JP2015206229A - Column-beam joining structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、柱梁接合構造に関する。 The present invention relates to a column beam connection structure.
柱と梁は一般的に溶接により接合（剛接合）されているが、柱と梁との接合部（梁端仕口部）は地震などの外力により大きな応力が発生して破断するおそれがある。特に、外力によるモーメントは梁の長手方向の中央部分よりも端部の方が大きくなるので、梁端仕口部が破断しやすい。 The column and the beam are generally joined by welding (rigidly joined), but the joint between the column and the beam (beam end joint) may be broken due to large stress generated by an external force such as an earthquake. In particular, the moment due to the external force is greater at the end than at the center in the longitudinal direction of the beam, so the beam end joint is likely to break.
そこで、梁端部のフランジに幅を広げる部材（水平ハンチ）を取付けて梁端仕口部の応力を低減させるようにしたものが提案されている。 In view of this, there has been proposed a member in which a member (horizontal hunch) for expanding the width is attached to the flange at the beam end portion to reduce the stress at the beam end joint portion.
しかしながら、フランジに水平ハンチを取り付けると、水平ハンチの先端（梁端仕口部の端とは反対側の端）における形状が不連続となり、この位置のフランジにひずみの集中が発生する。この結果、ハンチ先端においてフランジに亀裂が進展し、性能を十分に発揮できないおそれがある。 However, when a horizontal haunch is attached to the flange, the shape at the tip of the horizontal haunch (the end opposite to the end of the beam end joint) becomes discontinuous, and strain is concentrated on the flange at this position. As a result, cracks may develop in the flange at the front end of the haunch, and the performance may not be sufficiently exhibited.
本発明はかかる課題に鑑みてなされたもので、ひずみの集中を緩和し、梁の変形能力の向上を図ることにある。 The present invention has been made in view of such problems, and it is intended to alleviate strain concentration and improve the deformability of the beam.
かかる目的を達成するために本発明の柱梁接合構造は、Ｈ形鋼で構成された梁のフランジの端面を鋼製の柱に溶接した柱梁接合構造であって、前記フランジは、所定幅の定幅部と、前記定幅部と梁端仕口部との間に設けられた拡幅部であって、前記所定幅よりも大きい幅の拡幅部と、を備え、前記拡幅部は、前記定幅部の側から前記梁端仕口部の側に向かうにつれて、曲線的に幅が増加する円弧形状、もしくは前記円弧形状と直線形状の複合形状、を有し、前記所定幅をＢ、前記梁の梁せいをＨ、前記円弧形状の円弧半径をＲとした場合に、０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５となる前記梁において、Ｒ／Ｂ≧０．５としたことを特徴とする。
このような柱梁接合構造によれば、梁端仕口部側の幅を所定幅よりも大きくできるので梁端仕口部での破壊を防止できる。また、０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５の範囲内で、Ｒ／Ｂ≧０．５とすることにより、拡幅部（円弧形状の部分）におけるひずみの集中を緩和して亀裂の発生を抑制することができる。よって、梁の変形能力の向上を図ることが可能である。
In order to achieve this object, the beam-column joint structure of the present invention is a beam-column joint structure in which the end face of a flange of a beam made of H-shaped steel is welded to a steel column, and the flange has a predetermined width. And a widened portion provided between the constant width portion and the beam end joint portion, the widened portion having a width larger than the predetermined width, wherein the widened portion is the constant width. An arc shape whose width increases in a curve as it goes from the side of the beam to the side of the beam end joint, or a combined shape of the arc shape and a linear shape, and the predetermined width is B, and the beam of the beam Where H is H and R is the arc radius of the arc shape, R / B ≧ 0.5 in the beam where 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5.
According to such a beam-column joint structure, the width on the beam end joint portion side can be made larger than a predetermined width, so that the breakage at the beam end joint portion can be prevented. Further, by setting R / B ≧ 0.5 within the range of 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5, the concentration of strain in the widened portion (arc-shaped portion) is alleviated and cracks are generated. Can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the deformation capacity of the beam.
また、かかる目的を達成するために本発明の柱梁接合構造は、Ｈ形鋼で構成された梁のフランジの端面を鋼製の柱に溶接した柱梁接合構造であって、前記フランジは、所定幅の定幅部と、前記定幅部と梁端仕口部との間に設けられた拡幅部であって、前記所定幅よりも大きい幅の拡幅部と、を備え、前記拡幅部は、前記定幅部の側から前記梁端仕口部の側に向かうにつれて、曲線的に幅が増加する円弧形状、もしくは前記円弧形状と直線形状の複合形状、を有し、前記所定幅をＢ、前記梁の梁せいをＨ、前記円弧形状の円弧半径をＲとした場合に、０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５となる前記梁において、Ｒ／Ｈ≧０．２としたことを特徴とする。
このような柱梁接合構造によれば、梁端仕口部側の幅を所定幅よりも大きくできるので梁端仕口部での破壊を防止できる。また、０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５の範囲内で、Ｒ／Ｈ≧０．２とすることにより、拡幅部（円弧形状の部分）におけるひずみの集中を緩和して亀裂の発生を抑制することができる。よって、梁の変形能力の向上を図ることが可能である。
In order to achieve this object, the beam-to-column connection structure of the present invention is a beam-to-column connection structure in which the end face of a flange of a beam made of H-shaped steel is welded to a steel column, and the flange includes: A constant width portion having a predetermined width, and a widening portion provided between the constant width portion and the beam end joint portion, and a widening portion having a width larger than the predetermined width, the widening portion, It has an arc shape whose width increases in a curve as it goes from the constant width portion side to the beam end joint portion side, or a combined shape of the arc shape and a linear shape, and the predetermined width is B, R / H ≧ 0.2 in the beam where 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5, where H is the beam and R is the arc radius of the arc shape.
According to such a beam-column joint structure, the width on the beam end joint portion side can be made larger than a predetermined width, so that the breakage at the beam end joint portion can be prevented. Further, by setting R / H ≧ 0.2 within the range of 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5, the concentration of strain in the widened portion (arc-shaped portion) is alleviated and cracks are generated. Can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the deformation capacity of the beam.
かかる柱梁接合構造であって、外力が入力された場合、前記梁は、前記梁端仕口部の位置にて降伏するよりも前に前記円弧形状の前記定幅部側の端部にて降伏することが望ましい。
このような柱梁接合構造によれば、梁端仕口部での破壊を防止することができる。
In such a column beam connection structure, when an external force is input, the beam yields at the end of the arc-shaped constant width portion before yielding at the position of the beam end joint. It is desirable.
According to such a beam-column joint structure, it is possible to prevent breakage at the beam end joint.
かかる柱梁接合構造であって、前記フランジの前記定幅部と前記拡幅部は、同一の鋼板によって一体的に形成されていることが望ましい。
このような柱梁接合構造によれば、ひずみの集中を抑制でき、均質に降伏するようにできる。
In such a column beam connection structure, it is desirable that the constant width portion and the widened portion of the flange are integrally formed of the same steel plate.
According to such a column beam connection structure, it is possible to suppress the concentration of strain and to yield uniformly.
かかる柱梁接合構造であって、前記拡幅部は、前記梁端仕口部側の端部に前記所定幅よりも大きい幅の梁端側定幅部をさらに有し、前記円弧形状もしくは前記複合形状は、前記定幅部と前記梁端側定幅部との間に形成されていることが望ましい。
このような柱梁接合構造によれば、梁を柱に接合（溶接）しやすくすることができる。
In such a column beam connection structure, the widened portion further includes a beam end side constant width portion having a width larger than the predetermined width at an end portion on the beam end joint portion side, and the arc shape or the composite shape is Preferably, it is formed between the constant width portion and the beam end side constant width portion.
According to such a column beam connection structure, the beam can be easily joined (welded) to the column.
本発明によれば、梁の変形能力の向上を図ることが可能である。 According to the present invention, it is possible to improve the deformability of a beam.
＝＝＝柱梁接合構造について＝＝＝
≪参考例の柱梁接合構造≫
図１Ａ及び図１Ｂは、参考例の柱梁接合構造の斜視図である。
=== About the column beam connection structure ===
≪Reference example column beam connection structure≫
1A and 1B are perspective views of a column beam connection structure of a reference example.
図に示す参考例の柱梁接合構造は、柱１０と、梁４０と、水平ハンチ１００とを備えて構成されている。 The column-beam joint structure of the reference example shown in the figure includes a column 10, a beam 40, and a horizontal haunch 100.
柱１０は、構造建物において床や梁などの鉛直荷重を支える構造部材である。図に示すように、柱１０は角型の鋼管である。また、柱１０は、上下一対のダイアフラム１２とガセットプレート１４を有している。 The column 10 is a structural member that supports a vertical load such as a floor or a beam in a structural building. As shown in the figure, the column 10 is a square steel pipe. Further, the column 10 has a pair of upper and lower diaphragms 12 and a gusset plate 14.
ダイアフラム１２は、柱１０の仕口の剛性を高める鋼板であり、柱１０において、梁４０（より具体的には、後述するフランジ４４）との接合位置の周囲に設けられている。 The diaphragm 12 is a steel plate that increases the rigidity of the joint of the column 10, and is provided around the joint position of the column 10 with the beam 40 (more specifically, a flange 44 described later).
ガセットプレート１４は、柱１０と梁４０（より具体的には、後述するウェブ４２）との接合位置に設けられている。ガセットプレート１４は、２つの部材（ここでは柱１０と梁４０）を連結するための鋼板である。ガセットプレート１４、及び、梁４０（ウェブ４２）の長手方向の端部には、ボルト１６を通す孔（不図示）が複数設けられている。そして、ガセットプレート１４と梁４０（ウェブ４２）はボルト１６とナット（不図示）で締め付けられている。 The gusset plate 14 is provided at a joint position between the column 10 and the beam 40 (more specifically, a web 42 described later). The gusset plate 14 is a steel plate for connecting two members (here, the column 10 and the beam 40). A plurality of holes (not shown) through which the bolts 16 are passed are provided at the longitudinal ends of the gusset plate 14 and the beam 40 (web 42). The gusset plate 14 and the beam 40 (web 42) are fastened with bolts 16 and nuts (not shown).
梁４０は、構造建物において柱同士を水平方向につなぐ構造部材である。図に示すように梁４０は、長手方向に垂直な断面がＨ形の鉄製の鋼材（いわゆるＨ形鋼）であり、ウェブ４２とフランジ４４を有している。また、梁４０にはスカラップ４６が形成されている。 The beam 40 is a structural member that connects columns in a horizontal direction in a structural building. As shown in the drawing, the beam 40 is an iron steel material (so-called H-shaped steel) whose cross section perpendicular to the longitudinal direction is H-shaped, and has a web 42 and a flange 44. A scallop 46 is formed on the beam 40.
フランジ４４は、梁４０の上縁と下縁にそれぞれ配置された板状部材である。フランジ４４の長手方向の端（端面）は、溶接により柱１０のダイアフラム１２と接合されている。この接合部のことを梁端仕口部ともいう。 The flanges 44 are plate-like members arranged on the upper and lower edges of the beam 40, respectively. The longitudinal end (end surface) of the flange 44 is joined to the diaphragm 12 of the column 10 by welding. This joint is also called a beam end joint.
ウェブ４２は、上下のフランジ４４を結ぶ板状部材である。前述したように、ウェブ４２はボルト１６とナットによって柱１０のガセットプレート１４と接合されている。 The web 42 is a plate-like member that connects the upper and lower flanges 44. As described above, the web 42 is joined to the gusset plate 14 of the pillar 10 by the bolt 16 and the nut.
スカラップ４６は、梁４０のウェブ２２の長手方向端部において上下のフランジ４４の近傍に設けられた円弧形状の切欠きである。 The scallop 46 is an arc-shaped notch provided in the vicinity of the upper and lower flanges 44 at the longitudinal end portion of the web 22 of the beam 40.
柱１０と梁４０とを接合する際には、柱１０のガセットプレート１４と、梁４０のウェブ４２と、をボルト１６及びナットを用いて固定してから、ダイアフラム１２とフランジ４４とを溶接により接合する。 When the column 10 and the beam 40 are joined, the gusset plate 14 of the column 10 and the web 42 of the beam 40 are fixed using the bolt 16 and the nut, and then the diaphragm 12 and the flange 44 are welded. Join.
この柱１０と梁４０との接合では、地震力などの外力が入力された際に、梁端仕口部で破壊するおそれがある。これは、外力によるモーメントが梁の長手方向の中央側よりも端側の方が大きくなるからである。また、梁端仕口部ではウェブ４２にスカラップ４６が形成されており、さらに、柱１０のダイアフラム１２と梁４０のフランジ４４とが溶接で接合されているため、他の部位よりも強度が弱く損傷するおそれが高くなっている。 In the joining of the column 10 and the beam 40, when an external force such as a seismic force is input, the beam end joint may be broken. This is because the moment due to the external force is greater on the end side than on the center side in the longitudinal direction of the beam. Further, the scallop 46 is formed on the web 42 at the beam end joint, and further, the diaphragm 12 of the column 10 and the flange 44 of the beam 40 are joined by welding, so that the strength is weaker than that of other parts and damage occurs. The risk is high.
そこで、この参考例では、梁４０の端部におけるフランジ４４の梁幅方向の両側部に長手方向に沿って矩形状の水平ハンチ１００を水平に設けている。水平ハンチ１００は溶接によりダイアフラム１２とフランジ４４とに接合されている。ここで、水平ハンチ１００においてダイアフラム１２と接合された梁端仕口部側の端を基端Ｐ２とよび、長手方向において基端Ｐ２とは反対側の端を先端Ｐ１とよぶ。 Therefore, in this reference example, rectangular horizontal hunches 100 are provided horizontally along the longitudinal direction on both sides of the flange 44 at the end of the beam 40 in the beam width direction. The horizontal haunch 100 is joined to the diaphragm 12 and the flange 44 by welding. Here, the end of the horizontal haunch 100 on the beam end joint portion side joined to the diaphragm 12 is referred to as a base end P2, and the end opposite to the base end P2 in the longitudinal direction is referred to as a front end P1.
このように水平ハンチ１００をフランジ４４に設けることでフランジ４４の幅が大きくなっている。こうすることで、梁端仕口部における断面積を増大することができ、梁端仕口部での損傷の防止を図ることができる。 By providing the horizontal haunch 100 on the flange 44 in this way, the width of the flange 44 is increased. By doing so, the cross-sectional area at the beam end joint can be increased, and damage at the beam end joint can be prevented.
しかしながら、この参考例の場合、先端Ｐ１の位置（長手方向の位置）でフランジの幅や断面積（換言すると剛性）が急変することになる。このため、地震力などの外力が入力されると、この位置のフランジ４４の部位（図の破線で囲まれた部分）に応力が集中して当該部位にひずみが生じる。このひずみによって、図１Ｂに示すように、フランジ４４に亀裂が生じるおそれがあり、梁４０が充分に変形する前に、破損するおそれがある。 However, in the case of this reference example, the width of the flange and the cross-sectional area (in other words, rigidity) change suddenly at the position of the tip P1 (position in the longitudinal direction). For this reason, when an external force such as seismic force is input, stress concentrates on the portion of the flange 44 at this position (the portion surrounded by the broken line in the figure), and the portion is distorted. Due to this strain, as shown in FIG. 1B, the flange 44 may be cracked, and the beam 40 may be damaged before it is sufficiently deformed.
そこで本実施形態では、ひずみの集中を緩和するようにし、梁の変形能力の向上を図っている。 Therefore, in this embodiment, strain concentration is relaxed to improve the deformation capacity of the beam.
≪本実施形態の柱梁接合構造≫
図２Ａは、本実施形態の柱梁接合構造を示す斜視図である。また、図２Ｂは本実施形態の柱梁接合構造を示す側面図であり、図２Ｃは、本実施形態の柱梁接合構造を示す上面図である。また、図２Ｄは、柱梁接合構造の別の一例を示す上面図である。
≪Column-beam connection structure of this embodiment≫
FIG. 2A is a perspective view showing the column beam connection structure of the present embodiment. FIG. 2B is a side view showing the beam-column joint structure of the present embodiment, and FIG. 2C is a top view showing the beam-column joint structure of the present embodiment. FIG. 2D is a top view showing another example of the column beam connection structure.
図に示すように本実施形態の柱梁接合構造は、柱１０と、梁２０とを備えて構成されている。柱１０については参考例と同じなので説明を省略する。 As shown in the drawing, the column-beam joint structure of the present embodiment includes a column 10 and a beam 20. Since the column 10 is the same as the reference example, the description thereof is omitted.
梁２０は、梁４０と同様のＨ形鋼であり、ウェブ２２とフランジ２４を有している。また、梁２０にはスカラップ２６が形成されている。ウェブ２２及びスカラップ２６については、参考例のウェブ４４、スカラップ４６とそれぞれ同じ構成である。よって説明を省略する。 The beam 20 is an H-shaped steel similar to the beam 40 and has a web 22 and a flange 24. A scallop 26 is formed on the beam 20. The web 22 and scallop 26 have the same configuration as the web 44 and scallop 46 of the reference example, respectively. Therefore, the description is omitted.
フランジ２４は、梁幅Ｂ（所定幅に相当）の定幅部２４ａと、梁幅がＢよりも大きい拡幅部２４ｂとを備えている。また、本実施形態のフランジ２４は、定幅部２４ａと拡幅部２４ｂを含めて、一枚の鋼板から加工形成されている。ただし、長手方向において梁端仕口部とは反対側（スパン中央側）には、異なるフランジ厚、もしくは、異なるフランジ幅のフランジを継いでもよい。 The flange 24 includes a constant width portion 24a having a beam width B (corresponding to a predetermined width) and a widened portion 24b having a beam width larger than B. Moreover, the flange 24 of this embodiment is processed and formed from one steel plate including the constant width part 24a and the wide part 24b. However, a flange having a different flange thickness or a different flange width may be connected to the opposite side (span center side) of the beam end joint in the longitudinal direction.
拡幅部２４ｂは、長手方向において定幅部２４ａと梁端仕口部との間に設けられている。以下の説明では、参考例の場合と同様に、拡幅部２４ｂにおける定幅部２４ａ側の端（拡幅開始位置）を先端Ｐ１とよび、梁端仕口部側の端を基端Ｐ２とよぶ。フランジ２４の基端Ｐ２（端面）は、溶接により柱１０のダイアフラム１２と接合されている。 The widened portion 24b is provided between the constant width portion 24a and the beam end joint portion in the longitudinal direction. In the following description, as in the case of the reference example, the end on the constant width portion 24a side (widening start position) in the widened portion 24b is referred to as a front end P1, and the end on the beam end joint side is referred to as a base end P2. The base end P2 (end surface) of the flange 24 is joined to the diaphragm 12 of the column 10 by welding.
また、拡幅部２４ｂは、円弧部２４１と平行部２４２（梁端側定幅部に相当）とを有している。もしくは、拡幅部２４ｂは、図２Ｄに示すように、円弧部２４１と直線部２４３と平行部２４２とを有している。換言すると、図２Ｄの拡幅部２４ｂは、定幅部２４ａと平行部２４２との間に円弧形状（円弧部２４１）と直線形状（直線部２４３）の複合形状を有している。 Further, the widened portion 24b has an arc portion 241 and a parallel portion 242 (corresponding to a beam end side constant width portion). Alternatively, as shown in FIG. 2D, the widened portion 24b has an arc portion 241, a straight portion 243, and a parallel portion 242. In other words, the widened portion 24b in FIG. 2D has a composite shape of an arc shape (arc portion 241) and a linear shape (linear portion 243) between the constant width portion 24a and the parallel portion 242.
円弧部２４１は、定幅部２４ａと平行部２４２との間に設けられており、先端Ｐ１の側から梁端仕口部（基端Ｐ２）の側に向かうにつれて曲線的に幅が増加する円弧形状を梁幅方向の両側に有している。 The arc portion 241 is provided between the constant width portion 24a and the parallel portion 242, and has an arc shape whose width increases in a curved manner from the tip end P1 side toward the beam end joint portion (base end P2) side. It is on both sides in the beam width direction.
平行部２４２は、拡幅部２４ｂにおける梁端仕口部（基端Ｐ２）側の端部に設けられており、梁の長手方向に勾配が無く、幅が一定（梁幅Ｂよりも大）となっている。このような平行部２４２を設けることにより、梁２０を柱１０に接合（溶接）しやすくすることができる。 The parallel part 242 is provided at the end of the widened part 24b on the beam end joint part (base end P2) side, has no gradient in the longitudinal direction of the beam, and has a constant width (larger than the beam width B). Yes. By providing such a parallel portion 242, the beam 20 can be easily joined (welded) to the column 10.
なお、本実施形態の梁２０において、梁幅Ｂと梁せいＨとの比Ｂ／Ｈは、０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５の範囲内に定められており、円弧部２４１における円弧形状の円弧半径Ｒを、梁幅Ｂの１／２以上（Ｒ／Ｂ≧０．５）、あるいは、梁せいＨの１／５以上（Ｒ／Ｈ≧０．２）としている（この理由については後述する）。上記の関係を満たすようにすることで、梁の長手方向に必要以上のハンチ形状を設けなくてもよくなり、鉄骨量を最小限に留めつつ、合理的にひずみの集中を緩和させることができる。また、円弧部２４１を設けることで応力の最大位置が先端Ｐ１（円弧部２４１における定幅部２４ａ側の端）付近となるようにしている。これにより、地震力などの外力が入力された場合に、梁端仕口部よりも先に先端Ｐ１の位置で梁２０が降伏する。よって、梁端仕口部における損傷を防止することができる。 In the beam 20 of the present embodiment, the ratio B / H between the beam width B and the beam length H is determined within the range of 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5, and the arc in the arc portion 241 The arc radius R of the shape is set to 1/2 or more of the beam width B (R / B ≧ 0.5) or 1/5 or more of the beam length H (R / H ≧ 0.2) (about this reason) Will be described later). By satisfying the above relationship, it is not necessary to provide a haunch shape more than necessary in the longitudinal direction of the beam, and the concentration of strain can be moderated while minimizing the amount of steel frame. . Further, by providing the arc portion 241, the maximum stress position is located near the tip P1 (the end of the arc portion 241 on the constant width portion 24a side). Thus, when an external force such as an earthquake force is input, the beam 20 yields at the position of the tip P1 before the beam end joint. Therefore, damage at the beam end joint can be prevented.
また、参考例では、幅が一定のフランジ４０に水平ハンチ１００を溶接で接合していたのに対し、本実施形態では、フランジ２４を同一の鋼板で一体的に設けている。このため、材質的な変化が無いので、ひずみの集中を抑制でき、均質に降伏するようにできる。 Further, in the reference example, the horizontal haunch 100 is joined to the flange 40 having a constant width by welding, whereas in the present embodiment, the flange 24 is integrally provided with the same steel plate. For this reason, since there is no material change, it is possible to suppress the concentration of strain and to yield uniformly.
また、本実施形態では、拡幅部２４ｂに円弧部２４１を設けているので、定幅部２４ａから連続的に緩やかに幅が増える（断面積が増加する）ことになる。これにより、ひずみの集中をさらに低減させることができる。その結果、フランジ２４（梁２０）の変形能力を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, since the arc portion 241 is provided in the widened portion 24b, the width gradually and gradually increases (the cross-sectional area increases) from the constant width portion 24a. Thereby, the concentration of strain can be further reduced. As a result, the deformability of the flange 24 (beam 20) can be improved.
＝＝＝性能評価について＝＝＝
以下、本実施形態の梁２０に関する評価について説明する。なお、以下の説明において、本実施形態のフランジ２４の先端Ｐ１に相当する位置（拡幅開始位置）のことを、ハンチ先端ともいう。
=== About performance evaluation ===
Hereinafter, the evaluation regarding the beam 20 of this embodiment is demonstrated. In the following description, the position corresponding to the front end P1 of the flange 24 of the present embodiment (widening start position) is also referred to as a haunch front end.
≪加力実験による評価≫
梁２０の性能確認のため加力実験を行った。
≪Evaluation by force experiment≫
A force test was conducted to confirm the performance of the beam 20.
＜試験体＞
図３は、加力実験の試験体（及び加力方法）についての説明図である。この加力実験では、図３に示すように、梁幅Ｂが２００ｍｍ、梁せいＨが５００ｍｍ（Ｂ／Ｈ＝０．４）の梁に円弧形状（円弧半径Ｒが３５ｍｍ、７０ｍｍ、１００ｍｍの３種類）を設けた試験体を用いた。図３において試験体名のＸは、正負漸増繰り返し試験の試験体であることを示しており、試験体名のＹは、一定振幅繰り返し試験の試験体であることを示しており、さらに、試験体名のＲは円弧半径の大きさを示している。
<Test body>
FIG. 3 is an explanatory diagram of a test specimen (and a pressing method) for a pressing experiment. In this force experiment, as shown in FIG. 3, a beam having a beam width B of 200 mm and a beam width H of 500 mm (B / H = 0.4) is formed into an arc shape (arc radius R of 35 mm, 70 mm, 100 mm). A test body provided with a kind) was used. In FIG. 3, X of the test body name indicates that the test body is a positive / negative incremental repetition test, Y of the test body name indicates that the test body is a constant amplitude repetition test, and the test The body name R indicates the size of the arc radius.
各試験体において円弧半径Ｒと梁幅Ｂとの比Ｒ／Ｂ、円弧半径Ｒと梁せいＨとの比Ｒ／Ｈはそれぞれ図３に示すようになっている。例えば、円弧半径Ｒが１００（ｍｍ）の場合、梁幅Ｂとの比は、Ｒ／Ｂ＝０．５であり、梁せいＨとの比は、Ｒ／Ｈ＝０．２である。 FIG. 3 shows the ratio R / B between the arc radius R and the beam width B and the ratio R / H between the arc radius R and the beam length H in each specimen. For example, when the arc radius R is 100 (mm), the ratio to the beam width B is R / B = 0.5, and the ratio to the beam length H is R / H = 0.2.
＜加力方法＞
図４は加力状況の詳細についての説明図である。図４に示すように押し引き油圧ジャッキを用いて、各試験体にそれぞれ図３の加力方法（正負漸増繰り返し、一定振幅繰り返し）で荷重を与えた。
<Method of applying force>
FIG. 4 is an explanatory diagram for details of the applied force state. As shown in FIG. 4, using a push-pull hydraulic jack, a load was applied to each test specimen by the force application method of FIG. 3 (positive and negative gradual increase repetition, constant amplitude repetition).
正負漸増繰り返し（大振幅地震を想定した試験）では、梁塑性率δb/δbpを基準にして、試験体が破壊するまでδb/δbp＝±０．５、±２．０、±４．０、±６．０・・の順で強制変形量を増加した。なお、塑性率δb/δbpは、梁の変形量δbを全塑性耐力Ｑp（ハンチ先端が全塑性状態に達したときのせん断耐力）時における梁の弾性変形量δbpで除した値である。 In repeated positive and negative repetitions (tests assuming large-amplitude earthquakes), δ b / δ bp = ± 0.5, ± 2.0, ±± until the specimen breaks, based on the beam plasticity rate δ b / δ bp The amount of forced deformation was increased in the order of 4.0 and ± 6.0. The plasticity ratio δ b / δ bp is obtained by dividing the deformation amount δ b of the beam by the elastic deformation amount δ bp of the beam at the time of total plastic strength Q p (shear strength when the haunch tip reaches the fully plastic state). Value.
一定振幅繰り返し（長周期地震を想定した試験）では、梁塑性率δb/δbpを基準にして、試験体が破壊するまで、試験体が破壊するまでδb/δbp＝±２．０の強制変形量を加力した。 In constant amplitude repetition (tests assuming long-period earthquakes), δ b / δ bp = ± 2.0 until the specimen breaks until the specimen breaks, based on the beam plasticity ratio δ b / δ bp The forced deformation amount of was added.
＜実験結果＞
（破損性状について）
円弧半径Ｒが１００ｍｍの試験体（Ｘ−Ｒ１００、Ｙ−Ｒ１００）については、ハンチ先端からの亀裂は発生しなかった（ただし、Ｙ−Ｒ１００はウェブ隅肉溶接部からの亀裂で破壊した）。
<Experimental result>
(About damage properties)
For the specimens (X-R100, Y-R100) having an arc radius R of 100 mm, cracks did not occur from the tip of the haunch (however, Y-R100 was broken by cracks from the web fillet weld).
（荷重−変形関係について）
図５は、加力による荷重−変形関係の結果を示す図である。図において横軸は塑性率δb/δbpであり、縦軸は荷重Ｑ/Ｑpである。また図６は、一定振幅繰り返し加力における変位ピーク時の荷重―繰り返し数の結果を示す図である。図において、横軸は繰り返し数Ｎ、縦軸は最大荷重Ｑmaxで無次限化した変位ピーク時の荷重Ｑpeak/Ｑmaxである。
(Load-deformation relationship)
FIG. 5 is a diagram illustrating a result of a load-deformation relationship by an applied force. In the figure, the horizontal axis represents the plasticity ratio δ b / δ bp , and the vertical axis represents the load Q / Q p . FIG. 6 is a diagram showing the result of load-repetition number at the time of a displacement peak when a constant amplitude repetitive force is applied. In the figure, the horizontal axis represents the number of repetitions N, and the vertical axis represents the load Q peak / Q max at the time of the displacement peak made infinite by the maximum load Q max .
〔正負漸増繰り返し加力の実験結果〕
図５より、Ｘ−Ｒ１００は実験の範囲で破断しておらず、Ｘ−Ｒ３５、Ｘ−Ｒ７０に比べて変形能力が大きいことがわかる。
[Experimental result of positive and negative incremental increase force]
From FIG. 5, it can be seen that X-R100 is not broken within the range of the experiment and has a larger deformation capability than X-R35 and X-R70.
〔一定振幅繰り返し加力の実験結果〕
図６に示すように破断までの繰り返し数Ｎfは、試験体Ｙ−Ｒ３５の７７に対し、試験体Ｙ−Ｒ１００では２５０となった。つまり、Ｙ−Ｒ１００のＮfはＹ−Ｒ３５の約３．２（＝２５０／７７）倍である。また、Ｙ−Ｒ１００はハンチ先端で破断しておらず、Ｙ−Ｒ３５に比べて変形能力が大きいことがわかる。
[Experimental result of constant amplitude repetition force]
As shown in FIG. 6, the number of repetitions N f until breakage was 250 for the specimen Y-R100 compared to 77 for the specimen Y-R35. That is, N f of YR100 is about 3.2 (= 250/77) times YR35. Further, it can be seen that Y-R100 is not broken at the front end of the haunch and has a larger deformation capability than Y-R35.
以上の結果より、円弧半径Ｒが１００（ｍｍ）の試験体は３５（ｍｍ）、７０（ｍｍ）の試験体に比べて、変形能力が大きいことが確認された。また、円弧半径Ｒが１００（ｍｍ）の試験体は実験の範囲で、ハンチ先端からの亀裂は発生せず、高い変形能力を発揮できた。 From the above results, it was confirmed that the specimen having an arc radius R of 100 (mm) has a larger deformation capacity than the specimens having 35 (mm) and 70 (mm). In addition, the specimen having an arc radius R of 100 (mm) was able to exhibit high deformation ability without causing cracks from the tip of the haunch within the experimental range.
これにより、ハンチ先端におけるひずみが円弧半径Ｒ１００（ｍｍ）の試験体と同等なら、高い変形能力が期待できる。 Thereby, if the strain at the tip of the haunch is equivalent to that of a specimen having an arc radius R100 (mm), high deformation capability can be expected.
≪解析モデルによる評価≫
次に、ＦＥＭ（有限要素法）解析モデルを用いた評価を行った。
≪Evaluation by analysis model≫
Next, evaluation using an FEM (finite element method) analysis model was performed.
＜柱梁接合部分の形状＞
図７は解析に用いた柱梁接合構造のモデル形状を示す図である。
解析を行った柱梁構造の種類（タイプ）は、以下の通りである（単位ｍｍ）。
Ａタイプ − 梁：Ｈ-500x200x12x25 柱：□-400x22
Ｂタイプ − 梁：Ｈ-700x250x12x25 柱：□-600x28
Ｃタイプ − 梁：Ｈ-900x350x19x32 柱：□-800x36
ＢＮタイプ − 梁：Ｈ-700x140x12x25 柱：□-600x28
ＢＷタイプ − 梁：Ｈ-700x350x12x25 柱：□-600x28
<Shape of column beam connection part>
FIG. 7 is a diagram showing a model shape of the column beam connection structure used in the analysis.
The types of column beam structures analyzed are as follows (unit: mm).
A type-Beam: H-500x200x12x25 Column: □ -400x22
B type-Beam: H-700x250x12x25 Column: □ -600x28
C type-Beam: H-900x350x19x32 Column: □ -800x36
BN type-Beam: H-700x140x12x25 Column: □ -600x28
BW type-Beam: H-700x350x12x25 Column: □ -600x28
なお、各タイプにおける梁幅Ｂと梁せいＨとの比Ｂ／Ｈは、それぞれ、
Ａタイプ：0.40（=200/500）
Ｂタイプ：0.36（=250/700）
Ｃタイプ：0.39（=350/900）
ＢＮタイプ：0.20（=140/700）
ＢＷタイプ：0.50（=350/700）
となっている。Ｂ／Ｈが最も小さいのはＢＮタイプ（０．２）であり、Ｂ／Ｈが最も大きいのはＢＷタイプ（０．５）である。
In addition, ratio B / H of beam width B and beam length H in each type is respectively
A type: 0.40 (= 200/500)
B type: 0.36 (= 250/700)
C type: 0.39 (= 350/900)
BN type: 0.20 (= 140/700)
BW type: 0.50 (= 350/700)
It has become. The BN type (0.2) has the smallest B / H and the BW type (0.5) has the largest B / H.
＜全体形状＞
梁のせん断スパン比：すべて６とする。
柱のせん断スパン比：すべて２．５とする。
<Overall shape>
Shear span ratio of beams: All 6
Column shear span ratio: All 2.5.
＜梁、柱の材料特性＞
図８は解析に適用した梁及び柱の材料特性を示す図である。図の横軸はひずみ（μ）縦軸は応力（Ｎ／ｍｍ2）である。
図に示すように、梁、柱の材料特性は、降伏点をσr=３６０Ｎ/ｍｍ2（実勢値相当）とした真応力−真ひずみ関係とする。
<Material characteristics of beams and columns>
FIG. 8 is a diagram showing material characteristics of beams and columns applied to the analysis. In the figure, the horizontal axis represents strain (μ), and the vertical axis represents stress (N / mm 2 ).
As shown in the figure, the material properties of the beams and columns are in a true stress-true strain relationship in which the yield point is σ r = 360 N / mm 2 (equivalent to the actual value).
＜円弧形状＞
図９は、Ａタイプのモデル形状の一例を示す図である。図１０は、Ｂタイプのモデル形状の一例を示す図である。図１１は、Ｃタイプのモデル形状の一例を示す図である。それぞれのタイプにつき、円弧半径Ｒを以下のように設定した。
円弧半径 ：Ａタイプ ： Ｒ=10,35,50,75,100,150,200,250
Ｂタイプ ： Ｒ=10,35,50,100,125,150,200,250,300
Ｃタイプ ： Ｒ=10,35,100,150,175,200,250,300,350,400
ＢＮタイプ ： Ｒ=10,15,35,50,75,100,150,200,250,300
ＢＷタイプ ： Ｒ=10,35,50,100,150,175,200,250,300,350
円弧開始：ハンチ先端
基端側の平行部の長さ：１００ｍｍ
<Arc shape>
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an A type model shape. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a B type model shape. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a C-type model shape. The arc radius R was set as follows for each type.
Arc radius: A type: R = 10,35,50,75,100,150,200,250
B type: R = 10,35,50,100,125,150,200,250,300
C type: R = 10,35,100,150,175,200,250,300,350,400
BN type: R = 10,15,35,50,75,100,150,200,250,300
BW type: R = 10,35,50,100,150,175,200,250,300,350
Arc start: Length of the parallel part on the proximal end side of the haunch tip: 100 mm
＜解析方法＞
解析プログラム：ＡＢＡＱＵＳ
変形量：梁端部（反曲点位置）に塑性率（δb/δbp）１０まで強制変形（解析増分２ｍｍ）
<Analysis method>
Analysis program: ABAQUS
Deformation amount: Force deformation (analysis increment 2mm) up to 10 plasticity ratio (δ b / δ bp ) at beam end (inflection point position)
＜解析結果＞
図１２Ａ〜図１２Ｃ、及び図１３Ａ、図１３Ｂは、ハンチ先端の最大相当塑性ひずみεeqと塑性率δb/δbpの関係を示す図である。横軸は塑性率δb/δbpであり、縦軸は最大相当塑性ひずみεeqである。なお、図１２ＡはＡタイプ、図１２ＢはＢタイプ、図１２ＣはＣタイプ、図１３ＡはＢＮタイプ、図１３ＢはＢＷタイプの解析結果をそれぞれ示している。
<Analysis results>
12A to 12C, and FIGS. 13A and 13B are diagrams showing the relationship between the maximum equivalent plastic strain ε eq at the tip of the haunch and the plastic ratio δ b / δ bp . The horizontal axis is the plasticity ratio δ b / δ bp , and the vertical axis is the maximum equivalent plastic strain ε eq . 12A shows the A type, FIG. 12B shows the B type, FIG. 12C shows the C type, FIG. 13A shows the BN type, and FIG. 13B shows the BW type analysis results.
図１４は最大相当塑性ひずみεeqについて説明するための図ある。最大相当塑性ひずみεeqは図１４の丸で囲む付近のうち、相当塑性ひずみが最大となる解析要素の値である。 FIG. 14 is a diagram for explaining the maximum equivalent plastic strain ε eq . The maximum equivalent plastic strain ε eq is a value of an analysis element that maximizes the equivalent plastic strain in the vicinity surrounded by a circle in FIG.
図１２、図１３からわかるように、各タイプとも円弧半径Ｒが大きくなるに従い、ハンチ先端の最大相当塑性ひずみεeqは小さくなっている。よって、円弧半径Ｒが大きいほど、ハンチ先端のひずみが小さくなり、大きな変形能力が期待できる。ただし、Ｒがある程度大きくなると、最大相当塑性ひずみεeqはあまり変化しなくなっている。
（円弧半径Ｒと梁幅Ｂとの関係について）
図１５Ａ〜図１５Ｃは、円弧半径Ｒと梁幅Ｂとの比Ｒ／Ｂと、最大相当塑性ひずみεeqの関係を示す図である。各図において横軸は円弧半径Ｒと梁幅Ｂとの比Ｒ／Ｂであり、縦軸は最大相当塑性ひずみεeqである。なお、図１５Ａは塑性率δb/δbp＝６、図１５Ｂは塑性率δb/δbp＝８、図１５Ｃは塑性率δb/δbp＝１０の場合をそれぞれ示している。
As can be seen from FIGS. 12 and 13, the maximum equivalent plastic strain ε eq at the tip of the haunch decreases as the arc radius R increases in each type. Therefore, the larger the arc radius R, the smaller the distortion of the haunch tip, and a greater deformation capability can be expected. However, when R increases to some extent, the maximum equivalent plastic strain ε eq does not change much.
(Relationship between arc radius R and beam width B)
15A to 15C are diagrams showing the relationship between the ratio R / B between the arc radius R and the beam width B and the maximum equivalent plastic strain ε eq . In each figure, the horizontal axis represents the ratio R / B between the arc radius R and the beam width B, and the vertical axis represents the maximum equivalent plastic strain ε eq . 15A shows the plasticity ratio δ b / δ bp = 6, FIG. 15B shows the plasticity ratio δ b / δ bp = 8, and FIG. 15C shows the plasticity ratio δ b / δ bp = 10.
これらの図から、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＢＮ、ＢＷの各タイプ（０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５）において、円弧半径Ｒと梁幅Ｂとの比Ｒ／Ｂが０．３付近になると、円弧半径Ｒを増加させても、ハンチ先端の最大相当塑性ひずみはあまり減少しないことがわかる。また、Ｒ／Ｂ≧０．５の範囲では、各タイプにおける最大相当塑性ひずみは、Ａタイプ（Ｈ-500×200×12×25）のＲ／Ｂ＝０．５（すなわちＲ１００）のときの値と同等以下となっている。ここで、Ａタイプ（Ｈ-500×200×12×25）のＲ１００は、前述した加力実験におけるＲ１００の試験体（Ｘ−Ｒ１００、Ｙ−Ｒ１００）と同一構造である。そして、実験結果においてＲ１００の試験体は、ハンチ先端からの亀裂で破壊しておらず、高い変形能力を確保できている。 From these figures, in each type of A, B, C, BN, BW (0.2 ≦ B / H ≦ 0.5), the ratio R / B of the arc radius R to the beam width B is around 0.3. Then, it can be seen that even if the arc radius R is increased, the maximum equivalent plastic strain at the tip of the haunch is not reduced so much. Further, in the range of R / B ≧ 0.5, the maximum equivalent plastic strain in each type is that of A type (H-500 × 200 × 12 × 25) when R / B = 0.5 (that is, R100). It is less than or equal to the value. Here, R100 of A type (H-500 * 200 * 12 * 25) is the same structure as the test body (X-R100, Y-R100) of R100 in the force experiment mentioned above. In the experimental results, the R100 specimen was not broken by a crack from the tip of the haunch, and high deformation ability was secured.
よって、０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５となる梁において、Ｒ／Ｂ≧０．５とすれば、ハンチ先端からの亀裂発生を抑制することができ、変形能力の向上を図ることができる。
（円弧半径Ｒと梁せいＨとの関係について）
図１６Ａ〜図１６Ｃは、円弧半径Ｒと梁せいＨとの比Ｒ／Ｈと、最大相当塑性ひずみεeqの関係を示す図である。各図において横軸は円弧半径Ｒと梁せいＨとの比Ｒ／Ｈであり、縦軸は最大相当塑性ひずみεeqである。なお、図１６Ａは塑性率δb/δbp＝６、図１６Ｂは塑性率δb/δbp＝８、図１６Ｃは塑性率δb/δbp＝１０の場合をそれぞれ示している。
Therefore, in the beam satisfying 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5, if R / B ≧ 0.5, the generation of cracks from the front end of the haunch can be suppressed, and the deformation capacity can be improved. it can.
(About the relationship between the arc radius R and beam H)
FIGS. 16A to 16C are diagrams showing the relationship between the ratio R / H of the arc radius R and the beam length H and the maximum equivalent plastic strain ε eq . In each figure, the horizontal axis represents the ratio R / H between the arc radius R and the beam length H, and the vertical axis represents the maximum equivalent plastic strain ε eq . 16A shows the plasticity ratio δ b / δ bp = 6, FIG. 16B shows the plasticity ratio δ b / δ bp = 8, and FIG. 16C shows the plasticity ratio δ b / δ bp = 10.
これらの図から、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＢＮ、ＢＷの各タイプ（０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５）において、円弧半径Ｒと梁せいＨとの比Ｒ／Ｈが０．１５付近になると、円弧半径Ｒを増加させても、ハンチ先端の最大相当塑性ひずみはあまり減少しないことがわかる。また、Ｒ／Ｈ≧０．２の範囲では、各タイプにおける最大相当塑性ひずみはＡタイプ（Ｈ-500×200×12×25）のＲ／Ｈ＝０．２（すなわちＲ１００）のときの値と同等以下となっている。ここで、Ａタイプ（Ｈ-500×200×12×25）のＲ１００は、前述した加力実験におけるＲ１００の試験体（Ｘ−Ｒ１００、Ｙ−Ｒ１００）と同一構造である。そして、実験結果においてＲ１００の試験体はハンチ先端からの亀裂で破壊しておらず、高い変形能力を確保できている。 From these figures, in each of A, B, C, BN, and BW types (0.2 ≦ B / H ≦ 0.5), the ratio R / H of the arc radius R to the beam length H is around 0.15. Then, it can be seen that even if the arc radius R is increased, the maximum equivalent plastic strain at the tip of the haunch is not reduced so much. In the range of R / H ≧ 0.2, the maximum equivalent plastic strain in each type is the value when R / H = 0.2 (ie, R100) of A type (H-500 × 200 × 12 × 25). Is equal to or less than Here, R100 of A type (H-500 * 200 * 12 * 25) is the same structure as the test body (X-R100, Y-R100) of R100 in the force experiment mentioned above. In the experimental results, the specimen of R100 is not broken by a crack from the tip of the haunch, and a high deformability can be secured.
よって、０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５となる梁において、Ｒ／Ｈ≧０．２とすれば、ハンチ先端からの亀裂発生を抑制することができ、変形能力の向上を図ることができる。 Therefore, in the beam satisfying 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5, if R / H ≧ 0.2, the generation of cracks from the haunch tip can be suppressed, and the deformation capacity can be improved. it can.
なお、ＲとＢとの関係（図１５Ａ〜図１５Ｃ）よりＲ／Ｂ≧０．５とすることで梁の変形能力の向上を図ることができるとしたが、Ｒ／Ｂ≧０．５は解析したタイプ全てにおいて高い変形能力が得られる範囲を定めたものであり、Ｒ／Ｂ＜０．５でもよい場合がある。例えば、図１５Ａ〜図１５Ｃにおいて、ＢＷタイプのＲ／Ｂ＝０．４のときの最大相当塑性ひずみは、ＡタイプのＲ／Ｂ＝０．５のときの値よりも小さい。よってＢＷタイプではＲ／Ｂ＝０．４でも高い変形能力が期待できる。なお、ＢＷタイプは梁せいＨが７００、梁幅Ｂが３５０なので、Ｒ／Ｂ＝０．４（すなわちＲ＝１４０）のときＲ／Ｈ＝０．２でありＲ／Ｈ≧０．２を満たしている。 In addition, from the relationship between R and B (FIGS. 15A to 15C), it was determined that the deformation capacity of the beam could be improved by setting R / B ≧ 0.5, but R / B ≧ 0.5 The range in which high deformation ability is obtained in all the analyzed types is determined, and R / B <0.5 may be acceptable. For example, in FIGS. 15A to 15C, the maximum equivalent plastic strain when R / B = 0.4 of the BW type is smaller than the value when R / B = 0.5 of the A type. Therefore, in the BW type, high deformation ability can be expected even when R / B = 0.4. In the BW type, since the beam width H is 700 and the beam width B is 350, when R / B = 0.4 (that is, R = 140), R / H = 0.2 and R / H ≧ 0.2. Satisfies.
また、同様に、ＲとＨとの関係（図１６Ａ〜図１６Ｃ）よりＲ／Ｈ≧０．２とすることで梁の変形能力の向上を図ることができるとしたが、Ｒ／Ｈ≧０．２は解析したタイプ全てにおいて高い変形能力が得られる範囲を定めたものでありＲ／Ｈ＜０．２でもよい場合がある。例えば、図１６Ａ〜図１６ＣにおいてＢＮタイプのＲ／Ｈ＝０．１のときの最大相当塑性ひずみは、ＡタイプのＲ／Ｈ＝０．２のときの値よりも小さい。よって、ＢＮタイプではＲ／Ｈ＝０．１でも高い変形能力が期待できる。なお、ＢＮタイプは梁せいＨが７００、梁幅Ｂが１４０なのでＲ／Ｈ＝０．１（すなわちＲ＝７０）のときＲ／Ｂ＝０．５でありＲ／Ｂ≧０．５を満たしている。 Similarly, from the relationship between R and H (FIGS. 16A to 16C), it is possible to improve the beam deformability by setting R / H ≧ 0.2, but R / H ≧ 0. .2 defines a range in which high deformability can be obtained in all analyzed types, and R / H <0.2 may be acceptable. For example, in FIGS. 16A to 16C, the maximum equivalent plastic strain when BN type R / H = 0.1 is smaller than the value when A type R / H = 0.2. Therefore, in the BN type, high deformation ability can be expected even when R / H = 0.1. The BN type has a beam length H of 700 and a beam width B of 140, so when R / H = 0.1 (that is, R = 70), R / B = 0.5 and R / B ≧ 0.5 is satisfied. ing.
以上の結果から、０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５となる梁において、Ｒ／Ｂ≧０．５、あるいは、Ｒ／Ｈ≧０．２とすれば梁の変形能力の向上を図ることができる。 Based on the above results, in a beam satisfying 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5, if R / B ≧ 0.5 or R / H ≧ 0.2, the deformation capacity of the beam can be improved. Can do.
（荷重−変形関係について）
図１７Ａ〜図１７Ｃ、及び図１８Ａ、図１８Ｂは、各タイプの塑性率δb/δbpと荷重Ｑとの関係の説明図である。横軸は塑性率δb/δbpであり、縦軸は荷重Ｑである。なお、図１７ＡはＡタイプ、図１７ＢはＢタイプ、図１７ＣはＣタイプ、図１８ＡはＢＮタイプ、図１８ＢはＢＷタイプの結果をそれぞれ示している。
(Load-deformation relationship)
FIGS. 17A to 17C, 18 </ b > A, and 18 </ b > B are explanatory diagrams of the relationship between the plasticity ratio δ b / δ bp and the load Q of each type. The horizontal axis is the plasticity ratio δ b / δ bp , and the vertical axis is the load Q. 17A shows the results of the A type, FIG. 17B shows the results of the B type, FIG. 17C shows the results of the C type, FIG. 18A shows the results of the BN type, and FIG.
各図において、それぞれ全塑性耐力Ｑp（例えばＡタイプの場合４００）付近で折れ曲がっており、解析が適切に実行されていることがわかる。 In each figure, it is bent near the total plastic proof stress Q p (for example, 400 in the case of the A type), and it can be seen that the analysis is appropriately performed.
以上説明したように、本実施形態の梁２０のフランジ２４は、梁幅Ｂの定幅部２４ａと、当該定幅部２４ａと梁端仕口との間に設けられた拡幅部２４ｂとを備えている。また、拡幅部２４ｂは定幅部２４ａ側（先端Ｐ１側）から梁端仕口部側（基端Ｐ２側）に向かうにつれて、曲線的に幅が増加する円弧形状の円弧部２４１を有している。 また、梁２０の梁幅Ｂと梁せいＨとの比Ｂ／Ｈは、０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５の範囲内であり、円弧部２４１における円弧形状の円弧半径Ｒを、梁幅Ｂの１／２以上（Ｒ／Ｂ≧０．５）、あるいは、梁せいＨの１／５以上（Ｒ／Ｈ≧０．２）としている。 As described above, the flange 24 of the beam 20 of the present embodiment includes the constant width portion 24a having the beam width B and the widened portion 24b provided between the constant width portion 24a and the beam end joint. . Further, the widened portion 24b has an arc-shaped arc portion 241 whose width increases in a curve as it goes from the constant width portion 24a side (tip P1 side) to the beam end fitting side (base end P2 side). Further, the ratio B / H of the beam width B to the beam length H of the beam 20 is in the range of 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5, and the arc radius R of the arc shape in the arc portion 241 is set as the beam It is set to 1/2 or more of the width B (R / B ≧ 0.5) or 1/5 or more of the beam length H (R / H ≧ 0.2).
こうすることにより、梁端仕口部での破壊を防止できるとともに、拡幅部２４ｂの先端Ｐ１（ハンチ先端）におけるひずみの集中を緩和し、亀裂の発生を抑制できる。よって、梁２０の変形能力の向上を図ることが可能である。 By doing so, breakage at the beam end joint can be prevented, strain concentration at the tip P1 (haunch tip) of the widened portion 24b can be reduced, and cracking can be suppressed. Therefore, the deformation capacity of the beam 20 can be improved.
＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
=== About Other Embodiments ===
The above embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof. In particular, the embodiments described below are also included in the present invention.
＜柱について＞
前述の実施形態では、柱１０として角型鋼管を用いていたがこれには限られない。例えば丸型の鋼管やＨ形鋼、その他の断面形状のものであってもよい。
<About the pillar>
In the above-described embodiment, a square steel pipe is used as the column 10, but is not limited thereto. For example, a round steel pipe, an H-shaped steel, or other cross-sectional shapes may be used.
また、ダイアフラム１２を介さずに柱１０と梁２０とを接合してもよい。その場合、ダイアフラムは鋼管の内部に設置してもよいし、あるいはダイアフラムを設けなくてもよい。 Further, the column 10 and the beam 20 may be joined without using the diaphragm 12. In that case, the diaphragm may be installed inside the steel pipe, or the diaphragm may not be provided.
＜柱梁接合について＞
前述の実施形態では、柱１０と梁２０とを現場で溶接する現場溶接形式であったが、柱１０と梁２０を予め工場にて溶接してもよい。
<About column beam connection>
In the above-described embodiment, the field welding method in which the column 10 and the beam 20 are welded on-site is used, but the column 10 and the beam 20 may be welded in advance in a factory.
図１９は、柱１０と梁２０を工場で溶接した工場溶接型の場合の説明図である。この場合、梁２０のウェブ２２及びフランジ２４の長手方向の端は、工場において溶接により柱１０と接合される。このため、柱梁接合部に図２のガセットプレート１４やボルト１６などは用いなくてよい。 FIG. 19 is an explanatory diagram in the case of a factory welding type in which the column 10 and the beam 20 are welded in a factory. In this case, the longitudinal ends of the web 22 and the flange 24 of the beam 20 are joined to the column 10 by welding at the factory. For this reason, it is not necessary to use the gusset plate 14 and the bolt 16 of FIG.
＜拡幅部の形状について＞
前述の実施形態では、拡幅部２４に平行部２４２を設けていたが、平行部２４２は無くてもよい。ただし、平行部２４２を設けた方が、梁２０を柱１０に接合（溶接）しやすくすることができる。
<About the shape of the widened portion>
In the above-described embodiment, the parallel portion 242 is provided in the widened portion 24, but the parallel portion 242 may not be provided. However, providing the parallel part 242 can facilitate joining (welding) the beam 20 to the column 10.
１０ 柱
１２ ダイアフラム
１４ ガセットプレート
１６ ボルト
２０ 梁
２２ ウェブ
２４ フランジ
２４ａ 定幅部
２４ｂ 拡幅部
２６ スカラップ
４０ 梁
４２ ウェブ
４４ フランジ
４６ スカラップ
１００ 水平ハンチ
２４１ 円弧部
２４２ 平行部
２４３ 直線部
Ｐ１ 先端
Ｐ２ 基端
10 Pillar 12 Diaphragm 14 Gusset plate 16 Bolt 20 Beam 22 Web 24 Flange 24a Constant width portion 24b Widened portion 26 Scallop 40 Beam 42 Web 44 Flange 46 Scallop 100 Horizontal hunch 241 Arc portion 242 Parallel portion 243 Straight portion P1 Tip P2 Base end
Claims (5)
前記フランジは、所定幅の定幅部と、前記定幅部と梁端仕口部との間に設けられた拡幅部であって、前記所定幅よりも大きい幅の拡幅部と、を備え、
前記拡幅部は、前記定幅部の側から前記梁端仕口部の側に向かうにつれて、曲線的に幅が増加する円弧形状、もしくは前記円弧形状と直線形状の複合形状、を有し、
前記所定幅をＢ、前記梁の梁せいをＨ、前記円弧形状の円弧半径をＲとした場合に、
０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５となる前記梁において、Ｒ／Ｂ≧０．５とした
ことを特徴とする柱梁接合構造。 A beam-to-column connection structure in which the end face of the flange of a beam composed of H-shaped steel is welded to a steel column,
The flange includes a constant width portion having a predetermined width, and a widening portion provided between the constant width portion and the beam end joint portion, and a widening portion having a width larger than the predetermined width,
The widened portion has an arc shape whose width increases in a curve as it goes from the constant width portion side to the beam end joint portion side, or a combined shape of the arc shape and a linear shape,
When the predetermined width is B, the beam length of the beam is H, and the arc radius of the arc shape is R,
In the beam satisfying 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5, R / B ≧ 0.5.
前記フランジは、所定幅の定幅部と、前記定幅部と梁端仕口部との間に設けられた拡幅部であって、前記所定幅よりも大きい幅の拡幅部と、を備え、
前記拡幅部は、前記定幅部の側から前記梁端仕口部の側に向かうにつれて、曲線的に幅が増加する円弧形状、もしくは前記円弧形状と直線形状の複合形状、を有し、
前記所定幅をＢ、前記梁の梁せいをＨ、前記円弧形状の円弧半径をＲとした場合に、
０．２≦Ｂ／Ｈ≦０．５となる前記梁において、Ｒ／Ｈ≧０．２とした
ことを特徴とする柱梁接合構造。 A beam-to-column connection structure in which the end face of the flange of a beam composed of H-shaped steel is welded to a steel column,
The flange includes a constant width portion having a predetermined width, and a widening portion provided between the constant width portion and the beam end joint portion, and a widening portion having a width larger than the predetermined width,
The widened portion has an arc shape whose width increases in a curve as it goes from the constant width portion side to the beam end joint portion side, or a combined shape of the arc shape and a linear shape,
When the predetermined width is B, the beam length of the beam is H, and the arc radius of the arc shape is R,
The beam-to-column connection structure characterized in that R / H ≧ 0.2 in the beam satisfying 0.2 ≦ B / H ≦ 0.5.
外力が入力された場合、前記梁は、前記梁端仕口部の位置にて降伏するよりも前に前記円弧形状の前記定幅部側の端部にて降伏する
ことを特徴とする柱梁接合構造。 The beam-column joint structure according to claim 1 or 2,
When an external force is input, the beam yields at the end on the constant width portion side of the circular arc shape before yielding at the position of the beam end joint portion. .
前記フランジの前記定幅部と前記拡幅部は、同一の鋼板によって一体的に形成されている
ことを特徴とする柱梁接合構造。 The beam-column joint structure according to any one of claims 1 to 3,
The beam-column joining structure, wherein the constant width portion and the widened portion of the flange are integrally formed of the same steel plate.
前記拡幅部は、前記梁端仕口部側の端部に前記所定幅よりも大きい幅の梁端側定幅部をさらに有し、
前記円弧形状もしくは前記複合形状は、前記定幅部と前記梁端側定幅部との間に形成されている
ことを特徴とする柱梁接合構造。 The beam-column joint structure according to any one of claims 1 to 4,
The widened portion further includes a beam end side constant width portion having a width larger than the predetermined width at an end portion on the beam end joint portion side,
The circular beam shape or the composite shape is formed between the constant width portion and the beam end side constant width portion.
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| JP2018105066A (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 鹿島建設株式会社 | Column-beam joint structure |
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