JPH0932197A

JPH0932197A - 鉄骨有孔梁の補強構造

Info

Publication number: JPH0932197A
Application number: JP18300595A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Hiroshige; 隆明廣重; Hirofumi Kaneko; 洋文金子; Kiyoshi Oshima; 基義大島; Kunihiro Nogami; 邦宏野上; Takeshi Ito; 武司伊藤; Kazuhiro Iwama; 和博岩間; Toru Usami; 徹宇佐美
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストでかつ少ない作業工数で十分な応力
及び剛性となる鉄骨有孔梁の補強構造を得る。【解決手段】有孔梁１０のウエブ１６の一方側に短尺
状のリブプレート１８、２０がフランジ１４から約４５
°の傾斜をもって固着され、リブプレート１８、２０の
一端はフランジ１４に固着される。ウエブ１６の他方側
にもリブプレート２２、２４が同様に固着され、リブプ
レート２２、２４の一端はリブプレート１８、２０が固
着された付近のフランジ１４に固着される。リブプレー
ト１８、２０、２２、２４はウエブ１６を介して交差か
つ孔１２を囲むように位置しており、孔１２の有孔部分
の断面欠損による剪断力を約４５度でリブプレート及び
トラス効果でフランジからウエブに応力伝達を図って剛
性を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨有孔梁の補強
構造にかかり、特に、耐震耐風構造でかつ孔が穿設され
た鉄骨有孔梁を補強する鉄骨有孔梁の補強構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】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。

【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。

【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、孔を
穿設した部分を補強することによって、耐力を保証し
た。

【０００５】このような従来の補強法は、図１２（１）
に示すように、リングプレート１０２をウエブ１０４に
穿設された孔１０６の周囲に固着する方法、図１２
（２）に示すように、孔１０６を囲むようにすると共
に、上下のフランジ１１４、１１６に接触するようにス
チフナプレート１１２を固着する方法が一般に用いられ
ており、補強鉄骨量、加工工数及び溶接量が多かった。

【０００６】また、同様の穿設された孔の補強構造とし
て、特開平４−２５８４４６号公報に記載の技術では図
１２（３）に示すように、側部に配管用等の貫通された
孔１０６を有する建築物の梁鉄骨１００を、側面の孔１
０６の周囲に孔１０６を囲むような形状に形成された補
強鉄筋１２２を固着することによって、上下方向の曲げ
および剪断荷重に対する強度を補強している。

【０００７】この技術によれば、補強鉄筋１２２は、建
築資材として用いる鉄筋を利用することによってコスト
を低減することができる。また、補強鉄筋１２２は、孔
１０６の補強に好適な形状に簡便に形成でき、かつ梁鉄
骨１００への固着作業も簡便であり、作業能率が向上す
る。

【０００８】このように、従来、梁孔が穿設された部分
に両側からドーナツ状のプレートを溶接する方法や、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
プを孔に嵌合してウエ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。

【０００９】この問題を解決するため、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
造物が提案されている（特開平７−１１７３２号公報参
照）。

【００１０】図１３に示すように、この技術による鉄骨
有孔梁２１６には、無補強の孔２１８が複数個穿設さ
れ、鉄骨有孔梁２１６は両端が柱２２０と剛接または半
剛接されている。孔２１８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
に穿設されている。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。

【００１１】従って、この技術による鉄骨有孔梁では、
柱と剛接また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。従っ
て、補強のための補強鉄骨量、加工工数及び溶接量を最
小限度に抑制することができ、低コストで鉄骨梁を製作
することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記配
管類を通すための孔は、その建物の構造上、任意の位置
に任意の数だけ穿孔することがある。このようなときに
は、穿設した孔が無補強たる位置でない場合がある。す
なわち、上記の技術で規定された領域外に孔を穿設した
場合には補強する必要がある。従って、孔補強のための
補強鉄骨量、加工工数及び溶接量が増加し、鉄骨梁の製
作上多くの費用を必要とする。

【００１３】本発明は、上記事実を考慮して、鉄骨梁に
孔を設けた場合であっても低コストでかつ少ない作業工
数で十分な応力及び剛性となる鉄骨有孔梁の補強構造を
得ることが目的である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、１対のフランジとウエブとから成る鉄骨梁
のウエブに孔が穿設されかつ柱と剛接または半剛接され
る鉄骨有孔梁の補強構造であって、前記ウエブの一方側
に前記孔を挟んで１組の長尺状の補強プレートからなる
第１補強プレート組の各補強プレートの一端を前記各フ
ランジの前記穿設された孔近傍の部位に固着しかつ当該
各補強プレートの他端が前記ウエブの中腹部分の部位ま
たは中腹部分を越えた部位に位置するように各補強プレ
ートの側部を固着し、前記ウエブの他方側に前記孔を挟
んで１組の長尺状の補強プレートからなる第２補強プレ
ート組が前記第１補強プレート組と第２補強プレート組
の間に前記孔が位置するように固着されると共に、前記
第１補強プレート組の前記フランジの固着部位と対応す
る部位に第２補強プレート組の各補強プレートの一端を
固着しかつ当該各補強プレートの他端が前記第１補強プ
レートの他端部位と対応する部位近傍の部位または当該
部位近傍を越えた部位に位置するように各補強プレート
の側部を固着する、ことを特徴としている。

【００１５】本発明の鉄骨有孔梁は、１対のフランジと
ウエブとから成る鉄骨梁のウエブに孔が穿設されかつ柱
と剛接または半剛接される。ウエブの一方側には孔を挟
んで１組の長尺状の補強プレートからなる第１補強プレ
ート組の各補強プレートの一端を各フランジの穿設され
た孔近傍の部位に固着しかつ当該各補強プレートの他端
がウエブの中腹部分の部位または中腹部分を越えた部位
に位置するように各補強プレートの側部を固着する。こ
の補強プレートは、直線的な板状の長尺状のプレート材
を用いることができる。これと共に、ウエブの他方側に
孔を挟んで１組の長尺状の補強プレートからなる第２補
強プレート組が第１補強プレート組と第２補強プレート
組の間に孔が位置するように固着されると共に、第１補
強プレート組の前記フランジの固着部位と対応する部位
に第２補強プレート組の各補強プレートの一端を固着し
かつ当該各補強プレートの他端が第１補強プレートの他
端部位と対応する部位近傍の部位または当該部位近傍を
越えた部位に位置するように各補強プレートの側部を固
着する。

【００１６】ここで、本発明を図面を参照して説明す
る。図１に示すように、上記説明した構成の如く、長尺
状の補強プレートとしてのリブプレートをウエブを介し
て両面に配置する。すなわち、有孔梁１０は、孔１２を
有するウエブ１６とその両側にフランジ１４を備えてい
る。そのウエブ１６の一方側にリブプレート１８、２０
がフランジ１４から約４５°の傾斜をもって固着されて
おり、このリブプレート１８、２０の一端はフランジ１
４に固着される。ウエブ１６の他方側にはリブプレート
２２、２４がフランジ１４から約４５°の傾斜をもって
固着されており、このリブプレート２２、２４の一端は
リブプレート１８、２０が固着された付近のフランジ１
４に固着される。リブプレート１８、２０とリブプレー
ト２２、２４とはウエブ１６を介して交差かつ孔１２を
囲むように位置している。従って、孔１２の有孔部分の
断面欠損による剪断力を所定角度（図１では約４５度）
に配置した長尺状のリブプレート及びフランジからトラ
ス効果により無孔部分のウエブに応力伝達を図るととも
に剛性も確保できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態の一例を詳細に説明する。

【００１８】本発明の実施形態における応力（剪断力）
の伝達メカニズムを説明する。前提条件として、図１に
示す、ウエブ１６のうち無孔部のウエブ１６Ａから、４
５°の傾斜角を有する補強プレートであるリブプレート
１８に剪断力が軸力として伝達され、孔中心位置でフラ
ンジ１４を介して、ウエブ反対側に設けたリブプレート
２２へ力が伝達され、無孔部１６Ｂに剪断力として力が
伝達される。

【００１９】このとき、無孔部の剪断力をＱとすると、
有孔部では孔断面積分の剪断力を補強プレートにて負担
し（Ｑ₁）、残りを残存ウエブにて負担する（Ｑ₂）。
孔径をウエブ成の１／２とした場合には、次の式で剪断
力Ｑを表せる。

【００２０】Ｑ＝Ｑ₁＋Ｑ₂、Ｑ₁＝Ｑ₂

【００２１】図４には、リブプレート及び有孔部ウエブ
に関する軸歪及び剪断歪についての応力伝達モデルを示
した。上記前提条件上では、リブプレートと共に有孔部
ウエブにおける応力は、図４の予想線ＳＴ₁、ＳＴ
₂（図４には点線で示した）上をたどり、それぞれが同
時に降伏し、無孔部と同等の剪断耐力を発揮するはずで
ある。しかし、以下に説明する実験から有孔部ウエブの
方がリブプレートよりも効きが良く、有効部ウエブが先
に降伏剪断歪γ_yに達する（点ａ）、という知見を得て
いる。また、弾性範囲内に於ける剪断力の分担割合は、
有孔部ウエブが８０％、リブプレートが２０％である。

【００２２】有孔部ウエブが降伏すると有孔梁が降伏耐
力Ｑ_yとなる。そのため、リブプレートによる補強は剪
断力に対して完全補強とはならない。ただし、ウエブに
余力のある通常の梁では、無孔梁の全塑性耐力以上とな
り問題はないと考える。リブプレートは、有孔部ウエブ
が塑性化後、剪断力を負担するとともに、有孔部ウエブ
の局部座屈を拘束し、変形能力を無孔部と同等以上に確
保する効果がある。

【００２３】この鉄骨有孔梁を長尺状のリブプレートに
より補強したときの詳細を説明する。図２に示すよう
に、有孔梁１０の各部位について、孔１２の直径をΦ、
リブプレートの厚さをｔ_r、リブプレートの幅をＢ_r、
フランジ１４の板厚をｔ_f、ウエブ１６の板厚をｔ_w、
フランジ１４の幅をＢ、梁成をＨとする。この有孔梁１
０を無開口とした場合の許容剪断力_AＱは、次の式
（１）で表すことができる。

【００２４】_A Ｑ＝ｔ_w（Ｈ−２ｔ_f) ・ｆ_s ・・・（１）但し、ｆ_s：鋼材の許容剪断応力度

【００２５】次に開口部の残ウエブの剪断力_AＱ_wは次
の式（２）で表すことができる。_A Ｑ_w＝ｔ_w（Ｈ−２ｔ_f−φ) ・ｆ_s ・・・（２）

【００２６】リブプレートによる剪断力_AＱ_Rは、有孔
梁１０を無開口とした場合の許容剪断力_AＱから残ウエ
ブの剪断力_AＱ_wを減算したものであるため、次の式
（３）で表すことができる。

【００２７】_A Ｑ_R＝_AＱ−_AＱ_w ＝ｔ_w・φ・ｆ_s ・・・（３）

【００２８】ここで、リブプレートの厚さをｔ_r、幅を
Ｂ_r、許容引張応力度をｆ_tとすると、次の式（４）に
示す関係を保てば無開口とした場合の許容剪断力を確保
できる。

【００２９】ｔ_r・Ｂ_r・ｆ_t≧ｔ_w・φ・ｆ_s÷ｓｉｎθ ・・・（４）但し、３０°≦θ≦６０°、好ましくは、４５°

【００３０】図２に示すように４５度で配置した場合に
は、ｔ_r・Ｂ_r・ｆ_t≧（ｔ_w・φ・ｆ_s）×（√２／２）となる。

【００３１】また、リブプレートの長さＬは、次のよう
にして決定される。なお、孔１２の中心を通るリブプレ
ート２０の法線位置からリブプレート２０の端点までの
距離をＬａとする（図２）。図３に示すように、リブプ
レート１８とウエブ１６とを略垂直にして溶接するとき
溶接部分のウエブからの高さをＳとしたとき、のど厚は
Ｓ／√２となる。これを溶接条件とすると、リブプレー
トの長さＬは次の式（５）で表される関係にある。

【００３２】

【数１】

【００３３】また、トラス効果を考慮してリブプレート
は梁の中央部まで至り、ウエブ１６を介してリブプレー
トは交差するものとする。この条件は次の式（６）で表
せる。

【００３４】Ｌ・ｓｉｎθ≧（Ｈ−２ｔ_f）／２・・・（６）

【００３５】以上説明した上記の式（４）、（５）、
（６）の条件を満たすようにすれば、変形能力を無孔部
と同等以上に確保できる有孔梁を提供できる。

【００３６】なお、上記フランジ１４にリブプレート１
８を溶接するときには、つぎのようにすれば、開先加工
が不要になる。図５に示すように、フランジ１４に裏あ
て１７を固着し、リブプレート１８をフランジ１４から
空間を有して位置させる。そして、この裏あて１７、リ
ブプレート１８及びフランジ１４の空間を埋めるように
溶接し溶接部１９を形成する。この場合の溶接部材は、
鋼材と同等以上の耐力を発揮できるようにするものとす
る。

【００３７】次に、貫通孔を有する梁を補強するにあた
り、図６に示す、ＢＨ−８００×２５０×１４×２５の
Ｈ型材に４００ｍｍの孔を穿設した場合の、リブプレー
トの各寸法の導出を説明する。

【００３８】リブプレートは、貫通孔によるウエブの断
面欠損による剪断力見合いの板厚とする。

【００３９】断面欠損による剪断力Ｑ₁（リブプレート
による剪断力_AＱ_R）は、上記の式（３）から次のよう
にして求まる。

【００４０】Ｑ₁＝１．４×４０×（２．４／√３）＝７７．６ｔ次に、リブプレートの厚さは、（ａ）リブプレートをフ
ランジ面と突合せ溶接して補強する場合（図７（１）参
照）、（ｂ）リブプレートをフランジ面とすみ肉溶接し
て補強する場合（図７（２）参照）とで異なるので別個
に演算する。

【００４１】（ａ）リブプレートをフランジ面と突合せ
溶接して補強する場合、リブプレートの幅ｂ₁は、次の
ようにして求まる。

【００４２】ｂ₁＝（２５０−１４）／２＝１１８ｍｍリブプレートの厚さｔ₁は、上記の式（４）から次のよ
うにして求まる。

【００４３】

【数２】

【００４４】従って、リブプレートをフランジ面と突合
せ溶接して補強する場合のリブプレートの厚さは１０．
６ｍｍ以上であればよく、既存の１２ｍｍの材料を用い
ればよいことになる。

【００４５】（ｂ）リブプレートをフランジ面とすみ肉
溶接して補強する場合、リブプレートの幅ｂ₂は、次の
ようにして求まる。

【００４６】ｂ₂＝（２５０−１４）／２ −１５＝１０３ｍｍリブプレートの厚さｔ₁は、上記の式（４）から次のよ
うにして求まる。

【００４７】

【数３】

【００４８】従って、リブプレートをフランジ面と突合
せ溶接して補強する場合のリブプレートの厚さは１１．
１ｍｍ以上であればよく、既存の１２ｍｍの材料を用い
ればよいことになる。

【００４９】次に、リブプレートの長さＬ₁（図２の長
さＬａに相当）は、溶接強度の条件から次の関係が求ま
る。なお、リブプレート１８とウエブ１６とを略垂直に
して溶接するとき溶接部分のウエブからの高さＳを９ｍ
ｍとし、のど厚は７ｍｍであるものとする（図３参
照）。

【００５０】

【数４】

【００５１】以上のことにより、製造の容易性から２９
ｃｍとすればよい。

【００５２】次に、梁端部に大口径貫通孔を有する梁の
塑性変形性能を説明する。上記では、鉄骨梁の有孔部の
補強方法として、孔の位置に関わらず有孔部で耐力や塑
性変形能力が決まらないように有孔部を補強する補強構
造について説明した。以下、上記で説明した補強構造に
ついて、スティフナープレート補強形式を採用した場合
の具体例、及びその有効性を検討した。

【００５３】（試験体）図８には、本発明の実施形態に
用いた試験体を示し、図８（１）に無孔の試験体ＦＷ、
図８（２）に有孔の試験体ＯＷＳＴ、を示した。有孔の
試験体ＯＷＳＴには、スティフナ厚が６ｍｍで孔の直径
が１６２．５ｍｍの試験体ＯＷＳＴ１、スティフナ厚が
９ｍｍで孔の直径が１６２．５ｍｍの試験体ＯＷＳＴ
２、スティフナ厚が６ｍｍで孔の直径が１９０．０ｍｍ
の試験体ＯＷＳＴ３がある。これらの関係を次の表１に
試験体の主要寸法一覧として示した。

【００５４】

【表１】

【００５５】補強のためのスティフナープレートは４５
°の傾斜角を有して溶接され、このスティフナープレー
トがトラスを構成し、剪断力を軸力として伝達する。こ
のとき有孔部の断面積欠損分が負担する剪断力_hＱ
_wは、上記で説明したように、スティフナープレートが
負担するとし、剪断力に対し無効部分と同等の性能を保
持する。スティフナープレートはウエブを挟んで交互に
配置した（図中実線は手前）。孔位置は試験体すべて梁
端から３／４Ｈとした。パラメータとしてスティフナー
プレート板厚と孔径を採用した。なお、次の表２には各
材料の機械的性質を示した。

【００５６】

【表２】

【００５７】上記の試験体を用いて各種実験を行った。（荷重・変形関係）図９には、スティフナープレートに
より補強された有孔梁を含む各試験体の荷重一変形関係
を示した。図中実線は無孔の試験体ＦＷを示し、１点鎖
線は試験体ＯＷＳＴ１を示し、２点鎖線は試験体ＯＷＳ
Ｔ２を示し、点線は試験体ＯＷＳＴ３を示す。有孔の試
験体ＯＷＳＴ１〜ＯＷＳＴ３の全塑性耐力_cＰ_pはすべ
て試験体ＦＷのそれとほぼ同等の値を示している。最大
耐力は試験体ＯＷＳＴ２（図９の最大耐力Ｐ₂で２７．
７ｔ）、試験体ＯＷＳＴ１（図９の最大耐力Ｐ₁で２
７．０ｔ）、試験体ＯＷＳＴ３（図９の最大耐力Ｐ₃で
２５．６ｔ）の順に低下している。無孔の試験体の最大
耐力は図９から理解されるように２７．３ｔを示してお
り、試験体ＯＷＳＴ２、ＯＷＳＴ１が無孔の試験体と同
等の耐力を有している。一方、試験体ＯＷＳＴ３の最大
耐力は試験体ＦＷの耐力をやや下回った。最大耐力時の
塑性率は、スティフナープレートによりウエブの局部座
屈が拘束されたため、有孔の試験体ＯＷＳＴ１〜ＯＷＳ
Ｔ３はすべて無孔の試験体ＦＷと同等以上の値を示し、
スティフナープレートによる補強効果が得られるという
知見を得た。

【００５８】（剪断力の伝達メカニズム）図１０には、
試験体ＯＷＳＴ１〜ＯＷＳＴ３におけるスティフナープ
レートの荷重と軸歪の関係を示した。図１０（１）は一
方のウエブ側（表面）に固着されたスティフナープレー
トの荷重と軸歪の関係を示し、図１０（２）は他方のウ
エブ側（裏面）に固着されたスティフナープレートの荷
重と軸歪の関係を示している。縦軸は梁端の全塑性モー
メント時の荷重Ｐ_Pで、横軸をその時のスティフナープ
レートの弾性軸歪で除算し無次元化した値を用いてい
る。図中の直線ＳＳは演算により求めた予想値である。
図から理解されるように、初期の弾性域ではスティフナ
ープレートの軸歪は予想値より歪みが小さく、また荷重
Ｐ_Pを超えたあとに降伏軸歪に到達している。

【００５９】また、図１１には有孔部上下に３軸ゲージ
を貼付したときにこの３軸ゲージの測定値より算定した
剪断歪を示す。図１１（１）は一方のウエブ側（表面）
に固着されたスティフナープレートの荷重と剪断歪の関
係を示し、図１１（２）は他方のウエブ側（裏面）に固
着されたスティフナープレートの荷重と剪断歪の関係を
示している。縦軸は図１０と同様に梁端の全塑性モーメ
ント時の荷重Ｐ_Pで、横軸をその時の弾性剪断歪で除算
し無次元化した値を用いている。なお、剪断歪は断面内
で矩形として分布するものとした。有孔部の剪断歪は予
想値を上回る値で増加し、荷重Ｐ_Pに到達する以前に降
伏している。

【００６０】上記で（図４を参照して）説明したよう
に、スティフナープレート軸歪および有孔部ウエブの剪
断歪が図４に示す予想線ＳＴ₁、ＳＴ₂上を辿るとする
と、ウエブが先に降伏し、その後スティフナープレート
が降伏に達し無孔部と同等の以上の剪断力を発揮すると
考えられる。しかし、実際に剪断力が伝達される割合
は、有孔部ウエブでは予想値より大きく補強スティフナ
ープレートでは小さくなる。そのため有孔部ウエブが補
強スティフナープレートより先に降伏歪に達し、その後
補強スティフナープレートに剪断力が流れ降伏軸歪に達
している。ここで有孔部のウエブが降伏剪断歪に到達し
た時を有孔梁の降伏剪断耐力Ｑ_yと考える。そのとき本
来スティフナープレートが負担すべき剪断力は有孔部欠
損部分剪断耐力_hＱ_wである。実際にスティフナープレ
ートが負担した剪断力Ｑ_stとの割合αをとすると、降伏
剪断耐力Ｑ_yは次式（７）で表すことができる。

【００６１】Ｑ_y＝Ｑ_wy＋α_hＱ_w ・・・（７）但し、Ｑ_wy：有孔部ウエブの降伏剪断耐力

【００６２】表３には各試験体の割合αと降伏剪断耐力
Ｑ_yの関係を示した。これによればスティフナープレー
トの負担剪断力Ｑ_stは有孔部断面欠損部分の剪断力_hＱ
_wの１６．８〜２２．８％を示し、剪断力に対して完全
補強にはならない。そのためスティフナープレート補強
形式では通常の梁のような作用剪断力に対するウエブの
余力はないが、本実験では図９の荷重・変形関係におい
てもスティフナープレート形式の有孔梁の全塑性耐力は
無孔梁とあまり差が見られなかった。

【００６３】

【表３】

【００６４】（変形能力と耐力上昇率）表４には変形能
力と耐力上昇率および耐力保持率を示した。変形能力で
はすべての試験体で最大荷重時、９０％耐力時ともに無
孔の試験体ＦＷの塑性変形能力を上回っている。有孔の
試験体では全塑性耐力_eＰ_pは無孔の試験体を若干下回
るが、全塑性耐力後にスティフナープレートがウエブの
局部座屈を拘束し最大耐力が上昇したため、耐力上昇率
は塑性変形能力と同様に無孔の試験体の値を上回り、ス
ティフナープレートの補強効果が伺える。試験体ＦＷの
耐力との比を示す耐力保持率は、全塑性耐力_eＰ_p時で
は有孔の試験体ＯＷＳＴ１〜ＯＷＳＴ３はすべて無孔の
試験体ＦＷをやや下回っている。これは弾性挙動時にお
ける有孔部の剪断力の分担の影響によるものであり、有
孔部ウエブが降伏する時点の耐力に相当する。

【００６５】

【表４】

【００６６】以上説明したように、有孔梁にスティフナ
ープレートによって補強を施し、その補強による有効性
を検討した。本発明の実施の形態で用いたスティフナー
プレートによる補強は剪断力に対する初期分担が小さい
ため、先に有孔部ウエブが剪断降伏する。このときステ
ィフナープレートが負担する剪断力は、欠損断面積分に
作用するであろう剪断力の２０％程度である。スティフ
ナープレートは有孔部ウエブの局部座屈を拘束するた
め、塑性変形能力は無孔梁の性能と同等の性能を確保で
き、穿設された孔が存在しても十分に補強することがで
きるという効果がある。また、上記のような構造として
いるので補強をするためのリブプレートの鉄骨量・加工
工数・溶接量が少なくなりコスト低減となる。

【００６７】また、本発明者は、従来のリングプレート
による補強（図１２（１）の補強方法）と、本発明の実
施の形態による補強（図１等）とについて、補強のため
に鉄骨梁を補強するために必要な製作上の費用の試算を
行い、次の結果を得た。

【００６８】（試算）梁成：７００、孔径：３５０リングプレートによる補強１００％本発明の実施の形態による補強方法６５％

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ランジに固着されたリブプレートにより、有孔梁の応力
・剛性を無開口梁と同等とすることができ、鉄骨梁に孔
を設けた場合であっても低コストでかつ少ない作業工数
で十分な応力及び剛性となる鉄骨有孔梁を得ることがで
きる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鉄骨有孔梁の補強構造の一例を示す概
略構成図である。

【図２】鉄骨有孔梁の概略構成を示す線図である。

【図３】リブプレートとウエブとの溶接部分の構成を示
す線図である。

【図４】リブプレートとウエブに関する軸歪及び剪断歪
みのモデル図である。

【図５】リブプレートとフランジとの位置関係を示す線
図である。

【図６】鉄骨有孔梁の概略構成を示す線図である。

【図７】（１）は突合せ溶接補強のリブプレートとフラ
ンジとの関係、（２）はすみ肉溶接補強のリブプレート
とフランジとの関係を示すイメージ図である。

【図８】（１）は無孔の試験体、（２）は有孔の試験体
を示す概略構成図である。

【図９】試験体の荷重と変形度との関係を示す特性図で
ある。

【図１０】スティフナープレートの荷重と軸歪との関係
を示す特性図である。

【図１１】ウエブの剪断歪を示す特性図である。

【図１２】従来の鉄骨有孔梁の補強構造の一例を示す概
略構成図である。

【図１３】従来の鉄骨有孔梁の補強構造の一例を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１０鉄骨有孔梁１２孔１４フランジ１６ウエブ１８リブプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野上邦宏東京都中央区銀座８丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者伊藤武司東京都中央区銀座８丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者岩間和博東京都中央区銀座８丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者宇佐美徹千葉県印旛郡印西町大塚１丁目５番株式会社竹中工務店技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１対のフランジとウエブとから成る鉄骨
梁のウエブに孔が穿設されかつ柱と剛接または半剛接さ
れる鉄骨有孔梁の補強構造であって、前記ウエブの一方側に前記孔を挟んで１組の長尺状の補
強プレートからなる第１補強プレート組の各補強プレー
トの一端を前記各フランジの前記穿設された孔近傍の部
位に固着しかつ当該各補強プレートの他端が前記ウエブ
の中腹部分の部位または中腹部分を越えた部位に位置す
るように各補強プレートの側部を固着し、前記ウエブの他方側に前記孔を挟んで１組の長尺状の補
強プレートからなる第２補強プレート組が前記第１補強
プレート組と第２補強プレート組の間に前記孔が位置す
るように固着されると共に、前記第１補強プレート組の
前記フランジの固着部位と対応する部位に第２補強プレ
ート組の各補強プレートの一端を固着しかつ当該各補強
プレートの他端が前記第１補強プレートの他端部位と対
応する部位近傍の部位または当該部位近傍を越えた部位
に位置するように各補強プレートの側部を固着する、ことを特徴とする鉄骨有孔梁の補強構造。