JP2015105543A - ハイブリッドｈ形鋼梁の補剛構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブ板をスチフナで補剛することで、コストを最小限に抑えつつ曲げ耐力の増大を図り、スチフナがウェブ板の局部座屈の発生を抑制して、早期の耐力喪失を簡易に防止することのできるハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造を提供する。
【解決手段】降伏強度ｆ_fのフランジ板１と降伏強度ｆ_wのウェブ板２とが接合されてｆ_f＞ｆ_wとなるハイブリッドＨ形鋼３を梁材として用いたハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７に関する。フランジ板１の降伏強度ｆ_fと、ウェブ板２の降伏強度ｆ_wと、ハイブリッドＨ形鋼３のウェブ高さｈの中心軸に関するフランジ板１の断面係数Ｚ_fと、ウェブ板２の断面係数Ｚ_wとの関係は、所定の関係を満足する関数αで表されるものである。ウェブ板２は、柱材５に接合される梁端部２１にスチフナ４が取り付けられて補剛される。
【選択図】図１

Description

本発明は、降伏強度の異なるフランジ板とウェブ板とを接合させて形成されたハイブリッドＨ形鋼を梁材として用いたハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造に関する。

従来より、超高層ビルや物流倉庫といった大型案件の需要増に伴う部材断面の大形化に伴い、Ｈ形断面の鉄骨梁に対して高強度の鋼材が使用されるケースが増加している。例えば、降伏強度の異なるフランジとウェブとを接合させて形成されたＨ形断面の鉄骨梁として、特許文献１、２に開示されるハイブリッドＨ形鋼が提案されている。

特許文献１に開示されたハイブリッドＨ形鋼は、フランジを軟鋼とするとともに、ウェブを高張力鋼としたものである。特許文献１に開示されたハイブリッドＨ形鋼は、大きな荷重が作用し、フランジが降伏し始めた後も、ウェブが弾性範囲内にあることで、フランジの局部変形が拘束されることを特徴とするものである。

特許文献２に開示されたハイブリッドＨ形鋼は、降伏強度ｆ₁のＴ形鋼と降伏強度ｆ₂のウェブ板とを溶接により接合して形成されるウェブ高さｈのハイブリッドＨ形鋼であり、ｆ₁＞ｆ₂となるものである。特許文献２に開示されたハイブリッドＨ形鋼は、Ｔ形鋼のウェブ高さｈ₁が、ｈ₁≧（ｆ₁−ｆ₂）×ｈ／（２×ｆ₁）となるように設定されることで、フランジが降伏する前にウェブに降伏が生じないようにすることを特徴とするものである。なお、Ｔ形鋼には、圧延Ｔ形鋼又はＣＴ形鋼が用いられる。

特開平４−２６９２４９号公報 特開２００８−２９７８３９号公報

しかし、特許文献２に開示されたハイブリッドＨ形鋼は、一般に、曲げ耐力に対する寄与の大きいフランジに高強度鋼を適用すれば梁の曲げ耐力は増大するが、曲げ耐力に対してウェブの寄与が大きい断面の場合、例えば、梁せいが大きく、梁幅が小さい断面については、強度の高いフランジが降伏する前に、強度の低いウェブがフランジ近傍で早期に降伏するものとなり、曲げ耐力を十分に増大することができないおそれがあるという問題点があった。

また、特許文献２に開示されたハイブリッドＨ形鋼は、Ｔ形鋼とウェブの降伏強度に大きな差がある場合（ｆ₁＞＞ｆ₂）に、Ｔ形鋼のウェブ高さｈ₁が大きくなるものとなり、全断面に高強度鋼が用いられたＨ形鋼に近似することから、不経済となるという問題点があった。

さらに、特許文献２に開示されたハイブリッドＨ形鋼は、強度クラスが４００Ｎ級、４９０Ｎ級の圧延Ｔ形鋼やＣＴ形鋼を中心として用いられるものであるが、これ以上の強度クラスの圧延Ｔ形鋼やＣＴ形鋼に関しては、材料入手が困難であるという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、フランジの降伏前にウェブの降伏が生じた場合に、曲げ耐力の十分な増大が困難なものとなるＨ形断面の条件を見極めて、ウェブ板をスチフナで補剛してコスト増大を最小限に抑えて曲げ耐力の増大を図り、スチフナがウェブ板の局部座屈の発生を抑制して、早期の耐力喪失を簡易に防止することのできるハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造を提供することにある。

第１発明に係るハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造は、降伏強度ｆ_fのフランジ板と降伏強度ｆ_wのウェブ板とが接合されてｆ_f＞ｆ_wとなるハイブリッドＨ形鋼を梁材として用いたハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造であって、前記フランジ板の降伏強度ｆ_fと、前記ウェブ板の降伏強度ｆ_wと、前記ハイブリッドＨ形鋼のウェブ高さｈの中心軸に関する前記フランジ板の断面係数Ｚ_fと、前記ウェブ板の断面係数Ｚ_wとの関係は、下記（１）式により規定される関係を満足する関数αで表されるものであり、前記ウェブ板は、柱材に接合される梁端部にスチフナが取り付けられて補剛されることを特徴とする。

第２発明に係るハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造は、第１発明において、前記ウェブ板の降伏強度ｆ_wと、前記スチフナの降伏強度ｆ_sと、前記ハイブリッドＨ形鋼のウェブ高さｈの中心軸に関する前記ウェブ板の断面係数Ｚ_wと、前記スチフナの断面係数Ｚ_sとの関係は、前記関数αとの関係で下記（２）式により規定される関係を満足する関数βで表されるものであり、前記ウェブ板は、前記ハイブリッドＨ形鋼のウェブ高さｈの中心軸に対して略対称に前記スチフナが取り付けられることを特徴とする。

第３発明に係るハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造は、第１発明において、前記スチフナは、柱材のフェースから３０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下の距離ｄ₁で離間させるとともに、上部及び下部の前記フランジ板から３０ｍｍ以上の距離ｄ₂で離間させて、前記ウェブ板の両面に取り付けられることを特徴とする。

第１発明〜第３発明によれば、ハイブリッドＨ形鋼が上記（１）式により規定される関係を満足するときに、ウェブ板が早期に降伏するものとなるが、スチフナが曲げ耐力に寄与するものとなるため、全断面高強度形鋼梁の降伏曲げモーメントＭ_y1と同等以上の降伏曲げモーメントＭ_y2を確保することが可能となる。

第１発明〜第３発明によれば、高強度鋼がフランジ板のみに用いられたハイブリッドＨ形鋼であっても、全体が高強度鋼から構成される全断面高強度形鋼梁と同等の曲げ耐力を確保することができる。これにより、第１発明〜第３発明によれば、全断面高強度形鋼梁と同等の曲げ耐力を確保しながら、ウェブ板に従来鋼を用いることで、全断面高強度形鋼梁と比較して、ハイブリッドＨ形鋼の製造コストを著しく低減させることが可能となる。

第１発明〜第３発明によれば、早期の耐力喪失を防止するものとして、ウェブ板の梁端部にスチフナが取り付けられて補剛されるため、ハイブリッドＨ形鋼の耐力が十分に引き出されるものとなって、かつ、ウェブ板の局部座屈による早期の耐力喪失を簡易に防止することが可能となる。

特に、第２発明によれば、ハイブリッドＨ形鋼で特に問題となる関数αを変数として、関数βが上記（２）式に示される関係を満足するように、スチフナの寸法や取付位置が決定される。これにより、第２発明によれば、ハイブリッドＨ形鋼で特に問題となる関数αから関数βが設定されて、スチフナの寸法や取付位置が決定されることで、ハイブリッドＨ形鋼の設計、加工を容易にすることが可能となる。

特に、第２発明によれば、関数βが上記（２）式に示される関係を満足するように、スチフナの寸法や取付位置が決定されるため、関数βが上記（２）式により規定される関係を満足する取付位置に所定の寸法のスチフナを取り付けるだけで、容易な設計、加工によって、十分な曲げ耐力を確保したハイブリッドＨ形鋼を提供することが可能となる。

特に、第３発明によれば、柱材のフェースから、３０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下の距離ｄ₁でスチフナ端部を離間させるとともに、上部フランジ板及び下部フランジ板から３０ｍｍ以上の距離ｄ₂でスチフナ面を離間させて、ウェブ板の梁端部の両面に一対のスチフナが取り付けられる。これにより、第３発明によれば、ウェブ板の梁端部でスチフナ端部及びスチフナ面が離間されることで、溶接等によるスチフナの取付作業を容易にすることが可能となる。

本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造を示す斜視図である。 本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造を示す側面図である。 本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造を示す正面図である。 本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の計算モデルを示す正面図である。 本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁のＰ_y2／Ｐ_y1と関数αとの関係を示すグラフである。 本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造の解析モデルを示す正面図である。 本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造のＭ_y2／Ｍ_y1と関数βとの関係を示すグラフである。

以下、本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、図１、図２に示すように、主に、建造物の上下方向に延びる柱材５に接合されて、両端拘束又は片端拘束された状態の左右方向に延びる梁材６に適用される。

本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、フランジの強度とウェブの強度とを異ならせたハイブリッドＨ形鋼３が梁材６として用いられるものであり、梁材６の幅方向Ｚに延びるフランジ板１と、梁材６の高さ方向Ｙに延びるウェブ板２とを備える。

フランジ板１は、ウェブ板２の上端部に溶接等によって接合される上部フランジ板１１と、ウェブ板２の下端部に溶接等によって接合される下部フランジ板１２とを有する。フランジ板１は、上部フランジ板１１と下部フランジ板１２とが互いに略平行となるように接合される。フランジ板１は、梁材６の幅方向Ｚで上部フランジ板１１及び下部フランジ板１２の略中央に所定の板幅ｔ_wを有するウェブ板２が架設される。

上部フランジ板１１及び下部フランジ板１２は、梁材６の幅方向Ｚに所定のフランジ幅ｂ_f、フランジ厚ｔ_fを有するとともに、梁材６の長手方向Ｘに所定の長さＬを有する。上部フランジ板１１及び下部フランジ板１２は、降伏強度ｆ_fが３８５Ｎ／ｍｍ²以上の高強度鋼の鋼板等が用いられる。なお、上部フランジ板１１及び下部フランジ板１２は、これに限らず、如何なる降伏強度ｆ_fの鋼板等が用いられてもよい。

ウェブ板２は、梁材６の高さ方向Ｙに所定のウェブ高さｈを有するとともに、梁材６の長手方向Ｘに所定の長さＬを有する。ウェブ板２は、降伏強度ｆ_wが３２５Ｎ／ｍｍ²以下の従来鋼の鋼板等が用いられる。なお、ウェブ板２は、これに限らず、ウェブ板２の降伏強度ｆ_wを上部フランジ板１１及び下部フランジ板１２の降伏強度ｆ_fよりも低くしたものであれば、如何なる降伏強度ｆ_wの鋼板等が用いられてもよい。

ウェブ板２は、梁材６の長手方向Ｘの端部となる梁端部２１が、建造物の上下方向に延びる柱材５の側面となるフェース５ａに溶接等で接合される。ウェブ板２は、所定のウェブ高さｈの中心軸Ｃに対して略対称となるように、スチフナ４が一対となって取り付けられる。ウェブ板２は、梁材６の高さ方向Ｙに一対となって取り付けられるスチフナ４が、梁材６の幅方向Ｚでウェブ板２の両面に溶接等で接合されて、４枚のスチフナ４で補剛されるものとなる。

スチフナ４は、梁材６の幅方向Ｚに所定のスチフナ幅ｂ_s、スチフナ厚ｔ_sを有するとともに、梁材６の長手方向Ｘに所定のスチフナ長さＬ_sを有する。スチフナ４は、降伏強度ｆ_sが３２５Ｎ／ｍｍ²以下の従来鋼の鋼板等が用いられる。なお、スチフナ４は、如何なる降伏強度ｆ_sの鋼板等が用いられてもよい。

スチフナ４は、図２、図３に示すように、柱材５のフェース５ａから、３０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下の距離ｄ₁でスチフナ端部４ａを離間させるとともに、上部フランジ板１１及び下部フランジ板１２から３０ｍｍ以上の距離ｄ₂でスチフナ面４ｂを離間させて、ウェブ板２の両面に取り付けられる。なお、スチフナ４は、これに限らず、柱材５のフェース５ａや、上部フランジ板１１及び下部フランジ板１２から、如何なる距離で離間させて取り付けられてもよい。

スチフナ４は、梁材６の高さ方向Ｙの上側で、上部フランジ板１１から距離ｄ₂で離間させて取り付けられる上部スチフナ４１と、梁材６の高さ方向Ｙの下側で、下部フランジ板１２から距離ｄ₂で離間させて取り付けられる下部スチフナ４２とを備える。上部スチフナ４１及び下部スチフナ４２は、ウェブ板２の両面から梁材６の幅方向Ｚに延びて取り付けられる。

ハイブリッドＨ形鋼３は、図２に示すように、上部フランジ板１１及び下部フランジ板１２の降伏強度ｆ_fが３８５Ｎ／ｍｍ²以上となるフランジ板１と、降伏強度ｆ_wが３２５Ｎ／ｍｍ²以下となるウェブ板２とが接合される。ハイブリッドＨ形鋼３は、フランジ板１の降伏強度ｆ_fとウェブ板２の降伏強度ｆ_wとの関係がｆ_f＞ｆ_wとなる。

ハイブリッドＨ形鋼３は、フランジ板１の降伏強度ｆ_fと、ウェブ板２の降伏強度ｆ_wと、所定のウェブ高さｈの中心軸Ｃに関するフランジ板１の断面係数Ｚ_fと、所定のウェブ高さｈの中心軸Ｃに関するウェブ板２の断面係数Ｚ_wとの関係が、下記（１）式により規定される関係を満足する関数αで表される。

ハイブリッドＨ形鋼３は、ウェブ板２の降伏強度ｆ_wと、スチフナ４の降伏強度ｆ_sと、所定のウェブ高さｈの中心軸Ｃに関するウェブ板２の断面係数Ｚ_wと、所定のウェブ高さｈの中心軸Ｃに関するスチフナ４の断面係数Ｚ_sとの関係が、関数αとの関係で下記（２）式により規定される関係を満足する関数βで表される。

ハイブリッドＨ形鋼３は、図４、図５に示すように、フランジ板１の降伏前にウェブ板２の降伏が生じることで、ハイブリッドＨ形鋼３の曲げ耐力を十分に増大できないものとなるＨ形断面の条件を見極めるための解析計算の結果が表される。

ハイブリッドＨ形鋼梁は、図４に示すように、柱材５のフェース５ａにウェブ板２の梁端部２１が固定された片持ち梁を想定して、ウェブ板２の梁端部２１の反対側となる自由端部２２で下方に向けた荷重Ｐが作用した場合を、この解析計算の計算モデルとしている。

この解析計算では、下記表１に表される各々の断面条件について、全断面高強度形鋼梁の降伏曲げ荷重Ｐ_y1と、ハイブリッド形鋼無補剛梁の降伏曲げ荷重Ｐ_y2とを比較している。ここで、全断面高強度形鋼梁とは、フランジ、ウェブともに５５０Ｎ級（降伏強度が３８５Ｎ／ｍｍ²）の高強度鋼が用いられるものである。また、ハイブリッド形鋼無補剛梁とは、ウェブ板２にスチフナ４が取り付けられていないもので、フランジに５５０Ｎ級の高強度鋼、ウェブに４９０Ｎ級（降伏強度が３２５Ｎ／ｍｍ²）の従来鋼が用いられるものである。

全断面高強度形鋼梁は、荷重Ｐが作用して初期剛性の１／３となって降伏するときに、降伏曲げ荷重Ｐ_y1となる。ハイブリッド形鋼無補剛梁は、荷重Ｐが作用して初期剛性の１／３となって降伏するときに、降伏曲げ荷重Ｐ_y2となる。

この解析計算の結果では、図５に示すように、フランジ板１の降伏強度ｆ_fと、ウェブ板２の降伏強度ｆ_wと、フランジ板１の断面係数Ｚ_fと、ウェブ板２の断面係数Ｚ_wとの関係を示す関数αを横軸とするとともに、ハイブリッド形鋼無補剛梁の降伏曲げ荷重Ｐ_y2を、全断面高強度形鋼梁の降伏曲げ荷重Ｐ_y1で除した無次元数Ｐ_y2／Ｐ_y1を縦軸とすると、関数αの増大とともにＰ_y2／Ｐ_y1が減少することがわかる。

この解析計算の結果では、関数α≧０．１となるときに、ハイブリッド形鋼無補剛梁の降伏曲げ荷重Ｐ_y2が、全断面高強度形鋼梁の降伏曲げ荷重Ｐ_y1と比較して２％以上低下するものとなる。このとき、この解析計算の結果では、上記（１）式に表される関係を満足する場合に、フランジのみに高強度鋼を適用しても、フランジの降伏前にウェブの降伏が生じるものとなり、梁材６の曲げ耐力を全体として十分に増大することができないおそれがあるものとなる。

ハイブリッドＨ形鋼３は、図６に示すように、ウェブ板２の梁端部２１にスチフナ４が取り付けられて補剛されるものであり、フランジ板１に５５０Ｎ級（降伏強度が３８５Ｎ／ｍｍ²）の高強度鋼、ウェブ板２に４９０Ｎ級（降伏強度が３２５Ｎ／ｍｍ²）の従来鋼が用いられる。

ハイブリッドＨ形鋼３は、図６、図７に示すように、ウェブ板２の自由端部２２に曲げ荷重Ｐが作用して初期剛性の１／３となって降伏するときの降伏曲げモーメントについて、シェル要素によるＦＥＭ解析の結果が表される。

ハイブリッドＨ形鋼３は、図６に示すように、柱材５のフェース５ａにウェブ板２の梁端部２１が固定された片持ち梁を想定して、ウェブ板２の梁端部２１の反対側となる自由端部２２で下方に向けた曲げ荷重Ｐが作用した場合を、このＦＥＭ解析の解析モデルとしている。ハイブリッドＨ形鋼３は、ウェブ高さｈの中心軸Ｃから所定の離間距離Ｄで、スチフナ４がウェブ板２に取り付けられる。

このＦＥＭ解析では、下記表２に表される各々の解析ケースについて、全断面高強度形鋼梁の降伏曲げモーメントＭ_y1と、ハイブリッド形鋼無補剛梁及びハイブリッドＨ形鋼３の降伏曲げモーメントＭ_y2とを比較している。ここで、各々の解析ケースについて、Ｈ形鋼断面寸法は、ｈ＝１３００ｍｍ、ｂ_f＝５００ｍｍ、Ｌ＝１３０００ｍｍ、ｔ_w＝１２ｍｍ、ｔ_f＝４０ｍｍとしている。また、ハイブリッドＨ形鋼３の解析ケースについて、スチフナ４の寸法は、ｂ_s＝２００ｍｍ、ｔ_s＝９ｍｍ、Ｌ_s＝２１６７ｍｍとしている。

このＦＥＭ解析の結果は、下記表３に表されるものとなる。ハイブリッドＨ形鋼３は、図７に示すように、ウェブ板２の降伏強度ｆ_wと、スチフナ４の降伏強度ｆ_sと、ウェブ板２の断面係数Ｚ_wと、スチフナ４の断面係数Ｚ_sとの関係を示す関数βを横軸とするとともに、ハイブリッド形鋼無補剛梁及びハイブリッドＨ形鋼３の降伏曲げモーメントＭ_y2を、全断面高強度形鋼梁の降伏曲げモーメントＭ_y1で除した無次元数Ｍ_y2／Ｍ_y1を縦軸とすると、関数βの増大とともにＭ_y2／Ｍ_y1が増大することがわかる。

ハイブリッドＨ形鋼３は、図７に示すように、関数βに係数０．０２７を乗じた値に比例して、Ｍ_y2／Ｍ_y1が増大することがわかる。また、ハイブリッドＨ形鋼３は、Ｍ_y2／Ｍ_y1が１．００以上となれば、全断面高強度形鋼梁と同等の降伏曲げモーメントＭ_y2を確保できる。ここで、関数βに乗じる係数０．０２７は、関数βとＭ_y2／Ｍ_y1との関係を示す直線の傾斜を表すものであり、（１．００２−０．９８１）／（０．７９−０．００）＝０．０２７として、算定される係数である。

Ｍ_y2／Ｍ_y1は、関数α、関数βとの関係で下記（３）式により規定される関係を満足する。

ここで、Ｆ（α）は、断面形状によって規定される関数αを変数として、ハイブリッド形鋼無補剛梁のＭ_y2／Ｍ_y1を示す関数であり、図７に示すように、β＝０のときのＭ_y2／Ｍ_y1の値を示すものである。Ｆ（α）は、図５に示すように、ハイブリッド形鋼無補剛梁の降伏曲げ荷重Ｐ_y2を、全断面高強度形鋼梁の降伏曲げ荷重Ｐ_y1で除した無次元数Ｐ_y2／Ｐ_y1が、Ｍ_y2／Ｍ_y1と等しくなることから、Ｍ_y2／Ｍ_y1と関数αとの関係を近似式であらわすと、下記（４）式により規定される関係を満足する。

したがって、関数βは、Ｍ_y2／Ｍ_y1が１．００以上となることで、ハイブリッドＨ形鋼３が全断面高強度形鋼梁と同等の降伏曲げモーメントＭ_y2を確保したものとなるときに、関数αとの関係で上記（２）式により規定される関係を満足するものとなることがわかる。

このとき、本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、ハイブリッドＨ形鋼３が上記（１）式により規定される関係を満足するときに、ウェブ板２が早期に降伏するものとなるが、スチフナ４が曲げ耐力に寄与するものとなるため、全断面高強度形鋼梁の降伏曲げモーメントＭ_y1と同等以上の降伏曲げモーメントＭ_y2を確保することが可能となる。

本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、ハイブリッドＨ形鋼３において、特に問題となる関数αを変数として、関数βが上記（２）式に示される関係を満足するように、スチフナ４の寸法や取付位置が決定される。これにより、本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、ハイブリッドＨ形鋼３で特に問題となる関数αから関数βが設定されて、スチフナ４の寸法や取付位置が決定されることで、ハイブリッドＨ形鋼３の設計、加工を容易にすることが可能となる。

本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、関数βが上記（２）式に示される関係を満足するように、スチフナ４の寸法や取付位置が決定される。これにより、本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、関数βが上記（２）式により規定される関係を満足する取付位置に所定の寸法のスチフナ４を取り付けるだけで、容易な設計、加工によって、十分な曲げ耐力を確保したハイブリッドＨ形鋼３を提供することが可能となる。

本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、高強度鋼がフランジ板１のみに用いられたハイブリッドＨ形鋼３であっても、全体が高強度鋼から構成される全断面高強度形鋼梁と同等の曲げ耐力を確保することができる。これにより、本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、全断面高強度形鋼梁と同等の曲げ耐力を確保しながら、ウェブ板２に従来鋼を用いることで、全断面高強度形鋼梁と比較して、ハイブリッドＨ形鋼３の製造コストを著しく低減させることが可能となる。

Ｈ形断面の鉄骨梁は、ウェブの幅厚比が大きいと、曲げ荷重Ｐが作用したときに梁端ウェブに局部座屈が生じやすくなるため早期の耐力喪失が懸念される。本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、早期の耐力喪失を防止するものとして、ウェブ板２の梁端部２１にスチフナ４が取り付けられて補剛される。これにより、本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、ハイブリッドＨ形鋼３の耐力が十分に引き出されるものとなって、かつ、ウェブ板２の局部座屈による早期の耐力喪失を簡易に防止することが可能となる。

本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、図３に示すように、柱材５のフェース５ａから、３０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下の距離ｄ₁でスチフナ端部４ａを離間させるとともに、上部フランジ板１１及び下部フランジ板１２から３０ｍｍ以上の距離ｄ₂でスチフナ面４ｂを離間させて、ウェブ板２の梁端部２１の両面に一対のスチフナ４が取り付けられる。これにより、本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、ウェブ板２の梁端部２１でスチフナ端部４ａ及びスチフナ面４ｂが離間されることで、溶接等によるスチフナ４の取付作業を容易にすることが可能となる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

例えば、本発明を適用したハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造７は、ハイブリッドＨ形鋼３のフランジ板１の降伏強度ｆ_fを３２５Ｎ／ｍｍ²等とするとともに、ウェブ板２の降伏強度ｆ_wを２３５Ｎ／ｍｍ²等とした従来鋼等の組み合わせが用いられてもよい。

１ ：フランジ板
１１ ：上部フランジ板
１２ ：下部フランジ板
２ ：ウェブ板
２１ ：梁端部
２２ ：自由端部
３ ：ハイブリッドＨ形鋼
４ ：スチフナ
４ａ ：スチフナ端部
４ｂ ：スチフナ面
４１ ：上部スチフナ
４２ ：下部スチフナ
５ ：柱材
５ａ ：フェース
６ ：梁材
７ ：補剛構造
Ｘ ：長手方向
Ｙ ：高さ方向
Ｚ ：幅方向
ｈ ：ウェブ高さ
ｂ_f ：フランジ幅
ｔ_f ：フランジ厚
ｂ_s ：スチフナ幅
ｔ_s ：スチフナ厚
ｔ_w ：ウェブ板幅

Claims (3)

1. 降伏強度ｆ_fのフランジ板と降伏強度ｆ_wのウェブ板とが接合されてｆ_f＞ｆ_wとなるハイブリッドＨ形鋼を梁材として用いたハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造であって、
   前記フランジ板の降伏強度ｆ_fと、前記ウェブ板の降伏強度ｆ_wと、前記ハイブリッドＨ形鋼のウェブ高さｈの中心軸に関する前記フランジ板の断面係数Ｚ_fと、前記ウェブ板の断面係数Ｚ_wとの関係は、下記（１）式により規定される関係を満足する関数αで表されるものであり、
   前記ウェブ板は、柱材に接合される梁端部にスチフナが取り付けられて補剛されること
   を特徴とするハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造。
   

   
2. 前記ウェブ板の降伏強度ｆ_wと、前記スチフナの降伏強度ｆ_sと、前記ハイブリッドＨ形鋼のウェブ高さｈの中心軸に関する前記ウェブ板の断面係数Ｚ_wと、前記スチフナの断面係数Ｚ_sとの関係は、前記関数αとの関係で下記（２）式により規定される関係を満足する関数βで表されるものであり、
   前記ウェブ板は、前記ハイブリッドＨ形鋼のウェブ高さｈの中心軸に対して略対称に前記スチフナが取り付けられること
   を特徴とする請求項１記載のハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造。
   

   
3. 前記スチフナは、柱材のフェースから３０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下の距離ｄ₁で離間させるとともに、上部及び下部の前記フランジ板から３０ｍｍ以上の距離ｄ₂で離間させて、前記ウェブ板の両面に取り付けられること
   を特徴とする請求項２記載のハイブリッドＨ形鋼梁の補剛構造。

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