(57)【要約】【課題】鉄骨梁を補剛して鉄骨梁の保有耐力を確実に向上させつつ、床や屋根下などの下方空間を好適に確保することを可能にする鉄骨梁の補剛構造を提供する。【解決手段】一対のフランジとウェブを備えて形成され、柱に端部１ａを接合して配設されて建物の架構を構成する鉄骨梁１を補剛するための構造Ａであって、柱との接合部である鉄骨梁１の梁端部１ａから所定の距離で離間した位置に設けられ、鉄骨梁１のフランジ幅を拡大してなるフランジ拡幅部４と、一つの柱３にそれぞれ端部１ａを接続して直交配置された一対の鉄骨梁１にそれぞれ両端部を接続して配設された方づえ部材５とを備える。【選択図】図１
2015161124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のフランジとウェブを備えて形成され、柱に端部を接合して配設されて建物の架構を構成する鉄骨梁を補剛するための構造であって、
柱との接合部である鉄骨梁の梁端部から所定の距離で離間した位置に設けられ、前記鉄骨梁のフランジ幅を拡大してなるフランジ拡幅部と、
一つの柱にそれぞれ端部を接続して直交配置された一対の鉄骨梁にそれぞれ両端部を接続して配設された方づえ部材とを備え、
下記の式２、式４による梁端部から前記フランジ拡幅部の一端部までの距離ｌｂ（＝Ｂｌｂ）の位置での曲げモーメントＢＭｕが鉄骨梁の降伏曲げモーメント１Ｍｙよりも大きくなる（ＢＭｕ＞１Ｍｙ）場合に、前記フランジ拡幅部における降伏曲げモーメント２Ｍｙが、下記の式１又は式３によるｌｂ（＝Ａｌｂ）の位置での曲げモーメントＡＭｕよりも大きくなる（ＡＭｕ＜２Ｍｙ）ように、
且つ、梁端部から前記フランジ拡幅部の他端部までの距離Ｃｌの位置での曲げモーメントＣＭｕが鉄骨梁の降伏曲げモーメント１Ｍｙよりも小さくなる（ＣＭｕ＜１Ｍｙ）ように、前記方づえ部材が設置されていることを特徴とする鉄骨梁の補剛構造。
ｌｂ≦２５０×Ａｆ／ｈ、且つｌｂ≦６５×ｉｙ・・・・（１）
ｌｙ≦ｌｂ・・・・・（２）
あるいは、
ｌｂ≦２００×Ａｆ／ｈ、且つｌｂ≦５０×ｉｙ・・・・（３）
ｌｙ≦ｌｂ・・・・・（４）
ここで、ｌｂはフランジ拡幅部や方づえ部材の横補剛材の梁端部からの距離、ｌｙは梁両端ヒンジを想定した場合の梁端部からの塑性化範囲の長さ、Ａｆはフランジ断面積、ｈは梁成、ｉｙは梁の弱軸まわりの断面二次半径である。
【請求項２】
請求項１記載の鉄骨梁の補剛構造において、
前記梁端部から前記フランジ拡幅部までの距離Ｂｌｂ１が、梁端部から前記方づえ部材の端部を接続した接合部までの距離Ｂｌｂ２よりも小さくなる（Ｂｌｂ１＜Ｂｌｂ２）ように、前記フランジ拡幅部及び前記方づえ部材が配設されていることを特徴とする鉄骨梁の補剛構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨梁の補剛構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィスビルなど、建物には、ＲＣ造、ＳＲＣ造の柱や、鋼管、形鋼の柱に鉄骨梁の端部を一体に接合して架構を構築したものが多々ある。
【０００３】
また、屋根や床下空間の大空間化を図る場合など、鉄骨梁の保有耐力を向上させることが必要になるケースもある。そして、従来、鉄骨梁の保有耐力を向上させる際には、補剛手段としての小梁を鉄骨梁の長さ方向全体にわたって均等に設置したり、梁端部に集中して設置する手法が多用されている。
【０００４】
さらに、特許文献１には、梁端仕口部から梁の長手方向に梁成の１／２以上離間させて塑性変形点を設置し、少なくとも梁端仕口部と塑性変形点における梁断面とが降伏するように、鉄骨梁のフランジの幅を拡大して、柱と梁の接合部分の耐力を向上させる技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、鉄骨構造物に作用する長期鉛直荷重と短期水平荷重による梁部材の曲げモーメント分布に応じて梁部材の断面性能（フランジの幅）を梁長さ方向に変化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８９０５１５号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記従来の小梁を鉄骨梁の長さ方向全体にわたって均等に設置する手法や、小梁を梁端部に集中して設置する手法においては、床や屋根材の例えば３〜４ｍ程度の支持スパンで小梁を配置しても十分に鉄骨梁の保有耐力を向上させることができず、横補剛材の追加が必要になることがある。また、このように横補剛材を設けることに伴って床や屋根下などの下方空間の活用に制限が生じるケースがあった。
【０００８】
一方、鉄骨梁１の端部（梁端部）１ａ側のみに小梁２を設置すれば鉄骨梁１を横補剛することが可能である。しかしながら、このように梁端部１ａ側に小梁（横補剛材）２を設置して鉄骨梁１を横補剛する場合には、下記の式１や式２（図４参照）を満足する必要がある。
【０００９】
これに対し、図４に示すように、鉄骨梁１の横座屈を防ぐための小梁２を１本設置しただけでは鉄骨梁１の降伏曲げモーメントＭｙよりも式１によるｌｂ（Ａｌｂ）の位置での曲げモーメントＡＭｕが大きくなってしまい（ＡＭｕ＞Ｍｙ）、十分に鉄骨梁１の横座屈を防ぐことができない場合がある。このため、さらに式２によるｌｂ（Ｂｌｂ）の位置での曲げモーメントＢＭｕが鉄骨梁１の降伏曲げモーメントＭｙよりも大きくなるように（ＢＭｕ＜Ｍｙ・・・ＯＫ）小梁２を追加して設置し、鉄骨梁１の横座屈を防ぐことが必要になってしまう。そして、このように小梁２を複数設置することに伴い、やはり、床や屋根下などの下方空間Ｈの活用に制限が生じるおそれがある。
【００１０】
ｌｂ≦２５０×Ａｆ／ｈ  且つ  ｌｂ≦６５×ｉｙ・・・・（１）
ｌｙ≦ｌｂ・・・・・（２）
ここで、ｌｂ：横補剛材の梁端部からの距離、ｌｙ：梁両端ヒンジを想定した場合の梁端部からの塑性化範囲の長さ、ｉｙ：梁の弱軸まわりの断面二次半径（＝√（Ｉｙ／Ａ）、Ｉｙ：梁の弱軸まわりの断面二次モーメント
なお、式１、式２を満たすｌｂが存在しない場合には、第一の補剛材から式１のｌｂ以内の位置に他の補剛材を追加し、追加した補剛材の梁端部からの距離をｌｂとして式２を確認する。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、鉄骨梁を補剛して鉄骨梁の保有耐力を確実に向上させつつ、床や屋根下などの下方空間を好適に確保することを可能にする鉄骨梁の補剛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】
【００１２】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１３】
本発明の鉄骨梁の補剛構造は、一対のフランジとウェブを備えて形成され、柱に端部を接合して配設されて建物の架構を構成する鉄骨梁を補剛するための構造であって、柱との接合部である鉄骨梁の梁端部から所定の距離で離間した位置に設けられ、前記鉄骨梁のフランジ幅を拡大してなるフランジ拡幅部と、一つの柱にそれぞれ端部を接続して直交配置された一対の鉄骨梁にそれぞれ両端部を接続して配設された方づえ部材とを備え、下記の式２、式４による梁端部から前記フランジ拡幅部の一端部までの距離ｌｂ（＝Ｂｌｂ）の位置での曲げモーメントＢＭｕが鉄骨梁の降伏曲げモーメント１Ｍｙよりも大きくなる（ＢＭｕ＞１Ｍｙ）場合に、前記フランジ拡幅部における降伏曲げモーメント２Ｍｙが、下記の式１又は式３によるｌｂ（＝Ａｌｂ）の位置での曲げモーメントＡＭｕよりも大きくなる（ＡＭｕ＜２Ｍｙ）ように、且つ、梁端部から前記フランジ拡幅部の他端部までの距離Ｃｌの位置での曲げモーメントＣＭｕが鉄骨梁の降伏曲げモーメント１Ｍｙよりも小さくなる（ＣＭｕ＜１Ｍｙ）ように、前記方づえ部材が設置されていることを特徴とする。
ｌｂ≦２５０×Ａｆ／ｈ、且つｌｂ≦６５×ｉｙ・・・・（１）
ｌｙ≦ｌｂ・・・・・（２）
あるいは、
ｌｂ≦２００×Ａｆ／ｈ、且つｌｂ≦５０×ｉｙ・・・・（３）
ｌｙ≦ｌｂ・・・・・（４）
ここで、ｌｂはフランジ拡幅部や方づえ部材の横補剛材の梁端部からの距離、ｌｙは梁両端ヒンジを想定した場合の梁端部からの塑性化範囲の長さ、Ａｆはフランジ断面積、ｈは梁成、ｉｙは梁の弱軸まわりの断面二次半径である。
また、例えば、４００ニュートン級の鉄骨梁を用いる場合に上記の式１及び式２を、４９０ニュートン級の鉄骨梁を用いる場合に上記の式３及び式４を適用するとよい。
【００１４】
また、本発明の鉄骨梁の補剛構造においては、前記梁端部から前記フランジ拡幅部までの距離Ｂｌｂ１が、梁端部から前記方づえ部材の端部を接続した接合部までの距離Ｂｌｂ２よりも小さくなる（Ｂｌｂ１＜Ｂｌｂ２）ように、前記フランジ拡幅部及び前記方づえ部材が配設されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の鉄骨梁の補剛構造においては、鉄骨梁の梁端部から離間した位置にフランジ拡幅部を設けることにより、従来と比較し、補剛のない区間をメカニズム時に塑性化させないことを意図した式２、式４（ｌｙ≦ｌｂ・・・ｌｂ：横補剛材の梁端部からの距離、ｌｙ：梁両端ヒンジを想定した場合の梁端部からの塑性化範囲の長さ）による端部からの最小距離ｌｂ（Ｂｌｂ）を小さくすることができる。
【００１６】
また、フランジ拡幅部を設けた部分は断面係数が大きくなるため、降伏曲げモーメントを鉄骨梁の他の部分よりも大きくすることができる。
【００１７】
そして、式２、式４によるｌｂ（Ｂｌｂ）の位置での曲げモーメントＢＭｕが鉄骨梁の降伏曲げモーメント１Ｍｙよりも大きくなる（ＢＭｕ＞１Ｍｙ）場合であっても、方づえ部材を設置すると、フランジ拡幅部における降伏曲げモーメント２Ｍｙを、式１（ｌｂ≦２５０×Ａｆ／ｈ、且つｌｂ≦６５×ｉｙ）、あるいは式３（ｌｂ≦２００×Ａｆ／ｈ、且つｌｂ≦５０×ｉｙ）によるｌｂ（Ａｌｂ）の位置での曲げモーメントＡＭｕよりも大きくすることができる（ＡＭｕ＜２Ｍｙ・・・・ＯＫ）。
且つ、梁端部からフランジ拡幅部の他端部までの距離Ｃｌの位置での曲げモーメントＣＭｕを、鉄骨梁の降伏曲げモーメント１Ｍｙよりも小さくすることができる（ＣＭｕ＜１Ｍｙ・・・・ＯＫ）。
【００１８】
これにより、方づえ部材が１本でも十分に保有耐力を向上させることが可能になる。すなわち、フランジ拡幅部と１本の方づえ部材を設けることで、鉄骨梁を補剛して鉄骨梁の保有耐力を確実に向上させつつ、床や屋根下などの下方空間を好適に確保することが可能になる。
【００１９】
また、このとき、梁端部からフランジ拡幅部までの距離Ｂｌｂ１を、梁端部から方づえ部材の端部接合部までの距離Ｂｌｂ２よりも小さくする（Ｂｌｂ１＜Ｂｌｂ２）ことにより、確実に方づえ部材が１本でも十分に保有耐力を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る鉄骨梁の補剛構造を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る鉄骨梁の補剛構造のフランジ拡幅部を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る鉄骨梁の補剛構造、及びその補剛効果（保有耐力、曲げモーメント）を示す図である。
【図４】従来の鉄骨梁の補剛構造、及びその補剛効果（保有耐力、曲げモーメント）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る鉄骨梁の補剛構造について説明する。
【００２２】
はじめに、本実施形態では、本発明に係る鉄骨梁がオフィスビルなどの建物の架構を構成する大梁であり、鋼管や鉄骨造、ＲＣ造やＳＲＣ造の柱とともに架構を構成している。また、本実施形態の鉄骨梁は、上フランジと下フランジとウェブを備えてなるＨ形鋼やＩ形鋼であり、一対の柱に両端部をそれぞれ接合し、一対の柱間に架設されている。
【００２３】
そして、本実施形態の鉄骨梁の補剛構造Ａは、このような鉄骨梁１の横座屈を防止するためのものであり、図１に示すように、柱３との接合部である鉄骨梁１の梁端部１ａから所定の距離で離間し、梁端部１ａよりも中央部側の位置に設けられたフランジ拡幅部（横補剛材）４と、一つの柱３にそれぞれ端部１ａを接続して直交配置された一対の鉄骨梁１にそれぞれ両端部を接続して配設された方づえ部材（横補剛材）５とを備えて構成されている。
【００２４】
また、フランジ拡幅部４は、図１及び図２に示すように、鉄骨梁１のフランジ（上フランジ）の両側端部にそれぞれサイドプレート６を溶接などして接合し、フランジ幅を拡大して形成されている。これにより、鉄骨梁１のフランジ拡幅部４が設けられた部分は、その断面係数が大きくなっている。
なお、鉄骨梁１の下フランジや上下の両フランジにサイドプレート６を設けてフランジ拡幅部４を構成したり、上フランジや下フランジの一方の側端部にサイドプレート６を設けてフランジ拡幅部４を構成するようにしてもよい。また、フランジ拡幅部４はフランジを拡幅することが可能であれば必ずしもサイドプレート６を溶接などで接合して構成されていなくてもよい。
【００２５】
方づえ部材５は、従来の小梁２と同様、溝形鋼、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼などの鉄骨であり、鉄骨梁１のウェブやフランジに溶接などして接合された接合プレートに端部をボルト接合するなどし、直交配置された一対の鉄骨梁１にそれぞれ両端部を接続して配設されている。
【００２６】
ここで、従来の梁端部１ａ側のみに小梁２を設置して鉄骨梁１を横補剛する場合と同様、本実施形態の鉄骨梁の補剛構造Ａで横補剛する場合においても、下記の式１及び式２、または式３及び式４を満足する必要がある（図３参照）。
【００２７】
ｌｂ≦２５０×Ａｆ／ｈ、且つｌｂ≦６５×ｉｙ・・・・（１）
ｌｙ≦ｌｂ・・・・・（２）
あるいは、
ｌｂ≦２００×Ａｆ／ｈ、且つｌｂ≦５０×ｉｙ・・・・（３）
ｌｙ≦ｌｂ・・・・・（４）
ここで、ｌｂはフランジ拡幅部や方づえ部材の横補剛材の梁端部からの距離、ｌｙは梁両端ヒンジを想定した場合の梁端部からの塑性化範囲の長さ、Ａｆはフランジ断面積、ｈは梁成、ｉｙは梁の弱軸まわりの断面二次半径である。
また、例えば、４００ニュートン級の鉄骨梁を用いる場合に上記の式１及び式２を、４９０ニュートン級の鉄骨梁を用いる場合に上記の式３及び式４を適用するとよい。
【００２８】
そして、本実施形態の鉄骨梁の補剛構造Ａにおいては、図３に示すように、鉄骨梁１の梁端部１ａから離間した位置にフランジ拡幅部４を設けることにより、図４に示した小梁２を設ける従来の構造と比較し、補剛のない区間をメカニズム時に塑性化させないことを意図した式２、式４による端部１ａからの最小距離ｌｂ（Ｂｌｂ）が小さくなる。言い換えると、式２、式４による端部１ａからフランジ拡幅部４の一端部４ａまでの距離ｌｂ（Ｂｌｂ）が小さくなる。また、フランジ拡幅部４を設けた部分は断面係数が大きくなるため、降伏曲げモーメントが鉄骨梁１の他の部分よりも大きくなる。これにより、方づえ部材５が１本で十分に保有耐力を向上させることが可能になる。すなわち、フランジ拡幅部４と（少なくとも）１本の方づえ部材５を設けることで、鉄骨梁１の十分な横補剛が可能になる。
【００２９】
より具体的に、図１及び図３に示すように、まず、フランジ拡幅部４を設けることにより、式２、式４によるｌｂ（Ｂｌｂ）が小さくなる。そして、この式２、式４によるｌｂ（Ｂｌｂ）の位置での曲げモーメントＢＭｕが鉄骨梁１の降伏曲げモーメント１Ｍｙよりも大きくなる（ＢＭｕ＞１Ｍｙ）場合であっても、方づえ部材５を設置すると、フランジ拡幅部４における降伏曲げモーメント２Ｍｙが、式１又は式３によるｌｂ（Ａｌｂ）の位置での曲げモーメントＡＭｕよりも大きくなる（ＡＭｕ＜２Ｍｙ・・・・ＯＫ）。
且つ、端部１ａからフランジ拡幅部４の他端部４ｂまでの距離Ｃｌの位置での曲げモーメントＣＭｕを、鉄骨梁の降伏曲げモーメント１Ｍｙよりも小さくなる（ＣＭｕ＜１Ｍｙ・・・・ＯＫ）。
【００３０】
また、このとき、梁端部１ａからフランジ拡幅部４までの距離Ｂｌｂ１は、梁端部１ａから方づえ部材５の端部接合部までの距離Ｂｌｂ２よりも小さくする（Ｂｌｂ１＜Ｂｌｂ２）。
【００３１】
これにより、フランジ拡幅部４と１本の方づえ部材５を設けることで、鉄骨梁１の十分な横補剛が可能になる。すなわち、床や屋根下などの下方空間Ｈを十分に確保できるように鉄骨梁１の補剛が行なえることになる。
【００３２】
したがって、本実施形態の鉄骨梁の補剛構造Ａにおいては、鉄骨梁１の梁端部１ａから離間した位置にフランジ拡幅部４を設けることにより、従来と比較し、補剛のない区間をメカニズム時に塑性化させないことを意図した式２、式４（ｌｙ≦ｌｂ・・・ｌｂ：横補剛材の梁端部からの距離、ｌｙ：梁両端ヒンジを想定した場合の梁端部からの塑性化範囲の長さ）による端部１ａからの最小距離ｌｂ（Ｂｌｂ）を小さくすることができる。
【００３３】
また、フランジ拡幅部４を設けた部分は断面係数が大きくなるため、降伏曲げモーメントを鉄骨梁１の他の部分よりも大きくすることができる。
【００３４】
そして、式２、式４によるｌｂ（Ｂｌｂ）の位置での曲げモーメントＢＭｕが鉄骨梁１の降伏曲げモーメント１Ｍｙよりも大きくなる（ＢＭｕ＞１Ｍｙ）場合であっても、方づえ部材５を設置すると、フランジ拡幅部４における降伏曲げモーメント２Ｍｙを、式１（ｌｂ≦２５０×Ａｆ／ｈ  且つ  ｌｂ≦６５×ｉｙ）、あるいは式３（ｌｂ≦２００×Ａｆ／ｈ、且つｌｂ≦５０×ｉｙ）によるｌｂ（Ａｌｂ）の位置での曲げモーメントＡＭｕよりも大きくすることができる（ＡＭｕ＜２Ｍｙ・・・・ＯＫ）。
且つ、梁端部からフランジ拡幅部の他端部までの距離Ｃｌの位置での曲げモーメントＣＭｕを、鉄骨梁の降伏曲げモーメント１Ｍｙよりも小さくすることができる（ＣＭｕ＜１Ｍｙ・・・・ＯＫ）。
【００３５】
これにより、方づえ部材５が１本でも十分に保有耐力を向上させることが可能になる。すなわち、フランジ拡幅部４と１本の方づえ部材５を設けることで、鉄骨梁１を補剛して鉄骨梁１の保有耐力を確実に向上させつつ、床や屋根下などの下方空間Ｈを好適に確保することが可能になる。
【００３６】
また、このとき、梁端部１ａからフランジ拡幅部４までの距離Ｂｌｂ１を、梁端部１ａから方づえ部材５の端部接合部までの距離Ｂｌｂ２よりも小さくする（Ｂｌｂ１＜Ｂｌｂ２）ことにより、確実に方づえ部材５が１本でも十分に保有耐力を向上させることが可能になる。
【００３７】
以上、本発明に係る鉄骨梁の補剛構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１      鉄骨梁
１ａ    端部（梁端部）
２      小梁
３      柱
４      フランジ拡幅部（横補剛材）
４ａ    一端部
４ｂ    他端部
５      方づえ部材（横補剛材）
６      サイドプレート
Ａ      鉄骨梁の補剛構造
【図１】
2015161124.tif 000003
【図２】
2015161124.tif 000004
【図３】
2015161124.tif 000005
【図４】
2015161124.tif 000006