CN1745219A - 型钢和使用该型钢的墙体 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于得到与混凝土的附着力好的型钢，和得到能够使墙厚变薄的墙体。一种H型钢，在内面侧具有多个突起，与形成所述突起的H型钢面垂直的截面上的该突起的上边宽度(b2)、突起高度(h)、突起间距(P)满足P/h≤10和P/b2≥4。另外，一种墙体，使用所述H型钢作为结构部件，使凸缘外面向着墙面在墙体长度方向立设多个所述H型钢而构成。

Description

型钢和使用该型钢的墙体
技术领域
本发明涉及一种能够适用于土木、建筑领域的型钢和使用该型钢的墙体。
背景技术
作为钢·混凝土合成结构，例如有在H型钢的表面设置突起，在该H型钢的周围附着混凝土的结构。作为这样的带突起的H型钢，已知有在凸缘内面设置突起的结构(例如特公平1-55042号公报)。
另外，作为将型钢用作芯材的墙体，例如在图27中所示，有使用H型钢101的SRC墙体，如图27所示的墙体是如下的结构：具有在混凝土103的两侧相对墙体于横方向敷设的横钢筋104、和与横钢筋104交叉而相对墙体敷设于纵方向的主钢筋105，在墙体的中央部配置H型钢101。
在该墙体上，混凝土103和横钢筋104和主钢筋105为一体构成钢·混凝土结构，但不能实现H型钢101和混凝土103的附着，不能达到H型钢101和混凝土103的一体化。
发明内容
在上述专利文献1中，仅有为了增加与混凝土的结合力而希望在H型钢的内面设置突起的记载，对于为了提高与混凝土的附着力以怎样的配置设置怎样的突起是理想的没有作任何公开。实际上，通过发明者的研究了解到：实际上即使在型钢内面设置突起，由于突起的大小及配置不同也不能得到充分的附着力。
因此，本发明的第1目的，在于通过特别规定突起的大小及配置得到与混凝土的附着力好的型钢。
另外，在图27所示的墙体中，在横钢筋104和主钢筋105和混凝土103之间构成钢·混凝土合成结构，在横钢筋104和主钢筋105的周围需要配置一定量的混凝土103。因此，在图27中所示的B10的距离需要为一定量，其结果就有墙体的厚度A10变大的问题。
近年，在土木、建筑领域，为了扩大能够有效利用的面积，要努力使地下墙及建筑物的结构墙的墙厚变薄，但在图27所示的墙体中，难以在维持墙体的耐力的同时使墙厚变薄。
因此，本发明的第2目的在于得到能够使墙厚变薄的墙体。
(1)为了增加与型钢的附着力，本发明的型钢在其内面侧具有多个突起，其特征在于，在与形成上述突起的型钢面垂直的截面上的该突起的上边宽度b2、突起高度h、突起间距P满足下式：P/h≤10，并且，P/b2≥4。
以下说明上式的根据。首先，说明P/h≤10的根据，接着说明P/b2≥4的根据。
(ア)P/h≤10的根据
图18(a)、图18(b)表示与形成突起的型钢面垂直的突起截面的一例，图18(a)表示梯形截面的突起，图18(b)表示矩形截面的突起。
在钢·混凝土结构中，为了实现高耐力、高刚性不可缺少的是使两者一体化，得到由钢和混凝土很平衡地负担作用外力的结构。所谓钢·混凝土的一体化是在钢和混凝土之间能够进行应力的互换的结构，为此，在钢和混凝土之间需要有充分的附着力(性能)。
上述的带突起的型钢和混凝土的附着力，通过形成于型钢内面的突起和混凝土的啮入而产生，依存于混凝土的承压破坏τ1、或者剪切破坏τ2。在这里，承压破坏τ1是由突起前面的混凝土的承压破坏决定的剪切强度，τ2是由在突起和混凝土交界面的剪切破坏决定的剪切强度。
并且，用一般的模型式表示承压破坏τ1和剪切破坏τ2时为下式。
τ 1 = h × L × σ c P × L = h × σ c P - - - ( 1 )
τ 2 = P × L × τ c P × L = τ c - - ( 2 )
P：突起间距
h：突起高度
L：突起长度(从突起根部到突起前端的距离)
σc：混凝土的单轴压缩强度
τc：混凝土的剪切强度
如前所述，附着力依存于τ1、τ2，由于τ1、τ2中值小的一方成为对钢材和混凝土间的附着强度的瓶颈，所以其成为钢·混凝土间的附着应力度τmax。从而，为了探讨增加附着强度的条件需要求附着应力度τmax。
为了求附着应力度τmax，需要比较τ1、τ2，为此作如下的假定。(假定1)
作为通常作为建筑材料使用的混凝土的单轴压缩强度σc和剪切强度τc的关系，假定下式(也近似于设计基准等)。
τc＝0.1×σc  ……(3)
以上述假定为基础表示τ1、τ2和p/h的关系时，为图19那样。两破坏形式中小的一方的值为钢·混凝土间的附着强度τmax，根据上述的图表，大致以P/h＝10为界，在其以下的区域混凝土破坏为剪切破坏形式(依存于τ2)，τmax没有大的变化，与此相对，当为其以上时混凝土破坏为承压破坏形式(依存于τ1)，τmax的下降变得显著。因此，为了较大确保附着力，混凝土破坏为剪切破坏形式的区域是理想的。
因此，在也考虑混凝土的单轴压缩强度σc和剪切强度τc的关系的离散的基础上，作为可得到稳定的附着应力度τmax的突起间距，以满足下式作为条件。
P/h≤10……(4)
(ィ)P/b2≥4的根据
钢·混凝土间的剪切破坏，主要在混凝土和突起上边b2的边界线上(参照图20)发生。一般地，处于上述边界线上的混凝土所占的比例越大(即，上边b2占据的比例越小)，剪切强度越提高。
突起间距P和突起上边宽度b2之比，对钢·混凝土间的剪切强度τ2带来的影响能够用下式评价。
τ2＝(P-b2)/P·τc  ……(5)
τc：混凝土的剪切强度
(5)式是表现考虑突起上边宽度b2部分的混凝土剪切破坏面长度损失带来的强度下降的剪切强度τ2的式子，对混凝土剪切强度τc乘上剪切破坏面长度损失率(P-b2)/P的结果用τ2表示。
将(5)式中的τc移动到左边时，成为τ2/τc＝(P-b2)/P，将该关系图表化成为图21。根据图21可知在P/b2不到4的区域，剪切强度τ2急剧地下降。
另外，将τ2/τc的增量变化率(一阶微分)和P/b2的关系表示在图22中。根据图22可知P/b2在4以上的区域，增量变化率饱和。
根据上述，维持稳定的附着应力度的突起间距P和突起上边宽度b2的关系需要满足下式。
P/b2≥4……(6)
(2)本发明的型钢，是在内面侧具有多个突起的型钢，其特征在于，在与形成上述突起的型钢面垂直的截面上的该突起的上边宽度b2，突起高度h，突起间距P满足下式：2mm≤h≤50mm，并且，4b2≤P≤10h
使突起高度h定在上述范围的理由如下。
当突起高度h比2mm小时，在像地下墙体那样进行水中混凝土打桩时，由于被称为对突起的残渣的杂质的附着及突起的腐蚀等，确保与混凝土的可靠的附着变得困难，所以定2mm为下限。
另外，由于突起高度超过50mm时成为混凝土导管插入时或拔出时的障碍的危险提高，所以定50mm为上限。
同时，在进行轧制制造的时候，突起高度的上限为5mm是理想的。这是因为用轧制形成5mm以上的突起高度需要过大的轧制载荷，是不经济的。另外，在通过棒钢、方棒料等的焊接等安装突起时，突起高度的下限为9mm是理想的。在突起高度比9mm小时，焊接安装作业繁杂且安装数量变多，因而是不现实的。
另外，规定突起间距P的范围的4b2≤P≤10h，将其分解成2个式子进行整理为P/h≤10h，且P/b2≥4。同时，规定此关系的根据如由上述(1)说明的那样。
(3)本发明的型钢，是在内面侧具有多个突起的型钢，其特征在于，在与形成上述突起的型钢面垂直的截面上的该突起的下边宽度b1，突起高度h，突起间距P满足下式：2mm≤h≤50mm，并且，4b1≤P≤10h
在上述的关系中，4b1≤P的理由如下所述。考虑到突起的强度，突起的上边宽度b2和突起的下边宽度b1的关系为1≤b1/b2是理想的。如果这样，b1/b2的下限值为1。在这里，能够使用突起的下边宽度b1代替上述(2)式的4b2≤P的突起的上边宽度b2，使上述(2)式的突起的上边宽度b2代替突起的下边宽度b1的关系是4b1≤P。
另外，在突起截面为图18(b)所示的矩形的时候，b2＝b1＝b。
同时突起也可以由轧制等形成，但在这时其截面形状等不一定是呈图18(a)、图18(b)所示的理想的梯形或矩形。例如，如图23所示的突起那样，呈向着前端方向高度变低的弯曲的略三角形时，基于不同地方截面形状也有不同。
在这样的情形，设置代表值进行评价，只要适用于上述(1)～(3)所示的本发明的条件式就可以。例如，在图23所示的例子中，可以如下所示设置代表值(参照图24)。
(ァ)突起高度h：离开突起根部(梁腹侧)1/2L处的高度的值(L：突起长度(从突起根部到突起前端的距离))
(ィ)突起宽度b1：离开突起根部(梁腹侧)1/2L处的下边的值
(ゥ)突起宽度b2：离开突起根部(梁腹侧)1/2L处的上边的值
(ェ)突起间距p：离开突起根部(梁腹侧)1/2L处的突起(宽度方向)中央位置间的距离
另外，对突起高度h用离开突起根部(梁腹侧)1/2L处的下边的值来评价是因为在该处混凝土和钢材的有效承压面积(突起侧面的投影面积)与四方形状时相等。
另外，对于突起宽度b1、b2和突起间距p，是由于在离开突起根部(梁腹侧)1/2L处混凝土和钢材的有效混凝土剪切长(邻接的突起间的混凝土长度)与四方形状时相等。
(4)本发明中的型钢，是使梁腹面相互相对在而墙体长度方向立设多个作为钢·混凝土墙体的结构部件使用的H型的型钢，其特征在于，在凸缘内面侧有多个突起，同时在与形成上述突起的H型钢面垂直的截面的该突起的上边宽度b2，突起高度h，突起间距P满足下式：P/h≤40，并且，P/b2≥4。
在上述的数值限定中P/b2≥4的根据如在上述(1)说明的那样。以下对P/h≤40的根据进行说明。
H型钢的突起带来的钢-混凝土间的附着应力度τmax，通过比较混凝土承压破坏形式时的强度(τ1)和混凝土剪切破坏形式时的强度(τ2)，用两者中的小的一方的值定义。对τ1和τ2，用一般模型式表示时，如前述为下面所述。
τ 1 = h × L × σ c P × L = h × σ c P (混凝土的承压破坏型)
τ 2 = P × L × τ c P × L = τ c (混凝土的剪切破坏型)
P：突起间距
h：突起高度
L：突起长度(从突起根部到突起前端的距离)
σc：混凝土的单轴压缩强度
τc：混凝土的剪切强度
实际上此带突起H型钢用作墙体埋入混凝土时，使梁腹面相对而连续地进行离散配置(参照图25)。
在此结构中，由于相邻的H型钢用梁腹面和凸缘面限制内部的混凝土的变形，所以可增大其强度。因此，在现实中使用的钢·混凝土间的附着应力度τ’max，通过比较对于上述τ1和τ2强度的增大系数分别乘上
α1：凸缘间的限制效果带来的承压破坏的增大系数
α2：凸缘间的限制效果带来的剪切破坏的增大系数的值α1·τ1和α2·τ2，用两者中小的一方的值定义。
在作为墙体使用H型钢的时候，以试验结果为基础计算其增加部分时，分别作为增大系数，可导出α1＝10、α2＝3。在这里，为了比较α1·τ1和α2·τ2，两者进行上述的τc＝0.1×σc的假定，以该假定为基础表示α1×τ1、α2×τ2和P/h的关系时为图26那样。
两破坏形式中小的一方的值为钢·混凝土间的附着应力度τ’max，但根据上述图表大致以P/h＝42为界，在其以下的区域混凝土破坏为剪切破坏形式(依存τ2)，τ’max没有大的变化，与其相对，为其以上时混凝土的破坏为承压破坏形式(依存τ1)，τ’max的下降变得显著。从而，为了较大地确保附着力，以使混凝土破坏为剪切破坏形式的区域来决定突起间距是所期望的。
由此关系，在也考虑混凝土的单轴压缩强度σc和剪切强度τc的关系的离散的基础上，作为可得到稳定的附着应力度τ’max的突起间距的形状，为P/h≤40。
(5)本发明的型钢，是使梁腹面相互相对而在墙体长度方向立设多个作为钢·混凝土墙体的结构部件使用的H型的型钢，其特征在于，在凸缘内面侧有多个突起，同时在与形成上述突起的H型钢面垂直的截面上的该突起的上边宽度b2，突起高度h，突起间距P满足下式。2mm≤h≤50mm，并且，4b2≤P≤40h。
令突起高度h为2mm≤h≤50mm的理由如在上述(2)所述的那样。另外，针对突起间距规定的4b2≤P≤40h，将其分解成2个式子进行整理后，为P/h≤40，并且P/b2≥4。同时，P/h≤40的根据如在上述(4)所述，而P/b2≥4如在上述(1)所述。
(6)本发明的型钢，是使梁腹面相互相对而在墙体长度方向立设多个作为钢·混凝土墙体的结构部件使用的H型的型钢，其特征在于，在凸缘内面侧有多个突起，同时在与形成上述突起的H型钢面垂直的截面上的该突起的下边宽度b1，突起高度h，突起间距P满足下式。2mm≤h≤50mm，并且，4b1≤P≤40h。
令突起高度h为2mm≤h≤50mm的理由如在上述(2)所述的那样。另外，4b2≤P≤40h是将上述(5)中的突起的上边宽度b2代替成下边宽度b1的式子，该代替的根据如在上述(3)所述。
(7)本发明的型钢，在上述(1)～(6)中所述的型钢中，其特征在于将强化附着力部分设置在梁腹面上。
作为设置在该梁腹面上的强化附着力部分，可以是突起或者可以是凹部样的部分。为突起的情形，可以是满足上述(1)～(6)所述的条件的突起，或者也可以是不满足的突起。不管怎样，通过在附着力强化部分梁腹面设置附着力强化部分，能够与在上述(1)～(6)中设置的突起互相结合来提高附着力。
(8)本发明的型钢，在上述(1)～(7)所述的型钢中，其特征在于，在令突起下边宽度为b1时，h≤b1。
使h≤b1，由于有突起下边宽度b1过窄时在突起部产生变形而降低混凝土的错位固定效果的担心，所以至少应是突起高度h以上。
另外，上述说明是针对突起下边宽度b1的，但对于突起宽度上边b2其过宽时也成为减少与混凝土的剪切面积(剪切应力减少)的主要原因，所以需要作一定的限制。但是，对于此点，由于在上述(2)中已经作为防止剪切应力的τ2下降的限制式设置4b2≤P，所以不需要作新的增加。
(9)本发明的型钢，在上述(1)～(8)所述的型钢中，其特征在于突起设置在凸缘内面和梁腹面，同时使设置在这双方的突起一体化。
(10)本发明的墙体，是将上述(1)～(9)中任一项所述的型钢作为结构部件使用的墙体，其特征在于，上述型钢使凸缘外面向着墙面而在墙体长度方向立设多个。
(11)另外，在上述(10)的墙体中，其特征在于，邻接的型钢之间通过连接部件连接。
(12)另外，在上述(10)的墙体中，其特征在于，与型钢的凸缘外面接触而在墙体高度方向多处配置横钢筋。
(13)另外，在上述(12)的墙体中，其特征在于，在邻接的型钢的凸缘间，在横钢筋的内侧与该横钢筋接触的同时十字状地交叉地配设主钢筋。
(14)另外，在上述(12)或(13)的墙体中，其特征在于，将横钢筋固定在型钢的凸缘外面。
附图说明
图1(a)、图1(b)是本发明的实施方式1的带突起的H型钢1的说明图，图1(a)是概略俯视图，图1(b)是X-X部分剖面图。
图2(a)、图2(b)是本发明的实施方式2的带突起的H型钢11的说明图，图2(a)是概略俯视图，图2(b)是Y-Y部分剖面图。
图3是本发明的实施方式3的带突起的H型钢21的概略俯视图。
图4(a)、图4(b)、图4(c)是说明本发明的实施方式4的墙体的说明图。
图5是说明本发明的实施方式4的效果的说明图。
图6(a)、图6(b)是表示本发明的墙体的构筑方法的一例的示意图。
图7(a)、图7(b)是说明实施例中的带突起的H型钢的附着力测定试验的说明图，图7(a)是侧视图，图7(b)是主视图。
图8是表示实施例1的带突起的H型钢的效果的图表。
图9是说明实施例2的突起间距的影响的图表。
图10是说明实施例2的突起高度的影响的图表。
图11(a)、图11(b)是实施例2的突起的方向的说明图。
图12是说明实施例2的突起的方向的影响的图表。
图13是实施例2的突起的形状的说明图。
图14(a)、图14(b)、图14(c)是表示实施例3的模拟墙体结构的图，图14(a)是主视图，图14(b)是侧视图，图14(c)是Z-Z剖面图。
图15是表示实施例3中模拟墙体的带突起的H型钢的效果的图表。
图16是实施例4的试验体装置的说明图。
图17是说明实施例4的效果的图表。
图18(a)、图18(b)是本发明的突起的剖面形状的说明图。
图19是说明本发明的数值限定的根据用的说明图。
图20是说明剪切破坏的说明图。
图21是说明本发明的数值限定的根据用的说明图。
图22是说明本发明的数值限定的根据用的说明图。
图23是本发明的突起形状的说明图。
图24是说明本发明的突起形状和配置的说明图。
图25是本发明的墙体结构的说明图。
图26是说明本发明的数值限定的根据用的说明图。
图27是表示以往的SRC墙体的结构的横剖面图。
具体实施方式
实施方式1
图1(a)、图1(b)是本发明的实施方式1的带突起的H型钢1的说明图，图1(a)是概略俯视图，图1(b)是X-X部分剖面图。
实施方式1的带突起的H型钢1，如图1(a)、图1(b)所示，在凸缘内面的4面，令突起长度方向为凸缘宽度Wf方向，在H型钢长度方向多处形成截面矩形状的突起2。凸缘内面的突起2具有突起高度h1、突起宽度b和突起长度L1，与由凸缘和梁腹构成的角部不接触而形成。
对于突起的形状和配置，为了增大与混凝土或固化处理土之间的附着力，突起间距P设定为4b≤P≤40h1，突起高度h1设定为2mm≤h1≤50mm。另外，突起2形成为使突起长度方向与凸缘宽度Wf方向平行。
突起2如果与凸缘宽度方向平行，在左右任一方向产生的附着特性也变成同样的特性，没有强弱的差，能够得到稳定的附着性能。另外，突起的方向相对凸缘宽度方向具有倾斜时，根据附着的移动方向其特性可能不同，但在由轧制成型得到的突起时，是向一方向具有倾斜的形状，但附着的方向带来的特性的不同非常小。
实施方式2
图2是本发明的实施方式2的带突起的H型钢11的说明图，图2(a)是概略俯视图，图2(b)是X-X部分剖面图。
实施方式2的带突起H型钢11，如图2所示，在凸缘内面的4面与第1实施方式的突起2同样地形成截面矩形状的突起2，同时在梁腹两表面，分别使突起长度方向为梁腹高度方向，在H型钢长度方向多个地方形成作为附着力强化部分的突起2A。
在梁腹两表面分别形成梁腹面的突起2A，有突起高h2、突起宽度b和突起长度L2，凸缘内面的突起2和梁腹面的突起2A同时不与由凸缘和梁腹构成的角部接触地形成。另外，于梁腹面形成的突起2A的突起高h2、突起宽度b和突起长度L2能够相对于形成于凸缘内面的突起2独自地决定。
有关形成于梁腹面的突起的形状和配置，与实施方式1相同，为了增大与混凝土或固化处理土之间的附着力，设定成突起间距P满足4b≤P≤40h2，突起高度h2设定为满足2m m≤h2≤50mm是理想的。
但如果由在梁腹面形成的突起能够确保所需要的附着力的大部分，则在梁腹面形成的突起定位成辅助地增加附着力的部分，在这时不一定需要满足上述的形状、配置。
实施方式3
图3是本发明的实施方式3的带突起的H型钢21的说明图。实施方式3的带突起H型钢21，如图3所示，在凸缘内面于凸缘内面的4面形成突起高度h1、突起宽度b、突起长度L1的突起2，同时于梁腹面形成突起高度h2、突起宽度b、突起长度L3的突起2B。另外凸缘内面的突起2和梁腹面的突起2B同时与由凸缘和梁腹构成的角部接触而形成，在梁腹面的中央部不形成梁腹面的突起2B。
通过上述的角部的接触，能够进而增大与混凝土或固化处理土之间的附着力(一体化效果)。在实施方式3的带突起H型钢21的梁腹面形成的突起2B的突起长度L3，设定为比在第2实施方式的带突起H型钢11的梁腹面形成的突起2A的突起长度L2要短。
另外，对于突起的形状和配置，即突起间距P、突起宽度b、突起高度h1和h2，与实施方式1和2相同。
上述的实施方式1～3的带突起H型钢1、11、21，表示了突起2的突起长度方向与凸缘宽度方向平行的情形，但作为本发明的带突起H型钢，即使突起2相对于凸缘宽度方向倾斜地形成也能够得到一定的附着力已如前所述。
另外，使实施方式1所示的突起2形成于凸缘内面的方法可以由轧制形成，也可以通过分别使用方棒料、圆棒料、异型钢筋、壁骨等的突起部件，裁断为规定长度，固定在凸缘内面来形成。在由突起部件形成突起2的情形，为了能够容易固定，使突起部件为钢制是理想的。突起2A和2B也能够与突起2同样地形成。
实施方式4
图4是本发明的实施方式4的墙体的说明图，表示立设墙体时的水平剖面。
本实施方式4的墙体，如图4所示，是作为结构材料使用实施方式1所示的带突起H型钢1的墙体，表示作为结构部件仅使用带突起H型钢1的墙体(图4(a))，表示在H型钢1以外还使横钢筋4为结构部件的墙体(图4(b))，进而表示作为结构部件添加纵铁筋钢筋5的墙体(图4(c))。
在图4(a)所示的墙体中，由于带突起H型钢1与混凝土或固化处理土的附着力好，所以H型钢1和混凝土或固化处理土一体化，构成为拉力主要由钢负担，压缩力主要由混凝土等负担的钢·混凝土结构。
其结果，在于H型钢和混凝土之间不能得到附着的以往例的情形(参照图27)中，需要在与钢筋104、105之间得到附着而成为钢·混凝土结构，但在本实施方式中，不需要为了得到与混凝土等的附着而置钢筋104、105，或在它们的周围配置规定厚度以上的混凝土。同时由于突起形成于凸缘的内面侧，所以在凸缘外面不需要取得与H型钢1的附着用的混凝土等。
其结果，能够使从带突起H型钢1的凸缘外面到墙面的间隔B1比以往例的从凸缘外面到墙面的间隔B10小，能够使墙厚变薄。
另外，由于结构体本身的耐力增加，所以在此意义上能够使墙厚变薄。
另外，由于本实施方式的墙体将多个H型钢1使梁腹面相对地配置，所以跨墙体宽度方向全长能够期待在各H型钢1的凸缘间的混凝土的限制效果，能够更加提高附着力。即，如图5(a)所示，在于H型钢1的旁边什么也没有的时候，在混凝土发生裂纹时，在凸缘间被限制的混凝土向图中左右方向离开，附着力较大地降低。对此，如图5(b)所示，H型钢1相互使梁腹面相对地配置时，在由各H型钢1的凸缘夹住的混凝土要离开时，邻接间相互限制而防止离开。因此能够维持附着力，能够防止墙体的耐力下降。
对于立设多个带突起H型钢1的墙体的混凝土的最大附着应力度τ’max(N/mm2)，相对没有凸缘间的限制的时候(即带突起H型钢为一个的时候)为2.7～25倍。
另外，在作为结构部件使用带突起H型钢1的墙体中，使邻接的带突起H型钢1的中心之间的间隔过于空开时，耐力和刚性极端降低，例如在地下墙中就有产生混凝土的晃动(脆性破坏的一种)的担心，同时降低使墙厚变薄的效果。因而，邻接的带突起H型钢1的中心之间的间隔根据施加到墙体的力设定在凸缘宽度的1.0～2.5倍的范围是理想的。
另外，在构筑地下墙的时候，使在邻接的带突起H型钢1之间能够插入称为混凝土导管(一般直径：200～250mm)的管，同时为了达到充分的薄墙化，使用的带突起H型钢1的梁腹高度为600mm以上，凸缘宽度Wf为300mm以上，钢材屈服点为315N/mm2以上是理想的。
接着，对图4(b)的墙体结构进行说明。该墙体如前所述，是与带突起H型钢1的凸缘外面接触而在墙体高度方向多处配置横钢筋4的结构。在图4(b)所示的结构中，能够增加与对墙体作用的横铁筋钢筋4正交方向上的弯曲相对的抵抗力。
另外，在图4(b)的墙体结构中，横钢筋4是辅助的结构部件，如图27所示，与必须进行混凝土103和钢筋104的附着的情形比较，能够减小从凸缘的外面到墙面的间隔B2。
接着，对图4(c)的墙体结构进行说明。该墙体如前所述，是在横钢筋4之外，在邻接的带突起H型钢1的凸缘间，与横钢筋4的内侧接触并十字状地交叉地配置主铁筋钢筋5的结构。
在该墙体上能够增加与对墙体作用的主钢筋5正交方向上的弯曲相对的抵抗力。
另外，在该墙体上由于将主钢筋5配置在横钢筋4的内侧，所以通过配置主钢筋5不会加大从凸缘外面到墙面的间隔B3，作为整体能够使墙厚变薄。
另外，在本实施方式4的墙体中，在墙体构筑时，通过连接邻接的带突起H型钢1之间能够提高H型钢部件的定位精度。
例如在图4(a)所示的墙体结构中，作为连接部件例如使用平钢，在墙体构筑时，通过将平钢由焊接固定在带突起H型钢1的凸缘上，能够构成为由固定在带突起H型钢1上的平钢来连接邻接的H型钢1之间的墙体。
另外，在图4(b)和(c)所示的墙体结构中，在墙体构筑时，通过将横钢筋4焊接在凸缘面上，能够构成为连接钢骨结构部的邻接的突起H型钢1之间的墙体。
这样的邻接的H型钢1之间通过连接部件和横钢筋4连接的墙体，在墙体长度方向即使作用不均匀力，例如在地下墙的情形下作用偏土压等，通过连接部件能够向横方向传递力，与邻接的带突起H型钢1的梁腹面接触，并且更能够提高被夹在凸缘内面的混凝土的限制力。
另外，作为横钢筋4和主钢筋5，如果使用适当的异型钢筋能够增加与混凝土等的附着力是更理想的。
另外，在上述实施方式4中，以在实施方式1所示的带突起H型钢1为例进行了说明，但也可以将实施方式2、3所示的H型钢11、21作为结构部件构筑墙体。
同时，在将实施方式2、3所示的H型钢11、21作为结构部件构筑墙体的时候，由于H型钢11、21与混凝土等的附着力大，所以能够成为具有更大耐力的墙体。
另外，不特别限定本发明的墙体的构筑方法，例如如图6(a)、(b)所示可以为地下墙。首先，在地基内构筑挡土墙，挖掘地基内空间侧的地基直到达到挡土墙，除去土沙后，使带突起H型钢的凸缘外面与墙面相对，在墙体长度方向隔开间隔立设多个带突起H型钢制作钢骨结构部。此后，通过将混凝土、或固化处理土打入型箱内，使钢骨结构部和混凝土、或者固化处理土一体化而构筑墙体。然后，填埋具有作为结构部件使用带突起H型钢的钢骨结构部的墙体和挡土墙之间，形成地下墙。
实施例1
通过使用梁腹高度H为588mm、凸缘宽度Wf为300mm、梁腹厚度为12mm、凸缘厚度为20mm的H型钢1，和固化后的压缩强度σc为29(N/mm2)的混凝土31，测定图7所示的H型钢和混凝土间的附着力的试验体，验证本发明的效果。
此时，将在凸缘内面没形成突起的H型钢(称为无突起H型钢)用作试验体1，将设置突起2的H型钢作为试验体2～4。在试验体2～4中的突起间距P、突起高度h、突起宽度b、分别如下。
试验体2：P＝50mm、P/h＝17、b＝12.5mm
试验体3：P＝100mm、P/h＝33、b＝12.5mm
试验体4：P＝150mm、P/h＝50、b＝12.5mm
另外，在试验体2、3和4使用的带突起H型钢1的突起2，作为突起部件使用钢制方棒料焊接到H型钢上。另外在试验时，使用钢制夹具，从两面夹住侧部的混凝土面进行限制。
在对所得到的各试验体向图7中的箭头所示方向加载负荷，检测这时的相对错位量，横轴为相对错位量(mm)，纵轴为附着应力度τ(N/mm2)，表示在图8中。附着应力度τ(N/mm2)是用与混凝土接触的凸缘内面积的总和SUM(SUM＝(300-12)×500×2＝288000mm2)去除负荷的值。载荷方法通过位移控制由冲压单调载荷方式进行。
另外，在上述的各试验体中的最大附着应力度τ’max、各试验体的最大附着应力度τ’max和试验体1的最大附着应力度τ’max的比、最大负荷、最大负荷时的相对错位量一并表示在表1中。另外，钢·混凝土墙体的情形的钢-混凝土间的相对错位量的容许值，由于假定在5mm左右，所以在该范围作了比较。
表1
  突起形状   试验体序号                   试验体规格               试验结果
突起间距P(mm) p/h(h：突起高度) p/b(b：突起宽度) 混凝土的压缩强度σc(N/mm2)   最大附着应力度τ’max(N/mm2)   与试验体1的τ’max的比 最大负荷(kN)
  比较例   试验体1   无突起   29   0.19   1   54
  发明例   试验体2   50   17   4   4.39   23   1264
  发明例   试验体3   100   33   8   3.82   18   1199
  比较例   试验体4   150   50   12   2.71   14   780
由表1可知，在设置突起的试验体2～4中与无突起的试验体1比较，最大附着应力度变得非常大。
作为墙体结构需要的附着强度是3.0N/mm2时，在试验体2(突起间距P＝50mm)和试验体3(突起间距P＝100mm)中，大大地超过了3.0N/mm2，但在试验体4(突起间距P＝150mm)中，最大附着应力度为不到3.0N/mm2。
由此可知，为了确保作为墙体结构必要的附着强度，需要满足作为本发明的范围的P/h≤40，并且P/b2≥4。
也就是，通过使用具有本发明的范围内的突起的凸缘内面带突起H型钢1，能够得到具有高耐力、高刚性的墙体，能够得到更薄的墙。
实施例2
为了研究轧制成形突起(参照图11(a)、图11(b)、图24)的附着特性，进行了与实施例1同样的试验。在本实施例中以本发明例为试验体5、9、10，令验证突起间距的影响用的比较例为试验体6，令验证突起高度的影响用的比较例为试验体7，令验证突起的方向的影响用的本发明例为试验体8。另外，在试验时与实施例1同样使用钢制夹具，从两面夹住限制侧部的混凝土面。
表2
突起形状 试验体序号                   试验体规格           试验结果(δ＝5mm)
突起间距P(mm) 突起高度h(mm) P/h 混凝土的压缩强度σc(N/mm2)   最大附着应力度τ′max(N/mm2)   与试验体1的τ′max的比 最大负荷(kN)
  比较例   试验体1   无突起   -   -   29   0.19   1   54
  发明例   试验体5   50   3   17   29   4.38   23   1242
  比较例   试验体6   150   3   50   29   2.67   14   756
  比较例   试验体7   50   1.2   42   29   2.21   12   648
  发明例   试验体8   50   3(反向)   17   29   4.69   25   1350
  发明例   试验体9   50   2   25   29   3.95   21   1126
  发明例   试验体10   50   2.5   20   29   4.01   21   1143
(1)对于突起间距P的影响的考察
为了考察突起间距P的影响，将试验体1、试验体5和试验体6的附着应力度(N/mm2)和相对错位量(mm)的关系表示在图9中。
从图9可知，在相对错位量δ＝5mm以内的最大附着应力度，在试验体5(突起间距P＝50mm)中，较大地超过作为墙体结构所需要的附着强度3.0N/mm2，但在试验体6(突起间距P＝150mm)中，最大附着应力度为不到3.0N/mm2。由此，在轧制成形突起中，令突起间距为P/h≤40，可知对得到作为墙体结构所需要的附着强度是有效的。
(2)对于突起高度h的影响的考察
为了考察突起间距P的影响，将试验体1、试验体5和试验体7的附着应力度(N/mm2)和相对错位量(mm)的关系表示在图10中。
从图10可知，相对错位量δ＝5mm的最大附着应力度，在试验体5(突起高度h＝3mm)中，较大地超过作为墙体结构所需要的附着强度3.0N/mm2，但在试验体7(突起高度h＝1.2mm)中，最大附着应力度为不到3.0N/mm2。
另外，对于试验体9(突起高度h＝2mm)、试验体10(突起高度h＝2.5mm)，如表2所示最大附着应力度分别是3.95N/mm2、4.01N/mm2，超过作为墙体结构所需要的附着强度3.0N/mm2。
根据以上结果可知，为得到规定的附着强度的突起高度h，为本发明的范围内(P/h≤40)是理想的。
(3)对突起方向(弯曲形状)的影响的考察
在设置图11(a)、图11(b)所示的弯曲形状的突起的时候，使凹面侧成为冲压混凝土的面的情形为反方向(图11(a)、试验体8)，使凸面侧成为冲压混凝土的面的情形为反方向(图11(b)、试验体5)。
为了考察突起方向(弯曲形状)的影响，将试验体5和试验体8的附着应力度(N/mm2)和相对错位量(mm)的关系表示在图12中。
从图12可知，在相对错位量δ＝5mm以内的最大附着应力度，两试验体都较大地超过作为墙体结构所需要的附着强度3.0N/mm2，混凝土冲压的突起的弯曲面即使改变对于附着特性也看不到有较大的差异。即可知，突起方向(弯曲形状)对附着特性不给予大的影响，弯曲方向是哪个方向都可以。
另外，如本实施例所示，在通过轧制形成突起的时候，如图13所示，可以在凸缘和梁腹的交界部形成突出部。验证了形成该突出部带来的对附着力的影响，但确认了至少通过形成突出部附着力没有下降。
实施例3
使用具有与实施例1相同截面尺寸的H型钢，在其凸缘内面以突起间距P＝50mm形成突起高度3mm、突起宽度12.5mm、突起长度50mm的突起2。并且，凸缘内面带突起H型钢1的突起2，作为突起部件使用钢制方棒料，如图1(a)、图1(b)所示通过焊接安装进行了配置。
将上述凸缘内面带突起H型钢1作为结构部件，如图14(a)、图14(b)、图14(c)所示在长方体状的基部构筑模拟墙体，加载上在图中箭头所示的方向的交变负荷进行了试验。
其结果，如图15所示，可知，使用在凸缘内面具有本发明范围内的突起的凸缘内面带突起H型钢的模拟墙体，对于载荷点位置的位移的最大负荷与使用无突起H型钢的模拟墙体的最大负荷比较，表示1.3倍以上的值，可知具有高耐力。另外，使用在凸缘内面具有本发明的范围内的突起的凸缘内面带突起H型钢的模拟墙体的刚性，相对使用无突起H型钢的模拟墙体的刚性也为1.3倍以上。
实施例4
通过上述实施例1～3验证了对于冲压力能够确保规定的附着强度。
然而，对于实际的墙体主要作用的力，由于是弯曲、剪切力，所以仅以对冲压力的性能的验证作为墙体的性能的验证不能说是充分的。
因而，在本实施例中通过实际尺寸的试验体确认了对于弯曲、剪切力的钢·混凝土墙体的性能。
图16是本实施例的试验体的说明图，是将H型钢1配置在中心部，用混凝土31围住其周围的结构。在试验体的两端部和轴方向中央部设置用于保护混凝土31的保护板33，构成在支撑两端部的同时向轴方向中央部加载负荷的结构。另外，H型钢的规格，与实施例1所示的规格相同。突起的规格(包含制法、尺寸)和混凝土的规格与实施例2的试验体5相同。
关于作为钢·混凝土墙体而应具有的性能，实施FEM解析的计算来求得。另外，作为解析模型，对于本试验体模型，混凝土和H型钢的力学特性通过由各要素试验结果得到的应力-应变曲线(非线性模型)而模型化，同时在混凝土和H型钢间的交界面，基于冲压附着试验，使用界面要素使附着特性模型化。
作为试验，在对图16所示的试验体在其中央部加载负荷时求得载荷点的挠度。图17是表示其试验效果的图表，横轴表示载荷点的挠度(mm)，纵轴表示负荷(KN)。
由图17可知，由于试验结果很好地与考虑附着特性的计算值一致，所以对于弯曲、剪切力，确认了作为钢·混凝土墙体具有如期待的性能。
在本发明中，在型钢内面侧设置多个突起，由于设定成这些突起满足规定的数值条件，所以能够增加与混凝土的附着力。其结果，通过使用这样的型钢作为墙体的结构部件，能够使墙厚变薄。

Claims (14)

1.一种型钢，在内面侧具有多个突起，其特征在于，与形成所述突起的型钢面垂直的截面上的该突起的上边宽度b2、突起高度h、突起间距P满足下式：P/h≤10，并且，P/b2≥4。
2.一种型钢，在内面侧具有多个突起，其特征在于，与形成所述突起的型钢面垂直的截面上的该突起的上边宽度b2、突起高度h、突起间距P满足下式：2mm≤h≤50mm，并且，4b2≤P≤10h。
3.一种型钢，在其内面侧具有多个突起，其特征在于，与形成所述突起的型钢面垂直的截面上的该突起的下边宽度b1、突起高度h、突起间距P满足下式：2mm≤h≤50mm，并且，4b1≤P≤10h。
4.一种型钢，是使梁腹面相互相对并在墙体长度方向立设多个而作为钢·混凝土墙体的结构部件使用的H型的型钢，其特征在于，在凸缘内面侧有多个突起，同时与形成所述突起的H型钢面垂直的截面上的该突起的上边宽度b2、突起高度h、突起间距P满足下式：P/h≤40，并且，P/b2≥4。
5.一种型钢，是使梁腹面相互相对并在墙体长度方向立设多个而作为钢·混凝土墙体的结构部件使用的H型的型钢，其特征在于，在凸缘内面侧有多个突起，同时与形成所述突起的H型钢面垂直的截面上的该突起的上边宽度b2、突起高度h、突起间距P满足下式：2mm≤h≤50mm，并且，4b2≤P≤40h。
6.一种型钢，是使梁腹面相互相对并在墙体长度方向立设多个而作为钢·混凝土墙体的结构部件使用的H型的型钢，其特征在于，在凸缘内面侧有多个突起，同时与形成所述突起的H型钢面垂直的截面上的该突起的下边宽度b1、突起高度h、突起间距P满足下式：2mm≤h≤50mm，并且，4b1≤P≤40h。
7.如权利要求1～6中任一项所述的型钢，其特征在于，将附着力强化部分设置在梁腹面上。
8.如权利要求1～7中任一项所述的型钢，其特征在于，在令突起的下边宽度为b1时，h≤b1。
9.如权利要求1～8中任一项所述的型钢，其特征在于，突起设置在凸缘内面和梁腹面上，同时使设置在这双方的突起一体化。
10.一种墙体，使用如权利要1～9中任一项所述的型钢作为结构部件，其特征在于，使凸缘外面向着墙面在墙体长度方向立设多个所述型钢。
11.如权利要求10所述的墙体，其特征在于，邻接的型钢之间通过连接部件连接。
12.如权利要求10所述的墙体，其特征在于，与型钢的凸缘外面接触而在墙体高度方向多处配置横钢筋。
13.如权利要求12所述的墙体，其特征在于，在邻接的型钢的凸缘间，在横钢筋的内侧与该横钢筋接触的同时十字状交叉地配设主钢筋。
14.如权利要求12或13所述的墙体，其特征在于，将横钢筋固定在型钢的凸缘外面。
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