JP2020143432A - 梁補強構造及び梁補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 梁に固定する際の作業性が良好な梁補強金具及び梁の補強方法を提供する。【解決手段】 梁補強金具１は、梁１１のウェブ１５に設けられた貫通孔１７の周囲または縁部に複数に分割されて配置される。梁補強金具１は、外周面に溝部７が形成される。溝部７の断面は矩形である。梁補強金具１は、溝部７へウェブ１５の縁部が挿入され、梁補強金具１がウェブ１５の縁部を挟み込むように配置される。梁補強金具１は、外周側の円弧部がウェブ１５に対して溶接部１９ａによって溶接される。また、梁補強金具１同士が溶接部１９ｂによって周方向に溶接される。【選択図】図３

Description

本発明は、建築構造物を構成し、貫通孔を有する梁を補強するための梁補強構造及び梁補強方法に関するものである。

従来、建築構造物の梁には配管や配線を通すために貫通孔が形成されることがある。この場合、貫通孔により、梁の曲げ耐力が低下する。この梁の曲げ耐力低下を防ぐため梁に梁補強金具を接合し、梁の補強を行っている。

このような梁補強金具としては、例えば、リング状の部材であって、梁に形成された貫通孔に接合する梁補強金具がある（例えば特許文献１）。

特開２００９−１６７６１５号公報

一般的な梁補強金具は、リング状であり、貫通孔より外径が大きい部分と貫通孔より外径が小さく貫通孔に挿入される部分とを有する。そのため、梁補強金具を梁に接合する際に、梁補強金具を貫通孔に挿入する作業と、梁補強金具を梁に溶接する作業とを、貫通孔が形成された部材の表裏の異なる面の側から行うことがある。

例えば、貫通孔が梁のウェブに形成されている場合、ウェブの一方の面が上になるように梁を仮置きして梁補強金具を貫通孔に上から挿入した後、ウェブの他方の面が上になるように梁を反転させて梁補強金具をウェブの他方の面に溶接することがある。このように接合作業の途中で梁を反転させる必要があると作業性が悪い。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、梁に固定する際の作業性が良好な梁補強構造及び梁補強方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、梁補強金具を用いた梁補強構造であって、ウェブに貫通孔が形成された梁と、前記貫通孔の周囲または縁部に複数に分割された梁補強金具が固定され、前記梁補強金具同士が周方向に接合されていることを特徴とする梁補強構造である。

前記梁補強金具の外周面に溝が形成され、前記溝へ前記ウェブの縁部が挿入されて、前記梁補強金具が前記ウェブの縁部を挟み込むように配置されることが望ましい。
前記溝は、部位によって溝深さが異なってもよい。

第１の発明によれば、梁補強金具が複数に分割されているので、ウェブのいずれの面の側からでも貫通孔に梁補強金具を配置することができる。そのため、梁補強金具をウェブに固定する際の作業面が上になるように梁を仮置きした状態で梁補強金具を貫通孔に配置することができ、途中で梁を反転させる必要がない。また、梁補強金具同士が周方向に接合されるので、リング状の梁補強金具を用いた場合と同等の補強効果が得られる。

また、梁補強金具がウェブの縁部を挟み込むように配置されることにより、貫通孔の縁にバリや角落ちがある場合に、梁補強金具でこれらを隠すことができる。
特に、部位によって溝深さが異なれば、梁補強金具をウェブの厚さが異なる梁の補強構造に適用でき、汎用性が高まる。

第２の発明は、第１の発明の梁補強金具を用いた梁補強方法であって、複数の前記梁補強金具を、梁のウェブに形成された貫通孔の周囲または縁部にそれぞれ固定するとともに、前記梁補強金具同士を周方向に接合することを特徴とする梁補強方法である。

第２の発明によれば、ウェブのいずれの面の側からでも貫通孔に梁補強金具を挿入することができる。また、梁補強金具同士を周方向に接合することで、リング状の梁補強金具を用いた場合と同等の補強効果が得られる。

本発明によれば、梁に固定する際の作業性が良好な梁補強金具及び梁の補強方法を提供することができる。

梁補強金具１を示す斜視図。 梁補強構造１０を示す斜視図であり、（ａ）は背面１５ｂ側を示す図、（ｂ）は正面１５ａ側を示す図。 （ａ）は梁補強構造１０を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 梁補強金具１ａを用いた梁補強構造を示す断面図。 梁補強金具１ｂを用いた梁補強構造を示す断面図。 溝部が設けられない梁補強金具を用いた梁補強構造を示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施形態にかかる梁補強金具１を示す斜視図である。梁補強金具１は、ウェブに貫通孔が形成された梁を補強するための部材である。

梁補強金具１は、リングを複数に分割した円弧状の部材である。図１では、リングを３つに分割した例を示したが、分割数は３以上であればよく、３または４が最も望ましい。梁補強金具１は、外周面に溝部７が形成される。溝部７の断面は矩形である。梁補強金具１の内周面には凹凸は形成されない。

梁補強金具１は、例えば鋼材やステンレス鋼などの金属製の部材である。梁補強金具１は、筒状の素材を周方向に分断して製造してもよいし、最初から円弧状に製造してもよい。

次に、梁補強金具１を用いた梁補強構造１０について説明する。図２（ａ）は、梁補強構造１０の背面１５ｂ側から見た斜視図であり、図２（ｂ）は、梁補強構造１０の正面１５ａ側から見た斜視図である。また、図３（ａ）は、梁補強構造１０の正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

梁１１は、ウェブ１５の上下にフランジ１３を有するＨ鋼である。ウェブ１５には、配管等を通すための貫通孔１７が形成される。複数に分割された梁補強金具１は、貫通孔１７の周囲または縁部に配置される。梁補強金具１は、溝部７にウェブ１５の縁部が挿入される。梁補強金具１は、ウェブ１５の縁部を挟み込むように配置される。これにより、貫通孔１７の縁にバリや角落ちがある場合にも、梁補強金具１でこれらを隠すことができる。

梁補強金具１は、ウェブ１５に対して溶接によって接合される。本実施形態では、梁補強金具１の外周側の円弧部がウェブ１５に対して溶接され、梁補強金具１同士が周方向に溶接される。すなわち、溶接部１９ａは、リング状に配置された複数の梁補強金具１の外周部とウェブ１５の正面１５ａとの間に形成される。溶接部１９ｂは、梁補強金具１同士の間に形成される。リング状に接合された複数の梁補強金具１は、配管等が貫通する配管孔を有している。

次に、梁補強金具１を用いた梁補強方法（梁補強構造１０の施工方法）について説明する。まず、梁１１をウェブ１５の正面１５ａ側が上になるように地面に仮置きし、１つ目の梁補強金具１を、梁１１のウェブ１５の正面１５ａ側から貫通孔１７に挿入し、溝部７にウェブ１５の縁部を挿入する。

この際、梁補強金具１の溝部７の底部は、貫通孔１７の径よりも小さい外径を有する。また溝部７の幅は、ウェブ１５の厚みより大きい。このため、溝部７にウェブ１５の縁部を挿入すると、溝部７の底部を貫通孔１７の内周面に接触させることができる。また、溝部７の側面をウェブ１５の正面１５ａや背面１５ｂに面接触させて、梁補強金具１でウェブ１５の縁部を挟み込むことができる。すなわち、溝部７は梁補強金具１を貫通孔１７に配置する際、軸方向および径方向の位置決めに使われる。

１つ目の梁補強金具１の位置が決まったら、残りの梁補強金具１も同様にして配置する。そして、ウェブ１５の正面１５ａ側から、梁補強金具１の外周側の円弧部とウェブ１５の正面１５ａとの間に溶接部１９ａを形成して梁補強金具１をウェブ１５に固定するとともに、梁補強金具１同士の間に溶接部１９ｂを形成して梁補強金具１同士を接合する。溶接は例えば被覆アーク溶接で行われる。

以上により、梁補強構造１０を得ることができる。梁補強金具１によって、梁１１の貫通孔１７の近傍における曲げ耐力を向上させることができる。

このように、本実施の形態によれば、リングを３つ以上に分割した円弧状の梁補強金具１を用いるので、ウェブ１５のいずれの面の側からでも貫通孔１７に梁補強金具１を配置することができる。そのため、溶接時の作業面である正面１５ａが上になるように地面に梁１１を仮置きした状態で梁補強金具１を貫通孔に配置した後、梁１１を反転させずに梁補強金具１を溶接できるので作業性が良好である。また、梁補強金具１同士が周方向に接合されるので、リング状の梁補強金具を用いた場合と同等の補強効果が得られる。

第１の実施形態では、梁補強金具１の最適な分割数を３または４としたが、さらに多数に分割してもよい。多数に分割すれば、対応できる貫通孔１７の径の範囲が広がるため、貫通孔１７の施工誤差を吸収することが可能になり、汎用性も高まる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図４は、梁補強金具１ａを用いた梁補強構造を示す断面図である。なお、以下の説明において、梁補強金具１及び梁補強構造１０と同様の機能を奏する構成には、図１〜図３と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

梁補強金具１ａは、溝部７の底部に段差が設けられる点で梁補強金具１と構成が異なる。梁補強金具１ａは、軸方向（図４に示す左右方向）の部位によって溝部７の深さが異なる。

図４（ａ）に示す例では、梁補強金具１ａの溝部７の深い方の底部が貫通孔の径より小さい外径を有する。また、溝部７の深い部分の幅がウェブ１５の厚みより大きい。このため、溝部７にウェブ１５の縁部を挿入すると、溝部７の深い方の底部を貫通孔の内周面に接触させることができる。また、溝部７の側面をウェブ１５の正面１５ａに面接触させて、梁補強金具１ａでウェブ１５を挟み込むことができる。すなわち、溝部７は梁補強金具１ａを貫通孔に配置する際、軸方向および径方向の位置決めに使われる。

図４（ｂ）に示す例では、梁補強金具１ａの溝部７の浅い方の底部が貫通孔の径より小さい外径を有する。また、溝部７の深い部分の幅がウェブ１５の厚みより小さく、溝部７全体の幅がウェブ１５の厚みより大きい。このため、溝部７にウェブ１５の縁部を挿入すると、溝部７の浅い方の底部を貫通孔の内周面に接触させることができる。また、溝部７の側面をウェブ１５の正面１５ａや背面１５ｂに面接触させて、梁補強金具１ａでウェブ１５を挟み込むことができる。すなわち、溝部７は梁補強金具１ａを貫通孔に配置する際、軸方向および径方向の位置決めに使われる。

なお、図４（ａ）に示す例では、溝部７を溶接の際の開先として用いて溝部７の浅い方の底部とウェブ１５の背面１５ｂとの間に溶接部１９ａが設けられ、図４（ｂ）に示す例では、梁補強金具１ａの外周面とウェブ１５の背面１５ｂとの間に溶接部１９ａが設けられる。そのため、いずれの例においても梁１１をウェブ１５の背面１５ｂ側が上になるように地面に仮置きした状態で梁補強金具１ａを貫通孔に配置することが望ましい。あるいは、梁１１をウェブ１５の正面１５ａ側が上になるように地面に仮置きして梁補強金具１ａを貫通孔に配置しウェブ１５の正面１５ａ側に溶接部１９ａを形成してもよい。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、梁補強金具１ａは溝部７の深さが部位によって異なるので、異なる厚さのウェブ１５を有する梁１１の補強構造に適用でき、汎用性が高い。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図５は、梁補強金具１ｂを用いた梁補強構造を示す断面図である。
梁補強金具１ｂは、溝部７の断面が円弧状である点で梁補強金具１と構成が異なる。梁補強金具１ｂは、軸方向（図５に示す左右方向）の部位によって溝部７の深さが異なる。

図５に示す例では、梁補強金具１ｂの外周側における溝部７の幅がウェブ１５の厚みよりも大きく、溝部７の幅が梁補強金具１ｂの外周側から内周側に向けて徐々に小さくなる。このため、ウェブ１５の縁部を溝部７に挿入すると、ウェブ１５を溝部７の内周面に接触させて、梁補強金具１ｂでウェブ１５を挟み込むことができる。

ここで、図５（ａ）に示す例では、ウェブ１５が比較的薄いため、溝部７を溶接の際に開先として用い、溝部７の内周面とウェブ１５との間に溶接部１９ａが形成される。図５（ｂ）に示す例では、ウェブ１５が比較的厚いため、梁補強金具１ｂの外周面とウェブ１５との間に溶接部１９ａが形成される。

第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、梁補強金具１ｂは梁補強金具１ａと同様に溝部７の深さが部位によって異なるので、異なる厚さのウェブ１５を有する梁１１の補強構造に適用でき、汎用性が高い。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図６は、溝部が設けられない梁補強金具を用いた梁補強構造を示す断面図である。
図６（ａ）に示す梁補強金具１ｃは、溝部が設けられない点で梁補強金具１と構成が異なる。

梁補強金具１ｃは、本体部３およびフランジ部５から構成される。フランジ部５は、本体部３の軸方向の一方の側に配置される。本体部３及びフランジ部５の内径は略同一であり、内周面には凹凸は形成されない。フランジ部５は本体部３に対して外径が大きい。

梁補強金具１ｃは、本体部３が貫通孔に挿入され、フランジ部５が貫通孔の縁部近傍のウェブ１５の正面１５ａ側に接触する。これにより、貫通孔の縁にバリや角落ちがある場合にも、梁補強金具１ｃでこれらを隠すことができる。

梁補強金具１ｃを用いて梁１１を補強するには、まず、梁１１をウェブ１５の正面１５ａ側が上になるように地面に仮置きし、１つ目の梁補強金具１ｃの本体部３を、梁１１のウェブ１５の正面１５ａ側から貫通孔に挿入する。この際、梁補強金具１ｃのフランジ部５は貫通孔よりも大きな外径を有している。また、本体部３は、貫通孔の径よりも小さい外径を有している。このため、本体部３の外周を貫通孔１７の内周面に接触させるとともに、フランジ部５をウェブ１５の正面１５ａに接触させることができる。すなわち、梁補強金具１ｃを貫通孔１７に配置する際、本体部３は径方向の位置決めに、フランジ部５は軸方向の位置決めに使われる。

１つ目の梁補強金具１ｃの位置が決まったら、残りの梁補強金具１ｃも同様にして配置する。そして、ウェブ１５の正面１５ａ側からフランジ部５の外周側の円弧部とウェブ１５の正面１５ａとの間に溶接部１９ａを形成して、梁補強金具１ａをウェブ１５に固定する。また、梁補強金具１ｃ同士の間に図示しない溶接部を形成して梁補強金具１ｃ同士を接合する。

なお、第４の実施形態では、図６（ｂ）に示す梁補強金具１ｄのように本体部３の外周面をテーパ形状としてもよい。このように、本体部３の外周部にフランジ部５側から先端側に向かって徐々に外径が小さくなるようにテーパ形状を形成することで、溶接の際の開先として使用することができる。この場合、梁１１をウェブ１５の背面１５ｂ側が上になるように地面に仮置きして梁補強金具１ｄを貫通孔に配置した後、ウェブ１５の背面１５ｂから本体部３と貫通孔１７の内面との間に溶接部１９ａを形成することが望ましい。

第４の実施形態では、リングを２つ以上に分割した円弧状の梁補強金具１ｃ、１ｄを用いることによって第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。第１から第３の実施形態では、リングを３つ以上に分割した梁補強金具を用いることでウェブ１５のいずれの面の側からでも貫通孔の周囲または縁部に配置可能としたが、梁補強金具１ｃ、１ｄは本体部３とフランジ部５とで構成されるので、２つ以上に分割すればウェブ１５のいずれの面の側からでも貫通孔１７の周囲または縁部に配置することができる。

なお、第４の実施形態では梁補強金具を本体部とフランジ部とで構成したが、フランジ部を設けなくてもよい。すなわち梁補強金具を本体部のみで構成してもよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、第１から第４の実施形態では梁補強金具を円弧状としたが、形状は円弧状に限らない。貫通孔が角形等である場合、周方向に接合された複数の梁補強金具が角筒状となるようにしてもよい。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ………梁補強金具
３………本体部
５………フランジ部
７………溝部
１０………梁補強構造
１１………梁
１３………フランジ
１５………ウェブ
１５ａ………正面
１５ｂ………背面
１７………貫通孔
１９ａ、１９ｂ………溶接部

Claims (4)

1. 梁補強金具を用いた梁補強構造であって、
   ウェブに貫通孔が形成された梁と、
   前記貫通孔の周囲または縁部に複数に分割された梁補強金具が固定され、前記梁補強金具同士が周方向に接合されていることを特徴とする梁補強構造。
2. 前記梁補強金具の外周面に溝が形成され、前記溝へ前記ウェブの縁部が挿入されて、前記梁補強金具が前記ウェブの縁部を挟み込むように配置されることを特徴とする請求項１記載の梁補強構造。
3. 前記溝は、部位によって溝深さが異なることを特徴とする請求項２記載の梁補強構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の梁補強金具を用いた梁補強方法であって、
   複数の前記梁補強金具を、梁のウェブに形成された貫通孔の周囲または縁部にそれぞれ固定するとともに、前記梁補強金具同士を周方向に接合することを特徴とする梁補強方法。

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