JP2023135445A - Non-diaphragm brace structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄骨のブレース構造に関し、詳しくは、ブレース構造において柱梁接合部に通しダイアフラム形式や内ダイアフラム形式を採用せず、ダイアフラム不要の中空断面のノンダイアフラム形式としたノンダイアフラムブレース構造に関するものである。 The present invention relates to a brace structure for steel frames, and more particularly, to a non-diaphragm brace structure that does not adopt a diaphragm type or an inner diaphragm type through the column-beam joint in the brace structure, but uses a non-diaphragm type with a hollow cross section that does not require a diaphragm. It is.
建造物の鉄骨構造は、角形鋼管からなる柱とH形鋼からなる梁の接合部を剛接合とした(剛結した)ラーメン構造が一般的である。しかし、部材断面を合理的に設計できることから、柱と梁のラーメン構造に加え、『ブレース』と呼ばれる鋼材からなる斜材を設け、ブレースに地震力を負担させるブレース構造も知られている。 The steel structure of a building is generally a rigid frame structure in which columns made of square steel pipes and beams made of H-shaped steel are rigidly connected (rigidly connected). However, since the cross-sections of members can be designed rationally, in addition to the rigid frame structure of columns and beams, brace structures are also known in which diagonal members made of steel called ``braces'' are installed, and the braces bear the seismic force.
例えば、特許文献1には、左接合部に接合の第1左ブレースと上部梁に接合の第2左ブレースが、互いに端部接合された左端部接合部を有するV字状の左ブレース体を構成し、その左端部接合部に接合の左連結ブレースが、前記左柱の下端部に接合されるとともに、前記右接合部に接合の第1右ブレースと前記上部梁に接合の第2右ブレースが、互いに端部接合された右端部接合部を有するV字状の右ブレース体を構成し、その右端部接合部に接合の右連結ブレースが、前記右柱の下端部に接合されるとともに、左連結ブレースと右連結ブレースが、それぞれ座屈補剛ブレースで構成される柱梁架構の補強構造が開示されている(特許文献1の請求項1、明細書の段落[0015]~[0018]、図面の図1,図2等参照)。
For example,
一方、ラーメン構造の角形鋼管からなる柱とH形鋼からなる梁の接合部は、中空である角形鋼管の柱が接合部で梁から伝達される応力で押し潰されないように、通しダイアフラム形式や内ダイアフラム形式として角形鋼管柱の中空断面内にダイアフラムを設け、柱と梁が一体化されている。しかし、このような通しダイアフラム形式や内ダイアフラム形式の柱梁接合部は、溶接や接合部形状が複雑で加工やUT検査及び品質管理に手間がかかり、製造コストが嵩むという問題があった。そこで、角形鋼管柱に接続する梁との接合部分に角形鋼管柱より厚肉な厚肉角形鋼管をノンダイアフラム部材として設け、角形鋼管柱内の中空部のダイアフラムを不要としたノンダイアフラム形式の柱梁接合部が提案されるに至った。 On the other hand, the joints between columns made of square steel pipes and beams made of H-shaped steel in a rigid frame structure are constructed using a through diaphragm type to prevent the hollow square steel pipe columns from being crushed by the stress transmitted from the beams at the joints. As an inner diaphragm type, a diaphragm is installed inside the hollow section of a square steel pipe column, and the column and beam are integrated. However, such through-diaphragm type or inner diaphragm type column-beam joints have a problem in that welding and joint shapes are complicated, requiring time and effort in processing, UT inspection, and quality control, and increasing manufacturing costs. Therefore, a thick-walled square steel tube that is thicker than the square steel tube column is installed as a non-diaphragm member at the joint with the beam that connects to the square steel tube column, creating a non-diaphragm type column that eliminates the need for a diaphragm in the hollow part of the square steel tube column. A beam joint was proposed.
例えば、特許文献2には、本願の出願人が提案した角形鋼管柱、H形鋼梁およびブレースの間に形成される接合構造において、前記角形鋼管柱の端部に接合された厚肉鋼管を備え、少なくとも前記H形鋼梁が前記厚肉鋼管に接合されるノンダイアフラム形式の柱梁接合構造が開示されている(特許文献2の請求項1、明細書の段落[0009]~[0015]、図面の図1等参照)。
For example, in
しかし、ブレース構造では、ブレースの軸力が梁の軸方向に作用することにより、梁の降伏曲げ耐力及び全塑性曲げ耐力が低下することとなる。それに伴い、ブレース構造にノンダイアフラム形式の柱梁接合部を採用した場合、梁からブレースの軸力が作用することによりノンダイアフラム形式の柱梁接合部の梁端接合部分も、同様に、降伏曲げ耐力及び全塑性曲げ耐力が低下してしまう。このため、ブレース構造において、ブレースが接合されていない柱梁接合部には、ノンダイアフラム形式の接合部とすることはできないという問題があった。 However, in the brace structure, the axial force of the brace acts in the axial direction of the beam, resulting in a decrease in the yield bending strength and total plastic bending strength of the beam. Accordingly, when a non-diaphragm type column-beam joint is adopted for a brace structure, the beam end joint of the non-diaphragm type column-beam joint also undergoes yield bending due to the axial force of the brace acting from the beam. Yield strength and total plastic bending strength will decrease. Therefore, in the brace structure, there is a problem in that a column-beam joint to which no brace is connected cannot be a non-diaphragm joint.
また、鉄骨のブレース構造の同一構面において、仕口(接合部)によりノンダイアフラム形式と従来形式(通しダイアフラム形式又は内ダイアフラム形式)を都度判断して使い分けるのは非常に設計手間がかかり現実的ではない。その上、前述のように、従来形式の柱梁接合部とすることは、複雑で加工やUT検査及び品質管理に手間がかかり、製造コストが嵩むという問題がある。加えて、ノンダイアフラム形式のメリットである左右やX方向Y方向の直交方向に接続する2つの梁の梁成を変えたりすることに手間がかかるという問題がある。 Furthermore, in the same structural face of a steel brace structure, it would be extremely time-consuming and unrealistic to judge whether to use a non-diaphragm type or a conventional type (through-diaphragm type or inner diaphragm type) depending on the joint (joint) each time. isn't it. Furthermore, as described above, the conventional type of column-beam joint has the problem that it is complicated and requires time and effort in processing, UT inspection, and quality control, and increases manufacturing costs. In addition, there is a problem in that it takes time and effort to change the beam composition of two beams connected in the right and left directions or in the orthogonal directions of the X and Y directions, which is an advantage of the non-diaphragm type.
また、ノンダイアフラム形式の接合部の設計方法が示されている日本建築学会「鋼構造接合部設計指針」では、現状、梁から柱のノンダイアフラム厚肉角形鋼管に作用する軸力の取り扱いが示されていない。そのため、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の耐力を計算することができず、梁の耐力に対して安全率を確保できるか確認することができない状況である。 Additionally, the Architectural Institute of Japan's ``Steel Structure Joint Design Guidelines'', which describes the design method for non-diaphragm type joints, currently does not specify how to handle the axial force that acts on non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipes from beams to columns. It has not been. Therefore, it is not possible to calculate the yield strength of non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipes, and it is not possible to confirm whether a safety factor can be secured for the strength of the beam.
それに加え、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管に対してX方向Y方向の直交方向に接続する2つの梁のうちの一方がブレースが接続されないため従来形式の接合部が採用され、他方がブレースが接続されるためノンダイアフラム形式の接合部が採用された場合は、2つの梁のサイズ(梁成)を合わせる必要がある。梁のサイズを合わせない場合は、ノンダイアフラム形式を採用することができず、接合部にダイアフラムを設ける従来形式の接合部とする必要があるからである。そのため、2つの梁のサイズを大きい方に合わせることとなり、オーバースペックとなり不経済となる。 In addition, one of the two beams that connect to the non-diaphragm thick-walled square steel pipe in the X and Y directions is not connected to a brace, so a conventional joint is used, and the other beam is connected to a brace. Therefore, if a non-diaphragm type joint is adopted, it is necessary to match the size of the two beams (beam composition). This is because if the sizes of the beams are not matched, it is not possible to adopt a non-diaphragm type, and it is necessary to use a conventional type of joint where a diaphragm is provided at the joint. Therefore, the size of the two beams has to be adjusted to the larger one, which results in over-spec and becomes uneconomical.
また、ブレースが取り付く角度によりブレースから梁に作用する軸力が変化する。その大きさは梁の軸力比0.1~0.3程度である。ここで、軸力比とは、梁の降伏軸力耐力に対する作用する軸力の比、即ち、軸力比=(作用する軸力)/(梁の降伏軸力耐力)を指している。 Furthermore, the axial force acting on the beam from the brace changes depending on the angle at which the brace is attached. Its size is approximately 0.1 to 0.3 of the axial force ratio of the beam. Here, the axial force ratio refers to the ratio of the acting axial force to the yield axial force capacity of the beam, ie, the axial force ratio=(acting axial force)/(yield axial force capacity of the beam).
そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、オーバースペックとならずに経済的にブレース構造の同一構面において全ての柱梁接合部をノンダイアフラム形式の接合部とすることができるノンダイアフラムブレース構造を提供することにある。 Therefore, the present invention was devised in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to economically connect all column-beam joints in the same structural plane of a brace structure without over-spec. An object of the present invention is to provide a non-diaphragm brace structure that can be a non-diaphragm type joint.
第1発明に係るノンダイアフラムブレース構造は、角形鋼管柱と鉄骨の梁を剛結したラーメン構造の骨組に加え、斜材であるブレースを設けて水平力を負担させるブレース構造において、同一構面内の前記角形鋼管柱と前記梁との接合部は、全て前記角形鋼管柱の他の部位より厚肉な中空断面の角形鋼管からなるノンダイアフラム厚肉角形鋼管であり、且つ、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管は、ブレースが接続される接合部も、ブレースが接続されない接合部も、いずれも同一断面形状であることを特徴とする。 The non-diaphragm brace structure according to the first invention is a brace structure in which a horizontal force is borne by providing diagonal braces in addition to a frame of a rigid frame structure in which square steel pipe columns and steel beams are rigidly connected. The joints between the square steel pipe column and the beam are all non-diaphragm thick-wall square steel pipes made of square steel pipes with a hollow cross section that are thicker than other parts of the square steel pipe column, and the non-diaphragm thick-wall A square steel pipe is characterized in that both the joints to which braces are connected and the joints to which braces are not connected have the same cross-sectional shape.
第2発明に係るノンダイアフラムブレース構造は、角形鋼管柱と鉄骨の梁を剛結したラーメン構造の骨組に加え、斜材であるブレースを設けて水平力を負担させるブレース構造において、同一構面内の前記角形鋼管柱と前記梁との接合部は、全て前記角形鋼管柱の他の部位より厚肉な中空断面の角形鋼管からなるノンダイアフラム厚肉角形鋼管であり、前記梁から作用する軸力を考慮した場合の前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の降伏曲げ耐力jcMyは、次式(1)を満たし、前記梁から作用する軸力を考慮した場合の前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の全塑性曲げ耐力jcMpは、次式(2)を満たすとともに、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の降伏曲げ耐力jMyは、次式(3)を満たし、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の全塑性曲げ耐力jMpは、次式(4)を満たすことを特徴とするノンダイアフラムブレース構造。
jcMy≧α×bcMy・・・式(1)
jcMp≧β×bcMp・・・式(2)
jMy≧γ×bMy・・・式(3)
jMp≧δ×bMp・・・式(4)
jcMy:ノンダイアフラム梁端接合部の降伏曲げ耐力(梁から作用する軸力を考慮したもの)
jcMp:ノンダイアフラム梁端接合部の全塑性曲げ耐力(梁から作用する軸力を考慮したもの)
bcMy:梁の降伏曲げ耐力(梁に作用する軸力を考慮したもの)
bcMp:梁の全塑性曲げ耐力(梁に作用する軸力を考慮したもの)
jMy:ノンダイアフラム梁端接合部の降伏曲げ耐力
jMp:ノンダイアフラム梁端接合部の全塑性曲げ耐力
bMy:梁の降伏曲げ耐力
bMp:梁の全塑性曲げ耐力
α:接合部係数1.0以上
β:接合部係数1.0以上
γ:接合部係数1.0以上
δ:接合部係数1.0以上
The non-diaphragm brace structure according to the second invention is a brace structure in which horizontal force is borne by providing diagonal braces in addition to a frame of a rigid frame structure in which square steel pipe columns and steel beams are rigidly connected. The joints between the square steel pipe column and the beam are all non-diaphragm thick-walled square steel pipes made of square steel pipes with a hollow cross section that are thicker than other parts of the square steel pipe column, and the axial force acting from the beam is The yield bending strength jcMy of the beam end joint of the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe satisfies the following formula (1) when considering the axial force acting from the beam. The total plastic bending strength jcMp of the beam end joint of the steel pipe satisfies the following formula (2), and the yield bending strength jMy of the beam end joint of the non-diaphragm thick square steel pipe satisfies the following formula (3), The non-diaphragm brace structure is characterized in that the total plastic bending strength jMp of the beam end joint of the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe satisfies the following formula (4).
jcMy≧α×bcMy...Formula (1)
jcMp≧β×bcMp...Formula (2)
jMy≧γ×bMy...Formula (3)
jMp≧δ×bMp...Equation (4)
jcMy: Yield bending strength of non-diaphragm beam end joint (considering axial force acting from the beam)
jcMp: Total plastic bending strength of non-diaphragm beam end joint (considering axial force acting from the beam)
bcMy: Yield bending strength of the beam (considering the axial force acting on the beam)
bcMp: Total plastic bending strength of the beam (considering the axial force acting on the beam)
jMy: Yield bending strength of non-diaphragm beam end joints
jMp: Total plastic bending strength of non-diaphragm beam end joint
bMy: Yield bending strength of beam
bMp: Total plastic bending strength of the beam α: Joint coefficient 1.0 or more β: Joint coefficient 1.0 or more γ: Joint coefficient 1.0 or more δ: Joint coefficient 1.0 or more
第3発明に係るノンダイアフラムブレース構造は、第1発明又は第2発明のいずれかにおいて、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の外径Dと肉厚tとの幅厚比D/tは、次式(5)を満たすことを特徴とする。
D/t<10.90・・・式(5)
In the non-diaphragm brace structure according to a third invention, in either the first invention or the second invention, the width-thickness ratio D/t of the outer diameter D and the wall thickness t of the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe is determined by the following formula: It is characterized by satisfying (5).
D/t<10.90...Formula (5)
第4発明に係るノンダイアフラムブレース構造は、第1発明ないし第3発明において、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の断面形状は、入隅に近づく程厚くなるように内面にテーパー面が形成されていることを特徴とする。 In the non-diaphragm brace structure according to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, the cross-sectional shape of the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe has a tapered surface formed on the inner surface such that the cross-sectional shape becomes thicker as it approaches the inner corner. It is characterized by
第5発明に係るノンダイアフラムブレース構造は、第1発明ないし第4発明のいずれかにおいて、前記角形鋼管柱の柱せん断スパン比(cL/2cD)は、2.5以上であり、且つ、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の長さLは、1500mm以下であることを特徴とする。ここで、cL:前記角形鋼管柱の長さ、cD:前記角形鋼管柱の外径 In the non-diaphragm brace structure according to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, a column shear span ratio ( c L / 2 c D) of the square steel pipe column is 2.5 or more, and , the length L of the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe is 1500 mm or less. Here, c L: Length of the square steel pipe column, c D: Outer diameter of the square steel pipe column
第1発明~第5発明によれば、オーバースペックとならずに経済的にブレース構造の同一構面において全ての柱梁接合部をノンダイアフラム形式の接合部とすることができる。このため、第1発明~第5発明によれば、仕口によりノンダイアフラム形式と従来形式(通しダイアフラム形式又は内ダイアフラム形式)のいずかをその都度判断して使い分ける必要がなく設計手間を省力化することができる。その上、第1発明~第5発明によれば、ブレースが接続されない仕口もノンダイアフラム形式とすることができ、傾斜梁や段差梁にもノンダイアフラム形式を適用し易くなり、設計の自由度が増す。 According to the first to fifth inventions, all the column-beam joints can be made into non-diaphragm joints in the same structural plane of the brace structure economically without over-spec. Therefore, according to the first to fifth inventions, there is no need to judge and use either the non-diaphragm type or the conventional type (through-diaphragm type or inner diaphragm type) depending on the connection each time, which saves design effort. can be converted into In addition, according to the first to fifth inventions, it is possible to use a non-diaphragm type for connections to which braces are not connected, making it easier to apply the non-diaphragm type to inclined beams and step beams, which increases flexibility in design. increases.
以下、本発明の実施形態に係るノンダイアフラムブレース構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a non-diaphragm brace structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1~図6を用いて、本発明の第1実施形態に係るノンダイアフラムブレース構造11について説明する。図1(a)は、第1実施形態に係る右下がり形のノンダイアフラムブレース構造11の構面を模式的に示す立面図であり、図1(b)は、ノンダイアフラム形式と従来形式(通しダイアフラム形式又は内ダイアフラム形式)の仕口が混在する従来の右下がり形のブレース構造の構面を模式的に示す立面図である。また、図2は、図1(a)の仕口A付近を拡大して示す部分拡大立面図であり、図3は、図1(a)の仕口B付近を拡大して示す部分拡大立面図である。
[First embodiment]
A
図1(a)に示すように、本発明の第1実施形態に係るノンダイアフラムブレース構造11(以下、単に「ノンダイアフラムブレース構造11」ともいう。)は、左右一対の角形鋼管柱2,2と、上下一対の鉄骨梁3,3とが、剛結された矩形枠状のラーメン構造の骨組に、右下がりの斜材である1本のブレース4を設けて水平力を負担させる右下がり形のブレース構造である。
As shown in FIG. 1(a), a non-diaphragm brace structure 11 (hereinafter also simply referred to as "
そして、ノンダイアフラムブレース構造11は、角形鋼管柱2と鉄骨梁3との柱梁接合部である仕口A~仕口Dの4カ所の仕口が全てノンダイアフラム形式の接合部である同一断面形状のノンダイアフラム厚肉角形鋼管1(ノンダイアフラム部材)となっている。
The
これに対して、図1(b)に示すように、従来の右下がり形のブレース構造101では、ブレース4が接続されない仕口Bや仕口Cは、背景技術で述べたように、「鋼構造接合部設計指針」で梁から柱のノンダイアフラム厚肉角形鋼管1に作用する軸力の取り扱いが示されていないこともあり、通しダイアフラム形式や内ダイアフラム形式などのダイアフラムを設ける従来形式の柱梁接合部1’とせざるを得なかった。
On the other hand, as shown in FIG. 1(b), in the conventional downward-sloping
(角形鋼管柱)
角形鋼管柱2は、BCR(登録商標:建築構造用冷間ロール成形角形鋼管)、BCP(登録商標:建築構造用冷間プレス成形角形鋼管)、又はSTKR(一般構造用炭素鋼鋼管)からなる中空鋼管であり、異方性がないことから一般に正方形断面のものが採用されている(図4も参照)。本実施形態に係るノンダイアフラムブレース構造11では、柱サイズが外径cD=400mm×肉厚ct=16mm(□400×16)のUコラムを例示して説明する。なお、柱部材のσyは245~445N/mm2となっている。
(Square steel pipe column)
The square
勿論、本発明に係る角形鋼管柱は、構造設計に応じて適宜定められるもので、長方形断面としてもよく、柱サイズも□400×16に限られない。但し、一般的な設計範囲としては、角形鋼管柱2は、□400×16、□350×12、□300×12、□250×9、□200×9、□175×9、□150×9程度のものが採用されている。また、BCRやBCPは識別を意味する記号であり、その他の記号のものを用いても問題ない。
Of course, the rectangular steel pipe column according to the present invention is appropriately determined according to the structural design, and may have a rectangular cross section, and the column size is not limited to 400 x 16 square. However, as a general design range, the square
(鉄骨の梁)
鉄骨梁3は、一般構造用圧延鋼材、溶接構造用圧延鋼材、建築構造用圧延鋼材、溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材などからなるH形鋼であり、図2に示すように、上フランジ31と、下フランジ32と、これらを繋ぐウェブ33を有している。本実施形態に係るノンダイアフラムブレース構造11では、細幅H形鋼(HY-600×200×12×19)を例示して説明する。なお、符号34は、後述のガセットプレート5の縁沿いに形成された補強リブに対応する上フランジ31と下フランジ32との間に形成されたウェブ33が座屈しないように補強する補剛リブ34である。梁部材のσyは245~445N/mm2となっている。
(steel beam)
The
勿論、本発明に係る鉄骨の梁も、本発明に係る角形鋼管柱と同様に、構造設計に応じて適宜定められるものである。但し、一般的な設計範囲としては、鉄骨梁3は、HY-600×200×12×19、H-500×200×10×16、H-500×200×10×16、H-500×200×10×16、H-450×200×9×14、H-350×175×7×11、H-300×150×6.5×9、H-300×150×6.5×9、H-300×150×6.5×9程度である。なお、鉄骨梁3は、スプライスプレートを介して分割されていても構わない。
Of course, the steel beam according to the present invention is also appropriately determined according to the structural design, similar to the square steel pipe column according to the present invention. However, as a general design range, the
(ブレース)
ブレース4は、鉄骨梁3と同様に、一般構造用圧延鋼材、溶接構造用圧延鋼材、建築構造用圧延鋼材、溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材などからなるH形鋼である(図2参照)。但し、本発明に係るブレースは、H形鋼に限られず、山形鋼などの他の形鋼としてもよいことは云うまでもない。要するに、本発明に係るブレースは、ブラケット、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1、又は鉄骨梁3に接合可能な鋼材であればよい。
(brace)
Like the
図2に示すように、このブレース4は、ガセットプレート5を介して、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1及び鉄骨梁3に溶接より一体化されて接合され、剛結(剛接合)されている。図示形態では、ブレース4とガセットプレート5に溶接されて一体化されたものを例示したが、スプライスプレートを介して角度変形不能にボルト接合されていても構わない。また、ブレース4は、スプライスプレートを介して分割されていても構わない。
As shown in FIG. 2, the
(ノンダイアフラム厚肉角形鋼管)
次に、図4,図5を用いて、本発明の特徴部分であるノンダイアフラム厚肉角形鋼管についてさらに説明する。図4は、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1を示す水平断面図であり、(a)が、552mm≧D≧250mmの断面形状を表し、(b)が、252mm≧D≧150mmの断面形状を表している。また、図5は、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1と角形鋼管柱2及び鉄骨梁3との接合部分を模式的に示す鉛直断面図である。
(Non-diaphragm thick-walled square steel pipe)
Next, the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe, which is a feature of the present invention, will be further explained using FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a horizontal cross-sectional view showing a non-diaphragm thick-walled
ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1は、建築構造用圧延鋼材(SN490B)からなる角形鋼管であり、図4(a)、図5に示すように、角形鋼管柱2の肉厚ct=16mmより厚肉な中空断面となっている。具体的には、本実施形態に係るノンダイアフラム厚肉角形鋼管1は、外径D=402mm×肉厚t=36.9mmのダイアフラムの無い中空の厚肉角形鋼管である。
The non-diaphragm thick-walled
勿論、本発明に係るノンダイアフラム厚肉角形鋼管も、構造設計に応じて適宜定められるもので、水平断面も□402×36.9に限られない。但し、一般的な設計範囲としては、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1の外径Dは、402mm、352mm、302mm、252mm、202mm、177mm、152mm程度である。また、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1の断面は、肉厚tも変化するため外径Dが402mm、352mm、302mm、252mmのときが溝形鋼同士を溶接した図4(a)に示すものとなり、外径Dが202mm、177mm、152mmのときが山形鋼同士を溶接した図4(b)に示すものとなる。
Of course, the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe according to the present invention can be appropriately determined depending on the structural design, and the horizontal cross section is not limited to □402×36.9. However, as a general design range, the outer diameter D of the non-diaphragm thick-walled
なお、溶接個所が増えて製造に手間がかかるが、図4(c)に示すように、厚肉角形鋼管1は、角形鋼管柱2を構成する鋼管の板厚よりも厚い4枚の矩形状の平鋼板を、単純に突き合わせて完全溶け込み溶接して接合することにより成形された四面BOX形状の断面とすることもできる。 Although the number of welding points increases and the manufacturing process is time-consuming, as shown in FIG. It is also possible to form a four-sided BOX-shaped cross section by simply butting together flat steel plates and joining them by complete penetration welding.
また、図4(a)に示すように、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1の断面形状は、外径Dが252mm以上となる場合、溶接ビード1aが形成される辺には、中央から入隅に近づく程厚くなるように内面にテーパー面1bが形成されている。テーパーを設けることにより補剛効果が見込める。そのため、テーパーの有無でD/tを算出する際の有効外径が変化し、D’を用いてD/tを算出することができる。
In addition, as shown in FIG. 4(a), when the outside diameter D of the non-diaphragm thick-walled
また、図5に示すように、ノンダイアフラムブレース構造11の柱梁接合部は、全てノンダイアフラム形式の接合部としており、完全溶け込み溶接個所が最大で12辺となる。このため、ノンダイアフラムブレース構造11は、従来のブレース構造101の通しダイアフラム形式や内ダイアフラム形式などのダイアフラムを設ける従来形式の柱梁接合部1’と相違して、完全溶け込み溶接個所を大幅に削減することができる。そのため、UT検査(超音波探傷検査:Ultrasonic Testing)の検査数も大幅に削減することもでき、図5に示すように、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1に接合する鉄骨梁3の梁成に差がある場合でも、継手の食い違いが発生しない。それに加え、通しダイアフラムが存在しないため、ダイアフラムの飛び出しがなく、ノンスカラップ工法への対応が容易である。
Further, as shown in FIG. 5, all the column-beam joints of the
なお、背景技術で述べたように、従来のブレース構造101の仕口Bと仕口Cは、背景技術で述べたように、従来形式のダイアフラムを設ける柱梁接合部1’とするしかなかった。しかし、ノンダイアフラムブレース構造11では、仕口Bと仕口Cの接合部をノンダイアフラム形式とするために、鉄骨梁3から作用する軸力を考慮した場合の梁端接合部の降伏曲げ耐力jcMyが、次式(1)を満たすとともに、全塑性曲げ耐力jcMpが、次式(2)を満たす必要がある。
In addition, as described in the background art, the joints B and C of the
jcMy≧α×bcMy・・・式(1)
jcMp≧β×bcMp・・・式(2)
jcMy:ノンダイアフラム梁端接合部の降伏曲げ耐力(梁から作用する軸力を考慮したもの)
jcMp:ノンダイアフラム梁端接合部の全塑性曲げ耐力(梁から作用する軸力を考慮したもの)
bcMy:梁の降伏曲げ耐力(梁に作用する軸力を考慮したもの)(注1)
bcMp:梁の全塑性曲げ耐力(梁に作用する軸力を考慮したもの)(注1)
α:接合部係数1.0以上
β:接合部係数1.0以上
なお、各鉄骨梁3の耐力にはσy=259N/mm2(梁400N級),σy=330N/mm2(梁490N級)を用いて計算した。また、ここで接合部係数α、βは、梁に作用する応力を安全に伝達し、梁の塑性変形が生じるまでノンダイアフラム梁端接合部が全塑性状態にならないよう設計するための安全率のことであり、材料強度のばらつき等に応じて変動するものとする。梁の軸力比は0.3とした。なお、降伏曲げ耐力は各部材の荷重-変形関係グラフにおける接線剛性が初期剛性の1/3となるときの荷重、全塑性曲げ耐力は1/6となるときの荷重とした。
注1:日本建築学会「鋼構造塑性設計指針」より引用
jcMy≧α×bcMy...Formula (1)
jcMp≧β×bcMp...Formula (2)
jcMy: Yield bending strength of non-diaphragm beam end joint (considering axial force acting from the beam)
jcMp: Total plastic bending strength of non-diaphragm beam end joint (considering axial force acting from the beam)
bcMy: Yield bending strength of the beam (considering the axial force acting on the beam) (Note 1)
bcMp: Total plastic bending strength of the beam (considering the axial force acting on the beam) (Note 1)
α: Joint coefficient 1.0 or more β: Joint coefficient 1.0 or more The proof strength of each
Note 1: Quoted from Architectural Institute of Japan “Steel Structure Plasticity Design Guidelines”
また、ノンダイアフラムブレース構造11の仕口Aと仕口Dは、特許文献2に記載のノンダイアフラム形式の柱梁接合構造と同様に、ノンダイアフラム形式とする。そのためには、ノンダイアフラムブレース構造11では、仕口Aと仕口Dのノンダイアフラム厚肉角形鋼管1は、梁端接合部の降伏曲げ耐力jMyが、次式(3)を満たすとともに、全塑性曲げ耐力jMpが、次式(4)を満たす必要がある。
Furthermore, the joints A and D of the
jMy≧γ×bMy・・・式(3)
jMp≧δ×bMp・・・式(4)
jMy:ノンダイアフラム梁端接合部の降伏曲げ耐力
jMp:ノンダイアフラム梁端接合部の全塑性曲げ耐力
bMy:梁の降伏曲げ耐力(注1)
bMp:梁の全塑性曲げ耐力(注1)
γ:接合部係数1.0以上
δ:接合部係数1.0以上
なお、各鉄骨梁3の耐力にはσy=259N/mm2(梁400N級),σy=330N/mm2(梁490N級)を用いて計算した。また、ここで接合部係数γ、δは、接合部係数α、βと同様に、梁に作用する応力を安全に伝達し、梁の塑性変形が生じるまでノンダイアフラム梁端接合部が全塑性状態にならないよう設計するための安全率のことであり、材料強度のばらつき等に応じて変動するものとする。なお、降伏曲げ耐力は各部材の荷重-変形関係グラフにおける接線剛性が初期剛性の1/3となるときの荷重、全塑性曲げ耐力は1/6となるときの荷重とした。
注1:日本建築学会「鋼構造塑性設計指針」より引用
jMy≧γ×bMy...Formula (3)
jMp≧δ×bMp...Equation (4)
jMy: Yield bending strength of non-diaphragm beam end joints
jMp: Total plastic bending strength of non-diaphragm beam end joint
bMy: Yield bending strength of beam (Note 1)
bMp: Total plastic bending strength of beam (Note 1)
γ: Joint coefficient 1.0 or more δ: Joint coefficient 1.0 or more The proof strength of each
Note 1: Quoted from Architectural Institute of Japan “Steel Structure Plasticity Design Guidelines”
そして、ノンダイアフラムブレース構造11では、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1を、仕口A~仕口Dの4カ所の仕口が全て同一断面形状とする。このため、ブレースが接続される接合部も、ブレースが接続されない接合部も、いずれも同一断面形状となる。つまり、ノンダイアフラムブレース構造11では、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1は、前述の式(1)~(4)を全て満たす必要がある。
In the
さらに、後述の表2、表3に示す計算結果から幅厚比D/tが10.90以上となると建物全体の変形性能の確保が難しくなることから、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1の幅厚比D/tは、次式(5)を満たすことが好ましい。なお、幅厚比D/tの下限値の現実的な値は、表2、表3から8.00以上と考えれる。
D/t<10.90・・・式(5)
Furthermore, from the calculation results shown in Tables 2 and 3 below, when the width-thickness ratio D/t becomes 10.90 or more, it becomes difficult to ensure the deformation performance of the entire building. It is preferable that the ratio D/t satisfies the following formula (5). Note that, from Tables 2 and 3, a realistic lower limit value of the width-thickness ratio D/t is considered to be 8.00 or more.
D/t<10.90...Formula (5)
それに加え、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1は、角形鋼管柱2より剛性が大きく、層に占めるノンダイアフラム厚肉角形鋼管1の全長Lの割合が大きい場合、曲げとせん断力の比率に応じ、柱変形性能が変わってしまう(図5等参照)。そのため、前述の角形鋼管柱2の柱せん断スパン比(cL/2cD)は、2.5以上で、且つ、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1の全長Lは、1500mm以下であることが好ましい。
In addition, the non-diaphragm thick-walled
つまり、次式(6)及び次式(7)を満たすことが好ましい。
cL/2cD≧2・・・式(6)
ここで、cL:角形鋼管柱2の長さ、cD:角形鋼管柱2の外径
L≦1500mm・・・式(7)
ここで、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1の全長Lは、接合する鉄骨梁3の最大の梁の梁成以上であることは云うまでもない。
In other words, it is preferable that the following expressions (6) and (7) be satisfied.
cL/2cD≧2...Formula (6)
Here, cL: length of the square
Here, it goes without saying that the total length L of the non-diaphragm thick-walled
(ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の幅厚比D/tによる構造計算の合否判定)
次に、前述のノンダイアフラム厚肉角形鋼管1の外径Dが、一般的な使用範囲である152mm~402mmの範囲内において、肉厚tを種々変化させて、前述の式(1)~(4)を利用し、接合部係数α=jMy/bMy=1.0、接合部係数β=jcMp/bcMp=1.3のときに鉄骨梁に軸力(軸力比0.3)が作用する場合を考慮して構造計算上合格(OK)か否かを計算したものを次表2,次表3に示す。表2は、鉄骨梁が400N(F=235N/mm2)のときの計算例(α=1.0、β=1.3、γ=1.0、δ=1.3)であり、表3は、鉄骨梁が490N(F=325N/mm2)のときの計算例(α=1.0、β=1.3、γ=1.0、δ=1.3)である。表の中の新規という記載が合格となった本発明の実施形態である。
(Judgment of pass/fail of structural calculation based on width-thickness ratio D/t of non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe)
Next, while the outside diameter D of the non-diaphragm thick-walled
表2及び表3のNo.23とNo.24を比較すると、接合部係数αとγが1.00以下、βとδが1.30以下となっている。これは、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1の梁端接合部の降伏が鉄骨梁3の降伏に先行することを示しており、鉄骨梁3の変形性能を十分に発揮できないことを示している。また、外径Dが異なる場合についても同様の傾向となっている。よって、表2、表3に示す計算結果から幅厚比D/tが10.90以上となると建物全体の変形性能の確保が難しくなることから、ノンダイアフラム厚肉角形鋼管1の幅厚比D/tは、10.90未満とすることが好ましい。
Comparing No. 23 and No. 24 in Tables 2 and 3, the joint coefficients α and γ are 1.00 or less, and β and δ are 1.30 or less. This indicates that the yielding of the beam end joint of the non-diaphragm thick-walled
また、表2の結果をグラフにすると、即ち、鉄骨梁400N級(F=235N/mm2)のときのD/tとD/B(B:梁幅)の関係は、図6のグラフとなり、幅厚比D/tの10.90が臨界的な意義を有することが分かる。 Furthermore, when the results in Table 2 are graphed, the relationship between D/t and D/B (B: beam width) for a 400N class steel beam (F=235N/mm 2 ) is shown in the graph in Figure 6. , it can be seen that the width-thickness ratio D/t of 10.90 has critical significance.
[第2実施形態]
次に、図7~図9を用いて、本発明の第2実施形態に係るノンダイアフラムブレース構造12(以下、単に「ノンダイアフラムブレース構造12」ともいう。)について説明する。ノンダイアフラムブレース構造12が、前述のノンダイアフラムブレース構造11と相違する点は、主に、ブレース4の取り付け方が相違する点だけなので、その点を主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, a non-diaphragm brace structure 12 (hereinafter also simply referred to as "
なお、図7(a)は、第2実施形態に係る右上がり形のノンダイアフラムブレース構造11の構面を模式的に示す立面図であり、図7(b)は、ノンダイアフラム形式と従来形式(通しダイアフラム形式又は内ダイアフラム形式)の仕口が混在する従来の右上がり形のブレース構造の構面を模式的に示す立面図である。また、図8は、図7(a)の仕口A付近を拡大して示す部分拡大立面図であり、図9は、図7(a)の仕口B付近を拡大して示す部分拡大立面図である。
Note that FIG. 7(a) is an elevational view schematically showing the structure of the upward-sloping
図7(a)に示すように、ノンダイアフラムブレース構造12は、左右一対の角形鋼管柱2,2と、上下一対の鉄骨梁3,3とが、剛結された矩形枠状のラーメン構造の骨組に、右上がりの斜材である1本のブレース4を設けて水平力を負担させるから右上がり形のブレース構造である。
As shown in FIG. 7(a), the
図7~図9に示すように、このノンダイアフラムブレース構造12も、前述のノンダイアフラムブレース構造11と同様に、角形鋼管柱2と鉄骨梁3との柱梁接合部である仕口A~仕口Dの4カ所の仕口が全てノンダイアフラム形式の接合部である同一断面形状のノンダイアフラム厚肉角形鋼管1(ノンダイアフラム部材)となっている。
As shown in FIGS. 7 to 9, like the
これに対して、図7(b)に示すように、従来の右上がり形のブレース構造102では、ブレース4が接続されない仕口Aや仕口Dは、背景技術で述べたように、「鋼構造接合部設計指針」で梁から柱のノンダイアフラム厚肉角形鋼管1に作用する軸力の取り扱いが示されていないこともあり、通しダイアフラム形式や内ダイアフラム形式などのダイアフラムを設ける従来形式の柱梁接合部1’とせざるを得ず、オーバースペックにならざるをえなかった。
On the other hand, as shown in FIG. 7(b), in the conventional upward-sloping
しかし、ノンダイアフラムブレース構造12によれば、ブレースが接続されない仕口A,仕口Dもノンダイアフラム形式とすることができ、傾斜梁や段差梁にもノンダイアフラム形式を適用し易くなり、設計の自由度が増す。
However, according to the
[第3実施形態]
次に、図10~図12を用いて、本発明の第3実施形態に係るノンダイアフラムブレース構造13(以下、単に「ノンダイアフラムブレース構造13」ともいう。)について説明する。ノンダイアフラムブレース構造13が、前述のノンダイアフラムブレース構造11と相違する点は、主に、ブレース4の本数及びその取り付け方が相違する点だけなので、その点を主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。
[Third embodiment]
Next, a non-diaphragm brace structure 13 (hereinafter also simply referred to as "
なお、図10(a)は、第3実施形態に係るV形のノンダイアフラムブレース構造11の構面を模式的に示す立面図であり、図10(b)は、ノンダイアフラム形式と従来形式(通しダイアフラム形式又は内ダイアフラム形式)の仕口が混在する従来のV形のブレース構造の構面を模式的に示す立面図である。また、図11は、図10(a)の仕口A付近を拡大して示す部分拡大立面図であり、図12は、図10(a)の仕口C付近を拡大して示す部分拡大立面図である。
Note that FIG. 10(a) is an elevational view schematically showing the structure of the V-shaped
図10(a)に示すように、ノンダイアフラムブレース構造13は、左右一対の角形鋼管柱2,2と、上下一対の鉄骨梁3,3とが、剛結された矩形枠状のラーメン構造の骨組に、V字形状の斜材である2本のブレース4,4を設けて水平力を負担させるV形のブレース構造である。
As shown in FIG. 10(a), the
図10~図12に示すように、このノンダイアフラムブレース構造13も、前述のノンダイアフラムブレース構造11と同様に、角形鋼管柱2と鉄骨梁3との柱梁接合部である仕口A~仕口Dの4カ所の仕口が全てノンダイアフラム形式の接合部である同一断面形状のノンダイアフラム厚肉角形鋼管1(ノンダイアフラム部材)となっている。なお、2本のブレース4,4と鉄骨梁3との接合は、従来の通り、ガセットプレートを介して接合されている(図示せず)。
As shown in FIGS. 10 to 12, like the
これに対して、図10(b)に示すように、従来のV形のブレース構造103では、ブレース4が接続されない仕口Cや仕口Dは、背景技術で述べたように、「鋼構造接合部設計指針」で梁から柱のノンダイアフラム厚肉角形鋼管1に作用する軸力の取り扱いが示されていないこともあり、通しダイアフラム形式や内ダイアフラム形式などのダイアフラムを設ける従来形式の柱梁接合部1’とせざるを得なかった。
On the other hand, as shown in FIG. 10(b), in the conventional V-shaped
しかし、ノンダイアフラムブレース構造13によれば、ブレースが接続されない仕口C,仕口Dもノンダイアフラム形式とすることができ、傾斜梁や段差梁にもノンダイアフラム形式を適用し易くなり、設計の自由度が増す。
However, according to the
[第4実施形態]
次に、図13~図15を用いて、本発明の第4実施形態に係るノンダイアフラムブレース構造14(以下、単に「ノンダイアフラムブレース構造14」ともいう。)について説明する。ノンダイアフラムブレース構造14が、前述のノンダイアフラムブレース構造13と相違する点は、主に、ブレース4の取り付け方が相違する点だけなので、その点を主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。
[Fourth embodiment]
Next, a non-diaphragm brace structure 14 (hereinafter also simply referred to as "
なお、図13(a)は、第4実施形態に係るK形のノンダイアフラムブレース構造14の構面を模式的に示す立面図であり、図13(b)は、ノンダイアフラム形式と従来形式(通しダイアフラム形式又は内ダイアフラム形式)の仕口が混在する従来のK形のブレース構造の構面を模式的に示す立面図である。また、図14は、図13(a)の仕口A付近を拡大して示す部分拡大立面図であり、図15は、図14(a)の仕口C付近を拡大して示す部分拡大立面図である。
Note that FIG. 13(a) is an elevational view schematically showing the construction of the K-shaped
図13(a)に示すように、ノンダイアフラムブレース構造14は、左右一対の角形鋼管柱2,2と、上下一対の鉄骨梁3,3とが、剛結された矩形枠状のラーメン構造の骨組と、K字形状の斜材である2本のブレース4,4を設けて水平力を負担させるK形のブレース構造である。
As shown in FIG. 13(a), the
図13~図15に示すように、このノンダイアフラムブレース構造14も、前述のノンダイアフラムブレース構造13と同様に、角形鋼管柱2と鉄骨梁3との柱梁接合部である仕口A~仕口Dの4カ所の仕口が全てノンダイアフラム形式の接合部である同一断面形状のノンダイアフラム厚肉角形鋼管1(ノンダイアフラム部材)となっている。なお、ノンダイアフラムブレース構造13と同様に、2本のブレース4,4と鉄骨梁3との接合は、従来の通り、ガセットプレートを介して接合されている(図示せず)。
As shown in FIGS. 13 to 15, like the
これに対して、図13(b)に示すように、従来のK形のブレース構造104では、ブレース4が接続されない仕口Aや仕口Bは、背景技術で述べたように、「鋼構造接合部設計指針」で梁から柱のノンダイアフラム厚肉角形鋼管1に作用する軸力の取り扱いが示されていないこともあり、通しダイアフラム形式や内ダイアフラム形式などのダイアフラムを設ける従来形式の柱梁接合部1’とせざるを得なかった。
On the other hand, as shown in FIG. 13(b), in the conventional K-shaped
しかし、ノンダイアフラムブレース構造14によれば、ブレースが接続されない仕口A,仕口Bもノンダイアフラム形式とすることができ、傾斜梁や段差梁にもノンダイアフラム形式を適用し易くなり、設計の自由度が増す。
However, according to the
以上説明した本発明の実施形態に係るノンダイアフラムブレース構造11~14によれば、オーバースペックとならずに経済的にブレース構造の同一構面において全ての柱梁接合部を同一断面形状のノンダイアフラム形式の接合部とすることができる。
According to the
また、ノンダイアフラムブレース構造11~14によれば、仕口によりノンダイアフラム形式と従来形式(通しダイアフラム形式又は内ダイアフラム形式)のいずかをその都度判断して使い分ける必要がなく設計手間を省力化することができる。
In addition, according to the
その上、ノンダイアフラムブレース構造11~14によれば、ブレース4が接続されない柱梁接合部を全てノンダイアフラム形式とすることができ、傾斜梁や段差梁にもノンダイアフラム形式を適用し易くなり、設計の自由度が増す。
Moreover, according to the
以上、本発明の実施形態に係るノンダイアフラムブレース構造11~14について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、例示した実施形態によって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
The
11~14:ノンダイアフラムブレース構造
101~104:従来のブレース構造
1:ノンダイアフラム厚肉角形鋼管
1a:溶接ビード
1b:テーパー面
2:角形鋼管柱
3:鉄骨梁(鉄骨の梁)
31:上フランジ
32:下フランジ
33:ウェブ
34:補剛リブ
4:ブレース
5:ガセットプレート
11-14: Non-diaphragm brace structure 101-104: Conventional brace structure 1: Non-diaphragm thick-walled
31: Upper flange 32: Lower flange 33: Web 34: Stiffening rib 4: Brace
5: Gusset plate
第1発明に係るノンダイアフラムブレース構造は、角形鋼管柱と鉄骨の梁を剛結したラーメン構造の骨組に加え、斜材であるブレースを設けて水平力を負担させるブレース構造において、同一構面内の前記角形鋼管柱と前記梁との接合部は、全て前記角形鋼管柱の他の部位より厚肉な中空断面の角形鋼管からなるノンダイアフラム厚肉角形鋼管であり、且つ、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管は、ブレースが接続される接合部も、ブレースが接続されない接合部も、いずれも同一断面形状であり、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の外径Dと肉厚tとの幅厚比D/tは、次式(5)を満たすことを特徴とする。
D/t<10.90・・・式(5)
The non-diaphragm brace structure according to the first invention is a brace structure in which a horizontal force is borne by providing diagonal braces in addition to a frame of a rigid frame structure in which square steel pipe columns and steel beams are rigidly connected. The joints between the square steel pipe column and the beam are all non-diaphragm thick-wall square steel pipes made of square steel pipes with a hollow cross section that are thicker than other parts of the square steel pipe column, and the non-diaphragm thick-wall The square steel pipe has the same cross-sectional shape both at the joint where the brace is connected and at the joint where the brace is not connected, and the width-thickness ratio between the outside diameter D and the wall thickness t of the non-diaphragm thick-walled square steel pipe. D/t is characterized by satisfying the following equation (5) .
D/t<10.90...Formula (5)
第2発明に係るノンダイアフラムブレース構造は、角形鋼管柱と鉄骨の梁を剛結したラーメン構造の骨組に加え、斜材であるブレースを設けて水平力を負担させるブレース構造において、同一構面内の前記角形鋼管柱と前記梁との接合部は、全て前記角形鋼管柱の他の部位より厚肉な中空断面の角形鋼管からなるノンダイアフラム厚肉角形鋼管であり、前記梁から作用する軸力を考慮した場合の前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の降伏曲げ耐力jcMyは、次式(1)を満たし、前記梁から作用する軸力を考慮した場合の前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の全塑性曲げ耐力jcMpは、次式(2)を満たすとともに、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の降伏曲げ耐力jMyは、次式(3)を満たし、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の全塑性曲げ耐力jMpは、次式(4)を満たし、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の外径Dと肉厚tとの幅厚比D/tは、次式(5)を満たすことを特徴とする。
jcMy≧α×bcMy・・・式(1)
jcMp≧β×bcMp・・・式(2)
jMy≧γ×bMy・・・式(3)
jMp≧δ×bMp・・・式(4)
jcMy:ノンダイアフラム梁端接合部の降伏曲げ耐力(梁から作用する軸力を考慮したもの)
jcMp:ノンダイアフラム梁端接合部の全塑性曲げ耐力(梁から作用する軸力を考慮したもの)
bcMy:梁の降伏曲げ耐力(梁に作用する軸力を考慮したもの)
bcMp:梁の全塑性曲げ耐力(梁に作用する軸力を考慮したもの)
jMy:ノンダイアフラム梁端接合部の降伏曲げ耐力
jMp:ノンダイアフラム梁端接合部の全塑性曲げ耐力
bMy:梁の降伏曲げ耐力
bMp:梁の全塑性曲げ耐力
α:接合部係数1.0以上
β:接合部係数1.0以上
γ:接合部係数1.0以上
δ:接合部係数1.0以上
D/t<10.90・・・式(5)
The non-diaphragm brace structure according to the second invention is a brace structure in which horizontal force is borne by providing diagonal braces in addition to a frame of a rigid frame structure in which square steel pipe columns and steel beams are rigidly connected. The joints between the square steel pipe column and the beam are all non-diaphragm thick-walled square steel pipes made of square steel pipes with a hollow cross section that are thicker than other parts of the square steel pipe column, and the axial force acting from the beam is The yield bending strength jcMy of the beam end joint of the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe satisfies the following formula (1) when considering the axial force acting from the beam. The total plastic bending strength jcMp of the beam end joint of the steel pipe satisfies the following formula (2), and the yield bending strength jMy of the beam end joint of the non-diaphragm thick square steel pipe satisfies the following formula (3), The total plastic bending strength jMp of the beam end joint of the non-diaphragm thick-walled square steel pipe satisfies the following formula (4) and is the width-thickness ratio D of the outside diameter D and wall thickness t of the non-diaphragm thick-walled square steel pipe. /t is characterized by satisfying the following equation (5) .
jcMy≧α×bcMy...Formula (1)
jcMp≧β×bcMp...Formula (2)
jMy≧γ×bMy...Formula (3)
jMp≧δ×bMp...Equation (4)
jcMy: Yield bending strength of non-diaphragm beam end joint (considering axial force acting from the beam)
jcMp: Total plastic bending strength of non-diaphragm beam end joint (considering axial force acting from the beam)
bcMy: Yield bending strength of the beam (considering the axial force acting on the beam)
bcMp: Total plastic bending strength of the beam (considering the axial force acting on the beam)
jMy: Yield bending strength of non-diaphragm beam end joints
jMp: Total plastic bending strength of non-diaphragm beam end joint
bMy: Yield bending strength of beam
bMp: Total plastic bending strength of the beam α: Joint coefficient 1.0 or more β: Joint coefficient 1.0 or more γ: Joint coefficient 1.0 or more δ: Joint coefficient 1.0 or more
D/t<10.90...Formula (5)
第3発明に係るノンダイアフラムブレース構造は、第1発明又は第2発明において、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の断面形状は、入隅に近づく程厚くなるように内面にテーパー面が形成されていることを特徴とする。 In the non-diaphragm brace structure according to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe has a tapered surface formed on the inner surface such that the cross-sectional shape becomes thicker as it approaches the inner corner. It is characterized by
第4発明に係るノンダイアフラムブレース構造は、第1発明ないし第3発明のいずれかにおいて、前記角形鋼管柱の柱せん断スパン比(cL/2cD)は、2.5以上であり、且つ、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の長さLは、1500mm以下であることを特徴とする。ここで、cL:前記角形鋼管柱の長さ、cD:前記角形鋼管柱の外径 A non-diaphragm brace structure according to a fourth aspect of the present invention is the non-diaphragm brace structure according to any one of the first to third aspects, wherein the column shear span ratio (cL/2cD) of the square steel pipe column is 2.5 or more, and The length L of the diaphragm thick-walled square steel pipe is 1500 mm or less. Here, cL: length of the square steel pipe column, cD: outer diameter of the square steel pipe column
第1発明~第4発明によれば、オーバースペックとならずに経済的にブレース構造の同一構面において全ての柱梁接合部をノンダイアフラム形式の接合部とすることができる。このため、第1発明~第4発明によれば、仕口によりノンダイアフラム形式と従来形式(通しダイアフラム形式又は内ダイアフラム形式)のいずかをその都度判断して使い分ける必要がなく設計手間を省力化することができる。その上、第1発明~第4発明によれば、ブレースが接続されない仕口もノンダイアフラム形式とすることができ、傾斜梁や段差梁にもノンダイアフラム形式を適用し易くなり、設計の自由度が増す。 According to the first to fourth inventions, all the column-beam joints can be made into non-diaphragm joints in the same structural plane of the brace structure economically without over-spec. Therefore, according to the first to fourth inventions, there is no need to judge and use either the non-diaphragm type or the conventional type (through-diaphragm type or inner diaphragm type) each time depending on the connection, which saves design effort. can be converted into Furthermore, according to the first to fourth inventions, it is possible to use a non-diaphragm type for the joints to which braces are not connected, and it becomes easier to apply the non-diaphragm type to inclined beams and stepped beams, which increases the freedom of design. increases.
Claims (5)
同一構面内の前記角形鋼管柱と前記梁との接合部は、全て前記角形鋼管柱の他の部位より厚肉な中空断面の角形鋼管からなるノンダイアフラム厚肉角形鋼管であり、
且つ、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管は、ブレースが接続される接合部も、ブレースが接続されない接合部も、いずれも同一断面形状であること
を特徴とするノンダイアフラムブレース構造。 In addition to the frame of a rigid-frame structure that rigidly connects square steel pipe columns and steel beams, brace structures are provided with diagonal braces to bear the horizontal force.
The joints between the square steel pipe column and the beam in the same structural plane are all non-diaphragm thick-walled square steel pipes made of square steel pipes with a hollow cross section that are thicker than other parts of the square steel pipe column,
The non-diaphragm brace structure is characterized in that the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe has the same cross-sectional shape at both the joint portion to which the brace is connected and the joint portion to which the brace is not connected.
同一構面内の前記角形鋼管柱と前記梁との接合部は、全て前記角形鋼管柱の他の部位より厚肉な中空断面の角形鋼管からなるノンダイアフラム厚肉角形鋼管であり、
前記梁から作用する軸力を考慮した場合の前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の降伏曲げ耐力jcMyは、次式(1)を満たし、
前記梁から作用する軸力を考慮した場合の前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の全塑性曲げ耐力jcMpは、次式(2)を満たすとともに、
前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の降伏曲げ耐力jMyは、次式(3)を満たし、
前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の梁端接合部の全塑性曲げ耐力jMpは、次式(4)を満たすこと
を特徴とするノンダイアフラムブレース構造。
jcMy≧α×bcMy・・・式(1)
jcMp≧β×bcMp・・・式(2)
jMy≧γ×bMy・・・式(3)
jMp≧δ×bMp・・・式(4)
jcMy:ノンダイアフラム梁端接合部の降伏曲げ耐力(梁から作用する軸力を考慮したもの)
jcMp:ノンダイアフラム梁端接合部の全塑性曲げ耐力(梁から作用する軸力を考慮したもの)
bcMy:梁の降伏曲げ耐力(梁に作用する軸力を考慮したもの)
bcMp:梁の全塑性曲げ耐力(梁に作用する軸力を考慮したもの)
jMy:ノンダイアフラム梁端接合部の降伏曲げ耐力
jMp:ノンダイアフラム梁端接合部の全塑性曲げ耐力
bMy:梁の降伏曲げ耐力
bMp:梁の全塑性曲げ耐力
α:接合部係数1.0以上
β:接合部係数1.0以上
γ:接合部係数1.0以上
δ:接合部係数1.0以上 In addition to the frame of a rigid-frame structure that rigidly connects square steel pipe columns and steel beams, brace structures are provided with diagonal braces to bear the horizontal force.
The joints between the square steel pipe column and the beam in the same structural plane are all non-diaphragm thick-walled square steel pipes made of square steel pipes with a hollow cross section that are thicker than other parts of the square steel pipe column,
When considering the axial force acting from the beam, the yield bending strength jcMy of the beam end joint of the non-diaphragm thick-walled square steel pipe satisfies the following formula (1),
When considering the axial force acting from the beam, the total plastic bending strength jcMp of the beam end joint of the non-diaphragm thick-walled square steel pipe satisfies the following formula (2), and
The yield bending strength jMy of the beam end joint of the non-diaphragm thick-walled square steel pipe satisfies the following formula (3),
A non-diaphragm brace structure characterized in that the total plastic bending strength jMp of the beam end joint of the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe satisfies the following formula (4).
jcMy≧α×bcMy...Formula (1)
jcMp≧β×bcMp...Formula (2)
jMy≧γ×bMy...Formula (3)
jMp≧δ×bMp...Equation (4)
jcMy: Yield bending strength of non-diaphragm beam end joint (considering axial force acting from the beam)
jcMp: Total plastic bending strength of non-diaphragm beam end joint (considering axial force acting from the beam)
bcMy: Yield bending strength of the beam (considering the axial force acting on the beam)
bcMp: Total plastic bending strength of the beam (considering the axial force acting on the beam)
jMy: Yield bending strength of non-diaphragm beam end joints
jMp: Total plastic bending strength of non-diaphragm beam end joint
bMy: Yield bending strength of beam
bMp: Total plastic bending strength of the beam α: Joint coefficient 1.0 or more β: Joint coefficient 1.0 or more γ: Joint coefficient 1.0 or more δ: Joint coefficient 1.0 or more
を特徴とする請求項1又は2に記載のノンダイアフラムブレース構造。
D/t<10.90・・・式(5) The non-diaphragm brace structure according to claim 1 or 2, wherein a width-thickness ratio D/t between an outer diameter D and a wall thickness t of the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe satisfies the following formula (5).
D/t<10.90...Formula (5)
を特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のノンダイアフラムブレース構造。 The non-diaphragm brace structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the cross-sectional shape of the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe is such that a tapered surface is formed on the inner surface so that the thickness becomes thicker toward the inner corner. .
且つ、前記ノンダイアフラム厚肉角形鋼管の長さLは、1500mm以下であること
を特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のノンダイアフラムブレース構造。
ここで、cL:前記角形鋼管柱の長さ、cD:前記角形鋼管柱の外径 The column shear span ratio ( c L / 2 c D) of the square steel pipe column is 2.5 or more,
The non-diaphragm brace structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the non-diaphragm thick-walled rectangular steel pipe has a length L of 1500 mm or less.
Here, c L: Length of the square steel pipe column, c D: Outer diameter of the square steel pipe column
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