JP6438334B2 - 梁補強金具および梁補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、建築構造物を構成し、貫通孔を有する梁に接合され、当該梁を補強する梁補強金具等に関するものである。

従来、建築構造物の梁には配管や配線を通すために貫通孔が形成されることがある。この場合、貫通孔により、梁の曲げ耐力が低下する。この梁の曲げ耐力低下を防ぐため梁に梁補強金具を接合し、梁の補強を行っている。

このような梁補強金具としては、例えば、リング状の部材であって、梁に形成された貫通孔に接合する梁補強金具がある（例えば特許文献１）。

特開２００９−１６７６１５号公報

しかし、特許文献１のようなリング状の梁補強金具のみで梁の曲げ耐力を確保しようとすると、大型の梁補強金具が必要となる場合がある。梁補強金具が大型化すると、重量増をまねくため、取扱い性が悪く、また、溶接量が多くなるため、溶接作業工数を要する。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、効率よく梁を補強することが可能な梁補強金具等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、貫通孔を有する梁を補強するための梁補強金具であって、梁のウェブに接触するウェブ接触面と、前記ウェブに溶接されるウェブ溶接面と、前記ウェブ溶接面と略対向し、前記梁のフランジ部に接触するフランジ部接触面と、前記梁のフランジ部に溶接されるフランジ部溶接面と、を具備し、前記ウェブ接触面および前記ウェブ溶接面は、長手方向に二分割されており、前記ウェブ接触面および前記ウェブ溶接面の間には、切欠き部が形成されることを特徴とする梁補強金具である。

前記梁補強金具の厚み方向に対する中心線に対し、前記梁補強金具は線対称な断面形状を有してもよい。

第１の発明によれば、梁補強金具の中央部近傍に切欠き部を有するため、梁の貫通孔の近くに配置しても、貫通孔と干渉することがない。また、一部がウェブと接合され、他の一部がフランジ部に接合され、フランジ部の近傍に配置することができるため、効率良く梁の曲げ剛性を高めることができる。

また、梁補強金具の厚み方向に対する中心線に対し、線対称な断面形状とすることで、梁補強金具を裏表なく使用することができる。

第２の発明は、第１の発明にかかる梁補強金具を用いた梁補強構造であって、前記ウェブに貫通孔が形成された梁に対し、前記貫通孔の上下のそれぞれのフランジ部近傍に、前記梁補強金具が配置され、前記ウェブ接触面を前記ウェブに接触させた状態で、前記ウェブ溶接面で前記梁補強金具と前記ウェブとが溶接され、前記フランジ部接触面を前記フランジ部に接触させた状態で、前記フランジ部溶接面で前記梁補強金具と前記フランジ部とが溶接されることを特徴とする梁補強構造である。

前記梁補強金具は、前記梁の両面にそれぞれ固定されてもよい。

前記貫通孔には、リング状梁補強金具が挿通され、前記貫通孔の周囲または縁部に前記リング状梁補強金具が固定されてもよい。

第２の発明によれば、効率よく梁を補強することができる。また、梁の両面に接合することで、さらに梁の補強を行うことができる。

また、リング状梁補強金具と併用することで、さらに効率良く梁を補強することができる。

本発明によれば、効率よく梁を補強することが可能な梁補強金具等を提供することができる。

梁補強金具１を示す斜視図。 （ａ）は梁補強金具１を示す正面図、（ｂ）は梁補強金具１を示す側面図。 梁補強構造１０を示す正面図。 梁補強構造１０を示す側面図。 梁補強構造１０ａを示す側面図。 梁補強金具１ａを示す斜視図。 （ａ）は梁補強金具１ａを示す正面図、（ｂ）は梁補強金具１ａを示す側面図。 梁補強金具１ｂを示す斜視図。 （ａ）は梁補強金具１ｂを示す正面図、（ｂ）は梁補強金具１ｂを示す側面図。 リング状梁補強金具３０を示す斜視図。 梁補強構造１０ｂを示す斜視図であり、（ａ）は表面側を示す図、（ｂ）は裏面側を示す図。 梁補強構造１０ｂを示す正面図。

以下、本発明の第１の実施の形態にかかる梁補強金具１について説明する。図１は、梁補強金具を示す斜視図であり、図２（ａ）は梁補強金具１を示す平面図であり、図２（ｂ）は梁補強金具１を示す側面図である。

梁補強金具１は、ウェブ接触面３、ウェブ溶接面５、フランジ部接触面７、フランジ部溶接面９等を具備する。梁補強金具１は、例えば鋼材やステンレス鋼などの金属製の板状の部材である。梁補強金具１の側面形状は、略６角形となる。

梁補強金具１の一方の側には、ウェブ接触面３およびウェブ溶接面５が設けられる。また、これと対向する梁補強金具１の他方の側には、フランジ部接触面７およびフランジ部溶接面９が設けられる。

ウェブ接触面３は、梁に固定される際に、梁のウェブと接触する面である。したがって、ウェブ接触面３は、完全に平坦に形成される。また、ウェブ溶接面５は、ウェブ接触面３を梁のウェブに接触させた状態で、ウェブと溶接される部位である。すなわち、ウェブ接触面３とウェブ溶接面５とは、所定の角度で形成され、厚み方向の表裏のそれぞれに形成される。

また、フランジ部接触面７は、梁に固定される際に、梁のフランジ部と接触する面である。したがって、フランジ部接触面７は、完全に平坦に形成される。また、フランジ部溶接面９は、フランジ部接触面７を梁のフランジ部に接触させた状態で、フランジ部と溶接される部位である。すなわち、フランジ部接触面７とフランジ部溶接面９とは、所定の角度で形成され、厚み方向の表裏のそれぞれに形成される。また、フランジ部接触面７とウェブ接触面３とは略垂直に形成される。

ウェブ接触面３とウェブ溶接面５は、切欠き１１を挟んで両側に形成される。すなわち、それぞれ一対のウェブ接触面３およびウェブ溶接面５の間に、切欠き１１が形成される。切欠き１１は、ウェブ接触面３およびウェブ溶接面５が設けられる梁補強金具１の一方の側から、これと対向する梁補強金具１の他方の側に向けて形成される。切欠き１１は、梁補強金具１の一方の側（開口側）に向けて幅が広がるようにテーパ形状で形成される。なお、梁補強金具１は、長手方向（図２（ａ）の左右方向）に対する中心線に対して、線対称の形状で形成される。また、切欠き１１を挟んだウェブ接触面３とウェブ溶接面５は、それぞれ同一の平面上に形成される。

梁補強金具１の本体は、平面視において、一方の側の幅が広く、他方の側の幅が狭く、切欠き１１を除き、略台形に形成される。ここで、幅が広い側にウェブ接触面３とウェブ溶接面５が設けられ、幅が狭い側にフランジ部接触面７とフランジ部溶接面９が設けられる。

次に、梁補強金具１を用いた梁補強構造１０について説明する。図３は、梁補強構造１０の正面図であり、図４は梁１５の断面図（梁補強金具１の側面図）である。

梁１５は、ウェブ部１９の上下にフランジ部１７を有するＨ鋼である。ウェブ部１９には、配管等を通すための貫通孔２１が形成される。一対の梁補強金具１は、梁１５の一方の面において、貫通孔２１から離れた位置であって、上下のフランジ部１７の近傍にそれぞれ配置される。このように、梁補強金具１を、貫通孔２１から離れた位置であって、フランジ部１７近傍に配置することで、梁１５の曲げ耐力向上の効果が大きい。なお、貫通孔２１の中心位置は、梁補強金具１の長手方向の中央位置とほぼ一致する。

貫通孔２１の上下に配置された梁補強金具１は、互いの切欠き１１が対向するように配置される。切欠き１１によって、梁補強金具１と貫通孔２１との距離を広くすることができる。このため、貫通孔２１とフランジ部１７との距離が狭い場合でも、貫通孔２１との干渉を避けて梁補強金具１を配置することができる。

前述した様に、ウェブ接触面３は、ウェブ部１９に面接触する。また、この状態で、ウェブ溶接面５とウェブ部１９との間が溶接部１３ｂで溶接される。同様に、フランジ部接触面７は、フランジ部１７に面接触する。また、この状態で、フランジ部溶接面９とフランジ部１７との間が溶接部１３ａで溶接される。すなわち、梁補強金具１は、ウェブ部１９とフランジ部１７とにまたがるように配置され、一方の側がウェブ部１９に接合され、他方の側がフランジ部１７に接合される。

ここで、梁１５の、ウェブ部１９とフランジ部１７との境界部には、フィレット部２３が形成される。ウェブ部１９の厚さ変化部であるフィレット部２３は、ウェブ部１９とフランジ部１７とをなだらかにつなぐ凹型の略円弧状の部位である。なお、フィレット部２３に代えて、溶接ビードが形成される場合があり、この場合には、凸型の略円弧状となる。以下の説明では、フィレット部２３について説明するが、溶接部であっても同様である。

梁補強金具１がフィレット部２３上に重なると、梁補強金具１がフィレット部２３に乗り上げるため、ウェブ接触面３またはフランジ部溶接面９がウェブ部１９またはフランジ部１７から離れてしまう恐れがある。しかし、本発明の梁補強金具１は、ウェブ部１９とフランジ部１７とにまたがるように配置されるため、梁補強金具１とフィレット部２３とが干渉することもない。

なお、図５に示す梁補強構造１０ａのように、必要に応じて、梁補強金具１を梁１５の両面に配置してもよい。すなわち、貫通孔２１の上下に、それぞれ一対ずつ梁補強金具１を接合してもよい。

以上、本実施の形態によれば、貫通孔２１を有する梁１５を、効率よく補強することができる。特に、梁補強金具１に切欠き１１が形成されるため、貫通孔２１とフランジ部１７との距離が狭い場合でも、梁補強金具１（溶接部１３ｂ）と貫通孔２１とが干渉することがない。

また、切欠き１１によって、梁補強金具１の重量を低減することができる。また、梁補強金具１は、ウェブ部１９とフランジ部１７とにまたがるように配置されるため、フランジ部１７に極めて近い位置に配置することができる。このため、梁１５の曲げ耐力向上の効果が大きい。

また、ウェブ溶接面５およびフランジ部溶接面９が設けられるため、溶接が容易であり、溶接不足や、過剰な溶接によるコスト増を抑制することができる。

また、梁補強金具１を梁１５の両面に接合すれば、梁１５のより大きな曲げ耐力向上の効果を得ることができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。図６は、第２の実施形態にかかる梁補強金具１ａを示す図であり、図７（ａ）は梁補強金具１ａを示す平面図であり、図７（ｂ）は梁補強金具１ａを示す側面図である。なお、以下の説明において、梁補強金具１と同様の構成については、図１等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

梁補強金具１ａは、梁補強金具１とほぼ同様の構造であるが、主に側面形状が異なる。梁補強金具１ａは、厚み方向に対する中心線に対して線対称な断面形状を有する。すなわち、図７（ｂ）に示すように、ウェブ接触面３とウェブ溶接面５との境界と、フランジ部接触面７とフランジ部溶接面９との境界とを結ぶ線を中心線として、左右対称に形成される。したがって、中心線に対して、ウェブ接触面３の形状とウェブ溶接面５の形状とは同一となる。同様に、中心線に対して、フランジ部接触面７の形状とフランジ部溶接面９の形状とは同一となる。

梁補強金具１ａは、梁補強金具１と同様に、ウェブ接触面３をウェブ部１９に面接触させ、フランジ部接触面７をフランジ部１７に面接触させることができる。この場合、ウェブ溶接面５とウェブ部１９との間が溶接部１３ｂで溶接され、フランジ部溶接面９とフランジ部１７との間が溶接部１３ａで溶接される。

また、梁補強金具１ａは、表裏を裏返しても使用することができる。すなわち、ウェブ溶接面５をウェブ部１９に面接触させ、フランジ部溶接面９をフランジ部１７に面接触させることができる。すなわち、ウェブ溶接面５とフランジ部溶接面９が略垂直に形成される。この場合、ウェブ接触面３とウェブ部１９との間が溶接部１３ｂで溶接され、フランジ部接触面７とフランジ部１７との間が溶接部１３ａで溶接される。

第２の実施の形態によれば、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、梁補強金具１ａは、表裏のいずれの向きでも使用することができ、いずれの向きで用いても、同一の補強効果を確保することができる。したがって、向きを気にせず使用することができるため、施工が容易である。

次に、第３の実施の形態について説明する。図８は、第３の実施形態にかかる梁補強金具１ｂを示す図であり、図９（ａ）は梁補強金具１ｂを示す平面図であり、図９（ｂ）は梁補強金具１ｂを示す側面図である。梁補強金具１ｂは梁補強金具１ａとほぼ同様の構成であるが、本体の形状が異なる。

前述した梁補強金具１、１ａは、ウェブ接触面３およびウェブ溶接面５が形成される側が、フランジ部接触面７およびフランジ部溶接面９が形成される側よりも幅広である略台形であるが、梁補強金具１ｂは、切欠き１１を除くと、略長方形の形状である。

なお、梁補強金具１ｂも、ウェブ接触面３とウェブ溶接面５との境界と、フランジ部接触面７とフランジ部溶接面９との境界とを結ぶ線を中心線として、左右対称に形成される。したがって、中心線に対して、ウェブ接触面３の形状とウェブ溶接面５の形状とは同一となる。同様に、中心線に対して、フランジ部接触面７の形状とフランジ部溶接面９の形状とは同一となる。このため、梁補強金具１ｂは、表裏を裏返しても使用することができる。

第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。このように、本発明は、切欠き１１を形成することで、貫通孔２１との距離を確保することができれば、その形状は問わない。

次に、第４の実施の形態について説明する。図１０は、リング状梁補強金具３０を示す斜視図である。リング状梁補強金具３０は、リング状の部材であり、例えば鋼材やステンレス鋼などの金属製の部材である。リング状梁補強金具３０は、配管等が貫通する配管孔３７を有している。

リング状梁補強金具３０の一方の側にはフランジ部３３が設けられる。フランジ部３３は、梁に設けられた貫通孔よりも大きな外径を有している。リング状梁補強金具３０の他方の側にはフランジ部３３より外径の小さな円筒状の挿入部３５が設けられる。挿入部３５は、梁に設けられた貫通孔の径よりも小さい外径を有している。フランジ部３３はリング状梁補強金具３０を梁の貫通孔に挿入する際、軸方向の位置決めに使われる。なお、本実施の形態では、リング状梁補強金具３０の形態は、図示した例に限られず、例えば、フランジ部３３を有さないものであってもよく、２分割されたものであってもよい。

次に、梁補強金具１およびリング状梁補強金具３０を用いた梁補強構造１０ｂについて説明する。なお、以下の説明では、梁補強金具１を用いる例を示すが、梁補強金具１ａ、１ｂを用いてもよい。図１１（ａ）は、梁補強構造１０ｂの表面側斜視図であり、図１１は、（ｂ）は梁補強構造１０ｂの裏面側斜視図である。また、図１２は、梁補強構造１０ｂの正面図である。

リング状梁補強金具３０は、梁１５に形成された貫通孔２１に配置される。また、梁補強金具１は、貫通孔２１から離れた位置であって、上下のフランジ部１７近傍に配置される。

ウェブ部１９の背面側から、リング状梁補強金具３０の挿入部３５が貫通孔２１に挿入され、貫通孔２１の周囲または縁部に固定される。この際、リング状梁補強金具３０の挿入部３５は、ウェブ部１９にフランジ部３３が当接するまで挿入される。リング状梁補強金具３０のフランジ部３３をウェブ部１９に当接させることで、リング状梁補強金具３０のウェブ部１９に対する軸方向の位置が正確に決められる。

リング状梁補強金具３０の位置が決まった後、リング状梁補強金具３０のフランジ部３３側よりフランジ部３３の外周部を数点、ウェブ部１９に点溶接し、リング状梁補強金具３０をウェブ部１９に仮止めする。その後、リング状梁補強金具３０とウェブ部１９は、挿入部３５側より、挿入部３５の全周にわたって溶接部３９によって一体化される。溶接は例えば被覆アーク溶接で行われる。リング状梁補強金具３０によって、貫通孔２１の近傍の曲げ耐力を向上させることができる。

梁補強金具１は、ウェブ部１９の表面側（リング状梁補強金具３０のフランジ部３３とは逆側）に配置される。また、梁補強金具１は、梁補強金具１の切欠き１１が、リング状梁補強金具３０と対向する方向に配置される。

梁補強金具１は、フランジ部１７に近づけた方が、曲げ耐力向上の効果が大きい。したがって、梁補強金具１は、貫通孔２１から離れた位置であって、フランジ部１７近傍に配置される。

以上、第４の実施の形態によれば、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、リング状梁補強金具３０と梁補強金具１とを併用することで、貫通孔２１を有する梁１５を、効率良く補強することができる。特に、貫通孔２１の周囲をリング状梁補強金具３０で補強し、貫通孔から離れた位置に梁補強金具１を配置することで、効率よく梁１５を補強することができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、１ｂ………梁補強金具
３………ウェブ接触面
５………ウェブ溶接面
７………フランジ部接触面
９………フランジ部溶接面
１０、１０ａ、１０ｂ………梁補強構造
１１………切欠き
１３ａ、１３ｂ………溶接部
１５………梁
１７………フランジ部
１９………ウェブ部
２１………貫通孔
２３………フィレット部
３０………リング状梁補強金具
３３………フランジ部
３５………挿入部
３７………配管孔
３９………溶接部

Claims (5)

1. 貫通孔を有する梁を補強するための梁補強金具であって、
   梁のウェブに接触するウェブ接触面と、
   前記ウェブに溶接されるウェブ溶接面と、
   前記ウェブ溶接面と略対向し、前記梁のフランジ部に接触するフランジ部接触面と、
   前記梁のフランジ部に溶接されるフランジ部溶接面と、
   を具備し、
   前記ウェブ接触面および前記ウェブ溶接面は、長手方向に二分割されており、前記ウェブ接触面および前記ウェブ溶接面の間には、切欠き部が形成されることを特徴とする梁補強金具。
2. 前記梁補強金具の厚み方向に対する中心線に対し、前記梁補強金具は線対称な断面形状を有することを特徴とする請求項１記載の梁補強金具。
3. 請求項１または請求項２に記載の梁補強金具を用いた梁補強構造であって、
   前記ウェブに貫通孔が形成された梁に対し、前記貫通孔の上下のそれぞれのフランジ部近傍に、前記梁補強金具が配置され、
   前記ウェブ接触面を前記ウェブに接触させた状態で、前記ウェブ溶接面で前記梁補強金具と前記ウェブとが溶接され、
   前記フランジ部接触面を前記フランジ部に接触させた状態で、前記フランジ部溶接面で前記梁補強金具と前記フランジ部とが溶接されることを特徴とする梁補強構造。
4. 前記梁補強金具は、前記梁の両面にそれぞれ固定されることを特徴とする請求項３記載の梁補強構造。
5. 前記貫通孔には、リング状梁補強金具が挿通され、前記貫通孔の周囲または縁部に前記リング状梁補強金具が固定されることを特徴とする請求項３または請求項４記載の梁補強構造。

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