JP2875106B2 - 構造部材の補強構造及び補強金具 - Google Patents
構造部材の補強構造及び補強金具Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として梁あるいは曲
げが支配的な柱に用いられるＨ形鋼等、ウェブの両端に
フランジを有する構造部材について、地震荷重等による
部材断面の塑性化を考慮した構造部材の補強構造及び補
強金具に関するものである。
げが支配的な柱に用いられるＨ形鋼等、ウェブの両端に
フランジを有する構造部材について、地震荷重等による
部材断面の塑性化を考慮した構造部材の補強構造及び補
強金具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｈ形断面梁等の構造部材においては、圧
縮側フランジの座屈により部材の耐荷能力が急激に低下
するという問題がある。この問題に対しては、大きな曲
げモーメントを受ける部分にスティフナーあるいは補強
リブを設けて補剛したり、部材として座屈を生じる恐れ
がある場合に、剛性を上げるための補強リブ等を設ける
ことが一般に行われている。このような従来の補強形態
の一例としては、実開昭５２−６９１１２号に示される
ようなものもある。
縮側フランジの座屈により部材の耐荷能力が急激に低下
するという問題がある。この問題に対しては、大きな曲
げモーメントを受ける部分にスティフナーあるいは補強
リブを設けて補剛したり、部材として座屈を生じる恐れ
がある場合に、剛性を上げるための補強リブ等を設ける
ことが一般に行われている。このような従来の補強形態
の一例としては、実開昭５２−６９１１２号に示される
ようなものもある。
【０００３】また、特開昭５９−６１６４５号公報に
は、梁の曲げ耐力を向上させることを目的として、大き
な曲げ剛性を必要とする部分のみ、Ｈ形断面部材等の上
下フランジ間に溝形断面部材を嵌合し、ボルトで合着し
たり、フランジとウェブとの隅角部に山形断面部材を合
着し、構造部材の外形寸法を増すことなく、構造部材の
強度を高めた増強梁の構成方法が開示されている。
は、梁の曲げ耐力を向上させることを目的として、大き
な曲げ剛性を必要とする部分のみ、Ｈ形断面部材等の上
下フランジ間に溝形断面部材を嵌合し、ボルトで合着し
たり、フランジとウェブとの隅角部に山形断面部材を合
着し、構造部材の外形寸法を増すことなく、構造部材の
強度を高めた増強梁の構成方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開昭５９−６１６４
５号公報に記載された発明他、従来の構造部材に対する
補強の考え方は、梁等、構造部材の曲げ耐力を向上させ
るものであり、また補強リブによる座屈補剛も行われる
が、これは補強リブを所要間隔で設け、座屈長さを短く
することで、強度向上を図ったものである。
５号公報に記載された発明他、従来の構造部材に対する
補強の考え方は、梁等、構造部材の曲げ耐力を向上させ
るものであり、また補強リブによる座屈補剛も行われる
が、これは補強リブを所要間隔で設け、座屈長さを短く
することで、強度向上を図ったものである。
【０００５】しかし、従来の座屈補剛は、大変形により
一旦座屈が生じると、構造部材としての耐力が急激に劣
化し、構造的に成り立たなくなってしまう場合もあり、
構造部材を安定的に変形させ、その塑性変形能力を積極
的に活用するという考え方によるものではない。
一旦座屈が生じると、構造部材としての耐力が急激に劣
化し、構造的に成り立たなくなってしまう場合もあり、
構造部材を安定的に変形させ、その塑性変形能力を積極
的に活用するという考え方によるものではない。
【０００６】本発明は上述のような課題の解決を目的と
したものであり、圧縮フランジの局部座屈変形による耐
力劣化分を、構造部材の部材断面の中立軸近傍に配置し
た補強部で補う形で、構造部材としての急激な耐力の劣
化を防ぎつつ、構造部材の安定的な変形性能を確保しよ
うとするものである。
したものであり、圧縮フランジの局部座屈変形による耐
力劣化分を、構造部材の部材断面の中立軸近傍に配置し
た補強部で補う形で、構造部材としての急激な耐力の劣
化を防ぎつつ、構造部材の安定的な変形性能を確保しよ
うとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の構造部材の補強
構造は、ウェブの両端にフランジを有する梁または柱等
の構造部材について、フランジの局部座屈変形を許容し
つつ、構造部材の中立軸近傍に設けた所定断面の補強部
により、塑性化による圧縮側フランジの曲げ耐力劣化分
を補うことで、構造部材としての急激な耐力低下を防止
し、かつ部材の塑性変形能力を有効活用するものであ
る。
構造は、ウェブの両端にフランジを有する梁または柱等
の構造部材について、フランジの局部座屈変形を許容し
つつ、構造部材の中立軸近傍に設けた所定断面の補強部
により、塑性化による圧縮側フランジの曲げ耐力劣化分
を補うことで、構造部材としての急激な耐力低下を防止
し、かつ部材の塑性変形能力を有効活用するものであ
る。
【０００８】補強部は、ウェブの両面または片面に取り
付けた所定の形状、断面を有する帯板からなり、帯板の
幅を与える面をウェブの表面に当接させる。この補強部
については、補強材を構造部材のウェブに溶接、ボルト
接合、接着剤その他により取り付けて形成するものと、
予め構造部材と一体的に形成するものとが考えられる。
付けた所定の形状、断面を有する帯板からなり、帯板の
幅を与える面をウェブの表面に当接させる。この補強部
については、補強材を構造部材のウェブに溶接、ボルト
接合、接着剤その他により取り付けて形成するものと、
予め構造部材と一体的に形成するものとが考えられる。
【０００９】また、構造部材のウェブに対する補強部の
形態としては、フランジの曲げねじれ変形による塑性化
が考慮される区間を含む所定区間について、構造部材の
中立軸近傍にフランジと平行に設けるもの、フランジと
平行に設けた補強部または補強材に加え、両フランジ間
を結ぶ（フランジと隙間があく場合を含む）帯板状の連
結材を設けたもの、両フランジ間に延びる（フランジと
隙間があく場合を含む）Ｘ字状の平板状の補強材を設け
たもの等が考えられ、これらの断面は、圧縮側フランジ
の塑性化による中立軸の移動に伴い、補強部がフランジ
の曲げ耐力劣化分を補うのに必要な断面とする。
形態としては、フランジの曲げねじれ変形による塑性化
が考慮される区間を含む所定区間について、構造部材の
中立軸近傍にフランジと平行に設けるもの、フランジと
平行に設けた補強部または補強材に加え、両フランジ間
を結ぶ（フランジと隙間があく場合を含む）帯板状の連
結材を設けたもの、両フランジ間に延びる（フランジと
隙間があく場合を含む）Ｘ字状の平板状の補強材を設け
たもの等が考えられ、これらの断面は、圧縮側フランジ
の塑性化による中立軸の移動に伴い、補強部がフランジ
の曲げ耐力劣化分を補うのに必要な断面とする。
【００１０】また、補強材をＨ形鋼梁、Ｈ形断面柱等の
構造部材のウェブの両面または片面に取り付ける形式で
は、構造部材の中立軸近傍に位置する軸方向補強部と、
構造部材の両フランジ間に延びる連結部とからなるＴ字
状、Ｈ字状等の平板状の補強材、あるいは構造部材の両
フランジ間に延び中立軸近傍で交差するＸ字状の平板状
の補強材等を、それぞれ１つの補強金具として取り扱う
こともできる。
構造部材のウェブの両面または片面に取り付ける形式で
は、構造部材の中立軸近傍に位置する軸方向補強部と、
構造部材の両フランジ間に延びる連結部とからなるＴ字
状、Ｈ字状等の平板状の補強材、あるいは構造部材の両
フランジ間に延び中立軸近傍で交差するＸ字状の平板状
の補強材等を、それぞれ１つの補強金具として取り扱う
こともできる。
【００１１】
【実施例】次に、図示した実施例について説明する。
【００１２】図１は本発明を構造部材としてのＨ形鋼梁
１に適用した場合の一実施例を示したもので、部材が塑
性化し、フランジ（説明及び図面の都合上、仮に上フラ
ンジを圧縮側フランジ３ａ、下フランジを引張側フラン
ジ３ｂとするが、地震荷重その他、交番荷重を考えた場
合、一方に限定されるものではない）に局部座屈が生ず
ると考えられる区間を含む所定区間について、断面の中
立軸近傍のウェブ２両面に帯板（帯鋼板）からなる補強
材４ａを取り付け、補強部４を形成したものである。
１に適用した場合の一実施例を示したもので、部材が塑
性化し、フランジ（説明及び図面の都合上、仮に上フラ
ンジを圧縮側フランジ３ａ、下フランジを引張側フラン
ジ３ｂとするが、地震荷重その他、交番荷重を考えた場
合、一方に限定されるものではない）に局部座屈が生ず
ると考えられる区間を含む所定区間について、断面の中
立軸近傍のウェブ２両面に帯板（帯鋼板）からなる補強
材４ａを取り付け、補強部４を形成したものである。
【００１３】補強材４ａは、Ｈ形鋼梁１の圧縮側フラン
ジ３ａが局部座屈を生ずる可能性のある区間近傍にのみ
設ければよいが、弾性が維持される区間まである程度入
り込む長さとする。
ジ３ａが局部座屈を生ずる可能性のある区間近傍にのみ
設ければよいが、弾性が維持される区間まである程度入
り込む長さとする。
【００１４】また、本実施例では中立軸近傍の補強部４
を構造部材と別体の補強材４ａで形成しているが、同様
の断面を一体成形することも可能である。例えば、圧延
等で一体成形する場合には、製作上、補強部４を構造部
材の部材全長とする場合もあり得る。
を構造部材と別体の補強材４ａで形成しているが、同様
の断面を一体成形することも可能である。例えば、圧延
等で一体成形する場合には、製作上、補強部４を構造部
材の部材全長とする場合もあり得る。
【００１５】図２は補強部４の作用を示したもので、圧
縮側フランジ３ａの局部座屈が進むに従って、圧縮側フ
ランジ３ａの耐荷能力が劣化して行くが、中立軸近傍に
補強部４があることで、補強部４と未だ健全な引張側フ
ランジ３ｂとが低下分の曲げモーメントＭ”を負担して
行く。
縮側フランジ３ａの局部座屈が進むに従って、圧縮側フ
ランジ３ａの耐荷能力が劣化して行くが、中立軸近傍に
補強部４があることで、補強部４と未だ健全な引張側フ
ランジ３ｂとが低下分の曲げモーメントＭ”を負担して
行く。
【００１６】図３は図２の関係を局部座屈が生じる断面
について示したもので、局部座屈が発生するまでは、断
面中立軸のＸ−Ｘ軸回りに曲げモーメントＭを負担し、
補強部４ではほとんど受け持たない。圧縮側フランジ３
ａの耐荷力が低下して行くと、圧縮側フランジ３ａの耐
力に見合う曲げモーメントＭ’はＸ−Ｘ軸回りに上下フ
ランジ３で持ち、低下分の曲げモーメントＭ”は圧縮側
となる補強部４と引張側フランジ３ｂとでＸ’−Ｘ’軸
回りに負担する。
について示したもので、局部座屈が発生するまでは、断
面中立軸のＸ−Ｘ軸回りに曲げモーメントＭを負担し、
補強部４ではほとんど受け持たない。圧縮側フランジ３
ａの耐荷力が低下して行くと、圧縮側フランジ３ａの耐
力に見合う曲げモーメントＭ’はＸ−Ｘ軸回りに上下フ
ランジ３で持ち、低下分の曲げモーメントＭ”は圧縮側
となる補強部４と引張側フランジ３ｂとでＸ’−Ｘ’軸
回りに負担する。
【００１７】このようなことから、一例として、上下フ
ランジが対象なＨ形断面部材で補強材を断面中立軸位置
に設けた場合、補強部の断面積Ａs （補強材とそれが接
する部分のウェブ板を含む）はフランジの断面積Ａf に
対し、概略次の関係式を満たせばよい。
ランジが対象なＨ形断面部材で補強材を断面中立軸位置
に設けた場合、補強部の断面積Ａs （補強材とそれが接
する部分のウェブ板を含む）はフランジの断面積Ａf に
対し、概略次の関係式を満たせばよい。
【００１８】Ａs ／Ａf ≧４｜α’／α｜ ここで、αは部材の弾性勾配、α’は耐力劣化後の平均
的勾配である（図４参照）。
的勾配である（図４参照）。
【００１９】図５は構造部材として、ウェブ１２の両端
にフランジ１３を有するＨ形断面柱１１を考えた場合で
あり、(a) は補強部がない場合、(b) は中立軸位置のウ
ェブ両面に補強部１４を設けた場合である。軸力の作用
する柱では部材全長ないしは曲げモーメントの大きな材
端近傍で補強部１４を設ければ、前記効果の他、軸力の
存在による塑性モーメントの低下分を回復する効果もあ
る。従って、高軸力の柱を設計する場合に、補強材１４
ａとして高強度鋼を利用することは有効である。
にフランジ１３を有するＨ形断面柱１１を考えた場合で
あり、(a) は補強部がない場合、(b) は中立軸位置のウ
ェブ両面に補強部１４を設けた場合である。軸力の作用
する柱では部材全長ないしは曲げモーメントの大きな材
端近傍で補強部１４を設ければ、前記効果の他、軸力の
存在による塑性モーメントの低下分を回復する効果もあ
る。従って、高軸力の柱を設計する場合に、補強材１４
ａとして高強度鋼を利用することは有効である。
【００２０】図６及び図７は、それぞれＨ形鋼梁１につ
いて、部材の両端に帯板からなる補強材４ａを、帯板の
幅方向がＨ形鋼梁１のウェブ２の上下方向と一致するよ
うに取り付けた場合の実施例を示したものである。
いて、部材の両端に帯板からなる補強材４ａを、帯板の
幅方向がＨ形鋼梁１のウェブ２の上下方向と一致するよ
うに取り付けた場合の実施例を示したものである。
【００２１】一般に、ウェブ２の板厚が薄い場合には、
ウェブ２を挟むように平板で補強することは、ウェブ２
を健全にする上で効果的である。もちろん、補強材４ａ
がウェブ２の片側であることはかまわない。
ウェブ２を挟むように平板で補強することは、ウェブ２
を健全にする上で効果的である。もちろん、補強材４ａ
がウェブ２の片側であることはかまわない。
【００２２】通常、Ｈ形鋼梁１は両材端で塑性化するこ
とが予想されるので、変形能力に優れた部材として、図
６、図７のような、ウェブ２を帯板で補強した形鋼を規
格化しておくことも考えられる。
とが予想されるので、変形能力に優れた部材として、図
６、図７のような、ウェブ２を帯板で補強した形鋼を規
格化しておくことも考えられる。
【００２３】これらの図に示すように、材端部接合のた
め、補強材４ａの端部をＨ形鋼梁１の端部面よりわずか
に控えるのはかまわない。また、ウェブ２でのボルト接
合では接合金具が取り付くため、その分補強材がなくて
も補強効果は失われない。Ｈ形鋼梁１の材端部と補強材
４ａの端部との間に隔たりがある場合は、補強材４ａの
端部に縦スティフナーを設ける等して、この部分で局部
的に破壊しないよう工夫する必要がある。
め、補強材４ａの端部をＨ形鋼梁１の端部面よりわずか
に控えるのはかまわない。また、ウェブ２でのボルト接
合では接合金具が取り付くため、その分補強材がなくて
も補強効果は失われない。Ｈ形鋼梁１の材端部と補強材
４ａの端部との間に隔たりがある場合は、補強材４ａの
端部に縦スティフナーを設ける等して、この部分で局部
的に破壊しないよう工夫する必要がある。
【００２４】補強材４ａの幅は最大でもＨ形鋼梁１の梁
せいの０．８倍程度とし、ウェブ２全幅を覆うことは望
ましくない。これは部材の塑性変形が圧縮側フランジ３
ａの局部変形に大きく依存しており、部材の塑性変形を
大きくするためには、フランジ及びその近傍の局部変形
を起きやすくすることも必要だからである。
せいの０．８倍程度とし、ウェブ２全幅を覆うことは望
ましくない。これは部材の塑性変形が圧縮側フランジ３
ａの局部変形に大きく依存しており、部材の塑性変形を
大きくするためには、フランジ及びその近傍の局部変形
を起きやすくすることも必要だからである。
【００２５】補強材４ａを添接する長さは、Ｈ形鋼梁１
のフランジ幅の２〜８倍、梁せいの１〜３倍程度であ
り、補強材４ａの幅が広ければ長さは短くてよく、幅が
狭い場合には長くする必要がある。これはウェブ２の板
厚にも関係し、ウェブ２の板厚が薄いほど、補強材４ａ
を長くしないと、力の分担がスムーズに行われない。
のフランジ幅の２〜８倍、梁せいの１〜３倍程度であ
り、補強材４ａの幅が広ければ長さは短くてよく、幅が
狭い場合には長くする必要がある。これはウェブ２の板
厚にも関係し、ウェブ２の板厚が薄いほど、補強材４ａ
を長くしないと、力の分担がスムーズに行われない。
【００２６】図８は、本発明のさらに他の実施例を示し
たもので、補強材２４ａを部材の短い区間に効果的に設
けるために、両フランジ３ａ，３ｂの力を中立軸近傍に
配置される補強材２４ａに伝えるべく、両フランジ３
ａ，３ｂとつながる連結材２４ｂを設けた補強構造とし
ている。両フランジ３ａ，３ｂを結ぶ連結材２４ｂは、
補強材２４ａと一体のもので良く、図に示すようにフラ
ンジ３ａ，３ｂに直接取り付けても、フランジ３ａ，３
ｂと若干離して取り付けても良い。大きな塑性変形を確
保する上で後者が有効となる場合がある。
たもので、補強材２４ａを部材の短い区間に効果的に設
けるために、両フランジ３ａ，３ｂの力を中立軸近傍に
配置される補強材２４ａに伝えるべく、両フランジ３
ａ，３ｂとつながる連結材２４ｂを設けた補強構造とし
ている。両フランジ３ａ，３ｂを結ぶ連結材２４ｂは、
補強材２４ａと一体のもので良く、図に示すようにフラ
ンジ３ａ，３ｂに直接取り付けても、フランジ３ａ，３
ｂと若干離して取り付けても良い。大きな塑性変形を確
保する上で後者が有効となる場合がある。
【００２７】上述した図８の実施例における連結材２４
ｂと一体の補強材２４ａは、一つの補強金具として取り
扱うことができる。
ｂと一体の補強材２４ａは、一つの補強金具として取り
扱うことができる。
【００２８】図９〜図１１は、同様の補強金具として、
鋼板等からなる平板状の補強金具４１，４２，４３の例
を示したものである。これらは、ボルト接合、溶接、あ
るいは接着剤等により、構造部材のウェブ面に取り付け
ることができる。図９の補強金具４１は水平補強材４１
ａの両端に鉛直補強材４１ｂを形成し、Ｈ字状としたも
の、図１０及び図１１の補強金具４２，４３はＸ字状と
したもので、図１０の補強金具４２に比べ、図１１の補
強金具４３では補強断面を大きくとっている。補強金具
４１，４２，４３の端部は、構造部材のフランジから少
し離してかまわない。
鋼板等からなる平板状の補強金具４１，４２，４３の例
を示したものである。これらは、ボルト接合、溶接、あ
るいは接着剤等により、構造部材のウェブ面に取り付け
ることができる。図９の補強金具４１は水平補強材４１
ａの両端に鉛直補強材４１ｂを形成し、Ｈ字状としたも
の、図１０及び図１１の補強金具４２，４３はＸ字状と
したもので、図１０の補強金具４２に比べ、図１１の補
強金具４３では補強断面を大きくとっている。補強金具
４１，４２，４３の端部は、構造部材のフランジから少
し離してかまわない。
【００２９】図１３、図１４は本発明の補強構造に関
し、梁の数値解析を行ったものである。
し、梁の数値解析を行ったものである。
【００３０】図１３は解析モデルを示し、Ｈ形鋼梁の断
面における高さ４００mm、フランジ幅１４７mm、ウェブ
厚６mm、フランジ厚１２mm、部材長２０００mmとし、以
下の４タイプを比較した。
面における高さ４００mm、フランジ幅１４７mm、ウェブ
厚６mm、フランジ厚１２mm、部材長２０００mmとし、以
下の４タイプを比較した。
【００３１】 Ｏタイプ（降伏点σy ＝３．０、５．０、８．０ｔ
／cm2 の３種類）：無補強 Ａタイプ（降伏点σy ＝５．０、８．０ｔ／cm2 の
２種類）：ｄs ＝（１／３）ｄ、ｔs ＝３ｔw Ｂタイプ（降伏点σy ＝８．０ｔ／cm2 ）：ｄs ＝
（１／２）ｄ、ｔs ＝３ｔw Ｃタイプ（降伏点σy ＝８．０ｔ／cm2 ）：ｄs ＝
（１／３）ｄ、ｔs ＝５ｔw ここで、ｄs は補強材としての帯板の幅、ｔs は帯板の
板厚である。
／cm2 の３種類）：無補強 Ａタイプ（降伏点σy ＝５．０、８．０ｔ／cm2 の
２種類）：ｄs ＝（１／３）ｄ、ｔs ＝３ｔw Ｂタイプ（降伏点σy ＝８．０ｔ／cm2 ）：ｄs ＝
（１／２）ｄ、ｔs ＝３ｔw Ｃタイプ（降伏点σy ＝８．０ｔ／cm2 ）：ｄs ＝
（１／３）ｄ、ｔs ＝５ｔw ここで、ｄs は補強材としての帯板の幅、ｔs は帯板の
板厚である。
【００３２】図１３は解析結果であり、縦軸に材端モー
メントＭ、横軸に部材変形角θをとっている。グラフ
中、点線が無補強梁（Ｏタイプ）の荷重変形関係を示
し、無補強梁では材料降伏点が上がるとともに、最大耐
力以降フランジの局部座屈発生に伴って、急激に耐力劣
化する。それに対し、補強梁では変形性能が大幅に改善
され、特に高降伏点鋼（降伏点σy ＝８．０ｔ／cm2 ）
において顕著である。
メントＭ、横軸に部材変形角θをとっている。グラフ
中、点線が無補強梁（Ｏタイプ）の荷重変形関係を示
し、無補強梁では材料降伏点が上がるとともに、最大耐
力以降フランジの局部座屈発生に伴って、急激に耐力劣
化する。それに対し、補強梁では変形性能が大幅に改善
され、特に高降伏点鋼（降伏点σy ＝８．０ｔ／cm2 ）
において顕著である。
【００３３】図１４は数値シミュレーションによる梁端
部の局部座屈変形の様子を示したもので、(a) が無補強
の場合、(b) が本発明において中立軸近傍に補強部を形
成した場合である。
部の局部座屈変形の様子を示したもので、(a) が無補強
の場合、(b) が本発明において中立軸近傍に補強部を形
成した場合である。
【００３４】(a) ではフランジの局部変形とともに、ウ
ェブ全体に変形が伝わり、それ程大きな変形にならない
のに耐力劣化する。これに対し、(b) ではフランジの局
部変形が大きく成長してもウェブ中央部が補強材により
健全で耐力劣化につながらない。
ェブ全体に変形が伝わり、それ程大きな変形にならない
のに耐力劣化する。これに対し、(b) ではフランジの局
部変形が大きく成長してもウェブ中央部が補強材により
健全で耐力劣化につながらない。
【００３５】図１５、図１６は本発明の補強構造に関
し、柱の一定軸力せん断曲げ実験を行ったものである。
し、柱の一定軸力せん断曲げ実験を行ったものである。
【００３６】図１５(a) 、(b) は試験体及び載荷方法を
示したもので、試験体としては、高さ１５０mm、フラン
ジ幅１５０mm、ウェブ厚９mm、フランジ厚１２mm、長さ
１２００mm、部材の降伏点σy ＝２．７４ｔ／cm2 のＨ
形鋼を用いた。このＨ形断面柱１１としての試験体の断
面中立軸に関し、ウェブ１２の両側に、補強材として板
厚９mmのＸ字状の補強材４１を溶接で取り付けた。な
お、Ｘ字状の補強材４１の端部と、Ｈ形断面柱１１の両
フランジ１３ａ，１３ｂとの間には若干の隙間が形成さ
れている。この試験体と無補強の試験体について、一定
軸力Ｐ（柱断面積×０．３σy ）のもと、せん断荷重Ｑ
を作用させ、柱頭水平変形δを求めた。
示したもので、試験体としては、高さ１５０mm、フラン
ジ幅１５０mm、ウェブ厚９mm、フランジ厚１２mm、長さ
１２００mm、部材の降伏点σy ＝２．７４ｔ／cm2 のＨ
形鋼を用いた。このＨ形断面柱１１としての試験体の断
面中立軸に関し、ウェブ１２の両側に、補強材として板
厚９mmのＸ字状の補強材４１を溶接で取り付けた。な
お、Ｘ字状の補強材４１の端部と、Ｈ形断面柱１１の両
フランジ１３ａ，１３ｂとの間には若干の隙間が形成さ
れている。この試験体と無補強の試験体について、一定
軸力Ｐ（柱断面積×０．３σy ）のもと、せん断荷重Ｑ
を作用させ、柱頭水平変形δを求めた。
【００３７】図１６は試験結果を示したもので、図１６
のグラフにおいて、縦軸はせん断荷重ＱをＱp （部材端
が全塑性モーメントとなるときの荷重）で無次元化し、
横軸は柱頭水平変形δをδp （Ｑp における変形）で無
次元化している。
のグラフにおいて、縦軸はせん断荷重ＱをＱp （部材端
が全塑性モーメントとなるときの荷重）で無次元化し、
横軸は柱頭水平変形δをδp （Ｑp における変形）で無
次元化している。
【００３８】実線が本発明の補強を行った場合であり、
破線が無補強の場合である。図に示されるように、無補
強の柱では最大荷重以後、端部のフランジ局部座屈発生
に伴って急激に耐力が劣化するのに対し、本発明の補強
材４１を取り付けた柱では急激な耐力劣化は相当遅れて
発生する。
破線が無補強の場合である。図に示されるように、無補
強の柱では最大荷重以後、端部のフランジ局部座屈発生
に伴って急激に耐力が劣化するのに対し、本発明の補強
材４１を取り付けた柱では急激な耐力劣化は相当遅れて
発生する。
【００３９】
【発明の効果】 構造部材の圧縮側フランジの局部座
屈に対し、中立軸近傍に設けた補強部が耐荷能力の低下
分を負担することで、構造部材としての急激な耐力低下
が抑制され、構造部材全体としての崩壊を有効に防止す
ることができる。
屈に対し、中立軸近傍に設けた補強部が耐荷能力の低下
分を負担することで、構造部材としての急激な耐力低下
が抑制され、構造部材全体としての崩壊を有効に防止す
ることができる。
【００４０】 補強部を構造部材の中立軸近傍に設け
ることで、補強部が初期の応力変形状態にほとんど関与
せず、設計を複雑にすることがない。
ることで、補強部が初期の応力変形状態にほとんど関与
せず、設計を複雑にすることがない。
【００４１】 梁や柱等の材端部に適用した場合にお
いては、圧縮側のフランジの座屈に伴う耐荷能力の低下
を補うとともに、安定的な変形を可能とし、材端部にお
ける塑性変形能力を有効活用することができる。
いては、圧縮側のフランジの座屈に伴う耐荷能力の低下
を補うとともに、安定的な変形を可能とし、材端部にお
ける塑性変形能力を有効活用することができる。
【００４２】 一般に、構造部材のウェブの板厚が薄
い場合に、帯板や平板状の補強材により、ウェブを挟む
ように平板で補強することは、ウェブを健全にする上で
効果的である。また、補強材がウェブに対して面で接す
るため、溶接以外に、ボルト接合、接着剤等により、簡
単に取り付けることができる。
い場合に、帯板や平板状の補強材により、ウェブを挟む
ように平板で補強することは、ウェブを健全にする上で
効果的である。また、補強材がウェブに対して面で接す
るため、溶接以外に、ボルト接合、接着剤等により、簡
単に取り付けることができる。
【００４３】 構造部材のウェブに補強材を取り付け
る形式では、既設構造物の構造部材にも適用することが
できる。
る形式では、既設構造物の構造部材にも適用することが
できる。
【００４４】 補強材を１つの補強金具として製作す
ることで、大量生産によるコスト低減、品質の向上が図
れる。
ることで、大量生産によるコスト低減、品質の向上が図
れる。
【図１】 本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】 圧縮側フランジに局部座屈が発生した場合の
本発明における補強材の作用を説明するための斜視図で
ある。
本発明における補強材の作用を説明するための斜視図で
ある。
【図３】 局部座屈が生じる断面における補強材の作用
を説明するための模式図である。
を説明するための模式図である。
【図４】 構造部材の弾性勾配と、耐力劣化後の勾配と
の関係を概略的に示したグラフである。
の関係を概略的に示したグラフである。
【図５】 Ｈ形断面柱における補強部の作用を説明する
ための図であり、(a) は補強部がない場合、(b) は中立
軸位置のウェブ両面に補強材を設けた場合である。
ための図であり、(a) は補強部がない場合、(b) は中立
軸位置のウェブ両面に補強材を設けた場合である。
【図６】 本発明をＨ形鋼梁に適用した場合の一実施例
を示したもので、(a) は側面図、(b) は正面図である。
を示したもので、(a) は側面図、(b) は正面図である。
【図７】 本発明をＨ形鋼梁に適用した場合の他の実施
例を示したもので、(a) は側面図、(b) は正面図であ
る。
例を示したもので、(a) は側面図、(b) は正面図であ
る。
【図８】 本発明のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。
る。
【図９】 本発明の補強金具の一実施例を示したもの
で、(a) は正面図、(b) はそのＡ−Ａ断面図である。
で、(a) は正面図、(b) はそのＡ−Ａ断面図である。
【図１０】 本発明の補強金具の他の実施例を示したも
ので、(a) は正面図、(b) はそのＢ−Ｂ断面図である。
ので、(a) は正面図、(b) はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】 本発明の補強金具のさらに他の実施例を示
したもので、(a) は正面図、(b) はそのＣ−Ｃ断面図で
ある。
したもので、(a) は正面図、(b) はそのＣ−Ｃ断面図で
ある。
【図１２】 本発明の補強構造に関する梁の数値解析に
おける解析モデル図である。
おける解析モデル図である。
【図１３】 図１２の解析モデルに対応する荷重変形関
係の解析結果を示すグラフである。
係の解析結果を示すグラフである。
【図１４】 数値シミュレーションによる梁端部の局部
座屈変形の様子を示したもので、(a) は無補強の場合の
変形図、(b) は本発明の補強構造の場合の変形図であ
る。
座屈変形の様子を示したもので、(a) は無補強の場合の
変形図、(b) は本発明の補強構造の場合の変形図であ
る。
【図１５】 柱の一定軸力せん断曲げ実験に用いた試験
体を示したもので、(a) は正面図、(b) は補強部の断面
図である。
体を示したもので、(a) は正面図、(b) は補強部の断面
図である。
【図１６】 柱の一定軸力せん断曲げ実験における試験
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
１…梁、２…ウェブ、３ａ…圧縮側フランジ、３ｂ…引
張側フランジ、４…補強部、４ａ…補強材、５…柱、６
…縦リブ、 １１…柱、１２…ウェブ、１３…フランジ、１４…補強
部、１４ａ…補強材、２４ａ…補強材、２４ｂ…連結材
２４ｂ、 ４１，４２，４３…補強金具、
張側フランジ、４…補強部、４ａ…補強材、５…柱、６
…縦リブ、 １１…柱、１２…ウェブ、１３…フランジ、１４…補強
部、１４ａ…補強材、２４ａ…補強材、２４ｂ…連結材
２４ｂ、 ４１，４２，４３…補強金具、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E04C 3/04 E04C 3/32 E04B 1/24
Claims (8)
- 【請求項１】 ウェブの両端にフランジを有する構造部
材の前記フランジの塑性域を対象とした構造部材の補強
構造であって、前記フランジの曲げねじれ変形による塑
性化が考慮される区間を含む所定区間について、前記構
造部材の部材断面の中立軸近傍に、塑性化による前記フ
ランジの圧縮側フランジの曲げ耐力劣化分を補うための
所定断面の補強部を、前記フランジと平行に設けてな
り、前記補強部は、前記ウェブの両面または片面に取り
付けた帯板からなり、該帯板の幅を与える面を前記ウェ
ブの表面に当接させてある請求項１記載の構造部材の補
強構造。 - 【請求項２】 前記補強部は、前記構造部材のフランジ
が座屈を生ずる可能性のある区間近傍にのみ部分的に設
けてある請求項１記載の構造部材の補強構造。 - 【請求項３】 前記補強部は、前記構造部材の軸方向両
端の所定区間にのみ設けてある請求項１記載の構造部材
の補強構造。 - 【請求項４】 前記フランジ部と平行に設けた帯板から
なる前記補強部に加え、さらに前記補強部から前記構造
部材の両フランジ間に延びる連結材としての帯板を、該
帯板の幅を与える面を前記ウェブの表面に当接させて設
けたことを特徴とする請求項１、２または３記載の構造
部材の補強構造。 - 【請求項５】 ウェブの両端にフランジを有する構造部
材の前記フランジの塑性域を対象とした構造部材の補強
構造であって、前記フランジの曲げねじれ変形による塑
性化が考慮される区間を含む所定区間について、前記ウ
ェブの両面または片面に、前記構造部材の両フランジ間
に延びるＸ字状の平板状の補強材を前記ウェブの表面に
当接させて設けたことを特徴とする構造部材の補強構
造。 - 【請求項６】 前記構造部材はＨ形鋼である請求項１〜
５項のいずれか１項記載の構造部材の補強構造。 - 【請求項７】 Ｈ形鋼の両フランジ間のウェブに添接さ
れる平板状の補強金具であって、前記Ｈ形鋼の中立軸近
傍に位置する軸方向補強部と、前記Ｈ形鋼の両フランジ
間に延びる連結部とからなることを特徴とする構造部材
の補強金具。 - 【請求項８】 Ｈ形鋼の両フランジ間のウェブに添接さ
れる平板状の補強金具であって、前記Ｈ形鋼の両フラン
ジ間に延び、前記Ｈ形鋼の中立軸近傍で交差するＸ字状
の形状をなすことを特徴とする構造部材の補強金具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4173400A JP2875106B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 構造部材の補強構造及び補強金具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4173400A JP2875106B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 構造部材の補強構造及び補強金具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617507A JPH0617507A (ja) | 1994-01-25 |
| JP2875106B2 true JP2875106B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=15959717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4173400A Expired - Fee Related JP2875106B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 構造部材の補強構造及び補強金具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2875106B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH11280147A (ja) * | 1998-03-30 | 1999-10-12 | Shimizu Corp | 耐震型柱・梁接合構造 |
| JP3411888B2 (ja) | 1999-08-26 | 2003-06-03 | 新日本製鐵株式会社 | 接合構造体 |
| KR20030012012A (ko) * | 2001-07-30 | 2003-02-12 | 이형훈 | 트러스보강재가 부착된 강재 |
| JP4028759B2 (ja) * | 2002-06-05 | 2007-12-26 | 積水化学工業株式会社 | 鉄骨建築物及び柱と梁の接合構造 |
| JP6038549B2 (ja) * | 2012-08-28 | 2016-12-07 | 岡部株式会社 | Ｈ形鋼製鉄骨梁の補強構造 |
| JP6038550B2 (ja) * | 2012-08-28 | 2016-12-07 | 岡部株式会社 | Ｈ形鋼製鉄骨梁の補強構造 |
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| JP6375616B2 (ja) * | 2013-12-02 | 2018-08-22 | 新日鐵住金株式会社 | ハイブリッドｈ形鋼梁の補剛構造 |
| JP6408786B2 (ja) * | 2014-04-28 | 2018-10-17 | ミサワホーム株式会社 | 床梁及び床梁支持構造 |
| CN106968394A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-07-21 | 安徽天澄钢构有限公司 | 一种钢结构梁柱 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5215140A (en) * | 1975-07-28 | 1977-02-04 | Takenaka Komuten Co | Method of joining composite reinforcement |
| JPS5947779B2 (ja) * | 1978-09-04 | 1984-11-21 | 鹿島建設株式会社 | 柱、梁の接合法 |
| JPS5893111U (ja) * | 1981-12-17 | 1983-06-24 | 住友金属工業株式会社 | 軽量ｈ形鋼梁 |
| JPS59168424U (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-10 | 新日本製鐵株式会社 | 薄肉リブ付ウエブｈ形鋼 |
| JPH04128460A (ja) * | 1990-09-19 | 1992-04-28 | Toshiro Suzuki | 補剛構造部材 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP4173400A patent/JP2875106B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0617507A (ja) | 1994-01-25 |
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