JPH01290857A - Composite beam of steel material and concrete - Google Patents

Composite beam of steel material and concrete

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JPH01290857A
JPH01290857A JP12000688A JP12000688A JPH01290857A JP H01290857 A JPH01290857 A JP H01290857A JP 12000688 A JP12000688 A JP 12000688A JP 12000688 A JP12000688 A JP 12000688A JP H01290857 A JPH01290857 A JP H01290857A
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JP
Japan
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concrete
steel
composite beam
web
steel material
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JP12000688A
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Japanese (ja)
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Tatsuro Hirato
達朗 平戸
Yutaka Saito
豊 斎藤
Kenichi Ikeda
池田 憲一
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve fire-proof performance in a beam using H-steels as chief members by placing concrete in recessed grooves on both sides between a web and flanges to form a composite beam. CONSTITUTION:Concrete 2 is placed in recessed grooves on both sides between the web 11 and flanges 12 of an H-steel 1, being formed in a body by using connecting members 20 of a steel material. In a composite beam B of a steel material and concrete thus formed, the whole surface except the outer faces of the flanges 12 is covered with concrete, having a large heat capacity of the concrete. Hence, the temperature rise of the flange portion can be also restrained improving heat-proof performance.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、梁の耐火構造に係り、とくに、H型鋼とコン
クリートとを合成した耐火構造のプレキャスト・コンク
リート合成梁に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the fireproof structure of beams, and particularly relates to a precast concrete composite beam with a fireproof structure composed of H-shaped steel and concrete.

[従来の技術] 一般の建築物にあっては、柱と梁とは主要構造体であっ
て、耐火構造にすることが必要であり、鉄骨を主材とす
るときには、耐火被覆をする必要があることから、第7
図に示すように、鉄骨鉄筋コンクリート造にするか、第
8図、第9図のように、耐火材で被覆することが行なわ
れていた。図において1は鉄骨、2はコンクリート、3
は鉄筋、4はモルタル、5はプレキャスト・コンクリー
ト板である。
[Prior art] In a general building, columns and beams are the main structural members, and they need to be fireproof, and when the main material is steel, it is necessary to cover them with fireproof coating. For some reason, the seventh
As shown in the figure, they were constructed of steel-framed reinforced concrete, or they were covered with fireproof material as shown in Figures 8 and 9. In the diagram, 1 is steel frame, 2 is concrete, and 3
is the reinforcing steel, 4 is the mortar, and 5 is the precast concrete plate.

しかし、この耐火被覆は、鉄骨の温度がたとえば、45
0℃を超えても、構造体としての役割を保持できればよ
いという考え方が定着してきたことから、柱、梁等の鉄
骨1では、優れた材料を断面の外側に配置する有効な設
計が可能になった。
However, this fireproof coating is difficult to prevent when the temperature of the steel frame is, for example, 45
As the idea that it is sufficient to maintain its role as a structure even when the temperature exceeds 0°C has become established, it is now possible to effectively design steel frames such as columns and beams by placing superior materials on the outside of the cross section. became.

外国では鉄骨1の両側の溝部分にコンクリートブロック
を装着するだけで30分耐火の認定を受けている例が有
り、スラブにあっても、デツキプレートの下面を無被覆
にする構造が実用段階に入ってきている。
In foreign countries, there are cases where concrete blocks have been certified to be fire resistant for 30 minutes by simply installing concrete blocks in the grooves on both sides of the steel frame 1, and a structure in which the bottom surface of the deck plate is left uncovered even if it is a slab is now in practical use. It's coming in.

[発明が解決しようとする課題] 従来の鉄骨構造の柱、梁では、必ず耐火構造にする必要
があることから、材料の面、施工時の労務の面等から考
えて、鉄骨鉄筋コンクリート造にすることが、純鉄骨造
と工費の上で大差がないものとされていた。耐火被覆は
構造体の寸法を大きくし、天井の高さが決定され、階高
が大きく、従って、建築物の高さの制限を受けるときに
は階数が少なくて不経済であり、建築物の計画そのもの
に影響していた。本発明は、鉄骨における耐火構造を合
理化し、とくに梁の構造において、断面性能を向上させ
、部材として提供できるようにすることを目的とするも
のである。
[Problem to be solved by the invention] Since columns and beams of conventional steel structures must be fireproof, it is necessary to use steel-framed reinforced concrete construction from the viewpoint of materials and labor during construction. It was said that there was not much difference in construction costs from pure steel construction. Fireproof coating increases the dimensions of the structure, determines the ceiling height, increases the floor height, and therefore, when subject to building height restrictions, the number of floors is small and uneconomical, and the building plan itself was affecting. The present invention aims to rationalize the fireproof structure of steel frames, improve cross-sectional performance, especially in beam structures, and make it possible to provide them as members.

[課題を解決するための手段] 本発明は、上記のような現状に鑑み、梁の構造をH型鋼
を主材とするものでありながら、コンクリートとの合成
梁とすることによって、耐火性能を向上させることを目
的として開発されたものであって、被覆材を使用せずに
コンクリートと合成することによって、断面性能を有利
にしたプレキャスト・コンクリート合成梁とすることを
要旨とし、その達成のための手段は、H型鋼を主材とす
る梁において、H型鋼等のウェブとフランジとの間の両
側の凹溝部にコンクリートを打設し、鋼材の接続部材を
使用して一体化させ、鋼材とコンクリートとの合成梁を
形成して耐火構造の梁部材にしたことを特徴としている
[Means for Solving the Problems] In view of the above-mentioned current situation, the present invention improves fire resistance by making the beam structure mainly made of H-shaped steel, but by making it a composite beam with concrete. The aim was to create a precast concrete composite beam with advantageous cross-sectional performance by combining it with concrete without using a covering material, and in order to achieve this. The method of this method is to pour concrete into the grooves on both sides between the web of the H-shaped steel and the flange in a beam whose main material is H-shaped steel, and to integrate it using a steel connecting member. It is characterized by forming a composite beam with concrete to create a fire-resistant beam member.

これによって、本発明の合成梁は鉄骨部分を耐火構造と
することができるだけでなく、コンクリートとの合成に
よって耐火性能が格段に向上し、従来の耐火構造の欠陥
をすべて解消する成果が得られたものである。
As a result, the composite beam of the present invention not only allows the steel frame portion to have a fireproof structure, but also has significantly improved fireproof performance when combined with concrete, achieving the result of eliminating all the deficiencies of conventional fireproof structures. It is something.

[実施例コ 本発明の鋼材とコンクリートとの合成梁の一実施例を図
面に基づいて詳細に説明する。第1図aは基準の構造で
示す合成梁の側面図、第1図すはその断面図であり、第
2図ないし第4図は他の実施例の断面図である。第7図
ないし第9図の参照番号は該当部分について共通にしで
ある。第1図a、b図において、Bは本発明の合成梁の
一部であって、鉄骨1とコンクリート2とからなってい
る。鉄骨1はH型鋼であって、ウェブ11の両面には、
鉄骨1とコンクリート2との接続部材20として、スタ
ッドボルト21が所定の間隔に側方に向けて、溶接によ
って植設しである。これらのスタッドボルト21の先端
にはH型鋼の軸方向に鉄筋3を架けわたしてもよい。
[Example 1] An example of a composite beam of steel and concrete according to the present invention will be described in detail based on the drawings. FIG. 1a is a side view of a composite beam shown in a standard structure, FIG. 1 is a sectional view thereof, and FIGS. 2 to 4 are sectional views of other embodiments. Reference numbers in FIGS. 7 to 9 are common to corresponding parts. In FIGS. 1a and 1b, B is a part of the composite beam of the present invention, which is made up of a steel frame 1 and concrete 2. The steel frame 1 is an H-shaped steel, and both sides of the web 11 have
As a connecting member 20 between the steel frame 1 and the concrete 2, stud bolts 21 are welded and installed laterally at predetermined intervals. A reinforcing bar 3 may be strung across the tips of these stud bolts 21 in the axial direction of the H-shaped steel.

第2図以下には接続部材20の他の例を示し、第2図に
はH型鋼1のフランジ12間の所定間隔ごとに鉄筋22
が溶接して固定されており、これらの鉄筋22に軸方向
の鉄筋3を架けわたして、H型filとコンクリート2
との結合を一層強固にしである。第3図は前例の鉄1)
?i22をウェブ11側に溶接して、スタラップ状の鉄
筋23とした例であり、この例では軸方向の鉄筋3は上
下に2本lしである。第4図は鉄骨1を、2本の溝型鋼
1a、1aを背中合わせに結合してH型にした例であっ
て、第1図におけるスタッドボルト21に代えて1通常
のボルト24を使用し、ナツトによって両溝型11a、
1aの結合にも兼用した例である。
Other examples of the connection member 20 are shown in FIG. 2 and below, and in FIG.
are welded and fixed, and axial reinforcing bars 3 are strung across these reinforcing bars 22 to connect the H-shaped fil and concrete 2.
This is to further strengthen the bond between Japan and Japan. Figure 3 shows the iron example 1)
? This is an example in which the i22 is welded to the web 11 side to form stirrup-shaped reinforcing bars 23, and in this example, there are two reinforcing bars 3 in the axial direction, one above the other. FIG. 4 shows an example in which the steel frame 1 is made into an H-shape by connecting two channel steels 1a, 1a back to back, and a normal bolt 24 is used in place of the stud bolt 21 in FIG. Double-groove type 11a by the nut,
This is an example in which it is also used for bonding 1a.

第5図はさらに他の実施例を斜視図で示している。この
例では、H型鋼1の端部に柱6との接続部を残して、全
断面−杯のリブ25を固着し、コンクリート2はそれら
が対向する内側に充填されている。そして、これらのリ
ブ25を両端の定着板として、プレストレス・ケーブル
30が配線されて、H型鋼1とコンクリート2とに一体
にプレストレスが導入され、合成梁Bはプレストレス・
コンクリート梁を形成している。もちろんH型鋼1とコ
ンクリート2を一体に作用するように、前記の接続部材
の任意の形式のものを併用することができる。
FIG. 5 shows a further embodiment in a perspective view. In this example, the ribs 25 of the entire cross-section are fixed, leaving the connection part with the column 6 at the end of the H-shaped steel 1, and the concrete 2 is filled inside where they face each other. Then, the prestress cable 30 is routed using these ribs 25 as fixing plates at both ends, and prestress is introduced into the H-shaped steel 1 and the concrete 2 integrally, and the composite beam B is prestressed.
It forms a concrete beam. Of course, any type of connection member described above can be used in combination so that the H-shaped steel 1 and the concrete 2 act together.

[作 用] 上記の構成になる本発明の鋼材とコンクリートとの合成
梁の作用を、その製作方法に基づいて説明する。第6図
のa、b、図はその工程図であって、まずH型鋼1に接
続部材20の一例として、ウェブ11の両面に、適宜間
隔でスタッドボルト21を植設する。ついで、a図に示
すように、フラング12を垂直にして定盤7上に並列さ
せ、ウェブ11とフランジ12との間にコンクリート2
を打設する。これによってコンクリート2はH型鋼1と
一体化して充填されるとともに、H型鋼1とコンクリー
ト2との接続が行なわれる。次に、b図のように、H型
鋼1を上下転倒させ、ウェブ11の他の側に同様にコン
クリート2を打設して、鋼材とコンクリートとの合成梁
Bが完成し、合成zBは、プレキャスト・コンクリート
を有する梁部材となる。このとき、H型鋼1とコンクリ
ート2とは接続部材20によって一体化されているが。
[Function] The function of the steel and concrete composite beam of the present invention having the above-mentioned configuration will be explained based on its manufacturing method. FIGS. 6A, 6B, and 6B are process diagrams. First, stud bolts 21 are implanted into the H-shaped steel 1 as an example of the connection member 20 on both sides of the web 11 at appropriate intervals. Next, as shown in figure a, the flanges 12 are vertically placed in parallel on the surface plate 7, and concrete 2 is placed between the web 11 and the flange 12.
to be poured. As a result, the concrete 2 is filled integrally with the H-shaped steel 1, and the H-shaped steel 1 and the concrete 2 are connected. Next, as shown in figure b, the H-shaped steel 1 is turned upside down, and concrete 2 is placed on the other side of the web 11 in the same way to complete the composite beam B of steel and concrete, and the composite zB is This will be a beam member with precast concrete. At this time, the H-shaped steel 1 and the concrete 2 are integrated by the connecting member 20.

コンクリート2には収縮補償剤を混和して両者が剥離し
ないようにするのがよい。
It is preferable to mix a shrinkage compensating agent into the concrete 2 to prevent the two from peeling off.

第2図ないし第4図に示した他の例の合成梁の製作も同
様である。第5図のプレストレス・コンクリートを使用
する例では、プレストレス・ケーブル30として、アン
ボンド・ケーブルを使用し、コンクリート2の打設前に
配線しておき、その硬化養生後に、プレストレスを導入
する。合成梁Bは、H型鋼1とコンクリート2とに同時
に応力が与えられ、「むくり」を与えることができるか
ら、前例と同様な形状にしても、構造設計上は非常に有
利である。
The other examples of composite beams shown in FIGS. 2 to 4 are manufactured in the same manner. In the example of using prestressed concrete shown in Fig. 5, an unbonded cable is used as the prestressed cable 30, and it is wired before concrete 2 is poured, and prestressing is introduced after it hardens and cures. . In the composite beam B, stress is applied to the H-shaped steel 1 and the concrete 2 at the same time, and it is possible to give "swelling", so even if the composite beam B has the same shape as the previous example, it is very advantageous in terms of structural design.

このように形成した鋼材とコンクリートとの合成梁Bは
、フランジの外面を除いて全面がコンクリートで被覆さ
れ、コンクリートの熱容量が大きいことから、フランジ
部分の温度上昇も規制上で適格なものとすることができ
る。
The composite beam B made of steel and concrete formed in this way is covered entirely with concrete except for the outer surface of the flange, and since the concrete has a large heat capacity, the temperature rise at the flange part is also eligible under regulations. be able to.

また、本発明の鋼材とコンクリートとの合成材は、梁に
限定されることなく、柱としても採用することができる
ことはもちろんである。
Furthermore, it goes without saying that the composite material of steel and concrete of the present invention is not limited to beams, but can also be used as columns.

[発明の効果] 本発明の鋼材とコンクリートとの合成梁は、上述のよう
に、H型鋼を主材とする梁において、H型鋼等のウェブ
とフランジとの間の両側の凹溝部にコンクリートを打設
し、鋼材の接続部材を使用して一体化させ、鋼材とコン
クリートとの合成梁を形成して耐火構造の梁部材にした
ものであるから、鉄骨とコンクリートの接続部材として
は格別な材料を要せず、N易な加工だけで耐火構造を構
成することができ、煩わしい耐火被覆が排除されるると
ともに、コンクリートの打設は、並列した鋼材自体を型
枠にして、連続させることができるから、耐火構造体を
構成する費用は低度である。
[Effect of the invention] As mentioned above, the composite beam of steel and concrete of the present invention is a beam whose main material is H-shaped steel, and in which concrete is poured into the grooves on both sides between the web of the H-shaped steel etc. and the flange. It is an exceptional material as a connection member between steel and concrete because it is poured and integrated using a steel connection member to form a composite beam of steel and concrete to create a fire-resistant beam member. It is possible to construct a fire-resistant structure with simple processing without requiring any additional work, eliminating the need for troublesome fire-resistant coatings, and concrete can be poured continuously by using the parallel steel materials themselves as formwork. Therefore, the cost of constructing a fireproof structure is low.

さらに、鉄骨とコンクリートとを合成して一体化したこ
とにより、高温における鋼材の弱点である座屈が防止さ
れ、構造体としての性能を維持する耐火構造が得られる
ばかりでなく1、構造上の断面性状を格段に向上させる
ことができ、曲げと撓みに対する性能が向上する。従っ
て、建築物全体の高さに対して直接の効果をもたらし、
建築物の空間利用の効率を高めるから、建築物の企画、
設計に対して大きな費用の削減を可能にする。しかも、
プレキャストの梁部材として製作することができるから
、工期の短縮や労務費の節減をも可能にして、建設業に
貢献の大きい新規的効果を奏するものである。
Furthermore, by synthesizing and integrating the steel frame and concrete, buckling, which is the weak point of steel materials at high temperatures, is prevented, and a fire-resistant structure that maintains the performance of the structure is obtained. The cross-sectional properties can be significantly improved, and the performance against bending and deflection is improved. Therefore, it has a direct effect on the overall height of the building,
Building planning, as it increases the efficiency of building space usage.
Enables significant cost savings to the design. Moreover,
Since it can be manufactured as a precast beam member, it also makes it possible to shorten the construction period and reduce labor costs, producing novel effects that greatly contribute to the construction industry.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の実施例を示し、第1図は本発明の合成梁
を示し、a図は側面図、b図は断面図であり、第2図な
いし第4図は断面図で示す他の実施例、第5図はプレス
トレスを加えたさらに他の実施例の斜視図、第6図a、
bは製作工程図であり、第7図ないし第9図は従来の耐
火構造を説明する断面図である。 1・・・鉄骨、H型鋼、1a・・・溝型鋼、2・・・コ
ンクリート、3・・・鉄筋、6・・・柱、7・・・定盤
、11・・・ウェブ、12・・・フランジ、20・・・
接続部材、21・・・スタッドボルト、22.23・・
・鉄筋、24・・・ボルト、25・・・リブ、定着板、
30・・・プレストレス・ケーブル、B・・・合成梁。 第1図 (G)            (b)I  H型#I
         21 スタッドボルト2 ]″/Q
リ/Qリート   22 側U窃3 鉄筋      
    23 鉄筋20 接続部材      24 
 ボルトB @成招 第2図   第3図   第4図 第5図 第6図
The drawings show embodiments of the present invention, FIG. 1 shows a composite beam of the present invention, FIG. a is a side view, FIG. b is a sectional view, and FIGS. Example, FIG. 5 is a perspective view of still another example in which prestress is applied, FIG. 6a,
b is a manufacturing process diagram, and FIGS. 7 to 9 are cross-sectional views illustrating a conventional fireproof structure. 1... Steel frame, H-type steel, 1a... Channel steel, 2... Concrete, 3... Rebar, 6... Column, 7... Surface plate, 11... Web, 12...・Flange, 20...
Connection member, 21... Stud bolt, 22.23...
・Reinforcing bar, 24... bolt, 25... rib, fixing plate,
30... Prestress cable, B... Composite beam. Figure 1 (G) (b) I H type #I
21 Stud bolt 2 ]″/Q
Re/Q REET 22 Side U leak 3 Rebar
23 Reinforcing bar 20 Connection member 24
Bolt B @Seiyo Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)H型鋼を主材とする梁において、H型鋼等のウェ
ブとフランジとの間の両側の凹溝部にコンクリートを打
設し、鋼材の接続部材を使用して一体化させ、鋼材とコ
ンクリートとの合成梁を形成して耐火構造の梁部材にし
たことを特徴とする鋼材とコンクリートとの合成梁。
(1) For beams whose main material is H-shaped steel, concrete is poured into the grooves on both sides between the web of the H-shaped steel and the flange, and the steel and concrete are integrated using steel connecting members. A composite beam made of steel and concrete, characterized in that it is made into a fire-resistant beam member by forming a composite beam with steel and concrete.
(2)コンクリートにはプレストレスを導入してあるこ
とを特徴とする請求項1記載の鋼材とコンクリートとの
合成梁。
(2) The composite beam of steel and concrete according to claim 1, wherein the concrete is prestressed.
JP12000688A 1988-05-16 1988-05-16 Composite beam of steel material and concrete Pending JPH01290857A (en)

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