JP5948963B2 - Beam-column joint structure - Google Patents

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Description

本発明は、柱と鉄骨梁とが剛接合されてなる柱梁接合構造に関する。   The present invention relates to a column beam connection structure in which a column and a steel beam are rigidly bonded.

従来、図1の概略側面図に示すような柱梁架構1においては、柱10と鉄骨梁20とを溶接等で剛接合している。そして、かかる柱梁架構1に、地震力や風荷重等の外力が水平方向に入力されると、それによる曲げモーメントは、同図中に併記するように、梁20のスパン方向(梁20の長手方向)の中央側よりも端側(以下、梁端側とも言う)の方で大きくなるため、梁端20eeにて応力が最大となり、結果、最初に梁端20eeで全断面降伏して損傷する。すなわち、この場合、梁20の全体強度を決定する断面位置は、梁端20eeとなる。なお、以下では、最初に全断面降伏して梁20の全体強度を決定する断面位置のことを「危険断面位置」と言う。   Conventionally, in the column beam frame 1 as shown in the schematic side view of FIG. 1, the column 10 and the steel beam 20 are rigidly joined by welding or the like. Then, when an external force such as seismic force or wind load is input to the column beam frame 1 in the horizontal direction, the bending moment caused thereby is the span direction of the beam 20 (the beam 20 Since it is larger on the end side (hereinafter also referred to as the beam end side) than the center side in the longitudinal direction, the stress becomes maximum at the beam end 20ee, and as a result, the entire cross section first yields and is damaged at the beam end 20ee. To do. That is, in this case, the cross-sectional position that determines the overall strength of the beam 20 is the beam end 20ee. In the following, the cross-sectional position where the overall cross-section yields first and determines the overall strength of the beam 20 is referred to as a “dangerous cross-section position”.

このような梁端20eeでの損傷を防ぐ方法の一例として、図2Aの斜視図に示すように、梁20の端部20eにハンチ25を設けて端部20eの断面積を増大することにより、端部20eの断面に作用する応力を低減することが挙げられる(特許文献1)。そして、この方法の場合には、ハンチ25による断面積増大作用に基づいて、危険断面位置は、図2Bの上面図に示すように、梁端20eから、梁20のスパン方向の中央側へ寄った位置に変わる。すなわち、危険断面位置は、ハンチ25における中央側の端25eeの位置に移動する。
そして、同位置の断面に作用する曲げモーメントは、梁端20eeに比べて小さいことから、小断面の梁20を使用可能となってコスト削減を図れる。また、梁端20eeの溶接部の応力度を低減し、当該溶接部の破壊を防止することができる。
As an example of a method for preventing damage at the beam end 20ee, as shown in the perspective view of FIG. 2A, by providing a haunch 25 at the end 20e of the beam 20 to increase the cross-sectional area of the end 20e, One example is to reduce the stress acting on the cross section of the end 20e (Patent Document 1). In the case of this method, based on the action of increasing the cross-sectional area by the haunch 25, the dangerous cross-section position approaches the center side in the span direction of the beam 20 from the beam end 20e as shown in the top view of FIG. 2B. Change to the new position. That is, the dangerous cross-section position moves to the position of the center end 25ee of the haunch 25.
Since the bending moment acting on the cross-section at the same position is smaller than that of the beam end 20ee, the beam 20 having a small cross-section can be used, and the cost can be reduced. Moreover, the stress degree of the welding part of beam end 20ee can be reduced, and the destruction of the said welding part can be prevented.

特開2000−309980号公報JP 2000-309980 A

ここで、このハンチ25も梁20の一部と考えた場合には、当該梁20の断面形状は、ハンチ25の上記端25eeの位置で急変している。すなわち、同位置を起点として断面の断面積が急増している。以下、この断面形状が急変する位置のことを「断面急変位置」と言うが、この断面急変位置では、断面の一部、すなわち、図2A及び図2B中のA点部分に塑性ひずみが集中して生じる傾向にある(図10AのFEM解析結果を参照)。   Here, when the haunch 25 is also considered to be a part of the beam 20, the cross-sectional shape of the beam 20 changes suddenly at the position of the end 25 ee of the haunch 25. That is, the cross-sectional area of the cross section has increased rapidly starting from the same position. Hereinafter, the position where the cross-sectional shape suddenly changes is referred to as a “cross-sectional sudden change position”. At this cross-sectional sudden change position, plastic strain concentrates on a part of the cross-section, that is, the point A in FIGS. 2A and 2B. (See the FEM analysis result in FIG. 10A).

また、この断面急変位置たるハンチ25の端25eeの位置は、上記のように危険断面位置でもあり、つまり梁20のうちで最初に全断面降伏すべき位置でもある。そして、そのような位置に、A点部分の如き塑性ひずみが集中して生じる部分が含まれていると、地震力や風荷重等の外力によって断面急変位置の断面が塑性化する際に、特にA点部分に非常に大きな塑性ひずみが集中して生じ易くなる。すると、同断面のA点部分で集中的に亀裂が発生・進展するなど当該A点部分で集中的に損傷が進行してしまい、結果、断面全体の性能を十分に生かし切れずにいた。   Further, the position of the end 25ee of the haunch 25 that is a sudden change position of the cross section is also a dangerous cross section position, that is, a position where the entire cross section of the beam 20 should be yielded first. And if such a position includes a portion where the plastic strain such as the point A is concentrated, particularly when the cross section at the sudden change position is plasticized by an external force such as seismic force or wind load, Very large plastic strain tends to be concentrated at the point A. As a result, damages proceed intensively at the point A, such as when cracks are intensively generated and propagated at the point A of the same cross section, and as a result, the performance of the entire cross section could not be fully utilized.

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、危険断面位置を断面急変位置からずらすことにより、断面急変位置の断面の一部に大きな塑性ひずみが生じることを防ぎ、断面急変位置の断面全体の性能を生かし切ることにある。   The present invention has been made in view of the conventional problems as described above, and the purpose thereof is to shift a dangerous cross-section position from a cross-section sudden change position, thereby generating a large plastic strain in a part of the cross section at the cross-section sudden change position. This is to make full use of the performance of the entire cross section at the position where the cross section suddenly changes.

かかる目的を達成するために請求項1に示す発明は、
柱と鉄骨梁とが剛接合されてなる柱梁接合構造において、
前記鉄骨梁は、該鉄骨梁の基準の断面形状をなす基準断面部と、前記基準断面部よりも前記鉄骨梁の端側に位置されつつ、前記基準断面部よりも断面積が増大した断面積増大部と、を有し、
前記鉄骨梁は、H形鋼を本体とし、
前記基準断面部は、前記鉄骨梁のスパン方向において前記断面積増大部よりも中央側に位置し、且つ前記H形鋼のみの部分であり、
前記断面積増大部は、前記基準断面積部を備えた前記H形鋼と当該H形鋼に溶接されたハンチを備えるか、又は、前記基準断面積部を備えた前記H形鋼の一部であって前記基準断面部よりも大きい断面積を備えた部分であり、
前記基準断面部と前記断面積増大部との境界位置を跨ぎながら、補強部材が前記基準断面部と前記断面積増大部とに接合されていることを特徴とする。
In order to achieve this object, the invention shown in claim 1
In a column beam connection structure in which a column and a steel beam are rigidly connected,
The steel beam has a reference cross-sectional portion having a reference cross-sectional shape of the steel beam, and a cross-sectional area having a cross-sectional area increased from the reference cross-sectional portion while being positioned closer to the end of the steel beam than the reference cross-sectional portion. An increase part,
The steel beam has an H-shaped steel as a main body,
The reference cross-sectional portion is located on the center side of the cross-sectional area increasing portion in the span direction of the steel beam, and is a portion of only the H-section steel,
The cross-sectional area increasing portion includes the H-section steel provided with the reference cross-sectional area portion and a haunch welded to the H-section steel, or a part of the H-section steel including the reference cross-sectional area portion. And a portion having a cross-sectional area larger than the reference cross-sectional portion,
A reinforcing member is joined to the reference cross-sectional portion and the cross-sectional area increasing portion while straddling the boundary position between the reference cross-sectional portion and the cross-sectional area increasing portion.

上記請求項1に示す発明によれば、基準断面部と断面積増大部との境界位置たる断面急変位置を跨いで補強部材を接合しており、これにより、鉄骨梁の危険断面位置は、断面急変位置から、鉄骨梁のスパン方向(鉄骨梁の長手方向)の中央側にずらされている。例えば、危険断面位置は、補強部材における梁のスパン方向の中央側の端の位置に移動され、これにより、断面急変位置と危険断面位置とは互いに異なる位置に分離されている。
よって、地震力や風荷重等の外力による曲げモーメントが鉄骨梁に作用した際には、塑性変形は主に危険断面位置で進行して、断面急変位置での塑性変形は抑制されるので、同断面急変位置の断面に発生するひずみを全体的に抑制できて、それに伴って、同断面の一部に大きな塑性ひずみが集中して生じることも抑制される。これにより、断面急変位置の断面全体の性能を生かし切ることができる。
According to the first aspect of the present invention, the reinforcing member is joined across the cross-sectional sudden change position which is the boundary position between the reference cross-sectional portion and the cross-sectional area increasing portion. It is shifted from the sudden change position to the center side in the span direction of the steel beam (longitudinal direction of the steel beam). For example, the dangerous cross-sectional position is moved to the position of the center side of the reinforcing member in the span direction of the beam, and thereby the cross-sectional sudden change position and the dangerous cross-sectional position are separated from each other.
Therefore, when a bending moment due to an external force such as seismic force or wind load acts on the steel beam, plastic deformation proceeds mainly at the critical cross-section position, and plastic deformation at the cross-section sudden change position is suppressed. Strain generated in the cross section at the position where the cross section suddenly changes can be suppressed as a whole, and accordingly, the occurrence of concentrated plastic strain in a part of the cross section is also suppressed. Thereby, the performance of the whole cross section at the cross section sudden change position can be fully utilized.

請求項2に示す発明は、請求項1に記載の柱梁接合構造であって、
前記H形鋼のフランジのフランジ面に前記補強部材が接合されていることを特徴とする。
上記請求項2に示す発明によれば、H形鋼のフランジのフランジ面に補強部材を接合しているので、断面急変位置の断面の一部に大きな塑性ひずみが集中して生じることを、より有効に防止可能となる。
The invention shown in claim 2 is the beam-column joint structure according to claim 1 ,
The reinforcing member is joined to a flange surface of the H-shaped steel flange.
According to the second aspect of the present invention, since the reinforcing member is joined to the flange surface of the flange of the H-shaped steel, a large plastic strain is concentrated on a part of the cross section at the sudden change position. It can be effectively prevented.

請求項3に示す発明は、請求項1又は2に記載の柱梁接合構造であって、
前記H形鋼のウエブのウエブ面に前記補強部材が接合されていることを特徴とする。
上記請求項3に示す発明によれば、H形鋼のウエブのウエブ面に補強部材を接合しているので、断面急変位置の断面の一部に大きな塑性ひずみが集中して生じることを有効に防止可能となる。
The invention shown in claim 3 is the column beam joint structure according to claim 1 or 2 ,
The reinforcing member is bonded to a web surface of the H-shaped steel web.
According to the third aspect of the present invention, since the reinforcing member is joined to the web surface of the H-shaped steel web, it is effective that large plastic strain is concentrated on a part of the cross section at the sudden change position. It becomes possible to prevent.

請求項4に示す発明は、請求項1乃至3の何れかに記載の柱梁接合構造であって、
前記鉄骨梁は、外力の増加に伴って生じる曲げモーメントにより最初に全断面降伏する位置を危険断面位置として有し、
前記補強部材の接合に基づいて、前記危険断面位置が、前記断面積増大部に係る前記境界位置よりも前記鉄骨梁のスパン方向の中央側の位置にずらされていることを特徴とする。
上記請求項4に示す発明によれば、上記境界位置たる断面急変位置から、危険断面位置がスパン方向にずらされて離間されているので、断面急変位置の断面の一部に大きな塑性ひずみが集中して生じることを確実に防止可能となる。
The invention shown in claim 4 is the column beam connection structure according to any one of claims 1 to 3,
The steel beam has, as a dangerous cross-section position, a position where the entire cross-section yields first due to a bending moment generated with an increase in external force,
Based on the joining of the reinforcing members, the dangerous cross-sectional position is shifted to a position on the center side in the span direction of the steel beam from the boundary position related to the cross-sectional area increasing portion.
According to the fourth aspect of the present invention, since the dangerous cross-sectional position is shifted in the span direction from the cross-sectional sudden change position that is the boundary position, a large plastic strain is concentrated on a part of the cross-section at the cross-sectional sudden change position. Can be reliably prevented.

請求項5に示す発明は、請求項4に記載の柱梁接合構造であって、
前記危険断面位置とすべき位置に作用する曲げモーメントの大きさをM1とし、前記境界位置に作用する曲げモーメントの大きさをM2とし、
前記危険断面位置とすべき位置の塑性断面係数をZp1とし、前記補強部材が接合された状態の前記境界位置の塑性断面係数をZp2とした場合に、
比率α(=(M1/Zp1)/(M2/Zp2))が、1よりも大きくなるように前記補強部材が設計されていることを特徴とする。
上記請求項5に示す発明によれば、比率αが1よりも大きくなるように補強部材は設計されているので、危険断面位置とすべき位置の方が、境界位置たる断面急変位置よりも先に全断面降伏するようになる。つまり、危険断面位置とすべき位置を、確実に危険断面位置として設定することができる。
The invention shown in claim 5 is the column beam connection structure according to claim 4,
The magnitude of the bending moment acting on the position to be the critical cross-sectional position is M1, the magnitude of the bending moment acting on the boundary position is M2,
When the plastic section modulus at the position to be the critical section position is Zp1, and the plastic section coefficient at the boundary position in a state where the reinforcing member is joined is Zp2,
The reinforcing member is designed so that the ratio α (= (M1 / Zp1) / (M2 / Zp2)) is larger than 1.
According to the fifth aspect of the present invention, since the reinforcing member is designed so that the ratio α is larger than 1, the position that should be the dangerous cross-section position is ahead of the cross-section sudden change position that is the boundary position. All sections will yield. That is, the position that should be the dangerous cross-section position can be reliably set as the dangerous cross-section position.

本発明によれば、危険断面位置を断面急変位置からずらすことにより、断面急変位置の断面の一部に大きな塑性ひずみが生じることを防ぎ、断面急変位置の断面全体の性能を生かし切ることができる。   According to the present invention, by shifting the critical cross-section position from the cross-section sudden change position, it is possible to prevent a large plastic strain from being generated in a part of the cross section at the cross-section sudden change position, and to fully utilize the performance of the entire cross section at the cross-section sudden change position. .

曲げモーメント図を併記した柱梁架構1の概略側面図である。It is a schematic side view of the column beam structure 1 which also wrote the bending moment figure. 図2Aは従来の柱梁接合構造の斜視図であり、図2Bは同上面図である。FIG. 2A is a perspective view of a conventional beam-column joint structure, and FIG. 2B is a top view thereof. 本実施形態に係る柱梁接合構造の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the column beam junction structure concerning this embodiment. 同上面図である。It is the same top view. 補強部材30の断面の設計に使用される比率αの説明図である。It is explanatory drawing of ratio (alpha) used for the design of the cross section of the reinforcing member. 図5Aは、梁20の本体たるH形鋼の断面図であり、図5Bは、同H形鋼のフランジ20f,20fに補強鋼材30,30が接合されたH形鋼の断面図であり、図5Cは、同H形鋼のウエブ20wに補強鋼材30が接合されたH形鋼の断面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view of the H-shaped steel that is the main body of the beam 20, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the H-shaped steel in which the reinforcing steel materials 30 and 30 are joined to the flanges 20f and 20f of the H-shaped steel. FIG. 5C is a cross-sectional view of the H-shaped steel in which the reinforcing steel material 30 is joined to the H-shaped steel web 20w. 補強鋼材30を上フランジ20fの下面及び下フランジ20fの上面に接合した場合の斜視図である。It is a perspective view at the time of joining the reinforcing steel material 30 to the lower surface of the upper flange 20f, and the upper surface of the lower flange 20f. 図7Aは本実施形態の変形例の外観斜視図であり、図7Bは同上面図である。FIG. 7A is an external perspective view of a modification of the present embodiment, and FIG. 7B is a top view thereof. FEM解析に用いた柱梁接合構造モデルである。It is a column beam connection structure model used for FEM analysis. FEM解析で検討した三つのケースの説明図であって、図9Aは、比較例に対応する補強鋼材無しケースの説明図であり、図9Bは、本実施形態に対応するフランジ補強ケースの説明図であり、図9Cは、本実施形態の変形例に対応するウエブ補強ケースの説明図である。FIG. 9A is an explanatory view of a case without reinforcing steel corresponding to a comparative example, and FIG. 9B is an explanatory view of a flange reinforcing case corresponding to the present embodiment. FIG. 9C is an explanatory diagram of a web reinforcing case corresponding to a modification of the present embodiment. 補強鋼材無しケースの解析結果(相対比較用)である。It is an analysis result (for relative comparison) of a case without a reinforced steel material. フランジ補強ケースの解析結果(相対比較用)である。It is an analysis result (for relative comparison) of a flange reinforcement case. ウエブ補強ケースの解析結果(相対比較用)である。It is an analysis result (for relative comparison) of a web reinforcement case. 補強鋼材無しケースの解析結果(絶対評価用)である。It is an analysis result (for absolute evaluation) of a case without a reinforced steel material. フランジ補強ケースの解析結果(絶対評価用)である。It is an analysis result (for absolute evaluation) of a flange reinforcement case. ウエブ補強ケースの解析結果(絶対評価用)である。It is an analysis result (for absolute evaluation) of a web reinforcement case. 下フランジ20fのA点部分に生じる相当塑性ひずみ(%)を、変形角Rをパラメータとして整理したグラフであって、図12Aは、補強鋼材無しケースのグラフであり、図12Bは、フランジ補強ケースのグラフであり、図12Cは、ウエブ補強ケースのグラフである。FIG. 12A is a graph showing the equivalent plastic strain (%) generated at the point A of the lower flange 20f with the deformation angle R as a parameter. FIG. 12A is a graph of a case without reinforcing steel, and FIG. 12B is a flange reinforcing case. FIG. 12C is a graph of the web reinforcing case. 図13A乃至図13Cは、水平ハンチ25のその他の形状例を示す概略斜視図である。13A to 13C are schematic perspective views showing other examples of the shape of the horizontal haunch 25. 鉛直ハンチ26で形成された断面積増大部20eを示す概略斜視図である。3 is a schematic perspective view showing a cross-sectional area increasing portion 20e formed by a vertical haunch 26. FIG. 梁20の断面積増大部20eを、単一部材で構成した場合の概略斜視図である。It is a schematic perspective view at the time of comprising the cross-sectional area increase part 20e of the beam 20 with a single member.

===本実施形態===
図3Aは、本実施形態に係る柱梁接合構造の外観斜視図であり、図3Bは、同上面図である。
図3Aに示すように、柱10は、例えば断面矩形形状の鋼製角パイプを本体とし、また、梁20は鉄骨梁であって、この例では、断面H形形状のH形鋼を本体とする。そして、これら柱10と梁20とは互いに剛接合されている。すなわち、柱10は、上下一対の通しダイアフラム12,12を有し、それぞれ対応する通しダイアフラム12,12に梁20の上フランジ20f及び下フランジ20fが溶接等で連結されているとともに、梁20のウエブ20wは、柱10の外周面10sに溶接等で直結され、これにより、柱10と梁20とは剛接合されている。
=== This Embodiment ===
FIG. 3A is an external perspective view of a column beam joint structure according to the present embodiment, and FIG. 3B is a top view thereof.
As shown in FIG. 3A, the column 10 has, for example, a steel square pipe having a rectangular cross section as a main body, and the beam 20 is a steel beam. In this example, the H section steel having a H cross section has a main body. To do. The columns 10 and the beams 20 are rigidly joined to each other. That is, the column 10 has a pair of upper and lower through diaphragms 12 and 12. The upper flange 20 f and the lower flange 20 f of the beam 20 are connected to the corresponding through diaphragms 12 and 12 by welding or the like. The web 20w is directly connected to the outer peripheral surface 10s of the column 10 by welding or the like, whereby the column 10 and the beam 20 are rigidly joined.

なお、「剛接合」とは、モーメントを伝達可能な接合様式のことである。また、図3Aの例では、当該剛接合に通しダイアフラム12を用いていたが、剛接合が可能であれは何等これに限らず、外ダイアフラムを用いても良いし、或いは、ダイアフラムを用いずに柱10の外周面10sにフランジ20fを直結しても良いし、更には、溶接接合に代えてボルト接合しても良い。また、柱10についても何等上記の角パイプに限るものではなく、梁20を剛接合可能であれば、別の断面形状の柱や別の構造の柱を適用可能である。例えば断面形状が円形形状の鋼製丸パイプを用いても良いし、あるいはCFT(コンクリート充填鋼管)を使用しても良いし、更にはRC造やSRC造の柱でも構わない。   The “rigid connection” is a connection mode capable of transmitting a moment. In the example of FIG. 3A, the diaphragm 12 is used through the rigid joint. However, the diaphragm 12 is not limited to this, and the outer diaphragm may be used, or the diaphragm may not be used. The flange 20f may be directly connected to the outer peripheral surface 10s of the column 10, or may be bolted instead of welding. Also, the column 10 is not limited to the above-described square pipe, and a column having a different cross-sectional shape or a column having another structure can be applied as long as the beam 20 can be rigidly joined. For example, a steel round pipe having a circular cross section may be used, a CFT (concrete-filled steel pipe) may be used, or an RC or SRC column may be used.

梁20の端部20e、すなわち梁20における柱10との接合部の近傍部分20eには、水平ハンチ25,25…が設けられている。かかる水平ハンチ25,25…は、既述のように梁20の端部20eの断面を増大して梁端20eeの損傷を防ぐものである。すなわち、梁20において端部20eよりもスパン方向の中央側に位置するH形鋼のみの部分を、梁20の基準の断面形状をなす基準断面部20bと定義した場合に、この基準断面部20bよりも、梁20の端部20eの断面積を増大する目的で同端部20eの一部として一体に設けられたものが、水平ハンチ25,25…である。そして、かかる水平ハンチ25は、例えば平面視矩形状の鋼板であり、上フランジ20f及び下フランジ20fの梁幅方向の両側にそれぞれ水平に設けられている。詳しくは、上フランジ20f用の各水平ハンチ25,25は、それぞれ上フランジ20fにおける梁幅方向の両側の側面に突き合わせられて溶接等で一体に接合され、また、下フランジ20f用の各水平ハンチ25,25は、それぞれ下フランジ20fにおける梁幅方向の両側の側面に突き合わせられて溶接等で一体に接合されており、更に、上フランジ20f用及び下フランジ20f用の各水平ハンチ25,25…は、柱10側の側面にて柱10の通しダイアフラム12,12に溶接等で一体に接合されている。   Horizontal hunches 25, 25... Are provided at the end 20 e of the beam 20, that is, in the vicinity 20 e of the joint portion of the beam 20 with the column 10. As described above, the horizontal hunches 25, 25... Increase the cross section of the end 20e of the beam 20 to prevent damage to the beam end 20ee. That is, when the portion of only the H-shaped steel located on the center side in the span direction with respect to the end portion 20e in the beam 20 is defined as the reference cross-sectional portion 20b having the standard cross-sectional shape of the beam 20, this reference cross-sectional portion 20b In addition, the horizontal hunches 25, 25... Are integrally provided as a part of the end 20e for the purpose of increasing the cross-sectional area of the end 20e of the beam 20. The horizontal haunch 25 is, for example, a rectangular steel plate in plan view, and is horizontally provided on both sides of the upper flange 20f and the lower flange 20f in the beam width direction. Specifically, each horizontal hunch 25, 25 for the upper flange 20f is abutted against both side surfaces of the upper flange 20f in the beam width direction and joined together by welding or the like, and each horizontal hunch for the lower flange 20f. 25 and 25 are abutted against the side surfaces of the lower flange 20f on both sides in the beam width direction and joined together by welding or the like, and further, the horizontal hunches 25, 25 for the upper flange 20f and the lower flange 20f, respectively. Are integrally joined to the through diaphragms 12 and 12 of the column 10 by welding or the like on the side surface on the column 10 side.

ちなみに、請求項に記載の構成との対応関係で言えば、図3Bに示すように、H形鋼に加えて水平ハンチ25,25…を具備する梁20の端部20eが、請求項に係る「断面積増大部20e」に相当する。また、水平ハンチ25における梁20のスパン方向の中央側の端25eeの位置を起点として梁20の断面積が増大しているので、以下では、この位置のことを「断面急変位置」と言う。なお、この断面急変位置は、請求項に係る「境界位置」、つまり「基準断面部20bと断面積増大部20eとの境界位置」に相当する。   Incidentally, as shown in FIG. 3B, the end portion 20e of the beam 20 including the horizontal hunches 25, 25... This corresponds to the “cross-sectional area increasing portion 20e”. In addition, since the cross-sectional area of the beam 20 increases from the position of the end 25ee of the center side in the span direction of the beam 20 in the horizontal haunch 25, the position is hereinafter referred to as a “section sudden change position”. The abrupt cross-sectional change position corresponds to a “boundary position” according to the claims, that is, a “boundary position between the reference cross-sectional portion 20b and the cross-sectional area increasing portion 20e”.

ここで本実施形態では、図3A及び図3Bに示すように、上フランジ20fの上面及び下フランジ20fの下面には、それぞれ、補強部材30の一例としての補強鋼材30が、断面急変位置を梁20のスパン方向(長手方向)に跨いだ状態で接合一体化されている。詳しくは、補強鋼材30は、例えば所定厚みの矩形平板部材であり、その片面の略全面を上フランジ20fの上面に密着させつつ、上フランジ20fよりも梁幅方向の外方に突出しないように位置決めされながら全周隅肉溶接で接合されており、他方、同様の補強鋼材30(図3A及び図3Bでは不図示)が、下フランジ20fの下面にも同様の仕様で接合されている。   Here, in the present embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, the reinforcing steel material 30 as an example of the reinforcing member 30 is placed on the upper surface of the upper flange 20f and the lower surface of the lower flange 20f. It is joined and integrated in a state straddling 20 span directions (longitudinal directions). Specifically, the reinforcing steel material 30 is, for example, a rectangular flat plate member having a predetermined thickness, so that substantially the entire surface of one side thereof is brought into close contact with the upper surface of the upper flange 20f so as not to protrude outward in the beam width direction from the upper flange 20f. While being positioned, it is joined by whole circumference fillet welding. On the other hand, the same reinforcing steel material 30 (not shown in FIGS. 3A and 3B) is joined to the lower surface of the lower flange 20f with the same specifications.

そして、これら補強鋼材30,30の接合に基づいて、梁20の危険断面位置は、図3Bに示すように、断面急変位置よりもスパン方向の中央側に移動されている。これにより、断面急変位置の断面の一部に大きな塑性ひずみが生じることを防ぎ、断面急変位置の断面全体の性能を生かし切るようにしている。その結果、断面急変位置を起点とした梁20の損傷を防ぎ、仮に梁20が損傷するとしても、その場合には、危険断面位置の方で優先して損傷するようにしている。以下、これについて詳説する。   Based on the joining of the reinforcing steel materials 30 and 30, the dangerous cross-sectional position of the beam 20 is moved to the center side in the span direction from the cross-sectional sudden change position as shown in FIG. 3B. As a result, it is possible to prevent a large plastic strain from being generated in a part of the cross section at the position where the cross section suddenly changes, and to take full advantage of the performance of the entire cross section at the position where the cross section suddenly changes. As a result, it is possible to prevent damage to the beam 20 starting from the sudden change position of the cross section, and even if the beam 20 is damaged, in that case, the danger cross section position is preferentially damaged. This will be described in detail below.

既述の図2Bは、補強鋼材30を未設置の梁20の場合の断面急変位置と危険断面位置との位置関係を示しているが、同図2Bの如く補強鋼材30を設けない場合には、水平ハンチ25の端25eeの位置が、断面急変位置になっているとともに危険断面位置にもなっている。   FIG. 2B described above shows the positional relationship between the sudden change position of the cross section and the dangerous cross section position in the case where the reinforcing steel member 30 is not installed, but when the reinforcing steel member 30 is not provided as shown in FIG. 2B. The position of the end 25ee of the horizontal haunch 25 is a sudden section change position and a dangerous section position.

ここで、この断面急変位置では、断面の一部、すなわち、図2B中のA点部分にひずみが集中して生じる傾向にある(例えば図10AのFEM解析結果を参照)。他方、危険断面位置は、梁20のなかで最初に全断面降伏する位置であるが、そのような位置に、上記のA点部分の如きひずみが集中して生じる部分が含まれていると、地震力や風荷重等の外力によって断面急変位置の断面が塑性化する際に、特にA点部分に非常に大きな塑性ひずみが集中して生じることになる。すると、同断面のA点部分で集中的に亀裂が発生・進展するなど、当該A点部分で集中的に損傷が進行してしまい、結果、同断面急変位置の断面の全域で略均等に塑性変形して外力に抗するような状態にはなり得ず、もって、断面全体の性能を十分に生かし切ることができない。   Here, at the sudden change position of the cross section, the strain tends to be concentrated on a part of the cross section, that is, the point A portion in FIG. 2B (see, for example, the FEM analysis result of FIG. 10A). On the other hand, the dangerous cross-section position is a position where the entire cross-section yields first in the beam 20, but if such a position includes a portion where strain is concentrated such as the above-mentioned A point portion, When the cross section at the position where the cross section suddenly changes is plasticized by an external force such as seismic force or wind load, a very large plastic strain is concentrated especially at the point A portion. Then, cracks are intensively generated and propagated at the point A portion of the same cross section, and the damage progresses intensively at the point A portion. It cannot be in a state where it deforms and resists external force, and therefore the performance of the entire cross section cannot be fully utilized.

この点につき、図3Bのように補強鋼材30を接合した場合には、補強鋼材30を有する梁20の部分は、補強鋼材30の断面積分、より多くの応力を負担できるため、同部分の梁20の曲げ耐力は高くなる。これにより、危険断面位置は、図3Bに示すように、断面急変位置よりも梁20のスパン方向の中央側に移動し、つまり、危険断面位置は断面急変位置から中央側にずれて互いに離間した状態になる。すると、中央側にずれた断面危険位置には、上述のA点部分のような塑性ひずみが集中して生じる部分が存在しないので、梁20のうちで最初に全断面降伏する際も同断面の全面で略均等に塑性変形が進んでいくようになる。
また、地震力や風荷重等の外力による曲げモーメントが梁20に作用した際に、塑性変形は主に危険断面位置で進行して、断面急変位置での塑性変形は抑制されるので、同断面急変位置の断面に発生する塑性ひずみを全体的に抑制できて、それに伴って、同断面の一部に大きな塑性ひずみが集中して生じることも抑制される。これにより、断面急変位置の断面全体の性能を生かし切ることができる。
In this regard, when the reinforcing steel member 30 is joined as shown in FIG. 3B, the beam 20 portion having the reinforcing steel member 30 can bear the cross-sectional integral of the reinforcing steel member 30 and more stress. The bending strength of 20 increases. Thereby, as shown in FIG. 3B, the dangerous cross-section position moves to the center side in the span direction of the beam 20 from the cross-section sudden change position, that is, the dangerous cross-section position is shifted from the cross-section sudden change position to the central side and separated from each other. It becomes a state. Then, since there is no portion where the plastic strain is concentrated like the above-mentioned point A portion at the cross-section risk position shifted to the center side, the same cross-section is also obtained when the entire cross section of the beam 20 is first yielded. Plastic deformation progresses almost uniformly over the entire surface.
In addition, when a bending moment due to an external force such as seismic force or wind load acts on the beam 20, plastic deformation mainly proceeds at the critical cross-section position, and plastic deformation at the cross-section sudden change position is suppressed. The plastic strain generated in the cross section at the sudden change position can be suppressed as a whole, and accordingly, the occurrence of a large plastic strain concentrated on a part of the cross section is also suppressed. Thereby, the performance of the whole cross section at the cross section sudden change position can be fully utilized.

ちなみに、図3A及び図3Bの例では、補強鋼材30として矩形平板部材を使用し同部材を全周隅肉溶接でフランジ20fに接合していたが、分離不能にフランジ20fに接合一体化されて応力負担可能であれば、何等これに限るものではない。例えば、接合方法は、適宜な接着剤による接着でも良いし、ボルト等の締結部材の締め付けによる摩擦接合でも良く、また、補強鋼材30の平面形状にあっては、矩形以外の多角形や円形でも良いし、これらを組み合わせてなる複合形状でも良い。   Incidentally, in the example of FIGS. 3A and 3B, a rectangular flat plate member is used as the reinforcing steel member 30 and the member is joined to the flange 20f by full-side fillet welding. The present invention is not limited to this as long as the stress can be applied. For example, the bonding method may be bonding with an appropriate adhesive, or friction bonding by tightening a fastening member such as a bolt, and the reinforcing steel member 30 may have a polygonal shape other than a rectangle or a circle. It may be good, and the compound shape which combined these may be sufficient.

ところで、上述の補強鋼材30を接合すれば、概ね、補強鋼材30における中央側の端30eeの位置を危険断面位置として全断面降伏するようになるので、断面急変位置は危険断面位置と異なる位置に概ね設定されるようになるが、より確実に、断面急変位置と異なる位置を危険断面位置として設定したい場合には、下式1を満足するように補強鋼材30の断面を設計すれば良い。
比率α=(M1/Zp1)/(M2/Zp2)>1 … (1)
ここで、上式中のM1は、図4の斜視図に示すように、危険断面位置として設定したい位置に作用する曲げモーメントであり、M2は、断面急変位置に作用する曲げモーメントであり、Zp1は、危険断面位置として設定したい位置の塑性断面係数であり、Zp2は、断面急変位置の塑性断面係数である。
By the way, if the above-mentioned reinforcing steel material 30 is joined, the position of the central end 30ee of the reinforcing steel material 30 generally yields as a critical cross-sectional position, so that the cross-sectional sudden change position is at a position different from the dangerous cross-sectional position. However, when it is desired to set a position different from the sudden section change position as the critical section position more reliably, the section of the reinforcing steel material 30 may be designed so as to satisfy the following expression 1.
Ratio α = (M1 / Zp1) / (M2 / Zp2)> 1 (1)
Here, as shown in the perspective view of FIG. 4, M1 in the above equation is a bending moment acting on a position to be set as a dangerous sectional position, and M2 is a bending moment acting on a sudden section change position, Zp1 Is a plastic section modulus at a position to be set as a dangerous section position, and Zp2 is a plastic section coefficient at a section sudden change position.

例えば、上述の図3Bの例では、危険断面位置を補強鋼材30の中央側の端30eeの位置に設定したいので、その場合には、M1及びZp1は、それぞれ下式2及び下式3で表される。なお、この図3Bの例では、危険断面位置にはぎりぎり補強鋼材30が存在しないので、Zp1は、梁20において補強鋼材30が無い部分の塑性断面係数となっており、つまりH形鋼単体の塑性断面係数となっている。なお、下式2中のPは、図4に示すように、地震力や風荷重等の水平外力を想定した場合に梁20のスパン方向のモーメントの反曲点に作用する鉛直荷重P(剪断力)であり、同式2中のL2は、鉛直荷重Pが作用する上記モーメントの反曲点から危険断面位置までの距離である。また、下式3中の各記号B,tf,d,tf,twの意味については、図5A中に併記している。
M1=P×L1 … (2)
Zp1=B×tf×(d−tf)+(1/4)×(d−2×tf)×tw …(3)
For example, in the example of FIG. 3B described above, the dangerous cross-sectional position is to be set to the position of the center end 30ee of the reinforcing steel material 30. In this case, M1 and Zp1 are expressed by the following formula 2 and the following formula 3, respectively. Is done. In the example of FIG. 3B, since there is no marginal reinforcing steel material 30 at the critical cross-section position, Zp1 is the plastic section modulus of the portion where the reinforcing steel material 30 is not present in the beam 20, that is, the H-section steel alone. It is a plastic section modulus. As shown in FIG. 4, P in the following equation 2 is a vertical load P (shearing) acting on the inflection point of the moment in the span direction of the beam 20 when a horizontal external force such as seismic force or wind load is assumed. L2 in Formula 2 is the distance from the inflection point of the moment at which the vertical load P acts to the dangerous cross-section position. Further, the meaning of each symbol B, tf, d, tf, tw in the following expression 3 is also shown in FIG. 5A.
M1 = P × L1 (2)
Zp1 = B × tf × (d−tf) + (1/4) × (d−2 × tf) 2 × tw (3)

他方、断面急変位置のM2及びZp2は、それぞれ下式4及び下式5で表される。なお、断面急変位置には補強鋼材30が存在するので、Zp2は、梁20において補強鋼材30が有る部分の塑性断面係数となっており、つまりH形鋼及び補強鋼材30の両者に基づく塑性断面係数となっている。なお、下式4中のL2は、図4に示すように、上述の鉛直荷重Pが作用するモーメントの反曲点から断面急変位置までの距離であり、また、下式5中の各記号Bfp,tfpの意味については、図5B中に併記している。
M2=P×L2 … (4)
Zp2=B×tf×(d−tf)
+(1/4)×(d−2×tf)+Bfp×tfp×(d+tfp) …(5)
On the other hand, M2 and Zp2 at the section sudden change position are expressed by the following formula 4 and the following formula 5, respectively. Since the reinforcing steel material 30 exists at the position where the cross section suddenly changes, Zp2 is the plastic section modulus of the portion of the beam 20 where the reinforcing steel material 30 is present, that is, the plastic cross section based on both the H-shaped steel and the reinforcing steel material 30. It is a coefficient. In addition, L2 in the following formula 4 is a distance from the inflection point of the moment to which the vertical load P acts as shown in FIG. 4 to the sudden change position of the cross section, and each symbol Bfp in the following formula 5 , Tfp are also shown in FIG. 5B.
M2 = P × L2 (4)
Zp2 = B × tf × (d−tf)
+ (1/4) × (d−2 × tf) 2 + Bfp × tfp × (d + tfp) (5)

ところで、本実施形態では、補強鋼材30,30を上フランジ20f及び下フランジ20fの両者にそれぞれ設けていたが、何等これに限るものではなく、何れか一方に設けても良い。そして、そのようにしても、相応の効果はある。
また、本実施形態では、図3A及び図3Bに示すように、補強鋼材30,30を上フランジ20fの上面及び下フランジ20fの下面にそれぞれ接合していたが、場合によっては、これら補強鋼材30,30に代えて、又は加えて、図6の斜視図に示すように上フランジ20fの下面及び下フランジ20fの上面に補強鋼材30,30を設けても良い。但し、その場合には、ウエブ20wとの干渉を避けるべく、補強鋼材30を梁幅方向に2分割してなる一対の分割片30d,30dを、それぞれウエッブ20wを挟む各位置に接合することになる。また、同図6に示すように、上フランジ20fの上面に補強鋼材30を設けずに上フランジ20fの下面のみに補強鋼材30(30d,30d)を設けた場合には、上フランジ20fの上面を補強鋼材30の無い平坦面にすることができるので、上フランジ20f上にデッキプレート等の床材を載置し易くなる。
By the way, in this embodiment, although the reinforcement steel materials 30 and 30 were each provided in both the upper flange 20f and the lower flange 20f, it is not restricted to this at all, and you may provide in either one. Even so, there is a corresponding effect.
In the present embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, the reinforcing steel materials 30 and 30 are joined to the upper surface of the upper flange 20f and the lower surface of the lower flange 20f, respectively. , 30, or in addition, as shown in the perspective view of FIG. 6, reinforcing steel members 30, 30 may be provided on the lower surface of the upper flange 20f and the upper surface of the lower flange 20f. However, in that case, in order to avoid interference with the web 20w, a pair of divided pieces 30d and 30d formed by dividing the reinforcing steel material 30 into two in the beam width direction are joined to the respective positions sandwiching the web 20w. Become. Further, as shown in FIG. 6, when the reinforcing steel material 30 (30d, 30d) is provided only on the lower surface of the upper flange 20f without providing the reinforcing steel material 30 on the upper surface of the upper flange 20f, the upper surface of the upper flange 20f. Can be made a flat surface without the reinforcing steel material 30, so that a floor material such as a deck plate can be easily placed on the upper flange 20f.

図7Aは本実施形態の変形例の外観斜視図であり、図7Bは同上面図である。上述の本実施形態では、補強鋼材30を梁20のフランジ20fに接合していたが、この変形例では、図7A及び図7Bに示すように補強鋼材30を梁20のウエブ20wに接合している。そして、この点で主に上述の本実施形態とは相違し、これ以外の点では概ね上述の本実施形態と同じである。   FIG. 7A is an external perspective view of a modification of the present embodiment, and FIG. 7B is a top view thereof. In the above-described embodiment, the reinforcing steel material 30 is joined to the flange 20f of the beam 20, but in this modification, the reinforcing steel material 30 is joined to the web 20w of the beam 20 as shown in FIGS. 7A and 7B. Yes. And this point is mainly different from the above-described embodiment, and is otherwise substantially the same as the above-described embodiment.

すなわち、この変形例では、水平ハンチ25,25…による断面急変位置を跨ぐように梁20のウエブ20wに補強鋼材30が接合されており、これにより、危険断面位置が、断面急変位置から梁20のスパン方向の中央側へずらされている。より詳しくは、断面急変位置は補強鋼材30における梁20のスパン方向の中央側の端30eeの位置までずらされている。よって、上述の本実施形態と同様の作用効果を奏し得る。   That is, in this modified example, the reinforcing steel material 30 is joined to the web 20w of the beam 20 so as to straddle the cross section sudden change position by the horizontal hunches 25, 25. It is shifted to the center in the span direction. More specifically, the sudden change position of the cross section is shifted to the position of the end 30ee on the center side in the span direction of the beam 20 in the reinforcing steel material 30. Therefore, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

ちなみに、このようにウエブ20wに補強鋼材30を接合した場合の断面急変位置の塑性断面係数Zp1は、例えば下式6で与えられる。なお、式6中のtwpの記号の意味については、図5C中に併記している。
Zp1=B×tf×(d−tf)
+(1/4)×(d−2×tf)×(tw+twp) …(6)
また、図7A及び図7Bの例では、補強鋼材30として、ウエブ20wの高さ方向を長辺とする矩形鋼板を全周隅肉溶接で梁20のウエブ20wに接合一体化しているが、その平面形状や接合方法が何等これに限らないのは、上述の本実施形態の場合と同様である。
Incidentally, the plastic section modulus Zp1 at the position of sudden change of the cross section when the reinforcing steel material 30 is joined to the web 20w in this way is given by, for example, the following formula 6. Note that the meaning of the symbol twp in Equation 6 is also shown in FIG. 5C.
Zp1 = B × tf × (d−tf)
+ (1/4) × (d−2 × tf) 2 × (tw + twp) (6)
7A and 7B, as the reinforcing steel material 30, a rectangular steel plate having a long side in the height direction of the web 20w is joined and integrated to the web 20w of the beam 20 by whole-wall fillet welding. The planar shape and joining method are not limited to this, as in the case of the above-described embodiment.

ところで、本願の発明者は、かかる補強鋼材30が断面急変位置におけるA点部分への塑性ひずみの集中を軽減する効果に関して、予めFEM(有限要素法)解析で検討しているので、以下、それについて説明する。   By the way, since the inventors of the present application have previously examined the effect of reducing the concentration of plastic strain at the point A at the position where the cross section suddenly changes by FEM (finite element method) analysis, the following Will be described.

図8に、FEM解析に用いた柱梁接合構造モデルを示すが、この解析では、柱10と梁20との接合部の近傍部分を、上下方向、梁20のスパン方向、及び梁幅方向の三方向のそれぞれについて半分だけ取り出して矩形要素で分割してモデル化した。また、地震力や風荷重等の水平方向の外力の作用状態を模擬すべく、梁20のスパン方向の中央位置に上向きの荷重Pを加えて変形角R(=δ/L)を変化させ、その時の相当塑性ひずみの変化を解析した。なお、変形角Rに係るδ及びLは、それぞれ、上記中央位置の上方変位δ及び同中央位置から柱10の芯までの距離Lである。また、解析に用いた柱10、梁20、水平ハンチ25、及び補強鋼材30の寸法等の各種諸元については、図8及び図9A乃至図9C中に併記している。   FIG. 8 shows a beam-column joint structure model used for the FEM analysis. In this analysis, the vicinity of the joint between the column 10 and the beam 20 is shown in the vertical direction, the span direction of the beam 20, and the beam width direction. Half of each of the three directions was taken out and divided into rectangular elements for modeling. Further, in order to simulate the action state of horizontal external force such as seismic force or wind load, an upward load P is applied to the center position in the span direction of the beam 20 to change the deformation angle R (= δ / L), The change of equivalent plastic strain at that time was analyzed. Note that δ and L related to the deformation angle R are the upper displacement δ of the center position and the distance L from the center position to the core of the column 10, respectively. Further, various specifications such as dimensions of the column 10, the beam 20, the horizontal hunch 25, and the reinforcing steel material 30 used for the analysis are also shown in FIGS. 8 and 9A to 9C.

図9A乃至図9Cに検討ケースを示すが、三つのケースについて検討した。すなわち、比較例として補強鋼材30を設けず水平ハンチ25,25のみを設けた図9Aの補強鋼材無しケースと、上記の本実施形態を模擬したケースとしてフランジ20f,20f毎に補強鋼材30,30を接合した図9Bのフランジ補強ケースと、上記の変形例を模擬したケースとしてウエブ20wに補強鋼材30を接合した図9Cのウエブ補強ケースとの三ケースについて検討した。   Although examination cases are shown in FIGS. 9A to 9C, three cases were examined. That is, as a comparative example, the reinforcing steel members 30 and 30 are provided for each of the flanges 20f and 20f as a case simulating the above embodiment as a case without the reinforcing steel members 30 of FIG. 9B, and the web reinforcement case of FIG. 9C in which the reinforcing steel material 30 is joined to the web 20w were studied as a case simulating the above modification.

図10A乃至図10Cに、変形角R=0.02(=2%)とした場合の解析結果を示す。これらの図には、相当塑性ひずみの大きさ(%)が濃淡で示されており、つまり、濃い部分には、大きな相当塑性ひずみが生じており、薄い部分には、小さな相当塑性ひずみが生じていることを示している。そして、図10Aが補強鋼材無しケースの解析結果であり、図10Bがフランジ補強ケースの解析結果であり、図10Cがウエブ補強ケースの解析結果である。なお、これら図10A乃至図10Cは、三つのケースの間の相対比較用として、各図の右部に示す濃淡のスケール(濃淡と塑性ひずみの大きさ(%)の対応関係)を互いに揃えている。   10A to 10C show analysis results when the deformation angle R = 0.02 (= 2%). In these figures, the magnitude (%) of the equivalent plastic strain is shown in shades, that is, a large equivalent plastic strain is generated in the dark portion, and a small equivalent plastic strain is generated in the thin portion. It shows that. 10A is an analysis result of the case without the reinforcing steel material, FIG. 10B is an analysis result of the flange reinforcement case, and FIG. 10C is an analysis result of the web reinforcement case. 10A to 10C are used for relative comparison among the three cases, and the shade scales (correspondence between shade and magnitude (%) of plastic strain) shown in the right part of each drawing are aligned with each other. Yes.

一方、図11A乃至図11Cには、図10A乃至図10Cと同じ解析結果をケース毎に絶対評価できるように濃淡のスケールを個別に拡縮調整したものを示しており、図10A乃至図10Cと同様に、図11Aが補強鋼材無しケースの解析結果であり、図11Bがフランジ補強ケースの解析結果であり、図11Cがウエブ補強ケースの解析結果である。   On the other hand, FIGS. 11A to 11C show the same scale results as those shown in FIGS. 10A to 10C, which are individually scaled so that absolute evaluation can be performed for each case, as in FIGS. 10A to 10C. FIG. 11A shows the analysis result of the case without the reinforcing steel material, FIG. 11B shows the analysis result of the flange reinforcement case, and FIG. 11C shows the analysis result of the web reinforcement case.

図10A乃至図10Cを参照すると、図10Aの補強鋼材無しケースと比べて、図10Bのフランジ補強ケース及び図10Cのウエブ補強ケースでは、断面急変位置のA点部分の塑性ひずみが緩和されており、そして、その周囲の広い範囲に塑性ひずみが広がって分布しているのがわかる。よって、補強鋼材30を接合すれば、A点部分の周囲の部分にも広い範囲で応力を負担させて塑性ひずみを広範囲に分散させることが可能であり、その分だけ、A点部分の塑性ひずみの集中が軽減されることが確認できた。   Referring to FIGS. 10A to 10C, compared with the case without the reinforcing steel material of FIG. 10A, in the flange reinforcing case of FIG. 10B and the web reinforcing case of FIG. And, it can be seen that the plastic strain spreads and distributes over a wide area around it. Therefore, if the reinforcing steel 30 is joined, it is possible to disperse the plastic strain over a wide range by applying a stress to the portion around the A point portion in a wide range, and the plastic strain at the A point portion is correspondingly increased. It was confirmed that the concentration of was reduced.

なお、図10Bのフランジ補強ケースでは、A点部分の塑性ひずみが大幅に縮小されており、また、濃淡のスケールを個別調整した図11Bを参照すると、このフランジ補強ケースでは、小さい塑性ひずみが梁幅方向に亘って略均等且つ広範に分散して生じていることがわかる。よって、フランジ20fに補強鋼材30を接合することが非常に有効であると考えられる。   In the flange reinforcing case of FIG. 10B, the plastic strain at the point A is greatly reduced. Further, referring to FIG. 11B in which the gray scale is individually adjusted, in this flange reinforcing case, a small plastic strain is present in the beam. It can be seen that they are distributed substantially uniformly and widely over the width direction. Therefore, it is thought that it is very effective to join the reinforcing steel material 30 to the flange 20f.

図12A乃至図12Cは、下フランジ20fのA点部分に生じる相当塑性ひずみ(%)を、変形角Rをパラメータとして整理したグラフである。
これらの図を参照すると、図12Aの補強鋼材無しケースと比べて、図12Bのフランジ補強ケース及び図12Cのウエブ補強ケースでは、0〜3%の変形角Rの略全域に亘って、A点部分の相当塑性ひずみが小さくなっているのがわかる。よって、梁20のフランジ20f又はウエブ20wに補強鋼材30を接合すれば、A点部分の塑性ひずみの集中を軽減可能なことが確認できた。
12A to 12C are graphs in which the equivalent plastic strain (%) generated at the point A portion of the lower flange 20f is arranged using the deformation angle R as a parameter.
Referring to these figures, compared with the case without reinforcing steel in FIG. 12A, the flange reinforcing case in FIG. 12B and the web reinforcing case in FIG. 12C have a point A over almost the entire range of the deformation angle R of 0 to 3%. It can be seen that the equivalent plastic strain in the portion is small. Therefore, it was confirmed that the concentration of the plastic strain at the point A can be reduced by joining the reinforcing steel material 30 to the flange 20f of the beam 20 or the web 20w.

また、特に、図12Bのフランジ補強ケースにあっては、0〜3%の変形角Rの略全域に亘って相当塑性ひずみの大きさが、図12Aの補強鋼材無しケースに対して略半減している。よって、A点部分の塑性ひずみの集中の軽減効果の観点からは、ウエブ20wよりもフランジ20fの方に補強鋼材30を接合するのが好ましいと考えられる。   In particular, in the flange reinforced case of FIG. 12B, the size of the equivalent plastic strain is substantially halved over the substantially entire range of the deformation angle R of 0 to 3% compared to the case without the reinforced steel material of FIG. 12A. ing. Therefore, from the viewpoint of the effect of reducing the concentration of plastic strain at the point A, it is considered preferable to join the reinforcing steel material 30 to the flange 20f rather than the web 20w.

===その他の実施の形態===
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
=== Other Embodiments ===
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this embodiment, The deformation | transformation as shown below is possible in the range which does not deviate from the summary.

上述の実施形態では、鉄骨梁20としてH形鋼を本体としていたが、何等これに限るものではない。例えば、C形断面の溝形鋼を梁20の本体としても良いし、矩形断面の鋼製角パイプを本体としても良い。   In the above-described embodiment, the H-shaped steel is used as the main body of the steel beam 20, but the present invention is not limited to this. For example, C-shaped cross-section grooved steel may be used as the main body of the beam 20, or a rectangular cross-section steel square pipe may be used as the main body.

上述の実施形態では、補強部材として補強鋼材30を例示したが、応力を負担可能な部材であれば、何等これに限らない。例えば、鋼以外の他の金属で補強部材を構成しても良いし、樹脂等の非金属素材、或いはFRP等の複合材で補強部材を形成しても良い。   In the above-described embodiment, the reinforcing steel material 30 is exemplified as the reinforcing member. However, the reinforcing steel material 30 is not limited to this as long as the member can bear stress. For example, the reinforcing member may be made of a metal other than steel, or the reinforcing member may be formed of a non-metallic material such as resin, or a composite material such as FRP.

上述の実施形態では、水平ハンチ25として平面視矩形状の鋼板を例示したが、その形状は何等矩形状に限らない。例えば、図13Aのように水平ハンチ25の角部をテーパー形状に切り欠いたものを用いても良いし、図13Bのように水平ハンチ25の角部を矩形形状に切り欠いたものを使用しても良いし、更には、図13Cのように水平ハンチ25を円孔で切り欠いたものを用いても良い。なお、図13A乃至図13Cの各図には、それぞれの断面急変位置(何れの図の例も断面積がステップ状に不連続に増大する位置が断面急変位置となっている)、及び塑性ひずみが集中するA点部分を示している。   In the above-described embodiment, a rectangular steel plate in a plan view is illustrated as the horizontal haunch 25, but the shape is not limited to a rectangular shape. For example, as shown in FIG. 13A, the corner portion of the horizontal haunch 25 cut out into a tapered shape may be used, or as shown in FIG. 13B, the corner portion of the horizontal haunch 25 cut out into a rectangular shape may be used. Further, as shown in FIG. 13C, a horizontal haunch 25 cut out by a circular hole may be used. Each of FIGS. 13A to 13C shows a sudden change position of each cross section (in each example, the position where the cross-sectional area increases discontinuously in a step shape is a sudden change position of the cross section) and plastic strain. The A point portion where the points are concentrated is shown.

上述の実施形態では、梁20の端部20eを断面積増大部にすべくH形鋼のフランジ20f,20fに水平ハンチ25,25…を設けていたが、何等これに限るものではない。例えば、図14に示すように、H形鋼のウエブ20wに鉛直ハンチ26を設けることにより、梁20の端部20eを断面積増大部にしても良い。図14の例では、鉛直ハンチ26は、ウエブ20wの下端が梁端20eeに向かうに従って下方に突出することにより形成されている。そして、この場合には、鉛直ハンチ26における梁20のスパン方向の中央側の端26eeの位置が、断面急変位置となるので、この位置を跨ぐように補強鋼材30,30がフランジ20f及びウエブ20wの少なくとも一方に接合される。なお、図14の例では、フランジ20f及びウエブ20wの両者にそれぞれ補強鋼材30,30が接合されている。   In the above-described embodiment, the horizontal hunches 25, 25,... Are provided on the H-shaped steel flanges 20f, 20f in order to make the end 20e of the beam 20 an increased cross-sectional area, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 14, the end 20 e of the beam 20 may be an increased cross-sectional area by providing a vertical haunch 26 on the H-shaped steel web 20 w. In the example of FIG. 14, the vertical haunch 26 is formed by a lower end of the web 20 w protruding downward toward the beam end 20 ee. In this case, the position of the end 26ee on the center side in the span direction of the beam 20 in the vertical haunch 26 is a sudden change position of the cross section, so that the reinforcing steel members 30 and 30 are connected to the flange 20f and the web 20w across the position. Are joined to at least one of them. In the example of FIG. 14, reinforcing steel materials 30 and 30 are joined to both the flange 20f and the web 20w, respectively.

上述の実施形態では、梁20の本体をなすH形鋼とは別体の水平ハンチ25,25…をH形鋼の上下フランジ20f,20fに溶接等で接合することによって梁20の端部20eを断面積増大部に設定していたが、何等これに限るものではなく、断面積増大部を単一部材で構成しても良い。例えば、図15の概略斜視図に示すように、梁20のスパン方向の端部20eよりも中央側部分の方のフランジ幅が狭くなるように、同中央側部分のフランジ20fの梁幅方向の両端部の一部を切除して縮幅すれば、H形鋼の端部に単一部材からなる断面積増大部20eが形成されることになる。   In the above-described embodiment, the end 20e of the beam 20 is joined by welding or the like to the upper and lower flanges 20f, 20f of the H-section steel, which are separate from the H-section steel forming the main body of the beam 20. However, the present invention is not limited to this, and the cross-sectional area increasing portion may be formed of a single member. For example, as shown in the schematic perspective view of FIG. 15, the flange width of the center side portion of the flange 20 f in the beam width direction is narrower than the end portion 20 e of the beam 20 in the span direction. If a part of both ends are cut out and reduced in width, a cross-sectional area increasing portion 20e made of a single member is formed at the end of the H-shaped steel.

1 柱梁架構、10 柱、10s 外周面、12 通しダイアフラム、
20 梁(鉄骨梁)、20b 基準断面部、
20e 端部(断面積増大部)、20ee 梁端、
20f フランジ、20w ウエッブ、
25 水平ハンチ、25ee 端、26 鉛直ハンチ、26ee 端、
30 補強鋼材(補強部材)、30d 分割片、
30ee 端、
1 column beam frame, 10 columns, 10s outer peripheral surface, 12 through diaphragm,
20 beam (steel beam), 20b reference section,
20e end (cross-sectional area increasing part), 20ee beam end,
20f flange, 20w web,
25 horizontal haunch, 25ee end, 26 vertical haunch, 26ee end,
30 Reinforced steel (reinforcing member), 30d Divided pieces,
30ee end,

Claims (5)

柱と鉄骨梁とが剛接合されてなる柱梁接合構造において、
前記鉄骨梁は、該鉄骨梁の基準の断面形状をなす基準断面部と、前記基準断面部よりも前記鉄骨梁の端側に位置されつつ、前記基準断面部よりも断面積が増大した断面積増大部と、を有し、
前記鉄骨梁は、H形鋼を本体とし、
前記基準断面部は、前記鉄骨梁のスパン方向において前記断面積増大部よりも中央側に位置し、且つ前記H形鋼のみの部分であり、
前記断面積増大部は、前記基準断面積部を備えた前記H形鋼と当該H形鋼に溶接されたハンチを備えるか、又は、前記基準断面積部を備えた前記H形鋼の一部であって前記基準断面部よりも大きい断面積を備えた部分であり、
前記基準断面部と前記断面積増大部との境界位置を跨ぎながら、補強部材が前記基準断面部と前記断面積増大部とに接合されていることを特徴とする柱梁接合構造。
In a column beam connection structure in which a column and a steel beam are rigidly connected,
The steel beam has a reference cross-sectional portion having a reference cross-sectional shape of the steel beam, and a cross-sectional area having a cross-sectional area increased from the reference cross-sectional portion while being positioned closer to the end of the steel beam than the reference cross-sectional portion. An increase part,
The steel beam has an H-shaped steel as a main body,
The reference cross-sectional portion is located on the center side of the cross-sectional area increasing portion in the span direction of the steel beam, and is a portion of only the H-section steel,
The cross-sectional area increasing portion includes the H-section steel provided with the reference cross-sectional area portion and a haunch welded to the H-section steel, or a part of the H-section steel including the reference cross-sectional area portion. And a portion having a cross-sectional area larger than the reference cross-sectional portion,
A beam-to-column connection structure, wherein a reinforcing member is joined to the reference cross-section portion and the cross-sectional area increasing portion while straddling a boundary position between the reference cross-section portion and the cross-sectional area increasing portion.
請求項1に記載の柱梁接合構造であって、
前記H形鋼のフランジのフランジ面に前記補強部材が溶接接合されていることを特徴とする柱梁接合構造。
The beam-column joint structure according to claim 1 ,
A beam-column joining structure, wherein the reinforcing member is welded to a flange surface of the flange of the H-shaped steel .
請求項1又は2に記載の柱梁接合構造であって、
前記H形鋼のウエブのウエブ面に前記補強部材が溶接接合されていることを特徴とする柱梁接合構造。
The beam-column joint structure according to claim 1 or 2 ,
A beam-column joining structure, wherein the reinforcing member is welded to a web surface of the H-shaped steel web.
請求項1乃至3の何れかに記載の柱梁接合構造であって、
前記鉄骨梁は、外力の増加に伴って生じる曲げモーメントにより最初に全断面降伏する位置を危険断面位置として有し、
前記補強部材の接合に基づいて、前記危険断面位置が、前記断面積増大部に係る前記境界位置よりも前記鉄骨梁のスパン方向の中央側の位置にずらされていることを特徴とする柱梁接合構造。
The beam-column joint structure according to any one of claims 1 to 3,
The steel beam has, as a dangerous cross-section position, a position where the entire cross-section yields first due to a bending moment generated with an increase in external force,
The column beam characterized in that, based on the joining of the reinforcing members, the dangerous cross-section position is shifted to a position on the center side in the span direction of the steel beam with respect to the boundary position related to the cross-sectional area increasing portion. Junction structure.
請求項4に記載の柱梁接合構造であって、
前記危険断面位置とすべき位置に作用する曲げモーメントの大きさをM1とし、前記境界位置に作用する曲げモーメントの大きさをM2とし、
前記危険断面位置とすべき位置の塑性断面係数をZp1とし、前記補強部材が接合された状態の前記境界位置の塑性断面係数をZp2とした場合に、
比率α(=(M1/Zp1)/(M2/Zp2))が、1よりも大きくなるように前記補強部材が設計されていることを特徴とする柱梁接合構造。
The beam-column joint structure according to claim 4,
The magnitude of the bending moment acting on the position to be the critical cross-sectional position is M1, the magnitude of the bending moment acting on the boundary position is M2,
When the plastic section modulus at the position to be the critical section position is Zp1, and the plastic section coefficient at the boundary position in a state where the reinforcing member is joined is Zp2,
The column beam connection structure, wherein the reinforcing member is designed so that the ratio α (= (M1 / Zp1) / (M2 / Zp2)) is larger than 1.
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