JP2020020097A - 鉄骨梁の開口部補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄骨梁のウェブに形成された多角形状又は略多角形状の開口部の角部周囲の応力集中を効果的に抑制する。【解決手段】開口部補強構造１０は、鉄骨梁５０のウェブ５４に形成された略多角形状の開口部６０と、開口部６０の周囲を囲むようにウェブ５４の両面に接合され正面から透視すると開口部６０の角部６２の周囲で交差又は一方の端部７２Ａ、７２Ｂが他方の端部７２Ａ、７２ＢにＴ字状に突当る複数の補強板７０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄骨梁の開口部補強構造に関する。

特許文献１には、略長方形状の貫通孔が形成された鉄骨梁のウェブに設けられる梁補強金物に関する技術が開示されている。この先行技術では、梁補強金物は、ウェブの貫通孔の四辺それぞれの辺に沿って配置されている。

特開２０１４−２０１６３号公報

特許文献１のように、略長方形状の貫通孔（略多角形状の開口部）の場合、貫通孔の角部周囲に応力が集中する。よって、貫通孔の四辺それぞれの辺に沿って梁補強金物を配置しても、角部周囲の応力集中を十分に抑制できない虞がある。

本発明は、上記事実を鑑み、鉄骨梁のウェブに形成された多角形又は略多角形状の開口部の角部周囲の応力集中を効果的に抑制することが目的である。

請求項１の発明は、鉄骨梁のウェブに形成された多角形状又は略多角形状の開口部と、前記開口部の周囲を囲むように、前記ウェブの一面又は両面に接合され、正面から透視すると前記開口部の角部周囲で、交差又は一方の端部が他方の端部にＴ字状に突当り、突き当たり箇所から他方の端部が延出する複数の補強板とを備えた鉄骨梁の開口部補強構造である。

請求項１に記載の発明では、鉄骨梁のウェブの一面又は両面に複数の補強板が多角形状又は略多角形状の開口部の周囲を囲むように接合されることで、ウェブにおける開口部の周囲が補強され、開口部の周囲に作用する応力が低減される。

更に、複数の補強板は、正面から透視すると角部周囲で交差又は一方の端部が他方の端部にＴ字状に突当たった突き当たり箇所から他方の端部が延出するように配置されることで、ウェブにおける開口部の角部周囲の応力集中が効果的に抑制される。

請求項２の発明は、前記補強板は、多角形状又は略多角形状の前記開口部の各辺部に沿って接合されている、請求項１に記載の鉄骨梁の開口部補強構造である。

請求項２に記載の発明では、補強板は、多角形状又は略多角形状の開口部の各辺部に沿って接合されている。よって、開口部の周囲が効果的に補強されるので、開口部の周囲に作用する応力が更に低減される。

請求項３の発明は、前記補強板は、前記ウェブの両面に接合され、同じ面では、一方の前記端部が他方の前記端部にＴ字状に突当り、突き当たり箇所から他方の端部が延出し、異なる面では、前記端部同士が交差する、請求項１又は請求項２に記載の鉄骨梁の開口部補強構造である。

請求項３に記載の発明では、補強板は、ウェブの両面に接合されている。よって、開口部の周囲が効果的に補強されるので、開口部の周囲に作用する応力が更に低減する。また、同じ面では、一方の端部が他方の端部にＴ字状に突当り、異なる面では、端部同士が交差するので、施工性を確保しつつ、開口部の角部周囲の応力集中が更に効果的に抑制される。

請求項４の発明は、前記鉄骨梁はＨ形鋼で構成され、前記補強板の前記端部は、前記鉄骨梁の上下のフランジに接合されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の開口部補強構造である。

請求項４に記載の発明では、補強板の端部が鉄骨梁の上下のフランジに接合されることで、トラス架構又はフィーレンデール架構と同様の効果により、開口部の周囲に作用する応力をフランジに伝達させ、開口部の周囲に作用する応力を更に低減させる。

請求項５の発明は、前記鉄骨梁はＨ形鋼で構成され、横方向に沿って配置された前記補強板は、一方の側辺部が前記ウェブに接合され、他方の側辺部がフランジに接合されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の鉄骨梁の開口部補強構造である。

請求項５に記載の発明では、横方向に沿って配置された補強板の一方の側辺部をウェブに接合し、他方の側辺部をフランジに接合することで、ウェブだけでなく、フランジの局部座屈が抑えられ、この結果、開口部の周囲の塑性変形性能が向上する。

本発明によれば、Ｈ形鋼で構成された鉄骨梁のウェブに形成された多角形状又は略多角形状の開口部の角部周囲の応力集中を効果的に抑制することができる。

第一実施形態の開口部補強構造の鉄骨梁の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。 第一実施形態の変形例の開口部補強構造の鉄骨梁の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿った断面図である。 第二実施形態の開口部補強構造の鉄骨梁の正面図である。 第三実施形態の開口部補強構造の鉄骨梁の正面図である。 第四実施形態の開口部補強構造の鉄骨梁の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿った端面図であり、（Ｃ）は（Ａ）の５Ｃ−５Ｃ線に沿った断面図である。 第五実施形態の開口部補強構造の鉄骨梁の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿った端面図であり、（Ｃ）は（Ａ）の６Ｃ−６Ｃ線に沿った端面図である。 第六実施形態の開口部補強構造の鉄骨梁の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線に沿った端面図であり、（Ｃ）は（Ａ）の７Ｃ−７Ｃ線に沿った端面図である。 第七実施形態の開口部補強構造の鉄骨梁の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線に沿った端面図であり、（Ｃ）は（Ａ）の８Ｃ−８Ｃ線に沿った端面図である。 （Ａ）は第一実施形態の開口部補強構造の鉄骨梁の応力解析図であり、（Ｂ）は第二実施形態の開口部補強構造の鉄骨梁の応力解析図であり、（Ｃ）は第三実施形態の開口部補強構造の鉄骨梁の応力解析図であり、（Ｄ）は開口部が補強されていない鉄骨梁の応力解析図である。

＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態の鉄骨梁の開口部補強構造について説明する。なお、水平方向の直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とし、それぞれ矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。また、Ｘ方向及びＹ方向と直交する鉛直方向をＺ方向とし、矢印Ｚで示す。

［構造］
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、鉄骨梁５０は、上下のフランジ５２とウェブ５４とを備えたＨ形鋼で構成されている。なお、鉄骨梁５０のウェブ５４の面外方向はＹ方向であり、梁長方向（鉄骨梁５０の長手方向）はＸ方向である。

図１（Ａ）に示すように、鉄骨梁５０のウェブ５４には、角部６２が円形、つまり角丸（角Ｒ）の略四角形状の開口部６０が形成されている。略四角形状の開口部６０は、正面視（ウェブ５４の面外方向から見た場合）で、各辺部６１が縦方向（Ｚ方向）又は横方向（Ｘ方向）に沿っている。

なお、便宜上、鉄骨梁５０のウェブ５４の一方の面を表面（おもてめん）５６Ａとし、他方の面を裏面（うらめん）５６Ｂ（図１（Ｂ））とする。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａ及び裏面５６Ｂ（図１（Ｂ））の両面に、開口部６０の周囲を囲むように且つ各辺部６１に沿って補強板７０Ａ、７０Ｂが接合されている。なお、ウェブ５４の表面５６Ａに接合された補強板７０及びその端部７２には符号の後にＡを付し、ウェブ５４の裏面５６Ｂ（図１（Ｂ））に接合された補強板７０及びその端部７２は符号の後にＢを付し、区別する必要がない場合は、Ａ及びＢを省略する。

本実施形態の開口部補強構造１０では、図１（Ａ）に示すように、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａ及び裏面５６Ｂ（図１（Ｂ））の両面に接合された補強板７０Ａ、７０Ｂは、正面（ウェブ５４の面外方向（Ｙ方向））から透視すると、開口部６０の角部６２の周囲で、異なる面（表面５６Ａ又は裏面５６Ｂ）に接合された補強板７０の端部７２同士は交差し、同じ面に接合された補強板７０の端部７２はＴ字状に突当っている。

「異なる面に接合された補強板７０の端部７２同士が交差する」は、具体的には、ウェブ５４の表面５６Ａに接合された補強板７０Ａの端部７２Ａと裏面５６Ｂ（図１（Ｂ））に接合された補強板７０Ｂの端部７２Ｂとが、透視すると角部６２の周囲で交差し、交差箇所から端部７２Ａと端部７２Ｂとが横方向と縦方向（当該補強板７０の長手方向）の二方向（開口部６０周囲から遠ざかる方向）に延出している構造である。より具体的には、例えば、図１（Ａ）の左上の角部６２では、表面５６ＡのＸ方向に沿った補強板７０Ａの端部７２Ａと裏面５６ＢのＺ方向に沿った補強板７０Ｂの端部７２Ｂとが透視すると交差し、交差箇所から端部７２ＡはＸ方向に延在し、端部７２ＢはＺ方向に延出している構造である。

また、「同じ面に接合された補強板７０の端部７２はＴ字状に突当っている」は、具体的には、ウェブ５４の同じ面に接合された補強板７０の端部７２同士は、一方の補強板７０の端部７２が隣接する他方の補強板７０の端部７２にＴ字状に突当り、他方の端部７２は突き当たり箇所から長手方向に延出している構造である。より具体的には、例えば、図１（Ａ）の左上の角部６２では、表面５６ＡのＸ方向に沿った補強板７０Ａの端部７２ＡにＺ方向に沿った補強板７０Ａの端部７２ＡがＴ字状に突き当たっている構造である。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

Ｈ形鋼で構成された鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａと裏面５６Ｂの両面に補強板７０Ａ、７０Ｂが開口部６０の周囲を囲むように接合されることで、ウェブ５４における開口部６０の周囲が補強され、開口部６０の周囲に作用する応力が低減される。更に、本実施形態の補強板７０は、両面共に開口部６０の各辺部６１に沿って接合されている。よって、開口部６０の周囲が効果的に補強されるので、開口部６０の周囲に作用する応力が更に低減される。

鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに接合された補強板７０Ａの端部７２Ａと裏面５６Ｂ（図１（Ｂ））に接合された補強板７０Ｂの端部７２Ｂとは、角部６２の周囲で交差し、二つの端部７２Ａ及び端部７２Ｂが交差箇所から縦方向及び横方向の二方向に延出している。よって、鉄骨梁５０のウェブ５４における開口部６０の角部６２の周囲の応力集中が効果的に抑制される。

また、同じ面の補強板７０同士は、一方の端部７２が他方の端部７２にＴ字状に突当るように配置されおり、端部７２同士は交差していないので、施工性が確保されている。

つまり、本実施形態のように鉄骨梁５０のウェブ５４の両面に補強板７０を配置して接合することで、施工性を確保しつつ、開口部６０の角部６２の周囲の応力集中が効果的に抑制される。

（変形例）
次に、本第一実施形態の変形例の鉄骨梁の開口部補強構造について説明する。

［構造］
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、本変形例の開口部補強構造１１では、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａにのみ、補強板７０Ａが開口部６０の各辺部６１に沿って接合されている。

［作用及び効果］
次に、本変形例の作用及び効果について説明する。

鉄骨梁５０のウェブ５４における開口部６０の角部６２の周囲で、補強板７０Ａの端部７２Ａが一方向にのみ延出している。したがって、第一実施形態の開口部補強構造１０よりも効果は低いものの、ウェブ５４における開口部６０の角部６２の周囲の応力集中が効果的に抑制される。

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態の鉄骨梁の開口部補強構造について説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

［構造］
図３に示すように、本実施形態の開口部補強構造１２では、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに補強板７０Ａが接合されている。補強板７０Ａは、ウェブ５４の開口部６０を囲むように且つ各辺部６１に沿って接合されている。

補強板７０Ａは、正面（ウェブ５４の面外方向（Ｙ方向））から見ると、開口部６０の角部６２の周囲で、補強板７０Ａの端部７２Ａ同士が交差している。なお、少なくも一方の補強板７０Ａの端部７２Ａに切込みを入れることで、端部７２Ａ同士を交差させている。

また、図示は省略するが、鉄骨梁５０のウェブ５４の裏面５６Ｂ（図１参照）にも補強板７０Ｂ（図１参照）が、表面５６Ａと同じように端部７２Ｂ同士が交差するように接合されている。つまり、ウェブ５４の表面５６Ａ及び裏面５６Ｂには、全く同じように補強板７０が接合されている。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

Ｈ形鋼で構成された鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａ及び裏面５６Ｂに補強板７０Ａ、７０Ｂが開口部６０の周囲を囲むように且つ開口部６０の各辺部６１に沿って接合されることで、ウェブ５４における開口部６０の周囲が効果的に補強され、開口部６０の周囲に作用する応力が効果的に低減される。

また、本実施形態では開口部６０の角部６２の周囲で補強板７０Ａ、７０Ｂの端部７２Ａ、７２Ｂ同士が交差し、交差箇所から二つの端部７２Ａが縦方向と横方向の二方向に延出している。よって、鉄骨梁５０のウェブ５４における開口部６０の角部６２の周囲の応力集中が効果的に抑制される。

（変形例）
第二実施形態の変形例について説明する。
図示は省略するが、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａには補強板７０Ａを縦方向（Ｚ方向）に沿ってのみ横方向（Ｘ方向）に間隔をあけて配置して接合し、裏面５６Ｂには補強板７０Ｂを横方向（Ｘ方向）に沿ってのみ縦方向（Ｚ方向）に間隔をあけて配置して接合してもよい。

＜第三実施形態＞
次に本発明の第三実施形態の鉄骨梁の開口部補強構造について説明する。なお、第一実施形態及び第二実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

［構造］
図４に示すように、本実施形態の開口部補強構造１３では、鉄骨梁５０のウェブ５４の一表面５６Ａに補強板７０Ａ、７１Ａが接合されている。補強板７０Ａ、７１Ａは、ウェブ５４の開口部６０を囲むように且つ各辺部６１に沿って接合されている。

正面（ウェブ５４の面外方向（Ｙ方向））から見ると、開口部６０の角部６２の周囲で、縦方向（Ｚ方向）に配置された補強板７０Ａの端部７２Ａに横方向（Ｘ方向）に配置された補強板７１Ａの端部７３Ａが突き当たりＴ字形状をなしている。よって、開口部６０の角部６２の周囲で、縦方向に配置された端部７２Ａは、突き当たり箇所から鉛直方向に延出している。

また、縦方向（Ｚ方向）に配置された補強板７０Ａの端部７２Ａは、鉄骨梁５０の上下のフランジ５２に接合されている。

また、図示は省略するが、鉄骨梁５０のウェブ５４の裏面５６Ｂ（図１参照）にも補強板７０Ｂ、７１Ｂが、表面５６Ａと同じように接合されている。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

Ｈ形鋼で構成された鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａ及び裏面５６Ｂに補強板７０Ａ、７１Ａ、７０Ｂ、７１Ｂが開口部６０の周囲を囲むように且つ開口部６０の各辺部６１に沿って接合されることで、ウェブ５４における開口部６０の周囲が効果的に補強され、開口部６０の周囲に作用する応力が効果的に低減される。

また、本実施形態では、縦方向に配置された補強板７０Ａ、７０Ｂの端部７２Ａ、７２Ｂに横方向に配置された補強板７１Ａ、７１Ｂの端部７３Ａ、７３ＢがＴ字状に突当り、縦方向の端部７２Ａ、７２Ｂが鉛直方向に延出している。よって、鉄骨梁５０のウェブ５４における開口部６０の角部６２の周囲の応力集中が、端部７２同士が交差する場合よりも低いものの、効果的に抑制される。

なお、補強板７０Ａ、７０Ｂの端部７２Ａ、７２Ｂに補強板７１Ａ、７１Ｂの端部７３Ａ、７３ＢがＴ字状に突当り、交差していないので、施工性が確保されている。

更に、縦方向に配置された補強板７０Ａの端部７２Ａが、鉄骨梁５０の上下のフランジ５２に接合されている。よって、フィーレンデール架構と同様の効果により、開口部６０の周囲に作用する応力が補強板７０Ａによってフランジ５２に伝達され、開口部６０の周囲に作用する応力が更に低減する。

＜第四実施形態＞
本発明の第四実施形態の鉄骨梁の開口部補強構造について説明する。なお、第一実施形態及び第二実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

［構造］
図５（Ａ）に示すように、本実施形態の開口部補強構造１４では、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａと裏面５６Ｂの両面に補強板７０Ａ、７０Ｂが、開口部６０を囲むように且つ各辺部６１に沿って格子状に接合されている。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに接合された補強板７０Ａは、横方向（Ｘ方向）に沿って配置されている。また、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、この表面５６Ａに接合された補強板７０Ａは、Ｘ方向から見ると板面が斜めに配置され、一方の側辺部７４Ａはウェブ５４の表面５６Ａに接合され、他方の側辺部７５Ａはフランジ５２に接合されている。

図５（Ａ）及び図５（Ｃ）に示すように、鉄骨梁５０のウェブ５４の裏面５６Ｂに接合された補強板７０Ｂは、縦方向（Ｚ方向）に沿って配置され、端部７２Ｂが上下のフランジ５２に接合されている。

よって、図５（Ａ）に示すように、正面（ウェブ５４の面外方向（Ｙ方向））から透視すると、ウェブ５４の表面５６Ａに接合された補強板７０Ａの端部７２Ａと裏面５６Ｂ（図５（Ｂ）及び図５（Ｃ））に接合された補強板７０Ｂの端部７２Ｂとが、角部６２の周囲で交差し、端部７２Ａと端部７２Ｂとが、それぞれ横方向と縦方向の二方向に延出している。

［作用及び効果］
Ｈ形鋼で構成された鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに補強板７０Ａが開口部６０の周囲を囲むように且つ開口部６０の各辺部６１に沿って接合されることで、ウェブ５４における開口部６０の周囲が効果的に補強され、開口部６０の周囲に作用する応力が効果的に低減される。

また、本実施形態では、正面（ウェブ５４の面外方向（Ｙ方向））から透視すると、開口部６０の角部６２の周囲で補強板７０Ａの端部７２Ａと補強板７０Ｂの端部７２Ｂとが交差し、端部７２Ａ、７２Ｂが横方向と縦方向の二方向に延出している。よって、鉄骨梁５０のウェブ５４における開口部６０の角部６２の周囲の応力集中が効果的に抑制される。

また、縦方向に配置された補強板７０Ｂの端部７２Ｂが、鉄骨梁５０の上下のフランジ５２に接合されている。よって、フィーレンデール架構と同様の効果により、開口部６０の周囲に作用する応力が補強板７０Ｂによってフランジ５２に伝達され、開口部６０の周囲に作用する応力が更に低減する。

更に、横方向に沿って配置された補強板７０Ａの一方の側辺部７４Ａをウェブ５４に接合し、他方の側辺部７５Ａをフランジ５２に接合することで、ウェブ５４だけでなく、フランジ５２の局部座屈が抑えられる。よって、開口部６０の周囲の塑性変形性能が向上し、その結果、開口部６０の周囲に作用する応力が更に低減する。

なお、表面５６Ａに接合された補強板７０Ａの端部７２Ａ同士は交差していない。同様に裏面５６Ｂに接合された補強板７０Ｂの端部７２Ｂ同士は交差していない。よって、施工性が確保されている。

［その他］
第一実施形態の開口部補強構造１０、その変形例の開口部補強構造１１、変形例を含む第二実施形態の開口部補強構造１２及び第三実施形態の開口部補強構造１３においても、横方向に沿って配置された補強板７０の一方の側辺部７４をウェブ５４に接合し、他方の側辺部７５をフランジ５２に接合してもよい。

＜第五実施形態＞
次に本発明の第五実施形態の鉄骨梁の開口部補強構造について説明する。なお、第一実施形態〜第四実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

［構造］
図６（Ａ）に示すように、鉄骨梁５０のウェブ５４には、四角形状の開口部６４が形成されている。四角形状の開口部６４は、正面視（ウェブ５４の面外方向から見た場合）で、各辺部６５が縦方向（Ｚ方向）（又は横方向（Ｘ方向））に対して斜めになるように形成されている。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、本実施形態の開口部補強構造１５では、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａと裏面５６Ｂの両面に補強板７０Ａ、７０Ｂが、開口部６４を囲むように且つ各辺部６５に沿って斜めに接合されている。

図６（Ａ）に示すように、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに接合された補強板７０Ａは、開口部６０の対向する辺部６５に沿って斜めに配置され、裏面５６Ｂ（図６（Ｂ）及び図６（Ｃ））に接合された補強板７０Ｂは、表面５６Ａとは異なる対向する辺部６５に沿って斜めに配置されている。

また、補強板７０Ａ、７０Ｂの端部７２Ａ、７２Ｂは、上下のフランジ５２に接合されている。

よって、正面（ウェブ５４の面外方向（Ｙ方向））から透視すると、ウェブ５４の表面５６Ａに接合された補強板７０Ａと裏面５６Ｂ（図６（Ｂ）及び図６（Ｃ））に接合された補強板７０Ｂとは格子状に配置され、端部７２Ａと端部７２Ｂとが開口部６４の角部６６の周囲で交差し、交差箇所から端部７２Ａと端部７２Ｂとがそれぞれ長手方向に沿って斜めの二方向に延出している。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

Ｈ形鋼で構成された鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに補強板７０Ａが開口部６４の周囲を囲むように且つ開口部６４の各辺部６５に沿って接合されることで、ウェブ５４における開口部６４の周囲が効果的に補強され、開口部６４の周囲に作用する応力が効果的に低減される。

また、本実施形態では開口部６４の角部６６の周囲で補強板７０Ａの端部７２Ａと補強板７０Ｂの端部７２Ｂとが交差し、交差箇所から端部７２Ａ、７２Ｂが二方向に延出している。よって、鉄骨梁５０のウェブ５４における開口部６４の角部６６の周囲の応力集中が効果的に抑制される。

また、斜めに配置された補強板７０Ａ、７０Ｂの端部７２Ａ、７２Ｂが、鉄骨梁５０の上下のフランジ５２に接合されている。よって、トラス架構と同様の効果により、開口部６４の周囲に作用する応力が補強板７０Ａ、７０Ｂによってフランジ５２に伝達され、開口部６４の周囲に作用する応力が更に低減する。

なお、表面５６Ａに接合された補強板７０Ａの端部７２Ａ同士は交差していない。同様に裏面５６Ｂに接合された補強板７０Ｂの端部７２Ｂ同士は交差していない。よって、施工性が確保されている。

＜第六実施形態＞
本発明の第六実施形態の鉄骨梁の開口部補強構造について説明する。なお、第一実施形態〜第五実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

［構造］
図７（Ａ）、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、本実施形態の開口部補強構造１６では、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに補強板７０Ａ、７１Ａが、開口部６４を囲むように且つ各辺部６５に沿って斜めに接合されている。

図７（Ａ）に示すように、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに接合された補強板７０Ａは、開口部６４の対向する辺部６５に沿って斜めに配置されている。また、補強板７１Ａは、補強板７０Ａとは異なる対向する辺部６５に沿って斜めに配置されている。

正面（ウェブ５４の面外方向（Ｙ方向））から見ると、開口部６４の角部６６の周囲で、補強板７０Ａの端部７２Ａに補強板７１Ａの端部７３Ａが突き当たりＴ字形状をなしている。よって、開口部６４の角部６６の周囲で、端部７２Ａが斜め方向に延出している。

また、補強板７０Ａは、端部７２Ａが鉄骨梁５０の上下のフランジ５２に接合されている。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

Ｈ形鋼で構成された鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに補強板７０Ａ、７１Ａが開口部６４の周囲を囲むように且つ開口部６４の各辺部６５に沿って接合されることで、ウェブ５４における開口部６４の周囲が効果的に補強され、開口部６４の周囲に作用する応力が効果的に低減される。

また、本実施形態では、補強板７０Ａの端部７２Ａに補強板７１Ａの端部７３ＡがＴ字状に突当り、端部７２Ａが斜め方向に延出している。よって、鉄骨梁５０のウェブ５４における開口部６４の角部６６の周囲の応力集中が、端部７２同士が交差する場合よりも低いものの、効果的に抑制される。

また、補強板７０Ａ、７１Ａの端部７２Ａ、７３Ａは、Ｔ字状に突当り、交差していないので、施工性が確保されている。

更に、斜めに配置された補強板７０Ａの端部７２Ａが、鉄骨梁５０の上下のフランジ５２に接合されている。よって、トラス架構と同様の効果により、開口部６４の周囲に作用する応力が補強板７０Ａによってフランジ５２に伝達され、開口部６４の周囲に作用する応力が更に低減する。

＜第七実施形態＞
本発明の第七実施形態の鉄骨梁の開口部補強構造について説明する。なお、第一実施形態〜第六実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

［構造］
図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示すように、本実施形態の開口部補強構造１７では、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに補強板７０Ａ、７０Ｂが、開口部６４を囲むように接合されている。

図８（Ａ）に示すように、鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに接合された補強板７０Ａは、開口部６４の横方向外側の角部６６Ｌ、６６Ｒの周囲を通るように縦方向に沿って配置されている。

鉄骨梁５０のウェブ５４の裏面５６Ｂ（図８（Ｂ）及び図８（Ｃ））に接合された補強板７０Ｂは、対向する辺部６５に沿って斜めに配置されている。

正面（ウェブ５４の面外方向（Ｙ方向））から透視すると、開口部６４の角部６６Ｌ、６６Ｒの周囲で、補強板７０Ａと補強板７０Ｂとが交差し、交差箇所からそれぞれ長手方向に沿って二方向に延出している。

また、補強板７０Ａ、７０Ｂは、端部７２Ａ、７２Ｂが鉄骨梁５０の上下のフランジ５２に接合されている。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

Ｈ形鋼で構成された鉄骨梁５０のウェブ５４の表面５６Ａに補強板７０Ａ、７０Ｂが開口部６４の周囲を囲むように接合されることで、ウェブ５４における開口部６４の周囲が効果的に補強され、開口部６４の周囲に作用する応力が効果的に低減される。

また、本実施形態では開口部６４の角部６６Ｌ、６６Ｒの周囲で補強板７０Ａと補強板７０Ｂとが交差し、交差箇所から端部７２Ａ、７２Ｂが二方向に延出している。よって、鉄骨梁５０のウェブ５４における開口部６４の角部６６Ｌ、６６Ｒの周囲の応力集中が効果的に抑制される。

なお、表面５６Ａに接合された補強板７０Ａの端部７２Ａ同士は交差していない。同様に裏面５６Ｂに接合された補強板７０Ｂの端部７２Ｂ同士は交差していない。よって、施工性が確保されている。

また、縦方向に配置された補強板７０Ａの端部７２が、鉄骨梁５０の上下のフランジ５２に接合されている。よって、フィーレンデール架構と同様の効果により、開口部６４の周囲に作用する応力が補強板７０Ａ、７０Ｂによってフランジ５２に伝達され、開口部６４の周囲に作用する応力が更に低減する。

更に、斜めに配置された補強板７０Ｂの端部７２Ｂが、鉄骨梁５０の上下のフランジ５２に接合されている。よって、トラス架構と同様の効果により、開口部６４の周囲に作用する応力が補強板７０Ｂによってフランジ５２に伝達され、開口部６４の周囲に作用する応力が更に低減する。

＜コンピュータシミュレーションによる応力解析結果＞
第一実施形態の開口部補強構造１０が適用された鉄骨梁５０と、第二実施形態の開口部補強構造１２が適用された鉄骨梁５０と、第三実施形態の開口部補強構造１３が適用された鉄骨梁５０と、開口部６０が補強されていない比較例の鉄骨梁５０と、のコンピュータシミュレーションによる応力解析結果について説明する。

各鉄骨梁５０は一端部が固定された片持ち梁とし、他端部に荷重を付加したときの応力分布を解析した。

図９に応力解析図が示されている。なお、（Ａ）は第一実施形態の開口部補強構造１０の鉄骨梁５０の応力解析図であり、（Ｂ）は第二実施形態の開口部補強構造１２の鉄骨梁５０の応力解析図であり、（Ｃ）は第三実施形態の開口部補強構造１３の鉄骨梁５０の応力解析図であり、（Ｄ）は開口部６０が補強されていない鉄骨梁５０の応力解析図である。また、ドットが密になるほど、応力が大きいことを表している。

この図９（Ｄ）の開口部６０が補強されていない鉄骨梁５０では開口部６０の角部６２の周囲の応力が大きくなっている。これに対して、図９（Ａ）の第一実施形態の開口部補強構造１０の鉄骨梁５０、図９（Ｂ）の第二実施形態の開口部補強構造１２の鉄骨梁５０及び図９（Ｃ）の第三実施形態の開口部補強構造１３の鉄骨梁５０では、それぞれ開口部６０の角部６２の周囲の応力が低下している。

特に、図９（Ａ）の第一実施形態の開口部補強構造１０の鉄骨梁５０及び図９（Ｂ）の第二実施形態の開口部補強構造１２の鉄骨梁５０の開口部６０の角部６２の周囲の応力が大きく低下している。

しかし、図９（Ｂ）の第二実施形態の開口部補強構造１２では、ウェブ５４の同じ面で補強板７０Ａ、７０Ｂの端部７２Ａ、７２Ｂ同士が交差している。これに対して、図９（Ａ）の第一実施形態の開口部補強構造１０は、同じ面の補強板７０Ａ、７０Ｂ同士は、一方の端部７２Ａ、７２Ｂが他方の端部７２Ａ、７２ＢにＴ字状に突当るように配置されており、端部７２Ａ同士及び端部７２Ｂ同士は交差していないので、施工性が確保されている。

したがって、図９（Ａ）の第一実施形態の開口部補強構造１０は、施工性を確保しつつ、図９（Ｂ）の第二実施形態の開口部補強構造１２と同等の開口部６０の角部６２の周囲の応力低下性能を有している。

なお、第四実施形態の開口部補強構造１４が適用された鉄骨梁５０、第五実施形態の開口部補強構造１５が適用された鉄骨梁５０及び第六実施形態の開口部補強構造１６が適用された鉄骨梁５０も、開口部６４が補強されていない比較例の鉄骨梁５０と比較し、開口部６４の角部６６の周囲の応力が低下することが、同様のコンピュータシミュレーションによる応力解析によって判っている。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、鉄骨梁５０はＨ形鋼で構成されていたが、これに限定されない。その他の鋼材、例えばＣ形鋼であってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、開口部６０、６４は、略四角形状又は四角形状であったが、これに限定されない。三角形や五角形以上の多角形状又は略多角形状の開口部であってもよい。なお、略多角形状とは、開口部６０のように角部６２が角丸である形状や角部がＣ面取りされたような形状等のことである。「Ｃ面取りされたような形状」とは、開口部の角部に三角形が残されたような形状である。

本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１０ 開口部補強構造
１１ 開口部補強構造
１２ 開口部補強構造
１３ 開口部補強構造
１４ 開口部補強構造
１５ 開口部補強構造
１６ 開口部補強構造
５０ 鉄骨梁
５２ フランジ
５４ ウェブ
５６Ａ 表面
５６Ｂ 裏面
６０ 開口部
６１ 辺部
６２ 角部
６４ 開口部
６５ 辺部
６６ 角部
７０Ａ 補強板
７０Ｂ 補強板
７１Ａ 補強板
７１Ｂ 補強板
７２Ａ 端部
７２Ｂ 端部
７３Ａ 端部
７３Ｂ 端部
７４Ａ 側辺部
７５Ａ 側辺部

Claims (5)

1. 鉄骨梁のウェブに形成された多角形状又は略多角形状の開口部と、
   前記開口部の周囲を囲むように、前記ウェブの一面又は両面に接合され、正面から透視すると前記開口部の角部周囲で、交差又は一方の端部が他方の端部にＴ字状に突当り突き当たり箇所から他方の端部が延出する複数の補強板と
   を備えた鉄骨梁の開口部補強構造。
2. 前記補強板は、多角形状又は略多角形状の前記開口部の各辺部に沿って接合されている、
   請求項１に記載の鉄骨梁の開口部補強構造。
3. 前記補強板は、前記ウェブの両面に接合され、
   同じ面では、一方の前記端部が他方の前記端部にＴ字状に突当り、突き当たり箇所から他方の端部が延出し、
   異なる面では、前記端部同士が交差する、
   請求項１又は請求項２に記載の鉄骨梁の開口部補強構造。
4. 前記鉄骨梁はＨ形鋼で構成され、
   前記補強板の前記端部は、前記鉄骨梁の上下のフランジに接合されている、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の開口部補強構造。
5. 前記鉄骨梁はＨ形鋼で構成され、
   横方向に沿って配置された前記補強板は、一方の側辺部が前記ウェブに接合され、他方の側辺部がフランジに接合されている、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の鉄骨梁の開口部補強構造。