JP4347818B2 - Beam opening reinforcement structure - Google Patents
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Description
本発明は、建築構造物を構成する梁に形成された開口部を補強する梁開口部補強構造に関するものである。 The present invention relates to a beam opening reinforcing structure that reinforces an opening formed in a beam constituting a building structure.
建築構造物の梁としては、H形鋼やI形鋼等が使用されている。このような建築構造物においては、その内部に設けられている配管や配線を通過させるために、梁のウエブ部に開口部を形成することがある。この場合、開口部による梁の強度低下を防止する目的で、開口部の周辺に補強プレートを取り付けて、その開口部を補強することが行われている。従来の梁開口部補強手段としては、図6の(a) ,(b) に示すように、H形鋼からなる梁1のウエブ1aに形成された開口部2に補強用のスリーブ21を挿入して、ウエブ1aの両側面とスリーブ21の外周面とのコーナー部を隅肉溶接して補強する方法や、図7の(a)
,(b) に示すように、リング状に形成したプレート31をウエブ1aの開口部2周辺に当接して、このリング状にプレート31の内周縁部と外周縁部とを夫々ウエブ1aに溶接して補強する方法がある。尚、図6の(a) ,(b) 及び図7(a) ,(b) において、Wは溶接部を示す。
H-beams, I-beams, etc. are used as beams for building structures. In such a building structure, an opening may be formed in the web portion of the beam in order to pass piping and wiring provided therein. In this case, for the purpose of preventing the strength of the beam from being lowered by the opening, a reinforcing plate is attached around the opening to reinforce the opening. As a conventional beam opening reinforcing means, as shown in FIGS. 6A and 6B, a reinforcing
, (B), the
図6に示すようにウエブ1aの開口部2内にスリーブ21を挿入して補強する場合は、スリーブ21の内径が配管や配線に必要な開口径となるから、必要な内径を確保するには、ウエブ1aに形成する開口部2の径を、スリーブ21を挿入できるように大きくする必要があると共に、内径の大きいスリーブ21を使用する必要があり、また下水用配管等を通すための開口部2の場合には、水勾配がとれるようにスリーブ21を開口部2内で傾斜させて取り付けるために、開口部2の径を一層大きくする必要があって、より大きな内径のスリーブ21が必要となり、しかしてスリーブ21の長さは図6の(b) から分かるように梁1のフランジ1bの幅と殆ど同じ程度と長いから、開口部2の径が大きく、スリーブ21の径が大きくなれば、スリーブ21の外周縁部を溶接する時に、スリーブ21の上下両側部では梁1のフランジ1bと干渉して、溶接できないことがある。またスリーブ21の場合は、必ずウエブ1aの両面側から溶接する必要があるため、施工費が非常に高くつく。
As shown in FIG. 6, when the
図7に示すようにリング状プレート31をウエブ1aの開口部周辺に溶接する場合は、リング状プレート31の内周縁部及び外周縁部を溶接しないと補強効果を充分に発揮する力の伝達ができないため、溶接長が長くなって、溶接作業に手間がかかり、また外周縁部を溶接する時に、スリーブ21の上下両側部では梁1のフランジ1bと干渉し易く、溶接が非常に困難となり、また溶接できないこともある。
As shown in FIG. 7, when the ring-
本発明は、上記の課題に鑑み、梁の開口部を不必要に大きく形成する必要がなく、溶接作業が簡単容易に行え、生産性を良くして施工費を低く抑えることができるようにした梁開口部補強構造を提供することも目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention eliminates the need to form an unnecessarily large beam opening, makes welding work easy and easy, improves productivity, and keeps construction costs low. It is another object of the present invention to provide a beam opening reinforcing structure.
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項1に係る発明の梁開口部補強構造は、梁1の開口部2と実質的に同一形状、同一径の内周を有するリング状本体4に溶接用の貫通溝5が少なくとも1箇所の非溝部6を残して周方向に連続的に形成されてなる溶接構造用鋳鋼製の梁補強リング3を、リング状本体4の内周縁4aと梁開口部2の内周縁2aとが実質的に合致するように梁1の片面側又は両面側に当接させて、この梁補強リング3を貫通溝5のところから梁1に溶接して固定してなることを特徴とする。
Means for solving the above problems will be described with reference numerals in the embodiments described later. The beam opening reinforcing structure of the invention according to
ここで、「リング状本体4の内周が梁1の開口部2と実質的に同一形状、同一径」とは、リング状本体4の内周は、梁開口部2の形状及びその径と夫々完全に同一ではなく、それらと多少異なっていてもよい、と言うことを意味する。また、「リング状本体4の内周縁4aと開口部2の内周縁2aとが実質的に合致するように」とは、リング状本体4の内周縁4aと開口部2の内周縁2aとが完全に合致しなくても、両者がほぼ一致すればよいことを意味する。但し、リング状本体4の内周縁4aが開口部2の内周縁2aから内方へはみ出ないようにする必要がある。
Here, “the inner circumference of the ring-shaped
請求項2は、請求項1に記載の梁開口部補強構造において、梁補強リング3のリング状本体4に形成された非溝部6は、梁1に当接される側と反対側の面が周方向中間部からその両端にかけて夫々下り傾斜状となるような断面山形に形成されていることを特徴とする。
The second aspect of the present invention is the beam opening reinforcing structure according to the first aspect, wherein the
請求項3は、請求項1又は2に記載の梁開口部補強構造において、梁補強リング3のリング状本体4に形成された貫通溝5は、その内側面部がアール状又はテーパ状に形成されてなることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the beam opening reinforcing structure according to the first or second aspect, the inner surface of the
請求項4は、請求項1〜3の何れかに記載の梁開口部補強構造において、梁補強リング3は、その貫通溝5が溶接ビードWbで埋まるように梁1に溶接されて固定されてなることを特徴とする。
A fourth aspect of the present invention is the beam opening reinforcing structure according to any one of the first to third aspects, wherein the
請求項5は、請求項1に記載の梁開口部補強構造において、梁補強リング3は、その貫通溝5の内周縁沿いに溶接されて梁1に固定されてなることを特徴とする。
A fifth aspect of the present invention is the beam opening reinforcing structure according to the first aspect, wherein the
請求項6は、請求項1〜5の何れかに記載の梁開口部補強構造において、梁補強リング3は、貫通溝5のところから梁1に溶接されると共に、リング状本体4の外周縁沿いに溶接されて梁1に固定されてなることを特徴とする。
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項1に係る発明によれば、梁1の開口部2,12と実質的に同一形状、同一径の内周を有するリング状本体4に溶接用貫通溝5が少なくとも1箇所の非溝部6を残して周方向に連続的に形成されてなる溶接構造用鋳鋼製の梁補強リング3,13を、リング状本体4の内周縁4aと開口部2,12の内周縁2aとが実質的に合致するように梁1の片面側又は両面側に当接させて、この梁補強リング3,13を貫通溝5のところから梁1に溶接してなる構造であって、貫通溝5に沿って溶接を行えばよいから、H形鋼やI形鋼からなる梁1のフランジ1b近辺を溶接する際にフランジ1bと干渉するようなことがなく、開口部2,12の周辺部を完全に溶接できて、梁補強リング3,13による十分な補強効果を得ることができ、それによって従来のリング状プレートによる梁開口部補強構造と同一又はそれ以上の性能を発揮することができながら、溶接作業が容易で、ロボットによる自動溶接の適用も容易となって、溶接作業の能率向上を図ることができる。特に、この発明では、梁補強リング3,13が溶接構造用鋳鋼品であることから、材料のロスもなく、大量生産も品質も良くでき、その製造コストが鋼板製の梁補強リングに比べて格段に安くなり、これがために梁開口部補強構造の施工費の低減化を図ることができる。
The effects of the invention by the above solution will be described with reference numerals in the embodiments described later. According to the invention according to
請求項2に係る発明によれば、梁補強リング3の非溝部6を、梁1に当接される側と反対側の面が周方向中間部からその両端にかけて夫々下り傾斜状となる断面山形に形成すれば、梁補強リング3を梁に溶接した後に、防錆処理の電着塗装やドブ漬けメッキをする時に貫通溝5に塗液の湯溜まりの発生を防止することができる。
According to the second aspect of the present invention, the
請求項3に係る発明のように、貫通溝5を、その内側面部をアール状又はテーパ状に形成すれば、貫通溝5の内側面部をアール状又はテーパ状に形成しない場合に比べ、狭い貫通溝5での溶接性の改善が図られ、品質確保に効果を増すことができる。
If the inner side surface portion of the
請求項4に係る発明によれば、梁補強リング3,13を、その貫通溝5が溶接ビードWbで埋まるように梁1に溶接した場合には、梁補強リング3,13の貫通溝5がなくなって、溶接ビードWbとリング状本体4とが連続した盛り上がり又は一様断面となるため、梁補強リング3,13の補強断面効率が向上し、梁開口部2,12の補強効果を向上させることができる。
According to the invention of
請求項5に係る発明によれば、梁補強リング3,13の貫通溝5の内周縁沿いに隅肉溶接することによって、溶接を効率良く行うことができながら、補強効果も十分に得ることができる。
According to the fifth aspect of the invention, by performing fillet welding along the inner peripheral edge of the
請求項6に係る発明によれば、梁補強リング3,13を、貫通溝5のところから梁1に溶接すると共に、リング状本体4の外周縁沿いに隅肉溶接して、梁1に固定することによって、梁補強リング3,13による梁開口部2の補強効果を一層高めることができる。
According to the invention of
以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、図1の(a) は本発明に係る梁開口部補強構造を示す正面図、(b) は(a) のX−X線断面図であり、図2の(a) は梁1に形成された開口部を示す正面図、(b) は(a) のY−Y線断面図であり、図3の(a) は梁補強リングを示す正面図、(b) は(a) のZ−Z線断面図、(c) は(a) のU−U線拡大断面図である。これらの図において、1は鉄骨梁としてのH形鋼で、ウエブ1aと上下フランジ1b,1bとからなり、そのウエブ1aには図2の(a) ,(b) に示すように円形状の開口部2が形成されている。3は梁補強リングである。
A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 (a) is a front view showing a beam opening reinforcing structure according to the present invention, and (b) is an XX line of (a). 2A is a front view showing an opening formed in the
梁補強リング3は、梁1のウエブ1aに形成された円形状開口部2と同じ円形状で且つその開口部2と同じ径の内周を有するリング状本体4からなる溶接構造用鋳鋼品であり、そのリング状本体4には、図3の(a) ,(b) に示すように、溶接用貫通溝5が、直径方向両端部にある2箇所の非溝部6,2を残して周方向に連続的に形成されている。尚、溶接構造用鋳鋼品の種類としては、SCW410、SCW450、SCW480、SCW550、SCW620があり、これらのうち例えばSCW480は、Cが0.22%以下、Siが0.60%以下、Mnが1.50%以下、Pが0.04%以下、Sが0.04%以下、Niが0.50%以下、Cr0.50%以下、また炭素当量は0.45%以下となっている。
The
上記貫通溝5は、その内側面部の開口端部側がアール状に形成されており、このアール状部を図3の(b) 及び図5の(a) に5rで示す。このように内側面部の開口端部側をアール状に形成してもよいし、あるいは図5の(b) に示すように、貫通溝5の内側面部をテーパ状に形成してもよく、そのテーパ状部を5tで示す。このように貫通溝5の内側面部をアール状又はテーパ状に形成すれば、アール状又はテーパ状に形成しない場合に比べて、貫通溝5における溶接が容易となる。また、梁補強リング3は溶接構造用鋳鋼品からなるため、貫通溝5の内側面部にアール状部5r又はテーパ状部5tを形成するのがきわめて簡単容易である。
The through-
H形鋼からなる梁1として、例えば、200mm(高さ)×100mm(幅)×5.5mm(ウエブ1aの厚さt1)×8mm(フランジ1bの厚さ)のH形鋼を使用する場合で、そのウエブ1aに形成された開口部2の内径Dが125mmである場合に、この開口部2を補強する梁補強リング3の寸法を例示すれば、リング状本体4の内径D1はウエブ1aの開口部2の内径Dと同じ125mm、外径D2は162mm、板厚t4は9mm又は12mmであり、そして各貫通溝5の溝幅w5は8mmである。
As the
また梁1として、例えば、250mm(高さ)×125mm(幅)×6.0mm(ウエブ1aの厚さt1)×9mm(フランジ1bの厚さ)のH形鋼を使用する場合で、ウエブ1aに形成された開口部2の内径Dが150mmである場合の梁補強リング3の寸法を例示すれば、リング状本体4の内径D1(=D)は150mm、外径D2は208mm、板厚t4は12mm又は16mmであり、また貫通溝5の溝幅w5は12mmである。
When the
また、この梁補強リング3のリング状本体4に形成された非溝部6は、図3の(a) 及び(c) から分かるように、梁1のウエブ1aに当接される側と反対側の面が周方向中間部からその両端にかけて夫々下り傾斜状となるような断面山形に形成されている。このように非溝部6が断面山形に形成されるのは、梁補強リング3を鋳造した後に、この鋳造物の表面に電着塗装やどぶ漬けメッキを施す際に、塗液が貫通溝5の端部に溜まらないようにするためである。
Further, the
尚、梁補強リング3のリング状本体4の好ましい厚さt4は、H形鋼(又はI形鋼)からなる梁1のウエブ1aの厚さt1の1.5〜3.5倍であり、また貫通溝5の好ましい溝幅w5は、リング状本体4の厚さt4の1〜3倍である。
In addition, the preferable thickness t4 of the ring-shaped
上記のような梁補強リング3を使用して梁1のウエブ1aの開口部2を補強するには、図1の(a) 及び(b) に示すように、梁補強リング3を、そのリング状本体4の内周縁4aとウエブ1aの開口部2の内周縁2aとが合致するように、ウエブ1aの両面側に夫々当接させて、各梁補強リング3を貫通溝5のところからウエブ1aに溶接することにより、梁補強リング3をウエブ1aに固定して、図示のような梁開口部補強構造を形成する。
In order to reinforce the
この場合の溶接は、例えば半分自動又は自動溶接により、貫通溝5の一端部から、溝長手方向に対し交差する左右方向に動かし、即ちウィービングしながら、この貫通溝5に沿って他端部まで肉盛溶接し、しかして図1の(b) に示すように貫通溝5が溶接ビードWbで完全に埋まるようにする。
In this case, welding is performed, for example, by semi-automatic or automatic welding, from one end portion of the through
このようにリング状本体4の貫通溝5が溶接ビードWbで埋まるように、梁補強リング3を梁1のウエブ1aに溶接することにより、梁補強リング3の貫通溝5が完全になくなった状態となって、溶接ビードWbとリング状本体4とが連続した盛り上がり又は一様断面となるため、梁開口部2の補強効果が向上することになる。
In this way, by welding the
また、この梁補強リング3の溶接に際しては、梁1であるH形鋼を、ウエブ1aの側面が上下を向くように倒して、ウエブ1aの片面側ずつ下向き溶接を行うようにすれば、溶接作業が容易となり、熟練技術者でなくても、十分良好な溶接が可能となる。特に、この溶接は、リング状本体4の周方向に連続的に形成した貫通溝5に沿って行えばよいから、H形鋼やI形鋼からなる梁1のフランジ1b近辺を溶接する際にフランジ1bに干渉されるようなことがなく、開口部2の周辺部を完全に溶接できて、梁補強リング3による十分な補強効果を得ることができ、それによって図7に示す従来のリング状プレートによる梁開口部補強構造と同一又はそれ以上の性能を発揮することができながら、溶接作業が非常に容易で、ロボットによる自動溶接の適用も容易に可能となって、梁補強リング3の溶接作業の著しい能率向上を図ることができる。更に、この梁補強リング3,13が溶接構造用鋳鋼品であることから、その製造コストは、鋼板製の梁補強リングに比べると、格段に安くなり、これがために梁開口部補強構造の施工費の大幅な低減化を図ることが可能となる。
Further, when welding the
尚、図1に示す実施形態の梁開口部補強構造のように、梁補強リング3を梁1の両面側に夫々当接させて溶接する場合は、梁1の片面側のみに溶接する場合と比べて、梁補強リング3の厚さを薄くすることができ、それにより梁補強リング3と梁1との溶接が少なくて済む。
In addition, as in the beam opening portion reinforcing structure of the embodiment shown in FIG. 1, when the
また図1に示す実施形態の梁開口部補強構造では、梁1の円形状開口部2を補強する梁補強リング3として、リング状本体4に貫通溝5が直径方向両端部にある2箇所の非溝部6,6を残して周方向に連続的に形成されたものを使用しているが、リング状本体4に貫通溝5が1箇所の非溝部6を残して連続的に形成されたものを使用してもよいし、あるいはリング状本体4に貫通溝5が2箇所以上の非溝部6を残して形成されたものを使用してもよい。
Further, in the beam opening reinforcing structure of the embodiment shown in FIG. 1, as a
但し、梁補強リング3の精度、品質等の点からは、梁補強リング3の製造時に捩じれ等の変形を生じ難いため、リング状本体4に貫通溝5が少なくとも2箇所の非溝部6を残して形成されるものの方が好ましく、また補強効果、溶接効率、自動化等の点から云えば、溶接部はできるだけ長く、しかも連続する方がよいから、貫通溝5が1箇所もしくは2箇所の非溝部6を残してリング状本体4に周方向に連続的に形成されるのが好ましい。尚、図3の(a) ,(b) に示す実施形態の梁補強リング3の場合には、梁補強リング製造時の捩じれを防止するために、各貫通溝5の長さ方向中間部位の裏側に当該溝5を横切るような捩じれ防止片30(図3に仮想線で示す)をリング状本体4と一体に鋳造しておき、後でこの捩じれ防止片30を切除するようにしている。
However, from the viewpoint of accuracy, quality, etc. of the
図4は梁1に形成された開口部2が四角形の場合の梁開口部補強構造を示したもので、これに使用される梁補強リング13は、H形鋼からなる梁1のウエブ1aに形成された四角形状開口部12と同じ形状で、その四角形開口部12と同一径の内周を有する鋼板製の四角形リング状本体4からなるもので、この四角形リング状本体4には、(a) に示すように、上下左右の各辺毎に溶接用貫通溝5が直線状に連続して形成されていて、上下横方向の貫通溝5,5と左右縦方向の貫通溝5,5との互いに隣合う端部どうし間に非溝部6が形成されている。
FIG. 4 shows a beam opening reinforcing structure when the
このような四角形の梁補強リング13によって梁1のウエブ1aの開口部2を補強するときは、図4の(a) ,(b) に示すように、梁補強リング13を、そのリング状本体4の内周縁4aとウエブ1aの開口部12の内周縁2aとが合致するように、ウエブ1aの片面側(又は図4(b) の仮想線で示すように両面側)に当接させて、この梁補強リング13を貫通溝5のところからウエブ1aに溶接することにより、梁補強リング13をウエブ1aに固定して、図示のような梁開口部補強構造を形成する。
When the
この梁補強リング3の貫通溝5での溶接方法については、図1によって説明した先の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
The welding method in the through
図5の(a) ,(b) は本発明に係る梁開口部補強構造の更に他の実施形態を示すもので、例えば大型のH形鋼からなる梁1の円形状開口部2(又は四角形状開口部12)を補強する梁補強リング3(又は13)の貫通溝5の溝幅が広く、溝深さが深く形成されているような場合には、図1及び図4で説明した先の実施形態のように貫通溝5を溶接ビードWbで埋めることなく、この図5に示すように梁補強リング3(又は13)の貫通溝5の内周縁沿いに隅肉溶接することによって、溶接を効率良く行うことができながら、補強効果も十分に確保することができる。図5の(a) に示す実施形態の場合は、貫通溝5の内側面部の開口端部側がアール状に形成され、また(b) に示す実施形態の場合は、貫通溝5の内側面部がテーパ状に形成されているから、貫通溝5の内周縁に沿った隅肉溶接を容易に行うことができる。
5 (a) and 5 (b) show still another embodiment of the beam opening reinforcing structure according to the present invention. For example, the circular opening 2 (or square) of the
以上説明した実施形態の梁開口部補強構造は、梁1のウエブ1aに当接させた梁補強リング3又は13を貫通溝5内部のみの溶接によってウエブ1aに固定しているが、この貫通溝5内部のみの溶接では不足する場合には、貫通溝5内部の溶接と共に、リング状本体4の外周縁沿いに隅肉溶接を行うことができる。このようにリング状本体4の外周縁に沿った溶接を付加することによって、梁補強リング3又は13による梁開口部2の補強効果を高めることができる。
In the beam opening reinforcing structure of the embodiment described above, the
1 梁
2 梁の開口部
3 梁補強リング
4 リング状本体
5 貫通溝
6 非溝部
Wb 溶接ビード
DESCRIPTION OF
Claims (6)
The beam opening reinforcing structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the beam reinforcing ring is welded to the beam from the through groove and is welded along the outer peripheral edge of the ring-shaped main body and fixed to the beam. .
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