(57)【要約】【課題】梁の熱膨張による座屈を抑制することができる梁の座屈抑制構造を提供する。【解決手段】梁１０の座屈抑制構造は、構造部材の一例である柱１２に端部が接合され、梁成がＤ（ｍｍ）、梁長がＬ（ｍｍ）、梁幅がＢ（ｍｍ）の金属製の梁１０と、梁１０に設けられ、梁１０より熱容量が大きく梁の熱膨張による座屈を抑制する座屈抑制部材の一例であるコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂと、を備え、コンクリート部材１６Ａ、１６Ｂは、梁１０の端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置で、梁１０の端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置に設けられている。【選択図】図１
2018199977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材に端部が接合され、梁成がＤ（ｍｍ）、梁長がＬ（ｍｍ）、梁幅がＢ（ｍｍ）の金属製の梁と、
前記梁に設けられ、前記梁より熱容量が大きく前記梁の熱膨張による座屈を抑制する座屈抑制部材と、を備え、
前記座屈抑制部材は、前記梁の端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置で、前記梁の端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置に設けられている、
梁の座屈抑制構造。
【請求項２】
前記座屈抑制部材の前記梁の材軸方向に沿った幅が、Ｂ（ｍｍ）以上である、請求項１に記載の梁の座屈抑制構造。
【請求項３】
前記座屈抑制部材は、コンクリートである、請求項１又は２に記載の梁の座屈抑制構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、梁の座屈抑制構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、火災時等において、鉄骨梁等の金属製の梁は温度の上昇に伴って熱膨張して伸長する。これにより、梁の端部に接合された柱等の構造部材に応力が生じたり、梁に局部座屈等の座屈が生じ、梁自体の荷重支持能力が低下したりする虞がある。
【０００３】
この問題を解決するため、例えば特許文献１には、鉄骨梁に座屈誘導部を設け、鉄骨梁を座屈誘導部で座屈させて鉄骨梁の伸び出しを吸収することで、鉄骨梁の端部に接合された柱に作用する応力を低減させる柱梁構造が開示されている。しかし、特許文献１の柱梁構造では、鉄骨梁の火災時における座屈、及び座屈に起因する耐力低下を抑制することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３１７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事実に鑑み、梁の熱膨張による局部座屈等の座屈を抑制することができる梁の座屈抑制構造を提供することを目的とする。また、座屈長さを短くすることで、火災時の梁の圧縮座屈、又は曲げや捩れを伴う横座屈等を抑制することができる梁の座屈抑制構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の梁の座屈抑制構造は、構造部材に端部が接合され、梁成がＤ（ｍｍ）、梁長がＬ（ｍｍ）、梁幅がＢ（ｍｍ）の金属製の梁と、前記梁に設けられ、前記梁より熱容量が大きく前記梁の熱膨張による座屈を抑制する座屈抑制部材と、を備え、前記座屈抑制部材は、前記梁の端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置で、前記梁の端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置に設けられている。
【０００７】
構造部材に端部が接合され、梁成がＤ（ｍｍ）、梁長がＬ（ｍｍ）、梁幅がＢ（ｍｍ）の金属製の梁において、火災時に梁が熱膨張した場合、梁の局部座屈は梁の端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置、かつ梁の端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置に生じ易い。
【０００８】
ここで、上記構成によれば、梁の端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置、かつ梁の端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置に、梁より熱容量が大きい座屈抑制部材が設けられているため、座屈抑制部材によって梁の熱膨張による局部座屈を抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載の梁の座屈抑制構造は、請求項１に記載の梁の座屈抑制構造であって、前記座屈抑制部材の前記梁の材軸方向に沿った幅が、Ｂ（ｍｍ）以上である。
【００１０】
一般的に、梁の局部座屈は、梁幅Ｂの１倍から２倍程度の範囲にわたって生じ易い。ここで、上記構成によれば、座屈抑制部材の梁の材軸方向に沿った幅を梁幅Ｂ以上とすることで、座屈抑制部材によって梁の局部座屈し易い範囲を覆うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の梁の座屈抑制構造は、請求項１又は２に記載の梁の座屈抑制構造であって、前記座屈抑制部材は、コンクリートである。
【００１２】
上記構成によれば、座屈抑制部材を、金属製の梁より剛性が高いコンクリートで構成することで、梁の熱膨張による局部座屈を効率よく抑制することができる。また、例えば梁の上部にコンクリートのスラブを打設する際に、スラブの構築と同時に座屈抑制部材を形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、梁の熱膨張による局部座屈等の座屈を抑制することができる。また、座屈長さを短くすることができ、火災時の梁の圧縮座屈、又は曲げや捩れを伴う横座屈等を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における梁の座屈抑制構造を示す柱梁架構の立面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（Ａ）は第２実施形態における梁の座屈抑制構造を示す柱梁架構の部分拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】（Ａ）は変形例における座屈抑制部材が設けられる前の梁を示す断面図であり、（Ｂ）は座屈抑制部材が設けられた後の梁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態における梁の座屈抑制構造について、図１及び図２を用いて説明する。
【００１６】
（構成）
図１及び図２に示すように、本実施形態の梁１０は、例えば断面がＨ形状とされたＨ形鋼で構成されている。なお、梁１０は、ロール成形によって成形されたロールＨであってもよく、上フランジ１０Ａ、下フランジ１０Ｂ、及びウェブ１０Ｃを溶接して組み立てたビルドＨであってもよい。
【００１７】
また、梁１０の断面はＨ形状には限られず、Ｔ形状やＬ形状、Ｃ形状等であってもよい。さらに、梁１０の材質も鋼には限られず、ステンレスやアルミニウム等、他の金属で構成されていてもよい。
【００１８】
梁１０は、梁成がＤ（ｍｍ）、梁長がＬ（ｍｍ）、梁幅がＢ（ｍｍ）とされており、図１に示すように、材軸方向の両端部が、構造部材の一例としての柱１２にそれぞれ接合（剛接合）されている。また、梁１０の上部には、例えばコンクリート製のスラブ１４が構築されている。
【００１９】
梁１０のウェブ１０Ｃには、梁１０を構成する鋼より熱容量が大きい座屈抑制部材としてのコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂが設けられている。一方のコンクリート部材１６Ａは、柱１２に接合された梁１０の一端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置、かつ梁１０の一端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置に設けられている。他方のコンクリート部材１６Ｂは、柱１２に接合された梁１０の他端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置、かつ梁１０の他端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置に設けられている。
【００２０】
また、コンクリート部材１６Ａ、１６Ｂは、梁１０の材軸方向に沿った幅がＢ（ｍｍ）とされている。なお、図２に示すように、コンクリート部材１６Ｂ（及びコンクリート部材１６Ａ）は、梁１０のウェブ１０Ｃの両面に設けられている。
【００２１】
梁１０にコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂを設ける方法としては、まず、梁１０の下フランジ１０Ｂの上面及びウェブ１０Ｃの両面に複数のスタッド１８を予め溶接しておく。そして、図示しないスラブ用の型枠を、梁１０の上フランジ１０Ａに対して隙間をあけて配置する。なお、スラブ用の型枠内には、図示しないスラブ補強用の鉄筋が配筋されていてもよい。
【００２２】
そして、図示しない座屈抑制部材用の型枠を、スラブ用の型枠と梁１０の下フランジ１０Ｂとを繋ぐように配置し、スラブ用の型枠内にコンクリートを流し込む。このとき、梁１０の上フランジ１０Ａとスラブ用の型枠との隙間から座屈抑制部材用の型枠内にコンクリートが流れ込み、スラブ１４と一体化されたコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂが形成される。
【００２３】
（作用及び効果）
一般的に、本実施形態のような上部にコンクリート製のスラブ１４が構築された梁１０において、火災時に梁１０の温度が上昇した場合、梁１０が熱膨張して伸長することにより、梁１０に局部座屈が生じる。この局部座屈は、特に柱１２に固定された梁１０の端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置、かつ梁の端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置に生じ易い。
【００２４】
ここで、本実施形態によれば、梁１０の端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置、かつ梁１０の端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置に、コンクリート部材１６Ａ、１６Ｂが設けられている。
【００２５】
コンクリート部材１６Ａ、１６Ｂは、梁１０を構成する鋼より熱容量が大きいため、火災時の熱により耐力が低下し難い。このため、梁１０のコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂが設けられている部分、すなわち局部座屈が生じ易い部分の熱膨張による局部座屈、及び局部座屈による耐力低下、剛性低下を抑制することができる。
【００２６】
また、一般的に、梁１０における局部座屈が生じる範囲、すなわち座屈幅は、梁幅Ｂの１倍から２倍程度となり易い。ここで、本実施形態によれば、コンクリート部材１６Ａ、１６Ｂの梁１０の材軸方向に沿った幅が梁幅Ｂ以上とされているため、コンクリート部材１６Ａ、１６Ｂによって梁１０の局部座屈し易い範囲を覆うことができる。
【００２７】
さらに、本実施形態によれば、座屈抑制部材として、梁１０を構成する鋼より剛性が高いコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂを用いているため、梁１０の熱膨張による局部座屈を効率よく抑制することができる。また、スラブ１４の構築と同時にコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂを梁１０に形成することができるため、座屈抑制部材を現場にて容易に梁１０に設けることができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、梁１０に溶接されたスタッド１８により、コンクリート部材１６Ａ、１６Ｂと梁１０とが緊結されている。このため、コンクリート部材１６Ａ、１６Ｂと梁１０とが緊結されていない構成と比較して、梁１０の下フランジ１０Ｂ及びウェブ１０Ｃの面外方向への局部座屈をコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂによってより抑制することができる。
【００２９】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態における梁の座屈抑制構造について、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略し、差異点を中心に説明する。
【００３０】
（構成）
図３（Ａ）に示すように、本実施形態の梁２０は、材軸方向の一端部が柱１２に接合（剛接合）された跳出し梁である。また、梁２０のウェブ２０Ｃには、梁２０を構成する鋼より熱容量が大きい座屈抑制部材としての耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂが設けられている。
【００３１】
耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂは、例えば梁２０と同じ鋼製の板材とされたリブ２４Ａ、２４Ｂと、リブ２４Ａ、２４Ｂの外面にそれぞれ被覆された耐火被覆部材２６と、によって構成されている。
【００３２】
耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂ（リブ２４Ａ、２４Ｂ）は、梁２０のウェブ２０Ｃにそれぞれ溶接されており、柱１２に接合された梁２０の一端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置、かつ梁２０の一端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置にそれぞれ設けられている。また、図３（Ｂ）に示すように、耐火被覆リブ２２Ｂ（及び耐火被覆リブ２２Ａ）は、梁２０のウェブ２０Ｃの両面に設けられている。
【００３３】
なお、本実施形態では、梁２０のウェブ２０Ｃの片面において、耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂが２つ設けられているが、耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂは梁２０に１つのみ、又は３つ以上設けられていてもよい。また、リブ２４Ａ、２４Ｂの材質は鋼には限られず、他の金属で構成されていてもよい。
【００３４】
また、梁２０及び耐火被覆部材２６の外面には、法律上義務付けられた所定の厚さの耐火被覆部材２８が被覆されている。本実施形態では、耐火被覆部材２８は、リブ２４Ａ、２４Ｂを被覆する耐火被覆部材２６と同じ材料とされているが、異なる材料とされていてもよい。
【００３５】
耐火被覆部材２６、２８を被覆する方法としては、ロックウールを吹付ける方法や、無機繊維フェルトを主材とする乾式被覆部材を巻付ける方法、耐火塗料を塗布する方法、ボード状の被覆材を取付ける方法等が挙げられる。
【００３６】
梁２０に耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂ及び耐火被覆部材２８を設ける方法としては、まず、梁２０にリブ２４Ａ、２４Ｂをそれぞれ溶接し、リブ２４Ａ、２４Ｂの外面に耐火被覆部材２６を被覆する。耐火被覆部材２６の被覆と同時に、又は耐火被覆部材２６の被覆後に、梁２０及び耐火被覆部材２６の外面に耐火被覆部材２８を被覆することで、梁２０に耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂ及び耐火被覆部材２８が設けられる。
【００３７】
（作用及び効果）
本実施形態によれば、梁２０の端部からＬ／３（ｍｍ）以内の位置、かつ梁２０の端部からＤ（ｍｍ）以上離れた位置に、耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂが設けられている。
【００３８】
耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂは、梁２０を構成する鋼より熱容量が大きいため、火災時の熱により耐力が低下し難い。このため、梁２０の耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂが設けられている部分、すなわち局部座屈が生じ易い部分の熱膨張による局部座屈、及び局部座屈による耐力低下、剛性低下を抑制することができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、耐火被覆部材２８によって梁２０の外面が被覆されているため、梁２０全体の温度上昇を抑制することができる。特にリブ２４Ａ、２４Ｂの外面は、耐火被覆部材２６、２８によって被覆されていることにより、梁２０の他の部分より被覆厚さが厚くなっている。これにより、梁２０の局部座屈が生じ易い部分の温度上昇を効率よく抑制することができる。
【００４０】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明について第１、第２実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。
【００４１】
例えば、第１実施形態では、現場で型枠にコンクリートを流し込むことにより、座屈抑制部材としてのコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂを形成していた。しかし、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、予め工場等で作製したプレキャストコンクリート製のブロック３２によって座屈抑制部材を構成してもよい。
【００４２】
具体的には、図４（Ａ）に示すように、一対のブロック３２には、それぞれ貫通孔３４が形成されており、梁３０のウェブ３０Ｃの対応する位置にも貫通孔３６が形成されている。図４（Ｂ）に示すように、この貫通孔３４、３６にボルト３８を挿通させることにより、梁３０にブロック３２を固定することができる。これにより、コンクリート部材１６Ａ、１６Ｂを形成する場合と比較して、現場での作業を削減することができる。
【００４３】
また、第１実施形態では座屈抑制部材がコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂで構成され、第２実施形態では座屈抑制部材が耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂで構成されていた。しかし、座屈抑制部材は、梁１０、２０より熱容量が大きく、梁１０、２０の局部座屈を抑制することができる程度の剛性を有していればよく、例えばモルタル等で構成されていてもよい。
【００４４】
また、第１、第２実施形態では、座屈抑制部材としてのコンクリート部材１６Ａ、１６Ｂ及び耐火被覆リブ２２Ａ、２２Ｂが梁１０、２０のウェブ１０Ｃ、２０Ｃの両面に設けられていたが、ウェブ１０Ｃ、２０Ｃの片面のみに設けられていてもよい。少なくともウェブ１０Ｃ、２０Ｃの片面に座屈抑制部材を設けることで、座屈抑制部材が設けられていない構成と比較して、梁１０、２０の梁の熱膨張による局部座屈を抑制することができる。
【００４５】
また、座屈抑制部材の形状や大きさも上記実施形態には限られず、例えば梁１０、２０のウェブ１０Ｃ、２０Ｃに設けられた座屈抑制部材を下方へ延出させて梁１０、２０の下フランジ１０Ｂの下面を覆う構成としてもよい。
【００４６】
さらに、第１実施形態と第２実施形態の構成は、適宜組み合わせることが可能である。例えば、第１実施形態において、第２実施形態と同様に、梁１０の外面を耐火被覆部材２８によって被覆してもよい。また、第２実施形態において、第１実施形態と同様に、梁２０の外面を耐火被覆部材２８によって被覆しなくてもよい。
【００４７】
また、第１、第２実施形態では、梁１０、２０が構造部材の一例としての柱１２に接合されていたが、構造部材は梁１０、２０を支持し、梁１０、２０に作用する力が伝達される部材であればよく、梁（大梁）や壁等であってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０、２０、３０     梁
１２                 柱（構造部材の一例）
１６Ａ、１６Ｂ       コンクリート部材（座屈抑制部材の一例）
２２Ａ、２２Ｂ       耐火被覆リブ（座屈抑制部材の一例）
１８                 スリーブ管（筒部材の一例）
３２                 ブロック（座屈抑制部材の一例）
Ｂ                   梁幅
Ｄ                   梁成
Ｌ                   梁長
【図１】
2018199977.tif 000003
【図２】
2018199977.tif 000004
【図３】
2018199977.tif 000005
【図４】
2018199977.tif 000006