JP4003269B2

JP4003269B2 - Ｈ型鋼梁

Info

Publication number: JP4003269B2
Application number: JP34222797A
Authority: JP
Inventors: 聡安田; 満泉
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: JPH11158999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨構造の柱と梁との接合部に設けられて、この接合部における脆性破断を防止するようにしたハンチプレートを用いたＨ型鋼梁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鉄骨構造における梁は、図３の（ａ）に符号１で示すようなＨ型鋼が広く用いられており、図３の（ｂ）および（ｃ）に示すように、上記梁１の一対のフランジ１ａを、それぞれの端部において柱２へ溶接することにより（溶接部分を符号Ｗで示す。）、上記鉄骨構造を構成するようにしている。
【０００３】
一方、このような鉄骨構造においては、上記梁１の端部における塑性変形能力を保証するために、最大耐力時に梁１の端部にある程度の長さの塑性変形領域を確保する必要がある。
たとえば、図４に示すように、応力勾配を有するモーメント分布を想定した場合、上記の塑性変形領域Ｚを確保すると、上記梁１の端部のモーメントの値は、全塑性モーメントＭｐのα倍となり、このαの値は、梁スパンＬや梁せいＨ、あるいは、鋼材の種類などによって異なるが、通常、α≧１．３が必要とされている。
【０００４】
そして、このような塑性変形領域Ｚを確保するために、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記梁１のフランジ１ａの端部を、上記柱２へ向けて漸次幅広となる台形状のハンチプレート３に置き換え、このハンチプレート３の短辺部分を上記フランジ１ａの端縁に溶接（Ｗ）するとともに、長辺部分を上記柱２へ溶接（Ｗ）し、さらに梁２の内側に位置する面を上記梁１のウエブ１ｂに溶接することにより、このハンチプレート３を介して上記梁１と柱２とを連結して、上記梁１と柱２との連結部分の断面積を大きくし、上記梁１の端部の耐力を高めることが行なわれている。
ちなみに、上記ハンチプレート３を取り付けるには、梁１が組立Ｈ型鋼である場合には、上記フランジ１ａを形成する平鋼を、ハンチプレート３の長さ分短く形成してこのハンチプレート３の取り付けスペースを確保し、また上記梁１が圧延Ｈ型鋼である場合には、上記梁１のフランジ１ａの端部を必要とする長さ分除去してハンチプレート３の取り付けスペースを確保し、これらのスペースに上記ハンチプレート３を溶接する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような台形状のハンチプレート３を用いて塑性変形領域Ｚを確保するようにした構成を採った場合には、上記ハンチプレート３とフランジ１ａとを、ハンチプレート３の短辺部分において溶接することになるが、当該短辺部分は、梁１の長さ方向において断面積が大きく変化する箇所であって応力が集中する箇所であり、加えて溶接時における熱影響により、溶接箇所近傍の母材が脆くなっていることから、これらの複合作用によってハンチプレート３とフランジ１ａとの溶接部分に亀裂が生じたり、あるいはこの溶接部分において脆性的破断を生じることが考えられる。
【０００６】
本発明は、このような従来の鉄骨構造の柱・梁接合用ハンチプレートが有する課題を有効に解決すべくなされたもので、ハンチプレートとフランジとの接続部における応力集中を回避して、亀裂や脆性的破断の発生を抑制することのできる鉄骨構造の柱・梁接合用ハンチプレートを用いたＨ型鋼梁を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のＨ型鋼梁は、鉄骨造の柱に接続されて鉄骨構造を構成するＨ型鋼梁であって、端部が上記柱に当接するウエブと、このウエブの上下に一体化されたフランジと、このフランジの端部と上記柱との間に配設されて上記フランジとの接続部における亀裂や脆性的破断の発生を抑制するハンチプレートとを備え、上記フランジは、その端部が上記ハンチプレートの長さ分短く形成されるとともに、上記フランジの端部から突出するウエブ上に上記ハンチプレートが配設されてなり、上記ハンチプレートは、厚さが一定に形成されるとともに、上記フランジの幅とほぼ同一幅を有する平行部と、この平行部の終端部から上記柱へ向けて漸次その幅が拡大するハンチ部とが一体に連設され、上記平行部の始端部が上記フランジの端部に溶接され、上記平行部およびハンチ部の内側に位置させられる面が上記ウエブへ溶接されて一体化されるとともに、上記ハンチ部の最長辺側の終端部が上記柱に溶接されることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ハンチプレートとフランジとの溶接を、上記ハンチプレートに設けられ上記フランジと略同一幅を有する平行部の端部において行なうことにより、溶接部における断面形状の変化をなくしてハンチプレートとフランジとの接続部における応力集中を少なくし、この接続部における亀裂や脆性破断の発生を抑制することができ、この結果梁の塑性変形能力を十分に確保することができる。
【０００９】
ここで、ハンチプレートの平行部とハンチ部との境界部分を滑らかな曲線形状としたり、あるいはハンチ部の両側縁を、ほぼ全長に亘って上記平行部から連続した滑らかな曲線形状とすることにより、応力伝達面の形状変化を滑らかなものとして、ハンチプレートに応力集中箇所が形成されることを防止することができ、梁の塑性変形能力を一層確実に確保することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ）および（ｂ）は、本発明のＨ型鋼梁の一実施形態を示すもので、これらの図に符号１０で示すハンチプレートは、柱２とＨ型鋼梁１の両フランジ１ａとにそれぞれ溶接されて、これらの柱２とＨ型鋼梁１とを連結し、上記梁１に曲げモーメントが作用した際に、この梁１の両端部における塑性変形領域を確保して、梁１の塑性変形能力を確保するようにしたものである。
【００１１】
詳述すれば、上記ハンチプレート１０は、上記梁１と同一の材料によって形成されているとともに、上記フランジ１ａと同一厚さに形成されており、上記フランジ１ａとの接合部分に、このフランジ１ａの幅とほぼ同一幅を有する平行部１０ａが設けられている。そして、この平行部１０ａの、上記フランジ１ａに対向させられる側と反対側の端部には、上記柱２へ向けて漸次幅が拡大するハンチ部１０ｂが一体に連設された形状となされ、また本実施形態においては、上記ハンチ部１０ｂの幅方向両側縁が直線状に形成されて、その断面積が単一の変化率で増加するような形状となされている。
【００１２】
このように構成された本実施形態に係わるハンチプレート１０は、上記梁１の端部で、上記フランジ１ａの端部から突出させられているウエブ１ｂ上に、各フランジ１ａと面一に配設されるとともに、上記平行部１０ａの端部がフランジ１ａの端部へ溶接（Ｗ）され、また、上記平行部１０ａおよびハンチ部１０ｂの、梁１の内側に位置させられる面が上記梁１のウエブ１ｂへ溶接されることによって、この梁１に一体に固着されている。
そして、一対のハンチプレート１０が取り付けられた梁１は、両ハンチプレート１０のハンチ部１０ｂの最長辺側の端部が、上記柱２へ溶接（Ｗ）されることにより、これらのハンチプレート１０を介して上記柱２へ接続されて、鉄骨構造を構成するようになっている。
【００１３】
一方、上記ハンチプレート１０のハンチ部１０ｂに塑性変形を生じさせる荷重は、上記梁１のフランジ１ａからハンチプレート１０の平行部１０ａを介して上記ハンチ部１０ｂに作用するが、上記平行部１０ａとフランジ１ａとの幅を略同一としたことにより、これらを接続する溶接部（Ｗ）における応力伝達面の面積変化を小さくして、この溶接部（Ｗ）に応力が集中することを抑制できるとともに、上記溶接部（Ｗ）での亀裂や脆性破断の発生を抑制することができる。また、応力伝達面の面積が変化する上記平行部１０ａとハンチ部１０ｂとの境界部分から溶接部をなくすことにより、この境界部分における亀裂や脆性破断をも抑制することができる。
したがって、上記ハンチ部１０ｂへの荷重伝達を円滑に行なって、このハンチ部１０ｂの塑性変形能力を十分に引き出すことができる。
【００１４】
なお、上記実施形態においては、上記ハンチ部１０ｂの幅方向の両側縁を直線状に形成し、このハンチ部１０ｂの応力伝達面の面積の変化率を一定にした例について示したが、これに代えて、たとえば、図２の（ａ）に示すように、上記ハンチ部１０ｂと上記平行部１０ａとの境界部分を滑らかな曲線形状とすることも可能であり、また、図２の（ｂ）に示すように、上記ハンチ部１０ｂの両側縁を、ほぼ全長に亘って上記平行部１０ａから連続した滑らかな曲線形状とすることも可能である。
このような構成とすることにより、上記平行部１０ａからハンチ部１０ｂへかけて、応力伝達面の面積変化を緩やかにして、これらの境界部分における応力集中を抑制して、梁１の端部耐力を一層高めることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、ハンチプレートと梁のフランジとの溶接を、上記ハンチプレートに設けたフランジとほぼ同一の幅を有する平行部を介して行なうことにより、上記溶接部への作用応力を低減化して、この溶接部における亀裂や脆性破断の発生を抑制することができる。
また、上記平行部とハンチ部との境界部分から溶接部をなくすことにより、この境界部分における亀裂や脆性破断の発生をも抑制することができる。
したがって、上記ハンチ部への荷重伝達を円滑に行なって、このハンチ部の塑性変形能力を十分に引き出すことができる。
【００１６】
そして、上記ハンチ部と上記平行部との境界部分を滑らかな曲線形状とし、あるいは、上記ハンチ部の両側縁を、ほぼ全長に亘って上記平行部から連続した滑らかな曲線形状とすることにより、上記平行部からハンチ部へかけての、応力伝達面の面積変化を緩やかにして、これらの境界部分における応力集中を抑制することにより、梁の端部耐力を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＨ型鋼梁の一実施形態を示すもので、（ａ）は要部の平面図、（ｂ）は要部の正面図である。
【図２】本発明のＨ型鋼梁の変形例を示す平面図である。
【図３】一般的な鉄骨構造を示すもので、（ａ）は梁の縦断面図、（ｂ）は柱と梁との接合部を示す平面図、（ｃ）は柱と梁との接合部を示す正面図である。
【図４】一般的な鉄骨構造における最大耐力時における梁の曲げモーメント分布図である。
【図５】従来の鉄骨構造の柱・梁接合用ハンチプレートの一例を示すもので、（ａ）梁の縦断面図、（ｂ）は要部の平面図、（ｃ）は要部の正面図である。

Claims

鉄骨造の柱に接続されて鉄骨構造を構成するＨ型鋼梁であって、
端部が上記柱に当接するウエブと、このウエブの上下に一体化されたフランジと、このフランジの端部と上記柱との間に配設されて上記フランジとの接続部における亀裂や脆性的破断の発生を抑制するハンチプレートとを備え、
上記フランジは、その端部が上記ハンチプレートの長さ分短く形成されるとともに、上記フランジの端部から突出するウエブ上に上記ハンチプレートが配設されてなり、
上記ハンチプレートは、厚さが一定に形成されるとともに、上記フランジの幅とほぼ同一幅を有する平行部と、この平行部の終端部から上記柱へ向けて漸次その幅が拡大するハンチ部とが一体に連設され、上記平行部の始端部が上記フランジの端部に溶接され、上記平行部およびハンチ部の内側に位置させられる面が上記ウエブへ溶接されて一体化されるとともに、上記ハンチ部の最長辺側の終端部が上記柱に溶接されることを特徴とするＨ型鋼梁。