JP6934323B2 - Beam buckling suppression structure - Google Patents
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Description
本発明は、梁の座屈抑制構造に関する。 The present invention relates to a beam buckling suppression structure.
一般的に、火災時等において、鉄骨梁等の金属製の梁は温度の上昇に伴って熱膨張して伸長する。これにより、梁の端部に接合された柱等の構造部材に応力が生じたり、梁に局部座屈等の座屈が生じ、梁自体の荷重支持能力が低下したりする虞がある。 Generally, in the event of a fire or the like, a metal beam such as a steel beam expands and expands thermally as the temperature rises. As a result, stress may be generated in structural members such as columns joined to the ends of the beam, buckling such as local buckling may occur in the beam, and the load bearing capacity of the beam itself may decrease.
この問題を解決するため、例えば特許文献1には、鉄骨梁に座屈誘導部を設け、鉄骨梁を座屈誘導部で座屈させて鉄骨梁の伸び出しを吸収することで、鉄骨梁の端部に接合された柱に作用する応力を低減させる柱梁構造が開示されている。しかし、特許文献1の柱梁構造では、鉄骨梁の火災時における座屈、及び座屈に起因する耐力低下を抑制することはできなかった。 In order to solve this problem, for example, in Patent Document 1, a buckling guide portion is provided on the steel beam, and the steel beam is buckled by the buckling guide portion to absorb the extension of the steel beam to absorb the extension of the steel beam. A beam-column structure that reduces the stress acting on a column joined to an end is disclosed. However, in the column-beam structure of Patent Document 1, it was not possible to suppress the buckling of the steel frame beam at the time of fire and the decrease in proof stress due to the buckling.
本発明は上記事実に鑑み、梁の熱膨張による局部座屈等の座屈を抑制することができる梁の座屈抑制構造を提供することを目的とする。また、座屈長さを短くすることで、火災時の梁の圧縮座屈、又は曲げや捩れを伴う横座屈等を抑制することができる梁の座屈抑制構造を提供することを目的とする。 In view of the above facts, an object of the present invention is to provide a beam buckling suppression structure capable of suppressing buckling such as local buckling due to thermal expansion of the beam. Another object of the present invention is to provide a beam buckling suppression structure capable of suppressing compression buckling of a beam in the event of a fire or lateral buckling accompanied by bending or twisting by shortening the buckling length. ..
第1態様に係る梁の座屈抑制構造は、構造部材に端部が接合され、梁成がD(mm)、梁長がL(mm)、梁幅がB(mm)の金属製の梁と、前記梁に設けられ、前記梁より熱容量が大きく前記梁の熱膨張による座屈を抑制する座屈抑制部材と、を備え、前記座屈抑制部材は、前記梁の端部からL/3(mm)以内の位置で、前記梁の端部からD(mm)以上離れた位置に設けられている。 The beam buckling suppression structure according to the first aspect is a metal beam having an end joined to a structural member, a beam length of D (mm), a beam length of L (mm), and a beam width of B (mm). And a buckling suppressing member provided on the beam, which has a larger thermal capacity than the beam and suppresses buckling due to thermal expansion of the beam, and the buckling suppressing member is L / 3 from the end of the beam. It is provided at a position within (mm) and at a position separated from the end of the beam by D (mm) or more.
構造部材に端部が接合され、梁成がD(mm)、梁長がL(mm)、梁幅がB(mm)の金属製の梁において、火災時に梁が熱膨張した場合、梁の局部座屈は梁の端部からL/3(mm)以内の位置、かつ梁の端部からD(mm)以上離れた位置に生じ易い。 In a metal beam whose end is joined to a structural member, the beam length is D (mm), the beam length is L (mm), and the beam width is B (mm). Local buckling is likely to occur at a position within L / 3 (mm) from the end of the beam and at a position more than D (mm) away from the end of the beam.
ここで、上記構成によれば、梁の端部からL/3(mm)以内の位置、かつ梁の端部からD(mm)以上離れた位置に、梁より熱容量が大きい座屈抑制部材が設けられているため、座屈抑制部材によって梁の熱膨張による局部座屈を抑制することができる。 Here, according to the above configuration, a buckling suppressing member having a larger heat capacity than the beam is provided at a position within L / 3 (mm) from the end of the beam and at a position D (mm) or more away from the end of the beam. Since it is provided, the buckling suppressing member can suppress local buckling due to thermal expansion of the beam.
第2態様に係る梁の座屈抑制構造は、第1態様に係る梁の座屈抑制構造であって、前記座屈抑制部材の前記梁の材軸方向に沿った幅が、B(mm)以上である。 The beam buckling suppression structure according to the second aspect is the buckling suppression structure of the beam according to the first aspect, and the width of the buckling suppression member along the material axis direction of the beam is B (mm). That is all.
一般的に、梁の局部座屈は、梁幅Bの1倍から2倍程度の範囲にわたって生じ易い。ここで、上記構成によれば、座屈抑制部材の梁の材軸方向に沿った幅を梁幅B以上とすることで、座屈抑制部材によって梁の局部座屈し易い範囲を覆うことができる。 In general, local buckling of a beam tends to occur in a range of about 1 to 2 times the beam width B. Here, according to the above configuration, by setting the width of the buckling suppressing member along the material axis direction of the beam to be equal to or larger than the beam width B, the buckling suppressing member can cover the range in which the beam is likely to be locally buckled. ..
第3態様に係る梁の座屈抑制構造は、第1態様又は第2態様に係る梁の座屈抑制構造であって、前記座屈抑制部材は、コンクリートである。 The beam buckling suppression structure according to the third aspect is a beam buckling suppression structure according to the first or second aspect, and the buckling suppression member is concrete.
上記構成によれば、座屈抑制部材を、金属製の梁より剛性が高いコンクリートで構成することで、梁の熱膨張による局部座屈を効率よく抑制することができる。また、例えば梁の上部にコンクリートのスラブを打設する際に、スラブの構築と同時に座屈抑制部材を形成することができる。 According to the above configuration, by forming the buckling suppressing member with concrete having a higher rigidity than that of a metal beam, local buckling due to thermal expansion of the beam can be efficiently suppressed. Further, for example, when a concrete slab is placed on the upper part of the beam, a buckling suppressing member can be formed at the same time as the construction of the slab.
本発明によれば、梁の熱膨張による局部座屈等の座屈を抑制することができる。また、座屈長さを短くすることができ、火災時の梁の圧縮座屈、又は曲げや捩れを伴う横座屈等を抑制することができる。 According to the present invention, buckling such as local buckling due to thermal expansion of the beam can be suppressed. In addition, the buckling length can be shortened, and compression buckling of the beam at the time of fire or lateral buckling accompanied by bending or twisting can be suppressed.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態における梁の座屈抑制構造について、図1及び図2を用いて説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, the buckling suppression structure of the beam according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
(構成)
図1及び図2に示すように、本実施形態の梁10は、例えば断面がH形状とされたH形鋼で構成されている。なお、梁10は、ロール成形によって成形されたロールHであってもよく、上フランジ10A、下フランジ10B、及びウェブ10Cを溶接して組み立てたビルドHであってもよい。
(composition)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、梁10の断面はH形状には限られず、T形状やL形状、C形状等であってもよい。さらに、梁10の材質も鋼には限られず、ステンレスやアルミニウム等、他の金属で構成されていてもよい。
Further, the cross section of the
梁10は、梁成がD(mm)、梁長がL(mm)、梁幅がB(mm)とされており、図1に示すように、材軸方向の両端部が、構造部材の一例としての柱12にそれぞれ接合(剛接合)されている。また、梁10の上部には、例えばコンクリート製のスラブ14が構築されている。
The
梁10のウェブ10Cには、梁10を構成する鋼より熱容量が大きい座屈抑制部材としてのコンクリート部材16A、16Bが設けられている。一方のコンクリート部材16Aは、柱12に接合された梁10の一端部からL/3(mm)以内の位置、かつ梁10の一端部からD(mm)以上離れた位置に設けられている。他方のコンクリート部材16Bは、柱12に接合された梁10の他端部からL/3(mm)以内の位置、かつ梁10の他端部からD(mm)以上離れた位置に設けられている。
The
また、コンクリート部材16A、16Bは、梁10の材軸方向に沿った幅がB(mm)とされている。なお、図2に示すように、コンクリート部材16B(及びコンクリート部材16A)は、梁10のウェブ10Cの両面に設けられている。
Further, the
梁10にコンクリート部材16A、16Bを設ける方法としては、まず、梁10の下フランジ10Bの上面及びウェブ10Cの両面に複数のスタッド18を予め溶接しておく。そして、図示しないスラブ用の型枠を、梁10の上フランジ10Aに対して隙間をあけて配置する。なお、スラブ用の型枠内には、図示しないスラブ補強用の鉄筋が配筋されていてもよい。
As a method of providing the
そして、図示しない座屈抑制部材用の型枠を、スラブ用の型枠と梁10の下フランジ10Bとを繋ぐように配置し、スラブ用の型枠内にコンクリートを流し込む。このとき、梁10の上フランジ10Aとスラブ用の型枠との隙間から座屈抑制部材用の型枠内にコンクリートが流れ込み、スラブ14と一体化されたコンクリート部材16A、16Bが形成される。
Then, a formwork for a buckling suppressing member (not shown) is arranged so as to connect the formwork for the slab and the
(作用及び効果)
一般的に、本実施形態のような上部にコンクリート製のスラブ14が構築された梁10において、火災時に梁10の温度が上昇した場合、梁10が熱膨張して伸長することにより、梁10に局部座屈が生じる。この局部座屈は、特に柱12に固定された梁10の端部からL/3(mm)以内の位置、かつ梁の端部からD(mm)以上離れた位置に生じ易い。
(Action and effect)
Generally, in a
ここで、本実施形態によれば、梁10の端部からL/3(mm)以内の位置、かつ梁10の端部からD(mm)以上離れた位置に、コンクリート部材16A、16Bが設けられている。
Here, according to the present embodiment, the
コンクリート部材16A、16Bは、梁10を構成する鋼より熱容量が大きいため、火災時の熱により耐力が低下し難い。このため、梁10のコンクリート部材16A、16Bが設けられている部分、すなわち局部座屈が生じ易い部分の熱膨張による局部座屈、及び局部座屈による耐力低下、剛性低下を抑制することができる。
Since the
また、一般的に、梁10における局部座屈が生じる範囲、すなわち座屈幅は、梁幅Bの1倍から2倍程度となり易い。ここで、本実施形態によれば、コンクリート部材16A、16Bの梁10の材軸方向に沿った幅が梁幅B以上とされているため、コンクリート部材16A、16Bによって梁10の局部座屈し易い範囲を覆うことができる。
Further, in general, the range in which local buckling occurs in the
さらに、本実施形態によれば、座屈抑制部材として、梁10を構成する鋼より剛性が高いコンクリート部材16A、16Bを用いているため、梁10の熱膨張による局部座屈を効率よく抑制することができる。また、スラブ14の構築と同時にコンクリート部材16A、16Bを梁10に形成することができるため、座屈抑制部材を現場にて容易に梁10に設けることができる。
Further, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、梁10に溶接されたスタッド18により、コンクリート部材16A、16Bと梁10とが緊結されている。このため、コンクリート部材16A、16Bと梁10とが緊結されていない構成と比較して、梁10の下フランジ10B及びウェブ10Cの面外方向への局部座屈をコンクリート部材16A、16Bによってより抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, the
<第2実施形態>
以下、本発明の第2実施形態における梁の座屈抑制構造について、図3(A)及び図3(B)を用いて説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略し、差異点を中心に説明する。
<Second Embodiment>
Hereinafter, the buckling suppression structure of the beam according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (A) and 3 (B). The same configuration as that of the first embodiment will be described by adding the same reference numerals and omitting the description, focusing on the differences.
(構成)
図3(A)に示すように、本実施形態の梁20は、材軸方向の一端部が柱12に接合(剛接合)された跳出し梁である。また、梁20のウェブ20Cには、梁20を構成する鋼より熱容量が大きい座屈抑制部材としての耐火被覆リブ22A、22Bが設けられている。
(composition)
As shown in FIG. 3A, the
耐火被覆リブ22A、22Bは、例えば梁20と同じ鋼製の板材とされたリブ24A、24Bと、リブ24A、24Bの外面にそれぞれ被覆された耐火被覆部材26と、によって構成されている。
The
耐火被覆リブ22A、22B(リブ24A、24B)は、梁20のウェブ20Cにそれぞれ溶接されており、柱12に接合された梁20の一端部からL/3(mm)以内の位置、かつ梁20の一端部からD(mm)以上離れた位置にそれぞれ設けられている。また、図3(B)に示すように、耐火被覆リブ22B(及び耐火被覆リブ22A)は、梁20のウェブ20Cの両面に設けられている。
The refractory
なお、本実施形態では、梁20のウェブ20Cの片面において、耐火被覆リブ22A、22Bが2つ設けられているが、耐火被覆リブ22A、22Bは梁20に1つのみ、又は3つ以上設けられていてもよい。また、リブ24A、24Bの材質は鋼には限られず、他の金属で構成されていてもよい。
In the present embodiment, two
また、梁20及び耐火被覆部材26の外面には、法律上義務付けられた所定の厚さの耐火被覆部材28が被覆されている。本実施形態では、耐火被覆部材28は、リブ24A、24Bを被覆する耐火被覆部材26と同じ材料とされているが、異なる材料とされていてもよい。
Further, the outer surfaces of the
耐火被覆部材26、28を被覆する方法としては、ロックウールを吹付ける方法や、無機繊維フェルトを主材とする乾式被覆部材を巻付ける方法、耐火塗料を塗布する方法、ボード状の被覆材を取付ける方法等が挙げられる。
As a method of coating the
梁20に耐火被覆リブ22A、22B及び耐火被覆部材28を設ける方法としては、まず、梁20にリブ24A、24Bをそれぞれ溶接し、リブ24A、24Bの外面に耐火被覆部材26を被覆する。耐火被覆部材26の被覆と同時に、又は耐火被覆部材26の被覆後に、梁20及び耐火被覆部材26の外面に耐火被覆部材28を被覆することで、梁20に耐火被覆リブ22A、22B及び耐火被覆部材28が設けられる。
As a method of providing the
(作用及び効果)
本実施形態によれば、梁20の端部からL/3(mm)以内の位置、かつ梁20の端部からD(mm)以上離れた位置に、耐火被覆リブ22A、22Bが設けられている。
(Action and effect)
According to the present embodiment, the
耐火被覆リブ22A、22Bは、梁20を構成する鋼より熱容量が大きいため、火災時の熱により耐力が低下し難い。このため、梁20の耐火被覆リブ22A、22Bが設けられている部分、すなわち局部座屈が生じ易い部分の熱膨張による局部座屈、及び局部座屈による耐力低下、剛性低下を抑制することができる。
Since the
また、本実施形態によれば、耐火被覆部材28によって梁20の外面が被覆されているため、梁20全体の温度上昇を抑制することができる。特にリブ24A、24Bの外面は、耐火被覆部材26、28によって被覆されていることにより、梁20の他の部分より被覆厚さが厚くなっている。これにより、梁20の局部座屈が生じ易い部分の温度上昇を効率よく抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, since the outer surface of the
<その他の実施形態>
以上、本発明について第1、第2実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。
<Other Embodiments>
Although the first and second embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention.
例えば、第1実施形態では、現場で型枠にコンクリートを流し込むことにより、座屈抑制部材としてのコンクリート部材16A、16Bを形成していた。しかし、図4(A)及び図4(B)に示すように、予め工場等で作製したプレキャストコンクリート製のブロック32によって座屈抑制部材を構成してもよい。
For example, in the first embodiment,
具体的には、図4(A)に示すように、一対のブロック32には、それぞれ貫通孔34が形成されており、梁30のウェブ30Cの対応する位置にも貫通孔36が形成されている。図4(B)に示すように、この貫通孔34、36にボルト38を挿通させることにより、梁30にブロック32を固定することができる。これにより、コンクリート部材16A、16Bを形成する場合と比較して、現場での作業を削減することができる。
Specifically, as shown in FIG. 4A, a through
また、第1実施形態では座屈抑制部材がコンクリート部材16A、16Bで構成され、第2実施形態では座屈抑制部材が耐火被覆リブ22A、22Bで構成されていた。しかし、座屈抑制部材は、梁10、20より熱容量が大きく、梁10、20の局部座屈を抑制することができる程度の剛性を有していればよく、例えばモルタル等で構成されていてもよい。
Further, in the first embodiment, the buckling suppressing member is composed of
また、第1、第2実施形態では、座屈抑制部材としてのコンクリート部材16A、16B及び耐火被覆リブ22A、22Bが梁10、20のウェブ10C、20Cの両面に設けられていたが、ウェブ10C、20Cの片面のみに設けられていてもよい。少なくともウェブ10C、20Cの片面に座屈抑制部材を設けることで、座屈抑制部材が設けられていない構成と比較して、梁10、20の梁の熱膨張による局部座屈を抑制することができる。
Further, in the first and second embodiments,
また、座屈抑制部材の形状や大きさも上記実施形態には限られず、例えば梁10、20のウェブ10C、20Cに設けられた座屈抑制部材を下方へ延出させて梁10、20の下フランジ10Bの下面を覆う構成としてもよい。
Further, the shape and size of the buckling suppressing member are not limited to the above-described embodiment. For example, the buckling suppressing member provided on the
さらに、第1実施形態と第2実施形態の構成は、適宜組み合わせることが可能である。例えば、第1実施形態において、第2実施形態と同様に、梁10の外面を耐火被覆部材28によって被覆してもよい。また、第2実施形態において、第1実施形態と同様に、梁20の外面を耐火被覆部材28によって被覆しなくてもよい。
Further, the configurations of the first embodiment and the second embodiment can be appropriately combined. For example, in the first embodiment, the outer surface of the
また、第1、第2実施形態では、梁10、20が構造部材の一例としての柱12に接合されていたが、構造部材は梁10、20を支持し、梁10、20に作用する力が伝達される部材であればよく、梁(大梁)や壁等であってもよい。
Further, in the first and second embodiments, the
10、20、30 梁
12 柱(構造部材の一例)
16A、16B コンクリート部材(座屈抑制部材の一例)
22A、22B 耐火被覆リブ(座屈抑制部材の一例)
18 スリーブ管(筒部材の一例)
32 ブロック(座屈抑制部材の一例)
B 梁幅
D 梁成
L 梁長
10, 20, 30
16A, 16B concrete member (example of buckling suppression member)
22A, 22B Fireproof coating rib (example of buckling suppression member)
18 Sleeve tube (example of tubular member)
32 blocks (an example of buckling suppression member)
B Beam width D Beam formation L Beam length
Claims (4)
前記梁に設けられ、前記梁より熱容量が大きく前記梁の熱膨張による座屈を抑制する座屈抑制部材と、を備え、
前記座屈抑制部材における前記構造部材と反対側の一端部は、前記梁の前記端部からL/3(mm)以内の位置に配置され、前記座屈抑制部材における前記構造部材側の他端部は、前記梁の前記端部からD(mm)以上離れた位置に配置されている、
梁の座屈抑制構造。 A metal beam whose ends are joined to the structural member, the beam length is D (mm), the beam length is L (mm), and the beam width is B (mm).
A buckling suppressing member provided on the beam, which has a larger heat capacity than the beam and suppresses buckling due to thermal expansion of the beam, is provided.
One end of the buckling suppressing member on the opposite side to the structural member is arranged at a position within L / 3 (mm) from the end of the beam, and the other end of the buckling suppressing member on the structural member side. The portion is arranged at a position separated from the end portion of the beam by D (mm) or more.
Beam buckling suppression structure.
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