JPH05331963A - 構造部材の横座屈補剛構造 - Google Patents

構造部材の横座屈補剛構造

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JPH05331963A
JPH05331963A JP13949892A JP13949892A JPH05331963A JP H05331963 A JPH05331963 A JP H05331963A JP 13949892 A JP13949892 A JP 13949892A JP 13949892 A JP13949892 A JP 13949892A JP H05331963 A JPH05331963 A JP H05331963A
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stiffening
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lateral buckling
rigidity
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Toshiro Suzuki
敏郎 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造部材の塑性域を考慮した安定的な変形性
能を確保しつつ、横剛性を大きくして、つなぎ梁等の横
座屈止めを減らし、構造計画における設計の自由度を増
す 【構成】 地震荷重等により、H形鋼梁1の塑性化が想
定される材端近傍の所定区間について、チャンネルから
なる補剛部材11を添接する。補剛部材11は梁1の中
立軸に沿って、ウェブ2の両面に配置し、中立軸近傍で
千鳥状に配したボルト5で止め付ける。補剛部材11の
上下フランジ11b部分は、梁1の上下フランジ3と離
れており、また中立軸近傍のみボルト接合することで、
補剛部材11が弾性域における梁1の曲げ強度に実質的
に係わらないようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として梁あるいは曲
げが支配的な柱に用いられるH形鋼等、ウェブの両端に
フランジを有する構造部材について、地震荷重等による
構造部材断面の塑性化を考慮した横座屈補剛構造に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、梁は曲げを受ける主軸まわりの
剛性に比べ、横方向の剛性が小さく、横座屈(横倒れ座
屈)する危険がある。そのため、設計では、主梁に対
し、これと直交するつなぎ梁等で横倒れしないよう拘束
する。
【0003】また、耐震設計上、部材の塑性化とその後
の変形能力を維持する必要がある場合には、梁が横座屈
して耐力劣化しないよう、相当密につなぎ梁等の横座屈
止めを配置しなければならない。
【0004】こうして配置されるつなぎ梁や材端部の火
打ち材は、架構を極めて煩雑にし、設計上問題の多いと
ころである。
【0005】一方、特開昭59−61645号公報に
は、梁の曲げ耐力を向上させることを目的として、大き
な曲げ剛性を必要とする部分のみ、H形断面部材等の上
下フランジ間に溝形断面部材を嵌合し、ボルトで合着し
たり、フランジとウェブとの隅角部に山形断面部材を合
着し、構造部材の外形寸法を増すことなく、構造部材の
強度を高めた増強梁の構成方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】特開昭59−6164
5号公報に記載された発明他、従来の構造部材に対する
補強の考え方は、梁等、構造部材の曲げ耐力を向上させ
るものであり、また補強リブによる座屈補剛も行われる
が、これは補強リブを所要間隔で設け、座屈長さを短く
することで、強度向上を図ったものである。
【0007】しかし、従来の座屈補剛は、大変形により
一旦座屈が生じると、構造部材としての耐力が急激に劣
化し、構造的に成り立たなくなってしまう場合もあり、
構造部材を安定的に変形させ、その塑性変形能力を積極
的に活用するという考え方によるものではない。
【0008】例えば、H形鋼梁についてみた場合、塑性
化が進展する領域では圧縮側フランジの剛性低下が著し
く、圧縮フランジの局部座屈変形が拡大するとともに、
それがウェブに波及し、梁全体として曲げねじれ変形を
伴い、横座屈破壊する。従って、梁が塑性化する領域に
あっては、ウェブに添接した補剛部材により、ウェブが
健全化するとともに、補剛部材が弾性を持続すること
で、それ程大きくない補剛部材でも梁本体の横座屈を防
止するのに十分な剛性が期待でき、さらにはフランジの
局部座屈変形に伴う耐力劣化を補いつつ、安定した変形
性能を確保することができる。
【0009】本発明は上述のような課題を解決すべく、
構造部材の安定的な変形性能を確保しつつ、横剛性、さ
らにはねじり剛性を大きくして、つなぎ梁等の形での横
座屈止めを減らし、構造計画における設計の自由度を増
すことを目的としたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の構造部材の横座
屈補剛構造は、ウェブの両端にフランジを有する梁また
は柱等の構造部材について、フランジの塑性化域、すな
わちフランジが塑性化する変形領域においても、必要な
横剛性を維持し、横座屈補剛としての機能を発揮しつ
つ、フランジの局部座屈変形に伴う耐力劣化を補い、安
定した変形性能を確保するものであり、フランジの塑性
化が考慮される区間を含む所定区間について、ウェブに
所定の横剛性を与える補剛部材を添接したことを特徴と
する。
【0011】補剛部材としては、例えばチャンネル、ア
ングル、T形鋼、ハット形鋼等の形鋼の他、角鋼管、丸
鋼管等の閉断面部材等、必要な横剛性を与える種々の形
態のものが利用でき、ウェブの両側または片側に、フラ
ンジと平行に、フランジと所定間隔をおいて添接する。
【0012】本発明における補剛部材は、構造部材の主
軸まわりの曲げ強度を上げることを目的としたものでは
なく、フランジとは一体化されないため、通常、弾性域
における強度上昇は少ないが、補剛部材の存在による強
度上昇を必ずしも排除する必要はない。
【0013】また、補剛部材が構造部材の曲げ強度にあ
まり係わらないようにして、より積極的に構造部材の変
形能力を活用しようとする場合には、補剛部材のウェブ
への止め付けを、ルーズホールに対するボルト接合とす
る等の手段が考えらる。この場合、補剛部材は、前記構
造部材の弾性域における強度、剛性に実質的に関与せ
ず、前記構造部材の曲げ強度にほとんど影響しないた
め、フランジやフランジ近傍のウェブの塑性化が進行し
た場合でも、補剛部材は弾性のまま、横補剛効果を持続
することができる。この他、補剛部材の断面形状、添接
位置等によっては、ウェブの中立軸近傍で、ボルト接合
ないしはスポット溶接等で接合することで、ルーズホー
ルによる場合と、同様の効果が得られる。
【0014】補剛部材の長手方向の設置区間は、構造部
材全長にわたる場合と、フランジの塑性化を考慮して横
座屈の恐れのある範囲に限定して設ける場合とがある。
最も塑性化が想定される構造部材としての梁材端にあっ
ては、例えば材端接合部から隣接するつなぎ梁位置まで
とすることが考えられるが、弾性剛性に比べ、塑性化し
た部分の剛性が2桁にも及び減少となることから、塑性
化が想定される長さを越えて弾性領域にまである程度食
い込ませることで、十分な補剛効果が得られると考えら
れる。
【0015】
【実施例】次に、図示した実施例について説明する。
【0016】図1〜図3は本発明の第1実施例を示した
もので、補剛の対象となる構造部材としてのH形鋼梁1
の塑性化が想定される材端近傍の所定区間について、チ
ャンネルからなる補剛部材11を添接してある。図中、
4は柱である。補剛部材11は梁1の中立軸に沿って、
ウェブ2の両面に配置し、中立軸近傍で千鳥状に配した
ボルト5で接合している。横剛性に関する寄与が大きい
補剛部材11の上下フランジ11b部分は、梁1の上下
フランジ3と離れており、また中立軸近傍のみボルト接
合することで、補剛部材11が梁1の弾性域における曲
げ剛性に実質的に寄与しないようにしたものである。
【0017】梁1のフランジ3の局部座屈変形等によ
り、圧縮側のフランジ3における塑性化が進行した状態
においても、梁1のウェブ2中立軸近傍は、両側から補
剛部材11のウェブ11aで面外方向の変形を拘束され
ており、圧縮側のフランジ3の耐力劣化をこの部分で補
いつつ、構造部材としての梁1の安定的な塑性変形を可
能としている。なお、補剛部材11は必ずしもウェブ2
の両面に添接する必要はなく、片面のみでもよい。
【0018】図4及び図5は本発明の第2実施例を示し
たもので、梁1の中立軸に沿って、ウェブ2の両面にT
形鋼からなる補剛部材21を、フランジ21bの外面が
ウェブ2表面と接するように、添接したものである。補
剛部材21は梁1の上下フランジ3に平行して、2本ま
たはそれ以上配置することもできる。また、梁1の上面
にスラブが付く場合等、梁1の状況に応じては、一方の
フランジ3に近づけた配置もあり得る。
【0019】図6及び図7は本発明の第3実施例を示し
たもので、第1実施例と同様、溝形断面の補剛部材31
を梁1の材端部に添接したものである。第1実施例で
は、補剛部材11を梁1の中立軸近傍でボルト接合して
いたのに対し、本実施例では補剛部材31の上下にルー
ズホール6を設け、このルーズホール6に通したボルト
5により、梁1のウェブ2に止め付けている。この場合
も、補剛部材31が梁1の曲げ剛性に実質的に寄与しな
いようにしたものである。
【0020】図8及び図9は本発明の第4実施例を示し
たもので、梁1の中立軸に沿って、ウェブ2の両面に角
パイプからなる補剛部材41を添接したものである。補
剛部材41はウェブ2に対し、スポット溶接等で取り付
けることができるが、図9の断面から分かるように、梁
1の曲げ剛性に対する寄与はあまり大きくない。一方、
本実施例では補剛部材41が閉断面であり、大きなねじ
り剛性が期待できることから、ねじり剛性の向上の面か
らも、横座屈補剛効果が大きい。
【0021】図10は本発明の第5実施例を示したもの
で、第4実施例で角パイプを用いていたのに対し、本実
施例では鋼管からなる補剛部材51を梁1の中立軸に沿
って、添接している。この場合、溶接等で直接、取り付
けるのが難しいため、大小の縦リブ7,8を用いて、補
剛部材51を梁1のウェブ2に添接している。本実施例
も補剛部材51によるねじり剛性の向上を、併せて期待
したものである。
【0022】図11は本発明の第6実施例を示したもの
で、チャンネルからなる補剛部材61を第1実施例と逆
向きに、梁1のウェブ2とともに閉断面を形成するよう
に添接したものである。閉断面を形成していることで、
梁1のフランジ3部分から塑性化が進行しても、補剛部
材61が添接されている区間では、補剛部材61の拘束
効果により、ウェブ2が健全な状態で横座屈を防止する
とともに、大きなねじり剛性を保つことができる。
【0023】図12及び図13は本発明の第7実施例を
示したもので、アングルからなる補剛部材71を、梁1
のフランジ3と平行に、ウェブ2の両面、それぞれ上下
2列に配置したものである。補剛部材71はウェブ2と
ともに、閉断面を形成し、横剛性及びねじり剛性を向上
させている。アングルの代わりに半割り鋼管等を用いて
もよい。
【0024】以上の実施例は構造部材がH形鋼梁の場合
であるが、本発明はH形鋼梁に限らず、I形断面のプレ
ートガーダー、曲げが支配的なH形断面柱、その他ウェ
ブの両端にフランジを有する構造部材の横座屈補剛に適
用することができる。
【0025】
【発明の効果】 横補剛効果により、つなぎ梁等の横
座屈止めを減少させることができ、構造計画における制
約が少なくなるため、設計の自由度が増す。
【0026】 補剛部材は、補剛の対象となる構造部
材のフランジが弾性域にある状態では、実質的に構造部
材の曲げ強度、曲げ剛性に係わらないか、あるいは幾ら
か係わる程度であり、構造部材のフランジ等が塑性域に
入った状態で、ウェブにおける横座屈を防ぐことで、構
造部材を安定的に変形させ、その塑性変形能力を生かし
た設計が可能となる。
【0027】 塑性化する区間では、構造部材のフラ
ンジの剛性が極端に低下するが、ウェブに添接した補剛
部材により、ウェブが健全化するとともに、補剛部材が
弾性を持続することで、それ程大きくない補剛部材でも
梁本体の横座屈を防止するのに十分な剛性が期待でき、
さらにはフランジの局部座屈変形に伴う耐力劣化を補い
つつ、安定した変形性能を確保することができる。
【0028】 補剛部材として閉断面部材、または補
剛の対象となる構造部材のウェブとともに、閉断面を形
成する部材を用いることで、構造部材のねじり剛性の向
上にも寄与し、より一層の横座屈補剛効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す梁補剛部分の斜視図
である。
【図2】第1実施例における正面図である。
【図3】第1実施例における断面図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す梁補剛部分の正面図
である。
【図5】第2実施例における断面図である。
【図6】本発明の第3実施例を示す梁補剛部分の正面図
である。
【図7】第3実施例における断面図である。
【図8】本発明の第4実施例を示す梁補剛部分の正面図
である。
【図9】第4実施例における断面図である。
【図10】本発明の第5実施例を示す梁補剛部分の斜視
図である。
【図11】本発明の第6実施例を示す梁補剛部分の斜視
図である。
【図12】本発明の第7実施例を示す梁補剛部分の正面
図である。
【図13】第7実施例における断面図である。
【符号の説明】
1…梁、2…ウェブ、3…フランジ、4…柱、5…ボル
ト、6…ルーズホール、7,8…縦リブ、11,21,
31,41,51,61,71…補剛部材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェブの両端にフランジを有する構造部
    材の前記フランジの塑性化域を対象とした横座屈補剛構
    造であって、前記フランジの塑性化が考慮される区間を
    含む所定区間について、前記構造部材のウェブに、前記
    フランジと平行に、該フランジと所定間隔をおいて、所
    定の横剛性を与える補剛部材を添接したことを特徴とす
    る構造部材の横座屈補剛構造。
  2. 【請求項2】 前記補剛部材は、前記構造部材の弾性域
    における強度、剛性に実質的に関与しないよう、前記ウ
    ェブに対し、該ウェブの中立軸近傍でのみ止め付けてあ
    る請求項1記載の構造部材の横座屈補剛構造。
  3. 【請求項3】 前記補剛部材は、前記構造部材の弾性域
    における強度、剛性に実質的に関与しないよう、前記ウ
    ェブに対し、ルーズホールに通したボルトで接合してあ
    る請求項1記載の構造部材の横座屈補剛構造。
  4. 【請求項4】 前記補剛部材は閉断面部材である請求項
    1記載の構造部材の横座屈補剛構造。
  5. 【請求項5】 前記補剛部材は、前記ウェブとともに閉
    断面を形成している請求項1記載の構造部材の横座屈補
    剛構造。
JP13949892A 1992-05-29 1992-05-29 構造部材の横座屈補剛構造 Withdrawn JPH05331963A (ja)

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