JP7067870B2

JP7067870B2 - 床構造

Info

Publication number: JP7067870B2
Application number: JP2017070136A
Authority: JP
Inventors: 文久吉田; 拓馬西; 賢二古海
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2022-05-16
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP2018172875A

Description

この発明は、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられた床構造に関する。

特許文献１には、スタッドが設けられたフランジの上部および材軸方向に直交する水平方向の一方側に連続して床スラブが配置される鉄骨梁において、スタッドの周辺における床スラブのコンクリートのコーン状破壊を抑制、またはコーン状破壊が発生しても急激な荷重低下を伴わない構造の鉄骨梁が開示されている。具体的には、両端部が柱に剛接合されるとともに、上フランジの上部に材軸方向に沿って複数のスタッドが配列して接合され、上フランジの上部および材軸方向に直交する水平方向の一方側に連続して床スラブが配置された鉄骨梁において、床スラブのコンクリートと定着する補強部材が、上フランジに接合されている。

特開２０１６－２３４４０号公報

ところで、上記従来の床構造では、上記コンクリートの床スラブが上記上フランジを拘束するので、上記梁に対する横補剛材を不要にすることができる。一方、このように、上記床スラブで上記上フランジを拘束するため、この拘束を解くことになる配管用等の開口として大きな開口は極力形成しないようにしていた。

この発明は、上記の事情に鑑み、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、このコンクリートの床スラブで上記上フランジを拘束する床構造において、上記拘束を解くことになる開口として比較的大きな開口を形成することができる床構造を提供することを目的とする。

この発明の床構造は、上記の課題を解決するために、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、このコンクリートの床スラブで上記上フランジを拘束する床構造であって、上記床スラブには上記梁の材軸方向上に幅を有する開口が形成されるとともに、当該開口が形成された箇所には上記梁の上記上フランジの移動を拘束する上フランジ拘束材が上記梁の下フランジには接合されずに上記上フランジに接合されていることを特徴とする。

上記の構成であれば、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、このコンクリートの床スラブで上記上フランジを拘束する床構造において、上記開口の形成で無くされる上記床スラブに代わって上記梁の上記上フランジの移動を拘束する上フランジ拘束材を備えるので、上記拘束を解くことになる開口として比較的大きな開口を形成することができる。また、上フランジ拘束材は下フランジには接合されず、当該上フランジ拘束材の上記梁に接合される部位の材料を節約できるので低コスト化も図れる。

上記上フランジ拘束材は上記上フランジに溶接固定されてもよい。

上記上フランジ拘束材は上記上フランジに溶接固定された接続板に締結部材によって固定されてもよい。

上記上フランジ拘束材は上記上フランジとウェブに溶接固定されたシャープレートに締結部材によって固定されてもよい。

上記上フランジ拘束材は、上記開口の縁に沿って設けられていてもよい。これによれば、開口を有効に利用できるとともに、開口縁の欠け等の防止も図りやすくなる。

上記上フランジ拘束材は、上記梁の材軸方向に直交して設けられ、一端側が上記梁の上フランジに接合され、他端側が上記梁から離間して配置されている他の梁に接合されていてもよい。

或いは、上記上フランジ拘束材は、交差配置された２本の梁に斜めに架け渡されて設けられていてもよい。

上記上フランジ拘束材の耐力_ＲＰ_ｔが数１で示される条件を備えてもよい。

本発明であれば、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、このコンクリートの床スラブで上記上フランジを拘束する床構造において、上記開口の形成で無くされる上記床スラブに代わって上記梁の上記上フランジの移動を拘束する上フランジ拘束材を備えるので、上記拘束を解くことになる開口として比較的大きな開口を形成することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態にかかる開口がＨ形鋼梁の縁に沿って形成される床構造を示した図であって、同図（Ａ）は概略の平面図であり、同図（Ｂ）は概略の断面図である。本発明の他の実施形態の床構造を示す概略の断面図である。本発明の他の実施形態の床構造を示す概略の断面図である。本発明の他の実施形態の床構造を示す概略の断面図である。開口に作用する曲げモーメントの分布を示すとともに、Ｈ形鋼梁の縁側で床スラブに開口を形成する場合の上記Ｈ形鋼梁の材軸方向の開口幅を、補剛部を設ける場合の横座屈区間と考えることを示す説明図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。この実施形態の建物の床構造は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、柱３に接続された大梁となるＨ形鋼梁１の上フランジ１１の上面にコンクリートの床スラブ２が設けられており、このコンクリートの床スラブ２で上記上フランジ１１を拘束して上記Ｈ形鋼梁１に対する横補剛を不要にする床構造である。例えば、上記上フランジ１１の上面には、スタッド４が固定されている。

そして、上記床スラブ２には上記Ｈ形鋼梁１の材軸方向上の幅がｌｂである開口１０Ａが上記Ｈ形鋼梁１の縁側に形成されている。この開口１０Ａは方形状を有しており、上記材軸方向に直交する２本の互いに平行な辺および上記材軸方向に平行な辺を有している。

上記開口１０Ａが形成される箇所では、上記床スラブ２による上記上フランジ１１の拘束が解かれる。上記開口１０Ａは、上記床スラブ２の作製時に形成することもあり、上記床スラブ２の作製後に形成することもある。

上記開口１０Ａが形成された箇所には、上記Ｈ形鋼梁１の上フランジ１１の移動を拘束するべく、２本の上フランジ拘束材５Ａが、上記開口１０Ａの互いに平行な上記２本の辺に沿って設けられる。上記上フランジ拘束材５Ａは、上記Ｈ形鋼梁１の下フランジ１２には接合されずに上記上フランジ１１に接合される。また、上記開口１０Ａにおける上記Ｈ形鋼梁１の材軸方向に平行な上記辺に沿って配置された連結部材６によって、上記２本の上フランジ拘束材５Ａが互いに連結されている。

また、図１（Ｂ）に示した例では、上記上フランジ拘束材５Ａの本体部５１は、溝形鋼や山形鋼等からなる。また、上フランジ拘束材５Ａを上記Ｈ形鋼梁１に接合する部位には、主面が上記Ｈ形鋼梁１の材軸方向に直交するシャープレート５２が設けられている。このシャープレート５２の基端部は、例えば、上記上フランジ１１の下面(下面には限らない)とウェブ１３に溶接固定されている。そして、上記本体部５１は、締結部材であるボルト・ナット５３によって上記シャープレート５２に固定されている。図示はしていないが、上記上フランジ拘束材５Ａの反対側の端部も上記シャープレート５２などを用いて上記Ｈ形鋼梁１と平行に配置される他の大梁或いは小梁に接合されている。

上記の構成であれば、Ｈ形鋼梁１の上フランジ１１の上面にコンクリートの床スラブ２が設けられており、このコンクリートの床スラブ２で上記上フランジ１１を拘束する床構造において、上記開口１０Ａの形成で無くされる上記床スラブ２に代わって上記Ｈ形鋼梁１の上記上フランジ１１の移動を拘束する上フランジ拘束材５Ａを備えるので、上記拘束を解くことになる開口１０Ａとして比較的大きな開口を形成することができる。また、上フランジ拘束材５Ａが上記Ｈ形鋼梁１の下フランジ１２には接合されないので、当該上フランジ拘束材５Ａを上記Ｈ形鋼梁１に接合する部位の材料を節約して低コスト化も図れる。また、上記上フランジ拘束材５Ａが上記開口１０Ａの縁(辺)に沿って設けられていると、この開口１０Ａを有効に利用できるとともに、開口縁の欠け等の防止も図りやすくなる。

次に、他の実施形態について説明していく。図２に示す床構造例では、上記上フランジ拘束材５Ａの本体部５１は例えば棒状部材（鉄筋等）から成る。そして、この本体部５１は、溶接部５４によって上記上フランジ１１の下面に固定されている。固定箇所は下面に限らず、上フランジ１１の上面或いは縁面としてもよい。

また、図３に示す床構造例では、上記上フランジ拘束材５Ａの本体部５１は例えば板状部材から成る。また、上記Ｈ形鋼梁１の上記上フランジ１１の下面には、接合板５５が溶接部５６によって固定されている。固定箇所は下面に限らず、上フランジ１１の上面或いは縁面としてもよい。そして、上記本体部５１は、上記接合板５５に締結部材であるボルト・ナット５７によって固定されている。

また、図４に示す床構造例では、柱３を挟んで交差配置された２本のＨ形鋼梁１，１に渡って例えば直角二等辺三角形状に開口１０Ｂが形成されている。そして、上記柱３側を頂角として底辺に相当する縁部に、上フランジ拘束材５Ｂを設けている。すなわち、上記上フランジ拘束材５Ｂは、柱３を挟んで交差配置された２本のＨ形鋼梁１，１に斜めに架け渡されている。上記上フランジ拘束材５Ｂと上記Ｈ形鋼梁１，１との接合には上述したシャープレート５２等を用いることができる。この場合、上記シャープレート５２はＨ形鋼梁１の材軸方向に対して所定角度（例えば、４５度）傾いて存在することになる。

図４の構造において、上記開口１０Ｂにおける上記Ｈ形鋼梁１の材軸方向上の幅ｌｂについては、上記開口１０ＢのＨ形鋼梁１に沿う垂直投影長さとすることができる。

これらの床構造においては、上フランジ拘束材５Ａ、５Ｂの耐力_ＲＰ_ｔが数１で示される条件を備えるのが望ましい。この条件は、補剛材の必要補剛力についての規定に沿うものである。また、数１の角度θは、図１（Ａ）に示した方形状の開口１０Ａであれば、９０度となり、図４に示した直角二等辺三角形状の開口１０Ｂであれば、４５度となる。安全率βは、例えば、３．０とすることができる。

なお、上フランジ拘束材５Ａ、５Ｂを設けない場合においては、１つの開口における開口幅ｌｂを区間とする横座屈細長比_ｏλ_ｂは、数２で示される式を満足するものとする。

ここで、床スラブ２の有効幅の内側に開口を設ける場合において、開口幅内では床スラブ２による上フランジ１１の移動拘束が無いものと考え、この領域で部分的な横座屈による早期の耐力低下や開口周囲の床スラブ２の損傷を防止するために、上記開口の上限を規定することができる。上記開口を無補剛区間とした場合の弾性座屈解析等により、上フランジ１１の圧縮降伏が上フランジ１１の弾性横座屈よりも先行する条件について、Ｈ形鋼梁１の材軸方向の複数の開口幅ｌｂの合計に制限を設けることができる。そして、各箇所の開口幅ｌｂを横座屈区間とするＨ形鋼梁１の弾性横座屈モーメント_ｏＭ_ｅ（数３の式参照）を、日本建築学会「鋼構造限界状態設計指針・同解説」に従って算定する。

ここで、床スラブ２による上フランジ１１の横移動拘束のないＨ形鋼梁１の塑性限界細長比_ｐλ_ｂは、数４の式で表される。なお、この数４の式では、図５に示すように、Ｈ形鋼梁１の端部側（Ｍ_１、Ｍ_２）の曲げモーメント分布は台形状になるが、安全側の式となるように、Ｍ_２／Ｍ_１＝－１の一様の分布として算出している。ここで、両端の曲げモーメントは複曲率曲げのときを正としており、一様曲げモーメント分布の場合は負となる。

Ｈ形鋼梁１の塑性変形倍率が２以上となる条件を塑性限界細長比_ｐλ_ｂ以下と考えれば、開口幅ｌｂを横座屈区間とするＨ形鋼梁１の横座屈細長比_ｏλ_ｂは、数５で示される式を満足する必要がある。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１：Ｈ形鋼梁
２：床スラブ
３：柱
４：スタッド
５Ａ：上フランジ拘束材
５Ｂ：上フランジ拘束材
６：連結部材
１０Ａ：開口
１０Ｂ：開口
１１：上フランジ
１２：下フランジ
１３：ウェブ
５１：本体部
５２：シャープレート
５３：ナット
５４：溶接部
５５：接合板
５６：溶接部
５７：ナット

Claims

梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、このコンクリートの床スラブが上記上フランジ上のスタッド等の拘束手段により当該上フランジを拘束する床構造であって、上記床スラブには上記梁の材軸方向上に横座屈区間となる幅を開口幅として有する開口が上記梁の縁側に形成されるとともに、当該開口の両縁に沿って、上記梁の上記上フランジを拘束する一対の上フランジ拘束材が、上記梁の下フランジには接合されずに上記上フランジの下面または縁面に接合されており、
上記上フランジ拘束材は、上記梁の材軸方向に直交して設けられ、一端側が上記梁の上フランジに固定され、他端側が上記梁から離間して配置されている他の梁に接合される棒状鋼または棒状部材からなることを特徴とする床構造。
請求項１に記載の床構造において、上記上フランジ拘束材は上記上フランジに溶接固定されることを特徴とする床構造。
請求項１に記載の床構造において、上記上フランジ拘束材は上記上フランジに溶接固定された接続板に締結部材によって固定されることを特徴とする床構造。
請求項１に記載の床構造において、上記上フランジ拘束材は上記上フランジとウェブに溶接固定されたシャープレートに締結部材によって固定されることを特徴とする床構造。