(57)【要約】【課題】所定の断面形状で形成された板要素の展開幅を抑制するとともに、局部座屈強度を向上させた座屈補剛構造及び形鋼を提供する。【解決手段】本発明を適用した座屈補剛構造１は、所定の断面形状で形成された板要素に設けられるものであり、断面形状で幅方向Ｘに連続する中間板要素２と、中間板要素２の幅方向Ｘの両側部２０から屈曲して延びる一対の側部板要素３とを備える。一対の側部板要素３は、中間板要素２の幅方向Ｘの両側部２０から互いに略同一の方向に延びて形成されて、中間板要素２の幅方向Ｘの両側部２０を結んだ仮想直線Ｓよりも一対の側部板要素３が延びる方向が内側方向αとなる。中間板要素２は、幅方向Ｘの両側部２０から連続して内側方向αに傾斜する傾斜部４が形成されるとともに、傾斜部４から内側方向αの反対側となる外側方向βに向けて突出するリブ部５が幅方向Ｘの中間部２１に形成される。【選択図】図６
2018003293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の断面形状で形成された板要素に設けられる座屈補剛構造であって、
断面形状で幅方向に連続する中間板要素と、前記中間板要素の幅方向の両側部から屈曲して延びる一対の側部板要素とを備え、
一対の前記側部板要素は、前記中間板要素の幅方向の両側部から互いに略同一の方向に延びて形成されて、前記中間板要素の幅方向の両側部を結んだ仮想直線よりも一対の前記側部板要素が延びる方向が内側方向となって、
前記中間板要素は、幅方向の両側部から連続して前記内側方向に傾斜する傾斜部が形成されるとともに、前記傾斜部から前記内側方向の反対側となる外側方向に向けて突出するリブ部が幅方向の中間部に形成されること
を特徴とする座屈補剛構造。
【請求項２】
前記中間板要素及び一対の前記側部板要素は、前記中間板要素をウェブとするとともに前記側部板要素をフランジとする溝形鋼が用いられて、前記中間板要素の幅方向の両側部で、前記中間板要素と前記側部板要素とがなす屈曲角度θが９０°未満となること
を特徴とする請求項１記載の座屈補剛構造。
【請求項３】
前記中間板要素は、前記傾斜部から前記リブ部が最も突出する頂部までの前記リブ部の突出高ｈと、幅方向の両側部までの幅寸法ｂとが、下記（１）式により規定される関係を満足すること
を特徴とする請求項１又は２記載の座屈補剛構造。
【数３】
2018003293.tif 000005
ここで、ｔ：前記中間板要素の板厚とする。
【請求項４】
前記中間板要素は、前記傾斜部から前記リブ部が最も突出する頂部が、前記仮想直線と略一致する位置に配置されること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の座屈補剛構造。
【請求項５】
所定の断面形状で形成された板要素の座屈補剛構造が設けられる形鋼であって、
断面形状で幅方向に連続する中間板要素と、前記中間板要素の幅方向の両側部から屈曲して延びる一対の側部板要素とを備え、
前記中間板要素及び一対の前記側部板要素は、前記中間板要素をウェブとするとともに前記側部板要素をフランジとする溝形鋼、前記中間板要素をフランジとするとともに前記側部板要素をウェブとするハット形鋼、又は、前記中間板要素をフランジとするとともに前記側部板要素をウェブ若しくはリップとするＺ形鋼が用いられて、
一対の前記側部板要素は、前記中間板要素の幅方向の両側部から互いに略同一の方向に延びて形成されて、前記中間板要素の幅方向の両側部を結んだ仮想直線よりも一対の前記側部板要素が延びる方向が内側方向となって、
前記中間板要素は、幅方向の両側部から連続して前記内側方向に傾斜する傾斜部が形成されるとともに、前記傾斜部から前記内側方向の反対側となる外側方向に向けて突出するリブ部が幅方向の中間部に形成されること
を特徴とする形鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の断面形状で形成された板要素に設けられる座屈補剛構造、及び、所定の断面形状で形成された板要素の座屈補剛構造が設けられる形鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、構造が簡潔で製作工程も比較的容易であり、強度も著しく向上したスチールハウスの柱部材等に用いられる箱形断面形薄板部材として、特許文献１に開示される座屈補剛構造が提案されている。また、従来の溝形鋼又は内方補剛リブ付溝形鋼では得られない高い部材耐力を有するものとして、特許文献２に開示される溝形鋼が提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示される座屈補剛構造は、スチールハウス、住宅、工場建屋等の柱部材に用いられる箱形断面形薄板部材の座屈補剛構造であって、薄鋼板を箱形断面形状に曲げ形成して、箱形断面形状の各辺でコーナー部から中央部にかけて、無段階的又は段階的に箱形断面形状の中心部寄りに変位する複数の座屈補剛領域を形成したことを特徴とする。
【０００４】
特許文献２に開示される溝形鋼は、該溝形鋼のウェブ部に、該ウェブ部の外側方向への最大張出し長さがフランジ部の幅の６０％以下となる張出し部を形成した断面形状となる。そして、特許文献２に開示される溝形鋼は、必要に応じて、張出し幅がウェブ部の幅の１０％以上となる張出し部を形成した断面形状を有することを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２９６５６号公報
【特許文献２】特開平９−２６８７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１に開示される座屈補剛構造は、閉断面となる箱形断面形薄板部材に設けられて、無補剛の板要素に対して高い局部座屈強度が発揮される。しかし、特許文献１に開示される座屈補剛構造は、特許文献１の図２（Ａ）に示すように、箱形断面形状の各辺がコーナー部から中央部にかけて傾斜するものの、中央部が平坦な板要素で形成されているため、座屈補剛を施した板要素の中央部が局部的に回転する座屈モードが生じるという課題がある。
【０００７】
また、特許文献１に開示される座屈補剛構造は、特許文献１の図７（Ｂ）に示すように、箱形断面形状の各辺がコーナー部から中央部にかけて傾斜するものでなく、また、箱形断面形状の中心部寄りに突出するリブ部のみが形成される場合に、各辺が奥行方向に移動する座屈モードが生じて局部座屈強度が低下する。
【０００８】
さらに、特許文献２に開示される溝形鋼は、溝形鋼のウェブ部から突出する様々な形状の張出し部が形成されるものの、溝形鋼のウェブ部をその両側部から連続して内側方向に傾斜させたものではない。このため、特許文献２に開示される溝形鋼は、局部座屈強度を向上させるために、張出し部の最大張出し長さをある程度の大きさとする必要があるため、溝形鋼の展開幅や部材幅を抑制しながら局部座屈強度を向上させることが困難となる。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、所定の断面形状で形成された板要素の展開幅を抑制しながら、局部座屈強度を向上させた座屈補剛構造及び形鋼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明に係る座屈補剛構造は、所定の断面形状で形成された板要素に設けられる座屈補剛構造であって、断面形状で幅方向に連続する中間板要素と、前記中間板要素の幅方向の両側部から屈曲して延びる一対の側部板要素とを備え、一対の前記側部板要素は、前記中間板要素の幅方向の両側部から互いに略同一の方向に延びて形成されて、前記中間板要素の幅方向の両側部を結んだ仮想直線よりも一対の前記側部板要素が延びる方向が内側方向となって、前記中間板要素は、幅方向の両側部から連続して前記内側方向に傾斜する傾斜部が形成されるとともに、前記傾斜部から前記内側方向の反対側となる外側方向に向けて突出するリブ部が幅方向の中間部に形成されることを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係る座屈補剛構造は、第１発明において、前記中間板要素及び一対の前記側部板要素は、前記中間板要素をウェブとするとともに前記側部板要素をフランジとする溝形鋼が用いられて、前記中間板要素の幅方向の両側部で、前記中間板要素と前記側部板要素とがなす屈曲角度θが９０°未満となることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係る座屈補剛構造は、第１発明又は第２発明において、前記中間板要素は、前記傾斜部から前記リブ部が最も突出する頂部までの前記リブ部の突出高ｈと、幅方向の両側部までの幅寸法ｂとが、下記（１）式により規定される関係を満足することを特徴とする。ここで、ｔ：前記中間板要素の板厚とする。
【００１３】
【数１】
2018003293.tif 000003
【００１４】
第４発明に係る座屈補剛構造は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記中間板要素は、前記傾斜部から前記リブ部が最も突出する頂部が、前記仮想直線と略一致する位置に配置されることを特徴とする。
【００１５】
第５発明に係る形鋼は、所定の断面形状で形成された板要素の座屈補剛構造が設けられる形鋼であって、断面形状で幅方向に連続する中間板要素と、前記中間板要素の幅方向の両側部から屈曲して延びる一対の側部板要素とを備え、前記中間板要素及び一対の前記側部板要素は、前記中間板要素をウェブとするとともに前記側部板要素をフランジとする溝形鋼、前記中間板要素をフランジとするとともに前記側部板要素をウェブとするハット形鋼、又は、前記中間板要素をフランジとするとともに前記側部板要素をウェブ若しくはリップとするＺ形鋼が用いられて、一対の前記側部板要素は、前記中間板要素の幅方向の両側部から互いに略同一の方向に延びて形成されて、前記中間板要素の幅方向の両側部を結んだ仮想直線よりも一対の前記側部板要素が延びる方向が内側方向となって、前記中間板要素は、幅方向の両側部から連続して前記内側方向に傾斜する傾斜部が形成されるとともに、前記傾斜部から前記内側方向の反対側となる外側方向に向けて突出するリブ部が幅方向の中間部に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明〜第４発明によれば、中間板要素の両側部から内側方向に傾斜する傾斜部が形成されるとともに、外側方向に向けて突出するリブ部が形成されることで、中間板要素の傾斜部及びリブ部を幅方向に展開させた展開幅を抑制しながら、局部座屈強度を向上させることが可能となる。
【００１７】
特に、第２発明によれば、所定の断面形状となる溝形鋼において、中間板要素の展開幅を抑制するとともに、局部座屈強度を向上させることが可能となる。
【００１８】
特に、第３発明によれば、中間板要素において、リブ部の頂点までの突出高と、幅方向の両側部までの幅寸法とが、上記（１）式により規定される関係を満足することで、局部座屈強度を確実に向上させることが可能となる。
【００１９】
特に、第４発明によれば、中間板要素において、傾斜部からリブ部が最も突出する頂部が、仮想直線と略一致する位置に配置されることで、局部座屈強度を効率的に向上させることが可能となる。
【００２０】
特に、第５発明によれば、所定の断面形状となる溝形鋼、ハット形鋼又はＺ形鋼の何れにおいても、中間板要素の展開幅を抑制するとともに、局部座屈強度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した座屈補剛構造を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明を適用した座屈補剛構造のリップが形成された溝形鋼を示す平面図であり、（ｂ）は、リップが形成されない溝形鋼を示す平面図である。
【図３】（ａ）は、本発明を適用した座屈補剛構造で互いに略平行に形成される一対の側部板要素を示す平面図であり、（ｂ）は、互いに離間するように形成される一対の側部板要素を示す平面図である。
【図４】（ａ）は、本発明を適用した座屈補剛構造で仮想直線よりも外側方向に頂部が配置されたリブ部を示す平面図であり、（ｂ）は、仮想直線よりも内側方向に頂部が配置されたリブ部を示す平面図である。
【図５】（ａ）は、本発明を適用した座屈補剛構造で略矩形状に形成されたリブ部を示す平面図であり、（ｂ）は、略湾曲形状に形成されたリブ部を示す平面図である。
【図６】本発明を適用した形鋼で座屈補剛構造が設けられる溝形鋼を示す平面図である。
【図７】本発明を適用した形鋼で座屈補剛構造が設けられるハット形鋼を示す平面図である。
【図８】本発明を適用した形鋼で座屈補剛構造が設けられるＺ形鋼を示す平面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、比較例１〜４の数値解析モデルを示す平面図であり、（ｅ）は、本発明例の数値解析モデルを示す平面図である。
【図１０】本発明例及び比較例１〜４の各々のモデルについて、単位断面積あたりの弾性局部座屈強度を示すグラフである。
【図１１】本発明を適用した座屈補剛構造で突出高ｈ／幅寸法ｂと本発明例のモデルでの局部座屈強度との関係を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は、幅寸法ｂ／板厚ｔを変化させた場合の突出高ｈ／幅寸法ｂと本発明例のモデルでの局部座屈強度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、幅寸法ｂ／板厚ｔと突出高ｈ／幅寸法ｂとの関係を示すグラフである。
【図１３】（ａ）は、本発明を適用した座屈補剛構造でリブ部の幅寸法を示す平面図であり、（ｂ）は、中間板要素に対するリブ部の幅寸法を変化させた場合の突出高ｈ／幅寸法ｂと本発明例のモデルでの局部座屈強度との関係を示すグラフである。
【図１４】（ａ）は、本発明を適用した座屈補剛構造でリブ部の突出高を示す平面図であり、（ｂ）は、リブ部の突出高を変化させた場合のリブ部の突出高と本発明例のモデルでの局部座屈強度との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明を適用した座屈補剛構造でリブ部が略三角形状、略矩形状又は略円弧状に形成される場合の本発明例のモデルでの局部座屈強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を適用した座屈補剛構造１及び形鋼７を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１〜図８では、本発明の内容を理解し易くするため、各々の板要素の板厚を大きくして表示している。
【００２３】
本発明を適用した座屈補剛構造１は、図１に示すように、主に、溝形鋼７１等の形鋼７に設けられる。本発明を適用した座屈補剛構造１は、形鋼７等の材軸方向Ｚに対して所定の断面形状で形成された板要素に設けられるものとなる。
【００２４】
本発明を適用した座屈補剛構造１は、図２に示すように、材軸方向Ｚに対する断面形状で、幅方向Ｘに連続する中間板要素２と、中間板要素２の幅方向Ｘの両側部２０から屈曲して延びる一対の側部板要素３とを備える。本発明を適用した座屈補剛構造１は、溝形鋼７１に設けられる場合に、板要素の断面形状が略溝形状に形成される。
【００２５】
本発明を適用した座屈補剛構造１は、溝形鋼７１に設けられる場合に、中間板要素２をウェブ７ａとするとともに側部板要素３をフランジ７ｂとする。このとき、本発明を適用した座屈補剛構造１は、図２（ａ）に示すように、フランジ７ｂの先端部にリップ７ｃが形成されるほか、図２（ｂ）に示すように、リップ７ｃが形成されなくてもよい。リップ７ｃが形成される場合は、鋼板等の折曲加工等により屈曲して形成されるため、フランジ７ｂとリップ７ｃとの境い目となる屈曲部分が多少湾曲した状態で形成されてもよい。
【００２６】
一対の側部板要素３は、図３に示すように、中間板要素２の幅方向Ｘの両側部２０から互いに略同一の方向に延びて形成される。このとき、一対の側部板要素３は、中間板要素２を境界として奥行方向Ｙの手前側又は奥側の何れかにのみ延びることで、中間板要素２の両側部２０から互いに略同一の方向に延びて形成されるものとなる。
【００２７】
一対の側部板要素３は、奥行方向Ｙの手前側で、中間板要素２の幅方向Ｘの両側部２０を直線状に結んだ仮想直線Ｓよりも、一対の側部板要素３が延びる方向が内側方向αとなる。また、一対の側部板要素３は、奥行方向Ｙの奥側で、一対の側部板要素３が延びる内側方向αの反対側が外側方向βとなる。なお、一対の側部板要素３は、図示の中間板要素２及び側部板要素３を奥行方向Ｙに反転させた場合に、奥行方向Ｙの奥側が内側方向αとなって、奥行方向Ｙの手前側が外側方向βとなる。
【００２８】
一対の側部板要素３は、図３（ａ）に示すように、中間板要素２の両側部２０から奥行方向Ｙで同一の方向に延びて、互いに略平行に形成される。また、一対の側部板要素３は、必要に応じて、図３（ｂ）に示すように、中間板要素２の両側部２０から奥行方向Ｙで略同一の方向に延びて、互いに幅方向Ｘで離間又は接近するように形成されてもよい。
【００２９】
中間板要素２は、幅方向Ｘの両側部２０から連続して、奥行方向Ｙで内側方向αに傾斜する傾斜部４が形成される。また、中間板要素２は、内側方向αの反対側となる外側方向βに向けて突出するリブ部５が幅方向Ｘの中間部２１の一部に形成される。
【００３０】
中間板要素２は、幅方向Ｘの略中央となる位置、及び、幅方向Ｘの中央よりも右側又は左側となる位置が、幅方向Ｘの中間部２１となる。中間板要素２は、幅方向Ｘでリブ部５の両側方に傾斜部４が形成されて、主に、幅方向Ｘの略中央にリブ部５が配置されるほか、幅方向Ｘの中央よりも右側又は左側となる位置にリブ部５が配置されてもよい。
【００３１】
傾斜部４は、中間板要素２の両側部２０から中間部２１まで連続して、略直線状に傾斜して形成されるほか、略湾曲状に傾斜して形成されてもよい。傾斜部４は、最も内側方向αとなる位置から、外側方向βに向けて屈曲させてリブ部５が形成される。また、傾斜部４は、最も内側方向αとなる位置よりも右側又は左側にリブ部５が形成されてもよい。
【００３２】
リブ部５は、傾斜部４から外側方向βに向けて屈曲させた部分が底部５１となるとともに、傾斜部４から外側方向βに向けて最も突出する部分が頂部５０となって、略三角形状等に形成される。リブ部５は、底部５１から頂部５０まで略直線状に傾斜して形成されるほか、底部５１から頂部５０まで略湾曲状に傾斜して形成されてもよい。
【００３３】
中間板要素２の中間部２１の一部では、鋼板等の折曲加工等によりリブ部５が屈曲して形成されるため、リブ部５の底部５１又は頂部５０となる屈曲部分が多少湾曲した状態で形成されてもよい。
【００３４】
リブ部５は、外側方向βに向けて最も突出する頂部５０が、奥行方向Ｙで仮想直線Ｓと略一致する位置に配置される。また、リブ部５は、図４（ａ）に示すように、奥行方向Ｙで仮想直線Ｓよりも外側方向βに頂部５０が配置されてもよい。さらに、リブ部５は、図４（ｂ）に示すように、傾斜部４から屈曲させた底部５１よりも外側方向βに向けて突出するものの、奥行方向Ｙで仮想直線Ｓよりも内側方向αに頂部５０が配置されてもよい。
【００３５】
リブ部５は、主に、頂部５０を頂点とする略三角形状に形成される。また、リブ部５は、図５（ａ）に示すように、底部５１から頂部５０まで略直線状とするとともに頂部５０を略直線状とした略矩形状に形成されてもよく、図５（ｂ）に示すように、底部５１から頂部５０まで略円弧状等に湾曲させた略湾曲形状に形成されてもよい。
【００３６】
中間板要素２及び一対の側部板要素３は、例えば、図６に示すように、中間板要素２をウェブ７ａとするとともに側部板要素３をフランジ７ｂとする溝形鋼７１が用いられる。このとき、中間板要素２及び一対の側部板要素３は、一対の側部板要素３が互いに略平行に形成されるとともに、中間板要素２の両側部２０から連続して傾斜部４が内側方向αに傾斜することで、中間板要素２と側部板要素３とがなす屈曲角度θが９０°未満となる。
【００３７】
なお、中間板要素２及び一対の側部板要素３は、一対の側部板要素３が互いに幅方向Ｘで離間又は接近するように形成される場合であっても、中間板要素２と側部板要素３とがなす屈曲角度θを９０°未満とすることができる。そして、中間板要素２の両側部２０では、鋼板等の折曲加工等により側部板要素３が屈曲して形成されるため、中間板要素２と側部板要素３との境い目となる屈曲部分が多少湾曲した状態で形成されてもよい。
【００３８】
本発明を適用した形鋼７は、図６〜図８に示すように、幅方向Ｘに連続する中間板要素２と、中間板要素２の幅方向Ｘの両側部２０から屈曲して延びる一対の側部板要素３とを備える。そして、本発明を適用した形鋼７は、所定の断面形状で形成された溝形鋼７１、ハット形鋼７２又はＺ形鋼７３に、本発明を適用した座屈補剛構造１が設けられる。
【００３９】
本発明を適用した形鋼７は、主に、図６に示すように、溝形鋼７１に本発明を適用した座屈補剛構造１が設けられる。このとき、本発明を適用した形鋼７は、中間板要素２及び一対の側部板要素３として、中間板要素２をウェブ７ａとするとともに一対の側部板要素３の各々をフランジ７ｂとする溝形鋼７１が用いられる。
【００４０】
また、本発明を適用した形鋼７は、必要に応じて、図７に示すように、幅方向Ｘに連続するフランジ７ｂ、フランジ７ｂから延びる一対のウェブ７ａ、及び、一対のウェブ７ａから延びる一対のアーム部７ｄを有するハット形鋼７２に座屈補剛構造１が設けられる。このとき、本発明を適用した形鋼７は、中間板要素２をフランジ７ｂとするとともに各々の側部板要素３を各々のウェブ７ａとするハット形鋼７２が用いられるものとなる。
【００４１】
また、本発明を適用した形鋼７は、必要に応じて、図８に示すように、幅方向Ｘに連続する一対のフランジ７ｂ、一対のフランジ７ｂから延びるウェブ７ａ、及び、一対のフランジ７ｂから延びる一対のリップ７ｃを有するＺ形鋼７３に座屈補剛構造１が設けられる。このとき、本発明を適用した形鋼７は、一対の側部板要素３のうち一方がリップ７ｃとなるとともに他方がウェブ７ａとなり、中間板要素２をフランジ７ｂとするとともに側部板要素３をウェブ７ａ又はリップ７ｃとするＺ形鋼７３が用いられるものとなる。
【００４２】
本発明を適用した座屈補剛構造１は、中間板要素２の両側部２０から内側方向αに傾斜する傾斜部４が形成されるとともに、外側方向βに向けて突出するリブ部５が形成されることで、形鋼７等における板要素の局部座屈強度を向上させるものとなる。ここで、局部座屈強度を向上させる効果を検証するために、図９に示すように、本発明を適用した座屈補剛構造１となる本発明例と、比較例１〜４とを比較して数値解析を実施した。
【００４３】
この数値解析では、本発明例及び比較例１〜４の何れにおいても、材軸方向Ｚの圧縮力を中間板要素２の全断面に均等に負荷して、中間板要素２の板厚ｔ及び両側部２０までの幅方向Ｘの幅寸法ｂを一定として、中間板要素２の両側部２０が支持されるモデルとした。図９（ａ）は、中間板要素２が内側方向αに傾斜せずリブ部５も形成されない比較例１のモデルを示す。また、図９（ｂ）は、中間板要素２が内側方向αに傾斜せず内側方向αに向けて突出するリブ部５が形成された比較例２のモデルを示す。また、図９（ｃ）は、中間板要素２が内側方向αに傾斜するもののリブ部５が形成されない比較例３のモデルを示す。さらに、図９（ｄ）は、中間板要素２が内側方向αに傾斜するものの内側方向αに向けて突出するリブ部５が形成された比較例４のモデルを示す。そして、図９（ｅ）は、中間板要素２が内側方向αに傾斜して外側方向βに向けて突出するリブ部５が形成された本発明例のモデルを示す。
【００４４】
この数値解析の結果によると、破線で示すように、比較例１では、中間板要素２の全体が湾曲して幅方向Ｘの中央が奥行方向Ｙに移動する。また、比較例２、４では、幅方向Ｘの中央で中間板要素２が奥行方向Ｙに移動する。また、比較例３では、幅方向Ｘの中央で中間板要素２が回転する。これに対して、本発明例では、幅方向Ｘの中央で中間板要素２が奥行方向Ｙに移動せず、幅方向Ｘの中央で中間板要素２が回転もしないため、板要素に圧縮力が負荷された場合であっても、中間板要素２が座屈に対して高い抵抗を示すことがわかる。
【００４５】
また、この数値解析の結果は、図１０に示すように、本発明例及び比較例１〜４の各々のモデルについて、単位断面積あたりの弾性局部座屈強度が示される。このとき、比較例１〜４では、幅方向Ｘの中央で中間板要素２が移動又は回転する座屈モードが生じるため、弾性局部座屈強度が小さくなる。これに対して、本発明例では、幅方向Ｘの中央で中間板要素２が移動も回転もしないため、弾性局部座屈強度が大きくなることから、本発明を適用した座屈補剛構造１での局部座屈強度を向上させる効果が検証された。
【００４６】
このように、本発明を適用した座屈補剛構造１は、中間板要素２の両側部２０から内側方向αに傾斜する傾斜部４が形成されるとともに、外側方向βに向けて突出するリブ部５が形成されることで、形鋼７等の板要素の局部座屈強度を向上させることが可能となる。また、本発明を適用した座屈補剛構造１は、単位断面積あたりの弾性局部座屈強度が向上し、単位延長あたりの弾性局部座屈強度が向上するため、傾斜部４及びリブ部５を幅方向Ｘに展開させた展開幅を抑制しながら、局部座屈強度を向上させることが可能となる。
【００４７】
本発明を適用した座屈補剛構造１は、図６に示すように、中間板要素２の傾斜部４からリブ部５が最も突出する頂部５０まで、リブ部５の底部５１から頂部５０までを奥行方向Ｙで所定の突出高ｈとする。また、本発明を適用した座屈補剛構造１は、中間板要素２の両側部２０までを幅方向Ｘで所定の幅寸法ｂとして、中間板要素２を所定の板厚ｔとする。そして、局部座屈強度が確実に向上する範囲を検証するために、リブ部５の突出高ｈと中間板要素２の両側部２０までの幅寸法ｂとの望ましい関係を検討した。
【００４８】
ここでは、リブ部５の頂部５０を仮想直線Ｓと一致させて、幅寸法ｂ／板厚ｔを一定（ｂ／ｔ＝８３）とした条件で、図９（ｂ）に示す比較例２のモデルと、図９（ｅ）に示す本発明例のモデルとを比較して、図９と同様の数値解析を実施した。この数値解析の結果によると、図１１に示すように、突出高ｈ／幅寸法ｂを横軸として、比較例２のモデルに対する本発明例のモデルでの局部座屈強度を縦軸とすると、０＜突出高ｈ／幅寸法ｂ≦０．１２の範囲で、局部座屈強度が確実に向上することがわかる。
【００４９】
また、幅寸法ｂ／板厚ｔを変化させた数値解析の結果によると、図１２（ａ）に示すように、幅寸法ｂ／板厚ｔを増減させることで、比較例２のモデルと本発明例のモデルとで局部座屈強度が一致する点（縦軸＝１となる丸囲い部分）が横軸方向に移動する。そして、縦軸＝１となる丸囲い部分は、幅寸法ｂ／板厚ｔが小さくなるにしたがって、突出高ｈ／幅寸法ｂが大きくなるように横軸方向に移動する。このとき、図１２（ａ）の縦軸＝１となる丸囲い部分は、図１２（ｂ）の実線に示すように、幅寸法ｂ／板厚ｔを横軸として、突出高ｈ／幅寸法ｂを縦軸とすると、ｈ／ｂ＝５．９９×（ｂ／ｔ）＾（−０．８７６）となる曲線上にプロットされる。そして、比較例２に対して本発明例の局部座屈強度が高くなる範囲は、図１２（ｂ）の実線以下の領域となる。
【００５０】
さらに、ＪＩＳ  Ｇ  ３３５０によると、中間板要素２と側部板要素３とがなす角度の許容誤差が±１．５°以下となるため、（ｂ／２）×（１．５°／１８０°×π）≦ｈの関係を満足することが必要となって、突出高ｈ／幅寸法ｂの下限値が０．０１３１となる。以上より、本発明を適用した座屈補剛構造１は、その中間板要素２において、リブ部５の突出高ｈと、中間板要素２の両側部２０までの幅寸法ｂとが、下記（１）式により規定される関係を満足することで、局部座屈強度を確実に向上させることが可能となる。
【００５１】
【数２】
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【００５２】
次に、図１３（ａ）に示すように、幅方向Ｘでリブ部５を所定の幅寸法ｂribとして、ｂrib／ｂを変化させて図９と同様の数値解析を実施した。この数値解析の結果によると、図１３（ｂ）に示すように、リブ部５の幅寸法ｂribの大きさにかかわらず、比較例２に対して本発明例の局部座屈強度が高くなる範囲はほとんど変化しないことがわかる。
【００５３】
次に、図１４（ａ）に示すように、リブ部５の頂部５０が仮想直線Ｓと一致する場合のリブ部５の突出高ｈを基準として、リブ部５の突出高ｈ２を変化させて図９と同様の数値解析を実施した。そして、図１４（ｂ）に示すように、（ｈ−ｈ２）／ｈを横軸として、突出高ｈに対する突出高ｈ２での局部座屈強度を縦軸とすると、（ｈ−ｈ２）／ｈ≒０となるときに、局部座屈強度が最大となることがわかる。このため、本発明を適用した座屈補剛構造１は、リブ部５が最も突出する頂部５０が仮想直線Ｓと略一致する位置（ｈ２≒ｈ）に配置されることで、局部座屈強度を効率的に向上させることが可能となる。
【００５４】
最後に、リブ部５が略三角形状に形成される場合と、図５（ａ）に示すように、リブ部５が略矩形状に形成される場合と、図５（ｂ）に示すように、リブ部５が略円弧状に形成される場合とで、各々の局部座屈強度を向上させる効果を検討した。このとき、図１５に示すように、比較例２のモデルに対する本発明例のモデルでの局部座屈強度を縦軸として示すと、リブ部５を略三角形状、略矩形状又は略円弧状の何れとした場合でも、縦軸の値が１を上回るため、局部座屈強度が十分に向上することがわかる。
【００５５】
そして、本発明を適用した形鋼７は、図６〜図８に示すように、本発明を適用した座屈補剛構造１が設けられることで、所定の断面形状となる溝形鋼７１、ハット形鋼７２又はＺ形鋼７３の何れにおいても、中間板要素２の展開幅を抑制するとともに、局部座屈強度を向上させることが可能となる。
【００５６】
なお、スチールハウス等の薄板軽量形鋼造建築物では、柱、梁又は根太その他のたて枠及びよこ枠の何れにおいても、主として、厚さ０．８ｍｍ以上、２．３ｍｍ未満の一枚の薄鋼板を、その強度を増強すべくロールフォーミングやプレスブレーキ等により曲げ加工して形成された溝形鋼７１等が使用されてもよい。
【００５７】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。
【符号の説明】
【００５８】
１        ：座屈補剛構造
２        ：中間板要素
２０      ：両側部
２１      ：中間部
３        ：側部板要素
４        ：傾斜部
５        ：リブ部
５０      ：頂部
５１      ：底部
７        ：形鋼
７ａ      ：ウェブ
７ｂ      ：フランジ
７ｃ      ：リップ
７ｄ      ：アーム部
７１      ：溝形鋼
７２      ：ハット形鋼
７３      ：Ｚ形鋼
Ｓ        ：仮想直線
α        ：内側方向
β        ：外側方向
Ｘ        ：幅方向
Ｙ        ：奥行方向
Ｚ        ：材軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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