JP2015227600A - 合成梁 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の有効天井高さに対して階高を低減することができるとともに、合理的な構造により鉄骨量の低減等によるコスト減も図ることが可能になる合成梁を提供する。
【解決手段】両端部４が柱１に剛接合された鉄骨梁２に床スラブ３が一体化された合成梁であって、鉄骨梁２は、両端部４よりも中央部５の梁せいが小さく形成されるとともに、床スラブ３は、その下面レベル３ｂが中央部５の上フランジ５ａの上面となり、かつその上面レベル３ａが両端部４の上フランジ２ａの上面または当該上面に施工された耐火物８の上面となるように打設されて鉄骨梁２と一体化されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄骨梁とスラブとを一体化させた合成梁に関するものである。

所定の有効天井高さに対して階高を低減する、あるいは所定の階高に対して有効天井高さを高く確保するための構造として、例えば下記特許文献１において提案されているような鉄骨大梁と床スラブとの構造が知られている。

図５は、上記特許文献１に開示されている鉄骨コンクリート造構造物を示すもので、この鉄骨コンクリート造構造物は、梁せいが大小に異なる鉄骨梁が直交する構造でスラブコンクリートを支持する鉄骨コンクリート造構造物において、梁せいが大きい鉄骨梁１０の上フランジ１０ａの上面とスラブコンクリート１１の上面とが一致され、梁せいが小さい鉄骨梁の上フランジはスラブコンクリート１１の下面を支持する位置とされ、更に梁せいが大きい鉄骨梁１０のウエブに取り付けたスラブ受け治具１２もスラブコンクリート１１の下面を支持する位置とされ、梁せいが大きい鉄骨梁１０の上フランジ１０ａにスタッド等のコネクタ１３が設置され、梁せいが大きい鉄骨梁１０の上フランジ１０ａの上面とスラブの上面とが一致するようにスラブコンクリート１１が打設されてスラブ埋め込み型合成梁としたものである。

特許第４６０５８９６号公報

しかしながら、上記従来のスラブ埋め込み型合成梁にあっては、鉄骨梁１０の全長にわたって上フランジ１０ａの上面とスラブコンクリート１１の上面とを一致させているために、例えば受け材の設置やコンクリートの充填性等から施工が難しいとともに、鉄骨梁１０とスラブコンクリート１１との一体性が低いという問題点を有している。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、所定の有効天井高さに対して階高を低減することができるとともに、合理的な構造により鉄骨量の低減等によるコスト減も図ることが可能になる合成梁を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、両端部が柱に剛接合された鉄骨梁に床スラブが一体化された合成梁であって、上記鉄骨梁は、両端部よりも中央部の梁せいが小さく形成されるとともに、上記床スラブは、その下面レベルが上記中央部の上フランジの上面となり、かつその上面レベルが上記両端部の上フランジの上面または当該上面に施工された耐火物の上面となるように打設されて上記鉄骨梁と一体化されていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記両端部の上記上フランジの両側部には、一辺がウエブに沿って垂下され、他辺が上記床スラブの下面レベルに位置する受けアングルが接合されるとともに、上記床スラブは、上記受けアングルに接合されたスタッドコネクタおよび上記中央部の上記上フランジ上に接合されたスタッドコネクタによって上記鉄骨梁に一体化されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記中央部の上記上フランジが、上記両端部の上記上フランジよりも断面積が小さく形成されていることを特徴とするものである。

請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、鉄骨梁を両端部よりも中央部の梁せいが小さく形成し、床スラブを、その下面レベルが鉄骨梁の中央部の上フランジの上面となり、かつその上面レベルが鉄骨梁の両端部の上フランジの上面または当該上面に施工された耐火物の上面となるように打設しているために、梁および床スラブに利用している高さ寸法を最小限に納めることができる。

この結果、所定の有効天井高さに対しては階高を低減することができ、また所定の階高に対しては有効天井高さを高く確保することができる。
しかも、コンクリート製の床スラブと鉄骨梁とを簡易に合成梁とすることができ、施工性にも優れる。

加えて、得られた合成梁は、合理的な構造なる。すなわち、図４に示すように、大梁を設計する際に代表される応力としては、通常、図４（ａ）に示す鉛直荷重時（長期荷重）と、これに図４（ｂ）に示す地震荷重を考慮した図４（ｃ）に示す短期荷重によることが用いられている。

そして、大梁の両端部には、正の曲げ応力および負の曲げ応力が生じ、特に図４（ｃ）の短期荷重時においては負の曲げ応力が大きくなる。これに対して、大梁の中央部においては、図４（ａ）、（ｃ）のいずれの場合も正の曲げ応力が作用する。この結果、中央部の上端部には圧縮力が生じる。

一方、本願発明においては、鉄骨梁を両端部の梁せいを中央部よりも大きくして、図４（ｃ）に示す負の曲げ応力に抗するとともに、鉄骨梁の中央部の上端部に作用する圧縮力に対して、上フランジ上に打設した耐圧縮力に優れる床スラブを有効に利用することができる。このように、設計上合理的な構造とすることができるために、請求項３に記載の発明のように、上記中央部の上フランジの断面積を減らすなどして、軽量化やコスト低減を図ることが可能になる。

本発明の合成梁の一実施形態を示す正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線視断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線視断面図である。 通常の設計応力に用いられている長期荷重および短期荷重による大梁の応力曲線を示す図である。 従来の合成梁を示す縦断面図である。

図１〜図３は、本発明に係る合成梁の一実施形態を示すもので、この合成梁は、両端部が柱１に剛接合された鉄骨大梁（鉄骨梁）２に鉄筋コンクリート製の床スラブ３が一体化されたものである。

この鉄骨大梁２は、Ｈ形鋼からなるもので、両端部４を残して中央部５の梁せいが小さく形成されている。具体的には、この鉄骨大梁２は、中央部５において上フランジ２ａが取り外されるとともに、ウエブ２ｂの上部の床スラブ３の厚さに相当する高さ寸法部分が切除され、当該切除されたウエブ２ｂの上縁部に新たな上フランジ５ａが接合されたもので、下フランジ２ｃが連続するとともに、中央部５において下フランジ２ｃからの梁せいが両端部４よりも小さく形成されている。

ここで、上フランジ５ａとしては、両端部４の上フランジ２ａよりも断面積が小さい平鋼板が用いられている。そして、この中央部５の上フランジ５ａ上に、複数本のスタッドコネクタ６が接合されている。他方、鉄骨大梁２の両端部４には、上フランジ２ａの両側部に沿って、それぞれ受けアングル７が設けられている。

この受けアングル７は、一辺７ａがウエブ２ｂと平行になり、かつ他辺７ｂが水平となるように配置されて、一辺７ａの上端部において上フランジ２ａの側部に接合されている。さらに、一辺７ａの外面には、複数本のスタッドコネクタ６が水平方向に突出するように接合されている。なお、この受けアングル７は、互いに直交する平板の組み立て材によって構成しても、同様の効果が得られる。

そして、床スラブ３は、その下面レベル３ｂが中央部５の上フランジ５ａの上面に位置し、かつその上面レベル３ａが両端部４の上フランジ２ａ上に施工された耐火塗装または耐火ボード等からなる耐火物８の上面と連続するように打設されて、鉄骨大梁２と一体化されている。この際に、耐火性能上フランジ２ａ上に上記耐火物８が必要とされない場合には、上記上面レベル３ａが両端部４のフランジ２ａ上面と連続するように床スラブ３を打設してもよい。

また、外部に露出する鉄骨大梁２の下フランジ２ｃの下面にも、耐火塗装または耐火ボード等からなる耐火物８が施工されるとともに、上フランジ２ａの下面、ウエブ２ｂの両側面および下フランジ２ｃの上面および側面には、ロックウール９が吹き付け等によって取り付けられている。なお、図中符号２ｄは、鉄骨大梁２間に横架された鉄骨小梁である。

以上の構成からなる合成梁によれば、鉄骨大梁２の中央部５における梁せいを両端部４の梁せいが小さく形成し、床スラブ３を、その下面レベル３ｂが鉄骨大梁２の中央部５の上フランジ５ａの上面となり、かつその上面レベル３ａが鉄骨大梁２の両端部４の上フランジ２ａ上に施工された耐火物８の上面となるように打設しているために、当該鉄骨大梁２および床スラブ３に利用している高さ寸法を最小限に納めることができる。

この結果、所定の有効天井高さに対しては階高を低減することができ、また所定の階高に対しては有効天井高さを高く確保することができる。
しかも、コンクリート製の床スラブ３と鉄骨大梁２とを簡易に合成梁とすることができ、施工性にも優れる。

加えて、鉄骨大梁２の両端部４における梁せいを中央部５よりも大きくして、図４（ｃ）に示した負の曲げ応力に抗するとともに、鉄骨大梁２の中央部５の上端部に作用する圧縮力に対して、上フランジ５ａ上に打設した耐圧縮力に優れる鉄筋コンクリート製の床スラブ３を有効に利用することができるために、設計上合理的な構造とすることができる。

これにより、鉄骨大梁２の中央部５における上フランジ５ａの断面積を減らことにより、鉄骨量を減少させて軽量化やコスト低減も図ることができる。

１ 柱
２ 鉄骨大梁（鉄骨梁）
２ａ 上フランジ
２ｂ ウエブ
２ｃ 下フランジ
３ 床スラブ
３ａ 上面レベル
３ｂ 下面レベル
４ 端部
５ 中央部
６ スタッドコネクタ
７ 受けアングル
８ 耐火物

Claims (3)

1. 両端部が柱に剛接合された鉄骨梁に床スラブが一体化された合成梁であって、
   上記鉄骨梁は、両端部よりも中央部の梁せいが小さく形成されるとともに、上記床スラブは、その下面レベルが上記中央部の上フランジの上面となり、かつその上面レベルが上記両端部の上フランジの上面または当該上面に施工された耐火物の上面となるように打設されて上記鉄骨梁と一体化されていることを特徴とする合成梁。
2. 上記両端部の上記上フランジの両側部には、一辺がウエブに沿って垂下され、他辺が上記床スラブの下面レベルに位置する受けアングルが接合されるとともに、
   上記床スラブは、上記受けアングルに接合されたスタッドコネクタおよび上記中央部の上記上フランジ上に接合されたスタッドコネクタによって上記鉄骨梁に一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の合成梁。
3. 上記中央部の上記上フランジは、上記両端部の上記上フランジよりも断面積が小さく形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の合成梁。

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