JP2017166123A - 鉄骨梁および柱梁接合構造 - Google Patents

鉄骨梁および柱梁接合構造 Download PDF

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Abstract

【課題】地震等により作用する水平外力に対して、ウェブのクリッピング破壊を抑制できる鉄骨梁および柱梁接合構造を提供する。【解決手段】梁端部の一方のフランジ2に一方の補剛部材5が設けられ、他方のフランジ2に他方の補剛部材5が設けられているので、これら補剛部材5によって、フランジ2の曲げ剛性を高めて、梁端部のフランジ2にU字形の湾曲した座屈が生じるのを抑制できる。このため、フランジ2の座屈に起因するウェブ3の圧潰を抑制できるので、急激な部材の耐荷能力の低下を伴うクリッピング破壊を抑制できる。【選択図】図1

Description

本発明は、端部が補剛された鉄骨梁および柱梁接合構造に関する。
構造物を構成する鉄骨梁に地震等により荷重が作用した場合に、せん断座屈に効果があり、かつ、フランジの局部座屈を緩やかに拘束して、変形能力を確保しつつ、過大な耐力上昇を抑制できる鉄骨梁および柱梁接合構造の一例として、特許文献1に記載のものが知られている。
この特許文献1に記載の鉄骨梁は、H形断面の鉄骨梁の端部が補剛部材によって補剛されており、当該補剛部材は、前記鉄骨梁の端部のウェブに設けられて、当該鉄骨梁の長手方向と直交する縦スチフナで構成され、この縦スチフナの上下端部はそれぞれ前記鉄骨梁のフランジと接合されていないことを特徴とするものである。
また、ウェブを横スチフナで補剛して曲げ耐力の増大を図ることにより、横スチフナがウェブの局部座屈の発生を抑制して、早期の耐力喪失を防止するハイブリッドH形鋼梁の補剛構造の一例として、特許文献2に記載のものが知られている。
この特許文献2に記載のハイブリッドH形鋼梁の補剛構造は、フランジ板の降伏強度ffと、ウェブ板の降伏強度fwと、ハイブリッドH形鋼のウェブ高さhの中心軸に関するフランジ板の断面係数Zfと、ウェブ板の断面係数Zwとの関係を、所定の式により規定される関係を満足する関数で表し、ウェブ板が、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ものである。
また、圧縮フランジの局部座屈変形による耐力劣化分を、構造部材の部材断面の中立軸近傍に配置した補強部で補う形で、構造部材としての急激な耐力の劣化を防ぎつつ、構造部材の安定的な変形性能を確保しようとする構造部材の補強構造の一例として特許文献3に記載のものが知られている。 この特許文献3に記載されている補強構造は、フランジの曲げねじれ変形による塑性化が考慮される区間を含む所定区間について、構造部材の部材断面の中立軸近傍に、塑性化によるフランジの圧縮側フランジの曲げ耐力劣化分を補うための所定断面の補強部を、フランジと平行に設けたことを特徴とするものである。
特開2014−51822号公報 特開2015−105543号公報 特開平6−17507号公報
ところで、超高層建物や大型倉庫等で使用されている大断面・高強度のH形断面梁であって、特に部材重量の削減および断面効率(曲げ剛性)・曲げ耐力の向上を両立しうる、薄肉ウェブと、当該薄肉ウェブに対して高強度のフランジを用いた溶接組立H形断面(BH)梁の場合、地震等により作用する水平外力に対して、部材の急激な耐力低下を生じうるウェブのクリッピング破壊が生じる虞がある。すなわち、フランジが厚肉広幅、ウェブが薄肉(幅厚比が大きい)、かつウェブに対してフランジの降伏応力度が高い、BH梁では、梁端部のフランジにU字形の湾曲した座屈が生じた場合、ウェブが薄肉かつ低強度であるため、圧縮側フランジ近傍のウェブが押しつぶされて、急激な部材の耐荷能力の低下を伴うクリッピング破壊が生じる虞がある。
これに対し、特許文献1に記載の鉄骨梁のように、梁端部のウェブを、軸方向に延びる横スチフナ及び軸方向と直交する方向に延びる縦スチフナを併用して補剛した場合においても、ウェブに対してフランジの降伏応力度が高い鋼材からなるH形断面の梁では、クリッピング破壊が生じる虞がある。
また、特許文献2に記載のハイブリッドH形鋼梁の補剛構造では、低強度ウェブの曲げ耐力を補強する目的で横スチフナは設置されているが、ウェブのクリッピング破壊対策用の縦スチフナが設置されていないので、ウェブに対してフランジの降伏応力度が高い鋼材からなるH形断面の梁では、クリッピング破壊が生じる虞がある。
さらに、特許文献3に記載の構造部材の補強構造では、梁に曲げモーメントが作用した場合に、圧縮側の梁フランジの捩れ座屈に伴う耐力低下を補うため、ウェブ中立軸(中央)付近に様々な形式の補剛部材を設置しているが、ウェブのクリッピング破壊への効果を期待したものではないので、ウェブに対してフランジの降伏応力度が高い鋼材からなるH形断面の梁では、クリッピング破壊が生じる虞がある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、地震等により作用する水平外力に対して、ウェブのクリッピング破壊を抑制できる鉄骨梁および柱梁接合構造を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の鉄骨梁は、ウェブに対してフランジの降伏応力度が高い鋼材からなるH形断面の梁端部が補剛された鉄骨梁であって、
前記梁端部の一方のフランジに、他方のフランジ側に向けて延び、かつ梁の軸方向に所定の長さを有する一方の補剛部材が設けられ、他方のフランジに、一方のフランジ側に向けて延び、かつ梁の軸方向に所定の長さを有する他方の補剛部材が設けられていることを特徴とする。
ここで、梁端部を補剛すべき補剛長さ(Ls)は、地震等により梁端部の塑性化が想定される範囲以上であればよく、例えば、柱の内法スパンをLとすると、Ls≧0.1Lであればよく、補剛部材の長さは、Lsの約半分以上の長さを有しているのが好ましい。
また、梁の軸方向における補剛部材の設置位置は、梁端部での梁の曲げ耐力に寄与しないようにするとともに、梁端部を柱等に接合する際の製作上の観点からも、少なくとも梁端部から所定長さ(20mm〜100mm)以上離間した位置とするのが好ましい。
また、上述したようなフランジの補剛は、梁の軸方向に長尺な一体の補剛部材によって行ってもよいし、梁の軸方向に所定間隔で設けられた(断続的に設けられた)複数の補剛部材によって行ってもよい。断続的に設けられた複数の補剛部材の場合、複数の補剛部材の長さが全て等しくてもよいし、一部または全部がそれぞれ異なっていてよい。
一体の補剛部材の場合、上述したように、補剛部材の長さは、補剛長さ(Ls)の約半分以上であればよく、また、断続的に設けられた補剛部材の場合、複数の補剛部材のそれぞれの長さの総和(梁の軸方向における総長さ)が、前記補剛長さ(Ls)の略半分以上あればよい。
本発明においては、梁端部の一方のフランジに一方の補剛部材が設けられ、他方のフランジに他方の補剛部材が設けられているので、これら補剛部材によって、フランジの曲げ剛性を高めて、梁端部のフランジにU字形の湾曲した座屈が生じるのを抑制できる。このため、フランジの座屈に起因するウェブの圧潰を抑制できるので、急激な部材の耐荷能力の低下を伴うクリッピング破壊を抑制できる。
また、本発明の前記構成において、一方の前記補剛部材は、他方の前記補剛部材および前記ウェブに非接触であり、他方の前記補剛部材は、一方の前記補剛部材および前記ウェブに非接触であってもよい。
このような構成によれば、補剛部材の一端部をフランジに設ければよく、他の補剛部材やウェブに接合する必要がないので、製作が容易であるという利点がある。
また、本発明の前記構成において、一方の前記フランジと他方の前記フランジとは、一方の前記補剛部材と他方の前記補剛部材とが一体化されてなる一体形補剛部材によって連結されていてもよい。
このような構成によれば、一方の前記フランジと他方の前記フランジとが一体形補剛部材によって連結されているので、一体形補剛部材によって、フランジの曲げ剛性をより高めて、梁端部のフランジにU字形の湾曲した座屈が生じるのをさらに抑制できる。このため、フランジの座屈に起因するウェブの圧潰を抑制できるので、急激な部材の耐荷能力の低下を伴うクリッピング破壊を抑制できる。
また、本発明の前記構成において、前記補剛部材の、前記フランジ側と逆側の端部が前記ウェブに接合されていてもよい。
このような構成によれば、補剛部材の一端部がウェブに接合されているので、例えば床スラブ等が取り付けられていない下側(他方)のフランジの横移動(横座屈)への拘束効果を期待でき、梁端部における孫梁等の横座屈補剛材を省略できる。
また、本発明の前記構成において、前記梁端部の前記ウェブに、前記梁の軸方向と直交する方向に延びて前記梁端部を補剛する縦補剛部材と、前記梁の軸方向に延びて前記梁端部を補剛する横補剛部材とが設けられていてもよい。
このような構成によれば、梁端部のウェブに設けられた縦補剛部材および横補剛部材がウェブを拘束することで、急激な耐荷能力の低下を伴うウェブの局部座屈とせん断座屈の双方に対して抑制効果をさらに高めることができるため、結果として優れた塑性変形性能も付与できる。
また、本発明の柱梁接合構造は、前記鉄骨梁が柱に接合されていることを特徴とする。
本発明においては、梁端部の一方のフランジに設けられた一方の補剛部材と、他方のフランジに設けられた他方の補剛部材とによって、フランジの曲げ剛性を高めて、梁端部のフランジにU字形の湾曲した座屈が生じるのを抑制できる。このため、フランジの座屈に起因するウェブの圧潰を抑制できるので、急激な部材の耐荷能力の低下を伴うクリッピング破壊を抑制できる。
また、梁端部のウェブに縦補剛部材と横補剛部材が設けられている場合、これらがウェブを拘束することで、急激な耐荷能力の低下を伴うウェブの局部座屈とせん断座屈の双方に対して抑制効果を高めることができるため、結果として優れた塑性変形性能も付与できる。
したがって、鉄骨梁と柱との柱梁接合部の健全性を保つことができる。
本発明によれば、梁端部の一方のフランジに一方の補剛部材が設けられ、他方のフランジに他方の補剛部材が設けられているので、これら補剛部材がフランジの曲げ剛性を高めて、当該フランジをそれに座屈が生じるのを抑制するように補剛する。したがって、フランジの座屈に起因するウェブの圧潰を抑制できるので、地震等により作用する水平外力に対して、ウェブのクリッピング破壊を抑制できる。
本発明の第1の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。 第1の実施の形態の変形例を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図である。 本発明の第2の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。 本発明の第3の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。 本発明の第4の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。 本発明の第5の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。 本発明の第6の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。 本発明の第7の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。 本発明の第8の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施の形態)
図1は第1の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。
図1(a)〜図1(c)において、符号1は鉄骨梁を示す。この鉄骨梁1は鋼板を溶接することによって組立形成されたH形断面のものであり、上下一対のフランジ2,2とこれらフランジ2,2の間に当該フランジ2,2を繋げるように形成されたウェブ3とを備えている。
このような鉄骨梁1は、ウェブ3に対してフランジ2の降伏応力度が高い鋼材からなるH形断面の梁であり、後述するような補剛がされていない場合、特に、高強度・厚肉・広幅のフランジ2と、低強度・薄肉(幅厚比の大きい)のウェブ3との組み合せにおいて、フランジ2のU字形座屈に伴うウェブ3のクリッピング破壊が生じ易い。
このような、フランジ2とウェブ3との組み合わせの例としては以下の例がある。
(1)フランジの降伏応力度(fF)とウェブの降伏応力度(wF)とすると、
fF≧385N/mm、wF≦325N/mm(または、fF/wF≧385/325)。
(2)ウェブの内法高さ(d)と板厚(tw)と降伏応力度(wF)の関係において、d/tw≧100√(235/wF)。
(3)ウェブの断面積(Aw)と片側フランジの断面積(Af)の比として、
Af/Aw≧1.0。
(4)ウェブの板厚(tw)とフランジの板厚(tf)の比として、
tf/tw≧3.0。
前記鉄骨梁1の梁端部は補剛部材5によって補剛されている。
すなわちまず、梁端部の補剛長さ(範囲)をLsとすると、この補剛部材5の補剛長さ(Ls)は、梁端部の塑性化が想定される範囲以上であればよく、柱の内法スパン(L)に対してLs≧0.1L程度以上あればよい。
この補剛長さ(範囲)内において、梁端部の一方(上方)のフランジ2に、他方(下方)のフランジ側に向けて延び、かつ梁の軸方向に所定の長さを有する一方の補剛部材5が設けられている。また、他方のフランジ2に、一方のフランジ側に向けて延び、かつ梁の軸方向に所定の長さを有する他方の補剛部材5が設けられている。
補剛部材5は、左右に長尺な矩形板状の鋼板(平鋼)で形成されており、一方のフランジ2の下面および他方のフランジの上面に、隅肉溶接等によって溶接によって接合されている。
また、補剛部材5の梁の軸方向における長さLstは、補剛長さ(Ls)の約半分以上の長さを有しているのが好ましい。
さらに、本実施の形態における補剛部材5の板厚および突出長さは、フランジへの補剛効果と製作上の観点から、それぞれウェブの板厚の1.0倍程度以上、梁せいの1/8〜1/4程度が好ましい。
また、補剛部材5は上下のフランジ2,2の幅方向の両縁部付近にそれぞれ設けられることで、合計で4つあり、梁の軸方向と直交する方向においては、互いに対向して設けられている。さらに、一方の補剛部材5は、一方のフランジ2から下方に向けて鉛直に突出しており、その下端部は他方の補剛部材5およびウェブ3に非接触となっている。同様に他方の補剛部材5は、他方のフランジ2から上方に向けて鉛直に突出しており、その上端部は一方の補剛部材5およびウェブ3に非接触となっている。なお、この実施の形態においては、フランジ2,2における互いに対向する面(上方のフランジ2の下面、下方のフランジ2の上面)はほぼ水平な平坦面となっているため、各補剛部材5はフランジ2における互いに対向する面からほぼ直角に突出した態様となっている。
また、梁の軸方向における補剛部材5の設置位置は、梁端部での梁の曲げ耐力に寄与しないようにするとともに、梁端部を柱等に接合する際の製作上の観点からも、少なくとも梁端部から所定長さs(20mm〜100mm)以上離間した位置となっている。
前記構成の鉄骨梁1は、柱10に接合されている。柱10はどのような構造のものでもよいが、本実施の形態では、例えば筒状の鋼管柱10によって構成されている。そして、鉄骨梁1の端部は柱10の外面に直接溶接等によって接合されるか、柱10に形成された仕口部を介して溶接やボルト接合等によって接合されている。
なお、鉄骨柱10が接合される柱としては、H形、箱形、円形等の断面形状の鋼柱だけでなく、箱形や円形の鋼管の内部にコンクリートを充填したコンクリート充填鋼管柱や、鉄骨鉄筋コンクリート柱等が望ましい。
本実施の形態によれば、梁端部の一方のフランジ2に一方の補剛部材5が設けられ、他方のフランジ2に他方の補剛部材5が設けられているので、これら補剛部材5,5によって、フランジ2の曲げ剛性を高めて、梁端部のフランジ2にU字形の湾曲した座屈が生じるのを抑制できる。このため、フランジ2の座屈に起因するウェブ3の圧潰を抑制できるので、急激な部材の耐荷能力の低下を伴うクリッピング破壊を抑制できる。
また、一方の補剛部材5は、他方の補剛部材5およびウェブ3に非接触であり、他方の補剛部材5は、一方の補剛部材5およびウェブ3に非接触であるので、補剛部材5の一端部をフランジ2に設ければよく、他の補剛部材5やウェブ3に接合する必要がないので、製作が容易であるという利点がある。
なお、本実施の形態では、フランジ2の補剛は、梁の軸方向に長尺な一体の補剛部材5によって行ったが、これに代えて、例えば図2(a)、図2(b)に示すように、梁の軸方向に所定間隔で設けられた(断続的に設けられた)複数の補剛部材5aによって行ってもよい。この場合、複数の補剛部材5aのそれぞれの長さL1の総和(梁の軸方向における総長さ)が、補剛長さ(Ls)の略半分以上あればよい。なお、隣接する補剛部材5,5の間の各間隔は、図2に示すようにいずれも等しい大きさであってもよいが、相互に異なる大きさであってもよい。また、各補剛部材5の突出高さについては、補剛効果を得られる範囲で、いずれも同じであってもよいが、異なっていてもよい。
このように、断続的に補剛部材5aを設ける場合、補剛長さ(Ls)の範囲に亙ってバランスよく補剛部材5aを配置できるので、より効果的にクリッピング破壊を抑制できる。
(第2の実施の形態)
図3は第2の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。
第2の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、補剛部材の構成であり、その他の構成は第1の実施の形態と同一であるので、同一構成には同一符号を付して、その説明を省略ないし簡略化する。
本実施の形態では、補剛部材51は断面コ字形の溝形鋼によって形成されている。この補剛部材51の梁の軸方向における長さおよび梁の軸方向と直交する方向の長さは第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。また、梁の軸方向における補剛部材51の設置位置も、第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。
さらに、本実施の形態では、補剛部材51は、溝形鋼の一対のフランジ部分がいずれも鉄骨梁1のウェブ3のウェブ面に向けて突出した状態において、溝形鋼の一方のフランジ部分が鉄骨梁1のフランジ2における他方のフランジ2と対向する面に接合されている。また、溝形鋼のフランジ部分は鉄骨梁1のウェブ3に対して外側に突出した状態において、溝形鋼の一方のフランジ部分が鉄骨梁1のフランジ2における他方のフランジ2と対向する面に接合されていてもよい。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、補剛部材51が溝形鋼によって形成されているので、第1の実施の形態おける補剛部材5より、フランジ2の曲げ剛性を高めることができ、よって、クリッピング破壊に対する抑制効果が第1の実施の形態より高いという利点がある。
(第3の実施の形態)
図4は第3の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。
第3の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、補剛部材の構成であり、その他の構成は第1の実施の形態と同一であるので、同一構成には同一符号を付して、その説明を省略ないし簡略化する。
本実施の形態では、補剛部材52は断面L字形の山形鋼によって形成されている。この補剛部材52の梁の軸方向における長さおよび梁の軸方向と直交する方向の長さは第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。また、梁の軸方向における補剛部材51の設置位置も、第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。また、梁の軸方向における補剛部材52の設置位置も、第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。さらに、本実施の形態では、補剛部材52は、山形鋼のフランジ部分又はウェブ部分のいずれか一方が、設置される鉄骨梁1のフランジ2における他方のフランジ2と対向する面に接合され、フランジ2に接合されないウェブ部分又はフランジ部分が他方のフランジ2の方向に突出した態様で設置されている。また、補剛部材52は、フランジ2に接合されたウェブ部分又はフランジ部分の先端が梁鉄骨1のウェブ3側に向いた状態で設置されている。また、補剛部材52は、フランジ2に接合されたウェブ部分又はフランジ部分の先端が梁鉄骨1のウェブ3に対して外側に向いた状態で設置されていてもよい。
なお、本実施の形態においては、補剛部材52として、図4に示すような、ウェブ部分とフランジ部分とが同じ長さの等辺山形鋼を用いているが、ウェブ部分とフランジ部分とが異なる長さの不等辺山形鋼であってもよい。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、補剛部材52が山形鋼によって形成されているので、第1の実施の形態おける補剛部材5より、フランジ2の曲げ剛性を高めることができ、よって、クリッピング破壊に対する抑制効果が第1の実施の形態より高いという利点がある。
(第4の実施の形態)
図5は第4の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。
第4の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、補剛部材の構成であり、その他の構成は第1の実施の形態と同一であるので、同一構成には同一符号を付して、その説明を省略ないし簡略化する。
本実施の形態では、一体形補剛部材53によって、一方(上方)のフランジ2と他方(下方)のフランジ2とが連結されている。
すなわち、一体形補剛部材53は、図1に示す一方の補剛部材5と他方の補剛部材5とがそれぞれ下方および上方に延出されるとともに、これらが一体化された構成となっている。具体的には、一体形補剛部材53は一方のフランジ2と他方のフランジとの間の距離を長辺とする矩形板状の平鋼によって構成され、一方のフランジ2と他方のフランジ2との間に架け渡され、上縁部が一方(上方)のフランジ2に溶接され、下縁部が他方(下方)のフランジ2に溶接されている。
また、一体形補剛部材53の梁の軸方向における長さは第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。また、梁の軸方向における一体形補剛部材53の設置位置も、第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、一方のフランジ2と他方のフランジ2とが一体形補剛部材53によって連結されているので、一体形補剛部材53によって、フランジ2の曲げ剛性をより高めて、梁端部のフランジにU字形の湾曲した座屈が生じるのをさらに抑制できるため、クリッピング破壊をさらに抑制できる。
(第5の実施の形態)
図6は第5の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。
第5の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、補剛部材の構成であり、その他の構成は第1の実施の形態と同一であるので、同一構成には同一符号を付して、その説明を省略ないし簡略化する。
本実施の形態では、補剛部材54の、フランジ2側と逆側の端部がウェブ3に接合されている。
すなわち、補剛部材54は、第1の実施の形態と同様の左右に長尺な矩形板状の鋼板(平鋼)で形成されているが、ウェブ3に対して傾斜して配置されている。上側の補剛部材54は下方に向かうほどウェブ3側に近づくように傾斜しており、当該補剛部材54の下端部はウェブ3に溶接により接合されている。また、下側の補剛部材54は上下方に向かうほどウェブ3側に近づくように傾斜しており、当該補剛部材54の上端部はウェブ3に溶接により接合されている。ここで、補剛部材54のフランジ2に対する傾斜角度は、フランジ2への補剛効果および製作上の観点から、30°〜60°程度がよい。
また、補剛部材54の梁の軸方向における長さおよび梁の軸方向と直交する方向の長さは第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。また、梁の軸方向における補剛部材54の設置位置も、第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、補剛部材の端部がウェブに接合されているので、例えば床スラブ等が取り付けられていない下側(他方)のフランジの横移動(横座屈)への拘束効果を期待でき、梁端部における孫梁等の横座屈補剛材を省略できるという利点がある。
(第6の実施の形態)
図7は第6の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。
第6の実施の形態が第1および第5の実施の形態と異なる点は、補剛部材の構成であり、その他の構成は第1および第5の実施の形態と同一であるので、同一構成には同一符号を付して、その説明を省略ないし簡略化する。
本実施の形態では、補剛部材55の、フランジ2側と逆側の端部がウェブ3に接合されている。
すなわち、補剛部材55は断面L字形に形成されており、その鉛直な一片の端部はフランジ2に溶接によって接合され、水平な他片の端部はウェブ3に溶接によって接合されている。
また、補剛部材55の梁の軸方向における長さおよび梁の軸方向と直交する方向の長さは第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。また、梁の軸方向における補剛部材55の設置位置も、第1の実施の形態における補剛部材5とほぼ等しくなっている。
本実施の形態によれば、第5の実施の形態と同様に効果を得ることができるとともに、補剛部材55の水平の他片によって、下側(他方)のフランジ2の横移動(横座屈)への拘束効果をさらに期待できる。
(第7の実施の形態)
図8は第7の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。
第7の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、縦補剛部材(縦スチフナ)6と横補剛部材(横スチフナ)7を備えている点であるので、以下ではこの点について説明し、第1の実施の形態と同一の構成は同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
縦スチフナ6は、鉄骨梁1の梁端部のウェブ3に設けられて、梁の軸方向と直交して配置されている。縦スチフナ6は、上下に長尺な矩形板状の鋼板で形成されており、梁端部のウェブ3の両面にそれぞれ対向して溶接されている。つまり、縦スチフナ6はウェブ3を挟んで一対設けられている。
縦スチフナ6の上下端部は、フランジ2,2と接合されておらず、当該縦スチフナ6の上下端部とフランジ2,2との間には所定の隙間が設けられている。また、縦スチフナ6のウェブ3からの突出長さは、フランジ2のウェブ3からの突出長さより短く設定されている。
また、縦スチフナ6の上下端部は、フランジ2,2と溶接等によって接合されていなければよく、単にフランジ2,2に当接されていてもよい。なお、鉄骨梁1の梁端部のウェブ3に設けられる縦スチフナ6は、梁の軸方向に離間して複数配置されていてもよい。
前記横スチフナ7は、梁端部のウェブ3に設けられて、当該梁の軸方向と平行に配置されている。横スチフナ7は、左右に長尺な矩形板状の鋼板で形成されており、ウェブ3の両面にそれぞれ対向して溶接されている。
横スチフナ7の右端部は縦スチフナ6に当接されるか、または溶接等によって接合されている。また、横スチフナ7のウェブ3からの突出長さは、縦スチフナ6のウェブ3からの突出長さと等しく設定されている。
なお、鉄骨梁1の梁端部のウェブ3に設けられる横スチフナ7は、ウェブ3の上下に離間して平行に複数配置されていてもよい。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、梁端部のウェブ3に設けられた縦スチフナ6および横スチフナ7がウェブ3を拘束することで、急激な耐荷能力の低下を伴うウェブ3の局部座屈とせん断座屈の双方に対して抑制効果を高めることができるため、結果として優れた塑性変形性能も付与できる。
したがって、鉄骨梁1と柱10との柱梁接合部の健全性を保つことができる。
(第8の実施の形態)
図9は第8の実施の形態に係る柱梁接合構造を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)におけるA−A線断面図である。
第8の実施の形態が図6に示す第5の実施の形態と異なる点は、縦補剛部材(縦スチフナ)6と横補剛部材(横スチフナ)7を備えている点であるので、以下ではこの点について説明し、第5の実施の形態と同一の構成は同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
縦スチフナ6と横スチフナ7とは、それぞれ第7の実施の形態と同様にして、ウェブ3に設けられている。
本実施の形態では、第5の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、第7の実施の形態と同様に、梁端部のウェブ3に設けられた縦スチフナ6および横スチフナ7がウェブを拘束することで、急激な耐荷能力の低下を伴うウェブ3の局部座屈とせん断座屈の双方に対して抑制効果を高めることができるため、結果として優れた塑性変形性能も付与できる。
したがって、鉄骨梁1と柱10との柱梁接合部の健全性を保つことができる。
また、第2〜第8の実施の形態では、フランジ2の補剛は、梁の軸方向に長尺な一体の補剛部材51〜55によって行ったが、これに代えて、断面形状が補剛部材51〜55と等しく、かつ、梁の軸方向に所定間隔で設けられた(断続的に設けられた)複数の補剛部材によって行ってもよい。この場合、複数の補剛部材のそれぞれの長さの総和(梁の軸方向における総長さ)が、補剛長さの略半分以上あればよい。
断続的に補剛部材を設ける場合、補剛長さの範囲に亙ってバランスよく補剛部材を配置できるので、より効果的にクリッピング破壊を抑制できる。
また、前記縦スチフナ6および横スチフナ7、または前記縦スチフナ6および横スチフナ7のどちらか一方のみを、図2、図3、図4、図5、図7にそれぞれ示すウェブ3に設けてもよい。
また、第1〜第8の実施の形態では、フランジ2の補剛は、平鋼、溝形鋼、山形鋼を補剛部材5および51〜55としてなされたが、補剛部材の断面形状はこれらだけに留まるものではなく、前記補剛部材5および51〜55と同様の効果を発揮するものであればよく、角形や円形等の鋼管や梁の軸方向で断面形状が変化するものであってもよい。
また、鉄骨梁1と柱10との接合においては、鉄骨梁1が柱10に溶接等によって接合された梁ブラケット部と、当該梁ブラケット部にスプライスプレート等の接合部材を介して相互に接合された梁本体部とを備えているものや、鉄骨梁1が溶接、またはスプライスプレートやボルト等の接合部材を介して直接柱10に接合されているものでもよい。
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。
1 鉄骨梁
2 フランジ
3 ウェブ
5,5a,51,52,54,55 補剛部材
53 一体形補剛部材
6 縦スチフナ(縦補剛部材)
7 横スチフナ(横補剛部材)
10 柱

Claims (6)

  1. ウェブに対してフランジの降伏応力度が高い鋼材からなるH形断面の梁端部が補剛された鉄骨梁であって、
    前記梁端部の一方のフランジに、他方のフランジ側に向けて延び、かつ梁の軸方向に所定の長さを有する一方の補剛部材が設けられ、他方のフランジに、一方のフランジ側に向けて延び、かつ梁の軸方向に所定の長さを有する他方の補剛部材が設けられていることを特徴とする鉄骨梁。
  2. 一方の前記補剛部材は、他方の前記補剛部材および前記ウェブに非接触であり、他方の前記補剛部材は、一方の前記補剛部材および前記ウェブに非接触であることを特徴とする
    請求項1に記載の鉄骨梁。
  3. 一方の前記フランジと他方の前記フランジとは、一方の前記補剛部材と他方の前記補剛部材とが一体化されてなる一体形補剛部材によって連結されていることを特徴とする請求項1に記載の鉄骨梁。
  4. 前記補剛部材の、前記フランジ側と逆側の端部が前記ウェブに接合されていることを特徴とする請求項1に記載の鉄骨梁。
  5. 前記梁端部の前記ウェブに、前記梁の軸方向と直交する方向に延びて前記梁端部を補剛する縦補剛部材と、前記梁の軸方向に延びて前記梁端部を補剛する横補剛部材とが設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の鉄骨梁。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の鉄骨梁が柱に接合されていることを特徴とする柱梁接合構造。
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