JP2002327499A - 梁部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 別途耐火被覆の施工が不要であるとともに、
梁端接合部における強度を保証しつつ、梁全体としてそ
の剛性と塑性変形能の向上とを両立させることができ、
従って居住性と耐震性とを両立させることができる梁部
材を提供する。 【解決手段】 フランジ６を有するＨ形鋼７全体をコン
クリート体８で被覆するとともに、フランジ６のうち、
鋼管柱２と接合される梁端接合部９を含む梁端フランジ
部分Ｆｅを、これに隣接する一般フランジ部分Ｆｓより
も大きな断面積で形成して、梁端接合部９から間隔を隔
てたこれらフランジ部分Ｆｅ，Ｆｓの境界周辺を塑性ヒ
ンジ領域Ｅとし、塑性ヒンジ領域Ｅのフランジ６の面外
変形を許容するために、これらフランジ部分Ｆｅ，Ｆｓ
周りに空洞部１１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、別途耐火被覆の施
工が不要であるとともに、梁端接合部における強度を保
証しつつ、梁全体としてその剛性と塑性変形能の向上と
を両立させることができ、従って居住性と耐震性を両立
させることができる梁部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鉄骨構造物に適用される鋼製柱
としては、中空鋼管やＨ形鋼などの鋼材をそのまま用い
たもの、そしてまた中空鋼管内にコンクリートを充填し
たり、鋼材をコンクリート中に埋設するなどして形成し
た鉄骨コンクリート製、もしくは鉄骨鉄筋コンクリート
製のものがある。他方、鉄骨構造物に適用される梁部材
としては、Ｈ形鋼などの鋼製梁材をコンクリートで被覆
することにより形成した鉄骨コンクリート製、もしくは
鉄骨鉄筋コンクリート製のものがある。そして、このよ
うな梁部材を鋼製柱間に配置し、その梁端をこれら鋼製
柱に接合することによって、鉄骨構造物の柱・梁架構が
完成されるようになっている。

【０００３】ところで、従来、鉄骨構造物の柱・梁架構
に用いる梁部材ａとして図２２に示すように、梁端のみ
において鉄骨ｂをコンクリートｃで被覆しないように
し、この不被覆部ｄの鉄骨ｂのウエブｅを、鉄骨柱ｆに
ガセットプレートｇなどを介してボルト結合し、上下フ
ランジｈを、鉄骨柱ｆに溶接接合するようにしたものが
知られている（特許掲載公報第２６８０３４６号参
照）。この梁部材ａによれば、梁端以外の一般部分は鉄
骨ｂとコンクリートｃとの合成によって剛比が増大して
弾性域の変形を抑制できるとともに、梁端の不被覆部ｄ
では鉄骨ｂが健全な塑性ヒンジを生成することとなり、
これらにより優れた耐震性を確保できて居住性を向上す
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の梁部材ａに
あっては、梁端において鉄骨ｂをコンクリートｃでは被
覆しないけれども、実際上この鉄骨ｂと鉄骨柱ｆとの梁
端接合部周りの不被覆部ｄに対しては、必要的に耐火被
覆を施工しなければならなかった。

【０００５】また、一般部分をコンクリートｃで被覆す
る一方、梁端のみを被覆しないようにして剛比を増大さ
せているけれども、梁部材ａ全体をコンクリートｃで被
覆した場合に比べると剛比はやはり小さく、梁の曲げ変
形を十分に抑制できず、良好な居住性を保証することが
難しかった。

【０００６】また、塑性ヒンジは不被覆部ｄに発生する
が、この塑性ヒンジが発生する不被覆部ｄには鉄骨ｂの
上下フランジｈと鉄骨柱ｆとの溶接接合部ｉがあって、
この溶接接合部ｉに応力が集中しやすいという課題があ
った。これに関連する事例として、兵庫県南部地震で
は、Ｈ形鋼の梁部材が終局耐力に達した際、中空断面の
鋼製柱の梁取り付け箇所が面外変形して、このためにウ
エブからの曲げモーメントが鋼製柱に十分に伝達されな
い事態が生じ、応力が梁端の溶接接合部のフランジに集
中して梁部材が破断したことが知られている。

【０００７】このような事例から得られる知見として、
例えばＨ形鋼を用いた梁部材では、ウエブが十分に働か
ないうちにフランジの方が破断してしまって、当該フラ
ンジが最終的な梁耐力を左右することになっており、従
って梁端接合部においては、曲げ応力に対してフランジ
は有効に働くが、ウエブの方はその全体が有効に働くと
は必ずしも言えず、ウエブの全断面を有効とした梁断面
の算定を行うことができなかった。すなわち、梁端にお
けるフランジの健全性を確保することができれば、梁耐
力を向上させることができるとともに、また梁部材の最
適設計を行うことができる。

【０００８】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑み
て成されたもので、別途耐火被覆の施工が不要であると
ともに、梁端接合部における強度を保証しつつ、梁全体
としてその剛性と塑性変形能の向上とを両立させること
ができ、従って居住性と耐震性とを両立させることがで
きる梁部材を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明の梁部材にあっては、フランジを有する鋼製
梁材全体をコンクリート体で被覆するとともに、上記フ
ランジのうち、鋼製柱と接合される梁端接合部を含む梁
端フランジ部分を、これに隣接する一般フランジ部分よ
りも大きな断面積で形成して、上記梁端接合部から間隔
を隔てたこれらフランジ部分の境界周辺を塑性ヒンジ領
域とし、該塑性ヒンジ領域のフランジの面外変形を許容
するために、これらフランジ部分周りに空洞部を形成し
たことを特徴とする。

【００１０】また、前記鋼製梁材はウエブを有し、前記
塑性ヒンジ領域で上記ウエブは前記コンクリート体で被
覆されていることを特徴とする。

【００１１】また、前記コンクリート体には、前記塑性
ヒンジ領域から前記梁端接合部にわたる間に、梁の曲げ
応力を緩和するためのスリットが形成されていることを
特徴とする。

【００１２】さらに、前記コンクリート体は、前記塑性
ヒンジ領域から前記梁端接合部にわたって前記鋼製梁材
を露出させるＵ字溝を有するプレキャスト製コンクリー
ト部材から形成されることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。図１〜図３に示すよう
に、本実施形態にかかる梁部材１は鋼製柱、例えば平断
面矩形状のコンクリート充填鋼管柱２に接合されて、鉄
骨構造物の柱・梁架構を構成するようになっている。コ
ンクリート充填鋼管柱２は一般的な構成でなり、梁部材
１の取付位置には、鋼管柱２内に内蔵して上下一対の内
ダイヤフラム３が設けられているとともに、鋼管柱２の
側面から梁部材１側に突出させてガセットプレート４が
溶接接合されている。

【００１４】梁部材１は、フランジ５，６を有する鋼製
梁材、例えばＨ形鋼７とこのＨ形鋼７を被覆するコンク
リート体８とによって、鉄骨コンクリート製もしくは鉄
骨鉄筋コンクリート製として形成される。そして梁部材
１の長手方向両端がそれぞれ、鋼管柱２と接合される梁
端接合部９となる。この梁端接合部９では、Ｈ形鋼７の
ウエブ１０がガセットプレート４にボルト接合されるこ
とにより鋼管柱２と接合されるとともに、またＨ形鋼７
の上下フランジ５，６が、鋼管柱２の管壁を介して内ダ
イヤフラム３と連続するように鋼管柱２の側面に直接溶
接接合される。

【００１５】また、コンクリート体８は、梁の長手方向
に沿うその両端が鋼管柱２の側面にほぼ密接されるよう
に形成され、これによりＨ形鋼７はその全体が、具体的
にはその梁端接合部９間の全長にわたってコンクリート
体８で被覆される。

【００１６】また本実施形態にあっては、Ｈ形鋼７の上
下両フランジ５，６に関しては、梁端接合部９を含む梁
の長手方向両端側の梁端フランジ部分Ｆｅの断面積（フ
ランジ幅×フランジ厚）が、梁の長手方向中央側に位置
されてこれら梁端フランジ部分Ｆｅと隣接する一般フラ
ンジ部分Ｆｓの断面積よりも大きく形成される。図示例
にあっては、同一フランジ厚で、一般フランジ部分Ｆｓ
のフランジ幅を左右方向に向かって拡張した一体成形の
水平ハンチ部分Ｈによって、梁端フランジ部分Ｆｅの断
面積が増大されている。

【００１７】詳細には、梁端フランジ部分Ｆｅは、梁端
接合部９を含むその周辺において最大フランジ幅で形成
されるとともに、当該梁端接合部９から梁中央側に離隔
した位置から、フランジ小端が傾斜するようにフランジ
幅がリニアに順次狭められ、最終的に一般フランジ部分
Ｆｓのフランジ幅となるように成形されていて、フラン
ジ幅のこの張り出し分だけ一般フランジ部分Ｆｓよりも
断面積が増大されている。そして、最大フランジ幅の梁
端接合部９で鋼管柱２と溶接接合されるようになってい
る。

【００１８】このように断面積が増大された梁端フラン
ジ部分Ｆｅと一般フランジ部分Ｆｓとの境界を含むその
周辺は構造強度上不連続な部分を構成し、これにより梁
端接合部９から梁中央側に間隔を隔てたこれらフランジ
部分Ｆｅ，Ｆｓの境界周辺が、梁部材１の塑性ヒンジ領
域Ｅとして設定される。

【００１９】そして特に本実施形態にあっては、梁端フ
ランジ部分Ｆｅおよび一般フランジ部分Ｆｓの周りに
は、塑性ヒンジ領域Ｅのフランジの面外変形を許容する
ために、コンクリートを充填しない非充填部としての空
洞部１１が形成される。図示例にあっては、下フランジ
６の周囲にこれを収容するようにして空洞部１１が形成
される。詳細にはこの空洞部１１は、一般フランジ部分
Ｆｓから梁端フランジ部分Ｆｅに向かって形状が変化す
る下フランジ６の外形形状に沿って当該下フランジ６を
包囲する平面寸法と、下フランジ６から下方に僅かな隙
間を隔てる位置からウエブ１０の下方部分を包囲する高
さ寸法とで形成され、ウエブ１０の下端周りに生じる、
回転や捩れを含む下フランジ６の面外変形を許容する広
さで形成される。

【００２０】また本実施形態では、梁部材１のコンクリ
ート体８には、塑性ヒンジ領域Ｅから梁端接合部９にわ
たる間に、梁の上下方向曲げ変形を許容して梁部材１に
発生する曲げ応力を緩和するためのスリット１２が形成
される。図示例にあってはスリット１２は、鋼管柱２と
コンクリート体８とが密接する梁部材１の梁端接合部９
位置に、梁部材１の底面から当該梁部材１の中立軸付近
に達する深さで形成され、特に梁部材１の下方への曲げ
変形に対して融通が利くようになっている。スリット１
２には、塑性ヒンジ領域Ｅのコンクリート体８の部分に
圧縮力が生じないようにするため、耐火性を有する材料
を充填した図示しない目地が設けられ、この目地により
当該圧縮力を緩衝できるようになっている。

【００２１】このような図１〜３に示した本実施形態の
梁部材１は、現場施工によって次のようにして構築され
る。梁端フランジ部分Ｆｅと一般フランジ部分Ｆｓとを
上記所定の形状に形成したＨ形鋼７を揚重して、互いに
間隔を隔てて立設した鋼管柱２間に配置し、梁端接合部
９のウエブ１０をボルト接合によりガセットプレート４
を介して鋼管柱２に接合し、かつ梁端接合部９の上下フ
ランジ５，６を溶接により鋼管柱２に接合する。

【００２２】次いで、空洞部１１を形成するために、梁
端フランジ部分Ｆｅと一般フランジ部分Ｆｓとの境界周
辺の塑性ヒンジ領域Ｅに位置する下フランジ６を取り囲
んで、珪酸カルシウム版などで形成した中空箱体状のボ
イド部材１３を配置する。

【００２３】次いで、Ｈ形鋼７の梁端接合部９間全長に
わたって図示しない梁型枠を配置して内部にコンクリー
トを打設し、スリット１２の部分を除いてＨ形鋼７全体
を被覆するコンクリート体８を形成する。これにより、
鋼管柱２と接合された鉄骨コンクリート製もしくは鉄骨
鉄筋コンクリート製の梁部材１が完成される。この際、
スラブ型枠も配置して、梁部材１から床スラブ１４にわ
たるコンクリート打設を一挙に行うようにしても良い。

【００２４】以上説明したように、本実施形態の梁部材
１にあっては、Ｈ形鋼７全体を梁端接合部９間の梁の全
長にわたってコンクリート体８で被覆するようにしたの
で、別途耐火被覆を施工する必要がなく、省力化を達成
することができる。また仮に、スリット１２によってＨ
形鋼７が露出されたとしても僅かであり、従来に比して
耐火被覆の施工量を軽減することができる。

【００２５】またＨ形鋼７全体をコンクリート体８で被
覆するようにしたので、梁部材１の剛比を大きく確保す
ることができ、梁部材１の曲げ変形を十分に抑制するこ
とができて、居住性を向上することができる。

【００２６】さらに、梁端フランジ部分Ｆｅの断面積を
一般フランジ部分Ｆｓの断面積より大きくして、梁端接
合部９から間隔を隔てる梁端フランジ部分Ｆｅと一般フ
ランジ部分Ｆｓの境界周辺に塑性ヒンジ領域Ｅを設定す
るとともに、フランジ部Ｆｅ，Ｆｓ周りに形成した空洞
部１１により塑性ヒンジ領域Ｅでの下フランジ６の面外
変形を許容するようにしたので、これら梁端フランジ部
分Ｆｅと一般フランジ部分Ｆｓとの境界周辺において下
フランジ６は何ら拘束を受けることなく局部座屈を生じ
て当該領域Ｅに確実に塑性ヒンジを発生させることがで
きる一方で、梁端接合部９の下フランジ６の溶接接合部
への応力集中を緩和することができる。

【００２７】また本実施形態では、鋼管柱２と接合され
る梁端接合部９を含む梁端フランジ部分Ｆｅの断面積
を、一般フランジ部分Ｆｓの断面積よりも大きくしたの
で、梁端接合部９における上下フランジ５，６の溶接接
合部の応力を低減することができ、かつその断面積を大
きくした分だけ、ウエブ１０からの応力を鋼管柱２に有
効に伝達させることができて梁耐力を向上させることが
できるとともに、曲げ応力に対しウエブ１０を含むＨ形
鋼７全断面を有効として梁部材１の断面を算定すること
が可能となり、この結果、梁部材１の最適設計を行うこ
とが可能となる。またこのようにウエブ１０を有効に働
かせて梁耐力を向上できることから、必要に応じてフラ
ンジ５，６の断面積を小さく設定できるようになる。

【００２８】このように本実施形態の梁部材１にあって
は、梁端接合部９におけるＨ形鋼７の鋼管柱２に対する
接合強度を保証しつつ、梁部材１全体としての剛性確保
と塑性変形能の向上とを両立させることができ、これに
より居住性と耐震性とを両立させることができる。

【００２９】また、塑性ヒンジ領域Ｅから梁端接合部９
にわたる間にスリット１２を設けたことにより、梁部材
１の上下方向曲げ変形を許容してこれに発生する曲げ応
力を緩和することができ、梁部材１の耐力を向上させる
ことができる。

【００３０】図４〜図６には、上記実施形態の変形例が
示されている。この変形例は、コンクリート体８の一部
をプレキャスト製コンクリート部材１５から形成した以
外は、上記実施形態と同様である。図示するように、プ
レキャスト製コンクリート部材１５には、その内部にＨ
形鋼７が埋設されるとともに、塑性ヒンジ領域Ｅから梁
端接合部９にわたる間にＵ字溝１６が形成されていて、
このＵ字溝１６内にＨ形鋼７が部分的に露出されるよう
になっている。このようなプレキャスト製コンクリート
部材１５を用いた梁部材１の構築は、次のようにして行
われる。

【００３１】まず、工場等において製作した上記プレキ
ャスト製コンクリート部材１５を揚重して、互いに間隔
を隔てて立設した鋼管柱２間に配置し、梁端接合部９に
露出しているウエブ１０をボルト接合によりガセットプ
レート４を介して鋼管柱２に接合し、かつ同様に露出し
ている上下フランジ５，６を溶接により鋼管柱２に接合
する。

【００３２】次いで、空洞部１１を形成するために上記
実施形態と同様に、塑性ヒンジ領域Ｅに位置する下フラ
ンジ６を取り囲んで中空箱体状のボイド部材１３を配置
する。

【００３３】そしてその後、スリット１２の部分を残し
て、Ｕ字溝１６内にコンクリートを充填し、Ｈ形鋼７全
体を被覆するコンクリート体８を形成するようになって
いる。この際、プレキャスト製コンクリート部材１５の
両側縁上端に半ＰＣスラブ１７も配置して、Ｕ字溝１６
内を含む梁部材１上から床スラブ１４にわたって一挙に
コンクリート打設を行うようにしても良い。

【００３４】このようなプレキャスト製コンクリート部
材１５を利用した梁部材１にあっても、上記実施形態と
同様な作用・効果を奏することはもちろんである。特に
この変形例にあっては、プレキャスト製コンクリート部
材１５を用いたことにより、現場でのコンクリート打設
作業の省力化を達成することができる。

【００３５】図７〜図１０には、梁端フランジ部分Ｆｅ
の断面積を一般フランジ部分Ｆｓの断面積よりも大きく
する水平ハンチ部分Ｈの変形例が示されている。

【００３６】上記実施形態にあっては、水平ハンチ部分
Ｈをフランジ小端に一体的に成形する場合を例示して説
明したが、この水平ハンチ部分Ｈについては、図７に示
すように、左右のフランジ小端それぞれに三角形状の板
材１８を溶接により接合して形成したり、図８に示すよ
うな台形の板材１９、図９に示すような五角形状の板材
２０を溶接接合して形成したり、さらには図１０に示す
ように、一般フランジ部分Ｆｓのフランジ幅を基準とし
て、梁端接合部側を広く拡幅させる一方で、梁中央部側
を狭く縮幅させた、いわゆるドッグボーンと称されるフ
ランジ２１を一般フランジ部分Ｆｓの端縁に溶接接合し
て形成するなど、様々に形成することができる。

【００３７】図１１〜図１４には、梁端フランジ部分Ｆ
ｅの断面積を一般フランジ部分Ｆｓの断面積よりも大き
くするために、フランジ厚を厚く変更するようにした変
形例が梁部材１の平面図と、内部に埋設されているＨ形
鋼７の側面図とで示されている。

【００３８】図１１（ａ），（ｂ）に示すように一般フ
ランジ部分Ｆｓ側から梁端接合部９側に向かって厚さが
ｔ１〜ｔ２へと順次厚くなるテーパ状に形成したり、図
１２（ａ），（ｂ）に示すように一般フランジ部分Ｆｓ
と梁端フランジ部分Ｆｅとの境界でｔ１→ｔ２へ段違い
に肉厚を厚くしたり、図１３（ａ），（ｂ）に示すよう
に梁端接合部９を含むその周辺を最大フランジ厚ｔ３と
し、一般フランジ部分Ｆｓを最小フランジ厚ｔ１とし
て、これら間に中間的なフランジ厚ｔ２を１段階設定し
て２段増厚としたり、さらに図１４（ａ），（ｂ）に示
すように梁端接合部９を含むその周辺を最大フランジ厚
ｔｎとし、一般フランジ部分Ｆｓを最小フランジ厚ｔ１
として、これら間に一般フランジ部分Ｆｓ側から梁端接
合部９側に向かって順次厚さが厚くなる中間的なフラン
ジ厚ｔ２，…，ｔｎ−１を多段階設定して多段増厚とす
るなど、様々に形成することができる。

【００３９】図１５〜図１８には、フランジ部分Ｆｅ，
Ｆｓ周りに形成される空洞部１１の変形例が示されてい
る。上記実施形態にあっては、下フランジ６周りのみに
空洞部１１を形成した場合を例示して説明したが、図１
５に示すように上フランジ５に対しても空洞部１１を形
成しても良い。

【００４０】図示例では上フランジ５の空洞部１１は、
下フランジ６の空洞部１１と同様に、上フランジ５から
上方に僅かな隙間を隔てる位置からウエブ１０の上方部
分を包囲する高さ寸法で形成され、下フランジ６の空洞
部１１とは分離されている。これにより、ウエブ１０の
上端周りに生じる、回転や捩れを含む上フランジ５の面
外変形を許容することができ、必要に応じてさらに塑性
変形能を向上させることができる。また図１６に示すよ
うに、これら上フランジ５と下フランジ６の空洞部１１
を一体化して、Ｈ形鋼７のＨ形断面全体を収容する空洞
部１１ｂとして形成しても良い。

【００４１】他方で、上記実施形態、並びに図１５およ
び図１６では、空洞部１１がフランジ５，６のみならず
ウエブ１０をも部分的もしくは全体的に収容する場合を
示したが、図１７および図１８に示すように、ウエブ１
０周りをコンクリート体８で被覆して当該ウエブ１０を
コンクリート体８で拘束するようにし、空洞部１１ａに
はフランジ５，６のみが収容されるようにしても良い。

【００４２】図示例にあっては、ウエブ１０を挟んでそ
の両側それぞれに、ウエブ１０からフランジ５，６の小
端に達する一辺およびフランジ小端からウエブ１０と並
行に立ち上がる一辺を二辺とし、さらにウエブ１０の上
・下端から斜めに立ち上がる斜辺によって構成される正
面断面三角形状の空洞部１１ａがコンクリート体８内に
ボイド部材１３ａによって区画形成され、これら空洞部
１１ａによってウエブ１０を拘束した状態でフランジ
５，６の面外変形を、余裕をもって許容できるようにな
っている。

【００４３】この変形例によれば、塑性ヒンジ領域Ｅの
ウエブ１０をコンクリート体８で被覆して拘束すること
ができるので、空洞部１１によってウエブ１０が拘束さ
れない場合に比較して、ウエブ１０の座屈耐力を格段に
向上させることができて当該ウエブ１０の座屈による不
安定現象の発生を阻止でき、フランジ５，６が負担すべ
きウエブ１０の曲げモーメントを減少させることができ
る。

【００４４】図１９および図２０には、梁部材１に発生
する曲げ応力を緩和するためのスリット１２の変形例が
示されている。上記実施形態では、スリット１２は、鋼
管柱２とコンクリート体８とが密接する梁部材１の梁端
接合部９位置に、梁部材１の底面から当該梁部材１の中
立軸付近に達する深さで形成される場合を示したが、図
１９に示すように同じ位置において、下フランジ６の被
りコンクリート深さでスリット１２を形成したり、図２
０に示すように塑性ヒンジ領域Ｅ内で同様に、下フラン
ジ６の被りコンクリート深さでスリット１２を形成する
ようにしても良い。特に図２０の場合には、スリット１
２が塑性ヒンジ領域Ｅにあるので、梁部材１の塑性変形
能をさらに向上させることができる。

【００４５】図２１には、本発明を適用することができ
る鋼製柱２の各種の例が示されている。鋼製柱２として
は、鋼材そのもの、すなわち断面矩形状、断面円形状、
さらには隅部に丸みを形成した断面矩形状等の各種中空
鋼管柱（（ａ）〜（ｃ）参照）や断面Ｈ形材等の鋼材そ
のもの（（ｇ）参照）でもよく、またコンクリートと組
み合わせたもの、すなわち上記中空鋼管柱内にコンクリ
ートを充填したコンクリート充填鋼管柱（（ｄ）〜
（ｆ）参照）、断面Ｈ形材やＨ形材を十字状に組んだも
の、逆Ｔ字状に組んだものにコンクリートを被覆した
（（ｈ）〜（ｊ）参照）合成材のいずれであってもよ
く、鉄骨構造物の柱として適用されるものであればその
種類は問わない。

【００４６】また上記各種実施形態にあっては、スリッ
ト１２を設けた場合を例示して説明したけれども、スリ
ット１２は必ずしも設けなくても良い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る梁部材
にあっては、鋼製梁材全体をコンクリート体で被覆する
ようにしたので、別途耐火被覆を施工する必要がなく、
省力化を達成することができる。また、梁部材の剛比を
大きく確保することができ、梁部材の曲げ変形を十分に
抑制することができて、居住性を向上することができ
る。

【００４８】さらに、梁端フランジ部分の断面積を一般
フランジ部分の断面積より大きくして、梁端接合部から
間隔を隔てる梁端フランジ部分と一般フランジ部分の境
界周辺に塑性ヒンジ領域を設定するとともに、これらフ
ランジ部分周りに形成した空洞部により当該塑性ヒンジ
領域でのフランジの面外変形を許容するようにしたの
で、これら梁端フランジ部分と一般フランジ部分との境
界周辺においてフランジは何ら拘束を受けることなく局
部座屈を生じて当該領域に確実に塑性ヒンジを発生させ
ることができる一方で、梁端接合部のフランジへの応力
集中を緩和することができる。

【００４９】また、鋼製柱と接合される梁端接合部を含
む梁端フランジ部分の断面積を、一般フランジ部分の断
面積よりも大きくしたので、梁端接合部のフランジに発
生する応力を低減することができ、かつその断面積を大
きくした分だけ、鋼製梁材全体として応力を鋼製柱に有
効に伝達させることができて梁耐力を向上させることが
できるとともに、曲げ応力に対し鋼製梁材全断面を有効
として梁部材の断面を算定することが可能となり、この
結果、梁部材の最適設計を行うことが可能となる。また
このように鋼製梁材全体を有効に働かせて梁耐力を向上
できることから、必要に応じてフランジの断面積を小さ
く設定することができる。

【００５０】このように本発明にかかる梁部材にあって
は、梁端接合部における鋼製梁材の鋼製柱に対する接合
強度を保証しつつ、梁部材全体としての剛性確保と塑性
変形能の向上とを両立させることができ、これによって
居住性と耐震性とを両立させることができる。

【００５１】また、塑性ヒンジ領域のウエブをコンクリ
ート体で被覆して拘束することができるので、ウエブの
座屈耐力を格段に向上させることができて当該ウエブの
座屈による不安定現象の発生を阻止でき、フランジが負
担すべきウエブの曲げモーメントを減少させることがで
きる。

【００５２】また、塑性ヒンジ領域から梁端接合部にわ
たる間にスリットを設けたことにより、梁部材の上下方
向曲げ変形を許容してこれに発生する曲げ応力を緩和す
ることができ、梁部材の耐力を向上させることができ
る。

【００５３】鋼製梁材を被覆するコンクリート体をプレ
キャスト製コンクリート部材で形成したことにより、現
場でのコンクリート打設作業の省力化を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる梁部材の一実施形態を示す側断
面図である。

【図２】図１の梁部材のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】図１の梁部材のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図４】本発明にかかる梁部材の他の実施形態を示す、
Ｕ字溝へのコンクリート充填前の側断面図である。

【図５】図４の梁部材のＣ−Ｃ線矢視断面図である。

【図６】図４の梁部材のＤ−Ｄ線矢視断面図である。

【図７】本発明に適用可能な水平ハンチ形態の一例を示
す梁部材の平面図である。

【図８】本発明に適用可能な水平ハンチ形態の他の例を
示す梁部材の平面図である。

【図９】本発明に適用可能な水平ハンチ形態の他の例を
示す梁部材の平面図である。

【図１０】本発明に適用可能な水平ハンチ形態の他の例
を示す梁部材の平面図である。

【図１１】本発明に適用可能なフランジ厚の増厚の一例
を示す梁部材の平面図である。

【図１２】本発明に適用可能なフランジ厚の増厚の他の
例を示す梁部材の説明図である。

【図１３】本発明に適用可能なフランジ厚の増厚の他の
例を示す梁部材の説明図である。

【図１４】本発明に適用可能なフランジ厚の増厚の他の
例を示す梁部材の説明図である。

【図１５】本発明に適用可能な空洞部の一例を示す梁部
材の正面断面図である。

【図１６】本発明に適用可能な空洞部の他の例を示す梁
部材の正面断面図である。

【図１７】本発明に適用可能な空洞部の他の例を示す梁
部材の正面断面図である。

【図１８】本発明に適用可能な空洞部の他の例を示す梁
部材の正面断面図である。

【図１９】本発明に適用可能なスリットの一例を示す梁
部材の側面図である。

【図２０】本発明に適用可能なスリットの他の例を示す
梁部材の側面図である。

【図２１】本発明にかかる梁部材を適用することが可能
な鋼製柱を列挙した説明図である。

【図２２】従来の鉄骨構造物用梁部材を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 梁部材 ２ 鋼製柱 ５ 上フランジ ６ 下フランジ ７ Ｈ形鋼 ８ コンクリート体 ９ 梁端接合部 １０ ウエブ １１ 空洞部 １２ スリット １５ プレキャスト製コンクリート部材 １６ Ｕ字溝 Ｅ 塑性ヒンジ領域 Ｆｅ 梁端フランジ部分 Ｆｓ 一般フランジ部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 勝尚 大阪府大阪市中央区北浜東４番33号 株式 会社大林組本店内 Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AB12 AB16 AC02 AC16 AG03 AG23 AG41 AG45 AG57 BB02 BB22 BD01 BE08 BF01 CA90 EA33

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フランジを有する鋼製梁材全体をコンク
   リート体で被覆するとともに、上記フランジのうち、鋼
   製柱と接合される梁端接合部を含む梁端フランジ部分
   を、これに隣接する一般フランジ部分よりも大きな断面
   積で形成して、上記梁端接合部から間隔を隔てたこれら
   フランジ部分の境界周辺を塑性ヒンジ領域とし、該塑性
   ヒンジ領域のフランジの面外変形を許容するために、こ
   れらフランジ部分周りに空洞部を形成したことを特徴と
   する梁部材。
2. 【請求項２】 前記鋼製梁材はウエブを有し、前記塑性
   ヒンジ領域で上記ウエブは前記コンクリート体で被覆さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の梁部材。
3. 【請求項３】 前記コンクリート体には、前記塑性ヒン
   ジ領域から前記梁端接合部にわたる間に、梁の曲げ応力
   を緩和するためのスリットが形成されていることを特徴
   とする請求項１または２に記載の梁部材。
4. 【請求項４】 前記コンクリート体は、前記塑性ヒンジ
   領域から前記梁端接合部にわたって前記鋼製梁材を露出
   させるＵ字溝を有するプレキャスト製コンクリート部材
   から形成されることを特徴とする請求項１〜３いずれか
   の項に記載の梁部材。