドプレート３にストッパ（図示しない）が設けられている。なお、該抜け出し防止手段は限定するものではなく、補剛管２と軸力管１との一部を連結してもよい。 The cross gusset plate 4 is abutted against the cross gusset plate installed in the building structure and joined via a splice plate. At this time, a connecting bolt is inserted into the through hole 41 provided in the cross gusset plate 4. In addition, an “attachment plate” parallel to the end plate 3 is fixed to the end of the cross gusset plate 4, the attachment plate is fixed to the building structure, is brought into contact with the installation plate, and both are joined by bolts. May be.
Furthermore, the joining means with the building structure in the present invention is not limited, and pin joining may be performed.
Further, a stopper (not shown) is provided on the end plate 3 so that the stiffening tube 2 does not come out of the axial force tube 1. The escape prevention means is not limited, and a part of the stiffening tube 2 and the axial force tube 1 may be connected.

［実施形態２］
図２は本発明の実施形態２に係る二重鋼管型ブレース材を模式的に示す一部断面の側面である。
図２において、二重鋼管型ブレース材２０（以下、ブレース材２０と称す）は、軸方向の力を受ける軸力管１が外側に配置され、軸力管１の内部に補剛管２が収容され、エンドプレート３にピン接合用のガセットプレート７が一体的に形成されている。
ガセットプレート７は建築構造物に設置されたクレビス継手（図示しない）に傾動自在に接合されるものである。このとき、ガセットプレート７に設けられた貫通孔７１に接合用のピンが挿入される。 [Embodiment 2]
FIG. 2 is a partial cross-sectional side view schematically showing a double steel pipe brace material according to Embodiment 2 of the present invention.
In FIG. 2, a double steel pipe brace material 20 (hereinafter referred to as a brace material 20) has an axial force tube 1 that receives an axial force disposed outside and a stiffening tube 2 inside the axial force tube 1. The end plate 3 is integrally formed with a gusset plate 7 for pin connection.
The gusset plate 7 is tiltably joined to a clevis joint (not shown) installed in the building structure. At this time, a joining pin is inserted into the through hole 71 provided in the gusset plate 7.

そして、軸力管１の外周面１１には、エンドプレート３の外周面３１から管中央部に向かう所定の範囲にアラミド繊維テープ材６が巻回されている。このとき、アラミド繊維テープ材６は螺旋状に巻回されているから、仮に、アラミド繊維テープ材６がアラミド繊維を一方向に配置したものであって、外力に対して異方性を示す場合でも、軸力管１は管軸方向および円周方向の変形が拘束されている。
よって、ブレース材２０は実施形態１に示すブレース１０と同様の制振性能と軽量効果を発揮する。 The aramid fiber tape material 6 is wound around the outer peripheral surface 11 of the axial force tube 1 in a predetermined range from the outer peripheral surface 31 of the end plate 3 toward the center of the tube. At this time, since the aramid fiber tape material 6 is wound in a spiral shape, the aramid fiber tape material 6 has aramid fibers arranged in one direction and exhibits anisotropy with respect to an external force. However, the axial force tube 1 is restrained from deformation in the tube axis direction and the circumferential direction.
Therefore, the brace material 20 exhibits the same vibration damping performance and light weight effect as the brace 10 shown in the first embodiment.

なお、本発明はアラミド繊維テープ材６の厚さ、幅およびアラミド繊維テープ材６の巻き数等の巻回態様を限定するものではなく、１巻き、または複数のアラミド繊維テープ材６の側縁部同士を重ねたり、あるいは側縁部同士を離したりして巻回してもよい。また、巻回方向を変えて、一方のアラミド繊維テープ材６を巻回して後、その上に他方のアラミド繊維テープ材６を巻回しても、これらを織り込むように（上下の位置関係が交互に変わるように重ねる、いわゆる重ね襟状に）巻回してもよい。   In addition, this invention does not limit winding aspects, such as the thickness of the aramid fiber tape material 6, a width | variety, and the number of windings of the aramid fiber tape material 6, One side or the side edge of the several aramid fiber tape material 6 It may be wound by overlapping the parts or separating the side edges. In addition, even if one aramid fiber tape material 6 is wound after changing the winding direction and then the other aramid fiber tape material 6 is wound thereon, these are woven (the upper and lower positional relationship is alternated) It may be wound in a so-called overlapping collar shape that overlaps to change.

また、アラミド繊維テープ材６が巻回される範囲（鉢巻き状に巻回する場合はアラミド繊維シート材５の幅に略相当する）は、実施形態１に準じる。   Further, the range in which the aramid fiber tape material 6 is wound (corresponding to the width of the aramid fiber sheet material 5 when wound in a headband shape) conforms to the first embodiment.

［試験体］
図３は本発明の実施形態１に係る二重鋼管型ブレース材の性能を確認するための試験に供した試験体の一部断面の側面図である。図３において、試験に供した二重鋼管型ブレース材３０（以下、試験体３０と称す）は、軸力管１が、外径１３９．８ｍｍ、厚さ５．６ｍｍ、長さ２５００ｍｍ、２２５Ｎ／ｍｍ2 級低降伏点鋼管（例えば、ＪＦＥスチール（株）社製商品名「ＲＩＶＥＲ ＦＬＥＸ ２２５−Ｓ」）ＲＦ２２５−Ｓの鋼管、補剛管２が、外径１６５．２ｍｍ、厚さ７．１ｍｍ、長さ２５４４ｍｍ、ＳＴＫ４００の鋼管、また、エンドプレート３が、厚さ２２ｍｍ、外径１３９．８ｍｍ、ＳＮ４９０Ｂの円形鋼板である。
また、十字ガセットプレート４が、厚さ１２ｍｍ、３０４．５×１３６ｍｍの長方形板、ＳＮ４９０Ｂを１枚と、ＳＮ４９０Ｂ、厚さ１２ｍｍ、３０４．５×６２ｍｍの長方形板、ＳＮ４９０Ｂを２枚とを接合したものである。また、十字ガセットプレート４の端部に試験機に取り付けるための取り付け用プレート４２として、厚さ５０ｍｍ、一辺２６０ｍｍの正方形、ＳＭ４９０Ａの鋼板が固定されている。
さらに、軸力管１の外周面には、厚さ０．３８ｍｍ、幅３００ｍｍのアラミド繊維シート材５が、外周１巻き、重ね代２０ｍｍで巻回されている。このとき、アラミド繊維シート材５の側縁から略１０ｍｍの範囲がエンドプレート３に巻回されている。
また、試験結果を比較するための比較体（図示しない）は、アラミド繊維シート材５が巻回されていない試験体３０に同じである。 [Specimen]
FIG. 3 is a side view of a partial cross-section of a specimen subjected to a test for confirming the performance of the double steel pipe brace material according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 3, the double steel pipe brace material 30 (hereinafter referred to as “test body 30”) subjected to the test has an axial force tube 1 having an outer diameter of 139.8 mm, a thickness of 5.6 mm, a length of 2500 mm, and 225 N / mm 2 class low yield point steel pipe (for example, product name “RIVER FLEX 225-S” manufactured by JFE Steel Co., Ltd.) RF225-S steel pipe, stiffening pipe 2 has an outer diameter of 165.2 mm and a thickness of 7.1 mm The steel plate having a length of 2544 mm and STK400, and the end plate 3 is a circular steel plate having a thickness of 22 mm, an outer diameter of 139.8 mm, and SN490B.
In addition, the cross gusset plate 4 is a 12 mm thick, 304.5 × 136 mm rectangular plate, one SN490B, and a SN490B, 12 mm thick, 304.5 × 62 mm rectangular plate, two SN490B. Is. Further, a square plate having a thickness of 50 mm, a side of 260 mm, and a SM490A steel plate are fixed to the end portion of the cross gusset plate 4 as a mounting plate 42 for mounting to the testing machine.
Furthermore, an aramid fiber sheet material 5 having a thickness of 0.38 mm and a width of 300 mm is wound on the outer peripheral surface of the axial force tube 1 with an outer periphery of 1 turn and an overlap margin of 20 mm. At this time, a range of approximately 10 mm from the side edge of the aramid fiber sheet material 5 is wound around the end plate 3.
Moreover, the comparison body (not shown) for comparing the test results is the same as the test body 30 in which the aramid fiber sheet material 5 is not wound.

つぎに、アラミド繊維シート材を巻回する手順を説明する。該手順は、（ａ）軸力管１の端部をショットブラスト加工する工程と、（ｂ）ショットブラスト加工面に接着剤を塗布する工程と、（ｃ）アラミド繊維シート材５（以下、シート５と称す）を貼り付ける工程とからなっている。すなわち、
（ａ）ショットブラスト加工は、シート５（軸力管１の外径の略２倍である３００ｍｍの幅を有する）を貼り付ける範囲をショットブラストにて加工する。このとき、軸力管１の表面の黒皮が完全に除去できる程度とし、表面粗さは十点平均粗さ（Ｒｚ）で５２μｍ、最高高さ（Ｒｙ）６７μｍであった。
（ｂ）ショットブラスト加工面の塵挨を取り除き，さらに油分を除去するためにアセトンにて清浄する。その後、その範囲に接着剤を塗布する。試験体３０に用いた接着剤は高圧ガス工業（株）社製の変性アクリレート系接着剤ペガロック９３０４（二液型、登録商標）である。
（ｃ）そして、接着剤塗布部にアラミド繊維シート材５を巻き付ける。アラミド繊維シート材５は１巻きとしたが、多重に巻いてもよい。試験体３０に用いたアラミド繊維シート材５は東レ・デュボン社製のＫＥＶＬＡＲ７１３（登録商標）であって、厚さ０．３８ｍｍ、幅３００ｍｍを円周方向で２３０ｍｍの重ね代を設けて巻き付けた。また、接着条件は気温１０℃、湿度４０％であった。 Next, a procedure for winding the aramid fiber sheet material will be described. The procedure includes (a) a step of shot blasting the end of the axial force tube 1, (b) a step of applying an adhesive to the shot blasted surface, (c) an aramid fiber sheet material 5 (hereinafter referred to as a sheet) 5). That is,
(A) In shot blasting, a range in which the sheet 5 (having a width of 300 mm, which is approximately twice the outer diameter of the axial force tube 1) is attached is processed by shot blasting. At this time, the black skin on the surface of the axial force tube 1 could be completely removed, and the surface roughness was 52 μm in terms of 10-point average roughness (Rz) and 67 μm in the maximum height (Ry).
(B) Remove dust on the shot blasted surface and clean with acetone to remove oil. Thereafter, an adhesive is applied to the range. The adhesive used for the test body 30 is a modified acrylate adhesive Pegalock 9304 (two-pack type, registered trademark) manufactured by High Pressure Gas Industry Co., Ltd.
(C) Then, the aramid fiber sheet material 5 is wound around the adhesive application portion. The aramid fiber sheet material 5 is wound once, but may be wound in multiple. The aramid fiber sheet material 5 used for the test body 30 was KEVLAR 713 (registered trademark) manufactured by Toray Dubon Co., Ltd., and was wound with a thickness of 0.38 mm and a width of 300 mm with an overlap margin of 230 mm in the circumferential direction. The bonding conditions were an air temperature of 10 ° C. and a humidity of 40%.

図４は、本発明の実施形態１に係る二重鋼管型ブレース材の性能を確認するための試験状況を示す外観図である。図４において、試験機８は、固定側の加力用治具８１（以下、受力治具８１と称す）と、傾動支点８２を中心に傾動する加力用柱８３と、加力用柱８３に固定された傾動側の加力用治具８４（以下、付力治具８４と称す）と、加力用柱８３を傾動する図示しない傾動駆動手段とを有している。
試験体３０（図３参照）の軸力材１の両端にそれぞれ固定された取り付け用プレート４２は、受力治具８１および付力治具８４にそれぞれボルトによって剛体的に結合されている。したがって、加力用柱８３が平面内を繰り返し傾動するため（所定範囲内で転倒および起立を繰り返す）、軸力材１には、軸方向の引っ張り力および圧縮力に加え、曲げ力が作用することになる。
なお、図示しない比較体（アラミド繊維シート材５が巻回されていない）についても、同様に試験している。 FIG. 4 is an external view showing a test situation for confirming the performance of the double steel pipe brace material according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 4, the testing machine 8 includes a fixed-side force application jig 81 (hereinafter referred to as a force-receiving jig 81), a force application column 83 that tilts around a tilt fulcrum 82, and a force application column. And a tilting drive means 84 (not shown) for tilting the force applying pillar 83 and a tilting force applying jig 84 (hereinafter referred to as the force applying jig 84) fixed to 83.
The attachment plates 42 fixed to both ends of the axial force member 1 of the test body 30 (see FIG. 3) are rigidly coupled to the force receiving jig 81 and the force applying jig 84 by bolts, respectively. Therefore, since the force applying column 83 repeatedly tilts in the plane (repetitively falls and stands within a predetermined range), a bending force acts on the axial force member 1 in addition to the axial tensile force and compressive force. It will be.
In addition, it test | inspected similarly about the comparison body (The aramid fiber sheet material 5 is not wound) which is not illustrated.

図５は、本発明の実施形態１に係る二重鋼管型ブレース材の性能を確認するための試験の試験結果を示す応力−歪み線図であって、図４における加力用柱８３の位置Ｃ（傾動支点８２から２５００ｍｍの距離）が水平方向に４００ｍｍ変位しては、元の位置に戻る場合（図中、位置Ｃと位置Ｄの間を繰り返し往復する場合）である。図５において、縦軸は軸力材に発生する応力（傾動駆動手段によって付加された加重の軸力材１の軸方向成分を軸力材１の断面で除した計算値）であって、圧縮方向をプラス方向（上方向）に示している。また、横軸は、十字ガゼットプレート４に設けた標点Ａと標点Ｂとの距離の伸び量を当初の長さで除した測定値であって、圧縮歪みプラス方向（右方向）に示している。   FIG. 5 is a stress-strain diagram showing the test results of the test for confirming the performance of the double steel pipe brace material according to Embodiment 1 of the present invention, and the position of the force column 83 in FIG. When C (distance of 2500 mm from the tilting fulcrum 82) is displaced by 400 mm in the horizontal direction, it returns to the original position (when reciprocating between position C and position D in the figure). In FIG. 5, the vertical axis represents the stress generated in the axial force material (calculated value obtained by dividing the axial component of the weighted axial force material 1 added by the tilting drive means by the cross section of the axial force material 1). The direction is shown in the plus direction (upward). In addition, the horizontal axis is a measurement value obtained by dividing the elongation of the distance between the gauge points A and B provided on the cross gusset plate 4 by the original length, and is shown in the compression strain plus direction (right direction). ing.

図５の（ａ）は試験体３０についての結果である。まず、加力用柱８３が図４において左側に傾動し、軸力材１には圧縮力が加わっている。すなわち、原点「イ」から弾性変形を開始し、位置「ロ」において圧縮降伏している。そして、極僅かに加工硬化しながら塑性変形が進んでいる。やがて、加力用柱８３が図４の位置Ｄに到達したところで、加力用柱８３は位置Ｃに向かって戻るため、軸力材１は位置「ハ」から位置「二」に向かって弾性的に復元している。   FIG. 5A shows the result for the test body 30. First, the force applying column 83 tilts to the left in FIG. 4, and a compressive force is applied to the axial force member 1. That is, the elastic deformation starts from the origin “I”, and compression yields at the position “B”. And plastic deformation is progressing while being slightly hardened. Eventually, when the force column 83 reaches the position D in FIG. 4, the force column 83 returns toward the position C, so that the axial force member 1 is elastic from the position “c” to the position “2”. Has been restored.

さらに、加力用柱８３は図４において左側に傾動するため、軸力材１には引っ張り力が加わって、位置「ホ」において引っ張り降伏し、極僅かに加工硬化しながら塑性変形が進んでいる。やがて、加力用柱８３が図４の位置Ｅに到達したところで、加力用柱８３は位置Ｃに向かって戻るため、軸力材１は位置「ヘ」から位置「ト」に向かって弾性的に復元している。
以下、同様に加力用柱８３は傾動を繰り返すため、軸力材１には図示するような、バウシンガー効果を有するヒステリシス曲線が描かれている。
すなわち、第１象限（圧縮応力で圧縮歪み）において、初回の加力では位置「ロ」と位置「ハ」を通過し、２回目の加力では位置「チ」を通過し、３、４、５、および６回目の加力ではそれぞれ位置「チ」、「リ」、「ヌ」、「ル」、および「オ」を通過している。
そして、７回の加力のとき、位置「ワ」において、応力の増加が停止し、軸力材１に座屈が発生している。 Further, since the force applying column 83 tilts to the left side in FIG. 4, a tensile force is applied to the axial force member 1 to pull and yield at the position “e”, and plastic deformation progresses while being slightly hardened. Yes. Eventually, when the force column 83 reaches the position E in FIG. 4, the force column 83 returns toward the position C, so that the axial force member 1 is elastic from the position “he” to the position “t”. Has been restored.
Hereinafter, similarly, since the force application column 83 repeats tilting, the axial force member 1 has a hysteresis curve having a Bauschinger effect as illustrated.
That is, in the first quadrant (compressive strain due to compressive stress), the first applied force passes the position “B” and the position “C”, and the second applied force passes the position “H”, 3, 4, In the fifth and sixth applied forces, the positions “H”, “Li”, “Nu”, “Le”, and “O” are passed, respectively.
When the force is applied seven times, the increase in stress stops at the position “wa”, and the axial force member 1 is buckled.

一方、図５の（ｂ）は比較体についての結果である。すなわち、軸力材１には図５の（ａ）に準じた、バウシンガー効果を有するヒステリシス曲線が描かれている。
ヒステリシス曲線は、初回の加力では原点「あ」から始まり、位置「い」、「う」、「え」、「お」、「か」、「き」を通過して位置「く」に至り、その後、第１象限（圧縮応力で圧縮歪み）において、２回目の加力では位置「け」を通過し、３回目の加力では位置「こ」を通過している。
しかしながら、４回の加力に入る直前、すなわち、引っ張り加重から圧縮加重に移行する直前の位置「さ」において、応力が不自然な上昇を開始している。このとき、軸力管１には座屈が発生し、該軸力管１に当接して補剛管２に軸方向の力が流れていた。 On the other hand, FIG. 5B shows the results for the comparative body. That is, the axial force member 1 is drawn with a hysteresis curve having a Bauschinger effect according to FIG.
The hysteresis curve starts at the origin “A” when the force is applied for the first time, and passes through the positions “I”, “U”, “E”, “O”, “K”, “K” to the position “K”. Thereafter, in the first quadrant (compressive strain due to compressive stress), the position “K” is passed by the second force and the position “ko” is passed by the third force.
However, the stress begins to increase unnaturally at the position “sa” immediately before entering the four loadings, that is, immediately before the transition from the tensile load to the compression load. At this time, the axial force tube 1 was buckled, and an axial force was flowing through the stiffening tube 2 in contact with the axial force tube 1.

以上の試験結果より、アラミド繊維シート材５を巻回することによって、軸力材１への繰り返し加力回数が３回から６回に倍増していることから、本発明の効果が顕著であることが示される。このとき、アラミド繊維シート材５を巻回することによるブレース材３０の重量増加は無視できる程度に僅かである。   From the above test results, by winding the aramid fiber sheet material 5, the number of repeated forces applied to the axial force material 1 has doubled from 3 times to 6 times, and thus the effect of the present invention is remarkable. It is shown. At this time, the weight increase of the brace material 30 by winding the aramid fiber sheet material 5 is negligibly small.

本発明は以上の構成であるから、各種二重鋼管型ブレース材における軸力管の補剛手段または軽量化手段として、広く利用することができる。   Since this invention is the above structure, it can utilize widely as a stiffening means or weight reduction means of the axial force pipe | tube in various double steel pipe type brace materials.

二重鋼管型ブレース材（軸力管が内管）を模式的に示す一部断面の側面図。The side view of the partial cross section which shows a double steel pipe type brace material (an axial force pipe is an inner pipe) typically. 二重鋼管型ブレース材（軸力管が外管）を模式的に示す一部断面の側面図。The side view of the partial cross section which shows a double steel pipe type brace material (an axial force pipe is an outer pipe) typically. 二重鋼管型ブレース材の性能を確認のための試験体の一部断面の側面図。The side view of the partial cross section of the test body for confirming the performance of a double steel pipe type brace material. 二重鋼管型ブレース材の性能を確認のための試験状況を示す外観図。The external view which shows the test condition for confirming the performance of a double steel pipe type brace material. 二重鋼管型ブレース材の性能を確認のための試験結果を示す応力歪み線図。The stress distortion diagram which shows the test result for confirming the performance of a double steel pipe type brace material. 従来の二重鋼管型ブレース材における局部座屈の長さを示す度数分布図。The frequency distribution figure which shows the length of the local buckling in the conventional double steel pipe type brace material.

符号の説明Explanation of symbols

１ 軸力管
２ 補剛管
３ エンドプレート
４ 十字ガセットプレート
５ アラミド繊維シート材
６ アラミド繊維テープ材
１０ 二重鋼管型ブレース材（実施形態１）
２０ 二重鋼管型ブレース材（実施形態２）
３０ 二重鋼管型ブレース材（試験体）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Axial force pipe 2 Stiffening pipe 3 End plate 4 Cross gusset plate 5 Aramid fiber sheet material 6 Aramid fiber tape material 10 Double steel pipe type brace material (Embodiment 1)
20 Double steel pipe brace material (Embodiment 2)
30 Double steel pipe type brace material (test body)

Claims (8)

建築構造物に設置されて軸方向の力を受ける軸力管と、該軸力管が貫通している補剛管または該軸力管の内部に収容されている補剛管とを有し、
前記軸力管の外周面に繊維が巻回されていることを特徴とする二重鋼管型ブレース材。 An axial force tube installed in a building structure and receiving axial force; and a stiffening tube through which the axial force tube passes or a stiffening tube accommodated in the axial force tube;
A double steel pipe brace material in which fibers are wound around an outer peripheral surface of the axial force pipe. 前記繊維があらかじめシート状に形成された繊維シート材であって、該繊維シート材が１層または複数層に巻回されていることを特徴とする請求項１記載の二重鋼管型ブレース材。   The double steel pipe brace material according to claim 1, wherein the fiber is a fiber sheet material formed in a sheet shape in advance, and the fiber sheet material is wound in one layer or a plurality of layers. 前記繊維シート材が、複数の方向に配置された繊維によって形成されていることを特徴とする請求項２記載の二重鋼管型ブレース材。   The double steel pipe brace material according to claim 2, wherein the fiber sheet material is formed of fibers arranged in a plurality of directions. 前記繊維または繊維シート材が巻回されている範囲が、前記軸力管の両端からそれぞれ前記軸力管の直径の０．５倍以上、３倍以下の範囲であること特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の二重鋼管型ブレース材。   The range in which the fiber or the fiber sheet material is wound is a range of 0.5 to 3 times the diameter of the axial force tube from both ends of the axial force tube, respectively. The double steel pipe type brace material in any one of thru | or 3. 前記繊維が、アラミド繊維、ボロン繊維または炭素繊維の何れかであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の二重鋼管型ブレース材。   The double steel pipe brace material according to any one of claims 1 to 4, wherein the fiber is any one of an aramid fiber, a boron fiber, and a carbon fiber. 建築構造物に設置されて軸方向の力を受ける軸力管と、該軸力間が貫通している補剛管または該軸力管の内部に収容されている補剛管とを有し、
前記軸力管の外局面に、引っ張り力に対して等方性を有するシート材が、1層または複数層に巻回されていることを特徴とする二重鋼管型プレーズ材。 An axial force tube installed in a building structure and receiving axial force; and a stiffening tube penetrating between the axial forces or a stiffening tube accommodated in the axial force tube;
A double steel pipe type plaster material characterized in that a sheet material having isotropicity with respect to a tensile force is wound on one or more layers on the outer surface of the axial force tube. 前記シート材が巻回されている範囲が、前記軸力管の両端からそれぞれ前記軸力管の直径の０．５倍以上、３倍以下の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の二重鋼管型プレース材。   The range in which the sheet material is wound is a range of 0.5 to 3 times the diameter of the axial force tube from both ends of the axial force tube, respectively. Double steel pipe type place material. 前記シート材が、ポリテトラフルオロエチレンシートであることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の二重鋼管型プレース材。
The double steel pipe type place material according to claim 6 or 7, wherein the sheet material is a polytetrafluoroethylene sheet.
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