JP3582558B2 - ウエブに直交する軸まわりの曲げ性能に優れた建築構造用支持部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にスチールハウスにおいて使用される薄鋼板製等の支持部材ユニットの補強構造及び支持部材ユニットを補強した建築構造用支持部材で、耐力耐震構造の屋根下地を構成する鋼製たるき、床下地を構成する根太材として使用するのに適し、その他の建築構造用部材としても使用可能な薄鋼板製等の支持部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、建築構造用構造物の曲げ部材は、その支持スパン、あるいは加わる荷重によって必要となる断面性能が大きく変化するために、使用する部材の形状，あるいは、部材の板厚を使用箇所に合わせて変化させる必要があり、その為使用する部材の種類が増して不経済になる。
一方、使用する部材の種類を減らす為に、全ての部材を最も断面性能の大きな部材に統一することも多くおこなわれているが、部位によっては必要以上の性能を有する部材が使用されることになるため不経済になる。
前記の問題を解決するための一つの方法として、図１２に示すようなウエブ１と一体に連設された第１フランジ２と第２フランジ３を備えたＣ形鋼からなる支持部材ユニット４相互を、図１３に示すように、各ウエブ１を同レベルに配置して、前記各支持部材ユニット４におけるウエブ相互を当接さて結合させたつづり合わせ梁２０が使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
つづり合わせ梁２０のように構成すれば、同じ部材を２つ組み合わせることで、２倍の断面性能を有する部材にすることができる。しかし材料を２倍にして性能も２倍であるので、より大きな断面性能を有する部材にならないので、コスト高になるという問題がある。
【０００４】
本発明は前記従来の問題点を解決したもので、同一断面部材のウエブ同士を重ね合わせると共にウエブ巾方向に相対的にずらして配置して、ドリリングタッピングネジ，スクリュウ接合，溶接，ボルト接合等でウエブ相互を接合することで、高耐力，高剛性を有し、大きな経済的な効果が見込め、現場施工する場合においても優れている建築構造用薄鋼板製等の建築構造用支持部材を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は、一枚の帯状薄鋼板を折り曲げ加工して、少なくともウエブとその両端に、第１フランジと第２フランジを一体に連設して支持部材ユニットを構成し、同一断面部材からなる一対の前記支持部材ユニットにおけるウエブ相互を当接させると共に、ウエブ巾方向に、ウエブ相互の重ね合わせ長さＬが、ウエブの巾をＷとして、Ｗ／１０≦Ｌ≦Ｗ９／１０となるように相対的にずらして配置し、かつウエブ相互をネジまたは溶接などで結合して構成してなることを特徴とする。
また、本発明は、一枚の帯状薄鋼板を折り曲げ加工して、ウエブの両端にこれと一体に連設された第１フランジと第２フランジを設け、第１フランジの先端を折返して第３フランジを設けることで略Ｊ又は略逆Ｊ形の端面形状の薄鋼板製支持部材ユニットを構成し、同一断面部材からなる一対の前記支持部材ユニットを互いに逆向き配置してウエブ相互を当接させると共に、ウエブ巾方向に、ウエブ相互の重ね合わせ長さＬが、ウエブの巾をＷとして、Ｗ／１０≦Ｌ≦Ｗ９／１０となるように相対的にずらして配置し、かつウエブ相互をネジまたは溶接などで結合して構成してなることを特徴とする。
また、本発明は、第１または第２の発明において、前記第１フランジないし第３フランジの少なくともいずれか一つにリップを一体に形成したことを特徴とする。
【０００６】
本発明によると、薄鋼板等を曲げ加工で一体成形でき、同一断面部材のウエブ同士を重ね合わせると共にウエブ巾方向に相対的にずらして配置して、ドリリングタッピングネジ，スクリュウ接合，溶接，ボルト接合等で接合することで、高耐力，高剛性を有し、大きな経済的な効果が見込め、現場施工する場合においても優れている建築構造用薄鋼板製等の支持部材とすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１および図２は、本発明において使用される第１例の支持部材ユニット４およびその支持部材ユニット４を使用して構成した薄鋼板製支持部材５の第一実施形態を示すものであって、一枚の帯状薄鋼板が折り曲げ加工されて、ウエブ１の両端部に、これと一体に第１フランジ（上部フランジ）２および第２フランジ（下部フランジ）３がウエブ１と直角に屈曲連設され、かつ前記ウエブ１と平行に、上部フランジ２および下部フランジ３先端部にこれと一体にリップ６が直角に屈曲連設されて、支持部材ユニット４が構成されている。この薄鋼板製支持部材ユニット４は、厚さ０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲、多くの場合は、１．０ｍｍ厚で所定長さの一枚の薄鋼板を、ロールフォーミングにより曲げ加工して図示の端面形状（この場合はリップ付き溝型鋼であるが、リップ６のない軽量溝型鋼にすることもできるので、これらを総称してＣ形鋼と略称する）に成形されたものである。
【０００８】
このように構成された同一断面部材からなる一対の前記薄鋼板製支持部材ユニット４におけるウエブ相互を重合するように当接させると共にウエブ１の巾方向に、ウエブ１のほぼ１／２の巾が重合するように相対的にずらして配置し、かつウエブ１相互が、ウエブ巾方向に所定の間隔を置くと共にウエブ長手方向（支持部材ユニット４の長手方向）に所定の間隔を置いて打込まれたドリリングタッピングネジ７等の固着手段により相互に固着されて構造物用薄鋼板製支持部材５が構成されている。
【０００９】
前記ウエブ１相互の重ね合わせ部分の巾は、その巾が小さくするほど曲げ剛性および曲げ耐力は大きくなり補強効果は大きくなるが、十分に接合するためには、ある程度の重ね合わせ長さ（ラップ長）Ｌを必要になるため、以下の範囲に設定する事ができる。すなわち、一対の前記薄鋼板製支持部材ユニット４におけるウエブ１相互の重ね合わせ長さＬを、ウエブの巾をＷとして、
Ｗ／１０≦Ｌ≦Ｗ９／１０
【００１０】
ウエブ１相互の重ね合わせ部分の巾は、その巾が大きくすると曲げ剛性および曲げ耐力は小さくなり十分な補強効果が期待できなくなり、重ね合わせ部分の巾が小さすぎると不安定な構造となるため、重ね合わせ長さ（ラップ長）Ｌを以下の範囲に設定するのが望ましい。
Ｗ／３≦Ｌ≦Ｗ３／５
【００１１】
支持部材５を構成する場合、図３の（Ａ）に示すように、上側の支持部材ユニット４に対して、その支持部材ユニット４よりも短尺の支持部材ユニット４ａを前述と同様にウエブ１相互を結合するようにしてもよい。前記上側の支持部材ユニット４のウエブ１の端部には、２点鎖線で示す取付金物８に取付けるためのボルト挿入孔１０が設けられている。
また図３の（Ｂ）に示すように、上側と下側の支持部材ユニット４，４ａを同じ長さにしてもよく、この場合には、下側の支持部材ユニット４ａのウエブ１の端部に、２点鎖線で示す取付金物８に取付けるためのボルト挿入孔１０が設けるようにしてもよい。図３の（Ａ），（Ｂ）のいずれの場合も、上側または下側の支持部材ユニット４，４のウエブ１または上部フランジ２あるいは下部フランジ３を利用して、スチールハウスにおける他のフレームに、前述のドリリングタッピングネジ，ボルト接合その他の結合手段により、支持部材５を梁材または根太材あるいはその他の曲げ荷重を負担する部材として利用することができるが、胴縁その他の建築用の部材としても利用することができる。
【００１２】
図４には、厚さ１．６ｍｍの帯状薄鋼板により製作された同じ断面寸法（単位ｍｍ）の支持部材ユニット４を使用した場合で、単材のＣ形鋼からなる支持部材ユニット４の場合（Ａ）と、従来のつづり合わせ梁２０にした場合（Ｂ）と、本発明の実施形態の支持部材５の場合（Ｃ）について、横軸（Ｘ）にかんする断面２次モーメントＩｘと、断面係数Ｚｘについて比較したものであって、同図から、つづり合わせ梁２０にした場合には、断面２次モーメントが２倍で断面係数Ｚｘが２倍までしかならないのに対し、本発明を実施して、ウエブ１の巾の１／２が重合するように結合した場合には、断面２次モーメントが約４．８倍になると共に、断面係数Ｚｘが約３．２倍になり、曲げ剛性および曲げ耐力が改善されて、高剛性，高耐力の支持部材になることがわかる。
なお、前述のような薄鋼板により製作された支持部材ユニット４，４ａの場合には、ドリリングタッピングネジ７の打込みにより、予めウエブ１に透孔を設けなくても接合できるので、現場施工する場合にも容易に接合することができる。
【００１３】
図５および図６は、本発明において使用される第２例の支持部材ユニット４ｂおよびその支持部材ユニット４ｂを使用して構成した薄鋼板製支持部材５の第２実施形態を示すものであって、一枚の帯状薄鋼板が折り曲げ加工されて、ウエブ１の両端部に、これと一体に第１フランジ（上部フランジ）２および第２フランジ（下部フランジ）３がウエブ１と直角に屈曲連設され、かつ前記ウエブ１と平行に、第１フランジ２および第２フランジ３の先端部にこれと一体にリップ６が直角に屈曲連設されて、さらに前記第１フランジ（上部フランジ）２および第２フランジ（下部フランジ）３は、いずれか一方がウエブ１の一側面側に、他方が、ウエブ１の他側面側に配置されるように設けられて、略Ｚ形鋼に構成された支持部材ユニット４ｂが構成されている。この薄鋼板製支持部材ユニット４ｂは、前記第一実施形態と同様な板厚の帯状の一枚の薄鋼板を、ロールフォーミングにより曲げ加工して図示の端面形状（この場合は、Ｚ形鋼と略称する）に成形されたものである。
【００１４】
このように構成された同一断面部材からなる一対の前記薄鋼板製支持部材ユニット４ｂにおけるウエブ１相互が重合するように当接させると共にウエブ１の巾方向に、ウエブ１のほぼ１／２の巾が重合するように相対的に平行にずらして配置し、かつウエブ１相互が、ウエブ巾方向に所定の間隔を置くと共にウエブ長手方向に所定の間隔を置いて打込まれたドリリングタッピングネジ７等の固着手段により相互に固着されて構造物用薄鋼板製支持部材５ｂが構成されている。
【００１５】
図７および図８は、本発明において使用される第３例の支持部材ユニット４ｃおよびその支持部材ユニット４ｃを使用して構成した薄鋼板製支持部材５ｃの第３実施形態を示すものであって、一枚の帯状薄鋼板が折り曲げ加工されて、ウエブ１の両端部に、これと一体に第１フランジ（上部フランジ）２および第２フランジ（下部フランジ）３がウエブ１と直角に、かつウエブ１の一側面側に配置されるように屈曲連設され、前記第１フランジ２の先端から上に折返して前記第１フランジ２の上面に重合するように第３フランジ９が連設され、前記第３フランジ（上部フランジ）９および第２フランジ（下部フランジ）３の先端部に、これと一体に、かつ前記ウエブ１と平行にリップ６が直角に屈曲連設されて、略逆Ｊ形鋼に構成されて支持部材ユニット４ｃが構成されている。この薄鋼板製支持部材ユニット４ｃは、前記第一実施形態と同様な板厚の帯状の一枚の薄鋼板を、ロールフォーミングにより曲げ加工して図示の端面形状（この場合は、逆Ｊ形鋼と略称する）に成形されたものである。
【００１６】
このように構成された同一断面部材からなる一対の前記薄鋼板製支持部材ユニット４ｃの一方を上下逆向きに配置して、各ウエブ相互が重合するように当接させると共にウエブ１の巾方向に、ウエブ１のほぼ１／２の巾が重合するように相対的にずらして配置し、かつウエブ１相互が、ウエブ巾方向に所定の間隔を置くと共にウエブ長手方向（支持部材ユニット４の長手方向）に所定の間隔を置いて打込まれたドリリングタッピングネジ７等の固着手段により相互に結合されて構造物用薄鋼板製支持部材５ｃが構成されている。
【００１７】
図９は、厚さ０．８ｍｍの帯状薄鋼板により製作された同じ断面寸法（単位ｍｍ）の支持部材ユニット４を使用した場合で、単材の略逆Ｊ形鋼からなる支持部材ユニット４ｃの場合（Ａ）と、従来の場合と同様なつづり合わせ梁２０ａにした場合（Ｂ）と、本発明の実施形態の支持部材５の場合（Ｃ）について、横軸（Ｘ）に関する断面２次モーメントＩｘと、断面係数Ｚｘについて比較したものである。同図から、つづり合わせ梁２０ａにした場合には、断面２次モーメントが２倍で断面係数Ｚｘが２倍までしかならないのに対し、本発明を実施して、ウエブ１の巾の１／２が重合するように結合した場合には、断面２次モーメントが約４倍になると共に、断面係数Ｚｘが約３．５倍になり、曲げ剛性および曲げ耐力が改善されて、高剛性，高耐力の支持部材になることがわかる。なお、前述のような薄鋼板により製作された支持部材ユニット４ｃの場合には、前述の場合と同様にドリリングタッピングネジ７により、予めウエブ１に透孔を設けなくても接合できるので、現場施工する場合にも容易に接合することができる。
【００１８】
図１０および図１１は、本発明において使用される第４例の支持部材ユニット４ｄおよびその支持部材ユニット４ｄを使用して構成した薄鋼板製支持部材５の第４実施形態を示すものであって、一枚の帯状薄鋼板が折り曲げ加工されて、ウエブ１の両端部に、これと一体に第１フランジ（上部フランジ）２および第２フランジ（下部フランジ）３がウエブ１と直角に、かつ前記第１フランジ２がウエブ１の一側面側に配置されると共に前記第２フランジ３がウエブ１の他側面側に配置されるように屈曲連設され、前記第１フランジ２の先端から上に折返して前記第１フランジ２の上面に重合するように第３フランジ９が連設され、前記第３フランジ（上部フランジ）９および第２フランジ（下部フランジ）３の先端部に、これと一体に、かつ前記ウエブ１と平行にリップ６が直角に屈曲連設されて、略Ｊ形鋼に構成されて支持部材ユニット４ｄが構成されている。この薄鋼板製支持部材ユニット４ｄは、前記第一実施形態と同様な板厚の帯状の一枚の薄鋼板を、ロールフォーミングにより曲げ加工して図示の端面形状（この場合は、Ｊ形鋼と略称する）に成形されたものである。
【００１９】
この第４例の薄鋼板製支持部材５の場合も、前記第３例の薄鋼板製支持部材５の場合と同様に、ドリリングタッピングネジ７等の固着手段により、支持部材ユニット４相互を結合するので、その説明を省略する。
前記第３実施形態におけるリップ６の高さが高くなるような場合には、第２フランジ３側のリップ６とウエブ１の間の外側寸法ｅよりも、第３フランジ９側のリップ６とウエブ１の間の内側寸法ｆを大きくしておくと、支持部材ユニット４を逆向きに配置した時に、第２フランジ３側を第３フランジ９側の凹所１１にも位置させることができるので、リップ６を付けた場合でも、リップ６がない場合と同様に曲げ剛性および曲げ耐力の調整をすることができる。
前記第３および第４実施形態の支持部材５を構成する場合、図３に示す形態と同様な形態で実施されるので、ボルト挿入孔１０，取付金物８等の説明を省略する。
【００２０】
この発明において使用される第３および第４例の薄鋼板製支持部材ユニット５の形状として、略Ｊ又は略逆Ｊ形とは下記の通り定義する。
ウエブ１の両端側に、これと一体に折曲連設された第１フランジ２および第２フランジ３を備えており、前記第１フランジ２の先端から折返してこれと一体に折曲連設された第３フランジ９を備えており、その第３フランジ９の他端側が前記第１フランジ２と逆方向（ウエブ１を境にして反対方向）に延長するように設けられており、前記第１フランジ２と前記第２フランジ３とがウエブ１の一側面側の同じ側に配置されたほぼ逆Ｊ字状端面形状を略逆Ｊ形と、また前記第１フランジ２と前記第２フランジ３のいづれか一方がウエブ１の一側面側に配置され、他方がウエブ１の他側面側に配置された略Ｊ字状端面形状を略Ｊ形と言い、前述のリップ６は、省略してもよい。 前記第１〜第３フランジ２，３，９はウエブ１に対して直角に連設されるのがよく、また第１〜第３フランジ２，３，９は互いに平行に配設されるのが望ましい。
【００２１】
前記支持部材ユニット４ｃ，４ｄの断面形状を次のようにすると良い、つまり図７，図１０に示すように第３フランジ９の先端からウエブまでの寸法ａ、第３フランジ９の折曲げ側の基端からウエブ１の一側面までの寸法ｂ、第２フランジ３と第３フランジ９間の寸法ｃ、ウエブから第２フランジの先端までの寸法ｄとし、ａ，ｂ，ｃ，ｄの比率を、
ａ≦ｃ／２，ｂ≦ｃ／２，ｄ≦ｂ
また、第３フランジ９の中心線Ｌ１ から取付金物８の厚さｔの半分だけずらした位置（ただし、ａ−ｂ＝ｔ）にウエブ１の一側面が位置するようにウエブ１を配置するのが、施工上最も好ましい。このように構成すると、ウエブ１を取付金物８に当接して接合した時、第３フランジ９の巾方向中央が取付金物８の中心線と一致し理想的な施工状態となる。
【００２２】
前記第１，第２，第３，第４実施形態のように、支持部材ユニット４の中間部または全長の曲げ耐力、剛性が足りない部分では、本発明の支持部材５にして簡単に補強できる。
【００２３】
本発明は、図示の実施形態に限定されず、請求項記載の技術的範囲は実施形態を当業者が設計変更できる範囲を含むものである。
【００２４】
本発明の薄鋼板製等の支持部材は梁材または胴縁材あるいはその他の建築用部材としても使用することができる。なお、本発明を実施する場合、通常の圧延形鋼にも実施してもよい。
【００２５】
本発明の構造用薄鋼板製支持部材相互を接合する場合、溶接、ネジ接合、ボルト接合等の接合手段を採用してもよい。
【００２６】
なお、本発明を実施する場合、ウエブの厚さが比較的薄いので、これを０として各第１，第３フランジの張出長を設定してもよい。また、本発明の構造物用支持部材ユニット相互のいずれか一方を短尺にしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るスチールハウス等における構造用薄鋼板製等の支持部材によると、▲１▼構造物用支持部材のスパンが長くなり、曲げ耐力及び曲げ剛性が不足する部分においても、支持部材ユニットの断面形状を変更することもなく、また支持部材ユニットの板厚を厚くすることもなく、単に同じ断面の支持部材ユニットをウエブ巾方向にずらして重ねて接合するだけで、曲げ剛性及び曲げ耐力を著しく高めた支持部材にすることができ、そのため効果的な設計が可能になる。また、ウエブ巾方向にずらして重ねて接合するので、曲げ剛性及び曲げ耐力の調節巾が比較的大きいので、必要とされる曲げ剛性及び曲げ耐力を適宜容易に設定することができる。▲２▼また、フランジにリップを設けることで支持部材の強度が一層向上する。
また、構造用薄鋼板製支持部材ユニットを使用した場合には、現場において、容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に使用される構造用薄鋼板製支持部材ユニットを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の構造用薄鋼板製支持部材を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態の構造用薄鋼板製支持部材への取付金物の取付け方法を説明する図である。
【図４】従来例と本発明の第１実施形態とその曲げ剛性および曲げ耐力を比較して示す説明図である。本発明の第１実施形態に使用される構造用薄鋼板製支持部材ユニットを示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に使用される構造用薄鋼板製支持部材ユニットを示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態の構造用薄鋼板製支持部材を示す斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態に使用される構造用薄鋼板製支持部材ユニットを示す斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態の構造用薄鋼板製支持部材を示す斜視図である。
【図９】第３実施形態に使用する支持部材ユニットの場合の、曲げ剛性および曲げ耐力を比較して示す説明図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に使用される構造用薄鋼板製支持部材ユニットを示す斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の構造用薄鋼板製支持部材を示す斜視図である。
【図１２】従来例の支持部材ユニットを示す斜視図である。
【図１３】従来例のつづり梁を示す斜視図である。

Claims (3)

1. 一枚の帯状薄鋼板を折り曲げ加工して、少なくともウエブとその両端に、第１フランジと第２フランジを一体に連設して支持部材ユニットを構成し、同一断面部材からなる一対の前記支持部材ユニットにおけるウエブ相互を当接させると共に、ウエブ巾方向に、ウエブ相互の重ね合わせ長さＬが、ウエブの巾をＷとして、
   Ｗ／１０≦Ｌ≦Ｗ９／１０
   となるように相対的にずらして配置し、かつウエブ相互をネジまたは溶接などで結合して構成してなることを特徴とする、ウエブに直交する軸まわりの曲げ性能に優れた建築構造用支持部材。
2. 一枚の帯状薄鋼板を折り曲げ加工して、ウエブの両端にこれと一体に連設された第１フランジと第２フランジを設け、第１フランジの先端を折返して第３フランジを設けることで略Ｊ又は略逆Ｊ形の端面形状の薄鋼板製支持部材ユニットを構成し、同一断面部材からなる一対の前記支持部材ユニットを互いに逆向き配置してウエブ相互を当接させると共に、ウエブ巾方向に、ウエブ相互の重ね合わせ長さＬが、ウエブの巾をＷとして、
   Ｗ／１０≦Ｌ≦Ｗ９／１０
   となるように相対的にずらして配置し、かつウエブ相互をネジまたは溶接などで結合して構成してなることを特徴とする、ウエブに直交する軸まわりの曲げ性能に優れた建築構造用支持部材。
3. 前記第１フランジないし第３フランジの少なくともいずれか一つにリップを一体に形成したことを特徴とする、請求項１または請求項２記載のウエブに直交する軸まわりの曲げ性能に優れた建築構造用支持部材。

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