JP2022111782A - Hot-rolled steel strip, H-shaped steel, floor structure, floor structure design method, and floor structure construction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱延鋼帯、H形鋼、床構造、床構造の設計方法、及び床構造の施工方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hot-rolled steel strip, an H-section steel, a floor structure, a floor structure design method, and a floor structure construction method.
建築物の床を支える小梁にでは、床のたわみや振動を抑制する観点から、鋼材質量当たりの曲げ剛性及び曲げ耐力が高いH形鋼が広く用いられている。H形鋼は、断面二次モーメントおよび断面係数に優れた断面仕様であり、ウェブを薄くしてフランジを厚くするほど、その断面効率は高くなる。しかしながら、ウェブやフランジの板厚が薄いH形鋼は、最大耐力に達した後の塑性変形性能に乏しく、設計者の予期せぬ局部的な外力(例えば、過積載のトラックの走行によって局所的な集中荷重が作用する等)がH形鋼に作用した場合に、前記H形鋼が早期に破壊する危険性がある。このため、一般的な鉄骨構造建物においては、H形鋼断面を構成する板要素の幅厚比に上限を設け、予期せぬ局部荷重が作用した場合でも、前記H形鋼としての冗長性を担保することが一般的であり、ウェブの薄肉化には限界があった。
例えば特許文献1では、ウェブの幅厚比が一定値(例えば、75)以上大きい場合には、ウェブに早期の局部座屈が生じて塑性変形能力が不足する恐れがあるため、ウェブを局部補剛する等の措置を行う必要があることが記載されている。
H-section steel, which has high bending rigidity and bending strength per steel mass, is widely used for small beams that support floors of buildings from the viewpoint of suppressing deflection and vibration of the floor. H-beam steel has a cross-sectional specification that is excellent in geometrical moment of inertia and section modulus, and the thinner the web and the thicker the flange, the higher the cross-sectional efficiency. However, H-beams with thin webs and flanges are poor in plastic deformation performance after reaching the maximum yield strength, and are subject to local external forces unexpected by the designer (for example, overloaded trucks running). When a heavy concentrated load acts on the H-section steel, there is a risk that the H-section steel will fracture early. For this reason, in general steel-framed buildings, an upper limit is set for the width-thickness ratio of the plate elements that make up the H-section steel cross section, and even if an unexpected local load acts, the redundancy of the H-section steel is maintained. It is common to secure the web, and there is a limit to the thinning of the web.
For example, in
しかしながら、ウェブの幅厚比が大きいH形鋼は、例えば、断面二次モーメントの大きさを維持したままH形鋼の単位長さ当たりの質量を小さくできる。このため、仮にH形鋼の耐力を犠牲としたとしても、その高い剛性を活用してウェブの幅厚比が一定値以上大きいH形鋼を、建物の構造要素として用いる場合も想定される。 However, the H-section steel having a large width-to-thickness ratio of the web can reduce the mass per unit length of the H-section steel while maintaining the magnitude of the moment of inertia of area, for example. For this reason, even if the yield strength of H-section steel is sacrificed, it is conceivable that H-section steel with a web width-to-thickness ratio greater than a certain value may be used as a structural element of a building by utilizing its high rigidity.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ウェブの幅厚比が一定値以上大きくても、構造要素として好ましく用いることができるH形鋼、このH形鋼を備える床構造、このH形鋼に用いられる熱延鋼帯、この床構造の設計方法、及びこの床構造の施工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and includes an H-section steel that can be preferably used as a structural element even if the width-to-thickness ratio of the web is greater than a certain value, and this H-section steel An object of the present invention is to provide a floor structure, a hot-rolled steel strip used for this H-section steel, a design method for this floor structure, and a construction method for this floor structure.
前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のH形鋼は、H形鋼に用いられている材料のヤング係数をEとし、材料の降伏強度をσyとした場合に、前記H形鋼に作用する荷重が、前記H形鋼の弾性局部座屈耐力以上である場合には、前記H形鋼に弾性局部座屈が発生して前記H形鋼の剛性が低下するとともに、前記荷重が部材の耐えうる最大の耐力未満である場合には、前記荷重が取り除かれたときに前記H形鋼は弾性的に復元することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
In the H-section steel of the present invention, when the Young's modulus of the material used in the H-section steel is E and the yield strength of the material is σy , the load acting on the H-section steel is If it is equal to or greater than the elastic local buckling strength of the H-section steel, elastic local buckling occurs in the H-section steel and the rigidity of the H-section steel decreases, and the load is less than the maximum strength that the member can withstand. In the case, the H-beam is characterized by elastic recovery when the load is removed.
この発明によれば、ウェブの幅厚比が比較的大きい場合において、地震や風等の自然災害や建物内での車両の通行等の外乱によって建物に外力が作用した場合に、H形鋼に作用する荷重が弾性局部座屈耐力を上回ると、このH形鋼に弾性局部座屈が生じてH形鋼の剛性が低下し、さらに大きな外力が建物に作用した場合に、建物内での荷重の再配分が引き起こされ、当該H形鋼への荷重集中が緩和されることで、例えばH形鋼に隣接する他の梁等に力が伝達される。これにより、特定のH形鋼へ荷重が集中することを緩和でき、例えばH形鋼が用いられる建築物内での荷重再配分を促して、塑性変形性能に乏しいウェブ幅厚比が極めて大きなH形鋼に設計者が予期せぬ大きな荷重が作用してH形鋼の破壊に至ることを防ぐことができる。
そして、作用する荷重がH形鋼の最大耐力未満である場合には、荷重が取り除かれたときにはH形鋼が弾性的に初期の状態へと復元する。このため、H形鋼に構造上深刻な損傷を生じることなく繰り返し発生する地震等の自然災害に対して同機能を保持することが可能となり、H形鋼を長期にわたって構造要素として好ましく用いることができる。
According to this invention, when the width-to-thickness ratio of the web is relatively large, when an external force acts on the building due to a natural disaster such as an earthquake or wind or a disturbance such as the passage of vehicles inside the building, the H-section steel is When the applied load exceeds the elastic local buckling strength, elastic local buckling occurs in the H-section steel, reducing the rigidity of the H-section steel. redistribution is caused, and the load concentration on the H-beam is relieved, thereby transferring force to other beams adjacent to the H-beam, for example. As a result, it is possible to alleviate the concentration of the load on a specific H-section steel. It is possible to prevent the H-section steel from being damaged by a large load unexpected by the designer acting on the section steel.
And if the applied load is less than the maximum yield strength of the H-section steel, the H-section steel will elastically restore to its initial state when the load is removed. For this reason, it is possible to maintain the same function against repeated natural disasters such as earthquakes without causing serious structural damage to the H-section steel, making it possible to use the H-section steel preferably as a structural element for a long period of time. can.
また、本発明の床構造の設計方法は、梁として用いられたH形鋼と、支持梁と、前記H形鋼及び前記支持梁にそれぞれ接合された床スラブと、を備える床構造を設計する床構造の設計方法であって、前記H形鋼に作用する前記荷重が、前記H形鋼の前記弾性局部座屈耐力以上である場合には、前記H形鋼に局部座屈が発生して前記H形鋼の剛性が低減されることで、前記荷重の少なくとも一部が前記床スラブを介して前記支持梁に伝達されるように設計するとともに、前記荷重が前記弾性局部座屈耐力未満まで減少した場合には、前記H形鋼は前記初期の位置に復元するように設計することを特徴としている。
また、本発明の床構造の施工方法は、梁として用いられたH形鋼と、支持梁と、前記H形鋼及び前記支持梁にそれぞれ接合された床スラブと、を備える床構造を施工する床構造の施工方法であって、前記H形鋼に作用する前記荷重が、前記H形鋼の前記弾性局部座屈耐力以上である場合には、前記H形鋼に局部座屈が発生して前記H形鋼の剛性が低減されることで、前記荷重の少なくとも一部が前記床スラブを介して前記支持梁に伝達されるように施工するとともに、前記荷重が前記弾性局部座屈耐力未満まで減少した場合には、前記H形鋼は前記初期の位置に復元するように施工することを特徴としている。
Further, the floor structure design method of the present invention designs a floor structure comprising H-section steel used as a beam, a support beam, and a floor slab joined to the H-section steel and the support beam, respectively. In the floor structure design method, when the load acting on the H-section steel is equal to or greater than the elastic local buckling capacity of the H-section steel, local buckling occurs in the H-section steel. designed to reduce the stiffness of the H-beam so that at least a portion of the load is transferred to the support beam through the floor slab, until the load is less than the elastic local buckling capacity The H-section steel is characterized by being designed to restore to the initial position when reduced.
In addition, a floor structure construction method of the present invention constructs a floor structure comprising H-shaped steel used as a beam, supporting beams, and floor slabs joined to the H-shaped steel and the supporting beam, respectively. In the floor structure construction method, when the load acting on the H-section steel is equal to or greater than the elastic local buckling strength of the H-section steel, local buckling occurs in the H-section steel. By reducing the rigidity of the H-section steel, construction is performed so that at least part of the load is transmitted to the support beams through the floor slab, and the load is reduced to less than the elastic local buckling capacity. The H-section steel is constructed so as to restore to the initial position when it is reduced.
これらの発明によれば、ウェブの幅厚比が比較的大きい場合において、H形鋼に作用する荷重が弾性局部座屈耐力以上である場合には、このH形鋼に局部座屈が発生して前記H形鋼の剛性が低減されることで、この荷重の少なくとも一部が、床スラブを介して支持梁に作用するように設計(施工)する。従って、例えばH形鋼が用いられる建築物内での荷重再配分を促して、H形鋼に比較的大きな荷重が作用するのを防ぐことができる。
そして、作用する荷重が弾性局部座屈耐力未満まで減じられた場合には、H形鋼が弾性的に復元する。このため、H形鋼に構造上深刻な損傷を生じることなく繰り返し発生する地震等の自然災害に対して同機能を保持することが可能となり、H形鋼を長期にわたって構造要素として好ましく用いることができる。
According to these inventions, when the width-to-thickness ratio of the web is relatively large, local buckling occurs in the H-section steel when the load acting on the H-section steel is equal to or greater than the elastic local buckling capacity. It is designed (constructed) so that at least part of this load acts on the support beams through the floor slab by reducing the rigidity of the H-beam. Therefore, for example, load redistribution within a building in which H-beams are used can be promoted to prevent relatively large loads from acting on the H-beams.
Then, when the applied load is reduced to less than the elastic local buckling strength, the H-section steel is elastically restored. For this reason, it is possible to maintain the same function against repeated natural disasters such as earthquakes without causing serious structural damage to the H-section steel, making it possible to use the H-section steel preferably as a structural element for a long period of time. can.
また、前記H形鋼において、前記H形鋼は、前記ウェブと、前記ウェブを挟むように配置された一対のフランジと、を備え、(1)式を満たすことで、前記荷重のうち前記H形鋼に作用する荷重の大きさが前記弾性局部座屈耐力以上である場合には、前記荷重のうち前記H形鋼に作用する荷重の大きさが前記弾性局部座屈耐力よりも小さい場合と比べて前記荷重のうち前記H形鋼に作用する割合が低減されるとともに、前記荷重がうち前記H形鋼に作用する荷重の大きさが前記H形鋼の最大耐力に達する前に前記荷重が取り除かれたときには、前記H形鋼は構造上深刻な損傷を生じることなく初期状態に復元できる仕様としてもよい。
ただし、E:前記H形鋼のヤング係数、σy:前記H形鋼の降伏強度、bw:前記ウェブの幅、tw:前記ウェブの厚さ、bf:前記一対のフランジの幅、tf:前記一対のフランジの厚さである。
Further, in the H-section steel, the H-section steel includes the web and a pair of flanges arranged to sandwich the web, and by satisfying formula (1), the H When the magnitude of the load acting on the shaped steel is equal to or greater than the elastic local buckling strength, and when the magnitude of the load acting on the H-shaped steel among the loads is smaller than the elastic local buckling strength. In comparison, the proportion of the load acting on the H-section steel is reduced, and the load is reduced before the magnitude of the load acting on the H-section steel reaches the maximum yield strength of the H-section steel. When removed, the H-beam may be designed to recover to its original state without serious structural damage.
where E: Young's modulus of the H-section steel, σy : yield strength of the H-section steel, bw : width of the web, tw : thickness of the web, bf : width of the pair of flanges, t f : the thickness of the pair of flanges.
この発明によれば、発明者らは鋭意検討の結果、以下のことを見い出した。すなわち、H形鋼が(1)式における左側の不等式を満たすことにより、荷重が弾性局部座屈耐力以上である場合には、H形鋼の最大耐力が必ず弾性局部座屈耐力を上回る部材仕様となり、H形鋼に荷重が作用するとH形鋼が弾性局部座屈して剛性を低下させる効果を発揮させるとともに、最大耐力に達する前に荷重が低下するとH形鋼に構造上著しい損傷を生じることなく初期の状態(位置)に復元することができる。そして、H形鋼が(1)式における右側の不等式を満たすことにより、ウェブの中央部に生じるたわみを、現行の建築構造用のH形鋼と同等以下である3mm以下にすることができる。従って、薄肉化によるウェブの局部変形が施工性を損なう危険性を排除できる。 According to this invention, the inventors found out the following as a result of earnest studies. That is, since the H-section steel satisfies the inequality on the left side in formula (1), when the load is greater than the elastic local buckling strength, the maximum strength of the H-section steel always exceeds the elastic local buckling strength. Therefore, when a load is applied to the H-section steel, the H-section steel undergoes elastic local buckling and exhibits the effect of lowering its rigidity. can be restored to the initial state (position) without By satisfying the inequality on the right side of formula (1), the H-section steel can reduce the deflection occurring in the center of the web to 3 mm or less, which is equal to or less than that of the current H-section steel for building structures. Therefore, it is possible to eliminate the risk that local deformation of the web due to thinning will impair workability.
また、前記H形鋼において、前記H形鋼は、前記ウェブと、前記ウェブを挟むように配置された一対のフランジと、を備え、(2)式を満たすことで、前記荷重が前記弾性局部座屈耐力以上である場合には前記荷重のうち前記H形鋼に作用する割合を低減させるとともに、前記荷重が前記弾性局部座屈耐力未満である場合には前記荷重が取り除かれたときには弾性的に復元してもよい。
ただし、E:前記H形鋼のヤング係数、σy:前記H形鋼の降伏強度、tw:前記ウェブの厚さ、bf:前記一対のフランジの幅、tf:前記一対のフランジの厚さである。
Further, in the H-section steel, the H-section steel includes the web and a pair of flanges arranged to sandwich the web, and by satisfying formula (2), the load is applied to the elastic local When the load is equal to or greater than the buckling strength, the proportion of the load acting on the H-section steel is reduced, and when the load is less than the elastic local buckling strength, the load is elastic when the load is removed. can be restored to
However, E: Young's modulus of the H-section steel, σy : yield strength of the H-section steel, tw : thickness of the web, bf : width of the pair of flanges, tf : width of the pair of flanges thickness.
この発明によれば、発明者らは鋭意検討の結果、以下のことを見い出した。すなわち、H形鋼が(2)式における左側の不等式を満たすことにより、荷重が弾性局部座屈耐力以上である場合には、H形鋼の最大耐力が必ず弾性局部座屈耐力を上回る部材仕様となり、H形鋼に荷重が作用するとH形鋼が弾性局部座屈して剛性を低下させる効果を発揮させるとともに、最大耐力に達する前に荷重が低下するとH形鋼に構造上著しい損傷を生じることなく初期の状態に復元することができる。そして、H形鋼が(2)式における右側の不等式を満たすことにより、フランジの厚さをウェブの厚さ以上にして、H形鋼の断面二次モーメント等の断面性能を高めることができる。例えば、H形鋼が溶接組立H形鋼である場合には、フランジにウェブを溶接する際に、フランジがその厚さ方向に完全に溶融して、フランジに孔が空くことを防止できる。 According to this invention, the inventors found out the following as a result of earnest studies. That is, since the H-section steel satisfies the inequality on the left side of formula (2), when the load is greater than the elastic local buckling strength, the maximum strength of the H-section steel always exceeds the elastic local buckling strength. Therefore, when a load is applied to the H-section steel, the H-section steel undergoes elastic local buckling and exhibits the effect of lowering its rigidity. can be restored to its original state. Then, when the H-section steel satisfies the inequality on the right side of the formula (2), the thickness of the flange can be made equal to or greater than the thickness of the web, and the sectional performance of the H-section steel, such as the moment of inertia of area, can be enhanced. For example, if the H-beam is a welded assembled H-beam, the flange can be completely melted through its thickness when the web is welded to the flange, preventing holes in the flange.
また、前記H形鋼において、前記H形鋼は小梁であってもよい。
この発明によれば、ウェブの幅厚比が一定値以上大きくても、構造要素として好ましく用いることができる小梁を提供することができる。
Moreover, in the H-section steel, the H-section steel may be a small beam.
According to the present invention, it is possible to provide a small beam that can be preferably used as a structural element even if the width-to-thickness ratio of the web is greater than a certain value.
また、前記H形鋼において、前記H形鋼は、前記ウェブ及び一対のフランジが互いに溶接接合された溶接組立H形鋼であってもよい。
この発明によれば、ウェブの幅厚比が一定値以上大きくても、構造要素として好ましく用いることができる溶接組立H形鋼を提供することができる。
In the H-section steel, the H-section steel may be a weld assembled H-section steel in which the web and a pair of flanges are welded to each other.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide a welded assembly H-section steel that can be preferably used as a structural element even if the width-to-thickness ratio of the web is greater than a certain value.
また、前記H形鋼において、前記H形鋼の降伏強度σyが235MPa以上1000MPa以下であってもよい。
この発明によれば、一般的なH形鋼の降伏強度σyに対応することができる。
Moreover, in the H-section steel, the yield strength σy of the H-section steel may be 235 MPa or more and 1000 MPa or less.
According to the present invention, the yield strength σ y of general H-section steel can be handled.
また、本発明の熱延鋼帯は、前記のいずれかに記載の、溶接組立H形鋼であるH形鋼の前記ウェブ又は一対のフランジに用いられることを特徴としている。
この発明によれば、ウェブの幅厚比が一定値以上大きくても、構造要素として好ましく用いることができる、溶接組立H形鋼であるH形鋼のウェブ又は一対のフランジに用いられる熱延鋼帯を、提供することができる。
Further, the hot-rolled steel strip of the present invention is characterized by being used for the web or the pair of flanges of the H-section steel, which is the welded assembled H-section steel described above.
According to the present invention, even if the width-to-thickness ratio of the web is greater than a certain value, it can be preferably used as a structural element. Obi can be provided.
また、本発明の床構造は、前記のいずれかに記載のH形鋼と、前記H形鋼が有する上フランジにより下方から支持され、前記上フランジに接合された床スラブと、を備え、前記上フランジの水平面に沿う方向の移動が、前記床スラブにより拘束されていることを特徴としている。
この発明によれば、床構造において、上フランジの水平面に沿う方向の移動が、床スラブにより拘束されている。このため、例えばH形鋼が弾性局部座屈するのを抑制することができる。
Further, a floor structure of the present invention includes any one of the above-described H-section steel, and a floor slab supported from below by an upper flange of the H-section steel and joined to the upper flange, The movement of the upper flange along the horizontal plane is constrained by the floor slab.
According to this invention, in the floor structure, the movement of the upper flange along the horizontal plane is restrained by the floor slab. Therefore, for example, it is possible to suppress elastic local buckling of the H-section steel.
また、本発明の他の床構造は、前記のいずれかに記載のH形鋼と、前記H形鋼における材軸方向の少なくとも一方の端部において、前記H形鋼が有する一対のフランジのうち少なくとも一方に接合又は接触された支持部材と、を備え、前記H形鋼における前記少なくとも一方の端部と前記支持部材との間で、前記H形鋼の圧縮力又は引張力が伝達されることを特徴としている。
この発明によれば、床構造において、支持部材から圧縮力又は引張力が、H形鋼における少なくとも一方の端部において一対のフランジのうち少なくとも一方に伝達される。このため、H形鋼を、圧縮力又は引張力に耐える構造要素として用いることができる。
Further, another floor structure of the present invention includes the H-section steel according to any one of the above and a pair of flanges of the H-section steel at at least one end in the axial direction of the H-section steel. and a support member joined or in contact with at least one end of the H-section steel, wherein compressive force or tensile force of the H-section steel is transmitted between the at least one end of the H-section steel and the support member. is characterized by
According to this invention, in a floor structure, a compressive or tensile force from a support member is transmitted to at least one of a pair of flanges at at least one end of the H-beam. Therefore, H-section steel can be used as a structural element that withstands compressive or tensile forces.
本発明の熱延鋼帯、H形鋼、床構造、床構造の設計方法、及び床構造の施工方法によれば、ウェブの幅厚比が一定値以上大きくても、H形鋼を構造要素として好ましく用いることができる。 According to the hot-rolled steel strip, H-section steel, floor structure, floor structure design method, and floor structure construction method of the present invention, even if the width-thickness ratio of the web is greater than a certain value, the H-section steel is It can be preferably used as.
以下、本発明に係る熱延鋼帯、H形鋼、床構造、床構造の設計方法、及び床構造の施工方法の一実施形態を、図1から図9を参照しながら説明する。
なお、以下では床構造の設計方法を単に設計方法と言い、床構造の施工方法を単に施工方法と言う。
An embodiment of a hot-rolled steel strip, an H-section steel, a floor structure, a method for designing a floor structure, and a method for constructing a floor structure according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
In the following description, the floor structure design method is simply referred to as the design method, and the floor structure construction method is simply referred to as the construction method.
〔1.熱延鋼帯、H形鋼、及び床構造の構成〕
図1に示すように、床構造2は建築物1に用いられる。なお、図1では、後述する床スラブ35を二点鎖線で示している。
図1及び図2に示すように、床構造2は、複数の柱部材10と、複数の大梁(支持部材)15と、複数の小梁であるH形鋼25と、床スラブ35と、を備える。
なお、床構造2は、複数の柱部材10を備えなくてもよい。床構造2は、さらに、複数の大梁15又はH形鋼25を備えなくてもよい。
[1. Configuration of hot-rolled steel strip, H-shaped steel, and floor structure]
A
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Note that the
複数の柱部材10は、鉄骨製、RC(Reinforced Concrete)製、SRC(Steel Reinforced Concrete)製、CFT(Concrete Filled steel Tube)製等である。例えば、複数の柱部材10は、上下方向に沿って延びる。複数の柱部材10は、平面視で格子を形成する複数の直線の交点上(格子状)に配置される。
例えば、大梁15はH形鋼製である。大梁15は、水平面に沿う方向に延びる。大梁15は、第1ウェブ16と、第1上フランジ17と、第1下フランジ18と、を有する。複数の大梁15は、複数の柱部材10に架設される。複数の大梁15は、平面視で額縁状に配置され、所定の領域を取り囲んでいる。
大梁15の第1ウェブ16等には、ガセットプレート19が溶接等により接合される(図2参照)。
The plurality of
For example, the
A
H形鋼25は、溶接組立H形鋼である。H形鋼25は、水平面に沿う、H形鋼25の材軸方向に延びる。H形鋼25は、第2ウェブ(ウェブ)26と、第2上フランジ(フランジ、上フランジ)27と、第2下フランジ(フランジ)28と、を有する。
図2に示すように、第2ウェブ26は、第2ウェブ26の厚さ方向に見たときに矩形を呈する平板状に形成される。第2ウェブ26は、第2ウェブ26の厚さ方向が水平面に沿うように配置される。
フランジ27,28は、平板状に形成され、フランジ27,28の厚さ方向が上下方向に沿うようにそれぞれ配置される。第2下フランジ28は、第2上フランジ27よりも下方に配置される。フランジ27,28は、第2ウェブ26を上下方向に挟むように配置される。第2ウェブ26は、第2上フランジ27の下面における幅方向の中心と、第2下フランジ28の上面における幅方向の中心とを連結する。
The H-
As shown in FIG. 2 , the
The
以上のように構成された第2ウェブ26及び(又は)フランジ27,28には、図示しない熱延鋼帯(熱間圧延された鋼板による帯状材)が用いられる。
For the
複数のH形鋼25は、建築物1に用いられる。H形鋼25は、予め個別に製造された第2ウェブ26及びフランジ27,28を、互いに溶接接合することで製造される。
図1及び図2に示すように、複数のH形鋼25は、複数の大梁15で取り囲んだ内側(複数の大梁15で取り囲んだ領域内)に設けられる。複数のH形鋼25は、互いに間隔を空けて並べて配置される。
複数のH形鋼25の両端部は、複数の大梁15に架設される。複数のH形鋼25は、複数の大梁15にピン接合される。具体的には、図2に示すように、H形鋼25の第2ウェブ26とガセットプレート19とが、高力ボルト等を含む締結部材29により互いに接合される。第2上フランジ27は、大梁15の第1上フランジ17に、第1上フランジ17の側方から突き合わされて接触している。第2下フランジ28は、大梁15の第1下フランジ18よりも上方に配置される。
すなわち、H形鋼25の材軸方向の両端部において、第2上フランジ27が大梁15の第1上フランジ17に接触している。
A plurality of H-shaped
As shown in FIGS. 1 and 2, the plurality of H-section steels 25 are provided inside the area surrounded by the plurality of large girders 15 (within the area surrounded by the plurality of large girders 15). A plurality of H-shaped
Both ends of the plurality of H-section steels 25 are constructed on the plurality of
That is, the second
なお、H形鋼25の材軸方向の一方の端部において、第2上フランジ27が大梁15の第1上フランジ17に接触していてもよい。第2上フランジ27だけでなく、第2下フランジ28が大梁15の第1下フランジ18に接触してもよい。
第2上フランジ27は、大梁15の第1上フランジ17と溶接等により接合されてもよい。
The second
The second
ここで、図3に示すように、H形鋼25の材軸方向に直交する断面における寸法等を規定する。なお、以下に説明する長さ等の単位には、長さに対しては「m」といった、SI単位が好ましく用いられる。
第2ウェブ26の厚さを、twと規定する。第2ウェブ26の幅(第2ウェブ26の厚さに沿う方向、及び材軸方向にそれぞれ直交する方向の長さ)を、bwと規定する。フランジ27,28の厚さを、tfと規定する。フランジ27,28の幅(フランジ27,28の厚さに沿う方向、及び材軸方向にそれぞれ直交する方向の長さ)を、bfと規定する。H形鋼25(第2ウェブ26及びフランジ27,28)のヤング係数を、Eと規定する。H形鋼25の降伏強度を、σyと規定する。
第2ウェブ26の幅厚比(bw/tw)は、4.4√(E/σy)以上である。第2ウェブ26の幅厚比は、5.3√(E/σy)以上であることがより好ましい。例えば、第2ウェブ26の幅厚比は、200以下である。
H形鋼25の降伏強度σyは、235MPa(メガパスカル)以上1000MPa以下である。
Here, as shown in FIG. 3, the dimensions and the like of the H-
The thickness of the
The width-to-thickness ratio (b w /t w ) of the
The yield strength σy of the H-
以下では、複数のH形鋼25のうち、荷重(集中荷重)が作用する最も近傍にあるH形鋼25をH形鋼25Aと言う場合がある。複数のH形鋼25のうち、H形鋼25A以外をH形鋼(支持梁)25Bと言う場合がある。
Below, among the plurality of H-section steels 25, the H-
図2に示すように、床スラブ35は、複数の大梁15及び複数のH形鋼25の上方に設けられる。床スラブ35は、複数の大梁15の第1上フランジ17及び複数のH形鋼25の第2上フランジ27により、床スラブ35の下方から支持される。本実施形態では、床スラブ35はデッキ合成スラブである。床スラブ35は、デッキプレート36と、コンクリート37と、補強鉄筋38と、シアコネクタ39と、を備える。
デッキプレート36は、鋼板を折り曲げること等により形成される。デッキプレート36は、大梁15の第1上フランジ17及びH形鋼25の第2上フランジ27上にそれぞれ配置される。
コンクリート37は、厚さ方向が上下方向に沿う平板状に形成される。コンクリート37は、デッキプレート36上に配置される。
As shown in FIG. 2 , the
The
The concrete 37 is formed in a flat plate shape whose thickness direction is along the vertical direction.
床スラブ35は、補強鉄筋38を複数備えている。複数の補強鉄筋38の一部である第1鉄筋38aは、複数のH形鋼25のうちのあるH形鋼25に沿って延びる。複数の補強鉄筋38の残部である第2鉄筋38bは、第1鉄筋38aに直交する方向に延びる。第1鉄筋38a及び第2鉄筋38bは、コンクリート37内に埋設される。
例えば、シアコネクタ39は、頭付きスタッドである。床スラブ35は、シアコネクタ39を複数備えている。複数のシアコネクタ39の下端部は、大梁15の第1上フランジ17及びH形鋼25の第2上フランジ27の上面に、互いに間隔を空けて固定される。シアコネクタ39は、デッキプレート36を通して、コンクリート37内に埋設される。
以上のようにして、床スラブ35は、第1上フランジ17及び第2上フランジ27に接合されている。そして、第1上フランジ17及び第2上フランジ27の水平面に沿う方向の移動が、床スラブ35により拘束されている。
The
For example,
The
なお、以上のように構成された床構造2では、H形鋼25における材軸方向の両端部と大梁15との間で、H形鋼25の圧縮力又は引張力が伝達される。
In the
〔2.H形鋼の断面形状とH形鋼の耐力との関係について検討〕
以下では、H形鋼25Aの幅厚比等の断面形状と、H形鋼25Aの弾性局部座屈耐力(荷重閾値)及び最大耐力の関係について検討した結果について説明する。
なお、以下では、第2ウェブ26を単にウェブ26と言う場合がある。同様に、第2上フランジ27を単に上フランジ27と言い、第2下フランジ28を単に下フランジ28と言い、H形鋼25Aを単にH形鋼25と言う場合がある。
[2. Examination of the relationship between the cross-sectional shape of the H-shaped steel and the yield strength of the H-shaped steel]
In the following, the results of examining the relationship between the cross-sectional shape such as the width-thickness ratio of the H-
Note that the
〔2.1.弾性局部座屈による剛性低下の効果〕
図4に、H形鋼25の解析モデルの概要を示す。H形鋼25の材軸方向に沿う軸を、Y軸と規定する。ウェブ26の厚さに沿う軸を、X軸と規定する。フランジ27,28の厚さに沿う軸を、Z軸と規定する。
解析条件を、以下のように設定した。
・H形鋼25のY軸に直交する断面形状を、H-700×175×3.2×4.5とした。
・H形鋼25に4点曲げが作用する場合を想定し、その対称性を考慮して境界条件を図4の通り与えたうえで、ウェブ(図中A)にZ軸方向への強制変形を与える弾塑性解析を実施した。
・上フランジ27の水平面に沿う方向(図4中のX軸に沿う方向)の移動が、床スラブ35により拘束されているとした。
[2.1. Effect of rigidity reduction due to elastic local buckling]
FIG. 4 shows an overview of the analysis model of the H-
Analysis conditions were set as follows.
・The cross-sectional shape perpendicular to the Y-axis of the H-shaped
・Assuming the case where four-point bending acts on the H-shaped
- It is assumed that the movement of the
解析モデルを用いて、有限要素法(FEM)による大変形弾塑性解析を行った。
図5に、解析結果を示す。図5において、横軸はH形鋼25の端部の鉛直方向への変位(mm)を表し、縦軸はH形鋼25に作用する荷重(kN)を表す。図5中に、解析結果を実線による線L1で示す。解析結果の初期剛性を延長した線を、点線による線L2で示す。縦軸に、曲げモーメントF1によりH形鋼25に生じる圧縮応力度が弾性局部座屈耐力σcrに達したときの曲げモーメントFcrを示す。弾性局部座屈耐力σcrは、座屈固有値解析より求まる固有値であり、曲げモーメントFcrは弾性局部座屈耐力σcrにH形鋼の断面係数を乗じた値である。
Using the analysis model, a large deformation elastic-plastic analysis was performed by the finite element method (FEM).
FIG. 5 shows the analysis results. In FIG. 5 , the horizontal axis represents the displacement (mm) of the end of the H-
図5に基づいて、H形鋼25の荷重(曲げモーメントF1)に対する変位の関係を確認した。H形鋼25に曲げモーメントF1が作用した場合、曲げモーメントF1が弾性局部座屈耐力Fcrに達すると(曲げモーメントF1が弾性局部座屈耐力Fcr以上になると)、H形鋼25の剛性が低下する(図5中における領域R1参照)が、その後も荷重が増加するのに従いH形鋼25の耐力(曲げモーメントF1)が上昇し、曲げモーメントF1が最大耐力Fmaxに達することが確認できる。最大耐力Fmaxは、H形鋼25が耐えられる耐力の最大値のことを意味する。
このように、H形鋼25が負担できる最大耐力Fmaxよりも弾性局部座屈耐力Fcrが低くなる(最大耐力Fmaxが弾性局部座屈耐力Fcr以上である)仕様を有するH形鋼25を用いる。すると、H形鋼25に曲げモーメントF1が作用する際に、最大耐力Fmaxに達する前にH形鋼25の曲げ剛性を確実に低下させることが可能になる。
Based on FIG. 5, the relationship between the load (bending moment F1) and the displacement of the H-
In this way, the H-section steel having a specification in which the elastic local buckling strength Fcr is lower than the maximum strength Fmax that the H-
〔2.2.弾性局部座屈耐力が最大耐力よりも小さくなるH形鋼の幅厚比の下限値の限定〕
〔2.1〕の効果が発揮される、ウェブ26及びフランジ27,28の幅厚比の下限値について解析する。
以下の条件で、解析を行った。
・H形鋼25の高さを700mmとした。
・H形鋼25の幅を175mm、350mm、525mm、700mmの4通りとした。
・フランジ27,28の厚さtfを3.2mm、4.5mm、6mm、9mm、12mm、16mmの6通りとした。
・ウェブ26の厚さtwを3.2mm、4.5mm、6mm、9mmの4通りとした。
なお、フランジ27,28の厚さtfは、ウェブ26の厚さtwよりも厚いとした。
・H形鋼25の降伏強度σyを、235MPa、295MPa、325MPa、385MPa、440MPa、500MPaとした。
・H形鋼25に、等曲げモーメントが作用するとした。
[2.2. Restriction on the lower limit of the width-thickness ratio of H-shaped steel at which the elastic local buckling strength is smaller than the maximum strength]
The lower limit of the width-to-thickness ratio of the
Analysis was performed under the following conditions.
・The height of the H-shaped
・The width of the H-shaped
- The thickness tf of the
- The thickness tw of the
The thickness tf of the
- The yield strength σy of the H-shaped
・It is assumed that an equal bending moment acts on the H-
得られた解析結果のうち、最大耐力Fmaxが弾性局部座屈耐力σcrを上回った解析ケースを、図6に示す。図6において、横軸は、ウェブ26の材料強度(降伏強度)σyをウェブ26の弾性局部座屈耐力σcr_webで除した値の平方根(√(σy/σcr_web))(以下、ウェブの一般化幅厚比と言う)を表す。材料強度σyは、材料の引張試験から得られた0.2%オフセット(JIS Z 2241の規定による0.2%耐力)を意味する。縦軸は、フランジ27,28の材料強度σyをフランジ27,28の弾性局部座屈耐力σcr_flangeで除した値の平方根(√(σy/σcr_flange))(以下、フランジの一般化幅厚比と言う)を表す。なお、弾性局部座屈耐力σcr_web、弾性局部座屈耐力σcr_flangeは、(3)式、(4)式によって求まる値である。
ただし、νはH形鋼25のポアソン比である。
FIG. 6 shows an analysis case in which the maximum strength F max exceeded the elastic local buckling strength σ cr among the obtained analysis results. In FIG. 6, the horizontal axis is the square root of the value obtained by dividing the material strength (yield strength) σ y of the
However, ν is the Poisson's ratio of the H-
得られた解析結果のうち、最大耐力Fmaxが弾性局部座屈耐力Fcrを下回った解析ケースを、図7に示す。図7の横軸、縦軸は、図6の横軸、縦軸とそれぞれ同一である。 FIG. 7 shows an analysis case in which the maximum yield strength F max is lower than the elastic local buckling strength F cr among the obtained analysis results. The horizontal and vertical axes in FIG. 7 are the same as the horizontal and vertical axes in FIG. 6, respectively.
図6より、最大耐力Fmaxが弾性局部座屈耐力Fcrを上回る解析結果は、ウェブの一般化幅厚比が0.94以上、又はフランジの一般化幅厚比が1.46以上の領域に存在することが分かる。また、図7と併せてみると、ウェブの一般化幅厚比が1.15以上、又はフランジの一般化幅厚比が1.46以上になることで、最大耐力Fmaxが確実に弾性局部座屈耐力Fcrを上回る解析結果になることが分かった。 From FIG. 6, the analysis results where the maximum strength F max exceeds the elastic local buckling strength F cr are areas where the generalized width-thickness ratio of the web is 0.94 or more, or the generalized width-thickness ratio of the flange is 1.46 or more. is found to exist in In addition, when combined with FIG. 7, the generalized width-thickness ratio of the web is 1.15 or more, or the generalized width-thickness ratio of the flange is 1.46 or more, so that the maximum strength F max It was found that the analysis result exceeded the buckling strength Fcr .
ここに、鋼材のヤング係数Eが205000N/mm2、ポアソン比νが0.3であることを考慮し、ウェブの一般化幅厚比に(4)式と鋼材の物性値を代入して計算すると、最大耐力Fmaxが弾性局部座屈耐力Fcrよりも大きくなるためのウェブの一般化幅厚比はの下限値を、(5)式に示すように、ウェブ26の幅厚比(bw/tw)の式に変形できる。 Considering that the Young's modulus E of the steel material is 205000 N/mm 2 and the Poisson's ratio ν is 0.3, the calculation is performed by substituting the generalized width-thickness ratio of the web with the formula (4) and the physical properties of the steel material. Then, the lower limit of the generalized width-thickness ratio of the web for the maximum strength F max to be greater than the elastic local buckling strength F cr is given by the width-thickness ratio of the web 26 (b w /t w ).
フランジの一般化幅厚比は、鋼材のヤング係数Eが205000N/mm2、ポアソン比νが0.3であることを考慮し、ウェブの一般化幅厚比に(3)式と鋼材の物性値を代入して計算すると、最大耐力Fmaxが弾性局部座屈耐力Fcrよりも大きくなるためのフランジの一般化幅厚比の下限値を、(6)式に示すようにフランジ27,28の幅厚比(bf/tf)の式に変形できる。
Considering that the Young's modulus E of the steel material is 205000 N/mm 2 and the Poisson's ratio ν is 0.3, the generalized width-thickness ratio of the flange is obtained by formula (3) and the physical properties of the steel material. When calculating by substituting the values, the lower limit of the generalized width-thickness ratio of the flanges for the maximum strength Fmax to be larger than the elastic local buckling strength Fcr is obtained from the
(5)又は(6)式を満たすことで、H形鋼25Aに作用する荷重が弾性局部座屈耐力Fcr以上である場合には、前記荷重のうちH形鋼25Aに作用する割合を低減させるとともに、この荷重が取り除かれたときには、H形鋼25Aは構造上の著しい損傷を生じることなく初期状態(初期の位置)に復元することができる。すなわち、H形鋼25Aは、H形鋼25Aに作用する荷重がH形鋼25Aの最大耐力Fmaxに達する前に除荷された場合において、H形鋼25Aが初期状態に復元する復元機能(機能)を有する。
By satisfying the formula (5) or (6), when the load acting on the H-
この場合、H形鋼25Aに作用する荷重が弾性局部座屈耐力σcr以上である場合には、H形鋼25Aの弾性局部座屈によって部材断面を構成する板要素が板面外方向へ変形するため、断面内での応力分布が不均一化して断面内での応力再配が発生し、部材全体としての曲げ剛性が低下する。そして、建築物1内での荷重再配分を促して、H形鋼25Aの損傷を防ぐ。
これらの剛性低下は、H形鋼25の弾性局部座屈によって発生するものであり、H形鋼25の部材降伏によるものではない。そのため、H形鋼25Aに作用する荷重が取り除かれたときには、H形鋼25Aは構造上の著しい損傷を生じることなる初期状態に復元する。
In this case, when the load acting on the H-
These stiffness reductions are caused by elastic local buckling of the H-
〔2.3.ウェブの幅厚比の上限〕
続いて、ウェブの幅厚比の上限について分析を行った。
ウェブ26には、溶接組立による元たわみが生じる。既往文献1(JIS G 3353:2011 一般構造用溶接軽量H形鋼)によれば、溶接組立軽量H形鋼では、ウェブに生じる面外方向へのたわみの最大値が2mm以下で製造管理される。
従って、溶接組立H形鋼においても、溶接組立によって最大で2mm程度のたわみが生じるものと考えられる。
この溶接組立による初期たわみが生じたウェブ26に、上フランジ27又は下フランジ28の自重が作用することを考慮すれば、ウェブ26の元たわみ(たわみ)はさらに大きくなる。
[2.3. Upper Limit of Width-thickness Ratio of Web]
Subsequently, the upper limit of the width-to-thickness ratio of the web was analyzed.
The
Therefore, it is considered that even in the weld assembled H-section steel, a maximum deflection of about 2 mm occurs due to the weld assembly.
Considering that the weight of the
従って、例えばウェブ26を極端に薄くすることを指向すると、上フランジ27又は下フランジ28の自重をウェブ26が支えることができず、H形鋼25の形状を保つことが困難になるという課題がある。
そこで、以下のようにウェブ26及びフランジ27,28の寸法を変化させた。
・フランジ27,28の幅bfを、100mm~1000mmの間で100mm間隔で変化させた。
・ウェブ26の幅bwを、100mm~1000mmの間で100mm間隔で変化させた。
・ウェブ26の厚さtw、及びフランジ27,28の厚さtfを、0.4mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm、2.3mm、3.2mm、4.5mm、6mm、9mm、12mm、16mm、19mm、22mm、25mm、28mmの16通りで変化させた。
以上のように寸法を変化させた場合に、ウェブ26のたわみが3mmを上回るH形鋼25の断面仕様を調査した。
Therefore, for example, if the
Therefore, the dimensions of the
- The width bf of the
- The width bw of the
- The thickness t w of the
The cross-sectional specifications of the H-shaped
既往文献2(JIS G 3192:2014 熱間圧延形鋼の形状,寸法,質量及びその許容差)において、H形鋼断面を有する部材のウェブの面外方向への形状不整が、3mmまで許容されている。このことを考慮し、溶接組立によって初期たわみ(=2mm)が生じたH形鋼25(ウェブ26)に上フランジ27又は下フランジ28の自重が作用した場合に、ウェブ26の面外変形が3mm以下となる部材仕様を調査した。
In the past document 2 (JIS G 3192:2014 Shapes, dimensions, masses and their tolerances of hot-rolled shaped steel), shape irregularities in the out-of-plane direction of the web of members having an H-shaped steel cross section are allowed up to 3 mm. ing. Considering this, when the weight of the
図8に、検討したモデルの概要を示す。本検討では、以下のように条件を設定した。
・ウェブ26を、上下方向の両端部が単純支持された無限長さの板要素とみなす。
・ウェブ26の初期のたわみを、δ1とした。
・ウェブ26の端部にフランジ27,28の自重F3が作用する荷重条件を想定し、ウェブ26の中央部に生じるたわみδ2が、3mmよりも大きくなるH形鋼25の断面形状を調べた。
Figure 8 shows an overview of the model considered. In this study, the following conditions were set.
- The
• The initial deflection of the
Assuming a load condition in which the self-weight F3 of the
図9に、調査結果を示す。図9において、横軸はウェブ26の幅厚比を表し、縦軸は(bftf/(bwtw))の値を表す。(bftf/(bwtw))の値は、ウェブ26の面積に対するフランジ27,28の面積の比(以下、面積比と言う)を表す。
図9中に○印で示した結果が、ウェブ26の面外方向へのたわみδ2が3mmよりも大きくなるケースである。・印で示した結果が、ウェブ26の面外方向へのたわみδ2が3mm以下になるケースである。
調査の結果、ウェブ26のたわみが3mmよりも大きくなる条件については、面積比の関係を用いることで、その閾値を評価することが可能であると分かった。図9中の曲線L4は、(7-1)式を満たす。曲線L4よりもウェブ26の幅厚比が小さい領域に対応するH形鋼25、すなわち(bftf/(bwtw))の値が曲線L4よりも小さい領域に対応するH形鋼25であれば、ウェブ26の中央部に生じるたわみδ2が3mm以下になることを見出した。
以上の条件を(7-1)式に当てはめて式を変形すると、(7-2)式が得られる。
FIG. 9 shows the survey results. In FIG. 9, the horizontal axis represents the width-to-thickness ratio of the
The results indicated by ◯ marks in FIG. 9 are cases in which the deflection δ2 of the
As a result of investigation, it was found that the threshold value can be evaluated by using the relationship of the area ratio for the condition that the bending of the
By applying the above conditions to the formula (7-1) and modifying the formula, the formula (7-2) is obtained.
〔2.4.フランジの幅厚比の上限〕
一般的に、H形鋼25の断面性能を高める等の理由により、フランジ27,28の厚さtfはウェブ26の厚さtw以上である。この条件から、(8)式が得られる。
[2.4. Upper limit of flange width-thickness ratio]
In general, the thickness tf of the
なお、(5)式及び(7-2)式から、ウェブ26の幅厚比についての(9)式が得られる。(6)式及び(8)式から、フランジ27,28の幅厚比についての(10)式が得られる。
H形鋼25が(9)式又は(10)式を満たすことで、H形鋼25Aに作用する荷重がH形鋼25Aの最大耐力Fmaxに達する前に除荷された場合において、H形鋼25は前記復元機能を有する。
Equation (9) for the width-to-thickness ratio of the
When the H-
本実施形態の設計方法(施工方法)では、H形鋼25Aに作用する荷重が弾性局部座屈耐力Fcr以上である場合には、前記H形鋼25Aに弾性局部座屈が発生して前記H形鋼25Aの剛性が低減されることで、前記荷重の少なくとも一部が床スラブ35を介してH形鋼25Bに伝達されるように設計(施工)する。そして、H形鋼25Aに作用する荷重が取り除かれたときには、H形鋼25Aは構造上の著しい損傷を生じることなく初期の状態に復元するように設計(施工)する。
In the design method (construction method) of the present embodiment, when the load acting on the H-
以上説明したように、本実施形態のH形鋼25では、第2ウェブ26の幅厚比が5.3√(E/σy)以上と比較的大きい場合において、H形鋼25Aに弾性局部座屈が発生して前記H形鋼25Aの剛性が低減されることで、この荷重の少なくとも一部が、H形鋼25Bに作用する。従って、H形鋼25Aが用いられる建築物1内での荷重再配分を促して、H形鋼25に極端に荷重が集中することを防ぐことができる。
そして、H形鋼25Aに作用する荷重がH形鋼25Aの最大耐力を上回らない場合、荷重が取り除かれたときにはH形鋼25Aは構造上の著しい損傷を生じることなく初期状態に復元する。
このように、H形鋼25Aに部材剛性が低下するほどの荷重が作用した場合においても、荷重が取り除かれた後では部材は初期の状態に復元されるため、繰り返し生じる地震力に対しても継続的に本発明の効果を維持することができ、H形鋼25Aを構造要素として好ましく用いることができる。
As described above, in the H-
If the load acting on the H-
In this way, even if a load that reduces the rigidity of the H-
H形鋼25Aは、(9)式を満たす。発明者らは鋭意検討の結果、以下のことを見い出した。すなわち、H形鋼25Aが(9)式における左側の不等式を満たすことにより、H形鋼25に作用する荷重が弾性局部座屈耐力Fcr以上である場合には、H形鋼25Aが最大耐力Fmaxに達する前に、H形鋼25Aに弾性局部座屈が発生して前記H形鋼25Aの剛性が低減されるとともに、H形鋼25Aに作用する荷重がH形鋼25Aの最大耐力に達する前に取り除かれたときに前記H形鋼25Aは構造上の著しい損傷を生じることなく初期状態に復元することができる。そして、H形鋼25Aが(9)式における右側の不等式を満たすことにより、第2ウェブ26の中央部に生じるたわみを、現行の建築構造用のH形鋼と同等以下である3mm以下にすることができる。従って、薄肉化による第2ウェブ26の局部変形が施工性を損なう危険性を排除できる。
The H-
H形鋼25は、(10)式を満たす。発明者らは鋭意検討の結果、以下のことを見い出した。すなわち、H形鋼25Aが(10)式における左側の不等式を満たすことにより、H形鋼25Aに作用する荷重が弾性局部座屈耐力Fcr以上である場合には、H形鋼25が最大耐力Fmaxに達する前に、H形鋼25Aに弾性局部座屈が発生して前記H形鋼25Aの剛性が低減されるとともに、H形鋼25Aに作用する荷重がH形鋼25Aの最大耐力に達する前に取り除かれたときには構造上の著しい損傷を生じることなく初期状態に復元することができる。そして、H形鋼25Aが(10)式における右側の不等式を満たすことにより、フランジ27,28の厚さを第2ウェブ26の厚さ以上にして、H形鋼25Aの断面二次モーメント等の断面性能を高めることができる。H形鋼25Aが溶接組立H形鋼である場合には、フランジ27,28に第2ウェブ26を溶接する際に、フランジ27,28がその厚さ方向に完全に溶融して、フランジ27,28に孔が空くことを防止できる。
The H-
H形鋼25Aは、小梁である。従って、第2ウェブ26の幅厚比が一定値以上大きくても、構造要素として好ましく用いることができる小梁を提供することができる。
H形鋼25Aは、溶接組立H形鋼である。このため、第2ウェブ26の幅厚比が一定値以上大きくても、構造要素として好ましく用いることができる溶接組立H形鋼を提供することができる。
The H-
The H-
H形鋼25Aの降伏強度σyが235MPa以上1000MPa以下である。これにより、一般的なH形鋼25Aの降伏強度σyに対応することができる。
また、本実施形態の熱延鋼帯は、溶接組立H形鋼であるH形鋼25の第2ウェブ26又はフランジ27,28に用いられる。従って、第2ウェブ26の幅厚比が一定値以上大きくても、構造要素として好ましく用いることができる、溶接組立H形鋼であるH形鋼25の第2ウェブ26又はフランジ27,28に用いられる熱延鋼帯を、提供することができる。
The yield strength σy of the H-
Further, the hot-rolled steel strip of the present embodiment is used for the
床構造2は、H形鋼25Aと、床スラブ35と、を備える。床構造2において、第2上フランジ27の水平面に沿う方向の移動が、床スラブ35により拘束されている。このため、例えばH形鋼25Aが横座屈するのを抑制することができる。
床構造2は、H形鋼25Aと、大梁15と、を備える。床構造2において、大梁15から圧縮力又は引張力が、H形鋼25Aにおける両端部において第2上フランジ27に伝達される。このため、H形鋼25Aを、圧縮力又は引張力に耐える構造要素として用いることができる。
The
The
また、本実施形態の設計方法及び設計方法では、第2ウェブ26の幅厚比が5.3√(E/σy)以上と比較的大きい場合において、H形鋼25Aに作用する荷重が弾性局部座屈耐力Fcr以上である場合には、このH形鋼25Aに弾性局部座屈が発生して前記H形鋼25Aの剛性が低減されることで、この荷重の少なくとも一部が、床スラブ35を介してH形鋼25Bに作用するように設計(施工)する。従って、例えばH形鋼25Aが用いられる建築物1内での荷重再配分を促して、局所的な集中荷重によってH形鋼25Aに大きな荷重が集中的に作用するのを防ぐことができる。
そして、作用する荷重のうち前記H形鋼25Aの負担する荷重が前記H形鋼25Aの最大耐力に達する前に荷重が取り除かれたときには、H形鋼25Aは構造上著しい損傷を生じることなく初期状態に復元する。
このため、繰り返し発生する地震等の自然災害に対して、継続的に本発明によるH形鋼25Aの剛性低下による荷重再配分の効果を発揮することができ、H形鋼25Aを構造要素として好ましく用いることができる。
In addition, in the design method and design method of the present embodiment, when the width-thickness ratio of the
Then, when the load borne by the H-
For this reason, the load redistribution effect due to the reduction in rigidity of the H-
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、H形鋼25は、(9)式及び(10)式を満たさなくてもよい。
H形鋼25は、溶接組立H形鋼でなく、圧延H形鋼であってもよい。
H形鋼25は、小梁でなく大梁であってもよい。この場合、支持部材が柱部材10である。
H形鋼25の降伏強度σyは、235MPa未満でもよいし、1000MPaを超えてもよい。
As described above, one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and the configuration can be changed, combined, or deleted without departing from the scope of the present invention. etc. are also included.
For example, in the above embodiment, the H-
The H-
The H-
The yield strength σ y of the H-
2 床構造
15 大梁(支持部材)
25,25A H形鋼(小梁)
25B H形鋼(支持梁)
26 第2ウェブ(ウェブ)
27 第2上フランジ(フランジ、上フランジ)
28 第2下フランジ(フランジ)
2
25, 25A H-shaped steel (small beam)
25B H-shaped steel (supporting beam)
26 Second Web (Web)
27 second upper flange (flange, upper flange)
28 Second lower flange (flange)
Claims (11)
前記H形鋼が負担できる最大耐力が、前記H形鋼の弾性局部座屈耐力以上であり、
前記H形鋼に荷重が作用した場合、前記荷重が前記弾性局部座屈耐力以上となると前記H形鋼の剛性が低下し、
前記H形鋼に作用する前記荷重が前記H形鋼の前記最大耐力に達する前に除荷された場合において、前記H形鋼が初期の位置に復元する機能を有する、H形鋼。 H-shaped steel,
The maximum strength that the H-section steel can bear is equal to or greater than the elastic local buckling strength of the H-section steel,
When a load acts on the H-section steel, if the load exceeds the elastic local buckling strength, the rigidity of the H-section steel decreases,
An H-section steel having a function of restoring the H-section steel to its initial position when the load acting on the H-section steel is removed before reaching the maximum yield strength of the H-section steel.
前記H形鋼は、
ウェブと、
前記ウェブを挟むように配置された一対のフランジと、
を備え、
(1)式を満たすことで、前記H形鋼が負担できる最大耐力が、前記H形鋼の弾性局部座屈耐力以上であり、
前記H形鋼に荷重が作用した場合、前記荷重が前記弾性局部座屈耐力以上となると前記H形鋼の剛性が低下し、
前記H形鋼に作用する前記荷重が前記H形鋼の前記最大耐力に達する前に除荷された場合において、前記H形鋼が初期の位置に復元する機能を有する、H形鋼。
ただし、E:前記H形鋼のヤング係数、σy:前記H形鋼の降伏強度、bw:前記ウェブの幅、tw:前記ウェブの厚さ、bf:前記一対のフランジの幅、tf:前記一対のフランジの厚さである。
The H-shaped steel is
web and
a pair of flanges arranged to sandwich the web;
with
(1) By satisfying the formula, the maximum strength that the H-section steel can bear is equal to or greater than the elastic local buckling strength of the H-section steel,
When a load acts on the H-section steel, if the load exceeds the elastic local buckling strength, the rigidity of the H-section steel decreases,
An H-section steel having a function of restoring the H-section steel to its initial position when the load acting on the H-section steel is removed before reaching the maximum yield strength of the H-section steel.
where E: Young's modulus of the H-section steel, σy : yield strength of the H-section steel, bw : width of the web, tw : thickness of the web, bf : width of the pair of flanges, t f : the thickness of the pair of flanges.
前記H形鋼は、
ウェブと、
前記ウェブを挟むように配置された一対のフランジと、
を備え、
(2)式を満たすことで、前記H形鋼に荷重が作用した場合、前記荷重が前記H形鋼の弾性局部座屈耐力以上となると前記H形鋼の剛性が低下し、
前記H形鋼に作用する前記荷重が前記H形鋼の最大耐力に達する前に除荷された場合において、前記H形鋼が初期の位置に復元する機能を有する、H形鋼。
ただし、E:前記H形鋼のヤング係数、σy:前記H形鋼の降伏強度、tw:前記ウェブの厚さ、bf:前記一対のフランジの幅、tf:前記一対のフランジの厚さである。
The H-shaped steel is
web and
a pair of flanges arranged to sandwich the web;
with
By satisfying the formula (2), when a load acts on the H-section steel, the rigidity of the H-section steel decreases when the load exceeds the elastic local buckling strength of the H-section steel, and
An H-section steel having a function of restoring the H-section steel to its initial position when the load acting on the H-section steel is removed before reaching the maximum yield strength of the H-section steel.
However, E: Young's modulus of the H-section steel, σy : yield strength of the H-section steel, tw : thickness of the web, bf : width of the pair of flanges, tf : width of the pair of flanges thickness.
前記H形鋼が有する上フランジにより下方から支持され、前記上フランジに接合された床スラブと、
を備え、
前記上フランジの水平面に沿う方向の移動が、前記床スラブにより拘束されている、床構造。 H-section steel according to any one of claims 1 to 6;
a floor slab supported from below by an upper flange of the H-section steel and joined to the upper flange;
with
The floor structure, wherein the movement of the upper flange along the horizontal plane is restrained by the floor slab.
前記H形鋼における材軸方向の少なくとも一方の端部において、前記H形鋼が有する一対のフランジのうち少なくとも一方に接合又は接触された支持部材と、
を備え、
前記H形鋼における前記少なくとも一方の端部と前記支持部材との間で、前記H形鋼の圧縮力又は引張力が伝達される、床構造。 H-section steel according to any one of claims 1 to 6;
a supporting member joined or in contact with at least one of a pair of flanges of the H-section steel at at least one end in the axial direction of the H-section steel;
with
A floor structure, wherein compressive force or tensile force of the H-section steel is transmitted between the at least one end of the H-section steel and the support member.
支持梁と、
前記H形鋼及び前記支持梁にそれぞれ接合された床スラブと、
を備える床構造を設計する床構造の設計方法であって、
前記H形鋼に作用する前記荷重が、前記H形鋼の前記弾性局部座屈耐力以上である場合には、前記H形鋼が座屈して前記荷重が前記H形鋼に作用する割合を低減させて、前記荷重の少なくとも一部が前記床スラブを介して前記支持梁に作用するように設計するとともに、
前記荷重が前記弾性局部座屈耐力未満である場合には、前記荷重が取り除かれたときには前記H形鋼は前記初期の位置に復元するように設計する、床構造の設計方法。 H-shaped steel;
a support beam;
a floor slab joined to the H-beam and the support beam, respectively;
A floor structure design method for designing a floor structure comprising
When the load acting on the H-section steel is equal to or greater than the elastic local buckling capacity of the H-section steel, the H-section steel buckles to reduce the rate at which the load acts on the H-section steel. so that at least part of the load acts on the support beam through the floor slab, and
A method of designing a floor structure, wherein, if the load is less than the elastic local buckling capacity, the H-section steel is designed to restore to the initial position when the load is removed.
支持梁と、
前記H形鋼及び前記支持梁にそれぞれ接合された床スラブと、
を備える床構造を施工する床構造の施工方法であって、
前記H形鋼に作用する前記荷重が、前記H形鋼の前記弾性局部座屈耐力以上である場合には、前記H形鋼が座屈して前記荷重が前記H形鋼に作用する割合を低減させて、前記荷重の少なくとも一部が前記床スラブを介して前記支持梁に作用するように施工するとともに、
前記荷重が前記弾性局部座屈耐力未満である場合には、前記荷重が取り除かれたときには前記H形鋼は前記初期の位置に復元するように施工する、床構造の施工方法。 H-shaped steel;
a support beam;
a floor slab joined to the H-beam and the support beam, respectively;
A floor structure construction method for constructing a floor structure comprising
When the load acting on the H-section steel is equal to or greater than the elastic local buckling capacity of the H-section steel, the H-section steel buckles to reduce the rate at which the load acts on the H-section steel. so that at least part of the load acts on the support beam through the floor slab,
A method of constructing a floor structure, wherein, if the load is less than the elastic local buckling capacity, the H-section steel is constructed so as to restore to the initial position when the load is removed.
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