JP6888301B2 - Assembly materials, bearing walls, truss beams and beams - Google Patents
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Description
本発明は、組立材、耐力壁、トラス梁及び梁に関する。 The present invention relates to assembly materials, bearing walls, truss beams and beams.
下記非特許文献1、特許文献1及び特許文献2には、複数の形鋼を組み合わせて接合することにより構成された組立材が開示されている。これらの組立材は、耐力壁の枠材、トラス梁の弦材、トラス梁の斜材、トラス梁の束材、梁等に用いられている。
The following
ところで、耐力壁の枠材やトラス梁の弦材等として外力に抵抗する組立材は、圧縮や曲げに対して高い耐力を有することが望まれる。 By the way, it is desired that an assembly material that resists an external force, such as a frame material for a bearing wall or a chord material for a truss beam, has a high resistance to compression and bending.
本発明は上記事実を考慮し、圧縮及び曲げに対する耐力を向上させることができる組立材、並びに、耐力壁、トラス梁、梁及び耐風梁を得ることが目的である。 In consideration of the above facts, it is an object of the present invention to obtain an assembly material capable of improving the yield strength against compression and bending, and to obtain a bearing wall, a truss beam, a beam and a windproof beam.
第1態様の組立材は、ウェブ部と、該ウェブ部の短手方向一方側の端部から屈曲して延びる第1フランジ部と、前記ウェブ部の短手方向他方側の端部から前記第1フランジ部が延びる方向と同方向に屈曲して延びると共に前記第1フランジ部よりも前記ウェブ部からの延出距離が長く設定された第2フランジ部と、前記第1フランジ部における前記ウェブ部とは反対側の端部から前記第2フランジ部側へ向けて屈曲して延びる第1リップ部と、前記第2フランジ部における前記ウェブ部とは反対側の端部から前記第1フランジ部側へ向けて屈曲して延びる第2リップ部と、を有し、長尺状に形成された第1形材及び第2形材を備え、前記第1形材の前記第1フランジ部と前記第2形材の前記第2フランジ部とが接合され、かつ、前記第2形材の前記第1フランジ部と前記第1形材の前記第2フランジ部とが接合されていることで、前記第1形材及び前記第2形材を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で、前記第1形材の前記ウェブ部、前記第1フランジ部及び前記第2フランジ部と、前記第2形材の前記ウェブ部、前記第1フランジ部及び前記第2フランジ部と、の間に閉断面が形成されている。 The assembly material of the first aspect is the first from the web portion, the first flange portion that bends and extends from one end of the web portion in the lateral direction, and the other end of the web portion in the lateral direction. The second flange portion is bent and extended in the same direction as the one flange portion extends, and the extension distance from the web portion is set to be longer than that of the first flange portion, and the web portion in the first flange portion. The first lip portion that bends and extends from the end portion on the opposite side toward the second flange portion side, and the first flange portion side from the end portion of the second flange portion on the side opposite to the web portion. It has a second lip portion that bends and extends toward, and includes a first shape member and a second shape member formed in a long shape, and the first flange portion and the first flange portion of the first shape member. The second flange portion of the two shaped members is joined, and the first flange portion of the second shaped member and the second flange portion of the first shaped member are joined to the second shape member. The web portion, the first flange portion, the second flange portion, and the second flange portion of the first shape member, in a cross-sectional view obtained by cutting the first shape member and the second shape member along a direction orthogonal to the longitudinal direction. A closed cross section is formed between the web portion, the first flange portion, and the second flange portion of the two-shaped member.
第1態様の組立材によれば、第1形材の第1フランジ部と第2形材の第2フランジ部とが接合されていると共に、第2形材の第1フランジ部と第1形材の第2フランジ部とが接合されている。これにより、第1形材及び第2形材を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で、第1形材のウェブ部、第1フランジ部及び第2フランジ部と、第2形材のウェブ部、第1フランジ部及び第2フランジ部と、の間に閉断面が形成されている。ここで、第1態様の組立材では、第1形材及び第2形材の両方に、第1フランジ部から延在する第1リップ部及び第2フランジ部から延在する第2リップ部が設けられている。これにより、第1形材及び第2形材の第1フランジ部及び第2フランジ部の面外方向への変形が第1リップ部及び第2リップ部によって拘束される。これに加えて、第1形材のウェブ部、第1フランジ部及び第2フランジ部と、第2形材のウェブ部、第1フランジ部及び第2フランジ部と、の間に閉断面が形成される構成とすることで、板幅の小さい第1フランジ部および第2フランジ部が、板幅の大きいウェブ部の側辺部に回転抵抗を与え、ウェブ部の面外方向への変形を拘束する。その結果、第1態様の組立材では、圧縮及び曲げに対する耐力を向上させることができる。 According to the assembly material of the first aspect , the first flange portion of the first profile and the second flange portion of the second profile are joined, and the first flange portion and the first form of the second profile are joined. The second flange portion of the material is joined. As a result, the web portion, the first flange portion, the second flange portion, and the second shape of the first shape member are cross-sectionally viewed by cutting the first shape member and the second shape member along the direction orthogonal to the longitudinal direction. A closed cross section is formed between the web portion, the first flange portion, and the second flange portion of the material. Here, in the assembly material of the first aspect , both the first shape member and the second shape member have a first lip portion extending from the first flange portion and a second lip portion extending from the second flange portion. It is provided. As a result, the deformation of the first flange portion and the second flange portion of the first shape member and the second shape member in the out-of-plane direction is restrained by the first lip portion and the second lip portion. In addition to this, a closed cross section is formed between the web portion, the first flange portion and the second flange portion of the first profile and the web portion, the first flange portion and the second flange portion of the second profile. The first flange portion and the second flange portion having a small plate width give rotational resistance to the side portions of the web portion having a large plate width, and restrain the deformation of the web portion in the out-of-plane direction. To do. As a result, in the assembly material of the first aspect , the proof stress against compression and bending can be improved.
第2態様の組立材は、第1態様の組立材において、前記第1形材の前記第1リップ部が、前記第2形材の前記ウェブ部と離間していると共に、前記第2形材の前記第1リップ部が、前記第1形材の前記ウェブ部と離間している。 In the assembly material of the second aspect, in the assembly material of the first aspect , the first lip portion of the first profile is separated from the web portion of the second profile, and the second profile is formed. The first lip portion of the first shape member is separated from the web portion of the first shape member.
第2態様の組立材によれば、第1形材及び第2形材の第1リップ部を上記の位置に配置することで、第1形材及び第2形材の第2フランジ部の中央部の面外方向への変形を効果的に抑制することができる。これにより、圧縮及び曲げに対する耐力をより一層向上させることができる。 According to the assembly material of the second aspect , by arranging the first lip portion of the first shape member and the second shape member at the above positions, the center of the second flange portion of the first shape member and the second shape member is provided. Deformation of the portion in the out-of-plane direction can be effectively suppressed. Thereby, the proof stress against compression and bending can be further improved.
第3態様の組立材は、第1態様又は第2態様の組立材において、前記第1形材及び前記第2形材を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で、該第1形材及び該第2形材の断面形状が同一の断面形状とされている。 The assembly material of the third aspect is the first aspect of the assembly material of the first aspect or the second aspect in a cross-sectional view obtained by cutting the first form member and the second form member along a direction orthogonal to the longitudinal direction. The cross-sectional shapes of the profile and the second profile are the same.
第3態様の組立材によれば、互いに同一の断面形状とされた部材である第1形材及び第2形材を用いて当該組立材を形成することができる。その結果、組立材製作に必要な部材の種類数を減らすことが可能になり、施工及び製造の管理手間を低減できる。 According to the assembly material of the third aspect, the assembly material can be formed by using the first shape member and the second shape member which are members having the same cross-sectional shape. As a result, it is possible to reduce the number of types of members required for manufacturing the assembly material, and it is possible to reduce the management labor of construction and manufacturing.
第4態様の組立材は、第1態様〜第3態様のいずれか1態様の組立材において、前記第1形材の前記第1フランジ部と前記第2形材の前記第2フランジ部とが締結部材を介して接合され、かつ、前記第2形材の前記第1フランジ部と前記第1形材の前記第2フランジ部とが締結部材を介して接合されている。 Assembling member of the fourth embodiment, in assembling member according to any one aspect of the first aspect to third aspect, and a second flange portion of the second profile and the first flange portion of the first profile It is joined via a fastening member, and the first flange portion of the second shape member and the second flange portion of the first shape member are joined via a fastening member.
第4態様の組立材によれば、第1形材と第2形材とを締結部材を用いて接合することで、当該組立材を容易に形成することができる。 According to the assembly material of the fourth aspect, the assembly material can be easily formed by joining the first shape material and the second shape material by using a fastening member.
第5態様の組立材は、第1態様〜第4態様のいずれか1態様の組立材において、前記第1形材の前記第2リップ部及び前記第2形材の前記第2リップ部の少なくとも一方が、前記ウェブ部に当接されている。 Assembly material of the fifth aspect, in the assembly member of any one aspect of the first to fourth embodiments, at least the second lip portion of the second lip portion and the second profile of the first profile One is in contact with the web portion.
第5態様の組立材によれば、第1形材の第2リップ部及び第2形材の第2リップ部の少なくとも一方を、第1形材に対する第2形材の位置決め部として機能させることができる。 According to the assembly material of the fifth aspect , at least one of the second lip portion of the first profile and the second lip portion of the second profile functions as a positioning portion of the second profile with respect to the first profile. Can be done.
第6態様の組立材は、第3態様の組立材において、前記第1形材及び前記第2形材を形成する材料のヤング係数をE(N/mm2)とし、素材の降伏強度をF(N/mm2)とし、厚みをt(mm)とし、前記ウェブ部の幅をW0(mm)とした場合に、以下の式(1)を満足する。
第6態様の組立材によれば、ヤング係数E及び素材の降伏強度Fの第1形材及び第2形材の厚みt及びウェブ部の幅W0が、上記式(1)を満たす範囲に設定されている。これにより、第1形材及び第2形材のウェブ部の面外方向への変形が第1形材及び第2形材の第1フランジ部及び第2フランジ部によって拘束されて、当該ウェブ部の耐力が向上する。その結果、組立材の圧縮及び曲げに対する耐力を効果的に向上させることができる。 According to the assembly material of the sixth aspect , the thickness t of the first and second profiles and the width W0 of the web portion of the Young's modulus E and the yield strength F of the material are set within the range satisfying the above formula (1). Has been done. As a result, the deformation of the web portion of the first profile and the second profile in the out-of-plane direction is restrained by the first flange portion and the second flange portion of the first profile and the second profile, and the web portion is concerned. Improves proof stress. As a result, the yield strength of the assembly material against compression and bending can be effectively improved.
第7態様の組立材は、第3態様の組立材において、前記第1形材及び前記第2形材を形成する材料のヤング係数をE(N/mm2)とし、素材の降伏強度をF(N/mm2)とし、厚みをt(mm)とし、前記第2フランジ部の幅をW2(mm)とした場合に、以下の式(2)を満足する。
第7態様の組立材によれば、ヤング係数E及び素材の降伏強度Fの第1形材及び第2形材の厚みt及び第2フランジ部の幅W2が、上記式(2)を満たす範囲に設定されている。これにより、第2フランジ部の面外方向への変形が第1フランジ部と第1リップ部によって拘束されて、当該第2フランジ部の耐力が向上する。その結果、組立材の圧縮及び曲げに対する耐力を効果的に向上させることができる。 According to the assembly material of the seventh aspect, the range in which the thickness t of the first and second profiles and the width W2 of the second flange portion of the Young's modulus E and the yield strength F of the material satisfy the above formula (2). Is set to. As a result, the deformation of the second flange portion in the out-of-plane direction is restrained by the first flange portion and the first lip portion, and the proof stress of the second flange portion is improved. As a result, the yield strength of the assembly material against compression and bending can be effectively improved.
第8態様の組立材は、第6態様の組立材において、前記第1形材及び前記第2形材を形成する材料は、素材の降伏強度Fが280〜345N/mm2の鋼材とされ、以下の式(3)を満足する。
第8態様の組立材によれば、鋼材を用いて形成された第1形材及び第2形材の厚みt及びウェブ部の幅W0が、上記式(3)を満たす範囲に設定されている。これにより、第1形材及び第2形材のウェブ部の面外方向への変形が第1形材及び第2形材の第1フランジ部及び第2フランジ部によって拘束されて、当該ウェブ部の耐力が向上する。その結果、組立材の圧縮及び曲げに対する耐力を効果的に向上させることができる。 According to the assembly material of the eighth aspect , the thickness t of the first shape member and the second shape member formed by using the steel material and the width W0 of the web portion are set in a range satisfying the above formula (3). .. As a result, the deformation of the web portion of the first profile and the second profile in the out-of-plane direction is restrained by the first flange portion and the second flange portion of the first profile and the second profile, and the web portion is concerned. Improves proof stress. As a result, the yield strength of the assembly material against compression and bending can be effectively improved.
第9態様の組立材は、第7態様の組立材において、前記第1形材及び前記第2形材を形成する材料は、素材の降伏強度Fが280〜345N/mm2の鋼材とされ、以下の式(4)を満足する。
第9態様の組立材によれば、鋼材を用いて形成された第1形材及び第2形材の厚みt及び第2フランジ部の幅W2が、上記式(4)を満たす範囲に設定されている。これにより、第2フランジ部の面外方向への変形が第1フランジ部と第1リップ部によって拘束されて、当該第2フランジ部の耐力が向上する。その結果、組立材の圧縮及び曲げに対する耐力を効果的に向上させることができる。 According to the assembly material of the ninth aspect , the thickness t of the first shape member and the second shape member formed by using the steel material and the width W2 of the second flange portion are set in a range satisfying the above formula (4). ing. As a result, the deformation of the second flange portion in the out-of-plane direction is restrained by the first flange portion and the first lip portion, and the proof stress of the second flange portion is improved. As a result, the yield strength of the assembly material against compression and bending can be effectively improved.
第10態様の耐力壁は、長手方向と直交する方向である水平方向に間隔をあけて長手方向である上下方向に延びる一対の縦材及び上下方向に間隔をあけて水平方向に延びると共に前記一対の縦材を水平方向につなぐ複数の横材を有する枠材と、前記枠材に接合された壁面材と、を備え、前記縦材及び前記横材の少なくともいずれかが、第1態様〜第9態様のいずれか1態様の組立材を用いて形成されている。 The bearing wall of the tenth aspect includes a pair of vertical members extending in the vertical direction at intervals in the horizontal direction, which is a direction orthogonal to the longitudinal direction, and a pair of vertical members extending in the vertical direction at intervals in the vertical direction. A frame material having a plurality of horizontal members for connecting the vertical members in the horizontal direction and a wall surface material joined to the frame material are provided, and at least one of the vertical member and the horizontal member is the first aspect to the first aspect. It is formed by using an assembly member of any one aspect of the ninth embodiment.
第10態様の耐力壁によれば、枠材を形成する縦材及び横材の少なくともいずれかが、第1態様〜第9態様のいずれか1態様の組立材を用いて形成されていることにより、耐力壁の耐力を効果的に向上させることができる。 According to the bearing wall of the tenth aspect , at least one of the vertical member and the horizontal member forming the frame material is formed by using the assembly member of any one aspect of the first aspect to the ninth aspect. , The bearing capacity of the bearing wall can be effectively improved.
第11態様のトラス梁は、上下方向に間隔をあけて配置された一対の上弦材及び下弦材と、前記上弦材と前記下弦材とを連結する連結材と、を備え、前記上弦材、前記下弦材及び前記連結材の少なくともいずれかが、第1態様〜第9態様のいずれか1態様の組立材を用いて形成されている。 The truss beam of the eleventh aspect includes a pair of upper chord members and lower chord members arranged at intervals in the vertical direction, and a connecting member for connecting the upper chord members and the lower chord members. At least one of the lower chord member and said connecting member is formed with an assembly member of any one aspect of the first aspect to ninth aspect.
第11態様のトラス梁によれば、上弦材、下弦材及び連結材の少なくともいずれかが、第1態様〜第9態様のいずれか1態様の組立材を用いて形成されていることにより、トラス梁の耐力を効果的に向上させることができる。 According to the truss beam of the eleventh aspect , at least one of the upper chord member, the lower chord member and the connecting member is formed by using the assembly material of any one aspect of the first aspect to the ninth aspect. The strength of the beam can be effectively improved.
第12態様の梁は、第1態様〜第9態様のいずれか1態様の組立材を用いて形成され、建物の上下方向に延びる柱間を水平方向につなぎ、建物の上下方向及び水平方向の少なくとも一方向への荷重を支持する。 The beam of the twelfth aspect is formed by using the assembly material of any one aspect of the first aspect to the ninth aspect , and connects the columns extending in the vertical direction of the building in the vertical direction, and is used in the vertical direction and the horizontal direction of the building. Supports loads in at least one direction.
第12態様の梁によれば、第1態様〜第9態様のいずれか1態様の組立材を用いて形成されていることにより、建物の上下方向及び水平方向への荷重に対する曲げ耐力を向上させることができる。 According to the beam of the twelfth aspect , the bending strength against the load in the vertical direction and the horizontal direction of the building is improved by being formed by using the assembly material of any one aspect of the first aspect to the ninth aspect. be able to.
本発明に係る組立材、耐力壁、トラス梁及び梁は、耐力を向上させることができる、という優れた効果を有する。 The assembly material, bearing wall, truss beam and beam according to the present invention have an excellent effect that the yield strength can be improved.
(第1実施形態に係る組立材)
図1を用いて本発明の実施形態に係る組立材について説明する。
(Assembly material according to the first embodiment)
The assembly material according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1には、第1実施形態に係る長尺状の組立材10を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面図が示されている。この図に示されるように、組立材10は、断面形状及び寸法が同一の断面形状及び寸法とされた長尺状の2つのリップみぞ形鋼が接合されることにより構成されている。なお、「長尺状」とは、部材の長手方向に延在することを意味する。すなわち、「長尺状」とは、部材が特定方向に延びていることを意味する。また、2つのリップみぞ形鋼のうち一方を第1形材12というものとし、他方を第2形材14というものとする。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the
第1形材12は、厚み寸法がtとされたコイル材が冷間でロール成形されることや、厚み寸法がtとされた板材が曲げ成形されること等により製造されている。具体的には、第1形材12は、図1における紙面と直交する方向を長手方向(矢印Z方向)とすると共に短手方向(矢印Y方向)への寸法(幅寸法)がW0とされた矩形板状のウェブ部16と、当該ウェブ部16の一方側の端部から当該ウェブ部16の厚み方向(矢印X方向)一方側へ略90°屈曲して延びる第1フランジ部18と、を備えている。
The
また、第1形材12は、ウェブ部16の他方側の端部から第1フランジ部18が延びる方向と同方向に略90°屈曲して延びると共に第1フランジ部18と略平行に延びる第2フランジ部20を備えている。この第2フランジ部20のウェブ部16からの延出距離W2(第2フランジ部20の幅寸法W2)は、第1フランジ部18のウェブ部16からの延出距離W1(第1フランジ部18の幅寸法W1)よりも長く設定されている。
Further, the
また、第1形材12は、第1フランジ部18におけるウェブ部16とは反対側の端部から第2フランジ部20側へ向けて略90°屈曲して延びる第1リップ部22と、第2フランジ部20におけるウェブ部16とは反対側の端部から第1フランジ部18側へ向けて略90°屈曲して延びる第2リップ部24と、を備えている。第1リップ部22の第1フランジ部18からの延出距離(幅寸法)及び第2リップ部24の第2フランジ部20からの延出距離(幅寸法)は、互いに同一の延出距離W3(第1リップ部22及び第2リップ部24の幅寸法W3)に設定されている。なお、第1リップ部22の第1フランジ部18からの延出距離と第2リップ部24の第2フランンジ部20からの延出距離とは、異なっていてもよい。
Further, the
なお、第2形材14において第1形材12のウェブ部16、第1フランジ部18、第2フランジ部20、第1リップ部22及び第2リップ部24と対応する部分をそれぞれウェブ部26、第1フランジ部28、第2フランジ部30、第1リップ部32及び第2リップ部34というものとする。
In the
そして、第1形材12と第2形材14とは、図1に示された断面視で互いに点対称となるように配置されている。詳述すると、第1形材12のウェブ部16における第1フランジ部18側の部分16Aが第2形材14の第2リップ部34に当接された状態で、第1形材12の第1フランジ部18と第2形材14の第2フランジ部30における第2リップ部34側の部分30Aとが重ね合わされている。そして、第1形材12の第1フランジ部18と第2形材14の第2フランジ部30における第2リップ部34側の部分30Aとは、締結部材としての複数のドリルねじ36を介して接合されている。なお、複数のドリルねじ36は、第1形材12及び第2形材14の長手方向に沿って所定の間隔をあけて1列に配列されているが、複数列、または千鳥状に配列されていてもよい。また、ドリルねじ36に代えて、締結部材としての溶接部、リベット、釘等を用いてもよい。
The
また、第2形材14のウェブ部26における第1フランジ部28側の部分26Aが第1形材12の第2リップ部24に当接された状態で、第2形材14の第1フランジ部28と第1形材12の第2フランジ部20における第2リップ部24側の部分20Aとが重ね合わされている。そして、第2形材14の第1フランジ部28と第1形材12の第2フランジ部20における第2リップ部24側の部分20Aとは、締結部材としての複数のドリルねじ36を介して接合されている。なお、複数のドリルねじ36は、第1形材12及び第2形材14の長手方向に沿って所定の間隔をあけて1列に配列されていが、複数列、または千鳥状に配列されていてもよい。また、ドリルねじ36に代えて、締結部材としての溶接部、リベット、釘等を用いてもよい。
Further, the first flange of the
以上説明したように、第1形材12と第2形材14とが、複数のドリルねじ36を介して接合されることで、第1形材12が第2形材14に(第2形材14が第1形材12に)固定されている。その結果、第1形材12のウェブ部16、第1フランジ部18及び第2フランジ部20と、第2形材14のウェブ部26、第1フランジ部28及び第2フランジ部30と、の間に矩形状の閉断面(矩形状の筒状部38)が形成されている。また、第1形材12と第2形材14とが接合された状態では、第1形材12の第1リップ部22が、第2形材14の第2フランジ部30の幅方向の中央部に配置されていると共に、第2形材14の第1リップ部32が、第1形材12の第2フランジ部20の幅方向の中央部に配置されている。
As described above, the
(本実施形態の作用並びに効果)
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
(Action and effect of this embodiment)
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
以上説明した本実施形態の組立材10によれば、当該組立材10を構成する第1形材12及び第2形材14の両方が、リップみぞ形鋼とされている。すなわち、第1形材12及び第2形材14の両方に、第1フランジ部18、28から延在する第1リップ部22、32及び第2フランジ部20、30から延在する第2リップ部24、34が設けられている。これにより、第1形材12及び第2形材14の第1フランジ部18、28及び第2フランジ部20、30の面外方向への変形が第1リップ部22、32及び第2リップ部24、34によって拘束される。これに加えて、本実施形態では、第1形材12のウェブ部16、第1フランジ部18及び第2フランジ部20と、第2形材14のウェブ部26、第1フランジ部28及び第2フランジ部30と、の間に閉断面が形成されている。これにより、第1形材12及び第2形材14のウェブ部16、26よりも板幅の狭い第1形材12及び第2形材14の第1フランジ部18、28及び第2フランジ部20、30が、第1形材12及び第2形材14のウェブ部16、26側辺部に回転抵抗を発生させることで、第1形材12及び第2形材14のウェブ部16、26の面外方向への変形を拘束する。その結果、本実施形態の組立材10では、圧縮及び曲げに対する耐力を向上させることができる。
According to the
特に、本実施形態では、第1形材12の第1リップ部22が、第2形材14の第2フランジ部30の幅方向の中央部に配置されていると共に、第2形材14の第1リップ部32が、第1形材12の第2フランジ部20の幅方向の中央部に配置されている。換言すると、第1形材12の第1リップ部22が、第2形材14のウェブ部26と離間していると共に、第2形材14の第1リップ部32が、第1形材12のウェブ部16と離間している。これにより、第1形材12及び第2形材14の第2フランジ部20、30の中央部の面外方向への変形を効果的に抑制することができる。その結果、圧縮及び曲げに対する耐力をより一層向上させることができる。
In particular, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、組立材10が、断面形状及び寸法が同一の断面形状及び寸法とされた2つのリップみぞ形鋼(第1形材12及び第2形材14)が接合される(組立てられる)ことにより構成されている。これにより、複数種類の部材を製造する必要がなくなり組立材10の製造を容易にすることができると共に、組立材10を2つのリップみぞ形鋼により組立てる際の作業性を良好にすることができる。また、本実施形態では、2つのリップみぞ形鋼(第1形材12及び第2形材14)がドリルねじ36により組立てられる構成とされている。そのため、組立材10が用いられる施工現場では、互いに同じ部材である一対のリップみぞ形鋼(第1形材12及び第2形材14)をドリルねじ36で接合して組立材10を組み立てればよく、施工現場でも容易に組み立てを管理することができる。さらに、本実施形態では、一対のリップみぞ形鋼(第1形材12及び第2形材14)をドリルねじ36で接合する際に、第1形材12のウェブ部16における第1フランジ部18側の部分16Aを第2形材14の第2リップ部34に当接させると共に、第2形材14のウェブ部26における第1フランジ部28側の部分26Aを第1形材12の第2リップ部24に当接させることで、第1形材12に対する第2形材14の位置決め(第2形材14に対する第1形材12の位置決め)を行うことができる。当該構成によっても、組立材10を容易に組み立てることが可能となっている。
Further, in the present embodiment, the
(比較例に係る組立材との対比)
ここで、本実施形態の組立材10と図2に示された比較例に係る組立材40との圧縮に対する耐力の比較結果について説明する。
(Comparison with the assembly material according to the comparative example)
Here, the comparison result of the proof stress against compression of the
図2に示されるように、比較例に係る組立材40は、リップみぞ形鋼である第1形材42と軽みぞ形鋼である第2形材44とが接合されることにより構成されている。
As shown in FIG. 2, the
第1形材42のウェブ部46、第1フランジ部48、第2フランジ部50、第1リップ部52及び第2リップ部54は、第1実施形態の組立材10(図1参照)を構成する第1形材12及び第2形材14のウェブ部16、26、第1フランジ部18、28、第2フランジ部20、30、第1リップ部22、32及び第2リップ部24、34とそれぞれ対応している。また、比較例に係る組立材40では、第1形材42の第1フランジ部48の幅寸法W4と第2フランジ部50の幅寸法W4とが、同一の寸法に設定されている。本比較例では、第1フランジ部48及び第2フランジ部50の幅寸法W4が、第1実施形態の組立材10を構成する第1形材12及び第2形材14の第2フランジ部20、30の幅寸法W2と同一の寸法である44.5mmに設定されている。また、第1リップ部52及び第2リップ部54の幅寸法W5が、第1実施形態の組立材10を構成する第1形材12及び第2形材14の第1リップ部22、32及び第2リップ部24、34の幅寸法W3と同一の寸法である12mmに設定されている。なお、第1実施形態の組立材10を構成する第1形材12及び第2形材14の第1フランジ部18、28の幅寸法W1は、第2フランジ部20、30の幅寸法W2×1/2とは異なる寸法である23.5mmに設定されている。
The
第2形材44は、第1形材42に対して第1リップ部52及び第2リップ部54を有していない構成であり、この第2形材44のウェブ部56、第1フランジ部58及び第2フランジ部60は、第1形材42のウェブ部46、第1フランジ部48及び第2フランジ部50とそれぞれ対応している。本変形例では、第2形材44のウェブ部56の幅寸法W6は、第1実施形態の組立材10を構成する第1形材12及び第2形材14のウェブ部16、26の幅寸法W0と同一の寸法である89mmに設定されている。また、第2形材44の第1フランジ部58及び第2フランジ部60の幅寸法W7は、第1実施形態の組立材10を構成する第1形材12及び第2形材14の第2フランジ部20、30の幅寸法W2と同一の寸法である44.5mmに設定されている。
The
そして、第1実施形態に係る組立材10及び比較例に係る組立材40について軸圧縮荷重(組立材10及び組立材40の長手方向への荷重)が作用する場合を想定した部材の最大耐力を、有効幅理論に基づき評価した。その結果、以下の表1に示されるように、第1形材12、42及び第2形材14、44の厚みtが2.2mmの場合及び1.2mmの両方の場合において、第1実施形態に係る組立材10の圧縮耐力の方が比較例に係る組立材40の圧縮耐力に比べて高いことがわかる。また、以下の表1に示されるように、第1実施形態に係る組立材10の構成では比較例に係る組立材40の構成に比べて、断面積が減少しても圧縮耐力が高められることがわかる。
(第1形材及び第2形材の厚み及び第1フランジ部及び第2フランジ部の幅寸法を変化させた際の圧縮耐力の評価結果)
次に、図3A〜図5Bを用いて第1形材12及び第2形材14の厚み寸法t及び第1フランジ部18、28及び第2フランジ部20、30の幅寸法W1、W2を変化させた際の組立材10の圧縮耐力の有限要素解析による評価結果について説明する。
(Evaluation result of compressive strength when the thickness of the first profile and the second profile and the width dimension of the first flange and the second flange are changed)
Next, using FIGS. 3A to 5B, the thickness dimensions t of the
本有限要素解析では、各部の幅寸法W0〜W3が図3A〜図3Cに示された寸法に設定され、かつ厚み寸法tが変数とされた第1形材12及び第2形材14を用いて組立材10を構成し、この組立材10へ圧縮荷重を加えた。
In this finite element analysis, the
具体的には、図3A〜図3Cに示された第1形材12及び第2形材14は、ウェブ部16、26の幅寸法W0が100mm、第1リップ部22、32及び第2リップ部24、34の幅寸法W3が10mmとされている。そして、図3Aに示された第1形材12及び第2形材14の第1フランジ部18、28の幅寸法W1及び第2フランジ部20、30の幅寸法W2は、それぞれ15mm及び20mmに設定されている。また、図3Bに示された第1形材12及び第2形材14の第1フランジ部18、28の幅寸法W1及び第2フランジ部20、30の幅寸法W2は、それぞれ30mm及び45mmに設定されている。さらに、図3Cに示された第1形材12及び第2形材14の第1フランジ部18、28の幅寸法W1及び第2フランジ部20、30の幅寸法W2は、それぞれ45mm及び60mmに設定されている。
Specifically, in the
図4に示されるように、図3A〜図3Cに示された第1形材12及び第2形材14を用いて組立材10を構成し、第1形材12及び第2形材14の厚み寸法tを変数として、この組立材10に圧縮荷重P1を加えた際の圧縮耐力を評価した。なお、本有限要素解析では、前述のドリルねじ36による接合に代えて、第1形材12と第2形材14とを剛体要素で接合している。
As shown in FIG. 4, the
図5Aには、上記有限要素解析によって得られた組立材10の圧縮耐力を既往の設定耐力で無次元化した値(上記有限要素解析によって得られた組立材10の圧縮耐力と既往の設定耐力との比)を縦軸とし、厚み寸法tとウェブ部16、26の幅寸法W0との比にヤング係数Eを降伏強度Fで除した値の平方根√(E/F)を乗じた値を掛け合わせた値を横軸としたグラフが示されている。例えば非特許文献1に示される通り、板要素の終局耐力は、板要素の板厚を板幅で除した値にヤング係数Eを降伏強度Fで除した値の平方根を乗じた値と強い相関があることが知られているため、図5Aの横軸に本指標を採用することで素材強度Fによる影響を取り除いた。なお、既往の設定耐力とは、American Iron and Steel Institute が発刊する設計指針North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members 2007 Editionの記載に基づいて算出される設計耐力である。なお、本実施例では、第1形材12及び第2形材14を形成する材料としてヤング係数Eが205×103N/mm2、降伏強度Fが280N/mm2としている。また、降伏強度Fとは、建築基準法で定められる設計基準強度、あるいは設計基準強度が無い場合はJIS規格のZ2241に基づいて実施した素材試験から得られる素材の降伏強度を指す。
FIG. 5A shows a value obtained by dimensioning the compressive proof stress of the
図5Aに示されるように、厚み寸法tとウェブ部16、26の幅寸法W0との比t/W0にヤング係数Eを降伏強度Fで除した値の平方根√(E/F)を乗じた値が所定の値以下の範囲では、当該値が小さくなるにつれて、有限要素解析によって得られた組立材10の圧縮耐力を既往の設定耐力で無次元化した値が増加することがわかる。詳述すると、厚み寸法tとウェブ部16、26の幅寸法W0との比にヤング係数Eを降伏強度Fで除した値の平方根√(E/F)を乗じた値を掛け合わせた値が所定の値以下の範囲では、ウェブ部16、26の面外方向への変形が第1フランジ部18、28及び第2フランジ部20、30に拘束される効果が顕著に発現されることがわかる。具体的には、以下の式5の範囲となるように、第1形材12及び第2形材14の厚み寸法t及びウェブ部16、26の幅寸法W0を設定することで、組立材10の圧縮耐力を効果的に高めることができる。特に、鋼材の中でも座屈補剛の効果が大きく発現される薄板軽量形構造の場合、例えば非特許文献1から、第1形材12及び第2形材14が、ヤング係数Eが205×103N/mm2、降伏強度Fが280〜345N/mm2の範囲の鋼板を用いて形成されているため、以下の式6の範囲となるように、第1形材12及び第2形材14の厚み寸法t及びウェブ部16、26の幅寸法W0を設定することで、組立材10の圧縮耐力を効果的に高めることができる。
また、図5Bには、上記有限要素解析によって得られた組立材10の圧縮耐力を既往の設定耐力で無次元化した値(上記有限要素解析によって得られた組立材10の圧縮耐力と既往の設定耐力との比)を縦軸とし、第2フランジ部20、30の幅寸法W2と厚み寸法tとの比t/W2にヤング係数Eを降伏強度Fで除した値の平方根√(E/F)を乗じた値を掛け合わせた値を横軸としたグラフが示されている。この図に示されるように、厚み寸法tと第2フランジ部20、30の幅寸法W2との比t/W2にヤング係数Eを降伏強度Fで除した値の平方根√(E/F)を乗じた値が所定の値以下の範囲では、当該値が小さくなるにつれて、有限要素解析によって得られた組立材10の圧縮耐力を既往の設定耐力で無次元化した値が増加することがわかる。詳述すると、厚み寸法tと第2フランジ部20、30の幅寸法W2との比t/W2にヤング係数Eを降伏強度Fで除した値の平方根√(E/F)を乗じた値が所定の値以下の範囲では、第2フランジ部20、30の面外方向への変形が第1フランジ部18、28と第1リップ部22、32に拘束される効果が顕著に発現されることがわかる。具体的には、以下の式7の範囲となるように、第1形材12及び第2形材14の厚み寸法t及び第2フランジ部20、30の幅寸法W2を設定することで、組立材10の圧縮耐力を効果的に高めることができる。特に薄板軽量形構造に用いられる汎用的な鋼材の仕様を考慮した場合、第1形材12及び第2形材14が、降伏強度Fが280〜345N/mm2の範囲の鋼板を用いて形成されているため、以下の式8の範囲となるように、第1形材12及び第2形材14の厚み寸法t及び第2フランジ部20、30の幅寸法W2を設定することで、組立材10の圧縮耐力を効果的に高めることができる。
なお、アルミ合金やステンレス鋼等の他の金属材料を用いて第1形材12及び第2形材14を形成する場合においては、上記式5及び式7において、アルミ合金等の他の金属板のヤング係数E及び降伏強度Fを代入すればよい。
When the
(第1形材及び第2形材の厚み及び第1フランジ部及び第2フランジ部の幅寸法を変化させた際の曲げ耐力の評価結果)
次に、図6及び図7を用いて第1形材12及び第2形材14の厚み寸法t及び第1フランジ部18、28及び第2フランジ部20、30の幅寸法W1、W2を変化させた際の組立材10の曲げ耐力の有限要素解析による評価結果について説明する。
(Evaluation result of bending strength when the thickness of the first profile and the second profile and the width dimension of the first flange and the second flange are changed)
Next, using FIGS. 6 and 7, the thickness dimensions t of the
図6及び図7に示されるように、本有限要素解析では、各部の幅寸法W0〜W3が図3A及び図3Cに示された寸法に設定され、かつ厚み寸法tが0.4mm及び2.6mmに設定された第1形材12及び第2形材14を用いて組立材10を構成し、図6に示されるように、図3A〜図3Cに示された第1形材12及び第2形材14を用いて組立材10を構成し、この組立材10に両端部から曲げモーメントP2を加えた際の曲げ耐力を評価した。
As shown in FIGS. 6 and 7, in this finite element analysis, the width dimensions W0 to W3 of each part are set to the dimensions shown in FIGS. 3A and 3C, and the thickness dimensions t are 0.4 mm and 2. The
図7に示されるように、第1形材12及び第2形材14の各部の寸法がいずれの場合においても、有限要素解析によって得られた組立材10の曲げ耐力が、設計耐力よりも高くなっている。なお、設計耐力とは、第1形材12単品の曲げ耐力と第2形材14単品の曲げ耐力とを足し合わせた曲げ耐力のことである。なお、本解析結果は図1に示すX軸回りの曲げモーメントを部材両端部に加えた場合の解析結果であるが、Y軸回りの曲げモーメントを加えた場合でも、第1形材12のウェブ部16または第2形材14のウェブ部26のうち、圧縮縁側にあるウェブ部26の両側辺部の回転変形が、第1形材12及び第2形材14の第1フランジ部18、28及び第2フランジ部20、30によって拘束されるため、上記と同様に部材耐力が設計耐力を上回る効果が発揮される。また、軸力と曲げを組み合わせた場合においても同様に、部材耐力が設計耐力を上回る効果が期待できる。
As shown in FIG. 7, the bending proof stress of the
(組立材10が用いられた耐力壁、トラス梁、梁及び耐風梁)
次に、図8〜図10を用いて前述の組立材10が用いられた耐力壁、トラス梁、梁及び耐風梁について説明する。
(Load-bearing wall, truss beam, beam and wind-resistant beam using assembly material 10)
Next, a bearing wall, a truss beam, a beam, and a wind-resistant beam in which the above-mentioned
(耐力壁の構成)
図8には、薄板軽量形鋼造等の枠組壁工法建築物等に用いられる耐力壁62が示されている。なお、本耐力壁62を備えた建物の上下方向を矢印Vで示し、建物の水平方向(建物の上下方向と直交する方向)を矢印Hで示している。また、以下の説明では、「建物の上下方向」及び「建物の水平方向」を単に「上下方向」及び「水平方向」というものとする。図8に示されるように、耐力壁62は、格子状に形成された枠材64に壁面材としての第1壁面材66及び第2壁面材68が接合されることにより構成されている。
(Structure of bearing wall)
FIG. 8 shows a bearing
枠材64は、水平方向に間隔をあけて上下方向に延びる縦材としての第1縦材70、第2縦材72及び第3縦材74と、当該第1縦材70、第2縦材72及び第3縦材74の上端部及び下端部をそれぞれ水平方向につなぐ横材としての第1横材76及び第2横材78と、を備えている。また、枠材64は、第1縦材70の上下方向の中央部と第2縦材72の上下方向の中央部を水平方向につなぐ横材としての第1中間横材80と、第2縦材72の上下方向の中央部と第3縦材74の上下方向の中央部を水平方向につなぐ横材としての第2中間横材82と、を備えている。
The
また、第1壁面材66は、枠材64において第1縦材70、第2縦材72、第1横材76及び第2横材78に囲まれた領域を閉止するように当該枠材64に接合されており、第2壁面材68は、枠材64において第2縦材72、第3縦材74、第1横材76及び第2横材78に囲まれた領域を閉止するように第1縦枠70、第2縦枠72、第3縦枠74、第1横材78、第2横材76に接合されている。
Further, the first
そして、本実施形態では、耐力壁62を備えた建物に水平方向への荷重が作用した際に大きな圧縮荷重が作用する第1縦材70及び第3縦材74に本実施形態の組立材10が用いられている。なお、枠材64において本実施形態の組立材10が用いられる部分は、本構成に限られず、耐力壁62の寸法や耐力壁62に作用する荷重等を考慮して適宜設定すればよい。また、枠材64において本実施形態の組立材10が用いられる部分は、図8に示すH方向と図1に示すX方向とが一致していることが望ましい。
Then, in the present embodiment, the
(トラス梁の構成)
図9には、一対の柱材84の上部間に掛け渡されたトラス梁86が示されている。この図に示されるように、トラス梁86は、上下方向に間隔をあけて水平方向に延在する上弦材88及び下弦材90と、上弦材88と下弦材90とを上下方向につなぐ(連結する)複数の連結材92と、を備えている。複数の連結材92は、上下方向に傾斜されていると共に水平方向に沿って略W字状となるように配列されている。なお、この連結材92はかならずしも傾斜されている必要はなく、上弦材88および下弦材90に直交していても良い。また、上弦材88及び下弦材90と連結材92とは、溶接やドリルねじやリベット等により接合されている。そして、本実施形態では、複数の連結材92の少なくともいずれかに、又は、上弦材88及び下弦材90のすくなくともいずれかに本実施形態の組立材10が用いられている。なお、トラス梁86において本実施形態の組立材10が用いられる部分は、本構成に限られず、トラス梁86に作用する荷重等を考慮して適宜設定すればよい。なお、柱材84として本実施形態の組立材10を用いることもできる。また、トラス梁86において本実施形態の組立材10が用いられる部分は、図9に示すV方向およびH方向に直交する方向と図1に示すY方向とが一致していることが望ましい。
(Structure of truss beam)
FIG. 9 shows a
(梁の構成)
図10には、建物の主要な構造部材94が示されている。この図に示されるように、建物の主要な構造部材94は、建物の上下方向に延びる複数の柱材84を備えている。また、建物の主要な構造部材94は、複数の柱材84のうち所定の柱材84の上端部間を水平方向につなぐ複数の梁96と、を備えている。水平方向に隣り合う柱材84間を斜めにつなぐ部材はブレース100である。なお、建物の構造形式は壁式構造であっても良く、壁式構造の場合には、図8に示す面材68が図10のブレース100に相当し、図8に示す縦材70、74が図10に示す柱材84に相当する構造部材となる。そして、本実施形態では、建物の上下方向及び水平方向への荷重を支持する梁96として本実施形態の組立材10が用いられている。なお、ブレース構造の場合、柱材84やブレース100として本実施形態の組立材10を用いることもできる。
(Beam composition)
FIG. 10 shows the main
(第2実施形態〜第4実施形態に係る組立材)
次に、図11A〜図11Cを用いて、本発明の第2実施形態〜第4実施形態に係る組立材について説明する。なお、前述の第1実施形態に係る組立材10と対応する部材及び部分については、当該対応する部材及び部分と同一の符号を付してその説明を省略する。
(Assembly material according to the second to fourth embodiments)
Next, the assembly materials according to the second to fourth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 11A to 11C. The members and parts corresponding to the
図11A及び図11Bに示されるように、第2実施形態の組立材102及び第3実施形態の組立材104では、第1形材12の第2フランジ部20の幅寸法W2と第2形材14の第2フランジ部30の幅寸法W2とが異なる寸法に設定されている。また、図11Aに示されるように、第2実施形態の組立材102では、第1形材12のウェブ部16における第1フランジ部18側の部分16Aと第2形材14の第2リップ部34とが離間していると共に、第2形材14のウェブ部26における第1フランジ部28側の部分26Aと第1形材12の第2リップ部24とが離間している。その一方で、図11Bに示されるように、第3実施形態に係る組立材104では、第1形材12のウェブ部16における第1フランジ部18側の部分16Aと第2形材14の第2リップ部34とが離間していると共に、第2形材14のウェブ部26における第1フランジ部28側の部分26Aと第1形材12の第2リップ部24とが当接している。このように、第1形材12及び第2形材14の第1リップ部22、32及び第2リップ部24、34を他の部分に当接させるか否かについては、組立材102、104の組立工程等を考慮して適宜設定すればよい。
As shown in FIGS. 11A and 11B, in the
また、図11Cに示された第4実施形態の組立材106のように、第1形材12のウェブ部16における第1フランジ部18側の部分16Aと第2形材14の第2リップ部34とが当接していると共に、第2形材14のウェブ部26における第1フランジ部28側の部分26Aと第1形材12の第2リップ部24とが当接していることに加えて、第1形材12のウェブ部16における第2フランジ部20側の部分16Bと第2形材14の第1リップ部32とが当接していると共に、第2形材14のウェブ部26における第2フランジ部30側の部分26Bと第1形材12の第1リップ部22とが当接している構成としてもよい。
Further, as in the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and can be modified in various ways other than the above within a range not deviating from the gist thereof. Of course.
10 組立材
12 第1形材
14 第2形材
16 ウェブ部
18 第1フランジ部
20 第2フランジ部
22 第1リップ部
24 第2リップ部
26 ウェブ部
28 第1フランジ部
30 第2フランジ部
32 第1リップ部
34 第2リップ部
36 ドリルねじ(締結部材)
62 耐力壁
64 枠材
66 第1壁面材(壁面材)
68 第2壁面材(壁面材)
70 第1縦材(縦材)
72 第2縦材(縦材)
74 第3縦材(縦材)
76 第1横材(横材)
78 第2横材(横材)
80 第1中間横材(横材)
82 第2中間横材(横材)
86 トラス梁
88 上弦材
90 下弦材
92 連結材
96 梁
102 組立材
104 組立材
106 組立材
10
62
68 Second wall material (wall material)
70 1st vertical material (vertical material)
72 Second vertical material (vertical material)
74 Third vertical material (vertical material)
76 1st cross member (horizontal member)
78 Second cross member (horizontal member)
80 1st intermediate cross member (cross member)
82 Second intermediate cross member (cross member)
86
Claims (13)
前記第1形材の前記第1フランジ部と前記第2形材の前記第2フランジ部とが接合され、かつ、前記第2形材の前記第1フランジ部と前記第1形材の前記第2フランジ部とが接合されていることで、前記第1形材及び前記第2形材を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で、前記第1形材の前記ウェブ部、前記第1フランジ部及び前記第2フランジ部と、前記第2形材の前記ウェブ部、前記第1フランジ部及び前記第2フランジ部と、の間に閉断面が形成されている組立材。 Same as the web portion, the first flange portion that bends and extends from one end of the web portion in the lateral direction, and the direction in which the first flange portion extends from the other end of the web portion in the lateral direction. From the second flange portion that bends and extends in the direction and has a longer extension distance from the web portion than the first flange portion, and from the end portion of the first flange portion that is opposite to the web portion. A first lip portion that bends and extends toward the second flange portion side, and a second that bends and extends toward the first flange portion side from an end portion of the second flange portion that is opposite to the web portion. It has two lip portions, and includes a first shape member and a second shape member formed in a long shape.
The first flange portion of the first profile and the second flange portion of the second profile are joined, and the first flange portion of the second profile and the first flange portion of the first profile are joined. By joining the two flange portions, the web portion of the first profile and the web portion of the first profile can be viewed in a cross-sectional view in which the first profile and the second profile are cut along a direction orthogonal to the longitudinal direction. An assembly material in which a closed cross section is formed between the first flange portion and the second flange portion, the web portion of the second shape member, the first flange portion and the second flange portion.
前記第2形材において、前記第1リップ部の幅が前記ウェブ部の幅の10%である、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の組立材。The assembly material according to any one of claims 1 to 9, wherein in the second profile, the width of the first lip portion is 10% of the width of the web portion.
前記枠材に接合された壁面材と、
を備え、
前記縦材及び前記横材の少なくともいずれかが、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の組立材を用いて形成されている耐力壁。 A pair of vertical members extending in the vertical direction with an interval in the horizontal direction, which is a direction orthogonal to the longitudinal direction, and a pair of vertical members extending in the vertical direction with an interval in the vertical direction, and connecting the pair of vertical members in the horizontal direction. A frame material with multiple cross members and
The wall surface material joined to the frame material and
With
A bearing wall in which at least one of the vertical member and the horizontal member is formed by using the assembly material according to any one of claims 1 to 10.
前記上弦材、前記下弦材及び前記連結材の少なくともいずれかが、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の組立材を用いて形成されているトラス梁。 A pair of upper chord members and lower chord members arranged at intervals in the vertical direction, and a connecting member for connecting the upper chord members and the lower chord members are provided.
A truss beam in which at least one of the upper chord member, the lower chord member, and the connecting member is formed by using the assembly material according to any one of claims 1 to 10.
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