JP4185073B2 - 梁の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨を用いて構成し貫通孔が形成された梁を補強する梁の補強構造に関するものである。

従来の梁の補強構造としては、図１０に示すようなものがあった（特許文献１参照）。この従来の梁の補強構造は、鉄骨２４を用いて構成し貫通孔が形成された鉄骨梁において、鉄骨２４のウェブ２４ａより厚さが厚く成形された剛性の高い鉄骨補強部材３２を、そのウェブ２４ａに形成された貫通孔２４ｂに嵌合して、鉄骨補強部材３２の周部の溶接部Ｍをウェブ２４ａとの間で溶接したものである。

このような従来の鉄骨梁の補強構造によれば、鉄骨２４のウェブ２４ａに貫通孔２４ｂがあいて強度が低下しても、剛性が高い鉄骨補強部材３２をウェブ２４ａに溶接して設けることにより、鉄骨梁の強度を補強するために充分な補強強度が得られるので、補強用の部品数や溶接箇所の増加を防止して、大幅な施工コストの増加を防止することができる。
特開２００３−２３２１０５号公報

しかしながら、このような従来の鉄骨梁の補強構造にあっては、鉄骨補強部材３２の一方の面側（図１０中左面側）の周部全周にわたる溶接部Ｍをウェブ２４ａとの間で溶接するだけで、充分な補強強度が得られるにもかかわらず、誤って鉄骨補強部材３２の他方の面側（図１０中右面側）の周部全周をもウェブ２４ａに溶接してしまうおそれがあった。

このように、鉄骨補強部材３２の他方の面側の周部全周をも鉄骨２４のウェブ２４ａに溶接すると、余計な労力と時間と材料が浪費されて、大幅な施工コスト増を招いてしまうという問題が生じてくる。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、鉄骨補強部材の一方の面側の周部全周のみを鉄骨に溶接して、他方の面側の周部全周を鉄骨に溶接することを防止することにより、大幅な施工コストの増加を防止することができる梁の補強構造を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、
鉄骨を用いて構成し当該鉄骨に貫通孔が形成された梁の補強構造であって、
前記貫通孔の周縁部に一方の面側の周部全周が溶接され、他方の面側の周部角部に断面が直線のカット面又は断面が曲線の曲面が形成され、前記貫通孔より径が小さな軸孔が形成された鉄骨補強部材を具備し、
前記鉄骨補強部材に形成されたカット面又は曲面が、当該鉄骨補強部材の周方向に間隔をあけて複数箇所に形成されたことを特徴とするものである。

また本発明の梁の補強構造は、前記鉄骨補強部材が鍛鋼または鋳鋼により形成されたことを特徴とするものである。

また本発明の梁の補強構造は、前記鉄骨補強部材の一方の面側の周部断面に傾斜部が形成されたことを特徴とするものである。

また本発明の梁の補強構造は、前記鉄骨をコンクリート中に内包して梁を構成し、当該コンクリートを通って前記鉄骨補強部材の軸孔と連通する貫通孔が形成されたことを特徴とするものである。

このような本発明の梁の補強構造によれば、鉄骨補強部材の一方の面側の周部全周のみを鉄骨に溶接して、他方の面側の周部全周を鉄骨に溶接することを防止することにより、大幅な施工コストの増加を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る梁の補強構造について説明するために参照する図である。従来と同様の部分には同一の符号を用いて説明するものとする。

図１（ａ）において、鉄骨２４のウェブ２４ａを貫通する貫通孔２４ｂに鉄骨補強部材４２の周部が嵌合し、この鉄骨補強部材４２は、その一方の面側（図中左面側）の周部全周にわたる溶接部Ｍを溶接することによりウェブ２４ａに固定されている。

このような鉄骨補強部材４２は、鋼材を用いて鍛造により製造される鍛鋼、または鋳造により製造される鋳鋼により形成されると共に、図１（ｂ）に示すように、その軸線と直交する面において円形状に形成されている。

また鉄骨補強部材４２は、鉄骨２４のウェブ２４ａの厚さより大きな厚さに成形すると共に、ウェブ２４ａの貫通孔２４ｂより径が小さい軸孔４２ａが形成されている。このような軸孔４２ａは、建物の空調設備や給排水設備等の配管やダクト（図示せず）等を通すのに用いることができるようになっている。

また、図１（ａ）に示すように、鉄骨補強部材４２の他方の面側（図中右面側）の周部角部には、断面が直線のカット面４２ｂが形成されている。このため、鉄骨補強部材４２は鉄骨２４のウェブ２４ａに溶接し難い状態となっている。

このような、本発明の第１の実施の形態に係る梁の補強構造によれば、鉄骨２４のウェブ２４ａに設けられた鉄骨補強部材４２は、前記鍛鋼または鋳鋼により形成され、ウェブ２４ａの厚さより大きな厚さに成形することができるので、非常に高い剛性を有している。

また、鉄骨補強部材４２の一方の面側の周部全周の溶接部Ｍを鉄骨２４のウェブ２４ａとの間で溶接することにより、充分補強強度を得ることができるので、他方の面側の周部全周は溶接する必要がない。このため、鉄骨補強部材４２の他方の面側の周部にはカット面４２ｂが形成されて、ウェブ２４ａに溶接し難い状態となっているので、誤って上記他方の面側の周部全周をウェブ２４ａに溶接することを防止することにより、大幅な施工コストの増加を防止することができる。

図２、図３は、本発明の第２の実施の形態に係る梁の補強構造について説明するために参照する図である。

前記第１の実施の形態においては、鉄骨補強部材４２が、カット面４２ｂを除くとその外周面が円筒状に形成されていたのに対し、この第２の実施の形態に係る鉄骨補強部材５２においては、図２（ａ）に示すように、一方の面側（図中左面側）の断面が台形状に形成されており、他方の面側（図中右面側）の周部は、上記一方の面側台形状の最大径より大きな径を有し、その周部の他方の面側角部にはカット面５２ｂが形成されている点において異なるものである。

すなわち、図３に示すように、鉄骨２４のウェブ２４ａの貫通孔２４ｂに嵌合する鉄骨補強部材５２の一方の面側断面が台形状部分の周部には傾斜部５２ａが形成されている。このため、同図に示すように、鉄骨２４のウェブ２４ａの貫通孔２４ｂの周面と、鉄骨補強部材５２の傾斜部５２ａとの間には、開先角度θの隙間が形成されている。この開先角度θの隙間内の溶接部Ｍには溶接が施されている。

このような本発明の第２の実施の形態に係る梁の補強構造によっても、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

すなわち、鉄骨補強部材５２の一方の面側の周部全周の溶接部Ｍをウェブ２４ａとの間で溶接することにより充分な補強強度を得ることができるので、鉄骨補強部材５２の他方の面側周部の全周は溶接する必要がない。このため、鉄骨補強部材５２の他方の面側周部にはカット面５２ｂが形成されて、ウェブ２４ａとの間で溶接し難い状態となっているので、誤って上記他方の面側の周部全周をウェブ２４ａに溶接することを防止することができ、大幅な施工コストの増加を防止することができる。

そして、前述のように、鉄骨２４のウェブ２４ａの貫通孔２４ｂの周面と、鉄骨補強部材５２の傾斜部５２ａとの間には、開先角度θの隙間が形成されているので、この隙間内の溶接部Ｍを溶接することにより突合せ溶接を行うことができる。このため、鉄骨２４のウェブ２４ａと鉄骨補強部材５２との結合力を著しく大きくすることができるので、鉄骨補強部材５２による鉄骨２４のウェブ２４ａの補強強度をさらに向上させることができる。

図４は、本発明の第３の実施の形態に係る梁の補強構造について説明するために参照する図である。

前記第１の実施の形態においては、図１に示すように、鉄骨補強部材４２の他方の面側周部に全周にわたってカット面４２ｂが形成されていたのに対して、この第３の実施の形態に係る鉄骨補強部材６２においては、他方の面側（図４（ａ）中右面側）の周部には、周方向において間隔をおいて３箇所にカット面６２ｂが形成されている点において異なるものである。

このような本発明の第３の実施の形態に係る梁の補強構造によっても、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、鉄骨補強部材６２の一方の面側とウェブ２４ａとの間の溶接部Ｍに本溶接を施す前に、この鉄骨補強部材６２とウェブ２４ａとの間の位置決めや、溶接部Ｍを作業者の顔が下向きの状態で溶接できるようにしたり、その溶接の連続性を保持して溶接の品質を向上させること等を目的として、鉄骨補強部材６２の他方の面側周部をウェブ２４ａに仮溶接する場合がある。

このような仮溶接を施す場合、鉄骨補強部材６２の他方の面側周部の、３箇所のカット面６２ｂの互いに隣合うそれぞれの間の外周面には、ウェブ２４ａの面と直角をなす円筒面が一部残っていて溶接し易い状態となっているので、上記溶接部Ｍに本溶接を施す前に、鉄骨補強部材６２の他方の面側の外周に残っている一部の円筒面とウェブ２４ａの面との間の溶接部ｍに仮溶接を容易に施すことができる。

図５は、本発明の第４の実施の形態に係る梁の補強構造について説明するために参照する図である。

前記第２の実施の形態においては、図２に示すように、鉄骨補強部材５２の他方の面側周部に、全周にわたってカット面５２ｂが形成されていたのに対して、この第４の実施の形態に係る鉄骨補強部材７２においては、前記第３の実施の形態と同様に、他方の面側（図５（ａ）中右面側）の周部に、周方向において間隔をおいて３箇所にカット面７２ｂが形成されている点において異なるものである。

このような本発明の第４の実施の形態に係る梁の補強構造によっても、前記第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、前記第３の実施の形態と同様に、鉄骨補強部材７２の他方の面側周部の、３箇所のカット面７２ｂの互に隣合うそれぞれの間の外周面には、ウェブ２４ａの面と直角をなす円筒面が一部残っていて溶接し易い状態となっているので、鉄骨補強部材７２の一方の面側の傾斜部７２ａとウェブ２４ａの貫通孔２４ｂとの間の溶接部Ｍに本溶接を施す前に、鉄骨補強部材７２の他方の面側の３箇所の外周に残っている一部の円筒面とウェブ２４ａの面との間の溶接部ｍに仮溶接を容易に施すことができる。

図６は、本発明の第５の実施の形態に係る梁の補強構造について説明するために参照する図である。

前記第２の実施の形態においては、図２に示すように、鉄骨補強部材５２の他方の面側周部に、全周にわたってカット面５２ｂが形成されていたのに対して、この第５の実施の形態に係る鉄骨補強部材８２においては、他方の面側（図６（ａ）中右面側）の周部に、全周にわたって、カット面の代りにＲ面８２ｂ（断面が曲線の曲面）が形成されている点において異なるものである。

このような本発明の第５の実施の形態に係る梁の補強構造によっても、前記第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

図７は、本発明の第６の実施の形態に係る梁の補強構造について説明するために参照する図である。

前記第５の実施の形態においては、図６に示すように、鉄骨補強部材８２の他方の面側周部に、全周にわたってＲ面８２ｂが形成されていたのに対して、この第６の実施の形態に係る鉄骨補強部材９２においては、他方の面側（図７（ａ）中右面側）の周部に、周方向において間隔をおいて３箇所にＲ面９２ｂが形成されている（図７（ｂ）参照）点において異なるものである。

このような本発明の第６の実施の形態に係る梁の補強構造によっても、前記第３、第４の実施の形態（図４、図５参照）と同様の効果を得ることができる。

図８、図９は、本発明の第７の実施の形態に係る梁の補強構造について説明するために参照する図である。
上記の各実施の形態においては、本発明を鉄骨造の梁２４に適用した場合について説明したが、この第７の実施の形態においては、本発明を鉄骨鉄筋コンクリート造の梁４０に適用した点において異なるものである。

図８において、梁４０は、鉄骨２４のウェブ２４ａを貫通する貫通孔２４ｂに鉄骨補強部材４２が嵌合して、この鉄骨補強部材４２は、その一方の面側（図中左面側）の周部全周にわたる溶接部Ｍを溶接することによりウェブ２４ａに固定され、このような鉄骨２４と鉄骨補強部材４２がコンクリート２２中に内包されて設けられている。

鉄骨補強部材４２は、ウェブ２４ａの貫通孔２４ｂより径が小さい軸孔４２ａが形成されており、この軸孔４２ａは、コンクリート２２の貫通孔１４と同じ径であり、これらは互いに連通している。この軸孔４２ａ及び貫通孔１４は、建物の空調設備や給排水設備等の配管やダクト（図示せず）等を通すのに用いることができるようになっている。

図８に示す、鉄骨補強部材４２の表裏両面から、貫通孔１４の軸方向に少し離れた位置のコンクリート２２中には、貫通孔１４の周りのコンクリート２２を補強するための補強鉄筋２７が配置されている。そして、この補強鉄筋２７は、図９に示すように、コンクリート２２の貫通孔１４の周面からこの半径外方に少し離れて、この貫通孔１４を囲むようにして複数配置されている。

このような本発明の第７の実施の形態に係る梁の補強構造によっても、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、梁４０のコンクリート２２を打設する前の、鉄骨２４に鉄骨補強部材４２を溶接、固定する工程において、鉄骨補強部材４２の一方の面側周部の全周のみを鉄骨２４のウェブ２４ａに溶接して、他方の面側の周部全周をウェブ２４ａに溶接することを防止することにより、大幅な施工コストの増加を防止することができる。

また、貫通孔１４を囲むようにしてコンクリート２２中に補強鉄筋２７を内包させたため、コンクリート２２中に貫通孔１４があいていても、その貫通孔１４の周りのコンクリート２２が容易に崩れないように、補強鉄筋２７は貫通孔１４の周りのコンクリート２２を補強することができる。

なお、前記実施の形態においては鉄骨２４にＨ型鋼を用いていたが、鉄骨２４にはＨ型鋼以外の、どのような断面形状の鉄骨を用いてもよい。

また、前記第３の実施の形態においては、カット面６２ｂを、鉄骨補強部材６２の周方向において３箇所に形成した場合について説明したが、このように３箇所に限定する必要はなく、２箇所又は４箇所以上にカット面を形成してもよいことはいうまでもない。

本発明の第１の実施の形態に係る梁の補強構造を示す図であり、図１（ａ）はその正面断面図、図１（ｂ）はカット面４２ｂ側から見た側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る梁の補強構造を示す図であり、図２（ａ）はその正面断面図、図２（ｂ）はカット面５２ｂ側から見た側面図である。 図２（ａ）における鉄骨補強部材５２と鉄骨２４を示す拡大上半断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る梁の補強構造を示す図であり、図４（ａ）はその正面断面図、図４（ｂ）はカット面６２ｂ側から見た側面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る梁の補強構造を示す図であり、図５（ａ）はその正面断面図、図５（ｂ）はカット面７２ｂ側から見た側面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る梁の補強構造を示す図であり、図６（ａ）はその正面断面図、図６（ｂ）はＲ面８２ｂ側から見た側面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る梁の補強構造を示す図であり、図７（ａ）はその正面断面図、図７（ｂ）はＲ面９２ｂ側から見た側面図である。 本発明の第７の実施の形態に係る梁の補強構造を示す正面断面図である。 図８における梁４０のＡ−Ａ線矢視断面図である。 従来の梁の補強構造を示す正面断面図である。

符号の説明

１４ 貫通孔
２２ コンクリート
２４ 鉄骨
２４ａ ウェブ
２４ｂ 貫通孔
４２ 鉄骨補強部材
４２ａ 軸孔
４２ｂ カット面
５２ 鉄骨補強部材
５２ａ 傾斜部
５２ｂ カット面
６２ 鉄骨補強部材
６２ｂ カット面
７２ 鉄骨補強部材
７２ｂ カット面
８２ 鉄骨補強部材
８２ｂ Ｒ面
９２ 鉄骨補強部材
９２ｂ Ｒ面
Ｍ 溶接部
θ 開先角度

Claims (4)

1. 鉄骨を用いて構成し当該鉄骨に貫通孔が形成された梁の補強構造であって、
   前記貫通孔の周縁部に一方の面側の周部全周が溶接され、他方の面側の周部角部に断面が直線のカット面又は断面が曲線の曲面が形成され、前記貫通孔より径が小さな軸孔が形成された鉄骨補強部材を具備し、
   前記鉄骨補強部材に形成されたカット面又は曲面が、当該鉄骨補強部材の周方向に間隔をあけて複数箇所に形成された
   ことを特徴とする梁の補強構造。
2. 前記鉄骨補強部材が鍛鋼または鋳鋼により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の梁の補強構造。
3. 前記鉄骨補強部材の一方の面側の周部断面に傾斜部が形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の梁の補強構造。
4. 前記鉄骨をコンクリート中に内包して梁を構成し、当該コンクリートを通って前記鉄骨補強部材の軸孔と連通する貫通孔が形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の梁の補強構造。

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