JP5330487B2 - ブレース材 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1では、鋼管材の外側にさらに鋼管材を配置し、外側の鋼管材は軸方向に数種の鋼管材を繋いで構成するとともに軸方向における端部の鋼管材の端面をエンドプレートで塞いでなる構造部材が開示されている。また特許文献2では、鋼管材にモルタルを詰めることによって全体座屈を防止するブレースが開示されている。
また特許文献2に開示された発明では、座屈を補剛する鋼管にモルタルを詰めるため、ブレース1本当たりの重量が重くなるという問題があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、加工負担の大きい溶接作業を排除し、棒鋼や鋼管等のように市場から入手し易い既製品を軸力材と補剛材として利用し、かつ軸力材と補剛材をねじによって乾式で容易に接続することができる座屈補剛ブレース材を提供することを目的とする。
即ち、本発明に係るブレース材の一形態は、中実断面の棒状をなしその両端の継手を介して建築構造物の間に設置されて軸方向の力を受ける軸力材と、管状をなしその内部に前記軸力材を貫通させて前記軸力材の剛性を補う補剛管と、前記補剛管の端部とその内側にある前記軸力材との両方に螺合して、前記補剛管の端部とその内側の軸力材との間を固定する止めリングと、前記止めリングが螺合されていない側の前記補剛管の端部とその内側の前記軸力材との間に介在し、前記軸力材の外周と前記補剛管の内周のいずれか一方に螺合し他方との間に隙間を形成してなるスリーブとを有することを特徴とする。
本発明に係るブレース材のさらに他の形態は、前記スリーブを前記軸力材の外周に螺合し、前記スリーブの外周と前記補剛管との間に前記隙間を形成するものとし、前記隙間である前記補剛管の内径と前記スリーブの外径の差をdとし、前記補剛管と前記スリーブが重合する部分の軸方向の長さをLとしたとき、 d/L ≦ 0.85°としたことを特徴とする。
また、補剛管にモルタル等を詰める作業が生じないことから、ブレース1本当たりの重量を相対的に抑えることができる。
また、ブレース製造の際、軸力材と補剛材を乾式で組み立てることができることから、ブレースの製造及び管理が容易となる。
図1は、本発明の実施形態に係るブレース材1を模式的に示す図である。なお、この図では、クレビスの構造の理解を容易にするために、左右両端のクレビス6,7は、軸力材2の中心軸周りに相互に90度回転した状態で図示してある。この種のブレース材1は軸方向の長さに対して太さの比は小さく、つまり細いものであるから、ブレース材の構造を図において正確に表すと理解しにくい図になる。そのため、図1では、軸方向の長さに対して太さの比を大きく表している。そのため各部の大小関係は図示するものに限定されるものではない。
軸力材2の外周には、鋼棒のスリーブ5側の端部に右ねじ2aがきってあり、また止めリング4側の端部には左ねじ2bがきってあって、相互に逆ねじをなしている。前記両端が逆ねじであればいずれが右ねじであってもよい。そして軸力材2の両端には、これを建築構造物に対して接続するための継手としてのクレビス6、7が螺合してある。
よって、地震発生時に建築構造物が変形して、軸力材2に軸方向の引張・圧縮力が作用した場合、軸力材2は補剛管3で補剛されているため、当該範囲において全体座屈が生じ難くなるから、軸力材2の広い範囲(軸方向の長い範囲に同じ)で引張・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。
補剛管3の内径と前記スリーブ5の外径の差dをスリーブ5が補剛管3と重なり合う部分の長さLで除した値が0.85°(すなわち、0.0149rad)以下であることは次のような技術的意味をもつ。
d/L=tanθ≒θ
となる。すなわち、このθが大きいと軸力材2の曲がりが発生しやすくなり、本発明者らが行った実験の結果、θが0.85°(すなわち、0.0149rad)を超えると、軸力材2の首折れが発生し易くなることが分かった。このため、本発明では上記θが0.85°(すなわち、0.0149rad)以下となるようにすることが望ましい。
図5は図1に示した実施形態に係るブレース材1の性能を確認するための試験に供した試験体の図であり、この試験体は図1のブレース材1と同一であるから、図5においても図1と同一の部品名と符号を使用する。
このブレース材1を組み立てる手順は次の通りである。まず、軸力材2の一端をスリーブ5に挿通し螺合する。次に、補剛管3の一端の内部に止めリング4を螺合する。そして、補剛管3の止めリング4の付いていない側に、前記軸力材2をスリーブ5の付いていない側から挿入し、止めリング4側で軸力材2をねじ込み貫通させる。最後に、軸力材2の両端部にクレビス6、7を螺合して固定する。
なお、図5(b)はブレーズ材1の上部のクレビス6と付力治具12との結合状態を理解しやすくするために、図5(a)の上半分を軸力材2の中心軸周りに90度回転して示した図である。
さらに、試験機11の付力治具12は図5において下側に移動するため、軸力材2には圧縮力が加わって塑性変形が進んでいる。やがて、所定変位Eに到達したところで、試験機11の付力治具12が図5において上側に移動し、所定変位Fに向かって戻る。
そして、変位が当初の長さの1.25%の圧縮・引張変形に耐え,軸力材2は破壊しなかった。
以上の試験結果より、軸力材2への繰り返し加力回数は多く、十分なエネルギを吸収していることから、本発明の実施形態の効果が顕著であることが示される。
2 軸力材
3 補剛管
4 止めリング
4a フランジ
5 スリーブ
6、7 継手(クレビス)
8 隙間
9 受力治具
11 試験機
12 付力治具
Claims (3)
- 中実断面の棒状をなしその両端の継手を介して建築構造物の間に設置されて軸方向の力を受ける軸力材と、
管状をなしその内部に前記軸力材を貫通させて前記軸力材の剛性を補う補剛管と、
前記補剛管の端部とその内側にある前記軸力材との両方に螺合して、前記補剛管の端部とその内側の軸力材との間を固定する止めリングと、
前記止めリングが螺合されていない側の前記補剛管の端部とその内側の前記軸力材との間に介在し、前記軸力材の外周と前記補剛管の内周のいずれか一方に螺合し他方との間に隙間を形成してなるスリーブと、
を有することを特徴とするブレース材。 - 前記止めリングの軸方向の端部に、前記補剛管の端面に接する外向きのフランジを一体に形成したことを特徴とする請求項1に記載のブレース材。
- 前記スリーブを前記軸力材の外周に螺合し、前記スリーブの外面と前記補剛管の内面との間に前記隙間を形成するものとし、前記隙間である前記補剛管の内径と前記スリーブの外径の差をdとし、
前記補剛管と前記スリーブが重合する部分の軸方向の長さをLとしたとき、
d/L ≦ 0.85°
としたこと
を特徴とする請求項1又は2記載のブレース材。
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