JP6133256B2 - 補強部材および鉄骨有孔梁の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、ウェブに貫通孔を有する鉄骨有孔梁を補強するために用いる補強部材、およびこの補強部材を用いた鉄骨有孔梁の補強構造に関する。

建築物における階高の低減は、鋼材量等を低減し建築物の高さを抑制して、構造的にも経済的にもメリットがある。そのような観点から、従来は梁下に設けていた設備用配管類を、梁に貫通させて配設することを目的に、近年では有孔梁が多用されている。

鉄骨造建築物においては、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼等の梁材に設備用配管類を貫通させる円形状の貫通孔を形成した鉄骨有孔梁が用いられている。鉄骨有孔梁は、ウェブに貫通孔が設けられていることによって部材断面が欠損するので、無孔梁よりも曲げ強度や剪断強度が低下する。そのため、貫通孔の周囲に、鋼製の添え板やスリーブ管等の補強部材を、ボルト締結または溶接等により接合した補強がなされている。

この種の補強部材として、例えば特許文献１には、貫通孔を囲む形状であってウェブの両面又は片面にボルト締結するものが開示されている。ボルト締結される補強部材は、十分な強度を得るために、溶接により接合される場合に比べて、その見付面積を拡張する必要性がある。かかる補強部材は見付面積が大きい分だけ、ボルトの本数やウェブに形成するボルト挿通孔の個数も多くなり、作業性を低下させるとともに、梁回りの設備配管等に関して設計上の制約を生じるという不都合があった。

また、特許文献２には、貫通孔の内側に略円筒状の補強部材を挿入して孔周囲に溶接する補強部材が開示されている。この場合、梁の貫通孔は、補強部材の厚み分だけ有効径が小さくなる。そのため、梁には、有効径が小さくなることを考慮して必要径よりも大きい孔径の貫通孔を形成しなければならず、断面欠損がより大きくなり、補強部材もより大きくしなければならなかった。

また、特許文献３には、貫通孔を囲む形状の補強部材をウェブの両面又は片面に宛がって溶接するものが開示されている。ウェブの両面に補強部材を溶接する場合、隅肉溶接の作業性を確保するため、梁のウェブを水平に寝かせた状態で片側ずつ溶接することとなる。そのため、片側ごとに溶接し、重量を有する梁を反転する作業が必要となって、作業効率が低下するとともに作業時の危険性が増す。補強部材をウェブの片面にのみ溶接する場合は、片側の補強部材だけで強度を確保する必要性から、補強部材自体の見付面積が両面溶接の場合に比べて大きくならざるを得なかった。

実開平５−５７１４９号公報 特開２００８−１８４８９８号公報 特開２００６−２４１６８０号公報

住宅等の小規模な建築物においては、主要構造部に軽量形鋼が用いられることがある。例えば、通常の重量形鋼による梁材の梁せいが４００〜９００ｍｍとされるのに対し、軽量形鋼の梁材の場合には、梁せいが小さく、概ね２００〜３００ｍｍ程度に抑えられる。そのため、軽量形鋼の梁材にあっては、梁せいに対する貫通孔の開口割合が大きくなり、貫通孔の外周縁から上下フランジまでの離隔距離が短くなる。貫通孔の周囲に補強部材を添設するとなると、補強部材の見付面積が制限されるとともに、ウェブへの補強部材の接合作業も困難なものとなる。特に、貫通孔と上下フランジとの間隔が狭いことから、フランジ近傍での溶接作業が発生し、フランジが溶接トーチや溶接棒などの溶接具に接触しやすく障害物になると考えられた。

このように溶接困難な接合部に対し、溶接作業を途中で中断してしまうと、溶接ビードの継ぎ足し部が形成され、連続したなめらかな溶接ができなくなる。また、不連続な溶接接合部には応力集中を生じやすいという問題点がある。

加えて、接合対象が軽量形鋼であるか否かにかかわらず、鉄骨有孔梁における貫通孔一箇所あたりの溶接量をできるだけ低減し、作業工数の低減化を図ることで、トータルコストを削減することも望まれた。

本発明は、上記のような事情にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、補強部材の鉄骨有孔梁への溶接作業性を十分に考慮し、下向きの安定姿勢により有孔梁の片側からの作業だけで済ませられ、かつ溶接しやすい接合部形状と溶接量であることにより、信頼性が高く施工性に富み、十分な補強効果が得られて、設備配管等の設計自由度を確保することのできる補強部材を提供することにある。さらに、このような補強部材を用いて、経済的で精度が高く、製造合理化を図ることを可能にし、優れた力学的性状を有する鉄骨有孔梁の補強構造を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、鉄骨有孔梁のウェブ片面に溶接される補強部材を前提として、ウェブに形成された貫通孔の周囲に添設される本体部と、本体部の表裏両面に貫通して設けられた円形状の孔部とを有し、前記本体部の外周縁は、湾曲した部分を含む一対の接合形状部を相対させて備え、前記接合形状部は、前記ウェブとの溶接接合部であり、それぞれ、前記孔部の径方向の外方へ膨らんだ湾曲形状の第一形状部分と、この第一形状部分の両端に連続し、略直線形状または第一形状部分とは反対側に湾曲する湾曲形状とされた第二形状部分とを有する構成とする。

本発明に係る補強部材は、ウェブの片面にのみ添設されることを前提として、種々の実験やシミュレーション解析を重ねて強度設計がなされ、上記特定事項とすることが最も適切であるとの結論に達したものである。本発明では、本体部の外周縁を、上記のように構成したことから、一対の接合形状部においてウェブとの溶接量を確保することができ、補強効果を十分に確保することができるものとされている。接合形状部は、外方へ湾曲した形状の第一形状部分を備えるので、直線状である場合に比べて外周縁が長く形成され、溶接接合部としての長さを確保することができる。したがって、補強部材の外周縁と孔部の内周縁のうち、一対の接合形状部を溶接接合部とすることで足り、他の箇所を溶接することなく、鉄骨有孔梁を補強することが可能となる。また、その際の補強部材に対する溶接作業性を考慮して、一対の接合形状部に第一形状部分と第二形状部分と備えさせており、これにより安定した溶接作業が可能とされる。

また、補強部材の本体部を梁軸方向に必要以上に拡張させることなく、補強部材自体の見付面積を過剰に増大させるのを抑制しつつも、高い補強効果の得られる補強部材とすることができる。しかも、高い補強効果を奏する補強部材を、複雑な形状を有することなく極めてシンプルな構造により形成することができ、接合形状部を合理的に形成することができるので、生産性も高められる。

また、前記補強部材において、前記本体部の外周縁を、一対の接合形状部と、略直線状とされた相対する一対の直線形状部とが含まれるように形成し、一対の接合形状部を、直線形状部に直交する軸線に対して対称形に設ける構成とすることが好ましい。

これにより、梁軸方向に沿うように一対の直線形状部を配置し、貫通孔の左右に一対の接合形状部を配置して、鉄骨有孔梁のウェブに補強部材を添設することができる。したがって、補強部材を、鉄骨有孔梁のフランジに干渉しないよう形成することができるとともに、一対の直線形状部の相互距離を最大限確保して補強効果を高めることが可能となる。また、一対の接合形状部は、第二形状部分を有するので、フランジ近傍での溶接具の進入スペースが効果的に確保され、溶接作業性を高めることができる。

さらに、前記補強部材においては、接合形状部の第一形状部分を、前記孔部の開口中心を中心とする半径Ｒ₁の円弧に近似される形状とし、第二形状部分を、前記本体部の外方に中心を有する半径Ｒ₂の円弧に近似される形状として、これらの半径をＲ₁＞Ｒ₂とすることが好ましい。

これにより、前記接合形状部の第一形状部分と第二形状部分とが、なめらかな曲線形状で連続して形成されて一定の溶接長さが確保され、溶接作業を途中で中断する必要性を生じず、連続溶接の作業性が高められ、高い品質を確保することができる。なお、第一形状部分について、孔部の開口中心を中心とする半径Ｒ₁の円弧に近似される形状には、半径Ｒ₁の円弧形状そのものを含む。また、第二形状部分について、本体部の外方に中心を有する半径Ｒ₂の円弧に近似される形状には、半径Ｒ₂の円弧形状そのものを含む。

また、前記構成に係る補強部材において、本体部は、直線形状部と孔部との間の領域を一定の厚みを有する厚肉部とし、接合形状部の第一形状部分と孔部との間の領域を前記厚肉部よりも薄い厚みの薄肉部とすることが好ましい。

鉄骨有孔梁のウェブにおいて、貫通孔の上部側と下部側には、剪断力に起因するフィーレンディール作用により、貫通孔の開口中心から一定の距離の断面に曲げモーメントが発生する。このため、当該断面の降伏曲げ耐力を考慮して、貫通孔の上部側および下部側に配置されることとなる、直線形状部と孔部との間の領域を一定の厚みの厚肉部としており、これにより厚肉部に前記曲げモーメントを負担させることができる。また、接合形状部の第一形状部分と孔部との間の領域にあっては、前記厚肉部よりも薄い厚みの薄肉部とすることにより、重量比の補強効率を向上させることができる。

上記の各解決手段に係る補強部材を用いた鉄骨有孔梁の補強構造も本発明の技術的思想の範疇である。すなわち、形鋼からなる鉄骨有孔梁のウェブの片面に補強部材が溶接された鉄骨有孔梁の補強構造であって、前記補強部材として、ウェブの貫通孔に対応する円形状の孔部を有するとともに、外周縁に、湾曲した部分を含む一対の接合形状部を相対して備えるとともに、略直線状とされた一対の直線形状部を相対して備えたものを用いる。前記接合形状部は、それぞれ、前記孔部の径方向の外方へ膨らんだ湾曲形状の第一形状部分と、この第一形状部分に連続し、略直線形状または第一形状部分とは反対側に湾曲する湾曲形状とされた第二形状部分とを有している。そして、前記補強部材にあっては、ウェブの高さ方向に沿って、すなわち、ウェブの貫通孔の左右に、一対の接合形状部が配置されるように添設し、本体部の外周縁と孔部の内周縁のうち、前記直線形状部と孔部とが溶接されることなく、本体部の外周縁の一対の接合形状部を隅肉溶接によりウェブに接合した構造としている。

このような特定事項により、鉄骨有孔梁における補強部材の溶接接合部を、本体部の外周縁と孔部の内周縁のうち、一対の接合形状部に集約することができる。また、下向きの安定姿勢によるウェブの片側からの溶接作業だけで、補強部材を鉄骨有孔梁に接合することが可能となり、その溶接作業量を低減することができる。ウェブの高さ方向に沿って一対の接合形状部を配置し、溶接することで、フランジに近接して配置される他の外周縁と、孔部の内周縁とを溶接せずともよい。このため、作業工数を大幅に低減することができるとともに、溶接接合部にこれらの溶接困難な箇所を含まず、高い品質を確保することができる。加えて、接合形状部の形状から、必要とされる溶接長さが確保され、十分な強度を得ることができる。

本発明では、本体部の外周縁に、湾曲した部分を含む一対の接合形状部を相対して備えさせ、該接合形状部を、それぞれ、孔部の径方向の外方へ膨らんだ湾曲形状の第一形状部分と、この第一形状部分に連続し、略直線形状または第一形状部分とは反対側に湾曲する湾曲形状とされた第二形状部分とを有する構成としている。そして、このような一対の接合形状部を、鉄骨有孔梁のウェブとの溶接接合部とする構成であるので、補強部材の鉄骨有孔梁への溶接作業性が格段に高められ、適正な溶接量が確保されて、信頼性が高く施工性に富み、十分な補強効果を得ることができる。また、かかる補強部材を用いた鉄骨有孔梁の補強構造とすることによって、設備配管等の設計自由度を確保することができ、製造合理化を図ることができる。

本発明の実施形態１に係る補強部材を示す斜視図である。 前記補強部材を用いた鉄骨有孔梁の補強構造を示す正面図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ断面図である。 図３に示す補強部材の変形例を示す断面図である。 実施形態１の補強部材のさらに他の例について示す説明図である。 本発明の実施形態２に係る補強部材を示す表側斜視図である。 本発明の実施形態２に係る補強部材を示す裏側斜視図である。 実施形態２に係る補強部材を用いた鉄骨有孔梁の補強構造を示す正面図である。 図９におけるＣ−Ｃ断面図である。 図９におけるＤ−Ｄ断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る補強部材およびこの補強部材を用いた鉄骨有孔梁の補強構造について、図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
図１〜図４は本発明の実施形態１を示しており、図１は補強部材１の全体形状を示す斜視図であり、図２は補強部材１を用いた鉄骨有孔梁の補強構造を示す正面図である。図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、図４は図２におけるＢ−Ｂ断面図である。

鉄骨有孔梁としての梁１０は、軽量形鋼であるＨ形鋼材からなり、上下一対のフランジ１１と、これらのフランジ１１を繋ぐウェブ１２とを備えている。ウェブ１２には、表裏両面に貫通する円形状の貫通孔１３が形成されている。貫通孔１３は、梁せい方向の概ね中央部に設けられている。梁１０は、Ｈ形鋼であるほか、Ｉ形鋼または溝形鋼等からなるものであってもよい。

補強部材１は、貫通孔１３を囲むようにしてウェブ１２の片面にのみ添設され、隅肉溶接によってウェブ１２に接合される。補強部材１は、ウェブ１２に形成された貫通孔１３の周囲に添設される本体部２と、本体部２の表裏両面に貫通して設けられた円形状の孔部３とを有する。孔部３はウェブ１２の貫通孔１３の径とほぼ一致する内径を有して形成されている。以下、この補強部材１については、図２に示される正面側をその表面とし、ウェブ１２に当接される面を裏面として説明する。

本体部２の外周縁は、一対の直線形状部４と、一対の接合形状部５とを含んで形成されている。

例示の形態では、一対の直線形状部４は、互いに平行であって、孔部３を挟んで相対させて設けられている。直線形状部４は、梁１０のフランジ１１の配設方向に沿った直線形状とされている。一対の直線形状部４の相互距離は、上下のフランジ１１の相互距離に対応させて、最大限に確保されている。

また、一対の接合形状部５は、これらの直線形状部４に直交する軸線であって孔部３の中心を通る軸線を挟んで左右に設けられている。本体部２の外周縁は、これらの直線形状部４と接合形状部５とに取り囲まれた形状を有している。

本体部２は、一対の直線形状部４の裏面側に、面取り部６を備えている。一対の直線形状部４は梁軸方向に沿って配置されるので、これらの直線形状部４の裏面側は、梁１０のウェブフィレット１４に近接して配置されることになる。そのため、図３に示すように、直線形状部４の裏面側の角部を斜面状に面取りし、ウェブフィレット１４との接触を面取り部６によって回避することができるように構成されている。

また、このように本体部２の裏面側に面取り部６が設けられていることにより、共通の補強部材１を用いて、多様な形状および梁せいを有する鉄骨有孔梁の補強に対応させることが可能となる。

本体部２は、一対の直線形状部４の相互距離を最大限確保した構成とされ、溶接作業性を考慮すれば、かかる直線形状部４を溶接接合部とすることなく、一定の補強効果を担保してウェブ１２に接合される構成であることが好ましい。

そこで、本実施形態においては、補強部材１は、ウェブ１２との溶接接合部を一対の接合形状部５に限定し得るように構成されている。

すなわち、本体部２の外周縁において、一対の接合形状部５は、第一形状部分と第二形状部分とを有する。第一形状部分として、孔部３の径方向の外方へ膨らませた曲線状の湾曲部分５１が形成されている。また、第二形状部分として、湾曲部分５２に対して反対側に湾曲した曲線状の逆湾曲部分５２が形成されている。

図１に示すように、接合形状部５は、一つの湾曲部分５１が、その両端部において逆湾曲部分５２になめらかに接続されている。また、湾曲部分５１は、両端部の逆湾曲部分５２を介して直線形状部４に連続する形状を有している。かかる接合形状部５が、補強部材１とウェブ１２との溶接接合部とされる。

補強部材１は、湾曲部分５１と逆湾曲部分５２とを含む接合形状部５を外周縁に備えることにより、梁１０に接合するための溶接長さを充足することができる。一対の接合形状部５を溶接接合部とし、梁１０に補強部材１を接合することにより、梁１０の補強効果を十分に確保することが可能とされている。

接合形状部５は、なめらかに連続する曲線状に形成されており、角部を含まない。そのため、接合形状部５は、これを溶接接合部とすることで、溶接線の不連続部を含まず、連続した円滑な溶接作業が可能となるものである。

また、本体部２の外周縁は、このような一対の接合形状部５を含んで形成されていることによって、補強部材１として貫通孔１３の周囲に必要十分な補強材を配置することが可能となり、鋼材量を抑制することができる。

補強部材１は、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ）、溶接構造用圧延鋼材（ＳＭ）、溶接構造用鋳鋼（ＳＣＷ）、ステンレス製鋳鋼（ＳＣＳ）、白心可鍛鋳鉄（ＦＣＭＷ）、黒心可鍛鋳鉄（ＦＣＭＢ）などの溶接可能な材料からなり、例えば一定の厚さを有する鋼板により形成することができる。また、補強部材１は、鋳造または鍛造によって形成することもできる。補強部材１は、前記材料から形成されることにより、機械的強度、寸法精度、量産性等を好適に確保することができる。

図３に示される補強部材１の厚さｅは、有限要素法による応力解析（例えばＣＡＥ解析）に基づき目標とする構造耐力を具備する厚さとされ、補強部材１を構成する材料の鋼種により設定することができる。

例えば、図２および図３に示す補強部材１にあっては、一般構造用鋼材ＳＳ４００から構成されており、梁１０の梁せいが２００ｍｍであり、貫通孔１３の直径が１３５ｍｍであるのに対して、１６ｍｍの厚さを有している。

また、図５に同様の縦断面により例示する補強部材１にあっては、溶接構造用圧延鋼材ＳＭ４９０から構成されている。この場合、梁せいが２００ｍｍであり、直径が１３５ｍｍの貫通孔１３を有する梁１０に対して、補強部材１は１２ｍｍの厚さを有しており、図３に示す補強部材１より薄い厚さで形成されている。

梁１０のウェブ１２に形成される貫通孔１３の孔径が大きい場合、また、梁せいに対する貫通孔１３の開口割合が大きい場合、それに合わせて補強部材の全体形状を大きくするとフランジに干渉し、周方向に拡大するには限度がある。本発明にあっては、補強部材１の本体部２の厚みにより必要強度が確保されており、本体部２の大きさを必要以上に大きくすることなく、効果的に補強することが可能とされている。

上述した補強部材１の両側縁部に形成される接合形状部５は、孔部３の径方向の外方へ膨らませた曲線状の湾曲部分５１と、この湾曲部分５１に対し反対方向に湾曲した曲線状の逆湾曲部分５２とを有する形状であれば、良好な溶接作業性が確保され、十分な補強効果を発揮させることができる。このような補強部材１における一対の接合形状部５は、さらに、図６に示すように構成することもできる。

図６は、実施形態１に係る補強部材１の変形例を示し、この補強部材１を用いた梁１０の補強構造を示す正面図である。

この形態に係る補強部材１の一対の接合形状部５は、湾曲部分５１が、孔部３の開口中心を中心とする半径Ｒ₁の円弧に近似される形状とされている。また、逆湾曲部分５２は、本体部２の外方に中心を有する半径Ｒ₂の円弧に近似される形状とされている。そして、これらの湾曲部分５１および逆湾曲部分５２は、Ｒ₁＞Ｒ₂の関係性を満たすように形成されている。

例えば、逆湾曲部分５２側の半径Ｒ₂は、湾曲部分５１側の半径Ｒ₁に対して大きいものであると、補強部材１の見付面積が大きくなり不経済となる。また、一般的な溶接具を用い、一般的な梁断面の梁に対して用いる場合には、これらの半径についてＲ₁≦Ｒ₂とする必要性に欠ける。このため、補強部材１においては、これらの湾曲部分５１および逆湾曲部分５２は、Ｒ₁＞Ｒ₂の関係性を満たすように形成されることが好ましい。

以上のように構成される補強部材１によって、安定した力学的性状を確保することができる。また、本体部２の外周縁のうち、一対の接合形状部５を溶接接合部とすることで、フランジ１１に近接する箇所に、逆湾曲部分５２が配置されて、溶接トーチや溶接棒などの溶接具を進入させるための十分なスペースを、フランジ１１との間に設けることができる。したがって、溶接具をフランジ１１に干渉させることなく、補強部材１を良好に溶接することができ、溶接欠陥を生じるおそれがなく、溶接品質を高めることができる。

なお、湾曲部分５１および逆湾曲部分５２は、それぞれ、半径Ｒ₁、Ｒ₂に近似される形状であるほか、当該半径を有する円弧形状とされてもよい。

上記構成を有する補強部材１を、梁１０のウェブ１２に溶接するに際しては、ウェブ１２を水平に寝かせて梁１０を配置し、貫通孔１３と補強部材１の孔部３とを合致させてウェブ１２に補強部材１をあてがう。これにより、安定した下向き姿勢により補強部材１の溶接作業を行うことができる。補強部材１は片面溶接のみで接合可能であり、梁１０を反転させて溶接作業を行う必要はない。補強部材１は、接合形状部５とウェブ１２との接続部において隅肉溶接され、溶接ビード８を介して接合される。

補強部材１における溶接接合部は、本体部２の外周縁部と孔部３の全周のうち、一対の接合形状部５に限定することができる。接合形状部５は、溶接線がなめらかに連続する曲線形状であるので、連続した隅肉溶接を行うことが容易であり、溶接品質を確保しやすく、自動溶接を適用することも容易とされている。

また、補強部材１と梁１０との接合は、一対の接合形状部５に対する溶接作業だけで済み、溶接が困難となるフランジ１１の近傍の直線形状部４には溶接を施さずともよい。すなわち、梁１０のフランジ１１に近接する直線形状部４を溶接するとすれば、窮屈な状態で溶接しなければならず、溶接欠陥に細心の注意を払わなければならない。しかしながら、この直線形状部４を溶接する必要性はないので、当該部分の溶接欠陥を懸念せずともよく、溶接品質が確保される。

また、直線形状部４の溶接を省いても、一対の接合形状部５の全長によって溶接量が確保されるので、十分な補強効果が発揮される。さらに、孔部３の全周に対する溶接作業も不要であるので、孔部３の内周縁部に沿って溶接の肉盛りが形成されることがなく、貫通孔１３の孔径が狭められることもない。

このような補強部材１を用いた補強構造とすることにより、現実的に実施しうる［貫通孔の直径／梁のウェブせい］の限界値を上昇させることができ、梁せいの小さい軽量形鋼からなる梁材であっても十分な構造耐力を備えさせて、設備用配管等の設計自由度を高めることができる。

（実施形態２）
図７〜図１１は本発明の実施形態２に係る構成を示し、図７は補強部材１の表側斜視図、図８は補強部材１の裏側斜視図、図９は補強部材１を用いた梁１０の補強構造を示す正面図、図１０は図９におけるＣ−Ｃ断面図、図１１は図９におけるＤ−Ｄ断面図である。

この形態に係る補強部材１は、実施形態１に係る補強部材１の基本構造において共通するが、本体部２の肉厚構成と、本体部２の裏面側の構造に特徴を有する。そこで、以下の説明では、実施形態２としての特徴構成について詳述し、その他の構成については前記実施形態１での説明と共通の符号を用いてその説明を省略する。

図７に示すように、補強部材１は、本体部２において厚肉部２１と薄肉部２２とを有している。また、補強部材１は、これらの厚肉部２１と薄肉部２２との間が、なだらかに傾斜した傾斜部２３により接続されて形成されている。

厚肉部２１は、本体部２における直線形状部４と孔部３との間の領域に、一定の厚さで形成されている。これに対し、薄肉部２２は、接合形状部５の湾曲部分５１と孔部３との間の領域に形成され、厚肉部２１よりも薄い一定の厚さを有している。図１０に示すように、この形態に係る補強部材１では、厚肉部２１の厚さｅ₁が１３ｍｍとされており、これに対し薄肉部２２の厚さｅ₂は１０ｍｍとされている。

補強部材１の厚肉部２１は、本体部２の表側方向に厚くなるように形成されている。また、傾斜部２３は、本体部２の表側に、厚肉部２１から薄肉部２２にかけて漸次肉厚が薄くなされた傾斜面として形成されている。傾斜部２３は、厚肉部２１と薄肉部２２との間に形成され、逆湾曲部分５２の内側の領域、および逆湾曲部分５２と湾曲部分５１とが接続する部分の内側の領域に設けられている。

梁１０の貫通孔１３の上部側と下部側においては、剪断力に起因するフィーレンディール作用によって、貫通孔１３の開口中心から一定の距離の断面に曲げモーメントが発生する。このため、当該断面の降伏曲げ耐力を考慮して、貫通孔１３の上部側および下部側に配置されることとなる本体部２の部分、すなわち、直線形状部４と孔部３との間の領域に厚肉部２１が設けられている。これにより、厚肉部２１に前記曲げモーメントを効果的に負担させることができる。

さらに、図８に示すように、補強部材１の裏面側には、２条のリブ７１が設けられている。補強部材１のリブ７１は、本体部２の裏面側の外周縁部に、接合形状部５に沿って立設されている。これにより、本体部２の裏面側には、２条のリブ７１に囲まれた凹溝７２が形成されている。凹溝７２は、上下の直線形状部４を介してそれぞれ開口している。リブ７１は、本体部２からの突出量（高さ）が１．５ｍｍ以上とされ、好ましくは２ｍｍ程度の高さの台形状断面を有して形成されている。

通常、鉄骨有孔梁に電解着色塗装や溶融亜鉛メッキ等の表面処理を施す場合、先に補強部材１を溶接しておいてから、梁１０を処理液中に浸漬（いわゆるドブ漬け）する。その際、梁１０のウェブ１２と補強部材１との当接面に過剰な処理液が残留するのを防ぐには、補強部材１の裏面をウェブ１２に完全に密着させるか、適度の隙間を設けて処理液を円滑に排出することが望ましい。

例示の形態では、補強部材１が梁１０に溶接されると、リブ７１がウェブ１２に密着して接合されるとともに、凹溝７２によりウェブ１２との間に隙間が形成される。補強部材１を溶接した梁１０を、塗装やメッキのための処理液中に浸漬して引き上げたとき、凹溝７２は、処理液が補強部材１とウェブ１２との間から円滑に排出されるのを促進する作用をなす。これにより、処理液は、本体部２の一方の直線形状部４とウェブ１２との間から凹溝７２を通して流出し、円滑に排出することができる。他方の直線形状部４とウェブ１２との間は、空気抜きとして作用する。

また、本体部２の直線形状部４の裏面側には、リブ７１および凹溝７２の辺縁部に面取り部６が形成されている。これにより、本形態に係る補強部材１にあっても、梁１０のウェブフィレット１４との接触が回避され、多様な形状および梁せいを有する梁１０の補強に対応させることができる。

図９に示すように、補強部材１と梁１０との溶接接合部は、一対の接合形状部５に限定することができる。補強部材１は、溶接が困難となるフランジ１１の近傍の直線形状部４には溶接を施す必要がなく、孔部３の全周も溶接せずともよい。一対の接合形状部５は、極めて溶接作業性に優れる形状であることから、高い溶接品質が確保される。

直線形状部４の溶接を省いても、一対の接合形状部５の全長によって溶接量が確保されているので、十分な補強効果が発揮され、［貫通孔の直径／梁のウェブせい］の限界値を上昇させることが可能となる。このため、補強部材１は、軽量形鋼からなる鉄骨有孔梁に対して好適に用いることができる。

また、このような補強部材１を用いて梁１０を補強することにより、設備配管等の設計自由度を確保することができ、製造合理化を図るとともに、梁１０に無孔梁と同等以上の力学的性状を備えさせることができる。

なお、本発明に係る補強部材１、および鉄骨有孔梁の補強構造は、前記実施形態以外にも他の様々な形で実施することができる。

例えば、本体部２の外周縁は、上述した直線形状部４と接合形状部５を含む形状に限定されない。接合形状部５の第一形状部分としては、孔部３の外方へ膨らんだ湾曲形状であれば、真円形の円弧状とされても、楕円形の円弧状とされてもよく、どのように形成されてもよい。また、第二形状部分としては、上述のような逆湾曲形状とされるほか、直線状または略直線形状に形成されてもよい。また、直線形状部４は、必ずしも平行な直線形状でなくともよい。さらに、本体部２の外周縁において、接合形状部５を除く部分は、フランジ１１に沿う直線形状とされずともよく、どのような外形状とされてもよい。また、鉄骨有孔梁の補強構造として、補強部材１はウェブ１２の片面に接合されて十分な補強効果が得られる構成であるが、当然、ウェブ１２の両面に接合されてもよい。そのため、前記実施形態はあくまでも例示であって、限定的なものではない。

本発明は、ウェブに貫通孔が形成された鉄骨有孔梁に対して好適に利用可能である。

１ 補強部材
２ 本体部
２１ 厚肉部
２２ 薄肉部
２３ 傾斜部
３ 孔部
４ 直線形状部
５ 接合形状部
５１ 湾曲部分
５２ 逆湾曲部分
６ 面取り部
７１ リブ
７２ 凹溝
１０ 梁（鉄骨有孔梁）
１１ フランジ
１２ ウェブ
１３ 貫通孔

Claims (5)

1. 鉄骨有孔梁のウェブ片面に溶接される補強部材において、
   ウェブに形成された貫通孔の周囲に添設される本体部と、本体部の表裏両面に貫通して設けられた円形状の孔部とを有し、
   前記本体部の外周縁は、湾曲した部分を含む一対の接合形状部を相対して備え、
   前記接合形状部は、前記ウェブとの溶接接合部であり、それぞれ、前記孔部の径方向の外方へ膨らんだ湾曲形状の第一形状部分と、この第一形状部分の両端に連続し、略直線形状または第一形状部分とは反対側に湾曲する湾曲形状とされた第二形状部分とを有してなることを特徴とする補強部材。
2. 請求項１に記載の補強部材において、
   前記本体部の外周縁は、一対の接合形状部と、略直線状とされた相対する一対の直線形状部とを含んで形成され、
   一対の接合形状部は、前記直線形状部に直交する軸線に対して対称形に設けられたことを特徴とする補強部材。
3. 請求項１または２に記載の補強部材において、
   前記接合形状部の第一形状部分は、前記孔部の開口中心を中心とする半径Ｒ _１ の円弧に近似される形状であり、第二形状部分は前記本体部の外方に中心を有する半径Ｒ _２ の円弧に近似される形状であって、Ｒ _１ ＞Ｒ _２ とされたことを特徴とする補強部材。
4. 請求項２または３に記載の補強部材において、
   前記本体部は、直線形状部と孔部との間の領域が一定の厚みを有する厚肉部とされるとともに、接合形状部の第一形状部分と孔部との間の領域が前記厚肉部よりも薄い厚みの薄肉部とされたことを特徴とする補強部材。
5. 形鋼からなる鉄骨有孔梁のウェブ片面に補強部材が溶接された鉄骨有孔梁の補強構造であって、
   前記補強部材は、ウェブの貫通孔に対応する円形状の孔部を有するとともに、外周縁に、湾曲した部分を含む一対の接合形状部を相対して備えるとともに、略直線状とされた一対の直線形状部を相対して備え、
   前記接合形状部は、それぞれ、前記孔部の径方向の外方へ膨らんだ湾曲形状の第一形状部分と、この第一形状部分に連続し、略直線形状または第一形状部分とは反対側に湾曲する湾曲形状とされた第二形状部分とを有しており、
   前記補強部材は、ウェブの高さ方向に沿って一対の接合形状部が配設され、本体部の外周縁と孔部の内周縁のうち、前記直線形状部と孔部とが溶接されることなく、一対の接合形状部が隅肉溶接によりウェブに接合されてなることを特徴とする鉄骨有孔梁の補強構造。

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