WO2014041631A1 - 鉄骨のウエブ開口補強構造 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a web opening reinforcing structure for reinforcing an opening formed in a steel web having an H-shaped cross section.
  • the steel frame is configured to have an I-type or H-type cross-section by a central web and flanges at both ends of the web.
  • piping for air-conditioning equipment and electrical equipment is arranged in buildings.
  • the equipment piping is disposed so as to avoid the steel frame, it is necessary to increase the width between the upper floor and the lower floor, that is, the height of the floor, and the construction cost is increased accordingly. Therefore, in recent years, it has become common to provide an opening for equipment piping in the web for the purpose of reducing the floor height.
  • Patent Document 1 Conventionally, as this type of technology, there is a technology described in Patent Document 1. According to Patent Document 1, a through hole for equipment piping is opened in a beam joint portion, and the deterioration of beam performance due to this is caused by a flange splice plate having a predetermined thickness and an angle disposed on the beam web while avoiding the opening. A technique of reinforcing with a splice material made of a splice plate has been proposed.
  • the floor height increases by the height from the opening to the flange in the web. If the height of the web and the size of the opening can be made the same, the floor height can be reduced.
  • An object of the present invention is to provide a web opening reinforcing structure that makes it possible to enlarge an opening through which equipment piping passes without changing the height of a steel frame web.
  • the present invention has the following configuration in order to achieve the above-mentioned object.
  • a steel frame that includes a pair of flanges and a web that connects the pair of flanges, and that reinforces the vicinity of an opening for facility piping formed in the web, in which the web is arranged along the vertical direction.
  • the auxiliary web is arranged at a predetermined distance from the opening in the width direction of the steel frame, the strength against the shear stress in the vicinity of the opening in the steel frame is improved. For this reason, even if the height of the web, that is, the length between the pair of flanges, and the size of the opening are set to be the same, the strength against the shearing stress is ensured. Accordingly, it is not necessary to set the web height long in order to form the opening, so that the floor height can be reduced. Further, a facility piping path is formed which enters between one auxiliary web and the web and passes through the opening and exits between the other auxiliary web and the web. For this reason, it is possible to easily pass the equipment piping through the steel frame.
  • the plurality of auxiliary webs are arranged in parallel to the web, and when the steel frame is viewed from the width direction, the auxiliary web is a rectangle that covers the entire opening. Structure for reinforcing steel web openings
  • the auxiliary web functions in the same manner as the web, the strength in the vicinity of the opening of the web, which has been reduced by forming the opening, can be reliably compensated by the auxiliary web.
  • the plurality of auxiliary webs are arranged symmetrically with respect to the web.
  • the steel frame is made of H steel, and the auxiliary web is made of I steel, and is welded between the pair of flanges. Construction.
  • the auxiliary web is provided on both sides of the opening, the strength against shear stress in the vicinity of the opening in the web is improved. For this reason, even if the height of the web and the size of the opening are set to be the same, the strength against shearing stress is ensured, and the floor height can be suppressed.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the principal part of the web opening reinforcement structure of the steel frame 1 in one Embodiment of this invention. It is AA sectional drawing of FIG. It is BB sectional drawing of FIG. It is CC sectional drawing of FIG. It is explanatory drawing which shows the structure which passed the equipment piping through the steel frame 1 in one Embodiment of this invention. It is explanatory drawing which shows the structure which passed the equipment piping through the steel frame 1 in one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the principal part of the modification of the web opening reinforcement structure of the steel frame 1 in one Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a web opening reinforcing structure for a steel frame 1 according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a BB cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along CC of FIG.
  • the web opening reinforcing structure of the present embodiment includes a steel frame 1 having an opening for equipment piping, and auxiliary webs 16 and 18.
  • the steel frame 1 includes a web 10 and an upper flange 12 and a lower flange 14 corresponding to a pair of flanges.
  • the X direction shown in FIG. 1 is referred to as a longitudinal direction
  • the Y direction is referred to as a height direction
  • the Z direction is referred to as a width direction.
  • the longitudinal direction, the height direction, and the width direction are perpendicular to each other, and when the steel frame 1 provided with the auxiliary webs 16 and 18 is used as a beam of a building, the height direction is a vertical direction.
  • the web 10, the upper flange 12, and the lower flange 14 are formed in a rectangular plate shape extending in the longitudinal direction.
  • the upper flange 12 and the lower flange 14 are arranged to face each other with a predetermined distance.
  • the web 10 connects the center portions of the upper flange 12 and the lower flange 14 in the width direction.
  • the upper flange 12 is connected to the upper end portion of the web 10 and is connected to the lower end portion of the web 10. Therefore, the upper flange 12 and the lower flange 14 are arranged in the horizontal direction, and the web 10 is arranged in the vertical direction.
  • the web 10 and the upper flange 14 are arranged as shown in FIG. It is visually recognized as an H shape by the flange 12 and the lower flange 14.
  • the web 10 is formed with an opening 20 through which equipment piping is passed.
  • the opening 20 has a rectangular shape, and the length of the opening 20 in the height direction is equal to the length of the web 10 in the height direction.
  • the opening 20 is formed between the surfaces of the upper flange 12 and the lower flange 14 facing each other, and the web 10 is discontinuous at the opening 20 portion.
  • the auxiliary webs 16 and 18 are arranged at a predetermined distance from the opening 20 in the width direction of the steel frame 1, and are rectangular plate-like members that connect the upper flange 12 and the lower flange 14. It is.
  • the auxiliary webs 16 and 18 face each other through the opening 20.
  • the length and thickness of the auxiliary webs 16 and 18 in the height direction are the same as those of the web 10, and the length of the auxiliary webs 16 and 18 in the longitudinal direction is set to be greater than or equal to the length of the opening 20 in the longitudinal direction. .
  • it is desirable that the length of the auxiliary webs 16 and 18 in the longitudinal direction is substantially equal to or slightly longer than the length of the opening 20 in the longitudinal direction.
  • the auxiliary webs 16 and 18 are viewed in the width direction (Z direction view), the opening 20 is completely covered by the auxiliary webs 16 and 18.
  • the total thickness of the auxiliary webs 16 and 18 is preferably equal to or greater than the thickness of the web 10.
  • auxiliary webs 16 and 18 are arranged at an equal distance in the width direction with respect to the web 10 as shown in FIGS. That is, the auxiliary webs 16 and 18 are arranged symmetrically with respect to the web 10. For this reason, a gap 22 is formed between the auxiliary web 16 and the web 10, and a gap 24 is formed between the auxiliary web 18 and the web 10.
  • the lengths of the gap 22 and the gap 24 in the width direction are the same length, and this length is set to a length that allows the equipment piping to pass through.
  • Equipment piping refers to piping for air conditioning equipment, piping for passing various cables for electrical equipment, and the cable itself.
  • FIG. 5 and 6 are explanatory views showing a structure in which the equipment pipe 100 is passed through the steel frame 1.
  • the facility piping 100 is passed through the steel frame 1 by a route that enters the gap 22, passes through the opening 20, and exits from the gap 24.
  • FIG. 5 there are a path that passes between the auxiliary webs 16 and 18 in a diagonal direction, and a path that passes in a U shape as shown in FIG. 6.
  • the auxiliary webs 16 and 18 are arranged at a predetermined distance from the opening 20 in the width direction of the steel frame 1. Strength against shear stress is improved. For this reason, even if the length in the height direction of the web 10 and the length in the height direction of the opening 20 are set to be the same, the strength against shearing stress is ensured, and the height direction of the web 10 is formed when the opening 20 is formed. It is possible to make the whole as an opening without leaving a part. Thereby, it is not necessary to increase the height of the web in order to form the opening, and the height of the web can be shortened. As a result, the floor height of the building can be kept low, and the construction cost can be reduced.
  • a path of equipment piping is formed such that it enters from the gap 22 between the one auxiliary web 16 and the web 10, passes through the opening 20 and exits from the gap 24 between the other auxiliary web 18 and the web 10. For this reason, it is possible to easily pass the equipment piping through the steel frame 1.
  • the plurality of auxiliary webs 16 and 18 are arranged in parallel to the web 10, and the auxiliary webs 16 and 18 cover the entire opening 20 when the steel frame 1 is viewed from the width direction. ing. Accordingly, the strength of the web 10 that has decreased due to the formation of the opening 20 in the web 10 can be reliably compensated by the auxiliary webs 16 and 18.
  • the center of rigidity of the auxiliary webs 16 and 18 can be positioned in the opening 20. For this reason, it becomes possible to obtain rigidity equal to or higher than that when the opening 20 is not formed in the web 10.
  • the gap 22 between the auxiliary web 16 and the web 10 may be designed so that the gap 24 between the auxiliary web 18 and the web 10 located in the diagonal direction can be seen through the opening 20. Thereby, it becomes possible to take out the equipment pipe 100 from the gap 24 of the equipment pipe 100 by inserting the equipment pipe 100 into the gap 22 in the diagonal direction, and the work of inserting the equipment pipe 100 into the opening 20 of the steel frame 1 becomes easy.
  • the auxiliary web 16 may be made of I steel, and the auxiliary web 16 made of I steel may be welded between the upper flange 12 and the lower flange 14. Thereby, for example, it becomes possible to form the auxiliary web 16 by cutting the existing I steel into the length of the opening 20 in the longitudinal direction and welding the I steel between the pair of flanges. If there is a gap between the auxiliary web 16 and the upper flange 12 or the lower flange 14, a steel plate may be interposed in the gap, and the auxiliary web 16 may be fixed between the pair of flanges together with the steel plate. .

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  • Civil Engineering (AREA)
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Description

鉄骨のウエブ開口補強構造
　本発明は、Ｈ型断面を持つ鉄骨のウエブに形成された開口を補強するウエブ開口補強構造に関する。
　従来より、Ｉ形、Ｈ型断面を持つ鉄骨による鉄骨造の建築物が多く見られる。ここで、鉄骨は、中央のウエブと、このウエブの両端のフランジとによって断面形状がＩ型あるいはＨ型になるように構成されている。ところで、建築物においては空調設備や電気設備用の配管が配設されている。ここで、設備配管を、鉄骨を避けるように配設すると、階上と階下との幅すなわち階高を大きくする必要があり、その分建築コストがかかる。そこで、近年、階高の低減を目的として、ウエブに設備配管の開口を設けることが一般的となっている。
　しかし、ウエブに開口を設けることは、開口部分において剪断応力に対する強度が低下する。そこで、従来、開口部分を補強するための技術が提案されている。
　従来、この種の技術としては、特許文献１に記載された技術がある。この特許文献１によれば、梁ジョイント部に設備配管用の貫通孔を開口し、これによる梁性能の低下は、所定厚のフランジスプライスプレート並びに開口を避けて梁ウエブに配されたアングル等のスプライスプレートからなるスプライス材により補強する、という技術が提案されている。
特許第３０１４０６７号公報
　従来のウエブの開口を補強する方法としては、特許文献１に記載されているように、ウエブにおける開口周りに補強部材を接合させることが一般に行われている。しかし、この場合、開口部分における剪断応力に対する強度を確保するため、ウエブにおいて開口からフランジとの間にウエブの一部を残す必要がある。すなわち、ウエブの高さを開口の大きさより大きく設定する必要がある。
　この場合、ウエブにおける開口からフランジまでの高さ分だけ階高が大きくなる。仮に、ウエブの高さと開口の大きさとを同じすることが可能であれば、階高を低減することが可能である。しかし、従来、開口からフランジまでの間にウエブの一部を残さずに、開口周辺を補強することが困難である。このため、鉄骨のウエブの高さを変えることなく設備配管が通る開口を大きくすることを可能にするウエブ開口補強構造の出現が望まれている。
　本発明は、鉄骨のウエブの高さを変えることなく設備配管が通る開口を大きくすることを可能にするウエブ開口補強構造を提供することを目的とする。
　本発明は、前記目的を達成するため、次に記載する構成を備えている。
　（１）　一対のフランジと、当該一対のフランジを連結するウエブとを備え、当該ウエブが鉛直方向に沿って配置される鉄骨における、前記ウエブに形成された設備配管用の開口付近を補強する鉄骨のウエブ開口補強構造であって、前記開口から前記鉄骨の幅方向に所定の距離をおいて配置され、前記一対のフランジ間を連結する複数の補助ウエブを更に備えたことを特徴とする鉄骨のウエブ開口補強構造。
　（１）によれば、開口から鉄骨の幅方向に所定の距離をおいて補助ウエブが配置されたことにより、鉄骨における開口付近の剪断応力に対する強度が向上する。このため、ウエブの高さすなわち一対のフランジ間の長さと、開口の大きさとを同じに設定しても、剪断応力に対する強度が確保されるようになる。これにより、開口を形成するためにウエブの高さを長く設定する必要がなくなるため、階高を低減することが可能になる。更に、一方の補助ウエブとウエブの間から入り、開口を通って他方の補助ウエブとウエブの間から出るという設備配管の経路が形成される。このため、鉄骨に設備配管を通すことが容易に可能になる。
　（２）　（１）において、前記複数の補助ウエブは、前記ウエブに対して平行に配置され、前記鉄骨を幅方向から視認した場合に、前記補助ウエブが前記開口の全体を覆う矩形であることを特徴とする鉄骨のウエブ開口補強構造
　（２）によれば、補助ウエブがウエブと同等に機能することにより、開口を形成したことによって低下したウエブの開口付近の強度を、補助ウエブによって確実に補うことが可能になる。
　（３）　（１）、（２）において、前記複数の補助ウエブは、前記ウエブに対して線対称に配置されることを特徴とする鉄骨のウエブ開口補強構造。
　（３）によれば、複数の補助ウエブを設けたことによる剛性の中心を、開口部分に位置付けることが可能になる。これにより、ウエブに開口を形成しなかった場合と同等、又はそれ以上の剛性を得ることが可能になる。
　（４）　（１）～（３）において、前記鉄骨は、Ｈ鋼からなり、前記補助ウエブは、Ｉ鋼からなり、前記一対のフランジ間に溶接されることを特徴とする鉄骨のウエブ開口補強構造。
　（４）によれば、Ｈ鋼からなる鉄骨に形成されている開口の両側部に、Ｉ鋼を一対のフランジ間に溶接することによって、容易に補助ウエブを形成することが可能になる。
　本発明によれば、開口の両側部に補助ウエブを備えたことにより、ウエブにおける開口付近の剪断応力に対する強度が向上する。このため、ウエブの高さと開口の大きさとを同じに設定しても剪断応力に対する強度が確保されるようになり、階高を押さえることが可能になる。
本発明の一実施形態における鉄骨１のウエブ開口補強構造の要部を示す斜視図である。 図１のＡＡ断面図である。 図１のＢＢ断面図である。 図１のＣＣ断面図である。 本発明の一実施形態における鉄骨１に設備配管を通した構造を示す説明図である。 本発明の一実施形態における鉄骨１に設備配管を通した構造を示す説明図である。 本発明の一実施形態における鉄骨１のウエブ開口補強構造の変形例の要部を示す斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施形態における鉄骨１のウエブ開口補強構造の要部を示す斜視図である。図２は、図１のＡＡ断面図である。図３は、図１のＢＢ断面図である。図４は図１のＣＣ断面図である。
　図１に示すように、本実施形態のウエブ開口補強構造は、設備配管用の開口を備えた鉄骨１と、補助ウエブ１６、１８とを備えている。
　鉄骨１は、ウエブ１０と、一対のフランジに相当する上フランジ１２及び下フランジ１４とを備えている。ここで、以下の説明の便宜上、図１に示すＸ方向を長手方向、Ｙ方向を高さ方向、Ｚ方向を幅方向と称することにする。また、長手方向、高さ方向及び幅方向は、それぞれ互いに垂直であり、補助ウエブ１６、１８を備えた鉄骨１を建築物の梁として用いた場合に、高さ方向が鉛直方向となる。
　ウエブ１０、上フランジ１２及び下フランジ１４は、長手方向に延びる矩形の板状に形成されている。上フランジ１２及び下フランジ１４は、所定の距離をおいて互いに対向配置されている。
　ウエブ１０は、上フランジ１２及び下フランジ１４の幅方向における中央部を連結するものであり、ウエブ１０の上端部に上フランジ１２が連結され、ウエブ１０の下端部に連結される。このため、上フランジ１２及び下フランジ１４は水平方向に、ウエブ１０は鉛直方向に配置されており、鉄骨１を長手方向に沿って正面視した場合、図２に示すように、ウエブ１０、上フランジ１２及び下フランジ１４によってＨ型に視認される。
　また、ウエブ１０には、設備配管を通すための開口２０が形成されている。この開口２０は矩形形状であり、開口２０の高さ方向の長さは、ウエブ１０の高さ方向の長さに等しい。言い換えれば、開口２０は、上フランジ１２と下フランジ１４とにおける互いに対向する面の間に形成されており、ウエブ１０は開口２０の部分において不連続である。
　また、図１に示すように、補助ウエブ１６、１８は、開口２０から鉄骨１の幅方向に所定の距離をおいて配置され、上フランジ１２と下フランジ１４とを連結する矩形の板状部材である。補助ウエブ１６、１８は、開口２０を介して互いに対向している。補助ウエブ１６、１８の高さ方向の長さ及び厚さはウエブ１０と同一であり、補助ウエブ１６、１８の長手方向の長さは、開口２０の長手方向の長さ以上に設定されている。ここで、補助ウエブ１６、１８の長手方向の長さは、開口２０の長手方向の長さに略等しいか若干長いことが望ましい。このため、補助ウエブ１６、１８を幅方向視（Ｚ方向視）した場合に、開口２０は、補助ウエブ１６、１８によって完全に覆われる。なお、補助ウエブ１６、１８の厚さの合計が、ウエブ１０の厚さ以上であることが望ましい。
　更に、補助ウエブ１６、１８は、図３、図４に示すように、ウエブ１０に対して幅方向に等距離に配置されている。すなわち、補助ウエブ１６、１８は、ウエブ１０に対して線対称に配置されている。このため、補助ウエブ１６とウエブ１０との間には、隙間２２が形成され、補助ウエブ１８とウエブ１０との間には、隙間２４が形成される。隙間２２及び隙間２４の幅方向の長さは同じ長さであり、この長さは、設備配管を通すことが可能な長さに設定されている。
　なお、設備配管とは、空調設備用の配管や、電気設備用の各種のケーブルを通すための配管、更にはケーブル自体等を指す。
　図５及び図６は、鉄骨１に設備配管１００を通した構造を示す説明図である。設備配管１００は、隙間２２に進入し、開口２０を通って、隙間２４から出るという経路で、鉄骨１に通される。設備配管１００を通す経路としては、図５に示すように、補助ウエブ１６、１８の間を対角線方向に通る経路と、図６に示すように、Ｕ字型に通る経路がある。
　以上、説明したように構成された本実施形態によれば、開口２０から鉄骨１の幅方向に所定の距離をおいて補助ウエブ１６、１８が配置されたことにより、鉄骨１における開口２０付近の剪断応力に対する強度が向上する。このため、ウエブ１０の高さ方向の長さと開口２０の高さ方向の長さとを同じに設定しても剪断応力に対する強度が確保され、開口２０を形成する際に、ウエブ１０の高さ方向に一部を残すことなく全体を開口とすることが可能になる。これにより、開口を形成するためにウエブの高さを高くする必要がなくなり、ウエブの高さを短くすることが可能になる。その結果、建築物の階高を低く抑えることが可能になり、建築コストを低減させることが可能になる。更に、一方の補助ウエブ１６とウエブ１０の隙間２２から入り、開口２０を通って他方の補助ウエブ１８とウエブ１０の隙間２４から出るという設備配管の経路が形成される。このため、鉄骨１に設備配管を通すことが容易に可能になる。
　また本実施形態によれば、複数の補助ウエブ１６、１８は、ウエブ１０に対して平行に配置され、鉄骨１を幅方向から視認した場合に、補助ウエブ１６、１８が開口２０の全体を覆っている。これにより、ウエブ１０において開口２０を形成したことによって低下したウエブ１０の強度を、補助ウエブ１６、１８によって確実に補うことが可能になる。
　また本実施形態によれば、補助ウエブ１６、１８による剛性の中心を開口２０に位置付けることが可能になる。このため、ウエブ１０に開口２０を形成しなかった場合と同等、又はそれ以上の剛性を得ることが可能になる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限るものではない。例えば、補助ウエブ１６とウエブ１０との隙間２２から、開口２０を介して対角線方向に位置する補助ウエブ１８とウエブ１０との隙間２４が見えるように設計してもよい。これにより、設備配管１００を隙間２２に、対角線方向に挿入することによって設備配管１００の隙間２４から出すことが可能になり、設備配管１００を鉄骨１の開口２０に挿入する作業が容易になる。
　また、図７に示すように、補助ウエブ１６をＩ鋼によって構成し、上フランジ１２と下フランジ１４との間に、Ｉ鋼からなる補助ウエブ１６を溶接してもよい。これにより、例えば、既存のＩ鋼を開口２０の長手方向の長さに切断して、このＩ鋼を一対のフランジ間に溶接することによって、補助ウエブ１６を形成することが可能になる。なお、補助ウエブ１６と上フランジ１２又は下フランジ１４との間に隙間がある場合、その隙間に鋼板プレートを介在させて、この鋼板プレートとともに補助ウエブ１６を一対のフランジ間に固定してもよい。
１　鉄骨
１０　ウエブ
１２　上フランジ
１４　下フランジ
１６、１８　補助ウエブ
２０　開口
２２、２４　隙間
１００　設備配管

Claims (4)

  1. 　一対のフランジと、当該一対のフランジを連結するウエブとを備え、当該ウエブが鉛直方向に沿って配置される鉄骨における、前記ウエブに形成された設備配管用の開口付近を補強する鉄骨のウエブ開口補強構造であって、
    　前記開口から前記鉄骨の幅方向に所定の距離をおいて配置され、前記一対のフランジ間を連結する複数の補助ウエブを更に備えたことを特徴とする鉄骨のウエブ開口補強構造。
  2. 　前記複数の補助ウエブは、前記ウエブに対して平行に配置され、前記鉄骨を幅方向から視認した場合に、前記補助ウエブが前記開口の全体を覆う矩形であることを特徴とする請求項１記載の鉄骨のウエブ開口補強構造。
  3. 　前記複数の補助ウエブは、前記ウエブに対して線対称に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄骨のウエブ開口補強構造。
  4. 　前記鉄骨は、Ｈ鋼からなり、
    　前記補助ウエブは、Ｉ鋼からなり、前記一対のフランジ間に溶接されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の鉄骨のウエブ開口補強構造。
     
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