JP2016079580A - Reinforcing member, and reinforcing structure for perforated steel beam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェブに貫通孔を有する鉄骨有孔梁を補強するために用いる補強部材、およびこの補強部材を用いた鉄骨有孔梁の補強構造に関する。 The present invention relates to a reinforcing member used for reinforcing a steel perforated beam having a through hole in a web, and a steel perforated beam reinforcing structure using the reinforcing member.
建築物における階高の低減は、鋼材量等を低減し建築物の高さを抑制して、構造的にも経済的にもメリットがある。そのような観点から、従来は梁下に設けていた設備用配管類を、梁に貫通させて配設することを目的に、近年では有孔梁が多用されている。 Reduction of the floor height in a building reduces the amount of steel and the like and suppresses the height of the building, which is advantageous both in terms of structure and economy. From such a point of view, perforated beams have been frequently used in recent years for the purpose of arranging the piping for equipment that has been provided under the beam so as to penetrate the beam.
鉄骨造建築物においては、H形鋼、I形鋼、溝形鋼等の梁材に設備用配管類を貫通させる円形状の貫通孔を形成した鉄骨有孔梁が用いられている。鉄骨有孔梁は、ウェブに貫通孔が設けられていることによって部材断面が欠損するので、無孔梁よりも曲げ強度や剪断強度が低下する。そのため、貫通孔の周囲に、鋼製の添え板やスリーブ管等の補強部材を、ボルト締結または溶接等により接合した補強がなされている。 In steel-framed buildings, steel perforated beams are used in which circular through-holes are formed in beam materials such as H-shaped steel, I-shaped steel, and grooved steel, and the piping for equipment is passed through. The steel perforated beam has a cross section of the member due to the through-holes provided in the web, so that the bending strength and shear strength are lower than those of the non-porous beam. For this reason, reinforcement is made around the through hole by joining a reinforcing member such as a steel attachment plate or sleeve tube by bolt fastening or welding.
この種の補強部材として、例えば特許文献1には、貫通孔を囲む形状であってウェブの両面又は片面にボルト締結するものが開示されている。ボルト締結される補強部材は、十分な強度を得るために、溶接により接合される場合に比べて、その見付面積を拡張する必要性がある。かかる補強部材は見付面積が大きい分だけ、ボルトの本数やウェブに形成するボルト挿通孔の個数も多くなり、作業性を低下させるとともに、梁回りの設備配管等に関して設計上の制約を生じるという不都合があった。
As this type of reinforcing member, for example,
また、特許文献2には、貫通孔の内側に略円筒状の補強部材を挿入して孔周囲に溶接する補強部材が開示されている。この場合、梁の貫通孔は、補強部材の厚み分だけ有効径が小さくなる。そのため、梁には、有効径が小さくなることを考慮して必要径よりも大きい孔径の貫通孔を形成しなければならず、断面欠損がより大きくなり、補強部材もより大きくしなければならなかった。
また、特許文献3には、貫通孔を囲む形状の補強部材をウェブの両面又は片面に宛がって溶接するものが開示されている。ウェブの両面に補強部材を溶接する場合、隅肉溶接の作業性を確保するため、梁のウェブを水平に寝かせた状態で片側ずつ溶接することとなる。そのため、片側ごとに溶接し、重量を有する梁を反転する作業が必要となって、作業効率が低下するとともに作業時の危険性が増す。補強部材をウェブの片面にのみ溶接する場合は、片側の補強部材だけで強度を確保する必要性から、補強部材自体の見付面積が両面溶接の場合に比べて大きくならざるを得なかった。
住宅等の小規模な建築物においては、主要構造部に軽量形鋼が用いられることがある。例えば、通常の重量形鋼による梁材の梁せいが400〜900mmとされるのに対し、軽量形鋼の梁材の場合には、梁せいが小さく、概ね200〜300mm程度に抑えられる。そのため、軽量形鋼の梁材にあっては、梁せいに対する貫通孔の開口割合が大きくなり、貫通孔の外周縁から上下フランジまでの離隔距離が短くなる。貫通孔の周囲に補強部材を添設するとなると、補強部材の見付面積が制限されるとともに、ウェブへの補強部材の接合作業も困難なものとなる。特に、貫通孔と上下フランジとの間隔が狭いことから、フランジ近傍での溶接作業が発生し、フランジが溶接トーチや溶接棒などの溶接具に接触しやすく障害物になると考えられた。 In a small-scale building such as a house, lightweight section steel is sometimes used for the main structure. For example, the beam of a normal heavy section steel beam is 400 to 900 mm, whereas in the case of a light beam steel beam, the beam section is small and can be suppressed to about 200 to 300 mm. Therefore, in the lightweight steel beam material, the opening ratio of the through hole to the beam is increased, and the separation distance from the outer peripheral edge of the through hole to the upper and lower flanges is shortened. If a reinforcing member is provided around the through hole, the area of the reinforcing member that can be found is limited, and it is difficult to join the reinforcing member to the web. In particular, since the distance between the through hole and the upper and lower flanges is narrow, welding work occurs near the flange, and the flange is considered to be an obstacle because it easily comes into contact with a welding tool such as a welding torch or a welding rod.
このように溶接困難な接合部に対し、溶接作業を途中で中断してしまうと、溶接ビードの継ぎ足し部が形成され、連続したなめらかな溶接ができなくなる。また、不連続な溶接接合部には応力集中を生じやすいという問題点がある。 If the welding operation is interrupted in the middle of such a difficult-to-weld joint, a weld bead extension is formed, and continuous smooth welding cannot be performed. In addition, there is a problem that stress concentration tends to occur in discontinuous welded joints.
加えて、接合対象が軽量形鋼であるか否かにかかわらず、鉄骨有孔梁における貫通孔一箇所あたりの溶接量をできるだけ低減し、作業工数の低減化を図ることで、トータルコストを削減することも望まれた。 In addition, regardless of whether the object to be joined is lightweight steel or not, the total cost can be reduced by reducing the amount of welding per through hole in the steel perforated beam as much as possible and reducing the work man-hours. It was also desired to do.
本発明は、上記のような事情にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、補強部材の鉄骨有孔梁への溶接作業性を十分に考慮し、下向きの安定姿勢により有孔梁の片側からの作業だけで済ませられ、かつ溶接しやすい接合部形状と溶接量であることにより、信頼性が高く施工性に富み、十分な補強効果が得られて、設備配管等の設計自由度を確保することのできる補強部材を提供することにある。さらに、このような補強部材を用いて、経済的で精度が高く、製造合理化を図ることを可能にし、優れた力学的性状を有する鉄骨有孔梁の補強構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and its purpose is to sufficiently consider the workability of welding the reinforcing member to the steel perforated beam, and to provide a perforated hole with a downward stable posture. The joint shape and welding amount, which can be done only from one side of the beam and are easy to weld, are highly reliable, have excellent workability, and provide sufficient reinforcement effects, allowing free design of equipment piping, etc. An object of the present invention is to provide a reinforcing member capable of securing the degree. Another object of the present invention is to provide a steel perforated beam reinforcing structure that is economical, highly accurate, can be rationalized in production, and has excellent mechanical properties.
前記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、ウェブに形成された貫通孔の周囲に添設される本体部と、本体部の表裏両面に貫通して設けられた円形状の孔部とを有し、鉄骨有孔梁に溶接される補強部材を前提としている。この補強部材に対し、前記本体部の外周縁は、湾曲した部分を含む一対の接合形状部を相対させて備え、前記接合形状部は、それぞれ、前記孔部の径方向の外方へ膨らんだ湾曲形状の第一形状部分と、この第一形状部分に連続し、略直線形状または第一形状部分とは反対側に湾曲する湾曲形状とされた第二形状部分とを有する構成とする。そして、前記一対の接合形状部を、ウェブとの溶接接合部とすることを特徴としている。 In order to achieve the above-mentioned object, the solution means of the present invention includes a main body part attached around a through-hole formed in a web, and a circular hole part provided through both front and back surfaces of the main body part. And a reinforcing member that is welded to a steel perforated beam. With respect to this reinforcing member, the outer peripheral edge of the main body portion is provided with a pair of joined shape portions including curved portions, and each of the joined shape portions swells outward in the radial direction of the hole portion. A first shape portion having a curved shape and a second shape portion that is continuous with the first shape portion and has a substantially straight shape or a curved shape that curves to the opposite side of the first shape portion are used. And it is characterized by making a pair of said joining shape part into a welding junction with a web.
本発明に係る補強部材は、ウェブの片面にのみ添設されることを前提として、種々の実験やシミュレーション解析を重ねて強度設計がなされ、上記特定事項とすることが最も適切であるとの結論に達したものである。本発明では、本体部の外周縁を、上記のように構成したことから、一対の接合形状部においてウェブとの溶接量を確保することができ、補強効果を十分に確保することができるものとされている。接合形状部は、外方へ湾曲した形状の第一形状部分を備えるので、直線状である場合に比べて外周縁が長く形成され、溶接接合部としての長さを確保することができる。したがって、補強部材の外周縁と孔部の内周縁のうち、一対の接合形状部を溶接接合部とすることで足り、他の箇所を溶接することなく、鉄骨有孔梁を補強することが可能となる。また、その際の補強部材に対する溶接作業性を考慮して、一対の接合形状部に第一形状部分と第二形状部分と備えさせており、これにより安定した溶接作業が可能とされる。 The conclusion that the reinforcing member according to the present invention is most suitable to be subjected to strength design by repeating various experiments and simulation analysis on the assumption that the reinforcing member is attached only to one side of the web. Has been reached. In the present invention, since the outer peripheral edge of the main body portion is configured as described above, it is possible to ensure the amount of welding with the web in the pair of joined shape portions and sufficiently ensure the reinforcing effect. Has been. Since the joining shape portion includes the first shape portion curved outward, the outer peripheral edge is formed longer than in the case where the joining shape portion is linear, and the length as the weld joint portion can be ensured. Therefore, it is sufficient to use a pair of joint-shaped portions as the weld joints among the outer peripheral edge of the reinforcing member and the inner peripheral edge of the hole, and it is possible to reinforce the steel perforated beam without welding other parts. It becomes. Further, in consideration of welding workability with respect to the reinforcing member at that time, the first shape portion and the second shape portion are provided in the pair of joint shape portions, thereby enabling stable welding work.
前記補強部材における、より具体的な構成として、前記接合形状部を、第一形状部分の両端に第二形状部分が連続する形状とすることが好ましい。 As a more specific configuration of the reinforcing member, it is preferable that the joining shape portion has a shape in which the second shape portion is continuous with both ends of the first shape portion.
これにより、補強部材の本体部を梁軸方向に必要以上に拡張させることなく、補強部材自体の見付面積を過剰に増大させるのを抑制しつつも、高い補強効果の得られる補強部材とすることができる。しかも、高い補強効果を奏する補強部材を、複雑な形状を有することなく極めてシンプルな構造により形成することができ、接合形状部を合理的に形成することができるので、生産性も高められる。 As a result, the reinforcing member can provide a high reinforcing effect while suppressing an excessive increase in the area of the reinforcing member itself without excessively expanding the main body of the reinforcing member in the beam axis direction. be able to. In addition, the reinforcing member having a high reinforcing effect can be formed with a very simple structure without having a complicated shape, and the joint shape portion can be rationally formed, so that the productivity can be improved.
また、前記補強部材において、前記本体部の外周縁を、一対の接合形状部と、略直線状とされた相対する一対の直線形状部とが含まれるように形成し、一対の接合形状部を、直線形状部に直交する軸線に対して対称形に設ける構成とすることが好ましい。 Further, in the reinforcing member, the outer peripheral edge of the main body portion is formed so as to include a pair of joined shape portions and a pair of opposed linear shape portions that are substantially straight, and the pair of joined shape portions are formed. It is preferable to provide a configuration that is symmetrical with respect to an axis perpendicular to the linear shape portion.
これにより、梁軸方向に沿うように一対の直線形状部を配置し、貫通孔の左右に一対の接合形状部を配置して、鉄骨有孔梁のウェブに補強部材を添設することができる。したがって、補強部材を、鉄骨有孔梁のフランジに干渉しないよう形成することができるとともに、一対の直線形状部の相互距離を最大限確保して補強効果を高めることが可能となる。また、一対の接合形状部は、第二形状部分を有するので、フランジ近傍での溶接具の進入スペースが効果的に確保され、溶接作業性を高めることができる。 Thereby, a pair of linear shape parts can be arranged along the beam axis direction, a pair of joint shape parts can be arranged on the left and right sides of the through holes, and the reinforcing member can be attached to the web of the steel perforated beam. . Therefore, the reinforcing member can be formed so as not to interfere with the flange of the steel perforated beam, and the reinforcing effect can be enhanced by ensuring the maximum mutual distance between the pair of linearly shaped portions. Moreover, since a pair of joining shape part has a 2nd shape part, the approach space of the welding tool in the flange vicinity is ensured effectively, and welding workability | operativity can be improved.
さらに、前記補強部材においては、接合形状部の第一形状部分を、前記孔部の開口中心を中心とする半径R1の円弧に近似される形状とし、第二形状部分を、前記本体部の外方に中心を有する半径R2の円弧に近似される形状として、これらの半径をR1>R2とすることが好ましい。 Further, in the reinforcing member, the first shape portion of the joint shape portion has a shape approximated to an arc having a radius R 1 centered on the opening center of the hole portion, and the second shape portion of the main body portion. As a shape approximated to a circular arc having a radius R 2 and having an outer center, it is preferable that these radii satisfy R 1 > R 2 .
これにより、前記接合形状部の第一形状部分と第二形状部分とが、なめらかな曲線形状で連続して形成されて一定の溶接長さが確保され、溶接作業を途中で中断する必要性を生じず、連続溶接の作業性が高められ、高い品質を確保することができる。なお、第一形状部分について、孔部の開口中心を中心とする半径R1の円弧に近似される形状には、半径R1の円弧形状そのものを含む。また、第二形状部分について、本体部の外方に中心を有する半径R2の円弧に近似される形状には、半径R2の円弧形状そのものを含む。 As a result, the first shape portion and the second shape portion of the joint shape portion are continuously formed in a smooth curved shape to ensure a certain weld length, and the need to interrupt the welding operation in the middle. It does not occur, the workability of continuous welding is improved, and high quality can be ensured. Note that the first shaped portion, the shape is approximated to an arc of radius R 1 centered on the aperture center of the hole portion includes an arc shape itself of radius R 1. In addition, regarding the second shape portion, the shape approximated to the arc of radius R 2 having the center outside the main body includes the arc shape of radius R 2 itself.
また、前記構成に係る補強部材において、本体部は、直線形状部と孔部との間の領域を一定の厚みを有する厚肉部とし、接合形状部の第一形状部分と孔部との間の領域を前記厚肉部よりも薄い厚みの薄肉部とすることが好ましい。 Further, in the reinforcing member according to the above configuration, the main body portion is a thick portion having a certain thickness in a region between the linear shape portion and the hole portion, and between the first shape portion and the hole portion of the joint shape portion. It is preferable to make this area | region into the thin part of thickness thinner than the said thick part.
鉄骨有孔梁のウェブにおいて、貫通孔の上部側と下部側には、剪断力に起因するフィーレンディール作用により、貫通孔の開口中心から一定の距離の断面に曲げモーメントが発生する。このため、当該断面の降伏曲げ耐力を考慮して、貫通孔の上部側および下部側に配置されることとなる、直線形状部と孔部との間の領域を一定の厚みの厚肉部としており、これにより厚肉部に前記曲げモーメントを負担させることができる。また、接合形状部の第一形状部分と孔部との間の領域にあっては、前記厚肉部よりも薄い厚みの薄肉部とすることにより、重量比の補強効率を向上させることができる。 In the steel perforated beam web, a bending moment is generated on the upper and lower sides of the through hole due to a feelering action caused by a shearing force in a cross section at a certain distance from the opening center of the through hole. For this reason, in consideration of the yield bending strength of the cross section, the region between the linear shape portion and the hole portion, which is to be disposed on the upper side and the lower side of the through hole, is a thick portion having a constant thickness. Thus, the bending moment can be applied to the thick portion. Further, in the region between the first shape portion and the hole portion of the joint shape portion, the weight ratio reinforcement efficiency can be improved by making the thin portion thinner than the thick portion. .
上記の各解決手段に係る補強部材を用いた鉄骨有孔梁の補強構造も本発明の技術的思想の範疇である。すなわち、形鋼からなる鉄骨有孔梁のウェブの片面に補強部材が溶接された鉄骨有孔梁の補強構造であって、前記補強部材として、ウェブの貫通孔に対応する円形状の孔部を有するとともに、外周縁に、湾曲した部分を含む一対の接合形状部を相対して備えたものを用いる。前記接合形状部は、それぞれ、前記孔部の径方向の外方へ膨らんだ湾曲形状の第一形状部分と、この第一形状部分に連続し、略直線形状または第一形状部分とは反対側に湾曲する湾曲形状とされた第二形状部分とを有している。そして、前記補強部材にあっては、ウェブの高さ方向に沿って、すなわち、ウェブの貫通孔の左右に、一対の接合形状部が配置されるように添設し、本体部の外周縁と孔部の内周縁のうち、本体部の外周縁の一対の接合形状部を隅肉溶接によりウェブに接合した構造としている。 The steel perforated beam reinforcing structure using the reinforcing member according to each of the above solutions is also within the scope of the technical idea of the present invention. That is, a reinforcing structure of a steel perforated beam in which a reinforcing member is welded to one side of a web of a steel perforated beam made of shape steel, and a circular hole corresponding to the through hole of the web is used as the reinforcing member. In addition, an outer peripheral edge provided with a pair of joint-shaped portions including a curved portion is used. Each of the joint shape portions is a curved first shape portion that bulges outward in the radial direction of the hole portion, and is continuous with the first shape portion, and is substantially linear or opposite to the first shape portion. And a second shape portion that is curved. And, in the reinforcing member, it is attached along the height direction of the web, that is, on the left and right sides of the through-hole of the web, so that a pair of joined shape portions are disposed, Of the inner peripheral edge of the hole portion, a pair of joined shape portions on the outer peripheral edge of the main body portion are joined to the web by fillet welding.
このような特定事項により、鉄骨有孔梁における補強部材の溶接接合部を、本体部の外周縁と孔部の内周縁のうち、一対の接合形状部に集約することができる。また、下向きの安定姿勢によるウェブの片側からの溶接作業だけで、補強部材を鉄骨有孔梁に接合することが可能となり、その溶接作業量を低減することができる。ウェブの高さ方向に沿って一対の接合形状部を配置し、溶接することで、フランジに近接して配置される他の外周縁と、孔部の内周縁とを溶接せずともよい。このため、作業工数を大幅に低減することができるとともに、溶接接合部にこれらの溶接困難な箇所を含まず、高い品質を確保することができる。加えて、接合形状部の形状から、必要とされる溶接長さが確保され、十分な強度を得ることができる。 By such a specific matter, the welded joint part of the reinforcing member in the steel perforated beam can be collected into a pair of joint shape parts among the outer peripheral edge of the main body part and the inner peripheral edge of the hole part. Further, it becomes possible to join the reinforcing member to the steel perforated beam only by welding work from one side of the web in a downward stable posture, and the welding work amount can be reduced. It is not necessary to weld the other outer peripheral edge arranged close to the flange and the inner peripheral edge of the hole portion by arranging and welding a pair of joined shape portions along the height direction of the web. For this reason, the work man-hour can be significantly reduced, and the welded joint portion does not include these difficult-to-weld portions, and high quality can be ensured. In addition, the required weld length is secured from the shape of the joint shape portion, and sufficient strength can be obtained.
本発明では、本体部の外周縁に、湾曲した部分を含む一対の接合形状部を相対して備えさせ、該接合形状部を、それぞれ、孔部の径方向の外方へ膨らんだ湾曲形状の第一形状部分と、この第一形状部分に連続し、略直線形状または第一形状部分とは反対側に湾曲する湾曲形状とされた第二形状部分とを有する構成としている。そして、このような一対の接合形状部を、鉄骨有孔梁のウェブとの溶接接合部とする構成であるので、補強部材の鉄骨有孔梁への溶接作業性が格段に高められ、適正な溶接量が確保されて、信頼性が高く施工性に富み、十分な補強効果を得ることができる。また、かかる補強部材を用いた鉄骨有孔梁の補強構造とすることによって、設備配管等の設計自由度を確保することができ、製造合理化を図ることができる。 In the present invention, the outer peripheral edge of the main body portion is provided with a pair of joint shape portions including a curved portion, and the joint shape portions are respectively formed in a curved shape that bulges outward in the radial direction of the hole portion. The first shape portion and the second shape portion which is continuous with the first shape portion and has a substantially linear shape or a curved shape which curves to the opposite side of the first shape portion are provided. And since it is the structure which makes such a pair of joining shape part the welding joint part with the web of a steel perforated beam, the welding workability | operativity to the steel perforated beam of a reinforcement member is improved markedly, and it is appropriate. The welding amount is ensured, the reliability is high and the workability is high, and a sufficient reinforcing effect can be obtained. In addition, by using a steel perforated beam reinforcing structure using such a reinforcing member, it is possible to ensure a degree of freedom in design of equipment piping and the like, and rationalize manufacturing.
以下、本発明の実施の形態に係る補強部材およびこの補強部材を用いた鉄骨有孔梁の補強構造について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a reinforcing member according to an embodiment of the present invention and a steel perforated beam reinforcing structure using the reinforcing member will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1〜図4は本発明の実施形態1を示しており、図1は補強部材1の全体形状を示す斜視図であり、図2は補強部材1を用いた鉄骨有孔梁の補強構造を示す正面図である。図3は図2におけるA−A断面図、図4は図2におけるB−B断面図である。
(Embodiment 1)
1 to 4
鉄骨有孔梁としての梁10は、軽量形鋼であるH形鋼材からなり、上下一対のフランジ11と、これらのフランジ11を繋ぐウェブ12とを備えている。ウェブ12には、表裏両面に貫通する円形状の貫通孔13が形成されている。貫通孔13は、梁せい方向の概ね中央部に設けられている。梁10は、H形鋼であるほか、I形鋼または溝形鋼等からなるものであってもよい。
A
補強部材1は、貫通孔13を囲むようにしてウェブ12の片面にのみ添設され、隅肉溶接によってウェブ12に接合される。補強部材1は、ウェブ12に形成された貫通孔13の周囲に添設される本体部2と、本体部2の表裏両面に貫通して設けられた円形状の孔部3とを有する。孔部3はウェブ12の貫通孔13の径とほぼ一致する内径を有して形成されている。以下、この補強部材1については、図2に示される正面側をその表面とし、ウェブ12に当接される面を裏面として説明する。
The reinforcing
本体部2の外周縁は、一対の直線形状部4と、一対の接合形状部5とを含んで形成されている。
The outer peripheral edge of the
例示の形態では、一対の直線形状部4は、互いに平行であって、孔部3を挟んで相対させて設けられている。直線形状部4は、梁10のフランジ11の配設方向に沿った直線形状とされている。一対の直線形状部4の相互距離は、上下のフランジ11の相互距離に対応させて、最大限に確保されている。
In the illustrated embodiment, the pair of linearly shaped
また、一対の接合形状部5は、これらの直線形状部4に直交する軸線であって孔部3の中心を通る軸線を挟んで左右に設けられている。本体部2の外周縁は、これらの直線形状部4と接合形状部5とに取り囲まれた形状を有している。
Further, the pair of
本体部2は、一対の直線形状部4の裏面側に、面取り部6を備えている。一対の直線形状部4は梁軸方向に沿って配置されるので、これらの直線形状部4の裏面側は、梁10のウェブフィレット14に近接して配置されることになる。そのため、図3に示すように、直線形状部4の裏面側の角部を斜面状に面取りし、ウェブフィレット14との接触を面取り部6によって回避することができるように構成されている。
The
また、このように本体部2の裏面側に面取り部6が設けられていることにより、共通の補強部材1を用いて、多様な形状および梁せいを有する鉄骨有孔梁の補強に対応させることが可能となる。
Further, by providing the chamfered
本体部2は、一対の直線形状部4の相互距離を最大限確保した構成とされ、溶接作業性を考慮すれば、かかる直線形状部4を溶接接合部とすることなく、一定の補強効果を担保してウェブ12に接合される構成であることが好ましい。
The
そこで、本実施形態においては、補強部材1は、ウェブ12との溶接接合部を一対の接合形状部5に限定し得るように構成されている。
Therefore, in the present embodiment, the reinforcing
すなわち、本体部2の外周縁において、一対の接合形状部5は、第一形状部分と第二形状部分とを有する。第一形状部分として、孔部3の径方向の外方へ膨らませた曲線状の湾曲部分51が形成されている。また、第二形状部分として、湾曲部分52に対して反対側に湾曲した曲線状の逆湾曲部分52が形成されている。
That is, at the outer peripheral edge of the
図1に示すように、接合形状部5は、一つの湾曲部分51が、その両端部において逆湾曲部分52になめらかに接続されている。また、湾曲部分51は、両端部の逆湾曲部分52を介して直線形状部4に連続する形状を有している。かかる接合形状部5が、補強部材1とウェブ12との溶接接合部とされる。
As shown in FIG. 1, in the
補強部材1は、湾曲部分51と逆湾曲部分52とを含む接合形状部5を外周縁に備えることにより、梁10に接合するための溶接長さを充足することができる。一対の接合形状部5を溶接接合部とし、梁10に補強部材1を接合することにより、梁10の補強効果を十分に確保することが可能とされている。
The reinforcing
接合形状部5は、なめらかに連続する曲線状に形成されており、角部を含まない。そのため、接合形状部5は、これを溶接接合部とすることで、溶接線の不連続部を含まず、連続した円滑な溶接作業が可能となるものである。
The
また、本体部2の外周縁は、このような一対の接合形状部5を含んで形成されていることによって、補強部材1として貫通孔13の周囲に必要十分な補強材を配置することが可能となり、鋼材量を抑制することができる。
Further, since the outer peripheral edge of the
補強部材1は、一般構造用圧延鋼材(SS)、溶接構造用圧延鋼材(SM)、溶接構造用鋳鋼(SCW)、ステンレス製鋳鋼(SCS)、白心可鍛鋳鉄(FCMW)、黒心可鍛鋳鉄(FCMB)などの溶接可能な材料からなり、例えば一定の厚さを有する鋼板により形成することができる。また、補強部材1は、鋳造または鍛造によって形成することもできる。補強部材1は、前記材料から形成されることにより、機械的強度、寸法精度、量産性等を好適に確保することができる。
図3に示される補強部材1の厚さeは、有限要素法による応力解析(例えばCAE解析)に基づき目標とする構造耐力を具備する厚さとされ、補強部材1を構成する材料の鋼種により設定することができる。
The thickness e of the reinforcing
例えば、図2および図3に示す補強部材1にあっては、一般構造用鋼材SS400から構成されており、梁10の梁せいが200mmであり、貫通孔13の直径が135mmであるのに対して、16mmの厚さを有している。
For example, in the reinforcing
また、図5に同様の縦断面により例示する補強部材1にあっては、溶接構造用圧延鋼材SM490から構成されている。この場合、梁せいが200mmであり、直径が135mmの貫通孔13を有する梁10に対して、補強部材1は12mmの厚さを有しており、図3に示す補強部材1より薄い厚さで形成されている。
Moreover, in the reinforcing
梁10のウェブ12に形成される貫通孔13の孔径が大きい場合、また、梁せいに対する貫通孔13の開口割合が大きい場合、それに合わせて補強部材の全体形状を大きくするとフランジに干渉し、周方向に拡大するには限度がある。本発明にあっては、補強部材1の本体部2の厚みにより必要強度が確保されており、本体部2の大きさを必要以上に大きくすることなく、効果的に補強することが可能とされている。
When the diameter of the through
上述した補強部材1の両側縁部に形成される接合形状部5は、孔部3の径方向の外方へ膨らませた曲線状の湾曲部分51と、この湾曲部分51に対し反対方向に湾曲した曲線状の逆湾曲部分52とを有する形状であれば、良好な溶接作業性が確保され、十分な補強効果を発揮させることができる。このような補強部材1における一対の接合形状部5は、さらに、図6に示すように構成することもできる。
The
図6は、実施形態1に係る補強部材1の変形例を示し、この補強部材1を用いた梁10の補強構造を示す正面図である。
FIG. 6 is a front view showing a modification of the reinforcing
この形態に係る補強部材1の一対の接合形状部5は、湾曲部分51が、孔部3の開口中心を中心とする半径R1の円弧に近似される形状とされている。また、逆湾曲部分52は、本体部2の外方に中心を有する半径R2の円弧に近似される形状とされている。そして、これらの湾曲部分51および逆湾曲部分52は、R1>R2の関係性を満たすように形成されている。
In the pair of joined
例えば、逆湾曲部分52側の半径R2は、湾曲部分51側の半径R1に対して大きいものであると、補強部材1の見付面積が大きくなり不経済となる。また、一般的な溶接具を用い、一般的な梁断面の梁に対して用いる場合には、これらの半径についてR1≦R2とする必要性に欠ける。このため、補強部材1においては、これらの湾曲部分51および逆湾曲部分52は、R1>R2の関係性を満たすように形成されることが好ましい。
For example, if the radius R 2 on the reverse
以上のように構成される補強部材1によって、安定した力学的性状を確保することができる。また、本体部2の外周縁のうち、一対の接合形状部5を溶接接合部とすることで、フランジ11に近接する箇所に、逆湾曲部分52が配置されて、溶接トーチや溶接棒などの溶接具を進入させるための十分なスペースを、フランジ11との間に設けることができる。したがって、溶接具をフランジ11に干渉させることなく、補強部材1を良好に溶接することができ、溶接欠陥を生じるおそれがなく、溶接品質を高めることができる。
Stable mechanical properties can be ensured by the reinforcing
なお、湾曲部分51および逆湾曲部分52は、それぞれ、半径R1、R2に近似される形状であるほか、当該半径を有する円弧形状とされてもよい。
The
上記構成を有する補強部材1を、梁10のウェブ12に溶接するに際しては、ウェブ12を水平に寝かせて梁10を配置し、貫通孔13と補強部材1の孔部3とを合致させてウェブ12に補強部材1をあてがう。これにより、安定した下向き姿勢により補強部材1の溶接作業を行うことができる。補強部材1は片面溶接のみで接合可能であり、梁10を反転させて溶接作業を行う必要はない。補強部材1は、接合形状部5とウェブ12との接続部において隅肉溶接され、溶接ビード8を介して接合される。
When welding the reinforcing
補強部材1における溶接接合部は、本体部2の外周縁部と孔部3の全周のうち、一対の接合形状部5に限定することができる。接合形状部5は、溶接線がなめらかに連続する曲線形状であるので、連続した隅肉溶接を行うことが容易であり、溶接品質を確保しやすく、自動溶接を適用することも容易とされている。
The welded joint in the reinforcing
また、補強部材1と梁10との接合は、一対の接合形状部5に対する溶接作業だけで済み、溶接が困難となるフランジ11の近傍の直線形状部4には溶接を施さずともよい。すなわち、梁10のフランジ11に近接する直線形状部4を溶接するとすれば、窮屈な状態で溶接しなければならず、溶接欠陥に細心の注意を払わなければならない。しかしながら、この直線形状部4を溶接する必要性はないので、当該部分の溶接欠陥を懸念せずともよく、溶接品質が確保される。
Further, the
また、直線形状部4の溶接を省いても、一対の接合形状部5の全長によって溶接量が確保されるので、十分な補強効果が発揮される。さらに、孔部3の全周に対する溶接作業も不要であるので、孔部3の内周縁部に沿って溶接の肉盛りが形成されることがなく、貫通孔13の孔径が狭められることもない。
Further, even if the welding of the
このような補強部材1を用いた補強構造とすることにより、現実的に実施しうる[貫通孔の直径/梁のウェブせい]の限界値を上昇させることができ、梁せいの小さい軽量形鋼からなる梁材であっても十分な構造耐力を備えさせて、設備用配管等の設計自由度を高めることができる。
By adopting such a reinforcing structure using the reinforcing
(実施形態2)
図7〜図11は本発明の実施形態2に係る構成を示し、図7は補強部材1の表側斜視図、図8は補強部材1の裏側斜視図、図9は補強部材1を用いた梁10の補強構造を示す正面図、図10は図9におけるC−C断面図、図11は図9におけるD−D断面図である。
(Embodiment 2)
7 to 11 show a configuration according to
この形態に係る補強部材1は、実施形態1に係る補強部材1の基本構造において共通するが、本体部2の肉厚構成と、本体部2の裏面側の構造に特徴を有する。そこで、以下の説明では、実施形態2としての特徴構成について詳述し、その他の構成については前記実施形態1での説明と共通の符号を用いてその説明を省略する。
The reinforcing
図7に示すように、補強部材1は、本体部2において厚肉部21と薄肉部22とを有している。また、補強部材1は、これらの厚肉部21と薄肉部22との間が、なだらかに傾斜した傾斜部23により接続されて形成されている。
As shown in FIG. 7, the reinforcing
厚肉部21は、本体部2における直線形状部4と孔部3との間の領域に、一定の厚さで形成されている。これに対し、薄肉部22は、接合形状部5の湾曲部分51と孔部3との間の領域に形成され、厚肉部21よりも薄い一定の厚さを有している。図10に示すように、この形態に係る補強部材1では、厚肉部21の厚さe1が13mmとされており、これに対し薄肉部22の厚さe2は10mmとされている。
The
補強部材1の厚肉部21は、本体部2の表側方向に厚くなるように形成されている。また、傾斜部23は、本体部2の表側に、厚肉部21から薄肉部22にかけて漸次肉厚が薄くなされた傾斜面として形成されている。傾斜部23は、厚肉部21と薄肉部22との間に形成され、逆湾曲部分52の内側の領域、および逆湾曲部分52と湾曲部分51とが接続する部分の内側の領域に設けられている。
The
梁10の貫通孔13の上部側と下部側においては、剪断力に起因するフィーレンディール作用によって、貫通孔13の開口中心から一定の距離の断面に曲げモーメントが発生する。このため、当該断面の降伏曲げ耐力を考慮して、貫通孔13の上部側および下部側に配置されることとなる本体部2の部分、すなわち、直線形状部4と孔部3との間の領域に厚肉部21が設けられている。これにより、厚肉部21に前記曲げモーメントを効果的に負担させることができる。
On the upper side and the lower side of the through-
さらに、図8に示すように、補強部材1の裏面側には、2条のリブ71が設けられている。補強部材1のリブ71は、本体部2の裏面側の外周縁部に、接合形状部5に沿って立設されている。これにより、本体部2の裏面側には、2条のリブ71に囲まれた凹溝72が形成されている。凹溝72は、上下の直線形状部4を介してそれぞれ開口している。リブ71は、本体部2からの突出量(高さ)が1.5mm以上とされ、好ましくは2mm程度の高さの台形状断面を有して形成されている。
Further, as shown in FIG. 8, two
通常、鉄骨有孔梁に電解着色塗装や溶融亜鉛メッキ等の表面処理を施す場合、先に補強部材1を溶接しておいてから、梁10を処理液中に浸漬(いわゆるドブ漬け)する。その際、梁10のウェブ12と補強部材1との当接面に過剰な処理液が残留するのを防ぐには、補強部材1の裏面をウェブ12に完全に密着させるか、適度の隙間を設けて処理液を円滑に排出することが望ましい。
Normally, when a surface treatment such as electrolytic coloring or hot dip galvanization is applied to a steel perforated beam, the reinforcing
例示の形態では、補強部材1が梁10に溶接されると、リブ71がウェブ12に密着して接合されるとともに、凹溝72によりウェブ12との間に隙間が形成される。補強部材1を溶接した梁10を、塗装やメッキのための処理液中に浸漬して引き上げたとき、凹溝72は、処理液が補強部材1とウェブ12との間から円滑に排出されるのを促進する作用をなす。これにより、処理液は、本体部2の一方の直線形状部4とウェブ12との間から凹溝72を通して流出し、円滑に排出することができる。他方の直線形状部4とウェブ12との間は、空気抜きとして作用する。
In the illustrated embodiment, when the reinforcing
また、本体部2の直線形状部4の裏面側には、リブ71および凹溝72の辺縁部に面取り部6が形成されている。これにより、本形態に係る補強部材1にあっても、梁10のウェブフィレット14との接触が回避され、多様な形状および梁せいを有する梁10の補強に対応させることができる。
Further, a chamfered
図9に示すように、補強部材1と梁10との溶接接合部は、一対の接合形状部5に限定することができる。補強部材1は、溶接が困難となるフランジ11の近傍の直線形状部4には溶接を施す必要がなく、孔部3の全周も溶接せずともよい。一対の接合形状部5は、極めて溶接作業性に優れる形状であることから、高い溶接品質が確保される。
As shown in FIG. 9, the welded joint between the reinforcing
直線形状部4の溶接を省いても、一対の接合形状部5の全長によって溶接量が確保されているので、十分な補強効果が発揮され、[貫通孔の直径/梁のウェブせい]の限界値を上昇させることが可能となる。このため、補強部材1は、軽量形鋼からなる鉄骨有孔梁に対して好適に用いることができる。
Even if the welding of the
また、このような補強部材1を用いて梁10を補強することにより、設備配管等の設計自由度を確保することができ、製造合理化を図るとともに、梁10に無孔梁と同等以上の力学的性状を備えさせることができる。
In addition, by reinforcing the
なお、本発明に係る補強部材1、および鉄骨有孔梁の補強構造は、前記実施形態以外にも他の様々な形で実施することができる。
The reinforcing
例えば、本体部2の外周縁は、上述した直線形状部4と接合形状部5を含む形状に限定されない。接合形状部5の第一形状部分としては、孔部3の外方へ膨らんだ湾曲形状であれば、真円形の円弧状とされても、楕円形の円弧状とされてもよく、どのように形成されてもよい。また、第二形状部分としては、上述のような逆湾曲形状とされるほか、直線状または略直線形状に形成されてもよい。また、直線形状部4は、必ずしも平行な直線形状でなくともよい。さらに、本体部2の外周縁において、接合形状部5を除く部分は、フランジ11に沿う直線形状とされずともよく、どのような外形状とされてもよい。また、鉄骨有孔梁の補強構造として、補強部材1はウェブ12の片面に接合されて十分な補強効果が得られる構成であるが、当然、ウェブ12の両面に接合されてもよい。そのため、前記実施形態はあくまでも例示であって、限定的なものではない。
For example, the outer peripheral edge of the
本発明は、ウェブに貫通孔が形成された鉄骨有孔梁に対して好適に利用可能である。 The present invention can be suitably used for a steel perforated beam in which a through hole is formed in a web.
1 補強部材
2 本体部
21 厚肉部
22 薄肉部
23 傾斜部
3 孔部
4 直線形状部
5 接合形状部
51 湾曲部分
52 逆湾曲部分
6 面取り部
71 リブ
72 凹溝
10 梁(鉄骨有孔梁)
11 フランジ
12 ウェブ
13 貫通孔
DESCRIPTION OF
11
Claims (6)
前記本体部の外周縁は、湾曲した部分を含む一対の接合形状部を相対して備え、
前記接合形状部は、それぞれ、前記孔部の径方向の外方へ膨らんだ湾曲形状の第一形状部分と、この第一形状部分に連続し、略直線形状または第一形状部分とは反対側に湾曲する湾曲形状とされた第二形状部分とを有し、
一対の接合形状部がウェブとの溶接接合部とされることを特徴とする補強部材。 A reinforcing member having a main body portion attached around a through-hole formed in a web and a circular hole portion penetrating both front and back surfaces of the main body portion and welded to a steel perforated beam In
The outer peripheral edge of the main body portion is provided with a pair of joint shape portions including a curved portion,
Each of the joint shape portions is a curved first shape portion that bulges outward in the radial direction of the hole portion, and is continuous with the first shape portion, and is substantially linear or opposite to the first shape portion. A second shape portion that is curved to be curved,
A reinforcing member, wherein the pair of joint shape portions are welded joint portions with a web.
前記接合形状部は、第一形状部分の両端に第二形状部分が連続する形状とされたことを特徴とする補強部材。 The reinforcing member according to claim 1,
The joining shape portion is a reinforcing member characterized in that a second shape portion is continuous with both ends of the first shape portion.
前記本体部の外周縁は、一対の接合形状部と、略直線状とされた相対する一対の直線形状部とを含んで形成され、
一対の接合形状部は、前記直線形状部に直交する軸線に対して対称形に設けられたことを特徴とする補強部材。 The reinforcing member according to claim 1 or 2,
The outer peripheral edge of the main body portion is formed to include a pair of joined shape portions and a pair of opposed linear shape portions that are substantially straight.
A pair of joining shape parts are provided in a symmetrical manner with respect to an axis perpendicular to the linear shape part.
前記接合形状部の第一形状部分は、前記孔部の開口中心を中心とする半径R1の円弧に近似される形状であり、第二形状部分は前記本体部の外方に中心を有する半径R2の円弧に近似される形状であって、R1>R2とされたことを特徴とする補強部材。 In the reinforcing member according to any one of claims 1 to 3,
First shaped portion of the joint-shaped portion has a shape which approximates a circular arc of radius R 1 centered on the aperture center of the hole, the second shape portion radius having a center outside of the main body portion A reinforcing member having a shape approximate to an arc of R 2 , wherein R 1 > R 2 .
前記本体部は、直線形状部と孔部との間の領域が一定の厚みを有する厚肉部とされるとともに、接合形状部の第一形状部分と孔部との間の領域が前記厚肉部よりも薄い厚みの薄肉部とされたことを特徴とする補強部材。 The reinforcing member according to claim 3 or 4,
The body portion is a thick portion having a constant thickness between the linear shape portion and the hole portion, and the region between the first shape portion of the joint shape portion and the hole portion is the thick wall portion. A reinforcing member characterized by being a thin-walled portion having a thickness thinner than the portion.
前記補強部材は、ウェブの貫通孔に対応する円形状の孔部を有するとともに、外周縁に、湾曲した部分を含む一対の接合形状部を相対して備え、
前記接合形状部は、それぞれ、前記孔部の径方向の外方へ膨らんだ湾曲形状の第一形状部分と、この第一形状部分に連続し、略直線形状または第一形状部分とは反対側に湾曲する湾曲形状とされた第二形状部分とを有しており、
前記補強部材は、ウェブの高さ方向に沿って一対の接合形状部が配設され、本体部の外周縁と孔部の内周縁のうち、一対の接合形状部が隅肉溶接によりウェブに接合されたことを特徴とする鉄骨有孔梁の補強構造。 A steel perforated beam reinforcing structure in which a reinforcing member is welded to a steel perforated beam web made of a section steel,
The reinforcing member has a circular hole corresponding to the through-hole of the web, and is provided with a pair of joint-shaped portions including a curved portion on the outer peripheral edge,
Each of the joint shape portions is a curved first shape portion that bulges outward in the radial direction of the hole portion, and is continuous with the first shape portion, and is substantially linear or opposite to the first shape portion. And a second shape portion that is curved to be curved,
The reinforcing member is provided with a pair of joint shape portions along the height direction of the web, and the pair of joint shape portions of the outer peripheral edge of the main body and the inner peripheral edge of the hole are joined to the web by fillet welding The steel perforated beam reinforcement structure characterized by being made.
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