JPH0711732A - 鉄骨有孔梁及び建造物 - Google Patents
鉄骨有孔梁及び建造物Info
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- JPH0711732A JPH0711732A JP20166093A JP20166093A JPH0711732A JP H0711732 A JPH0711732 A JP H0711732A JP 20166093 A JP20166093 A JP 20166093A JP 20166093 A JP20166093 A JP 20166093A JP H0711732 A JPH0711732 A JP H0711732A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 地震力や風力に対する耐力を損なうこと無く
無補強の孔を穿設する。 【構成】 鉄骨有孔梁１６には、無補強の孔１８が複数
個穿設され、鉄骨有孔梁１６は両端が柱２０と剛接また
は半剛接されている。孔１８は、地震荷重及び風荷重の
少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有
孔部分の曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる
時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる領
域内に穿設だれている。これにより、孔を補強しなくと
も地震力や風力に対抗することができる。
無補強の孔を穿設する。 【構成】 鉄骨有孔梁１６には、無補強の孔１８が複数
個穿設され、鉄骨有孔梁１６は両端が柱２０と剛接また
は半剛接されている。孔１８は、地震荷重及び風荷重の
少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有
孔部分の曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる
時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる領
域内に穿設だれている。これにより、孔を補強しなくと
も地震力や風力に対抗することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鉄骨有孔梁及び建造物に
係り、更に詳しくは、耐震耐風構造で且つ無補強の孔が
穿設された鉄骨有孔梁及びこの鉄骨有孔梁を利用した建
造物に関する。
係り、更に詳しくは、耐震耐風構造で且つ無補強の孔が
穿設された鉄骨有孔梁及びこの鉄骨有孔梁を利用した建
造物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】柱と梁
との構造部材から構成される構造体が、極めて希に発生
する地震あるいは強風によって大きな水平力を受ける
際、梁の端部を塑性化させることによって水平力のエネ
ルギーを吸収する構造方式が一般に採用されている。
との構造部材から構成される構造体が、極めて希に発生
する地震あるいは強風によって大きな水平力を受ける
際、梁の端部を塑性化させることによって水平力のエネ
ルギーを吸収する構造方式が一般に採用されている。
【０００３】一方、建築物では、その建築物の暖冷房、
給排水等の諸設備配管を床下（あるいは天井裏）に配置
することが多く、その際、建築物の階高の有効利用を図
るため、床下（あるいは天井裏）の梁に孔を穿設し、穿
設した孔に上記配管類を通すことが多い。
給排水等の諸設備配管を床下（あるいは天井裏）に配置
することが多く、その際、建築物の階高の有効利用を図
るため、床下（あるいは天井裏）の梁に孔を穿設し、穿
設した孔に上記配管類を通すことが多い。
【０００４】梁に孔を穿設した場合、孔を穿設した部分
（有孔部分）の梁の耐荷力が低下するため、従来、鉄骨
造では、図１（１），（２）に示すように、梁１０の孔
が穿設された部分に両側からドーナツ状のプレート１２
を溶接する方法や、孔の直径と略同じ外径の短い円形鋼
管で構成されたスリーブを孔に嵌合してウェブに溶接す
る方法や、フランジの幅に相当するプレートを斜め交差
状に溶接する方法などにより、孔穿設による耐力の低下
を補強している。この補強は、通常、梁に穿設した全て
の孔に実施されており、この補強のために鉄骨梁の製作
上多くの費用を必要としている。
（有孔部分）の梁の耐荷力が低下するため、従来、鉄骨
造では、図１（１），（２）に示すように、梁１０の孔
が穿設された部分に両側からドーナツ状のプレート１２
を溶接する方法や、孔の直径と略同じ外径の短い円形鋼
管で構成されたスリーブを孔に嵌合してウェブに溶接す
る方法や、フランジの幅に相当するプレートを斜め交差
状に溶接する方法などにより、孔穿設による耐力の低下
を補強している。この補強は、通常、梁に穿設した全て
の孔に実施されており、この補強のために鉄骨梁の製作
上多くの費用を必要としている。
【０００５】本発明は、上述した従来の事情に鑑みてな
されたものであって、構造体の地震力や風力に対する耐
力を損なうこと無く、梁に設備配管のための孔を無補強
で設け、補強に要する費用を減じた、低コストの鉄骨有
孔梁及びこの鉄骨有孔梁を利用した建造物を提供するこ
とを目的とする。
されたものであって、構造体の地震力や風力に対する耐
力を損なうこと無く、梁に設備配管のための孔を無補強
で設け、補強に要する費用を減じた、低コストの鉄骨有
孔梁及びこの鉄骨有孔梁を利用した建造物を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接される鉄骨有孔梁
であって、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震
荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用し
て鉄骨有孔梁の有孔部分の曲げ耐力が作用曲げモーメン
トと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力よ
り大きくなる領域内に穿設された孔を補強しないように
したことを特徴とする。
孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接される鉄骨有孔梁
であって、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震
荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用し
て鉄骨有孔梁の有孔部分の曲げ耐力が作用曲げモーメン
トと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力よ
り大きくなる領域内に穿設された孔を補強しないように
したことを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、孔が穿設され且つ
柱と剛接又は半剛接される鉄骨有孔梁であって、柱と剛
接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の
少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有
孔部分の曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる
時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる領
域内に前記孔を穿設したことを特徴とする。
柱と剛接又は半剛接される鉄骨有孔梁であって、柱と剛
接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の
少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有
孔部分の曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる
時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる領
域内に前記孔を穿設したことを特徴とする。
【０００８】請求項３記載の発明は、孔が穿設され且つ
柱と剛接又は半剛接される断面が一様な鉄骨有孔梁であ
って、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重
及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄
骨有孔梁の有孔部分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメン
トと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力よ
り大きくなる領域内に穿設された孔を補強しないように
したことを特徴とする。
柱と剛接又は半剛接される断面が一様な鉄骨有孔梁であ
って、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重
及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄
骨有孔梁の有孔部分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメン
トと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力よ
り大きくなる領域内に穿設された孔を補強しないように
したことを特徴とする。
【０００９】請求項４記載の発明は、孔が穿設され且つ
柱と剛接又は半剛接される断面が一様な鉄骨有孔梁であ
って、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重
及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄
骨有孔梁の有孔部分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメン
トと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力よ
り大きくなる領域内に前記孔を穿設したことを特徴とす
る。
柱と剛接又は半剛接される断面が一様な鉄骨有孔梁であ
って、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重
及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄
骨有孔梁の有孔部分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメン
トと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力よ
り大きくなる領域内に前記孔を穿設したことを特徴とす
る。
【００１０】請求項５記載の発明は、孔が穿設され且つ
柱と剛接又は半剛接されると共に中央部断面が一様で且
つ両端部断面が中央部断面より幅厚比の小さい鉄骨有孔
梁であって、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地
震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用
して鉄骨有孔梁の中央部の有孔部分の弾性限曲げ耐力が
作用曲げモーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐
力が作用剪断力より大きくなる領域内に穿設された孔を
補強しないようにしたことを特徴とする。
柱と剛接又は半剛接されると共に中央部断面が一様で且
つ両端部断面が中央部断面より幅厚比の小さい鉄骨有孔
梁であって、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地
震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用
して鉄骨有孔梁の中央部の有孔部分の弾性限曲げ耐力が
作用曲げモーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐
力が作用剪断力より大きくなる領域内に穿設された孔を
補強しないようにしたことを特徴とする。
【００１１】請求項６記載の発明は、請求項５に記載の
鉄骨有孔梁において、前記鉄骨有孔梁の両端部の有孔部
分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる
時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる両
端部の領域内に穿設された孔を補強しないようにしたこ
とを特徴とする。
鉄骨有孔梁において、前記鉄骨有孔梁の両端部の有孔部
分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる
時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる両
端部の領域内に穿設された孔を補強しないようにしたこ
とを特徴とする。
【００１２】請求項７記載の発明は、孔が穿設され且つ
柱と剛接又は半剛接されると共に中央部断面が一様で且
つ両端部断面が中央部断面より幅厚比の小さい鉄骨有孔
梁であって、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地
震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用
して鉄骨有孔梁の有孔部分の弾性限曲げ耐力が作用曲げ
モーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用
剪断力より大きくなる領域内に前記孔を穿設したことを
特徴とする。
柱と剛接又は半剛接されると共に中央部断面が一様で且
つ両端部断面が中央部断面より幅厚比の小さい鉄骨有孔
梁であって、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有孔梁に地
震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用
して鉄骨有孔梁の有孔部分の弾性限曲げ耐力が作用曲げ
モーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用
剪断力より大きくなる領域内に前記孔を穿設したことを
特徴とする。
【００１３】請求項８記載の発明は、請求項７に記載の
鉄骨有孔梁において、前記鉄骨有孔梁の両端部の有孔部
分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる
時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる両
端部の領域内に前記孔を更に穿設したことを特徴とす
る。
鉄骨有孔梁において、前記鉄骨有孔梁の両端部の有孔部
分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる
時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる両
端部の領域内に前記孔を更に穿設したことを特徴とす
る。
【００１４】請求項９記載の発明に係る鉄骨有孔梁は、
フランジとウェブとから成り、断面が一様なＨ形鋼の梁
端からの距離ｄが以下の式を満足するウェブの領域に、
無補強の孔を穿設したことを特徴とする。
フランジとウェブとから成り、断面が一様なＨ形鋼の梁
端からの距離ｄが以下の式を満足するウェブの領域に、
無補強の孔を穿設したことを特徴とする。
【００１５】
【数７】
【００１６】ただし、 Ｍph：孔断面欠損を考慮した梁の全塑性モーメント ｄ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑph：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。
【００１７】請求項１０記載の発明に係る鉄骨有孔梁で
あって、フランジとウェブとから成り、フランジ中央部
の幅厚比が所定値で且つフランジ両端部の幅厚比が前記
所定値より小さいＨ形鋼の梁端からの距離ｄe が以下の
式を満足するウェブの領域に、無補強の孔を穿設したこ
とを特徴とする。
あって、フランジとウェブとから成り、フランジ中央部
の幅厚比が所定値で且つフランジ両端部の幅厚比が前記
所定値より小さいＨ形鋼の梁端からの距離ｄe が以下の
式を満足するウェブの領域に、無補強の孔を穿設したこ
とを特徴とする。
【００１８】
【数８】
【００１９】ただし、 Ｍeh：有孔部分の弾性限モーメント ｄe ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑeh：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力に降伏剪断耐力係数を乗じた値 Ｍehf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
みの弾性限モーメント である。
部分の降伏剪断力に降伏剪断耐力係数を乗じた値 Ｍehf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
みの弾性限モーメント である。
【００２０】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の鉄骨有孔梁において、前記Ｈ形鋼の梁端からの距離ｄ
が以下の式を満足するウェブの領域に、無補強の孔を更
に穿設したことを特徴とする。
の鉄骨有孔梁において、前記Ｈ形鋼の梁端からの距離ｄ
が以下の式を満足するウェブの領域に、無補強の孔を更
に穿設したことを特徴とする。
【００２１】
【数９】
【００２２】ただし、 Ｍph：孔断面欠損を考慮した梁の全塑性モーメント ｄ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑph：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。
【００２３】請求項１２記載の発明は、柱と、孔が穿設
された鉄骨有孔梁とから構成された剛接又は半剛接骨組
を備えた建造物において、鉄骨有孔梁に地震荷重及び風
荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔
梁の有孔部分の曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しく
なる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくな
る領域内に前記孔を穿設したことを特徴とする。
された鉄骨有孔梁とから構成された剛接又は半剛接骨組
を備えた建造物において、鉄骨有孔梁に地震荷重及び風
荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔
梁の有孔部分の曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しく
なる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくな
る領域内に前記孔を穿設したことを特徴とする。
【００２４】請求項１３記載の発明は、柱と孔が穿設さ
れた断面が一様な鉄骨有孔梁とから構成された剛接又は
半剛接骨組みを備えた建造物において、鉄骨有孔梁に地
震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用
して鉄骨有孔梁の有孔部分の塑性曲げ耐力が作用曲げモ
ーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪
断力より大きくなる領域内に前記孔を穿設したことを特
徴とする。
れた断面が一様な鉄骨有孔梁とから構成された剛接又は
半剛接骨組みを備えた建造物において、鉄骨有孔梁に地
震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用
して鉄骨有孔梁の有孔部分の塑性曲げ耐力が作用曲げモ
ーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪
断力より大きくなる領域内に前記孔を穿設したことを特
徴とする。
【００２５】請求項１４記載の発明は、柱と、孔が穿設
されると共に中央部断面が一様で且つ両端部断面が中央
部断面より幅厚比の小さい鉄骨有孔梁とから構成された
剛接又は半剛接骨組みを備えた建造物において、鉄骨有
孔梁に地震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷
重が作用して鉄骨有孔梁の有孔部分の弾性限曲げ耐力が
作用曲げモーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐
力が作用剪断力より大きくなる領域内に前記孔を穿設し
たことを特徴とする。
されると共に中央部断面が一様で且つ両端部断面が中央
部断面より幅厚比の小さい鉄骨有孔梁とから構成された
剛接又は半剛接骨組みを備えた建造物において、鉄骨有
孔梁に地震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷
重が作用して鉄骨有孔梁の有孔部分の弾性限曲げ耐力が
作用曲げモーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐
力が作用剪断力より大きくなる領域内に前記孔を穿設し
たことを特徴とする。
【００２６】請求項１５記載の発明は、請求項１４記載
の建造物において、前記鉄骨有孔梁の両端部の有孔部分
の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる時、
有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる両端部
の領域内に前記孔を更に穿設したことを特徴とする。
の建造物において、前記鉄骨有孔梁の両端部の有孔部分
の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる時、
有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる両端部
の領域内に前記孔を更に穿設したことを特徴とする。
【００２７】請求項１６記載の発明に係る建造物は、柱
と、フランジとウエブとから成る断面が一様なＨ形鋼の
梁端からの距離ｄが以下の式を満足するウエブの領域
に、無補強の孔を穿設した鉄骨有孔梁と、から構成され
た剛接又は半剛接骨組を備えている。
と、フランジとウエブとから成る断面が一様なＨ形鋼の
梁端からの距離ｄが以下の式を満足するウエブの領域
に、無補強の孔を穿設した鉄骨有孔梁と、から構成され
た剛接又は半剛接骨組を備えている。
【００２８】
【数１０】
【００２９】ただし、 Ｍph：孔断面欠損を考慮した梁の全塑性モーメント ｄ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑph：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。
【００３０】請求項１７記載の発明に係る建造物は、柱
と、フランジとウェブとから成り，フランジ中央部の幅
厚比が所定値で且つフランジ両端部の幅厚比が前記所定
値より小さいＨ形鋼の梁端からの距離ｄe が以下の式を
満足するウェブの領域に、無補強の孔を穿設した鉄骨有
孔梁と、から構成された剛接又は半剛接骨組みを備えて
いる。
と、フランジとウェブとから成り，フランジ中央部の幅
厚比が所定値で且つフランジ両端部の幅厚比が前記所定
値より小さいＨ形鋼の梁端からの距離ｄe が以下の式を
満足するウェブの領域に、無補強の孔を穿設した鉄骨有
孔梁と、から構成された剛接又は半剛接骨組みを備えて
いる。
【００３１】
【数１１】
【００３２】ただし、 Ｍeh：有孔部分の弾性限モーメント ｄe ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑeh：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力に降伏剪断耐力係数を乗じた値 Ｍehf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
みの弾性限モーメント である。
部分の降伏剪断力に降伏剪断耐力係数を乗じた値 Ｍehf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
みの弾性限モーメント である。
【００３３】請求項１８記載の発明は、請求項１７記載
の建造物において、前記Ｈ形鋼の梁端からの距離ｄが以
下の式を満足するウェブの領域に、無補強の孔を更に穿
設したことを特徴とする。
の建造物において、前記Ｈ形鋼の梁端からの距離ｄが以
下の式を満足するウェブの領域に、無補強の孔を更に穿
設したことを特徴とする。
【００３４】
【数１２】
【００３５】ただし、 Ｍph：孔断面欠損を考慮した梁の全塑性モーメント ｄ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑph：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。
【００３６】
【作用】請求項１記載の鉄骨有孔梁は、孔が穿設され且
つ柱と剛接又は半剛接され、建造物に使用される。この
鉄骨有孔梁において、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有
孔梁に地震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷
重が作用して鉄骨有孔梁の有孔部分の曲げ耐力が作用曲
げモーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作
用剪断力より大きくなる領域内に穿設された孔は補強さ
れていない。この領域外にも孔を穿設しても良いが、そ
の場合には補強する必要がある。
つ柱と剛接又は半剛接され、建造物に使用される。この
鉄骨有孔梁において、柱と剛接又は半剛接された鉄骨有
孔梁に地震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積載荷
重が作用して鉄骨有孔梁の有孔部分の曲げ耐力が作用曲
げモーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作
用剪断力より大きくなる領域内に穿設された孔は補強さ
れていない。この領域外にも孔を穿設しても良いが、そ
の場合には補強する必要がある。
【００３７】また、請求項２記載の鉄骨有孔梁の如く上
記領域内にのみ孔を穿設することができる。
記領域内にのみ孔を穿設することができる。
【００３８】請求項３記載の鉄骨有孔梁は、断面が一様
であり、孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接され、建
造物に使用される。この鉄骨有孔梁において、柱と剛接
又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少
なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有孔
部分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる
時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる領
域内に穿設された孔は補強されていない。この領域外に
も孔を穿設しても良いが、その場合には補強する必要が
ある。
であり、孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接され、建
造物に使用される。この鉄骨有孔梁において、柱と剛接
又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少
なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有孔
部分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる
時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる領
域内に穿設された孔は補強されていない。この領域外に
も孔を穿設しても良いが、その場合には補強する必要が
ある。
【００３９】また、請求項４に記載の鉄骨有孔梁の如く
上記領域内にのみ孔を穿設することができる。
上記領域内にのみ孔を穿設することができる。
【００４０】請求項５記載の鉄骨有孔梁は、中央部断面
が一様で且つ両端部断面が中央部断面より幅厚比が小さ
く、孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接され、建造物
に使用される。この鉄骨有孔梁において、柱と剛接又は
半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少なく
とも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の中央部の
有孔部分の弾性限曲げ耐力が作用曲げモーメントと等し
くなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きく
なる領域内に穿設された孔は補強されていない。この領
域外にも孔を穿設しても良いが、その場合には補強する
必要がある。
が一様で且つ両端部断面が中央部断面より幅厚比が小さ
く、孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接され、建造物
に使用される。この鉄骨有孔梁において、柱と剛接又は
半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少なく
とも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の中央部の
有孔部分の弾性限曲げ耐力が作用曲げモーメントと等し
くなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きく
なる領域内に穿設された孔は補強されていない。この領
域外にも孔を穿設しても良いが、その場合には補強する
必要がある。
【００４１】また、請求項７記載の鉄骨有孔梁の如く、
上記領域内にのみ孔を穿設することができる。
上記領域内にのみ孔を穿設することができる。
【００４２】請求項６記載の鉄骨有孔梁は、請求項５記
載の鉄骨有孔梁において、有孔部分の剪断耐力が作用剪
断力より大きくなる両端部の領域内に穿設された孔も補
強されていない。この領域外の両端部の領域に孔を穿設
しても良いが、その場合には補強する必要がある。
載の鉄骨有孔梁において、有孔部分の剪断耐力が作用剪
断力より大きくなる両端部の領域内に穿設された孔も補
強されていない。この領域外の両端部の領域に孔を穿設
しても良いが、その場合には補強する必要がある。
【００４３】また、請求項８記載の鉄骨有孔梁の如く、
上記領域内にのみ孔を穿設することができる。
上記領域内にのみ孔を穿設することができる。
【００４４】請求項９記載の鉄骨有孔梁の如く、梁が断
面一様であるＨ形鋼の場合には、梁端からの距離ｄが上
記の式を満足するウエブの領域に、無補強の孔を穿設す
ることができる。
面一様であるＨ形鋼の場合には、梁端からの距離ｄが上
記の式を満足するウエブの領域に、無補強の孔を穿設す
ることができる。
【００４５】請求項１０記載の鉄骨有孔梁の如く、梁が
フランジ中央部の幅厚比が所定値で且つフランジ両端部
の幅厚比が前記所定値より小さいＨ形鋼の場合には、梁
端からの距離ｄe が上記の式を満足するウエブの領域
に、無補強の孔を穿設することができる。
フランジ中央部の幅厚比が所定値で且つフランジ両端部
の幅厚比が前記所定値より小さいＨ形鋼の場合には、梁
端からの距離ｄe が上記の式を満足するウエブの領域
に、無補強の孔を穿設することができる。
【００４６】請求項１１記載の鉄骨有孔梁の如く、梁が
フランジ中央部の幅厚比が所定値で且つフランジ両端部
の幅厚比が前記所定値より小さいＨ形鋼の場合に、梁端
からの距離ｄe が上記の式を満足するウエブの領域に、
無補強の孔を穿設し、梁端からの距離ｄが上記の式を満
足するウエブの領域に、無補強の孔を更にに穿設するこ
とができる。
フランジ中央部の幅厚比が所定値で且つフランジ両端部
の幅厚比が前記所定値より小さいＨ形鋼の場合に、梁端
からの距離ｄe が上記の式を満足するウエブの領域に、
無補強の孔を穿設し、梁端からの距離ｄが上記の式を満
足するウエブの領域に、無補強の孔を更にに穿設するこ
とができる。
【００４７】
【実施例】以下、本発明の第１実施例を図２ないし図８
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００４８】図２（１），（２）に示すように、本実施
例の鉄骨有孔梁１６は、無補強の孔１８が複数個穿設さ
れ、両端が柱２０と剛接又は半剛接されている。孔１８
の形状は、円形、楕円形、正方形、長方形、三角形、台
形等の何れでもよいが、以下では説明を簡単にするため
に、幅がＢ、厚みがｔf のフランジ１６Ａと、うちのり
の梁成がｈで厚みがｔw のウエブ１６Ｂから成るＨ形鋼
の梁１６に円形貫通孔１８を穿設する場合を例にとって
説明する。
例の鉄骨有孔梁１６は、無補強の孔１８が複数個穿設さ
れ、両端が柱２０と剛接又は半剛接されている。孔１８
の形状は、円形、楕円形、正方形、長方形、三角形、台
形等の何れでもよいが、以下では説明を簡単にするため
に、幅がＢ、厚みがｔf のフランジ１６Ａと、うちのり
の梁成がｈで厚みがｔw のウエブ１６Ｂから成るＨ形鋼
の梁１６に円形貫通孔１８を穿設する場合を例にとって
説明する。
【００４９】無補強の孔１８を穿設することができる梁
端からの最短距離ｄは次のように決定する。先ず、鉄骨
有孔梁には、終局状態における応力分布として、鉛直荷
重と梁の両端がヒンジとなる地震力（または風力）とが
作用していると仮定する。この状態で梁端の曲げモーメ
ントと剪断力とが求まれば、設定された断面の梁の任意
の位置で作用する曲げモーメント分布と剪断力分布とが
既知となる。
端からの最短距離ｄは次のように決定する。先ず、鉄骨
有孔梁には、終局状態における応力分布として、鉛直荷
重と梁の両端がヒンジとなる地震力（または風力）とが
作用していると仮定する。この状態で梁端の曲げモーメ
ントと剪断力とが求まれば、設定された断面の梁の任意
の位置で作用する曲げモーメント分布と剪断力分布とが
既知となる。
【００５０】次に、設定された梁の無孔部分と有孔部分
との終局状態における耐力を設定する。梁が曲げモーメ
ントと同時に剪断力を受ける時には、剪断力の大きさに
よって全塑性モーメントの値は減少する。これは、曲げ
モーメントＭと剪断力Ｑの相関関係図で表すことがで
き、無孔部分の曲げモーメントと剪断力の相関関係は図
３のようになる。ここに、Ｍp は全塑性モーメント、Ｍ
pf はフランジのみの全塑性モーメント、及びＱy は剪
断降伏耐力である。
との終局状態における耐力を設定する。梁が曲げモーメ
ントと同時に剪断力を受ける時には、剪断力の大きさに
よって全塑性モーメントの値は減少する。これは、曲げ
モーメントＭと剪断力Ｑの相関関係図で表すことがで
き、無孔部分の曲げモーメントと剪断力の相関関係は図
３のようになる。ここに、Ｍp は全塑性モーメント、Ｍ
pf はフランジのみの全塑性モーメント、及びＱy は剪
断降伏耐力である。
【００５１】また、有孔部分の曲げモーメントＭと剪断
力Ｑとの相関関係は図４のように表せる。ここに、Ｍph
は孔断面欠損を考慮した梁の全塑性モーメント、Ｍ
phf はフィーレンディール効果を考慮したフランジのみ
の全塑性モーメント、及びＱphはフィーレンディール効
果を考慮した有孔部分ウェブの降伏剪断力である。そし
て、図３の相関関係を用いて梁の両端の終局状態におけ
る曲げモーメントＭ PL（図５において左端）、ＭPR（図
５において右端）を算出する。曲げモーメントＭPL、Ｍ
PRにより、梁の任意点における曲げモーメントと剪断力
とが決定できる。これにより、図４の相関関係を用いて
有孔部分の曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくな
り、且つ有孔部分の剪断力が作用剪断力より大きいとき
の最短距離ｄが求まる。
力Ｑとの相関関係は図４のように表せる。ここに、Ｍph
は孔断面欠損を考慮した梁の全塑性モーメント、Ｍ
phf はフィーレンディール効果を考慮したフランジのみ
の全塑性モーメント、及びＱphはフィーレンディール効
果を考慮した有孔部分ウェブの降伏剪断力である。そし
て、図３の相関関係を用いて梁の両端の終局状態におけ
る曲げモーメントＭ PL（図５において左端）、ＭPR（図
５において右端）を算出する。曲げモーメントＭPL、Ｍ
PRにより、梁の任意点における曲げモーメントと剪断力
とが決定できる。これにより、図４の相関関係を用いて
有孔部分の曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくな
り、且つ有孔部分の剪断力が作用剪断力より大きいとき
の最短距離ｄが求まる。
【００５２】この最短距離ｄの求め方について更に詳述
する。まず、適用条件として次の４つの条件を考える。
ただし、Ｒは孔の半径、ｈはうちのり梁成、ｔW はウエ
ブの厚みである。
する。まず、適用条件として次の４つの条件を考える。
ただし、Ｒは孔の半径、ｈはうちのり梁成、ｔW はウエ
ブの厚みである。
【００５３】（１）孔は梁成の中心にあける。
【００５４】
【数１３】
【００５５】すなわち、孔の直径２Ｒは梁成の６０％以
下とする。 （３）ウエブ幅厚比ｈ／ｔW は、基準法で定めるＦＡラ
ンクとする。
下とする。 （３）ウエブ幅厚比ｈ／ｔW は、基準法で定めるＦＡラ
ンクとする。
【００５６】（ＳＳ４１，ＳＭ５０） （４）複数孔のときは孔のピッチＰ（孔の中心から中心
までの距離）はＰ＞ｈとする。
までの距離）はＰ＞ｈとする。
【００５７】上記の適用条件で終局状態における応力分
布を考える（但し、以下では、歪硬化を考えず、完全−
弾塑性形のσ−ε関係を用いて行っている）。なお、鉛
直荷重時の柱の軸変形、節点回転によって生ずる剪断力
は無視する。
布を考える（但し、以下では、歪硬化を考えず、完全−
弾塑性形のσ−ε関係を用いて行っている）。なお、鉛
直荷重時の柱の軸変形、節点回転によって生ずる剪断力
は無視する。
【００５８】原点よりｘの位置における剪断力Ｑx は、
梁の長さ（スパン長）をＬ、鉛直荷重密度をｗとする
と、次の（１）式で与えられる。
梁の長さ（スパン長）をＬ、鉛直荷重密度をｗとする
と、次の（１）式で与えられる。
【００５９】
【数１４】
【００６０】図５のような右手座標系では、Ｑx は負号
となるが、絶対値を問題とするので正号で表示してい
る。
となるが、絶対値を問題とするので正号で表示してい
る。
【００６１】（１）式から理解されるように、剪断力Ｑ
x はｘが増加するに従って、左Ｌから右Ｒの方へ増大す
る。
x はｘが増加するに従って、左Ｌから右Ｒの方へ増大す
る。
【００６２】曲げモーメントＭPL、ＭPRは剪断力の大き
さにより異なる値をとる。また、合成梁の場合は正曲
げ、負曲げによっても値が異なる。
さにより異なる値をとる。また、合成梁の場合は正曲
げ、負曲げによっても値が異なる。
【００６３】ここでは問題を単純化して、スラブの寄与
を無視して、鉄骨梁のみで考える。スラブの耐力寄与分
は余力とする。
を無視して、鉄骨梁のみで考える。スラブの耐力寄与分
は余力とする。
【００６４】Ｈ形断面無孔部分の終局状態における曲げ
モーメントＭx と剪断力Ｑx との関係、すなわちＭ−Ｑ
相関関係は図４より近似的に次式で与えられる。
モーメントＭx と剪断力Ｑx との関係、すなわちＭ−Ｑ
相関関係は図４より近似的に次式で与えられる。
【００６５】
【数１５】
【００６６】ただし、Ｑx ≦Ｑy であり、ＭpfはＢｔf
（ｈ＋ｔf ）σy f で表せるフランジのみの全塑性モー
メント（ただし、Ｂ：フランジの幅、ｔf ：フランジの
厚み、σy f ：フランジ材の降伏点である）、Ｑy はｈ
ｔw τyw で表せるウエブの降伏剪断力（ただし、
ｔw ：ウエブの厚み、τyw ＝σyw ／√３（σyw ：
ウエブ材の降伏点））である。
（ｈ＋ｔf ）σy f で表せるフランジのみの全塑性モー
メント（ただし、Ｂ：フランジの幅、ｔf ：フランジの
厚み、σy f ：フランジ材の降伏点である）、Ｑy はｈ
ｔw τyw で表せるウエブの降伏剪断力（ただし、
ｔw ：ウエブの厚み、τyw ＝σyw ／√３（σyw ：
ウエブ材の降伏点））である。
【００６７】（１）式において、ｘ＝０，Ｌのときの剪
断力ＱL ，ＱR は次のようになる。
断力ＱL ，ＱR は次のようになる。
【００６８】
【数１６】
【００６９】この剪断力ＱL ，ＱR を（２）式のＱｘに
代入し、
代入し、
【００７０】
【数１７】
【００７１】と、Ｑy ＝ｈｔw σyw／√３の関係を用い
て曲げモーメントＭPL、ＭPRを求めると次のようにな
る。
て曲げモーメントＭPL、ＭPRを求めると次のようにな
る。
【００７２】
【数１８】
【００７３】梁端から距離ｄの位置に作用する剪断力 d
ＱL 、 dＱR は、（１）式にそれぞれ、ｘ＝ｄ、ｘ＝Ｌ
−ｄを代入し、且つ、（３）式のＭPL、ＭPRを用いて
（４）式のように表せる。
ＱL 、 dＱR は、（１）式にそれぞれ、ｘ＝ｄ、ｘ＝Ｌ
−ｄを代入し、且つ、（３）式のＭPL、ＭPRを用いて
（４）式のように表せる。
【００７４】
【数１９】
【００７５】原点からｘの位置に作用する曲げモーメン
トＭx は、次の式で与えられる。
トＭx は、次の式で与えられる。
【００７６】
【数２０】
【００７７】上記（３）式と（５）式より梁端よりｘ＝
ｄ、ｘ＝Ｌ−ｄの位置での曲げモーメント dＭL 、 dＭ
R はそれぞれ次のようになる。
ｄ、ｘ＝Ｌ−ｄの位置での曲げモーメント dＭL 、 dＭ
R はそれぞれ次のようになる。
【００７８】
【数２１】
【００７９】なお、上式で dＭR の負号は抹消して絶対
値で考える。上記（４）、（６）式より、明らかに dＱ
L ＜ dＱR 、 dＭL ＞ dＭR であり、梁端から距離ｄの
位置の剪断力と曲げモーメントは左右端で大小関係が逆
になっている。
値で考える。上記（４）、（６）式より、明らかに dＱ
L ＜ dＱR 、 dＭL ＞ dＭR であり、梁端から距離ｄの
位置の剪断力と曲げモーメントは左右端で大小関係が逆
になっている。
【００８０】地震時や強風時にはモーメント分布は逆転
を繰り返すので、左側と右側のうち条件が厳しい方を検
討すればよい。
を繰り返すので、左側と右側のうち条件が厳しい方を検
討すればよい。
【００８１】孔位置での図５に示す終局状態における曲
げモーメントＭh と剪断力Ｑh の相関関係式は、上記
（２）式と同様に次の（７）式で与えられる。
げモーメントＭh と剪断力Ｑh の相関関係式は、上記
（２）式と同様に次の（７）式で与えられる。
【００８２】
【数２２】
【００８３】なお、上記、α、βにおいて、設計的には
第３項を無視してよい。また、上記（７）、（８）式に
おける記号は次の通りである。
第３項を無視してよい。また、上記（７）、（８）式に
おける記号は次の通りである。
【００８４】Ｍph：孔断面欠損を考慮した、梁の全塑性
モーメント Ｍpf：フランジのみの全塑性モーメント Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
みの全塑性モーメント Ｑph：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力 梁の端部が終局状態になる場合、すなわち有孔部分の曲
げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる時、有孔部分
の剪断耐力が作用剪断力より大きくなれば、孔を補強し
なくてよい。
モーメント Ｍpf：フランジのみの全塑性モーメント Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
みの全塑性モーメント Ｑph：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力 梁の端部が終局状態になる場合、すなわち有孔部分の曲
げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる時、有孔部分
の剪断耐力が作用剪断力より大きくなれば、孔を補強し
なくてよい。
【００８５】まず、上記条件より、有孔部分の曲げ耐力
が作用曲げモーメントと等しいことが必要であるので、
左端Ｌに於いては（６）式の dＭL と（７）式のＭh と
が等しければよい。これより、剪断力Ｑh を求めると、
が作用曲げモーメントと等しいことが必要であるので、
左端Ｌに於いては（６）式の dＭL と（７）式のＭh と
が等しければよい。これより、剪断力Ｑh を求めると、
【００８６】
【数２３】
【００８７】また、上記条件より剪断力Ｑh が（４）式
の作用剪断力 dＱL より大きくなる必要があるので次の
（１０）式が得られる。
の作用剪断力 dＱL より大きくなる必要があるので次の
（１０）式が得られる。
【００８８】
【数２４】
【００８９】一方、右端Ｒに於いては、左端Ｌの場合と
同様に、（６）式の dＭR と（７）式のＭh とが等しけ
ればよい。これより、剪断力Ｑh を求めると、
同様に、（６）式の dＭR と（７）式のＭh とが等しけ
ればよい。これより、剪断力Ｑh を求めると、
【００９０】
【数２５】
【００９１】また、上記条件より、剪断力Ｑh が（４）
式の作用剪断力 dＱR より大きくなる必要があるので、
次の（１１）式が得られる。
式の作用剪断力 dＱR より大きくなる必要があるので、
次の（１１）式が得られる。
【００９２】
【数２６】
【００９３】上記（10）、（11）式の右端、左端での条
件よりそれぞれ距離ｄを求め、いづれか大きい方が許容
される距離ｄの値になる。なお、（10）、（11）式中の
諸量は、以下の通りである。
件よりそれぞれ距離ｄを求め、いづれか大きい方が許容
される距離ｄの値になる。なお、（10）、（11）式中の
諸量は、以下の通りである。
【００９４】
【数２７】
【００９５】フィーレンディール効果を考慮した有孔部
分ウエブの降伏剪断力Ｑph：（９）式 フィーレンディール効果を考慮したフランジの全塑性モ
ーメントＭphf ：（８）式 以上の結果、梁の両端から距離ｄ以上の梁スパン中間の
ウェブ領域には梁成ｈ（フランジ内のり成）より大きい
間隔（ピッチ：Ｐ）で円形貫通孔を複数個設けることが
できる。孔の直径は梁成の６０％以下である。また、耐
震性能を有する梁として、梁端のヒンジを形成する塑性
域における幅厚比は、学会Ｐ−Ｉクラス又はセンターＦ
Ａクラスの幅厚比を満足する。
分ウエブの降伏剪断力Ｑph：（９）式 フィーレンディール効果を考慮したフランジの全塑性モ
ーメントＭphf ：（８）式 以上の結果、梁の両端から距離ｄ以上の梁スパン中間の
ウェブ領域には梁成ｈ（フランジ内のり成）より大きい
間隔（ピッチ：Ｐ）で円形貫通孔を複数個設けることが
できる。孔の直径は梁成の６０％以下である。また、耐
震性能を有する梁として、梁端のヒンジを形成する塑性
域における幅厚比は、学会Ｐ−Ｉクラス又はセンターＦ
Ａクラスの幅厚比を満足する。
【００９６】次に、適用限界について考察する。適用限
界は、梁スパン中間に塑性ヒンジ（最大モーメント）が
生じないことである。塑性ヒンジ点で剪断力が零、即ち
曲げモーメントの１階微分が
界は、梁スパン中間に塑性ヒンジ（最大モーメント）が
生じないことである。塑性ヒンジ点で剪断力が零、即ち
曲げモーメントの１階微分が
【００９７】
【数２８】
【００９８】の条件を満足する上記（５）式より塑性ヒ
ンジ点位置ｘを求め、（３）式を用いてＭPL、ＭPRを消
去すると、ｘ≦０とＬ≦ｘより次の条件が得られる。
ンジ点位置ｘを求め、（３）式を用いてＭPL、ＭPRを消
去すると、ｘ≦０とＬ≦ｘより次の条件が得られる。
【００９９】
【数２９】
【０１００】実用計算に於いては、孔位置での曲げモー
メントＭh と剪断力Ｑh の相関式を表す上記（７）式に
おいて、Ｑh ≦Ｑphを先に確認しておくのがよい。
メントＭh と剪断力Ｑh の相関式を表す上記（７）式に
おいて、Ｑh ≦Ｑphを先に確認しておくのがよい。
【０１０１】次に上記（10）、（11）式を以下の記号の
関係に無次元量を導入して書き換えると次の（13）式が
得られる。
関係に無次元量を導入して書き換えると次の（13）式が
得られる。
【０１０２】
【数３０】
【０１０３】右辺の第２項は明らかに正であるから正号
の場合について検討すればよい。
の場合について検討すればよい。
【０１０４】
【数３１】
【０１０５】即ち、（14）式を満足するｄを採用すれば
孔は無補強でよい。短スパンの梁では（14）式を満足さ
せるのは難しい場合が多いが、１）孔を小さくする、
２）ウェブの降伏点を上げる、３）フランジ面積を小さ
くする、４）ウェブを厚くする等の対策をとればよい。
孔は無補強でよい。短スパンの梁では（14）式を満足さ
せるのは難しい場合が多いが、１）孔を小さくする、
２）ウェブの降伏点を上げる、３）フランジ面積を小さ
くする、４）ウェブを厚くする等の対策をとればよい。
【０１０６】次に、上記の内容を実験によって検討す
る。まず、鉛直荷重が作用しない場合は上記においてｗ
＝０とすればよい。この条件より、上記（10）、（11）
式は次のようになる。
る。まず、鉛直荷重が作用しない場合は上記においてｗ
＝０とすればよい。この条件より、上記（10）、（11）
式は次のようになる。
【０１０７】
【数３２】
【０１０８】以下で孔位置降伏先行の実験データだけを
集めて、理論値の妥当性の検証を行う。理論評価式で
は、断面の幅厚比（ｈ／ｔw 、ｂ／ｔf ）、孔の大き
さ、
集めて、理論値の妥当性の検証を行う。理論評価式で
は、断面の幅厚比（ｈ／ｔw 、ｂ／ｔf ）、孔の大き
さ、
【０１０９】
【数３３】
【０１１０】材料強度が関係するので、普遍的評価は困
難であるが、これらの比較的近いものを取り上げ比較、
検討を行う。表１は比較の一覧である。
難であるが、これらの比較的近いものを取り上げ比較、
検討を行う。表１は比較の一覧である。
【０１１１】
【表１】
【０１１２】これを１つの図上に表したものが図６であ
る。線Ａは純剪断を受けるＨＳ−１、ＨＳ−２、ＨＳ−
３の試験体、線Ｂは曲げ剪断を受けるＨＢＳ−１，ＨＢ
Ｓ−２，ＨＢＳ−３，ＨＢＳ−４である。○、●印はＨ
Ｓ−１〜ＨＳ−３及びＨＢＳ−１の実験値、□、■はＨ
ＢＳ−２〜ＨＢＳ−４の実験値、またそれぞれの白抜き
の印は降伏荷重、黒く塗りつぶした印は、終局耐力であ
る。降伏耐力に関しては、理論値と実験値との対応は良
好である。問題は有孔梁の終局状態での耐力・変形能力
であるから、有孔部分の降伏（全塑性状態）後終局耐力
に至る迄の余力と無孔部分である梁端の全塑性耐力から
終局耐力に至る迄の余力とを比較しておく必要がある。
る。線Ａは純剪断を受けるＨＳ−１、ＨＳ−２、ＨＳ−
３の試験体、線Ｂは曲げ剪断を受けるＨＢＳ−１，ＨＢ
Ｓ−２，ＨＢＳ−３，ＨＢＳ−４である。○、●印はＨ
Ｓ−１〜ＨＳ−３及びＨＢＳ−１の実験値、□、■はＨ
ＢＳ−２〜ＨＢＳ−４の実験値、またそれぞれの白抜き
の印は降伏荷重、黒く塗りつぶした印は、終局耐力であ
る。降伏耐力に関しては、理論値と実験値との対応は良
好である。問題は有孔梁の終局状態での耐力・変形能力
であるから、有孔部分の降伏（全塑性状態）後終局耐力
に至る迄の余力と無孔部分である梁端の全塑性耐力から
終局耐力に至る迄の余力とを比較しておく必要がある。
【０１１３】上記各試験体の終局耐力の降伏耐力に対す
る比は表２のようになっている。
る比は表２のようになっている。
【０１１４】
【表２】
【０１１５】一方Ｈ形断面部材の材端における、終局耐
力のＨ形断面の全塑性モーメントＭ p からの上昇率は、
鋼材料の応力−歪関係（降伏比）、断面要素の局部座屈
強さで決り、ｈ／ｔw 、ｂ／ｔf がその主なパラメータ
であるが鋼材料の応力−歪関係（降伏比）にも影響され
る。今回の試験体の応力−歪関係をＳＭ４９０並みのそ
れとして評価すると
力のＨ形断面の全塑性モーメントＭ p からの上昇率は、
鋼材料の応力−歪関係（降伏比）、断面要素の局部座屈
強さで決り、ｈ／ｔw 、ｂ／ｔf がその主なパラメータ
であるが鋼材料の応力−歪関係（降伏比）にも影響され
る。今回の試験体の応力−歪関係をＳＭ４９０並みのそ
れとして評価すると
【０１１６】
【数３４】
【０１１７】Ｓ：全塑性状態から最大耐力迄の耐力上昇
率 上式により、それぞれＡグループ、Ｂグループの試験体
の耐力上昇率を計算すると Ａグループ：Ｓ＝1.133 Ｂグループ：Ｓ＝1.141 となり、有孔部分の耐力上昇率と著しい差はなく、概し
て孔部分の耐力上昇率の方が大きいので、補強要否の評
価は、降伏（全塑性）ベースで評価しておけばよい。
率 上式により、それぞれＡグループ、Ｂグループの試験体
の耐力上昇率を計算すると Ａグループ：Ｓ＝1.133 Ｂグループ：Ｓ＝1.141 となり、有孔部分の耐力上昇率と著しい差はなく、概し
て孔部分の耐力上昇率の方が大きいので、補強要否の評
価は、降伏（全塑性）ベースで評価しておけばよい。
【０１１８】次に、変形能力を、
【０１１９】
【数３５】
【０１２０】で評価する。本論で取り上げた孔部分降伏
先行型の梁の変形能力は表３のようになる（図７参
照）。
先行型の梁の変形能力は表３のようになる（図７参
照）。
【０１２１】
【表３】
【０１２２】一方、梁端降伏が先行した場合（曲げ剪断
力；Ｒ＝0.23）および孔のないＨ形鋼の変形能力は表４
のようになっている（図８参照）。
力；Ｒ＝0.23）および孔のないＨ形鋼の変形能力は表４
のようになっている（図８参照）。
【０１２３】
【表４】
【０１２４】表３、表４に見る如く、孔降伏先行型と梁
端降伏先行型では、変形能力に歴然たる差異があり、後
者の変形能力が優れていることが判る。Ｂ−１〜Ｂ−２
の梁フランジの幅厚比がＨ形鋼のフランジ幅厚比よりか
なり大きいことを考えると、これらの変形能力は同寸法
のＨ形鋼の変形能力に匹敵するものであると言える。
端降伏先行型では、変形能力に歴然たる差異があり、後
者の変形能力が優れていることが判る。Ｂ−１〜Ｂ−２
の梁フランジの幅厚比がＨ形鋼のフランジ幅厚比よりか
なり大きいことを考えると、これらの変形能力は同寸法
のＨ形鋼の変形能力に匹敵するものであると言える。
【０１２５】結論として鉄骨有孔梁の設計では、上記
（10）式または（11）式に従って、梁端降伏先行型にな
るよう設計するとよい。
（10）式または（11）式に従って、梁端降伏先行型にな
るよう設計するとよい。
【０１２６】なお、上記第１実施例では、２個の孔を穿
設した例について説明したが図９に示すように３以上の
孔を穿設してもよい。
設した例について説明したが図９に示すように３以上の
孔を穿設してもよい。
【０１２７】次に、本発明の第２実施例を図１０ないし
図１４に基づいて説明する。図１０（１），（２）に示
すように、本実施例の鉄骨有孔梁２６は、無補強の孔１
８Ａ，１８Ｂが複数個穿設され、両端が柱２０と剛接又
は半剛接されている。この鉄骨有孔梁２６は、長手方向
中央部（長さＬ1 の部分）の第１のＨ形鋼２８と、この
Ｈ形鋼２８の両端に溶接された第２のＨ形鋼３０とから
成る。なお、鉄骨有孔梁２６は、第１のＨ形鋼２８部分
及び第２のＨ形鋼３０部分が一体成形されたものであっ
てもよい。
図１４に基づいて説明する。図１０（１），（２）に示
すように、本実施例の鉄骨有孔梁２６は、無補強の孔１
８Ａ，１８Ｂが複数個穿設され、両端が柱２０と剛接又
は半剛接されている。この鉄骨有孔梁２６は、長手方向
中央部（長さＬ1 の部分）の第１のＨ形鋼２８と、この
Ｈ形鋼２８の両端に溶接された第２のＨ形鋼３０とから
成る。なお、鉄骨有孔梁２６は、第１のＨ形鋼２８部分
及び第２のＨ形鋼３０部分が一体成形されたものであっ
てもよい。
【０１２８】第１のＨ形鋼２８部分は、幅がＢ1 、厚み
がｔf1のフランジ２８Ａと、うちのりの梁成がｈ1 で厚
みがｔw1のウェブ２８Ｂから成り、第２のＨ形鋼３０部
分は、長手方向中央部よりの端部の幅がＢ1 で長手方向
両端の幅がＢ2 、厚みがｔ f2 のフランジ３０Ａと、う
ちのりの梁成がｈ2 で厚みがｔw2のウェブ３０Ｂから成
る。ここで、フランジの幅厚比は、フランジ２８Ａ部分
で学会Ｐ−III クラス、又はセンターＦＣクラスとし、
フランジ３０Ａ部分で学会Ｐ−Ｉクラス、又はセンター
ＦＡクラスとする。従って、フランジ２８Ａ部分では、
フランジ３０Ａ部分の３倍の局部座屈に対する耐力が保
証される。
がｔf1のフランジ２８Ａと、うちのりの梁成がｈ1 で厚
みがｔw1のウェブ２８Ｂから成り、第２のＨ形鋼３０部
分は、長手方向中央部よりの端部の幅がＢ1 で長手方向
両端の幅がＢ2 、厚みがｔ f2 のフランジ３０Ａと、う
ちのりの梁成がｈ2 で厚みがｔw2のウェブ３０Ｂから成
る。ここで、フランジの幅厚比は、フランジ２８Ａ部分
で学会Ｐ−III クラス、又はセンターＦＣクラスとし、
フランジ３０Ａ部分で学会Ｐ−Ｉクラス、又はセンター
ＦＡクラスとする。従って、フランジ２８Ａ部分では、
フランジ３０Ａ部分の３倍の局部座屈に対する耐力が保
証される。
【０１２９】孔１８Ａ，１８Ｂの形状は、円形、楕円
形、正方形、長方形、三角形、台形等の何れでもよい
が、以下では説明を簡単にするために、上記鉄骨有孔梁
２６の第１のＨ形鋼２８と第２のＨ形鋼３０部分にそれ
ぞれ半径Ｒ1 ，Ｒ2 の円形貫通孔１８Ａ，１８Ｂを穿設
する場合を例にとって説明する。
形、正方形、長方形、三角形、台形等の何れでもよい
が、以下では説明を簡単にするために、上記鉄骨有孔梁
２６の第１のＨ形鋼２８と第２のＨ形鋼３０部分にそれ
ぞれ半径Ｒ1 ，Ｒ2 の円形貫通孔１８Ａ，１８Ｂを穿設
する場合を例にとって説明する。
【０１３０】本実施例においては、ｄの決定は第１実施
例と同様の方法で決定することができ、この際に、フラ
ンジの幅が一定でなく、長手方向に沿って変化すること
を考慮すれば足りる。また、梁長手方向両端の所要ウェ
ブ厚ｔw2の決定に際して、Ｑ h ≦ Ｑphの確認する場合
には次式による。
例と同様の方法で決定することができ、この際に、フラ
ンジの幅が一定でなく、長手方向に沿って変化すること
を考慮すれば足りる。また、梁長手方向両端の所要ウェ
ブ厚ｔw2の決定に際して、Ｑ h ≦ Ｑphの確認する場合
には次式による。
【０１３１】
【数３６】
【０１３２】この場合において、図１３に示されるよう
に梁材端にスカラップがある時はｈを実高さｈe とす
る。
に梁材端にスカラップがある時はｈを実高さｈe とす
る。
【０１３３】無補強の孔１８Ａを穿設することができる
梁端からの最短距離ｄe は次のように決定する。
梁端からの最短距離ｄe は次のように決定する。
【０１３４】先ず、鉄骨有孔梁には、終局状態における
応力分布として、鉛直荷重と梁の両端が塑性ヒンジとな
る地震力（または風力）とが作用していると仮定する。
なお、本実施例の場合、梁の両端部分は、割増断面が用
いられており、この端部を塑性化させて水平力をエネル
ギーを吸収する構造方式となっている。
応力分布として、鉛直荷重と梁の両端が塑性ヒンジとな
る地震力（または風力）とが作用していると仮定する。
なお、本実施例の場合、梁の両端部分は、割増断面が用
いられており、この端部を塑性化させて水平力をエネル
ギーを吸収する構造方式となっている。
【０１３５】上記の仮定の下で、梁端の曲げモーメント
と剪断力とが求まれば、設定された断面の梁の任意の位
置で作用する曲げモーメント分布と剪断力分布とが既知
となる。
と剪断力とが求まれば、設定された断面の梁の任意の位
置で作用する曲げモーメント分布と剪断力分布とが既知
となる。
【０１３６】ここで、前提となる適用条件は、第１実施
例と同様の条件を用いる。即ち、 （１）孔は梁成の中心にあける。
例と同様の条件を用いる。即ち、 （１）孔は梁成の中心にあける。
【０１３７】
【数３７】
【０１３８】ただし、ｈ1 ≒ｈ2 ≒ｈとする。即ち、孔
の直径２Ｒ1 ，２Ｒ2 はそれぞれの梁成の６０％以下と
する。
の直径２Ｒ1 ，２Ｒ2 はそれぞれの梁成の６０％以下と
する。
【０１３９】（３）ウェブ幅厚比ｈ／ｔw2は、学会Ｐ−
Ｉクラス又はセンターＦＡクラスとし、ウェブ幅厚比ｈ
／ｔw1は学会Ｐ−III クラス、又はセンターＦＣクラス
とする。
Ｉクラス又はセンターＦＡクラスとし、ウェブ幅厚比ｈ
／ｔw1は学会Ｐ−III クラス、又はセンターＦＣクラス
とする。
【０１４０】（４）複数孔のときは孔のピッチＰ（孔の
中心から中心までの距離）はＰ＞ｈとする。
中心から中心までの距離）はＰ＞ｈとする。
【０１４１】梁スパン中間領域（距離Ｌ１の部分）に設
けられた孔位置に作用する力（Ｍ，Ｑ）が、有孔断面の
弾性限耐力（ eＭh ， eＱh ）より小さくなるような梁
端からの距離ｄe を求める。
けられた孔位置に作用する力（Ｍ，Ｑ）が、有孔断面の
弾性限耐力（ eＭh ， eＱh ）より小さくなるような梁
端からの距離ｄe を求める。
【０１４２】フィーレンディール効果は、弾性と塑性で
変わらないと仮定して有孔部分のＭ−Ｑ相関関係図は、
図１４に示されるようになる。
変わらないと仮定して有孔部分のＭ−Ｑ相関関係図は、
図１４に示されるようになる。
【０１４３】図１４より、有孔断面の弾性限に達すると
きのモーメント eＭh と弾性限に達するときの剪断力 e
Ｑh との間の関係は、次の（16）式で近似できる。
きのモーメント eＭh と弾性限に達するときの剪断力 e
Ｑh との間の関係は、次の（16）式で近似できる。
【０１４４】
【数３８】
【０１４５】ただし、 Ｍeh：次式で表される有孔部分の弾性限モーメント（sh
ape factorを1.15程度と仮定する）
ape factorを1.15程度と仮定する）
【０１４６】
【数３９】
【０１４７】Ｍehf ：次式で表されるフィーレンディー
ル効果を考慮したフランジのみの弾性限モーメント
ル効果を考慮したフランジのみの弾性限モーメント
【０１４８】
【数４０】
【０１４９】Ｍef：次式で表されるフランジのみの弾性
限モーメント
限モーメント
【０１５０】
【数４１】
【０１５１】Ｑeh：次式で表されるフィーレンディール
効果を考慮したウェブの有孔部分の降伏せん断耐力（係
数０．８は座屈理論式を参考に決めている。）
効果を考慮したウェブの有孔部分の降伏せん断耐力（係
数０．８は座屈理論式を参考に決めている。）
【０１５２】
【数４２】
【０１５３】ここで、梁中央部の有孔部分の弾性限曲げ
耐力が作用曲げモーメントと等しくなるとき、有孔部分
の剪断耐力が作用剪断力より大きくなれば、孔を補強し
なくてよいので、この条件を満足する限界の梁の材端か
らの距離，即ち、孔位置に作用する力Ｍ，Ｑ，
〔（６），（４）式〕が（16）式を満足する限界長さｄ
e を下記〜のようにして求める。 e Ｑh ≦Ｑehの確認 上記（15）式において、ｄをｄe に変えた式を用いれば
よい。Ｍp としては、梁材端断面の値を用いる。 上記条件より、有孔部分の弾性限曲げモーメント（弾
性曲げ耐力）が作用モーメントと等しくなる必要がある
ので、このときの剪断耐力を求める。即ち、（６）式の
dＭL ， dＭR と（16）式の eＭh を等置し、その時の
有孔部分のせん断耐力 eＱh を求める。
耐力が作用曲げモーメントと等しくなるとき、有孔部分
の剪断耐力が作用剪断力より大きくなれば、孔を補強し
なくてよいので、この条件を満足する限界の梁の材端か
らの距離，即ち、孔位置に作用する力Ｍ，Ｑ，
〔（６），（４）式〕が（16）式を満足する限界長さｄ
e を下記〜のようにして求める。 e Ｑh ≦Ｑehの確認 上記（15）式において、ｄをｄe に変えた式を用いれば
よい。Ｍp としては、梁材端断面の値を用いる。 上記条件より、有孔部分の弾性限曲げモーメント（弾
性曲げ耐力）が作用モーメントと等しくなる必要がある
ので、このときの剪断耐力を求める。即ち、（６）式の
dＭL ， dＭR と（16）式の eＭh を等置し、その時の
有孔部分のせん断耐力 eＱh を求める。
【０１５４】
【数４３】
【０１５５】上記条件より、上で求めた eＱh が、作
用せん断力 dＱL 、 dＱR より大きくなる必要があるの
で、次の（17）式が得られる。
用せん断力 dＱL 、 dＱR より大きくなる必要があるの
で、次の（17）式が得られる。
【０１５６】
【数４４】
【０１５７】上記（17）式を解いて距離ｄe （上式の複
合符号に対応して解は２つある）を求め、いずれか大き
い方が許容されるｄe の値になる。このｄe の値を考慮
して、図に示した要領で両端の割増部分長さＬ2 を決定
する。このｄe の長さを短くしたい時は、仮定断面のｔ
w を大きくして、再計算する。
合符号に対応して解は２つある）を求め、いずれか大き
い方が許容されるｄe の値になる。このｄe の値を考慮
して、図に示した要領で両端の割増部分長さＬ2 を決定
する。このｄe の長さを短くしたい時は、仮定断面のｔ
w を大きくして、再計算する。
【０１５８】なお、（17）式中の諸量は、以下の通りで
ある。 Ｍeh：次式で表される有孔部分の弾性限モーメント（sh
ape factorを1.15程度と仮定する）
ある。 Ｍeh：次式で表される有孔部分の弾性限モーメント（sh
ape factorを1.15程度と仮定する）
【０１５９】
【数４５】
【０１６０】Ｍp ：次式で表されるＨ形断面の全塑性モ
ーメント
ーメント
【０１６１】
【数４６】
【０１６２】Ｑeh：次式で表されるフィーレンディール
効果を考慮したウェブの有孔部分の降伏せん断耐力（係
数０．８は座屈理論式を参考に決めている。）
効果を考慮したウェブの有孔部分の降伏せん断耐力（係
数０．８は座屈理論式を参考に決めている。）
【０１６３】
【数４７】
【０１６４】Ｍehf ：次式で表されるフィーレンディー
ル効果を考慮したフランジのみの弾性限モーメント
ル効果を考慮したフランジのみの弾性限モーメント
【０１６５】
【数４８】
【０１６６】以上の結果、梁の両端から距離ｄe 以上の
梁中央部（長さＬ1 の部分）のウェブ領域には梁成ｈよ
り大きい間隔（ピッチＰ）で円形貫通孔を複数個設ける
ことができる。孔の直径は梁成の６０％以下である。ま
た、耐震性能を有する梁として、梁端の塑性ヒンジを形
成する塑性域における幅厚比は、学会Ｐ−Ｉクラス、又
はセンターＦＡクラスの幅厚比を満足し、梁中央部の弾
性域における幅厚比は、学会Ｐ−III クラス、又はセン
ターＦＣクラスの幅厚比を満足する。
梁中央部（長さＬ1 の部分）のウェブ領域には梁成ｈよ
り大きい間隔（ピッチＰ）で円形貫通孔を複数個設ける
ことができる。孔の直径は梁成の６０％以下である。ま
た、耐震性能を有する梁として、梁端の塑性ヒンジを形
成する塑性域における幅厚比は、学会Ｐ−Ｉクラス、又
はセンターＦＡクラスの幅厚比を満足し、梁中央部の弾
性域における幅厚比は、学会Ｐ−III クラス、又はセン
ターＦＣクラスの幅厚比を満足する。
【０１６７】次に、適用限界について考察する。適用限
界は、梁スパン中間に塑性関接（最大モーメント）が
生じないこと、材端でウェブの剪断降伏が先行しない
ことである。 曲げモーメントの最大値が、スパン領域内に無いこと
を確認する。
界は、梁スパン中間に塑性関接（最大モーメント）が
生じないこと、材端でウェブの剪断降伏が先行しない
ことである。 曲げモーメントの最大値が、スパン領域内に無いこと
を確認する。
【０１６８】（12）式に前述したＭPf，ＭPwを代入し、
無次元化を行うと、
無次元化を行うと、
【０１６９】
【数４９】
【０１７０】材端でウェブのせん断降伏が先行しない
ことを確認する。梁の材端剪断力は、前述した（４）式
にｄ＝０を代入することにより、得られ大きい方の材端
剪断力ＱR が剪断降伏Ｑy 以下である条件式は次式のよ
うになる。
ことを確認する。梁の材端剪断力は、前述した（４）式
にｄ＝０を代入することにより、得られ大きい方の材端
剪断力ＱR が剪断降伏Ｑy 以下である条件式は次式のよ
うになる。
【０１７１】
【数５０】
【０１７２】上式を無次元化すると、
【０１７３】
【数５１】
【０１７４】この場合において、材端にスカラップのあ
る時は（18）式右辺のｈがｈe となるので、右辺を
る時は（18）式右辺のｈがｈe となるので、右辺を
【０１７５】
【数５２】
【０１７６】とする。次に、中央部断面最初の孔位置が
降伏しないことを確認するための実用計算について説明
する。
降伏しないことを確認するための実用計算について説明
する。
【０１７７】学会Ｐ−III クラス、又はセンターＦＣク
ラスの幅厚比を満足するものとして、中央部断面を仮定
する。同時に材端断面を学会Ｐ−Ｉクラス、又はセンタ
ーＦＡクラスの幅厚比を満足するものとして仮定する。
材端のウェブ板厚ｔw2も仮定するので、あとでこのｔw2
は修正される可能性がある。
ラスの幅厚比を満足するものとして、中央部断面を仮定
する。同時に材端断面を学会Ｐ−Ｉクラス、又はセンタ
ーＦＡクラスの幅厚比を満足するものとして仮定する。
材端のウェブ板厚ｔw2も仮定するので、あとでこのｔw2
は修正される可能性がある。
【０１７８】中央部断面領域（長さＬ1 の領域）の最初
の孔位置に作用する力（Ｍ、Ｑ）が開口部の弾性限耐力
より小さくなるような距離ｄe を求める。まず、有孔部
分のせん断耐力Ｑehが作用剪断力 eＱh より大きいこ
と、即ちＱeh＜ eＱh を確かめる。
の孔位置に作用する力（Ｍ、Ｑ）が開口部の弾性限耐力
より小さくなるような距離ｄe を求める。まず、有孔部
分のせん断耐力Ｑehが作用剪断力 eＱh より大きいこ
と、即ちＱeh＜ eＱh を確かめる。
【０１７９】
【数５３】
【０１８０】ただし、
【０１８１】
【数５４】
【０１８２】上記（19）式を無次元表示すると、
【０１８３】
【数５５】
【０１８４】但し、
【０１８５】
【数５６】
【０１８６】次に、（17）式を無次元表示すると、
【０１８７】
【数５７】
【０１８８】ただし、
【０１８９】
【数５８】
【０１９０】両端割増断面長さＬ2 はＬ2 ＜ｄe −Ｒ1
になるように決めると（図１０参照）、孔は無補強でよ
い。
になるように決めると（図１０参照）、孔は無補強でよ
い。
【０１９１】次に、割り増し断面部の必要ウェブ厚みｔ
w2の決定の実用計算について説明する。
w2の決定の実用計算について説明する。
【０１９２】柱端よりの孔位置ｄ及び孔径Ｒ2 を求め
る。ｄ位置での梁フランジ幅Ｂo は、Ｂo ＝Ｂ2 −（Ｂ
2 −Ｂ1 ）（ｄ／Ｌ2 ）である。 Ｑh ＜Ｑph、（15）式が成立することを確認する。
る。ｄ位置での梁フランジ幅Ｂo は、Ｂo ＝Ｂ2 −（Ｂ
2 −Ｂ1 ）（ｄ／Ｌ2 ）である。 Ｑh ＜Ｑph、（15）式が成立することを確認する。
【０１９３】
【数５９】
【０１９４】無次元表示すると、
【０１９５】
【数６０】
【０１９６】（10），（11）式を検討する。
【０１９７】
【数６１】
【０１９８】ただし、
【０１９９】
【数６２】
【０２００】無次元表示すると、
【０２０１】
【数６３】
【０２０２】（22）、（23）式を満足しないときは、ｔ
w2を増す（開口補強を行ってもよい）。
w2を増す（開口補強を行ってもよい）。
【０２０３】なお、上記第２実施例では、梁長手方向両
端の断面割増部分（長さＬ2 の部分）と長手方向中央部
分（長さＬ1 の部分）に孔が穿設される場合を例示した
が、いずれか一方の部分にのみ孔が穿設されてもよいこ
とは勿論である。
端の断面割増部分（長さＬ2 の部分）と長手方向中央部
分（長さＬ1 の部分）に孔が穿設される場合を例示した
が、いずれか一方の部分にのみ孔が穿設されてもよいこ
とは勿論である。
【０２０４】なお、上記第１，第２実施例では、梁につ
いてのみ説明したが、この梁は建造物にも適用できる。
いてのみ説明したが、この梁は建造物にも適用できる。
【０２０５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、梁
の地震力や風力に対する耐力を損なうことがない位置に
無補強の孔を穿設したので、補強に要する費用を減じ
た、低コストの鉄骨梁を提供することがでしき、従って
低コストの建造物を提供することができる、という効果
が得られる。
の地震力や風力に対する耐力を損なうことがない位置に
無補強の孔を穿設したので、補強に要する費用を減じ
た、低コストの鉄骨梁を提供することがでしき、従って
低コストの建造物を提供することができる、という効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１）、（２）は従来の補強した有孔梁の正面
図とａ−ａ線断面図である。
図とａ−ａ線断面図である。
【図２】（１）、（２）は本発明の第１実施例の正面図
とｂ−ｂ線断面図である。
とｂ−ｂ線断面図である。
【図３】曲げモーメントと剪断力との相関関係図であ
る。
る。
【図４】曲げモーメントと剪断力との相関関係図であ
る。
る。
【図５】モーメントを求めるための概略図である。
【図６】理論値と実験値とを比較して示す線図である。
【図７】孔降伏先行型の変形能力を比較して示す線図で
ある。
ある。
【図８】梁端降伏先行型の梁の変形能力を比較して示す
線図である。
線図である。
【図９】本発明の他の実施例を示す正面図である。
【図１０】（１）、（２）は本発明の第２実施例の正面
図と平面図である。
図と平面図である。
【図１１】図１０（１）の１１−１１線断面図である。
【図１２】図１０（１）の１２−１２線断面図である。
【図１３】梁材端にスカラップがある場合の梁の一部省
略した正面図である。
略した正面図である。
【図１４】弾性状態における梁に作用する曲げモーメン
トと剪断力との相関関係図である。
トと剪断力との相関関係図である。
【符号の説明】 １６ 梁 １８ 孔 １８Ａ 孔 １８Ｂ 孔 ２０ 柱 ２６ 梁
Claims (18)
- 【請求項１】 孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接さ
れる鉄骨有孔梁であって、柱と剛接又は半剛接された鉄
骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積
載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有孔部分の曲げ耐力が作
用曲げモーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力
が作用剪断力より大きくなる領域内に穿設された孔を補
強しないようにしたことを特徴とする鉄骨有孔梁。 - 【請求項２】 孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接さ
れる鉄骨有孔梁であって、柱と剛接又は半剛接された鉄
骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少なくとも一方及び積
載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有孔部分の曲げ耐力が作
用曲げモーメントと等しくなる時、有孔部分の剪断耐力
が作用剪断力より大きくなる領域内に前記孔を穿設した
ことを特徴とする鉄骨有孔梁。 - 【請求項３】 孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接さ
れる断面が一様な鉄骨有孔梁であって、柱と剛接又は半
剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少なくと
も一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有孔部分の
塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる時、有
孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる領域内に
穿設された孔を補強しないようにしたことを特徴とする
鉄骨有孔梁。 - 【請求項４】 孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接さ
れる断面が一様な鉄骨有孔梁であって、柱と剛接又は半
剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少なくと
も一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有孔部分の
塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる時、有
孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる領域内に
前記孔を穿設したことを特徴とする鉄骨有孔梁。 - 【請求項５】 孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接さ
れると共に中央部断面が一様で且つ両端部断面が中央部
断面より幅厚比の小さい鉄骨有孔梁であって、柱と剛接
又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少
なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の中央
部の有孔部分の弾性限曲げ耐力が作用曲げモーメントと
等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大
きくなる領域内に穿設された孔を補強しないようにした
ことを特徴とする鉄骨有孔梁。 - 【請求項６】 前記鉄骨有孔梁の両端部の有孔部分の塑
性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる時、有孔
部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる両端部の領
域内に穿設された孔を補強しないようにした請求項５に
記載の鉄骨有孔梁。 - 【請求項７】 孔が穿設され且つ柱と剛接又は半剛接さ
れると共に中央部断面が一様で且つ両端部断面が中央部
断面より幅厚比の小さい鉄骨有孔梁であって、柱と剛接
又は半剛接された鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少
なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有孔
部分の弾性限曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくな
る時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる
領域内に前記孔を穿設したことを特徴とする鉄骨有孔
梁。 - 【請求項８】 前記鉄骨有孔梁の両端部の有孔部分の塑
性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる時、有孔
部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる両端部の領
域内に前記孔を更に穿設した請求項７に記載の鉄骨有孔
梁。 - 【請求項９】 フランジとウェブとから成り、断面が一
様なＨ形鋼の梁端からの距離ｄが以下の式を満足するウ
ェブの領域に、無補強の孔を穿設した鉄骨有孔梁。 【数１】 ただし、 Ｍph：孔断面欠損を考慮した梁の全塑性モーメント ｄ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑph：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。 - 【請求項１０】 フランジとウェブとから成り、フラン
ジ中央部の幅厚比が所定値で且つフランジ両端部の幅厚
比が前記所定値より小さいＨ形鋼の梁端からの距離ｄe
が以下の式を満足するウェブの領域に、無補強の孔を穿
設した鉄骨有孔梁。 【数２】 ただし、 Ｍeh：有孔部分の弾性限モーメント ｄe ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑeh：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力に降伏剪断耐力係数を乗じた値 Ｍehf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
みの弾性限モーメント である。 - 【請求項１１】 前記Ｈ形鋼の梁端からの距離ｄが以下
の式を満足するウェブの領域に、無補強の孔を更に穿設
した請求項１０記載の鉄骨有孔梁。 【数３】 ただし、 Ｍph：孔断面欠損を考慮した梁の全塑性モーメント ｄ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑph：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。 - 【請求項１２】 柱と、孔が穿設された鉄骨有孔梁とか
ら構成された剛接又は半剛接骨組を備えた建造物におい
て、鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の少なくとも一方
及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有孔部分の曲げ耐
力が作用曲げモーメントと等しくなる時、有孔部分の剪
断耐力が作用剪断力より大きくなる領域内に前記孔を穿
設したことを特徴とする建造物。 - 【請求項１３】 柱と、孔が穿設された断面が一様な鉄
骨有孔梁とから構成された剛接又は半剛接骨組みを備え
た建造物において、鉄骨有孔梁に地震荷重及び風荷重の
少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔梁の有
孔部分の塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくな
る時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる
領域内に前記孔を穿設したことを特徴とする建造物。 - 【請求項１４】 柱と、孔が穿設されると共に中央部断
面が一様で且つ両端部断面が中央部断面より幅厚比の小
さい鉄骨有孔梁とから構成された剛接又は半剛接骨組み
を備えた建造物において、鉄骨有孔梁に地震荷重及び風
荷重の少なくとも一方及び積載荷重が作用して鉄骨有孔
梁の有孔部分の弾性限曲げ耐力が作用曲げモーメントと
等しくなる時、有孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大
きくなる領域内に前記孔を穿設したことを特徴とする建
造物。 - 【請求項１５】 前記鉄骨有孔梁の両端部の有孔部分の
塑性曲げ耐力が作用曲げモーメントと等しくなる時、有
孔部分の剪断耐力が作用剪断力より大きくなる両端部の
領域内に前記孔を更に穿設した請求項１４記載の建造
物。 - 【請求項１６】 柱と、フランジとウエブとから成る断
面が一様なＨ形鋼の梁端からの距離ｄが以下の式を満足
するウエブの領域に、無補強の孔を穿設した鉄骨有孔梁
と、から構成された剛接又は半剛接骨組を備えた建造
物。 【数４】 ただし、 Ｍph：孔断面欠損を考慮した梁の全塑性モーメント ｄ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑph：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。 - 【請求項１７】 柱と、フランジとウェブとから成り，
フランジ中央部の幅厚比が所定値で且つフランジ両端部
の幅厚比が前記所定値より小さいＨ形鋼の梁端からの距
離ｄe が以下の式を満足するウェブの領域に、無補強の
孔を穿設した鉄骨有孔梁と、から構成された剛接又は半
剛接骨組みを備えた建造物。 【数５】 ただし、 Ｍeh：有孔部分の弾性限モーメント ｄe ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑeh：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力に降伏剪断耐力係数を乗じた値 Ｍehf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
みの弾性限モーメント である。 - 【請求項１８】 前記Ｈ形鋼の梁端からの距離ｄが以下
の式を満足するウェブの領域に、無補強の孔を更に穿設
した請求項１７記載の建造物。 【数６】 ただし、 Ｍph：孔断面欠損を考慮した梁の全塑性モーメント ｄ：梁端から孔の中心までの距離 Ｌ：梁の全長 ｈ：うちのりの梁成 Ｍp ：Ｈ形断面の全塑性モーメント ｗ：梁の荷重密度 Ｑph：フィーレンディール効果を考慮したウエブの有孔
部分の降伏剪断力 Ｍphf ：フィーレンディール効果を考慮したフランジの
全塑性モーメント である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20166093A JP3238540B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-08-13 | 鉄骨有孔梁及び建造物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-103322 | 1993-04-28 | ||
| JP10332293 | 1993-04-28 | ||
| JP20166093A JP3238540B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-08-13 | 鉄骨有孔梁及び建造物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0711732A true JPH0711732A (ja) | 1995-01-13 |
| JP3238540B2 JP3238540B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=26443964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20166093A Expired - Lifetime JP3238540B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-08-13 | 鉄骨有孔梁及び建造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3238540B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007107204A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Clion Co Ltd | Ａｌｃパネル |
| JP2011057153A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 梁 |
| JP2013142224A (ja) * | 2012-01-08 | 2013-07-22 | Daiwa House Industry Co Ltd | 鉄骨梁貫通孔の補強標準表示具・補強設計方法・補強設計支援装置 |
| KR102487523B1 (ko) * | 2022-05-23 | 2023-01-12 | 이엔이건설주식회사 | 단면계수 확장형 빔과 그 제조방법 및 이를 이용한 방음벽 구조물 |
-
1993
- 1993-08-13 JP JP20166093A patent/JP3238540B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007107204A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Clion Co Ltd | Ａｌｃパネル |
| JP2011057153A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 梁 |
| JP2013142224A (ja) * | 2012-01-08 | 2013-07-22 | Daiwa House Industry Co Ltd | 鉄骨梁貫通孔の補強標準表示具・補強設計方法・補強設計支援装置 |
| KR102487523B1 (ko) * | 2022-05-23 | 2023-01-12 | 이엔이건설주식회사 | 단면계수 확장형 빔과 그 제조방법 및 이를 이용한 방음벽 구조물 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3238540B2 (ja) | 2001-12-17 |
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