JP2699101B2

JP2699101B2 - 開口のある梁およびその製造法

Info

Publication number: JP2699101B2
Application number: JP5276889A
Authority: JP
Inventors: 啓喜吉田; 道彦太田; 伸介青山; 耕司村田; 邦宏野上; 朗清水; 衛木村; 洋文金子
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 1989-03-07
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1998-01-19
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JPH02232451A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この出願の発明は、開口のある梁、特に、開口の周り
がリブにて補強され、梁成を大きくすることなく開口の
口径を大きくしても梁の強度等が低下しない開口のある
梁およびその製造法に関する。

従来の技術空調装置等のダクト、管、線等は、有孔鋼製梁のウェ
ブの孔（開口）に通して、天井裏等に配設している。

従来の有孔鋼製梁には、（イ）第18図および第19図に
示すように、梁１の円形孔1cのあるウェブ1bの部分にリ
ング状の補強プレート２を溶接ｗしたもの、（ロ）第20
図および第21図に示すように、梁３のウェブ3bの円形孔
3cに、この孔3cの直径と略同じ外径の短い円管体の補強
スリーブ４を嵌合して、補強スリーブ４をウェブ3bに溶
接したもの、（ハ）第22図および第23図に示すように、
梁５のウェブ5bにその長手方向の基準線5dの上下にわた
って、上水平部5c₁と、下水平部5c₂と、上水平部5c₁と
下水平部5c₂とを結ぶ傾斜部5c₃、5c₄とからなる角波形
の切り溝5cを形成して、梁５を二つの梁部材5A、5Bに分
割し、梁部材5Aのウェブの端縁と山部と梁部材5Bのウェ
ブの端縁の山部とを接合し、その接合部を溶接して全長
にわたって多数の六角形の開口5dを形成したもの等があ
る。

発明が解決しようとする課題従来の有孔鋼製梁においては、次のような欠点があ
る。

（イ）の有孔鋼製梁においては、円形孔1cを大きくする
と、孔1cの周囲とフランジ1aの内側面との間隔ｄ₁が小
さくなり、補強プレート２のリングの幅が小さくなり、
補強プレート２を設ける意味がなくなるから、円形孔1c
を大きくすることができない。また、円形孔1cを大きく
してゆくと、梁の剛性低下や必要な強度を確保すること
ができない。

（ロ）の有孔鋼製梁においては、円形孔3cを大きくし、
かつ補強スリーブ４の外径を大きくすると、孔3cの周囲
とフランジ3aの内側面との間隔ｄ₂が小さくなり、補強
スリーブ４はその外径が大きくなってもその強度があま
り増加せず、円形孔3cが大きくなると梁の剛性、強度な
どが低下するから、円形孔3cの大きさを十分に大きくす
ることができない。

（ハ）の有孔鋼製梁においては、孔5dを大きくしようと
すると、上水平部5c₁または下水平部5c₂とフランジ5aの
内側面と間隔ｄ₃を小さくする必要があり、この間隔ｄ₃
を小さくすると、この部分の梁の強度が小さくなるか
ら、開口5dの口径の大きさには限度がある。

前記（イ）ないし（ハ）の有孔鋼製梁は、いずれも梁
成を大きくしないと口径の大きな孔（開口）を形成する
ことができない欠点がある。梁成が大きくなると天井裏
の空間が大きくなり、建物の有効な室空間を狭めてしま
う。

この出願の発明の解決しようとする課題は、上記の欠
点のない口径の大きい開口のある梁を提供すること、換
言すると、梁成を大きくせずに開口の口径を大きくでき
かつ強度等の低下をきたさない梁およびその梁を造る簡
便な製造法を提供することにある。

課題を解決するための手段この出願の梁の発明は、ウェブと一対のフランジとか
らなる梁において、ウェブには少なくとも一つの四角形
の開口があり、この開口の四角形の対角線の一つが梁の
長手方向に対して直角に位置しており、開口の周囲のウ
ェブの部分にこれと一体にリブが形成され、このリブが
開口の四角形の各辺に沿った辺からなる角形リブ体を形
成している梁にある。

前記角形リブ体は、その４つの辺部分がそれぞれ梁の
フランジの面に対して傾斜してウェブやフランジにトラ
ス状に結合されていて、角形リブ体によるトラスト効果
（ラチス的効果）により、梁に作用する垂直力を軸力に
置き換えうるから、梁成を大きくしないで、ウェブの開
口を大きくしても、梁の剛性、耐力等を低下させること
がない。

梁としては、たとえば、Ｈ形鋼梁または組立Ｈ形鋼梁
を使う。

リブはウェブの両側の開口の周囲の部分にウェブと一
体に形成され、このリブは、開口のあるウェブの部分を
挾んで、角形リブ体を形成している。

好ましい実施形態においては、ウェブの開口の形状を
隅部に円弧状部のある四角形にし、角形リブ体の四角形
も隅部に円弧状部のある四角形にするが、四角形の隅部
には円弧状部がなくても良い。

この出願の梁の製造法の発明は、ウェブと一対のフラ
ンジとからなる金属製梁の製造法において、孔の四角形
の対角線の一つが梁の長手方向に対して直角に位置する
ように、ウェブに少なくとも一つの四角形の孔を形成
し、この四角形の孔にその内形と略同じ外形の金属製の
角形リブ体を嵌合し、四角形の孔の周囲に対応する角形
リブ体の部分とウェブの四角形の孔のある部分とを溶接
して一体化し、角形リブ体の内空部を梁の開口とする金
属製梁の製造法にある。

角形リブ体をウェブの孔に嵌合し、その両端をそれぞ
れウェブの両側面から突出させ、角形リブ体をウェブの
四角形の孔のある部分とを溶接し、梁と角形リブ体とを
一体に結合する。また、好ましい実施形態においては、
フランジの内側面に面する角形リブ体の部分をフランジ
の内側の部分に溶接し、梁と角形リブ体とを強固に結合
する。

ウェブに２以上の四角形の孔を互いに隣接して形成す
る場合は、２以上の四角形の孔にそれらの内形と略同じ
外形の角形リブ体をそれぞれ嵌合し、角形リブ体をウェ
ブに溶接し、かつ梁の長手方向の角形リブ体の端部をこ
れと隣接する他の角形リブ体の端部に溶接する。梁のウ
ェブ、フランジおよび各角形リブ体をそれらの隣接部分
で互いに溶接して完全に一体化する。

鋼製梁としてＨ形鋼を使い、リブとなる角形リブ体と
して角形鋼管を所定長さに切断して作ったものを使う
と、大口径の開口のある鋼製梁の製造が容易にある。前
記所定長さは、たとえば、梁のフランジの幅に相当する
長さである。

なお、この明細書で使う「四角」または「四角形」と
いう語は、角部に円弧状部のある四角形や、角部が切り
欠いてある四角形をも含んでいる。

実施例第１実施例は、第１図および第２図に示すように、幅
ｗのフランジ10aとウェブ10bとを備えた高さｈのＨ形鋼
梁10に一つの口径の大きい開口Ａ₁を形成する例であ
る。

第３図および第４図に示すように、Ｈ形鋼梁10のウェ
ブ10bの所望位置に、平行な辺間の間隔ｘ₁が等しい四角
形の孔10cをあける。この孔10cは、その上下方向の対角
線をＨ形鋼梁10の長手方向に対して直交させ、孔10cの
四角形の各辺10eをウェブ10bに対して45°傾斜させる。
四角形の角隅部にそれぞれ円弧状部（アールともいう）
10dを形成する。

孔10cの上下の円弧状部10dとフランジ10aの内側の面1
0a₁との間隔ｄ₄は、Ｈ形鋼梁10のフランジ10aとウェブ1
0bとの連結部に形成された円弧状部10b₁が残る大きさに
する。

平行な辺間の間隔ｘ₂が孔10cの平行な辺間の間隔ｘ₁
よりも少々小さい角形鋼管11を用意する。角形鋼管11は
その角部に円弧状部11aがある。角形鋼管11を、第５図
に示すように、所定の長さ、たとえば、Ｈ形鋼梁10のフ
ランジ10aの幅ｗに相当する長さで、その長手方向に対
して直角に切断する。所定長さに切断した角形鋼管11
は、第６図および第７図に示す、角形リブ体12となる。
なお、細長い矩形の鋼板を四角筒状に屈曲させて鋼板の
端部を互いに溶接して角形リブ体を造っても良い。

次に、角形リブ体12を、第８図および第９図に示すよ
うに、Ｈ形鋼梁10の四角形の孔10cに嵌合し、角形リブ
体12の端面と上下のフランジ10aの端面とを同一平面内
に位置させ、孔10cに対向する角形リブ体12の部分12aを
孔10cの部分10eに溶接し、かつ角形リブ体12の上下の円
弧状部12bをフランジ10aの内側の部分10a₁に溶接ｗす
る。

角形リブ体12はその部分12aおよび12bにてＨ形鋼梁10
のウェブ10bおよびフランジ10aに強固に溶接され、角形
リブ体12のウェブ10bの両側に突出する部分は、四角筒
形のリブを構成する。角形リブ体の四つの辺部分は、そ
れぞれＨ形鋼梁10のフランジ10aの面に対して45°傾斜
して、トラス状に結合されてあり、この角形リブ体の存
在により生ずるトラス効果（ラチス的効果）により、Ｈ
形鋼梁10に作用する剪断力を軸力に置き換え得るから、
ウェブ10bに口径の大きな開口Ａ₁を形成しても、Ｈ形鋼
梁10の剛性、耐力等を低下させることがない。したがっ
て、梁成に比して大口径の開口を形成することができ
る。

第２実施例は、第10図に示すように、第１実施例と同
じＨ形鋼梁20に２つの口径の大きな開口Ａ₁、Ａ₂を隣接
して形成する例である。

第11図に示すように、Ｈ形鋼梁20のウェブ20bの所望
の位置に、平行な辺間の間隔が等しい四角形の孔20c₁、
20c₂を隣接して二つあける。なお、孔20c₁と孔20c₂とは
梁の長手方向の角部にて互いに連通させなくても良い。

第２実施例の孔20c₁、20c₂の形状、孔20c₁、20c₂への
角形リブ体22、23の嵌合や溶接等の仕方は第１実施例と
同じである。

第12図に示すように、梁20の長手方向の角形リブ体22
のアールのある部分22b₁と、この部分22b₁に隣接する角
形リブ体23のアールのある部分23b₁とを互いに溶接ｗす
る。

なお、第10図に示す第２実施例は、Ｈ形鋼梁20に２つ
の口径の大きな開口Ａ₁、Ａ₂を隣接して形成する例であ
るが、３つ以上の口径の大きな開口を隣接して形成する
場合も同様である。

二つの開口Ａ₁、Ａ₂のある第２実施例の鋼製梁につい
て、その荷重−変形曲線図をえがき、従来の各種の梁の
それとを比較すると、第13図のようになる。この図にお
いては、は開口のないＨ形鋼梁、は前記の第２実施
例のＨ形鋼梁、は第20図に示す開口を円管体の補強ス
リーブで補強したＨ形鋼梁、は第22図に示すようなハ
ニカム形の多数の開口のあるＨ形鋼梁、は四角形の平
行な二つの辺が梁の長手方向に対して平行に位置し他の
平行な二つの辺が梁の長手方向に対して直角に位置する
四角形の孔をウェブにあけ、この四角形の孔をこの孔と
同形の角形リブ体で補強したＨ形鋼梁（いわゆる、ボッ
クス穴のあるＨ形鋼梁）の特性をそれぞれ示す。

第13図の荷重−変形曲線図から、のこの発明の第２
実施例のＨ形鋼梁が、の開口のないＨ形鋼梁に近い特
性を有し、開口の口径を大きくしても、充分な最大耐
力、変形能力、剛性を確保していることがわかる。

第３実施例は、第14図に示すように、開口の回りに四
角筒形状のリブを備えた多数の大口径の開口孔Ａ₁ない
しＡ₄を梁30のウェブ30bの全長にわたって隣接して形成
する例である。

角形リブ体を嵌合する多数の孔は、第22図および第23
図に示す（ハ）の従来技術を使って形成する。

第15図に示すように、梁30のウェブ30bにその上下中
間部を境として、角波状の切り溝30cを形成して、梁30
を上下に分割し、２の梁部材30A、30Bを形成する。切り
溝30cは、梁30の長手方向に対して直交する線35に対し
て45°傾斜する傾斜部30c₁と、前記線35に対して傾斜部
30c₁と異なる方向に45°傾斜する傾斜部30c₂と、傾斜部
30c₁と傾斜部30c₂とを結ぶの上円弧状部30c₃および下円
弧状部30c₄とからなっている。この円弧状部30c₃、30c₄
はその曲率半径を角形リブ体31ないし４の肉厚の約３倍
にする。

第16図に示すように、梁部材30Aの波形の山部と梁部
材30Bの波形の山部とを近接または当接させ、鋼材の連
結部材36を使って溶接等により仮固定し、互いに連通ま
たは隣接する多数の四角形状の孔30dを形成する。四角
形状の孔30dはその上下方向の対角線が梁の長手方向に
対して直交する。各四角形状の孔30dに、それぞれ角形
リブ体31ないし34を嵌合する。

第３実施例の角形リブ体31ないし34のウェブの部分等
への溶接の仕方、隣接する角形リブ体の相互の結合のさ
せ方等は第１実施例および第２実施例のものと同じであ
る。

多数の角形リブ体31ないし34を互いに溶接ｗして結合
させてから、互いに連通する多数の孔30dに嵌合するよ
うしてもよい。

なお、第17図に示すように、細長い矩形の鋼板を山部
と谷部のある波形に屈曲させたて波形板41、42を作り、
二つの波形板の山部と谷部とを互いに溶接ｗして、四角
筒形のリブ体が隣接して形成されている連続角形リブ体
40とを作り、これ40をウェブの連通する複数の四角形状
の孔に嵌合して溶接するようにしてもよい。

発明の作用効果この発明の梁は、四角形の対角線の一つが梁の長手方
向に対して直角に位置している四角形の開口の周囲のリ
ブにより、開口の四角形の各辺に沿った辺かなる角形リ
ブ体が形成されてあり、この角形リブ体の四つの辺部分
が、それぞれ梁のフランジの面に対して傾斜して、トラ
ス状に結合され、この角形リブ体の存在により生ずるト
ラス効果（ラチス的効果）により、梁に作用する垂直力
を軸力に置き換えうるから、ウェブの開口を大口径にし
ても、梁の剛性、耐力等を低下させることがない。した
がって、梁成に比して口径の大きい開口を有する梁を容
易に形成することができる。

また、この発明の梁の製造法は、四角形の対角線の一
つが梁の長手方向に対して直角に位置するように、ウェ
ブに四角形の孔を形成し、この四角形の孔に角形リブ体
を嵌合し、角形リブ体をウェブにに溶接して一体に結合
させるものであるから、製造工程を単純化することがで
き、口径の大きな開口を有する梁を安価に供給できる。

特に、鋼製梁としてＨ形鋼を使い、角形リブ体として
角形鋼管を所定長さに切断して形成したものを使うと、
Ｈ形鋼、角形鋼管等の既製の鋼材に簡単な加工を施して
組み立てるだけで、開口を簡単に補強できるから、大口
径の開口のある鋼製梁を安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図は第１実施例を説明するもので、第
１図は鋼製梁の正面図、第２図は第１図のものをＩ−Ｉ
線で断面した側面図、第３図はその製造過程を示す側面
図、第４図は第３図に示すものをII-II線で断面した側
面図、第５図は角形リブ体の製作過程を示す斜視図、第
６図は角形リブ体の正面図、第７図は第６図に示すもの
の側面図、第８図はその製造過程の一部を示す側面図、
第９図は第８図に示すものをIII-III線で断面した側面
図である。第10図ないし第13図は第２実施例を説明する
もので、第10図はその鋼製梁の正面図、第11図および第
12図はその製造過程を示す正面図、第13図は荷重−変形
曲線図、第14図ないし第16図は第３実施例を説明するも
ので、第14図はその鋼製梁の正面図、第15図および第16
図はその製造過程を示す正面図であり、第17図は連続角
形リブ体の正面図である。第18図ないし第23図は従来の
鋼製梁およびその製造方法を示すもので、第18図は開口
をリング状のプレートで補強した鋼製梁の正面図、第19
図は第18図に示すものをIV-IV線で断面した側面図、第2
0図は開口を補強スリーブで補強した鋼製梁の正面図、
第21図は第20図に示すものをＶ−Ｖ線で断面した側面
図、第22図はその他の鋼製梁の正面図、第23図は第22図
に示すものの製造過程を示す正面図である。図中、10、20および30はＨ形鋼梁、10a、20aおよび30a
はフランジ、10b、20bおよび30bはウェブ、10c,20cおよ
び30dは四角形の孔、10dおよび20dは円弧状部、11は角
形鋼管、11aは円弧状部、12、22、23、および31ないし3
4は角形リブ体、40は連続角形リブ体、Ａ₁ないしＡ₄は
開口である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田耕司東京都中央区銀座８丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者野上邦宏東京都中央区銀座８丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者清水朗東京都中央区銀座８丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者木村衛東京都江東区南砂２丁目５番14号株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者金子洋文東京都江東区南砂２丁目５番14号株式会社竹中工務店技術研究所内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェブと一対のフランジとからなる梁にお
いて、ウェブには少なくとも一つの四角形の開口があ
り、この開口の四角形の対角線の一つが梁の長手方向に
対して直角に位置しており、開口の周囲のウェブの部分
にこれと一体にリブが形成され、このリブが開口の四角
形の各辺に沿った辺からなる角形リブ体を形成している
ことを特徴とする開口のある梁。
【請求項２】ウェブと一対のフランジとからなる鋼製梁
において、ウェブには少なくとも一つの四角形の開口が
あり、この開口の四角形の対角線の一つが梁の長手方向
に対して直角に位置しており、開口の周囲のウェブの両
側の部分にこれと一体にリブが形成され、前記リブが、
開口のあるウェブの部分を挾んで、開口の四角形の各辺
に沿った辺からなる角形リブ体を形成し、この角形リブ
体のフランジの内側面に対向する部分とフランジの内側
の部分とが結合されていることを特徴とする開口のある
鋼製梁。
【請求項３】開口の形状が隅部に円弧状部のある四角形
であり、角形リブ体の形状が隅部に円弧状部のある四角
筒形であることを特徴とする請求項１または２記載の開
口のある鋼製梁。
【請求項４】鋼製梁がＨ形鋼または組立Ｈ形鋼で構成さ
れ、角形リブ体が角形鋼管を短く切断したもので構成さ
れていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
１項に記載の開口のある鋼製梁。
【請求項５】鋼製梁のウェブに２以上の四角形の開口が
隣接して形成してあり、各開口の四角形の対角線の一つ
が梁の長手方向に対して直角に位置しており、各開口の
周囲のウェブの両側の部分にこれと一体にリブが形成さ
れ、リブが各開口の四角形の各辺に沿った辺からなる角
形リブ体を形成し、一つの開口の角形リブ体とこれに隣
接する他の開口の角形リブ体とが梁の長手方向の端部に
おいて互いに結合されていることを特徴とする請求項１
ないし４のいずれか１項に記載の開口のある鋼製梁。
【請求項６】ウェブと一対のフランジとからなる金属製
梁の製造法において、孔の四角形の対角線の一つが梁の
長手方向に対して直角に位置するように、ウェブに少な
くとも一つの四角形の孔を形成し、この四角形の孔にそ
の内形と略同じ外形の金属製の角形リブ体を嵌合し、四
角形の孔の周囲に対応する角形リブ体の部分とウェブの
四角形の孔のある部分とを溶接して一体化し、角形リブ
体の内空部を梁の開口とすることを特徴とする開口のあ
る金属製梁の製造法。
【請求項７】ウェブと一対のフランジとからなる鋼製梁
の製造法において、四角形の孔の対角線の一つが梁の長
手方向に対して直角に位置するように、ウェブに少なく
とも一つの四角形の孔を形成し、この四角形の孔にその
内形と略同じ外形の鋼製の角形リブ体を嵌合して、角形
リブ体の両端をそれぞれウェブの両側面から突出させ、
四角形の孔の周囲に対応する角形リブ体の部分とウェブ
の四角形の孔のある部分とを溶接し、かつフランジの内
側面に面する角形リブ体の部分をフランジの内側部に溶
接し、梁と角形リブ体とを一体化し、角形リブ体の内空
部を梁の開口とすることを特徴とする開口のある鋼製梁
の製造法。
【請求項８】梁のウェブに２以上の四角形の孔を互いに
隣接して形成し、各四角形の孔にその内形と略同じ外形
の鋼製の角形リブ体をそれぞれ嵌合し、角形リブ体をウ
ェブに溶接し、一つの角形リブ体の梁の長手方向の端部
をこれに隣接する他の角形リブ体の梁の長手方向の端部
に溶接して結合することを特徴とする請求項６または７
記載の開口のある鋼製梁の製造法。
【請求項９】鋼製梁をＨ形鋼または組立Ｈ形鋼で構成
し、そのウェブに形成する開口の形状を隅部に円弧状部
のある四角形にし、角形リブ体を角形鋼管を短く切断し
て形成することを特徴とする請求項６ないし８のいずれ
か１項に記載の開口のある鋼製梁の製造法。