JP2021055462A - 床スラブ付き鉄骨梁およびその設計方法 - Google Patents
床スラブ付き鉄骨梁およびその設計方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021055462A JP2021055462A JP2019181115A JP2019181115A JP2021055462A JP 2021055462 A JP2021055462 A JP 2021055462A JP 2019181115 A JP2019181115 A JP 2019181115A JP 2019181115 A JP2019181115 A JP 2019181115A JP 2021055462 A JP2021055462 A JP 2021055462A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- steel beam
- floor slab
- joined
- flange
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 238
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 238
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 59
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 24
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 4
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011178 precast concrete Substances 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
その際、小梁又は孫梁に接合してあるアングル等の部材と鉄骨梁の下フランジとを接合することで、下フランジの構面外変形も拘束することが通例である。
従来の床スラブ付き鉄骨梁41は、両端部が柱3に剛接合されたH形断面の鉄骨梁9と、鉄骨梁9の上部に頭付きスタッド19を介して接合されたコンクリート床スラブ11とを有するものであって、鉄骨梁9の側面にはガセットプレート43が設けられ、小梁45が鉄骨梁9の上部においてガセットプレート43とボルト接合され、アングル47が小梁45の下部に設けたガセットプレート49と鉄骨梁9の側面のガセットプレート43の下部とに跨るように接合されている。これによって鉄骨梁9の横座屈による構面外変形が拘束される。コンクリート床スラブ11には鉄筋27が設けられている。
鉄骨梁9のウェブ23は柱3に溶接接合されるか、柱3に溶接接合されたシヤプレート51と高力ボルト接合される。
このような考えの下、特許文献1では、鉄骨梁に接合されているコンクリート床スラブのねじれ剛性を鉄骨梁のねじれ剛性の10倍とすることで横座屈補剛材がなくても横座屈を防止できる設計法が提案されている。
また、特許文献2では、鉄骨梁とコンクリート床スラブを接合するために鉄骨梁上面に配置された頭付きスタッドに沿って補強鉄筋を設けることで、頭付きスタッドの接合強度を増大させて必要な頭付きスタッド本数を減らした構造が提案されている。
そして、従来例として示されたものは、コンクリート床スラブ11と鉄骨梁9の位置が近く、コンクリート床スラブ11の下面を鉄骨梁9の上フランジ7に直接載置できる場合であり、このような場合には、コンクリート床スラブ11によって鉄骨梁9の上フランジ7の構面外変形を十分拘束することが可能である。
このような場合の従来構造を図19、図20に示す。この場合、頭付きスタッド19が設けられた鉄骨梁9の上フランジ7に、上方に延出するように山形鋼53(又は溝形鋼)が溶接接合され、山形鋼53の上面に床スラブが設置される。そして、山形鋼53で囲まれた頭付きスタッド19の付近にはコンクリート25が充填される。
フランジ部を有し、該フランジ部が前記鉄骨梁の上フランジの上方に配置されるように、前記鉄骨梁の上フランジの全長に亘って接合されると共に下式(1)を満たす鋼部材を有し、前記コンクリート床スラブが前記鋼部材の前記フランジ部に配設された頭付きスタッドを介して接合されていることを特徴とするものである。
TJ≧0.035×bJf ・・・(1)
ここで、
TJ:鋼部材のねじり定数
bJf:鉄骨梁の上フランジのねじり定数
フランジ部を有する鋼部材を、前記フランジ部が前記鉄骨梁の上フランジの上方に配置されるように、前記鉄骨梁の上フランジの全長に亘って接合し、かつ該鋼部材が下式(1)を満たすように設定することを特徴とするものである。
TJ≧0.035×bJf ・・・(1)
ここで、
TJ:鋼部材のねじり定数
bJf:鉄骨梁の上フランジのねじり定数
本実施の形態に係る床スラブ付き鉄骨梁を図1、図2に基づいて説明する。なお、図1、図2において、従来例を示した図17、図18と同一部分には同一の符号を付してある。
本実施の形態に係る床スラブ付き鉄骨梁1は、両端部が柱3に剛接合されると共に下フランジ5の構面外変形が補剛されていないH形断面の鉄骨梁9と、鉄骨梁9の上部に接合されたコンクリート床スラブ11とを有している。
そして、フランジ部13とウェブ部15を有する鋼部材17が、フランジ部13が鉄骨梁9の上フランジ7の上方に配置されるように、鉄骨梁9の上フランジ7の全長に亘って接合されている。
また、鋼部材17のフランジ部13には頭付きスタッド19が設けられ、この頭付きスタッド19を介してコンクリート床スラブ11が鋼部材17に接合されている。
以下、各構成をより詳細に説明する。
柱3の種類は特に限定されないが、例えば溶接組立箱形断面柱、角形鋼管柱、H形断面柱、CFT柱、RC柱、SRC柱などが該当する。
柱3には、鉄骨梁9のフランジから伝達される力を柱3に伝達するためにダイアフラム21という鋼板が設けられる。ダイアフラム21には、柱3との接合形式によって、通しダイアフラム形式、内ダイアフラム形式、外ダイアフラム形式に分けられる。
鉄骨梁9は、H形断面を有し、設計基準強度で235N/mm2以上、440N/mm2以下の鋼材で構成されている。設計基準強度440N/mm2越えの鋼材については、高強度ゆえに伸びが小さく、地震時の変形能力に乏しくなるため、梁には不適である。
鉄骨梁のサイズとしてはJIS G3192記載の小断面のH形鋼や最大梁せい1000mmの外法一定H形鋼、さらには溶接組立H形断面部材で梁せい1000mmを越えるような大断面のものが該当する。この中でも梁せいが1000mmを越えるような大断面部材や、設計基準強度355N/mm2以上の高強度鋼によるH形断面部材では、下フランジの構面外変形を抑えるためのアングル47等の補剛部材が必要となることが多い。
鉄骨梁9の両端部は柱3に剛接合されるが、この場合、鉄骨梁9のフランジ5、7は柱3もしくは柱3に設けられたダイアフラム21と溶接接合される。フランジ5、7がダイアフラム21と接合される場合、ダイアフラム21の形式によって、以下のように接合される。
鉄骨梁9のウェブ23は柱3に溶接接合されている。なお、ウェブ23は柱3に溶接接合されたシヤプレート51(図17参照)と高力ボルト接合される場合もある。
コンクリート床スラブ11はコンクリート25の内部に鉄筋27が配設された鉄筋コンクリート構造である。コンクリート25には普通コンクリート、軽量コンクリートが用いられ、鉄筋27には異形鉄筋、丸鋼鉄筋、溶接金網が用いられる。また工場で製作したプレキャストコンクリート板を現場で兼用型枠として用いるハーフPCスラブや、中空部を含むボイドスラブも該当する。
鋼部材17は、断面コ字状の溝形鋼であり、底面であるフランジ部13が上になるように天地逆さにして、側壁であるウェブ部15の下端を鉄骨梁9の上フランジ7にその全長に亘って溶接接合されている。
鋼部材17のフランジ部13上面には、頭付きスタッド19が全長にわたって溶接接合されている。
しかし、鋼部材17と鉄骨梁9の上フランジ7の接合方法を断続すみ肉溶接とし、かつ鋼部材17を柱3と接合しないことで、鋼部材17が鉄骨梁9の剛性や耐力に及ぼす影響が小さくなり、構造設計時に鋼部材17を無視することができ手間が省ける。ただし、断続すみ肉溶接が破断することのないよう、少なくとも地震時に頭付きスタッド19に作用する鉄骨梁9の材軸方向力以上の耐力を断続すみ肉溶接部が有していることが望ましい。
TJ≧0.035×bJf ・・・(1)
ここで、鉄骨梁9の上フランジ7のねじり定数bJfは、鉄骨梁9の上フランジ7幅をB、鉄骨梁9の上フランジ7板厚をtfから下記の式(2)で求められる。
bJf=B×tf 3/3 ・・・(2)
溝形断面部材:TJ=TB×Ttf 3/3+2×(H-Ttf)×Ttw 3/3 ・・(3)
T形断面部材:TJ=TB×Ttf 3/3+(H-Ttf)×Ttw 3/3 ・・(4)
箱形断面部材:TJ={2×Ttf×Ttw×(TH-Ttf)2×(B-Ttw)2}/{Ttw×(TB-Ttw)+Ttf×(TH-Ttf)} ・(5)
T形断面の部材では、T字の横辺がフランジ部13に相当し、縦辺がウェブ部15に相当し、フランジ部13に頭付きスタッド19が取り付けられる。
T形断面の場合、製作が容易で、頭付きスタッド19を配するための十分なフランジサイズを確保でき、かつウェブ部15と鉄骨梁9の上フランジ7の溶接接合が容易である。
ただし、ウェブ部15の面外曲げ剛性が小さいと上フランジ7拘束効果が低下する恐れがある。そこで、鉄骨梁9の梁せいの2倍以下のピッチで全長にわたって補強リブ29を配設して、ウェブ部15の面外曲げ剛性を確保することで、確実に鉄骨梁9の上フランジ7の変形を拘束することができる。補強リブ29は、ウェブ部15を挟んでウェブ部15の両面に配置され、かつウェブ部15とフランジ部13及び鉄骨梁9の上フランジ7に両面すみ肉溶接接合されている。
デッキプレートには捨て型枠用のフラットデッキ、コンクリート25と一体となって挙動する波形の合成デッキ、鉄筋27が溶接された鉄筋トラス付き捨て型枠デッキなどがある。
鋼部材17のフランジ部13に配設される頭付きスタッド19は、十分な耐力が期待できる、軸部の直径が16mm以上で、高さが床スラブの厚さの0.5倍以上のものが望ましい。頭付きスタッド19の配置形状は1列配置、2列以上の複数列配置、千鳥配置などが挙げられる。
頭付きスタッド19接合部の面外曲げ剛性が小さいと鉄骨梁9の上フランジ7の拘束効果が低下してしまう。頭付きスタッド19が1列配置の場合、頭付きスタッド19の接合部の面外曲げ剛性に鋼部材17のフランジ部13の厚さが大きく影響するため、鋼部材17のフランジ厚を十分大きくする必要があり使用する鋼材量が増えてしまう。
解析に使用した解析モデルを図6〜図9に示す。図6、図7はコンクリート床スラブ11と鉄骨梁9の間に鋼部材17を設けない従来例解析モデル31であり、図8、図9はコンクリート床スラブ11と鉄骨梁9の間に鋼部材17を設けた発明例解析モデル33である。図6〜図9において、各モデルにおける各部位は実施の形態を示した図1、図2における対応する部位と同一の符号を付してある。
解析ケースは表1に示す5ケースである。
ケース1は基本ケースとして鉄骨梁9の鉛直上側に梁要素でモデル化したコンクリート床スラブ11を設け、コンクリート床スラブ11と鉄骨梁9の上フランジ7を、頭付きスタッド19を模擬したバネ要素でつないでいる(図6、図7参照)。
ケース2、3はコンクリート床スラブ11の位置が鉄骨梁9上面より上方にあり、コンクリート床スラブ11と鉄骨梁9の間に鋼部材17を設けたモデルを対象としており、鋼部材17の鉛直上側にケース1と同じ形状、特性のコンクリート床スラブ11を模擬した梁要素と頭付きスタッド19を模擬したバネ要素を設けた(図8、図9参照)。
鉄骨梁9上の鋼部材17はケース2〜5のいずれにおいてもT形断面部材とし、鋼部材17のねじり定数と鉄骨梁9の上フランジ7のねじり定数の比0.005〜0.093の範囲で断面を調整した。いずれにおいてもT形断面部材の両側面に梁せいの約2倍となる1975mmピッチで補強リブ29を設けた。
T形断面部材と補強リブ29の材料特性は400N級鋼を模した特性とした。
図10に梁の塑性変形能力の指標となる塑性変形倍率と、鋼部材17と鉄骨梁9の上フランジ7のねじり定数比(TJ/bJf)の関係を示す。
縦軸の塑性変形倍率は、梁の曲げモーメント-回転角関係において、横座屈によって梁の曲げ耐力が全塑性モーメントまで低下した時点の梁の回転角の塑性変形成分を、梁に生じるモーメントが全塑性モーメントまで到達した時点の梁回転角の弾性成分で除した値である。鋼部材17のねじり定数が大きいほど塑性変形能力が大きくなる傾向がある。
鉄骨梁9はH-300x100x6x9(550N級鋼)、長さ5200mmのH形断面部材とし、YS:385N/mm2、TS:550N/mm2の高強度鋼を用いた。
柱3は□300x16の冷間ロール成形角形鋼管で、通しダイアフラム形式とした。ダイアフラム21には、PL-16(SN490C)を用いた。
鉄骨梁9の上には、せい100mm、幅60mm、ウェブ厚3.2mm、フランジ厚4.5mmのT形断面部材を断続すみ肉溶接接合し、ウェブ部15の両面に厚さ4.5mmの補強リブ29を575mmピッチで設けた。T形断面部材と補強リブ29には400N級鋼を用いた。
T形断面部材のフランジ部13の上面に軸径10mm、高さ50mmの頭付きスタッド19を、200mmピッチで25本設置した。
コンクリート床スラブ11は、スラブ厚75mm、Fc=21N/mm2の普通コンクリートと、φ3.2mm、ピッチ75mmの2段配置の溶接金網からなり、かぶり厚さは15mmとした。試験体35は計2体でデッキプレート(図示なし)の有無がパラメータとなっている。
3 柱
5 下フランジ
7 上フランジ
9 鉄骨梁
11 コンクリート床スラブ
13 フランジ部
15 ウェブ部
17 鋼部材
19 頭付きスタッド
21 ダイアフラム
23 ウェブ
25 コンクリート
27 鉄筋
29 補強リブ
31 従来例解析モデル
33 発明例解析モデル
35 試験体
<従来例>
41 床スラブ付き鉄骨梁(従来例)
43 ガセットプレート
45 小梁
47 アングル
49 ガセットプレート
51 シヤプレート
53 山形鋼
Claims (5)
- 両端部が柱に剛接合されると共に下フランジの構面外変形が補剛されていないH形断面の鉄骨梁と、該鉄骨梁の上部に接合されたコンクリート床スラブとを有する床スラブ付き鉄骨梁であって、
フランジ部を有し、該フランジ部が前記鉄骨梁の上フランジの上方に配置されるように、前記鉄骨梁の上フランジの全長に亘って接合されると共に下式(1)を満たす鋼部材を有し、前記コンクリート床スラブが前記鋼部材の前記フランジ部に配設された頭付きスタッドを介して接合されていることを特徴とする床スラブ付き鉄骨梁。
TJ≧0.035×bJf ・・・(1)
ここで、
TJ:鋼部材のねじり定数
bJf:鉄骨梁の上フランジのねじり定数 - 前記鋼部材がフランジ部とウェブ部とを有するT形断面部材からなり、該T形断面部材を補強する補強リブが設けられ、該補強リブは前記鉄骨梁の梁せいの2倍以下のピッチで該T形断面部材の全長に亘って設けられると共に、該補強リブは、前記ウェブ部を挟んで該ウェブ部の両面に配置され、かつ該ウェブ部と前記フランジ部及び前記鉄骨梁の上フランジに両面すみ肉溶接接合されていることを特徴とする請求項1記載の床スラブ付き鉄骨梁。
- 前記鋼部材が前記鉄骨梁と断続すみ肉溶接で接合され、かつ前記柱と接合されていないことを特徴とする請求項1又は2に記載の床スラブ付き鉄骨梁。
- 前記頭付きスタッドが、2列以上の複数列に配置され、かつ前記頭付きスタッドと前記鋼部材におけるフランジ部側面との距離が60mm以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の床スラブ付き鉄骨梁。
- 両端部が柱に剛接合されると共に下フランジの構面外変形が補剛されていないH形断面の鉄骨梁と、該鉄骨梁の上部に接合されたコンクリート床スラブとを有する床スラブ付き鉄骨梁の設計方法であって、
フランジ部を有する鋼部材を、前記フランジ部が前記鉄骨梁の上フランジの上方に配置されるように、前記鉄骨梁の上フランジの全長に亘って接合し、かつ該鋼部材が下式(1)を満たすように設定することを特徴とする床スラブ付き鉄骨梁の設計方法。
TJ≧0.035×bJf ・・・(1)
ここで、
TJ:鋼部材のねじり定数
bJf:鉄骨梁の上フランジのねじり定数
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019181115A JP7234083B2 (ja) | 2019-10-01 | 2019-10-01 | 床スラブ付き鉄骨梁およびその設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019181115A JP7234083B2 (ja) | 2019-10-01 | 2019-10-01 | 床スラブ付き鉄骨梁およびその設計方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021055462A true JP2021055462A (ja) | 2021-04-08 |
JP7234083B2 JP7234083B2 (ja) | 2023-03-07 |
Family
ID=75270159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019181115A Active JP7234083B2 (ja) | 2019-10-01 | 2019-10-01 | 床スラブ付き鉄骨梁およびその設計方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7234083B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60129342A (ja) * | 1983-12-14 | 1985-07-10 | ナショナル住宅産業株式会社 | 床パネルの取付け構造 |
JP2015086595A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 大成建設株式会社 | 接合構造 |
-
2019
- 2019-10-01 JP JP2019181115A patent/JP7234083B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60129342A (ja) * | 1983-12-14 | 1985-07-10 | ナショナル住宅産業株式会社 | 床パネルの取付け構造 |
JP2015086595A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 大成建設株式会社 | 接合構造 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7234083B2 (ja) | 2023-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5723235B2 (ja) | スラブ構築方法およびデッキプレート構造物 | |
JP6023476B2 (ja) | 鉄筋構造 | |
JP5530151B2 (ja) | 耐震壁、建築物、及び耐震壁の施工方法 | |
JP2011127278A (ja) | 鋼製耐震壁、及び当該鋼製耐震壁を有する建物 | |
JP2011001792A (ja) | ラーメン骨組の柱梁接合部構造および圧延h形鋼 | |
JP4696843B2 (ja) | 合成梁構造 | |
JPWO2019092882A1 (ja) | 建築構造、建築物及び建築工法 | |
JP2021055462A (ja) | 床スラブ付き鉄骨梁およびその設計方法 | |
US8615969B2 (en) | Reinforcement structure of rectangular flat metal plate | |
JP6554316B2 (ja) | 屋根架構およびその構築方法 | |
JP7234084B2 (ja) | 床スラブ付き鉄骨梁およびその補強方法 | |
KR101732719B1 (ko) | 튜브형 플랜지를 갖는 하이브리드보 | |
JP7067870B2 (ja) | 床構造 | |
JP2021085168A (ja) | 段差を有する床スラブ付き鉄骨梁 | |
JP7314030B2 (ja) | 開口を有する床スラブ付き鉄骨梁およびその補強方法 | |
AU2009200214A1 (en) | Composite Beam | |
JP7351271B2 (ja) | 鉄骨梁、柱梁接合構造およびこれを有する構造物 | |
US20190284793A1 (en) | Slotted joist seat structure and methods of designing and building the structure | |
JP7335540B1 (ja) | 接合構造 | |
KR101732724B1 (ko) | 조립광폭튜브 플랜지를 갖는 공장용 하이브리드 골조 | |
WO1992009767A1 (en) | Structural member provided with reinforcement against local buckling | |
JP7262518B2 (ja) | 間柱型鋼材ダンパー | |
WO2023163213A1 (ja) | 接合構造 | |
JP7226590B2 (ja) | 鉄骨梁、柱梁接合構造およびこれを有する構造物 | |
JPS603844Y2 (ja) | 補強コンクリ−ト構造 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220509 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230214 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230221 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230222 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7234083 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |