JP6715203B2

JP6715203B2 - 梁補強構造

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Publication number: JP6715203B2
Application number: JP2017055818A
Authority: JP
Inventors: 望月　久智; 久智望月; 拓冨田; 郁実林
Original assignee: Senqcia Corp
Current assignee: Senqcia Corp
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2037-03-22
Also published as: JP2018159193A

Description

本発明は、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。

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。そこで、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、貫通孔の周囲に、貫通孔に即した形状の板を溶接する方法がある（例えば特許文献１）。また本出願人は以前、貫通孔の上下のフランジ近傍に設置する梁補強金具として、長手方向の中央部の断面を、両端部の断面よりも大きくしたものを出願している（特許文献２、３参照）。

特開２００３−１９３６１９号公報特開２０１６−０１４２３３号公報特開２０１６−０１４２３４号公報

しかし、通常の板状部材を用いた補強方法では、貫通孔の周囲を補強するためにある程度大きな板状部材を要するため、貫通孔が一方のフランジ部の近くに偏心する場合などに対応できない場合がある。

また、このような板状部材は厚みが一定であるため、最も補強を要する部位の曲げ耐力を確保できるように厚みを設定すると、他の部位は過剰に補強を行うこととなり、重量増やコスト増の要因となる。

一方、本出願人による特許文献２、３の梁補強金具は、梁補強金具の中央部の断面積が大きくなるような変断面形状であるため、最も曲げ耐力を要する部位のみを効率よく補強するとともに、軽量化を達成することができる。

しかしながら、この梁補強金具はフランジ部と反対側の辺の全長をウェブに溶接するものであり、罫書き作業等に時間を要していた。また、梁補強金具の取付には下向き溶接を要するため現場で組み上がった梁に対する作業が困難であり、そのため工場で梁補強金具を梁に予め取付けておく必要があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、容易に梁に取付け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の本発明は、貫通孔を有する梁を補強するための梁補強金具を用いた梁補強構造であって、前記梁補強金具は、梁のウェブ部に接触する接触面と、梁のフランジ部と対向するフランジ部対向面と、を具備し、前記接触面に、前記梁のウェブ部の挿通部に通すための突出部が設けられ、前記ウェブ部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、前記梁補強金具の前記フランジ部対向面が、それぞれの前記フランジ部と対向し、前記接触面が前記ウェブ部に接触するように、一対の前記梁補強金具が配置され、前記梁補強金具の前記突出部が前記ウェブ部の挿通部に通され、前記突出部が前記ウェブ部に溶接されて固定されることを特徴とする梁補強構造である。

本発明では、梁補強金具の突出部をウェブ部に形成された挿通部に通し、この突出部をウェブ部に溶接して固定することで梁補強金具を梁に取り付けることができるようになる。そのため溶接を大幅に軽減することができ、梁補強金具の取付が容易になる。

前記梁補強金具は、長手方向の中央部の断面が、両端部の断面よりも大きいことも望ましい。
これにより、梁補強金具が、その中央部の断面積が大きくなるような変断面形状となるため、最も曲げ耐力を要する部位のみを効率よく補強するとともに、軽量化を達成することができる。また、必要な部位の断面積（例えば厚み）が大きいため、全体のサイズ（設置面積）を小さくすることができる。このため、貫通孔とフランジ部との隙間が小さい部位にも設置が可能である。

前記フランジ部対向面の方向を示すマークが設けられることが望ましい。
フランジ部対向面の方向を示すマークを設けることで、梁補強金具の向き等を誤ることがなくなる。

本発明によれば、容易に梁に取付け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を示す上方斜視図。梁補強金具１を示す下方斜視図。（ａ）は梁補強金具１を示す正面図、（ｂ）は梁補強金具１を示す平面図。梁補強金具の断面図であり、（ａ）は図３（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は図３（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図。梁補強構造２０を示す斜視図。梁補強構造２０を示す正面図。図６のＩ−Ｉ線断面図。梁補強金具１’を示す断面図。梁補強金具１ａを示す断面図。梁補強金具１ｂを示す断面図。リング状梁補強金具３０を示す斜視図。梁補強構造４０を示す斜視図であり、（ａ）は表面側を示す図、（ｂ）は背面側を示す図。梁補強構造４０を示す正面図。図１３のＪ−Ｊ線断面図。リング状梁補強金具３０ａを示す斜視図。リング状梁補強金具３０ａを示す断面図。リング状梁補強金具３０ｂを示す斜視図。リング状梁補強金具３０ｂを示す断面図。リング状梁補強金具３０ｃを示す斜視図。リング状梁補強金具３０ｃを示す断面図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
（１．梁補強金具１）
図１〜図３は本発明の第１の実施形態に係る梁補強金具１を示す図である。図１は、梁補強金具を示す上方斜視図であり、図２は、下方斜視図である。また、図３（ａ）は梁補強金具１を示す正面図（図３（ｂ）のＢ矢視図）であり、図３（ｂ）は梁補強金具１を示す平面図（図３（ａ）のＡ矢視図）である。

梁補強金具１は、突出部３、フランジ部対向面５、接触面９、突起７等を有する。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部材である。梁補強金具１は板状ではなく、３次元的な立体形状を有する。より具体的には、長手方向の端部から中央部にかけて、断面形状が変化する。断面形状の詳細については後述する。

接触面９は、梁のウェブ部に対して接触する面である。従って、接触面９は完全に平坦に形成される。

フランジ部対向面５は、梁のフランジ部に対して対向する部位であり、略直線状に形成される。フランジ部対向面には突起７が形成される。なお、図示した例では、突起７が、長手方向の中央とその両側に計３か所形成された梁補強金具１を示すが、突起７の位置や個数は図示した例には限られない。

突起７は、フランジ部対向面５の方向を示すマークとして機能する。例えば、突起７などのマークが形成されないと、フランジ部対向面５をフランジ部とは逆向きに配置してしまう恐れがある。突起７を設けることで、突起７をフランジ部の方向に向けて配置することが明確となり、設置間違いを防止することができる。

突出部３は、梁のウェブ部の孔（挿通部）に通される部位であり、接触面９から法線方向に突出する。突出部３は複数設けられ、図示した例では、突出部３が略等間隔で４本設けられる。しかしながら、突出部３の位置や個数は図示した例には限られない。

図４（ａ）は、図３（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図（長手方向中央近傍）であり、図４（ｂ）は図３（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図（長手方向端部近傍）である。前述した様に、梁補強金具１は、長手方向の位置に応じて断面形状が変化する。ここで、以下の説明において、梁補強金具１のフランジ部対向面５とその反対側の面との距離（接触面９の長さ）を梁補強金具１の幅と称し、接触面９を下面とした際に、接触面９から上面までの距離（フランジ部対向面５の長さ）を梁補強金具１の高さと称する。

梁補強金具１の長手方向の中央部の断面（断面積）は、両端部の断面（断面積）よりも大きい。より具体的には、梁補強金具１の長手方向の中央部の幅Ｅは、両端部の幅Ｇよりも大きい。また、梁補強金具１の長手方向の中央部の高さＦは、両端部の高さＨよりも高い。

梁補強金具１の中央部近傍の断面積を大きくすることで、梁補強金具１を梁に固定した際に、最も大きな応力を受け持つ部位の強度を確保することができる。また、この際、梁補強金具１に必要な強度は、中央から離れるにつれて小さくなるため、これに応じて、端部に行くにつれて断面を小さくすることで、重量増およびコスト増を抑制することができる。

ここで、突起７は、フランジ部対向面５の全高にわたって形成されず、一部にのみ形成される。具体的には、フランジ部対向面５と接触面９との境界の辺を接触面縁部１３とした場合に、突起７はフランジ部対向面５の上部から接触面縁部１３までは形成されず、突起７の下端と接触面縁部１３との間には隙間が形成される。

（２．梁補強構造２０）
次に、梁補強金具１を用いた梁補強構造２０について説明する。図５は梁補強構造２０の斜視図であり、図６は正面図である。

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と前記の各突出部３を通すための孔２２（図７参照）が形成される。梁補強金具１は、貫通孔２１から離れた位置で、上下のフランジ部１７に沿って配置される。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。また、梁補強金具１は、貫通孔２１の径よりも長い。

図７は、図６のＩ−Ｉ線断面図である。梁補強金具１は、梁補強金具１のフランジ部対向面５が、フランジ部１７と対向する方向に配置される。また、接触面９がウェブ部１９と接触し、突出部３がウェブ部１９の孔２２に通される。孔２２に通された突出部３は、その周囲の溶接部２５でウェブ部１９に溶接され、これによりウェブ部１９に固定される。孔２２は各突出部３に対応する位置に設けられており、それぞれの孔２２に上記のように突出部３が通され、突出部３がウェブ部１９に固定される。なお孔２２の平面形状は特に限定されず、矩形状であっても円形であってもよい。

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もあり、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、溶接ビードであっても同様である。

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。従って、梁補強金具１はフランジ部１７近傍に配置される。

一方、前述したように、ウェブ部１９とフランジ部１７との境界部近傍にはフィレット部２３が形成される。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、接触面９がウェブ部１９から離れてしまう恐れがある。従って、孔２２は、梁補強金具１がフィレット部２３に乗り上げない位置に来るように形成される。すなわち、梁補強金具１の接触面縁部１３がフィレット部２３よりも貫通孔２１側に位置するように形成される。

以上、本実施形態によれば、突出部３をウェブ部１９の孔２２に挿入し、突出部３をウェブ部１９に溶接により固定するだけで梁補強金具１を梁に取付けることができるので、溶接が大幅に軽減され、梁補強金具１の取付が容易になり貫通孔２１を有する梁１５を容易に補強することができる。

また、梁補強金具１が中央部の断面が大きくなるように形成されるため、必要な部位の強度を確保するとともに、軽量化を達成することができる。また、このように厚みを変化させることで、幅を広くしなくても十分な強度を確保することができるため、フランジ部１７と貫通孔２１との間が狭くても設置することが可能である。

さらに、梁補強金具１は貫通孔２１から離れたフランジ部１７近傍に配置されるため、梁１５の曲げ耐力を効率よく向上させることができる。

また、フランジ部対向面５の方向を示す視認性に優れた突起７が形成されるため、梁補強金具１の向き等を間違えることがない。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、場合によっては前記の突出部３を通す挿通部として孔２２の代わりに切欠きを設けてもよい。

さらに、図８の梁補強金具１’に示すように、突出部３’に雄ねじ２７を設け、ウェブ部１９から突出した突出部３’にナット２６（締結具）を締め込むことによって突出部３’をウェブ部１９に固定し、梁補強金具１’をウェブ部１９に取り付けることもできる。この場合、溶接が不要になり梁補強金具１’の取付けが更に容易になる。そのため現場での取付けも可能になる。

その他、突起７の突出長さや形成範囲は、フィレット部２３と干渉しなければ特に限定されず、例えば図９の梁補強金具１ａに示すように、突起７の突出長さをフィレット部２３の形成範囲よりもわずかに大きくして突起７がフランジ部１７に接触するかたちとしたり、図１０の梁補強金具１ｂに示すように突起７を接触面縁部１３まで形成してその先端をフィレット部２３の縁部に合わせたりすることも可能である。

さらに、梁補強金具１の向き等を把握するためのマークとしては、必ずしも突起７でなくてもよく、方向を把握できればその他の構成（凹み、色分け、罫書きなど）であってもよい。このように、突起７は必要に応じて設けられるものであり省略することも可能である。

[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態として、貫通孔２１にリング状の補強金具を設け、追加の補強を行う例について説明する。第２の実施形態は第１の実施形態と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

図１１は上記の補強に用いるリング状梁補強金具３０を示す図である。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３３が設けられる。

フランジ３３は、梁に設けられた貫通孔２１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２１の径よりも小さい外径を有している。フランジ３３はリング状梁補強金具３０を梁の貫通孔２１に挿入する際、軸方向の位置決めに使われる。

図１２はリング状梁補強金具３０を用いた梁補強構造４０の斜視図であり、（ａ）は表面側を示す図、（ｂ）は背面側を示す図である。また図１３は梁補強構造４０の正面図であり、図１４は図１３のＪ−Ｊ線断面図である。

前記したように、リング状梁補強金具３０は貫通孔２１に配置される。リング状梁補強金具３０は、ウェブ部１９の背面側から挿入部３５が貫通孔２１に挿入されて貫通孔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３３が当接するまで挿入される。リング状梁補強金具３０はフランジ３３がウェブ部１９に当接することで、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３３側よりフランジ３３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。

一方、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３３とは逆側）で、貫通孔２１から離れた上下のフランジ部１７近傍に配置される。

この第２の実施形態によれば、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２１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。

なお、リング状梁補強部材の形状としては様々なものが考えられる。例えば図１５のリング状梁補強金具３０ａに示すように、フランジ３３を省略することも可能である。このリング状梁補強金具３０ａの挿入部３５の外周面はテーパ形状となっており、リング状梁補強金具３０ａの外径は、一方の側から他方の側に向かって徐々に変化する。

リング状梁補強金具３０ａは、図１６に示すように、リング状梁補強金具３０と同様にウェブ部１９の背面側から挿入される。リング状梁補強金具３０はフランジ３３がウェブ部１９と接触するまで挿入されるが、この例では、リング状梁補強金具３０ａの外周面が貫通孔２１の縁部（ウェブ部１９）と接触するまで挿入される。このようにして、リング状梁補強金具３０ａの軸方向の位置決めを行い、リング状梁補強金具３０ａが貫通孔２１の周囲または縁部に固定される。

また、図１７のリング状梁補強金具３０ｂのように、フランジ３３と挿入部３５を別体で形成してもよい。

リング状梁補強金具３０ｂは、一対のフランジ３３と、挿入部３５からなる。挿入部３５は円筒状であり、外周面に雄ねじ３６が形成される。フランジ３３はリング状であり、内周面に雄ねじ３６と螺合可能な雌ねじ３４が形成される。また、フランジ３３には複数個所の溶接孔３２が形成される。溶接孔３２はフランジ３３を貫通する。

図１８はリング状梁補強金具３０ｂを用いた梁補強構造の断面図である。この例では、リング状梁補強金具３０ｂの挿入部３５が貫通孔２１に挿入される。また、ウェブ部１９を挟み込むように、挿入部３５の両側にフランジ３３を螺合して固定する。フランジ３３によってウェブ部１９が挟み込まれた状態で、溶接孔３２でウェブ部１９とフランジ３３を溶接する。以上によって、リング状梁補強金具３０ｂが貫通孔２１の周囲または縁部に固定される。

また、図１９に示すように、リング状梁補強金具３０ｃを単なる筒状の部材とし、挿入部およびフランジを省略することもできる。

図２０はリング状梁補強金具３０ｃを用いた梁補強構造の断面図である。リング状梁補強金具３０ｃはウェブ部１９の背面側に固定される。リング状梁補強金具３０ｃは貫通孔２１よりもわずかに大きな内径を有する部材であり、貫通孔２１には挿入されない。なお、リング状梁補強金具３０ｃは貫通孔２１の径と略同一の内径としてもよい。リング状梁補強金具３０ｃは、貫通孔２１の周囲または縁部に溶接されて固定される。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施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。

例えば、梁補強金具１を、第２の実施形態で示した例に対して、ウェブ部１９の逆側の面に配置してもよい。すなわち、リング状梁補強金具３０、３０ａ、３０ｃは、ウェブ部１９の梁補強金具１等とは異なる面側から取り付ける例を示したが、梁補強金具１等と同一面側からリング状梁補強金具３０、３０ａ、３０ｃを配置してもよい。

１、１'、１ａ、１ｂ：梁補強金具
３、３'：突出部
５：フランジ部対向面
７：突起
９：接触面
１３：接触面縁部
１５：梁
１７：フランジ部
１９：ウェブ部
２０、４０：梁補強構造
２１：貫通孔
２２：孔
２３：フィレット部
２５、３９：溶接部
２６：ナット
２７、３６：雄ねじ
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ：リング状梁補強金具
３２：溶接孔
３３：フランジ
３４：雌ねじ
３５：挿入部
３７：配管孔

Claims

貫通孔を有する梁を補強するための梁補強金具を用いた梁補強構造であって、
前記梁補強金具は、
梁のウェブ部に接触する接触面と、
梁のフランジ部と対向するフランジ部対向面と、
を具備し、
前記接触面に、前記梁のウェブ部の挿通部に通すための突出部が設けられ、
前記ウェブ部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、前記梁補強金具の前記フランジ部対向面が、それぞれの前記フランジ部と対向し、前記接触面が前記ウェブ部に接触するように、一対の前記梁補強金具が配置され、
前記梁補強金具の前記突出部が前記ウェブ部の挿通部に通され、前記突出部が前記ウェブ部に溶接されて固定されることを特徴とする梁補強構造。
前記梁補強金具は、長手方向の中央部の断面が、両端部の断面よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の梁補強構造。
前記梁補強金具に、前記フランジ部対向面の方向を示すマークが設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の梁補強構造。