(57)【要約】【課題】梁のウェブが厚いことにより梁重量が増大して建物重量が過大となることなく、梁のフランジ端部の溶接部に早期破断が生じることのないラーメン骨組の柱梁接合部構造およびそれに用いる圧延Ｈ形鋼を提供する。【解決手段】圧延Ｈ形鋼４１は、降伏耐力（σｙ）が３２５ＭＰａ≦σｙ≦４４５ＭＰａとされている。また、降伏比（ＹＲ）がＹＲ＝σｙ／σｕ≦０．７５とされている（ここでσｕ：引張強さ、σｙ：降伏耐力）。また、ウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）が６０＜ｄ／ｔ１≦７５とされている（ここで、ｄはウェブの幅、ｔ１はウェブの厚さ）。また、フランジ幅厚比（ｂ／ｔ２）がｂ／ｔ２≦７．０とされている（ここで、ｂはフランジの半分の幅、ｔ２はフランジの厚さ）。また、横座屈に対する有効長さ（Ｌｂ）がＬｂ≧２．５ｍとされている。【選択図】図３
2011001792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造またはコンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁からなるラーメン骨組の柱梁接合部構造であって、鉄骨造の梁として、以下の（ａ）〜（ｅ）の条件を満たす圧延Ｈ形鋼を用いることを特徴とするラーメン骨組の柱梁接合部構造。
（ａ）降伏耐力（σｙ）：３２５ＭＰａ≦σｙ≦４４５ＭＰａ
（ｂ）降伏比（ＹＲ）：ＹＲ＝σｙ／σｕ≦０．７５
ここで、σｕは引張強さである。
（ｃ）ウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）：６０＜ｄ／ｔ１≦７５
ここで、ｄはウェブの幅、ｔ１はウェブの厚さである。
（ｄ）フランジ幅厚比（ｂ／ｔ２）：ｂ／ｔ２≦７．０
ここで、ｂはフランジの半分の幅、ｔ２はフランジの厚さである。
（ｅ）横座屈に対する有効長さ（Ｌｂ）：Ｌｂ≧２．５ｍ
ここで、Ｌｂ＝９００００×Ｂ×ｔ２／(４４５／１．５)／Ｈ／１０００である。
前記式において、Ｂは圧延Ｈ形鋼の幅（ｍｍ）、Ｈは圧延Ｈ形鋼の高さ（ｍｍ）である。
【請求項２】
前記梁のフランジを溶接によって、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造またはコンクリート充填鋼管造の柱の柱鉄骨に剛接合することを特徴とする請求項１に記載のラーメン骨組の柱梁接合部構造。
【請求項３】
梁の柱と接合される端部のウェブを局部座屈補剛せずに、平板状の形状とすることを特徴とする請求項２に記載のラーメン骨組の柱梁接合部構造。
【請求項４】
前記梁のフランジの幅を一定とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のラーメン骨組の柱梁接合部構造。
【請求項５】
鉄骨造の梁として用いる圧延Ｈ形鋼であって、以下の（ａ）〜（ｅ）の条件を満たすことを特徴とする圧延Ｈ形鋼。
（ａ）降伏耐力（σｙ）：３２５ＭＰａ≦σｙ≦４４５ＭＰａ
（ｂ）降伏比（ＹＲ）：ＹＲ＝σｙ／σｕ≦０．７５
ここで、σｕは引張強さである。
（ｃ）ウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）：６０＜ｄ／ｔ１≦７５
ここで、ｄはウェブの幅、ｔ１はウェブの厚さである。
（ｄ）フランジ幅厚比（ｂ／ｔ２）：ｂ／ｔ２≦７．０
ここで、ｂはフランジの半分の幅、ｔ２はフランジの厚さである。
（ｅ）横座屈に対する有効長さ（Ｌｂ）：Ｌｂ≧２．５ｍ
ここで、Ｌｂ＝９００００×Ｂ×ｔ２／(４４５／１．５)／Ｈ／１０００である。
前記式において、Ｂは圧延Ｈ形鋼の幅（ｍｍ）、Ｈは圧延Ｈ形鋼の高さ（ｍｍ）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造またはコンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁からなるラーメン骨組の柱梁接合部構造および圧延Ｈ形鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造またはコンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁からなるラーメン骨組の柱梁接合部は、地震時に大きな応力が作用する部分であり、作用応力を梁と柱との間で安全に伝達するため、梁のフランジを溶接によって、梁のウェブを高力ボルトまたは溶接によって柱鉄骨（柱の鉄骨部分）に剛接合するのが一般的である。
鉄骨造の柱梁接合部構造は、図８に示すように、たとえば、角型鋼管からなる柱１に設けられた上下のダイヤフラム２に、Ｈ形鋼からなる梁３の上下のフランジ４を溶接するとともに、ウェブ５を溶接している。
【０００３】
また、鉄骨鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨造の梁との接合部構造は、図９に示すように、たとえば、Ｈ型鋼からなる鉄骨柱７のフランジ８の外側面に、Ｈ形鋼からなる梁１０のフランジ１１が溶接されるとともに、ウェブ１２が溶接されている。また、鉄骨柱７のフランジ８同士の間には、梁１０の上下のフランジ１１と同じ高さ位置にスチフナ１３が配置されている。スチフナ１３は、鉄骨柱７の、例えば、２枚のフランジ８の間にフランジ８とウェブ９とに溶接されて固定されている。鉄骨柱７の周囲の四隅部に、上下に柱主筋１４が配置されるとともに、柱主筋１４を巻くように帯筋１５が配置され、さらに鉄骨柱７の周囲にコンクリートが打設され、鉄骨柱７の周囲に鉄筋コンクリート層１６が形成され、これら鉄骨柱７と鉄筋コンクリート層１６から鉄骨鉄筋コンクリートの柱１７が構成されている。
【０００４】
また、充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合部構造は、図１０に示すように、基本的に図８に示す鉄骨造の柱梁接合部と同様の構造となるが、角型鋼管からなる柱１内にコンクリート充填孔１８からコンクリート１９が打設されている。
なお、これらの例において、ウェブ５を上述のように高力ボルトを用いて角形鋼管の柱１，もしくは鉄骨柱７に接続してもよい。
このような接合構造に加えて、建築物の大スパン化にともなって、鉄骨造の梁として、降伏耐力σｙが３２５ＭＰａから４４５ＭＰａである４９０Ｎ級鋼を用いることが一般的となっている。
【０００５】
前述の従来の柱梁接合部は、鉄骨造の梁として４９０Ｎ／ｍｍ2級鋼を用いる場合、ラーメン骨組として十分な梁の塑性変形能力を確保するためには、梁のウェブに局部座屈が生じないよう、梁のウェブの高さ（幅ｄ）と厚さｔ１の比（幅厚比ｄ／ｔ１）を表１の制限値以下の数値とすることが一般的となっている。すなわち、４９０Ｎ／ｍｍ2級鋼の最上位ランクとなるＦＡランクでは、幅厚比ｄ／ｔ１が５１以下と設定されている。
【０００６】
【表１】
2011001792.tif 000003
【０００７】
また、前述の従来の柱梁接合部は、例えば当該接合部を現場溶接で製作する場合等は、溶接熱影響部の靭性低下や溶接欠陥の存在によって地震時にＨ形鋼からなる梁３，１０のフランジ４，１１端部の柱１または鉄骨柱７との溶接部に早期破断が生じることが懸念される。このため、フランジ４，１１を溶接によって柱となる鉄骨に剛接合する場合には、フランジ４，１１端部を拡幅して作用応力を低減し、フランジ４，１１端部の溶接部の早期破断を防止している。たとえば、フランジ４，１１端部を拡幅する方法としては、フランジ、梁３，１０のフランジ４，１１の側面にリブプレート（リブ鋼板）を溶接する方法やフランジ４，１１を端部が拡幅する形状に切り出して溶接組立てＨ形鋼を製作する方法等が実用化されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００８】
梁３のフランジ端部を拡幅した柱梁接合部構造を、図１１および図１２に示す。
図１１に示すように、リブ鋼板２０を用いる方法では、図８に示す鉄骨造の柱梁接合部構造の梁３のフランジ４端部の左右にそれぞれリブ鋼板２０を溶接することで、フランジ４端部を左右に拡幅し、この拡幅されたフランジ４端部を柱１のダイヤフラム２に溶接している。
【０００９】
また、図１２に示すように、切り出しによる方法では、元々広い幅を有するフランジ２１の端部以外の部分を切り取ってフランジ２１の端部だけ幅が広い拡幅部２２としたＨ形鋼の梁３を図８に示す場合と同様に角型鋼管からなる柱１に溶接で接合している。なお、この場合に、フランジ２１全体の幅が広くならないので、フランジ２１全体を幅広にした場合よりも梁３が軽量化される。
なお、図１１および図１２においては、柱１の上下のダイヤフラム２の間に、左右のプレート２３が溶接され、左右のプレート２３が梁３のウェブ５の接合側端部を挟んだ状態で高力ボルト２４により締結されて、例えば、柱１と梁３のウェブ５とが高力ボルト摩擦接合されている。なお、ウェブ５を柱１に溶接するものとしてもよい。
【００１０】
一方、上述の図８から図１０に示す柱梁接合部に、表１に示すＨ型鋼からなる梁のウェブの幅厚比の制限値を満足しない溶接組立てＨ形鋼、すなわち、ウェブが薄いＨ形鋼を用いる場合がある。この場合は、図１３に示すように、梁３のウェブ５に局部座屈が生じないように、水平スチフナ２５等の溶接によって梁３のウェブ５の局部座屈補剛が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−４４１００号公報
【特許文献２】特開２０００−９６７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
Ｈ形鋼を梁として用いた上述の従来のラーメン骨組の柱梁接合部は、梁の塑性変形能力を十分確保するため、梁のウェブの幅厚比を表１の制限値以下とする必要があるが、この場合、梁のウェブが厚くなるため、梁重量が増大して建物重量が過大となる等の問題がある。
また、梁のウェブの幅厚比が表１の制限値を満足しない場合は、ウェブを局部座屈補剛する必要があり、溶接等に手間がかかる他、溶接欠陥が生じる虞がある。
【００１３】
また、従来技術の柱梁接合部は、梁のフランジを溶接によって柱鉄骨に剛接合する場合に、溶接熱影響部の靭性低下や溶接欠陥の存在によって、地震時、梁のフランジ端部の溶接部に早期破断が生じる虞がある。このため、梁のフランジ端部を拡幅して作用応力を低減して梁のフランジ端部の溶接部の早期破断を防止する柱梁接合部として、上述のように、梁のフランジの側面にリブプレートを溶接する方法や梁のフランジを拡幅形状に切り出して溶接組立てＨ形鋼を製作する方法等が実用化されている。
【００１４】
しかし、梁のフランジの側面にリブプレートを溶接する方法では、リブプレートと梁のフランジとが完全一体となるように溶接する必要があり、工場製作に手間がかかる他に、リブプレート先端に溶接欠陥がある場合は、この点を起点とした早期破断が生じる虞がある。一方、梁のフランジを拡幅形状に切り出して溶接組立Ｈ形鋼を製作する方法では、一体の拡幅形状に梁のフランジを切り出すため、製作時の鋼材のロスが多くなる他、拡幅部先端に切断ノッチがある場合には、この点を起点とした早期破断が生じる虞がある。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、梁のウェブが厚いことにより梁重量が増大して建物重量が過大となることなく、梁のウェブを局部座屈補剛する必要がなく、梁のフランジを端部で拡幅することなく、かつ、梁のフランジ端部の溶接部に早期破断が生じることのないラーメン骨組の柱梁接合部構造およびそれに用いられる圧延Ｈ形鋼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】
【００１６】
前記課題を解決するために、請求項１に記載のラーメン骨組の柱梁接合部構造は、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造またはコンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁からなるラーメン骨組の柱梁接合部構造であって、鉄骨造の梁として、以下の（ａ）〜（ｅ）の条件を満たす圧延Ｈ形鋼を用いることを特徴とする。
（ａ）降伏耐力（σｙ）：３２５ＭＰａ≦σｙ≦４４５ＭＰａ
（ｂ）降伏比（ＹＲ）：ＹＲ＝σｙ／σｕ≦０．７５
ここで、σｕは引張強さである。
（ｃ）ウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）：６０＜ｄ／ｔ１≦７５
ここで、ｄはウェブの幅、ｔ１はウェブの厚さである。
（ｄ）フランジ幅厚比（ｂ／ｔ２）：ｂ／ｔ２≦７．０
ここで、ｂはフランジの半分の幅、ｔ２はフランジの厚さである。
（ｅ）横座屈に対する有効長さ（Ｌｂ）：Ｌｂ≧２．５ｍ
ここで、Ｌｂ＝９００００×Ｂ×ｔ２／(４４５／１．５)／Ｈ／１０００である。
前記式において、Ｂは圧延Ｈ形鋼の幅（ｍｍ）、Ｈは圧延Ｈ形鋼の高さ（ｍｍ）である。
【００１７】
請求項１に記載の発明においては、柱梁接合部で、上述の条件を満たす上記圧延Ｈ形鋼を梁として用いることにより、地震時などに、梁が降伏点を越えて塑性変形した際に、必要な耐力を確保できるとともに、梁を柱に溶接する構造とした場合に、塑性変形した際の梁側の耐力が大きくなりすぎることで、梁端部の柱との溶接部が早期破断するのを防止することができる。すなわち、梁が降伏点を越えて塑性変形した際に、必要な耐力を維持するとともに、梁と柱との接合部に応力がかかりすぎないようにすることができる。
【００１８】
梁となる圧延Ｈ形鋼が上述の条件を満した状態で、上述のような効果を得ることができることから、上述の条件により梁のウェブの厚さを従来より薄くすることが可能となり、梁の軽量化を図ることができる。これにより、建物重量が過大となることを防止できるとともに、鋼材使用量（重量）が低減されることでコストの低減を図ることができる。
【００１９】
上述のように、本発明によれば、梁が降伏点を越えて塑性変形した際に、必要な耐力を維持することができるので、従来ならば局部座屈補剛を必要とするぐらいウェブの厚さが薄くとも、局部座屈補剛を必要としない。また、上述のように、塑性変形した際の梁側の耐力が大きくなりすぎると、梁端部の柱との溶接部が早期破断する虞があることから、本発明の梁に局部座屈補剛を行って耐力の向上を図った場合に、地震時等において、梁側の耐力が大きくなりすぎて、梁端部の柱との溶接部の早期破断を招く虞がある。
したがって、本発明では、梁に局部座屈補剛を行わないことが好ましく、局部座屈補剛を行わないことにより、局部座屈補剛にかかるコストと施工の手間を削減することが可能となり、コストの低減を図ることができる。
【００２０】
また、地震時に梁の端部の溶接部に上述のように早期破断するほどの応力が作用しないので、溶接部の作用応力を低減するために、梁端部を拡幅して溶接部を広くするような構成とする必要がなく、拡幅のためにリブプレートをフランジに溶接したり、端部を拡幅した形状にフランジを切り出すような必要がなく、コストの低減を図ることができる。
【００２１】
請求項２に記載のラーメン骨組の柱梁接合部構造は、請求項１に記載の発明において、前記梁のフランジを溶接によって、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造またはコンクリート充填鋼管造の柱の柱鉄骨に剛接合することを特徴とする。
【００２２】
請求項２に記載の発明においては、上述のように柱の鉄骨部分に梁の少なくともフランジを溶接するような構造としても、地震時に溶接部が早期破断するのを防止できる。この際に、上述のように局部座屈補剛を必要としないとともに、溶接部の作用応力を低減するために梁のフランジ端部を拡幅する必要がない。
【００２３】
請求項３に記載のラーメン骨組の柱梁接合部構造は、請求項２に記載の発明において、梁の柱と接合される端部のウェブを局部座屈補剛せずに、平板状の形状とすることを特徴とする。
【００２４】
請求項３に記載の発明においては、上述の条件を満たす圧延Ｈ形鋼を用いた際に、局部座屈補剛しないことにより、溶接部への作用応力が高くなるのを防止し、地震時に、梁の端部の柱との溶接部が早期破断するのを防止できる。また、局部座屈補剛にかかるコストと作業の手間を削減することで、コストの低減を図ることができる。
【００２５】
請求項４に記載のラーメン骨組の柱梁接合部構造は、請求項２または請求項３に記載の発明において、前記梁のフランジの幅を一定とすることを特徴とする柱梁接合部。
【００２６】
請求項４に記載の発明においては、フランジの幅を一定すること、すなわち、フランジの端部を拡幅しないことで、コストの低減を図ることができる。
【００２７】
請求項５に記載の圧延Ｈ形鋼は、鉄骨造の梁として用いる圧延Ｈ形鋼であって、以下の（ａ）〜（ｅ）の条件を満たすことを特徴とする。
（ａ）降伏耐力（σｙ）：３２５ＭＰａ≦σｙ≦４４５ＭＰａ
（ｂ）降伏比（ＹＲ）：ＹＲ＝σｙ／σｕ≦０．７５
ここで、σｕは引張強さである。
（ｃ）ウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）：６０＜ｄ／ｔ１≦７５
ここで、ｄはウェブの幅、ｔ１はウェブの厚さである。
（ｄ）フランジ幅厚比（ｂ／ｔ２）：ｂ／ｔ２≦７．０
ここで、ｂはフランジの半分の幅、ｔ２はフランジの厚さである。
（ｅ）横座屈に対する有効長さ（Ｌｂ）：Ｌｂ≧２．５ｍ
ここで、Ｌｂ＝９００００×Ｂ×ｔ２／(４４５／１．５)／Ｈ／１０００である。
前記式において、Ｂは圧延Ｈ形鋼の幅（ｍｍ）、Ｈは圧延Ｈ形鋼の高さ（ｍｍ）である。
【００２８】
請求項５に記載の発明においては、上記圧延Ｈ形鋼を梁として柱の鉄骨部分に剛接合した際に、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のラーメン骨組の柱梁接合部構造および圧延Ｈ形鋼によれば、梁のウェブを薄くして、梁重量を低減できるので、建物重量が過大となるのを防止できる。さらに、梁のウェブを局部座屈補剛せず、かつ、梁のフランジを端部で拡幅せずに、梁のフランジ端部の溶接部に早期破断が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態の柱梁接合部構造を示す図であって、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図２】前記実施の形態の変形例となる柱梁接合部構造を示す図であって、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図３】前記柱梁接合部構造の梁となる圧延Ｈ形鋼を示す側面図である。
【図４】前記圧延Ｈ形鋼の特性を示すグラフである。
【図５】前記圧延Ｈ形鋼の特性を示すグラフである。
【図６】前記圧延Ｈ形鋼からなる梁と横補剛材との接合部を示す要部側面図である。
【図７】梁の間に横補剛材を設けた柱梁接合部構造を示す平面図である。
【図８】従来の鉄骨造の柱梁接合部構造を示す図であって、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図９】従来の鉄骨鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨造の梁との柱梁接合部構造を示す図であって、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図１０】従来のコンクリート充填鋼管造の柱と、鉄骨造の梁との柱梁接合部構造を示す図であって、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図１１】リブ鋼板で梁のフランジ端部を拡幅した柱梁接合部構造を示す図であって、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図１２】フランジを切り出して梁のフランジ端部を拡幅した柱梁接合部構造を示す図であって、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図１３】梁に局部座屈補剛を施した柱梁接合部構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のラーメン骨組の柱梁接合部構造を示す要部概略図である。
この例の柱梁接合部構造は、例えば、鉄骨造の柱３１として角形鋼管と、鉄骨造の梁３２として圧延Ｈ形鋼とを剛接合したものである。
柱３１の梁３２との接合部には、上下２箇所にダイヤフラム３３が溶接されており、当該ダイヤフラム３３と梁３２の上下のフランジ３４とが溶接されている。
【００３２】
また、柱３１の梁３２との接合部の上下のダイヤフラム３３の間には、左右のプレート３５が溶接され、左右のプレート３５が梁３２のウェブ３６の接合側端部を挟んだ状態で高力ボルト３７により締結されて、例えば、プレート３５とウェブ３６とが高力ボルト摩擦接合されている。
【００３３】
また、変形例として、図２に示すように梁３２のウェブ３６を柱３１に溶接するものとしてもよい。
この例の柱梁接合部構造は、接合される梁３２としての圧延Ｈ形鋼４１（図３に図示）の特性に特徴を有するものであり、柱梁接合部構造は、基本的構造が、従来と同様であり、柱梁接合部構造は、従来の図９から図１１に示す構造であってもよい。
【００３４】
すなわち、この例の柱梁接合部構造において、柱３１は、鉄骨造の柱、鉄骨柱の周囲に鉄筋コンクリート層を有する鉄骨鉄筋コンクリート造の柱、内部にコンクリートが充填された鋼管からなるコンクリート充填鋼管造の柱であってもよい。
また、柱３１の鉄骨部分と、梁３２とが直接もしくはダイヤフラム３３等を介して溶接されている。すなわち、柱３１の鉄骨部分に圧延Ｈ形鋼４１からなる梁３２の少なくともフランジ３４が溶接により剛接合されている。但し、梁３２のフランジ３４が柱３１の鉄骨部分と溶接されていれば、ウェブ３６は溶接による接合であっても、高力ボルトを用いた接合であってもよい。
【００３５】
図３に示す梁３２としての圧延Ｈ形鋼４１は、上述のようにウェブ３６の上下端部にそれぞれウェブ３６と直角にフランジ３４を設けたものであるが、ウェブ３６とフランジ３４とを溶接組立したものではなく、圧延により一体に形成したものである。
図３において、ウェブ３６を鉛直方向に沿わせた状態で、ＨがＨ形鋼の高さ（梁成）で、ＢがＨ形鋼の幅となる。また、ｄがウェブ３６の幅で、ｂがフランジ３４の半分の幅となる。
また、ｔ１がフランジ３４の厚さで、ｔ２がウェブ３６の厚さとなる。
【００３６】
このような圧延Ｈ形鋼は、以下の（ａ）〜（ｅ）の条件を満たすものとなっている。
（ａ）降伏耐力（σｙ）：３２５ＭＰａ≦σｙ≦４４５ＭＰａ
（ｂ）降伏比（ＹＲ）：ＹＲ＝σｙ／σｕ≦０．７５
ここで、σｕは引張強さである。
（ｃ）ウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）：６０＜ｄ／ｔ１≦７５
ここで、ｄはウェブの幅、ｔ１はウェブの厚さである。
（ｄ）フランジ幅厚比（ｂ／ｔ２）：ｂ／ｔ２≦７．０
ここで、ｂはフランジの半分の幅、ｔ２はフランジの厚さである。
（ｅ）横座屈に対する有効長さ（Ｌｂ）：Ｌｂ≧２．５ｍ
ここで、Ｌｂ＝９００００×Ｂ×ｔ２／(４４５／１．５)／Ｈ／１０００である。
前記式において、Ｂは圧延Ｈ形鋼の幅（ｍｍ）すなわち梁幅で、Ｈは圧延Ｈ形鋼の高さ（ｍｍ）すなわち梁せいである。
【００３７】
この圧延Ｈ形鋼では、降伏耐力（σｙ）が３２５ＭＰａ≦σｙ≦４４５ＭＰａとされ、４９０Ｎ／ｍｍ2級鋼レベルのものとなっている。
以上の圧延H型鋼を梁として用いた柱梁接合部構造においては、梁のウェブ３６が厚くて梁重量が増大して建物重量が過大となることがない。すなわち、圧延H型鋼においては、ウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）が６０＜ｄ／ｔ１≦７５となっており、従来の４９０Ｎ／ｍｍ2級鋼のH型鋼からなる梁のＦＡランクのウェブ幅厚比ｄ／ｔ１≦５１よりも薄くなっている。すなわち、ウェブ３６の幅が同じならば、従来よりもこの例の梁３２の方がウェブ３６の厚さが薄くなる。
【００３８】
したがって、この例の柱梁接合部において鉄骨造の梁３２として用いる圧延Ｈ形鋼４１は、ウェブ３６が薄いため、梁重量が増大して建物重量が過大となるのを防止することができる。
また、この例の柱梁接合部において鉄骨造の梁３２として用いる圧延Ｈ形鋼４１は、後述のようにウェブを局部座屈補剛することがなく、梁３２の変形能力を確保し、耐力を維持した状態で塑性変形する梁３２により、梁３２の柱鉄骨（柱の鉄骨部分）への溶接部の早期破断を防止できる。
また、後述のように梁３２のフランジ３４を端部で拡幅することなく梁３２のフランジ３４を溶接によって柱鉄骨に剛接合しても、早期破断するのを防止することができる
【００３９】
。
この例の柱梁接合部において、鉄骨造の梁３２として用いる圧延Ｈ形鋼４１は、上述のように局部座屈補剛する必要がないことに加えて、ウェブ３６に適度な局部座屈が生じることによって梁端溶接部の耐力上昇を抑止することができる。この場合、梁端部の耐力が高くなりすぎると、梁端部の溶接部に大きな応力が作用して、梁端部の溶接部の早期破断を招く虞があるが、耐力上昇を抑止することで、早期破断を防止することができる。
【００４０】
。
この例の柱梁接合部に用いる実施例となる梁３２と従来の柱梁接合部に用いる比較例となる梁との曲げ荷重に対する変形能力に関する有限要素法を用いた解析（ＦＥＭ解析）の結果を図４に示す。解析は、表２に示す梁３２について、単純梁の曲げに対する荷重と変形能力の関係をみたもので、図４のグラフの縦軸は梁せん断力Ｐを梁端が全塑性曲げ耐力に達するときの荷重（力）Ｐｐで正規化（除算）したもので、横軸は梁のたわみｄ（変形量）を全塑性曲げ耐力に達するときの荷重Ｐｐになる際の弾性変形の計算値ｄｐ（変形量）で正規化（除算）したものである。
また、曲げ試験の条件は、図４に示されるように、基端部を固定した３６００ｍｍのＨ形鋼の先端部を荷重Ｐで押すものであり、先端部の変形量をｄとしている。そして、上述のように全塑性曲げ耐力となる荷重をＰｐとし、この際の変形量をｄｐとしている。
【００４１】
【表２】
2011001792.tif 000004
【００４２】
。
表２の各梁３２においては、ウェブ３６の厚さ（ｔ１）が異なるものとされるとともにそれに伴なってウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）が異なるものとなっている。それ以外の圧延Ｈ形鋼からなる梁３２の梁成（Ｈ）、梁の幅（Ｂ）、フランジ３４の厚さ（ｔ２）、フランジ３４とウェブ３６との内隅の角部の曲率半径（ｒ）、降伏比（ＹＲ）、降伏耐力（σｙ）、フランジ幅圧比（ｂ／ｔ２）、横座屈に対する有効長さ（Ｌｂ）は、一定とされている。また、ウェブ幅厚比以外の項目については、上述のこの例の圧延Ｈ形鋼４１の上述の条件の範囲内となっている。したがって、ウェブ幅厚比が前記条件内なら、この例の圧延Ｈ形鋼４１の条件を満たすものとなる。
【００４３】
この例において、ウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）は、６０＜ｄ／ｔ１≦７５の条件を満たす必要があり、表２において、上から３番目（ｔ１＝１１．３）、４番目（ｔ１＝１２）、５番目（ｔ１＝１４）がこの例の梁となり、１番目（ｔ１＝９）、２番目（ｔ１＝１０）は、ウェブ３６が上述の条件を満たす場合より薄く、ウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）がこの例の条件より高い。また、６番目（ｔ１＝１６）、７番目（ｔ１＝１９）は、ウェブ３６が上述の条件を満たす場合より厚く、ウェブ幅厚比（ｄ／ｔ１）がこの例の条件より低い。
【００４４】
この例の柱梁接合部は、梁３２のフランジ３４の幅厚比をｂ／ｔ２≦７．０とし、かつ、梁３２のウェブ３６の幅厚比を６０＜ｄ／ｔ１≦７５とし、さらに、梁３２のウェブ３６を局部座屈補剛していないことから、地震時、梁３２の端部が全塑性曲げ耐力に達した後に、ウェブ３６に局部座屈が生じることによって梁３２の端部の耐力上昇を抑制し、梁３２の柱３１へのフランジ溶接部の破断を防止することができる。ここでいう梁３２の端部の耐力上昇の抑制とは、梁３２の全塑性耐力に対して梁端の耐力上昇を１．１倍程度に留めるものである。
【００４５】
以下の文献１〜３では、４９０Ｎ／ｍｍ2級鋼の梁について、約１．１倍を超える耐力上昇が生ずる場合、梁端溶接部の破断が生ずる可能性があることを構造実験によって確認しており、梁端溶接部の破断を防止するには、梁の全塑性耐力に対して梁端の耐力上昇を１．１倍程度に留めるのが望ましい。
【００４６】
文献１〜３は、以下のとおりである。
（文献１）
菊川他：柱梁接合部の破断性状‐その１．実験計画と結果の概要‐、日本建築学会大会学術梗概集、1999.9
（文献２）
石井他：柱梁接合部の破断性状‐その２．実験結果の考察‐、日本建築学会大会学術梗概集、1999.9
（文献３）
伊藤他：溶接欠陥付き柱梁接合部の破断性状、日本建築学会大会学術梗概集、1999.9
【００４７】
また、この例の柱梁接合部は、梁３２のフランジ３４の幅厚比をｂ／ｔ２≦７．０とし、かつ、梁３２のウェブ３６の幅厚比を６０＜ｄ／ｔ１≦７５とし、さらに、梁３２のウェブ３６を局部座屈補剛していないことから、地震時、梁３２の端部が全塑性曲げ耐力に達した後に、ウェブ３６に局部座屈が生じるが、局部座屈発生後も必要耐力（梁の全塑性曲げ耐力（Ｐ／Ｐｐ≧１））を保持しつつ変形が進行する。梁の変形能力の指標として塑性率μ（図４のグラフにおいて縦軸の荷重Ｐ／Ｐｐが一旦１．０を超えた後，荷重低下によって１．０になるときの横軸ｄ／ｄｐの値）があり、文献４に示されるように構造ランクＡとなるには塑性率μ≧７が要求されるが、この例の柱梁接合部ではこの要求を満たしている。
【００４８】
（文献４）
山内他：鉄骨造建築物の構造部材と靭性、出典  カラム８２、Ｓ５６．１０月
【００４９】
図４のグラフに示すように、この例の前記条件を満たす圧延Ｈ形鋼４１（ｔ１＝１１．３、ｔ１＝１２、ｔ１＝１４）の場合に、塑性変形開始後、ｄ／ｄｐが７以上となっても、Ｐ／Ｐｐの値が１以上となって必要耐力を保持するとともに、Ｐ／Ｐｐの値が１．１を越えることがなく、必要な耐力を確保しながら、溶接部の破断を防止することができる。
【００５０】
これに対して、上記圧延Ｈ形鋼４１の梁３２のウェブ３６の幅厚比の６０＜ｄ／ｔ１≦７５という条件を満たさず、幅厚比が６０より小さくなる圧延Ｈ形鋼（ｔ１＝１６、ｔ１＝１９）の場合には、Ｐ／Ｐｐの値が１．１を越えるので、柱梁の溶接部、すなわち、少なくとも梁３２のフランジ３４と柱３１の鉄骨部分（もしくはダイヤフラム３３）との溶接部が破断する虞が生じてしまう。
【００５１】
また、幅厚比が７５より大きくなるＨ形鋼（ｔ１＝９、ｔ１＝１０）については、d／ｄｐが７となる前にＰ／Ｐｐが１以下となってしまい、梁３２のウェブ３６が早期に局部座屈してしまう虞がある。
【００５２】
上述のように、梁３２のフランジ３４の幅厚比がｂ／ｔ２≦７．０である場合で、梁３２のウェブ３６の幅厚比がｄ／ｔ１＜６０（ウェブ３６が厚い）である場合に局部座屈が生じにくく、梁３２の端部が耐力上昇して梁端溶接部の破断が生じる恐れがあり、梁３２のフランジ３４の端部を拡幅する等して、別途、破断防止のための措置を行う必要がある。また、梁３２のウェブ３６の幅厚比がｄ／ｔ１＞７５（ウェブ３６が薄い）である場合は、梁３２のウェブ３６に早期の局部座屈が生じて塑性変形能力が不足する恐れがあり、梁３２のウェブ３６を局部座屈補剛する等して、別途、局部座屈防止のための措置を行う必要がある。
【００５３】
これに対して、上述のように梁のフランジの幅厚比をｂ／ｔ２≦７．０とし、かつ、梁のウェブの幅厚比を６０＜ｄ／ｔ１≦７５とすれば、梁のフランジの溶接端部の幅を広くしたり、局部座屈防止のための局部座屈補剛を行う必要がない。
さらに、表２に示されるケースのうちのウェブ厚さＴ１が１１．３のものについて、表２に示される実施例としてのＹＲ＝０．７５の圧延Ｈ形鋼４１と、比較例としてのＹＲ＝０．８０の圧延Ｈ形鋼との解析結果を図５のグラフに示す。
【００５４】
この例の圧延Ｈ形鋼４１の性能は、上述のように、地震時、梁３２の端部が全塑性耐力に達した後、ウェブ３６に局部座屈が生じることによって梁３２の端部の耐力上昇を抑制し、梁３２のフランジ溶接部の破断を防止するものである。
ここで、梁３２のフランジ３４の降伏比がＹＲ＝σｙ／σｕ＞０．７５である場合（ＹＲ＝０．８０）は、図５に示す如く、局部座屈が生じた後、直ちに耐力が低下し、塑性変形能力が不足する虞がある。しかし、ＹＲ＝０．７５（ＹＲ≦０．７５）ならば、ｄ／ｄｐが７となるまで、Ｐ／Ｐｐが１以上となり、塑性変形量がある程度大きくなるまで、必要な耐力を保持することができる。このため、梁の降伏比ＹＲ＝σｙ／σｕは、０．７５以下とする必要がある。
【００５５】
また、通常、梁の横座屈を防止する目的で、図６、図７に示すように大梁となる梁３２に横補剛材（小梁）５１，５２を配置するが、この横補剛材５１，５２は、梁３２のウェブ３６に取り付けられる。たとえば、図６に示すように、梁３２の横補剛材５１，５２の取り付け位置には、梁３２の少なくともウェブ３６に溶接された状態にシャープレート５３が設けられている。シャープレート５３は、梁３２の上下のフランジ３４の間に、梁３２のフランジ３４およびウェブ３６の両方に直交するように配置されている。
【００５６】
このシャープレート５３が、例えば、横補剛材５１，５２となるＨ形鋼のウェブ５３，５４にボルトにより締結されている。
また、図７に示すように、横補剛材５１は、互いに並んで平行に配置された２本の梁３２の間に梁３２に直交するように架け渡されて配置される。また、複数の横補剛材５１は、梁３２の長さ方向に間隔をあけて、当該方向に沿って並んで配置される。
【００５７】
この横補剛は、ウェブ３６の局部座屈を防止する役割も果たすことから、梁の耐力上昇を抑制するという本発明の効果を得るためには、梁３２の塑性化領域（横座屈に対する有効長さＬｂに対応する）に横補剛材５１，５２を配置することを避ける必要がある。また、梁ブラケットのボルト接合部や配管孔を設ける等、実用に供するためには、横座屈に対する有効長さＬｂを２．５ｍ以上確保する必要がある。
すなわち、図７において、横補剛材５１としての小梁は、柱梁接合部から横座屈に対する有効長さＬｂとなる２．５ｍ以上、離す必要がある。
【００５８】
なお、図３に示す断面の梁３２を溶接組立てＨ形鋼として製作可能であるが、この場合は、溶接によるフランジとウェブの交差部に溶接歪（ウェブの曲がり）や溶接残留応力が生じるため、十分な性能を定常的に発揮できるかわからない。このため、この例で梁３２に用いられるＨ形鋼は、圧延Ｈ形鋼でなければならない。
【００５９】
また、本発明の効果を得るためには、梁３２のフランジ溶接部の早期の脆性破断を防止する必要があり、文献５等に示される如く、梁３２のフランジ３４のシャルピー吸収エネルギーｖＥｏは７０Ｊ以上とすることが望ましい。
【００６０】
（文献５）
日本建築センター『鉄骨梁端溶接接合部の脆性的破断防止ガイドライン・同解説』
【００６１】
ここで、圧延Ｈ形鋼には、フランジ幅厚比ｂ／ｔ２≦７．０となるものが数多く存在する。また、フランジ幅厚比ｂ／ｔ２≦７．０で、ウェブ幅厚比６０＜ｄ／ｔ１≦７５となるものが数種存在する。
しかし、フランジ幅厚比ｂ／ｔ２≦７．０で、かつ、ウェブ幅厚比６０＜ｄ／ｔ１≦７５で、かつ横座屈に対する有効長さ(Ｌｂ)≧２．５となるものは、現状の製品として存在しない。
【符号の説明】
【００６２】
３１      柱
３２      梁
３４      フランジ
３６      ウェブ
４１      圧延Ｈ形鋼
【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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