JP7360587B2 - 梁補強金具及び梁補強金具積み重ね構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨梁に形成された貫通孔の周囲に固定され、貫通孔を形成したことによって強度が低下した鉄骨梁を補強する梁補強金具及び梁補強金具積み重ね構造に関する。

Ｓ構造，ＳＲＣ構造の構造物においては、鉄骨梁に配管や配線のための貫通孔を形成することがある。このように貫通孔が形成されて強度が低下した鉄骨梁を補強するために、従来、貫通孔の周囲にリング状の鉄骨補強部材を溶接する梁の補強構造が知られていた（特許文献１参照）。
上記特許文献１に記載のような梁の補強構造は、貫通孔に鉄骨補強部材をはめ込み、鉄骨補強部材の一方の面側の周部全周を鉄骨に溶接してあり、他方の面側の周部全周を鉄骨に溶接しないので、施工コストの増加を抑制できる。
しかし、このような梁の補強構造は、鉄骨補強部材を鉄骨の厚み方向に位置決めするのが難しかったり、あるいは、梁を寝かせた状態で貫通孔に鉄骨補強部材をはめ込み、鉄骨補強部材と梁を仮溶接してから梁を裏返し、その後、鉄骨補強部材の周部全周を梁に溶接しなければならず、作業に多大な労力を要し、コストが増大しかねなかった。

そこで、本出願人は、先に、環状の本体部を備え、本体部の軸線方向の一端面に、鉄骨梁のウェブの側面に接触する接触端面が形成され、接触他端面から軸線方向に突出する突出部が形成され、突出部の外周面の断面形状は鉄骨梁の貫通孔の断面形状と略同一である鉄骨梁補強金具を特許文献２として提案した。
この鉄骨梁補強金具は、鉄骨梁を寝かせた状態で、貫通孔の内部に突出部を挿入し、本体部の接触端面を鉄骨梁のウェブの側面に接触させるだけで、貫通孔に対して径方向および軸線方向に位置決めされるので、仮溶接が不要であり、固定作業中に鉄骨梁を裏返す必要がなく、作業の負担を大きく軽減できる。

特許第４８５９０６９号公報 特願２０１８-１８５６２２号

上記先願に係る鉄骨梁補強金具は、突出部があるので、重ねたときに安定性が悪く、多段に積み重ねた場合には傾いて崩れてしまうので、保管および搬送に不便であった。
本発明が解決しようとする課題は、梁の貫通孔にはめ込むことにより軸線方向及び径方向に位置決めできる突起を有しているにもかかわらず、多段に積み重ねても崩れにくく、保管及び搬送に有利な梁補強金具を提供することにある。

本願請求項１に係る発明は、梁を貫通する貫通孔に固定する梁補強金具であって、外径が前記貫通孔の直径より大きく、内径が前記貫通孔の直径より小さく、前記梁の側面に接触する一端面及び前記一端面の反対側の他端面を有するリング状本体を備え、前記リング状本体は、前記一端面に突設され、前記貫通孔へ挿入可能な突起と、前記他端面の一側部と他側部とに形成された収容溝と、を備え、前記一側部に形成された収容溝は、前記突起と同一形状の突起を有する他の梁補強金具が前記一側部に重なるときに、該他の梁補強金具の突起の一部を収容可能な形状であり、前記他側部に形成された収容溝は、前記突起と同一形状の突起を有する別の他の梁補強金具が前記他側部に重なるときに、該別の他の梁補強金具の突起の一部を収容可能な形状であることを特徴とする梁補強金具である。

本願請求項２に係る発明は、前記突起が前記貫通孔と同心の円環状であり、前記収容溝が円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の梁補強金具である。

本願請求項３に係る発明は、前記一側部に形成された収容溝は、２箇所に形成されており、該２箇所に形成された収容溝が前記他の梁補強金具の突起の一部を収容可能であり、前記他側部に形成された収容溝は、２箇所に形成されており、該２箇所に形成された収容溝が前記別の他の梁補強金具の突起の一部を収容可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の梁補強金具である。

本願請求項４に係る発明は、梁を貫通する貫通孔に固定される梁補強金具の一側部に他の梁補強金具、他側部に別の他の梁補強金具を複数積み重ねた梁補強金具積み重ね構造であって、前記梁補強金具の各々は、外径が前記貫通孔の直径より大きく、内径が前記貫通孔の直径より小さく、前記梁の側面に接触する一端面及び前記一端面の反対側の他端面を有するリング状本体を備え、前記リング状本体は、前記一端面に突設され、前記貫通孔へ挿入可能な突起と、前記他端面の一側部と他側部とに形成された収容溝と、を備え、前記一側部に形成された収容溝は、前記突起と同一形状の突起を有する他の梁補強金具が前記一側部に重なるときに、該他の梁補強金具の突起の一部を収容可能な形状であり、前記他側部に形成された収容溝は、前記突起と同一形状の突起を有する別の他の梁補強金具が前記他側部に重なるときに、該別の他の梁補強金具の突起の一部を収容可能な形状であり、前記他の梁補強金具の突起の一部を、前記梁補強金具の前記収容溝に収容させるとともに、前記別の他の梁補強金具の突起の一部を、前記梁補強金具の前記収容溝に収容されて積み重ねたことを特徴とする梁補強金具積み重ね構造である。

本願請求項５に係る発明は、前記突起が前記貫通孔と同心の円環状であり、前記収容溝が円弧状であることを特徴とする請求項４に記載の梁補強金具積み重ね構造である。

本願請求項６に係る発明は、前記一側部に形成された収容溝は、２箇所に形成されており、該２箇所に形成された収容溝が前記他の梁補強金具の突起の一部を収容可能であり、前記他側部に形成された収容溝は、２箇所に形成されており、該２箇所に形成された収容溝が前記別の他の梁補強金具の突起の一部を収容可能である、ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の梁補強金具積み重ね構造である。

本発明によれば、突起を貫通孔へ挿入し、リング状本体の一端面を梁の側面に重ねることにより、貫通孔に対して軸線方向および径方向に位置決めされるので、梁を裏返すことなく一面側のみから梁補強金具を梁に溶接して固定することができる。
貫通孔を必要以上に大きくしないために、突起の径方向の幅を小さくしても、突起は上下に重なる梁補強金具の収容溝に収容されるので、保管や搬送の際に崩れないよう安定して積み重ねることができる。
梁補強金具を複数並べ、左右に隣接する梁補強金具をその上下に重なる梁補強金具で連結し、しかも、上下に重なる梁補強金具は径方向および周方向に位置決めされるので、積み重ねた多数の梁補強金具は安定するだけでなく、リングを積み重ねるときや使用するときに作業員が掴み易く、また、手を挟むことも少なくすることができる。

本発明の実施形態における使用状態の梁補強金具を示す図であり、（ア）は断面図、（イ）は正面図である。 本発明の実施形態における梁補強金具を示す図であり、（ア）は一端面を見た図、（イ）は他端面を見た図である。 本発明の実施形態における積み重ねた状態の梁補強金具を示し、（ア）は平面図、（イ）は側面図である。 本発明の実施形態における梁補強金具の他の積み重ねた状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照する等して説明する。なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。
図１は、使用状態の梁補強金具１を示し、図２は、梁補強金具１を示し、図３は、積み重ねた状態の梁補強金具１を示している。

梁補強金具１は、Ｈ型鋼より成る梁２のウェブ２０を厚さ方向に貫通する円形の貫通孔２１に固定され、貫通孔２１を形成したことによって強度が低下した梁２を補強している。
梁補強金具１は、鋼材を鍛造あるいは鋳造して成形され、貫通孔２１と同心の円環状のリング状本体１０を備える。リング状本体１０の外径は貫通孔２１の直径より大きく、リング状本体１０の内径は貫通孔２１の直径よりやや小さい。
また、リング状本体１０の一端面１０ａ及び他端面１０ｂは、互いに平行で、かつ、梁２のウェブ２０の側面と平行であり、一端面１０ａが梁２のウェブ２０の側面に接触するようになっている。他端面１０ｂは、一端面１０ａの反対側の面である。

リング状本体１０の一端面１０ａには、貫通孔２１へ挿入可能で、外周面が貫通孔２１の内周面に当接され、貫通孔２１と同心の円環状の位置決め突起１１が内周縁に沿って突設される。
位置決め突起１１の断面は角形であり、貫通孔２１の直径を配管や配線に必要な寸法より無用に大きくしないために、位置決め突起１１の径方向の幅は４ｍｍ～５ｍｍとしてある。

梁補強金具１を貫通孔２１に固定するには、梁２を倒してウェブ２０の側面を上にした状態で、梁補強金具１の位置決め突起１１を上から貫通孔２１へ挿入し、位置決め突起１１の外周面を貫通孔２１の内周面に当接するとともにリング状本体１０の一端面１０ａを梁２のウェブ２０の側面に接触させ、梁補強金具１を貫通孔２１に対して軸線方向および径方向に位置決めしてから、リング状本体１０の外周面の全周を梁２のウェブ２０の側面に溶接する。

図２の（イ）に示すように、リング状本体１０の他端面１０ｂには、４個の円弧状の収容溝１２が形成される。また、収容溝１２は、位置決め突起１１の断面よりわずかに大きい角形断面を有する。

４個の収容溝１２のうち、一側部の２つ（図２（イ）における右半分側の上下の位置に設けられた２つ）は、位置決め突起１１と同径で、位置決め突起１１と同一形状の位置決め突起を有する他の梁補強金具が右側にずれて一側部に重なる際に、当該他の梁補強金具の位置決め突起の一部をそれぞれ収容可能な形状となっている。また、４個の収容溝１２のうち、他側部の２つ（図２（イ）における左半分側の上下の位置に設けられた２つ）は、位置決め突起１１と同径で、位置決め突起１１と同一形状の位置決め突起を有する別の他の梁補強金具が左側にずれて他側部に重なる際に、当該別の他の梁補強金具の位置決め突起の一部をそれぞれ収容可能な形状となっている。
すなわち、収容溝１２は、梁補強金具１に対して、略半幅分左右方向にずらして他の梁補強金具と別の梁補強金具を重ねた場合にそれぞれの位置決め突起の一部を収容できるようになっている。

梁補強金具１を保管あるいは搬送する際には、図３の（ア）に示すように、リング状本体１０の一端面１０ａと他端面１０ｂとが対向するよう複数の梁補強金具１を積み重ねる。まず、２個の梁補強金具１（本発明の他の梁補強金具と別の他の梁補強金具に相当）を、一端面１０ａを上に向けるとともに側面をつき合わせて並べて置き、一段目の梁補強金具１の上に１個の梁補強金具１（本発明の梁補強金具に相当）を略半幅ずらして載置する。
そして、一段目の２個の梁補強金具１の内、一方の梁補強金具１（図３における左方の他の梁補強金具）の位置決め突起１１の一部（図３における右側部）を二段目の梁補強金具１の一側部（図３における左側部）の２つの収容溝１２に嵌合し収容させ、他方の梁補強金具１（図３における右方の別の他の梁補強金具）の位置決め突起１１の一部（図３における左側部）を二段目の梁補強金具１の他側部（図３における右側部）の収容溝１２に嵌合して収容させる。

さらに、図３の（イ）に示すように、二段目の１個の梁補強金具１の上に、２個の梁補強金具１を一段目の梁補強金具１の直上となるよう載せ、同様にして、二段目の梁補強金具１の位置決め突起１１と三段目の梁補強金具１の収容溝１２とを嵌合して収容させる。これを繰り返して、奇数段に２個の梁補強金具１を並べ、偶数段に１個の梁補強金具１を載せて、千鳥状に多段に重ねる。
この結果、左右に隣り合って並んだ梁補強金具１は上下に重なった梁補強金具１によって連結され、上下に隣り合う梁補強金具１は径方向および周方向に位置決めされ、かつ、上下に重なるリング状本体１０の一端面１０ａと他端面１０ｂとが接触し、多数の梁補強金具１を安定して多段に積み重ねることができる。
なお、偶数段の梁補強金具１から飛び出して重ねられた奇数段の梁補強金具１の間にスペーサを設けて安定させるようにしても良い。

また、このように千鳥状に重ねて配置すれば、奇数段と偶数段の梁補強金具１間に梁補強金具一つ分の高さの隙間ができるのとともに平面視で略半幅ずつずらして飛び出す部分が形成されるので、積み重ね作業や搬送後の使用時において、一つの梁補強金具１を作業員が掴みやすくなり、また、手を挟むことも少なくすることができる。

また、図４に示すように、多数の梁補強金具１を一列に並べ、上下に隣り合う梁補強金具１を略半幅ずつずらして多段に積み重ねてもよい。このように積み重ねると、左右に隣接する梁補強金具１がその上下の梁補強金具１によって接続されるので、梁補強金具１を多数並べた段を高く積み上げても安定して崩れにくい。

〔その他の実施形態〕
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。

本実施形態においては、梁をＨ型鋼としてあるが、その他の断面形状の梁であってもよい。

本実施形態においては、リング状本体および位置決め突起を円環状としてあるが、貫通孔の形状に応じて角形の環状とすることもできる。

また、最下段の梁補強金具の数を最も多くし、上段に向かって一つずつ梁補強金具の数を減らして、ピラミッド状に積み重ねることもできる。

本実施形態においては、収容溝は、一側部に２つ、他側部に２つの４つ形成されているが、これに限られない。重ねる２つの梁補強金具をさらに側方に離間させる場合には、一側部に１つ、他側部に１つの２つの円弧状にしても良い。

本実施形態においては、梁補強金具に重なる梁補強金具を他の梁補強金具と別の他の梁補強金具として２つとして収容溝を設ける場合であったが、これに限られない。例えば、更に２つの他の梁補強金具を重ねることを想定して収容溝を設けても良い。この場合には、例えば、上下左右に円弧状の４つの収容溝を設け、４つの梁補強金具の各位置決め突起の一部を収容することになる。

本実施形態では、位置決め突起は、その外周面が梁の貫通孔の内周面に当接する態様のものであったが、これに限られない。当接するものよりは、位置決めの精度は低下するが、外周面が梁の貫通孔の内周面に当接しないようなものでも良い。

いずれの実施形態における各技術的事項を他の実施形態に適用して実施例としても良い。

１ 梁補強金具
１０ リング状本体
１１ 位置決め突起
１２ 収容溝
２ 梁
２０ ウェブ
２１ 貫通孔

Claims (6)

1. 梁を貫通する貫通孔に固定する梁補強金具であって、
   外径が前記貫通孔の直径より大きく、内径が前記貫通孔の直径より小さく、前記梁の側面に接触する一端面及び前記一端面の反対側の他端面を有するリング状本体を備え、
   前記リング状本体は、
   前記一端面に突設され、前記貫通孔へ挿入可能な突起と、
   前記他端面の一側部と他側部とに形成された収容溝と、を備え、
   前記一側部に形成された収容溝は、前記突起と同一形状の突起を有する他の梁補強金具が前記一側部に重なるときに、該他の梁補強金具の突起の一部を収容可能な形状であり、
   前記他側部に形成された収容溝は、前記突起と同一形状の突起を有する別の他の梁補強金具が前記他側部に重なるときに、該別の他の梁補強金具の突起の一部を収容可能な形状である
   ことを特徴とする梁補強金具。
2. 前記突起が前記貫通孔と同心の円環状であり、前記収容溝が円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の梁補強金具。
3. 前記一側部に形成された収容溝は、２箇所に形成されており、該２箇所に形成された収容溝が前記他の梁補強金具の突起の一部を収容可能であり、
   前記他側部に形成された収容溝は、２箇所に形成されており、該２箇所に形成された収容溝が前記別の他の梁補強金具の突起の一部を収容可能である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の梁補強金具。
4. 梁を貫通する貫通孔に固定される梁補強金具の一側部に他の梁補強金具、他側部に別の他の梁補強金具を複数積み重ねた梁補強金具積み重ね構造であって、
   前記梁補強金具の各々は、外径が前記貫通孔の直径より大きく、内径が前記貫通孔の直径より小さく、前記梁の側面に接触する一端面及び前記一端面の反対側の他端面を有するリング状本体を備え、
   前記リング状本体は、
   前記一端面に突設され、前記貫通孔へ挿入可能な突起と、
   前記他端面の一側部と他側部とに形成された収容溝と、を備え、
   前記一側部に形成された収容溝は、前記突起と同一形状の突起を有する他の梁補強金具が前記一側部に重なるときに、該他の梁補強金具の突起の一部を収容可能な形状であり、
   前記他側部に形成された収容溝は、前記突起と同一形状の突起を有する別の他の梁補強金具が前記他側部に重なるときに、該別の他の梁補強金具の突起の一部を収容可能な形状であり、
   前記他の梁補強金具の突起の一部を、前記梁補強金具の前記収容溝に収容させるとともに、前記別の他の梁補強金具の突起の一部を、前記梁補強金具の前記収容溝に収容されて積み重ねた
   ことを特徴とする梁補強金具積み重ね構造。
5. 前記突起が前記貫通孔と同心の円環状であり、前記収容溝が円弧状であることを特徴とする請求項４に記載の梁補強金具積み重ね構造。
6. 前記一側部に形成された収容溝は、２箇所に形成されており、該２箇所に形成された収容溝が前記他の梁補強金具の突起の一部を収容可能であり、
   前記他側部に形成された収容溝は、２箇所に形成されており、該２箇所に形成された収容溝が前記別の他の梁補強金具の突起の一部を収容可能である、
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の梁補強金具積み重ね構造。

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