JP2020056239A - 鉄骨梁補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄骨梁と補強材の接合強度を高めることができる鉄骨梁補強構造を提供する。【解決手段】鉄骨梁補強構造１０は、鉄骨梁１２と、鉄骨梁１２の柱１６との接合部に溶接され、端部が柱１６に設けられたダイアフラム２０Ａ、２０Ｂに溶接された鉄筋１４からなる補強材と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄骨梁の補強構造に関する。

鉄骨梁は、建築計画・構造計画・設備計画に合わせて様々なサイズが用いられるが、一般的に、ロール成形によって成形されたロール材はカタログ内の既製サイズしか利用できない。このため、鉄骨梁の断面性能が少し不足する場合には、板材を組み立てて溶接することでビルド材を製作する必要があり、製作に係る工数等の負担となっていた。

この問題を解決するため、例えば鉄骨梁に補強リブやスチフナ等の補強材を接合することで、鉄骨梁を部分的に補強する方法が知られている。例えば特許文献１には、Ｈ形鋼梁のウェブの両面に帯鋼板からなる補強材を溶接等によって取り付けることで、Ｈ形鋼梁を補強する補強構造が開示されている。

特開平６−１７５０７号公報

特許文献１に示すように、鉄骨梁に帯鋼板からなる補強材を溶接する場合、帯鋼板の溶接長を確保することが難しく、鉄骨梁と帯鋼板の接合強度を高めることが難しかった。

本発明は上記事実に鑑み、鉄骨梁と補強材の接合強度を高めることができる鉄骨梁補強構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の鉄骨梁補強構造は、鉄骨梁と、前記鉄骨梁の柱との接合部に溶接され、端部が前記柱に設けられたダイアフラムに溶接された鉄筋からなる補強材と、を有する。

上記構成によれば、鉄骨梁の柱との接合部に溶接された補強材の端部が、柱に設けられたダイアフラムに溶接されている。このため、補強材によって鉄骨梁の断面積を増やすことができるとともに、鉄骨梁に生じる曲げ応力を補強材及びダイアフラムを介して柱に伝達することができる。また、補強材が鉄筋であるため、補強材が板材である場合と比較して溶接長を確保し易くすることができ、鉄骨梁と補強材の接合強度を高めることができる。

請求項２に記載の鉄骨梁補強構造は、鉄骨梁と、前記鉄骨梁のウェブに溶接され、前記鉄骨梁の下フランジから上フランジに向かって斜めに延びる鉄筋からなる補強材と、を有する。

上記構成によれば、鉄骨梁の下フランジから上フランジに向かって斜めに延びる補強材が鉄骨梁のウェブに溶接されているため、補強材によって鉄骨梁の断面積を増やすことができるとともに、補強材によって鉄骨梁をせん断補強することができる。また、補強材が鉄筋であるため、補強材が板材である場合と比較して溶接長を確保し易くすることができ、鉄骨梁と補強材の接合強度を高めることができる。

請求項３に記載の鉄骨梁補強構造は、ウェブに貫通孔が形成された鉄骨梁と、前記鉄骨梁の前記貫通孔の周囲に溶接された鉄筋からなる補強材と、を有する。

上記構成によれば、補強材が鉄骨梁のウェブに形成された貫通孔の周囲に溶接されているため、補強材によって鉄骨梁の断面積を増やすことができるとともに、補強材によって貫通孔の周囲を補強することができる。また、補強材が鉄筋であるため、補強材が板材である場合と比較して溶接長を確保し易くすることができ、鉄骨梁と補強材の接合強度を高めることができる。

本発明に係る鉄骨梁補強構造によれば、鉄骨梁と補強材の接合強度を高めることができる。

第１実施形態における鉄骨梁補強構造を示す斜視図である。 第２実施形態における鉄骨梁補強構造を示す斜視図である。 第３実施形態における鉄骨梁補強構造を示す立面図である。 変形例における鉄骨梁補強構造を示す斜視図である。

以下、本発明の第１〜第３実施形態、及び変形例における鉄骨梁補強構造について、図１〜図４を用いて説明する。なお、図中において、矢印Ｘは水平方向又は鉄骨梁の長手方向、矢印Ｙは鉛直方向又は鉄骨梁の梁成方向を指す。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態における鉄骨梁補強構造について、図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態の鉄骨梁補強構造１０は、鉄骨梁１２と、鉄骨梁１２に溶接された補強材としての鉄筋１４と、を有している。鉄骨梁１２は、例えばロール成形によって成形されたＨ形鋼からなり、端部（接合部）が柱１６の仕口部１８に接合されている。

柱１６は、例えば角形鋼管からなり、仕口部１８の外周面に一対のダイアフラム２０Ａ、２０Ｂが設けられている。ダイアフラム２０Ａ、２０Ｂは、通しダイアフラム又は外ダイアフラムとされており、上側のダイアフラム２０Ａの端面に鉄骨梁１２の上フランジ１２Ａが接合され、下側のダイアフラム２０Ｂの端面に鉄骨梁１２の下フランジ１２Ｂが接合されている。

なお、本実施形態では、平面視でＴ字状に配置された３本の鉄骨梁１２の端部（接合部）が、ダイアフラム２０Ａ、２０Ｂの端面にそれぞれ接合されている。また、ダイアフラム２０Ａ、２０Ｂの厚さは、鉄骨梁１２の上フランジ１２Ａ、下フランジ１２Ｂの厚さより厚くされている。

また、鉄骨梁１２の柱１６との接合部である端部において、上フランジ１２Ａの上面には、複数（本実施形態では２本）の鉄筋１４がそれぞれフレア溶接されている。鉄筋１４は、鉄骨梁１２の長手方向に沿って延びるとともに、全長に亘って上フランジ１２Ａの上面に溶接されており、鉄筋１４の端部は柱１６に設けられた上側のダイアフラム２０Ａの端面に鉄骨梁１２とともに溶接（回し溶接）されている。

同様に、鉄骨梁１２の下フランジ１２Ｂの下面にも、鉄骨梁１２の長手方向に沿って延びる図示しない鉄筋がフレア溶接されており、鉄筋１４の端部は、柱１６に設けられた下側のダイアフラム２０Ｂの端面に溶接（回し溶接）されている。なお、本実施形態では、鉄筋１４として一般的な丸鋼が用いられているが、鉄筋１４の種類や材質、外径サイズ等は、鉄骨梁１２の補強位置や補強目的等によって適宜定められる。

また、仕口部１８の上部及び下部において、柱１６の側面にも補強材としての複数の鉄筋２２がフレア溶接されている。鉄筋２２は、全長に亘って柱１６の側面に溶接されており、仕口部１８の上部に溶接された鉄筋２２の下端部が、上側のダイアフラム２０Ａの上面に溶接（回し溶接）されている。同様に、仕口部１８の下部に溶接された鉄筋２２の上端部が、下側のダイアフラム２０Ｂの下面に溶接（回し溶接）されている。

本実施形態によれば、鉄骨梁１２の柱１６との接合部である端部に補強材としての鉄筋１４が溶接されており、鉄筋１４の端部が、柱１６に設けられたダイアフラム２０Ａ、２０Ｂに溶接されている。

このため、鉄筋１４によって鉄骨梁１２の断面積を増やすことができるとともに、鉄骨梁１２に生じる曲げ応力を鉄筋１４及びダイアフラム２０Ａ、２０Ｂを介して柱に伝達することができる。

また、補強材として鉄筋１４を用いているため、補強材として板材を用いる場合と比較して溶接長を確保し易くすることができ、鉄骨梁１２と鉄筋１４の接合強度を高めることができる。また、鉄筋１４は種類や材質、外径サイズが豊富であるため、鉄骨梁１２の補強位置や補強目的等に合わせて鉄筋１４の材質等を選択することができるとともに、必要な長さに切断するだけで使用することができるため、加工が容易である。

さらに、例えば鉄骨梁１２の周囲にコンクリートを打設して鉄骨コンクリート造の梁を構築する場合や、鉄骨梁１２の上フランジ１２Ａの上面にコンクリートを打設して床スラブを構築する場合等において、上フランジ１２Ａの上面に鉄筋１４が溶接されていることにより、コンクリートとの付着面積を大きくすることができる。また、鉄筋１４をスタッドの代わりとして用いることで、スタッドの本数を削減することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態における鉄骨梁補強構造について、図２を用いて説明する。

図２に示すように、本実施形態の鉄骨梁補強構造３０は、例えばＨ形鋼からなる鉄骨梁３２と、鉄骨梁３２のウェブ３２Ｃに全長に亘ってフレア溶接された補強材としての鉄筋３４と、を有している。

本実施形態では、鉄筋３４は、鉄骨梁３２のウェブ３２Ｃに沿って鉄骨梁３２の変形方向に直交する方向に延びている。具体的には、鉄筋３４は、鉄骨梁３２の梁成方向（矢印Ｙ方向）及び長手方向（矢印Ｘ方向）に対して角度をもって、すなわち下フランジ３２Ｂから上フランジ３２Ａに向かって斜めに延びている。

なお、本実施形態では、鉄筋３４の端部と鉄骨梁３２の上フランジ３２Ａ及び下フランジ３２Ｂとの間に隙間が形成されているが、鉄筋３４の端部は上フランジ３２Ａ及び下フランジ３２Ｂに溶接されていてもよい。

本実施形態によれば、鉄骨梁３２のウェブ３２Ｃに補強材としての鉄筋３４が溶接されているため、鉄筋３４によって鉄骨梁３２の断面積を増やすことができる。また、鉄筋３４が鉄骨梁３２の下フランジ３２Ｂから上フランジ３２Ａに向かって斜めに延びている、すなわち鉄骨梁３２の変形方向に直交する方向に延びているため、鉄筋３４によって鉄骨梁３２をせん断補強することができる。

また、補強材として鉄筋３４を用いているため、第１実施形態と同様に、補強材として板材を用いる場合と比較して溶接長を確保し易くすることができ、鉄骨梁３２と鉄筋３４の接合強度を高めることができる。また、鉄筋３４は種類や材質、外径サイズが豊富であるため、鉄骨梁３２の補強位置や補強目的等に合わせて鉄筋３４の材質等を選択することができるとともに、必要な長さに切断するだけで使用することができるため、加工が容易である。

さらに、例えば鉄骨梁３２の周囲にコンクリートを打設して鉄骨コンクリート造の梁を構築する場合等において、鉄骨梁３２のウェブ３２Ｃに鉄筋３４が溶接されていることにより、コンクリートとの付着面積を大きくすることができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態における鉄骨梁補強構造について、図３を用いて説明する。

図３に示すように、本実施形態の鉄骨梁補強構造４０は、例えばＨ形鋼からなる鉄骨梁４２と、鉄骨梁４２のウェブ４２Ｃに全長に亘ってフレア溶接された補強材としての鉄筋４４と、を有している。本実施形態では、鉄骨梁４２には、ウェブ４２Ｃを貫通する円形の貫通孔４６が形成されており、複数（本実施形態では４本）の鉄筋４４が貫通孔４６の周囲に溶接されている。

鉄筋４４は、貫通孔４６を囲むように配置されているとともに、鉄骨梁４２の梁成方向（矢印Ｙ方向）及び長手方向（矢印Ｘ方向）に対してそれぞれ角度をもって延びている。なお、本実施形態では、鉄筋４４の端部と鉄骨梁４２の上フランジ４２Ａ及び下フランジ４２Ｂとの間に隙間が形成されているが、鉄筋４４の端部は上フランジ４２Ａ及び下フランジ４２Ｂに溶接されていてもよい。同様に、本実施形態では、鉄筋４４同士の間に隙間が形成されているが、鉄筋４４同士が互いに溶接されていてもよい。

本実施形態によれば、補強材としての鉄筋４４が鉄骨梁４２のウェブ４２Ｃに形成された貫通孔４６の周囲に溶接されているため、鉄筋４４によって鉄骨梁４２の断面積を増やすことができるとともに、鉄筋４４によって貫通孔４６の周囲を補強することができる。

また、補強材として鉄筋４４を用いているため、第１、第２実施形態と同様に、補強材として板材を用いる場合と比較して溶接長を確保し易くすることができ、鉄骨梁４２と鉄筋４４の接合強度を高めることができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明について第１〜第３実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。また、第１〜第３実施形態の構成は、適宜組み合わせることが可能である。

例えば、第１実施形態では、鉄骨梁１２の柱１６との接合部である端部において、補強材としての鉄筋１４が鉄骨梁１２の上フランジ１２Ａの上面及び下フランジ１２Ｂの下面に溶接されていた。しかし、例えば図４に示す鉄骨梁補強構造５０のように、鉄骨梁５２の上フランジ５２Ａの側面、及び下フランジ５２Ｂの側面に鉄筋５４を溶接する構成としてもよい。

図４に示す鉄骨梁補強構造５０によれば、鉄骨梁５２の上フランジ５２Ａ、下フランジ５２Ｂの側面に溶接された鉄筋５４の端部は、上フランジ５２Ａ及び下フランジ５２Ｂの側面側において、柱５６に設けられたダイアフラム６０Ａ、６０Ｂの端面に溶接されている。

このため、ダイアフラム６０Ａ、６０Ｂの厚さを鉄骨梁５２の上フランジ５２Ａ、下フランジ５２Ｂの厚さより厚くする必要がなく、第１実施形態の鉄骨梁補強構造１０のダイアフラム２０Ａ、２０Ｂと比較して、ダイアフラム６０Ａ、６０Ｂの厚さを薄くすることができる。

また、第１〜第３実施形態では、鉄筋１４、３４、４４が鉄骨梁１２、３２、４２に全長に亘って溶接されていたが、鉄筋１４、３４、４４は少なくとも長手方向両端部が鉄骨梁１２、３２、４２に溶接されていればよい。ただ、圧縮時の座屈防止のためには、鉄筋１４、３４、４４の長手方向中央部も溶接されていることが好ましい。

さらに、第１実施形態では、鉄筋１４の端部がダイアフラム２０Ａ、２０Ｂの端面に溶接されていた。しかし、上フランジ１２Ａに溶接された鉄筋１４の下面を上側のダイアフラム２０Ａの上面に溶接し、下フランジ１２Ｂに溶接された鉄筋の上面を下側のダイアフラム２０Ｂの下面に溶接する構成としてもよい。

１０、３０、４０、５０ 鉄骨梁補強構造
１２、３２、４２、５２ 鉄骨梁
１２Ａ、３２Ａ、４２Ａ、５２Ａ 上フランジ
１２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂ、５２Ｂ 下フランジ
１４、３４、４４、５４ 鉄筋
１６、５６ 柱
２０Ａ、２０Ｂ、６０Ａ、６０Ｂ ダイアフラム
３２Ｃ、４２Ｃ ウェブ
４６ 貫通孔

Claims (3)

1. 鉄骨梁と、
   前記鉄骨梁の柱との接合部に溶接され、端部が前記柱に設けられたダイアフラムに溶接された鉄筋からなる補強材と、
   を有する鉄骨梁補強構造。
2. 鉄骨梁と、
   前記鉄骨梁のウェブに溶接され、前記鉄骨梁の下フランジから上フランジに向かって斜めに延びる鉄筋からなる補強材と、
   を有する鉄骨梁補強構造。
3. ウェブに貫通孔が形成された鉄骨梁と、
   前記鉄骨梁の前記貫通孔の周囲に溶接された鉄筋からなる補強材と、
   を有する鉄骨梁補強構造。