JP2012046894A - 梁構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐力を低下させることなく、コンクリート打設口を設けることができるうえ、コンクリートの充填状態の確認が行え、さらに施工の効率化が図れる。
【解決手段】両側面を形成して対向するウェブ鋼板、および底面を形成するフランジ鋼板12の内面にそれぞれ複数のスタッド13、13、…が突設され、対向するウェブ鋼板とフランジ鋼板12によって形成される領域内にコンクリートが充填され、領域の上部には、開口を形成する主鋼板151が設けられ、主鋼板151の下面には、開孔15aを有するリブ鋼板152を鉛直方向に配設させた構成のSC梁1を設けた。
【選択図】図1

Description

本発明は、梁構造に関し、特に、SC梁の構造に関する。
従来、SC構造(鋼板コンクリート構造)を採用する場合には、フルSC構造の梁と柱で構成するフレーム構造とすることが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなフレーム構造では、鋼板の枠内にコンクリートを打設して一体化させることが可能となるので、型枠が不要である。ところが、ハーフSC構造梁にあっては、打設したコンクリートの荷重全てを鋼板で負担する必要があるため、鋼板の座屈に対する補強が不可欠となっている。
そして、コンクリート打設荷重に対する鋼板の座屈防止方法としては、底面フランジ鋼板を支持する支保工を設置するか、対向するウェブ鋼板に対して、せん断座屈補強を目的とした中間スチフナを配置し、曲げおよび圧縮座屈補強を目的とした水平スチフナを配置して格子状にスチフナを構成することが行われる。
また、梁をハーフSCとして構成するフレーム構造において、ウェブ鋼板部分にH型鋼のような剛性の高い型鋼を採用してコンクリート打設荷重を負担する構造が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平5−331807号公報 特開2002−4474号公報
しかしながら、従来の梁構造では、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献1で開示されるようなフルSC梁の場合、コンクリートを打設する際に、梁上面の鋼板に打設用の開口や空気抜きの開口等が必要となりそれらの断面欠損に対する補剛が必要となっていた。しかも、上側フランジ鋼板に打設口を設ける構造となるので、梁上面におけるコンクリートの充填性が確認できないことや、コンクリートの硬化に伴う収縮によって鋼板とコンクリートの境界部に空隙ができ、スタッドの所定の耐力が得られない等といった不具合から、予め空隙率を考慮したスタッドの設計が必要になっていた。なお、コンクリートの充填性を確保するために、高流動コンクリートを採用する改善策も想定されるが、材料費が高価になる欠点があった。
また、ハーフSC梁を採用する場合、必要鉄筋量が多くなり、配筋の施工手間が増えるだけでなく、鉄筋定着にあたって取り合うSC柱の鋼板に鉄筋貫通用の開口が必要になる等、施工手間が大幅に増えるという問題があった。
さらに、特許文献2では、H形鋼をウェブ鋼板の代わりに用いる構成であるが、重量が大きく、取り扱い難いことから施工手間がかかるという問題があった。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、耐力を低下させることなく、コンクリート打設口を設けることができるうえ、コンクリートの充填状態の確認が行え、さらに施工の効率化が図れる梁構造を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る梁構造では、両側面を形成して対向するウェブ鋼板および底面を形成するフランジ鋼板の内面にそれぞれ複数のスタッドが突設され、前記対向するウェブ鋼板と前記フランジ鋼板によって形成される領域内にコンクリートが充填され、領域の上部には、開口を形成する上側鋼板が設けられ、上側鋼板の下面には、開孔を有する第1リブ鋼板が鉛直方向に配設されていることを特徴としている。
本発明では、側面のウェブ鋼板と底面のフランジ鋼板とがスタッドを介して打設したコンクリートとの一体化が図れるとともに、梁上面側において、第1リブ鋼板が梁上面から間隔をもった内空側に位置し、その開孔にはコンクリートが確実に充填されるので、第1リブ鋼板の面内方向のせん断抵抗性能が付加されて所定の耐力が得られ、SC構造のスタッドと同様の機能もたせることができる。したがって、コンクリートの硬化に伴う収縮によって上側鋼板とコンクリートとの境界部に空隙部ができても、第1リブ鋼板の開孔にコンクリートが充填されていることで所定の耐力を確保することができる。
また、上側鋼板によって形成される開口がコンクリート打設口やその際の空気抜き孔として機能するため、従来のように梁上面に設けられる上側フランジ鋼板に打設用、空気抜き用として現場で開口を設ける必要がなくなる。そして、上述したように、第1リブ鋼板の開孔をコンクリートで充填することで、上側鋼板とコンクリートとが一体化されるので、その分だけ開口の面積や数量を増やすことが可能となり、これによりコンクリート打設時のコンクリート充填状態の確認が行え、品質を確保できる。
さらに、従来のハーフSC梁のように鉄筋を現地で組み立てる必要がなく、上側鋼板を他のSC部材とともに工場などで組み立てることが可能となるので、現地での組み立て手間が低減し、工期の短縮を図ることができる。
また、本発明に係る梁構造では、両側面を形成して対向するウェブ鋼板および底面を形成するフランジ鋼板の内面にそれぞれ複数のスタッドが突設され、対向するウェブ鋼板とフランジ鋼板によって形成される領域内にコンクリートが充填され、領域の上部には、開口を有するとともに、梁上面から間隔をもった内空側の位置に上側鋼板が設けられていることを特徴としている。
本発明では、側面のウェブ鋼板と底面のフランジ鋼板とがスタッドを介して打設したコンクリートとの一体化が図れるとともに、梁上面から間隔をもった内空側の位置に配される上側鋼板の開口にはコンクリートが確実に充填されて鋼板ジベルとなるので、上側鋼板における開口の厚さ方向のせん断抵抗性能が付加されて所定の耐力が得られ、SC構造のスタッドと同様の機能もたせることができる。
また、上側鋼板の開口がコンクリート打設口やその際の空気抜き孔として機能するため、従来のフルSC梁のように梁上面に設けられる上側フランジ鋼板に打設用、空気抜き用として現場で開口を設ける必要がなくなる。そして、上述したように、梁上面までコンクリートを打設すれば上側鋼板の開口を確実にコンクリートで充填させることができ、上側鋼板とコンクリートとが一体化されることになる。そのため、上側鋼板の開口の面積や数量を増やすことが可能となり、これによりコンクリート打設時のコンクリート充填状態の確認が行え、品質を確保できる。
さらに、従来のハーフSC梁のように鉄筋を現地で組み立てる必要がなく、上側鋼板を他のSC部材とともに工場などで組み立てることが可能となるので、現地での組み立て手間が低減し、工期の短縮を図ることができる。
また、本発明に係る梁構造では、上側鋼板は、梁の材軸方向に沿って延びる平鋼であることが好ましい。
この場合、平鋼の両側に材軸方向に連続する開口が形成されることとなり、この開口を使用してコンクリートの打設と空気抜きとを行うことができる。そして、梁上面に平鋼からなる上側鋼板を配置するだけの簡単な構成であり、鋼板に開口を開ける加工も不要となることから、施工のさらなる簡略化を図ることができる。
また、本発明に係る梁構造では、上側鋼板は複数配列され、それぞれが連結鋼板によって接続されていることがより好ましい。
この場合、連結鋼板によって複数列の上側鋼板の位置が保持されて上側鋼板同士の間隔も一定に維持されるので、打設したコンクリートの圧力によって上側鋼板同士の間隔がずれて、開口の大きさが変化するのを防ぐことができ、せん断補強効果も期待することができる。
また、本発明に係る梁構造では、第1リブ鋼板は、梁の材軸方向に延び、対向するウェブ鋼板間には、第1リブ鋼板同士を繋ぐタイバーが架設されていてもよい。
本発明では、第1リブ鋼板がタイバーを介してウェブ鋼板に接続されているので、第1リブ鋼板とコンクリートとの一体化において靭性を増大させることができる。
また、本発明に係る梁構造では、上側鋼板には、開孔を有する第2リブ鋼板が鉛直方向に配設されていることが好ましい。
この場合、上側鋼板の開口に充填されるコンクリートによる耐力向上に加え、第2リブ鋼板の開孔にもコンクリートが確実に充填されるので、第2リブ鋼板の面内方向のせん断抵抗性能が付加されて所定の耐力が得られ、SC構造のスタッドと同様の機能もたせることができ、さらなる補強効果が得られる。
本発明の梁構造によれば、上側鋼板に設けられる開口、又はリブ鋼板の開孔にコンクリートが充填されることでコンクリートとの一体化が図れ、所定の強度が確保できるので、SC梁としての耐力を低下させることなくコンクリート打設口や空気抜き孔、或いはコンクリート充填確認窓として機能する開口を鋼板に設けることができる。
また、鉄筋組立やH形鋼を用いる構造ではないことから、現地での施工の効率化が図れる利点がある。
本発明の第1の実施の形態による梁構造(SC梁)の概略構成を示す側断面図である。 SC梁の断面図であって、図1に示すA−A線断面図である。 図2に示すSC梁の部分拡大図である。 SC梁の上面図であって、図1に示すB−B線矢視図である。 第2の実施の形態によるSC梁の断面図である。 図5に示すSC梁の部分拡大図である。 SC梁の部分上面図である。
以下、本発明の実施の形態による梁構造について、図面に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
図1に示すように、本第1の実施の形態による梁構造は、SC造(鋼板コンクリート造)の柱(以下、「SC柱2」という)に接合するSC造の梁(以下、「SC梁1」という)を対象としている。ここで、SC梁1の材軸を符号Gで示す。
SC柱2は、断面視で外周面に鋼板21が巻かれており、その鋼板21の内面21aに垂直に立設された複数のスタッド22、22、…が設けられ、内部にはコンクリート23が充填された構造となっている。SC柱2には、SC梁1との接合部Tにおいて、SC梁1の上下の高さと同じ位置に水平ダイアフラム24(24A、24B)が設けられている。これら一対の水平ダイアフラム24A、24Bには、それぞれ作業用の開口部24a(図4参照)が設けられている。
そして、SC柱2のSC梁1が接続する端面の位置には、鉛直ダイアフラム25が設けられ、この鉛直ダイアフラム25には作業用の開口部25aが設けられている。
上側の水平ダイアフラム24Aの下面には、複数(ここでは4本)の平鋼からなるリブ鋼板26が長手方向をSC梁1の材軸G方向に平行に向けて互いに一定の離間間隔をおいて溶接されている(図1でリブ鋼板26は1枚のみが見えている)。これらリブ鋼板26は、後述するT型形状の孔開き鋼板15のリブ鋼板152に対して材軸G方向で同一線上に接続可能な位置に配置されている。
図2に示すように、SC梁1は、両側面を形成して対向するウェブ鋼板11、11と、底面を形成するフランジ鋼板12との内面にそれぞれ複数のスタッド13、13、…が溶着により突設され、ウェブ鋼板11、11とフランジ鋼板12によって形成される領域内にコンクリート14が充填された構成となっている。
これらスタッド13は、コンクリート14との付着強度を増大させるものであり、ボルト状の頭部を梁の内空側に位置させた状態で配置されている。
図2乃至図4に示すように、SC梁1の上部(すなわち、ウェブ鋼板11、11とフランジ鋼板12によって形成される領域の上部)には、材軸G方向に延びる複数本(ここでは4本)の孔開き鋼板15、15、…が梁幅方向に所定の離間間隔をおいて配列されている。
これら孔開き鋼板15は、それぞれ平鋼からなる主鋼板151(上側鋼板)とリブ鋼板152(第1リブ鋼板)とから断面視でT型形状に形成されている。主鋼板151は、面方向を水平方向に配置させ、その上面151a(図3)がSC梁1の梁上面1aの位置となっている。そして、隣り合う主鋼板151、151同士の間、および主鋼板151とウェブ鋼板11との間には、材軸G方向に平行する帯状の開口Sが形成されている。
なお、開口Sの大きさは、主鋼板151とコンクリート14の一体化の確保と、施工を行う上でのバイブ径、通気孔径や機器配置(アンカー径など)により決定される。
一方、リブ鋼板152は、主鋼板151の下面に対して鉛直方向に配設されるとともに、材軸G方向に沿って所定の間隔をあけて複数の開孔15a、15a、…が設けられている。
これら複数の開孔15aは、配列される複数の孔開き鋼板15、15、…において互いに同軸線上となるように配置され、それら同軸線上に位置する開孔15aにはタイバー16が貫通され、そのタイバー16の両端部16aがそれぞれウェブ鋼板11の内面に溶接により接続している。つまり、タイバー16は、対向するウェブ鋼板11、11間において、リブ鋼板152、152同士を繋ぐために架設されており、せん断補強筋を兼ねている。開孔15a孔径寸法は、任意に設定することが可能であるが、タイバー16の外径寸法よりも大きく、タイバー16を挿通させた状態で充填されるコンクリート14が孔内に充填できる大きさである。
なお、タイバー16は、ウェブ鋼板11に対して溶接する接合に限らず、ボルト接合、或いはタイバー16の端部を曲げ加工をしてウェブ鋼板11とオーバーラップさせて定着させることも可能である。
また、4本の孔開き鋼板15同士は、平鋼からなる連結鋼板17によって互いに連結されている。この連結鋼板17は、孔開き鋼板15、15同士を一定の間隔に保持するとともに、振れ止めの機能を有している。具体的には、図1および図4に示すように、主鋼板151には、SC梁1の幅方向で材軸G方向に直交する凹溝15bが形成されており、この凹溝15bに連結鋼板17を嵌合させつつ、その嵌合部を溶接した構成となっている。
また、図1に示すように、穴開き鋼板15は、SC柱2との接合部Tにおいて、主鋼板151が上側の水平ダイアフラム24Aに対して溶接により固定されるとともに、同じくリブ鋼板152がSC柱2のリブ鋼板26に対して溶接により固定されている。
次に、上述したSC梁1の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
図2に示すように、SC梁1は、側面のウェブ鋼板11、11と底面のフランジ鋼板12とが複数のスタッド13、13、…を介して打設したコンクリート14との一体化が図れるとともに、梁上面側において、孔開き鋼板15のリブ鋼板152が梁上面1aから間隔をもった内空側に位置し、その開孔15aにはコンクリート14が確実に充填されるので、リブ鋼板152の面内方向のせん断抵抗性能が付加されて所定の耐力が得られ、SC構造のスタッドと同様の機能もたせることができる。
したがって、コンクリート14の硬化に伴う収縮によって主鋼板151とコンクリート14との境界部に空隙部ができても、リブ鋼板152の開孔15aにコンクリート14が充填されていることで所定の耐力を確保することができる。
また、図3に示すように、主鋼板151によって形成される開口Sがコンクリート打設口やその際の空気抜き孔として機能するため、従来のように梁上面に設けられる上側フランジ鋼板に打設用、空気抜き用として現場で開口を設ける必要がなくなる。そして、上述したように、リブ鋼板152の開孔15aをコンクリート14で充填することで、主鋼板151とコンクリート14とが一体化されるので、その分だけ開口の面積や数量を増やすことが可能となり、これによりコンクリート打設時のコンクリート14の充填状態の確認が行え、品質を確保できる。
さらに、従来のハーフSC梁のように鉄筋を現地で組み立てる必要がなく、主鋼板151を他のSC部材とともに工場などで組み立てることが可能となるので、現地での組み立て手間が低減し、工期の短縮を図ることができる。
さらにまた、図1に示すように、それぞれの孔開き鋼板15は、その端部でSC柱2の上側の水平ダイアフラム24Aとリブ鋼板26に溶接されて応力伝達を図ることによって、従来のハーフSC梁と同等の機能をもたせることができる。
また、孔開き鋼板15の開孔15aの孔径寸法を調整することで、スタッド13以上にせん断伝達に必要な耐力を得ることができることから、スタッド13で数本分の耐力を一箇所の開孔15aにもたせることが可能であり、梁上面境界の材軸G方向の曲げ応力の伝達はフルSC梁に近い構造形式となる。
また、孔開き鋼板15の主鋼板151が梁の材軸G方向に沿って延びる平鋼であるので、平鋼の両側に材軸G方向に連続する開口Sが形成されることとなり、この開口Sを使用してコンクリート14の打設と空気抜きを行うことができる。そして、梁上面1aに平鋼からなる主鋼板151を配置するだけの簡単な構成であり、鋼板に開口を開ける加工も不要となることから、施工のさらなる簡略化を図ることができる。
さらに、孔開き鋼板15の主鋼板151が複数配列され、それぞれが連結鋼板17によって接続されているので、この連結鋼板17によって複数列の主鋼板151の位置が保持されて主鋼板151、151同士の間隔も一定に維持されるので、打設したコンクリート14の圧力によって主鋼板151、151同士の間隔がずれて、開口Sの大きさが変化するのを防ぐことができ、せん断補強効果も期待することができる。
さらにまた、孔開き鋼板15のリブ鋼板152がタイバー16を介して対抗するウェブ鋼板11、11に接続されているので、複数のリブ鋼板152、152、…とコンクリート14との一体化において靭性を増大させることができる。
上述のように本第1の実施の形態による梁構造では、孔開き鋼板15のリブ鋼板152の開孔15aにコンクリート14が充填されることでコンクリート14との一体化が図れ、所定の強度が確保できるので、SC梁1としての耐力を低下させることなくコンクリート打設口や空気抜き孔、或いはコンクリート充填確認窓として機能する開口を鋼板に設けることができる。
また、鉄筋組立やH形鋼を用いる構造ではないことから、現地での施工の効率化が図れる利点がある。
次に、本発明の梁構造による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第1の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第1の実施の形態と異なる構成について説明する。
(第2の実施の形態)
図5乃至図7に示すように、第2の実施の形態によるSC梁1A(梁構造)は、上側フランジ鋼板として機能する孔開き鋼板30を一体的に設けたものである。
SC梁1Aは、対向するウェブ鋼板11、11とフランジ鋼板12によって形成される領域の上部には、複数の開口33、33、…を有するとともに、梁上面1aから間隔(図6に示す符号D)をもった内空側の位置に主鋼板31(上側鋼板)を備えた孔開き鋼板30が設けられている。この主鋼板31は、前記領域の上部全体を覆う範囲に配置されている。
なお、開口33の孔径や孔ピッチは、主鋼板31とコンクリート14の一体化の確保と、施工を行う上でのバイブ径、通気孔径や機器配置(アンカー径など)により決定される。
そして、主鋼板31には、材軸G方向に延びるとともに、開孔32aを有するリブ鋼板32(第2リブ鋼板)が鉛直方向に配設されている。このリブ鋼板32は、平鋼からなり、主鋼板31の上面に対して鉛直方向に配設されるとともに、材軸G方向に沿って所定の間隔をあけて複数の開孔32a、32a、…が設けられている。
なお、スタッド13については、上述した第1の実施の形態と同様であるので、詳しい説明は省略する。
本第2の実施の形態によるSC梁1Aでは、側面のウェブ鋼板11、11と底面のフランジ鋼板12とがスタッド13を介して打設したコンクリート14との一体化が図れるとともに、梁上面1aから間隔Dをもった内空側の位置に配される主鋼板31の開口33にはコンクリート14が確実に充填されて鋼板ジベルとなるので、主鋼板31における開口33の厚さ方向のせん断抵抗性能が付加されて所定の耐力が得られ、SC構造のスタッドと同様の機能もたせることができる。
また、主鋼板31の開口33がコンクリート打設口やその際の空気抜き孔として機能するため、従来のように梁上面に設けられる上側フランジ鋼板に打設用、空気抜き用として現場で開口を設ける必要がなくなる。そして、上述したように、梁上面1aまでコンクリート14を打設すれば主鋼板31の開口33を確実にコンクリート14で充填させることができ、主鋼板31とコンクリート14とが一体化されることになる。そのため、主鋼板31の開口の面積や数量を増やすことが可能となり、これによりコンクリート打設時のコンクリート14の充填状態の確認が行え、品質を確保できる。
さらに、従来のハーフSC梁のように鉄筋を現地で組み立てる必要がなく、主鋼板31を他のSC部材とともに工場などで組み立てることが可能となるので、現地での組み立て手間が低減し、工期の短縮を図ることができる。
また、主鋼板31に開孔32aを有するリブ鋼板が鉛直方向に配設されているので、主鋼板31の開口33に充填されるコンクリート14による耐力向上に加え、リブ鋼板32の開孔32aにもコンクリート14が確実に充填されるので、リブ鋼板32の面内方向のせん断抵抗性能が付加されて所定の耐力が得られ、SC構造のスタッドと同様の機能もたせることができ、さらなる補強効果を得ることができる。
以上、本発明による梁構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本第1の実施の形態ではタイバー16や連結鋼板17を設けているが、これらを省略する構成とすることも可能である。
また、本第1の実施の形態では4本の孔開き鋼板15をSC梁1の材軸G方向に平行に配列させているが、数量、配列間隔、加工Sの寸法などの構成は任意に設定することが可能である。そして、リブ鋼板152の形状やその開孔15aの数量、孔径についても適宜設定することができる。
また、第2の実施の形態において、リブ鋼板32を省略することも可能である。そして、主鋼板31の位置、すなわち梁上面1aから間隔(図6で符号D)をもった内空側の位置は、とくに限定されることはなく、主鋼板31に形成される開口33にコンクリート14が確実に充填され得る深さ(梁上面1aからの距離)が確保されれば良い。
1、1A SC梁(梁構造)
2 SC柱
11 ウェブ鋼板
12 フランジ鋼板
13 スタッド
14 コンクリート
15 孔開き鋼板
15a 開孔
15b 凹溝
151 主鋼板(上側鋼板)
152 リブ鋼板(第1リブ鋼板)
16 タイバー
17 連結鋼板
24、24A、24B 水平ダイアフラム
26 SC柱のリブ鋼板
30 孔開き鋼板
31 主鋼板(上側鋼板)
32 リブ鋼板(第2リブ鋼板)
32a 開孔
33 開口
G 材軸
S 開口

Claims (6)

  1. 両側面を形成して対向するウェブ鋼板および底面を形成するフランジ鋼板の内面にそれぞれ複数のスタッドが突設され、
    前記対向するウェブ鋼板と前記フランジ鋼板によって形成される領域内にコンクリートが充填され、
    前記領域の上部には、開口を形成する上側鋼板が設けられ、
    該上側鋼板の下面には、開孔を有する第1リブ鋼板が鉛直方向に配設されていることを特徴とする梁構造。
  2. 前記上側鋼板は、梁の材軸方向に沿って延びる平鋼であることを特徴とする請求項1に記載の梁構造。
  3. 前記上側鋼板は複数配列され、それぞれが連結鋼板によって接続されていることを特徴とする請求項2に記載の梁構造。
  4. 前記第1リブ鋼板は、梁の材軸方向に延び、
    前記対向するウェブ鋼板間には、前記第1リブ鋼板同士を繋ぐタイバーが架設されていることを特徴とする請求項3に記載の梁構造。
  5. 両側面を形成して対向するウェブ鋼板および底面を形成するフランジ鋼板の内面にそれぞれ複数のスタッドが突設され、
    前記対向するウェブ鋼板と前記フランジ鋼板によって形成される領域内にコンクリートが充填され、
    前記領域の上部には、開口を有するとともに、梁上面から間隔をもった内空側の位置に上側鋼板が設けられていることを特徴とする梁構造。
  6. 前記上側鋼板には、開孔を有する第2リブ鋼板が鉛直方向に配設されていることを特徴とする請求項5に記載の梁構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015145581A (ja) * 2014-02-03 2015-08-13 清水建設株式会社 Sc床構造
CN113107108A (zh) * 2021-03-20 2021-07-13 北京工业大学 带t型加劲肋与u型拉杆的双钢板混凝土组合墙

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CN113107108A (zh) * 2021-03-20 2021-07-13 北京工业大学 带t型加劲肋与u型拉杆的双钢板混凝土组合墙

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