JP2016148201A - 鋼・コンクリート合成部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼・コンクリート合成柱・梁断面は,複数の鋼板により日の字断面形式などのスチールチューブを製作して,スチールチューブにコンクリートを充填させる。曲げモーメントに最も貢献する鋼板は相対的に厚くして,外側に配置する。その鋼板の幅厚比を提案する。巨大柱の中にCFT式メガ主筋を設置し,複合コンファインド効果のある三重鋼管形式コンクリート充填鋼管柱も提案する。一方,耐震壁に関して,壁内の面内方向に三枚以上の鋼板を設置する耐震壁を提供する。
【選択図】 図4
Description
fy:鋼板の降伏点強度又は許容応力度を決定する場合の基準値(単位:N/mm2)
中間補剛材のない鋼板2の幅厚比d/twiは[3]式を満足させる。
E:鋼板のヤング係数(単位:N/mm2)
中間補剛材のない鋼板3の幅厚比d/twoは[4]式を満足させる。
以下,鋼・コンクリート合成巨大柱について,図示した実施例に基づいて説明する。
ここに,
fy1:鋼板39の降伏点強度,fy2:軸力補足用補強鋼板15-2の降伏点強度,d1:穴14の直径(補強鋼管15の外径),t1:鋼板39の厚さ,t2:軸力補足用補強鋼板15-2の厚さ,l:補強鋼管15の長さ(軸力補足用補強鋼板15-2の長さ),sB:コンクリートの圧縮強度。
本補強鋼管併用孔あき鋼板ジベル16は,従来の頭付スタッド19 (シアコネクター)・孔あき鋼板ジベル・鋼管併用孔あき鋼板ジベルより,ずれ止め剛性が高くて,大きい軸力を伝達できる。また,この補強鋼管併用孔あき鋼板ジベル16は簡素な構造であるため,比較的安価に製作できる。
2:ウェブ(H形鋼のウェブを機能する鋼板)
3:サイドプレート(型枠の機能をする薄肉鋼板)
4:スチールチューブ
5:コンクリート充填
6:鋼板(内側ウェブ)
7:補剛リブ
8:主筋
9 :せん断補強筋
10:CFT式メガ主筋
11:主筋(CFT式メガ主筋内に内蔵する縦筋)
12:軸剛性の強い通しボルト
13:ナット
14:穴(貫通穴)
15:補強鋼管
15-a:補強二重鋼管
15-1:鋼管
15-2:軸力抵抗用補強鋼板
16:両面に突出すタイプの補強鋼管併用孔あき鋼板ジベル
17:片面に突出すタイプの補強鋼管併用孔あき鋼板ジベル
18:ずれ止め剛性の高い突出物
19:頭付スタッド(シアコネクター)
20:補剛リブ(水平方向設置)
21:隔離用補剛鋼板
22:隔離用鋼板
23:市販H形鋼
24:溶接
25:円形鋼管
26:角形鋼管
27:柱(周辺部材)
28:鋼板
29:補剛鋼板
30:連結鉄筋
31:水平方向に波形に折り曲げた鋼板
32:高さ方向に波形に折り曲げた鋼板
33:補剛リブ(鉛直方向設置)
34:補剛リブ(水平方向設置)
35:梁(周辺部材)
36:耐震壁
37:鋼板
38:高力ボルト
39:穴がある鋼板
40:穴がない鋼板
41:鋼管
42:リング式リブ
43:縞鋼板
44:格子状の小さな突起
45:基材(鋼材)
46:アングル鋼材
47:曲げモーメントを受ける方向
M:曲げモーメント
D:日の字断面のせい
B:日の字断面の幅
tf:1の厚さ
twi:2の厚さ
two:3の厚さ
q:柱の軸方向と波形鋼板の軸方向(波形の折り筋の向き)とのなす角度
d1:穴の直径(補強鋼管15の外径)
d2:補強鋼管15の内径(軸力補足用補強鋼板15-1の幅)
l:補強鋼管15の長さ(軸力補足用補強鋼板15-1の長さ)
t1:穴がある鋼板39の厚さ
t2:軸力補足用補強鋼板15-1の厚さ
F:孔14の断面欠損による軸方向耐力低減値
sB:コンクリートの圧縮強度
fy1:鋼板39の降伏点強度
fy2:軸力補足用補強鋼板15-2の降伏点強度
鋼板1の幅厚比B/tfは[2]式による。
ここに,
fy:鋼板の降伏点強度又は許容応力度を決定する場合の基準値(単位:N/mm2)
中間補剛材がない場合の鋼板2の幅厚比d/twiは[3]式を満足させる。
ここに,
E:鋼板のヤング係数(単位:N/mm2)
中間補剛材がない場合の鋼板3の幅厚比d/twoは[4]式を満足させる。
また,断面せいDと断面幅Bの関係もなるべく上記の[1]式を満足させる。尚且つ中間補剛材がない場合の鋼板2の幅厚比と中間補剛材がない場合の鋼板3の幅厚比もそれぞれ上記の[3]式と上記の[4]式を満足させる。
以下,鋼・コンクリート合成巨大柱について,図示した実施例に基づいて説明する。
ここに,
fy1:鋼板39の降伏点強度,fy2:軸力補足用補強鋼板15-2の降伏点強度,d1:穴14の直径(補強鋼管15の外径),t1:鋼板39の厚さ,t2:軸力補足用補強鋼板15-2の厚さ,l:補強鋼管15の長さ(軸力補足用補強鋼板15-2の長さ), B:コンクリートの圧縮強度。
本補強鋼管を用いたジベル16は,従来の孔あき鋼板ジベルと違って,断面欠損による軸力負担分の低下を最大限に解消でき,断面欠損がある場所での使用に適合する。また,本補強鋼管を用いたジベル16は,従来のシアコネクタ19 (頭付スタッド)・孔あき鋼板ジベル・鋼管併用孔あき鋼板ジベルより,ずれ止め剛性が高くて,大きな軸力を伝達できるメリットがある。
2:ウェブ(H形鋼のウェブを機能する鋼板)
3:サイドプレート(型枠の機能をする薄肉鋼板)
4:スチールチューブ
5:コンクリート充填
6:鋼板(内側ウェブ)
7:補剛リブ
8:主筋
9 :せん断補強筋(または構造上の補強筋)
10:CFT式メガ主筋
11:主筋(CFT式メガ主筋内に内蔵する縦筋)
12:軸剛性の強い通しボルト
13:ナット
14:穴(貫通穴)
15:補強鋼管
15-a:補強二重鋼管
15-1:鋼管
15-2:軸力抵抗用補強鋼板
16:両面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル
17:片面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル
18:ずれ止め剛性の高い突出物
19:シアコネクタ(主に頭付スタッドである)
20:補剛リブ(水平方向設置)
21:隔離用補剛鋼板
22:隔離用鋼板
23:市販H形鋼
24:溶接
25:円形鋼管
26:角形鋼管
27:柱(周辺部材)
28:鋼板
29:隔離用鋼板
30:連結鉄筋
31:水平方向に波形に折り曲げた鋼板
32:高さ方向に波形に折り曲げた鋼板
33:補剛リブ(鉛直方向設置)
34:補剛リブ(水平方向設置)
35:梁(周辺部材)
36:耐震壁
37:鋼板
38:高力ボルト
39:穴がある鋼板
40:穴がない鋼板
41:鋼管
42:リング式リブ
43:縞鋼板
44:格子状の小さな突起
45:基材(鋼材)
46:アングル鋼材
47:曲げモーメントを受ける方向
48:鋼板
M:曲げモーメント
D:日の字断面のせい
B:日の字断面の幅
d:日の字断面の2の幅(または3の幅)
tf:1の厚さ
twi:2の厚さ
two:3の厚さ
θ:柱の軸方向と波形の折り筋の向きとのなす角度
d1:穴の直径(補強鋼管15の外径)
d2:鋼管15-1の内径(軸力補足用補強鋼板15-2の幅)
l:補強鋼管15の長さ(軸力補足用補強鋼板15-2の長さ)
t1:穴がある鋼板39の厚さ
t2:軸力補足用補強鋼板15-2の厚さ
F:孔14の断面欠損による軸方向耐力低減値
σB:コンクリートの圧縮強度
fy1:鋼板39の降伏点強度
fy2:軸力補足用補強鋼板15-2の降伏点強度
Claims (20)
- 横断面が日の字断面形式であることを特徴とする鋼・コンクリート合成部材(プレストレストコンクリート部材を含む)。
日の字断面としては,三つの鋼材によりH形(二つのフランジと一つのウェブ)になるように加工し,更に二つのサイドプレートを取付けた断面形式である。日の字断面は対称な断面で,且つ外形が長方形である。
日の字断面を有する鋼・コンクリート合成部材としては,上記のような日の字断面にコンクリートを充填して作製した部材である。 - 横断面が請求項1に記載された日の字断面であることを特徴とする鋼・コンクリート合成梁(プレストレストコンクリート梁を含む)及びブレース。
- 横断面が請求項1に記載された日の字断面であって,また断面せいDと断面幅Bの関係は
を満足し,且つフランジの幅厚比B/tfも
を満足し,尚且つ中間補剛材のないウェブの幅厚比d/twiも
を満足し,更に中間補剛材のないサイドプレートの幅厚比d/twoも
を満足することを特徴とする鋼・コンクリート合成柱(プレストレストコンクリート柱を含む)。
ここに,
tf:日の字断面のフランジの厚さ
twi:日の字断面のウェブの厚さ
two:日の字断面のサイドプレートの厚さ
fy:鋼板の降伏点強度又は許容応力度を決定する場合の基準値(単位:N/mm2)
E:鋼板のヤング係数(単位:N/mm2) - 横断面がC断面(目の字断面)形式であることを特徴とする鋼・コンクリート合成部材(プレストレストコンクリート部材を含む)。
C断面形式としては,複数の鋼材により加工し,フランジ同士の数が二つで,ウェブ同士の数が四つ以上になるように製作した断面形式である。C断面は基本的に外形が長方形である。特殊な場合,C断面は外形の四角形としてもよい(例えば,等脚台形)。外形が長方形であるC断面はC’断面として定義する。
C断面を有する鋼・コンクリート合成部材としては,上記のようなC断面にコンクリートを充填して作製した部材である。 - 横断面が請求項1に記載された日の字断面内に,更に元の日の字断面のウェブの垂直方向に一枚以上の隔離用鋼板全断面を分割するように取付けて,また断面せいDと断面幅Bの関係は
を満足し,且つ元の日の字断面のフランジの幅厚比B/tfも
を満足することを特徴とする鋼・コンクリート合成部材。
ここに,
tf:日の字断面のフランジの厚さ
fy:鋼板の降伏点強度又は許容応力度を決定する場合の基準値(単位:N/mm2) - 横断面が請求項1に記載された日の字断面や請求項5に記載された断面であって,更に鋼板にも縦横に補剛リブを設置して,弱軸方向と強軸方向共に軸剛性の強い通しボルトが柱全断面を貫通させて,補強鋼管併用孔あき鋼板ジベルとずれ止め剛性の高い突出物を取付けて,従来の主筋と従来のせん断補強筋を設置し,鋼板と鋼板の間の隙間にコンクリートを充填することを特徴とする合成部材(プレストレストコンクリート部材を含む)。
- 一つ以上の請求項1に記載された日の字断面と一つ以上の請求項6に記載されたC断面により組み合わせたマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱を特徴とする柱。
- 鋼板により作製した中空三角柱を基本単位として組み合わせたマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管式を特徴とする柱及び壁。
- 隔離用鋼板により二重円形(楕円形も含む)鋼管を分割したマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管を有し,必要に応じて二重円形の内側及び外側共に補強鋼管併用孔あき鋼板ジベルとずれ止め剛性の高い突出物,従来の主筋と従来のせん断補強筋を設置できることを特徴とする柱。
- 隔離用鋼板により三重以上の鋼管(円形鋼管と角形鋼管と楕円形鋼管の何れか,或いはこれらの組み合わせ)を分割したマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管を有し,必要に応じて鋼管の内側及び外側共に補強鋼管併用孔あき鋼板ジベルとずれ止め剛性の高い突出物,従来の主筋と従来のせん断補強筋を設置できることを特徴とする柱。
- 壁内の面内方向に平行の三枚以上の鋼板(壁全高さと全長設置)を取付けて,鋼板と鋼板の間の隙間にコンクリートを充填することを特徴とする鋼・コンクリート合成壁。
- 壁内の面内方向に平行の三枚以上の鋼板(壁全高さと全長設置)を取付けた上で,更に鋼板に縦横に補剛リブ,壁内の面外方向に複数の隔離用鋼板,主筋とせん断補強筋,軸剛性の強い通しボルト,鋼板と壁の周辺部材に補強鋼管併用孔あき鋼板ジベルとずれ止め剛性の高い突出物の中の一つ以上のものを設置して,鋼板と鋼板の間の隙間にコンクリートを充填することを特徴とする合成壁。
- 全ての鋼板は壁の中心線(鉛直方向)を対称軸として配置し,壁の両側とも一枚以上の水平方向に波形に折り曲げた鋼板,或いは一枚以上の波形の折り筋の向きが圧縮ストラットの方向に従う波形鋼板を設置し,中央領域に一枚以上の高さ方向に波形に折り曲げた鋼板,或いは一枚以上の平鋼板,若しくは波形の折り筋の向きが圧縮ストラットの方向に従う波形鋼板を取付けて,必要に応じて主筋とせん断補強筋を設置し,鋼板と鋼板の間の隙間にコンクリートを充填することを特徴とする合成壁。ただし,水平方向と波形の折り筋の向きとのなす角度qの適用範囲は0o〜85oとする。
- 全ての鋼板は壁の中心線(鉛直方向)を対称軸として配置し,壁の両側とも一枚以上の波形の折り筋の向きが圧縮ストラットの方向に従う波形鋼板を設置し,中央領域に水平方向に波形に折り曲げた鋼板を取付けて,或いは鋼板を取付けずに,必要に応じて主筋とせん断補強筋を設置し,鋼板と鋼板の間の隙間にコンクリートを充填することを特徴とする合成壁。ただし,水平方向と波形の折り筋の向きとのなす角度qの適用範囲は0o〜85oとする。
- 請求項11〜14のいずれの壁の外側に,更に主筋,せん断補強筋と連結鉄筋を設置し,コンクリートを充填することを特徴とする合成壁。
- 全ての鋼板は壁の中心線(鉛直方向)を対称軸として配置し,壁の両側とも一枚以上の水平方向に波形に折り曲げた鋼板,中央領域に一枚以上の高さ方向に波形に折り曲げた鋼板を取付けること,或いは壁の両側とも一枚以上の高さ方向に波形に折り曲げた鋼板,中央領域に一枚以上の水平方向に波形に折り曲げた鋼板を設置すること,若しくは壁の両側とも一枚以上の波形の折り筋の向きが圧縮ストラットの方向に従う波形鋼板,中央領域に水平方向に波形に折り曲げた鋼板を設置すること,又は壁の両側とも一枚以上の波形の折り筋の向きが圧縮ストラットの方向に従う波形鋼板,中央領域に高さ方向に波形に折り曲げた鋼板を設置すること,他には壁の両側とも一枚以上の水平方向に波形に折り曲げた鋼板,中央領域に一枚以上の波形の折り筋の向きが圧縮ストラットの方向に従う波形鋼板設置すること,でなければ壁の両側とも一枚以上の波形の折り筋の向きが圧縮ストラットの方向に従う波形鋼板設置することを特徴とする鉄骨耐震壁。ただし,水平方向と波形の折り筋の向きとのなす角度qの適用範囲は0o〜85oとする。
- 両面に貫通する孔が形成された鋼板と,この鋼板の孔を貫通して突出し,貫通孔が形成された鋼板と一体に形成された補強鋼管とを有することを特徴とする補強鋼管併用孔あき鋼板ジベル。
- 請求項17において,前記鋼板は前記孔が1本の直線上に複数個並び,これら孔の並び方向が,前記鋼板とこの鋼板が固定される鋼材との固定面に対して垂直であり,各孔に前記補強鋼管が貫通して設けられた補強鋼管併用孔あき鋼板ジベル。
- 鋼板の表面に,ずれ止め剛性の高いH形鋼などや加工した鋼材を取付けることを特徴とする鋼材式ジベル。この鋼材式ジベルは基材にとって,貫通しても,貫通しなくてもよい。
- 巨大な主筋の役割を果たすコンクリート充填鋼管要素(CFT式メガ主筋)を有することを特徴とする構造部材(柱,杭,耐震壁と地中連続壁を含む)。部材断面形式はRC(鉄筋コンクリート)系,SRC(鉄骨鉄筋コンクリート)系,SC(鉄骨とコンクリートからなるもの)系, CFT (コンクリート充填鋼管)系,又はマルチスチールチューブ形式断面のいずれにしてもよい。
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