支撑构件的制作方法

本发明涉及支撑构件(brace member)，特别涉及具备轴力构件和对其进行加固的加固管的支撑构件，所述轴力构件吸收地震发生时的地震能量。

背景技术：

以往，设置于建筑结构物并用于应对地震发生的支撑构件具备：吸收地震能量的轴力构件和在压缩力作用于轴力构件的长度方向时限制面外(与长度方向垂直的方向)的挠曲的加固构件，在压缩轴力作用时也防止轴力构件的整体压曲的发生或延迟发生时间，使之产生稳定的轴向变形，并增大地震能量的吸收能力。

而且，专利申请人公开了如下支撑构件：排除用于将轴力构件和加固构件配置成规定的形态的焊接作业、在轴力构件与加固构件之间填充砂浆(mortar)的作业而能够容易地制造，另外，能够防止重量的增加(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-112949号公报(第4-5页、图1)

技术实现要素：

发明要解决的问题

在所述专利文献1中公开的支撑构件在轴力构件的两端分别螺纹连接有连接叉(crevice)，所述轴力构件由贯通加固管的棒钢构成。而且，加固管的一方的端部经由挡圈螺纹固定于轴力构件的一方的端部，所述挡圈与加固管和轴力构件分别螺纹配合。另一方面，在轴力构件的另一方的端部，螺纹固定有由钢管构成的套筒，套筒的长度方向上的大致一半戳入加固管内，剩余的大致一半从加固管露出。此时，在套筒的外周与加固管的内周之间，形成有规定大小的间隙。因此，该支撑构件实现如下显著的效果：无需进行焊接作业就能够将轴力构件相对于加固管配置在规定的位置，另外，能够排除在轴力构件与加固构件之间填充砂浆的作业。

然而，套筒的壁厚需要比加固构件的内径与轴力构件的外径之差的一半小，另一方面，为了发挥加固性能，加固构件的内表面优选位于接近轴力构件的外表面的位置。

因此，自然而然地，套筒的壁厚存在极限，由于该极限，套筒的弯曲耐力较小的情况下，在套筒的从加固管露出的范围内有可能产生由弯曲导致的屈服。这样，由于加固管的另一方的端面与螺纹固定于轴力构件的另一方的端部的连接叉的端部之间原本没有加固管，另外，套筒也发生屈服，所以在该中间，轴力构件有可能压曲。

因此，要求一种利用取代套筒的机构提高(加大)了弯曲耐力的支撑构件。

本发明响应上述要求，目的在于提供一种弯曲耐力高(大)的支撑构件。

用于解决问题的手段

(1)本发明的支撑构件的特征在于，具有：轴力构件；加固管，供所述轴力构件贯通，并用于限制所述轴力构件的面外变形；

管塞(cap sleeve)，设置于所述轴力构件的长度方向上的一方的端部和所述加固管的长度方向上的一方的端部；

管塞连接叉(cap sleeve crevice)，以向与所述轴力构件和所述加固管相反的方向突出的方式设置于所述管塞，并成为用于设置于建筑结构物的接头；

增强构件，设置于所述轴力构件的长度方向上的另一方的端部；以及

增强构件连接叉，以向与所述轴力构件相反的方向突出的方式设置于所述增强构件，并成为用于设置于建筑结构物的接头,

所述增强构件从所述加固管的长度方向上的另一方的端面起包围规定范围。

(2)另外，特征在于，具有：轴力构件；

加固管，供所述轴力构件贯通，并用于限制所述轴力构件的面外变形；

增强构件，分别设置于所述轴力构件的长度方向上的两端；以及

增强构件连接叉，以向与所述轴力构件相反的方向突出的方式设置于各个所述增强构件，并成为用于设置于建筑结构物的接头,

所述增强构件分别从所述加固管的长度方向上的端部起包围规定范围。

(3)其特征在于，并且，在所述(1)或(2)中，所述增强构件的包围所述加固管的范围的内径在长度方向上恒定，该范围的外径越接近所述加固管的长边方向的中央而变得越小。

发明的效果

(i)本发明的支撑构件的加固管的长度方向上的一方的端部设置于管塞，由增强构件包围从加固管的长度方向上的另一方的端面起的规定范围。即，由于增强构件包围加固管的外周，其厚度不受到限制，所以与以往的套筒(配置于轴力构件与加固管的间隙)相比，由于能够增大外径(内径也相同)和壁厚，所以能够提高刚性。

此时，由于从加固管的长度方向上的另一方的端面起的规定范围的变形受到刚性高的增强构件限制，所以抑制了轴力构件的压曲的产生，所以成为弯曲耐力高(大)的支撑构件。

(ii)另外，从加固管的长度方向上的双方的端部起的规定范围分别由增强构件包围的情况下，能够得到上述效果，并且由于不需要管塞，所以能够减少部件的种类，能够抑制制造成本、库存成本。

(iii)并且，由于增强构件的外径朝向前端(越接近加固管的长边方向的中央)而变小，所以在确保长度方向的各位置的强度后，能够实现轻量化的促进和外观设计性的提高。

附图说明

图1是说明本发明实施方式1的支撑构件的图，(a)为侧视图，(b)为主要部分的侧视的剖视图。

图2是说明提供给用于确认本发明实施方式1的支撑构件的性能的载荷试验的试验体的图，是定义各部的长度的侧视的剖视图。

图3是说明提供给用于确认作为比较构件的以往的支撑构件的性能的载荷试验的试验体的图，是定义各部的长度的侧视的剖视图。

图4是表示用于确认本发明实施方式1的支撑构件的性能的载荷试验的结果的荷重-应变曲线图，(a)为试验体No.1，(b)为试验体No.2。

图5是表示用于确认作为比较构件的以往的支撑构件的性能的载荷试验的结果的荷重-应变曲线图。

图6是说明本发明实施方式2的支撑构件的图，(a)为侧视图，(b)为主要部分的侧视的剖视图。

图7是说明本发明实施方式3的支撑构件的图，(a)为侧视图，(b)为主要部分的侧视的剖视图。

具体实施方式

[实施方式1]

图1是说明本发明实施方式1的支撑构件的图，(a)为侧视图，(b)为主要部分的侧视的剖视图。此外，各图为示意地表示的图，各部件的相对大小、板厚等不限定于图示的尺寸。此外，将图1中的左侧称为“长度方向上的一方”，将右侧称为“长度方向上的另一方”。

在图1中，支撑构件100具有：轴力构件10；加固管20，供轴力构件10贯通，包围轴力构件10并用于限制轴力构件10的面外变形；管塞30，设置于轴力构件10的长度方向上的一方的端部11a和加固管20的长度方向上的一方的端部21a；管塞连接叉40，以向与轴力构件10和加固管20相反的方向突出的方式设置于管塞30，并成为用于设置于建筑结构物(未图示)的接头；增强构件50，设置于轴力构件10的长度方向上的另一方的端部11b；以及增强构件连接叉60，以向与轴力构件10相反的方向突出的方式设置于增强构件50，并成为用于设置于建筑结构物(未图示)的接头。

(轴力构件)

轴力构件10是长条构件，是剖面为圆形的钢铁制的棒材。而且，在长度方向上的一方的端部11a形成有阳螺纹12a，在长度方向上的另一方的端部11b形成有阳螺纹12b。此外，为了便于说明，示出了作为剖面为圆形的钢铁制棒材的轴力构件10，但也可以是钢管、将平板接合为剖面十字而成的部件等，不限定其剖面形状。

此外，当利用能够塑性变形的材料来形成轴力构件10时，能够得到更好的效果。另外，为了防止轴力构件10的外周面与加固管20的内周面滑动时的异响的产生、由摩擦导致的轴力的过度上升，可以在轴力构件10的外周面设置例如合成树脂制的衬垫构件。

(加固管)

加固管20是比轴力构件10短的、剖面为圆形的钢管，在长度方向上的一方的端部21a形成有阳螺纹22a(在长度方向上的另一方的端部21b不形成阳螺纹等)。

此外，可以将加固管20的剖面形状设为四方形。

(管塞)

管塞30具有高度较低的圆筒部33，呈同心状在一方的端面30a形成有阴螺纹34，在另一方的端面30b形成有阴螺纹32，以贯通中心的形态形成有阴螺纹31。

而且，轴力构件10的阳螺纹12a与阴螺纹31螺纹配合，加固管20的阳螺纹22a与阴螺纹32螺纹配合，管塞连接叉40的阳螺纹43(后面将对其进行说明)与阴螺纹34螺纹配合。

另外，在外周的接近另一方的端面30b的范围内，形成有朝向另一方的端面30b而外径变小的锥部30c，但也可以是，省略锥部30c的形成，与一方的端面30a同样地，仅对角部进行倒角。

(管塞连接叉)

管塞连接叉40是作为用于设置于建筑结构物(未图示)的接头发挥功能的部件，并具有：圆盘状部分41、设置于圆盘状部分41的一方的端面的板状部分42、贯通板状部分42的安装用孔44以及形成于圆盘状部分41的外周的阳螺纹43。此时，安装用孔44的中心轴线与圆盘状部分41的中心轴线垂直地交叉(不是指几何学上正确地交叉，而是工业上交叉)。

此外，以上分别独立制造管塞30和管塞连接叉40，且两者利用螺纹连接一体化，但本发明不限定于此，两者可以通过热装等机械接合或焊接等冶金接合而一体化，或者，两者可以通过铸造等从初始开始一体地制造。

(增强构件)

增强构件50具有筒状部52和圆盘状部分55，在圆盘状部分55的另一方的端面50b形成有阴螺纹56，以贯通中心的形态形成有阴螺纹51。

而且，轴力构件10的阳螺纹12b与阴螺纹51螺纹配合，增强构件连接叉60的阳螺纹65(后面将对其进行说明)与阴螺纹56螺纹配合。

并且，筒状部52的内径在长度方向上恒定，筒状部52的中心轴线、阴螺纹51的中心轴线以及阴螺纹56的中心轴线一致，筒状部52包围加固管20的长度方向上的另一方的端部21b(从端面20b起规定距离的范围)(从加固管20的长度方向上的另一方的端面20b起规定距离的范围戳入筒状部52)。

另外，在筒状部52的外表面上形成有锥部50c，所述锥部50c的外径越接近长度方向上的一方的端面(与前端相同)50a而变得越小。因此，由于提供了平滑地增强加固管20的印象，外观设计性提高。

(增强构件连接叉)

增强构件连接叉60与管塞连接叉40相同，是作为用于设置于建筑结构物(未图示)的接头发挥功能的部件，并具有：圆盘状部分61、设置于圆盘状部分61的另一方的端面的板状部分62、贯通板状部分62的安装用孔66以及形成于圆盘状部分61的外周的阳螺纹65。此时，安装用孔66的中心线与阳螺纹65的中心线垂直地交叉(不是指几何学上正确地交叉，而是以工业的精度交叉)。

此外，增强构件连接叉60与管塞连接叉40形状相同。

此外，以上分别独立制造增强构件50和增强构件连接叉60，且两者利用螺纹连接一体化，但本发明不限定于此，两者可以通过热装等机械接合或焊接等冶金接合而一体化，或者，两者可以通过铸造等从初始开始一体地制造。

(作用效果)

支撑构件100的加固管20的长度方向上的一方的端部21a设置于管塞30，从加固管20的长度方向上的另一方的端面20b起由增强构件50的筒状部52包围规定范围。即，由于筒状部52包围加固管20的外周，其厚度不受到限制，所以与以往的套筒(配置于轴力构件与加固管的间隙)相比，由于能够增大外径(内径也相同)和壁厚，所以能够提高刚性。此外，为了防止由于增强构件连接叉60过大地旋转变形并偏心而弯曲力矩较大地作用于加固管20，在由筒状部52包围的长度l_k、加固管20(与“压曲限制构件”相同)的外径与增强构件50的内径之差e_k的关系中，优选为e_k/l_k≤0.05。

这样，由于从加固管20的长度方向上的另一方的端面20b起规定范围由刚性高的增强构件50的筒状部52限制了变形，所以抑制了轴力构件10的压曲的产生(对此，将另行详细说明)。

另外，由于增强构件50的外径朝向长度方向上的一方的端面50a(前端)(越接近加固管20的长边方向的中央)而变小，所以在确保长度方向的各位置的强度后，能够实现轻量化的促进和外观设计性的提高。

另外，由于轴力构件10的两端分别与管塞30和增强构件50螺纹连接，所以通过将各自的螺纹设为反方向(例如，将阳螺纹12a和阴螺纹31设为右螺纹，将阳螺纹12b和阴螺纹51设为左螺纹)，由于能够调整安装用孔44与安装用孔66的距离，支撑构件100的设置变容易。

[表1]

(试验体)

图2是说明提供给用于确认本发明实施方式1的支撑构件的性能的载荷试验的试验体的图，是定义各部的长度的侧视的剖视图。此外，省略了一部分标号的记载。另外，在表1中示出了试验体(No.1、No.2)的各部的尺寸等。

在图2中，关于试验体No.1和试验体No.2，将轴力构件10的外径称为“D_S”。此外，将轴力构件10的屈服点称为“σ_y”，轴力构件10的截面积与屈服点σ_y之积称为“N_y”。

将加固管20(与“压曲限制构件”相同)的外径称为“D_B”，将壁厚称为“t_B”，将加固管20的长度方向上的另一方的端面20b与增强构件连接叉60的安装用孔66的中心的距离称为“l_c”，将加固管20的长度方向上的另一方的端面20b与增强构件50的长度方向上的一方的端面50a的距离称为“l_k”。此外，l_k如前述。

另外，将管塞连接叉40的安装用孔44的中心与管塞30的另一方的端面30b的距离称为“FlJ”，将管塞30的另一方的端面30b与增强构件50的一方的端面50a的距离称为“l_B”，将增强构件50的一方的端面50a与增强构件连接叉60的安装用孔66的距离称为“MlJ”。

另外，将管塞连接叉40的安装用孔44的中心与增强构件连接叉60的安装用孔66的中心的距离称为“l”。

并且，将轴力构件10的外径与加固管20(与“压曲限制构件”相同)的内径之差称为“e_S”，将加固管20(与“压曲限制构件”相同)的外径与增强构件50的内径之差称为“e_k”。此外，e_k如前述。

并且，将增强构件50的长度方向上的一方的端面50a(前端)的壁厚称为“t_K”。

[表2]

(比较构件)

图3是说明提供给用于确认作为比较构件的以往的支撑构件的性能的载荷试验的试验体的图，是定义各部的长度的侧视的剖视图。另外，在表2中示出了比较构件(No.3)的各部的尺寸等。

在图3中，关于比较构件(No.3)900，将轴力构件910的外径称为“D_S”，将加固管920(与“压曲限制构件”相同)的外径称为“D_B”，将壁厚称为“t_B”。而且，将轴力构件910的屈服点称为“σ_y”，轴力构件10的截面积与屈服点σ_y之积称为“N_y”。

此外，在轴力构件910的端部911a、911b(形成有阳螺纹912a、912b)，设置有一体型连接叉940、960(形成有阴螺纹941、961)，一方的一体型连接叉940的连接用孔944的中心与另一方的一体型连接叉960的连接用孔966的中心的距离称为“l”。

并且，轴力构件910的一方的端部911a(形成有阳螺纹912a)与加固管920的一方的端部921a(形成有阴螺纹922a)利用管塞930(形成有阴螺纹931、阳螺纹932)连接。

并且，在轴力构件910的接近另一方的端部911b的位置，设置有筒状的套筒970，套筒970从加固管920的另一方的端面920b起向加固管920内戳入距离“L”。此时，将套筒970的外径与加固管920的另一方的端部921b的内径之差称为“e_S”。

(截面二次力矩(area moment of inertia))

根据以上说明，由于试验体No.2中的增强构件50的内径为“114.3+4.0＝118.3(mm)”，外径为“118.3+2×12＝142.3(mm)”以上，所以截面二次力矩为“10百万(mm⁴)”以上。

另一方面，由于作为比较构件的试验体No.3中的套筒970的内径为“46.0(mm)”，外径为“114.3-2×25＝64.3(mm)”以下，所以截面二次力矩为“0.62百万(mm⁴)”以下。

即，本发明的增强构件50的截面二次力矩具有作为比较构件的以往的套筒970的截面二次力矩的约17倍这样高(大)的值，该高刚性的增强构件50抑制了加固管20的面外变形。

(载荷试验(Cyclic loading test))

图4是表示用于确认本发明实施方式1的支撑构件的性能的载荷试验的结果的荷重-应变曲线图，(a)为试验体No.1，(b)为试验体No.2。载荷试验是交替地反复赋予轴力构件10的压缩和拉伸的交变载荷。

在图4的(a)中，首先，将轴力构件10压缩0.25％(将管塞连接叉40的安装用孔44的中心与增强构件连接叉60的安装用孔66的中心的“距离l”缩小6.25mm)。此时，压缩荷重和压缩应变表示在第一象限中。接着，将轴力构件10拉伸0.25％(使距离l伸长6.25mm)。此时，拉伸荷重和拉伸应变表示在第三象限中。

进一步，将轴力构件10压缩0.5％(使距离l缩小12.5mm)，接着，将轴力构件10拉伸0.5％(使距离l伸长12.5mm)。

进一步，把将轴力构件10压缩1.0％(使距离l缩小25mm)，接着，将轴力构件10拉伸1.0％(使距离l伸长25mm)的载荷作为一个循环，并使其反复5次。

然后，最后，把将轴力构件10压缩2.0％(使距离l缩小50mm)，接着，将轴力构件10拉伸2.0％(使距离l伸长50mm)的载荷作为一个循环(以下称为“最终循环”)，并使其反复直到轴力构件10压曲或断裂。

这样，试验体No.1反复3次最终循环，在第四次拉伸时，轴力构件10断裂。

在图4的(b)中，与试验体No.1同样地，试验体No.2反复3次最终循环，在第四次拉伸时，轴力构件10断裂。

即，由于试验体No.1和试验体No.2的轴力构件10均没有压曲，所以表示轴力构件10的面外变形受到加固管20和增强构件50限制。

图5是表示用于确认作为比较构件的以往的支撑构件的性能的载荷试验的结果的荷重-应变曲线图。与试验体No.1、No.2相同，载荷试验是交替地反复赋予轴力构件10的压缩和拉伸的交变载荷。

在图5中，试验体No.3在循环一次0.1％的压缩和拉伸、循环两次0.25％的压缩和拉伸以及循环两次0.5％的压缩和拉伸的载荷之后，在压缩1.0％时，轴力构件910压曲。

因此，已确认的是，本发明的增强构件50与以往的支撑构件900的套筒970相比，也是弯曲耐力高(大)的支撑构件。

[实施方式2]

图6是说明本发明实施方式2的支撑构件的图，(a)为侧视图，(b)为主要部分的侧视的剖视图。此外，对与实施方式1相同的部分或相当的部分赋予相同的标号，并省略一部分说明。各部件的相对大小、板厚等不限定于图示的尺寸。

在图6中，支撑构件200具有：轴力构件10；加固管20，供轴力构件10贯通，包围轴力构件10并用于限制轴力构件10的面外变形；管塞230，设置于轴力构件10的长度方向上的一方的端部11a和加固管20的长度方向上的一方的端部21a；管塞连接叉40，以向与轴力构件10和加固管20相反的方向突出的方式设置于管塞230，并成为用于设置于建筑结构物(未图示)的接头；增强构件250，设置于轴力构件10的长度方向上的另一方的端部11b；以及增强构件连接叉60，以向与轴力构件10相反的方向突出的方式设置于增强构件250，并成为用于设置于建筑结构物(未图示)的接头。

即，在支撑构件200的管塞230和增强构件250上，不形成分别形成于支撑构件100(实施方式1)的管塞30的外表面和增强构件50的外表面上的锥部30c和锥部50c。而且，除了该点，支撑构件200与支撑构件100相同。

因此，支撑构件200与支撑构件100相同，由于利用增强构件250增强的加固管20限制轴力构件10的面外变形，所以弯曲耐力变高(大)，并且制造成本变廉价。

即，在分别铸造管塞230和增强构件250的情况下，模具变简单。另外，能够通过钢管彼此的焊接接合、钢管与圆板(或形成有中心孔的圆盘)的焊接接合来廉价地制造。

[实施方式3]

图7是说明本发明实施方式3的支撑构件的图，(a)为侧视图，(b)为主要部分的侧视的剖视图。此外，对与实施方式1相同的部分或相当的部分赋予相同的标号，并省略一部分说明。各部件的相对大小、板厚等不限定于图示的尺寸。

在图7中，支撑构件300具有：轴力构件10；加固管20，供轴力构件10贯通，包围轴力构件10并用于限制轴力构件10的面外变形；一方侧增强构件350a，设置于轴力构件10的长度方向上的一方的端部11a和加固管20的长度方向上的一方的端部21a；增强构件连接叉60，以向与轴力构件10和加固管20相反的方向突出的方式设置于一方侧增强构件350a，并成为用于设置于建筑结构物(未图示)的接头；另一方侧增强构件350b，设置于轴力构件10的长度方向上的另一方的端部11b和加固管20的长度方向上的另一方的端部21b；以及增强构件连接叉60，以向与轴力构件10和加固管20相反的方向突出的方式设置于另一方侧增强构件350b，并成为用于设置于建筑结构物(未图示)的接头。

即，支撑构件300具有一方侧增强构件350a来取代支撑构件100(实施方式1)的管塞30，一方侧增强构件350a和另一方侧增强构件350b与增强构件50相同。

因此，与利用另一方侧增强构件350b增强的另一方的端部21b同样地，加固管20的一方的端部21a利用一方侧增强构件350a增强。而且，除了该点，支撑构件300与支撑构件100相同。

因此，由于支撑构件300的利用一方侧增强构件350a和另一方侧增强构件350b增强的加固管20限制轴力构件10的面外变形，所以弯曲耐力变高(大)，并且制造成本变廉价。

即，由于无需制造管塞30，所以不需要用于铸造管塞30的模具，并且构成支撑构件300的部件的种类变少，所以库存管理变容易。

此外，支撑构件300具有一对增强构件50，但也可以具有一对增强构件250来取代增强构件50。

产业上的可利用性

根据本发明，由于能够用简单的结构得到弯曲耐力高(大)的支撑构件，也能够应用于具有各种形态的剖面形状的轴力构件，所以能够广泛地利用作为能够应对建筑结构物的各种要求的各种支撑构件。

附图标记的说明

10 轴力构件

11a 一方的端部

11b 另一方的端部

12a 阳螺纹

12b 阳螺纹

20 加固管

20b 另一方的端面

21a 一方的端部

21b 另一方的端部

22a 阳螺纹

30 管塞

30a 一方的端面

30b 另一方的端面

30c 锥部

31 阴螺纹

32 阴螺纹

33 圆筒部

34 阴螺纹

40 管塞连接叉

41 圆盘状部分

42 板状部分

43 阳螺纹

44 安装用孔

50 增强构件

50a 一方的端面(前端)

50b 另一方的端面

50c 锥部

51 阴螺纹

52 筒状部

55 圆盘状部分

56 阴螺纹

60 增强构件连接叉

61 圆盘状部分

62 板状部分

65 阳螺纹

66 安装用孔

100 支撑构件(实施方式1)

200 支撑构件(实施方式2)

230 管塞

250 增强构件

300 支撑构件(实施方式3)

350a 一方侧增强构件

350b 另一方侧增强构件

900 支撑构件(比较构件)

910 轴力构件

911a 端部

911b 端部

912a 阳螺纹

912b 阳螺纹

920 加固管

920b 端面

921a 端部

921b 端部

922a 阴螺纹

922b 内表面

930 管塞

931 阴螺纹

932 阳螺纹

940 一体型连接叉

941 阴螺纹

944 连接用孔

960 一体型连接叉

961 阴螺纹

966 连接用孔

970 套筒