ブレース
ブレースは骨組構造の水平力（地震・風）に抵抗するため、柱・梁の節点間に設ける斜材ないし組材である。鋼構造や合成構造で多用され、木造では「筋交い」と呼ばれる。層間変位を抑え、エネルギーを吸収し、荷重の流れを基礎へ確実に導くことで、全体の靱性と安定性を高める。設計では座屈、引張・圧縮の交番、接合ディテール、復元力特性を総合的に扱う。
役割と力学的機能
ブレースは軸力要素として働き、骨組のせん断変形を拘束して剛性を与える。地震時には引張・圧縮を交互に負担するため、圧縮側の座屈挙動と引張側の降伏・伸び能力のバランスが重要である。耐力壁に比べ、開口計画の自由度を確保しつつ必要剛性を得られる点が利点である。
代表的な形式
用途・要求性能に応じてブレースの形式を選定する。代表例を挙げる。
- 単一対角：最も単純なブレース。施工性が高い。
- V・逆V（シェブロン）：梁中央に力が集約。梁の局部曲げに留意。
- X型：左右に力を分散。偏心が小さく安定。
- K型：柱中間で接合するが、柱に不利な曲げ軸力相互作用を生むため近年は採用を抑制。
- CBF（同心ブレース）：単純・剛性大、座屈応答を前提に設計。
- EBF（偏心ブレース）：リンク梁の塑性化でエネルギー吸収。
- BRB（座屈拘束ブレース）：圧縮でも座屈せず、安定した履歴を示す。
偏心ブレース（EBF）のリンク
ブレースを梁から偏心配置し、短い「リンク」区間を意図的に塑性化させる。設計ではリンク長、せん断降伏の確実化、ウェブ補剛、累積塑性変形能力の確保が要点である。骨組主部材は容量設計で保護し、損傷をリンクに集中させる。
座屈拘束ブレース（BRB）の構成
芯材（鋼）・無機充填材・拘束材で構成し、圧縮座屈を防ぐブレースである。引張・圧縮で対称的な履歴を得やすく、等価粘性減衰を大きく確保しやすい。端部ディテールと発熱・低サイクル疲労に配慮する。
設計の基本指標
ブレースの設計では、細長比λ＝KL/r、臨界座屈荷重、期待耐力と低減係数、層間変形角θ、軸力−曲げ相互作用、オーバーストレングスの扱いが中核となる。CBFでは圧縮側の座屈後耐力低下を見込み、引張主体の骨組応答を許容する設計も一般的である。
座屈と耐力の考え方
圧縮時は初期不整やガセット拘束条件に依存して座屈が生じ、履歴のピンチアウトを招く。引張時は降伏後の延性と座屈後の再緊張挙動が横造。必要変形に対し、累積変形倍率と低サイクル疲労寿命を評価する。
接合ディテール
ブレース端部はガセットプレートで柱梁節点に接合する。溶接か高力ボルト接合を選択し、想定塑性化に耐える有効長さと板厚、座屈方向の逃げ、座屈後の面外回転余裕を確保する。孔縁距離や端あき、ブロックせん断、引張破断経路も系統的にチェックする。
ガセットプレートの要点
Whitmore幅に基づく有効幅評価、ブロックせん断・曲げの照査、座屈方向のルーズスペース確保、面外座屈を抑えるリブ配置などを行う。施工誤差を吸収できるスロット孔や座金の使い分けも有効である。
施工・検査
ブレースは製作精度、材質証明、孔明精度、仕口の直角度、現場建入れ管理が重要である。高力締結は締付け管理（回転角法等）、溶接はVT/UT等の非破壊検査を実施する。BRBは受入試験体の履歴性能確認や温度上昇管理を含めた品質保証が求められる。
木造における筋交い
木造では斜材を釘・金物で留める筋交いがブレースに相当する。N値計算により必要耐力を確保し、柱脚・梁端の引抜き対策を行う。端部の割裂を避ける釘ピッチ、仕口の剛性、構造用合板との併用によるバランス設計が要点である。
解析と性能評価
層剛性配分を把握する線形解析に加え、履歴特性を反映した静的・動的非線形解析でブレースの安定性とエネルギー吸収を検討する。P-Δ効果、等価粘性減衰、残留変形、損傷集中度を評価し、必要に応じてダンパー追加やEBF/BRBへの更新を検討する。
関連規格・材料
鋼材はJIS規格の一般構造用・建築構造用鋼（SS、SN系）や低合金高性能鋼を用いる。高力締結ではF10Tクラス等を想定し、設計は建築基準法・関連告示および学会指針に準拠する。材料選定では降伏比、靱性、溶接性、疲労特性を重視する。
実務のチェックポイント
計画から詳細に至るまで、以下の要点を順に確認する。
- 必要剛性・耐力と変形要求に適合するブレース形式の選択（CBF/EBF/BRB）。
- 座屈長、有効座屈方向、ガセット拘束条件の整合。
- 想定塑性化部位の明確化と容量設計の徹底。
- 接合部のブロックせん断・孔縁破壊・引張破断の照査。
- 製作・建方誤差に対する追従性、面外逃げの確保。
- 累積変形と低サイクル疲労への余裕評価（特にBRB）。
- 保守・更新時の交換容易性と損傷可視化の工夫。
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